畢業(yè)論文定稿-小型樓道清掃機設計

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原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要傳統(tǒng)的地面清潔是一項比較繁重的工作，一般都會經(jīng)過“清掃一吸塵一拖地” 三個環(huán)節(jié)，需要耗費較多的人力與時間，而小型樓道清掃機能夠解決這些問題。本小型樓道清掃機主要由傳動系統(tǒng)、盤刷清掃裝置、滾刷清掃裝置和機體組成，清掃機的能源裝置通過傳動系統(tǒng)將運動傳給兩側的盤形刷，使其分別作順時針和逆時針轉動，將兩側的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)實現(xiàn)清掃的功能。它可以對各種大小的垃圾進行清理，兩側的清掃刷可方便地清掃墻角及靠近障礙物的地方。本文先是分析了清掃機的研究現(xiàn)況提出新的切實可行的設計方案，再對清掃機各個部分進行了詳細的設計與驗證，對今后清掃機的設計工作有很大的指導意義。關鍵詞：清掃機；盤刷；滾刷；傳動IIABSTRACTThe traditional floor cleaning is a relatively heavy work, usually after “cleaning a vacuum a mop,“ three links, you need to spend more time and manpower, and the small corridor sweeper can solve these problems. The small corridor sweeper mainly by transmission, disc brush cleaning device, roller cleaning device and body composition, Sweepers energy transmission device motion passed by both sides of the disc-shaped brush, respectively, clockwise and counter it clockwise, on both sides of the trash swept into the middle, passed to the middle of the brush, the brush and then sweep into the garbage bins to achieve cleaning function. It can be of various sizes garbage clean-up, sweeping both sides of the brush can be easily cleaned and near the corner where the obstacle. This paper first analyzes the research status of the proposed new sweeper practical design, and then the various parts of the sweeper detail design and validation, cleaning machine for future design work has great significance. Keywords: Cleaning machine; Plate Brush; Brush; DriveIII目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒論 11.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.1.1 國外研究現(xiàn)狀 11.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 21.2 設計要求 21.2.1 主要任務與目標 21.2.2 主要內(nèi)容與基本要求 .21.2.3 設計參數(shù)要求 3第二章 總體設計 42.1 清掃方案選定 42.2 傳動方案選定 42.3 驅動方案選定 42.3.1 電機的去選擇 42.3.2 電瓶的選定 52.4 總體方案確定 6第三章 主要部件的設計 73.1 傳動系統(tǒng)設計 73.1.1 總傳動比 73.1.2 分配傳動比 73.1.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 .73.2 一級 V 帶傳動的設計 .93.2.1 V 帶的基本參數(shù) .93.2.2 帶輪結構的設計 113.3 錐齒輪的設計 11IV3.3.1 選精度等級、材料和齒數(shù) 113.3.2 按齒面接觸強度設計 123.3.3 校核齒根彎曲疲勞強度 133.3.4 驗算 153.4 盤刷級 V 帶傳動的設計 .173.4.1 V 帶的基本參數(shù) .173.4.2 帶輪結構的設計 193.5 滾刷 V 帶傳動的設計 .193.5.1 V 帶的基本參數(shù) .193.5.2 帶輪結構的設計 223.6 滾刷設計 223.6.1 滾刷的結構設計 223.6.2 滾刷軸的設計 22（1） 軸徑的確定 22（2） 各軸段長度的確定 22（3） 軸承的選擇 23（4） 零件的周向定位 233.6.3 滾刷軸的強度校核 233.7 盤刷設計 263.8 機體及支撐的設計 273.8.1 機體結構設計 273.8.2 支撐輪的選定 28參考文獻 29結 論 30致 謝 31小型樓道清掃機設計1第一章 緒論伴隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化的進程也日益加快，從而也使得城市人口不斷增長，因而導致城市生活垃圾的不斷增長，這就使得城市環(huán)衛(wèi)工作的強度不斷加大，特別是一些死角地帶更是難以清理。此時小型清掃機就顯示出它的優(yōu)越性，而清掃裝置是清掃機的核心部件，所以對小型清掃機清掃裝置進行研究是很必要的。傳統(tǒng)的地面清潔是一項比較繁重的工作，一般都會經(jīng)過“清掃一吸塵一拖地”三個環(huán)節(jié)，需要耗費較多的人力與時間。目前正在研究的一些智能清潔裝置，由于瞄準的都是高端家用市場，其制造、使用以及維護的成本較高，難以推廣應用; 而且市場上己經(jīng)推廣應用的清潔裝置往往功能單一，效率較低，在使用時存在一定的局限性。社會的發(fā)展使越來越多的智能系統(tǒng)開始代替人類的體力勞動，而且越來越自動化、智能化。樓道清潔機器人就是利用機器人的人工智能來實現(xiàn)樓道的清潔工作，代替樓道清潔工人的勞動，它的使用價值逐漸被人們接受與認可。早在 20 世紀 60 年代就已經(jīng)開始了關于移動機器人的研究，按照移動方式可分為輪式、履帶式和腿式三種機構模式。輪式機器人是利用車輪或類輪轉動達到行進或爬坡目的的機器人，在滿足一定地形適應性前提下，可充分發(fā)揮移動機器人移動靈活、控制簡單等優(yōu)點。但隨著輪子數(shù)量的增加又帶來了體積龐大、質量重等缺點。履帶式機器人直接利用履帶轉動達到行進或爬坡目的。該機器人地而適應性強，穩(wěn)定高，機構簡單，但耗能較高。腿式機器人是模仿人類或其它動物腿部運動的機器人，腿式機器人地而適應性強、穩(wěn)定性高，但機構及控制復雜、行進速度低。1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1.1 國外研究現(xiàn)狀路面養(yǎng)護機械化程度的高低，是一個國家工業(yè)化程度和綜合實力強弱的重要標志之一。世界發(fā)達國家，如日本，美國，環(huán)衛(wèi)保潔工作做的非常好，都是純機械化的。德國生產(chǎn)的凱馳 KSM750 型掃地機分為汽油驅動型和電瓶驅動型。汽油驅動型適合院落、停車場等戶外清掃作業(yè)；電瓶驅動型因其噪音低，污染小，適合室內(nèi)清掃作業(yè)。塵箱容積為 40 升，配合手柄和車輪，可以輕松被拉出，傾倒垃圾簡單易行。電瓶驅動型的優(yōu)點， （1）移動方便：向下輕壓手柄，可以輕松移動設備，配有堅固外殼及防護杠，防止非專業(yè)人員操作時對設備造成的小型樓道清掃機設計2損害。無級變速驅動根據(jù)清掃環(huán)境的不同，調整行進速度，即可獲得最佳的清掃效果，省時省力。 （2）噪音低本機的外殼擁有吸收噪音的功效，精確地時間記錄表，刷毛采用 V 字型排列方式，大垃圾擋板使得本機具有非凡的清掃效果，對于像加油站之類的環(huán)保要求極高的場所，您也可以放心使用。國外清掃機由于有幾十年的發(fā)展史，加之基礎零部件可靠性高，因此都有一個共同的特點，可靠性相對國內(nèi)產(chǎn)品要高。而且早已廣泛應用了先進的電子技術，有些還應用了有線和無線遙控。目前，國外在清掃機器人的研究領域完成了許多工作，取得了一定成果，如日立、松下、三星等世界著名公司都已開發(fā)出智能吸塵機器人。1.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國從上個世紀六十年代以來開始研制生產(chǎn)路面清掃車，至今已有將近五十年的歷史了。但與發(fā)達國家相比，我國的路面清掃車不管是從清掃效果、技術水平還是從銷售規(guī)模上都還相差甚遠。目前我國生產(chǎn)路面清掃車的企業(yè)大概有 30 多家，其中中聯(lián)重科中標事業(yè)部、天津掃地王專用汽車有限公司和北京愛清清掃車制造有限公司等處于行業(yè)領先地位。在國內(nèi)，各大科研機構和高等院校也都開始自動清掃機的研究。哈爾濱工業(yè)大學于 20 世紀 90 年代開始致力于這方面的研究，與香港中文大學合作，聯(lián)合研制開發(fā)出一種全方位移動清掃機器人。浙江大學于 1999 年初對智能機器人進行研究，兩年后便成功研制出國內(nèi)第一個具有初步智能的自主吸塵機器人。雖然我國研制出的清掃機在品種規(guī)格上和使用性能上已基本能滿足國內(nèi)各種需求，但是國產(chǎn)產(chǎn)品存在外形單調、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問題。1.2 設計要求1.2.1 主要任務與目標（1）英文翻譯：認真查閱 10 篇以上專業(yè)文獻，其中外文資料不少于 2 篇，并翻譯一篇中文字符 2000 字以上的外文文獻。（2）畢業(yè)調研：完成文獻綜述、開題報告。（3）完成 GL-710 型小型樓道清掃機設計傳動結構設計及外形結構設計，完成 CAD 總裝圖；完成主要零件垃圾箱、帶輪、錐齒輪、主軸、機架等的設計，完成 CAD 零件圖，編寫設計說明書 1 萬字以上。（4）完成畢業(yè)設計的其它工作（完成指導記錄、資料上傳網(wǎng)絡設計平臺、答辯 PPT 準備、資料裝訂整理） 。小型樓道清掃機設計31.2.2 主要內(nèi)容與基本要求（1）主要內(nèi)容：1）了解小型樓道清掃機的總體結構及原理；2）完成小型樓道清掃機總體方案設計：包括基本功能、構造設計和功能原理的確定；（2）要求：1）要求機構設計方案合理、結構緊湊；2）完成 CAD 總裝圖及主要零件圖一套，折合 A0 圖紙 3 張；3）撰寫設計說明書內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國內(nèi)外動態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設計計算；格式按寧波大紅鷹學院機電學院機自專業(yè)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）規(guī)范化要求，文字在 1 萬字以上；4）根據(jù)要求確定小型樓道清掃機的總體方案，動力源電動機的型號，清掃機構設計，包括傳動方案的確定、V 帶的選擇、帶輪的設計、主軸的設計、齒輪的設計等；設計主要零件結構尺寸，并進行強度計算，條理清楚，計算有據(jù)；設計其外形和支撐結構，保證外形的美觀，便于人員操作，保證安全； 5）其他要求：學生在進行設計過程中，應充分發(fā)揮自己獨立思考和創(chuàng)作設計，培養(yǎng)和鍛煉工程實際中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，反對盲從和抄襲行為。設計期間應完成以下工作：查閱相關文獻資料，其中外文資料不少于兩篇，外文翻譯不低于 2000 字，英文翻譯必須注明出處，并提供原版 PDF 文件；1.2.3 設計參數(shù)要求設計參數(shù)：（1）驅動方式：鉛酸動力電池驅動；（2）工作效率：3000-5000m 2/h；（3）清潔寬度：750mm；小型樓道清掃機設計4第二章 總體設計2.1 清掃方案選定通過對目前市場上的清掃機進行調查，本清掃機采用兩側的盤形刷與中間的滾刷結合的形式。兩側的盤刷分別作順時針和逆時針轉動，將兩側的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)實現(xiàn)清掃的功能。它可以對各種大小的垃圾進行清理，兩側的盤刷可方便地清掃墻角及靠近障礙物的地方。2.2 傳動方案選定齒輪傳動傳動比穩(wěn)定、效率高、結構緊湊、工作可靠、壽命長。根據(jù)所設計的傳動方案，選擇大小齒輪的類型，材料并計算出大小齒輪的參數(shù)。齒輪軸受彎曲和扭轉復合應力作用，但載荷和轉速均不高，沖擊載荷也不大，所以具有一般綜合機械性能即可滿足要求。選擇齒輪軸的材料，并對其進行強度校核。帶傳動的優(yōu)點是：適應于兩軸中心距較大的傳動；帶具有良好的彈性，可以緩沖、吸振，尤其是 V 帶沒有接頭，傳動平穩(wěn)，噪聲??；當過載時，帯與帶輪之間會自動打滑，可以防止其他零件因過載而損壞；結構簡單，制造和維護方便，成本低。所以選用 V 帶輪傳動。因此清掃機內(nèi)部傳動間距大，軸中心距較大因此需要采用 V 帶；并且縱向轉動與橫向傳動均由一個電機提供動力，這就需要在兩個傳動系之間加入錐齒輪實現(xiàn)傳動方向的變化，綜合這些因素本設計采用錐齒輪與 V 帶傳動結合的形式進行動力的傳動。2.3 驅動方案選定2.3.1 電機的去選擇(1) 直流有刷電機 早期電動汽車由蓄電池供電故最早采用的是直流有刷電機。其主要優(yōu)點是控制簡單、技術成熟，具有優(yōu)良的控制特性。但由于電機本身存在電刷和機械換向器，不但限制了電機過載能力與速度的進一步提高，而且如果長時間運行，勢必要經(jīng)常維護和更換電刷和換向器由于損耗存在于轉子上，使得散熱困難，小型樓道清掃機設計5限制了電機轉矩質量 比的進一步提高。而且這種電機效率低，維護麻煩，尤其是電刷產(chǎn)生的火花，會給汽車的其他電器帶來高頻電磁干擾。鑒于直流電動機存在以上缺陷，在新研制的電動 汽車上已基本不采用直流有刷電機。 (2) 稀土永磁電機 稀土永磁同步電機采用稀土永磁材料，具有效率高、功率密度大等特點，在中、小功率的系統(tǒng)中有優(yōu)勢。但是稀土永磁同步電機的成本高，而且目前使用最多的釹鐵稀土永磁體的工作溫度比較低，電機運行時的溫升不能太高。(3) 開關磁阻電機 開關磁阻電動機是一種新型電動機，該系統(tǒng)具有很多明顯的特點：它的結構 比其它任何一種電動機都要簡單，在電動機的轉子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護修理 容易。因而可靠性好，轉速可達15000r／min。效率可達85％ ～93％，比交流感應電動機要高。目前，電動車用電機基本上形成主流，但并不單一，而是呈多樣化趨勢發(fā)展 ，異步電機和永磁無刷直流電機用得比較普遍 [7]?？紤]到該清掃機應保證尺寸及重量最小，因此采用直流電機，調查市場現(xiàn)有同型號清洗車對比選定電機型號為 90ZYT105，具體參數(shù)如下：型號 轉矩(mN.m) 轉速(r/min) 功率 (w) 電壓(v) 電流(A)不大于 允許順逆轉速差(r/min)90ZYT105 733 3000 230 24 13.5 2002.3.2 電瓶的選定清掃車以蓄電池能源，只要有電能的供應，電動車就有了取之不盡的動力源泉，不受石油資源的限制。而電能的獲得可以利用核能、水力、風力、太陽能等多種形式的原始能源。特別對于我國，水利資源和風力發(fā)電等清潔能源的潛在發(fā)電量是相當高的，如果能有效地利用這些能源，不僅有利于環(huán)保，節(jié)約寶貴的石油資源，解決全球面臨的石油資源枯竭危機，而且更符合我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。蓄電池的種類一般可分為鉛酸電池、鉛酸免維護電池及鎳鎘電池等，它們各自的特點如下:鉛酸電池:也稱為汽車用電池(需加水維護)，充放電時會產(chǎn)生氫氣，安置地點必須設置在通風處以免造成危險;電解液呈酸性，會腐蝕金屬 ;價格低廉。鉛酸免維護電池:密封式充電不會產(chǎn)生任何有害氣體，擺設容易，不需考慮安置地點通風問題，免保養(yǎng)，免維護;放電率高，特性穩(wěn)定，價格較高。鎳鎘電池:用于特殊場合及特殊設備上，水為介質，充放電不會產(chǎn)生 .有害氣小型樓道清掃機設計6體;失水率低，但需要固定時間加水及保養(yǎng);放電特性最佳;可放置于任何惡劣環(huán)境。綜上所述，本清掃機選用 24V 鉛酸動力電池驅動。2.4 總體方案確定本小型樓道清掃機主要由傳動系統(tǒng)、盤刷清掃裝置、滾刷清掃裝置和機體組成，掃機的能源裝置通過傳動系統(tǒng)將運動傳給兩側的盤形刷，使其分別作順時針和逆時針轉動，將兩側的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷。然后，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內(nèi)實現(xiàn)清掃的功能。它可以對各種大小的垃圾進行清理，兩側的清掃刷可方便地清掃墻角及靠近障礙物的地方。詳細結構如下圖示：小型樓道清掃機設計7圖 2-1 小型樓道清掃機第三章 主要部件的設計3.1 傳動系統(tǒng)設計3.1.1 總傳動比對比現(xiàn)有清掃機，選定清掃機清掃刷轉速 min/20rn?刷選定清掃機滾刷轉速 mi/30rn?滾電機轉速 。故總傳動比為：i/rm 10352??nmii滾滾 刷刷3.1.2 分配傳動比（1）盤刷傳動系統(tǒng)為使傳動裝置尺寸協(xié)調、結構勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選一級 V 帶傳動比：；3?帶i為使傳動裝置尺寸協(xié)調、結構勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，清掃刷級 V 帶傳動比： ；2刷i則大錐齒輪軸的傳動比： 5.231???ii刷帶 總錐（2）滾刷傳動系統(tǒng)為使傳動裝置尺寸協(xié)調、結構勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選一級 V 帶傳動比：；3?帶i則滾刷級 V 帶傳動比；小型樓道清掃機設計83.10?i帶滾錐3.1.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算（1）各軸的轉速：1 軸 ；min/103rinm??帶大錐齒輪軸 ；i/45.21i錐錐盤刷軸 in/02rin?刷刷滾刷軸 mi/3.12i刷滾（2）各軸的輸入功率：1 軸 ；wP8.2096.20101 ?????大錐齒輪軸 ；1.732?錐盤刷軸 ；8.09.6.01731 ?????錐刷滾刷軸 ；wP282刷滾（3）各軸的輸入轉矩：電機軸 ；mNnT ????3.140.5995001 軸 ；P??2.79568.112 軸 ；mNnT ???05.314.0950223 軸 ；P??8.96.533（4）整理列表小型樓道清掃機設計9軸名 功率 kwP/轉矩 mNT?/轉速 in)/(?r傳動比電機軸 230 0.732 30001 軸 220.8 2.109 1000 3大錐齒輪軸 107.11 2.557 400 2.5盤刷軸 101.8 4.861 200 2滾刷軸 209.8 6.679 300 3.333.2 一級 V 帶傳動的設計3.2.1 V 帶的基本參數(shù)（1）確定計算功率 ：cP已知： ； ；w230?min/0rnm?查《機械設計基礎》表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1?AK則： wPKAc 276.1??（2）選取 V 帶型號：根據(jù) 、 查《機械設計基礎》圖 13-15 選用 Z 型 V 帶,cmn（3）確定大、小帶輪的基準直徑 d1）初選小帶輪的基準直徑： ；m501?2）計算大帶輪基準直徑：；did 1312??帶圓整取 ，誤差小于 5%，是允許的。md1502?（4）驗算帶速： smsnvmd /)25,(/8.7106354.106 ?????帶的速度合適。（5）確定 V 帶的基準長度和傳動中心距：1）中心距：小型樓道清掃機設計10)(2)(7.021021 dda???初選中心距 ma2?2）基準長度： maddLd5.726204)51()0(14.302220??????   ?對于 A 型帶選用 Ld3）實際中心距： mad 18425.7610200 ???????（6）驗算主動輪上的包角 ：1?由 ad?? 3.57)(18012???得 ???? 12086.4.)0(1 ???主動輪上的包角合適。（7）計算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPc ?)(0???， 查《機械設計基礎》表 13-3 得：min/30rnm?md51；kw6.0，查表得： ；3i/?帶，rm P17.0??由 查表得，包角修正系數(shù)?86.14??95?K由 ，與 V 帶型號 A 型查表得： Ld70 .l綜上數(shù)據(jù)，得 6.09.5.0)17.6(26???z取 合適。10??z小型樓道清掃機設計11（8）計算預緊力 （初拉力）：0F根據(jù)帶型 A 型查《機械設計基礎》表 13-1 得： mkgq/1.0?NvkzvPc4.824.81095.210.65. 20???????????     ?（9）計算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZ201286.14sin.80??   ??其中 為小帶輪的包角。1?（10）V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：帶型 帶輪基準直徑 (mm) 傳動比 基準長度(mm)Z501?d23 710中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N)184 1 82.4 2013.2.2 帶輪結構的設計（1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）（2）帶輪的結構形式：V 帶輪的結構形式與 V 帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機，較小，所以采用實心式結構帶輪。md501?3.3 錐齒輪的設計3.3.1 選精度等級、材料和齒數(shù)小型樓道清掃機設計12選用直齒錐齒輪傳動。速度不高，故選用 7 級精度材料選擇。由機械設計表 6.1 選取小齒輪材料為 40Cr（調質） ，硬度為280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調質） ，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù) Z1＝30，大齒輪齒數(shù)Ｚ 2＝i 1·Z1＝2.5×30=75，取 Z2=75。3.3.2 按齒面接觸強度設計由設計計算公式進行試算，即 ????uKTZdRRHEt 21231 5.09.2??????????１）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（１）試選載荷系數(shù) 3.?tK（2）計算小齒輪傳遞的轉矩 3105.2?TmN?（3）選取齒寬系數(shù) 3/?R?（4）知齒輪，查得節(jié)點區(qū)域系數(shù) 5.HZ（4）由表 6.3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaE?（5）由圖 6.14 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限MPaH601lim?? H502lim?（6）由式 6.11 計算應力循環(huán)次數(shù) 9h1 16.31060nj ????LN7264.8iN（7）由圖 6.16 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)9.01?NZ93.02?NZ（8）計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為 1％，安全系數(shù)為 S=1 小型樓道清掃機設計13?? MPaSZHNH 54069.01lim1 ????.13.2li2? PaaHH 75.2/)5.40(/])[(][21 ?????２）計算（１）試算小齒輪分度圓直徑 ，由計算公式得td1??mdt 7.295.31.075.289. 2331 ????????????????（２）計算圓周速度 sndvt /6.41068.574.31064?????（３）模數(shù)及主要尺寸的確定模數(shù)： ，取 。9.30721?zdmm考慮到該齒輪為開式齒輪，模數(shù)齒輪模數(shù)應增加 1.25~1.5，取 。m5.1?分度圓直徑： zd4530.11???.2722?節(jié)錐角： ?8.15211arctgzrt???.6901???錐距： mdR8221??平均分度圓直徑： mR25.38).051(4)5.(1 ????齒寬 ，取bR20.63.0???b2?3.3.3 校核齒根彎曲疲勞強度（1） 彎曲強度校核公式：小型樓道清掃機設計14????YmbKFFRVAt ?????)5.01(cos（2）確定各參數(shù)平均分度圓處螺旋角 ，則?s?m查得動載系數(shù) 1.15 齒向載荷分布系數(shù)?VK12.?K使用系數(shù) 故1A 8.VA（3）分度圓圓周 3311 107.)15.0(.2)5.0(2???????zmTdFRt ?（4）齒輪系數(shù) YF 和應力修正系數(shù) YS 94.13cos221???u?6.0223.5cos111???zZe 8.276022e查表 6.4 得 65.1?FY3.2F5.1?SY6.12S（5）許用彎曲應力可由下式算得 srFXNP?minl?由機械設計圖 6.15 可查出彎曲疲勞極限應力小錐齒輪的彎曲疲勞強度極限 MaE501?大錐齒輪的彎曲疲勞強度極限 PF382?查得壽命系數(shù) .21?NY查得 ，85.0sr0sr小型樓道清掃機設計15查得安全系數(shù)是 25.1?FS故許用彎曲應力 MPaYSsrFXNP 2.49085.210min1l1 ????srFXP .3.2inl2??????YbKFRmVAt ????)5.01(co1317.9 58.162)3.(0.2FPFMa????2122 .765.9FPF MaY?????因此滿足齒根彎曲疲勞強度3.3.4 驗算1）齒面接觸強度驗算 HERVAtmH zudbKF??????1)5.01(2???接觸強度壽命系數(shù) ?NZ最小安全系數(shù) .minHS MPaSZHWNP 541.60minli2 ???? ][3.465108.95.2.1)3.051(04522.7.1)( 3632 HHERVAtmH PazudbKF ???? ???????????因此齒面強度足夠圓錐齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下：名稱 符號 公式 直齒圓錐小 直齒圓錐大小型樓道清掃機設計16齒輪 齒輪齒數(shù) zz30 75模數(shù) m m 1.5傳動比 i i 2.5分度圓錐度 ?，iarctg11?12-90?。??8.2?2.6分度圓直徑 dmzd45 112.5齒頂高 ahha*?1.5 1.5齒根高 f cf)(?1.8 1.8齒全高 h fa3.3 3.3齒頂圓直徑 ad，1*1cos2?mhda?2a?47.79(大端)113.61（大端）齒根圓直徑 f1*1csff?22o?mhdff?41.66 111.16齒距 p p?4.71 4.71齒厚 s s2.356 2.356齒槽寬 e 2e?2.356 2.356頂隙 c mc*0.3 0.3錐距 R 21d?60.58 60.58齒頂角 a?，21fa??1fa?5.2?5.2齒根角 f ??Rhrctgfff ??齒頂圓錐角 a?，11a??22a????35.4?75.0小型樓道清掃機設計17齒根圓錐角 f?，11ff???22ff?????5.19?65.當量齒數(shù) vzcoszv 21.54 134.64齒寬 bRb?20 203.4 盤刷級 V 帶傳動的設計3.4.1 V 帶的基本參數(shù)（1）確定計算功率 ：cP已知： ； ；w1.07?min/40rn?查《機械設計基礎》表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1?AK則： wkPKAc 53.128.72.??（2）選取 V 帶型號：根據(jù) 、 查《機械設計基礎》圖 13-15 選用 Z 型 V 帶,cmn（3）確定大、小帶輪的基準直徑 d1）初選小帶輪的基準直徑： ；m501?2）計算大帶輪基準直徑：；did 102.12 ????）（帶圓整取 ，誤差小于 5%，是允許的。md102?（4）驗算帶速： smsnvmd /)25,(/4.51064.3106 ?????帶的速度合適。（5）確定 V 帶的基準長度和傳動中心距：1）中心距：初選中心距 ma40?2）基準長度：小型樓道清掃機設計18maddaLd103740)51()0(24. 222210??????   ?對于 Z 型帶選用 Ld3）實際中心距： mad 3821074020 ???????（6）驗算主動輪上的包角 ：1?由 ad?? 3.57)(18012???得 ???? 1205.382.)0(1 ???主動輪上的包角合適。（7）計算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPc ?)(0???， 查《機械設計基礎 》表 13-3 得：min/40rnm?md501；kwP6.1，查表得： ；3i/?帶，rm kwP17.0??由 查表得，包角修正系數(shù)?5.721??95?K由 ，與 V 帶型號 A 型查表得： Ld0 .l綜上數(shù)據(jù)，得 82.09.5.0)17.6(2???z取 合適。10??z（8）計算預緊力 （初拉力）：0F根據(jù)帶型 A 型查《機械設計基礎》表 13-1 得： mkgq/1.0?小型樓道清掃機設計19NqvkzvPFc6.354.51095.241.0.5 20???????????     ?（9）計算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZ1.6325.17sin.520??   ??其中 為小帶輪的包角。1?（10）V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：帶型 帶輪基準直徑 (mm) 傳動比 基準長度(mm)z501?d23 1000中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N)382 1 35.6 63.13.4.2 帶輪結構的設計（1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）（2）帶輪的結構形式：V 帶輪的結構形式與 V 帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機，較小，所以采用實心式結構帶輪。md501?3.5 滾刷 V 帶傳動的設計3.5.1 V 帶的基本參數(shù)（1）確定計算功率 ：cP已知： ； ；w8.209?min/10rnm?小型樓道清掃機設計20查《機械設計基礎》表 13-8 得工況系數(shù)： ；2.1?AK則： wPKAc 8.25.092.1????（2）選取 V 帶型號：根據(jù) 、 查《機械設計基礎》圖 13-15 選用 A 型 V 帶,cmn（3）確定大、小帶輪的基準直徑 d1）初選小帶輪的基準直徑： ；m501?2）計算大帶輪基準直徑：；did 5.163.12??帶圓整取 ，誤差小于 5%，是允許的。md1602?（4）驗算帶速： smsnvmd /)25,(/.51064.3106 ?????帶的速度合適。（5）確定 V 帶的基準長度和傳動中心距：1）中心距： )(2)(7.021021 dda???初選中心距 ma3?2）基準長度： maddLd8.93304)516()50(214.02222??????   ?對于 A 型帶選用 Ld3）實際中心距： mad 3028.9103200 ???????（6）驗算主動輪上的包角 ：1?小型樓道清掃機設計21由 ad?? 3.57)(18012???得 ???? 1209.630.)6(1 ???主動輪上的包角合適。（7）計算 V 帶的根數(shù) ：zLArKPc ?)(0???， 查《機械設計基礎》表 13-3 得：min/10rnm?md51；kwP6.，查表得： ；2i/?帶，rm kwP17.0??由 查表得，包角修正系數(shù)?9.10??95?K由 ，與 V 帶型號 A 型查表得： Ld .l綜上數(shù)據(jù)，得 69.0.95.0)17.6(82???z取 合適。10??z（8）計算預緊力 （初拉力）：0F根據(jù)帶型 A 型查《機械設計基礎》表 13-1 得： mkgq/1.0?NvkzvPc3.622.51095.21.05.0???????????     ?（9）計算作用在軸上的壓軸力 ：QFNZ2.10929.160sin30??   ??小型樓道清掃機設計22其中 為小帶輪的包角。1?（10）V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：帶型 帶輪基準直徑 (mm) 傳動比 基準長度(mm)Z501?d622 1000中心距（mm） 根數(shù) 初拉力 (N) 壓軸力 (N)330 1 62.3 109.23.5.2 帶輪結構的設計（1）帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（常用材料 HT200）（2）帶輪的結構形式：V 帶輪的結構形式與 V 帶的基準直徑有關。小帶輪接電動機，較小，所以采用實心式結構帶輪。md501?3.6 滾刷設計垃圾清掃機構采用臥式滾刷清掃機構，它的主要功能是對路面垃圾起到清掃和拋起的雙重作用，使垃圾收集到垃圾箱。3.6.1 滾刷的結構設計采用滾刷軸，即把滾刷鑲嵌在軸上，使其隨著軸一起轉動，那么接下來就是對軸進行設計了。3.6.2 滾刷軸的設計（1） 軸徑的確定依據(jù)軸上的載荷不是很大的實際情況。軸段直徑的確定，通常根據(jù)軸所受扭矩進行初步計算，通過扭轉強度計算，初步確定軸的最小軸徑 dmin，取dmin=20mm。（2） 各軸段長度的確定零件安裝在軸上，要有準確的定位。為保證結構緊湊，軸的各段長度可根據(jù)軸上個零件的寬度和按經(jīng)驗確定的各零件之間的距離來確定。對于不允許軸向滑動的零件，零件受力后不要改變其準確的位置，即定位要準確，固定要可靠。為了保證定位可靠，與輪轂配合的軸段長度一般應比輪轂長度短小型樓道清掃機設計232～3mm。選擇軸端長度為 48mm。其左右兩端均勻軸肩定位。滾刷軸的結果如圖 6 所示。按工作要求，軸上所支撐的零件主要有滾刷筒、滾動軸承，帶輪。（1）軸端 1 與軸承相連，故 mL14?d20?（2）軸段 2 起連接作用，根據(jù)實際需要， L56md32?（3）軸段 3 與滾刷筒相連，故 633（4）軸段 4 與軸承相連，因為此處軸承承受兩端鏈輪作用，其承受的強度較大，故其 mL15?d25?（5）軸段 5 起連接作用，根據(jù)實際需要， L45?d245?（6）軸端 6 與帶輪相連，故 60Lmd206（3） 軸承的選擇初步選擇滾動軸承?？紤]到存在軸向力，而選用能承受軸向力的單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，確定選用 30313 型軸承。（4） 零件的周向定位軸的周向定位采用平鍵聯(lián)結。按已確定的各軸徑查手冊可得平鍵的截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長應比輪轂略短，且符合鍵的標準長度系列?？紤]到軸的直徑，選取鍵的長度 L 為 30mm，鍵寬 b 為 14mm，鍵高 h 為 9mm。3.6.3 滾刷軸的強度校核（1）作出軸的簡圖，確定軸承的支點位置。（2）按扭轉強度條件計算 ??3950.2T TPnWd??????式中： ——扭矩切應力，單位為 MPa?——軸所受的扭矩，單位 MPa——軸的抗扭截面系數(shù)，單位? 3m圖 3-1 滾刷軸結構圖小型樓道清掃機設計24——軸的轉速，單位 r/minn——軸傳遞的功率，單位為 KW；P——計算截面處軸的直徑，單位為 mmd——許用扭轉切應力，單位為 MPa??T?見表 1。表 1 軸常用幾種材料的 及 值??T?0A軸的材料 /TMPa0AQ35-A、20 15~25 146~126Q275、35(1Gr18Ni9Ti) 20~35 135~11345 25~45 126~10340Gr、35SiMn38SiMnMo、 35~55 112~973Gr13注：1）表中 值是考慮了彎矩影響而降低了許用扭轉切應力。??T?2）在下列情況時， 取較大值, 取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、0A載荷平穩(wěn)、無軸想載荷或只喲較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只作單向旋轉、 ；反之， 取較小值， 取較大值。??T?0作彎矩圖，分別按水平和垂直方向計算各力產(chǎn)生的彎矩。水平方向 20153HMNm???垂直方向 48V?軸的扭矩為 T=95.5×105× =76400.243?Nm?按計算結果作水平方向彎矩圖和垂直方向的彎矩圖以及扭矩圖，見下圖。圖 7 扭矩和彎矩圖小型樓道清掃機設計25圖 3-2 軸的彎矩以及扭矩圖已知軸的彎矩和扭矩,以及軸的截面分布圖可知軸的危險截面(因彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面)為帶輪連接段與軸承臺階的結合處。因此對該面進行彎扭合成強度校核,按第三強度理論校核有: 24????通常有彎矩所產(chǎn)生的彎曲應力 是對稱循環(huán)應力,而由于扭矩所產(chǎn)生的應力則常常不是對稱循環(huán)變應力.為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響,引入折合系數(shù)?，則計算應力為???224?????式中的彎曲應力為對稱循環(huán)變應力，而扭轉切應力為對稱循環(huán)變應力，??；1?零件為圓軸所以彎曲應力為 ，扭轉切應力為 ，將 和 代入公式MW??2TW????則軸的彎扭合成強度條件為??224?????小型樓道清掃機設計26????2222 14MTTWW???????????????????式中： ——軸的計算應力，單位為 Pa——軸所受的彎矩，單位為MNm?——軸所受的扭矩，單位為T——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 ，計算公式由機械設計 表 15-4W3 [3]有 330.12dW???33.6T—對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力，其值按《機械設計》 表??1?? [3]15-1 選用。 ????222222341076.185MTTWWPa?????????????????????軸的材料為 45 鋼，調質處理，查得 =60 ?？芍?ca＜ ，所以??1?????1?安全。3.7 盤刷設計盤刷采用 5mm 普通鋼板上鑲嵌毛刷的結構，盤刷通過驅動軸與帶輪相連，中間用深溝球軸承支撐，詳細結構如下圖示：