小型清扫机设计【含CAD高清图纸和说明书】
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青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书毕业设计(论文)任务书专业 机械设计制造及其自动化 班级 题目小型清扫机设计专题小型清扫机设计主要内容及要求本设计题目进行清扫器的设计,主要工作有动力选择:汽油机或者电力驱动。汽油驱动型适合院落、停车场等户外清扫作业;电瓶驱动型因其噪音低,污染小,适合室内清扫作业。完成走廊清扫器的方案设计,以及结构组成。主要设计内容为:1. 走廊清扫器总体方案设计;2. 走廊清扫器的结构设计;3. 完成折合A0 图纸3张;4. 翻译英文文献3000单词左右;5. 完成2万字左右的毕业论文或设计说明书。主要技术参数清扫机高度1200mm,宽度800mm,长度1420mm。圆盘毛刷转速60r/min,滚筒转速40r/min,所需功率225.8W。进度及完成日期 2009-3-302009-4-10 完成3000字外文资料翻译 2009-4-132009-4-24 完成清扫机整体方案设计,并选出最佳方案 2009-4-272009-4-30 完成清扫机机架结构设计 2009-5-42009-5-8 完成清扫机动力装置设计 2009-5-112009-5-15 完成清扫机传动部分设计 2009-5-182009-5-22 完成清扫机清扫装置设计 2009-5-252009-5-29 完成清扫机CAD图绘制 2009-6-12009-6-5 完成清扫机毕业论文的书写 2009-6-82009-6-12 对毕业论文和图纸进行最后修改 2009-6-152009-6-19 打印毕业论文和图纸教学院长签字日 期教研室主任签字日 期指导教师签字日 期II回收报废车辆的经济问题摘要 本次研究的问题是与环境有关的,因为今天研究的产品是社会的基础,特别是对报废汽车的管理。这样做的目的是确定汽车拆解办法的关键因素,以满足 以下三个目标: 1 含有对环境造成损害的报废汽车, 2从环境和资源利用的角度来看,改进现行报废汽车管理. 3 促进制造合适的可回收利用汽车。 一种尝试是分析如何才能使得财政资源可以举办ELV回收系统。为促进实现上述目标,已经给出了一些建议,就是通过扩大生产者责任感和得到以市场为导向的财政支持。 总之,本文以探索其在经济上的可行性和成功要素市场的回收为目的。它强调经济和技术水平的某种透明度。1. 绪言 这次活动收集了欧洲部分地区的材料,利用在再循环中已经起着重要作用的废物管理系统中,并且在许多工业部门得以实施。今天,金属是各行业最重要的再生材料,在这方面被称为二级金属工业。是他们运作开放的市场条件,包括任何其他业务,都旨在获取利润。该文件和玻璃行业密切相关。 主要的因素是,确定循环使用单材料,包括纯度回收产品和市场回收产品,材料的货币价值及收集和运输成本。排序的成本,费用的转变, 能源材料的成本和任何剩余材料的处置。在这种情况下,已知的回收活动盈利通常关注这些物质的通量,均匀,干净,保持其性能随着时间的推移不变,并提供节省制造化的进程。在不同类别的产品,一些集团特别区分开来。这是因为商品的名字复杂,本集团的产品需要特殊的设计与他们的报废管理。 商品特性的复杂在于产品由几个不同的部件和材料组成,并有一个相对较长的寿命和使用期限。例如一些复杂货物的电子技术产品(国内的电子,电器,测量仪器注释等) ,机器和车辆(汽车,发电机组, 飞机等) ,以及建设和施工技术产品等。赛车的核心部分是现代社会的一种产品,不同于其他东西,例如,在其内部,有潜在的废品回收价值 。2.新兴回收行业 新兴的回收行业往往与复杂的废物流像电气和电子废物或报废车辆有关。这些行业普遍由于出现消费者或监管的压力而通常不受益,但是至少在开始时,具有良好的经济效益。 他们的挑战往往是:一、 分离的各种原材料二、 在产品的处理中完全不同的物质流三、 缺乏有组织的收集四、 缺乏临界质量五、 缺乏面向回收的设计,因此很难排序六、 缺乏具体的回收利用技术 第一,第二和第五的问题列在这里可以并一起叫做“日益复杂的产品”, 在天这是一个重大的挑战。 图 1 (德国汽车工业协会 1994年)在德国概述了回收系统的构想。 在欧洲联盟铁和非铁金属回收行业已确定。最近更多的行业,例如 纸张,玻璃和纺织工业也实现快速发展。虽然主要的回收利用产业在尝试中有一些共同的特点,但他们还显示了高度分化的特点,这是由于文献中的技术和商业流程所涉及的回收材料、 工业源(产生相当数量的废物数量有限的网站)和 后使用或后消费来源(其特点是大量的点的原籍国, 高度异质材料和经常高度的污染) 。 在这里,我们侧重于使用后源或ELV处理。 2.1 合作伙伴和一次性运载火箭产业的回收 工业参与者ELV有许多非常不均匀的问题。它们是联系在一起的由技术和经济变数组成的,泰德的policyand是在centerof工业中倡议关于ELV 。 汽车产业显然是在中心的ELV,特别是如果是因为设计和材料的修改引起的ELV,其作用则更重要。在加州如果因某些方向ELV政策将占上风。那么欧洲汽车业通常具有寡头垄断结构与生产经营的几个大型工业审判规模和全世界范围内的国际化。 在80年代和90年代,该行业是受限制的技术,工业和战略的变换显示相互连接 。关于技术方面,综合运用电子,新材料以及具体的创新在汽车设计方面大大提高了汽车的性能,从舒适,安全,能源约束消费和污染的方面。从产业组织的一方面,是广泛的进程垂直分工于“精益生产”引起了越来越重要的化学反应,并且独立于大汽车公司,并扩展了国际化的生产和多元化的各种形式。从战略的角度来看, 是一个复杂的结合的,寻求全球范围内的,专业化的细分市场和竞争通过产品的差异出现了。 汽车产业可不可以重视ELV不是关键,该战略的作用在于以汽车产业EL为则可以解释为防御性,以保证遵守在可预见的环境条例下通过最适当的低费用的解决办法。如此以往,越来越多重要的市场行情归因于展现出的ELV问题的一个组成部分,更普遍的环境为导向的战略,其中包括安泰化,是以节约能源和减少排放量为未来市场的发展趋势。如此以往任何时候有关控制的汽车生产体系都可以承担的重要性还基于其他理由。例如,在设计和部分行业, 增加独立的组件生产商和向服务供应商敞开大门,以增加材料生产商的作用以及新兴工业化经济体。正在进行的简化了关系的汽车行业与其供应商肯定受益于ELV发展。 对拆除行业具有举足轻重作用的ELV 为达到大量增加的回收利率。市场结构在欧洲的特点是一些运营商的行业覆盖,其中大部分是国家和一些技术上没有得到很好的装备,作为劳动力密集行动优先,并在有限的地域范围的活动。在某些国家,仍有拆解不确定或无视法律的框架以及有限的技术和环境的要求。虽然在一些国家,大量的非法拆解业务仍在发生。然而, 在一些国家,也是一个核心更有效率和更良好组织的废除。其中在涉及拆解网络严格的指导原则的运作下,一些集成与碎纸机和发展ELV的 倡议往往放大这个核心。 鉴于这种二元结构的战略利益,拆除业(核心)的ELV可现成的为寻求建立一个新的行业结构,在这种结构下,只有最好的、有组织、有效率和遵守监管的运营商能够生存下来去并扩大它们的市场份,-尽管局部区域的规模将保留。但是,开办这一战略会引起各种技术和经济问题,目前正在面临着通过不同的解决办法解决这些问题(在一般的经济刺激下与汽车产业合作的协议)。另一个ELV的重要合作伙伴是碎纸机业,它们会使得汽车残渣回收循环再造 。在大多数欧洲国家的碎纸机是一些大型企业利用计划经济的标准 ,他们中的一些还联合金属回收商和生产商。对于碎纸机行业ELV的战略意义取决于: 增加和稳定的流量原料处理,从而使得最终产品的成本供循环再造; 通过其清洁和减少的数额以降低在与经济和环境有关的费用中的ASR(或通过增加经济的ASR售票处作为能源回收) 。 这是一战略的高度,因此限制了发展中出现的在ELV链的其他部分。在ELV的其他伙伴是材料回收工业和材料生产商。它们可以协商在回收商和生产商之间给予广泛的合作和整合回收。然而,在不同层次的部门,可以设想不同的战略以重视ELV。 小型再生塑料生产商是大企业的化学工业的一部分, 同样以汽车产业为例,一直到了80年代和90年代,在广泛的结构调整下影响了技术创新,工业重组化和全球化。基于ELV塑料回收浪费问题的重要性,所以正在减少汽车材料。塑料生产商和回收商考虑ELV威胁到他们越来越多地控制关键段注释材料的汽车市场,以及其越来越大的作用的部分行业。发展塑料再生的想法并不注重其本身,相反,是为了维护和增加对初级塑料材料市场,在ELV问题汽车和化学工业问题可以打开一个新的市场。总体而言,金属生产者和回收者重视的ELV的战略性作用是双重的:一个机会,反相上升的塑料汽车原料市场,鉴于ELV稳定的原料供应(废料),从而成为一个金属工业重要的部分。这些战略的态度有明显的不同,不同于金属工业,鉴于不同重要性ELV的行动,钢铁和铝生产商是最直接参与的问题。ELV对有色金属行业的一些影响也将影响ELV关于重金属的一些法规。 考虑到有限的材料竞争涉及的其他材料产业在ELV的利益 (玻璃,纺织,橡胶,其他)似乎有一个相对被动的态度对待这一问题。2.2 污染者付费原则 在处理回收利用和废物管理之间的关系上, 责任概念是必不可少的。如果没有责任,明显的趋势是 解决不了这个问题的。污染者付费的原则是植根于欧洲的环境政策和提供了法律基础的金融者。但是,把它变成实践没有那么困难,因为污染所造成的生成和废物处理,不能总是归因于“污染者”。 此外,这概念的重点是,如共同责任和生产者的责任。共同的责任意味着,负责处理废品是所有或部分各种角色和用户之间的共同责任。放在处理废物流技术上的生产者往往是最好的;然而,用户往往不能完全免除,并承担部分财务清理的费用。生产者的责任将意味着整个生产过程负担废物管理的责任,扩大生产者责任不用进一步把它作为一项战略,这一概念延伸的责任由生产者他们已经承担(例如,工作安全, 生产废物管理等)后的契约postconsumer ,assume消费者的产品的生命阶段。该战略有利于卡萨诺瓦鼓励制造商,以减少对环境的影响,他们的产品在其整个的生命周期andpromotesthe introductionofthenew协商 概念设计进行回收。然而,妥协的问题需要确定责任,必须看作是一个多标问题。 3. 处理报废车辆 3.1 背景 在80年代和90年代,材料的变化,由于欧洲汽车消费的变化致使报废车辆 的可回收材料的份额很容易下降。目前,估计大约75 汽车的重量(金属部分)被回收或循环再造,而其余的部分,就是汽车粉碎残渣 ,由塑料,玻璃, 纺织,橡胶和各种有害物质组成,靠填埋处理。ASR的预期数额增加并产生额外的费用,同时ASR的潜在毒性是把ELV 对环境的政策提到议程上来。 关于ELV的各种国家政策措施发生在90年代,一些国家通过立法框架在全国范围内支持汽车公司达成的有关ELV的工业协议。然而,ELV最重要的政策发展发生在1997年的欧洲委员会的指令提案中 。 在本节中,我们简要地看看划时代的发展的 。 20世纪90年代初,尽管ASR被确定为 相对不重要废物流(仅相当于1的城市固体吨位废物)情况及其处置仍不能令人满意。包括异构混合的材料,如塑料,纤维,玻璃和一些 有毒物质,(如印刷电路板) ,可进一步回收 。此外的ASR具有较高的热值,可以用作燃料。回收ELV的主要参与者是废品收购站和零售商, 运营商的粉碎厂,钢铁和有色金属以及金属工业和处理ASR的地方当局。此外,整个汽车制造工业是慢慢的产生兴趣,参与并增加可回收的汽车。但必须牢记,除了汽车产业, 各工业部门( 拆卸机 ,碎纸机, 回收利用者和材料商)参与ELV问题。他们都有着不同的战略,并且政策制定和行业之间的协作认为是相当复杂的。粉碎后的ELV成拳头大小的黑色金属块,有色金属和ASR 被空气分离器分离。销售金属成分的收益是每车90欧元。粉碎成本大约37 欧元每车。这也没有考虑到运输或拆除任何费用。技术已发展为从ELV排出各种液体以避免污染和拆除有价值的部分,如催化式排气净化器 ,电池或是切碎机前的大块塑料零件,以减少ASR的数量和危害性。由于ASR,越来越多垃圾填埋场威胁着回收利用者的成本利润。这些利润基本来自有色金属份额的出售。然而,其他因素也影响盈利的回收: 钢中份额中所载的ELV预期收缩由于越来越多地使用塑料和复合材料 ,以减轻新车型的重量。这些材料最终大多是填埋的ASR 。废钢价格,仍然是一次性运载火箭最大的部分, 取决于来自东欧和巴西在世界市场对进口的廉价钢材所确定的价格。废品收购站和零售商对重复使用的部件和ELV恢复基础设施有重要贡献, 但其中许多经营中的一种立法真空。立法的发展,必须谨慎而不威胁到他们的存在。 在90年代后半期,第一个有权对ELF管理的是德国有关ELV的指令草案。这一倡议,在荷兰,生产者的责任,是建议迫使汽车制造商采取ELV作为反应, 所有欧洲汽车制造商开始制定新的契约概念,以改善目前的ELV处置做法。他们的目标是根据自愿协议避免立法和解决问题。 欧洲联盟委员会认可的ASR之一优先废物流,形成了ELV项目集团的代表,是由所有有关行业协会和政府组成。今年1994年3月,这个集团提出了一项战略,用于ELV总局第十一章 。主要这一战略目标是: 自2002年起车型销售处置(填埋和焚烧没有能源回收)在ELV最多10 的重量。到2015年平均每生产者处置ELV最高5 的重量。 防止切碎前污染ELV,这样到1995年垃圾填埋场的ASR就符合标准了。 ELV的自愿回收协议在很大的程度上已被法国,德国,西班牙和其他5个欧盟国家的汽车工业接受。 目前针对ELV欧洲最后指令(中央选举委员会, 1997年)在欧洲联盟委员会在讨论,这将迫使汽车制造商和进口商收回其使用的不收费车辆,使他们负责实现高水平的再循环和重用。这种严格的生产应用责任原则,是汽车移动行业强烈反对的。目前的回收目标所构成的指示草案是:到2002年,重复使用或回收至少85 的ELV重量,同时回收至少80 的成本。到2015年,重复使用或回收至少95 的ELV重量,同时回收至少90 的诚本。 从2002年开始聚氯乙烯,汞,铅,镉和六价铬将禁止出现在汽车上,并且从此销售模式将不得不为实现上述回收率而设计。 欧共体指出,包括具体量化指标的回收及循环再造,经济条款和各项规定直接监管。国际统一和需要克服的局限性国家和工业协议,将由官方指引政策宣布。3.2 障碍和前景未来ELV回收的主要瓶颈是拆除和处置的费用。 因为它需要大量的手工劳动,是最昂贵的阶段,回收过程的成本,将受到是ASR的毒性和数量减少这一目前趋势的影响。成本可以通过一下途径减少: 汽车的循环利用设计。许多制造商现在已经开发回收设计指南和部分提供商被迫将可回收性纳入其模块和发展先进的拆解系统中。 循环利用设计在未来的回收汽车方面可能是一个很有发展的强势领域。然而,由于今天的汽车,预计寿命为近似 12年,进行设计回收利用,现在仍处在婴儿期,及回收车的相关进展需要时间来显示结果。最近几年在发达国家形成的一种方式,基本上是自动化或简化拆解和回收利用,以降低成本(在发展中国家,劳动力价格低廉,寿命延长和回收工作非常好:平均寿命时间的汽车可高达35年相比,而欧洲为12年)。然而,拆除流行于市场上数以千计模式的汽车,对某些工业类型自动化的拆除的和回收厂是一个艰巨的任务。另一种办法是根据发展设计一个进程,可以为整个汽车和余出的可重复使用的材料,能源,及少量非可重复使用的材料,在Handzame设计,分离和回收,比利时就有这样的建议进程 。鉴于汽车有大量的各种材料,在这样一个过程中就很难产生二次优质原料。 如果生产者在ELV上官方建议的责任没有帮助,汽车行业可能会移动回收和拆解区,并采取全面控制权。此外,回收的目标是有效地限制5 的金额的材料,还可以增加 。这可能产生有害影响,限制在汽车上使用塑料材料,进而增加汽车的重量,并增加了燃料的消耗。 另一方面,为了供循环再造,越来越多地使用轻金属不会造成太多的问题,它需要新的思维。例如,第一个完整的铝制最小机箱已经上市,并在适当的时候在市场上回收。然而,新兴的模块化概念车,现在开放新的机会,采取综合性办法生产,维修,升级和回收。3.3 可回收性评价的汽车另一个关键问题是评估可循环能力。一个统一的计算需要结合德国和欧洲的立法。为了协助“测量”循环使用,在汽车上使用的材料需要分以下五类回收: 基础设施和技术清楚地定义-部分是完全回收(或可重复使用);确定的基础设施和运作(例如, 机构薄板,发动机组)。潜在可循环再造的,但没有基础设施的利用, 能回收的,收集网络没有定义或组织的(例如,塑料内饰) 。潜在可循环再造的,但过程或材料发展需要的技术尚未通信(例如,玻璃纤维回收)。潜在的循环能源,知道的技术,依靠经济学价值产生能源的能力。已知的非潜在循环,环性知道的(如,皮革装饰) 3.4 经济取舍-成本正在“绿色” 回收的费用是一个组合的费用,是循环再造物料的集合费用,及相关预处理措施(物流)和回收行动本身的费用。程度与效率的活动收集,整理和编写(治疗)已经利用的可再用废物对整个部门的利润有重大影响。总成本有很大一部分仍然是不明的。经济学家形成了一个观点,回收经济学别认为与物管理选择的改变成本有关,如焚烧填埋的回收能源。显然替代品相对高的价格有助于回收。从回收的角度可以看出,维珍原料是完美的二次原料替代品,它的价格是经济吸引力回收的另一个重要因子。无论地方性法规我怎样,一般这个价格强烈依赖于全球贸易和世界原材料的价格, 事实上,许多欧洲汽车制造商都扼杀了他们努力创造的“绿色”汽车,因为他们开始意识到有利益的取舍。汽车回收,拆解和在利用与成本有很大的关系。一些常见的成本因素可能是:回购汽车(成本/车) 。通常,这是依赖条件和价值的车型。在一些情况下,有可能不是一个回购成本。运输成本(成本/公里) 。考虑到欧洲和美国天然气价格之间的差异,这些费用也可以取决于可以损害的重量和数量。提示和存储费用(成本/车) 。您通常要为填埋的倾销材料付款。储存车的财产上也需要花钱。这些成本受到再用的位置、设施和地方立法的强烈影响。劳动力成本(成本/小时) 。这是不言而喻的。然而,劳动力成本也依赖于必需的技能水平。设备投资成本(费用)和运营成本(成本/车,成本/小时) 。这要受到特别(昂贵的)设备和该设备折旧率的影响。恢复零部件和材料的必要(小时/车) 。这该车辆设计的强烈影响。 为了获得利润,这些费用必须抵消收入。汽车回收的收入可以在以下途径索取:高值(高需求) ,恢复未损坏可重复使用的组件。额外的处理(清洁,检查,升级,重新集结,并再分配)增加了成本。高价值,未被污染的废料。任何降低材料特性贬值的污染,都会减低材料的价值。 焚烧后的能源回收和销售。这要当于对最低收入全部(步骤段)。在文章中“造型的塑料回收成本” 一个技术成本模型的办法是时使用涉及汽车回收因素的高灯。然而,调查或分析了微观层次的成本方面不是即刻关注的 ,可是,必须指出, 收入和成本分担与成本的关系已经到讨论有关的目的,这是正在发生的。3.5 具体的系统组件来自该系统的组成部分是由分析了不同的系统所确定的,下面的复合分量(一些,加上星号,仍在进行讨论)可能会强调,根据自己的潜力能力,以实现上面提到的ELV再用目标(该系统因素发生的国家列在括号内) :汽车拆解保费(瑞典) - 当车主将他的车授权给汽车拆解公司是,应该给予汽车拆解保费。交接工作地点(瑞典,欧盟,德国) -以法律规定,业主必须将他的破旧汽车移交给一个授权者或以其他方式证明给废料公司。授权/认证的汽车拆解比较, 新兴工业化国家(瑞典,欧盟,德国,荷兰) - 授权/认证意味着环境和专业的要求提出后,汽车废除公司纳入该系统。取消证书(瑞典,欧盟,德国, 荷兰) -为了注册他的汽车,最后一位车主将被给予一份证书,证明他的汽车已被拆卸。免费拆解最后车主的车(德国, 荷兰) * -车主可以把他的车辆报废而不费费用。成本被其他部分掩盖。回收和恢复工作地点(德国) * -生产者有责任为免费的的最后车主处置其破旧车辆。生产者有物质上和经济上的责任最后处理其汽车。生产者个人帐户的义务(德国) -生产者必须表明他们是如何已售出其破旧的汽车,在同一时间作出材料的数量的核算。回收要求/目标(欧盟,德国, 荷兰) -各方在汽车回收部门建立要求或目标。有区别的拆解费用(荷兰) - 拆解费用支付每个新登记车辆。为了刺激汽车制造商构建适应报废汽车,按照有关标准要求以拆解的质量,这费用是有差异的。材料回收的补贴(荷兰) - 认证汽车检查者可申请津贴检索难以收回的汽车部件。4 给循环再造业的实例 回收利用,不仅要优先考虑环境,还要在获得更多的利润的前提下,尽可能的节约能源和经济材料。一般而言,下列领域是非常重要的关键因素:适应市场和业务框架,环境因素,销售市场等等。49 大学本科毕业设计(论文)说明书摘要本文所设计的是用于清扫的清扫机。能源装置通过传动系统将运动传给两侧的盘形刷,使其分别作顺时针和逆时针转动,将两侧的垃圾扫到中间,传给中间的滚刷。然后,再由滚刷将垃圾扫入垃圾箱内实现清扫功能。此设备属中小型清扫工具,可以对各种大小的垃圾进行清理,两侧的清扫刷可方便的清扫墙角及靠近障碍物的地方。本课题研究中,通过查阅搜集大量资料,对不同清扫设备进行分析对比最终确定出一种较为理想的清扫机的设计方案,然后根据已定方案进行了具体结构的设计计算,并使该设备的结构更加紧凑可靠。确定出各个机构零部件的尺寸及型号后,并对其进行了校核以保证其能够满足设计要求。由于该设备的零部件相对比较普通易于制造,因此该设备的制造成本较低,是一种较为理想的经济实用的清扫工具。 关键词:清扫机;盘形刷;滚刷;制造成本ABSTRACTThe corridor sweeping equipment is designed in this work. The energy installmen tpasses the movement to brush discs in both sides through the transmission system and makes their separately clockwise and the anti-clockwise rotation. They sweep both sides trash together, and pass it to middle rolls brushes. Then, rolls brushes again sweep trash into the trashcan to realize the function of clear sweeping. This equipment is the medium and small sweeper, which can carry on the cleaning to each kind of trash. Both brushes can facilitate to sweep the wall corner and the near obstacle clearly.In this article, massive materials can be collected. One more ideal corridor sweeper design proposal has been determined by analysis and comparison of the different scavenging arrangement. Then the concrete structure design calculation can be made according to this plan. The structure of this equipment can be made more compacted. The strength of all parts are calculated, and they all guarantee the request of design. Because the parts of equipment can be made quite easily, and the production cost is quite low, it is one more ideal economical practical corridor sweeper.Key Words: Sweeper; Disc brushes; Rolls brushes; Production cost目 录摘要ABSTRACT目 录第1章 前言11.1 清扫机的现状和发展前景11.2 清扫设备的概述21.2.1 清扫设备的分类21.2.2 我国清扫机械的发展趋势21.2.3 发现的问题和解决途径31.3 课题需要完成的任务41.3.1 设计主要内容41.3.2 设计工作基本要求4第2章 总体方案设计62.1 设计主要技术要求62.2 总体方案的确定6第3章 动力装置的确定103.1 蓄电池的选择103.2 电动机的选择11第4章 清扫机的结构设计134.1 传动比的分配13 4.2 带轮的选择设计14 4.2.1 主轴带轮的设计计算144.2.2 轴带轮的设计计算184.2.3 轴的带轮设计214.3 主轴的设计计算22 4.3.1 主轴的结构设计22 4.3.2 轴的校核24 4.3.3 键的校核27 4.4 锥齿轮的计算274.4.1 锥齿轮的计算274.4.2 锥齿轮的校核计算324.5 车架的设计计算33结论35参考文献36致谢37附件138附件249IV青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书第1章 前 言1.1清扫工具的现状和发展前景从20世纪60 年代我国研制生产路面清扫机械开始(指大型清扫机的研制),已有40 多年的生产历史,然而中小型清扫机的研制开发则刚刚起步。相对于发达国家,我国地面清扫机在销售规模、技术水平、清扫效果等方面都存在一定的差距。 随着公共环境卫生、工厂清洁机械市场的迅猛发展,2005 年之后,国内地面清扫机开始呈现快速发展的态势。但与国外相比,国内还停留在市场的初级发展阶段。我国已逐步进入现代化社会,陈旧、落后的清扫方式及设备,已不能满足社会进步的需要。对于自动化扫地器具,人们常见的是马路上的扫地车,它能进行大面积街道清扫、工作效率高,并且节约人力。然而,小面积区域的清扫工具还主要沿用传统手工扫地工具:扫帚,工作效率低、清扫效果不够理想、浪费人力资源。而工作效率高的省时省力的庞然大物扫地车在比如厂区、居住小区、机关、学校、医院、小街小巷、走廊等场所,确是英雄无用武之地。随着现代生活节奏的加快及居住面积的增大,家居地面的清扫工作也越来越繁重,严重干扰了人们的生活。因此急需开发一种成本低、节约人力物力、清扫效果良好的适应院落、小区、小巷、走廊等小区域场所的小型清扫设备。目前,许多国家研制的清洁机器人应时而生。日本,美国,欧洲各大厂商竞相开发,有些产品甚至很超前。例如,有一种具有高效吸尘除灰功能的清洁机器人,可遥控也可自主运作,能转向,躲避障碍物,有很高的实用价值,可对家居、厂矿企业等地面进行清洁,帮助人们从繁杂的劳动中解放出来。在国外清洁设备的拥有率和洗衣机几乎相当,甚至要高(有公用洗衣房,专业洗衣店的缘故)。在这方面,国内的研发步伐较慢,但是随着国家城市化的进程不断加大和经济的发展,许多新兴的中小城市正在崛起,城市化规模不断扩大,现代化的工厂不断建成,机关、小区、医院、学校和公共场不断建设机械化清扫已经成为一种必然,地面的清洁养护及工厂清洁生产已经越来越重要。劳动力成本的不断提高,清扫设备的市场前景日渐看好。由于人们对环境污染问题越来越重视,燃油车在很大程度上受到限制。政府大力提倡绿色能源设备。近日国家出台燃油含税的政策,给电动扫地车带来福音。小型清扫设备因其实用性强、 垃圾清扫率高 、污染小、成本底、结构紧凑、操作简单、维修方便等特点具有广泛的市场前景和实用价值,它的出现和使用,将极大减轻人们繁琐的家务劳动,节省宝贵的时间,提高了人们的生活质量。小型清扫设备现在正是一个高速发展的时期,有着极其广阔的发展空。1.2 清扫设备的概述1.2.1 清扫设备的分类清扫设备按大小可分为大型清扫设备和中小型清扫设备。大型清扫设备主要是清扫车,由于本课题主要研究的是小型清扫设备大型的清扫设备在此不再多述。而现有的小型清扫设备主要有两大类分别为扫地机和清洁机器人。(1)清洁机器人:清洁机器人技术的发展,应该说是科学技术发展的一个综合性的结果,它集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体。清洁机器人是能够在房间中自动清洁地面,保持家庭卫生的一种机器人。它集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体。包括有地面真空吸尘机器人、地面清扫机器人、壁面清洗机器人、泳池清洗机器人和一些特种清洗机器人,可用于各种场合的清洁工作。这方面的研究从上世纪80 年代起,开始受到人们的注意,不过由于清洁的环境基本上是结构、半结构性的,但要清除的垃圾则完全是非结构性的,造成一定困难。清洁机器人具有如下的特点:清洁机器人自带电源,小巧轻便、操作简单、自主性强、具有很强的实用性。清洁机器人的工作环境主要为普通家庭环境,但要求有较好的环境适应性。清洁机器人的任务是清扫地面,工作的对象是地面的灰尘、纸屑以及其他一些小尺寸物体,而大尺寸物体不作为清洁机器人的处理对象。考虑到安全因素,清洁机器人必须对人及家庭物品等不构成任何危害,同时清洁机器人还必须具备自我保护的能力。就现有的技术而言清洁机器人的发展受到了很大的局限,它的推广也得到了一定的限制。(2)扫地机:扫地机是现有技术下的最为经济实用的小型清扫设备。扫地机涉及地板上小面积地面覆盖物的清扫机械领域,是一种小型家庭、工厂、小区、机关用的扫地机械。它的一般是由车架、车轮、罩壳和手把组成的手推小车。在车前侧装设立扫帚;车架、罩壳下方装设横扫帚,通过半交叉皮带和齿轮等传动件由车轮旋转动力带动扫帚将垃圾扫入车架前端设置的撮箕内。从而避免了灰尘和废气污染与机动噪声。结构简单、操作方便。不清扫时能将扫帚抬起脱离地面。扫地速度在36 公里时左右,扫地宽度在12 米。以圆盘刷为工具的新型扫地机,主要用于家庭以及公共场所地板或室内地面上覆盖物的清扫。1.2.2 我国清扫机械的发展趋势虽然国产清扫机的生产技术水平已有了一定的进步,价格性能比优于进口产品,但在以下几个方面尚待进一步提高,这也是今后我国清扫机械技术的发展趋势。(1)提高工作可靠性目前国产清扫机工作可靠性不及进口机,其原因主要有三,一是国产基础件不过关,如动力装置及其传动系统、工作装置的耐用性及材料的热处理工艺等有待提高;二是制造工艺及加工精度较低;三是某些技术和整机结构设计尚待完善等。(2)研发多功能清扫机目前的清扫机基本是单一清扫功能,不能进行拖地、洒水和清洗护栏等。若能开发一专多能的清扫机,则其功能会进一步拓展,也更为实用。(3)注重环保的多功能清扫机目前大多数机型,扬尘比较严重。随着国家对环境保护的要求越来越高,开发环保型清扫机非常必要。(4) 根据需要生产不同种类和配置的清扫机械清扫涉及各种不同等级的地面,它所需要的清扫机械也是不同的。如高档场所和对地面要求较高的地方要求清扫机械必须具备很低的噪音和良好的清洁效果,当然其相应采购和使用成本较高。等级较低的其它普通走廊地面的清扫要求较低,相应生产和使用成本较低。根据不同等级地面需要配置不同种类的清扫机械,以便降低地面总成本的投入,因此开发和生产不同种类和配置的清扫机械是必要的。1.2.3 发现的问题和解决途径本课题要求是设计一种简单,经济实用的走廊清扫机,其关键问题就在于如何很好的实现清扫功能。尤其使传动系统、整体结构、工作装置的设计。由于清洁器是一种出现比较晚的机械产品,因此在其设计过程中,不可避免的出现了很多未解决得难点疑点,总结其难点如下:由于清扫机是一新兴产品,扫地功能的实现结构还不成熟,很难查到相关的资料。因此扫地功能的实现是设计工作的一个很大的难点。清扫机工作时所产生的二次扬尘污染、漏垃圾、噪音大和产品可靠性等方面也较难解决的问题。清扫范围的大小不仅与清扫机的各部分的尺寸有关,并与它的总体设计构形式有关。机构太小工作效率就会降低,清扫范围也就变小满足不了走廊的清扫要求,机构太大则设备就会太大从而增加转弯半径。使清扫机在走廊中转弯困难。因此合理的选择机构的大小及机构布置极为重要且比较困难。为了更好的了解所作题目,查阅已有文献资料是十分重要的,由于走廊清扫机的资料很少的。因此,在设计过程中,广泛的搜集资料,并借鉴了清洁机器人的一些数据资料对我的设计工作起了很大的帮助。通过阅读“清洁机器人概述”(哈尔滨工程大学机电学院李金山等著),“清洁机器人研究发展现状”(哈尔滨工程大学机电学院李金山等著),“清洁机器人及其应用”(赵臣等著)等许多相关论文,触类旁通对清洁机器的设计有了一定的认识,在这些文献综述中,详细的介绍了清洁机器人的一般设计思路,如外形的设计,机器人的驱动方式如何,具体结构等等,都对我即将所作的设计提供了很大的帮助,此外,为了更好的设计清扫机的内部结构,在轴,齿轮等重要元件的设计过程中保证其结构的准确性,又对机械设计等专业课本进行了系统的复习,但是,由于清扫机出现时间晚,产品数量少,一些关键技术受专利所限,因此,很多关键技术是不会公布在资料之中的。所以,我参考用的资料并不能解决我在设计过程中所遇到的所有难点,有许多的问题是根据我自己的想法来做的。因为我的这些想法并不成熟,没有太多的实践性,所以,在解决一些棘手问题时并不能够很好的解决。在今后的设计中,还需要通过实践,对其一步一步的进行改进。1.3 课题需要完成的任务1.3.1 设计主要内容本课题要求设计出的走廊清扫机能完成普通清扫的功能。完成走廊清扫机的方案设计,以及结构组成,并对走廊清扫机结构进行受力计算,使其结构布局和受力更加合理。其主要设计内容为:(1)走廊清扫机总体方案设计;(2)走廊清扫机的结构设计;(3)完成折合A0 图纸3 张,并建立三维实体模型;(4)完成2 万字左右的毕业论文或设计说明书。1.3.2 设计工作基本要求 结合设计题目,在老师的指导下广泛查阅文献,并写出不少于3000 字的文献综述; 根据参考文献和课题要求,提出自己拟定的可行性方案,并写出开题报告; 据课题要求,对走廊清扫机进行受力计算,使其结构布局和受力更加合理;和老师充分研讨,列出论文编写大纲;翻译英文文献3000 单词左右;认真撰写论文,按时完成任务,准备答辩;总的要求就是毕业设计结束后,能够达到预定的目标。第2章 总体方案的设计2.1 设计主要技术要求驱动方式:汽油机或者电力驱动。汽油驱动型适合院落、停车场等户外清扫作业;电瓶驱动型因其噪音低,污染小,适合室内清扫作业。每小时清扫面积不低于1000 平方米。垃圾箱容量不低于30L。2.2 总体方案的确定由于工作的场合对环境要求较高因动力装置都选为噪音低,污染小环保的电驱动。最初设计了许多的方案,最终综合考虑认为其中三种方案最为有可能实现我们的课题要求,在此仅对这三种方案进行分析说明。方案一:图 2.1 方案一简图工作原理:壳体l 的前上部设有电机2 和电池,壳体1 的前下部设有滚刷3,电机2 通过传动带带动滚刷3。工作时,滚刷3 扫起的灰尘直接进入垃圾斗6 中;同时,壳体l 的底板上的垃圾斗6 的前部设有导向斜面4、垃圾斗7 的下沿设有向后倾斜的小斜面5 ,导向斜面4、小斜面5 将灰尘导入垃圾斗4 中。 方案二:图 2.2 方案二简图工作原理:推动车体前进,电机通过传送带将运动传递给带轮2、滚筒轴3 ,从而带动毛刷滚筒3 作逆时针转动;同时,主动带轮通过传送带将运动传给带轮9、齿轮10 再传给齿轮6 最后传给输送轮7,再带动传送带5 作顺时针转动。在毛刷和刮铲4 的共同作用下,通过传送带5 以及卸料板将垃圾送到垃圾箱7 中。方案三:图 2.3 方案三简图工作原理:推动清扫机前进,电机1 将运动传给带轮2 再有带传动传给带轮3 从而使同一根轴上的带轮7 和锥齿轮4、9 旋转。带轮7 将运动传给带轮8,带轮8 带动主刷13 作逆时针旋转,通过倾斜的导向刮板12 将垃圾送入垃圾箱内。同时锥齿轮4、9 带动锥齿轮5、10 转动,再有带传动将运动传给两侧刷11、14 使侧刷11 作顺时针转动,侧刷14 作逆时针转动,将两侧的垃圾扫到中间,传给主刷13 由主刷将垃圾扫入垃圾箱内。 方案对比:方案一:此方案结构简单、设备体积小。适合小面积的清扫工作,但此清扫机垃圾箱容量小、进尘口小而且此清扫机的电池容量不易过大,容量低,不适合长时间的清扫工作,并且不适合较大些垃圾的清理。方案二:此方案清扫机可以清扫大型的垃圾杂物,而且垃圾容量大,可配置较大容量的电池,适合长时间的工作,并可作为院落、工厂、小区等较大面积区域的清扫工具。但此方案的清扫机由于带的存在可能使此设备的尺寸较大,且不易用于清扫灰尘等细微轻小物质。由于清扫机两边存在清扫死角,不能清扫墙角和靠近障碍物的地方。方案三:此方案弥补了前两种方案的缺陷,可以对各种大小的垃圾进行清理,两侧的清扫刷可方便的清扫墙角及靠近障碍物的地方。并且由于两侧的清扫刷的存在,相对于第二种方案大大的增加了清扫宽度,而且转弯半径不变。并且配置了大容量的电池和大容量垃圾箱,大大提高了工作效率和清扫效果,可进行长时间的工作。除作为走廊清扫工具外,也可作为院落、工厂、小区等较大面积区域的清扫工具。此方案是一种理想的经济实用的走廊清扫机设计方案。因此综合考虑选择第三种方案作为最终设计方案。其实体外形如下图: 第3章 动力装置的确定3.1 蓄电池的选择选用蓄电池型号清扫机所使用的蓄电池要求在使用过程中能够完全放电,不排放有害气体,不污染环境。由此针对此设计选用铅蓄电池,型号为:3DAW250有关性能为:标准电压为12V 其比能量达250w h/kg使用寿命为充放电1200 次 放电深度为75%外形尺寸为:长宽高=120mm70mm70mm重量约为:5kg此蓄电池外形图为: 图3.1 蓄电池此蓄电池的性能:(1)该电池为全密封阀控式(可维护)电动车专用蓄电池,具有全密封防泄露设计、安全可靠、自放电小、容量大、比能量高等优点。(2)污染少,噪声小。可减少排污97%,甚至可做到零排污(3)节约能源,为普通蓄电池耗能的2/3(4)结构简单、控制方便,易于操作和维修(5)使用时间长,充电后每次可用15 小时(6)有足够的功率供清扫机达到每小时清扫面积不低于1000 平方米的要求。(7)使用寿命长,一般可充电700 次左右3. 2 电动机的选择(1)电动机类型和结构型式电动机类型和结构型式可以根据电源的种类、工作条件(温度、环境、空间尺寸)和载荷特点(性质、大小、启动性能和过载情况)来选择。在移动的设备中和蓄电池配套的较常使用的电机有直流电动机和步进电动机。直流电动机的优点:容易购得,型号多,功率大,接口简单,适合大型机器。直流电动机的缺点:太快需要齿轮减速器,电流通常较大,较难与车轮装配,控制复杂。步进电动机的优点:精确的速度控制,型号多,适合室内机器人的速度,接口简单,便宜。步进电动机的缺点: 功率与自重比小,电流通常较大,体积大,较难与车轮装配,负载能力低,功率小,控制复杂,运动时产生震动。清扫机多在室内环境下工作,要求控制较简单,运行平稳,因此选择直流电动机。(2)直流齿轮减速电动机的选择齿轮减速电机有时叫做齿轮马达或减速电机。它们通常由转轴上带有减速器的直流电动机有刷电机组成。如果一个电机看上去明显由两个不同的部分连接而成,那么就可以认定它是齿轮减速电机。齿轮减速电机通常通过减小电机速度来增加旋转能力。因为直流电动机仍然从内部伸出两个相同的插头,所以齿轮减速电机与普通电机一样使用方便。与最后一级齿轮相连的是一根转轴。这个新转轴的末端伸出减速器的顶部,便于轮子和其他元件与其相接。这个伸出减速器的新转轴代替了伸出电动机的老转轴。当查看电动机时,如果转轴没有从中心伸出,那么这个电动机可能是齿轮减速电动机。选择普通直流电动机所用的标准仍然适合用来选择齿轮减速直流电动机,即检查电压,尺寸,重量和RPM。在大转矩应用场合,常选用带有金属齿轮和金属减速器机架的行星轮减速器。塑料齿轮具有非常轻的质量,更适合低转矩,需要反应迅速的应用场合。本设计中选用金属齿轮的减速电机。(3)电机功率的计算电动机容量(功率)选得合适与否,对电动机的工作和经济性都有影响,当容量小于工作要求的时候,电动机不能保证工作机的正常工作,或使电动机因长期过载发热量大而过早损坏;容量过大则电动机价格高,能量充分利用,经常处于不满载运行,其效率和功率因数都降低,增加电能消耗造成很大浪费。电动机容量主要根据电动机运行的发热条件来决定。电动机的发热与其运行状态有关。对于长期连续运转,载荷不变或变化很小,常温下工作的机械,只要所选电动机的额定功率Pm 等于或大于所需电动机功率P0,即Pm=P0,电动机在工作时就不会过热,而不必校验发热和起动力矩。清扫机清扫材料选用尼龙材料。设计圆盘毛刷受力约为F=50N,转速为n=60r/min.滚筒清扫受力约为F=75N,转速为n=40r/min。圆盘毛刷转矩T= FR=500.15=7.5Nm所需功率P= =47W圆盘毛刷到锥齿轮间用带传动,传递效率90%。横放锥齿轮III轴处的功率为: PIII= P/=4790%=52W齿轮间的传递效率为90%竖放齿轮处的功率 P= PIII/ =5290%=58W滚筒处II轴的转矩 T=FR=750.25=18.75Nm此处的功率 P=78.5W滚筒到主动轴I轴用带传动,传递效率为90% P=P/ =78.590%=87.2W电机到I轴之间用带传动,传递效率90%电机的输出功率 P=(2P+ P)/ =(258+87.2)90%=225.8W由于清扫机工作速度为60r/min 为较低转速故选用12V250W 齿轮减速电机,其输出转速为600r/min。第4章 清扫机的结构设计4.1传动比的分配 电机到II轴之间的总传动比 i=15 分配各级传动比 设计有电机到I轴的传动比i=5; 由I轴到III轴的传动比i=3。 电机到圆盘毛刷的总传动比 i=10 齿轮间的传动比为i=2 图4.1 清扫机的内部结构图4.2 带轮的选择设计 4.2.1 I轴带轮的设计计算 1)确定计算功率计算功率Pca 是根据传递功率P,并考虑到载荷性质和每天运行时间长短等因素影响而确定。 P= KP=1203.2=203.2W式中:P计算功率 K工况系数。查工况系数表得K=1 P所需传递的额定功率长2)计算传动比 i=5 选择Z型V带3)由机械设计手册表12-1-11,取小带轮基准直径为d=50mm4)大带轮直径 d=i d=550=250mm5)计算带速v v=1.57m/s6)初定中心距a 0.7(d+ d)a2(d+ d) 210 a600取 a=300mm7)计算基准长度 Ld=2a+(d+ d)+ =23.14+300+ =1096mm查机械设计手册表12-1-4,取基准长度Ld=1000mm8)实际中心距a aa+ 300+ 252 取a=250mm9)小带轮包角 =18057.3 =18057.3 =135120 所以小带轮包角合理10)确定V带根数 一般单根V带可传递的功率达75KW。此处,所传递的功率远远小于75KW,所以用一根V带足以。11)单根V带的张紧力 F=500(1)+mv =500(1)+0.061.57 =29.46N 式中:包角修正系数 , 查表机械设计手册12-1-21得=0.88 mV带单位长度质量,kg/m。查表12-1-23得m=0.06 kg/m12)作用在轴上的力F F=2 FZsin =229.461sin68 =51.4N F= F=77.1N13) 带轮结构设计 设计V 带轮时应满足的要求有:质量小;结构工艺性好;无过大的铸造内应力;质量分布均匀,轮槽工作面要精细加工,以减少带的磨损;各槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以减少载荷分布均匀。图4.2 V带的截面形式参照机械设计手册12-712-10可知:基准宽度bd 为8.5 ;基准线上槽深hamin 为2.0 ;基准线下槽深为hfmin 为7.0 ;带轮宽B 为B=(Z-1)e2f ;外径da=dd2ha ;从而确定带轮的各部分尺寸。初定小带轮孔径d=20mm,基准直径d=50mm,外径d=53.2mm,轮宽B=14mm,轮槽宽b=8.5mm。因为基准直径d2.5d,所以小带轮采用实心结构。大带轮基准直径d=i d=550=250mm d= d2(h+ f+) =2542(2.0+7.0+5.5) =225mm d=(1.82)d=43mm因为d- d100mm,所以大带轮采用孔板式。腹板厚S=10mm L=(1.52)d=36 轮宽B=20mm,S1.5S=15mm,S0.5S=7mm,d=134mm。轮槽宽b=8.5mm。图4.3 I轴大带轮结构示意图4.2.2 I-轴带轮的设计计算1)确定计算功率 P= KP=178.5=78.5W式中:P计算功率 K工况系数。查工况系数表得K=1 P所需传递的额定功率长2)根据机械设计表8-6和8-11 , 选择Z型V带3)计算传动比 i=34)由机械设计手册表12-1-11,取小带轮直径为d=56mm5)大带轮直径 d=i d=356=168mm 取d=160mm6)计算带速v v=1.35m/s7)初定中心距 0.7(d+ d)a2(d+ d) 156.8 a448 取a=380mm8)计算基准长度Ld Ld=2a+(d+ d)+ =2380+224+ =1126mm 查机械设计手册12-1-4,取基准长度Ld=1120mm9)世纪中心距a aa+ 380+ 374mm 考虑到滚筒与带轮2之间有一定的间隙,所以取a=380mm 10)小带轮包角 =180-57.3 =180-57.3 =163.2120 所以小带轮包角合适11)确定V带根数 此处带轮之间所传递的功率远远小于单根V带所传递的功率,所以这里仅用一根V带。12)单根V带的初张紧力 F=500(-1)+mv =500(-1)+0.060.35 =130N 式中:包角修正系数 查表机械设计手册12-1-21得=0.95 mV带单位长度质量,kg/m。查表12-1-23得m=0.06 kg/m13)作用在轴上的力F F=2 FZsin =21301sin81.6 =249.2N F= F=373.8N14)带轮结构的设计 参照机械设计手册12-712-10,设计小带轮孔径d=20mm,可采用实心式。轮宽B=14mm,外径d=60mm,轮槽宽b=8.5mm 设计大带轮孔径d=25mm,因为d2.5d,所以采用腹板式。轮宽B=14mm, d= d-2(h+ f+) =1642(2.5+8.0+5.5) =132mm d=(1.82)d=40mm 4.2.3 轴的带轮设计1)确定计算功率 P= KP=147=47W式中:P计算功率 K工况系数。查工况系数表得K=1 P所需传递的额定功率长2)确定传动比 由总体传动比可确定传动比为i=1 选用Z型V带3)查机械设计手册表12-1-11得小带轮的基准直径d=100mm4)计算带速 v=0.33m/s5)计算中心距 a=456mm6)计算基准长度Ld Ld=2a+(d+ d)+ =2456+212 =1245mm 查机械设计手册12-1-4,选择基准长度Ld=1250mm7)单根V带的初张紧力 F=500(-1)+mv =500(-1)+0.060.33 =107N 式中:包角修正系数 查表机械设计手册12-1-21得=1 mV带单位长度质量,kg/m。查表12-1-23得m=0.06 kg/m8)计算压轴力F F=2 FZsin =21071sin90 =214N F= F=321N9)带轮结构设计 两个带轮均采用腹板式结构 设计V 带轮时应满足的要求有:质量小;结构工艺性好;无过大的铸造内应力;质量分布均匀,轮槽工作面要精细加工,以减少带的磨损;各槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以减少载荷分布均匀。4.3 主轴的设计计算 4.3.1主轴的结构设计1)主轴的材料选择45钢调制处理,初步计算其最小直径。取A=115,则:dA=115=13.7mm初步取d最小直径为20mm2)采用下图所示装配方案:图4.4 主轴装配示意图3)确定轴的各段直径和长度 为了满足轴向定位要求, I-II 轴段右端须制造出一轴肩,故取II-III 轴段的直径为27 ,长度为25 。I-II 轴段的左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径为28 。使带轮绕轴进行转动,为了保证轴端挡圈只压在带轮上,采用的I-II 轴段的直径为20 ,长度为20 ;初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用轴承参照 工作要求并根据III-轴段的直径为30 ,由轴承产品目录初步选取0 基本游隙组标准精度级的圆锥滚子轴承32006 型其尺寸为dDT=30 55 13 ,故选用III-IV 轴段的直径为30 ,长度为22 。右端轴承采用采用套筒进行轴向定位。由手册查得厚度为h=4 ,取IV-V 轴段的直径为30 。套筒右端用定位。安装齿轮处的的轴段V-VI 的直径为30 齿轮左端用挡圈定位。右端用一套筒定位,同时套筒右端定位带轮。已知带轮的轮毂宽度为25 ,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮此轴段应略短于轮毂宽度故采用VI-轴段的长度为22 。带轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度h0.07d,取h=3.5 ,则轴环处的直径为42 。轴环宽度b1.4h,取-轴段的长度为10 。为了满足右端齿轮的轴向固定要求,采用阶梯轴形式,选用-轴段的直径为35 ,长度为193 。右端的零部件结构的定位及轴径长度与左端的大体相同。带轮及齿轮与轴的轴向定位采用平键连接。按照齿轮与轴的直径由手册查表得平键截面尺寸分别为bhl=6 6 14 、 bhl=8 7 16 、bhl=10 8 16 (GB/T1095-1979)。键槽用键槽铣加工,同时为了保证齿轮和轴的配有良好的对中性,故选择轮毂与轴的配合为H7/n6. 圆锥滚子轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证,此处选轴的直径尺寸公差为h6。4.3.2 轴的校核下面对主轴进行校核。根据设计的轴的尺寸和各处所传递的功率,计算轴上的力及力矩。载荷水平面H垂直面V支反力FF=85N, F=125NF=217N, F=217N弯矩MM=35.37NmM=30.38Nm总弯矩M=46.62 Nm扭矩TT=20.8 Nm轴的受力如图所示: F F F F F F 11.25Nm35.37Nm25.36NmM F F F F30.38Nm30.38NmM11.25Nm46.62Nm39.57NmM16.2Nm20.8Nm4.6NmT图4.5 主轴的受力示意图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)。轴的抗弯截面系数W= =3843mm式中:d轴的直径 b键槽宽度 t键槽深度 t=3.5mm= = =12.56Mp式中:轴的计算应力,MpM轴所受的弯矩,NmmT轴所受的扭矩,Nmm取=0.6轴的材料选用45钢,其许用应力=60 Mp所以该轴安全。4.3.3 键的校核 键的失效形式主要是工作面被压溃,一般只对挤压应力进行强度校核,由公式得:=式中:t传递的转矩,为20.8NMk键的工作长度,为14 d轴的直径 ,为35 键、轴、连轴器轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力,需用挤压应力 p =7080MPa,取其平均值75MPa,得:=49.52 Mp p 所以,键是安全的。4.4 锥齿轮计算选用斜齿锥齿轮传动,走廊清扫机为一般机械转速不高,故选用8 级精度选择小锥齿轮的材料为42SiMn(调质硬度240270HBS), 大锥齿轮的材料为42SiMn(调质硬度210240HBS)。1) 齿形角选用EN刀盘,则=202) 大端端面模数根据强度与类比法确定 m=43) 齿数比由传动关系可知,齿数比=24) 确定齿数由机械设计手册表13-3-11和实际空间得z=17,z=z=217=34.因为z和z最好无公因数,取z=33,则实际传动比=2.065) 分锥角 tan=0.4857 = 255423 =645376) 分度圆直径d=m z=417=68mm d=m z=433=132mm7) 锥距R R=77.82mm8) 齿宽b b=()R=22mm9) 假想平面齿轮齿数Z Z=38.91mm10) 参考点锥距R R=R0.415b=77.820.41522=68.69mm11) 小端锥距R R=Rb=77.8222=55.82mm12)齿宽中点螺旋角 取=35,小齿轮右旋,大齿轮左旋。13)初定参考点螺旋角 =0.914(+6)=0.914(35+6)=37.514) 选择铣刀盘由机械设计手册图13-3-10,根据=37.5,R=68.69mm,查得标准刀盘半径 r=44mm,对应的螺旋角=40,由表13-3-19得Z=415) 选择刀片型号由机械设计手册图13-1-11和表13-3-19,根据Z=38.91mm, =37.5,确定选用EN4-44刀盘时用3号刀片 r=1972mm.16)参考点法向模数m m=2=2=2.70817)参考点实际螺旋角 =0.7670 =395518)齿高h h=2.15 m+0.35=2.152.708+0.35=6.17mm19)铣刀轴倾角 由=7.13和=3955,查机械设计手册图13-3-12得=7918所以=020)高变位系数x 因为Z=1716,所以x= x=021)齿顶高h h=(1+ x) m=(1+0)2.708=2.708mm h=(1+ x) m=(1+0)2.708=2.708mm22)齿根高h h=hh=6.172.708=3.462mm h=hh=6.172.708=3.462mm23)切向变位系数x x=0.02 x=- x=-0.0224)齿顶圆直径d d= d+2hcos=68+22.708cos255423=72.87mm d= d+2hcos=132+22.708cos64537=134.37mm25)外锥高A A=Rcos- hsin=77.82cos2554232.708sin255423=68.816mm A=Rcos- hsin =77.82cos645372.708sin64537 =32.143mm 26)安装距 按结构确定A=88mm, A=72mm27)支承端距H H= AA=8868.82=19.18mm H= AA=7232.14=39.86mm28)大端螺旋角 查机械设计手册图13-3-16,由=3955,=1.13,查得=485429)弧齿厚s s=m(+x)=4(+0.02)=6.36mm s=ms=3.1446.36=6.2mm 将以上数据列表如下:表4.2 中央螺旋传动锥齿轮主要参数表项目主动齿轮从动齿轮齿数z=17z=33大端模数(mm)Me=4 Me=4 齿形角=20=20螺旋角及旋向=35 (右)=35 (左)分锥角= 255423=64537高度变位系数x=0x=0切向变位系数x0.02x=-0.02大端分度圆直径d=68mmd=132mm全齿高h=6.17mmh=6.17mm齿顶高h=2.708mmh=2.708mm齿根高h=3.462mmh=3.462mm参考点法向模数m=2.708m=2.708齿宽b=22mmb=22mm大端锥距R=77.82mmR=77.82mm小端锥距R=55.82mmR=55.82mm齿顶圆直径d=72.87mmd=134.37mm外锥高A=68.816mmA=32.143mm安装距A=88mm A=72mmA=72mm支承端距H=19.18mmH=39.86mm大端螺旋角=4854=4854弧齿厚s=6.36mms=6.2mm4.4.2 锥齿轮校核计算T=9550=9550=4.6NmF=135N1) 齿根弯曲疲劳强度计算直齿锥齿轮的弯曲疲劳强度课近似地按照平均分度圆处的当量圆柱齿轮进行计算。= 式中:K载荷系数K=KKKK查机械设计教材表10-2得使用系数K=1;查机械设计教材图10-8得动载系数K=1.15;查机械设计教材表10-3得齿间载荷分布系数K=1.1;查机械设计教材表10-4得齿向载荷分布系数K=1.1。齿形系数 查机械设计教材表10-5得=2.97应力校正系数 查机械设计教材表10-5得=1.52锥齿轮传动的齿宽系数 取=0.33=11.52Mp查机械设计教材图1020(C)得=400 Mp齿根弯曲疲劳强度足够2) 齿面接触疲劳强度计算=5Z式中:Z弹性影响系数 查机械设计教材表10-6,Z=188 Mp锥齿轮传动的齿宽系数 取=0.33u传动比 u=2=5188=6.45 Mp查机械设计教材图10-21(d),=525 Mp齿接触疲劳强度足够4.5车架的设计计算车架是整个清扫机的重要部件,车架直接或间接的影响着清扫机的各个方面的性能,影响着清扫机的操纵性、稳定性。车架的尺寸、材料、结构决定了清扫机的整体性能。车架结构设计如下图所示:车架的前后支撑选用Q235 冷拔无缝矩形钢管2520 无缝矩形钢管。车架立柱是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。无缝矩形钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时。同时,矩形管相比于圆管抗弯强度大,一些钢木家具等就常。车架上底板设计底板用来安放置蓄电池、电机减速器等。车架上底板选用Q235 热轧钢板,其尺寸范围为10708005mm。结论近三个月的毕业设计马上就要结束了,在整个设计过程中遇到了很多的困难,但在王玉玲老师、以及同组同学帮助下都一一克服了,顺利的完成了我的毕业设计,在这次毕业设计中主要做了以下工作:1)到图书馆和电子阅览室查阅大量国内外文献,搜集第一手资料,对现有的清扫设备进行了分析对比,为毕业设计做好准备。2)查找有关方面的英语论文,并对其中的一些重要的部分进行翻译,写出了一篇3000 字左右的外文翻译,通过查阅与翻译外文资料,对专业英语有了更好的巩固。3)根据题目的要求,参考实际情况设计出了几种方案,对比确定出了一种较为理想的经济实用的总体结构方案。4)详细细致的分析和设计了清扫机的传动系统、清扫机构、支撑机构,对所需零部件进行了设计计算,使其结构布局和受力更加合理。5)用CAD 软件完成了总装图和零部件图的绘制,折合三张A0 的图纸。6)根据自己的设计,将从方案的提出分析对比到零件的设计校核编写进了设计说明书,完成了毕业设计说明书的编写。通过本次毕业设计,不仅使我巩固了以前的知识,而且使我学到了许多新知识。我深深的体会到计算机绘图与手工绘图的差异,计算机绘图的优越性在这次设计中充分的体现了出来。通过这次设计使我知道了自己许多的不足之处,在以后的学习和工作中,我将会努力去改正和弥补,并继续学习科学文化知识和锻炼实践能力,虚心向每个人学习。由于本人水平有限以及时间仓促,本次设计还有许多不足,敬请读者给予好的建议和意见,并希望读者给予批评指正。参考文献1 谭定忠,王启明,孔凡凯.自主移动清洁机器人运动学性能研究M.哈尔滨:哈尔滨工程大学机电工程学院,2004:10-252 李金山,李琳,谭定忠.清洁机器人概述M.哈尔滨:哈尔滨工程大学机电学院,2005:15-453 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社,2001:90-3704 吴宗泽.机械设计师(上下册)M.北京:机械工业出版社,2003:660-12505 王旭,王积森.机械设计课程设计M.北京:机械工业出版社,2003:1-3506 李家宝.结构力学M.北京:高等教育出版社,1999:120-3657 邓星钟.机电传动控制M.武汉:华中科技大学出版社,2001:90-1508 毛谦德,李振清.袖珍机械设计师手册M.北京:机械工业出版社,2003:300-10209 山东建筑工程学院.金属结构M.机械电子工程系机械设计教研室,2004:100-26010甄宗雷, 赵臣, 黄晶. 清洗机器人及其应用M. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学机电学院,2002:1-3011成大先.机械设计手册(1-5 卷)M.北京:化学工业出版社,2002:14-120012黄珊秋.机械设计课程设计M.北京:机械工业出版社,1998:5-43013郑玉华.典型机械产品构造M.北京:科学出版社,2004:230-37014廖念钊.互换性与测量技术M.北京:中国计量出版社,2000:180-27515王世刚.机械设计实践M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2001:200-38016于光瑜,秦惠民.材料力学M.北京:高等教育出版社,1999:170-38017曾志新,吕明. 机械制造技术基础M. 武汉:武汉理工大学出版社,2004:240-37018王新喜.吸尘器的演进M.北京:北京航空航天大学,1999:20-16019 郑家骧,刘永田.画法几何及机械制图M. 内蒙古:内蒙古科学技术出版社,2002:10-36020 You Bum-JaeHwangbo MyungetcDevelopment of a Home Service Robot IEEEInternational Conference on Intelligent Robots and Systems2003,3:2630263521Toshininchi Illinova, Horsham Kinwra,Junichi shim and others A TransmissionControl System for Construction MachineryJ, SAE 901157 1-9. 谢 辞本文是在指导教师王玉玲和靳同红老师的细致耐心的指导下完成的。从论文选题、题调研、试验指导、理论分析到论文撰写,无不倾注了老师的心血和汗水。王老师自始至终都以渊博的学识、严谨的治学态度和对学生的高度责任心贯穿其中,对本次毕业设计的顺利完成付出了大量艰辛的劳动。“师者,所以传道授业解惑也”,王老师真正的做到了这一点。在此,谨向王老师致以衷心的感谢!在近三个月的时间里,我学到了很多有关机械设计的知识,并在设计实践过程中得到了大的锻炼。这次的毕业设计不仅是对过去所学知识的总结复习和系统串联,也是对我们未来工作和研究的一次准备和练习。而且使我认识到,学习知识一定要认真严谨,在设计和研究过程中,一定要持之以恒,不怕失败,知难而进,只有具有了扎实的基础知识,真正掌握了科学知识,才能谋求发展、取得创新、做出一定的成绩。另外,在本课题的设计过程中,机械设计教研室的各位老师给予了本人精心指导,并提出了一些宝贵的意见和建议。有了他们的帮助,使我少走了很多的弯路,也使我受益匪浅。在此,对各位老师的无私奉献和亲切教诲表示衷心的感谢和诚挚的敬意!同时还要特别感谢同专业同学的热心帮助和支持。由衷地向他们表示诚挚的谢意!最后,再一次由衷地感谢院系各位老师和同学在毕业设计期间的关心、支持和帮助,并向他们致以最诚挚的谢意!38
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