掃地車設(shè)計(jì)

機(jī)械系統(tǒng)大作業(yè) 作業(yè)題目 掃地車設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 機(jī)設(shè)103班 學(xué) 號(hào) 100103077 姓 名 艾福楊 日 期 2013.11.29 第一章 總體方案設(shè)計(jì)1.1研究給定的設(shè)計(jì)任務(wù) 表1掃地車設(shè)計(jì)任務(wù)書編號(hào)名稱掃地車設(shè)計(jì)單位遼寧工業(yè)大學(xué)起止時(shí)間主要設(shè)計(jì)人員艾福楊設(shè)計(jì)費(fèi)用設(shè)計(jì)要求功能主要功能：清潔地面適應(yīng)性制粒對(duì)象：公共場(chǎng)所的大廳，走廊清掃能力效率：20/min可靠度整機(jī)可靠度：99.9% 。使用壽命10年人機(jī)工程操作方便、造型美觀。安全性漏電保護(hù)，故障停機(jī)保護(hù)1.2設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 圖1掃地車黑箱1.3確定工藝原理方案掃地盤，掃地筒清掃1.4確定加工工藝方案，畫工藝路線圖掃地盤將垃圾集中掃地筒將垃圾掃入垃圾箱垃圾箱收集 垃 圾 臟地面干凈地面 圖2工藝路線圖1.5功能分解，畫出功能樹 掃地盤旋轉(zhuǎn)動(dòng)力功能掃地筒旋轉(zhuǎn)掃地盤傳動(dòng)掃地車傳動(dòng)功能掃地滾傳動(dòng)安全保護(hù)速度控制控制功能轉(zhuǎn)速控制 圖3功能樹1.6 確定每種功能方案、構(gòu)造形態(tài)學(xué)矩陣掃地功能 垃圾清理機(jī)械清掃，吸塵器，人工清掃 垃圾收集鐵箱，朔料袋，人工收集動(dòng)力功能掃地盤動(dòng)力電動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)，汽油機(jī)掃地筒動(dòng)力電動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)，汽油機(jī)傳動(dòng)功能掃地盤傳動(dòng)帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)掃地筒傳動(dòng)帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)控制功能速度控制人工控制，機(jī)械控制，電腦定時(shí)轉(zhuǎn)速控制人工控制，機(jī)械控制，電腦定時(shí) 表2功能方案表 表3形態(tài)學(xué)矩陣分功能 功能解123A垃圾清理機(jī)械清掃吸塵器人工清掃B垃圾收集鐵箱朔料袋人工收集C速度控制人工控制機(jī)械控制電腦定時(shí)D轉(zhuǎn)速控制人工控制機(jī)械控制電腦定時(shí)1.7確定邊界條件對(duì)外部環(huán)境要求：干燥，空間對(duì)設(shè)備要求：噪聲，振動(dòng)，蓄電池1.8方案評(píng)價(jià)，確定一種方案A1B1C2D11.9畫出整機(jī)的方案簡(jiǎn)圖 圖4方案簡(jiǎn)圖1，掃地盤 2，掃地筒 3，垃圾箱1.10總體布置設(shè)計(jì)，畫出總體布置圖 1 2 3 圖5總體布置圖1，掃地盤 2，掃地筒 3，垃圾箱1.11 確定主要參數(shù)車架長(zhǎng)寬高： 1000×800×600mm掃地車掃地盤轉(zhuǎn)速為60r/min，掃地筒40r/min第二章 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 畫出執(zhí)行系統(tǒng)方案簡(jiǎn)圖 圖6掃地滾筒 圖7掃地圓盤2.2 執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析，確定執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)圓盤毛刷受力約為F1=50N，滾筒清掃受力約為F=75N圓盤毛刷半徑R=150mm，掃地滾筒半徑R=250mm掃地車掃地盤轉(zhuǎn)速為60r/min，掃地筒40r/min第三章傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 動(dòng)力機(jī)選擇類比選用12V250W 齒輪減速電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)速為600r/min3.2 傳動(dòng)比分配電機(jī)到II軸(掃地筒軸)之間的總傳動(dòng)比 i=分配各級(jí)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)電機(jī)到I軸的傳動(dòng)比i=5，由I軸（主軸）到II軸的傳動(dòng)比i=3電機(jī)到圓盤毛刷的總傳動(dòng)比i= 齒輪間傳動(dòng)比i=23.3 各軸功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的確定軸號(hào)功率P（w）轉(zhuǎn)矩T（N·mm）轉(zhuǎn)速（r/min）0軸（電機(jī)）2503.98600（主軸）225.820.8120（掃地筒軸）87.218.7540（掃地盤軸）477.560查得：齒=0.97、承=0.99、鏈=0.95、帶=0.96 表4各軸功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速表3.4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1）確定計(jì)算功率 計(jì)算功率PC是根據(jù)傳遞功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短等因素影響而確定。   PC = P=1×250=250W式中：PC計(jì)算功率             工況系數(shù)。查工況系數(shù)表得=1 P所需傳遞的額定功率2）選取V帶的型號(hào)根據(jù)PC和n0由教材2圖4-12確定，因工作點(diǎn)外于Z型區(qū)，選擇Z型V帶3.4.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1-11，取小帶輪直徑為=56mm 2）大帶輪直徑 =i =3×56=168mm，取=160mm3）計(jì)算帶速v  V=1.35m/s4）初定中心距  0.7（+ ）2（+ ） 156.8 448 取=380mm5）計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 =2=（+ ）+ =2×380+224+ =1126mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)12-1-4，取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1120mm 6）確定中心距 a=+ =380+ =374mm  考慮到滾筒與帶輪2之間有一定的間隙，所以取a=380mm 7）小帶輪包角 =- =- =163.2°120°所以小帶輪包角合適 8）確定V帶根數(shù)此處帶輪之間所傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單根V帶所傳遞的功率，所以這里僅用一根V帶。 9）單根V帶的初張緊力  F0=500(-1)+q =500（-1）+0.1 =130N式中q由教材2表4-1查得q=0.1Kg/m，由教材式4-20包角系數(shù) =1.25()=1.25()=0.968110）計(jì)算軸壓力Q Q=2F0zsin=2=249.2N11）確定帶輪結(jié)構(gòu) 小帶輪(2.5-3)d，采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)，大帶輪采用腹板式3.4.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1）確定設(shè)計(jì)功率P0由2表查得=1，K=1.1，K=1P0= 250w 2）確定鏈輪齒數(shù) 傳動(dòng)比i=2設(shè)鏈速v=38m/s,由2表4-13選取=25又=225=503）選取鏈的型號(hào)根據(jù)P0和n3確定，選鏈號(hào)為N010A。 所以P=15.875mm4）確定中心距a初步選定中心距a=40P=508mm鏈節(jié)數(shù)=100.9 100中心距=508+=507.55mm5)計(jì)算壓軸力 V=0.85m/s F= Q=KF=330.88N4） 鏈輪直徑 d=95mm5） 輪轂寬度 查2表得 d=10.68mm d=d-d=84.32mm3.4.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算選用斜齒錐齒輪傳動(dòng)，走廊清掃機(jī)為一般機(jī)械轉(zhuǎn)速不高，故選用8 級(jí)精度選擇小錐齒輪的材料為42SiMn(調(diào)質(zhì)硬度240270HBS), 大錐齒輪的材料為42SiMn(調(diào)質(zhì)硬度210240HBS)。1）齒形角 選用EN刀盤，則=20° 2）大端端面模數(shù) 根據(jù)強(qiáng)度與類比法確定  m=4 3）齒數(shù)比 由傳動(dòng)關(guān)系可知，齒數(shù)比=24）確定齒數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-3-11和實(shí)際空間得z1=17，z2=z1=2×17=34.因?yàn)閦1和z2最好無公因數(shù)，取z2=33，則實(shí)際傳動(dòng)比=2.06 5）分錐角 tan1=0.4857      1= 25°5423        2=64°5376）分度圓直徑 d1=m z1=4×17=68mm d2=m z2=4×33=132mm 7)錐距R R=77.82mm 8）齒寬b b=()R=22mm9）假想平面齒輪齒數(shù)Zc Z=38.91mm10) 參考點(diǎn)錐距R R=R0.415b=77.820.415×22=68.69mm11） 小端錐距R R=Rb=77.8222=55.82mm12)齒寬中點(diǎn)螺旋角 取=35°，小齒輪右旋，大齒輪左旋。13）初定參考點(diǎn)螺旋角 =0.914（+6°）=0.914×（35°+6°）=37.5°14） 選擇銑刀盤由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-3-10，根據(jù)=37.5°，R=68.69mm,查得標(biāo)準(zhǔn)刀盤半徑 r=44mm，對(duì)應(yīng)的螺旋角=40°，由表13-3-19得Z=415） 選擇刀片型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-1-11和表13-3-19，根據(jù)Z=38.91mm, =37.5°,確定選用EN4-44刀盤時(shí)用3號(hào)刀片 r=1972mm.16)參考點(diǎn)法向模數(shù)m m=2=2×=2.70817)參考點(diǎn)實(shí)際螺旋角 =0.7670 =39°5518）齒高h(yuǎn) h=2.15 m+0.35=2.15×2.708+0.35=6.17mm19)銑刀軸傾角 由=7.13和=39°55，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-3-12得=79°18所以=020）高變位系數(shù)x 因?yàn)閆=1716，所以x= x=021）齒頂高h(yuǎn) h=(1+ x) m=(1+0)×2.708=2.708mm h=(1+ x) m=(1+0)×2.708=2.708mm22）齒根高h(yuǎn) h=hh=6.172.708=3.462mm h=hh=6.172.708=3.462mm23)切向變位系數(shù)x x=0.02 x=- x=-0.0224）齒頂圓直徑d d= d+2hcos=68+2×2.708×cos25°5423=72.87mm d= d+2hcos=132+2×2.708×cos64°537=134.37mm25)外錐高A A=Rcos- hsin=77.82×cos25°54232.708×sin25°5423=68.816mm A=Rcos- hsin =77.82×cos64°5372.708×sin64°537 =32.143mm 26)安裝距 按結(jié)構(gòu)確定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 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-3-16，由=39°55，=1.13,查得=48°5429）弧齒厚s s=m(+x)=4×(+0.02)=6.36mm s=ms=3.14×46.36=6.2mm3.4.4 錐齒輪的校核T=9550=9550×=4.6N·mF=135N1） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算直齒錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度課近似地按照平均分度圓處的當(dāng)量圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算。= 式中：K載荷系數(shù)K=KKKK查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-2得使用系數(shù)K=1；查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-8得動(dòng)載系數(shù)K=1.15；查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-3得齒間載荷分布系數(shù)K=1.1；查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-4得齒向載荷分布系數(shù)K=1.1。齒形系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-5得=2.97應(yīng)力校正系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-5得=1.52錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù) 取=0.33=11.52Mp查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖1020（C）得=400 Mp齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠2） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算=5Z式中：Z彈性影響系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-6，Z=188 Mp錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù) 取=0.33u傳動(dòng)比 u=2=5×188×=6.45 Mp查機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-21（d），=525 Mp齒接觸疲勞強(qiáng)度足夠3.4.5主軸設(shè)計(jì)計(jì)算1）主軸的材料選擇45鋼調(diào)制處理，初步計(jì)算其最小直徑。取A=115，則：dA=115×=13.7mm初步取d最小直徑為20mm2）采用下圖所示裝配方案：3）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足軸向定位要求， I-II 軸段右端須制造出一軸肩，故取II-III 軸段的直徑為27 ，長(zhǎng)度為25 。I-II 軸段的左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑為28 。使帶輪繞軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保證軸端擋圈只壓在帶輪上，采用的I-II 軸段的直徑為20 ，長(zhǎng)度為20 ；初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用軸承參照 工作要求并根據(jù)III-軸段的直徑為30 ，由軸承產(chǎn)品目錄初步選取0 基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓錐滾子軸承32006 型其尺寸為d×D×T=30 ×55 ×13 ,故選用III-IV 軸段的直徑為30 ，長(zhǎng)度為22 。右端軸承采用采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)查得厚度為h=4 ,取IV-V 軸段的直徑為30 。套筒右端用定位。安裝齒輪處的的軸段V-VI 的直徑為30 齒輪左端用擋圈定位。右端用一套筒定位，同時(shí)套筒右端定位帶輪。已知帶輪的輪轂寬度為25 ，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故采用VI-軸段的長(zhǎng)度為22 。帶輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d,取h=3.5 ,則軸環(huán)處的直徑為42 。軸環(huán)寬度b1.4h,取-軸段的長(zhǎng)度為10 。為了滿足右端齒輪的軸向固定要求，采用階梯軸形式，選用-軸段的直徑為35 ，長(zhǎng)度為193 。右端的零部件結(jié)構(gòu)的定位及軸徑長(zhǎng)度與左端的大體相同。帶輪及齒輪與軸的軸向定位采用平鍵連接。按照齒輪與軸的直徑由手冊(cè)查表得平鍵截面尺寸分別為b×h×l=6 ×6 ×14 、 b×h×l=8 ×7 ×16 、b×h×l=10 ×8 ×16 (GB/T1095-1979)。鍵槽用鍵槽銑加工，同時(shí)為了保證齒輪和軸的配有良好的對(duì)中性，故選擇輪轂與軸的配合為H7/n6. 圓錐滾子軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證，此處選軸的直徑尺寸公差為h6。3.4.5主軸設(shè)計(jì)計(jì)算載荷水平面H垂直面V支反力FF=85N, F=125NF=217N, F=217N彎矩MM=35.37N·mM=30.38N·m總彎矩M=46.62 N·m扭矩TT=20.8 N·m軸的受力如圖所示：11.25N·m35.37N·m25.36N·mM11.25N·m46.62N·m39.57N·mM16.2N·m20.8N·m4.6N·mT按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）。軸的抗彎截面系數(shù)W= =3843mm式中：d軸的直徑 b鍵槽寬度 t鍵槽深度 t=3.5mm= = =12.56Mp式中：軸的計(jì)算應(yīng)力，MpM軸所受的彎矩，N·mmT軸所受的扭矩，N·mm取=0.6軸的材料選用45鋼，其許用應(yīng)力=60 Mp所以該軸安全。參 考 文 獻(xiàn)1 鞏云鵬，田萬(wàn)祿等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)出版社，20082 孫志禮，馬興國(guó)等.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)出版社，20083 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20034 陳良玉，王玉良等.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000 參 考 文 獻(xiàn)1 鞏云鵬，田萬(wàn)祿等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)出版社，20082 孫志禮，馬興國(guó)等.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)出版社，20083 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20034 陳良玉，王玉良等.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000排版格式1. 一級(jí)標(biāo)題： 小3號(hào)，宋體，加粗2. 二級(jí)標(biāo)題： 4號(hào)，宋體，不加粗3. 正文：小4號(hào)，宋體，不加粗4. 圖號(hào)：按章標(biāo)，例如：圖1.1 圖1.2 圖2.1 圖2.2 等5. 表號(hào)：按章標(biāo)，例如：表1.1 表1.2 表2.1 表2.2 等6. 表題和圖題為：5號(hào)，宋體，加粗7. 整文行距為1.5倍行距。21