地毯清洗機設計

地毯清洗機設計,地毯,清洗,設計 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 46 頁 共 46 頁目錄摘要3關鍵詞：31 引言31.1 地毯清洗機簡介41.2 地毯清洗機的發(fā)展現(xiàn)狀42 地毯清洗機的技術(shù)領域42.1 洗刷方式42.2 地毯清洗劑42.3 傳動方案52.4 廢液回收53 總體設計53.1 設計方案的確定53.1.1 清洗方案63.1.2 地毯清洗劑的選擇63.1.3 傳動方案的確定73.1.4 地毯的廢液回收83.1.5 洗滌器的噴灑83.2 零部件的設計93.2.1 機架的設計93.2.2 清洗機構(gòu)的設計113.2.3 廢液回收機構(gòu)的設計133.2.4 洗滌劑液箱及廢液箱214 傳動設計和計算234.1 傳動設計234.1.1 確定電動機244.1.2 計算和分配傳動比264.2 傳動計算274.2.1 一級：皮帶輪設計計算274,2,2 二級：傘形齒輪設計計算314.2.3 三級：鏈輪設計計算324.2.4 四級：直齒輪設計計算345 輔件及其選擇365.1 主要零部件的材料365.1.1 軸365.1.2 軸承385.1.3 彈簧395.2 其他零件材料說明415.2.1 底座和把手415.2.2 傳動件416 總結(jié)426.1 成本分析426.2 整體分析426.3 設計總結(jié)43結(jié)束語43致 謝44參 考 文 獻44摘要隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，地毯普及率會越來越高，使用手工清洗地毯的方法已跟不上時代發(fā)展需要?？梢妼Φ靥呵逑礄C進行結(jié)構(gòu)設計具有實際意義。本說明書本著簡單實用的設計理念，分別詳細闡述了:(1) 整體框架介紹；(2) 地毯清洗機的清洗理念和方式；（3）驅(qū)動方案的設計；（4）清洗機各個零件的設計；（5）輔件的選定；（6）本機性能的分析以及同類產(chǎn)品的比較。本次設計采用Pro/E三維造型和Auto CAD為輔助設計手段，以“最簡單的設計達到最實用的效果”為設計思想指導進行綜合合理的設計。As Chinas economic development, the carpet will be more and more popular. Using of hand-cleaning method of carpet need not keep up with the times. Its very meaningful on the carpet cleaning machine structural design. This manual were elaborated the things as follows in detailly with simple and practical design:(1) Introduce the overall framework;(2)The mode and idea of the carpet cleaning machine;(3) Driven program design;(4) The design of various parts of the cleaning machine(5) Auxiliary components selected(6)The performance analysis of the machine and comparison of similar products. Using Pro / E 3D modeling and Auto CAD as the design tools for the supplementary. To Using the most simple design to achieve the most practical results for the design of rational thinking to guide the design consciously.關鍵詞：地毯 清洗機 結(jié)構(gòu)設計 傳動 材料1 引言如今隨著人們生活水平的提高，越來越多的家庭都進行了裝修，在眾多的地面裝修材料中，地毯以其雍容華貴，腳感舒適，隔潮抗?jié)竦戎T多的優(yōu)點，在人們的裝修中得到越來越多的使用，配備其相關的清洗工具也變得十分必要。而地毯清洗機作為一種日常清洗與維護的地毯的工具正越來越受到關注。本說明書通過淺述地毯清洗機的發(fā)展，特點和相關技術(shù)等，了解了地毯清洗機在生產(chǎn)和生活中的實際意義。明確了本課題的研究方法，即通過AutoCAD以及Pro/ENGINEER對地毯清洗機按照TOP-DOWN設計的理念進行科學的三維立體設計。1.1 地毯清洗機簡介地毯清洗機是以地毯的日常清洗與維護為目的，具有一定的便攜性能，可以移動使用的地毯清潔工具。它通過自帶的毛刷，噴嘴，相關洗劑及其他工具對地毯進行洗，刷，吹，烘干等清洗工作。具有使用方便，清洗迅速，清洗效果好，維護成本相對較低等特點。如今已大量應用于酒店，賓館及家庭的地毯清洗任務。1.2 地毯清洗機的發(fā)展現(xiàn)狀我國當前使用的地毯清洗機的種類繁多。地毯清洗機按照各自的工作方式分，大致可分為以下三類：噴抽式，滾刷噴抽式以及組合式。由于我國國情影響，地毯清洗機在我國起步較晚。因此，市場上常見的大多是引自國外的，國內(nèi)相關品牌在這一領域并不多見。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，地毯普及率會越來越高，使用手工清洗地毯已跟不上時代發(fā)展需要。可見對地毯清洗機進行結(jié)構(gòu)設計具有實際意義。2 地毯清洗機的技術(shù)領域2.1 洗刷方式采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)刷條，在高速旋轉(zhuǎn)下配合不斷灑下的專用洗滌劑對地毯進行連續(xù)不間斷的清洗。2.2 地毯清洗劑 地毯清洗劑俗稱地毯香波，地毯香波的原始配方屬于通用的輕垢型洗滌劑，內(nèi)加焦磷酸四鈉，其作用是既增加去污力，又可以使干燥的殘渣更加松脆。某些脂肪醇硫酸酯鹽的鈉鹽或鎂鹽在脫水時，本身也變得很松脆，因此脂肪醇硫酸鈉或鎂也是制造地毯香波的合適原料。采用晶型的表面活性劑，作為地毯香波的基料，例如用磺化琥珀酸半酯，或加入膠體二氧化硅，使吸附地毯纖維上的洗滌劑更加松脆，干燥時易被刷去或用吸塵器吸走，防止灰塵的再污染。2.3 傳動方案 本課題中要求只用一臺電動機，因此設計驅(qū)動以及刷子轉(zhuǎn)動方面需要處理相關傳動方案。考慮到輪子在地毯上運行時可能遇到的情況，所以采用皮帶以及齒輪配合使用的傳動方案。由于皮帶成本低便于維修和替換，此外，皮帶傳動還具有低噪音的特點。由于傳動有直角傳動的情況，所以有傘齒輪和圓柱直齒輪。2.4 廢液回收在經(jīng)過噴灑和洗刷后，廢液的回收是必須的。這里采用“壓”和“吸”兩種方式并行的方法。所謂“壓”，顧名思義，就是采用特殊形狀的壓桿將已經(jīng)灑在地毯上的水分壓出其表面；“吸”：用負壓的方式將“壓”出的水吸出地毯，使地毯在最短時間內(nèi)達到干燥的目的。3 總體設計3.1 設計方案的確定畢業(yè)設計設計任務書給定的要求：1)設計對象：地毯清洗機；2)設計對象的技術(shù)要求：功率：2000W清洗面積：0.3m2整機外觀尺寸：1000800800工作時間：240h/年；對地毯清洗機的各個結(jié)構(gòu)進行設計3.1.1 清洗方式的選擇清洗方式有以下幾種方案可以選擇：1. 采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)刷條配合洗滌劑對地毯進行洗刷 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，洗刷迅速，效果較好，便于維修。 缺點：不能對非平面的地毯進行清洗，易留下清潔死角，對地毯存在物理摩擦和一定的損傷，且不可避免的存在洗滌劑殘留的問題（二次污染）。2. 高壓射水流清洗優(yōu)點：射水流的流速可方便調(diào)節(jié)，清洗迅速徹底，無二次污染，適合在空間狹窄或惡劣環(huán)境下作業(yè)，對結(jié)構(gòu)復雜的物件能很好的清理，清洗迅速徹底，成本較低。缺點：清洗時需要大量水源，且產(chǎn)生的剩余廢液量較大，清洗過程易產(chǎn)生的大量飛濺液滴。3. 超聲波清洗優(yōu)點：無噪聲，清洗過程不會產(chǎn)生任何廢液，清洗迅速徹底，對地毯無任何物理損傷，適應任何復雜工作面，無清洗死角，無二次污染，缺點：設備復雜，成本高，不便于維修。 從結(jié)構(gòu)形式的合理性、制造成本以及清理效果等方面綜合考慮，選擇第一種清洗方案。3.1.2 地毯清洗劑的選擇地毯清洗劑俗稱地毯香波，地毯香波的原始配方屬于通用的輕垢型洗滌劑，內(nèi)加焦磷酸四鈉，其作用是既增加去污力，又可以使干燥的殘渣更加松脆。某些脂肪醇硫酸酯鹽的鈉鹽或鎂鹽在脫水時，本身也變得很松脆，因此脂肪醇硫酸鈉或鎂也是制造地毯香波的合適原料。采用晶型的表面活性劑，作為地毯香波的基料，例如用磺化琥珀酸半酯，或加入膠體二氧化硅，使吸附地毯纖維上的洗滌劑更加松脆，干燥時易被刷去或用吸塵器吸走，防止灰塵的再污染。地毯香波除供清洗地毯用，去除地毯上的灰塵、油污等污染物，使地毯恢復原有的色澤和手感，并能留下幽雅的香味。也可用于沙發(fā)、窗簾、椅套、室內(nèi)裝飾品等軟表面物質(zhì)的清洗。這里可選擇大眾化的地毯清洗劑。超市，商店均有銷售，在此不再多做討論。3.1.3 傳動方案的確定從結(jié)構(gòu)的合理性以及空間體積的緊湊性要求出發(fā)，決定采用一臺電動機作為動力源。但是設備功能上要求實現(xiàn)清洗和行走兩種獨立的運動，所以需要進行動力分配設計以及對傳動方案進行合理的選擇。一臺電動機需要同時驅(qū)動刷子和清洗機的行走，首先應合理選擇傳動方式：1. 齒輪傳動優(yōu)點：傳動效率高，扭矩大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比穩(wěn)定，工作可靠壽命長。 缺點：制作及安裝精度高，成本高，不宜用于長距離傳動的場合，工作有噪音。2. 鏈傳動 優(yōu)點：傳動無打滑，傳動均勻，尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，能在高溫和潮濕環(huán)境中工作，制造與安裝精度要求低，成本低，適于遠距離傳動。 缺點：只能實現(xiàn)平行軸之間的傳動，瞬間傳動比不穩(wěn)定，磨損后易發(fā)生跳齒，工作有噪音，不宜用在載荷變化很大，高速和急速反向的傳動中。3. 皮帶傳動 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易。 缺點：工作中會出現(xiàn)打滑，壽命短，傳動比不準確（滑動率在2%以下），對載荷變動的吸收能力稍差，高速運轉(zhuǎn)有噪聲，傳動裝置外部尺寸大、效率低。綜合傳動效率和工作環(huán)境考慮，選擇皮帶傳動作為傳動分配方案。即：由皮帶帶動刷子以及驅(qū)動清洗機驅(qū)動裝置輸入軸的轉(zhuǎn)動。與第二級傳動軸的傳動考慮到存在傳動轉(zhuǎn)向的問題，采用傘齒輪組傳動。第三級傳動軸設計采用鏈傳動。因為如果用齒輪傳動，會因為傳動距離過長而導致結(jié)構(gòu)復雜成本過高；采用皮帶傳動會遇到摩擦力不夠，可能產(chǎn)生打滑的情況，兩者都不利于傳動的設計。此外，鏈傳動還有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比平穩(wěn)的特點，如果遇到安裝距離的問題還能方便的調(diào)節(jié)軸間距。具體傳動結(jié)構(gòu)設計如圖：圖3-1 傳動結(jié)構(gòu)示意圖3.1.4 廢液回收地毯經(jīng)過洗刷后會有廢液殘留，為了使地毯 最快達到干燥和清潔的目的，廢液的回收必不可少。由于廢液存在于地毯的空隙里，因此不能直接利用吸附的方式將廢液清除。所以可以采用傳統(tǒng)的壓榨方式將廢液從地毯中壓出，再進行吸附式清除。關于壓榨，可利用一根固定于機身上的壓桿對地毯進行壓榨。廢液的回收（吸附）方式可在壓桿上采用中空的管腔結(jié)構(gòu)在距離地毯廢液最近的位置進行回收。3.1.5 洗滌劑的噴灑首先要確定噴口的位置。噴口可置于清洗機的最前端或者中間。如果將噴口置于中間：刷子的正上方，洗滌劑不但可以同時和刷子工作，而且由于刷子的轉(zhuǎn)動，從刷子正上方不斷灑下的洗滌劑會被告訴旋轉(zhuǎn)的刷條均勻打散噴灑到地毯上。因此可以不必使用泵對洗滌劑加壓噴灑，從而降低結(jié)構(gòu)的復雜程度降低成本。3.2 零部件的設計3.2.1 機架的設計由于整機的外觀尺寸要求：1000800800。由此進行機架設計。1. 底座底座是整個機構(gòu)的框架，需要包含所有機構(gòu)的空間。利用Pro/E進行三維造型設計，設計方案如下：圖3-2 底座底座的長和寬均按照技術(shù)要求設計：1000800?？紤]到驅(qū)動輪，所以在底座的后半部需要有固定后輪的裝置。在前半部，開一對前輪的引導孔用于安裝前輪。這里需要說明的是：后輪為驅(qū)動輪，所以軸向已經(jīng)固定；前輪為從動輪，為了便于轉(zhuǎn)向，所以采用活動輪?；顒虞喗Y(jié)構(gòu)如圖所示：圖3-3 前輪后輪結(jié)構(gòu)涉及行走速度以及傳動結(jié)構(gòu)，后面會詳細討論，此處暫不作分析。2. 把手雖然要求地毯清洗機有自行驅(qū)動的要求，但為了方便人為的控制，所以把手必不可少。結(jié)構(gòu)可參考其他手推式機構(gòu)。初步結(jié)構(gòu)方案如下：圖3-4 手把考慮到人的身高和手臂擺放的姿勢，手把的高度設計為800mm，寬度為500mm。3.2.2 清洗機構(gòu)的設計清洗機構(gòu)是整套機構(gòu)的重要工作部分。在前文已經(jīng)選定采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)刷條作為清洗方案進行設計。1）三爪刷條。旋轉(zhuǎn)刷條采用3根相互夾角為120的三爪結(jié)構(gòu)。設計結(jié)構(gòu)如圖所示：圖3-5 三爪三爪的的每一根中間開V型槽，用于安裝刷條。這樣可以及時更換磨損的刷條。三爪的中心開孔及鍵槽，用于和旋轉(zhuǎn)軸的安裝和固定。2）罩。由于三爪清洗刷條工作時會高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)刷條會和不斷噴灑的洗滌劑碰撞會產(chǎn)生大量飛濺的液滴，為了把工作范圍約束在一定空間內(nèi)，必須在三爪旋轉(zhuǎn)刷條上安裝一個罩防止液滴飛濺。罩的結(jié)構(gòu)如圖所示：圖3-6 罩為了便于洗滌劑的噴灑，需要在罩的上方開孔。外形尺寸以將三爪包住為基準。3.2.3 廢液回收機構(gòu)的設計廢液回收是整個裝置里另一個重點機構(gòu)，這一機構(gòu)執(zhí)行的效果會直接影響到整個機構(gòu)對地毯的清洗效果。按照先壓后吸的設計理念對壓桿的結(jié)構(gòu)設計如下：圖3-7a 壓桿1圖3-7b 壓桿2 圖3-8 壓桿局部及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意由圖3-8可以看出，整個壓桿機構(gòu)是中空的，而且中空的管腔有很多通孔與其連接，中空的管腔與空氣泵連接，用于產(chǎn)生負壓。此外，考慮到壓桿與地毯的接觸，為了盡量避免壓桿的摩擦與擠壓對地毯造成傷害，在壓桿與地毯的接觸部位設計了以類似于倒角的結(jié)構(gòu)，這樣可以減少壓桿對地毯的劃傷。圖3-9 壓桿工作示意圖上圖中，由于壓桿對地毯的方向性擠壓，地毯會在壓桿下部通孔位置產(chǎn)生褶皺和隆起，地毯中的殘留水分也在此溢出，正好利用通孔的負壓將其吸走。壓桿對地毯的擠壓不能是剛性的，所以必須要將壓桿固定在且具有一定可伸縮性的彈簧上，具體設計方案如下：圖3-10 壓桿機構(gòu)的固定圖3-11 壓桿機構(gòu)的固定雖然壓桿是用來擠壓地毯中的水分的，但這個機構(gòu)只有在清洗地毯時才會用到，所以壓桿不能時時刻刻的都處于壓縮狀態(tài)。當?shù)靥呵逑礄C處于移動但沒有清洗任務的情況下，壓桿就有必要收起。這里采用杠桿機構(gòu)來達到收起壓桿的目的，結(jié)構(gòu)設計如下：圖3-12 杠桿示意圖如圖3-12所示，利用杠桿將壓桿提起。當杠桿將壓桿提至最高位置時，采用銷釘固定，銷釘固定位置在圖3-12中已標出。下面具體介紹一下銷釘固定杠桿的方法：圖3-13 銷釘固定杠桿示意圖銷釘是可伸縮的，銷釘圓頭的初始位置位于兩個固定板的之間，當杠桿的一段運動到銷釘處，由于杠桿截面采用斜面設計，銷釘會在杠桿繼續(xù)向上的運動過程中向后退行一段距離，直至遇到銷釘孔，銷釘會在彈簧的作用下進入銷釘孔，從而達到固定杠桿的作用。整個過程類似于門鎖的工作過程。當需要將壓桿放下時，只需手動將銷釘從孔中移出即可。銷釘?shù)氖謩涌刂茖⒆孕熊嚳紕x車的結(jié)構(gòu)，這樣可以大大簡化控制?？紤]到彈簧提供的形變應力較大，所以這里的杠桿的另一端設計為踏板，用人的腳去踩踏提供拉力。踏板的結(jié)構(gòu)設計如圖3-14所示：圖3-14 踏板的結(jié)構(gòu)圖3-15 踏板的夾角設計如圖3-15所示，踏板與杠桿連接。為了增大接觸面積提高摩擦力，踏板表面設計有60個凸起。此外考慮到踏板工作時會發(fā)生角度變化，特別將杠桿與踏板設計成有8夾角的結(jié)構(gòu)，這樣既可以防止踏板角度過大而對踩踏造成不便又能使操作更舒適。3.2.4 洗滌劑液箱及廢液箱按照設計要求估算洗滌劑箱和廢液箱的容量。給定的尺寸為1000800800，箱體的尺寸可設計為1000800400。由此計算出的體積為320L。此箱體按照6：4的比例分為兩部分，即213.3L為洗滌劑箱，106.7L為廢液箱。初步設計結(jié)構(gòu)如下：圖3-16 水箱結(jié)構(gòu)此結(jié)構(gòu)只是按照設計尺寸要求制定的暫時方案，后面會依據(jù)其他零件及結(jié)構(gòu)安排的合理性進行再調(diào)整。水箱及其連帶結(jié)構(gòu)（水管和泵）設計如圖3-17：圖3-17 水箱及其連帶結(jié)構(gòu)示意圖水箱在整個機構(gòu)的位置如下圖所示：圖3-18 水箱位置示意圖水箱位于整個機構(gòu)的最上方，其他機構(gòu)（包括傳動機構(gòu)在內(nèi)）均在其下方一段距離。圖3-18中傳動機構(gòu)未標出，從下一章起，將著重詳細的介紹傳動機構(gòu)的設計與計算過程以及傳動機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和設計。4 傳動設計和計算4.1 傳動設計在上一章中已經(jīng)討論過傳動方案的設計。本章將傳動部分的設計逐步實施。4.1.1 確定電動機設計任務書中已給定設計參數(shù)：設計技術(shù)要求1） 設計對象：地毯清洗機；2） 設計對象的技術(shù)要求：功率：2000W清洗面積：0.3m2整機外觀尺寸：1000800800工作時間：240h/年；以此選定電動機。地毯清洗機的電動機工作精度要求不高，載荷平穩(wěn)。但應注意電動機的防水性能。考慮到工作環(huán)境，考慮使用Y系列封閉式三相異步電動機。查機械零件設計手冊1第827頁，表19-11：Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)：型 號功率（KW）電壓（V）頻率（HZ）滿載時堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距堵轉(zhuǎn)電流最大轉(zhuǎn)距電流（A）轉(zhuǎn) 速（r/min）效率（%）功率因數(shù)(cos)額定轉(zhuǎn)距額定電流額定轉(zhuǎn)距Y801-20.75380501.82825750.842.26.52.3Y802-21.1380502.52825770.862.27.02.3Y801-40.55380501.51390730.762.46.02.3Y802-40.75380502.0139074.50.762.36.02.3Y90S-21.5380503.42840780.852.27.02.3Y90L-22.2380504.8284080.50.862.27.02.3Y90S-41.1380502.71440780.782.36.52.3Y90L-41.5380503.71440790.792.36.52.3Y90S-60.75380502.391072.50.702.05.52.2Y90L-61.1380503.291073.50.722.05.52.2Y100L-23380506.42880820.872.27.02.3Y100L1-42.2380505.01430810.822.27.02.3Y100L2-43380506.8143082.50.812.27.02.3Y100L-61.5380504.094077.50.742.06.02.2Y112M-24380508.2289085.50.872.27.02.3Y112M-44380508.8144084.50.822.27.02.3Y112M-62.2380505.694080.50.742.06.02.2Y132S1-25.53805011.1290085.50.882.07.02.3Y132S2-27.53805015.0290086.20.882.07.02.3Y132S-45.53805011.6144085.50.842.27.02.3Y132M-47.53805015.4144087.00.852.27.02.3Y132S-63380507.2960830.762.06.52.2Y132M1-64380509.4960840.772.06.52.2Y132M2-65.53805012.696085.30.782.06.52.2Y132S-82.2380505.869880.50.712.05.52.0Y132M-83380507.769882.00.722.05.52.0表4-1 Y系列(IP44)封閉式三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)其中，Y90L-2，Y100L1-4和Y132S-8功率均為2.2KW。Y90L-2轉(zhuǎn)速過高，不便于設計。Y132S-8為6級心軸，成本過高，綜合考慮，選擇Y100L1-4型電動機。4.1.2 計算和分配傳動比由表格4-1得，電動機轉(zhuǎn)速為1430r/min。地毯清洗機的行進速度參考人的步行速度，定為0.5m/s，后輪的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為120r/min。由此計算總的傳動比： （4-1）總傳動比為12，將=12分配到各個傳動軸。具體分配如圖所示：圖4-1 傳動比分配示意圖一級傳動軸傳動比 （皮帶輪組）二級傳動軸傳動比 （傘齒輪組）三級傳動軸傳動比（鏈傳動組）四級傳動軸傳動比 （直齒輪組）4.2 傳動計算4.2.1 一級：皮帶輪設計計算1） 設計功率= （4-2）查機械零件設計手冊表14-8得： （4-3） =1.12.2=2.42KW2） 選定帶型根據(jù)=2.42KW和查機械零件設計手冊圖14-2得：選取A型傳動帶3） 傳動比4） 大小帶輪直徑參考機械零件設計手冊表14-14和圖14-2，取=85mm取170mm （4-4）5） 二級皮帶輪實際轉(zhuǎn)速 （4-5）6） 帶速 （4-6）式中取7）初定軸間距結(jié)構(gòu)設計中沒有具體定義，暫取=400mm8） 所需基準長度 （4-7）由機械零件設計手冊表14-3選取基準長度=1250mm9） 實際軸間距 （4-8）安裝所需最小軸間距 （4-9）張緊或補償伸長所需最大軸間距 （4-10）10） 小帶輪包角 （4-11）11） 單根V帶的基本功率根據(jù)和，查機械零件設計手冊表14-13c得：單根A型帶12） 考慮傳動比的影響，額定功率增量由表14-13c得：13） V帶的根數(shù)Z （4-12）由機械零件設計手冊表14-9查得：=0.97由機械零件設計手冊表14-11查得：=0.93 取3根14） 單根V帶的預緊力 （4-13）查機械零件設計手冊表14-10得：=0.1Kg/m,則：15） 皮帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸圖4-2 大皮帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖a圖4-3 大皮帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖b4,2,2 二級：傘形齒輪設計計算設計參數(shù)：傳動比，輸入轉(zhuǎn)速，齒寬系數(shù)，小齒輪大端分度圓直徑，齒輪組表面硬度要求HBS350。1） 齒數(shù)大齒輪齒數(shù) （4-14）式中： 取51 取26齒數(shù)比 設計誤差為1.93%，可用。 （4-15）2） 模數(shù)大端模數(shù) 取標準模數(shù)2 （4-16）3） 大端分度圓直徑d4） 節(jié)錐頂距R （4-17）5） 節(jié)圓錐角=270151 （4-18）62589 （4-19）6） 大端齒頂圓直徑小齒輪： （4-20）大齒輪：7） 齒寬b 取 （4-21）8） 傘齒輪的結(jié)構(gòu)和尺寸圖4-4 大傘齒輪結(jié)構(gòu)尺寸4.2.3 三級：鏈輪設計計算傳遞功率P=1.99KW，輸入轉(zhuǎn)速，軸直徑30mm,設計傳動比。1） 鏈輪齒數(shù)z 取25 取382） 實際傳動比3） 鏈輪轉(zhuǎn)速小鏈輪轉(zhuǎn)速大鏈輪轉(zhuǎn)速4） 設計功率由機械零件設計手冊表13-3查得工況系數(shù) 表13-4查得小鏈輪齒輪系數(shù) 表13-4查得排數(shù)系數(shù) （4-22） 5） 鏈條節(jié)距p根據(jù)和，在機械零件設計手冊圖13-1查得鏈號為08A，節(jié)距p=12.7mm6)檢驗小鏈輪孔徑由機械零件設計手冊表13-6查得：7） 軸間距設計要求沒有具體定義，暫設8） 鏈長節(jié)數(shù) （4-23）式中： （4-24）取=47mm9） 鏈條長度L （4-25）10） 理論中心距由機械零件設計手冊表13-2得： （4-26） （4-27） （4-28）11） 實際軸間距 取254mm （4-29） 12） 鏈速v （4-30）13） 有效圓周力F （4-31）14） 作用于圓周上的拉力 （4-32）15） 潤滑方式根據(jù)p=12.7mm和v=1.89m/s，查機械零件設計手冊圖13-3得：選用,即油滴潤滑.17)鏈條標記08A-1-47 GB/T 1234-19974.2.4 四級：直齒輪設計計算第四級傳動軸為最后一級，該軸直接與后輪聯(lián)接。該級傳動采用直齒輪傳動，以后輪的直徑確定大齒輪直徑。下面計算后輪直徑：地毯清洗機設計行走速度v=0.5m/s （4-33）后輪直徑為8cm。下面開始確定齒輪組的相關參數(shù)：1） 確定中心距 （4-33）由于的齒輪組安裝位置沒有明確定義，所以這里需要先確定齒輪的其他相關參數(shù)。式中模數(shù)選取標準模數(shù)=2參考后輪直徑初定大齒輪直徑，小齒輪直徑中心距 （4-34）小輪齒數(shù)一般為，初選2） 計算齒輪分度圓直徑d小齒輪： （4-35）大齒輪：3） 齒輪寬度b按強度計算要求，取齒寬系數(shù)為，則齒輪工作寬度 （4-36）圓整后取 4） 分度圓直徑取標準5）齒頂圓直徑 （4-37）6）齒根圓直徑 （4-38）7） 齒槽寬e （4-39）8） 齒距p （4-40）9） 齒全高h （4-41）10） 齒輪結(jié)構(gòu)及尺寸圖4-5 大齒輪尺寸結(jié)構(gòu)5 輔件及其選擇5.1 主要零部件的材料5.1.1 軸在此地毯清洗機中共需要5根軸，傳動部分4根，旋轉(zhuǎn)刷條一根。為了便于設計和制造，采用統(tǒng)一材料設計。為了確定軸的材料，需要對軸的載荷進行分析和校核。首先求出各軸輸入功率，轉(zhuǎn)矩。1） 計算輸入功率查機械設計課程設計手冊3第5頁表1-7得：一級皮帶輪傳動效率：=0.96二級傘齒輪傳動效率：三級鏈輪傳動效率： 四級直齒輪傳動效率：2） 計算各軸轉(zhuǎn)矩 (5-1)為了方便軸承的選擇，在此選最大轉(zhuǎn)矩統(tǒng)一選擇材料。查機械設計2第370頁公式15-2得：軸的直徑 (5-2)式中為材料的橫截面積。查機械設計第370頁表15-3得：當材料選擇45鋼時值為，對應的許用應力為。取=110 圓整取30mm。故，所有軸最小直徑統(tǒng)一為30mm，材料為45鋼。5.1.2 軸承以軸徑選取軸承。為了方便機器的制造裝配以及維護，軸承型號按最大載荷統(tǒng)一選取?？紤]到在清洗機中所受軸向載荷不大，主要載荷為徑向載荷，應使用深溝球軸承。在此清洗機中最大軸向載荷在第四級傳動軸上。整個機器重量約4900N，即最大徑向載荷。最大軸向載荷在第二和第三根軸，因兩軸所受軸向力相等，因此暫取第二根軸進行設計。 (5-2) 根據(jù)d=30mm，n=715r/min，設計壽命240h/年選取軸承。1） 求比值查機械設計第321頁表13-5，深溝球軸承最大e值為0.44，故此時符合壽命要求。5.1.3 彈簧在壓桿機構(gòu)中，壓桿需要依靠機身重量對地毯進行擠壓，同時壓桿在不需要工作時必須提起，這兩個過程中均需使用彈簧。圖5-1 壓桿機構(gòu)中的彈簧如圖，該機構(gòu)中需使用4根同型號的壓力彈簧。1） 確定彈簧基本參數(shù)彈簧材料截面直徑d=3mm彈簧中徑D=30mm彈簧有效圈數(shù)n=8壓縮彈簧自由高度工作壓力以人的腳踩踏力為參考，取F=100N2） 計算彈簧載荷確定材料查機械零件設計手冊第548頁，表12-3得材料切應力公式： (5-6)式中 (5-7) =1.14 (5-8)MPa查機械零件設計手冊第549頁，表12-5，根據(jù)，選擇65Mn作為材料。3） 完善彈簧參數(shù)查機械零件設計手冊第549頁，表12-4，硅錳鋼切變模量G為。彈簧變形量（最大）： (5-9) 彈簧節(jié)距： (5-10)間距： (5-11)螺旋角： 取5 (5-12)材料展開長度： (5-13)5.2 其他零件材料說明5.2.1 底座和把手1）底座。底座是支撐所有機構(gòu)的載體，在地毯清洗機中無其他強度要求。一般合金鋼即可滿足設計要求，在此選用角鋼。2）把手。把手作為手動操作的重要部件，其強度要求也不高。選用一般的管材即可滿足。查機械零件設計手冊第144頁表3-17得：選擇外徑30mm壁厚4mm的普通鋼管（GB/T 173981998）。5.2.2 傳動件1）為了方便加工，傘齒輪的及直齒輪和材料均統(tǒng)一選取。查機械零件設計手冊第133頁表3-9得：選用鋼號50Mn作為齒輪材料（GB/T 6991999）2） 皮帶輪工作強度要求一般，這里選取45鋼作為皮帶輪材料。3） 鏈輪參考機械零件設計手冊，選用45鋼作為鏈輪材料。6 總結(jié)6.1 成本分析一款好的地毯清洗機不但需要良好的清洗能力，成本的高低也同樣是一個重要指標。本次設計任務，本著簡單實用的設計原則，結(jié)構(gòu)設計在功能具備的情況下盡可能的簡化以降低成本。1） 電動機。電動機在選擇的時候選擇轉(zhuǎn)速功率適當?shù)耐瑫r兼?zhèn)涞统杀咎攸c的電動機。Y100L1-4型電動機現(xiàn)在市場參考價在500元以下，性價比較為突出。2） 傳動。為了降低成本，選取皮帶輪和鏈輪還有齒輪配合使用的傳動結(jié)構(gòu)。此組件的成本不到200元，相對于減速器的價格是相當廉價的。3） 清洗機構(gòu)。選用旋轉(zhuǎn)刷條結(jié)構(gòu)，效果好但成本很低。在滿足清洗功能的前提下省去了噴灑洗滌劑的泵和噴口，直接用一定口徑的管材替代。至此，清洗部分的成本降至50元左右。由于采用了以上措施，整個地毯清洗機的成本不到1000元。當前同類產(chǎn)品在中國市場里國產(chǎn)品牌不多且價格較高（一般2000元左右），低成本高效率使得本清洗機在同類產(chǎn)品中競爭力顯著提升。6.2 整體分析 由于本機采用了高速旋轉(zhuǎn)刷條和先刷后吸的清洗理念，使本機具有以下特點：1） 清洗高效采用三爪旋轉(zhuǎn)刷條，刷條采用476.7r/min的轉(zhuǎn)速，保證刷條的清洗在同一區(qū)域達到24次/秒，效率很高。2） 干燥迅速配合專門設計的壓桿，在洗滌劑噴灑洗滌后迅速將其吸走，加快地毯的干燥，減少不必要的等待時間。 下面分析一下本機的不足之處。1） 尺寸較大本機在同類機器中尺寸相比較大。與之帶來的問題較多，如機器笨重，操作上具有一定的局限。2） 存在清洗死角采用傳統(tǒng)洗刷方式優(yōu)點固然很多，但也不可避免的存在缺陷。旋轉(zhuǎn)刷條雖然能迅速高效的清洗一般情況下的地毯，但是當遇到工作空間較為狹窄或需要的清理面非平面的情況時，會留下清洗死角。3） 功能單一結(jié)構(gòu)簡單帶來的問題就是功能單一，不能實行自動化操作。同類高端產(chǎn)品中某些產(chǎn)品除了對地毯的清洗和干燥外還有對地毯進行護理的功能。6.3 設計總結(jié)本次設計，從外文翻譯和開題報告開始，經(jīng)歷了設計方案的確定，零部件的設計和整體方案的完成，歷時2個月的時間。在這兩個月里，查閱了大量參考資料和文獻，零部件的設計經(jīng)過了設計，修改，再設計的過程，最終趨于完善。整體方案由最初的“吸（吸塵）-噴（噴灑洗滌劑）-刷（洗刷地毯）-抽（抽出廢液）-烘（烘干）”到后來的“噴刷-吸”，方案的簡化帶來的不僅僅是更簡單的設計，還有更多的市場信息。這讓我了解到，理論和現(xiàn)實的差距。雖然使用最新的技術(shù)可以達到更好的效果，但是必須結(jié)合現(xiàn)實，一臺清洗機就算清洗效果再好，但如果賣到上萬元的價格，可能會無人問津了。這就是現(xiàn)實，而我們大學生缺少的正是理論與現(xiàn)實的聯(lián)系，很多人只知道以為的學習課本上的而很少去問去聯(lián)系現(xiàn)實中的情況，這樣導致的結(jié)果必然是理論與現(xiàn)實越走越遠，雖然畢業(yè)，但卻不是社會的可用之材。所以我的這次設計總結(jié)起來就一句話：用最簡單的設計達到最實用的效果！結(jié)束語轉(zhuǎn)眼間為期2個月的畢業(yè)設計快要結(jié)束了。在過去的2個月里雖然很苦但是我不抱怨。因為我發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)設計并不像我想象中的那樣：純粹為了刁難和打發(fā)無聊的大學生而設立的沒有必要的考核項目。而是一個真正能讓我們學到東西并檢驗我們水平的一個過程。這對于我們即將踏入社會的大學生來說更是難能可貴的一次人生經(jīng)歷！通過這次畢業(yè)設計，我深刻認識到了自己知識的不足與匱乏。以前我們總是渾渾噩噩的過日子，也不知道自己學了多少懂了多少，自己掌握的又有多少，所以更本不知道自己的專業(yè)知識水平怎么樣。而這次畢業(yè)設計恰好讓我們認識到了自己的不足，讓我們學會的低頭，學會了謙虛。畢業(yè)設計更是一次難得的就業(yè)前的實習課！即將踏入社會的我們，面對社會是一臉的茫然，不知道自己想做什么，更不清楚自己能做什么。通過這次設計，了解到自己的水平，更讓我們知道了自己的能力。經(jīng)過這樣的一次實習課，我們增長了很多見聞，也增加了不少動手經(jīng)驗，這對我們在離開校園踏入社會的學生來講是一筆可貴的人生經(jīng)驗。畢業(yè)設計增強了我們師生之間的交流。畢業(yè)設計不是一個人就可以完成的，它必須要在同學和老師的協(xié)助下再加上自己的努力才能做好。而這個過程不知不覺絕之間正慢慢的加深著我們彼此之間的感情，讓我們更加懂得為人處世的道理。這對我們以后踏入社會也是十分必要的。致 謝在這里我要感謝我的導師王飛雁教授，是他讓我了解到設計的真理，即：用最簡單的設計達到最實用的效果！沒有他的引導，我的畢業(yè)設計不可能那么順利的完成，再次感謝王老師的教誨！在此我還要感謝我的畢業(yè)設計組組長李連波講師，因為她對工作的認真負責與對待讓我不至于和大家的進度相差太遠。此外，李老師還協(xié)助我完成了畢業(yè)設計的中期檢查，在此對她表示感謝！參 考 文 獻（格式不對）1 吳宗澤，機械零件設計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2003.2 蒲良貴，紀名剛.機械設計M.北京：高等教育出版社，2008.3 羅國圣，李平林，張立乃，等.機械設計課程設計指導書M. 北京：高等教育出版社，1990.4 徐學林.互換性與測量技術(shù)基礎M.湖南：湖南大學出版社，2007.5 吳宗澤，羅國圣.機械設計課程設計手冊M. 北京：高等教育出版社，2006.6 宋愛榮，AutoCAD機械設計實用手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2009.7 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理M. 北京：高等教育出版社，2008.8 梁治齊. 實用清洗技術(shù)手冊M. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2005. 272-283.9 盧曉江,何迎春等. 高壓水射流技術(shù)及應用M. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2006 . 17-18.10 陳乃祥,吳玉林. 離心泵M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2003. 17-18.11 林錚. 實用泵技術(shù)M. 上海: 上海科技技術(shù)出版社, 2004. 254-673，691-694，713-714.12 關醒凡. 現(xiàn)代泵技術(shù)手冊M. 北京: 宇航出版社, 1995.13 徐灝，邱宣懷等. 機械設計手冊M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1992.14 沈心敏,聞英梅. 摩擦學設計基礎M. 北京: 北京航空航天大學出版社, 1991.15 黃日新.工業(yè)專用閥門手冊M. 北京: 宇航出版社, 1995.16 汪恩慶,任觀寶. 超聲波清洗機的技術(shù)現(xiàn)狀與建議J. 電子電路與貼裝2005 (2). 51-53.17 華同森,陳紀綱. 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