广告垃圾清楚机的设计.doc

一、前言随着经济全球化的到来，各商家为了提高其竞争力，增加其在市场上的占有份额，以及提高其知名度，增加经济效益，都增强了广告力度；除了大型条幅、网络传播、电视广告外,传单也逐渐开始普遍开来,虽然它有一定的效果取的了一定的经济效益,但是据我了解到人们把许多的传单式的广告贴到了墙上.几个月甚至几年过去了也还在那里贴着一段时间过去了，商品又要变了，新的广告出来了，又拿去贴到墙上或者是电线杆上，还会贴到别人的门上，新的广告贴上去了但是原来的广告却没有撕下来，这些旧的新的广告影响到了建筑的美观，影响到了市容就成了垃圾广告或广告垃圾。它对环境的污染,对资源的浪费,以及对人们生活的干扰都有或多或少的影响,况且目前中国的国情,环境污染日益严重,综合评价来说可谓弊大于利。我们的研究报告主要针对广告垃圾的弊利及它对我们生活的影响进行分析,开发出清除广告垃圾的机器来清除广告垃圾来清洁环境,改善市容，还给城市一份洁净。二、设计原理垃圾广告清除机的传动原理如图1所示。该机器由电动机1驱动斜齿轮2、3、4、5转动，齿轮5与轴6相连，将电动机1的动力传递给轴6，从而将动力传递给安装在轴6上的刀架，进而将动力传递给刀片，使得刀片对广告垃圾进行切削;同时齿轮2将电动机1的动力传递给齿轮3，齿轮3则将动力传递给齿轮4，齿轮4与轴7相连，从而将动力传递给安装在轴7上的刀架，进而将动力传递给刀片，以实现刀片对广告垃圾的切削。三设计计算 本垃圾广告清除机在切削过程中会产生许多小碎纸屑，如果不妥善处理，纸屑会到处乱飞，污染环境，为了对碎纸屑进行较好的控制，在该机器内配上一个吸尘机构，将纸屑从机器右侧排出，并排向指定的容器内。3.1电动机的选择 3.1.1 电动机至刀片的总传递效率式中 齿轮传递效率（共6组） 球轴承的传递效率(共6组)经过实验获得，刀片在切削过程中所需的切削力F=20N，则摩擦力f=F=20N刀刃最大旋转半径为30mm，则执行部分的扭矩为： 该机器有两个切削部分，则需要的总扭矩为： 3.1.2 切削部分转速的确定为了在切削时有较高的效率，以切削A4纸大小的面积为研究对象，A4纸的尺寸为210297mm，长297mm，宽210mm。人手拿着垃圾广告清除机用5秒的时间拖动297mm的距离是大多数人都能接受的，超过5秒就会感觉很慢，为了方便研究，把这一次拖动叫做一个行程。通过实验，切削部分旋转时，刀刃长150mm一个刀刃一次对普通厚度的纸张切除0.5mm至1mm，297mm的长度一个刀刃需要 (2970.5)(2971)=297594次五秒之内每秒29755945=59.4118秒/次 如果只有一个刀刃，那么切削部分的转速在59.4118r/s，即35407080r/min ， 由于单个刀刃的切除能力有限，在切削时会有残留现象，所以采用多个刀刃的形式，既可以提高切削效果，又能降低转速。当采用两个刀刃的时候，切削部分的转速为 N=3540/27080/2=17703540r/min当采用3个刀刃的时候，切削部分的转速为 N=3540/37080/3=11802360 r/min当采用3个刀刃的时候，切削部分的转速为 N=3540/47080/4=8851770r/min在切削过程中有各种原因影响着机器的切削效果，如操作的人、工作的环境、被切削对象的物理性能等。为了保证切削的效果，选择采用4个刀刃的形式，转速选用三个刀刃的转速，为了选择转速较低的电动机，切削部分的转速选定为1180r/min，取整1000r/min，10004=4000次。在35407080之间。3.1.3电动机的选择 设传动比为i=3，已知切削部分的转速为N=1000r/min，故电动机的转速为N=10003=3000r/min 电动机的功率： 综上所述，选取电动机的功率为70w，转速3000r/min，电压为24V，主轴直径8mm的的直流电机，电源为2节12V电镍氢电池。 电动机的工作电流为：I=P/U=80/24=3.34A。 电动机的连续工作时间取2个小时，则两节电池的容量为 Q=It=3.342=6.68A.h取7A.h，那么电池的参数为12V、7A.h3.2排屑设计 切削部分在机器的内部，切削时切削刃随着旋转而露出机器的工作面进行切削工作，会将纸屑带入机器内，纸屑不会在外面乱飞，机器内的传动部分和电动机部分都加以密封隔离，保证纸屑不会影响机器的正常工作，在机器的右侧预留一个排屑孔，在机器内侧孔口处安装一个涡轮排风扇用于排屑。要素分析涡轮风扇的主要作用是排屑，要求风扇工作时内外压力差大，也就是风速要大，以增加吸力。因此在相同的转速下风扇叶片的倾角取大的，影响风扇性能的主要查得有：叶片曲率、叶片倾角、叶片间距、叶片数目、叶端间隙、主轴直径、叶片的光滑度。1.叶片曲率：在一定范围内，叶片曲率越大，相同转速下，气体动能也就越大，即风量与风压越大；同时，叶片所受的阻力也越大，要求电机的扭力更大。2.倾角越大，叶片上下表面间压力差越大，相同转速下风压越大；但上表面压力过大，可能产生回流现象，反而降低风扇性能。因此，叶片倾角也应在一定限度内提升。3.叶片间的距离过小，会导致气流扰动，增加叶片表面的摩擦，降低风扇效率；叶片间的距离过大，则会导致压力损失增大，风压不足。4. 叶片数目：各种规格风扇叶片的截面曲线、倾角等基本相若，每片叶片宽度往往取决于扇叶的高度。为了保证叶片间距不致过大，影响风压，径高比较小（即相对较薄）的风扇多采用增加叶片数目的方法弥补。不论叶片数目是多是少，轴流风扇的叶片数目却往往是3、7、11等奇数，这是由于若采用偶数片形状对称的扇叶，又没有调整好平衡，很容易使系统发生共振，倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳，将会使叶片或心轴发生断裂，因此多设计为关于轴心不对称的奇数片扇叶设计。这一原则普遍应用于包括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。5. 叶端间隙：如何调整扇叶与外框之间所存在的间隙是风扇设计中的一大难题。间隙过小会令此间气流与叶片、外框发生摩擦，增大噪音；增大间隙则会由于反激气流等影响而降低风扇效率。6. 叶片弧度：扇叶除了在截面上具有一定曲率外，在俯视平面内也并非沿着径向笔直延伸，而是向着旋转方向略有弯曲，呈一定弧度。如果叶片沿径向笔直延伸，风扇旋转所带动的气流在出风口一侧将呈散射状，送风距离短，且“力量”集中；如现行产品版略带弧度，则可保证吹出气流集中在出风口正前的柱状空间内，增加送风距离与风压7.主轴直径：由于电机与轴承的存在，轴流风扇主轴所在的中心部分难免一定无气流通过的盲区，主轴直径便决定着此盲区的大小。主轴直径的大小则主要取决于风扇电机的功率大功率的电机需要更大的定子绕组线圈，必然占用更多的空间，在无法纵向扩展（增加高度）的情况下，便只好横向扩展（增大面积）。8. 叶片光滑度：这是一项非设计因素影响的指标，基本上取决于生产者的模具成形与后期处理工艺。在设计曲线之外，叶片上的不平整会在旋转中产生紊流，增加摩擦，降低风扇效率，折损风扇性能，增大工作噪音。跟具以上信息，为了提高风扇的排屑能力，就要尽量增大叶片曲率、叶片倾角、叶片数目、叶片弧度、叶片光滑度。风扇在工作过程中要能让纸屑顺利通过，所以叶片的间隙要足够大，而风扇的主轴大小的选取既要考虑叶片的数量，又要顾及风扇整体直径方向的尺寸，让径向的尺寸减小，以便风扇占用空间更小，便于安装在机器里，为了弥补径向尺寸的减小对风扇性能的影响，适当地增加轴向的尺寸，使叶片的高得到度增加，为了减少噪音和摩擦，降低纸屑卡在叶片上的可能性，风扇叶片的光滑程度要高。现设定排屑扇的尺寸： 轮毂外径10mm 轮毂内经（安装孔）4mm 轮毂高与叶片高30mm 叶片旋转直径50mm 叶片数量7片叶片材料为：塑料3.3传动部分计算 总传动比i=1:3，切削部分的转速n=1000r/min，电机转速n=3000r/min。1:3的传动比例较小，电机到轴7的传动距离较轴6远，电机与轴7采用两级此轮传动，设为 一级传动为 二级传动为 1:22:3=1:3 电机离轴6较近，采用1级传动，传动比为。 3.31齿轮 齿轮1、2、3中，齿轮2为惰轮，齿轮1与3传动比为1:1，对传动影响不大，不考虑其影响。电机转速为3000r/min，一级传动转速比较高，电机所承受的扭矩=，同时尽量降低机体尺寸，降低振动和噪音传动采用斜齿轮传动。（1）用45调质，硬度197286HBS（机械设计基础表11-1）；,（表11-5）；取，（表11-4）（2）按齿轮弯曲强度设计计算 齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.2（表11-3），齿宽系数（表11-6）。初选螺旋角，齿数， 则 齿形系数 查图11-8得， 查图11-9得， 应对齿轮1进行弯曲强度计算。法向模数为 查表4-1选择.中心距 取确定螺旋角取螺旋角分度圆直径 齿宽 取 （3）验算齿面接触强度 根据教材公式（11-8） (4)齿轮的圆周速度对照表11-2，选8级制造精度是合适的。(5)齿轮5和齿轮6，齿轮8和齿轮9齿轮4和齿轮5同轴，齿轮7和齿轮8同轴，为使结构紧凑，两组齿轮做成阶梯齿轮，所以齿轮4、5、7、8是相同的材质;经过齿轮3、4、7的一级减速，可算得齿轮6和9的转速 要使制造容易，齿轮5、6、8、9采用圆柱齿轮传动；齿轮三5较齿轮6小，齿轮8较齿轮9小，材料均选用45正火钢。从表11-1查到硬度217HBS，在表11-5取 按齿面强度设计，齿轮按8级精度制造。取载荷系数，齿宽系数同上为，齿轮3上的转矩为 取. 齿数则。实际传动比模数 齿宽取在表4-1查得，实际的，。中心距 验算齿轮弯曲强度： 齿形系数（图11-8），(图11-9) 由式（11-5） 对照表11-2可知选用8级精度是合适的。齿轮齿数Z1530203045模数 法向模数1压力角螺旋角齿宽分度圆直径中心距齿轮齿数1515302040302040模数法向模数压力角螺旋角齿宽分度圆直径齿宽3.32齿轮轴，根据教材机械设计基础第五版 圆周力 法向力 齿轮转矩齿轮分度圆直径分度圆直径则圆周力 法向力 已知轴1为电动机转轴，定齿轮2和齿轮3的轴为轴2，齿轮4的轴为轴3，齿轮5的轴为轴4。根据机械设计课程设计 初步计算齿轮轴的直径，为使轴具有较高的耐磨性，选择轴侧材料为40Cr，C=100 则 根据计算，得知齿轮轴的直径比较小，为使之使用寿命得到保证，选40cr表面淬火时适宜的。选择，表微型轴承规格表大全(公制)查得内径为10mm的滚动轴承代号为6700zz，内径d=10mm，外径D=19mm，宽度b=5mm；查的内径为12mm的滚动轴承代号为6801zz，内径d=12mm，外径D=21，宽度b=5mm。 轴1轴2轴3轴4直径（mm）10101212四、主要参考文献目录（1）何平生.250150100平面砂轮机的设计与应用.（2）毛人.清除广告垃圾.来自人生傻瓜哲学毛人编著.2004。（3）透视“广告垃圾”.原载劳动报2005年3月。(4)