毕业论文(设计)——自动清洁机机构设计.doc

1 第一章 绪 论 1.1 引言 随着人民生活水平的提高，现代家庭的住宅越来越宽敞，地面清洁工作量越来越大。 为了节省清洁占用时间，减轻劳动量，提高清洁工作效率和清洁度。本文中设计了一台具 有独特之处的家用自动清洁机。 目前市场上所拥有的清洁机构（本设计主要是以吸尘器作为主要的对比对象）主要是 依 靠电动机带动抽风机的高速运转产生极强的吸力和压力，从而使吸尘器内部产生瞬时真空 吸 力，与外界大气压形成压力差，从而将空气中的灰尘以及地面的污垢垃圾吸入吸尘器内。 而 本文中所设计的机构则是由电动机通过齿轮的啮合带动轴的旋转，使轴上的毛刷也随之转 动 从而达到清洁地面的效果。与以往的清洁机构相比较本设计的独特之处在于：一是它采用 了 锂电池作为能量源，每次使用完以后可以直接将电池取下充电，这样可以重复的使用，而 且 从用的是直流电动机，电动机的功率较低，比普通清洁机的耗电量要低很多；二是本自动 清 洁机的体积小，结构简洁，使用方便，不仅能够清洁开阔地面，而且能够清洁沙发、家具 等 占用狭小空间的地面；三是本设计的手柄与底盘相接的地方采用 360 度的旋转连接，这样 不管是任何死角都可以清洁干净；四是本次设计机构的托盘的清洗要比吸尘器的集尘袋的 清洗方便很多可以直接取出用水洗干净。 综上所述，本次设计的自动清洁机有着很高的市场研发价值以及实际使用价值。本次 设计的圆满成功可以解决许多日常生活中清洁卫生的问题，大大的减轻劳动强度，提高清 洁的效率，节约成本和花费。 2 1.2 自动清洁机的现状 为了顺利圆满的完成本毕业设计，设计出独具创新的自动清洁装置，切切实实的解决 日 常生活中的清洁问题，我在设计之初进行了充分的市场调研，对各大超市的一些清洁机、 吸 尘器等用于家庭清洁的机器产品进行了了解，并且在网上进行了大量的资料搜集以及相关 文 献的阅读和参阅。在调研中我发现了人们在生活中使用最多的家庭清洁装置就是吸尘器。 吸 尘器又称真空吸尘器，主要部件是真空泵、集尘袋、软管及各种形状不同的管嘴，它有一 个 电动抽风机，通电后高速运转，使吸尘器内部形成瞬间真空，使内部的气压大大低于外界 的气压，在这个气压差的作用下，尘埃和脏物随着气流进入吸尘器桶体内，再经过集尘袋 的过滤，尘垢留在集尘袋，净化后的空气则经过电动机重新逸入室内，起到冷却电机、净 化空气的作用。吸尘器的种类很多，一般按形状、使用功能、输入功率来分类。按形状可 分为手提式(图 1-1)、杆式（图 1-2） 、卧式（图 1-3） ，便携式（图 1-4）等四种。立式吸尘 器是在圆筒状壳体内，由上到下顺序安装电动机、吸尘部；卧式吸尘器是在壳体内沿水平 方向依次安装着吸尘部、电动机；便携式吸尘器式样较多，常见的有肩式、杆式、手提式、 微型式等。肩式吸尘器，是便携式中最普通的一种，实际上是立式和卧式吸尘器的小型化， 装有带子，使用时背在肩上；杆式吸尘器的形状如一根棍子，吸尘部、电动机安装在中间， 前端是吸嘴，后端是手柄；手提式吸尘器结构简单，一般不装软管，使用时直接握在手中； 微型式吸尘器，形状不一，用于电池作电源，不加任何附件，使用灵活，但吸力甚小。按 使用功能可分为干式、干湿两用式、地毯式和打蜡式等四种。干式吸尘器只能吸入干燥的 尘埃，不能吸入液体污物。干湿两用吸尘器不仅能吸入干燥的尘埃，而且还能吸入液体污 物，这样可以清除洗漱间的脏物。此种吸尘器输入功率在 700950 瓦之间。湿用时能吸入 10 升水，干用时能吸入 14 升干燥尘土。吸尘器中主要的又有地毯式吸尘器（图 1-5） 、蜡 式吸尘器和汽吸尘器。地毯式吸尘器的底部装有特殊刷子，用于清洁地毯。底部与主柱的 角度可调节，以适应各种场合下的操作。打蜡式吸尘器，底部装有一对反向旋转的刷子， 改变刷头上配装的刷盘即可完成不同的功能，如清扫脏污的地面时，装上有钢丝的刷盘； 3 打蜡时，需装上毛毡的刷盘。蒸汽吸尘器，通过内置加热器迅速加热，使得刷头中的水产 生热量，释放出蒸汽。在强劲吸净地面的同时，高温蒸汽还可以软化地面上的顽固污渍， 在高温抹布的配合下，平日难清除的油渍、污渍便可轻松擦去，同时有效杀菌。 图 1-1 手提式吸尘器图 1-2 立式吸尘器 图 1-3 卧式吸尘器图 1-4 便携式吸尘器 4 Abc 图 1-5 地毯式吸尘器 5 吸尘器种类虽多，但作原理相同。工作前，将各种附件如软管、接长管及吸嘴按要求 接好，并装往吸尘器吸入口。接通电源后，串激电动机高速转动，并带动风机转动，叶轮 中的叶片不断地对空气做功，使空气得到能量，并以极高的速度排出风机，这样，风机前 端吸尘部内的空气源源不断地补充叶轮中的空气，使吸尘部内形成瞬间真空，即在吸尘部 内与外界大气压形成了一个相当高的负压差，在此负压著的作用下，使吸嘴旁的垃圾与尘 埃随着气流经过吸嘴、接长管、软管及吸入口进入吸尘部。在吸尘部内，经过过滤器的过 滤，垃圾及尘埃被滞留在集尘室内，而空气经过过滤器后，经排风口排出吸尘器。当集尘 室内垃圾集满到一定程度时，可清除一次。吸尘器主要由起尘、吸尘、滤尘三部分组成， 一般包括串激整流子电动机、离心式风机、滤尘器（袋）和吸尘附件。一般吸尘器的功率 为 400-1000W 或更高，便携式吸尘器的功率一般为 250W 及其以下。吸尘器能除尘，主要 在于它的“头部”装有一个电动抽风机。抽风机的转轴上有风叶轮，通电后，抽风机会以 每秒 500 圈的转速产生极强的吸力和压力，在吸力和压力的作用下，空气高速排出，而风 机前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气，致使吸尘器内部产生瞬时真空，和外界 大气压形成负压差，在此压差的作用下，吸入含灰尘的空气。灰尘等杂物依次通过地毯或 地板刷、长接管、弯管、软管、软管接头进入滤尘袋，灰尘等杂物滞留在滤尘袋内，空气 经过滤片净化后，由机体尾部排出。因气体经过电机时被加热，所以吸尘器尾部排出的气 体是热的。 吸尘器的吸尘桶内装有一个收集尘灰的盒子，尘垢便留在集尘盒里，盒子装 满后可以取出用水刷洗清理。吸尘器配上不同的部件，可以完成不同的清洁工作，如配上 地板刷可清洁地面，配上扁毛刷可清洁沙发面、床单、窗帘等，配上小吸嘴可清除小角落 的尘埃和一些家庭器具内的尘垢。吸尘器的真空原理是由于吸尘器的风扇形成真空，在外 界大气压作用下，空气连同尘土被吸入，被滤网或者布袋截下保存采用银离子光触媒技术， 杀菌、防霉、净化空气。 下面我主要介绍一下无尘袋吸尘器的详细参数设置。无尘袋设计（又名尘仓式、龙卷 风 式、旋风式） ，无尘袋的吸尘器，所吸入的灰尘全部储存进一个塑料尘仓。清洗时只用倒出 灰尘并用水冲干净尘仓即可！当然也有弊端。通常为了美观，这种吸尘器的尘仓都采用透 明的树脂材料，然而当吸力强大的吸尘器工作时，所吸入的细小颗粒在吸尘器尘仓内形成 强大的旋风，那些颗粒对尘仓表面造成划痕。时间久了，为了美观而设计的透明尘仓也就 惨不忍睹了。而且因为清洁尘仓虽然比清洗尘袋简单，但是也会使细小灰尘外露，造成二 次污染。 6 7 详细描述： 借助飞利浦的最新旋风过滤技术，无尘袋 Marathon 吸尘器可提供持久吸力。高 效设计和 1 500 瓦功率，不仅具有同类最强吸力，更是同为最佳静音典范。P Marathon 可产生超强持久的吸力，并且免除了吸尘袋的烦恼。配有透明集尘桶 以及全方位清洁吸尘嘴，三效清洁一步到位。 无尘袋 采用 Marathon 的优化旋风过滤技术，无需吸尘袋。 持久吸力 由于采用旋风过滤技术，Marathon 使得高吸力维持更持久，而标准无袋式真空 吸尘器常因尘袋或滤网堵塞而致使吸力迅速下降。 强劲无噪音 Marathon 的 1 500 瓦超强马达可产生同档次吸尘器中的最强吸力：350 瓦。其 高效设计也使其成为最安静的无袋式真空吸尘器。 全方位清洁吸尘嘴 全方位清洁吸尘嘴能在一推一拉的打扫动作中，结合三种清洁效能，有效扫除地；板 尘垢。备有两节接驳位和流线型设计，全方位清洁吸尘嘴能一直紧贴地面，保持吸力。两 旁的侧毛刷能沿着家具、墙角等容易积聚灰尘的边缘，有效扫除尘垢。吸尘嘴通过前端的 开口能轻易吸走大片尘屑，如纸屑、回形针、面包屑和绒毛等。 HEPA 高效能排气滤网 这种特制排气过滤网可在空气吹回房间之前吸收 99.5%的灰尘，确保房内空气彻底清 新洁净。 主要规格 无袋： 全方位清洁吸尘嘴； 超级 HEPA 空气清净过滤网； 技术规格 电源：1800 IEC/2000 最大瓦； 最大吸力：350 瓦； 空气排量 37 升/秒 真空：28.5（千帕） ； 8 尺寸（长 X 阔 X 高）：47 X 32 X 34 厘米； 重量：7.2 千克； 噪音级别：76Db(A) 集尘桶容量：2 升； 标准规格 铰接手柄：位于顶部，便于搬运； 大号后轮：前置滚轮，方便操作； 电线自动回卷 360 度旋转软管：使操纵方便自如； 单键式释放按钮：可快速便捷地清空集尘桶； 电子控制：可随意调校吸力； 颜色：白色； 电源线：半径 12 米的操作范围； 透明集尘桶：彻底吸收灰尘； 储放辅助装置 可选附件：毛刷，缝隙吸嘴，小号吸嘴； 快速更换连接系统：位于所有吸尘嘴和附件之上，方便安装，且非常稳固； 存放架：可用于把手上的附件； 前置滚轮 伸缩管：金属； 橡胶滚轮：有效防止刮花精致的硬地板； 附件 过滤片：FC 8030 超洁净空气 AFS 过滤网，FC 8031 超洁净空气 HEPA 12 滤网； 991B 款箱内有以下高端配置：光触媒就是在光参与下发生反应的催化剂。光触媒技术 具有净化空气、抗凶、除臭、去污、白沾利分解有害气体等功能，被专家称为最先进的居 室、 车辆抗菌净化技术。光触媒是一种在光参与下发生的催化剂，主要成分是氧化能力极强的 超的微粒子化的二氧化钛等光半导体物质与水。银离子可以迅速地和病原体细胞乎吸酶中 的 -SH 结合，使病原体细胞呼吸酶火活：银离子可以和病菌细胞壁上暴露的肽聚糖反应，形 9 成 可逆性的复合物，阻滞病菌细胞的能量转运：银离子可以和病原体的 DNA 结合，结合后 的银离子彼此形成交叉链接，置换嘌呤和嘧啶中相邻氮之间的氢键，导致病原体 DNA 变 性抑制其复制，从而杀死病菌。 它的工作原理： 1.通过电动机的高速旋转，在主机内形成真空，利用由此产生的高速气流，从吸入口吸 进垃圾。这时气流的速度高达时速 240 转，虱子等害虫在进入主机之内，便因高速碰 撞吸尘管内壁而死掉。 2吸入吸尘器的垃圾，被积蓄在布袋机，被过滤网净化过的空气，则边冷却电动机， 边被排出吸尘器。 3电动机是吸尘器的心脏，其性能的好坏，可直接影响吸尘器的可靠性。另外，吸尘 器所使崩的电动机，每分钟旋转 2 万转4 万转。而如电扇的电动机，其转速为每分钟约 18003600 转，由此可知吸尘器电动机转速是多么高。 4正确表示吸尘器性能的单位，不是输入功率（瓦数、或安培数） ，而是输出功率 （吸 入功率） 。 5吸入力： 取决于所产生的风力和真空力的合力，但这两个因素却具有相反的特性。也就是说，风力 大 时真空力变弱，真空力强时则风力变小。这两者的合力的最大值，即表示该吸尘器能力的 吸入功率，吸入功率用瓦(w)表示。这一定义，是国际标准组织(ISO)规定的表示吸尘器性 能的国际标准，在世界范围内得以承认。目前，日本、德国等将其作为表示吸尘器性能的 单位而使用这一单位，但在其它地区，则直接将输入功率的大小，误解为表示吸尘器性能 的单位。 关天排气过滤网： 1为了不使吸入吸尘器的微小的灰尘泄漏到外边，吸尘器里装有种种过滤网。例如： 松下电器的吸尘器里，至少装有 23 个过滤网，另外，布袋或者纸袋，也起着过滤网的作 用。这些过滤网，可防止极为微小的灰尘损伤电动机，同时还可起到防止弄脏室内空气的 作用。 2长期使用吸尘器时，会因过滤网网眼的堵塞而致使吸力下降。为了防止吸力下降， 10 应定期用水清洗过滤网以及布袋，洗后在阴凉处晾干再使用，即可恢复吸力。 吸尘器的基本配线： 1高速运转的吸尘器电动机一般使用 1000 瓦以下的电力，故其所产生的热量与电热 取 暖炉相当。 2一般的吸尘器中，均装有电流保险丝：热保护器，故即使出现电动机过热，也可及 时监测出温度上升，暂时性切断通往电动机的电流，防患于未然。气流保护器，在吸嘴等 阻塞、空气停止流动时动作，打开紧急空气吸入口，利用外部凉气来抑制主机的过热。 以上是关于本设计中自动清洁装置的一些介绍，近几年的时间全自动清洁器也开始慢 慢 步入人们的生活当中。全自动清洁器是美国著名的日用品牌的新型科技产品，主要用 于清除室内的毛发和浮尘，它无须人工作，只需一按开关，自动无规则运行 1.5 个小时， 可清除 90 平方左右的浮尘、毛发等。此产品非常适合双职工与单身人士，在你无时间打扫， 在你工作劳累时，将给你带来无尘的环境！还你个好心情！可以轻松地去上班；可以快乐 地去游玩；可以悠闲地看电视；更可以享受无尘的新生活。全自动清洁器工作原理：清洁 器底部附有清洁棉布，中间有个电池驱动的运动球，当球引导清洁器运动时，遇到障碍， 会不断地改变方向，运动周期覆盖整个地面，从而达到清洁的目的。清洁棉布将擦去浮尘 和毛发。 注意事项： 1、请使用配套充电器，充电时间 2 小时，否则将影响使用寿命，正确使用， 电池可充电 500 次以上。 2、清洁器不能扫除沙子、袜子等杂物，不能在地毯等不光滑平整的地面上使用，须在光滑 的平面上使用。 商品优点： “清除灰尘，毛发”的产品的主要用途，它对毛发的作用远远超过了拖 把，特别是平时拖地的时候总是要不住的将地上的毛发一点点的清理干净，而有了它你平 时清理不到的床地、桌底等等，卫生死角的浮尘和毛发就都能被它搞定了。有了它，您只 需一按开关，它就会自动工作，自行扫去地面的浮尘、毛发等 0.5 小时可以扫遍 90 平方米 的房间，使您轻松享受无尘新生活。 11 1.3 课题的任务 综上所述，无论是吸尘器一类的清沽装置还是全自动清洁机都有它自身的一些问题和 缺 陷。例如吸尘器它工作时的吸力比较大，会产生很大的噪音，而且耗电量也很大，并且在 清 理地面上的头发时，由于头发太长而导致吸气处被头发丝缠绕住无法正常的工作，还有吸 尘器内部的滤尘带被堵塞等一系列的问题，以上这些问题我在本文的设计中都必须要注意 到，并且要想办法把这些问题解决掉。综合以上所做的调查以及自己的分析，为了使本次 设计能有一个较高的质量和实用性，本文初步拟定方案如下(图 1-6)： 1、本文的自动清洁装置是边长为 300mm 左右，高为 60-90mm 的长方体； 2、自动清洁机的四只脚其中三只脚均安装一对锥齿轮，采用锥齿轮是因为本文的自动 清洁各轴之间的传动方向都是相互垂直的，并且锥齿轮也可相互抵消向心力作用； 3、在自动清洁机的中间安装一个托盘，用于装垃圾和杂物，在各传动轴上都装上毛刷， 电机初步拟定安装在底盘的正中间，电机转动后通过动齿轮啮合传动带动轴的转动， 从而带动毛刷进行整转运动，将垃圾、灰尘都扫进托盘中，并且毛刷的安装时采用 螺旋形的安装方法，这样可避免清洁机在清洁地面上一些如头发类的东西时使毛刷 上全部粘上这类东西； 4、手柄与底盘相接的地方采用 360 度的旋转连接，并且在手柄中间设计一个电路开关， 中间装有一个电池，按下开关后可以启动自动清洁机，这样非常的方便快捷； 5、本自动清洁机采用锂电池作为能量源，可循环利用，又环保节能。 本文中自动清洁机的独特之处在于轴上螺旋形安装的毛刷可以使得垃圾、灰尘顺着中 间 的空间直接被扫入到托盘中，不会使毛刷上粘满污垢而使得接下来的清洁工作更加困难， 清洁时也方便很多；第二个就是在底面装垃圾的托盘的边口上装有细长的刀片，这样可使 得像头发之类的细长垃圾在被卷入到托盘中的时候被刀片切断，从而不会使这些细长的垃 圾缠住毛刷；第三个就是采用环保节能的锂电池作为能量源。 12 图 1-6 总设计图形 第二章 家用自动清洁机 2.1 总体设计方案 本次设计任务是一台家用自动清洁机，为了消除以往的普通自动清洁机的一些缺陷， 实现更加先进的清洁控制，本文中的自动清洁机应具备实际的使用价值，可靠的性价比以 及生 产规模较大，还有先进的工艺和稳定的质量。 2.1.1 自动清洁机传动示意图 电机主动轴 l轴 2轴 3 轴 4 13 2.1.2 自动清洁机整体传动分析 本文中的自动清洁机机构由四个支撑脚，支撑脚之间的轴的动力的传递都是由一对锥 齿轮的啮合传动实现的。其中轴 1 与轴 2，轴 2 与轴 3，轴 1 与轴 4 这三处动力的传递是靠 锥齿轮，而轴 3 与轴 4 之间无锥齿轮的啮合传动。电动机运转后产生的动力传递给轴 1， 轴 1 通过齿轮啮合分别传递到轴 2 和轴 4，轴 2 再通过齿轮的啮合传递给轴 3。为何四个支 撑脚却只装三对锥齿轮，这样设计的方法是综合了各方面的因素，首先从机械传动的原理 来分析，四个支撑脚只需三对齿轮就可以实现所有的传动了；其次，这样设计降低了成本 以及劳动强度，使能耗降低，同时也为消费者节约了花费。而为何是将轴 3 与轴 4 之间不 装锥齿轮，这是因为电动机的动力首先经过轴 1 分别传到轴 2 和轴 4，由轴 2 再到轴 3，这 样整个装置传动的累积误差最多就三次， 但是如果将其它任何两个轴之间的锥齿轮给去掉， 累积误差会 大大增加，所以考虑到减小传动时的累积误差决定轴 3 与轴 4 之间不安装锥齿轮。并且将 自动清洁机上与手柄相接合的上部支撑面设计成向内凹的弧形，弧度最低处与水平面之间 的距 离大约在 2cm，这样设计主要是因为上支撑面要承受整个手柄的压力以及人在清洁卫生时 的 所有压力，所以设计成向下凹的形状可以有效的提高抗压能力。 2.2 自动清洁机材料的选择 由于本次设计的自动清洁机是属于低能耗的一款环保产品，电动机的功率相对其它同 类产品的自动清洁机构要低出很多。所以综合考虑到本自动清洁机的工作环境、实用性、 性 价比以及制造成本等因素，本次设计的家用自动清洁机除了底盘刀片采削不锈钢材料以外 其 余所有结构的选材均采用塑料。 14 2.2.1 自动清洁机整体支撑框架、手柄等部件材料的选择 本文中自动清洁机的强度和耐热性无特殊要求，一般用来代替钢材或其它材料，但由 于批量大，要求有较高的生产率，成本低，有时对外观有一定的要求，固可采用低压聚氯 乙烯，聚氯乙烯、ABS 聚丙烯等材料，本文中白动清洁机的支撑框架、手柄、外壳盖板等 采用聚氯乙烯。 图 2-1 手柄 图 2-2 手柄 图 2-3 底盘 15 图 2-4 底盘 其中手柄分成三节，每节手柄之间采用螺纹连接，这样设计首先可以解决清洁不同地面时 所 需的长短问题，例如清洁沙发或是一些死角等地面时就需要手柄长些；其次采用螺纹连接 比 较的设计时方便，并且连接的效果也非常的好。 2.2.2 齿轮、轴、轴承的材料选择 齿轮、支撑脚垫等结构是耐磨受力传动零件，要求有较高的强度、刚性、韧性、耐磨 性、耐疲劳性，并有较高的热变形温度、尺寸稳定，所以本文中选择材料为聚甲醛。而且 本次设计中的轴承与传统意义上的轴承是有区别的，因为本次设计中的自动清洁机的结构 简单，功率较低，轴承材料又为塑料的，所以本文中的轴承只要是简单的起到一个支撑作 用即可，不需要有内外圈，滚子等复杂结构。 16 图 2-5 支撑座 图 2-6 锥齿轮 2.2.3 轴上毛刷的材料选择 轴上的毛刷选择材料为尼龙 66，此材料的疲劳强度较高，耐热性较好，耐磨性较好， 吸温性较大，适用于中等载荷，使用温度100 -120 C，无润滑或少润滑条件工作的耐磨 受力传动。 17 2.3 电机的选择 本次设计的自动清洁机采用电机驱动，电机的选择直接关系到设备工作状况。电机功 率选择是否合适，对电机的工作和经济性都有影响。功率选小了，不能保证设备的正常工 作， 或使电机因超载而过早损坏；功率选得过大则电机的价格高，能力有不能充分发挥，由于 经 常不在满载下运转，效率和功率因素较低，造成浪费。电机功率的确定，主要与其载荷大 小、 工作时间长短、发热多少有关。本自动清洁机正常工作时所需的功率较低，因此电机的选 择 有许多依据，根据工作条件、环境，本设备主要以转速、功率、扭矩这三个参数来选择电 机。 已知轴上毛刷的有效拉力为 F=lOON，线速度 V=O.3。圆柱齿轮传动 8 级精度的传动 效率，锥齿轮传动 8 级精度的传动效率，一对滚动轴承球轴承的传动效97 . 0 1 9 . 0 2 率=0.99. 3 机械传动装置的总效率=0.970.95 0.99 =0.799。 1 3 2 4 3 24 毛刷轴工作所需功率 P=0.03(kw) w 1000 VF 1000 3 . 0100 电动机所需工作功率为= d pWkw Pd 380375 . 0 799 . 0 03 . 0 查相关机械手册可得，选择电动机的额定功率为 110w，型号为 110TDY060 型电动机， 额定转速。min/1800rnm 2.4 分配传动比 5 . 15 4 62 i i 62 29 1800 n n w m 直 总 机总 ，ii 18 2.5 运动和动力参数计算 1 轴（主动轴） = 01 PP 1 kw037 . 0 97 . 0 038 . 0 =/nn m1 直 ir/min4504/1800 m785 . 0 450 037 . 0 9550 n 9550 1 1 1 N P T 2 轴 2 P 0 P 2 3 037 . 0 kw035 . 0 99 . 0 95 . 0 r/min4501/450/inn 212 743 . 0 450 035 . 0 9550 n 9550 2 2 2 N P Tm 3 轴 kw033 . 0 99 . 0 95 . 0 035 . 0 3223 PP r/min4501/450i /nn 323 m700 . 0 450 033 . 0 9550 n 9550 3 3 3 N P T 4 轴同 2 轴：m743 . 0 min,/450,035 . 0 444 NTrnkwP 2.6 传动零件的设计计算 2.6.1 直齿圆柱齿轮的设计计算 电动机动力输出后直接先通过直齿圆柱齿轮与齿盘的啮合传动传递给轴 1，直齿圆柱 齿 轮的中心线与齿盘的中心线相互垂直，这是因为电机的安装位置与主动轴 l 是相互垂直。 将 齿盘安装在轴 1 的中间位置，可使主动轴 1 获取的动力均衡。 齿轮的材料为聚甲醛。通常情况下主动轮的选材及热处理应比从动齿轮的更高一些， 19 根据齿轮的工作状况，电动机的功率很低，需要传递的动力很小，所以材料选择相同，且 不需要其他的特殊热处理。 （1）齿面硬度为 80120HD，取其结果为 100MP， alim 14080MP H a 取其结果为 80。 a 11050MP FE a MP （2）按 8 级精度制造，取载荷系数 K=1.1，初选尺宽系数，小齿轮的齿数取8 . 0 ，转矩，7 1 Z2874 2 Zm67.36 1 NTT N 1 3 21 + 1 （ ）2= 3 2 1.1 3.667 104 0.8 5 4( 26 2.5 100 )2= 6.92 2mm 0.98，取 m=1， = 1 1 = 6.92 7 0.98 齿宽5.6 = 1= 0.8 7 = 5.6 1= = 7 1 = 7 ，1 * mhh aa 25 . 1 )( * chh af 1= 1+ 2= 7 1= 1 2= 7 2 1.25 = 4.5 2= = 28 2= 2+ 2= 30 2= 2 2= 28 2 1.25 = 25.5 2.6.2 直尺圆锥齿轮的设计计算 各参数的计算，可近似的认为，一对直尺锥齿轮传动和位于齿宽中点的一对当量 圆柱齿轮传动强度相等的。由此可以计算出各参数的大小。 2.93 1 3 41 (1 0.5)2 ( )2= 12.93 根据公式得： 20 分度圆直径：=13 = = 13 大端模数：1 e m 齿顶高：1 ea mh 齿根高：2 . 12 . 1 ef mh 全齿高：2.2 = 2.2= 2.2 齿顶圆直径：14.4 1= 1+ 21= 13 + 2 2 2 = 14.4 齿根圆直径：11.3 1= 1 2.41= 13 2 2 2 = 11.3 分度圆锥角：， 1= 2 1 = 45 45 2= 90 45 = 45 45 顶隙：0.2 = 0.2= 0.2 外锥距： = 2 2 1+ 2 2 9.2 2 . 9 齿宽：=10，取 b=5 10= 10 齿顶角、齿根角： = = = 1.2 9.2 = 7.43 43 . 7 跟锥角：1 = 1 = 37.57 57 . 7 顶锥角：1 = 1+ = 52.43 43 . 2 综上所述，本次设计的自动清洁机属于一种低能耗的环保产品，在结构设计方面结合 了当前市场所拥有的一些相关自动清洁机构的设计特点，再加上自己的独特设计与改进， 是属于一种新型的改良版自动清洁机。并且从各方面的性能都有很大的改进，以下是本次 设计的自动清洁机的结构总设计图： 21 图 2-7 设计总图 图 2-8 设计总图 22 第三章第三章 结结 论论 针对家用清洁机的普遍使用，本次设计完成了一种新型自动清洁机的设计。从该自动 清洁机体结构的分析设计，到电动机的选择，再到别具新意的螺旋形的毛刷布置和带刀片 的托盘设计，整个设计都是经过实际的调研考察、分析研究，最终得出与目前现状对比所 具备的优势以及实用价值。 本文中设计的自动清洁机具有以下优点： (1) 结构简单，使用方便； (2) 体积小，噪声污染小，功率较低，低能耗； (3) 清洁范围更广，不仅能够清洁开阔的地面，而且能够清洁沙发、家具等占用的狭 小空间地面。 (4) 采用可循环利用的锂电池作为能量源，环保节能； (5) 采用独特的底盘刀片结构更加有效的清洁细长类型的杂物，大大提高清洁效率； 通过本次设计，使我在两年大学生活中所学的知识得到了一次全面而综合的运用，实 现了理论知识与工程实际的结合。整个设计不仅巩固和深化了机械设计基础 、 公差 测量与配合 、 工程材料等课程，丰富了自己的设计经验，而且对工程实际中的应用 有了新的认识。通过本次毕业设计，我对 CAXA、AUTOCAD 等绘图软件的使用变得更加 熟练，同时我在面对专业中的一些工程问题时有了自己独特的思考方式和思路，还有就是 使我的专业叙述和表达能力得到了一次很好的锻炼，进一步学会了如何使用专业语言来描 述和论述设计过程。这些对我们今后工作和学习都非常重要的。总之，通过本次毕业设计， 不仅提高了对所学知识综合运用的能力，而且进一步增强了自身分析问题和解决问题的能 力。 当然在设计过程中，设计到了一些未曾学习过的知识，也遇到了许多困难，但在老师 的精心指导下、在同学的帮助还有自身努力下，所有难题都得到了有效的解决，使我顺利 的完成了本次毕业设计。本次毕业设计，无论对我的现在还是我的将来，都是一笔宝贵的 财