自动汽车清洗机的设计【通过答辩论文设计及图纸】
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自动汽车清洗机的设计【通过答辩论文设计及图纸】,自动,汽车,清洗,设计,通过,答辩,论文,图纸
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学 毕 业 设 计 题目： 汽车自动清洗机设计 目 录 摘 要 . 1 第一章 市场调查 . 3 . 3 . 3 第二章 方案论证 . 4 第三章 清洗机简介 . 5 第四章 横刷减速机及相关部件的设计 . 6 刷结构设计 . 6 . 8 第五章 清洗机使用说明 . 13 备的选用 . 14 动前的预备操作 . 14 体的操作 . 15 刷的结构、工作原理及其控制 . 16 控设备 . 16 第六章 清洗机工作详细说明 . 17 . 17 洗程序介绍 . 19 . 23 第七章 技术经济性分析 . 26 谢辞 . 27 参考文献 . 28 1 摘 要 本课题组的设计课题是全自动汽车清洗机，此设备是一种用于各种车辆清洗的设备，如小轿车、工业用车、农业用车等。本次设计的清洗机即是针对这些车型而设计的。 汽车清洗机是源自欧美先进成熟技术，在欧美发达国家，非营业用的便携式汽车清洗机已非常流行，属于成熟产品，具有很高的普及率。在中国研究汽车清洗机的前景较为广阔。 根据我国目前的实际需求情况，决定设计一种龙门架往复运动的清洗机。这个设 备主要由龙门架、一支横刷和一对立刷组成。通过电动、液压、气动装置对其进行控制。在本次设计中详细的说明了清洗机的安装调试使用和维修等，并且主要介绍了横刷及其零部件的设计过程。 关键词 ： 全自动汽车清洗机 横刷 龙门架 2 is is a as of is to is to In is to of at to of a is a an to In of a of of of 3 汽车自动清洗机设计 第一章 市场调查 改革开放以来，我国的经济迅速腾飞，基础工业也有了质的飞跃，如电子、机械、自动化控制等方面有了很大的提高。国民经济与人民生活水平迅速提高，汽车的拥有率日益增多，我们每天都可以看到各式各样的汽车在公路上飞奔，中国正从自行车的王国变化为汽车的王国，可见汽车在我国现代化建设中起着多么重要的作用。因此随着人们水平的提高，环保意识不断加强，为了创造美丽舒适的生活环境，汽车的清洗美容业随之应运而生。 国的洗车机行业 纵观我国的洗车行业，洗车机主要有以下几个系列： 清洗机系统、 是龙门架式全自动汽车清洗机，投资少、见效快、全自动操作方式。清洗方式可以在按钮式的操作面板上随意选择（它有六种清洗程序可供选择）。此清洗机可以全天候的进行清洗工作，并能自动地记录清洗运转的全过程。 界先进国家的洗车机行业 在设计过程中，我们在老师的指导下先去深入调研：目前天津市内大约有三家洗车点，可见前景是较广阔的。另外，我们了解到，目前国际上生产较先进洗车机的国家主要由美国、德国等。 现在世界上主要有三家大的洗 车机生产厂家： 全通公司全自动汽车清洗机系列 它由 19种标准设备组成，能保证用户以最小的资金投入购买到所有的机器设备，并充分利用他们的所有性能。如果场地和所清洗的汽车类型不同，用户可以根据场地和汽车类型进行标准设备的组合，这使其拥有很高的适应能力。因此它不仅仅是一种固定的设备，而且是可以保证用户按照不同需要进行特殊组合的设备，它具有快速、安全和高质量的特点。正是以上这些特点，使得该机器具有良好的品质保证，受到用户的青睐。 此机器还可以按不同的汽车类型进行清洗，有的清洗机同时为用户提供了以下设备 ，如：清洗剂喷洒装置、二元打蜡装置、两组烘干装置、抛光和上保护蜡装置等。通过多种选择，可以使用户在不同的机车类型下选择不同的清洗 4 机组合形式和清洗程序。该机器的最大特点是通过专业的服务提高洗车机的清洗质量。 加强型机动车清洗机 它是龙门架型全自动汽车清洗机，具有投资少、见效快的特点。他为用户提供了方便快捷的自动化操作系统与操作方式。 它能按照要求随机的选择不同的清洗程序，该系统有六个清洗程序可以任意选择。它可以一天 24小时，一周 7天，一年 365日的连续进行工作。 尔多 型全自动汽车清洗系统 波尔多型全自动汽车清洗系统，共有六种型号， 1430型、 1431 型、 1432型、 1435型、 1436 型、 1437型。各种型号的全自动车辆清洗机分别可用于清洗企业用车或工程用的大型车辆。如：用于公共汽车的清洗、用于中、小型车辆的清洗、用于集装箱拖车的清洗等。 当全自动汽车清洗机正常运转时，清洗汽车的程序是可以通过预先的设定而确定的。此种清洗机的全部附件均要求其最大尺寸在清洗机的允许尺寸范围内。同时也要注意到清洗机的使用寿命，其清洗的体积应尽可能小。在清洗车辆时，无需专业操作人员操作。操作人 员的主要操作任务是在清洗机出现异常状况时，主动的介入操作。排除异常，控制清洗机的运转过程。 该清洗机有以下的特点： 组装简单，价格便宜 具有基本的清洗程序，清洗的效果好。 操作系统方便，清洗速度快 第二章 方案论证 我们要设计有自己特色的清洗机，从大体方面入手，清洗汽车是由车辆和机架的相对运动来完成的，所以有两种设计方式： 1、龙门架不动，汽车沿轨道前进完成清洗工作： 2、车不动，龙门架运动完成清洗工作： 第一种方案龙门架底下应画出行车路线，以便车辆能够沿路线正确的进入清洗机进行清洗，但是当喷了清 洗剂和水以后，司机不能看清楚行车路线，也不能很好地完成清洗，还有一种方法就是在架子的下面装一处导轨，由链子或者其他工具带动前进，在清洗的过程中就可以不由司机来驾驶车辆，它可以沿着预定的路线前进，但是这样做的话，就会加大清洗机的高度和宽度从而增大 5 了占地空间。 第二种方案车辆不动，清洗机的架子运动，从而带动横刷和竖刷有规律性的运动来完成清洗工作，而且通过事先做好的几类不同车型所制定好的方案可以很方便的进行清洗，它的优点是清洗机结构紧凑、简单、占地面积小，从而降低了成本。 不仅如此，第一种方案的清洗机在清洗汽车时 随着车辆的来回运动水和清洗剂要不停得喷洒车辆，无形当中就会浪费掉一些水资源以及清洗剂，而第二种方案就很好地避免了水和清洗剂的浪费，在这一运动过程中，汽车是不动的，动的是清洗机的刷子，这样的话，水和清洗剂就可以很准确的喷向所需的地方。很大程度上减少了水资源的浪费。且精度相对于第一种方案要精确很多，还降低了成本，不损坏原有建筑。 本清洗机可以根据不同的清洗部位来选择不同的清洗程序，如：前后清洗、车轮清洗、是否清洗剂、打蜡等等。并且可以选择清洗的速度。慢速清洗可以获得较好的清洗效果，而在清洗任务繁忙的时候，为了节 省时间，可以选择快速清洗方式另外，此清洗机可以以较少的安装费用达到较好的收益、且占地空间少、噪音低。 在清洗机正常运转期间，操作员可以通过控制面板对清洗机进行个人调整，并且能选择清洗方式。本清洗机的操作对操作员的操作要求不高，一般选择一个清洗程序以后即可清洗各式车辆。 因此，根据我国基本国情，我们课题组经研究讨论、决定按照第二种机型为原型进行设计，正如前言所述，我们决定设计一种龙门架往复运动的清洗机。这个设备主要由龙门架 一支横刷和一对竖刷组成。通过电动、液压、气动装置对其进行控制。本设计说明书旨在说明清洗 机的安装、调试、使用和维修等。 我们设计组进行的设计并未对该机器的整个外形结构及内部 细小的结构进行完整的设计与说明，而是着重机器的外形、工作原理及部分进行研究与绘图。 第三章 清洗机简介 此清洗设备装有可供选择程序的按纽，适用于三种主要类型的车辆：小轿车及有蓬小卡车、公共汽车和集装箱车辆及铰接工业用车辆。使用前可以预先选择适合被清洗车辆的清洗循环的程序，这样可以很大程度上的减少操作人员的工作量，而只需要做检验的工作。如果有需要的话，可适当改变以选择的程序，或在紧急的情况下插入其他程序。本设计组设计的课题主 要是针对中旅以下的轿车的清洗而设计的。 本清洗机主要是由一个刚制的龙门架、安装在龙门架上的一对立刷和一支横刷以及使龙门架可以往复运动的行走机构所组成的。同时在设备上装有电动、 6 气动、液压等用来控制清洗机的一系列装置。此设备由一个带有控制按纽的控制板启动。 本课题组设计的清洗剂具有比较先进的结构和程序控制等特点，操作方便。 其中叫突出的优点是刷毛质地较为柔软，并且直径较大。这样刷子可以较为容易的接触到车辆整个表面，是清洗工作更为彻底，而且不会对车体表面造成损伤产生划痕。 横刷可以摆动，摆角大小结合限位开关来控制 刷子本身的起停和龙门架行走的起停。 刷子转动经过车体表面，车体表面承受一个可调的压力。横刷有一个缓慢上升和检测下降的装置控制。因为车辆的前后端面是车体最脏的部分，所以采用此装置可以使横刷较长时间的停留在上述部分，使清洗更为彻底。 立刷有装在龙门架上的双轨滑道上的小车来控制，它提供缓冲并用来调整立刷的倾斜度。 对于汽车车身的清洗是靠调整刷子的清洗压力来实现的，对于不同的车型压力是可调。通过灵敏的设备和空气电路的方式来获得，该机器的基本循环由先前的程序和返回行程所组成，伴随着喷泉和清洗剂的动作，即可完成对车辆的 清洗。 第四章 横刷减速机及相关部件的设计 刷结构设计 横轴，横刷及其减速机设计是这个任务中我的主要任务。 横刷是一根钢制空心轴，其长度为 3000 毫米，气挠度要小于 必须控制在 1 毫米之内，这样不会使其受力与实际压力间的误差太大。另外，横刷的转速不易过高，以免使压力过大导致损坏车窗及车的其他设备，甚至使横刷不能正常工作，为避免横刷重量过大，横刷的壁厚应控制在 4米。横轴上应有两排等距等而且半径的螺纹孔，用来安装刷毛。 对于刷毛的一些特殊要求如下： 第一：刷毛的形状应是方形，材料 为软塑，以便其能随汽车车型的形状来完成清洗，方形的刷毛可以很有效的将污物清洗下来。 第二 :刷毛的前端应是开叉的，这样做的目的是防止擦伤车体表面，而且可以探入到极小的角落清理污物。 横刷做成空心轴是为了增加其强度，节省材料，并减小当轴倾斜时对车辆 7 的压力。 横轴通过蜗轮轴的一短的凸缘于减速机轴相连。500r/20v 的电机分别带动一台减速机，由减速机带动横轴工作，由于电机转速很高，横轴的转速要求较低，故均设计为蜗轮蜗杆减速机，左，右各一台，这样做是因为： 1)做到受力平 衡，使横刷不容易因受力而产生变形。 2)电机要尽量选用小功率的，这样既节省材料又省电，另外适应了清洗汽车装置在横轴要求的占用空间小的要求。 根据以上的要求现归纳设计步骤如下： 第一 、 减速机的设计和装配图的绘制 ： 本洗车机要求减速机能传递互相垂直轴的运动，而且因为蜗轮蜗杆传动结构紧凑且轮廓尺寸小，可用于传动比大的场合，且能减小整个清洗机的尺寸，满足本系统的要求。因此，决定选择蜗轮蜗杆减速机。但是，标准的蜗轮蜗杆减速机的体积较大，不满足的系统的要求，故只能重新设计减速机。蜗轮与蜗轮轴用平键连接，并在无凸缘的一侧 用电权和螺钉固定，防止蜗轮窜动，平键则固定了蜗轮与蜗轮轴的径向位置。由于在横刷装置中，减速机蜗轮轴并不承受轴向力。因此，可采取两对向心球轴承支撑，因此，蜗轮轴是两向支撑。因蜗杆需承受轴向力，（蜗杆自身重量和一部分啮合力），因此蜗杆一端采用圆锥滚子轴承（因为这部分力并不算大），另一端与电机相连右电机承受，即蜗杆为三支撑。在减速机箱体外部上端有一个注油孔用来对轴承进行润滑，内部由嵌入式轴承端盖内的填充物来密封防止漏油。解决上述问题后通过校核计算会之减速机装配图。然后，就一些非标准件绘制减速机上的一些结构的零件图 ，力求将减速机各部分结构表达明确清楚。其中最重要的当属蜗轮蜗杆图。因为她满要达到一定的传动精度才能使减速机准确的传动，尤其是蜗轮蜗杆的配合公差要达到较高的精度要求，当选择精度登记为 7 级时，对蜗杆的圆跳动和径向跳动要求较小，对蜗轮与蜗轮轴的同轴度机蜗轮键槽与平键间的配合要求也较高。由于轴承端部需要密封，所以要自行设计，结构如零件图所示。 (见附录 ) 当作完上述工作后，减速机的设计基本完成。 第二 、 横刷装配图的绘制： 这部分需重点说明的是连杆和机架。 机架作为支撑横轴运动电机的唯一 部件，是由钢板焊接而成。它不仅着盛着横轴的重量还能向前摆动一个角度，使横刷能够随车型刷洗车辆，避免产生不必要的损伤，并通过摆动角度来控制提升电机的起停。在电机的上端有一螺纹孔，通过一个螺栓与连杆相连，以实现横刷的摆动。 连杆是用来使横刷上升和下降的，并能够与机架相连，从而使横刷能够平 8 稳的上升。在连杆上方两侧均探出一个耳朵，中间安放一个滑轮，把绳子套在里面，并通过连杆与滑轮系列的连接和配合，使横刷做到平稳的上升、下降。在连杆的外侧面安装了几个机轮与外机架之间形成摩擦力较小的滚动摩擦，使横轴的机架能顺利 的上升和下降，不发生锁住和出现不连续的运动。同时他还能起到定向作用，使机架在上升和下降过程中不产生摆动，是横轴的压力避免产生忽大忽小的变化，使程序控制器不能根据的压力的大小判断是否摩擦力足够大，而横轴继续上升。 速机的设计与说明 根据设计要求选电机 电动机型号 额定功率 载转速 步转速 转转矩 /额定转矩 大转炬 /额定转矩 140r/500r/3 横刷减速机 采用一级蜗轮蜗杆传动减速。 材料：蜗杆采用 45#探塑结构钢，蜗轮采用 料，金属型制造，预计使用 1200h. 传动比 i=1440/100=按标准取 i=14。 计算项目 计算内容 计算结果 初选 d1/a值 当摩擦系数选 d1/a值 选 d1/a值 中心矩计算 蜗轮转矩 设 m/s。取最大值 i=14 的线上取 A 点，查的d1/a=r=18(), 1=2=* 1=06* （ P1/ * 1 =06*(4/1440)* 据 3 根据 3 9 使用系数 转速系数 弹性系数 寿命系数 接触系数 接触疲劳极限 接触疲劳最小安全系数 中心距 传动基本尺寸 蜗杆头数 蜗轮齿数 模数 蜗杆分度圆直 径 +1)=(100/8+1) 根据蜗轮副查表 n=(25000/(25000/12000)1/6 由图 线查出 查表 定 a=（ 2*（ P） /（ n） *（ 2） 1/3=图 查得 r=18， Z2= m=（ a/ =（ 120/50=d1/a*a=d2=m*0=A=n=E=14n=p= 65 a=125 取 取 0 m= 0据 3 根据 3 根据 3 根据 3 根据 3 根据 3 根据 3 算得到： 根据 3 根据 3 表 标准值 10 蜗轮分度圆直径 蜗杆导程角 蜗轮宽度 蜗杆圆周速度 相对滑动 当量摩擦系数 齿面接触疲劳强度验算 许用接触应力 最大接触应力 轮齿弯曲疲劳强度验算 齿根弯曲疲劳极限 安全疲劳最小安全系数 许用弯曲疲r=d=4*0= m（ （ d1/m+1） ） =2* 50/） 1/2)= 60*1000) = *50*1440/(60*1000) vs= 由表 得 H=h( =65/ H=P*(*05070/125)1/2 由表 得 自取 F= 15/ 00 r= 取 3mm s m/s H=180 H180 格 15 F=82 据 3 到 根据 3 根据 3 根据 3 根据 3 到 根据 3 到： 根据 3 11 劳应力 轮齿最大弯曲应力 蜗杆轴挠度验算 转惯性距 允许蜗杆挠度 蜗杆轴挠度 温度计算 传动齿全效率 搅油效率 轴承效率 总效率 散热面积估算 箱体工作温度 F=(22)/(m*b2*(式 =2*05070/(3*200) I= 4= *504/64 =075 =（ r+ v)） 1/3/(48=(2*231678)/210*2103*(+)1/3/48*346*06 (此处取 1=tg(r+ r) (式 = / +) 自定 自定 = 1 2 3=9*9* (1000- )/ ( F=2682 格 I=06 = = 合格 1= 2= 3= =1 合格 =320s 根据 3 到： 根据 3 到： 根据 3 到： 根据 3 到： 根据 3 12 润滑油黏度和润滑方法 润滑油黏度 润滑方式 蜗杆几何尺寸 蜗杆尺寸 L 蜗杆齿顶圆直 径 蜗杆齿根圆直径 退刀槽直径 蜗轮几何尺寸 蜗轮齿宽 轮长度 f c d 1 蜗轮齿高1000*4*(15*0 此处取 5w/(等通风环境 根据 m/由表 采用浸油润滑。 取 L=1=33+11 d1=0+2* ha=m) 0d 4)= 4)=设计计算得 3 l=55mm f 10mm c 3=d 1=(1.8)d=(25 =40 45 k2*查得 m L=44mm 取 d=37mm 3mm l=55取 f=14取 c=10 d 1=44mm 根据 3 到： 根据 3 到： 根据 3 到： 根据 3 到： 根据 3 到 13 0090.5 据 2 查表16 根据 2 查表16 根据 2 查表16 第五章 清洗机使用说明 一台带有滚刷的设备的操纵者必须要经常确定被清洗的车辆没有破坏，并确定那些领部件和设备易损坏。 汽车车身伸出过长的部分。 汽车车身过分弯曲的部分，或过分弯曲的窗户。 带尖角的行李架。 升降架和滑板架。 梯架。 收音机和电视天线。 后视镜或外伸的汽车灯。 支出的挡风玻璃雨刷。 金属或其他的配件不能正确的固定。 不固定的或伸 出的手柄，指示牌架。 车辆或它们的配件超过允许的长度。 根据所设计的设备的特点，对于设备可操作性和选择清洗程序等产生的困难很容易被克服，如上述的情况中，天线必须收起来，可采用的方法有：用胶带或橡胶垫将其固定，或将天线锁在车门内。 如果后视镜或车灯固定得很好就没问题了。在某种情况下，后视镜应被弯曲向车内的一侧。如果这是不可能的，立刷在清洗镜子区域时可稍稍打开。避免与之产生不必要的碰撞，而造成损坏。 挡风玻璃雨刷用橡胶吸盘或胶带固定在挡风玻璃上，或插进他们常用的塑料套里，或用其他的方法固定，为的是不会阻碍刷子的运转，特别值得注意的 14 是特别弯曲的车窗玻璃上，在玻璃上，雨刷不能沿它的整个长度靠在车上面，或它有特别的形状，并且对于雨刷几刷臂来说，它们从挡风玻璃伸出的距离相当远。 金属部件可能没有被充分固定的地方必须用橡胶吸盘固定好。 车辆及其任何部件的尺寸，不能超过最大允许尺寸范围。尝试清洗超过这些尺寸的车辆可能会破坏车辆本身和清洗设备。 注： 如果有必要操作者可以通过按 纽来终止清洗机工作 。操作则必须清楚的知道如何执行这些操作，并且在突发事件中也知道该如何做。在使用这个设备之前，操作者必须从 师那里拿到说明书。 备的选用 一台清洗设备通过对适合的按纽的操纵，可以对各种不同类型的车辆进行彻底的清洗，或得很好的清洗效果。但考虑到，当清洗机工作时，如果工作人员没有一个很好的工作位置的话，就不能对清洗机工作时有很直观的全方位的监督，就很难达到预期的清洗效果。为了改善这种情况，我们设计了一个上升的操纵台。它安装在龙门架的左手一侧。通过使用这个操作台，操作人员可以观察到整 个清洗过程。如有地要的话，可以加装一个按纽制版，使工作人员可以像在地面上一样，方便的操作清洗机。 在清洗机的设计中，对于防水挡板的设计限制水只喷在清洗区域内，防止水溅到外面的区域。挡板是用于防水材料制成的，适合与安装在与龙门架配合的钢机构上。 对滑轮导轨的设计是为了将车辆安装在合适的位置来清洗。它是由根据设计工作示意图来安装在地上的导轨组成的。 1、供水泵 该设备使用一台离心水泵供水。 2、底盘清洗 清洗底盘的设备与清洗机的其他部分分开并且它有独立的水泵，供电设备和控制设备。通常它安装在龙 门架的前方并在进入汽车底部时开始工作，当汽车通知它是清洗汽车底部。 动前的预备操作 当设备已经被安装调试好后，在设备进入常规的使用并且工作能在接近设备的区域执行之前，某些时候有可能执行这些操作。 15 在这种情况之下，设备第一次执行首次操作，当启动设备时，检验有效电流应适用与设备（及其所有配件），并检验电缆设备在刚启动的时期对电流的缓冲作用是否足够。 电供应应完成全部转换。设备应根据具体情况地。 检验设备验证个轨道的长度能自由运转的程度，与此同时供水软管是否能够在这整个过程中跟随。 轨道替工的制动装置必须固定在轨道的末端。 检验所有刷子的旋转方向必须是正确无误的。如果需要刷子的旋向反向，可 直接在电极板上操作而不需要打开电动机座。 如果电机的导线相互接触，就要旋紧螺母将电线固定在机座上，盖好机盖，紧固电线架确保防止水的侵润。 确保辅助电路的变压器和电机的连接电压于这个设备的线电压有关。 检验保护校正接替与之相符的在局部网络工作中的流动价值。 检验仅给压缩空气的连接，阀门打开并指定设备的压力和排气量，检验在设备内部的两个压力调节器的尺寸，使其符合标准的。 检验设备 /导轨的连接装置时零零 或的和正确安装的。 清洗一车辆前，在空车时，执行一个清洗循环的操作，按下按纽，使其能够补偿其他清洗机元件的所有运动，具有自由灵活的特点，并且处于正确的工作位置和状态。在作好上述工作并启动设备后，使设备向前行走按 升起横刷）按钮，使刷子升起大约 免设备在启动后自动停止。 体的操作 把要清洗的车辆开导导轨之间，在导轨之间确定中心处，并是车辆尽可能的在导轨中心地区，并平行于导轨。停在距离龙门架行走的端点大约 80，如果需要使用外部参考点 关闭发动机，把车停在清洗机可以正常工作的位置，并拉起手刹，保持汽车静止不动。 关闭车窗，收起天线，折起后视镜，检查挡风玻璃雨刷和它的配件，移开任意一个突出的部分，或者把它放在适当的位置固定，如果这是不可能的，固定它（例如用弹性带）或将它移开。 检查没有伸出或松动的零件后，则根据车辆型号选择程序，按与程序想对应的按钮，开始清洗车辆。 16 采用与被清洗车辆型号想对应的步骤，插入适当的程序，就有可能改善清洗效果，使车辆清洗的更加彻底。 通过按控制板上的保持 按钮，来对设备进行手动控制，这样就可以实现上述的清洗方法。 刷的结构、工作原理及其控制 立刷的机构和控制原理在前面的机器简介中已经简要地介绍过了，所以再次就不做过多地说明。由于本人设计的是横刷部分，现在此对其结构与工作原理进行较为详细地说明。 横刷是一个水平放置的由电机驱动可旋转的刷子。它负责对汽车的前面、后面及顶部进行清洗。 1、横刷的结构 刷子可有减速机驱动做两个方向的旋转。刷子组件安装在小臂上，小臂通过铰链与大臂相联。在大臂上安装的导向轮可在机架的导槽中运行，整个横刷系统由链条拉动上 下运行。 2、横刷的工作原理及控制 我们设计的横刷运用力学原理时的横刷工作即准确又安全。当我们驱动电机使横刷做顺时针转动时，由于作用力反作用力原理，使小臂向前摆动而产生一个角度。 当遇到汽车时，汽车将推小臂相反方向移动，使摆角减少。当摆角为某一特定值时（通常将此值设为零），我们设置在小臂上的水银开关将切断机架行走电机的电源，并接通提升横刷的电机使横刷向上移动，缓慢而行对汽车的前面进行清洗。一旦横刷到达顶部，使改变了小臂的倾斜度，这样由切断了提升横刷的电机并重新接通了机架行走电机，此时可对汽车顶部进行清洗。当 机架沿轨道行走到终点返回时，可改变横刷的转向，其情系过程与清洗机向前行走时相同。 控设备 调控和不保护电机的电动设备与低拉力要求下安装转换器一样，被安装在电设备控制柜内，电控柜安装在机架左侧，用来防止灰尘、水、湿气等异物与电设备的接触而引起电设备的不正常的工作和意外的损坏。 每一个电机在电控柜内都有一个电路图，也有头里说明，用来将电路图解释得更清楚，以利于设备的调整。 1、清洗小轿车（或有蓬小卡车） 17 2、立刷快速打开 3、横刷快速升高 4、清洗机启动 5、清洗机复位 6、保持 7、总停 8、急停 9、清洗机点动 按钮位置如下图所示。 第六章 清洗机工作详细说明 本循环和清洗过程 清洗汽车完整过程 1、准备工作如下： 在导轨中间停放车辆的时候，要主要准确对齐，使其前端移至机架前面，并且要和车辆前端距离为 80 在地板上划线也可以及找到车辆应停放的准确位置或者配以滑轮和机架，这样做对较长的车辆尤其有用（如农业卡车），可节省部分时间。 检查前面提及的“使用说明”中的相关内容。 收缩天线，把反光镜折向驾驶室一侧。 关闭车窗，把架子安放好或使车辆处于清洗 机能正常的工作时要求的状1 2 3 4 5 6 7 8 9 18 态，在做好上述工作后，被清洗车辆已准备好，此时清洗机可以开始启动清洗车辆了。 2、清洗阶段： 打开控制板的主开关。按下与所要清洗的车辆相适合的清洗循环的控制按钮，是清洗机开始执行该清洗程序。 注意：用于三种不同程序选择的按钮对应三种不同的车型，这三种车型已用很直观且易于接受的示意图表示出来了，但这并不意味着图中未提及的车辆就不能用本清洗机清洗。 对于清洗机每一个步骤中的动作都有了解对于工作人员作出对被清洗车辆最为合适和迅速的工作选择和有帮助。用公共汽车清洗程序可以非常方便的堆积集装 箱车进行清洗。实践经验交给操作人员小型货车的清洗步骤和小轿车的清洗步骤相类似。 此时，清洗机可以开始清洗步骤中的第一个清洗阶段。 横刷安装在龙门架的最顶端，清洗机开始工作时横刷缓慢地降至最低点但并不旋转。当横刷到达该点的时候，离心水泵开始启动，与此同时横刷开始旋转，并且立刷也开始旋转并拢，龙门架此时也开始移动，同时打开清洗剂给阀。 伴随着刷子的转动，水和清洗剂同时喷出，龙们架开始移向车辆，使横刷逐渐接近车辆。龙门架在开始向前移动的同时，横刷开始接触到车辆的前端，随着横竖的继续前移，使之产生一个倾斜角，并对车 辆产生一定的压力，使横刷依靠此摩擦力（由压力产生）继续旋转，与此同时提升电机的控制开关打开，龙们架行走电机关闭，横刷缓慢上升，直至他接触到车辆的顶部，车辆作用于横刷上的压力消失为止。 横刷一到达车辆达顶部，此时，横刷上的压力及横刷的倾斜的都改变了，于是导致提升电机的控制开关断开，横刷停止上升，同时龙门架的行走电机的控制开关打开，龙门架继续向前移动，直至横刷到达车辆的尾部。龙门架向前移动时相互靠拢闭合不动的立刷与车辆的前端相接触，由于龙门架的移动时立刷产生一个倾斜角，当这个角度达到某一值时，龙门架停止向前移动 。此时，立刷开始在气动装置的控制下旋转，龙门架保持停止，立刷开始打开，以便于清洗车辆的整个前端，当立刷完全打开时，龙门架继续向前移动，立刷开始清洗车辆的侧面，故要在车辆的侧面留下一个清洗的空间。 当横刷清洗完车辆顶部以后，此时龙门架的行走电机控制开关关闭，龙门架停止向前的移动，同时控制横刷升降的电机的控制开关打开，使横刷并不停留在车辆的顶部，而是旋转并沿着车辆的后部逐渐下降，这样可以让横刷能够清洗车辆的整个后部，直至横刷到达最低点。 19 到达最低点后，升降电机停止，横刷停止下降，龙门架行走电机打开，龙门架继续向 前的移动，此时，立刷清洗完侧面，龙门架停止移动，立刷向中间并拢开始清洗汽车的后部，最后在中间位置闭合。这时龙门架又开始移动返回，横刷和立刷旋转并重复上述过程，完成后，龙门架停止移动、刷子停止转动、水和清洗剂停止喷射。 到此时，清洗机清洗循环的第一个阶段全部完成，该设备准备返回。 几秒钟以后，所以的刷子都反向旋转，龙门架返回初始位置后停止。考虑到单个的程序控制中的基础程序的不同，因此在清洗过程中所描述的具体功能也截然相反。 在返回过程中，立刷及横刷再次滚过车子的整个表面，并且刷子的旋转方向与向前移动式的旋转方 向相反，这样在经过车子的前后端面及侧面时，可以使清洗工作做得更加彻底。 在龙门架返回行程的末尾，横刷到达最低处的死点处，此时，龙门架继续沿导轨向前移动，直到导轨的末端位置为止。在限位开关的帮助下，使供水的水泵停止工作，停止供水，并使清洗机停止工作。 之后，立刷自动打开，同时横刷上升到龙门架最高处的死点位置，使车辆能够顺利地离开清洗机，为其进行下一步清洗工作做好准备。 3、其它类型车辆清洗： 其它类型的车辆的清洗过程，操作人员可根据每一类型车辆的特点同构按特定的选择按钮选择相应的程序来完成。 如果有必要的话 ，通过按其他类型的按钮来实现提高对汽车的清洗效果也是可以的。 考虑到设备存在的程序循环和对应于车辆的适当的程序循环的选择附加上一个专用的动作来对此设备进行调整和控制，但这些对于被清洗的车辆本身来说就大可不必了。这是因为他需要有其他的辅助设备或者一些特殊的装置才能得以实施。 洗程序介绍 清洗程序选择 清洗机带有可移动的运输装置，并配有三个清洗循环执行程序。可根据不同类型、尺寸的车辆对不同的清洗执行程序进行选择： 清洗小汽车和有棚货运汽车 清洗公共汽车和集装箱车辆 20 清洗铰接式卡车 所有的这些程序循环指 令，可根据按钮上的不同的符号非常简单正确的识别并记下来。 1、清洗小汽车和有棚货运汽车： 这种工作程序指令提供了清洗的基本的操作循环，即龙门架地向前和向后的移动。很自然的，将传感装置插入到清洗设备中去，并不需要根据刷子的倾斜度来进行调节控制该设备。因为小汽车和有棚货运汽车具有不同的外形和尺寸，所以刷子的压力与公共汽车和铰链卡车相比始终要小一些。小轿车不能够按照公共汽车的清洗循环来进行清洗，以避免清洗时压力过大而导致轿车清洗过于粗糙对其表面造成损伤；相同的，如果用清洗小汽车的工作循环程序来清洗公共汽车，则会导 致公共汽车清洗时车体承受的压力不足，从而使的清洗机对其的清洗不够彻底。 2、清洗公共汽车： 按下按钮，工作人员要根据所要清洗的车辆的类型及其尺寸选择适当的程序循环指令，该程序指令需要考虑一个最小的限度，程序中存在着基础循环指令，即使控制在刷子自由的情况下，龙门架的向前和向后移动限制不被调节的调节器的自然打开。 3、铰接卡车的清洗： 按下按钮，选择合适清洗铰接式卡车或带挂车的卡车的程序。 对于该工作循环，除了基本循环以外，还附加有下列限制条件： 当拖拉机和挂车的 长度，宽度或高度超过一定的限度的时候，横刷就不能下降。所以我们可以通过安装在清洗机内部的调节器来控制。横刷通常在被清洗的车辆的后部下降。当龙门架在向前移动的形成的末端停止，并在此之后再一次移动（即返回时）的时候横刷上升到龙门架的最高的死点处，从而避免了横刷处于车辆顶部的下面，而导致横刷与被清洗车辆之间发生不必要的相互碰撞。 同时，我们会很自然的想到清洗机在返回行程的过程中，当拖拉机和带有挂车的卡车的长度、宽度或高度超过一定的限度时，横刷也不能下降。并且与此同时设备自由的进行第二次清洗。此时，要注意防止立刷偏 离拖拉机和挂车过远。 清洗机其它相关设备简介及维修 1、其他控制按钮： 除了编制程序的按钮之外，下列按钮在控制板上也有提示： 打开立刷 ： 21 压下按钮，立刷立即打开。为了避开车辆上过分伸出的辅助设备，则可以按下这个按钮。这些辅助设备则后给刷子清洗车辆带来一定的困难同时也有引起损坏的危险。按下按钮，刷子立即打开，当把按纽松开时，刷子即返回工作位置。 开起横刷 : 为了避免天线、通风孔、排气管、梯子等一些障碍相撞，因此按钮就可以把横刷马上开起到此障碍物的地方，从而避免。因为这些地方当刷子通 过时，会经常引起毁坏的危险。 铰住龙门架 ： 在有限的情况下使用这一按钮，可以使刷子停留在车辆的任一部分，尤其是清洗很脏的地方。如用一些一般的清洗工作循环不容易清洗干净的地方。此按钮为点动，按下的按钮多长时间，这个动作即持续多长时间。放下这个按钮，龙门架继续向前移动。 龙门架的返回 ： 该按钮使龙门架沿轨道返回到起始的位置，它的使用必须安排在 停止按钮 ： 这个按钮必须在这个清洗机器进行紧急刹车操作的时候使用，龙门架停止了向前移动，横刷也停止了转动，与此同时横刷缓 慢上升到最高点处，在这时候，立刷也停止了转动并同时向外打开。 辅助电路开关 ： 一般的辅助开关是一个锁匙开关，用来操纵该清洗机，因此工作人员要使用此设备时必须要插入钥匙，并顺时针旋转，否则此清洗机就不能工作。 2、设备的安装： 为了获得最高清洗效果，我们来用以安装那么车辆就可以向其面对的方向驶离清洗机，以便避免损坏即将进入该装置的下一车辆。由一般的观点来看，安装即可以是内部的，也可以是外部的。很显然，内、外部安装的选择取决了天气的状况，以及由于低温和低压而在外面浪费掉的天数。 总装图上，该设备中必要工作和 合理的跨度的测量均有说明。 图纸的表达是非常明确的，显示的数字认为对机器的运行很必要的，使用时需要考虑以规定的安全规则，这些规则对此设备的用户来说是必须遵守的，以防止事故的发生。安装是必须由用户自己提供的零部件，如下所示： 序号 内容 电缆装置 22 1 2 3 4 5 6 7 8 电源电缆 带有不同保护的常用开关 4控制泵电缆 4调控板 多头电缆 接地 依据连接长度 电流 45A（ 220V） 25A（ 380V） 7*416*连接（为机器提供能量） 对于设备的运行、水、电流、压缩空气的存在是非常必要的。而要提供更多的能量需要增加更多的装备，并伴随清洗设备中的连接使用，如空气压力器、热水动力源、水的再循环再利用设备等。 3、空气设备 ： 必须为设备的运行提供压缩空气。 进入空气的最小压力必须是 6kg/ 如果机器不能很好地工作，检查压缩空气储存设备的主要压力计，如果气压计的压力指数较低，在起动设备之前一定要等它到达设备工作要求的最小值时在启动设备。 4、 水源 ： 此清洗机采 用离心式电动泵，通常用于为清洗机供水的设备，离心泵优于其它设备。它给出恒定的压力和供水量，这一点对于清洗剂的回收装置的正确运用是很重要的。 设备能直接提供一定流量和水压的水，以保证供给箱电缆支柱的工作台上所测量为 水量为 100l/ 5、气压力机（使横刷上升） 用于提开横刷的压力机中的气动操作装置，不需要连续的润滑，因为它装有润滑设备可持续使用六个月。 23 润滑空气机步骤如下：移动位于气压机上的入口处的较长的柱塞，把油壶的喷油孔放入柱塞堵住的孔里，向下移动气压机，使其吸入约 3油。 每六个月润滑一次， 润滑气压机的支柱，要每三个月用 23 滴高耐久性硅油润滑一次。 6、气压机（用于立刷） 用限位控制开关控制立刷的打开与闭合，以及用来监测在正常压力下刷子上的附着力的大小。在“农业用车”中锁住立刷。 7、供水装置 ： 用来喷湿车辆的表面并同时使刷子喷水的供水设备，由两个完整的弓形轴承喷管所组成。第一个弓形结构仅用于为设备提供水，而第二个弓形结构不仅提供水并且还用于提供清洗剂，并使之与水混合。 清洗剂装在设备靠左手边的较低部位的一个塑料容器中，它位于电动设备的下面。 两个弓形结构由橡皮管相联接 而成，用以提供所需要的凹坑。 有两种系统支撑存水、压缩空气和电流源通过的软管，一种是在两个支柱之间通过可以移动的导轨滑动小车，机器可以用来清洗大于 12米长的车辆，第二种是清洗的车辆最大长度为 12米长，由于滑轨长度中间的单一的支柱所相联接与软管来组成清洗车辆的支撑。 洗机其他相关设备简介及维修 1、 洗剂： 常用的水和清洗剂的混合物的组成规定为 90%的水和 10%的清洗剂，在每一个清洗循环中所使用的清洗剂的数量均为 150200些近似的数字，可根据操作人员的工作经验可以稍加改变，以适合具体的情况 ，将清洗工作做到最好。 2、 主动轮和驱动轮 主动轮通过链条与减速齿轮相连，龙门架的驱动轮用向心球轴承来固定，两侧均用橡胶密封垫相联接。 这些装置装配时被润滑，所以在使用时就不需要润滑。 另外，使龙门架移动的减速齿轮是一个蜗轮蜗杆结构，使用永久性润滑剂来润滑，所以在使用期间不需要润滑。 3、 紧急避险 ： 任何机器的使用都有紧急避险的措施，此清洗剂也不例外。若水泵马达不工作，需重新安装电磁继电设备，如水泵马达工作，但谁不能从水管中流出， 24 这需要检查。 吸水管底部阀的密封情况。 阀体通过密封垫没有抽进空气。 如果机器 直接从总管中获得水源，检查电磁继电器是否没有被锁住，或者是线圈卸载，或其以被烧毁。（以上检查均在无水的情况下进行） 4、 假如没有清洗剂的情况 ： 若没有提供清洗剂，作以下检查： 清洗剂容器是否空的。 清洗剂料装置，没被锁住。 电磁继电器没被锁住，或线圈卸载或线圈没烧毁。 5、 剂量器装置 ： 检查剂量器是否抽上清洗剂，并从容器中移出抽水管，插入盛有清洗剂与水混合物的缸内，使其工作，检查水管是否吸上了了液体，伴随着泵的供水及龙们架处于前行状态。 若刷子的电机和龙门架的电机不工作，则需要做以下检查： 检查一般的开关是 否是开着的。 检查电气设备的控制板的电磁继电装置，如有必要的话，用正确适合的按 1 目 录 第一章 汽车 清洗机的国内外研究现状及发展趋势 4 第二章 系统方案的设计 6 汽车 清洗机工作原理 7 总方案的确定 8 第三章 电动机的选择 10 清洗 汽车 时的摩擦力矩 10 电动机型号的确定 11 第四章 直齿圆锥齿轮传动设计 12 总传动比的确定 12 锥齿轮的设计 13 第五章 轴系结构的设计 15 输入轴轴径的初步计算 16 轴的结构设计 17 轴的强度校核 18 输出轴轴径的初步计算 22 轴的结构设计 22 轴的强度校核 23 第六章 滚动 汽车 的选择与校核 26 汽车 的选择 26 汽车 的校核 28 第七章 联轴器的选择 32 第八章 键的选择与校核 34 键的选择 34 键的校核 35 第九章 机架的设计 37 总结 39 参考文献 40 2 致谢 41 3 第一章： 汽车 清洗机的国内外研究现状及发展趋势 滚动 汽车 是一种精密的机械配件，它的安装工艺要求较高，必须在严格的计数条件下进行，安装 汽车 的场地应该与机加工或铆、锻焊等场所分开，更不宜在灰尘很大的露天场地进行。在没有做好安装准备工作前，不宜将新 汽车 过早的开封。新 汽车 一旦开封取出后，就应及时安装。 新的 汽车 在安装前应进行清洗，把包装材料的碎片和防锈油脂等彻底清洗。目前我采用的 汽车 防锈油脂或其他防锈材料通常并 不具备 汽车 工作时所需要的润滑性能，其中含有的某些添加剂将会引起润滑油变质，降低其润滑性，积聚在汽车 表面的赃物和水分也会污染润滑油，加剧 汽车 的腐蚀和磨损，因此必须在安装前予以洗净。 清洗 汽车 时所采用的清洗液应根据 汽车 出厂时所用的防锈材料来选定，市场上出售的 汽车 防锈材料一般有三种： 1、 防锈油 防锈油在大、中、小型各类 汽车 中活得广泛的应用。这种 汽车 可放在汽油（溶剂汽油航空汽油 120#、 200#汽油）或煤油中清洗，接着放到掺有 6 8%变压器油的汽油中过洗。过洗后，汽油很快挥发，而变压器油则留在 汽车 表面，它在机器随后的 装配过程中可防止 汽车 锈蚀。 2、防锈脂 防锈脂在大型或特大型 汽车 中采用较多。这种 汽车 应先放在 95 100的轻质矿物油（如 10#机油、变压器油）中，待防锈脂溶解到矿物油中后将 汽车 取出，用柴油洗去热矿物油。待 *承冷却后再用掺有变压器油的汽油洗净。 3、 气相剂和水溶性防锈剂 这种防锈剂只限于在全部用黑色金属制成的 汽车 中使用。这类 汽车 应放在皂类或其它水溶清洗剂中清洗。皂类一般是油酸钾皂、油酸钠皂或其它动、植物油制备的钾、钠皂等。皂在水中比例一般为 2 3%。清洗时，先将 汽车 放到 80 90的清洗液中清洗 2 3 分钟然 后浸到室温的清洗液中清洗，最后用清水漂净。经过清洗后的 汽车 还需要用轻质矿物油脱水才能安装使用。脱水时将 汽车 放入温度 4 大 110左右的 10#机油或变压器油中，待油与水遇发出的劈啪声消失后取出 汽车 ，用柴油洗去脱水用的机油，再用掺有变压器油的汽油 * 当清洗个别或少量 汽车 时，可直接把 汽车 浸入普通油槽，用夹钳钳住 汽车 ，使其在油中来回清洗，直到洗净为止。当清洗大量中、小型 汽车 时，最好采用 汽车 清洗机，藉以提高清洗效率减轻劳动强度。这种效果，在清洗维修的旧 汽车 时尤为明显。 汽车 清洗机已经广泛运用于企业、工厂等地方，因此研 究 汽车 清洗机具有很高的现实意义及经济价值。 课题的背景及意义： 目前有些企业在清洗 个别或少量 汽车 时，可直接把 汽车 浸入普通油槽，用夹钳钳住 汽车 在油中来回清洗，直到洗净为止。然而在清洗大量中、小 汽车 时劳动强度大，并且它的工作环境比较差。所以我在这个设计当中 提出自己的看法及改进意见，对企业的发展和提高自己理论与实际相结合的能力有很重要的意义。 基本内容及解决的关键问题 （ 1）基本内容对 汽车 的基本原理及国内外现状进行分析，确定清洗机装置传动方案，进行几何运算和结构设计，确定各零件的几何参数和几何尺寸，并对其进行强度 校核等。 进行清洗工作。经查阅资料及所学知识，决定由 电动机带动传动装置驱动芯轴实现工作。 课题研究情况综述 汽车 在生产工程中，清洗是多次进行的一项作业，即为装配前的零件清洗和装配铆合后的成品的清洗。而早期的 汽车 清洗一直采用原始的手工擦洗或浸洗，这种方式成本高、劳动强度大、环境条件差、生产效率低。且清洗液需一次添加，周期排放，在使用过程中无任何过滤措施，浪费严重。随着国内外 汽车 市场竞争加剧，迫使 汽车 制造企业花大本钱提高工艺装配水平，提高成品质量。 5 所以这个清洗机设计可以代替原始的人力清洗，提高清洗的生产效率， 改善劳动条件，降低生产成本。因此研究清洗机具有很高的的现实意义和经济价值。 角接触球 汽车 7624 的清洗装置的设计，通过本文的 研究，设计一台能够在生产中实用的机器。在本文设计过程中，经过对电动机的选择、锥齿轮的设计、机架的设计设计，提出了自己的看法及改进意见，对企业的发展和提高自己的动手能力有重要的意义。 设计的主要工作及任务 通过对课题任务书的仔细阅读，并进行分析，可以确定本文的主要任务如下： 1） 根据课题要求， 对 汽车 清洗机的基本原理及国外现状进行分析， 确定清洗 机 装置传动方案，进行几何计算和结构设计，确定各 零件的几何参数和几何尺寸 ，并对其进行强度校核等 ； 2） 完成 汽车 清洗装置各个零件的总体装配； 3）绘制六 张主要零件图和一张总体装配图； 根据设计思路，本次设计主要要完成的工作为： 1）清洗机系统总体方案的设计； 2）电动机的选择； 3）锥齿轮机构的设计； 4）机架的设计； 5）绘制二维图。 6 第 2章系统总体方案设计 车 清洗机的工作原理 对 汽车 清洗机进行设计，首先要知道其基本原理，如 图 示为 汽车清洗机的典型结构示意图。其基本原理为： 汽车 用吊钩吊置于清洗槽内的芯轴 1上，并用支脚 2顶住 汽车 外圈，然后盖上清洗槽上的上盖 6。清洗时，电动机通过传动装置驱动芯轴 1回转，同时清洗液通过喷管喷射到 汽车 的内、外座圈间进行清洗。使用过的清洗液经网孔隔板 4流到下部的沉淀槽中（同时对圆锥齿轮传动进行润滑），沉淀槽中的隔板 5 用以保证清洗液与沉淀物分离。沉淀物通过槽底阀门 7放出，而清洗液则通过过滤网 8由泵抽回到管路中重复使用。 7 图 洗机结构简图 体方案的确定 对清洗机的基本原理熟悉之 后，本文对其进行了两种方案设计。 方案一如图 示，两个圆锥齿轮被安装在于机架联接的一个单独支板（用厚钢板焊接而成）上，这就可将圆锥齿轮传动作为一个独立部件在机架之外先行装配调整，然后再将支板（连同圆锥齿轮传动）安装到机架内部水平隔板的横梁上。 图 8 方案二如图 示。采用电动机带动皮带轮驱动圆锥齿轮转动，其中圆锥齿轮轴通过长轴传递，长轴通过套筒保证刚度，布置空间相对较大。 图 通过对方案一和方案二进行比较可以知道，方案一可以为装配工 作带来较多方便，又能提高装配质量，并且降低了对机架的加工要求。在这个方案中，原动机采用直接固定于机架的凸缘式电动机。 方案二中水平传动轴较长，因此需要采用长而粗的支承套筒以保证刚度。同时，考虑到圆锥齿轮传动的啮合质量，水平隔板和侧板都应具有足够的厚度，以使垂直和水平支承套筒安装后能保证所要求的垂直度和位置精度，这样导致机架 9 的用料增多，机架过重且加工成本增高。 经过综合考虑，本文 清洗 的是 大型机车装配车间滚动 汽车 ， 待清洗零件为带防锈油的角接触球 汽车 ， 汽车 型号为 7624，重约 求清洗时的转 速为50r/洗液采用 10#机油。 所以选用方案一作为本设计的最终方案。 10 第 3章 电动机的选择 洗 汽车 时的摩擦力矩 清洗机工作时，只是驱动一个不受外载荷作用的被清洗的 汽车 ，这时所需动力，仅需要克服清洗 汽车 的滚动体与保持架之间、保持架引导面上和滚动体旋转运动所生成的摩擦力矩以及清洗液内的摩擦力矩。这些摩擦力矩用 示并按下式估算： 7303/20 10)( （式 3 式中 洗液） 50时的运动粘度， s； 洗 汽车 的转速， r/ 车 的平均直径， 车 结构类型和润滑方法的系数。 根据机械设计手册，可有 10#机油的粘 温特性曲线查得 10#机油在 50时的运动粘度 0此 2 0 0 0)m i n()(6 5 0 065010 2 ( 2 又查表可知道，取 。由已知条件可知， 汽车 内径 120径为 260 以取 90是公式（ 3得摩擦力矩为： 9 5 5 04)6 5 0 0(10)( 73327303/20 洗功率 考虑到起动时的摩擦力矩大于 ，为了保证清洗机迅速越过起动阶段到达正常的清洗转速，应有足够大的起动力矩 计时，建议取 0。所以本文取起动功率为： d 0 11 取直齿圆锥齿轮传动的效率为 对滚动 汽车 的效率为 轴器的效率 公式可得电动机所需功率为： 经过查找机械设计手册，最后确定 电动机型号为： 功率为 速为 1390r/ 自 全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，是按照国际电工委员会（ 准设计的，具有国际互换性的特点。 爆或腐蚀性气体的场所。该电动机适用于电源电压为380V、无特殊要求的机械，如机床、泵、风机、运输机。搅拌机、农业机械等：也适用于某些需要高起起动转矩的机器，如压缩机等。 12 第 4章直齿圆锥齿轮传动设计 传动比的确定 根据已计算的条件，传动装置的总传动比为： i=1390/n=1390/650=此表明方案一采用的一级直齿圆锥齿轮传动方案完全可行。 齿轮的设计 1）选择齿轮材料及精度等级 汽车 清洗机为一般工作机，速度小于 40m/s，由参考文献可知，本文选用 7级精度锥齿轮。齿轮采用软齿面，小齿轮选用 40质后表面淬火，齿面硬度为 241齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度 220面粗糙度 m 2）按齿面接触疲劳强度设计 由参考文献设计计算公式进行试算，即： 3 2121 错误 !未指定书签。 初次取小齿轮齿数 : 5。 则大齿轮齿数： Z2=25=53。 实际传动比 : 3/25= 传动比误差： i=可用。 齿数比： 13 u= 由参考文献取 R= 转矩 550P1/550 390=m。 载荷系数取 k= 材料的弹性影响系数 齿轮的接触疲劳强度极限 H 错误 !未指定书签。 =1150 计算应力循环次数 N： 00 1390 1 (16 365 10)=109 1/i=109/108 由教材 0 ， 。 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求，选取安全系数 H1= H=1150 1/150 H2= H=450 1/50 223 2121 计算平均分度圆处的圆周速度39021100060 40m/s， 所以选用七级精度是合适的。 分锥角 1=2/2515 ， 2=90 5 =64 45 当量齿数 1/=2/=均分度圆处的圆周速度： m /39021co 14 计算载荷系数根据 v=s 锥齿轮为 7 级精度，参考文献查得：动载系数用系数 ，齿间啮合系数 ， 汽车 系数 载荷系数 K= 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径： 311 模数： m=1=33/25=标准模数： m=2 3） 校核齿根弯曲疲劳强度 根据参考文献 (1 0 . 5 )t F a S Y 确定有关参数和系数： 分度圆直径： d1=2 5=50mm d2= 53=106宽： 3 2121 故得 b b=19 齿形系数 据参考文献得： 用弯曲应 力 F 根据公式： F= F 根据参考文献得 20 30一般可靠度选取安全系数 15 计算两轮的许用弯曲 应力 F1= F=420/36 F2= F=330/64求得的各参数代入式 111 15 3 . 1 4 2 0(1 0 . 5 )t F a S aF a a Y Y M P M 222 24 8 . 6 8 3 3 0(1 0 . 5 )t F a S aF a a Y Y M P M 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。 4）计算齿轮的圆周速度 V V=d 101000= s 5）锥齿轮参数值 分度圆直径： 0mm 06度圆锥角 : 1=2515 ， 2=64 45 齿顶高： 根高： 顶圆直径： 根圆直径： 04量齿数： 锥距： R=顶角： 1 57 齿根角： 3 20 分度圆齿厚： S=宽： b=1916 第五章 轴的设计 轴 (穿在 汽车 中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分 是方型的。轴是支承转动 零件 并与之一起回转以传递运动、 扭矩 或弯矩的 机械零件 。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。 机器 中作回转运动的零件就装在轴上。 常见的轴有曲轴， 直轴 和软轴三种。 直轴又可分为： 转轴，工作时既承受弯矩又承受 扭矩 ，是机械中最常见的轴，如各种 减速器 中的轴等。 心轴 ，用来支承转动 零件 只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如 铁路车辆 的轴等，有些心轴则不转动，如支承 滑轮 的轴等。 传动轴 ，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如 起重机 移动机构中的长光轴、 汽车 的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或 合金钢 ，也可采用 球墨铸铁 或 合金铸铁 等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。 轴的结构的设计是 确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其 位置，零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布 情况， 汽车 的类型与尺寸，轴的毛 毛坯 、制造和装配工艺、安装及运输， 轴的对轴的变形等因素有关。 设计者可根据轴 的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便节约材料，减轻重量： 1、 尽量采用等强度外形尺寸或大的横面系数的截面形状； 2、 易于轴上零件精确定位、稳定、装配、拆卸和调整； 3、 采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施； 4、 便于加工制造和保证； 17 主要用途 联轴器的用途很广泛，一般 情况下只要有电动机或减速器就要用联轴器，大型联轴器在冶金机械上用的比较多。 不同的联轴器有不同的作用，综合各种联轴器的作用如下： 一、 是把原动机和工作机械的轴联接起来并传递扭矩； 二、 是可以适当的补偿两根轴因制造、安装等因素造成的 径向轴向 和角向误差； 三、安全联轴器当发生过载时，联轴器打滑或销子断开以保护工作机械 四、弹性联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用 入轴的轴径初步计算 1）轴的材料选择并确定许用弯曲应力 根据参考文献查表 13用 45 调质，调质处理，硬度 217用弯曲应力 1 。 2)按扭转强度概略计算轴的最小直径 根据参考文献查表 5 A=107于输入轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取 A=115 15 3130 考虑有键槽，将直径增大 5% 则， 51( 所以为了安全考虑，取 d=16 2）轴的结构设计 18 图 输入轴上的装配方案如图 1段： 6度取 0 2段：需要装油封，所以根据标准 20 3段： 车 ，所以 5汽车 选 30205， 4段：因为 4段为固定端所以， h=2c， c=15 5段： 55=段： 26=2段： 67=30计算得小齿轮分度圆直径： 0矩： 780N 弯矩 画输入轴的受力图图 10别为水平面 (和垂直平面（ 力图。 计算作用在轴上的力 圆周力： 1503 7 8 022111 t 径向力： 2 1co st 111 轴向力 st 111 计算作用在轴上的支座反力 水平平面内 0 19 0)( 2121 即 6 484 433 2 12111 0 0)( 2121 5784 433212121 校核 0H 01 则 0321164157 无误 垂直面平面内 0 0)( 2123 即 1412321 0 0)( 2321 582321 校核 20 0H 01 则 无误 绘制水平平面面弯矩图 00绘制垂直平面弯矩图 2 6 9 m 7 5 4 82 6 9 27 0 5 29 7 5 42 6 9 29 3 7 50022222222右右左左绘制扭矩图 T=3780N 制当量弯矩图 2 2 6 8)3 7 8 )(0222 21 7492)141)2222222（）（左左右右 M P 9 6 左因此输入轴的弯矩强度足够 22 出轴的轴径初步计算 1），轴的材料选择并确定许用弯曲应力 根据参考文献查表 13用 45 调质，调质处理，硬度 217用弯曲应力 1 。 2)按扭转强度概略计算轴的最小直径 根据参考文献查表 5 A=107于输入轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取 A=115 23 5 09 5 5 152223130 考虑有键槽，将直径增大 5% 则： d=(1+5%)以为了安全考虑，取 d=16 2）轴的结构设计 图 输出轴上的装配方案如图 1段： 5度取 0 2段：需要装油封，所以根据标准 20 3段： 车 ，所以 5汽车 选 30205， 4段：因为 4段为固定端所以， h=2c， c=15 5段： 55=段：需要装油封，所以根据标准 25 7段： 6度取 5 已计算得小齿轮分度圆直径： 106 矩： 8081 N 矩 画输入轴的受力图图 10别为水平面 (和垂直平面（ 力图。 计算作用在轴上的力 圆周力： 5 31 0 68 0 8 122222 24 径向力： 2 7co st 轴向力 1464co st 222 计算作用在轴上的支座反力 水平平面内 0 0)( 1221 即 21 5 91 2 7782112 N 0 0)( 2122 5159 127822122 校核 0H 02 则 06212765 无误 垂直面平面内 0 0)( 1221 即 51 5 9 781 5 32121 N 25 0 0)( 2121 8159 811532121 校核 0H 02 则 01537875 无误 绘制水平平面面弯矩图 00 5 0 7 078651 绘制垂直平面弯矩图 1 0 5 5 87878210631425 8 5 07875001221左右绘制合成弯矩图 m 7 7 4 15 8 5 05 0 7 01 1 7 1 21 0 5 5 85 0 7 00022222222右右左左绘制扭矩图 26 8 0 8 1 绘制当量弯矩图 4849)(00222222 ）（右右 校核轴的强度 负荷强度要求右M P 106(32133 27 28 第六章 滚动 汽车 的选择与校核 输入轴滚动 汽车 1）作用在 汽车 上的载荷 7 622 8 022 31 2） 汽车 型号的选择 输入轴将受到径向力的作用，同时也承受一定的轴向力，故我们拟选用深沟球 汽车 。 又根据轴的直径大小，初选一对型号为 6204汽车 ，且工作温度不高。 988 0 3)计算 汽车 的当量载荷 汽车 A 因为 ，则 6 汽车 B 插值法算得 3） 校核 汽车 的寿命 由于 汽车 对 汽车 29 由表 10工作温度低于 100,汽车 工作寿命按 7 6 516 表 10无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击 10100125 150 175 200 225 250 300 350 温度系数 1 636因此输入轴的工作寿命足够 30 输出轴滚动 汽车 轴将受到轴向力和径向力的作用，故我们拟选圆锥滚子 汽车 。又根据轴的直径大小，初选一对型号为 3020根据根据条件， 汽车 预计寿命： 16 365 10=58400小时，输出轴的圆锥滚子 汽车 计算简图 如图 图 车 的受力图 由锥齿轮受力分析可得： （ 1）计算 汽车 水平面径向力 轴水平方向受力分析如图 10所示。 图 平面径向力 由力平衡和力矩平衡可得： )( 2121112 代入数据得： 31 错误 !未指定书签。)8178( 错误 !未指定书签。 （ 2）计算 汽车 垂直面径向力 轴垂直平面上 受力分析如图 11所示。 图 直面径向力 由力平衡和力矩平衡可得： 错误 !未指定书签。)(2 2121121 代入数据得： )(782 58 4 5212121 8166421 （ 3）计算 汽车 总径向力 汽车 总径向力和轴向力计算简图如图 12所示。 32 图 12 81(325866736616641222222221211 （ 4）计算 汽车 轴向力 查参考文献【 2】表 6Y= 6 6 322 3 8 7 322211比较轴向力 1 6 54 5 1 42 2 8 22 2 3 2 21 错误 !未指定书签。 汽车 为紧端， 汽车 为松端。 所以 汽车 1所受的轴向力： 0 6 71 1 6 52 2 3 221 (向右） 错误 !未指定书签。 错误 !未指定书签。 汽车 所受的轴向力： 33 1 6 522 (向左） （ 5）计算当量动载荷 查参考文献【 1】表 13-5 e， X=1， e， X=代入数据得 e， X=参考文献【 2】表 6-7 e=参考文献【 1】表 13误 !未指定书签。 =车 ： 错误 !未指定书签。 =错误 !未指定书签。 =误 !未指定书签。 故 X=1 Y=0 8 0 0 83 1 9 66 6 7 111 错误 !未指定书签。 汽车 错误 !未指定书签。 =错误 !未指定书签。 =误 !未指定书签。 故 X=1 Y=0 错误 !未指定书签。 3 1 9 63 2 6 212 )汽车 寿命计算 因为 错误 !未指定书签。 错误 !未指定书签。 错误 !未指定书签。 ,故按 汽车 当量动载荷计算 汽车 寿命。 2 0 8 5 7108 7 6 0657608 0 0 63613106 )(6010 h = 3106 )800811857(65760 10 49078 错误 !未指定书签。 h 实际需要工作时间 T=16 300 10=48000h， 错误 !未指定书签。 错误 !未指定书签。 ， 34 故此 汽车 符合要求 第七章 联轴器的选择 1、计算载荷 根据参考文献 机械设计基础课程设计 表 15=算转矩T=3780=4914 2、选择联轴器型号 综合考虑联轴器的功能，轴的伸出端安装的联轴器根据表 15选，选用型号为 凸缘联轴器，公称转矩 用转速 12000r/孔直径d=16孔 长度 L=59T=3780=4914 5000 轴器用来连接两根轴或轴和回转件，使它们一起回转，传递转矩和运动，在机器运转过程中，两根轴或轴和回转件不能分开，只有在机器 停止转动后用拆卸的方法才能将他们分开。有的联轴器还可以用作安全装置，保护被连接的机器零件不因过载而损坏。 35 第八章 键连接选择与校核 键主要用作轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩，有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。如减速器中齿轮与轴的联结。 键的分类 ： 键分为平键、半圆键、楔向键、切向键和花键等。 各类键的特点 平键的两侧是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。其定心性能好，装拆方便。平键有 普通平键、导向平键和滑键这三种 。 半圆键也是以两侧为工作面 ,有良好的定心性能。半圆键可在轴槽中摆动以适应毂槽底面，但键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联结。 楔键的上下面是工作面，键的上表面有 l:100的斜度，轮毂键槽的底面也有 1:100的斜度。把楔键打入轴和轮毂槽内时，其表面产生很大的预紧力，工作时主要靠摩擦力传递扭矩，并能承受单方向的轴向力。其缺点是会迫使轴和轮毂产生偏心，仅适用于对定心精度要求不高、载荷平稳和低速的联结。楔键又分为普通楔键和钩头楔键两种。 切向键是由一对 楔键组成 ,能传递很大的扭矩 ,常用于重型机械设备中。 花键是在轴和轮毂 孔周 向均布多个键齿构成的 ,称为花键联结。花键连接为多齿工作，工作面为齿侧面，其承载能力高，对中性和导向型好，对轴和毂的强度削弱小，适用于定心精度要求高、载荷大和经常滑移的静联结和动连接，如变速器中，滑动齿轮与轴的联结。按齿形不同，花键联结可分为：矩形花键、三角形花键和渐开线花键等。 36 的选择 查参考文献机械设计基础课程设计第 在电机输出轴上，根据输出轴上轴径的大小，拟选平键 5 5 15； 输入轴跟联轴器相连的键槽，拟选平键 5 5 22； 装锥齿轮处，拟选平键 5 5 28； 输出轴跟齿轮相连的键槽，拟选平键 5 5 28； 装辅助托台处，拟选平键 5 5 20。 的校核 由参考文献 机械设计基础课程设计第十章得公式： p错误 !未指定书签。 进行键连接强度计算。 1） 电机输出轴上的键连接 查参考文献， p =120 =m L=150mm d=16连接工作面的挤压应力 M p ah 78044 20 错误 !未指定书签。 故此键连接符合要求。 2） 输入轴装联 轴器处的键连接 查参考文献 37 p =120=m L=227mm d=16连接工作面的挤压应力 M p ah 78044 20 故此键连接符合要求。 3） 输入轴装锥齿轮处的键连接 齿轮材料为钢，查机械手册可求得键的连接挤压应力 p=120=m L=283mm d=16连接工作面的挤
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