智能拖地机机械结构设计
48页 19000字数+说明书+任务书+开题报告+UG三维图+11张CAD图纸【详情如下】
UG三维图
中期检查表.doc
主轴.dwg
任务书.doc
前大带轮.dwg
前小带轮.dwg
带轮.dwg
带轮2.dwg
带轮3.dwg
带轮4.dwg
支撑板.dwg
智能拖地机机械结构装配图.dwg
智能拖地机机械结构设计开题报告.doc
智能拖地机机械结构设计论文.doc
直齿锥齿轮.dwg
轴.dwg
进度计划表.doc
摘 要
本毕业设计设计了一个小型手推式拖地机，适用于楼道走廊，家庭等场所。拖地机首先由动力装置，传动装置，拖地装置组成。动力装置通过带轮传动，使主轴Ⅰ旋转，通过安放在主轴上的锥齿轮改变方向，带动带轮传动，从而让拖地机前面两个拖地圆盘逆时针转动，进行拖地工作。其次，通过装在主轴Ⅰ一端的带轮带动轴Ⅱ旋转，安装在轴Ⅱ上的滚刷机构再次清理前面拖地圆盘工作过的地面，且把垃圾收集到后面的垃圾箱里。至此，完成所要求的功能和任务。
本毕业设计中，通过图书馆，互联网查阅，搜集了大量的资料，对不同的设计结构方案进行了对比，分析并最终确定了一种比较理想的好的设计方案，然后根据已确定方案进行机构的设计计算，确定各个零部件尺寸和相应型号，对其进行校核以确保满足设计要求。设计的零部件相对的比较简单，实用，且方便制造，所以其成本较低，是一种比较经济实惠的小型手推式拖地机。
关键词：拖地机；成本。
Abstract
The graduation project designed a small hand-push mopping machine for the corridor , home and other places. Mopping machine is made of the power device, transmission device, and mopping device . Power device makes Ⅰ spindle rotated by changing the direction of the spindle is mounted on a bevel gear device and drive pulley, so that the front of the machine’s two mop devices rotate counterclockwise, drag to work. Then,though Ⅰ spindle make Ⅱ spindle start to rotate, brush mechanism is mounted on the shaft Ⅱ again clean worked ground and collect the rubbsh.So the graduation project completes the required functions and tasks.
Through libraries, Internet access, the graduation design collect a lot of information and compares different design projects.Finally determine a ideal project.According to the projiet,I collect different sizes of component and the make sure to meet the design requirements. The graduation design is simple, practical, and easy to manufacture, so the cost is affordable.
Keywords : mopping machine ; costs.
目 录
引言…………………………………………………………………………………………1
1 总体方案的设计………………………………………………………………………3
1.1 方案设计的技术要求…………………………………………………………………3
1.2 总体方案的确定………………………………………………………………………3
2 相关零件的计算……………………………………………………………………5
2.1 蓄电池的选择…………………………………………………………………………5
2.1.1池蓄电分类…………………………………………………………………………5
2.1.2选用蓄电池型号……………………………………………………………………6
2.1.3蓄电池性能…………………………………………………………………………6
2.2 电动机的选择…………………………………………………………………………7
2.2.1电动机选择方法……………………………………………………………………7
2.2.2电动机的种类和特性………………………………………………………………7
2.2.3齿轮减速电动机的选………………………………………………………………7
2.2.4齿轮减速电动机的分类和特点……………………………………………………8
2.2.5齿轮减速电动机优点………………………………………………………………8
2.3电动机功率计算………………………………………………………………………9
3 拖地机结构设计…………………………………………………………………10
3.1 传动比分配……………………………………………………………………………10
3.2 带轮的结构设计……………………………………………………………………10
3.2.1 电动机和Ⅰ轴之间带轮的设计计算………………………………………………10
3.2.2 轴Ⅰ轴Ⅱ之间带轮的设计…………………………………………………………13
3.2.3轴Ⅲ和轴Ⅳ之间带的设计计算（一）…………………………………………16
3.2.4 轴Ⅲ和轴Ⅳ之间带的设计计算（二）………………………………………………19
3.3 锥齿轮的设计计算……………………………………………………………………22
3.3.1第一对直齿锥齿轮的设计计算……………………………………………………22
3.3.2第二对直齿锥齿轮的设计计算……………………………………………………26
3.4 主轴的设计计算……………………………………………………………………29
3.4.1主轴的结构设计…………………………………………………………………29
3.4.2主轴的校核………………………………………………………………………30
3.4.3 键的选择……………………………………………………………………………33
3.4.4键的校核……………………………………………………………………………33
3.5轴承的设计计算………………………………………………………………………34
3.5.1轴承的选择…………………………………………………………………………34
3.5.2轴承的校核…………………………………………………………………………34
3.5.2轴Ⅱ轴承校核………………………………………………………………………35
3.5 车架的设计……………………………………………………………………………37
4 结论……………………………………………………………………………………39
谢 词………………………………………………………………………………………41
参考文献…………………………………………………………………………………42
引言
拖地机是用来清理道路，走廊等场所的一种设备。按照用途不同可以分为家庭拖地机，道路拖地机等。目前，拖地机工作主要是靠人力自己完成，体力消耗大，效率低下，安全系数不高。由于先进的拖地车，造价高，费用大，维修更换零部件困难等原因，因此普遍使用拖地车有一定的难度和困难。为了解决人力自己拖地消耗力大，效率低下，安全性不高及维修更换的问题；拖地车费用高，难度大等问题提出了一种新型的小型手推式拖地机。本毕业设计所设计的新型拖地机工作效率高，适用于走廊，狭窄的小巷，街道，可供多方面的使用，在推行过程中方便快捷且环保。
在目前快速发展的市场中，该产业的发展以大型拖地机械为主体，在清洁，拖地设备，机械产业中，除了大型拖地机械外，还应包括面对家庭等用户所使用的小型拖地机设备。目前，在国内，小型的拖地设备市场长期以来处于星轨空挡的状态之下，在国外，小型拖地机的使用已经很普遍了。在我国目前各方面发展状况下，一方面，对于人们平常拖地的方式，费力气，累，不符合人机和谐一致的原理；另一方面，拖地机的使用中有作用和效果的产品售价较高而不符合大多数家庭的经济承受状况。
社会在急速的发展，人们对于生活方式便利性的要求也越来越高，传统的拖地方式必然且一定会发生改变。
性能特点：
（1）电动作业，无废气排放，保护环境；
（2）体积小，转弯灵活，易于操作，适合大多数地方使用；
（3）扫地拖地于一体，方便快捷，减少劳动力；
（4）拖地效果好，先扫后托，干净清洁；
（5）机械化作业效率高，机械所到之处一拖而净，而且避免人工操作缺陷；
国内发展状况及发展趋势:
当前在我们国家，拖地机的相关技术水平还是比较滞后的，处于相对低下的位置，尤其实在关键技术上，为尽快提高拖地机的相关技术，追赶上其他技术先进的国家，但是在这过程中不能污染环境，所以拖地机结构设计必须找到一个正确的发展方向。随着社会各方面进一步的发展，设计人员不再纯粹满足的拖地机这一种功能，还应更进一步强调多方面，多层次要求，现存的市场对于多方面的要求还是空白，所以急需相应的产品来满足人们的需求。
近年来，国内外拖地机械发展较快。国内有许多厂家引进了国外先进拖地机工作装置，加工装置的生产技术，与国内相关技术相结合，大大提高了国产拖地机的技术性能。
国内拖地机技术现状
在二十世纪中期的时候，我国许多生产厂家便开始投入大量资金进行研究，由于刚开始研究，所以它的功能不是很完善，人机工程做的不是很好，市场上很难满足普通大众的需求，无人问津，卖不出去。过了一段时间后，国内相关科研机构，生产厂家，加大了拖地机的研发力度。擦地机的发展起步较晚，拖地机，机电一体化程度相对国外比较落后，80年代以后，国内拖地机采用国外先进技术在提高，如液压技术，电业操作等技术。而作为机电一体化技术的核心技术，计算机技术以及直接制约和影响技术反战的传感检测在国产拖地机上几乎没有应用，大大制约了国内拖地机的发展水平。
国内拖地机的发展将是一个课题，针对国内拖地机的现状进行技术改造，针对不同的工作环境对拖地机进行相应的设计和改造，使其更加适应时代的发展和人们的需求。在之前的技术基础之上进行设计，将拖地机型变得简单轻便，外观更加美观，降低拖地机的重量，提高拖地机的使用寿命，减少噪声，降低成本，是拖地机更加人性化，人们使用更方便，拖地机是中国广阔的前景。设计的主要内容：
本课题通过应用CAD软件技术对拖地机进行结构设计，使其能实现拖地等功能。为人们分担家务清洁琐事，创造整洁干净的生活及工作环境，提高人们的生活质量。另一方面是进一步提升专业技能，为踏上工作岗位做好准备。本课题的主要工作内容有以下几点：
（1）收集关于拖地机产品的相关知识，了解现有关拖地机产品的结构、功能；
（2）熟悉拖地机的工作原理及过程；
（3）查阅相关资料，熟悉机械设计，机械设计基础，机械零件加工，工程力学，工程制图与毕业设计相关的学科内容知识；
（4）熟练掌握计算机辅助设计软件；
（5）对拖地机设计方案进行详细规划及分析，反复对方案进行论证，逐步进行修改及优化；
（6）利用计算机及相关软件完成拖地机的结构设计；
（7）利用计算机及相关软件完成拖地机相关机构的各种参数计算（功率的计算与电池电源的选用）和分析；
（8）完成拖地机相关零件材料的选用及其工艺分析；
毕业设计要求:
本毕业设计课题需要掌握机械产品设计、机械设计基础、机械零件加工工艺、工程力学、工程制图等相关知识及计算机辅助设计技能。本课题需要提交的数据资料及要求主要有以下几点：
（1）设计方案的规划及分析对比必须在毕业设计说明书中体现出来；
（2）智能拖地机产品结构设计要合理，提交合理、完整的3D模型；
（3）智能拖地机相关机构的各种参数计算和分析并提供结果；
（4）零部件装配正确合理，并提供干涉分析结果； 1 总体方案的设计
1.1 方案设计的技术要求:
动力装置：传统的动力装置已经不符合当今时代的主流，即低碳，环保的主体，取而代之的是清洁，环保，无污染的装置，并且本本毕业设计中输出的功率不是特别大，因此，本毕业设计中选用蓄电池，满足设计技术和使用要求。
传动装置：尽量多的运用大学所学过的知识，如《机械设计》，《机械原理》，《机械制图》等，故设计中传动装置选用齿轮，带轮，轴，轴承，键等零件，计算方便，真正学会用知识，学以致用。
其他装置：设计的其他零部件要与以上所设计的装置合理的配合，正确的装配，以满足设计任务书所需要功能，并容易于制造，成本较低，且安全可靠。
1.2 总体方案的确定:
根据设计任务书要求和实际的工作条件，最终想到了三种设计方案，如下：
方案一：通过电动机转动带动皮带，使轴Ⅰ转动，安装在轴Ⅰ上的锥齿轮改变方向，带动轴Ⅱ转动，通过装在轴Ⅲ上的带轮，带动小车前面的转动圆盘旋转，转动圆盘下面装有毛刷，从而达到对地面拖地的功能，且小车近似设计成对称结构，提高了效率。
2 相关零件的计算
2.1 蓄电池的选择:
2.1.1蓄电池分类：
（1）铅酸蓄电池
优点：铅酸电池最多。这个电池的价位很合理，被大多数人接受，且在全球我国是这种电池最大的生产者之一。其中含有污染的成分比较少，可回收性好，重复使用性好。 缺点：铅蓄电池不足之处在于它的重量和体积和其他蓄电池相比是比较大的。目前铅酸蓄电池基本上是浮动式电池的发展。浮充电池不适用于快速充电和放电电流，虽然花了很多精力和能量，提高生产相关的技术人员，并进入实际应用阶段，但是其使用寿命还是非常不理想的。 （2）锂离子电池 优点：在与上面所述电池同样的容量下，锂离子电池的重量是比较小，它的比容比镍氢电池提高了一个档次，这样满足各层次人们的需求，各个行业就都可以使用了。而且锂离子电池整个使用时间都是比比镍氢电池使用时间长。目前大多数手机生产商的手机电池几乎都是应用这类型的电池。
缺点：锂电池内阻比较大，动态使用问题有时会发生当电池完全放电的感情问题的汽车在尾车。锂离子电池是在电池放电状态爆炸，最重要的是，与手机电池单电池的使用，通过保护电路的匹配很好用的，基本上杜绝了电池爆炸的问题。但在拖地车上应用，必须要使用串连蓄电源组，而串连电源组的避危电路的复杂难度要远远超过一个电池的避危电路，并且其加工使用成本也相应的提高。到现在为止，一个较好的锂离子电池的避危电路的价格与锂离子电池自身价钱差不多。 （3）镍镉电池
优点：镉镍电池电流特性优于镍氢电池的耐过充性能，比镍氢电池做好的，我们中国是镍镉电池生产国，有人提出镉污染的问题，我们中国仍然有一个很多的产品出口到欧洲镍镉电池及相关应用，欧洲在2006开始限制。根据中国中央电视台广播新闻，神舟五号是使用镍镉电池。这是因为其相对的高可靠性等优点，引用的电池仍然是这个品种的在航空航天设备应用。因此，拖地车在这方面的镉镍电池退出应用程序，是否有一些过早？但镉镍电池和充电器的成本费用明显低于镍金属氢化物电池，只要回收过程中做的好，电这种池应保留。
（4）镍氢电池???? 优点：镍氢这种电池比是第一种所述的电池比容要上升一个高度，这种电池的使用时间也是比其他电池使用时间长，这其中各方面的特性也是比第一种电池的好。
缺点：镍氢电池的应用，还存在一些实际的问题，比如：不小心让电池连续不间断的充电，就会导致电池内部发生变化，使得镍氢电池失效，不能正常的使用。因此，我们国家生产的电池，不仅要满足平常人们使用要求，还应注意安全性方面。但是这些问题却还没有让相关部门和厂商注意到。所以，镍氢的电池发展收到较大程度的制约。 （5）聚合物锂电池???? 优点：锂聚合物电池爆炸的杀伤力比锂离子电池小。 缺点：但是，也存在着一些危险性的可能，因此安全性也是和锂离子电池一样需要我们时刻注意。 （6）锌空电池???? 优点：大比容的锌空电池、在世界上以污染小，环保而著称。电池采用手动替换的方法，换下电池上的旧锌板，采用新的，这样更换一次锌板可用行驶于160公里到220公里。上海率先在全国开展了的锌空气电池的应用，许多热电网点被建立，开创了电动车用锌空气电池的应用先例。。???? 缺点：到目前为止还没有在上海以外的地方进行相应的测试，和使用成本也是一个铅酸电池的数十倍。如果，更进一步扩大其应用的范围，可能进一步降低使用成本的可能。
2.1.2选用蓄电池型号：
拖地机电池的应用需求过程中，质量使用相对较轻，可以充电和放电，对身体有害的气体绝对不能排除，且对环境无污染。。因此，在这次毕业设计中，获取相关信息，用铅酸电池，选择类型：3-Q-90 ,有关的性能如下：
端电压4.5V ，启动容量22.5
使用寿命为充放电1500 次
放电深度90%
外形尺寸：长×宽×高=130mm×80mm×80mm
此蓄电池的外形图如下： 2013年11月，我开始了我的毕业设计和毕业论文，到了今天，毕业设计和毕业论文已基本的完成。从最初的茫然，到后来慢慢的进入状态，再到对构思慢慢的熟悉，整个设计过程中的苦难难以用语言来表述的。历经了这几个月的努力，勤劳和奋战，紧张但又充实的毕业设计终于了完成，回想起这段时间的经历和感受，我难以用言语表达，感慨万千，在这此毕业设计过程中，我拥有了很多难以忘却的回忆，经历和收获，也让我更加清楚的认识和了解了我自己。
在11月初的时候，与指导老师谢老师的交流和讨论中我的毕业设计题目确定下来了，是：拖地机机械结构设计。当开题报告做完之后，我当时便立刻着手准备收集资料，面对着许多的参考书目和网上资料，真的有些不知所措，不指导如何下手。但是，我并没有放弃，我将我的困难和不懂的地方打电话告诉了指导老师，在老师的细心指导下，终于对我的毕业设计有了方向和方法。
在收集资料的过程中，我认真的准备了一个小的笔记本。我在学校的图书馆，电子阅览室收集相关资料，还在网上查找各种各样的资料，我将这些宝贵的资料全都记在了我所准备的笔记本上，尽量使我的资料完整，精确，且数量多，让这些笔记有利于毕业设计和论文的撰写。然后我将收集到的资料认认真真的整理，并拿给指导老师进行交流和沟通。
3月初，资料已经查阅完备，我便开始了论文的写作，在写作过程中遇到的困难及时和不懂的地方就及时的与指导老师进行了沟通，并与宿舍的舍友相互交流。在大家的帮助下，困难一个一个的被解决掉，论文也慢慢成形。
4月初，论文的文字和计算已经快要完成，接下来我便开始了相关3D和2D图形的绘制和结构的设计。为了用UG画出自己满意的三维结构模型，我仔细学习了绘图技术。在设计初期，由于自己没有设计实践经验，觉得很无从下手，有很多设计思路和方法，但不知道选用哪个，经过指导老师的认真指导，我的设计慢慢有了头绪，有了方向，查阅资料，逐渐慢慢确定了设计方案。在方案中，主轴，锥齿轮，带轮的装配是个比较头疼的问题，在反复思考，推敲，最总完成了拖地机结构的设计。
我不会忘记这几个月难忘的时间，毕业设计和论文的制作给了我最难忘的回忆，在我查找资料的日子里，面对着无数书本，最难以忘怀的是每次找到资料的激动和兴奋；再自己亲手设计拖地机结构的时间里，最让我激动地是一点一点装配出来的模型；为了毕业设计和论文，我曾经写到凌晨，亲自在电脑上打出一字一句，虽然辛苦，但是很高兴，为了这段貌似看起来困难的旅程，实际上蕴藏着宝贵的财富。我在资料收集过程之中，掌握了UG，CAD，齿轮，带轮的知识，让我对所学过的知识有了更进一步的巩固和提高，并且让我了解了拖地机有关技术的发展。在整个过程中，我学到了新知识，增长的见识。在今后的日子里，我仍然要不断充实自己，尽自己最大努力在所学的领域有所作为。
永不停歇，认真刻苦，不怕困难，坚持不懈，吃苦耐劳的精神是我这次在毕业设计中收获的最大心得，这是对我走上工作岗位的一次磨练，是对我实际能力的提升，也会对我未来工作和学习有很大帮助。
参考文献
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