资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共33页)
编号：490898
类型：共享资源
大小：1.44MB
格式：ZIP
上传时间：2015-11-07
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
30
积分
- 关 键 词：
-
机械毕业设计全套
- 资源描述：
-
JX02-241@超声波洗衣机结构设计,机械毕业设计全套
- 内容简介：
-
毕业设计说明书 题 目： 超声波洗衣机结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2014 年 5 月 nts nts 超声波洗衣机结构设计 摘 要 目前市场上的洗衣机以滚筒和波轮洗衣机为主，还有一种将两者结合而成的一种揉搓式的洗衣机，这种常规机械搅拌似的洗衣机其相关技术参数和标准都已非常完善，产品种类已非常丰富，自动化程度已很高，市场普及化也非常高。但是这类洗衣机都有一些共同的缺点：浪费水，使用的洗涤剂污染环境，易损伤衣物，洗涤不均匀等。随着人们节能环保意识的增强，以及对洗衣质量要求的提高，新型的不使用水或者少使用水，对衣物损伤小的超声波智能化洗衣机成为各大洗衣机厂商研发的重点和未来市场的主打产品 .本设计主要在揉搓式洗衣机基础上加装超声波发生器和超声波换能器，并在局部结构上做了一些创新设计，目的是最大程度的节水。在洗衣机的智能化和人机工程学方面亦有所兼顾，机器可以自动识别衣物质地和受污状况而自动选择洗涤方式以及洗涤液和水的用量。 关键词： 超声波；揉搓；人机工程学；节水 nts DESIGN OF THE STRUCTURE OF HOUSEHOLD ULTRASONIC WAVE WASHING MACHINE ABSTRACT The present washing mashine market gives priority to two kinds of goods :platen washing machine and boLun washing machine.A rub -type washing machine as well as a combination of the two .The conventional mechanical agitation washing machine like the related technical parameters and the standard is already very perfect,products are already very rich , the automation and market channels is also very high .But this kind of washing machine can have some of the same faults:Wasting water,using detergent which pollutes the environment ,damaging clothing easily,hard to wash even, and so on .With people energy saving and environmental protection consciousness strengthening ,also ,with a higher and higher washing quality demand ,A new kind of washing machine ,which uses less water, even doesnt use water ,makes less damage of clothes,called ultrasonic wave washing machine,is likely to be the key research point of the manufacturers,as well as the flagship product an the market in the future .This design is mainly based on Rub washing machine,Inside it ,an ultrasonic generator is fixed .And, in the local structure, there are some innovative designs ,which aims at saving water as far as possible. There are also some improvements in intelligentization and human-computer engineering.The washing machine can automatically recognise the quality and the unclean condition of the clothes and choose proper dosage of water and cleaning mixture. Key words: ultrasonic wave; Rub; ergonomics; water saving nts 目录 1. 绪论 . 1 1.1 洗衣机技术发展的历史现状及趋势 . 1 1.2 超声波清洗原理 . 1 1.3超声波技术在洗衣机上应用的可 行性及前景 . 3 1.4选题目的及意义 . 3 1.5设计方案的提出及论证 . 4 2. 超声波洗衣机结构设计 . 5 2.1总体结构设计 . 5 2.2 超声波相关部件设计 . 7 2.2.1 超声波发生器的设计 . 7 2.2.2超声波换能器的设计 . 7 3. 电动机的选择 . 9 3.1 概论 . 9 3.2 洗涤电动机 . 9 4. 传动部分的设计计算 . 12 4.1 带传动的设计（一） . 12 4.2 带传动的设计（二） . 14 4.3 螺纹轴的设计 . 16 4.4 波轮轴的设计 . 21 5. 相关部件的设计和安装说明 . 24 5.1 洗衣机的底座及外壳 . 24 5.2 位开关和拨动开关 . 24 5.3 桶（盛水桶）及其安装 . 24 5.4 桶的结构设计 . 25 结 论 . 26 参考文献 . 27 致 谢 . 28 nts 第 1 页 共 28 页 第一章 绪论 1.1 洗衣机技术发展的历史现状及趋势 自从 1901 年美国的费希尔发明了第一台洗衣机，这预示着搓板、棒槌等这些洗衣工具 将被淘汰，人的双手将从繁重的洗衣工作中得到解放，特别是 1928 年第一台自动滚筒洗衣机在德国诞生后，手工洗衣渐渐成为了历史。此后各国的技术人员不断开拓进取、研制出许多不同洗涤方式的洗衣机。这些洗衣机各有所长，各有所短，相互之间竞争与融合，逐渐形成当今世界的三大种类 滚筒式洗衣机、波轮式洗衣机和揉搓式洗衣机 . 各大洗衣机厂家在这三种洗衣机基础上围绕节水 ,节能 ,环保 ,智能化等不断改进结构 ,采用新材料 ,推出新产品 .但是无论怎么改进 ,这类洗衣机的基本工作原理都是 :衣物*污垢 +洗涤剂 +外界作用力 = 衣物 +污垢 *洗涤 剂 . 这种机械式的洗涤方式不但需要大量的水 ,造成水资源的浪费 ,而且使用的洗涤剂会污染坏境 .同时 ,这种洗涤方式会造成衣物的磨损 .随着人们节能环保意识的增强以及对洗衣质量要求的提高 ,单纯机械式的洗涤方式已不能满足人们的使用要求 ,高度节水节能 ,高度智能化的超声波洗衣机成为各洗衣机厂家研发的重点和未来家用洗衣机市场的主打产品 . 1.2 超声波清洗原理 超声波清洗的机理归结为超声空化及伴随产生的冲击波、微声流、微射流以及清洗液超声振动本身的机械效应。具体作用分述如下： 空化气泡在声场的作用下振动，与 固体表面发生摩擦，起到冲击和擦洗作用，可使附着不太牢的污垢脱落。在污垢膜的边缘，污垢一旦有缝隙，气泡就可以“钻入”缝隙中进行振动，使污垢膜被撕裂和剥落。气泡闭合时产生的冲击波作用在污垢上，使不溶性污垢被击碎，从清洗件表面散落下来，分散到清洗液中油脂性污垢，它与被清洗表面附着不太牢，并且与水溶液的化学作用很弱，在空化气泡的作用下被乳化而脱落。对于油污包裹着的固体粒子，在超声空化作用下，两种液体在界面被迅速分散而乳化，固体粒子即行脱落。空化气泡在固体表面和液体界面上所产生的高速微射流能够除去污垢或削弱污垢附着 力，使清洗液渗入污垢内部及清洗件内部，增加搅拌作用，加快可溶性污垢溶解，强化化学清洗剂的清洗作用空化气泡本身振动所产生的微声流所具有的粘滞应力，足可使清洗件表面污物被破坏而剥离。声学毛细管效应可使清洗液渗入到清洗表面 的凹凸不平的微孔，加强清洗液的作用。清洗液的超声振动使清洗表面随激烈的冲nts 第 2 页 共 28 页 击作用，可使水溶性污垢及附着不太牢的污垢很快脱落。总结起来 ,超声波清洗的原理如图 1-1和图 1-2所示 : 图 1-1 超声波清洗原理 图 1-2 超声波清洗流程 超声波 分解作 用 气泡速度上升 气泡压力上升 化学反应促进 搅拌作 用 涡流产 生 气 泡破 灭 气泡震 动 空化作 用 衣物水 超声波衣 机 附着物脱 落 微热作 用 nts 第 3 页 共 28 页 1.3 超声波技术在洗衣机上应用的可行性及前景 将超声波清洗用于洗衣机的研究在 20 多年前就已开始，但由于种种原因一直未进入适 用化和商品化阶段 .主要是减少空化噪声和局部结构设计还存在问题 ,随着技术的进步 ,这些问题将逐步得到解决 .经济实用的超声波洗衣机投放市场将为期不远 .以下是超声波洗衣机和常规机械搅拌式洗衣机洗衣效果的一个比较 : 图 1-3 超声波洗衣机和常规洗衣机清洗效果比较 通过比较 ,超声波洗衣机有以下优点 : (1)超声清洗速度快、质量高、节水节电 (2)易于实现自动化 (3)超声清洗衣服是浸没在水中的，因而不会存在有清洗死角，效率相对提高 (4)无需专用洗涤剂 ,既经济又环保 总之，超声波洗衣机具有洗净度高、节水、灭菌消毒、少用或不用洗涤剂等优点，研制开发超声波洗衣机不失为一条有助于相关企业尽早打开洗衣机市场大门的新思路 . 1.4 选题目的及意义 选择“超声波洗衣机结构设计”作为此次毕业设计的题目主要有以下几个目的： （ 1）了解机械技术发展的前沿，将所学的理论知识与这些新技术联系起来并加以实际应用。 nts 第 4 页 共 28 页 （ 2）进一步加深对常用机械部件及 设计方法的掌握。提高专业知识的应用能力。 （ 3）掌握机电一体化系统设计的方法。 （ 4）提高在机械设计中应用人机工程学相关知识的能力。 （ 5）锻炼分析机械结构，识图作图的能力，为实际工作积累经验。 1.5 设计方案的提出及论证 经过对揉搓式洗衣机实际工作原理的分析以及对超声波清洗技术的详细了解 ,确定如下设计方案 : 整体结构为套筒式揉搓式洗衣机 ,设计有两种洗涤方式 :超声波洗和常规波轮洗 .家庭可根据衣物质地及数量选择洗涤方式 .超声波洗涤时的脱水方式与揉搓洗涤时的相同 .取消底部铁支架下的平衡块 ,换成超 声波发生器 ,同时充当平衡块 . 通过对揉搓式洗衣机各系统及部件的分析 ,此方案是可行的 . nts 第 5 页 共 28 页 第二章 超声波洗衣机结构设计 2.1 总体结构设计 本文设计的主要是超声波洗衣机，是在揉搓式洗衣机基础上加装超声波洗涤方式，整体结构初步确定如下： 图 2-1 工作原理图 其工作原理如图 2-1，主要部件为螺纹轴，波轮轴，下波盘，上波盘，内筒，外筒，套筒，传感器，导轴，超声波发生器，超声波换能器，带轮及电机等。 （ 1）洗涤原理 其 洗涤原理为：电机 1 带动带轮 1，带轮与内筒为紧固连接，内筒做旋转运动，上波盘与内筒盖为紧固连接，所以上盘也做旋转运动。同时，电机带动带轮使螺纹轴转动，使螺纹盘向上运动，并带动波轮轴向上运动，使下波盘推动衣物与旋转的上波盘进行对衣物进行揉搓，从而达到洗净衣物的目的。 上波盘与内筒盖紧固连接，内筒与套通过螺栓紧固连接，大带轮 1通过键与套筒连接。主轴通过弹簧和连接件与下波盘连接，连接件上装有周向和径向传感器。螺纹盘与主轴通过键和螺母紧固连接，螺纹轴通过销钉与大带轮 2连接，螺纹盘装在螺纹轴上，螺纹盘可沿导轴进 行上下移动。 主轴和螺纹盘上下运动的范围可由行程开关决定，行程开关决定了大皮带轮 2的转nts 第 6 页 共 28 页 动量，当主轴和下波盘托着衣物顶向上波盘的力大于弹簧的力时，下波盘将向下移动，当该力达到设定的大小时，限位开关（径向传感器）工作，皮带轮 2 停止转动，螺纹盘停止向上运动，调整限位开关的位置即可改变作用于衣物上挤压力的大小。上下波盘对衣物有一定的挤压力时，上波盘是正反转动，就是对衣物的揉搓。当揉搓力（周向力）过大而使弹簧周向移动一定量时，拨动开关（周向传感器）工作使内筒（上波盘）转动反向。调整拨动开关的长度可改变揉搓力的大小。 为满足城市家庭对洗涤时间及洗净度的要求 ,采用 碟形波轮 .波轮直径约为 300mm，转速约为 120200r/min。 由于超声波的作用区域主要是在洗涤桶内 ,所以超声波 涤桶的几何形状会影响到超声波声场在其中的分布。如 果桶的形状合适，能使超声声场在其中分布得比较均匀，能有效的形成驻波场，使洗涤桶的各个角落都能产生较好的洗涤效果。所以洗涤桶应为对称的几何形状，如圆形、正方形、长方形等。另外，洗涤桶的形状还对洗衣机外观形状有影响，也有外观设计上的问题：因此，超声波全自动洗衣机的洗涤桶宜为圆形 .因此本设计中采用圆形 洗涤桶 . 超声发生器和超声换能器配套使用，两者用电缆连接换能器直接安装于洗涤桶底部 .换能器直接安装于洗涤桶底部或底部的振动板上 , 在清洗机上主要是用粘接法 , 大多数用环氧树脂作粘接剂在洗衣机上 , 如何固定超声换能器 , 保证在洗衣机寿命期内不脱落 , 看来也是开发中的一个难题。根据衣物质地和洗涤要求选择洗涤方式后 ,洗衣机自动完成洗涤和脱水的全过程 .这种洗衣机与常规揉搓式洗衣机的不同之处是多了一种超声波洗涤方式 .对于脏污严重的衣物，可先选择常规洗涤，然后选择超声波洗涤，这样会比仅用超声比洗涤的效果更好。 （ 2）漂 洗原理 本设计为全自动洗衣机，应此洗衣机必须具备漂洗功能。 在漂洗方式的选用上，考虑到经济性、实用性以及结合本设计的设计特点，选用溢水漂洗方式。就是在洗衣机将衣物洗涤完毕后，从进水口不断向内桶注入清水，结合内桶的旋转以及波轮的揉搓运动，使洗涤液以及污垢从衣物中脱离出来，随着水面的不断升高，脱离出的洗涤液和污垢就可以随着水流从以水口排出，使洗涤液和污垢予衣物脱离，已达到漂洗衣物的目的。 之所以此种漂洗方式，是考虑到此种洗衣机的洗涤特点，和经济实用型。本洗衣机与其它洗衣机相比，最大的特点就是增加 了揉搓功能，因此，在漂洗的时候可以考虑使用此功能。不仅可以大大缩短漂洗环节的时间，而且可以提高衣物的干净程度，同时，也大大的节省了漂洗用水，可谓一举三得。 （ 3）脱水原理 在本洗衣机中与其它洗衣机类似 ，也采用内桶的高速转动，使衣物高速转动起来，使衣物中的水受惯性力的作用甩出衣物，顺着内桶壁上的孔进入外桶排出 nts 第 7 页 共 28 页 2.2 超声波相关部件设计 2.2.1 超声波发生器的设计 超声波发生器是一个大功率的信号发生器 (即驱动电路 ),它的作用是给超声换能器一定频率的电磁振荡能量 ,如果这个频率刚好是超声换 能器本身的谐振频率 ,就能够使超声换能器产生最有效的超声振动 ,也就是发生率共振 .超声波发生器按激励方式分为两种 :自激式和它激式 ,根据洗衣机工作环境要求 ,选用自激式 ,全晶体管化电路 .超声波洗衣机宜采用高频超声 ,频率范围在 30-44KHz,在这种频率下 ,空化阀低 ,空化气泡比较多 ,声波的渗透作用较强 ,可以深入渗透到衣物的细孔 ,狭缝内 ,使衣物洗得干净均匀 ,并且可以降低空化噪声 .本设计选用 40KHz的频率 ,输出幅度可根据负载情况自行调节 . 超声声强的大小影响到衣物表面处的功率密度大小，直接影响空化效果。声强太大，引起振 幅值过大，使空化气泡在脉动中退化，空化泡太多形成声波屏障，使声波不容易传播到整个液体空间。声强太小时超声振动形成的空化和二阶效应太差，清洗效果就差 因此，超声波洗衣机的声强应在 2W cm以上 ,初步估计超声波清洗时，洗衣机输出功率 为 200W，其综合效率为 60%。洗涤时间最长不超过 5 分钟 , 最短时只有二、三十秒钟就能洗好。 采用振荡一放大型超声波发生器结构框图如图 2-2所示 图 2-2 振荡 -放大型超声波发生器结构框图 2.2.2 超声波换能器的设计 超声换能器的作用是把超声发生器所产生的电磁 振荡信号转化为超声振动 , 在超声洗涤中是把电能转化成声能。其工作原理是 : 从超声发生器输送来的电磁振荡信号引nts 第 8 页 共 28 页 起换能器中的换能材料的电场或磁场的变化 , 这种变化借助于某种物理效应对换能器的机械振动部分产生一个推动力 , 使其进人振动状态 , 进而推动与机械振动部分相连接的介质振动 , 向介质中幅射声波换能器根据换能材料的机电转换物理效应可分为多种 , 目前主要应用的是磁致伸缩换能器和压电换能器。磁致伸缩换能器的换能材料由磁致伸缩材料制成 , 将换能器置于磁场中 , 其高度可随磁场变化而改变。这种换能器的输人功率大 , 较适 宜在洗衣机的较低频率下使用。 采用单个功率为 60-150W的压电换能器。换能器上面用轻金属制的喇叭口辐射体，能使换能器与水介质有更好的阻抗匹配，并增大了辐射面积。后盖用重金属制成，使底部的声幅射变得很小，形成较好的自然单面辐射振子。这种换能器的最大特点是灵敏度高，机电转换率及振幅比其它形式的提高 50，且承受功率相对较大。这种换能器还可以通过调整辐射体的厚度、辐射面直径及后盖尺寸得到各种频率、功率及阻抗要求的换能器。 图 2-3 喇叭形压电式超声波换能器结构 其中 :L3=20mm ,L2=10mm,L1=37.25mm,d=17.5,S2=60mm nts 第 9 页 共 28 页 第三章 电动机的选择 3.1 概论 目前在家用电器中使用的电机分为直流电机、单相串激式电机。直流电机使用干电池供电，通常在电动剃须刀、录音机、电动儿童玩具等小型器具中。单相串激式的电机结构上与直流电机相似。由于其转子上带有换向器，电机运转时使得换向器极易磨损，因而寿命短，常用在转速要求较高而单次使用时间短的电动器具上，如吸尘器、食品加工机等。单相感应电机应用最广，根据起动方式的不同又分为罩极式、分相起动式、电容起动式及电容运转式，分别用于 电冰箱、电风扇、微波炉、洗衣机等家用电动器具上。由于电容运转式电机具有起动扭矩大、运行稳定、功率因数高、过载能力强等特点，并能较好的满足洗衣机正反两个方向运转的工作要求，所以被广泛的应用于洗衣机中。 洗衣机在正常工作状态洗涤桶内应装有水和衣物，因此，洗衣机的电动机总是在有负载的条件下运行，由于洗衣机工作时要求波轮正反转，这就要求电动机带载正反频繁起动，洗衣机电动机的负载不能看成恒转矩负载，因为洗衣机的波轮直接接触水和衣物，在起动的初始时刻，阻转矩较小。但是，这个负载又不能简单的看成是风机水泵类负载（与转速的 平方成正比的负载特性），由于桶内衣物位置和水流的变化，在正常的工作条件下，负载的大小可能经常发生变化，由于洗衣机的负载特点和工作是频繁起动的需要，对电动机的起动转矩和最大转矩都要求比较高。 3.2 洗涤电动机 （ 1）电动机的选用。 洗衣机中使用的电动机可分为单向异步电动机、永磁式直流电动机、单向串激式和直线型驱动电机。单向异步电动机根据启动方式不同又可分为电容运转式电动机和罩极式电动机，而电容式电动机又派生出双速变极式电动机。洗衣机根据各自的工作特点采用不同的电动机。 国家标准对洗衣机的主要性能指标作了相应 的规定，表一就是揉搓式洗衣机用的XD型洗衣机电动机的性能指标。根据我国条件，电动机的电源电压为 220V，频率为 50Hz，同步转速为 1500r/min，额定转速为 1350r/min， nts 第 10 页 共 28 页 输入功率 （ W） 堵转转矩 倍数 堵转电流 （ A） 最大转矩 倍数 效率 （ %） 功率因数 90 0.95 2.0 1.7 49 0.95 120 0.9 2.5 1.7 52 0.95 180 0.8 4.0 1.7 56 0.95 250 0.7 5.5 1.7 59 0.95 洗衣机电动机的功率应根 据洗衣机的规格而定，洗衣机的规格大小是按每次最大洗涤的干配用的电容器。衣物重量来确定的，表二列出了不同规格的洗衣机所配用的电动机的功率及电动机所配用的电容器。 表 3-2 洗衣机所配用的电机 设计以 2.5千克为容量进行设计，所以选用电机功率为 120W，配置电容器为 8 F。其中，堵转转矩倍数为 0.9，堵转电流为 2.5A，最大转矩倍数为 1.7，效率为 52%，功率因素为 0.95。 （ 2）双速变极电机结构 速变极点动机是采用改变极数来获得两种速度的电容运转式电动机。接通 12级绕组，电动机低速运转，完成洗涤、漂洗功能。接通两极绕组，电动机高速运转，完成脱水功能。 洗涤电机的结构简图如下图一所示 ： 洗衣机的 洗衣量（） 1.5-2 2-3 3-4 4-5 配用电动机 （ W） 90,120 120 180 250 配置电容器 （ F） 6,8 8,10 10,12 16 表 3-1 XD型洗衣机电动机的性能指标 nts 第 11 页 共 28 页 （ 3） 主要技术参数 表 3-3 洗涤电动机的技术参数 分类 内容 项目 性能指标 2极 12 极 功率（ %） 30 25 功率因素 0.84 0.90 堵转电流（ A） 7.0 1.80 堵转转矩（ N.M） 1.0 1.7 最大转矩（ N.M） 1.8 2.4 温升（ K） 80 80 噪音（ dB） 74 60 洗衣机在洗涤运转时，受力极大。因此对传动机构的波轮轴、轴承套等零件要求具有一定的 强度、刚度、耐疲劳性能。同时，传动机构上部分在洗涤时，长期受水的侵蚀，使得各零件要求有很高的耐腐蚀性和耐冷热冲击性能。 YXG162/2/12型双速变极电动机为中国济南洗衣机厂生产，主要技术指标见上表。启动和运转配用 14 微法 /450 伏电容器， 2 极额定输出功率 200 瓦； 12 极输出功率为120瓦。 图 3-1 洗涤电动机的结构简图 nts 第 12 页 共 28 页 第四章 传动部分的设计计算 在此部分主要对洗衣机中主要传动机构包括两个带传动和一个螺纹传动以及波轮轴的设计及计算。 4.1 带传动的设计（一） 此部分将完成连接洗衣机内筒的带传动计算。 1.双速电动机功率为 120W，转速 min/13700 rn ，波轮轴转速 min/300 rn ，传动比 57.43001370 i确定计算功率caP由表 8-7查得工作情况系数 1.1AK ，故 KwPKP Aca 132.012.01.1 2.选取 V带带型 根据caP，0n由图 8-11确定选用 Z型 3.确定带轮基准直径 由表 8-6和表 8-8取主动轮基准直径 .631 mmD 根据传动比可计算，从动轮基准直径 .2 8 86357.412 mmiDD 根据表 8-8，取 .2802 mmD 按式（ 8-13）验算带的速度 smnDv /2552.4100060 137063100060 11 4.确定 V带的基准长度和传动中心距 根据式 21021 27.0 DDaDD ，初步确定 .2500 mma 根据上式计算带所需的基准长度 nts 第 13 页 共 28 页 mma DDDDaL d 10862504 632806328022502422 20212120 由表 8-2选带的基准长度 mmLd 1120按式（ 8-22）计算实际中心距 a mmLLaa dd 2672 1 0 8 61 1 2 02502 0 5.验算主动轮上的包角 1 由式（ 8-7）得 1202.13160267 6328018060180 121 a DD主动轮上的包角合适。 6.计算带的根数 Z 由式（ 8-26）知 Lca kkPP PZ 0由 ,57.4,63m in ,/137010 immDrn查表 8-4a和 8-4b得 KwP 15.00 KwP 03.0 查表 8-5得 86.0k，查表 8-2得 08.1Lk ，则 79.008.186.003.015.0 132.0 Z取 1Z 根。 7.计算预紧力0F由式（ 8-27）知 20 15.2500 qvkvZPF ca 由表 8-3，可知 mkgq /06.0 ，故 NF 08.2952.406.0186.0 5.2152.4 132.0500 20 8.计算作用在轴上的压轴力 Q 由公式（ 8-28）得 nts 第 14 页 共 28 页 NZFQ 76.432.1 3 1s i n08.29122s i n2 10 9.带轮的结构设计 波轮式洗衣机洗涤部分的传动方式，均采用三角皮带传动，其中，小皮带轮与电机转轴的伸出部分连接，其转速较高，因此要求强度高，有较好的耐磨性 能。所以，在选择小皮带轮时，一般优先选用金属制件，而大皮带轮则不宜采用金属制件。因为三角传动皮带吸水能力较强，假如由于受潮或溅水，而使传动皮带绝缘性能降低，或变成导体，一旦电机发生故障而漏电，将使漏电电流传至小皮带轮，经传动皮带 大皮带轮 波轮轴 传入洗涤液中，洗涤时容易造成触电伤亡事故，如果采用塑料皮带轮，就能起到良好的绝缘作用。再者，由于大皮带轮的转速较低，选用塑料皮带轮就能够满足要求了。带轮的具体结构尺寸见零件图。 4.2 带传动的设计（二） 此部分将要完成与螺纹轴连接的带传动设计。 电动机 功率为 25W，转速 min/12801 rn ，螺纹轴转速 min/7962 rn ，传动比61.17961280 i 1.确定计算功率caP由表 8-7查得工作情况系数 1.1AK ， KwPKP Aca 0275.0025.01.1 2.选取 V带带型 根据caP，0n由图 8-11确定选用 Z型 3确定带轮基准直径 由表 8-6和表 8-8取主动轮基准直径 .631 mmD 根据式（ 8-15a），从动轮基准直径 .1016361.112 mmiDD 根据表 8-8，取 .1002 mmD 按式（ 8-13）验算带的速度 smnDv /2522.4100060 128063100060 11 nts 第 15 页 共 28 页 所以带的速度合适。 4.确定 V带的基准长度和传动中心距 根据式 21021 27.0 DDaDD ，初步确定 .2000 mma 根据公式 计算带所需的基准长度 mma DDDDaL d 6572004 631006310022002422 20212120 由表 8-2选带的基准长度 mmLd 710按式（ 8-22）计算实际中心距 a mmLLaa dd 2272 6577102002 0 5.验算主动轮上的包角 1 由式（ 8-7）得 1 2 01 7 0602 2 7 631 1 01 8 0601 8 0 121 a DD主动轮上的包角合适。 6.计算带的根数 Z 由式（ 8-26）知 Lca kkPP PZ 0由 61.1,63m in ,/128010 immDrn查表 8-4a和 8-4b得 KwP 23.00 KwP 01.0 查表 8-5得 98.0k，查表 8-2得 99.0Lk ，则 12.099.098.001.023.0 0275.0 Z取 1Z 根。 7.计算预紧力0F由式（ 8-27）知 20 15.2500 qvkvZPF ca 由表 8-3可知 mkgq /06.0 ，故 nts 第 16 页 共 28 页 NF 12.622.406.0198.0 5.2122.4 0275.0500 20 8.计算作用在轴上的压轴力 Q NZFQ 2.122170s in12.6122s in2 10 4.3 螺纹轴的设计 1. 初步确定轴径 选取轴的材料为 40Cr，调质处理。根据表 15-3，取 1120 A。于是得mmnPAd 02.31280 025.0112 330m i n 2螺纹轴的结构设计 1).拟订轴上零件的装配方案 采用下图所示的装配方案 图 4-1 螺纹轴的装配方案 2） .根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了使螺纹盘获得较高的移动速度，螺距 P应取大值，此处取 P=2mm，对应的公称直径 mmd 2032 . 左端装轴承，根据手册选用 202的深沟球轴承，其尺寸为 .113515 BDd 故mmdd 154321 ，而 mmlmml 20,10 4321 取安装皮带轮处的轴径 mmd 1154 ，为了保证轴端挡圈压在皮带轮上，取mml 1654 。 3） .轴上零件的周向定位 nts 第 17 页 共 28 页 皮带轮与轴的周向定位采用平键联接。按54d由手册查得平键截面 44 hb（ GB1095-79）。键槽用键槽铣刀加工，长为 10mm（标准键长见 GB1096-79），同时为了保证皮带轮与轴配合有良好的对中性，故选择皮带轮轮毂与轴的配合为 H7/k6，滚动轴承 与轴的周向定位是借过度配合来保证的，故此处选轴的直径公差为 m6。 2. 求轴上的载荷 对各支点进行受离分析如下图所示： P 1P 2QT 1T 2MTabc由皮带传动的计算知 Q=12.2N， NPQP 25.1305.12.1212 ， mmNnPTT .3307960275.09 5 5 0 0 0 09 5 5 0 0 0 012 mmNQM .5.2745.222.125.22max mmNTMM ca .329)3036.0(5.274)( 2222( m ax ) 三个截面处 M及 T列于下表： 表 4-1截面处的弯矩和扭矩 M （ N.mm） T （ N.mm） caM（ N.mm） 2 5.775 0 5.775 3 268.3 303 324.1 4 97.6 303 206.3 图 4-2 轴的载荷分析图 nts 第 18 页 共 28 页 3. 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面的强度。则由式（ 15-5）可得 M P aWM caca 97.0151.0 3 2 9 3 前以选定轴的材料为 40Cr，调质处理，由表 15-1查得 MPa3551 ，因此 1 ca ，故安全。 4. 精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面 截面 2、 3的应力集中影响相当，轴径也相同，但 3截面受载的情况远大于 2截面，故应校核 3截面的右侧，同样， 4 截面的右侧也应校核。 截面 3右侧 抗弯截面系数 333 5.3 3 7151.01.0 mmdW 抗扭截面系数 333 675152.02.0 mmdW T 截面 3 右侧的弯矩 mmNM .3.268 截面 3 上的扭矩为 mmNT .303 截面上的弯曲应力 M P aWMb 79.05.337 3.268 截面上的扭转切应力 M P aWT TT 45.0675303 轴的材料为 40Cr，调质处理。由表 15-1查得 M P aM P aM P aB 2 0 0,3 5 5,7 3 5 11 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表 3-2查取。 r/d=0.8/15=0.053,D/d=20/15=1.33,经插值后可查得 53.2 04.2 又由附图 3-1可得轴的材料的敏性系数为 78.0q 82.0q 85.1104.282.011119.2153.278.01)1(1 qk qk nts 第 19 页 共 28 页 由附图 3-2 得尺寸系数 0.1；由附图 3-3得扭转尺寸系数 0.1，轴按磨 削加工，由附图 3-4得表面质量系数为 92.0 轴未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3-12）（ 3-12a）得综合系数值为 94.1192.01185.11128.2192.01119.211kKkK又由第三章第一节得材料特性系数 3.02.0 取 2.0 15.01.0 取 1.0 于是，计算安全系数 Sca 值，按式（ 15-6） （ 15-8）则得 5.11.1271.1824.1771.1824.1771.182245.01.045.094.12004.1772.079.028.2355222211SSSSSSKSKScamama故可知其安全。 截面 4右侧 抗弯截面系数 333 1.133111.01.0 mmdW 抗扭截面系数 333 2.266112.02.0 mmdW T 截面 3 右侧的弯矩 mmNM .6.97 截面 3 上的扭矩为 mmNT .303 截面上的弯曲应力 MP aWMb 73.01.1 3 3 6.97 截面上的扭转切应力 M P aWT TT 14.12.266303 轴的材料为 40Cr，调质处理。由表 15-1查得 M P aM P aM P aB 2 0 0,3 5 5,7 3 5 11 nts 第 20 页 共 28 页 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表 3-2查取。 r/d=0.8/11=0.073,D/d=15/11=1.36,经插值后可查得 436.2 96.1 又由附图 3-1可得轴的材料的敏性系数为 78.0q 82.0q 79.1196.182.011112.21436.278.01)1(1 qk qk 由附图 3-2 得尺寸系数 0.1；由附图 3-3得扭转尺寸系数 0.1， 轴按磨削加工，由附图 3-4得表面质量系数为 92.0 轴未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3-12）（ 3-12a）得综合系数 值为 88.1192.01179.11121.2192.01112.211kKkK又由第三章第一节得材料特性系数 3.02.0 取 2.0 15.01.0 取 1.0 于是，计算安全系数 Sca 值，按式（ 15-6） （ 15-8）则得 5.113821.17722021.17722021.177245.01.02/45.088.120022002.073.021.2355222211SSSSSSKSKScamama故可知其安全。 nts 第 21 页 共 28 页 4.4 波轮轴的设计 1初步确定轴的最小直径 先按式 15-2初步估算轴的最小直径。选取材料为 3Cr13，调质处理。 根据表 15-3，取 A=112，于是得 mind 0A np3 mm25.830012.03112 波轮轴的最小直径显然是装波轮处的直径，此外，此处截面为正方形。 2轴的结构设计 （ 1）拟定装配方案 图 4-3 波轮轴的装配方案 （ 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 取装波轮处的截面 b=10mm, mml 2021 。要满足从方形截面到圆形截面的过渡，圆形截面出的直径 mmbd 14.141022 ，取圆轴处的直径 mmd 1832 ， 皮带轮与轴为键连接，初定波轮地最大上升高度 mmh 200max ，取键长为 mml 50min ；装螺纹盘处的轴径 mmd 1443 。 3求轴上的载荷 作用在轴上的扭距： 9 5 5 0 0 0 09 5 5 0 0 0 0 npT mmN .382030012.0 作用在轴上的最大弯距
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号