地毯清洗机设计说明书

1、 本科毕业设计说明书（论文） 第46页 共46页目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc259862361 摘要 PAGEREF _Toc259862361 h 3 HYPERLINK l _Toc259862362 关键词： PAGEREF _Toc259862362 h 3 HYPERLINK l _Toc259862363 1 引言 PAGEREF _Toc259862363 h 3 HYPERLINK l _Toc259862364 1.1 地毯清洗机简介 PAGEREF _Toc259862364 h 4 HYPERLINK l _Toc25986236

2、5 1.2 地毯清洗机的发展现状 PAGEREF _Toc259862365 h 4 HYPERLINK l _Toc259862366 2 地毯清洗机的技术领域 PAGEREF _Toc259862366 h 4 HYPERLINK l _Toc259862367 2.1 洗刷方式 PAGEREF _Toc259862367 h 4 HYPERLINK l _Toc259862368 2.2 地毯清洗剂 PAGEREF _Toc259862368 h 4 HYPERLINK l _Toc259862369 2.3 传动方案 PAGEREF _Toc259862369 h 5 HYPERLIN

3、K l _Toc259862370 2.4 废液回收 PAGEREF _Toc259862370 h 5 HYPERLINK l _Toc259862371 3 总体设计 PAGEREF _Toc259862371 h 5 HYPERLINK l _Toc259862372 3.1 设计方案的确定 PAGEREF _Toc259862372 h 5 HYPERLINK l _Toc259862373 3.1.1 清洗方案 PAGEREF _Toc259862373 h 6 HYPERLINK l _Toc259862374 3.1.2 地毯清洗剂的选择 PAGEREF _Toc25986237

4、4 h 6 HYPERLINK l _Toc259862375 3.1.3 传动方案的确定 PAGEREF _Toc259862375 h 7 HYPERLINK l _Toc259862376 3.1.4 地毯的废液回收 PAGEREF _Toc259862376 h 8 HYPERLINK l _Toc259862377 3.1.5 洗涤器的喷洒 PAGEREF _Toc259862377 h 8 HYPERLINK l _Toc259862378 3.2 零部件的设计 PAGEREF _Toc259862378 h 9 HYPERLINK l _Toc259862379 3.2.1 机架

5、的设计 PAGEREF _Toc259862379 h 9 HYPERLINK l _Toc259862380 3.2.2 清洗机构的设计 PAGEREF _Toc259862380 h 11 HYPERLINK l _Toc259862381 3.2.3 废液回收机构的设计 PAGEREF _Toc259862381 h 13 HYPERLINK l _Toc259862382 3.2.4 洗涤剂液箱及废液箱 PAGEREF _Toc259862382 h 21 HYPERLINK l _Toc259862383 4 传动设计和计算 PAGEREF _Toc259862383 h 23 HY

6、PERLINK l _Toc259862384 4.1 传动设计 PAGEREF _Toc259862384 h 23 HYPERLINK l _Toc259862385 4.1.1 确定电动机 PAGEREF _Toc259862385 h 24 HYPERLINK l _Toc259862386 4.1.2 计算和分配传动比 PAGEREF _Toc259862386 h 26 HYPERLINK l _Toc259862387 4.2 传动计算 PAGEREF _Toc259862387 h 27 HYPERLINK l _Toc259862388 4.2.1 一级：皮带轮设计计算 PA

7、GEREF _Toc259862388 h 27 HYPERLINK l _Toc259862389 4,2,2 二级：伞形齿轮设计计算 PAGEREF _Toc259862389 h 31 HYPERLINK l _Toc259862390 4.2.3 三级：链轮设计计算 PAGEREF _Toc259862390 h 32 HYPERLINK l _Toc259862391 4.2.4 四级：直齿轮设计计算 PAGEREF _Toc259862391 h 34 HYPERLINK l _Toc259862392 5 辅件及其选择 PAGEREF _Toc259862392 h 36 HYP

8、ERLINK l _Toc259862393 5.1 主要零部件的材料 PAGEREF _Toc259862393 h 36 HYPERLINK l _Toc259862394 5.1.1 轴 PAGEREF _Toc259862394 h 36 HYPERLINK l _Toc259862395 5.1.2 轴承 PAGEREF _Toc259862395 h 38 HYPERLINK l _Toc259862396 5.1.3 弹簧 PAGEREF _Toc259862396 h 39 HYPERLINK l _Toc259862397 5.2 其他零件材料说明 PAGEREF _Toc2

9、59862397 h 41 HYPERLINK l _Toc259862398 5.2.1 底座和把手 PAGEREF _Toc259862398 h 41 HYPERLINK l _Toc259862399 5.2.2 传动件 PAGEREF _Toc259862399 h 41 HYPERLINK l _Toc259862400 6 总结 PAGEREF _Toc259862400 h 42 HYPERLINK l _Toc259862401 6.1 成本分析 PAGEREF _Toc259862401 h 42 HYPERLINK l _Toc259862402 6.2 整体分析 PAG

10、EREF _Toc259862402 h 42 HYPERLINK l _Toc259862403 6.3 设计总结 PAGEREF _Toc259862403 h 43 HYPERLINK l _Toc259862404 结束语 PAGEREF _Toc259862404 h 43 HYPERLINK l _Toc259862405 致 谢 PAGEREF _Toc259862405 h 44 HYPERLINK l _Toc259862406 参 考 文 献 PAGEREF _Toc259862406 h 44摘要随着我国经济的发展，地毯普及率会越来越高，使用手工清洗地毯的方法已跟不上时代

11、发展需要。可见对地毯清洗机进行结构设计具有实际意义。本说明书本着简单实用的设计理念，分别详细阐述了:(1) 整体框架介绍；(2) 地毯清洗机的清洗理念和方式；（3）驱动方案的设计；（4）清洗机各个零件的设计；（5）辅件的选定；（6）本机性能的分析以及同类产品的比较。本次设计采用Pro/E三维造型和Auto CAD为辅助设计手段，以“最简单的设计达到最实用的效果”为设计思想指导进行综合合理的设计。As Chinas economic development, the carpet will be more and more popular. Using of hand-cleaning meth

12、od of carpet need not keep up with the times. Its very meaningful on the carpet cleaning machine structural design. This manual were elaborated the things as follows in detailly with simple and practical design:(1) Introduce the overall framework;(2)The mode and idea of the carpet cleaning machine;(

13、3) Driven program design;(4) The design of various parts of the cleaning machine(5) Auxiliary components selected(6)The performance analysis of the machine and comparison of similar products. Using Pro / E 3D modeling and Auto CAD as the design tools for the supplementary. To Using the most simple d

14、esign to achieve the most practical results for the design of rational thinking to guide the design consciously.关键词：地毯 清洗机 结构设计 传动 材料1 引言如今随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭都进行了装修，在众多的地面装修材料中，地毯以其雍容华贵，脚感舒适，隔潮抗湿等诸多的优点，在人们的装修中得到越来越多的使用，配备其相关的清洗工具也变得十分必要。而地毯清洗机作为一种日常清洗与维护的地毯的工具正越来越受到关注。本说明书通过浅述地毯清洗机的发展，特点和相关技术等，了解了地毯

15、清洗机在生产和生活中的实际意义。明确了本课题的研究方法，即通过AutoCAD以及Pro/ENGINEER对地毯清洗机按照TOP-DOWN设计的理念进行科学的三维立体设计。1.1 地毯清洗机简介地毯清洗机是以地毯的日常清洗与维护为目的，具有一定的便携性能，可以移动使用的地毯清洁工具。它通过自带的毛刷，喷嘴，相关洗剂及其他工具对地毯进行洗，刷，吹，烘干等清洗工作。具有使用方便，清洗迅速，清洗效果好，维护成本相对较低等特点。如今已大量应用于酒店，宾馆及家庭的地毯清洗任务。1.2 地毯清洗机的发展现状我国当前使用的地毯清洗机的种类繁多。地毯清洗机按照各自的工作方式分，大致可分为以下三类：喷抽式，滚刷喷

16、抽式以及组合式。由于我国国情影响，地毯清洗机在我国起步较晚。因此，市场上常见的大多是引自国外的，国内相关品牌在这一领域并不多见。随着我国经济的发展，地毯普及率会越来越高，使用手工清洗地毯已跟不上时代发展需要。可见对地毯清洗机进行结构设计具有实际意义。2 地毯清洗机的技术领域2.1 洗刷方式采用传统旋转刷条，在高速旋转下配合不断洒下的专用洗涤剂对地毯进行连续不间断的清洗。2.2 地毯清洗剂 地毯清洗剂俗称地毯香波，地毯香波的原始配方属于通用的轻垢型洗涤剂，内加焦磷酸四钠，其作用是既增加去污力，又可以使干燥的残渣更加松脆。某些脂肪醇硫酸酯盐的钠盐或镁盐在脱水时，本身也变得很松脆，因此脂肪醇硫酸钠或

17、镁也是制造地毯香波的合适原料。采用晶型的表面活性剂，作为地毯香波的基料，例如用磺化琥珀酸半酯，或加入胶体二氧化硅，使吸附地毯纤维上的洗涤剂更加松脆，干燥时易被刷去或用吸尘器吸走，防止灰尘的再污染。2.3 传动方案 本课题中要求只用一台电动机，因此设计驱动以及刷子转动方面需要处理相关传动方案。考虑到轮子在地毯上运行时可能遇到的情况，所以采用皮带以及齿轮配合使用的传动方案。由于皮带成本低便于维修和替换，此外，皮带传动还具有低噪音的特点。由于传动有直角传动的情况，所以有伞齿轮和圆柱直齿轮。2.4 废液回收在经过喷洒和洗刷后，废液的回收是必须的。这里采用“压”和“吸”两种方式并行的方法。所谓“压”，顾

18、名思义，就是采用特殊形状的压杆将已经洒在地毯上的水分压出其表面；“吸”：用负压的方式将“压”出的水吸出地毯，使地毯在最短时间内达到干燥的目的。3 总体设计3.1 设计方案的确定毕业设计设计任务书给定的要求：1)设计对象：地毯清洗机；2)设计对象的技术要求：功率：2000W清洗面积：0.3m2整机外观尺寸：1000800800工作时间：240h/年；对地毯清洗机的各个结构进行设计3.1.1 清洗方式的选择清洗方式有以下几种方案可以选择：采用传统旋转刷条配合洗涤剂对地毯进行洗刷 优点：结构简单，成本低，洗刷迅速，效果较好，便于维修。 缺点：不能对非平面的地毯进行清洗，易留下清洁死角，对地毯存在物理

19、摩擦和一定的损伤，且不可避免的存在洗涤剂残留的问题（二次污染）。高压射水流清洗优点：射水流的流速可方便调节，清洗迅速彻底，无二次污染，适合在空间狭窄或恶劣环境下作业，对结构复杂的物件能很好的清理，清洗迅速彻底，成本较低。缺点：清洗时需要大量水源，且产生的剩余废液量较大，清洗过程易产生的大量飞溅液滴。超声波清洗优点：无噪声，清洗过程不会产生任何废液，清洗迅速彻底，对地毯无任何物理损伤，适应任何复杂工作面，无清洗死角，无二次污染，缺点：设备复杂，成本高，不便于维修。 从结构形式的合理性、制造成本以及清理效果等方面综合考虑，选择第一种清洗方案。3.1.2 地毯清洗剂的选择地毯清洗剂俗称地毯香波，地毯

20、香波的原始配方属于通用的轻垢型洗涤剂，内加焦磷酸四钠，其作用是既增加去污力，又可以使干燥的残渣更加松脆。某些脂肪醇硫酸酯盐的钠盐或镁盐在脱水时，本身也变得很松脆，因此脂肪醇硫酸钠或镁也是制造地毯香波的合适原料。采用晶型的表面活性剂，作为地毯香波的基料，例如用磺化琥珀酸半酯，或加入胶体二氧化硅，使吸附地毯纤维上的洗涤剂更加松脆，干燥时易被刷去或用吸尘器吸走，防止灰尘的再污染。地毯香波除供清洗地毯用，去除地毯上的灰尘、油污等污染物，使地毯恢复原有的色泽和手感，并能留下幽雅的香味。也可用于沙发、窗帘、椅套、室内装饰品等软表面物质的清洗。这里可选择大众化的地毯清洗剂。超市，商店均有销售，在此不再多做讨

21、论。3.1.3 传动方案的确定从结构的合理性以及空间体积的紧凑性要求出发，决定采用一台电动机作为动力源。但是设备功能上要求实现清洗和行走两种独立的运动，所以需要进行动力分配设计以及对传动方案进行合理的选择。一台电动机需要同时驱动刷子和清洗机的行走，首先应合理选择传动方式：齿轮传动优点：传动效率高，扭矩大，结构紧凑，传动比稳定，工作可靠寿命长。 缺点：制作及安装精度高，成本高，不宜用于长距离传动的场合，工作有噪音。链传动 优点：传动无打滑，传动均匀，尺寸小，结构紧凑，能在高温和潮湿环境中工作，制造与安装精度要求低，成本低，适于远距离传动。 缺点：只能实现平行轴之间的传动，瞬间传动比不稳定，磨损后

22、易发生跳齿，工作有噪音，不宜用在载荷变化很大，高速和急速反向的传动中。皮带传动 优点：结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易。 缺点：工作中会出现打滑，寿命短，传动比不准确（滑动率在2%以下），对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声，传动装置外部尺寸大、效率低。综合传动效率和工作环境考虑，选择皮带传动作为传动分配方案。即：由皮带带动刷子以及驱动清洗机驱动装置输入轴的转动。与第二级传动轴的传动考虑到存在传动转向的问题，采用伞齿轮组传动。第三级传动轴设计采用链传动。因为如果用齿轮传动，会因为传动距离过长而导致结构复杂成本过高；采用皮带传

23、动会遇到摩擦力不够，可能产生打滑的情况，两者都不利于传动的设计。此外，链传动还有结构紧凑，传动比平稳的特点，如果遇到安装距离的问题还能方便的调节轴间距。具体传动结构设计如图：图3-1 传动结构示意图3.1.4 废液回收地毯经过洗刷后会有废液残留，为了使地毯 最快达到干燥和清洁的目的，废液的回收必不可少。由于废液存在于地毯的空隙里，因此不能直接利用吸附的方式将废液清除。所以可以采用传统的压榨方式将废液从地毯中压出，再进行吸附式清除。关于压榨，可利用一根固定于机身上的压杆对地毯进行压榨。废液的回收（吸附）方式可在压杆上采用中空的管腔结构在距离地毯废液最近的位置进行回收。3.1.5 洗涤剂的喷洒首先

24、要确定喷口的位置。喷口可置于清洗机的最前端或者中间。如果将喷口置于中间：刷子的正上方，洗涤剂不但可以同时和刷子工作，而且由于刷子的转动，从刷子正上方不断洒下的洗涤剂会被告诉旋转的刷条均匀打散喷洒到地毯上。因此可以不必使用泵对洗涤剂加压喷洒，从而降低结构的复杂程度降低成本。3.2 零部件的设计3.2.1 机架的设计由于整机的外观尺寸要求：1000800800。由此进行机架设计。底座底座是整个机构的框架，需要包含所有机构的空间。利用Pro/E进行三维造型设计，设计方案如下：图3-2 底座底座的长和宽均按照技术要求设计：1000800。考虑到驱动轮，所以在底座的后半部需要有固定后轮的装置。在前半部，

25、开一对前轮的引导孔用于安装前轮。这里需要说明的是：后轮为驱动轮，所以轴向已经固定；前轮为从动轮，为了便于转向，所以采用活动轮。活动轮结构如图所示：图3-3 前轮后轮结构涉及行走速度以及传动结构，后面会详细讨论，此处暂不作分析。把手虽然要求地毯清洗机有自行驱动的要求，但为了方便人为的控制，所以把手必不可少。结构可参考其他手推式机构。初步结构方案如下：图3-4 手把考虑到人的身高和手臂摆放的姿势，手把的高度设计为800mm，宽度为500mm。3.2.2 清洗机构的设计清洗机构是整套机构的重要工作部分。在前文已经选定采用传统旋转刷条作为清洗方案进行设计。1）三爪刷条。旋转刷条采用3根相互夹角为120

26、的三爪结构。设计结构如图所示：图3-5 三爪三爪的的每一根中间开V型槽，用于安装刷条。这样可以及时更换磨损的刷条。三爪的中心开孔及键槽，用于和旋转轴的安装和固定。2）罩。由于三爪清洗刷条工作时会高速旋转，旋转刷条会和不断喷洒的洗涤剂碰撞会产生大量飞溅的液滴，为了把工作范围约束在一定空间内，必须在三爪旋转刷条上安装一个罩防止液滴飞溅。罩的结构如图所示：图3-6 罩为了便于洗涤剂的喷洒，需要在罩的上方开孔。外形尺寸以将三爪包住为基准。3.2.3 废液回收机构的设计废液回收是整个装置里另一个重点机构，这一机构执行的效果会直接影响到整个机构对地毯的清洗效果。按照先压后吸的设计理念对压杆的结构设计如下：

27、图3-7a 压杆1图3-7b 压杆2 图3-8 压杆局部及内部结构示意由图3-8可以看出，整个压杆机构是中空的，而且中空的管腔有很多通孔与其连接，中空的管腔与空气泵连接，用于产生负压。此外，考虑到压杆与地毯的接触，为了尽量避免压杆的摩擦与挤压对地毯造成伤害，在压杆与地毯的接触部位设计了以类似于倒角的结构，这样可以减少压杆对地毯的划伤。图3-9 压杆工作示意图上图中，由于压杆对地毯的方向性挤压，地毯会在压杆下部通孔位置产生褶皱和隆起，地毯中的残留水分也在此溢出，正好利用通孔的负压将其吸走。压杆对地毯的挤压不能是刚性的，所以必须要将压杆固定在且具有一定可伸缩性的弹簧上，具体设计方案如下：图3-10

28、 压杆机构的固定图3-11 压杆机构的固定虽然压杆是用来挤压地毯中的水分的，但这个机构只有在清洗地毯时才会用到，所以压杆不能时时刻刻的都处于压缩状态。当地毯清洗机处于移动但没有清洗任务的情况下，压杆就有必要收起。这里采用杠杆机构来达到收起压杆的目的，结构设计如下：图3-12 杠杆示意图如图3-12所示，利用杠杆将压杆提起。当杠杆将压杆提至最高位置时，采用销钉固定，销钉固定位置在图3-12中已标出。下面具体介绍一下销钉固定杠杆的方法：图3-13 销钉固定杠杆示意图销钉是可伸缩的，销钉圆头的初始位置位于两个固定板的之间，当杠杆的一段运动到销钉处，由于杠杆截面采用斜面设计，销钉会在杠杆继续向上的运动

29、过程中向后退行一段距离，直至遇到销钉孔，销钉会在弹簧的作用下进入销钉孔，从而达到固定杠杆的作用。整个过程类似于门锁的工作过程。当需要将压杆放下时，只需手动将销钉从孔中移出即可。销钉的手动控制将参自行车考刹车的结构，这样可以大大简化控制。考虑到弹簧提供的形变应力较大，所以这里的杠杆的另一端设计为踏板，用人的脚去踩踏提供拉力。踏板的结构设计如图3-14所示：图3-14 踏板的结构图3-15 踏板的夹角设计如图3-15所示，踏板与杠杆连接。为了增大接触面积提高摩擦力，踏板表面设计有60个凸起。此外考虑到踏板工作时会发生角度变化，特别将杠杆与踏板设计成有8夹角的结构，这样既可以防止踏板角度过大而对踩踏

30、造成不便又能使操作更舒适。3.2.4 洗涤剂液箱及废液箱按照设计要求估算洗涤剂箱和废液箱的容量。给定的尺寸为1000800800，箱体的尺寸可设计为1000800400。由此计算出的体积为320L。此箱体按照6：4的比例分为两部分，即213.3L为洗涤剂箱，106.7L为废液箱。初步设计结构如下：图3-16 水箱结构此结构只是按照设计尺寸要求制定的暂时方案，后面会依据其他零件及结构安排的合理性进行再调整。水箱及其连带结构（水管和泵）设计如图3-17：图3-17 水箱及其连带结构示意图水箱在整个机构的位置如下图所示：图3-18 水箱位置示意图水箱位于整个机构的最上方，其他机构（包括传动机构在内）

31、均在其下方一段距离。图3-18中传动机构未标出，从下一章起，将着重详细的介绍传动机构的设计与计算过程以及传动机构的具体结构和设计。4 传动设计和计算4.1 传动设计在上一章中已经讨论过传动方案的设计。本章将传动部分的设计逐步实施。4.1.1 确定电动机设计任务书中已给定设计参数：设计技术要求设计对象：地毯清洗机；设计对象的技术要求：功率：2000W清洗面积：0.3m2整机外观尺寸：1000800800工作时间：240h/年；以此选定电动机。地毯清洗机的电动机工作精度要求不高，载荷平稳。但应注意电动机的防水性能。考虑到工作环境，考虑使用Y系列封闭式三相异步电动机。查机械零件设计手册1第827页，

32、表19-11：Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机技术数据：型 号功率（KW）电压（V）频率（HZ）满载时堵转转距堵转电流最大转距电流（A）转 速（r/min）效率（%）功率因数(cos)额定转距额定电流额定转距Y801-20.75380501.82825750.842.26.52.3Y802-21.1380502.52825770.862.27.02.3Y801-40.55380501.51390730.762.46.02.3Y802-40.75380502.0139074.50.762.36.02.3Y90S-21.5380503.42840780.852.27.02.3Y90L-22.

33、2380504.8284080.50.862.27.02.3Y90S-41.1380502.71440780.782.36.52.3Y90L-41.5380503.71440790.792.36.52.3Y90S-60.75380502.391072.50.702.05.52.2Y90L-61.1380503.291073.50.722.05.52.2Y100L-23380506.42880820.872.27.02.3Y100L1-42.2380505.01430810.822.27.02.3Y100L2-43380506.8143082.50.812.27.02.3Y100L-61.538

34、0504.094077.50.742.06.02.2Y112M-24380508.2289085.50.872.27.02.3Y112M-44380508.8144084.50.822.27.02.3Y112M-62.2380505.694080.50.742.06.02.2Y132S1-25.53805011.1290085.50.882.07.02.3Y132S2-27.53805015.0290086.20.882.07.02.3Y132S-45.53805011.6144085.50.842.27.02.3Y132M-47.53805015.4144087.00.852.27.02.3

35、Y132S-63380507.2960830.762.06.52.2Y132M1-64380509.4960840.772.06.52.2Y132M2-65.53805012.696085.30.782.06.52.2Y132S-82.2380505.869880.50.712.05.52.0Y132M-83380507.769882.00.722.05.52.0表4-1 Y系列(IP44)封闭式三相异步电动机技术数据其中，Y90L-2，Y100L1-4和Y132S-8功率均为2.2KW。Y90L-2转速过高，不便于设计。Y132S-8为6级心轴，成本过高，综合考虑，选择Y100L1-4型电动

36、机。4.1.2 计算和分配传动比由表格4-1得，电动机转速为1430r/min。地毯清洗机的行进速度参考人的步行速度，定为0.5m/s，后轮的驱动轴转速为120r/min。由此计算总的传动比： （4-1）总传动比为12，将=12分配到各个传动轴。具体分配如图所示：图4-1 传动比分配示意图一级传动轴传动比 （皮带轮组）二级传动轴传动比 （伞齿轮组）三级传动轴传动比（链传动组）四级传动轴传动比 （直齿轮组）4.2 传动计算4.2.1 一级：皮带轮设计计算设计功率= （4-2）查机械零件设计手册表14-8得： （4-3） =1.12.2=2.42KW选定带型根据=2.42KW和查机械零件设计手册图

37、14-2得：选取A型传动带传动比大小带轮直径参考机械零件设计手册表14-14和图14-2，取=85mm取170mm （4-4）二级皮带轮实际转速 （4-5）带速 （4-6）式中取7）初定轴间距结构设计中没有具体定义，暂取=400mm所需基准长度 （4-7）由机械零件设计手册表14-3选取基准长度=1250mm实际轴间距 （4-8）安装所需最小轴间距 （4-9）张紧或补偿伸长所需最大轴间距 （4-10）小带轮包角 （4-11）单根V带的基本功率根据和，查机械零件设计手册表14-13c得：单根A型带考虑传动比的影响，额定功率增量由表14-13c得：V带的根数Z （4-12）由机械零件设计手册表14

38、-9查得：=0.97由机械零件设计手册表14-11查得：=0.93 取3根单根V带的预紧力 （4-13）查机械零件设计手册表14-10得：=0.1Kg/m,则：皮带轮的结构和尺寸图4-2 大皮带轮结构尺寸图a图4-3 大皮带轮结构尺寸图b4,2,2 二级：伞形齿轮设计计算设计参数：传动比，输入转速，齿宽系数，小齿轮大端分度圆直径，齿轮组表面硬度要求HBS350。齿数大齿轮齿数 （4-14）式中： 取51 取26齿数比 设计误差为1.93%，可用。 （4-15）模数大端模数 取标准模数2 （4-16）大端分度圆直径d节锥顶距R （4-17）节圆锥角=270151 （4-18）62589 （4-1

39、9）大端齿顶圆直径小齿轮： （4-20）大齿轮：齿宽b 取 （4-21）伞齿轮的结构和尺寸图4-4 大伞齿轮结构尺寸4.2.3 三级：链轮设计计算传递功率P=1.99KW，输入转速，轴直径30mm,设计传动比。链轮齿数z 取25 取38实际传动比链轮转速小链轮转速大链轮转速设计功率由机械零件设计手册表13-3查得工况系数 表13-4查得小链轮齿轮系数 表13-4查得排数系数 （4-22） 链条节距p根据和，在机械零件设计手册图13-1查得链号为08A，节距p=12.7mm6)检验小链轮孔径由机械零件设计手册表13-6查得：轴间距设计要求没有具体定义，暂设链长节数 （4-23）式中： （4-24

40、）取=47mm链条长度L （4-25）理论中心距由机械零件设计手册表13-2得： （4-26） （4-27） （4-28）实际轴间距 取254mm （4-29） 链速v （4-30）有效圆周力F （4-31）作用于圆周上的拉力 （4-32）润滑方式根据p=12.7mm和v=1.89m/s，查机械零件设计手册图13-3得：选用,即油滴润滑.17)链条标记08A-1-47 GB/T 1234-19974.2.4 四级：直齿轮设计计算第四级传动轴为最后一级，该轴直接与后轮联接。该级传动采用直齿轮传动，以后轮的直径确定大齿轮直径。下面计算后轮直径：地毯清洗机设计行走速度v=0.5m/s （4-33）后

41、轮直径为8cm。下面开始确定齿轮组的相关参数：确定中心距 （4-33）由于的齿轮组安装位置没有明确定义，所以这里需要先确定齿轮的其他相关参数。式中模数选取标准模数=2参考后轮直径初定大齿轮直径，小齿轮直径中心距 （4-34）小轮齿数一般为，初选计算齿轮分度圆直径d小齿轮： （4-35）大齿轮：齿轮宽度b按强度计算要求，取齿宽系数为，则齿轮工作宽度 （4-36）圆整后取 分度圆直径取标准5）齿顶圆直径 （4-37）6）齿根圆直径 （4-38）齿槽宽e （4-39）齿距p （4-40）齿全高h （4-41）齿轮结构及尺寸图4-5 大齿轮尺寸结构5 辅件及其选择5.1 主要零部件的材料5.1.1 轴

42、在此地毯清洗机中共需要5根轴，传动部分4根，旋转刷条一根。为了便于设计和制造，采用统一材料设计。为了确定轴的材料，需要对轴的载荷进行分析和校核。首先求出各轴输入功率，转矩。计算输入功率查机械设计课程设计手册3第5页表1-7得：一级皮带轮传动效率：=0.96二级伞齿轮传动效率：三级链轮传动效率： 四级直齿轮传动效率：计算各轴转矩 (5-1)为了方便轴承的选择，在此选最大转矩统一选择材料。查机械设计2第370页公式15-2得：轴的直径 (5-2)式中为材料的横截面积。查机械设计第370页表15-3得：当材料选择45钢时值为，对应的许用应力为。取=110 圆整取30mm。故，所有轴最小直径统一为30

43、mm，材料为45钢。5.1.2 轴承以轴径选取轴承。为了方便机器的制造装配以及维护，轴承型号按最大载荷统一选取。考虑到在清洗机中所受轴向载荷不大，主要载荷为径向载荷，应使用深沟球轴承。在此清洗机中最大轴向载荷在第四级传动轴上。整个机器重量约4900N，即最大径向载荷。最大轴向载荷在第二和第三根轴，因两轴所受轴向力相等，因此暂取第二根轴进行设计。 (5-2) 根据d=30mm，n=715r/min，设计寿命240h/年选取轴承。求比值查机械设计第321页表13-5，深沟球轴承最大e值为0.44，故此时符合寿命要求。5.1.3 弹簧在压杆机构中，压杆需要依靠机身重量对地毯进行挤压，同时压杆在不需要

44、工作时必须提起，这两个过程中均需使用弹簧。图5-1 压杆机构中的弹簧如图，该机构中需使用4根同型号的压力弹簧。确定弹簧基本参数弹簧材料截面直径d=3mm弹簧中径D=30mm弹簧有效圈数n=8压缩弹簧自由高度工作压力以人的脚踩踏力为参考，取F=100N计算弹簧载荷确定材料查机械零件设计手册第548页，表12-3得材料切应力公式： (5-6)式中 (5-7) =1.14 (5-8)MPa查机械零件设计手册第549页，表12-5，根据，选择65Mn作为材料。完善弹簧参数查机械零件设计手册第549页，表12-4，硅锰钢切变模量G为。弹簧变形量（最大）： (5-9) 弹簧节距： (5-10)间距： (5

45、-11)螺旋角： 取5 (5-12)材料展开长度： (5-13)5.2 其他零件材料说明5.2.1 底座和把手1）底座。底座是支撑所有机构的载体，在地毯清洗机中无其他强度要求。一般合金钢即可满足设计要求，在此选用角钢。2）把手。把手作为手动操作的重要部件，其强度要求也不高。选用一般的管材即可满足。查机械零件设计手册第144页表3-17得：选择外径30mm壁厚4mm的普通钢管（GB/T 173981998）。5.2.2 传动件1）为了方便加工，伞齿轮的及直齿轮和材料均统一选取。查机械零件设计手册第133页表3-9得：选用钢号50Mn作为齿轮材料（GB/T 6991999）皮带轮工作强度要求一般，

46、这里选取45钢作为皮带轮材料。链轮参考机械零件设计手册，选用45钢作为链轮材料。6 总结6.1 成本分析一款好的地毯清洗机不但需要良好的清洗能力，成本的高低也同样是一个重要指标。本次设计任务，本着简单实用的设计原则，结构设计在功能具备的情况下尽可能的简化以降低成本。电动机。电动机在选择的时候选择转速功率适当的同时兼备低成本特点的电动机。Y100L1-4型电动机现在市场参考价在500元以下，性价比较为突出。传动。为了降低成本，选取皮带轮和链轮还有齿轮配合使用的传动结构。此组件的成本不到200元，相对于减速器的价格是相当廉价的。清洗机构。选用旋转刷条结构，效果好但成本很低。在满足清洗功能的前提下省

47、去了喷洒洗涤剂的泵和喷口，直接用一定口径的管材替代。至此，清洗部分的成本降至50元左右。由于采用了以上措施，整个地毯清洗机的成本不到1000元。当前同类产品在中国市场里国产品牌不多且价格较高（一般2000元左右），低成本高效率使得本清洗机在同类产品中竞争力显著提升。6.2 整体分析 由于本机采用了高速旋转刷条和先刷后吸的清洗理念，使本机具有以下特点：清洗高效采用三爪旋转刷条，刷条采用476.7r/min的转速，保证刷条的清洗在同一区域达到24次/秒，效率很高。干燥迅速配合专门设计的压杆，在洗涤剂喷洒洗涤后迅速将其吸走，加快地毯的干燥，减少不必要的等待时间。 下面分析一下本机的不足之处。尺寸较大

48、本机在同类机器中尺寸相比较大。与之带来的问题较多，如机器笨重，操作上具有一定的局限。存在清洗死角采用传统洗刷方式优点固然很多，但也不可避免的存在缺陷。旋转刷条虽然能迅速高效的清洗一般情况下的地毯，但是当遇到工作空间较为狭窄或需要的清理面非平面的情况时，会留下清洗死角。功能单一结构简单带来的问题就是功能单一，不能实行自动化操作。同类高端产品中某些产品除了对地毯的清洗和干燥外还有对地毯进行护理的功能。6.3 设计总结本次设计，从外文翻译和开题报告开始，经历了设计方案的确定，零部件的设计和整体方案的完成，历时2个月的时间。在这两个月里，查阅了大量参考资料和文献，零部件的设计经过了设计，修改，再设计的

49、过程，最终趋于完善。整体方案由最初的“吸（吸尘）-喷（喷洒洗涤剂）-刷（洗刷地毯）-抽（抽出废液）-烘（烘干）”到后来的“喷刷-吸”，方案的简化带来的不仅仅是更简单的设计，还有更多的市场信息。这让我了解到，理论和现实的差距。虽然使用最新的技术可以达到更好的效果，但是必须结合现实，一台清洗机就算清洗效果再好，但如果卖到上万元的价格，可能会无人问津了。这就是现实，而我们大学生缺少的正是理论与现实的联系，很多人只知道以为的学习课本上的而很少去问去联系现实中的情况，这样导致的结果必然是理论与现实越走越远，虽然毕业，但却不是社会的可用之材。所以我的这次设计总结起来就一句话：用最简单的设计达到最实用的效果！结束语转眼间为期2个月的毕业设计快要结束了。在过去的2个月里虽然很苦