【《某家用地面清洗机机械结构设计计算案例》3200字】

某家用地面清洗机机械结构设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u29634某家用地面清洗机机械结构设计计算案例 1235251家用地面清洗机的总体方案设计 121071.1家用地面清洗机的总体方案图 1137361.2家用地面清洗机的工作原理 2133172家用地面清洗机机械结构设计 228662.1电机型号的选择与计算 272452.2齿轮的设计与计算 3155572.2.1材料选择 3227682.2.2节锥角的计算 3248062.2.3大端模数 3297162.2.4齿轮分度圆的直径 3143452.2.5锥距 4142342.2.6齿轮齿顶、齿根圆直径 4191442.2.7齿宽 4161372.2.8节圆周速度 4283142.3家用地面清洗机的功能概述 4148142.3.1家用地面清洗机的工作模式 534212.3.2家用地面清洗机的导航系统 5269902.4齿轮的强度校核 5118382.4.1校核齿面接触疲劳强度 5324402.4.2接触疲劳强度的许用应力 6293702.4.3校核齿根弯曲疲劳强度 7245342.5家用地面清洗机的智能控制系统 7家用地面清洗机的总体方案设计家用地面清洗机的总体方案图本次设计的家用地面清洗机采用的方案就是设计两个动力轮，在动力轮后面进行安装一组毛刷和小型水泵，毛刷后面放置一个万向轮，通过电机来进行带动动力轮驱动地面清洗机进行运动，通过改变电机的转速从而来进行控制地面清洗机的运行速度，通过万向轮来进行改变地面清洗机的运行方向，当地面清洗机检测到地面有污渍的时候，水泵会自动进行喷射水雾出来，然后毛刷进行旋转，达到地面清洗的效果，并且外壳使用了塑料外壳，再其外观上进行喷漆，能够使产品的外观看起来比较好看。家用地面清洗机的工作原理本次设计的地面清洗机的工作原理就是通过芯片上外接的感应器来进行扫描当前的工作环境，然后通过电机来进行驱动动力轮使地面清洗机来进行工作，通过调节动力轮电机的转速和万向轮来使地面清洗机在运动的过程当中进行转向和掉头。地面清洗模式分为全方位清洗和污渍清洗以及边沿清洗，不同的清洗模式能够对房间进行不同的地面清洗，用户能够根据需求来选择自己需要的清洗方式，并且地面清洗机里面的传感器能够自动扫描整个房间的地形，在进行清洗的时候，能够自动避开障碍物，并且自动进行规划路线。当地面清洗机里面的水用完的时候，清洗机会自动回到水槽进行加水，当毛刷比较脏的时候，也会对毛刷进行自动清洗，还能够实时监控当前清洗机的用电状态从而达到相对比较智能的状态。家用地面清洗机机械结构设计电机型号的选择与计算对地面清洗机的各个模块进行设计，首先就是要对设计出来的地面清洗机的质量进行把控，本次设计的地面清洗机的质量设置为10000g，动力轮的设计大小范围为大约为50mm~200mm之间，动力轮的转速设置为2r/min。通过计算得到，电机的负载和传动效率。计算公式如式3-1和3-2所示。(3-1)(3-2)3-1，3-2式中的参数如下：G－电机的负载－传动效率，取0.75通过式3-1和式3-2计算出来的电机结果如下所示：N=＝0.18(KW)(3-3)所以根据N＝0.10kw，n＝1500r/min。齿轮的设计与计算材料选择本次设计的传动齿轮大小是没有严格限制的，并且用量较少，所以本次设计的小齿轮使用40Cr(调质）且硬度大约为280HB，大齿轮用45钢（调质）且硬度为240HB。大小齿轮的精度都选择了7级精度。节锥角的计算（3-4）（3-5）（3-6）通过参考文献[2]当中的表格14-3-3可以得知（3-7）式3-7中，齿顶高系数，。当小齿轮数Z1取值为30的时候，就得到大齿轮数Z2的值，计算公式为3-8所示。（3-8）通过式3-8能够计算出Z2为49.8，但是齿轮数要取整，所以Z2的取值为50。大端模数根据本次设计出来的地面清洗机的实际要求和其工作条件可得其大端模数为（3-9）齿轮分度圆的直径mm（3-10）mm（3-11）锥距mm（3-12）齿轮齿顶、齿根圆直径通过参考文献[2]当中的表10-9可以计算出本次设计的齿顶高和齿顶圆直径已经齿根高，计算公式分别为3-13、3-14,3-15和3-16。能够计算出来齿顶高、齿顶圆直径、齿根高、齿轮基圆直径。齿顶高（3-13）齿顶圆直径（3-14）（3-15）齿根高（3-16）齿轮基圆直径（3-17）（3-18）齿宽通过参考文献[2]当中的表14-3-3可以得到本次设计的齿轮的齿宽，其计算公式如3-19所示。mm（3-19）节圆周速度m/s家用地面清洗机的功能概述本次设计的家用地面清洗机有一下功能：三种不同的清洗模式：分别是全方位清洗、污渍清洗、边沿清洗；智能导航系统：能够自动规划清洗路线；自动清洗换水功能：当毛刷或者水盒没水的时候，家用地面清洗机会自动进行清洗毛刷和加水。家用地面清洗机的工作模式全方位清洗模式：地面清洗机对要打扫的环境进行扫描完成后，会自动对整个环境的地面进行清洗；污渍清洗模式：通过清洗机上面的传感器来进行检测当前地面哪里有污渍，就直接去清理污渍；边沿清洗：对当前环境进行检测后，对环境的边沿和死角进行清洗；家用地面清洗机的导航系统地面清洗机的智能导航的本质就是通过传感器来进行检测当前需要打扫的环境，并且根据环境使用算法来进行自动规划打扫路径，按照正常的设计方法，地面清洗机的路径规划有两种不同的方式，第一种方式就是随机式全覆盖除污渍和规划式全覆盖除污渍，随机式全覆盖除污渍这种方法比较容易实现的，并且不需要太多的硬件电路，并且编程也是比较简单的，其缺点就是不能够充分的对整个区域来进行打扫，并且打扫的时候是具有随机性的，而不是准确性的，所以在清洗过程当中整个系统会比较浪费时间和浪费能源。规划式全覆盖除污渍其主要是通过超声波传感器来进行检测地面清洗机前方是不是有障碍物，当没有障碍物的时候，地面清洗机会按照原先制定好的路线正常运行，当碰到障碍物的时候，地面清洗机就会进行避障，改变清洗路线。齿轮的强度校核校核齿面接触疲劳强度通过参考文献[4]当中的表可以计算得到齿面接触应力数值，齿面接触应力计算公式如3-20所示。（3-20）通过3-20来进行确定公式内的各计算数值（1）计算载荷系数电动机驱动，载荷平稳，由参考文献当中的[4]当中的表可知，当的时候，能够求得平均分度圆直径和平均分度圆圆周速度。平均分度圆直径(3-21)平均分度圆圆周速度(3-22)由参考文献[4]当中的图（a）可知，按，得；由参考文献[4]当中的图（b）可知可知，按，齿轮悬臂布置，；由文献参考文献当中的[4]当中的表可知，；由参考文献文献[1]当中的表可知，弹性系数；节点区域系数计算得，接触疲劳强度的许用应力根据参考文献[4]中的表可知，许用接触应力计算公式，即（3-23）确定公式内的各计算数值①小齿轮的接触疲劳强度极限②最小安全系数③由参考文献当中的[1，10-13]可知，计算应力循环系数由参考文献文献[1]当中的图10-19可知，查得接触疲劳寿命系数，④尺寸系数⑤工作硬化系数，按⑥润滑油膜影响系数，MPa由于MPaMPa，故安全。校核齿根弯曲疲劳强度（1）齿根应力的计算根据参考文献[4]当中的表可知，弯曲应力计算公式，即（3-24）确定公式内的各计算数值由参考文献[1]当中的表可知，，，MPa（2）弯曲强度的齿根许用应力由参考文献当中的[4]当中的表可知，齿根许用应力计算公式，即（3-25）确定公式内的各计算数值弯曲疲劳极限MPa齿轮的应力修正系数弯曲强度的最小安全系数弯曲疲劳寿命系数，弯曲疲劳的尺寸系数计算得，由于MPaMpa，故安全。家用地面清洗机的智能控制系统地面清洗机在正常工作的时候肯定会碰到障碍物，所以要对地面清洗机加入测距模块来使地面清洗机在运行的时候能够成功的躲避障碍物来进行正常工作，所以本次设计的地面清洗机就在其外壳内部装了三个超声波传感器，用来检测地面清洗机旁边是否有障碍物，超声波测距传感器按照如图3-1所示。图3-1超声波测距传感器安装图芯片想要驱动超声波传感器就要不断的发送波形给超声波传感器，当超声波传感器接收到芯片发来的信号的时候，会自动发出一定频率的声波，因为声波在相同的介质当中会以相同的速度进行传播，当在不同的介质当中的时候，会发生发射现象，然后当超声波传感器接受到反馈回来的声波，就会计算前方的障碍物距离超声波传感器还有多远，当距离小于设计完成的距离的时候，就能够发送