自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的設(shè)計(jì)（附外文翻譯及圖紙）

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1、#1引言1.1清洗建筑表面的意義隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展迸步，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市建筑更加規(guī)范，完美。千姿百態(tài)的各式建筑，尤其是高層建筑外墻都用各種建筑材料迸行裝飾，如粘帖各色墻磚，瓷磚，馬賽克，或涂上涂料，但是，自然界的風(fēng)吹雨打，日光輻射，塵埃污染，以及一些人為或偶然事故等原因，一段時(shí)間過(guò)后，建筑表面都將不同程度地變得污濁灰暗，破舊不堪，在環(huán)境差的地區(qū)，污染或損壞還相當(dāng)嚴(yán)重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清潔，就需要經(jīng)常清洗，整理。為此，世界發(fā)迖國(guó)家和地區(qū)，對(duì)保持建筑表面的清潔非常重視，并以法律的形式明確規(guī)定，每年必須定期清洗，否則將受到処罰。近年來(lái)，我國(guó)各級(jí)政府部門(mén)的環(huán)境保護(hù)意識(shí)已發(fā)生了

2、很大改變，國(guó)內(nèi)一些大，中城市，特別是旅游，開(kāi)放城市，旅游景點(diǎn)，為保持建筑表面清潔，也制定出臺(tái)了相應(yīng)的法規(guī)，全國(guó)范圍的衛(wèi)生評(píng)比活動(dòng)，把保持建筑表面清潔列為考核的重要指標(biāo)之一，其中高層建筑的外墻，醒目，突出，自然也就成為檢查的重中之重。有信息表明，十五期間國(guó)家用于環(huán)境保護(hù)的投資將由九五期間國(guó)民生產(chǎn)總值的1.5%翻倍增加至4%，同時(shí)還伴隨以產(chǎn)業(yè)政策的優(yōu)惠。所以，隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，政府，公民的環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，建筑表面清潔問(wèn)題必將引起各方面的高度重視，建筑清洗行業(yè)必然具有廣泛的發(fā)展前景，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益. 建筑表面清洗主要包括外墻清洗和中央空調(diào)風(fēng)管的清洗，目前外墻清洗是采用傳

3、統(tǒng)的“蜘蛛人”清洗，這是以犧牲生命為代價(jià)的非人工作，部分城市頒布了建筑表面清洗條例；由于非典事件，公共衛(wèi)生得到了高度的重視，特別是中央空調(diào)風(fēng)管的清洗，最近有關(guān)中央空調(diào)的清洗條例很快出臺(tái)；因此對(duì)于建筑表面清洗提供一個(gè)完備的解決方案，必然打破一個(gè)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)格局，改變了人們的工作方式，用機(jī)器人清洗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工清洗或無(wú)法清洗，是必然的發(fā)展趨勢(shì)。1.2目的和現(xiàn)實(shí)意義洗墻機(jī)的功能主要在于清洗大樓窗戶、外墻等外部結(jié)構(gòu)，然而礙于在清洗大樓時(shí)清洗后廢水的處理，清洗的效果、效率等等，目前市面上尚無(wú)自動(dòng)的大樓洗墻機(jī)。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高層式建筑如雨后春筍般的拔地而起。高樓外墻的外觀保養(yǎng)和清潔成

4、為樓宇管理不可缺少的一部份。有需求就由市場(chǎng)，高樓外墻的清潔必將成為一種經(jīng)濟(jì)效益高，前景廣闊的行業(yè)。在中國(guó)，這種行業(yè)正在逐漸興趣。我國(guó)高墻清潔主要采取兩種形式。1.3研宄現(xiàn)狀綜觀目前市面上可見(jiàn)的洗墻機(jī)，清洗方式主要還是以人工清洗為主，所以都是以掛籠垂降，再以人工方式清洗墻面；然而垂掛以及掛籠的升降方式便較具變化。傳統(tǒng)的是人手清潔，用繩把人系住和定位，逐層清潔。這種方式人在半空吊來(lái)吊去的（好象攀崖運(yùn)動(dòng)員下山時(shí)那樣），勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低，因?yàn)橹黧w是人，所以帶有一定的危險(xiǎn)性?，F(xiàn)代的機(jī)器人清潔，現(xiàn)代科技的發(fā)展，機(jī)器人代替人手工作是必然的趨勢(shì)，在國(guó)外和我國(guó)的一些清潔公司已經(jīng)采用了機(jī)器人來(lái)進(jìn)行高樓外墻的清潔

5、工作，但是這些機(jī)器人構(gòu)造復(fù)雜，操作復(fù)雜，功能繁多（有些功能是很少用到或在某些場(chǎng)合不會(huì)用到），造成成本高（如果是一些由人工智能的機(jī)器人就更加不用說(shuō)了）和資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高樓外墻清潔機(jī)器。32方案評(píng)價(jià)與選擇2.1髙樓外墻清潔機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作現(xiàn)代高樓外墻自動(dòng)清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)主要分為下面幾種：2.1. 1設(shè)置于頂樓的支撐突梁以下為一些常見(jiàn)的支撐突梁：(1)固定式如圖2.1所示：(A) F型突梁（B) L型突梁圖2.1固定式突梁(2)活動(dòng)式:設(shè)有活動(dòng)滑軌，如圖2.2為一種滑軌：圖2.2滑軌滑軌式的作動(dòng)情形如圖2.3所示：圖2.3滑軌式的作動(dòng)情形A.水平式滑軌B.

6、自走平臺(tái)C.垂直式滑軌圖 2.4 多種形式的滑軌直接將大型起降車設(shè)置于頂樓，方便隨時(shí)清洗，亦有助施工維修，但成本高昂且占空間。2.1.2支撐纜繩纜繩能承受高度張力，目前專用纜繩就可達(dá)到需求。2.1.3乘載用掛籠小型掛籠如圖2.5所示：圖2.5小型掛籠中型掛籠如圖2.6所示:圖2.6中型掛籠2.1. 4動(dòng)作馬達(dá)對(duì)于馬達(dá)，一般來(lái)說(shuō)有以下要求：A.高扭力、低轉(zhuǎn)速。7B. 斷電自動(dòng)煞車。C. 機(jī)械煞車裝置。D. 靜定功能。2.1.5升降結(jié)構(gòu)對(duì)于升降的結(jié)構(gòu)，目前計(jì)劃主要依現(xiàn)有一般市面上可見(jiàn)的機(jī)構(gòu)加以改良，作為自動(dòng)洗墻機(jī)的作動(dòng)裝置，裝在樓頂?shù)牟竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卷桶控制鋼絲繩的收放，使的刷子部分的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能在高

7、墻上縱向移動(dòng)。在這里，選擇卷?yè)P(yáng)機(jī)類似的機(jī)構(gòu)，加以改進(jìn)。2.1.6清洗刷考慮到刷子受到的摩擦力很小，刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力由小電機(jī)提供，如圖所示刷子部分采用紅外線測(cè)距。當(dāng)墻上的玻璃窗等與墻的豎直距離不等時(shí)，刷子不能很好的清洗玻璃等凹或凸出來(lái)的部分。所以從機(jī)器采用紅外線測(cè)距，使刷子能更好的工作，即使有突出的墻沿，也可以通過(guò)機(jī)器自己調(diào)節(jié)(線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和彈簧力來(lái)調(diào)節(jié)）刷子由一個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。為了使機(jī)器在刷子往返運(yùn)動(dòng)中，不會(huì)使機(jī)構(gòu)左右搖擺，所以采用一些輔助機(jī)構(gòu)來(lái)減少左右搖擺，如圖所示，采用末端加有一個(gè)輪，此輪與墻接觸。當(dāng)機(jī)器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪與墻之間是滾動(dòng)摩擦，使機(jī)器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以使機(jī)器與墻之間保持一定的距

8、離，從而不會(huì)撞到墻或者玻璃，當(dāng)墻左右搖晃時(shí)，這時(shí)，輪與墻之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，對(duì)機(jī)器左右搖擺有一定的抑制作用。還有一些輔助機(jī)構(gòu)使得清潔機(jī)在墻上工作更加平穩(wěn)。2.2方案評(píng)價(jià)與選擇根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，投資小，成本低，安全可靠，工作效率高，故選用，水平式滑軌，支撐纜繩，小型掛籠，升降機(jī)構(gòu)采用類似卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)，工作部，利用工作電動(dòng)，經(jīng)減速器減速，帶動(dòng)清洗刷轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)清洗功能。3運(yùn)動(dòng)學(xué)及結(jié)構(gòu)方案的確定根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，一小時(shí)可以清洗墻面600-800平方米，考慮到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接單向進(jìn)給，故只考慮升降，而且要達(dá)到600-800平方米，所以要選用大型號(hào)的清洗刷。其結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：3.1運(yùn)動(dòng)學(xué)參

9、數(shù)選定初選卷?yè)P(yáng)機(jī)，根據(jù)GB/T 1995-2002，選用雙卷快速快溜放卷?yè)P(yáng)機(jī)，額定速度為20m/min_25min，額定載荷為25KN。根據(jù)初選的卷?yè)P(yáng)機(jī)，則定清洗刷直徑應(yīng)500mm。清洗刷與墻面的摩擦力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得工程塑料的動(dòng)摩擦因數(shù)在4 =0.1口0.5之間，因?yàn)?，清洗刷基本上靠自?dòng)壓在墻面上，又要考慮到清洗干凈，故選用動(dòng)摩擦因數(shù)較大的工程塑料，選定其動(dòng)摩擦因數(shù)為= 0.5，估算清洗裝置200 3OOAg-，故F = Nuk = 2000N X 0.5 = 1000N工作機(jī)所需輸入功率：Pw = Fv =1000 X 23 = 230KW 1000w1000x1各部件的傳動(dòng)效率：工作機(jī)的

10、效率：W = 1 傳動(dòng)裝置中各部分的效率，查機(jī)械手冊(cè)得8級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)效率：”齒=0.97 彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：作=0.992 齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率： = 0.99 球軸承傳動(dòng)效率：7球=0.99(對(duì)）滾子軸承：尊=0.99(對(duì)）電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率： = /球齒滾齒滾義=0.992 0 .)09 C097 x0. 9 8Add IohI u初步齒寬b ，b = d di = 1.0x45 = 45mm4.1. 2校核計(jì)算冗dn7TX 45 x 1430圓周速度V，v：60 X1000 60 X1000精度等級(jí)由表12.6，選用8級(jí)齒數(shù)Z1、模數(shù)m和螺旋角p：Z1 = 22,

11、 Z2 = iZi = 105.24，取Z=105mt = d = 45 = 2.045455，由表 12.3，取mn = 2mm Zi 22:3.37 m/smn2p = arccos = arccosmt2.045455使用系數(shù)Ka由表12.9，Ka = 1.25 動(dòng)載系數(shù)Kv，由圖12.9，Kv = 1.18齒間載荷分配系數(shù)Kha 2T1 2718238.50Ft = = 810.6#d14513KAFt 1.25 7 810.622.52 1，取Sp = 1故：0.77Sa V 1.67接觸最小安全系數(shù)Sh min，由表12.14，得Sh min = 1.05 (一般可靠）總工作時(shí)間t

12、h，th = 4 X 250 X16 = 16000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl：Nl I = 60聲th = 60 X1X1430 x 16000 = 1.3728 x109Nl2 = Nl1/ i1 = 1.3728 x 1074.782 = 2.8708 x 108接觸壽命系數(shù)Zn，由圖 12.18，Zm = 0.97，Zn2 = 1.15許用接觸應(yīng)力GH：! GhUmLZma 710 X 0.97I gh1 I = 655.90MPaL JSh lim1.05r i Ch lim 2Zn2 580 X 1.15 一產(chǎn)，川ch2 = 635.24MPaL JSh lim1.05驗(yàn)算GH= ZeZ

13、hZsZ1bdl2 U。一一2x3.37x18238.50 4.782 + 1189.8x2.45xO.77xO.99x JV 45 x 4524.782=478.81Mpa YP min，故YP = 0.9120120齒間載荷分配系數(shù)KFa，i = 317 = 2.7SaY s 1.67 7 0.70前已求得KFa = 1.74 ，故KFa = 1.74SaY Sb 45齒向載荷分配系數(shù)Kfp，由圖12.14，b =45 = 10，Kfp = 1.41h 2.25 7 2載荷系數(shù)K，K = KaKvKfaKFp = 1.2571.1871.7471.41 = 3.62彎曲疲勞極限Jfiim，

14、由圖12.23c，gfiimi = 600MPa，gfiim2 = 450MPa彎曲最小安全系數(shù)，由表12.14，Sfmin = 1.25應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl，NlI = 60Ynith = 60 7171430 716000 = 1.3728 7109Nl2 = Nl i/ h = 1.3728 7109/4.782 = 2.87087108彎曲壽命系數(shù)Yn，由圖12.24，Ym = 0.9，Yn 2 = 0.98 尺寸系數(shù)Yr，由圖12.25，Yx = 1.0許用彎曲應(yīng)力f Zi = 28，Z 2 = iZ I = 3.416 7 28 = 95.648，取Z2 = 96MCf lim 1YN

15、1YX 600 X 0.89 X 1, =427.20MPaSf min1.25r -i Cf lim 2 Yn 2 Yx 450 X 0.94 X1，TiCf 2 = 338.4MPaL JSf min1.25驗(yàn)算2KT1CF1 =lFaISaI si Pbd mn=2X 3 62X18238 50 X 2.67 X1.52X 0.70x 0.9 = 83.36MPa gf145 x 45 x 2L JYf2Ys200 2.18 x 1.82 m r iCf2 = Cf1= 83.36X= 78.40 Ad,丨 d |ohJ u初步齒寬b ，b = x/d d1 = 1.0X72 = 72m

16、m 4.2.2校核計(jì)算圓周速度V，V = =x 72 X299038 = 1.13 m/s 60 x 1000 60 x 1000精度等級(jí)選用8級(jí)齒數(shù)、模數(shù)和螺旋角：17Jmt =2.571492，由表 12.3，取mn = 2.5 Z1 28P = arccos = arccosmt2.571492使用系數(shù)KA，表12.9，Ka=125動(dòng)載系數(shù)，由圖12.9，Kv=110齒間載荷分配系數(shù)Kha 2T227 83767.45Ft =2326.87N：1332,10(和估計(jì)值接近)2.572KaF? 1.25 7 2326.8772mnd140.40 1，取 =丨，故Zs = J丄=J丄=0.7

17、7 saV168螺旋角系數(shù)ZP，Zp = 4cosP =cos133210 = 0 99接觸最小安全系數(shù)SH min，由表12.14，得SH min = 1.05 ( 般可靠）總工作時(shí)間th，th = 4X250x16 = 16000h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)m：Nl I = 60n2th = 60 x 1 x 299.038x16000 = 2.87 x 108Nl2 = Nl1/ /2 = 2.87 x108/3.416 = 8.40 x107接觸壽命系數(shù)Zn，由圖12.18，Zn1=110，Zn 2=116許用接觸應(yīng)力GH 卜= 71lH = 743/MPaL JSh lim1.05r i Chli

18、m2Zn2 580 X 1.16 ch 2 = 640.76MPaL JSh lim1.05驗(yàn)算GH = ZeZhZsZI bdl2 u一 一/2x3.54x83767.45 3.416 + 1=189.8 x 2.44 x 0.77 x 0.99 x Jffy Ilxll23.416=505.91 MpaYP min，故Yp = 0.89120120齒間載荷分配系數(shù)KFa，i = 383 = 3.30SaYs 1.68 7 0.69前已求得KFa = 1.75 ，故KFa = 1.75SaY Sb 72齒向載荷分配系數(shù)Kfp，由圖12.14，一= 12.8，Kfp = 1.44h 2.25

19、7 2.5載荷系數(shù)K，K = KAKvKFaKFp = 1.2571.1071.7571.44 = 3.47彎曲疲勞極限，由圖12.23c，CTfiim1 = 600MPa，ctfiim2 = 450MPa 彎曲最小安全系數(shù)，由表12.14，Sf min = 1.25 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl，Nl1 = 2.87 7108，Nl2 = 8.407107彎曲壽命系數(shù)Yn，由圖12.24，Yn = 092，Yn2 = 094尺寸系數(shù)&，由圖12.25，Yx =1.0許用彎曲應(yīng)力TF MTF lim 1Yn1Yx 600 7 0.92 7 1=441.6MPaSf min1.25r I TF lim 2Y

20、n2Yx 450 7 0.94 7 1tf2 = 338.40MPaL JSf min1.25驗(yàn)算TF1 =YFa1Ysa1YsY Pbd mn273477 83767 45=.7 2.55 71.62 7 0.69 7 0.89 = 113.80MPa tf172 7 72 7 2.5L JYFa2Ysa2 2.19 71.82r Itf2 = tf1= 113.807= 109.80Ma C3=102.3/-.= 12.655mmVni V 1430I T)f rdii C3=102.3/.=21.036mmV nii V 299.0387 /尸iii I 2.493 _. .d iii

21、C 3 = 102.3/= 31.149mmVniii V 87.537式中：C為軸強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)，40Cr所對(duì)應(yīng)的系數(shù)為102考慮到實(shí)際情況，可將這三軸的最小軸徑定為25mm，50mm和35mm。4.3.2初選聯(lián)軸器聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外，有些還具有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線偏移的功能，以及具有緩沖、吸振、安全保護(hù)等功能。電動(dòng)機(jī)軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較高，為減小啟動(dòng)載荷，緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和具有彈性的聯(lián)軸器，該設(shè)計(jì)選用彈性柱銷聯(lián)軸器。減速器低速軸與工作機(jī)聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，不必要求具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但傳遞轉(zhuǎn)矩較大，又因減速器與

22、工作機(jī)不在同一底座上，要求具有較大的軸線偏移補(bǔ)償，因此選用鼓形齒式聯(lián)軸器。根據(jù)上述分析并考慮到實(shí)際情況，聯(lián)軸器選擇如下：電動(dòng)機(jī)軸和減速器高速軸聯(lián)接用的聯(lián)軸器選用LT4聯(lián)軸器J128X 44GB / T4323 - 2002。J125 X 444.3.3初選軸承軸承是支承軸頸的部件。由于該傳動(dòng)裝置采用兩對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，經(jīng)比較選擇，采用兩對(duì)角接觸球軸承和深溝球軸承從高速軸到低速軸，選用的軸承分別為7307C、30210、30210，均為成組使用，面對(duì)面安裝。Fr/Fr2Fr,Fal水平面受力圖b5軸的校核計(jì)算Fr25.1髙速軸受力分析高速軸受力情況如下：軸受力圖垂直面受力圖C圖5.1高速軸受力情況r

23、 2T1 2 718238.50 oinArFt1 = 810.60 Nd145尸F(xiàn)t1 tan an 810.60 tan 20Fn = 301.74#cos P cos1265Fa I = Ft I tan P = 810.60 7 tan1265 = 173.80N水平受力分析：對(duì)Fr2作用點(diǎn)取矩，則有Fr1758 + Fa17飛301.74 7 58 +173.80 7 22.5 r=2 = 107.06N200200對(duì)Fm作用點(diǎn)取矩，則有Fr1 X 142 - Fa1 X301.74 X142 -173.80 x 22.5200Fr 2194.68N200垂直面受力分析：對(duì)Fr2作用

24、點(diǎn)取矩，則有：對(duì)FR1”作用點(diǎn)取矩，則有：FR1 = F1X5/ = 81060 X 58 = 235.07N 200200Fr2 = Ft1x142 = 575.53 2005.2中間軸校核計(jì)算中間軸結(jié)構(gòu)和受力分析圖如下:中間軸材料選用40Cr調(diào)質(zhì)，仍=750MPa，as = 550MPa。軸的彎曲應(yīng)力校核步驟如下:計(jì)算齒輪受力齒輪II所受的力（P1 = 1265):圓周力Ft2 = Ftl = 810.60N徑向力Fr 2 = Fr I = 301.74N軸向力Fa 2 = Fa I = 173.80N轉(zhuǎn)矩T2 = 83767.45N mm 齒輪III所受的力：（P2 = 133210)向

25、ml 2T2 2X83767345圓周力Ft3 =2326.87Nd372/Xr,_L, Ftan20。2326.87tan20。徑向力Fr 3 = = = 871.11#cos P cos133210軸向力Fa3 = Ft3 tan P2 = 2326.87 x tan133210= 560.19N計(jì)算支承反力水平面反力215 190 72 Fr2X 57.5 - FalX.Fr3X 128 - Fa3X FR1 = 2199215 190 72 301.74 x 57.5 -173.80 x .871.11x128 - 560.19 x -668.44N199Fa2 X ”+ Fr2 X1

26、41.5 - Fr3 X 71 + Fa3 X ”199215 19072173.80 x . + 301.74 x141.5 - 871.11x 71 + 560.19 x 99.07NFr21406.57N垂直面反力Ft 3 X128 + Ft 2 X 57.5Fr199Ft3 x 71 土Ft2 X141.5 199199 1730.90N2326.87 x 71 + 810.6 x141.5199(xz圖圖所示，Mx圖所示，合成彎矩M+水平面受力圖，如f圖所示垂直面受力圖，如h圖所示畫(huà)軸彎矩圖水平面彎矩圖，如g圖所示，垂直面彎矩圖，如合成彎矩圖，如j 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩T = T2 =

27、 83767.45N mm轉(zhuǎn)矩圖，當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖，如圖k所示aT = 0.60 X 83767.45 = 50260.47N mm許用應(yīng)力用插入法由表 16.3，查得c-Ib = 70MPg，go6 = 120MPa 應(yīng)力校正系數(shù)a = = 二0- 0.60叫120畫(huà)當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量彎矩：在齒輪III中間處M1 M2 +(aT )2 = 135550.36N mm在齒輪II (軸頭）中間處M2=扣2 +(aT)2= 96106.59Nmm當(dāng)量彎矩圖，見(jiàn)圖I 校核軸徑齒根圓直徑df3 = d3 - 2 X (ha + c)mn = 72 - 2 x1.25 x 2.5 = 65.75mmM1 /135

28、550.36 ”軸徑d1 -1 = 3=3= 26.85mm30.1c- 1b V 0.1x70,M2 /96106.59 md2 - 2 = 3= = 3= 23. 95mm30.1c- 1b v 0.1X70經(jīng)檢驗(yàn)軸所用尺寸合格。中間軸安全系數(shù)校核計(jì)算如下：以齒輪III端面處危險(xiǎn)截面為例進(jìn)行安全系數(shù)校核。對(duì)稱循環(huán)疲勞極限c16= 0.44c = 0.44 X 750 = 330MPa= 0.30c = 0.30 x 750 = 225MPa脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限G = 1.7c-1b = 1.7 x 330 = 561MPaT0 = 1.6 = 1.6 x 225 = 360MPa等效系數(shù)I =

29、 2G-1b -G0b = 2X 330-561 = 0.18G5612了Ta 2 7 225 - 360wt1 = 0.25T0360截面3-3上的應(yīng)力水平面彎矩d3Mxy = Fm 7112 + Fa37飛+ Fr37 4172= 668.44 7112 + 560.19 7一+ 871.117 41 = 18982.93N mm2垂直面彎矩Mxz = Fr I 7112 + Ft37 41= 1730.90 7110 + 2326.87 7 41 = 98459.13N mm合成彎矩M = JMxy2 + Mxz2 = 100282.39N mm(-18982.93)2 + (98459

30、.13)2= 100272.39Nmm彎曲應(yīng)力幅T=T = M = 10027239 = 3.83MPa aW 0.17 643彎曲平均應(yīng)力T = 0+n/*土IT2 83767.45 1,。，川扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T =r = 1.60MPaWt 0.2 7 643_T扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力Ta = Tm = - = 0.80MPa2應(yīng)力集中系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)因在此截面處，有軸徑變化，過(guò)渡圓角半徑r=1mm，由D/d = 65.75/64 = 1.02，r/d = 1/64 = 0.02和Tb = 750MPa，從附錄表1 中查出kT = 2.14，kT = 1.39。表面狀態(tài)系數(shù)由附錄5查出P

31、= 0.86 尺寸系數(shù)由附錄6查出St = 0.68，St = 0.74安全系數(shù)c _ kmc- 1b 1x330Sc = ；= 23.55kc2.14Ga + /CmX 3.83Psc0.86 x 0.68kmT-11x 225115.54T扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)Skc Ta + /Tm 139X 0.80 + 0.25X0.80Pst0.86 x 0.74復(fù)合安全系數(shù)S = SA = 23.55 X四4 = 23.08Vs C2 + St2 23.552 +115.542經(jīng)檢驗(yàn)軸所用尺寸合格。軸承驗(yàn)算396髙速軸軸承驗(yàn)算查手冊(cè)7307c軸承主要性能參數(shù)如下：Cr = 32.8KN，Cor = 24.

32、8KN，No = 75000r/min(脂潤(rùn)滑)，e = 0.68壽命計(jì)算左邊軸承徑向力Fn = /107.062 + 235.072= 258.30#右邊軸承徑向力Fr2 = V194.682 + 575.532 = 607.56#軸向力Fa = Fa1 = 173.80N，方向向左附加軸向力查表18.4，可得Fsi = 0.68Fri = H5.64N，F(xiàn)si = 0.68Fr2 = 413.14N 因Fs2 + Fa = 413.14 + 173.80 Fsi，故左邊軸承被壓緊軸承軸向力Fa1 = Fs2 + Fa = 413.14 +173.80 = 586.94N Fa 2 = Fs

33、 2 = 413.14NX，Y 值f1 = 58698 30 = 2.27 e，故= 0.41，Yi = 0.87Fa/Fr2= 413%7.56 = 068 = e，故r =1，Y2 = 0沖擊載荷系數(shù)考慮中等沖擊查表18.8得fd = 1.2 當(dāng)量動(dòng)載荷P1 = fd (X 1Fr1 + Y 1Fa1) = 1.2 7 (0.417 258.30 + 0.87 7 586.94) = 739.85N P2 = fd (X 2Fr2 + Y2Fai) = 1.2 7(17 607.56 + 0) = 729.07N軸承壽命因P1P2，只計(jì)算軸承1的壽命,16670,Cr、316670 ,32

34、80_6lL10h =()3=7 ()3= 1.02 7106h8年n P1 1430 739.85故高速級(jí)軸承滿足壽命要求。靜載荷計(jì)算X。、Y。查表 18.12，得 X。= 0.5，Y0 = 0.38當(dāng)量靜載荷P0r1 = X0 Fr1 + Y0Fal=0.5 x 258.30 + 0.38 x 586.94 = 352.19n取大者P0r1 = Fr1 = 258.30N取大者P(0r 2 = X 0 Fr 2 + Y 0 Fa 2=0.5 x 607.56 + 0.38 x 413.14 = 460.77N P0r 2 = Fr 2 = 607.56N(因POr 1尸1739.85Cn

35、32800尸2729.07C232800安全系數(shù)Stj正常使用角接觸球軸承，查表18.14，得So = 1.5 計(jì)算額定靜載荷Cr0r2 = Sg P0r2 = 1.5 x 607.56 = 911.34N載荷系數(shù)f1了=一=0.023,查釀8.19,得/11 = 10.022,查釀8.19,得/12 = 1載荷分布系數(shù)/2：2.27,查圖18.20,得/ 21 = 0.96 =0.68,查圖18.20,得/ 22 = 0.99Fa1 586.94Fn = 258.30 Fa 2 413.14Fr2 607.56許用轉(zhuǎn)速N N1 = /11/nN。= 1X 0.96X 7500 = 7200r

36、/minN2 = /12/22No = 1X 0.99 X 7500 = 7425 r/min均大于工作轉(zhuǎn)速1430r/min。經(jīng)檢驗(yàn)該軸承合格。致謝本論文是在楊世平老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅在學(xué)業(yè)上得到了老師細(xì)致、耐心的教導(dǎo)和講解，使自己鞏固、完善了所學(xué)知識(shí)，并且治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、塌實(shí)沉穩(wěn)的學(xué)風(fēng)給人以深厚影響，在我的學(xué)習(xí)、待物中產(chǎn)生了積極作用，也使得本次設(shè)計(jì)能夠順利完成。再此衷心感謝在這過(guò)程中幫助及指導(dǎo)過(guò)我的老師和同學(xué)，讓我開(kāi)闊了眼界，增加了學(xué)識(shí)。參考文獻(xiàn)1 吳彥農(nóng).康志軍.Solidworks2003實(shí)踐教程.淮陰：淮陰工學(xué)院，20032 葉偉昌.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明

37、手冊(cè)（上冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20013 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20014 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版第4卷）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20025 葛常清.機(jī)械制圖（第二版）.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，20006 朱敬.孫明，邵謙謙.AutoCAD2005.電子工業(yè)出版社，20047 董玉平.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，20018 曾正明.機(jī)械工程材料手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20039 周昌治.楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌.機(jī)械制造工藝學(xué).重慶：重慶大學(xué)出版社，199910 曲寶章.黃光燁.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，200211 張福潤(rùn).徐鴻本，劉

38、延林.機(jī)械制造基礎(chǔ)（第二版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，200212 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，200413 寧汝新.趙汝嘉.CAD/CAM技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200314 司徒忠.李璨.機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ).武漢：武漢理工大學(xué)出版社，200115 牛又奇.孫建國(guó).新編VisualBasic程序設(shè)計(jì)教程.蘇州：蘇州大學(xué)出版社，200116 甘登岱.AutoCAD2000.航空工業(yè)出版社，200017 夸克工作室.SolidWorks2001.科學(xué)出版社，200318 吳權(quán)威.SolidWorks2003.科學(xué)出版社，200419 甘永立.幾何量公差與檢測(cè).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，

39、2004附錄1外文文獻(xiàn)翻譯工藝規(guī)程制訂與并行工程T. Ramayah and Noraini Ismail摘要:產(chǎn)品設(shè)計(jì)是用于產(chǎn)品，及它的部件裝配的計(jì)劃。為了把產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成一個(gè)實(shí)際物體，這需要一個(gè)制造計(jì)劃。而制訂一個(gè)這樣的計(jì)劃的行動(dòng)就叫做工藝規(guī)程制訂。它是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造之間的連接，工藝規(guī)程制訂包括決定加工順序和制造產(chǎn)品所必須完成的裝配步驟。在以下文章中，我們將解釋工藝規(guī)程制訂和他的一些相關(guān)主題文章開(kāi)始，我們應(yīng)該區(qū)別在下列文章中被反復(fù)提到的工藝規(guī)程制訂和生產(chǎn)計(jì)劃。工藝規(guī)程制訂與如何制造產(chǎn)品和它的零件等工程技術(shù)問(wèn)題有關(guān)，制造零件和裝配產(chǎn)品需要什么樣的設(shè)備和工具？工藝規(guī)程制訂與產(chǎn)品制造物流管理有關(guān)

40、系。它在工藝規(guī)程制訂后面與原料分類及獲得滿足制造充分?jǐn)?shù)量產(chǎn)品要求的資源有關(guān)。工藝規(guī)程制訂工藝規(guī)程制訂包括決定最適當(dāng)?shù)闹圃旒把b配步驟和順序，在這些順序和步驟中他們必須根據(jù)所提出的詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)規(guī)范完成給定零件或產(chǎn)品制造。能夠被計(jì)劃的工藝范圍和多樣性通常由于公司車間可用設(shè)備和技術(shù)能力而受到限制。在公司內(nèi)部不能夠制造的零件必須到外部市場(chǎng)購(gòu)買，工藝規(guī)程制訂所提及的工藝選擇同樣也受到詳細(xì)設(shè)計(jì)資料的限制，我們稍后將會(huì)回到這一點(diǎn)。工藝規(guī)程制訂通常是由制造工程師完成的，工藝制訂者必須熟悉工廠中詳細(xì)可用的制造流程并且能夠說(shuō)明工程圖。基于制訂者的知識(shí)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，用于制造每個(gè)零件的工藝步驟以最合乎邏輯的順序被發(fā)

41、展制訂。下列各項(xiàng)是在工藝規(guī)程制訂范圍里的許多決定和詳細(xì)資料：.設(shè)計(jì)圖的說(shuō)明.在工藝規(guī)程制訂的開(kāi)始產(chǎn)品設(shè)計(jì)的這一部分（材料S尺寸、公差、表面處理等等)必須進(jìn)行分析。.工藝和順序.工藝制訂者必須選擇哪一個(gè)工藝是必需的及必需工藝的序列。此外還必須準(zhǔn)備好一個(gè)簡(jiǎn)短的工藝步驟描述。.設(shè)備選擇.大體上，工藝制訂者必須逐步展開(kāi)利用工廠現(xiàn)有機(jī)器的計(jì)劃。另外，組件必須被購(gòu)買或在新設(shè)備上的投資必須被制定。工具、沖模、鑄模、夾具、量具.工藝必須決定每個(gè)工序需要什么工具，這些工具的實(shí)際設(shè)計(jì)和制造通常通過(guò)委派工具設(shè)計(jì)部門(mén)和工具庫(kù)或者聯(lián)系專攻那種工具制造的外面廠商來(lái)完成。方法分析.車間規(guī)劃，小工具，提升重物的提升間。甚至在

42、一些人工操作情景中的肢體動(dòng)作也被指定。.操作步驟.工作測(cè)量技術(shù)被用來(lái)為每個(gè)操作設(shè)定時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。.切削工具和切削條件.這些必須對(duì)加工操作通過(guò)推薦標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)來(lái)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。零件工藝規(guī)程制訂對(duì)于單個(gè)零件，加工順序通過(guò)一種被稱為進(jìn)路表的表格來(lái)進(jìn)行文件證明備份。就如工程圖被用于詳細(xì)說(shuō)明設(shè)計(jì)產(chǎn)品一樣進(jìn)路表被用于詳細(xì)說(shuō)明工藝計(jì)劃。他們是類似的，一個(gè)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，另一個(gè)用于制造。制造單個(gè)零件的典型加工順序包括：（1) 一個(gè)基本工序（2) 二級(jí)工序（3)提高物質(zhì)特性工序和(4)最后工序。一個(gè)基本工序決定了工件的起始造型。金屬鑄件、塑料成型、金屬精煉是基本工序中的實(shí)例。起始造型常常必須通過(guò)改變起始造型操作(或者接近于

43、最終造型）的二級(jí)工序來(lái)精制。二級(jí)工序習(xí)慣于和基本工序一起提供起始造型，當(dāng)砂型鑄造是基本工序，車加工通常是二級(jí)工序。當(dāng)軋鋼廠制造金屬片是基本工序，沖壓操作像沖裁和彎曲通常是二級(jí)工序。當(dāng)塑料注入成型是基本工序時(shí)，二級(jí)工序通常是不必要的，因?yàn)樗拇蠖鄶?shù)幾何特征制造通過(guò)別的方式如成型制造來(lái)完成。塑料成型和其他操作的二級(jí)工序被稱為凈成型工序的并發(fā)二級(jí)工序，需要一些但并不多的二級(jí)工序的操作就是所提到的近似成型工序。許多有印象的摸鍛件就是這一類，這類零件能夠經(jīng)常在鍛造(初級(jí)工序）階段被成型，因此減少了必要的加工(二級(jí)工序）。一旦模型被建立，許多零件的下一步是改良它們的機(jī)械物理性能。提高特性工序并不改變零件模型，然而，它卻能改變零件的物理特性。金屬零件的熱處理操作就是最普通的實(shí)例。類似的如玻璃通過(guò)熱處理來(lái)制造鋼化玻璃，對(duì)于大多數(shù)零件的制造來(lái)說(shuō)，這些特性加強(qiáng)工序在加工工序中并不需要。最后工序通常對(duì)零件(或裝配體)的表面提供一個(gè)涂層。例如電鍍、薄膜沉積技術(shù)、涂漆。表面處理的目的是改善外觀，改變顏色或者表面保護(hù)防止腐蝕和磨損等等。在很多零件中最后工序是并不需要的。例如：塑料成型就很少需要最后程序。當(dāng)必須需要最后程序，