新型自動(dòng)疊衣機(jī)的設(shè)計(jì)含9張CAD圖

新型自動(dòng)疊衣機(jī)的設(shè)計(jì)含9張CAD圖,新型,自動(dòng),疊衣機(jī),設(shè)計(jì),cad 摘 要 隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的的提高，人們生活節(jié)奏的加快，越來越多的人沒有時(shí) 間來照料自己的生活，日常生活中，疊衣服是非常頻繁而且瑣碎的工作，人們 主要是依靠自己手動(dòng)疊衣，沒有合適的自動(dòng)化裝置進(jìn)行疊衣。本次課題即設(shè)計(jì) 一種自動(dòng)疊衣機(jī)，其由齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、槽輪間歇機(jī)構(gòu)及疊衣板和扭 簧構(gòu)成。 本次設(shè)計(jì)首先，調(diào)查了自動(dòng)疊衣機(jī)的研究及發(fā)展現(xiàn)況；接著，通過現(xiàn)有自 動(dòng)疊衣機(jī)原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案；然后，對(duì)各主 要機(jī)構(gòu)及其零件進(jìn)行設(shè)計(jì)；最后，繪制了本疊衣機(jī)的裝配圖和主要零件圖。 通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材 料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并 能夠熟練使用 AutoCAD 軟件，對(duì)今后的工作與生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：疊衣；導(dǎo)桿，槽輪，設(shè)計(jì) I Abstract With the improvement of the national economy and the quickening of people's life rhythm, more and more people have no time to take care of their lives. In daily life, folding clothes are very frequent and trivial work. People mainly rely on their own manual stacking, and there is no suitable automatic device to stack their clothes. This topic is to design an automatic clothes folding machine, which is composed of a gear transmission mechanism, a guide bar mechanism, a slot wheel intermittent mechanism, a clothes folding plate and a torsion spring. This design first investigates the current status of the research and development of the automatic overlay machine. Then, through the analysis of the existing automatic coating machine principle, the overall structure scheme is put forward on the basis of the analysis. Then, the main bodies and their parts are designed. Finally, the assembly drawing and the main parts drawings of the overlay machine are drawn. Through this design, it has consolidated the professional knowledge of the University, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, and so on. It has mastered the design method of ordinary mechanical products and can use AutoCAD software skillfully, which is of great significance for the future work and life. Key words: Overlay; Guide rod, Grooved wheel, Design II 目 錄 摘 要 ...............................................................I Abstract...........................................................II 第一章 緒論 .........................................................1 第二章 總體方案設(shè)計(jì) .................................................2 2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)想 ..................................................2 2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案 ..................................................2 2.3 動(dòng)力類型的選擇 ................................................3 2.4 減速器類型的選擇 ..............................................3 2.4 機(jī)方案確定 ....................................................4 2.4.1 最終方案 ..................................................4 2.4.1 工作原理 ..................................................4 第三章 整機(jī)參數(shù)選擇與計(jì)算 ...........................................5 3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 ....................................................5 3.1.1 電動(dòng)機(jī)概述 ................................................5 3.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)系列 ............................................6 3.1.3 選擇電動(dòng)機(jī)功率 ............................................6 3.2 減速器選擇 ....................................................7 3.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ............................................7 第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)與校核 .......................................9 4.1 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ................................................9 4.1.1 齒輪傳動(dòng)概述 ..............................................9 4.1.2 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) ...................................10 4.1.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ...................................10 4.1.4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) .......................................11 4.1.5 幾何尺寸計(jì)算 .............................................12 4.2 槽輪機(jī)構(gòu) .....................................................13 4.2.1 槽輪機(jī)構(gòu)概述 .............................................13 4.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 .........................................14 4.2.3 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù) .........................................14 4.3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................15 4.3.1 導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)介紹 .............................................15 4.3.2 位置分析 .................................................15 III 4.3.3 速度分析 .................................................16 4.3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................16 4.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) .................................................18 4.4.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................18 4.4.2 強(qiáng)度校核計(jì)算 .............................................19 4.4 標(biāo)準(zhǔn)件的選用與校核 ...........................................20 4.4.1 軸承 .....................................................20 4.4.2 鍵 .......................................................21 4.5 復(fù)位扭簧的選擇 ...............................................21 4.5.1 扭轉(zhuǎn)彈簧介紹 .............................................21 4.5.2 主要參數(shù) .................................................22 4.5.3 扭轉(zhuǎn)彈簧性能因數(shù) .........................................22 4.6 傳動(dòng)箱體的設(shè)計(jì) ...............................................22 4.7 機(jī)架的設(shè)計(jì) ...................................................23 總 結(jié) ..............................................................24 參考文獻(xiàn) ...........................................................25 致 謝 ..............................................................26 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 0 第一章 緒論 隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的的提高，人們生活節(jié)奏的加快，越來越多的人沒有時(shí) 間來照料自己的生活，日常生活中，疊衣服是非常頻繁而且瑣碎的工作，人們 主要是依靠自己手動(dòng)疊衣，沒有合適的自動(dòng)化裝置進(jìn)行疊衣。 對(duì)于上班族來說，工作壓力越來越大，因而對(duì)家務(wù)投入的時(shí)間越來越少， 大部分人不愿意親自去整理衣物。如襯衫是眾多職業(yè)辦公室必備單品，最能體 現(xiàn)職場的精明干練，而襯衫的折疊要求極高，人手動(dòng)折疊，易褶皺，很難其回 歸本來面容。 對(duì)于我們大學(xué)生來說，課程越來越多，學(xué)業(yè)越來越繁重。每天在自習(xí)室和 圖書館埋頭苦學(xué)，好不容易抽出時(shí)間把衣服收了，疊衣服又是一個(gè)讓我們頭疼 的事情。疊的不整齊還不如不疊，而且當(dāng)衣服的數(shù)量比較多的時(shí)候也是相當(dāng)費(fèi) 時(shí)費(fèi)力。 對(duì)于失去自理能力的老年人和殘疾人來說，整理衣物更是一件十分不易的 事。 目前，從一方面來說，市場上出現(xiàn)了折疊板來折疊衣服，但仍需人手動(dòng)疊 衣服，所以不是最理想的替代方式。從另一個(gè)方面來說，市場上雖然有一些代 替做家務(wù)的高科技智能機(jī)器人，但他們普遍造價(jià)昂貴，使用方法復(fù)雜，修理困 難，所以很難得到普及。因此市場急需一種價(jià)格便宜、操作簡單、維修方便、 效率較高的機(jī)器人作為生活助理，為他們解決家務(wù)上的某些不便。 為了解決這一生活中的小麻煩，本次課題設(shè)計(jì)一種自動(dòng)疊衣機(jī)。 設(shè)計(jì)目的：該機(jī)構(gòu)可以供給家庭疊衣服運(yùn)用?，F(xiàn)代人的生活節(jié)奏越來越 快，面對(duì)做不完的工作，面對(duì)沒完沒了的應(yīng)酬，人們感覺非常的疲憊，更頭疼 的是還得抽出時(shí)間做家務(wù)，做清潔。現(xiàn)代化對(duì)我們是非常的重要，洗干一體， 榨汁機(jī)，豆?jié){機(jī)，面包機(jī)，洗碗機(jī)，我們就在這樣的方便當(dāng)中來緩解生活的壓 力，那么，人們同樣希望有個(gè)機(jī)器能夠代替他們?nèi)フ硐锤傻囊挛锼晕覀儚?現(xiàn)代化機(jī)械發(fā)展和人們需求方面考慮的，就想設(shè)計(jì)一款能夠整理衣物的機(jī)器。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1總體結(jié)構(gòu)設(shè)想 通過折衣服的動(dòng)作可以知道，機(jī)器疊衣服時(shí)主要完成 180 度得轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí) 現(xiàn)，因此設(shè)想電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力，引起主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)件引起整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng)，最終折疊板實(shí)現(xiàn)衣物折疊運(yùn)動(dòng)，由此設(shè)計(jì)了執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī) 構(gòu)由連桿機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組成；傳動(dòng)部分由齒輪系組成，但是為了協(xié)調(diào)動(dòng)作的 連續(xù)性齒輪 1 設(shè)計(jì)成不完全齒輪，下面介紹執(zhí)行機(jī)構(gòu)的和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型。 2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案 2.2.1 方案一： 如圖 2-1 所示，該方案主要利用了連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中存在的死點(diǎn)，通 過死點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)疊衣服的工作要求，實(shí)現(xiàn)了接近 180 度的轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行件的轉(zhuǎn)動(dòng)角 度只能是接近 180 度，而且大于 180 度。 圖 2-1 方案一機(jī)構(gòu)簡圖 2.2.2 方案二 該方案是在執(zhí)行件的轉(zhuǎn)角處裝了復(fù)位彈簧，通過復(fù)位彈簧的作用可使執(zhí)行 件轉(zhuǎn)動(dòng) 180 度時(shí)速度為零，并且反向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)疊衣服的工作要求。三維建模 圖以及機(jī)構(gòu)見圖如圖 2—2 所示。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 圖 2-2 方案二機(jī)構(gòu)簡圖 方案比較：方案一是通過自身運(yùn)動(dòng)過程中的死點(diǎn)實(shí)現(xiàn)確定的運(yùn)動(dòng)但是執(zhí)行 件的轉(zhuǎn)角大于 180 度，而疊衣板是需要做 180 度的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是該種方案通過減 小擺角使執(zhí)行件的轉(zhuǎn)動(dòng)盡可能達(dá)到預(yù)期的運(yùn)動(dòng)效果但是永遠(yuǎn)不能達(dá)到理想的運(yùn) 動(dòng)效果。 然而方案二是在上一種方案上進(jìn)行了改進(jìn)，在執(zhí)行件的轉(zhuǎn)角處裝了復(fù) 位彈簧，利用復(fù)位彈簧來達(dá)到理想的運(yùn)動(dòng)效果，復(fù)位彈簧，該種方案更能使機(jī) 構(gòu)作確定的運(yùn)動(dòng)，在《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)中，我們選擇第二種方案進(jìn)行分析。 2.2.3 方案三 折疊動(dòng)作須由間歇機(jī)構(gòu)完成，槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，工作 可靠，易加工，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機(jī)械效率高。常被用來將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成 從動(dòng)件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。故折疊機(jī)構(gòu)選取槽輪機(jī)構(gòu)。但是其動(dòng)程 不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速 的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速。 圖 2-3 單銷四槽外槽輪機(jī)構(gòu) 2.3動(dòng)力類型的選擇 在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，原動(dòng)機(jī)的選擇是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)樗?接影響到動(dòng)力輸出的穩(wěn)定性、系統(tǒng)運(yùn)行效率和總體結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代機(jī)械中，常見的 原動(dòng)機(jī)有熱機(jī)、電動(dòng)機(jī)、液動(dòng)機(jī)和氣動(dòng)機(jī)，各自具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用。 熱機(jī)包括蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)，其應(yīng)用范圍相對(duì)單一，主要用于經(jīng)常變換工作 場所的機(jī)械設(shè)備和運(yùn)輸車輛。 電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛，尤其是交流異步電動(dòng)機(jī)，其具有結(jié)構(gòu) 簡單，價(jià)格低廉，動(dòng)力源方便等優(yōu)點(diǎn)，但功率系數(shù)較低，且調(diào)速不便，適用于 運(yùn)行環(huán)境比較穩(wěn)定、調(diào)速范圍窄的場合。 液動(dòng)機(jī)一般調(diào)速方便，且傳動(dòng)鏈較短，但需配備液壓站，成本較高。當(dāng)只 需實(shí)現(xiàn)簡單的運(yùn)動(dòng)變換時(shí)，氣動(dòng)機(jī)較為方便，其缺點(diǎn)是有一定的噪聲。 本設(shè)計(jì)中對(duì)原動(dòng)機(jī)的要求為：運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，綜合 以上各種原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，選擇交流異步電動(dòng)機(jī)作為自動(dòng)疊衣機(jī)的原動(dòng)機(jī)。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2.4減速器類型的選擇 減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立封鎖式傳動(dòng)裝置，用來減低轉(zhuǎn)速并相 應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。減速器種類繁多，一般可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星 齒輪減速器。 齒輪減速器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安裝方便，其缺點(diǎn)是傳動(dòng)比的 分配比較麻煩；而蝸桿減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，噪音低等優(yōu)點(diǎn)，但容 易引起發(fā)熱、漏油、渦輪磨損等問題。 行星齒輪減速器的主要特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、傳動(dòng)比大等 優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造和安裝較為困難，成本也高。 在本設(shè)計(jì)中，對(duì)減速器要求為：傳動(dòng)比較小，結(jié)構(gòu)盡量簡單，成本低廉， 制造安裝方便。綜合以上各種減速器的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇直齒圓柱齒輪作為自動(dòng)疊 衣機(jī)的減速器。 2.4 機(jī)方案確定 2.4.1 最終方案 綜合以上的分析，最終確定的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案見下表： 表 2-1 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案 原動(dòng)機(jī) 減速器 疊衣機(jī)構(gòu) 間歇折疊機(jī)構(gòu) 交流異步電動(dòng)機(jī) 渦輪蝸桿減速器 滑塊搖桿機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 自動(dòng)疊衣機(jī)由齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑塊搖桿機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu) 組成，如圖 2-4 所示。 圖 2-4 自動(dòng)疊衣機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.4.1 工作原理 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力，引起主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)件引起整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，折疊 板實(shí)現(xiàn)衣物折疊運(yùn)動(dòng)，整個(gè)機(jī)構(gòu)以機(jī)械原理課本上的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、 槽輪間歇機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)折疊板的運(yùn)動(dòng)是確定的運(yùn) 動(dòng)，我們?cè)谡郫B板的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈處裝上復(fù)位彈簧使折疊板能夠在每次折疊疊衣動(dòng) 作完成后自動(dòng)復(fù)位，無需電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第三章 整機(jī)參數(shù)選擇與計(jì)算 3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 3.1.1 電動(dòng)機(jī)概述 （1）定義 電動(dòng)機(jī)（Motor）是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈 （也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁 電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力 系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定 子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速） 。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通 電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。 電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （2）分類 ①按工作電源分類根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流 電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。 ②按結(jié)構(gòu)及工作原理分類電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動(dòng)機(jī)，異 步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng) 機(jī)和磁滯同布電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感 應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)等。 相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電 動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。 ③按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式單相 異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和 分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。 ④按用途分類電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用 電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具） 用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、 影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型 機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。 控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。 ⑤按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn) 稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng) 機(jī)） 。 ⑥按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒 速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 ⑦按防護(hù)型式分為 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 開啟式（如 IP11、IP22）：電動(dòng)機(jī)除必要的支撐結(jié)構(gòu)外，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)及帶電 部分沒有專門的保護(hù)。 封閉式（如 IP44、IP54）：電動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)部分及帶電部分有必要 的機(jī)械保護(hù)，以防止意外的接觸，但并不明顯的妨礙通風(fēng)。 3.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)系列 電動(dòng)機(jī)選擇應(yīng)保證： rP?0 式中：P0—— 電動(dòng)機(jī)額定功率， kW； Pr——工作機(jī)所需電動(dòng)機(jī)功率，kW。 所需電動(dòng)機(jī)功率由下式計(jì)算： Pr=Pw/η 式中：Pr——工作機(jī)所需有效功率，由工作機(jī)的工藝阻力及運(yùn)行參數(shù)確定； η——電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的總效率，%。 皮帶運(yùn)輸機(jī)的 PW 計(jì)算方法： PW=F×v/1000 (kW) 式中：F—— 工作機(jī)的圓周力，例如運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)輸帶的有效拉力，N ； v——工作機(jī)的線速度，例如運(yùn)輸帶的帶速，m/s； D——帶運(yùn)輸機(jī)主動(dòng)滾筒的直徑，mm； n——疊衣板轉(zhuǎn)速，r/min。 按工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V，Y 系列。 3.1.3 選擇電動(dòng)機(jī)功率 PW=0.27 kW，η=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698 ∴Pr1=PW/η 1=0.36 kW 查表 4.12-1，可選 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī) Y802-4 型，額定功率 P0=0.75kW，或選 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī) Y90S-4 型，額定功率 P0=0.75kW。 以同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 及 1000r/min 兩種方案進(jìn)行比較，由表 4.12.1 查得 電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，計(jì)算出傳動(dòng)比如下表。 表 3-1 電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)表 方 案 電動(dòng)機(jī)型 號(hào) 額定功率 /kW 同步轉(zhuǎn)速 /(r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 /(r/min) 總傳動(dòng)比 質(zhì)量 /kg 價(jià)格 /元 1 2 Y802-4 Y90S-4 0.75 0.75 1500 1000 1390 910 57.92 37.92 18 23 475 570 比較兩方案可見，方案 1 選用的電動(dòng)機(jī)雖然質(zhì)量和價(jià)格較低，但總傳動(dòng)比 大。為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案 2。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90S-4，額定功 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 率為 0.75 kW，同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 910 r/min。 3.2 減速器選擇 （1）總傳動(dòng)比 疊衣板的轉(zhuǎn)速應(yīng)合理選擇，過大會(huì)導(dǎo)致衣服甩出甚至傷害人員，過小疊衣 效率低且衣物容易從疊衣板滑落，參考市場現(xiàn)有自動(dòng)疊衣機(jī)，取疊衣板轉(zhuǎn)速為 ，而：min/20rnw? 電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速： 。min/910rm? 故總傳動(dòng)比為： 5.42091?wi （2）分配傳動(dòng)比 為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選 V 帶傳動(dòng)比： ；?帶i 則減速器的傳動(dòng)比為： 75.2.4?帶減 i 因此減速器傳動(dòng)比較大，為了保證結(jié)構(gòu)緊湊性，本疊衣機(jī)選用蝸桿減速器， 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)型號(hào)為：CW-80-22.5 3.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 （1）各軸的轉(zhuǎn)速： 1 軸 ；min/9101rn? 2 軸 ； i/4.5.212ri 3 軸 in/.02in? 疊衣板軸 m.3rw （2）各軸的輸入功率： 1 軸 ；kwP675.09.75.0101 ????? 2 軸 ；322 3 軸 ；4..3? （3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 電機(jī)軸 ； mNnPT ????87.9105.9500 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 1 軸 ； mNnPT ????08.79165.0595011 2 軸 ； ?.4.22 3 軸 ； NnPT ????58.21.069595033 （4）整理列表 軸名 功率 kwP/轉(zhuǎn)矩 mT?/轉(zhuǎn)速 in)/(?r傳動(dòng)比 電機(jī)軸 0.75 7.87 910 1 軸 0.675 7.08 910 1 2 軸 0.506 119.61 40.4 22.5 3 軸 0.456 215.58 20.2 2 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)與校核 4.1 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 疊衣機(jī)構(gòu)由電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)確定蘋果旋轉(zhuǎn)在仿型刀具壓緊下實(shí)現(xiàn)疊衣。 4.1.1 齒輪傳動(dòng)概述 （1）定義 齒輪傳動(dòng)是指由齒輪副傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置，它是現(xiàn)代各種設(shè)備中應(yīng)用 最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)方式。它的傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可 靠，壽命長。 （2）特點(diǎn) 在各種傳動(dòng)形式中，齒輪傳動(dòng)在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛。這是因?yàn)辇X輪 傳動(dòng)有如下特點(diǎn)： 1)傳動(dòng)精度高。前面講過，帶傳動(dòng)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，鏈傳動(dòng)也不能 實(shí)現(xiàn)恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，但現(xiàn)代常用的漸開線齒輪的傳動(dòng)比，在理論上是準(zhǔn)確、 恒定不變的。這不但對(duì)精密機(jī)械與儀器是關(guān)鍵要求，也是高速重載下減輕動(dòng)載 荷、實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)傳動(dòng)的重要條件。 2)適用范圍寬。齒輪傳動(dòng)傳遞的功率范圍極寬，可以從 0.001W 到 60000kW；圓周速度可以很低，也可高達(dá) 150m/s，帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)均難以比擬。 3)可以實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯(cuò)軸等空間任意兩軸間的傳動(dòng)，這也是帶 傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)做不到的。 4)工作可靠，使用壽命長。 5)傳動(dòng)效率較高，一般為 0.94～0.99。 6)制造和安裝要求較高，因而成本也較高。 7)對(duì)環(huán)境條件要求較嚴(yán)，除少數(shù)低速、低精度的情況以外，一般需要安置 在箱罩中防塵防垢，還需要重視潤滑。 8)不適用于相距較遠(yuǎn)的兩軸問的傳動(dòng)。 9)減振性和抗沖擊性不如帶傳動(dòng)等柔性傳動(dòng)好。 （3）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 齒輪傳動(dòng)的不同失效形式在一對(duì)齒輪上面不大可能同時(shí)發(fā)生，但卻是互相 影響的。例如齒面的點(diǎn)蝕會(huì)加劇齒面的磨損，而嚴(yán)重的磨損又會(huì)導(dǎo)致輪齒折斷。 在一定條件下，由于輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕失效形式是主要的。因此，設(shè)計(jì)齒輪 傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作條件分析其可能發(fā)生的主要失效形式，以確定相應(yīng)的 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 對(duì)于閉式軟齒面（硬度≤350HBW）齒輪傳動(dòng)．潤滑條件良好，齒面點(diǎn)蝕 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 將是主要的失效形式，在設(shè)計(jì)時(shí)通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲 疲勞強(qiáng)度校核。 對(duì)于閉式硬齒面（硬度>350HBW）齒輪傳動(dòng)，抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)，輪齒折斷 的司能性大，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)．通常按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲 勞強(qiáng)度校核。 開式齒輪傳動(dòng)，主要失效形式是齒面磨損。但由于磨損的機(jī)理比較復(fù)雜， 尚無成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，故只能按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，用增大模數(shù) 10%～ 20%的辦法加大齒厚，使它有較長的使用壽命，以此來考慮磨損的影響。 4.1.2 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 采用 7 級(jí)精度由表 6.1 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS， 大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS。 選小齒輪齒數(shù) 201?Z 大齒輪齒數(shù) ，取4?i402?Z 4.1.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 3211)][(2.HEdttuTkd????? 1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) .?tK （2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT?87.501 （3）小齒輪相對(duì)兩支承對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù) 0.1??d （4）由表 6.3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/.9MPaZE （5）由圖 6.14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 H601lim?? 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 a52li （6）由式 6.11 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 106.)2830(7606 ????hjLnN921.5.? （7）由圖 6.16 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) .01NZ4.02NZ （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 取失效概率為 1％，安全系數(shù)為 S=1，由式 10-12 得?? MPaSZHNH 54069.01lim????174.2li2 （9）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中的較小值td1][H?mt 54.38)17.9(3.40.87532. 21 ???? 計(jì)算圓周速度 v sndt /.65.21.61??? 計(jì)算齒寬 b mtd 4.38.01??? 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) mZdmtn927.054.381?? 齒高 ./.2/ 1.56?hbnt 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) ，7 級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)sv/68.1? 05.1?VK 假設(shè) ，由表查得mNFtA/0???FH 由表 6.2 查得使用系數(shù) .051AK 由表查得 3.1??H 查得 28FK 故載荷系數(shù) 4.130.51. ?????HVA （10）計(jì)算模數(shù)ｍ mZdm927./4./1 4.1.4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321][FSdnYZKT????? （1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 由圖 6.15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE501?? 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 382 由圖 6.16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 8.01?NZ9.2N 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1％，安全系數(shù)為 S=1.3，由式得??MPaSZFENF 5.38.1081???9.26.922? 計(jì)算載荷系數(shù) 41.80.15. ????FVAK （2）查取齒形系數(shù) 由表 6.4 查得 8.21?FaY26.a （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6.4 查得 5.1Sa74.12?SaY （4）計(jì)算大小齒輪的 ，并比較][F?01462.9.2687][.5.321??FSaY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 74.1062.20.175433???? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 1.74，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m＝2mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d54.381? 算出小齒輪齒數(shù) 取 92/./1?mZ201?Z 大齒輪齒數(shù) 取02?i 4.1.5 幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 mmZd802421??? （2）計(jì)算中心距 a6/)(/)(1? （3）計(jì)算齒寬寬度 取 B2=18mm, B1=20mmbd5.0? 圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下： 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20，40 2 模數(shù) m 2mm 3 分度圓直徑 21dm80,4 4 齒頂高 ah2 5 齒根高 f 5. 6 全齒高 4 7 頂隙 c.0 8 齒頂圓直徑 21?dm8, 9 齒根圓直徑 43f 753 10 中心距 a60 4.2 槽輪機(jī)構(gòu) 4.2.1 槽輪機(jī)構(gòu)概述 （1）槽輪機(jī)構(gòu)分類 槽輪機(jī)構(gòu)又稱為馬耳他機(jī)構(gòu)，能把主動(dòng)軸的勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)軸的 周期性間歇運(yùn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠；且轉(zhuǎn)位時(shí)間與靜止時(shí) 間之比為定值，能平穩(wěn)地改變從動(dòng)件的角速度；在拔銷進(jìn)人和脫出槽輪時(shí)運(yùn)動(dòng) 比較平穩(wěn)，但槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能凋節(jié)，當(dāng)精度要求較高時(shí)需另加定位裝置。 （2）槽輪機(jī)構(gòu)分類 根據(jù)槽的位置不同，平面槽輪有外槽輪和內(nèi)槽輪之分。 外槽輪：槽輪徑向的開口是自圓心向外，主動(dòng)件與從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)向相反。 內(nèi)槽輪：槽輪徑向的開口是自圓心向里，主動(dòng)件與從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)向相同。 外槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)越少，動(dòng)力性能越差。內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)比外槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力 性能要好。 （3）槽輪機(jī)構(gòu)原理及特點(diǎn)分析 ①工作原理 如對(duì)于外槽輪機(jī)構(gòu)，若帶圓銷的主動(dòng)撥盤 1 連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)園銷尚未進(jìn)入槽 輪 2 的的槽（為避免軸向力，常開在徑向）內(nèi)時(shí)，由于槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧 mn 被撥盤的外外凸圓弧鎖止弧 mn 卡住，故槽輪不動(dòng)。圓銷入槽時(shí)，正好鎖止弧 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 被松開，撥盤帶動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷從另一邊離開徑向槽時(shí)，鎖止弧又被卡住， 槽輪停止運(yùn)動(dòng)直到下次圓銷入槽。如此循環(huán)輸出單向間歇的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 ②優(yōu)點(diǎn) 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易加工，工作可靠，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，機(jī)械效率高。 與棘輪機(jī)構(gòu)相比，槽輪機(jī)構(gòu)在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)。 [3] ③缺點(diǎn) 在運(yùn)動(dòng)過程中，槽輪的角速度不是常數(shù)，角速度變化較大，具有柔性沖擊。 [3] 其動(dòng)程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊， 并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來實(shí)現(xiàn)不 需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。 4.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 圖 4-3 槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位簡圖 如圖 4-3 所示，槽輪的圓弧面定位是最常用的定位方法。圖 4-3(a)銷輪滾子 剛進(jìn)入徑向槽；圖 4-3 0，Z ≥ 3，在工作時(shí)槽輪的角速度和角加速度變化很大，在撥銷進(jìn)人 和脫出徑向槽的瞬間，槽輪的角加速度發(fā)生突變，引起的震動(dòng)和沖擊力也很大。 因? > 0.5，可采用多圓銷槽輪機(jī)構(gòu)，設(shè)均勻分布的圓銷數(shù)目為 R，則一個(gè)運(yùn)動(dòng) 循環(huán)中槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是單圓銷時(shí)的 R 倍，故? = R ( Z–2 ) / ( 2Z )。又因?yàn)? > 1，故 R < 2Z/ ( Z–2 ) ，由此可知： Z = 3 時(shí)，R 可為 l ~ 5；Z = 4 或 5 時(shí)， R 可為 1 ～ 3 ；Z ≥ 6 時(shí)，R 可為 1 ～ 2。中心距 a 和圓銷半徑 r 的確定 要根據(jù)受力情況和該機(jī)構(gòu)所占用空間位置大小。 4.3導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.3.1 導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)介紹 本次采用的為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)它將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成為 導(dǎo)桿的往復(fù)擺動(dòng)，他具有急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，且其傳動(dòng)角始終為 90 度，其壓力角為 0，具有最好的傳力性能，常用于牛頭刨床、插床和送料裝置中。缺點(diǎn)就是自由 度略小一些。 4.3.2 位置分析 圖 4—3 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖 封閉桿矢量圖如圖 4-3 所示，由封閉圖形 ABCA 可寫出機(jī)構(gòu)各桿矢所構(gòu)成的封閉 矢量方程： （4—7）Cslr??57 將（4—7）式投影到坐標(biāo)軸上可得： （4—8）351cosl? 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 3567sinsi?Cl?? 由幾何關(guān)系的： （4—9）??????63735colarsi-? 5726ins?llC?? 4.3.3 速度分析 將（4—8）式對(duì)時(shí)間 t 求一次導(dǎo)數(shù)，得速度關(guān)系 （4—3356 cossinco????Cvl?? 10） 3356 sissin-CCl? 若用矩陣形式來表示，則上式可寫為: （4—???????????????? 33563 cos-incos-sini ???Cvl 11） 解上式即可求得滑塊相對(duì)導(dǎo)桿的速度為 和執(zhí)行件的角速度Bv5 4.3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算 將（4—8）式對(duì)時(shí)間 t 求二次導(dǎo)數(shù)，可得加速度關(guān)系表達(dá)式 : ??????????????????????????????????? 3335653563 sincocosinsincocsi-cossini ????????? CCCC vsvlal （4—12） 解上式即可求得滑塊相對(duì)導(dǎo)桿的線加速度 和執(zhí)行件的加速度Ba5 解上式即可求得滑塊相對(duì)導(dǎo)桿的線加速度 和執(zhí)行件的加速度 ? 經(jīng)過 matlab 編程可求得 、 、 、 、 、5?Cs5?Cv5?C 程序以及運(yùn)行所得數(shù)據(jù)見附錄 程序運(yùn)行后所得運(yùn)動(dòng)線圖如下圖所示： 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 4—6 角位移圖像 角位移線圖說明：此運(yùn)動(dòng)線圖表示的是執(zhí)行件運(yùn)動(dòng)時(shí)的角位移線圖，橫坐標(biāo)為 導(dǎo)桿與水平位置所成的角，即 ， 的范圍為 60 度到 120 度之間，此后執(zhí)行3? 件一直在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而且導(dǎo)桿也在擺動(dòng)，擺角為 60 度，此線圖說明了執(zhí)行件 的運(yùn)動(dòng)基本滿足了我們?cè)O(shè)計(jì)的需要。 圖 4-7 角速度圖像 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 4—8 角加速度圖像 圖 4—6、圖 4—7、圖 4—8 表示的是執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)線圖，即折衣板的運(yùn)動(dòng) 線圖，由圖可知折衣板的角位移運(yùn)動(dòng)線圖基本滿足了我們?cè)O(shè)計(jì)的需求，折衣板 的角速度線圖可知，折衣板運(yùn)動(dòng)的速度也滿足我們的設(shè)計(jì)需求，但是，有圖 4—8 角加速度線圖可知，折衣板的角加速度會(huì)發(fā)生突變，但變化是緩慢的，則 折衣板在運(yùn)動(dòng)過程中存在柔性沖擊，雖然在運(yùn)動(dòng)過程速度并不會(huì)很高再加之變 化是很慢的，因此折衣板的運(yùn)動(dòng)基本合理 4.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)以疊衣板軸為例，其他軸與之類似： 4.4.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）疊衣板軸上的功率 P1,轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 ， ，kwP456.0?min/2.01rn?mNT??58.21 （2）初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3PdC?? 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 11.3，取 ，于是得：12?m6.182.045nd332??? （3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 該處開有鍵槽故軸徑加大 5％～10％，且這是疊衣板的直徑，取 20mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 為了滿足帶輪的軸向定位，Ⅰ-Ⅱ軸段右端要有一軸肩，故?、?Ⅲ段直徑 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 為 dⅡ-Ⅲ=24mm。 初步選定滾動(dòng)軸承，因軸承受徑向力和軸向力，根據(jù) dⅡ-Ⅲ=24mm，取用 6205 型深溝球軸承，其尺寸為 d×D×T=25mm×62mm×15mm，則有 dⅢ- Ⅳ=dⅤ -Ⅵ=25mm，LⅡ=15mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑 dⅣ- Ⅴ=30mm。 右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定，Ⅴ-Ⅵ長應(yīng)為：取套同長 12mm，則 LⅤ- Ⅵ=32mm。 取軸承端蓋總寬為 32mm，外端面與大帶輪右端面間距離為 10mm，故取 LⅡ- Ⅲ=42mm。 結(jié)合箱體結(jié)構(gòu)，取 LⅣ- Ⅴ =76mm。 （4）軸上零件的周向定位 軸上零件的周向定位：聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接。按 dⅥ- Ⅶ=20mm 查得平鍵截面 b×h=6mm×6mm，鍵槽用銑刀加工，長 28mm，同時(shí) 為了保證疊衣板與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇輪轂與軸配合為 H7/n6。 4.4.2 強(qiáng)度校核計(jì)算 （1）求作用在軸上的力 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 （軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則NFNtgdTantrt06.1320.16cos.759.823???????p.5 （2）求軸上的載荷（詳細(xì)過程以軸 2 為例，其他軸類似不一一復(fù)述） 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè) 中查取 a 值。對(duì)于 6207 型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得 a=17mm。因此，軸的支 撐跨距為 L1=172mm。 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭 矩圖可以看出截面 C 是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面 C 處的 MH、MV 及 M 的 值列于下表。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F ，NNH143?NF126? ，NFNV2371??56 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 C 截面 彎矩 M mNLFNH???85132 mNMLFaV????14532 總彎矩 MV ???68822max 扭矩 T?0 （3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取 ，6.0?? 軸的計(jì)算應(yīng)力 ??MpaWTMca 61.28401.86968)(32222 ???????＝ 已選定軸的材料為 45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 。因此70P][-? ，故安全。][1-ca? 4.4標(biāo)準(zhǔn)件的選用與校核 4.4.1 軸承 1）.按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)，因支承跨距不大，故采用兩端固 定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預(yù)期壽命取為： L'h＝ 29200h 由上面的計(jì)算結(jié)果有軸承受的徑向力為 Fr1=340.43N， 軸向力為 Fa1=159.90N， 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 2） ．初步選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)為 6205，其基本額定動(dòng)載荷為 Cr=51.8KN，基 本額定靜載荷為 C0r=63.8KN。 3） ．徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 NFNVHr 43.06.187.543 2221211 ????? r 859222 動(dòng)載荷為 ，查得 ，則有arYFP?4.06.r 0139.1563. ??? 由 式 13-5 得○a hrh LPCnL '4.5012.3986601 63??????????????? 滿足要求。 4.4.2 鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 mlhb286??? 2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 ??MPaP10?? 鍵的工作長度 mbl25681??? ，合適 ??PP MadlkT?????1.305.022131 4.5復(fù)位扭簧的選擇 4.5.1 扭轉(zhuǎn)彈簧介紹 轉(zhuǎn)彈簧屬于螺旋彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧可以存儲(chǔ)和釋放角能量或者通過繞簧體中 軸旋轉(zhuǎn)力臂以靜態(tài)固定某一裝置。這類彈簧通常是密身的，但是，簧圈之間有 節(jié)距以減少摩擦。它們對(duì)旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)外力產(chǎn)生阻力。根據(jù)應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn) 彈簧的旋向（順時(shí)針或逆時(shí)針） ，從而確定彈簧的旋向。 4.5.2 主要參數(shù) 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 d (彈簧線徑 ) :該參數(shù)描述了彈簧線的直徑。 Dd (心軸最大直徑)：該參數(shù)描述的是工業(yè)應(yīng)用中彈簧軸的最大直徑，公差 ±2%。 Di (內(nèi)徑): 彈簧的內(nèi)徑等于外徑減去兩倍的線徑。扭簧在工作過程中，內(nèi) 徑可以減小到心軸直徑， 內(nèi)徑公差±2%。 De (外徑) : 等于內(nèi)徑加上兩倍的線徑。扭簧在工作過程中，外徑將變小， 公差( ±2%±0.1)mm。 L0 (自然長度 )：注意：在工作過程中自然長度會(huì)減小，公差±2%。 Ls (支承長度): 這是從彈簧圈身中軸到彈簧支承的長度，公差±2%。 An (最大扭轉(zhuǎn)角度): 扭轉(zhuǎn)彈簧的最大扭轉(zhuǎn)角度，公差±15 度。 Fn (最大負(fù)荷)：允許作用在扭轉(zhuǎn)彈簧支承上的最大力，公差 ±15%。 Mn (最大扭矩): 最大允許扭矩(牛頓*毫米)，公差±15%。 R (彈簧剛度): 這個(gè)參數(shù)確定彈簧工作時(shí)的阻力。單位 牛頓 * 毫米/ 度， 公差±15% 。 A1 & F1 & M1 :(扭轉(zhuǎn)角度，負(fù)荷和扭矩 ) : 以下公式可算出扭轉(zhuǎn)角度 A1 = M1/R. 知道負(fù)荷，可用公式 M = F*Ls 計(jì)算扭矩。 支承位置 ：扭轉(zhuǎn)彈簧的支承有四個(gè)位置：0°, 90°,180°和 270° 螺旋方向 : 右旋彈簧反時(shí)針方向旋，左旋彈簧順時(shí)針方向旋。我們的所有 彈簧兩種旋向都可生產(chǎn)。 彈簧件號(hào) : 每種彈簧都有對(duì)應(yīng)編號(hào) : 類別 . (De * 10) . (d * 100) . (N * 100) . 對(duì)于右旋的彈簧，相關(guān)記號(hào)為 D。對(duì)于左旋的彈簧，相關(guān)記號(hào)為 G。N 記號(hào)表 示圈數(shù)。例如：D.028.020.0350 件號(hào)表示右旋扭簧，外徑 2.8 mm, 不銹鋼線徑 0.9 mm，共有 3.5 圈。 4.5.3 扭轉(zhuǎn)彈簧性能因數(shù) 性能因數(shù)：彈簧剛度，最大變形量，最大負(fù)荷和旋向規(guī)格。彈簧剛度是指， 單位角位移產(chǎn)生的角回程扭矩；最大變形量是指彈簧受損前最大變形量；扭轉(zhuǎn) 彈簧旋向?yàn)橛倚?，左旋和雙旋。 根據(jù)以上對(duì)扭簧的了解，通過實(shí)際測試選定外徑 5.0mm, 不銹鋼線徑 1.2 mm，共有 5.5 圈的普通扭簧即可。 4.6傳動(dòng)箱體的設(shè)計(jì) 箱體一般是指傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 箱體通常用灰鑄鐵制造，灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。對(duì)于重 載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單件生產(chǎn)的減速器，為了簡化 工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。為了便于軸系部件的安裝和拆卸， 箱體制成沿軸心線水平剖分式。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座 孔，而軸承座旁的凸臺(tái)，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋 緊螺栓時(shí)需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐 筋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加 工面積，箱體底一般不采用完整的平面。 綜上所述，本次傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需箱體結(jié)構(gòu)簡單，采用普通 Q235 鋼焊接而成 即可。 4.7機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)器中的部件或大型零件都應(yīng)有機(jī)座支撐，各種傳動(dòng)件也必須加以保護(hù)并 與外界隔開，以免零件損傷或造成人身或設(shè)備安全事故，所以也應(yīng)有箱體或殼 體加以保護(hù)并支持各傳動(dòng)部件。 鋼材焊接性能的優(yōu)劣決定于鋼中的含碳量，一般是含碳量低的鋼，其焊接 性能優(yōu)于含碳量高的鋼。因?yàn)闄C(jī)架的粗糙度要求不高，支架比較側(cè)重于牢固程 度上，所以支架一般都是用焊接的方法進(jìn)行加工的。 常用鋼有 16Mn，19Mn，20 號(hào)鋼，20Cr 等。 又因?yàn)樗O(shè)計(jì)機(jī)架不好鑄造，所以選用焊接，30 號(hào)鋼。 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)， 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 通過這次理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)， 解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī) 范能力以及其他專業(yè)知識(shí)水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及 對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品 質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。 這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在，提高是有限 的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我積累了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦 更好的被知識(shí)武裝起來，也必然讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能 力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。 順利如期的完成本此畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同 時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺， 留下了些許遺憾，不過不足與遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后 我更會(huì)關(guān)注新科技新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)知識(shí)，更 好的為祖國的四化服務(wù)。 參考文獻(xiàn) [1] 郭洪紅.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（第二版）[M]. 北京：西安電子科技大學(xué)出版社， 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 2012.03. 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