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 XX設(shè)計(jì)自動(dòng)疊衣機(jī)的設(shè)計(jì)The design of automatic overlay machine 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 導(dǎo)師單位 論文提交日期 一、選題意義及背景本課題為新型自動(dòng)疊衣機(jī)的設(shè)計(jì)。近年來(lái)，隨著社會(huì)的快速發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，人們對(duì)生活和工作環(huán)境的要求也在不斷提高，但社會(huì)的快速發(fā)展也使得社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，人們的生活節(jié)奏越來(lái)越快。（本設(shè)計(jì)為自動(dòng)疊衣機(jī)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有自動(dòng)疊衣機(jī)，采用的設(shè)計(jì)方法有自動(dòng)疊衣機(jī)，應(yīng)用場(chǎng)景如何？）。如：利用Proe5.0等輔助軟件提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，增強(qiáng)創(chuàng)新及工程實(shí)踐意識(shí)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度和勇于創(chuàng)新的精神，學(xué)習(xí)科研論文的撰寫格式和方法。二、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）主要內(nèi)容：1、新型自動(dòng)疊衣機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)。2、新型自動(dòng)疊衣機(jī)的主要零件圖一套。（體現(xiàn)創(chuàng)新）3、新型自動(dòng)疊衣機(jī)自動(dòng)疊衣機(jī)的機(jī)械裝配圖。5、新型自動(dòng)疊衣機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。三、計(jì)劃進(jìn)度：1、第八周：收集有關(guān)資料，進(jìn)一步確定課題方向2、第九周：總體方案設(shè)計(jì)3、第十周： 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)4、第十一周：修改完善設(shè)計(jì)5、第十二周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備答辯6、第十三周：答辯四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）結(jié)束應(yīng)提交的材料：1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）說(shuō)明書一份1.2萬(wàn)字以上2、設(shè)計(jì)圖紙（設(shè)計(jì)方案圖、裝配圖、零件圖）若干，圖紙折合不少于2A0指導(dǎo)教師 教研室主任 年 月 日 年 月 日 III 摘 要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的的提高，人們生活節(jié)奏的加快，越來(lái)越多的人沒(méi)有時(shí) 間來(lái)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(méi)有合適的自動(dòng)化裝置進(jìn)行疊衣。本次課題為：自 動(dòng)疊衣機(jī)的設(shè)計(jì)，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(guò)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，即采用齒輪傳 動(dòng)、 ；導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)折疊、槽輪機(jī)構(gòu)間歇?jiǎng)幼?、扭簧回位的方式；然后，?duì)各主要機(jī) 構(gòu)及其零件進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核；最后，繪制了本疊衣機(jī)的裝配圖和主要零件圖。 通過(guò)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，齒輪，設(shè)計(jì) II Abstract With the improvement of the national economy and the quickening of peoples 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: the design of automatic folding machine, which is composed of gear transmission mechanism, guide bar mechanism, intermittent mechanism of grooved wheel, overlay plate and torsion spring. This design first investigates the current status of the research and development of automatic folding machine. Then, through the analysis of the existing automatic coating machine principle, the overall structural scheme is put forward on the basis of the analysis, that is, the way of gear transmission, the foldable guide rod mechanism, the intermittent movement of the slot wheel mechanism and the torsion spring back. Design and check the mechanism and its parts; finally, draw up the assembly drawing and main parts drawing of the overlay machine. 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 III 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 第一章 緒論 .1 1.1 研究背景及意義 .1 1.2 研究現(xiàn)狀 .1 1.3 課題目的 .2 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 .3 2.3 動(dòng)力類型的選擇 .4 2.4 減速器類型的選擇 .4 2.4 機(jī)方案確定 .4 2.4.1 最終方案 .4 2.4.1 工作原理 .5 第三章 整機(jī)參數(shù)選擇與計(jì)算 .6 3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 .6 3.1.1 電動(dòng)機(jī)概述 .6 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) .9 4.1.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) .9 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) .12 IV 4.2.1 槽輪機(jī)構(gòu)概述 .12 4.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 .13 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) .14 4.3.1 導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)介紹 .14 4.3.2 位置分析 .14 4.3.3 速度分析 .15 4.3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算 .15 為確定導(dǎo)桿的加速度，為公式 4-8 對(duì)時(shí)間求二次導(dǎo)數(shù)，結(jié)果為： .15 4.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) .17 4.4.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .17 4.4.2 強(qiáng)度校核計(jì)算 .18 4.4 標(biāo)準(zhǔn)件的選用與校核 .19 4.4.1 軸承 .19 4.4.2 鍵 .20 4.5 復(fù)位扭簧的選擇 .20 4.5.1 扭轉(zhuǎn)彈簧介紹 .20 4.5.2 主要參數(shù) .20 4.5.3 扭轉(zhuǎn)彈簧性能因數(shù) .21 4.6 傳動(dòng)箱體的設(shè)計(jì) .21 4.7 機(jī)架的設(shè)計(jì) .21 總 結(jié) .22 參考文獻(xiàn) .23 致 謝 .24 1 第一章 緒論 1.1 研究背景及意義 隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，及人們生活水平發(fā)不斷提高，人們對(duì)生活質(zhì)量 的追求日益明顯。智能自動(dòng)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)將大幅度減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)力， 提高人們生活質(zhì)量等。同時(shí)隨著中國(guó)智能制造 2025 及德國(guó)工業(yè) 4.0 的提出，各 國(guó)對(duì)智能化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、研發(fā)力度逐漸提高。在這種背景下，研制新型自動(dòng)化 產(chǎn)品將對(duì)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有深淵影響。 在日常生活中，疊衣服等是生活中必不可少的，同時(shí)大多數(shù)人們可能對(duì)手 動(dòng)疊衣服這一行為早已習(xí)以為常。衣食住行是人們生活中最基礎(chǔ)的行為，因此 人們對(duì)此要對(duì)此投入大量的時(shí)間。但隨著人們生活節(jié)奏的加快，空閑時(shí)間變得 越來(lái)越少，在這種情況下，對(duì)于部分人來(lái)說(shuō)，手動(dòng)疊衣的時(shí)間將變得很少。如 果隨便折疊的話，也可能造成衣服褶皺褶皺，影響下次穿戴。 分析不同的人群可以發(fā)現(xiàn)。對(duì)于日前的工作人員而言，工作壓力的不斷加 大致使日常做家務(wù)的時(shí)間變的越來(lái)越少；對(duì)于日前的在校學(xué)生而言，眾所周知， 我國(guó)學(xué)生的學(xué)業(yè)壓力也在不斷增大，對(duì)日常生活的投入時(shí)間在不斷縮短；對(duì)于 生活自理不易的人而言，打理疊衣服等生活家務(wù)本就十分困難。在這種情況下， 人們提出對(duì)自動(dòng)疊衣機(jī)開(kāi)發(fā)研制的需求。 1.2 研究現(xiàn)狀 為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高疊衣效率及疊衣的標(biāo)準(zhǔn)性，疊衣板的應(yīng)用在一定程 度上滿足了部分人的要求。疊衣板如圖 1-1 所示。但是疊衣板存在的問(wèn)題是不 能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)疊衣，仍需要人做為主力才能完成疊衣動(dòng)作，對(duì)日常家務(wù)時(shí)間很少 或生活不能自理的人而言，仍然滿足不了需求。 圖 1-1 疊衣板 隨著國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，及在高新技術(shù)領(lǐng)域的投入不斷提高，新型 的疊衣機(jī)器人已成功問(wèn)世。疊衣機(jī)器人如圖 1-2 所示。這種疊衣機(jī)器人雖然解 決了為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高疊衣效率及疊衣的標(biāo)準(zhǔn)性等問(wèn)題，但它存在的問(wèn)題 也很明顯。即存在投入成本、維護(hù)成本極高，且維修不變等諸多問(wèn)題，這限制 了疊衣機(jī)器人的推廣普及。 2 圖 1-2 疊衣機(jī)器人 在這種情況下，研制造價(jià)、維護(hù)費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單同時(shí)可以解決減輕勞動(dòng) 強(qiáng)度、提高疊衣效率及疊衣的標(biāo)準(zhǔn)性等問(wèn)題的自動(dòng)疊設(shè)備將有重要意義。 1.3 課題目的 在自動(dòng)化設(shè)備普遍應(yīng)用的今天，自動(dòng)榨汁機(jī)、全自動(dòng)面包機(jī)及自動(dòng)洗碗機(jī) 的出現(xiàn)，在很大程度上緩解了人們生活中的壓力，極大的方便了人們對(duì)家務(wù)的 處理。但是還有一些解決繁瑣的家務(wù)處理工作如疊衣服等自動(dòng)設(shè)備還沒(méi)有普及。 在人們對(duì)生活質(zhì)量要求不斷提高的基礎(chǔ)上，伴隨著生活節(jié)奏的加快及家務(wù)處理 的時(shí)間不斷縮短的情況下，提出了本課題的研究目的：設(shè)計(jì)造價(jià)低、自動(dòng)化水 平高且維護(hù)方便、操作簡(jiǎn)單的自動(dòng)疊衣機(jī)本。 3 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)想 常規(guī)設(shè)備主要有動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置及輔助裝置等幾部分組成。 常用的動(dòng)力裝置主要有電機(jī)動(dòng)力源、氣壓動(dòng)力源、液壓動(dòng)力源等，分析自 動(dòng)疊衣機(jī)歸屬于常規(guī)家用電器，使用電機(jī)動(dòng)力源比較方便，故此采用電機(jī)提供 動(dòng)力。分析自動(dòng)疊衣機(jī)的主要?jiǎng)幼?，可以確定該設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是主要完 成 180 度的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來(lái)達(dá)到疊衣的目的，可以考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由連桿機(jī)構(gòu)和 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等組成。目前常用的傳動(dòng)部件主要有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等， 考慮到家用設(shè)備的緊湊性等問(wèn)題，選用齒輪系做為該設(shè)備的傳動(dòng)裝置。 2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案 2.2.1 方案擬定 自動(dòng)疊衣機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案一如圖 2-1 所示，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中存在兩個(gè) 死點(diǎn)，可以利用死點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)疊衣動(dòng)作。圖中機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)角度大于 180 度，將 死點(diǎn)位置加以改變，變可將旋轉(zhuǎn)角度控制在 180 度。 圖 2-1 方案一機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.2.2 方案改進(jìn) 圖 2-2 方案二機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 對(duì)使上述機(jī)構(gòu)能夠滿足自動(dòng)疊衣機(jī)的使用要求，將上述方案加以改進(jìn)。改 進(jìn)后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案二如圖 2-2 所示。該機(jī)構(gòu)將死點(diǎn)位置放在動(dòng)作剛好完成的 4 位置，即在執(zhí)行件轉(zhuǎn)動(dòng)到 180 度時(shí)速度剛好為 0。并且該機(jī)構(gòu)中在執(zhí)行件轉(zhuǎn)動(dòng) 副處增加復(fù)位彈簧，用以保證執(zhí)行件自動(dòng)復(fù)位。 2.2.3 方案確定 上述機(jī)構(gòu)可以完成 180 度動(dòng)作，并且在復(fù)位彈簧的作用下可以自動(dòng)復(fù)位到 初始位置，上述機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)件在自動(dòng)疊衣機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中需要不斷重復(fù)上述 動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作需要保證把連續(xù)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)化為擺動(dòng)動(dòng)作。所以需要增加間 歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。 目前常用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有棘輪、槽輪、不完全齒輪等機(jī)構(gòu)可以完成。 分析各機(jī)構(gòu)的使用特點(diǎn)，可以確定槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低，且 轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，效率較高，故選用槽輪機(jī)構(gòu)完成間歇運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。 槽輪機(jī)構(gòu)如圖 2-3 所示，在自動(dòng)疊衣機(jī)中，可以將電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作通 過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，完成間歇運(yùn)動(dòng)動(dòng)作?？梢詫⑸鲜鲞B桿機(jī)構(gòu)的主 動(dòng)件和槽輪固定連接在一起，用以完成疊衣動(dòng)作。 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)械設(shè)備中，動(dòng)力源的選擇非常重要，它好比人的心臟，為整個(gè)設(shè)備的 正常運(yùn)行提供動(dòng)力。目前常用的動(dòng)力源主要有熱機(jī)、氣壓機(jī)、液壓機(jī)、電動(dòng)機(jī) 等。 其中熱機(jī)主要以原油為動(dòng)力，經(jīng)常使用在車輛或者工作地點(diǎn)不定的機(jī)械設(shè) 備中。液壓機(jī)的使用需要配備液壓站，成本高，主要在重型設(shè)備中使用。氣壓 機(jī)雖然成本不高，但其工作時(shí)噪聲很大。電動(dòng)機(jī)是日前應(yīng)該非常廣的動(dòng)力源， 非常便利。 同時(shí)自動(dòng)疊衣機(jī)屬于家用設(shè)備，供電系統(tǒng)完善，選用電動(dòng)機(jī)是最好的選擇。 同時(shí)為滿足運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、工作壽命長(zhǎng)、成本低、使用方便等家用設(shè)備的使用要求， 自動(dòng)疊衣機(jī)選擇交流異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。 2.4 減速器類型的選擇 通常而言，電機(jī)轉(zhuǎn)速一般都較高，家用自動(dòng)疊衣機(jī)疊衣效率不是很高，應(yīng) 當(dāng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。故配置減速器用以降低電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，減速器的主要功能為 降低轉(zhuǎn)速，提高扭矩等。目前減速器種類很多，其中比較常用的主要有圓柱齒 輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星齒輪減速器等。 行星齒輪減速器價(jià)格偏高，傳動(dòng)精確，結(jié)構(gòu)緊湊，主要用于步進(jìn)電機(jī)或伺 服電機(jī)減速使用。和異步電機(jī)配套使用的減速器主要有圓柱齒輪減速器、蝸輪 蝸桿減速器等。圓柱齒輪減速器和蝸輪蝸桿減速器價(jià)格偏低，能夠滿足常規(guī)使 用要求。圓柱齒輪減速器主要用以傳遞平行軸間的動(dòng)力，蝸輪蝸桿減速器主要 5 用于傳遞垂直交錯(cuò)軸間的動(dòng)力。 根據(jù)自動(dòng)疊衣機(jī)的使用場(chǎng)合及部件安裝形式，本設(shè)計(jì)中選用圓柱齒輪減速 器用于達(dá)到降低異步電機(jī)轉(zhuǎn)速和提高扭矩使用。 2.4 機(jī)方案確定 2.4.1 最終方案 根據(jù)以上的分析，最終確定的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案見(jiàn)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。 圖中：1-擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，2-槽輪機(jī)構(gòu)，3-從動(dòng)齒輪，4-主動(dòng)齒輪，5-電動(dòng)機(jī) 圖 2-4 自動(dòng)疊衣機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.4.1 工作原理 該自動(dòng)疊衣機(jī)主要有電機(jī)提供動(dòng)力，帶動(dòng)主動(dòng)件旋轉(zhuǎn)。從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)疊衣動(dòng)作。整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程為主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)齒輪傳動(dòng)，槽輪傳動(dòng) 將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殚g隙運(yùn)動(dòng)形式，并通過(guò)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)疊衣板的 180 度旋轉(zhuǎn)動(dòng) 作，完成疊衣目的。同時(shí)疊衣動(dòng)作不斷循環(huán)往復(fù)的，為了實(shí)現(xiàn)多件衣服的折疊， 疊壓板需要回到初始位置，在折疊板的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈處安裝復(fù)位彈簧用以完成疊衣 板的自動(dòng)復(fù)位。 6 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)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的設(shè)備，電動(dòng)機(jī)可以把電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞有線圈，在通電后通電線圈將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其作用在轉(zhuǎn)子上促 使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生扭矩。電機(jī)主要有定子和轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向、力矩大 小和通電線圈電流方向和電流大小有關(guān)。 （2）分類 日前常用的電機(jī)主要有三種，分別是普通異步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)， 通常根據(jù)使用性能要求選擇不同類型的電機(jī)。三種類型的電機(jī)都普遍使用，只 是不同場(chǎng)合有些電機(jī)使用的相對(duì)較多。 普通異步電機(jī)價(jià)格低，精通相對(duì)低，但滿足日常使用精度足夠。調(diào)速性能 偏差，精確控制不易，日前普遍使用的是采用變頻器調(diào)速，利用編碼器反饋旋 轉(zhuǎn)角度等。 步進(jìn)電機(jī)價(jià)格較高，精度適中，控制比較簡(jiǎn)單，主要把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角 位移。一般采用開(kāi)環(huán)控制，但是存在丟步、失步等問(wèn)題。步進(jìn)電機(jī)恒功率運(yùn)行， 轉(zhuǎn)速越高，扭矩越小，一般不適用轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合。 伺服電機(jī)價(jià)格昂貴，精度較高。目前在一些精密設(shè)備、儀器中普遍使用。 伺服電機(jī)恒扭矩輸出，在高速時(shí)依然保持大扭矩，適用于低、中、高速各種場(chǎng) 合。一般采用閉環(huán)控制，控制精確。 根據(jù)自動(dòng)疊衣機(jī)使用要求可以確定，疊衣機(jī)屬于日常生活用機(jī)械設(shè)備，精 度要求不高，三種電機(jī)都能滿足其使用要求。為便于其推廣使用應(yīng)控制好其制 造成本，選擇價(jià)格最低的普通異步電機(jī)。 3.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)系列 電動(dòng)機(jī)選擇應(yīng)保證： rP0 式中：P 0電機(jī)功率，kW； Pr負(fù)載功率，kW。 所需電動(dòng)機(jī)功率由下式計(jì)算： Pr=Pw/ 式中：Pr電機(jī)功率，kW； 傳動(dòng)系統(tǒng)效率，%。 一般電機(jī)功率 P 的計(jì)算公式為： P=Fv/1000 (kW) 式中：F負(fù)載圓周力，N； v負(fù)載線速度， m/s； 根據(jù)自動(dòng)疊衣機(jī)的工作需要選取封閉式 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓 380V。 3.1.3 選擇電動(dòng)機(jī)功率 PW=0.27 kW，=0.990.950.960.950.9940.96=0.7698 Pr1=PW/1=0.36 kW 查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)電機(jī)功率及型號(hào)可選 Y802-4 型號(hào) Y 系列三相異步 7 電機(jī)，其額定功率 P0 為 0.75kW，或者選用 Y90S-4 型號(hào)的 Y 系列三相異步電機(jī)， 其額定功率 P0 也為 0.75kW。電機(jī)參數(shù)表具體數(shù)據(jù)如下表所示。 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 分析這兩種方案可以確定，方案 1 電機(jī)價(jià)格較低，傳動(dòng)比較大，電機(jī)質(zhì)量 較小。方案 2 電機(jī)價(jià)格相對(duì)偏高，但傳動(dòng)比小，電機(jī)質(zhì)量偏高。本設(shè)備采用齒 輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比大意味著齒輪外形較大，傳動(dòng)裝置外形較大。自動(dòng)疊衣機(jī)主要 是家用設(shè)備，在滿足要求的情況下，應(yīng)盡量保證外形尺寸。故此選用方案 2 Y90S-4 型電機(jī)。 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(guò)大會(huì)導(dǎo)致衣服甩出甚至傷害人員，過(guò)小疊衣 效率低且衣物容易從疊衣板滑落，查取目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的自動(dòng)疊衣機(jī)轉(zhuǎn)速，并 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的疊衣機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式，取疊衣板轉(zhuǎn)速為 ，而：min/20rnw 電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速： 。min/910rnm 故總傳動(dòng)比為： 5.42091wi （2）分配傳動(dòng)比 本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置中，電機(jī)輸出需要通過(guò)皮帶傳動(dòng)到減速器輸入軸，根 據(jù)裝置尺寸大小，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 通過(guò)計(jì)算可以判斷減速器傳動(dòng)比比較大，會(huì)造成減速器外形尺寸較大，為 了保證其結(jié)構(gòu)的緊湊性，選用蝸輪蝸桿減速器，通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定其型 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 .3rw （2）各軸的輸入功率： 8 1 軸 ；kwP675.09.75.0101 2 軸 ； 3 軸 ；4.323 （3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： kwP506.7.3212 電機(jī)軸 ； mNnT 8905.9500 1 軸 ； .716.11 2 軸 ；n PT .94.0595022 3 軸 ； mN58.21.633 （4）整理列表 軸名 功率kwP/轉(zhuǎn)矩 mNT/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 9 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(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 180 旋轉(zhuǎn)動(dòng)作， 實(shí)現(xiàn)疊衣。 4.1.1 齒輪傳動(dòng)概述 （1）定義 齒輪傳動(dòng)通常指通過(guò)齒輪副旋轉(zhuǎn)傳遞運(yùn)動(dòng)和載荷的一種形式。由于齒輪傳 動(dòng)具有高精度、高效率且結(jié)構(gòu)比較緊湊、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前是各種機(jī)械 設(shè)備中最常用的一種機(jī)械傳動(dòng)方式。 （2）特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)如下： 1)傳動(dòng)精度高。相對(duì)帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)等其它傳動(dòng)方式，齒輪傳動(dòng)可以保 證高精度，傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，致使齒輪傳動(dòng)在精密設(shè)備中依然比較常見(jiàn)。 2)適用范圍寬。齒輪傳動(dòng)可以適用于高、中、低各種轉(zhuǎn)速場(chǎng)合，且傳遞功 率范圍同樣很廣，同時(shí)相對(duì)于帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)等傳動(dòng)方式，齒輪傳動(dòng)還有具 有傳遞空間任意兩軸間的傳動(dòng)。 3)使用壽命長(zhǎng)。 4)高傳動(dòng)效率。 齒輪傳動(dòng)缺點(diǎn)如下： 1)制造成本高，安裝要求較高。 2)齒輪傳動(dòng)不能滿足環(huán)境惡略的場(chǎng)合。 3)傳動(dòng)過(guò)程中，兩軸間距不能較大。 4)剛性傳動(dòng)，不具有帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)等傳動(dòng)方式中存在柔性。 （3）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 齒輪的失效形式主要有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合等，其中最常見(jiàn)的 失效形式主要是輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕。 通常對(duì)于軟齒面齒輪，齒面點(diǎn)蝕是其主要的失效形式，對(duì)于軟齒面齒輪， 在設(shè)計(jì)時(shí)主要按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，后按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 對(duì)于硬齒面齒輪，輪齒折斷是其主要失效形式，通常對(duì)于硬齒面齒輪，在 設(shè)計(jì)時(shí)一般按齒根疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，后按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 4.1.2 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 由于自動(dòng)疊衣機(jī)使用要求相對(duì)一般，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)齒輪選擇 7 級(jí)精度 即可滿足使用要求。由于齒輪傳動(dòng)中，小齒輪轉(zhuǎn)速較快，與大齒輪相比，各齒 接觸頻繁程度高于大齒輪，小齒輪通常先發(fā)生破壞。 所以在齒輪傳動(dòng)中，一般小齒輪材料較大齒輪要好。齒輪傳動(dòng)中，小齒輪 選擇 40Cr，大齒輪選用 45 鋼。 選小齒輪齒數(shù) 201Z 大齒輪齒數(shù) ，取4i402Z 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 10 3211)(2.HEdtt ZuTkd 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 mNT87.501 （3）小齒輪相對(duì)兩支承對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù) 0.1d （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 52 （6）由式 6.11 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 106.)283(760 hjLnN9210.6 （7）由圖 6.16 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 01NZ4.2NZ （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為 1，安全系數(shù)為 S=1，由式 10-12 得 MPaSHH 5069.1limZN 174.02li2 （9）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中的較小值td1Hmt 54.38)17.9(3.0.87532. 21 計(jì)算圓周速度 v sndt /.6542161 計(jì)算齒寬 b mtd.38.01 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) mZdmtn927.054.381 齒高 ./.2/ .56hbnt 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)sv68 05.1VK 假設(shè) ，由表查得mNFtA/10/ 11 1FHK 由表 6.2 查得使用系數(shù) .051A 由表查得 3.1HK 查得 28F 故載荷系數(shù) 4.130.5. HVA （10）計(jì)算模數(shù) 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 321FSdnYZKT （1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖 6.15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE50 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) 8.01NZ9.N 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MPaSZFEF 5.38.1081N926922 計(jì)算載荷系數(shù) 41.80.5. FVAK （2）查取齒形系數(shù) 由表 6.4 查得 8.21FaY26.a （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6.4 查得 5.1S74.12SaY （4）計(jì)算大小齒輪的 ，并比較F01462.9.2687.5.321FSaY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 74.102.20.175433 比較兩種計(jì)算方式求得的模數(shù)數(shù)據(jù)，取較大值為 1.927，將其圓整為標(biāo)準(zhǔn) 12 值，則齒輪目數(shù) m 為 2mm。 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 md54.381 算出小齒輪齒數(shù) 取 92/./1mZ201Z 大齒輪齒數(shù) 取02i 4.1.5 幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 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 cm.0 8 齒頂圓直徑 21 d8, 9 齒根圓直徑 43f 75,3 10 中心距 am60 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)介紹 槽輪機(jī)構(gòu)就是間歇行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以把連續(xù)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)化為周期性的間歇 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)比較精確，是工業(yè)中比較常用的間歇運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)，應(yīng)該比較廣泛。 （2）槽輪機(jī)構(gòu)分類 槽輪機(jī)構(gòu)根據(jù)槽的位置不同，主要分為如下兩類： 1）外槽輪：槽輪內(nèi)部槽的開(kāi)口向外，轉(zhuǎn)向與主動(dòng)輪相反。 2）內(nèi)槽輪：槽輪內(nèi)部槽的開(kāi)口向內(nèi)，轉(zhuǎn)向與主動(dòng)輪相同。 內(nèi)、外槽輪如下圖所示。 13 （3）槽輪機(jī)構(gòu)原理及特點(diǎn)分析 工作原理 根據(jù)自動(dòng)疊衣機(jī)工作狀態(tài)，疊衣機(jī)中間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選用外槽輪機(jī)構(gòu)，故此 這里主要介紹外槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理。在工作過(guò)程中，主動(dòng)件需要連續(xù)不斷的 旋轉(zhuǎn)，同事過(guò)程中主動(dòng)輪上的圓柱銷進(jìn)入槽輪的槽內(nèi)，會(huì)帶動(dòng)槽輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)， 當(dāng)主動(dòng)輪上的圓柱銷從槽內(nèi)離開(kāi)后，槽輪停止運(yùn)動(dòng)，并且槽輪的鎖止環(huán)被鎖住， 防止槽輪在自由狀態(tài)下由于外界因素轉(zhuǎn)動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn) 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，故加工制造成本較低。同時(shí)槽輪機(jī)構(gòu)工作可靠， 運(yùn)行平穩(wěn)，傳動(dòng)比較精準(zhǔn)且效率高。 缺點(diǎn) 槽輪機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中，圓柱銷在進(jìn)出槽輪的槽口時(shí)會(huì)對(duì)槽輪有一定的沖 擊，因此槽輪機(jī)構(gòu)不適合用于高度場(chǎng)合。 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(jiǎn)圖 圖 4-3 為槽輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位簡(jiǎn)圖，其中圖 4-3（a）為圓柱銷進(jìn)入槽輪槽內(nèi)的初 始狀態(tài)，圖 4-3（b）為槽輪剛好從槽輪槽內(nèi)走出狀態(tài)，圖 4-3（c）為圓柱銷不 在槽輪槽內(nèi)的一般常態(tài)。其中在圖 4-3（c）所示狀態(tài)中，槽輪被主動(dòng)撥盤的圓 弧鎖住，防止槽輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，保證定位。圖 4-3（a） （b）所示狀態(tài)槽輪的瞬時(shí) 角度為 0，為避免主動(dòng)輪上的圓柱銷在進(jìn)入槽內(nèi)的初始狀態(tài)時(shí)與槽輪發(fā)生碰撞， 應(yīng)保證在圓柱銷剛剛進(jìn)入槽口時(shí)，槽口的中心線應(yīng)與圓柱銷中心的軌跡相切。 一般槽輪中的槽口均勻分布，設(shè)其槽數(shù)為 Z，可以確定當(dāng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng) 2a=2/Z 弧度時(shí)，拔盤的轉(zhuǎn)角為: 2a= 180(1-2/Z) (1) 14 在槽輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，設(shè)槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 Td，設(shè)主動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 T， Td 與 T 的比值為槽輪的運(yùn)動(dòng)系數(shù)（） 。 在工作過(guò)程中主動(dòng)輪一般是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的，故其運(yùn)動(dòng)角度之比和其運(yùn)動(dòng)時(shí)間 之比相同。其運(yùn)動(dòng)系數(shù)可以表示為： = (-2/Z) / 2= (Z-2)/ 2Z (2) 從以上公式可以確定槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與其槽數(shù) Z 有有一定的關(guān)系，槽輪機(jī) 構(gòu)與的運(yùn)動(dòng)系數(shù)必須大于 0，故槽輪中的開(kāi)槽數(shù)至少為 3。 4.2.3 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù) 根據(jù)上述公式= (Z-2)/2Z 可以確定槽輪的運(yùn)動(dòng)系數(shù) 小于 0.5。可以確定 槽輪間歇運(yùn)動(dòng)中的的運(yùn)動(dòng)時(shí)間總小于停止時(shí)間。槽輪機(jī)構(gòu)還需要滿足 0，Z3 的條件，槽輪機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中在圓柱銷進(jìn)出槽口時(shí)，速度變化很大， 致使引起一定的沖擊。 對(duì)于多圓柱銷槽輪機(jī)構(gòu)分析和上述類似，在多圓柱銷槽輪機(jī)構(gòu)中，設(shè)槽輪 數(shù)目為 R，這樣槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間則為單圓柱槽輪機(jī)構(gòu)的 R 倍。故其運(yùn)動(dòng)系數(shù)為： = R ( Z2 ) / ( 2Z )。 槽輪機(jī)構(gòu)的中心距和圓銷半徑的大小可以根據(jù)槽輪機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中的載 荷大小和機(jī)構(gòu)空間占用大小確定。 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 本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要特性的可以將連續(xù)旋 轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)化為往復(fù)擺動(dòng)動(dòng)作，具有急回特性，常用于牛頭刨床、插床等設(shè)備的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。其傳動(dòng)角始終為 90 度，具有很好的傳動(dòng)性能。 4.3.2 位置分析 圖 43 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖 圖 4-3 為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)原理圖，從圖中可以確定該機(jī)構(gòu)的封閉矢量方程： Cslr57 （47） 15 將（47）式投影到坐標(biāo)軸上可得： 351cossCl （48） 3567insiCl 由幾何關(guān)系的： 63735coslari- （49） 57626sinsllC 4.3.3 速度分析 將（48）式對(duì)時(shí)間 t 求一次導(dǎo)數(shù)，得速度關(guān)系 3356 cossincoCvl （410） 3356 issin-CCvl 若用矩陣形式來(lái)表示，則上式可寫為: 33563 cos-incos-sini Cvl （411） 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 為確定導(dǎo)桿的加速度，為公式 4-8 對(duì)時(shí)間求二次導(dǎo)數(shù)，結(jié)果為： 3335653563 sincocosinsincocsi-cossini CCCC vsvlal （412） 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(guò) matlab 編程可求得 、 、 、 、 、5Cs5Cv5C 程序以及運(yùn)行所得數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄 通過(guò) matlab 計(jì)算的結(jié)果為下圖所示： 16 圖 46 角位移圖像 圖 4-6 為導(dǎo)桿的角位移曲線，從圖中可以看出導(dǎo)桿與水平軸間的夾角在 60 度-120 度間變化?？梢源_定執(zhí)行機(jī)構(gòu)一直做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)桿不停的做 60 度的往復(fù)擺動(dòng)。通過(guò)計(jì)算可以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)滿足使用要求。 圖 4-7 角速度圖像 17 圖 48 角加速度圖像 圖 4-6 為執(zhí)行件的角位移曲線，圖 4-7 為執(zhí)行件的角速度曲線，圖 4-8 為 執(zhí)行件的角加速度曲線。從圖中可以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的角位移和角速度都滿足要 求。從圖 4-8 中可以確定執(zhí)行件的角加速度會(huì)發(fā)生突變，不過(guò)過(guò)程相對(duì)緩慢， 說(shuō)明執(zhí)行件存在柔性沖擊。根據(jù)自動(dòng)疊衣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行相對(duì)緩慢，可以 確定該機(jī)構(gòu)基本滿足使用要求。 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 ， ，kwP456.0min/2.01rnmNT58.21 （2）初步確定軸的最小直徑 首先確定軸的最小直徑，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查取公式 C6.82.045nd332 式中 C 取值為 110。可以確定軸的最小直徑應(yīng)大于 18.6mm。 （3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 由上式確定軸的最小直徑為 18.6mm，根據(jù)軸的使用要求，最小直徑位于端 部，該處需要連接帶輪，此處需要開(kāi)鍵槽。故此最小直徑取值 20mm。 為了保證帶輪的軸向定位，在-軸段右端需要設(shè)置軸肩，取軸肩高度為 2mm，所以-軸段直徑為 24mm。 -軸段需要安裝軸承，由于-軸段直徑為 24mm，為便于軸承安裝， -軸段直徑應(yīng)大于 24mm，由于軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，軸承孔直徑固定，故-軸 段直徑定為 25mm。 為了保證軸承的軸向定位同時(shí)保證軸承能夠拆卸，-軸段應(yīng)設(shè)有軸肩， 18 取-軸段直徑為 30mm。 -軸段需要安裝齒輪，齒輪的軸向定位可以采用軸肩，也可以采用套筒 定為，該處選用套筒定為，根據(jù)齒輪寬度和套筒長(zhǎng)度，-軸段長(zhǎng)度為 32mm。 根據(jù)軸承端蓋寬度 32mm 和端面與帶輪間的距離，確定-軸段長(zhǎng)度為 42mm。 同時(shí)考慮箱體外形尺寸，擬定-軸段長(zhǎng)度為 76mm。 （4）軸上零件的周向定位 在軸的設(shè)計(jì)中，需要保證軸上零件的軸向定位。改軸上需要定位的零件為 聯(lián)軸器。根據(jù)軸的尺寸可以確定軸上鍵槽尺寸，同時(shí)聯(lián)軸器和軸一般采用過(guò)渡 配合或過(guò)盈配合，此處選擇過(guò)盈配合 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(shuō)明皆查此書）式(10-14)，則NFNtgdTantrt06.1320.16cos.759.823p.5 （2）求軸上的載荷（詳細(xì)過(guò)程以軸 2 為例，其他軸類似不一一復(fù)述） 首先應(yīng)該確定軸承支點(diǎn)位置，已知軸兩端支撐軸承型號(hào)為 6207，查取機(jī)械 設(shè)計(jì)手冊(cè)同時(shí)根據(jù)軸 2 的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)確定軸承支撐跨距為 172mm。 可以根據(jù)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及軸承跨距確定軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，并做出軸所受的彎 矩圖和扭矩圖。從圖中可以確定該軸的危險(xiǎn)截面，并計(jì)算危險(xiǎn)截面的 MH、MV 及 M 的值，基體數(shù)據(jù)見(jiàn)下圖。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F ，NFN14326 ，NFNV237156 C 截面 彎矩 M mLH853 mMLaV432 總彎矩 MV 1685122max 扭矩 NT80 19 （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 已知軸材料為 45Cr。由表 15-1摘 要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的的提高，人們生活節(jié)奏的加快，越來(lái)越多的人沒(méi)有時(shí) 間來(lái)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(méi)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(guò)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(guò)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 peoples 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(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的的提高，人們生活節(jié)奏的加快，越來(lái)越多的人沒(méi)有時(shí) 間來(lái)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(méi)有合適的自動(dòng)化裝置進(jìn)行疊衣。 對(duì)于上班族來(lái)說(shuō)，工作壓力越來(lái)越大，因而對(duì)家務(wù)投入的時(shí)間越來(lái)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(chǎng)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(lái)面容。 對(duì)于我們大學(xué)生來(lái)說(shuō)，課程越來(lái)越多，學(xué)業(yè)越來(lái)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(lái)說(shuō)，整理衣物更是一件十分不易的 事。 目前，從一方面來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上出現(xiàn)了折疊板來(lái)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(lái)說(shuō)，市場(chǎng)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(chǎng)急需一種價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)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(lái)越 快，面對(duì)做不完的工作，面對(duì)沒(méi)完沒(méi)了的應(yīng)酬，人們感覺(jué)非常的疲憊，更頭疼 的是還得抽出時(shí)間做家務(wù)，做清潔?，F(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(lái)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(guò)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(guò)程中存在的死點(diǎn)，通 過(guò)死點(diǎn)來(lái)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(jiǎn)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(guò)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(jiàn)圖如圖 22 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(jiǎn)圖 方案比較：方案一是通過(guò)自身運(yùn)動(dòng)過(guò)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(guò)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(lái)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(jiǎn)單，工作 可靠，易加工，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機(jī)械效率高。常被用來(lái)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(guò)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(jiàn)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(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(lái)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(jiǎn)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(wèn)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(jiǎn)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(jiàn)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(lái)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(wú)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線（磁場(chǎng)方向）方向有關(guān)。 電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （2）分類 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)。 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)。 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)。 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(kāi)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。 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)） 。 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)。 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(kāi)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(méi)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： rP0 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/ 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； 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=Fv/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，=0.990.950.960.950.9940.96=0.7698 Pr1=PW/ 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(jiàn)，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(guò)大會(huì)導(dǎo)致衣服甩出甚至傷害人員，過(guò)小疊衣 效率低且衣物容易從疊衣板滑落，參考市場(chǎng)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： 5.42091wi （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(guò)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(zhǎng)。 （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(guò)，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(kāi)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(zhǎng)。 5)傳動(dòng)效率較高，一般為 0.940.99。 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(rùn)滑。 8)不適用于相距較遠(yuǎn)的兩軸問(wèn)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(rùn)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(kāi)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(wú)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(zhǎng)的使用壽命，以此來(lái)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) 201Z 大齒輪齒數(shù) ，取4i402Z 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 mNT87.501 （3）小齒輪相對(duì)兩支承對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù) 0.1d （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 54069.01lim174.2li2 （9）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中的較小值td1Hmt 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/ 1.56hbnt 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 05.1VK 假設(shè) ，由表查得mNFtA/0FH 由表 6.2 查得使用系數(shù) .051AK 由表查得 3.1H 查得 28FK 故載荷系數(shù) 4.130.51. HVA （10）計(jì)算模數(shù) 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 321FSdnYZKT （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) 8.01NZ9.2N 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 5.38.10819.26.922 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 8.21FaY26.a （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6.4 查得 5.1Sa74.12SaY （4）計(jì)算大小齒輪的 ，并比較F01462.9.2687.5.321FSaY 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 m2mm 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/./1mZ201Z 大齒輪齒數(shù) 取02i 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 21dm8, 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(jiǎn)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(kāi)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(kāi)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 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(kāi)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(kāi)，撥盤帶動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷從另一邊離開(kāi)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)。 優(yōu)點(diǎn) 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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 缺點(diǎn) 在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(lái)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(jiǎn)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 ( Z2 ) / ( 2Z )。又因?yàn)?1，故 R 2Z/ ( Z2 ) ，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 43 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： （47）Cslr57 將（47）式投影到坐標(biāo)軸上可得： （48）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 3567sinsiCl 由幾何關(guān)系的： （49）63735colarsi- 5726insllC 4.3.3 速度分析 將（48）式對(duì)時(shí)間 t 求一次導(dǎo)數(shù)，得速度關(guān)系 （43356 cossincoCvl 10） 3356 sissin-CCl 若用矩陣形式來(lái)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（48）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 （412） 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(guò) matlab 編程可求得 、 、 、 、 、5Cs5Cv5C 程序以及運(yùn)行所得數(shù)據(jù)見(jiàn)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 46 角位移圖像 角位移線圖說(shuō)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(shuō)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 48 角加速度圖像 圖 46、圖 47、圖 48 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 48 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(guò)程中存在柔性沖擊，雖然在運(yùn)動(dòng)過(guò)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 ， ，kwP456.0min/2.01rnmNT58.21 （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：12m6.182.045nd332 （3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大 510，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，-軸段右端要有一軸肩，故取-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 d-=24mm。 初步選定滾動(dòng)軸承，因軸承受徑向力和軸向力，根據(jù) d-=24mm，取用 6205 型深溝球軸承，其尺寸為 dDT=25mm62mm15mm，則有 d- =d -=25mm，L=15mm，軸承中間處用軸肩定位，這段取直徑 d- =30mm。 右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定，-長(zhǎng)應(yīng)為：取套同長(zhǎng) 12mm，則 L- =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 L- =42mm。 結(jié)合箱體結(jié)構(gòu)，取 L- =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 d- =20mm 查得平鍵截面 bh=6mm6mm，鍵槽用銑刀加工，長(zhǎng) 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(shuō)明皆查此書）式(10-14)，則NFNtgdTantrt06.1320.16cos.759.823p.5 （2）求軸上的載荷（詳細(xì)過(guò)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(jiǎn)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(jiǎn)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 ，NNH143NF126 ，NFNV237156 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 mNLFNH85132 mNMLFaV14532 總彎矩 MV 68822max 扭矩 T0 （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： Lh 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arYFP4.06.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(zhǎng)度 mbl25681 ，合適 PP MadlkT1.305.022131 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(guò)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(guò)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(guò)程中，外徑將變小， 公差( 2%0.1)mm。 L0 (自然長(zhǎng)度 )：注意：在工作過(guò)程中自然長(zhǎng)度會(huì)減小，公差2%。 Ls (支承長(zhǎng)度): 這是從彈簧圈身中軸到彈簧支承的長(zhǎng)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?lè)较蛐?，左旋彈簧順時(shí)針?lè)较蛐?。我們的所?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(guò)實(shí)際測(cè)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?jìng)鲃?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(jiǎn)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(jiǎn)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(kāi)，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(guò)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(wèn)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(guò)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(lái)，也必然讓我在未來(lái)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(guò)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(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)知識(shí)，更 好的為祖國(guó)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. 2 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000. 3 張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 4 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010. 5 康立東.DF8CJ 型機(jī)車斜齒輪變速箱的設(shè)計(jì)J.機(jī)車車輛工藝，2010, 13. 6 劉志峰.基于 QFD 的變速箱再制造設(shè)計(jì)要素分析 J.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工 技術(shù)，2010.14. 7 鄭文偉.機(jī)械原理 M.北京：高等教育出版社，2010. 8 張克猛.理論力學(xué) M.北京：科學(xué)出版社，2008. 9 Robert L Norton Machine Design An Integrated ApproachP M.2th ed. 10 劉暢，宿敬 .