地毯清洗機(jī)設(shè)計(jì),地毯,清洗,設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 46 頁 共 46 頁 目錄 摘要 3 關(guān)鍵詞： 3 1 引言 3 1.1 地毯清洗機(jī)簡介 4 1.2 地毯清洗機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 4 2 地毯清洗機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域 4 2.1 洗刷方式 4 2.2 地毯清洗劑 4 2.3 傳動方案 5 2.4 廢液回收 5 3 總體設(shè)計(jì) 5 3.1 設(shè)計(jì)方案的確定 5 3.1.1 清洗方案 6 3.1.2 地毯清洗劑的選擇 6 3.1.3 傳動方案的確定 7 3.1.4 地毯的廢液回收 8 3.1.5 洗滌器的噴灑 8 3.2 零部件的設(shè)計(jì) 9 3.2.1 機(jī)架的設(shè)計(jì) 9 3.2.2 清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 3.2.3 廢液回收機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 3.2.4 洗滌劑液箱及廢液箱 21 4 傳動設(shè)計(jì)和計(jì)算 23 4.1 傳動設(shè)計(jì) 23 4.1.1 確定電動機(jī) 24 4.1.2 計(jì)算和分配傳動比 26 4.2 傳動計(jì)算 27 4.2.1 一級：皮帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算 27 4,2,2 二級：傘形齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 31 4.2.3 三級：鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 32 4.2.4 四級：直齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 34 5 輔件及其選擇 36 5.1 主要零部件的材料 36 5.1.1 軸 36 5.1.2 軸承 38 5.1.3 彈簧 39 5.2 其他零件材料說明 41 5.2.1 底座和把手 41 5.2.2 傳動件 41 6 總結(jié) 42 6.1 成本分析 42 6.2 整體分析 42 6.3 設(shè)計(jì)總結(jié) 43 結(jié)束語 43 致 謝 44 參 考 文 獻(xiàn) 44 摘要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地毯普及率會越來越高，使用手工清洗地毯的方法已跟不上時代發(fā)展需要?？梢妼Φ靥呵逑礄C(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。本說明書本著簡單實(shí)用的設(shè)計(jì)理念，分別詳細(xì)闡述了:(1) 整體框架介紹；(2) 地毯清洗機(jī)的清洗理念和方式；（3）驅(qū)動方案的設(shè)計(jì)；（4）清洗機(jī)各個零件的設(shè)計(jì)；（5）輔件的選定；（6）本機(jī)性能的分析以及同類產(chǎn)品的比較。本次設(shè)計(jì)采用Pro/E三維造型和Auto CAD為輔助設(shè)計(jì)手段，以“最簡單的設(shè)計(jì)達(dá)到最實(shí)用的效果”為設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)進(jìn)行綜合合理的設(shè)計(jì)。 As China's economic development, the carpet will be more and more popular. Using of hand-cleaning method of carpet need not keep up with the times. It’s very meaningful on the carpet cleaning machine structural design. This manual were elaborated the things as follows in detailly with simple and practical design:(1) Introduce the overall framework;(2)The mode and idea of the carpet cleaning machine;(3) Driven program design;(4) The design of various parts of the cleaning machine(5) Auxiliary components selected(6)The performance analysis of the machine and comparison of similar products. Using Pro / E 3D modeling and Auto CAD as the design tools for the supplementary. To "Using the most simple design to achieve the most practical results" for the design of rational thinking to guide the design consciously. 關(guān)鍵詞：地毯 清洗機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動 材料 1 引言 如今隨著人們生活水平的提高，越來越多的家庭都進(jìn)行了裝修，在眾多的地面裝修材料中，地毯以其雍容華貴，腳感舒適，隔潮抗?jié)竦戎T多的優(yōu)點(diǎn)，在人們的裝修中得到越來越多的使用，配備其相關(guān)的清洗工具也變得十分必要。而地毯清洗機(jī)作為一種日常清洗與維護(hù)的地毯的工具正越來越受到關(guān)注。本說明書通過淺述地毯清洗機(jī)的發(fā)展，特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)等，了解了地毯清洗機(jī)在生產(chǎn)和生活中的實(shí)際意義。明確了本課題的研究方法，即通過AutoCAD以及Pro/ENGINEER對地毯清洗機(jī)按照TOP-DOWN設(shè)計(jì)的理念進(jìn)行科學(xué)的三維立體設(shè)計(jì)。 1.1 地毯清洗機(jī)簡介 地毯清洗機(jī)是以地毯的日常清洗與維護(hù)為目的，具有一定的便攜性能，可以移動使用的地毯清潔工具。它通過自帶的毛刷，噴嘴，相關(guān)洗劑及其他工具對地毯進(jìn)行洗，刷，吹，烘干等清洗工作。具有使用方便，清洗迅速，清洗效果好，維護(hù)成本相對較低等特點(diǎn)。如今已大量應(yīng)用于酒店，賓館及家庭的地毯清洗任務(wù)。 1.2 地毯清洗機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國當(dāng)前使用的地毯清洗機(jī)的種類繁多。地毯清洗機(jī)按照各自的工作方式分，大致可分為以下三類：噴抽式，滾刷噴抽式以及組合式。 由于我國國情影響，地毯清洗機(jī)在我國起步較晚。因此，市場上常見的大多是引自國外的，國內(nèi)相關(guān)品牌在這一領(lǐng)域并不多見。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地毯普及率會越來越高，使用手工清洗地毯已跟不上時代發(fā)展需要?？梢妼Φ靥呵逑礄C(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。 2 地毯清洗機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域 2.1 洗刷方式 采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)刷條，在高速旋轉(zhuǎn)下配合不斷灑下的專用洗滌劑對地毯進(jìn)行連續(xù)不間斷的清洗。 2.2 地毯清洗劑 地毯清洗劑俗稱地毯香波，地毯香波的原始配方屬于通用的輕垢型洗滌劑，內(nèi)加焦磷酸四鈉，其作用是既增加去污力，又可以使干燥的殘?jiān)铀纱唷Ｄ承┲敬剂蛩狨}的鈉鹽或鎂鹽在脫水時，本身也變得很松脆，因此脂肪醇硫酸鈉或鎂也是制造地毯香波的合適原料。采用晶型的表面活性劑，作為地毯香波的基料，例如用磺化琥珀酸半酯，或加入膠體二氧化硅，使吸附地毯纖維上的洗滌劑更加松脆，干燥時易被刷去或用吸塵器吸走，防止灰塵的再污染。 2.3 傳動方案 本課題中要求只用一臺電動機(jī)，因此設(shè)計(jì)驅(qū)動以及刷子轉(zhuǎn)動方面需要處理相關(guān)傳動方案。 考慮到輪子在地毯上運(yùn)行時可能遇到的情況，所以采用皮帶以及齒輪配合使用的傳動方案。由于皮帶成本低便于維修和替換，此外，皮帶傳動還具有低噪音的特點(diǎn)。由于傳動有直角傳動的情況，所以有傘齒輪和圓柱直齒輪。 2.4 廢液回收 在經(jīng)過噴灑和洗刷后，廢液的回收是必須的。這里采用“壓”和“吸”兩種方式并行的方法。 所謂“壓”，顧名思義，就是采用特殊形狀的壓桿將已經(jīng)灑在地毯上的水分壓出其表面；“吸”：用負(fù)壓的方式將“壓”出的水吸出地毯，使地毯在最短時間內(nèi)達(dá)到干燥的目的。 3 總體設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)方案的確定 畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的要求： 1)設(shè)計(jì)對象：地毯清洗機(jī)； 2)設(shè)計(jì)對象的技術(shù)要求： ①功率：2000W ②清洗面積：0.3m2 ③整機(jī)外觀尺寸：1000×800×800 ④工作時間：240h/年； 對地毯清洗機(jī)的各個結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) 3.1.1 清洗方式的選擇 清洗方式有以下幾種方案可以選擇： 1. 采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)刷條配合洗滌劑對地毯進(jìn)行洗刷 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，洗刷迅速，效果較好，便于維修。 缺點(diǎn)：不能對非平面的地毯進(jìn)行清洗，易留下清潔死角，對地毯存在物理摩擦和一定的損傷，且不可避免的存在洗滌劑殘留的問題（二次污染）。 2. 高壓射水流清洗 優(yōu)點(diǎn)：射水流的流速可方便調(diào)節(jié)，清洗迅速徹底，無二次污染，適合在空間狹窄或惡劣環(huán)境下作業(yè)，對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物件能很好的清理，清洗迅速徹底，成本較低。 缺點(diǎn)：清洗時需要大量水源，且產(chǎn)生的剩余廢液量較大，清洗過程易產(chǎn)生的大量飛濺液滴。 3. 超聲波清洗 優(yōu)點(diǎn)：無噪聲，清洗過程不會產(chǎn)生任何廢液，清洗迅速徹底，對地毯無任何物理損傷，適應(yīng)任何復(fù)雜工作面，無清洗死角，無二次污染， 缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜，成本高，不便于維修。 從結(jié)構(gòu)形式的合理性、制造成本以及清理效果等方面綜合考慮，選擇第一種清洗方案。 3.1.2 地毯清洗劑的選擇 地毯清洗劑俗稱地毯香波，地毯香波的原始配方屬于通用的輕垢型洗滌劑，內(nèi)加焦磷酸四鈉，其作用是既增加去污力，又可以使干燥的殘?jiān)铀纱?。某些脂肪醇硫酸酯鹽的鈉鹽或鎂鹽在脫水時，本身也變得很松脆，因此脂肪醇硫酸鈉或鎂也是制造地毯香波的合適原料。采用晶型的表面活性劑，作為地毯香波的基料，例如用磺化琥珀酸半酯，或加入膠體二氧化硅，使吸附地毯纖維上的洗滌劑更加松脆，干燥時易被刷去或用吸塵器吸走，防止灰塵的再污染。地毯香波除供清洗地毯用，去除地毯上的灰塵、油污等污染物，使地毯恢復(fù)原有的色澤和手感，并能留下幽雅的香味。也可用于沙發(fā)、窗簾、椅套、室內(nèi)裝飾品等軟表面物質(zhì)的清洗。 這里可選擇大眾化的地毯清洗劑。超市，商店均有銷售，在此不再多做討論。 3.1.3 傳動方案的確定 從結(jié)構(gòu)的合理性以及空間體積的緊湊性要求出發(fā)，決定采用一臺電動機(jī)作為動力源。但是設(shè)備功能上要求實(shí)現(xiàn)清洗和行走兩種獨(dú)立的運(yùn)動，所以需要進(jìn)行動力分配設(shè)計(jì)以及對傳動方案進(jìn)行合理的選擇。 一臺電動機(jī)需要同時驅(qū)動刷子和清洗機(jī)的行走，首先應(yīng)合理選擇傳動方式： 1. 齒輪傳動 優(yōu)點(diǎn)：傳動效率高，扭矩大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比穩(wěn)定，工作可靠壽命長。 缺點(diǎn)：制作及安裝精度高，成本高，不宜用于長距離傳動的場合，工作有噪音。 2. 鏈傳動 優(yōu)點(diǎn)：傳動無打滑，傳動均勻，尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，能在高溫和潮濕環(huán)境中工作，制造與安裝精度要求低，成本低，適于遠(yuǎn)距離傳動。 缺點(diǎn)：只能實(shí)現(xiàn)平行軸之間的傳動，瞬間傳動比不穩(wěn)定，磨損后易發(fā)生跳齒，工作有噪音，不宜用在載荷變化很大，高速和急速反向的傳動中。 3. 皮帶傳動 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護(hù)容易。 缺點(diǎn)：工作中會出現(xiàn)打滑，壽命短，傳動比不準(zhǔn)確（滑動率在2%以下），對載荷變動的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲，傳動裝置外部尺寸大、效率低。 綜合傳動效率和工作環(huán)境考慮，選擇皮帶傳動作為傳動分配方案。即：由皮帶帶動刷子以及驅(qū)動清洗機(jī)驅(qū)動裝置輸入軸的轉(zhuǎn)動。與第二級傳動軸的傳動考慮到存在傳動轉(zhuǎn)向的問題，采用傘齒輪組傳動。第三級傳動軸設(shè)計(jì)采用鏈傳動。因?yàn)槿绻谬X輪傳動，會因?yàn)閭鲃泳嚯x過長而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本過高；采用皮帶傳動會遇到摩擦力不夠，可能產(chǎn)生打滑的情況，兩者都不利于傳動的設(shè)計(jì)。此外，鏈傳動還有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比平穩(wěn)的特點(diǎn)，如果遇到安裝距離的問題還能方便的調(diào)節(jié)軸間距。具體傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖： 圖3-1 傳動結(jié)構(gòu)示意圖 3.1.4 廢液回收 地毯經(jīng)過洗刷后會有廢液殘留，為了使地毯 最快達(dá)到干燥和清潔的目的，廢液的回收必不可少。 由于廢液存在于地毯的空隙里，因此不能直接利用吸附的方式將廢液清除。所以可以采用傳統(tǒng)的壓榨方式將廢液從地毯中壓出，再進(jìn)行吸附式清除。關(guān)于壓榨，可利用一根固定于機(jī)身上的壓桿對地毯進(jìn)行壓榨。廢液的回收（吸附）方式可在壓桿上采用中空的管腔結(jié)構(gòu)在距離地毯廢液最近的位置進(jìn)行回收。 3.1.5 洗滌劑的噴灑 首先要確定噴口的位置。噴口可置于清洗機(jī)的最前端或者中間。如果將噴口置于中間：刷子的正上方，洗滌劑不但可以同時和刷子工作，而且由于刷子的轉(zhuǎn)動，從刷子正上方不斷灑下的洗滌劑會被告訴旋轉(zhuǎn)的刷條均勻打散噴灑到地毯上。因此可以不必使用泵對洗滌劑加壓噴灑，從而降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度降低成本。 3.2 零部件的設(shè)計(jì) 3.2.1 機(jī)架的設(shè)計(jì) 由于整機(jī)的外觀尺寸要求：1000×800×800。由此進(jìn)行機(jī)架設(shè)計(jì)。 1. 底座 底座是整個機(jī)構(gòu)的框架，需要包含所有機(jī)構(gòu)的空間。利用Pro/E進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案如下： 圖3-2 底座 底座的長和寬均按照技術(shù)要求設(shè)計(jì)：1000×800?？紤]到驅(qū)動輪，所以在底座的后半部需要有固定后輪的裝置。在前半部，開一對前輪的引導(dǎo)孔用于安裝前輪。這里需要說明的是：后輪為驅(qū)動輪，所以軸向已經(jīng)固定；前輪為從動輪，為了便于轉(zhuǎn)向，所以采用活動輪?；顒虞喗Y(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3-3 前輪 后輪結(jié)構(gòu)涉及行走速度以及傳動結(jié)構(gòu)，后面會詳細(xì)討論，此處暫不作分析。 2. 把手 雖然要求地毯清洗機(jī)有自行驅(qū)動的要求，但為了方便人為的控制，所以把手必不可少。結(jié)構(gòu)可參考其他手推式機(jī)構(gòu)。初步結(jié)構(gòu)方案如下： 圖3-4 手把 考慮到人的身高和手臂擺放的姿勢，手把的高度設(shè)計(jì)為800mm，寬度為500mm。 3.2.2 清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 清洗機(jī)構(gòu)是整套機(jī)構(gòu)的重要工作部分。在前文已經(jīng)選定采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)刷條作為清洗方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1）三爪刷條。旋轉(zhuǎn)刷條采用3根相互夾角為120°的三爪結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3-5 三爪 三爪的的每一根中間開V型槽，用于安裝刷條。這樣可以及時更換磨損的刷條。三爪的中心開孔及鍵槽，用于和旋轉(zhuǎn)軸的安裝和固定。 2）罩。由于三爪清洗刷條工作時會高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)刷條會和不斷噴灑的洗滌劑碰撞會產(chǎn)生大量飛濺的液滴，為了把工作范圍約束在一定空間內(nèi)，必須在三爪旋轉(zhuǎn)刷條上安裝一個罩防止液滴飛濺。罩的結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖3-6 罩 為了便于洗滌劑的噴灑，需要在罩的上方開孔。外形尺寸以將三爪包住為基準(zhǔn)。 3.2.3 廢液回收機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 廢液回收是整個裝置里另一個重點(diǎn)機(jī)構(gòu)，這一機(jī)構(gòu)執(zhí)行的效果會直接影響到整個機(jī)構(gòu)對地毯的清洗效果。按照先壓后吸的設(shè)計(jì)理念對壓桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下： 圖3-7a 壓桿1 圖3-7b 壓桿2 圖3-8 壓桿局部及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意 由圖3-8可以看出，整個壓桿機(jī)構(gòu)是中空的，而且中空的管腔有很多通孔與其連接，中空的管腔與空氣泵連接，用于產(chǎn)生負(fù)壓。此外，考慮到壓桿與地毯的接觸，為了盡量避免壓桿的摩擦與擠壓對地毯造成傷害，在壓桿與地毯的接觸部位設(shè)計(jì)了以類似于倒角的結(jié)構(gòu)，這樣可以減少壓桿對地毯的劃傷。 圖3-9 壓桿工作示意圖 上圖中，由于壓桿對地毯的方向性擠壓，地毯會在壓桿下部通孔位置產(chǎn)生褶皺和隆起，地毯中的殘留水分也在此溢出，正好利用通孔的負(fù)壓將其吸走。 壓桿對地毯的擠壓不能是剛性的，所以必須要將壓桿固定在且具有一定可伸縮性的彈簧上，具體設(shè)計(jì)方案如下： 圖3-10 壓桿機(jī)構(gòu)的固定 圖3-11 壓桿機(jī)構(gòu)的固定 雖然壓桿是用來擠壓地毯中的水分的，但這個機(jī)構(gòu)只有在清洗地毯時才會用到，所以壓桿不能時時刻刻的都處于壓縮狀態(tài)。當(dāng)?shù)靥呵逑礄C(jī)處于移動但沒有清洗任務(wù)的情況下，壓桿就有必要收起。這里采用杠桿機(jī)構(gòu)來達(dá)到收起壓桿的目的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下： 圖3-12 杠桿示意圖 如圖3-12所示，利用杠桿將壓桿提起。當(dāng)杠桿將壓桿提至最高位置時，采用銷釘固定，銷釘固定位置在圖3-12中已標(biāo)出。下面具體介紹一下銷釘固定杠桿的方法： 圖3-13 銷釘固定杠桿示意圖 銷釘是可伸縮的，銷釘圓頭的初始位置位于兩個固定板的之間，當(dāng)杠桿的一段運(yùn)動到銷釘處，由于杠桿截面采用斜面設(shè)計(jì)，銷釘會在杠桿繼續(xù)向上的運(yùn)動過程中向后退行一段距離，直至遇到銷釘孔，銷釘會在彈簧的作用下進(jìn)入銷釘孔，從而達(dá)到固定杠桿的作用。整個過程類似于門鎖的工作過程。當(dāng)需要將壓桿放下時，只需手動將銷釘從孔中移出即可。銷釘?shù)氖謩涌刂茖⒆孕熊嚳紕x車的結(jié)構(gòu)，這樣可以大大簡化控制。 考慮到彈簧提供的形變應(yīng)力較大，所以這里的杠桿的另一端設(shè)計(jì)為踏板，用人的腳去踩踏提供拉力。踏板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-14所示： 圖3-14 踏板的結(jié)構(gòu) 圖3-15 踏板的夾角設(shè)計(jì) 如圖3-15所示，踏板與杠桿連接。為了增大接觸面積提高摩擦力，踏板表面設(shè)計(jì)有60個凸起。此外考慮到踏板工作時會發(fā)生角度變化，特別將杠桿與踏板設(shè)計(jì)成有8°夾角的結(jié)構(gòu)，這樣既可以防止踏板角度過大而對踩踏造成不便又能使操作更舒適。 3.2.4 洗滌劑液箱及廢液箱 按照設(shè)計(jì)要求估算洗滌劑箱和廢液箱的容量。給定的尺寸為1000×800×800，箱體的尺寸可設(shè)計(jì)為1000×800×400。由此計(jì)算出的體積為320L。此箱體按照6：4的比例分為兩部分，即213.3L為洗滌劑箱，106.7L為廢液箱。初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下： 圖3-16 水箱結(jié)構(gòu) 此結(jié)構(gòu)只是按照設(shè)計(jì)尺寸要求制定的暫時方案，后面會依據(jù)其他零件及結(jié)構(gòu)安排的合理性進(jìn)行再調(diào)整。水箱及其連帶結(jié)構(gòu)（水管和泵）設(shè)計(jì)如圖3-17： 圖3-17 水箱及其連帶結(jié)構(gòu)示意圖 水箱在整個機(jī)構(gòu)的位置如下圖所示： 圖3-18 水箱位置示意圖 水箱位于整個機(jī)構(gòu)的最上方，其他機(jī)構(gòu)（包括傳動機(jī)構(gòu)在內(nèi)）均在其下方一段距離。圖3-18中傳動機(jī)構(gòu)未標(biāo)出，從下一章起，將著重詳細(xì)的介紹傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算過程以及傳動機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。 4 傳動設(shè)計(jì)和計(jì)算 4.1 傳動設(shè)計(jì) 在上一章中已經(jīng)討論過傳動方案的設(shè)計(jì)。本章將傳動部分的設(shè)計(jì)逐步實(shí)施。 4.1.1 確定電動機(jī) 設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給定設(shè)計(jì)參數(shù)： 設(shè)計(jì)技術(shù)要求 1） 設(shè)計(jì)對象：地毯清洗機(jī)； 2） 設(shè)計(jì)對象的技術(shù)要求： ①功率：2000W ②清洗面積：0.3m2 ③整機(jī)外觀尺寸：1000×800×800 ④工作時間：240h/年； 以此選定電動機(jī)。 地毯清洗機(jī)的電動機(jī)工作精度要求不高，載荷平穩(wěn)。但應(yīng)注意電動機(jī)的防水性能。考慮到工作環(huán)境，考慮使用Y系列封閉式三相異步電動機(jī)。 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》[1]第827頁，表19-11：Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)： 型? 號 功率（KW） 電壓（V） 頻率（HZ） 　滿載時 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距 堵轉(zhuǎn)電流 最大轉(zhuǎn)距 電流（A） 轉(zhuǎn)?? 速（r/min） 效率（%） 功率因數(shù)(cos?) 額定轉(zhuǎn)距 額定電流 額定轉(zhuǎn)距 Y801-2 0.75 380 50 1.8 2825 75 0.84 2.2 6.5 2.3 Y802-2 1.1 380 50 2.5 2825 77 0.86 2.2 7.0 2.3 Y801-4 0.55 380 50 1.5 1390 73 0.76 2.4 6.0 2.3 Y802-4 0.75 380 50 2.0 1390 74.5 0.76 2.3 6.0 2.3 Y90S-2 1.5 380 50 3.4 2840 78 0.85 2.2 7.0 2.3 Y90L-2 2.2 380 50 4.8 2840 80.5 0.86 2.2 7.0 2.3 Y90S-4 1.1 380 50 2.7 1440 78 0.78 2.3 6.5 2.3 Y90L-4 1.5 380 50 3.7 1440 79 0.79 2.3 6.5 2.3 Y90S-6 0.75 380 50 2.3 910 72.5 0.70 2.0 5.5 2.2 Y90L-6 1.1 380 50 3.2 910 73.5 0.72 2.0 5.5 2.2 Y100L-2 3 380 50 6.4 2880 82 0.87 2.2 7.0 2.3 Y100L1-4 2.2 380 50 5.0 1430 81 0.82 2.2 7.0 2.3 Y100L2-4 3 380 50 6.8 1430 82.5 0.81 2.2 7.0 2.3 Y100L-6 1.5 380 50 4.0 940 77.5 0.74 2.0 6.0 2.2 Y112M-2 4 380 50 8.2 2890 85.5 0.87 2.2 7.0 2.3 Y112M-4 4 380 50 8.8 1440 84.5 0.82 2.2 7.0 2.3 Y112M-6 2.2 380 50 5.6 940 80.5?? 0.74 2.0 6.0 2.2 Y132S1-2 5.5 380 50 11.1 2900 85.5 0.88 2.0 7.0 2.3 Y132S2-2 7.5 380 50 15.0 2900 86.2 0.88 2.0 7.0 2.3 Y132S-4 5.5 380 50 11.6 1440 85.5 0.84 2.2 7.0 2.3 Y132M-4 7.5 380 50 15.4 1440 87.0 0.85 2.2 7.0 2.3 Y132S-6 3 380 50 7.2 960 83 0.76 2.0 6.5 2.2 Y132M1-6 4 380 50 9.4 960 84 0.77 2.0 6.5 2.2 Y132M2-6 5.5 380 50 12.6 960 85.3 0.78 2.0 6.5 2.2 Y132S-8 2.2 380 50 5.8 698 80.5 0.71 2.0 5.5 2.0 Y132M-8 3 380 50 7.7 698 82.0 0.72 2.0 5.5 2.0 表4-1 Y系列(IP44)封閉式三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 其中，Y90L-2，Y100L1-4和Y132S-8功率均為2.2KW。Y90L-2轉(zhuǎn)速過高，不便于設(shè)計(jì)。Y132S-8為6級心軸，成本過高，綜合考慮，選擇Y100L1-4型電動機(jī)。 4.1.2 計(jì)算和分配傳動比 由表格4-1得，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1430r/min。地毯清洗機(jī)的行進(jìn)速度參考人的步行速度，定為0.5m/s，后輪的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為120r/min。由此計(jì)算總的傳動比： （4-1） 總傳動比為12，將=12分配到各個傳動軸。具體分配如圖所示： 圖4-1 傳動比分配示意圖 一級傳動軸傳動比 （皮帶輪組） 二級傳動軸傳動比 （傘齒輪組） 三級傳動軸傳動比（鏈傳動組） 四級傳動軸傳動比 （直齒輪組） 4.2 傳動計(jì)算 4.2.1 一級：皮帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 設(shè)計(jì)功率 = （4-2） 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表14-8得： （4-3） ==1.1×2.2=2.42KW 2） 選定帶型 根據(jù)=2.42KW和查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》圖14-2得： 選取A型傳動帶 3） 傳動比 4） 大小帶輪直徑 參考《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表14-14和圖14-2，取=85mm 取170mm （4-4） 5） 二級皮帶輪實(shí)際轉(zhuǎn)速 （4-5） 6） 帶速 （4-6） 式中取 7）初定軸間距 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒有具體定義，暫取=400mm 8） 所需基準(zhǔn)長度 （4-7） 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表14-3選取基準(zhǔn)長度=1250mm 9） 實(shí)際軸間距 （4-8）安裝所需最小軸間距 （4-9） 張緊或補(bǔ)償伸長所需最大軸間距 （4-10） 10） 小帶輪包角 （4-11） 11） 單根V帶的基本功率 根據(jù)和，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表14-13c得： 單根A型帶 12） 考慮傳動比的影響，額定功率增量由表14-13c得： 13） V帶的根數(shù)Z （4-12） 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表14-9查得： =0.97 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表14-11查得： =0.93 取3根 14） 單根V帶的預(yù)緊力 （4-13） 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表14-10得： =0.1Kg/m,則： 15） 皮帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 圖4-2 大皮帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖a 圖4-3 大皮帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖b 4,2,2 二級：傘形齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù)：傳動比，輸入轉(zhuǎn)速，齒寬系數(shù)，小齒輪大端分度圓直徑，齒輪組表面硬度要求HBS<350。 1） 齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) （4-14） 式中： 取51 取26 齒數(shù)比 設(shè)計(jì)誤差為1.93%，可用。 （4-15） 2） 模數(shù) 大端模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)2 （4-16） 3） 大端分度圓直徑d 4） 節(jié)錐頂距R （4-17） 5） 節(jié)圓錐角 =27°01′51″ （4-18） 62°58′9″ （4-19） 6） 大端齒頂圓直徑 小齒輪： （4-20） 大齒輪： 7） 齒寬b 取 （4-21） 8） 傘齒輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 圖4-4 大傘齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 4.2.3 三級：鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 傳遞功率P=1.99KW，輸入轉(zhuǎn)速，軸直徑30mm,設(shè)計(jì)傳動比。 1） 鏈輪齒數(shù)z 取25 取38 2） 實(shí)際傳動比 3） 鏈輪轉(zhuǎn)速 小鏈輪轉(zhuǎn)速 大鏈輪轉(zhuǎn)速 4） 設(shè)計(jì)功率 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表13-3查得工況系數(shù) 表13-4查得小鏈輪齒輪系數(shù) 表13-4查得排數(shù)系數(shù) （4-22） 5） 鏈條節(jié)距p 根據(jù)和，在《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》圖13-1查得鏈號為08A，節(jié)距p=12.7mm 6)檢驗(yàn)小鏈輪孔徑 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表13-6查得： 7） 軸間距 設(shè)計(jì)要求沒有具體定義，暫設(shè) 8） 鏈長節(jié)數(shù) （4-23） 式中： （4-24） 取=47mm 9） 鏈條長度L （4-25） 10） 理論中心距 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》表13-2得： （4-26） （4-27） （4-28） 11） 實(shí)際軸間距 取254mm （4-29） 12） 鏈速v （4-30） 13） 有效圓周力F （4-31） 14） 作用于圓周上的拉力 （4-32） 15） 潤滑方式 根據(jù)p=12.7mm和v=1.89m/s，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》圖13-3得： 選用Ⅱ,即油滴潤滑. 17)鏈條標(biāo)記 08A-1-47 GB/T 1234-1997 4.2.4 四級：直齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 第四級傳動軸為最后一級，該軸直接與后輪聯(lián)接。該級傳動采用直齒輪傳動，以后輪的直徑確定大齒輪直徑。下面計(jì)算后輪直徑： 地毯清洗機(jī)設(shè)計(jì)行走速度v=0.5m/s （4-33） 后輪直徑為8cm。下面開始確定齒輪組的相關(guān)參數(shù)： 1） 確定中心距 （4-33） 由于的齒輪組安裝位置沒有明確定義，所以這里需要先確定齒輪的其他相關(guān)參數(shù)。 式中模數(shù)選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=2 參考后輪直徑初定大齒輪直徑，小齒輪直徑 中心距 （4-34） 小輪齒數(shù)一般為，初選 2） 計(jì)算齒輪分度圓直徑d 小齒輪： （4-35） 大齒輪： 3） 齒輪寬度b 按強(qiáng)度計(jì)算要求，取齒寬系數(shù)為，則齒輪工作寬度 （4-36） 圓整后取 4） 分度圓直徑 取標(biāo)準(zhǔn) 5）齒頂圓直徑 （4-37） 6）齒根圓直徑 （4-38） 7） 齒槽寬e （4-39） 8） 齒距p （4-40） 9） 齒全高h(yuǎn) （4-41） 10） 齒輪結(jié)構(gòu)及尺寸 圖4-5 大齒輪尺寸結(jié)構(gòu) 5 輔件及其選擇 5.1 主要零部件的材料 5.1.1 軸 在此地毯清洗機(jī)中共需要5根軸，傳動部分4根，旋轉(zhuǎn)刷條一根。為了便于設(shè)計(jì)和制造，采用統(tǒng)一材料設(shè)計(jì)。 為了確定軸的材料，需要對軸的載荷進(jìn)行分析和校核。 首先求出各軸輸入功率，轉(zhuǎn)矩。 1） 計(jì)算輸入功率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》[3]第5頁表1-7得： 一級皮帶輪傳動效率：=0.96 二級傘齒輪傳動效率： 三級鏈輪傳動效率： 四級直齒輪傳動效率： 2） 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩 (5-1) 為了方便軸承的選擇，在此選最大轉(zhuǎn)矩統(tǒng)一選擇材料。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[2]第370頁公式15-2得： 軸的直徑 (5-2) 式中為材料的橫截面積。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第370頁表15-3得： 當(dāng)材料選擇45鋼時值為，對應(yīng)的許用應(yīng)力為。 取=110 圓整取30mm。 故，所有軸最小直徑統(tǒng)一為30mm，材料為45鋼。 5.1.2 軸承 以軸徑選取軸承。為了方便機(jī)器的制造裝配以及維護(hù)，軸承型號按最大載荷統(tǒng)一選取?？紤]到在清洗機(jī)中所受軸向載荷不大，主要載荷為徑向載荷，應(yīng)使用深溝球軸承。 在此清洗機(jī)中最大軸向載荷在第四級傳動軸上。整個機(jī)器重量約4900N，即最大徑向載荷。 最大軸向載荷在第二和第三根軸，因兩軸所受軸向力相等，因此暫取第二根軸進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (5-2) 根據(jù)d=30mm，，，n=715r/min，設(shè)計(jì)壽命240h/年選取軸承。 1） 求比值 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第321頁表13-5，深溝球軸承最大e值為0.44，故此時 符合壽命要求。 5.1.3 彈簧 在壓桿機(jī)構(gòu)中，壓桿需要依靠機(jī)身重量對地毯進(jìn)行擠壓，同時壓桿在不需要工作時必須提起，這兩個過程中均需使用彈簧。 圖5-1 壓桿機(jī)構(gòu)中的彈簧 如圖，該機(jī)構(gòu)中需使用4根同型號的壓力彈簧。 1） 確定彈簧基本參數(shù) 彈簧材料截面直徑d=3mm 彈簧中徑D=30mm 彈簧有效圈數(shù)n=8 壓縮彈簧自由高度 工作壓力以人的腳踩踏力為參考，取F=100N 2） 計(jì)算彈簧載荷確定材料 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第548頁，表12-3得材料切應(yīng)力公式： (5-6) 式中 (5-7) =1.14 (5-8) MPa 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第549頁，表12-5，根據(jù)，選擇65Mn作為材料。 3） 完善彈簧參數(shù) 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第549頁，表12-4，硅錳鋼切變模量G為。 彈簧變形量（最大）： (5-9) 彈簧節(jié)距： (5-10) 間距： (5-11) 螺旋角： 取5° (5-12) 材料展開長度： (5-13) 5.2 其他零件材料說明 5.2.1 底座和把手 1）底座。底座是支撐所有機(jī)構(gòu)的載體，在地毯清洗機(jī)中無其他強(qiáng)度要求。一般合金鋼即可滿足設(shè)計(jì)要求，在此選用角鋼。 2）把手。把手作為手動操作的重要部件，其強(qiáng)度要求也不高。選用一般的管材即可滿足。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第144頁表3-17得： 選擇外徑30mm壁厚4mm的普通鋼管（GB/T 17398—1998）。 5.2.2 傳動件 1）為了方便加工，傘齒輪的及直齒輪和材料均統(tǒng)一選取。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第133頁表3-9得： 選用鋼號50Mn作為齒輪材料（GB/T 699—1999） 2） 皮帶輪工作強(qiáng)度要求一般，這里選取45鋼作為皮帶輪材料。 3） 鏈輪參考《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》，選用45鋼作為鏈輪材料。 6 總結(jié) 6.1 成本分析 一款好的地毯清洗機(jī)不但需要良好的清洗能力，成本的高低也同樣是一個重要指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)任務(wù)，本著簡單實(shí)用的設(shè)計(jì)原則，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在功能具備的情況下盡可能的簡化以降低成本。 1） 電動機(jī)。電動機(jī)在選擇的時候選擇轉(zhuǎn)速功率適當(dāng)?shù)耐瑫r兼?zhèn)涞统杀咎攸c(diǎn)的電動機(jī)。Y100L1-4型電動機(jī)現(xiàn)在市場參考價在500元以下，性價比較為突出。 2） 傳動。為了降低成本，選取皮帶輪和鏈輪還有齒輪配合使用的傳動結(jié)構(gòu)。此組件的成本不到200元，相對于減速器的價格是相當(dāng)廉價的。 3） 清洗機(jī)構(gòu)。選用旋轉(zhuǎn)刷條結(jié)構(gòu)，效果好但成本很低。在滿足清洗功能的前提下省去了噴灑洗滌劑的泵和噴口，直接用一定口徑的管材替代。至此，清洗部分的成本降至50元左右。 由于采用了以上措施，整個地毯清洗機(jī)的成本不到1000元。當(dāng)前同類產(chǎn)品在中國市場里國產(chǎn)品牌不多且價格較高（一般2000元左右），低成本高效率使得本清洗機(jī)在同類產(chǎn)品中競爭力顯著提升。 6.2 整體分析 由于本機(jī)采用了高速旋轉(zhuǎn)刷條和先刷后吸的清洗理念，使本機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1） 清洗高效 采用三爪旋轉(zhuǎn)刷條，刷條采用476.7r/min的轉(zhuǎn)速，保證刷條的清洗在同一區(qū)域達(dá)到24次/秒，效率很高。 2） 干燥迅速 配合專門設(shè)計(jì)的壓桿，在洗滌劑噴灑洗滌后迅速將其吸走，加快地毯的干燥，減少不必要的等待時間。 下面分析一下本機(jī)的不足之處。 1） 尺寸較大 本機(jī)在同類機(jī)器中尺寸相比較大。與之帶來的問題較多，如機(jī)器笨重，操作上具有一定的局限。 2） 存在清洗死角 采用傳統(tǒng)洗刷方式優(yōu)點(diǎn)固然很多，但也不可避免的存在缺陷。旋轉(zhuǎn)刷條雖然能迅速高效的清洗一般情況下的地毯，但是當(dāng)遇到工作空間較為狹窄或需要的清理面非平面的情況時，會留下清洗死角。 3） 功能單一 結(jié)構(gòu)簡單帶來的問題就是功能單一，不能實(shí)行自動化操作。同類高端產(chǎn)品中某些產(chǎn)品除了對地毯的清洗和干燥外還有對地毯進(jìn)行護(hù)理的功能。 6.3 設(shè)計(jì)總結(jié) 本次設(shè)計(jì)，從外文翻譯和開題報告開始，經(jīng)歷了設(shè)計(jì)方案的確定，零部件的設(shè)計(jì)和整體方案的完成，歷時2個月的時間。在這兩個月里，查閱了大量參考資料和文獻(xiàn)，零部件的設(shè)計(jì)經(jīng)過了設(shè)計(jì)，修改，再設(shè)計(jì)的過程，最終趨于完善。整體方案由最初的“吸（吸塵）-噴（噴灑洗滌劑）-刷（洗刷地毯）-抽（抽出廢液）-烘（烘干）”到后來的“噴刷-吸”，方案的簡化帶來的不僅僅是更簡單的設(shè)計(jì)，還有更多的市場信息。這讓我了解到，理論和現(xiàn)實(shí)的差距。雖然使用最新的技術(shù)可以達(dá)到更好的效果，但是必須結(jié)合現(xiàn)實(shí)，一臺清洗機(jī)就算清洗效果再好，但如果賣到上萬元的價格，可能會無人問津了。這就是現(xiàn)實(shí)，而我們大學(xué)生缺少的正是理論與現(xiàn)實(shí)的聯(lián)系，很多人只知道以為的學(xué)習(xí)課本上的而很少去問去聯(lián)系現(xiàn)實(shí)中的情況，這樣導(dǎo)致的結(jié)果必然是理論與現(xiàn)實(shí)越走越遠(yuǎn)，雖然畢業(yè)，但卻不是社會的可用之材。 所以我的這次設(shè)計(jì)總結(jié)起來就一句話：用最簡單的設(shè)計(jì)達(dá)到最實(shí)用的效果！ 結(jié)束語 轉(zhuǎn)眼間為期2個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)快要結(jié)束了。在過去的2個月里雖然很苦但是我不抱怨。因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)并不像我想象中的那樣：純粹為了刁難和打發(fā)無聊的大學(xué)生而設(shè)立的沒有必要的考核項(xiàng)目。而是一個真正能讓我們學(xué)到東西并檢驗(yàn)我們水平的一個過程。這對于我們即將踏入社會的大學(xué)生來說更是難能可貴的一次人生經(jīng)歷！ 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻認(rèn)識到了自己知識的不足與匱乏。以前我們總是渾渾噩噩的過日子，也不知道自己學(xué)了多少懂了多少，自己掌握的又有多少，所以更本不知道自己的專業(yè)知識水平怎么樣。而這次畢業(yè)設(shè)計(jì)恰好讓我們認(rèn)識到了自己的不足，讓我們學(xué)會的低頭，學(xué)會了謙虛。 畢業(yè)設(shè)計(jì)更是一次難得的就業(yè)前的實(shí)習(xí)課！即將踏入社會的我們，面對社會是一臉的茫然，不知道自己想做什么，更不清楚自己能做什么。通過這次設(shè)計(jì)，了解到自己的水平，更讓我們知道了自己的能力。經(jīng)過這樣的一次實(shí)習(xí)課，我們增長了很多見聞，也增加了不少動手經(jīng)驗(yàn)，這對我們在離開校園踏入社會的學(xué)生來講是一筆可貴的人生經(jīng)驗(yàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)增強(qiáng)了我們師生之間的交流。畢業(yè)設(shè)計(jì)不是一個人就可以完成的，它必須要在同學(xué)和老師的協(xié)助下再加上自己的努力才能做好。而這個過程不知不覺絕之間正慢慢的加深著我們彼此之間的感情，讓我們更加懂得為人處世的道理。這對我們以后踏入社會也是十分必要的。 致 謝 在這里我要感謝我的導(dǎo)師王飛雁教授，是他讓我了解到設(shè)計(jì)的真理，即：用最簡單的設(shè)計(jì)達(dá)到最實(shí)用的效果！沒有他的引導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不可能那么順利的完成，再次感謝王老師的教誨！在此我還要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)組組長李連波講師，因?yàn)樗龑ぷ鞯恼J(rèn)真負(fù)責(zé)與對待讓我不至于和大家的進(jìn)度相差太遠(yuǎn)。此外，李老師還協(xié)助我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的中期檢查，在此對她表示感謝！ 參 考 文 獻(xiàn) （格式不對） [1] 吳宗澤，機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 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