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，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)越來越激烈，人們的生活節(jié)奏越來越快。（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 II I 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)幼鳌⑴せ苫匚坏姆绞?；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 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: 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 越來越少，在這種情況下，對(duì)于部分人來說，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)性等問題，但它存在的問題 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)行過程中存在兩個(gè) 死點(diǎn)，可以利用死點(diǎn)來實(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)行過程為主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪傳動(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。一般采用開環(huán)控制，但是存在丟步、失步等問題。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： rP?0 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/η 式中：Pr——電機(jī)功率，kW； η——傳動(dòng)系統(tǒng)效率，%。 一般電機(jī)功率 P 的計(jì)算公式為： P=F×v/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，η=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698 ∴Pr1=PW/η1=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，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： 5.42091?wi （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 ； mN??58.21.633 （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。 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) 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 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 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 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 5069.1lim????ZN 174.02li2 （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(3.0.87532. 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/ .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)sv68? 05.1?VK 假設(shè) ，由表查得mNFtA/10/? 11 1??FHK 由表 6.2 查得使用系數(shù) .051?A 由表查得 3.1?HK 查得 28?F 故載荷系數(shù) 4.130.5. ????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 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) 8.01?NZ9.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 5.38.1081???N926922? 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 8.21?FaY26.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][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 74.102.20.175433??? 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/./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 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 ①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。在工作過程中，主動(dòng)件需要連續(xù)不斷的 旋轉(zhuǎn)，同事過程中主動(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)。 ②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。 ③缺點(diǎn) 槽輪機(jī)構(gòu)在工作過程中，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=2π/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： ?= (π-2π/Z) / 2π= (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?？梢源_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，Z≥3 的條件，槽輪機(jī)構(gòu)工作過程中在圓柱銷進(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 ( Z–2 ) / ( 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 4—3 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： Cslr??57 （4—7） 15 將（4—7）式投影到坐標(biāo)軸上可得： 351cossCl?? （4—8） 3567insi?Cl? 由幾何關(guān)系的： ???????63735coslari-? （4—9） 57626sinsllC? 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 3356 cossinco????Cvl?? （4—10） 3356 issin-?CCvl? 若用矩陣形式來表示，則上式可寫為: ???????????????? 33563 cos-incos-sini ???Cvl （4—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 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 （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 通過 matlab 計(jì)算的結(jié)果為下圖所示： 16 圖 4—6 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。可以確定執(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 4—8 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，不過過程相對(duì)緩慢， 說明執(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 ， ，kwP456.0?min/2.01rn?mNT??58.21 （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?？梢源_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，此處需要開鍵槽。故此最小直徑取值 20mm。 為了保證帶輪的軸向定位，在Ⅰ-Ⅱ軸段右端需要設(shè)置軸肩，取軸肩高度為 2mm，所以Ⅱ-Ⅲ軸段直徑為 24mm。 Ⅲ-Ⅳ軸段需要安裝軸承，由于Ⅱ-Ⅲ軸段直徑為 24mm，為便于軸承安裝， Ⅲ-Ⅳ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Ⅲ-Ⅳ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，Ⅳ-Ⅴ軸段應(yīng)設(shè)有軸肩， 18 取Ⅳ-Ⅴ軸段直徑為 30mm。 Ⅴ-Ⅵ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，Ⅴ-Ⅵ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Ⅱ-Ⅲ軸段長(zhǎng)度為 42mm。 同時(shí)考慮箱體外形尺寸，擬定Ⅳ-Ⅴ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渡 配合或過盈配合，此處選擇過盈配合 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)見下圖。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F ，NFN143?26 ，NFNV2371??56 C 截面 彎矩 M mLH??853 mMLaV???432 總彎矩 MV ??????1685122max 扭矩 NT?80 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