自動晾衣架設(shè)計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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Currently on the market and sell automatic clothes hanger can only satisfy the single lifting or contraction of single function, but the function of lifting can only solve the hanging clothes laborious problem but sunshine resources can not be used, while the systolic function is just the opposite, can only solve the full use of sunlight resources but can not solve the problem of labor. Keywords: clothes hanger; efficiency; automatic; shrinkage; lifting function 52 目 錄 1 緒論 1 1.1 自動晾衣架在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 1 1.2 自動晾衣架國內(nèi)研究發(fā)展情況 1 1.3 自動晾衣架國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 1 1.4 課題條件 5 2 自動晾衣架設(shè)計方案及方案的對比和確定 6 2.1 方案一 6 2.2 方案二 9 2.3 方案的對比和確定 13 3 自動晾衣架設(shè)計主要結(jié)構(gòu)的計算 14 3.1 研究內(nèi)容 14 3.2 蝸輪蝸桿減速器設(shè)計參數(shù)要求 14 3.3蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計 15 3.4蝸桿、蝸輪的基本尺寸設(shè)計 19 3.5蝸輪軸的尺寸設(shè)計與校核 20 3.6減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 3.7 軸的校核 24 3.7.1蝸桿軸的強度校核 24 3.7.2蝸輪軸的強度校核 27 3.7.3 滾動軸承的選擇及校核 31 3.7.4 鍵聯(lián)接的強度校核 35 3.8 剪叉式自動晾衣架的校核 37 3.8.1 各鉸接點銷的選擇與校核 37 3.8.2 剪叉臂的強度校核 37 3.9 同步帶傳動計算 40 3.9.1 同步帶計算選型 40 3.9.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 43 3.9.3 同步帶的設(shè)計 45 3.9.4 同步帶輪的設(shè)計 45 4自動晾衣架設(shè)計三維建模 47 總結(jié) 49 致 謝 50 參考文獻 51 自動晾衣架設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文 1 緒論 1.1 自動晾衣架在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 自動晾衣架不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。自動晾衣架的功能特色是非常多的，自動晾衣架就如電梯的性能大同小異，我們在使用自動晾衣架的時候也可以針對自己的需求對自動晾衣架進行設(shè)置。可見自動晾衣架對我們作用是相當?shù)拇?。自動晾衣架在我們生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)非常的普遍了，而且在我們生產(chǎn)中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作。 現(xiàn)在經(jīng)濟不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，所以自動晾衣架在我們進行高空操作的時候就給我們帶來的重要的作用。自動晾衣架就是上下操作，而且可以給我們提供一個安全穩(wěn)定。 1.2 自動晾衣架國內(nèi)研究發(fā)展情況 　據(jù)權(quán)威媒體調(diào)查統(tǒng)計：“自動升降晾衣架市場需求量將以每年30%的速度復數(shù)增長，這將是家裝建材行業(yè)最后一塊蛋糕”。自動升降晾衣架現(xiàn)代家庭必需品，有房就有晾衣架，發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?。隨著中國城市化進程的快速推進，在城市生活的人口將越來越多，城市里每一套房子都將會安裝自動升降晾衣架，市場容量巨大。 　　隨著市場競爭水平不斷的提高，行業(yè)內(nèi)真正有市場運作能力的企業(yè)將有機會形成強勢突圍，引領(lǐng)行業(yè)從價格競爭到品牌競爭的良性發(fā)展，最終成為行業(yè)內(nèi)核心領(lǐng) 導品牌。國內(nèi)現(xiàn)有自動升降晾衣架配件生產(chǎn)廠商約2000家，市場品牌良莠不齊，99%的品牌都停留在拼價格、拼成本的低端競爭水平，現(xiàn)有晾衣架品牌廠商幾 乎都以生產(chǎn)為主(一個企業(yè)的配件種類就多大幾千種，生產(chǎn)管理雜亂，缺少管理人才，更缺少市場營銷人才)，很少關(guān)注市場競爭，市場競爭大多停留在低價格的自 然銷售狀態(tài)，代理商個人能力決定品牌在當?shù)氐氖袌稣加新省? 1.3 自動晾衣架國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 ?　　在中國，晾衣架””一般意指“升降晾衣架”，或所謂的自動晾衣架。分手動、電動兩種。手動（手搖）較為普及。電動之所以未能普及推廣，這是由于整個晾衣架行業(yè)技術(shù)上的不成熟以及售后服務(wù)的局限——畢竟是鑲在天花板上，不像小家電一樣容易搬移去維修保養(yǎng)。因而目前，還是手動（手搖）為市場的主導。 ?晾衣架行業(yè)歷史及現(xiàn)狀 ?　　晾衣架是中國一大特色產(chǎn)品，該晾衣架行業(yè)形成至今已有十多年時間，從開創(chuàng)至今技術(shù)不斷改進和變革，其基本組成為：手搖器（負責升降、自鎖），鋼絲，轉(zhuǎn)向器，頂座，晾桿，衣架。手搖器是晾衣架”的核心部件，相當于汽支架的發(fā)動機！備受關(guān)注。經(jīng)歷了數(shù)年的磨合，晾衣架行業(yè)質(zhì)量逐漸趨向穩(wěn)定。 晾衣架作為每天使用的家居用品，如今已經(jīng)成為許多家庭的生活必需品。作為消費者來說，選擇品牌關(guān)鍵是貨真價實。其結(jié)構(gòu)、用料、做工等均是不可或缺的商品組成部分，質(zhì)量和售后服務(wù)更是該晾衣架行業(yè)生產(chǎn)商生存與發(fā)展的永恒構(gòu)成。　 晾衣架——如今，已經(jīng)不僅僅是一個晾衣服的工具。 晾衣架，發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅是一個晾衣服的工具。除了實用性很強外，更是一個頗具裝飾性的。晾衣架行業(yè)發(fā)展及未來 ?　　晾衣架不僅僅是一個裝飾品，更是一個功能性的產(chǎn)品。目前晾衣架的功能”已經(jīng)普遍得到消費者的認可，已經(jīng)形成一個晾衣架行業(yè)?；貧w產(chǎn)品本身——走質(zhì)量、特色路線：不斷改良、創(chuàng)新，引領(lǐng)晾衣架行業(yè)重新重視質(zhì)量。實用的產(chǎn)品，質(zhì)量才是永恒的。只有質(zhì)量被大眾接收，晾衣架行業(yè)才可持續(xù)健康發(fā)展。換言之，只要功能、質(zhì)量普遍被認可，晾衣架將會成為居民生活一個必需品。而競爭激烈的未來，特色將是吸引顧客的重要要素！ 電動晾衣架--來自鋼絲繩手搖晾衣架的華麗蛻變，使用電機驅(qū)動，且功能多樣，又稱電動晾衣機。根據(jù)“瀟湘”網(wǎng)友的研究，電動晾衣架最精辟的定義就是升降機械。作為家電，它的正式名稱應(yīng)該叫電動晾衣機。 第一代電動晾衣架由主機系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、晾衣系統(tǒng)三部分組成。主機組要由吸頂承重、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、照明等組成；升降系統(tǒng)由鋼絲繩和鋁制XX伸縮架構(gòu)成；晾衣系統(tǒng)由架托和晾桿組成。電動晾衣架的基本功能是為家庭和旅館等各類用戶提供自動化的晾衣、晾被等解決方案。 第一代電動晾衣架對現(xiàn)代生活最大的貢獻是高品質(zhì)生活的舒適性。一旦使用過電動晾衣架晾衣，人類就會習慣于現(xiàn)代生活“懶惰性”的愜意。對老人、小孩、孕婦、弱勢人群而言這是一種現(xiàn)代必需型家電。 電動晾衣架集成照明、居家裝飾、安全防護等增值功能；適用于別墅、度假村、公寓樓和各類中高端住宅小區(qū)；一般安裝在陽臺或者靠近窗戶的屋頂上。它是一個頗具裝飾性的產(chǎn)品，已經(jīng)成為陽臺上一道亮麗的風景線。 第一代電動晾衣架的散件成本大約為三百到四百元，銷售價格最高為三千多元，它創(chuàng)造了家電行業(yè)百分之一千利潤神話。毒品級的利潤吸引了大量的粗制爛造的手工作坊加入，他們唯一的目的就是撈一把就走。 根據(jù)未經(jīng)證實的國家統(tǒng)計局資料，2010年電動晾衣架銷售60萬臺，2013年預測將達91萬臺，2014年將超過百萬規(guī)模。 目前，第二代電動晾衣架已經(jīng)出現(xiàn)。產(chǎn)品高品質(zhì)高性能低成本，這是革命性的創(chuàng)造發(fā)明。第一代電動晾衣架經(jīng)銷商普遍采用“懶人”營銷模式，夸大產(chǎn)品功能，隱瞞產(chǎn)品缺陷，謀求低成本低品質(zhì)高暴利高價格的營銷模式。他們往往推出了各種光怪華麗的技術(shù)和功能指標。 1、盡量包裝電動晾衣架的外殼。為了讓消費者多掏錢，采用豪華的設(shè)計，用鋁鎂合金材質(zhì)制作機身，外觀看上去經(jīng)典簡約、流線時尚；晾桿采用航空鋁材或者不銹鋼增加視覺沖擊效果。 2、最求高利潤千方百計提升利潤來源。增加各種名稱的“技術(shù)”如：智能技術(shù)、消毒、風干、防風架、矢量平衡升降技術(shù)、負離子凈化等等，這些功能繁雜完全是廢物功能甚至危害人身健康。 3、漏洞百出的宣傳，缺乏專業(yè)營銷廣告。沒有任何一家企業(yè)經(jīng)過信用評估，沒有任何一家企業(yè)請過國家質(zhì)檢總局測試過產(chǎn)品性能。 為了識別無良廠商和黑心經(jīng)銷商的宣傳，特向廣大消費者提供第一代產(chǎn)品功能的善意提示。 A：紫外消毒功能。紫外線本身適用于餐具消毒，對衣服等消毒能力很差，這是設(shè)計者無知用錯了地方。紫外消毒必須垂直輻射接觸面，衣服的褶皺和垂直掛塞影響消毒效果，至于衣物內(nèi)面更是無法消毒。 在家電里面，最佳的消毒方式是在洗衣機中洗滌的同時，靠洗滌液或者消毒液對衣物從內(nèi)到外的全方位消毒。電動晾衣架的紫外消毒燈發(fā)出的高強度輻射對人或者動物的眼睛有嚴重危害，紫外線對皮膚有致癌作用，輻射還會對高檔毛料、絲綢、皮草造成老化、脆化等危害。不要聽信廠商欺騙宣傳，為了自身安全千萬不要選用。如果遇到傷害可以索取賠償。 B：風干和烘干系統(tǒng)。沒有正確利用水汽蒸發(fā)原理，靠電腦風扇吹干衣服，這是一種笑話。電動晾衣架的本質(zhì)是利用陽光晾曬衣服，人工干衣完全可以用高效率的烘干機。 C：障礙安全問題：晾桿升降過程中可能會遇到障礙物或者拉扯，這個時候要及時停機保護。目前的機械式遇阻停機功能僅能部分實現(xiàn)失載停機。如果遇到障礙物體重壓式的晾桿障礙，還是會造成人或者機器損傷。 D：風阻安全問題：鋼絲繩和伸縮架組成的懸吊結(jié)構(gòu)，縱向和橫向擺動大。遇到大風不管哪種擺動都可能照成衣服吹落，晾桿砸壞陽臺玻璃或者傷人的問題。 E：產(chǎn)品質(zhì)量問題：電動晾衣架的行業(yè)平均全壽命使用故障在10%左右，家電標準是千分之三。獨立的消費者組織評估，家電在實際使用過程中存在在不可抗拒外在力量和顧客非法操作的情況，這不是產(chǎn)品本身設(shè)計缺陷，國際水準的家電的實際使用故障率不超過1%。 F：負離子功能。陽臺空氣經(jīng)常流通，質(zhì)量不差，怕的是外來污染空氣。負離子根本無法有效凈化空氣中的有毒有害成分。目前家庭級的空氣凈化裝置從效率和成本來說都沒有有效解決手段。這又是一個廢物功能。 G：紅外遙控功能。一種最普通的家電技術(shù)，包裝后詭稱為智能控制技術(shù)，不知道智能在哪一點。 H：節(jié)能環(huán)保。很多生產(chǎn)商連環(huán)?？茖W定義都不知道，省電不等于環(huán)保，第一代電動晾衣架企業(yè)沒有任何一家有能力設(shè)計出節(jié)電技術(shù)。 第一代電動晾衣架行業(yè)的企業(yè)非常弱小，絕大多數(shù)企業(yè)都是幾個人十幾個人的手工作坊，最多企業(yè)的年產(chǎn)不過數(shù)萬臺。從業(yè)人員良莠不齊，缺乏國際水準的設(shè)計人員。相比家電行業(yè)百萬的入門門檻，整個行業(yè)都是弱、小、散的發(fā)展狀態(tài)。 這些微小型企業(yè)嚴重缺乏信用機制的建立，無論廣告和產(chǎn)品都等同于保健產(chǎn)品的信用等級，消費者千萬要注意自我保護。 國內(nèi)具備電動晾衣機生產(chǎn)能力的廠家成百上千。大多數(shù)企業(yè)既做手搖晾衣架、同時又做著電動晾衣架。多數(shù)企業(yè)主是文盲和半文盲，絕大多數(shù)企業(yè)都是代工和貼牌，不 懂技術(shù)研發(fā)，不懂研發(fā)管理，有個業(yè)余級的外觀設(shè)計就以為很有實力。沒有一家企業(yè)達到家電企業(yè)的標準，沒有一家企業(yè)能夠做到3C整機認證，沒有一家企業(yè)為自 己的信用過失和技術(shù)過失向消費者道過謙。 行業(yè)發(fā)展從開拓期走向大規(guī)模制造的啟動期，技術(shù)研發(fā)成了競爭勝負的關(guān)鍵。電動晾衣機本質(zhì)是白色家電中低檔制造工業(yè)，技術(shù)水平不需要很高。 目前行業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的設(shè)計師，有人第一個完成電動晾衣架工業(yè)行業(yè)各種定義理論研究。一門學科能成為科學，它的第一個定義必須科學。目前有人把電動晾衣架行業(yè)理論研究從經(jīng)驗積累提高到現(xiàn)代工科水準。 有優(yōu)秀的設(shè)計師第一個規(guī)劃新一代產(chǎn)品的主要性能指標和發(fā)展方向。采用歐美國家研發(fā)競爭模式已經(jīng)開發(fā)出第二代、第三 代、第四代電動晾衣架核心機并申請專利。新的換代產(chǎn)品升降平穩(wěn)迅速，安全性能達到歐美以人為本的標準，產(chǎn)品質(zhì)量等夠達到家電行業(yè)標準，成本一代比一代低， 這是無法逾越的競爭優(yōu)勢。我們期待這個行業(yè)能成為中國原產(chǎn)第一個的新型家電行業(yè)，也期待中國人為世界貢獻了第一個新的家電行業(yè)。 1.4 課題條件 自隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術(shù)的進步，社會競爭也越來越激烈，為了提高企業(yè)生產(chǎn)速度，減輕工人的勞動強度，并且實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，人們設(shè)計了可以減少人力物力并且能夠出色完成任務(wù)的自動晾衣架。自動晾衣架的種類比較繁多，根據(jù)不同的用途、自動晾衣架的結(jié)構(gòu)、動力傳遞形式以及規(guī)格會有不同的選擇和設(shè)計。 機械傳動方式的特點是零件加工相對要求不高、結(jié)構(gòu)較簡單、加工容易、維修方便、適應(yīng)環(huán)境能力強、抗沖擊性能好、可實現(xiàn)準確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境。研制安全、可靠的電機驅(qū)動的剪叉式自動晾衣架，將有利于保證高空作業(yè)的安全，具有一定的實用價值。 具體研究內(nèi)容及要求包括： 1. 查找相關(guān)文獻，分析自動晾衣架的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 2. 設(shè)計剪叉式自動晾衣架的機械結(jié)構(gòu)，并根據(jù)設(shè)計要求選用元器件和校核結(jié)構(gòu)件強度。 2 自動晾衣架設(shè)計方案及方案的對比和確定 2.1 方案一 從既可以升降又可以收縮這一方向，我們首先想到的是四桿機構(gòu)，如圖1通過雙搖桿機構(gòu)（1）與（3）帶動（2）由豎直位置轉(zhuǎn)動到水平位置，以實現(xiàn)升降的過程，（2）上帶有導軌，可以實現(xiàn)收縮的功能，在水平位置時，通過（4）擋板，使其固定。 圖1 講到固定的問題，我們又想到了四桿機構(gòu)中的死點，如圖2用搖桿作為原動件可以使其固定在陽臺外側(cè)。 圖2 傳動問題，我們想到可以用直齒輪傳動、蝸輪蝸桿、斜齒輪傳動等。原動力的提供，可以通過電機，或者人工手柄的形式。圖3蝸輪蝸桿傳動： 圖3 綜合以上的想法，我們有了初步的目標，即通過電動機的帶動，使蝸輪蝸桿傳動，帶動四桿轉(zhuǎn)動，從而帶動衣架上升，再利用死點使其固定在最高點。再通過拉動繩索通過滑輪使裝在帶有導軌的連桿上的晾衣桿運動。 圖4是在最低點時掛衣服狀態(tài)。 圖4 掛好衣服后，通電后，電動機工作，帶動晾衣架轉(zhuǎn)動到最高點。圖5是在最高點并且在陽臺外側(cè)晾曬的狀態(tài)。若為陰天，則可以通過手動的方式，轉(zhuǎn)動手柄，利用摩擦力的作用，使得繩子帶動晾衣桿（2）運動到陽臺內(nèi)側(cè)，避免淋雨。 圖5 圖6 圖6側(cè)為俯視圖，此時晾衣桿在陽臺內(nèi)側(cè)。右側(cè)的圖為手動機構(gòu)以解決滑動的問題。 工作原理 過程一： 衣架轉(zhuǎn)動 蝸桿 減速器 電動機 過程二： 曬衣桿滑動 圓盤 蝸輪 蝸桿 手柄 過程一通過（9）綜合箱體（含有電動機和減速器）的作用，帶動（10）蝸桿運動，從而帶動（8）渦輪的運動。焊接在蝸輪上的（5）搖桿也隨著蝸輪運動，就帶動整個晾衣架的運動，現(xiàn)升降的問題。在最高點時處于在陽臺外側(cè)工作狀態(tài)。 陰天時，不讓衣物在陽臺外側(cè)，通過過程二，通過手柄的搖動，使蝸桿轉(zhuǎn)動，帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，黏貼在蝸輪上的（14）圓盤也隨著渦輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，（18）繃直的繩子在摩擦力的作用下帶動（2）桿（曬衣桿）滑動。從而實現(xiàn)收縮的功能。 機構(gòu)運動簡圖（圖7 圖7 2.2 方案二 設(shè)計思路 通過在網(wǎng)上的資料收集，我們小組發(fā)現(xiàn)目前市場上賣的伸縮晾衣架大部分是用幾組桿鉸接而成的，如圖8。 圖8 但上訴的機構(gòu)只能滿足伸縮的要求，所以我們想到螺孔與螺釘?shù)呐浜?，把伸縮機構(gòu)裝置在帶有螺紋的桿件上，通過轉(zhuǎn)動桿件使得整個機構(gòu)上升。如圖9示： 圖9 綜上所述，我們小組所想的第二個方案可分為兩個部分：一是通過手柄控制晾衣架的收縮，二是通過電機帶動控制晾衣架的升降。如圖10，該圖為裝在墻壁的左側(cè)機構(gòu)，該機構(gòu)為整個晾衣架機構(gòu)收縮的主動機構(gòu)，通過手柄帶動左側(cè)的絲桿（13）轉(zhuǎn)動，使兩邊的連桿活動基座（9）上升，從而帶動伸縮。左右兩側(cè)都裝有電動機，是對升降提供動力。圖11，圖12分別是中間機構(gòu)和右側(cè)機構(gòu)。 圖10（左側(cè)機構(gòu)） 圖11中間機構(gòu)（晾衣架） 圖12右側(cè)機構(gòu) 圖13為整個晾衣架的斜視圖： 圖13 運動原理 升降過程： 伸縮機架升降 旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動 圓錐齒輪傳動 電動機 伸縮過程： 晾衣桿伸縮 活動基座升降 手柄轉(zhuǎn)動 旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動 伸縮，主要由主機架（4）、衣架連桿（6）、旋轉(zhuǎn)絲桿（13）、連桿活動基座（9）、橫向晾衣桿（15）以及左側(cè)導向軌（10）和右側(cè)導向軌（20）構(gòu)成；在主機架（4）的前端面上，上部導向軌固定基座（5）和下部導向軌固定基座（11）分別將左側(cè)導向軌（10）和右側(cè)導向軌（20）固定，左側(cè)導向軌（10）和右側(cè)導向軌（20）同時穿過連桿活動基座（9）內(nèi)部的光孔，連桿活動基座（9）可以在左側(cè)導向軌（10）和右側(cè)導向軌（20）垂直滑動上；衣架連桿中心銷軸（7）穿過衣架連桿（6）上的衣架連桿中心軸孔（8）將兩個衣架連桿（6）相鉸連，兩個相互鉸連后的衣架連桿（6）又通過衣架連桿端部連接軸孔（16）和橫向晾衣桿（15）相互鉸連，最后，鉸連后的衣架連桿（6）一端與上部導向軌固定基座（5）相鉸連，另一端與連桿活動基座（9）相鉸連；旋轉(zhuǎn)絲桿（13）穿過連桿活動基座（9）側(cè)面的螺紋孔，并通過絲桿上端固定基座（14）和絲桿下端固定基座（19）固定在主機架（4）的右側(cè)端面上；使用時，先利用水平固定架（1）和垂直固定架（12）將主機架（4）固定，將需要晾曬的衣物放置在橫向晾衣桿（15）上，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)輪（3）可以帶動旋轉(zhuǎn)絲桿（13）旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)絲桿（13）螺紋摩擦力的作用下，連桿活動基座（9）在左側(cè)導向軌（10）和右側(cè)導向軌（20）垂直滑動上，連桿活動基座（9）又帶動了鉸連后的衣架連桿（6）之間的鉸連運動，從而實現(xiàn)了晾衣架可以伸縮的目的。 升降，把伸縮的主機架（4）固定于升降機架，把帶有螺紋瞳孔的水平固定架（1）與長旋轉(zhuǎn)絲桿（26）配合，在電動機（23）的帶動下，使圓錐齒輪（25）轉(zhuǎn)動，再帶動圓錐齒輪（22），從而使長旋轉(zhuǎn)絲桿運動，使得，伸縮裝置可以升降。 機構(gòu)運動簡圖 伸縮機構(gòu)運動簡圖：（圖14） 圖14 升降機構(gòu)運動簡圖：（圖15） 圖15 2.3 方案的對比和確定 具體方案 比較內(nèi)容 方案一 方案二 美觀程度 一般 較美觀 運動難易程度 較容易 較費力 性價比 較高 較低 效率 較高 中等 占地空間 較大 較小 通過比較，主要考慮成本問題和運動難易程度問題，決定在第2種方案進行改進， 通過電動機進行控制操作。 經(jīng)過分析,決定采用如下方案設(shè)計圖,如圖所表示: 3 自動晾衣架設(shè)計主要結(jié)構(gòu)的計算 3.1 研究內(nèi)容 1. 工作原理及工藝動作過程 小型電動機驅(qū)動減速裝置使機構(gòu)帶著曬衣架先從上向下移動到一定位置，待衣物架好后，再上升，最后將曬衣架橫向送出室外曬衣。 2. 自動晾衣架的設(shè)計參數(shù)要求 1）曬衣架初始高度：2.5m。 2）曬衣架下降的最低高度：1.5m 3）運動速度：0.5m/min。 4）電動機轉(zhuǎn)速：4000r/min。 5）上升和下降與送出動作要緩慢平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，機構(gòu)有自鎖功能。 具體設(shè)計方案是：選用的電動機由凸緣聯(lián)軸器將電動機軸和準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過減速器的減速，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳給滾筒。 3.2 蝸輪蝸桿減速器設(shè)計參數(shù)要求 擬采用蝸輪蝸桿減速器，傳動簡圖如圖1.1所示。 圖1.1 傳動裝置簡圖 1—電動機 2、4—聯(lián)軸器 3—級蝸輪蝸桿減速器 5—傳動滾筒 6—輸送帶 需要根據(jù)工作條件進行估算來選取電動機，電動機轉(zhuǎn)速：4000r/min。 初步選擇直流無刷電機DT80BL160-3130 額定電壓310VDC 額定轉(zhuǎn)速4000RPM 額定功率750W 額定轉(zhuǎn)矩1.8N.m 級數(shù)4級 重量3.0KG 軸徑14mm 3.3蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計 取蝸輪蝸桿的傳動比為i=50,那么輸出的轉(zhuǎn)速4000/50=80r/min, 蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。 以下設(shè)計參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由《機械設(shè)計 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動為主要依據(jù)。 具體如表3—1： 表5—1蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計表 項 目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 中心距的計算 蝸桿副的相對滑動速度 參考文獻5第37頁（23式） 4m/s51.7>100mm 又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm 計算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M 所以蝸輪軸與傳動滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142， 因此=65m m 2.由參考文獻《機械零件設(shè)計課程設(shè)計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的第305頁表10-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵20×110，普通平鍵GB1096—90A型鍵20×70，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為由參考文獻《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（下冊） 張瑩 主編 機械工業(yè)出版社 1997年的第316頁—321頁計算得：如下表： 圖中表注 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 L1 （由參考文獻《機械設(shè)計課程設(shè)計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結(jié)構(gòu)） L1=25 L2 自定 L2=20 L3 根據(jù)蝸輪 L3=128 L4 自定 L4=25 L5 （由參考文獻《機械設(shè)計課程設(shè)計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結(jié)構(gòu)） L5=25 L6 自定 L6=40 L7 選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142 L7=80 D1 （由參考文獻《機械設(shè)計課程設(shè)計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結(jié)構(gòu)） D1=80 D2 便于軸承的拆卸 D2=84 D3 根據(jù)蝸輪 D3=100 D4 便于軸承的拆卸 D4=84 D5 自定 D5=72 D6 D6>51.7>100mm 又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm D6=67 3.6減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 參照參考文獻〈〈機械設(shè)計課程設(shè)計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1： 表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 減速器箱體采用HT200鑄造，必須進行去應(yīng)力處理。 設(shè)計內(nèi)容 計 算 公 式 計算結(jié)果 箱座壁厚度δ =0.04×225+3=12mm a為蝸輪蝸桿中心距 取δ=12mm 箱蓋壁厚度δ1 =0.85×12=10mm 取δ1=10mm 機座凸緣厚度b b=1.5δ=1.5×12=18mm b=18mm 機蓋凸緣厚度b1 b1=1.5δ1=1.5×10=15mm b1=18mm 機蓋凸緣厚度P P=2.5δ=2.5×12=30mm P=30mm 地腳螺釘直徑d? d?==20mm d?=20mm 地腳螺釘直徑d`? d`?==20mm d`?==20mm 地腳沉頭座直徑D0 D0==48mm D0==48mm 地腳螺釘數(shù)目n 取n=4個 取n=4 底腳凸緣尺寸（扳手空間） L1=32mm L1=32mm L2=30mm L2=30mm 軸承旁連接螺栓直徑d1 d1= 16mm d1=16mm 軸承旁連接螺栓通孔直徑d`1 d`1=17.5 d`1=17.5 軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0 D0=32mm D0=32mm 剖分面凸緣尺寸（扳手空間） C1=24mm C1=24mm C2=20mm C2=20mm 上下箱連接螺栓直徑d2 d2 =12mm d2=12mm 上下箱連接螺栓通孔直徑d`2 d`2=13.5mm d`2=13.5mm 上下箱連接螺栓沉頭座直徑 D0=26mm D0=26mm 箱緣尺寸（扳手空間） C1=20mm C1=20mm C2=16mm C2=16mm 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3 n=4, d3=10mm n=4 d3=10mm 檢查孔蓋螺釘直徑d4 d4=0.4d=8mm d4=8mm 圓錐定位銷直徑d5 d5= 0.8 d2=9mm d5=9mm 減速器中心高H H=340mm H=340mm 軸承旁凸臺半徑R R=C2=16mm R1=16mm 軸承旁凸臺高度h 由低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準。 取50mm 軸承端蓋外徑D2 D2=軸承孔直徑+(5~5.5) d3 取D2=180mm 箱體外壁至軸承座端面距離K K= C1+ C2+(8~10)=44mm K=54mm 軸承旁連接螺栓的距離S 以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準盡量靠近一般取S=D2 S=180 蝸輪軸承座長度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離） L1=K+δ=56mm L1=56mm 蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離 =15mm 取=15mm 蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離 =12mm 取=12mm 機蓋、機座肋厚m1,m m1=0.85δ1=8.5mm, m=0.85δ=10mm m1=8.5mm, m=10mm 以下尺寸以參考文獻《機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù) 蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離 =40mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離 =4mm 箱底的厚度 20mm 軸承蓋凸緣厚度 e=1.2 d3=12mm 箱蓋高度 220mm 箱蓋長度 （不包括凸臺） 440mm 蝸桿中心線與箱底的距離 115mm 箱座的長度 （不包括凸臺） 444mm 裝蝸桿軸部分的長度 460mm 箱體寬度 （不包括凸臺） 180mm 箱底座寬度 304mm 蝸桿軸承座孔外伸長度 8mm 蝸桿軸承座長度 81mm 蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離 61mm 3.7 軸的校核 3.7.1蝸桿軸的強度校核 1．繪軸的計算簡圖 在確定軸承支點位置時，應(yīng)從手冊上查取a值，對于30207型單列圓錐滾子軸承，a=16mm，所以，作為簡支梁的軸的支撐跨距 =（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2．計算作用在軸上的力 =736.67N， =6179.88N， 3．計算支點反力 水平反力： 垂直反力： 4．計算彎矩，作彎矩圖 水平彎矩： 垂直彎矩： 合成彎矩 5．扭矩圖 由《機械零件課程設(shè)計》表6－18 查得折算系數(shù) 6．校核軸的強度 由《機械設(shè)計》表15-1查得： ，強度足夠。 見圖5-3。 圖5-3 軸的強度 3.7.2蝸輪軸的強度校核 1．繪軸的計算簡圖 在確定軸承支點位置時，應(yīng)從手冊上查取a值，對于30212列圓錐滾子軸承，a=22mm，作為簡支梁的軸的支撐 跨距 =（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2．計算作用在軸上的力 =6179.88N， =736.67N， 3．計算支點反力 水平反力： 垂直反力： 4．計算彎矩，作彎矩圖 水平彎矩： 垂直彎矩： 合成彎矩： 5．扭矩圖 由《機械零件課程設(shè)計》表6－18 查得折算系數(shù) 6．校核軸的強度 由《機械設(shè)計》表15-1查得： ， ，強度足夠。 見圖5-4。 圖5-4軸的強度 3.7.3 滾動軸承的選擇及校核 3.7.3.1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核 1．軸承的徑向載荷的計算 2．派生軸向力的計算 查手冊得，圓錐滾子軸承30207型的 α=14o02，10，， 查表d=35mm時，e=0.37，y=1.6； 故 所以，軸承2受壓 則： 3．求當量動載荷 所以，對于軸承1 x=1 ， y=0 對于軸承2 x=0.4 ， y=1.6 4．校核軸承的壽命 查手冊得c=51.5KN ε=10/3 n=940r/min 故 此軸承的壽命滿足要求 3.7.3.2 蝸輪軸上軸承的校核 1．求徑向載荷 2．計算派生軸向力 查手冊得，圓錐滾子軸承30212型的 ， y=1.5 故 則：軸承2受壓 所以， 3．求當量動載荷 所以，對于軸承1：x=1 ，y=0 對于軸承2：x=1 ，y=0 4．校核軸承的壽命 查手冊 c=97.8KN ，ε=10/3 ，n=18.8r/min 故 此軸承壽命滿足要求。 3.7.4 鍵聯(lián)接的強度校核 3.7.4.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接 由《機械零件課程設(shè)計》表8－1 選用普通平鍵 8×7mm， 取L＝45mm。 由《機械零件課程設(shè)計》表8－7 查得， 鍵的工作長度 l＝L－b＝45－8＝37mm， 鍵的工作高度 k＝＝3mm。 由《機械零件課程設(shè)計》表8－8 查得， 鍵聯(lián)接的許用壓力 ， 所以，，所選平鍵合適。 3.7.4.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接 由《機械零件課程設(shè)計》表8－1 選用普通平鍵 18×11mm， 取L＝45mm 由《機械零件課程設(shè)計》表8－7 查得 鍵的工作長度 l＝L－b＝45—18=27mm 鍵的工作高度 k＝＝5.5mm 由《機械零件課程設(shè)計》表8－8 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以，，所選平鍵合適。 3.7.4.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接 由《機械零件課程設(shè)計》表8－1 選用普通平鍵 16×10mm， 取L＝100mm。 由《機械零件課程設(shè)計》表8－7 鍵的工作長度 l＝L－b＝100—16=84mm 鍵的工作高度 k＝＝5mm 由《機械零件課程設(shè)計》表8－8 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以， 所選平鍵合適。 3.8 剪叉式自動晾衣架的校核 3.8.1 各鉸接點銷的選擇與校核 考慮到整體布局需要，以及結(jié)合裝配草圖，根據(jù)摩擦副的特性，取。 對上述各鉸接點在任意角度時的計算公式的分析計算，可知H點承受的作用力最大，且當時作用在H點的力最大。 由式（4-37）知，當時 KN KN 銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強度[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力[]=0.5[]=177.5MPa。考慮到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時，在使用材料允許的條件下，該機構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。 MPa 因此，該機構(gòu)所有鉸接點選用的銷均滿足強度要求。 3.8.2 剪叉臂的強度校核 由圖3-9和圖3-10可知，內(nèi)剪叉臂aed受力要遠大大于外剪叉臂bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力如圖3-1所示。又由圖4-8可知，的角度越小，則推力的值越大。若取最大值時滿足強度要求，則該剪叉臂即滿足強度要求。當機構(gòu)在最低位置時，的值最小，即值最大。參照圖3-1，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子： ...................................................................(7.1) ...................................................................(7.2) ...................................................................(7.3) ...................................................................(7.4) ............................................................................(7.5) .............................................................................(7.6) ...................................................................(7.7) .................................................................(7.8) 圖3-1 內(nèi)剪叉臂aed受力圖 各力分解后的受力圖如圖3-2(a)所示，彎矩圖見圖3-2(c) 圖3-2 內(nèi)剪叉臂aed的軸向及徑向分解受力圖 剪叉臂的g處由于是有一個肋板作用，可看作力作用在剪叉臂上為均布載荷。由圖3-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在k點處，但需校核e、k兩點處的強度，且圖中有，，。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別為，，，如圖3-3所示，圖3-3（a）是e點處的截面圖，圖3-3（b）是k點處的截面圖。 e點處的抗彎截面系數(shù)為 k點處的抗彎截面系數(shù)為 圖3-3 剪叉臂e、k兩點處的截面圖 因為當時，此時e、k兩點的彎矩最大，且由式（7.8）得， ，則 選擇材料為，參照參考文獻[1]，，所以是安全的。 3.9 同步帶傳動計算 3.9.1 同步帶計算選型 設(shè)計功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動機類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素共同確定的，表達式如下： 式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7； 表3-3.工作情況系數(shù) 確定帶的型號和節(jié)距 可根據(jù)同步帶傳動的設(shè)計功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號和節(jié)距。 其中P，n1=61rpm。查表3-4 表3-4 選同步帶的型號為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2 可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。 查得小帶輪最小齒數(shù)14。 實際齒數(shù)應(yīng)該大于這個數(shù)據(jù) 初步取值z1=34故大帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。 故z1=34，z2=34。 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2 小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 驗證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計算得， s﹤vmax=40m/s，確定帶長和中心矩 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得 所以有： 現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm 10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定 =() = =719.7mm 11、帶輪嚙合齒數(shù)計算 有在本次設(shè)計中傳動比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。 12、基本額定功率的計算 查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準額定功率為 ==0.21KW 表3-5 基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量 13、計算作用在軸上力 = =71.6N 3.9.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 1、同步帶的節(jié)線長度 同步帶工作時，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個重要 參數(shù)。當傳動的中心距已定時，帶的節(jié)線長度過大過小，都會影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標準中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表3-6）。 表3-6 帶節(jié)線長度表 2、帶的節(jié)距Pb 如圖3-4所