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研究內(nèi)容：
1． 工作原理及工藝動(dòng)作過程
小型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速裝置使機(jī)構(gòu)帶著曬衣架先從上向下移動(dòng)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．原始數(shù)據(jù)及要求
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(yùn)動(dòng)速度：0.5m/min。
4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：4000r/min。
5）上升和下降與送出動(dòng)作要緩慢平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)構(gòu)有自鎖功能。
3.設(shè)計(jì)任務(wù)
1）擬定運(yùn)動(dòng)方案。
2）進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
3）確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸。
4）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。
畢業(yè)設(shè)計(jì)
自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)
題 目
學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
指導(dǎo)教師
年 月 日
自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)
摘要：晾衣架最簡單的一種是一根竹竿固定或懸掛在屋頂板下、窗外等地方；現(xiàn)在的居民很多是在天花板下焊接一根鐵管作為晾衣架的掛具，晾衣服時(shí)，必須將衣服一件一件地穿上衣架，再用杈子將衣服掛在鐵管上，工作效率低，又不方便，時(shí)常將衣服掉地弄臟，而且還不能充分利用陽光。而目前市場上所賣的自動(dòng)晾衣架只能滿足單一的升降或單一的收縮功能，但升降功能只能解決掛衣服費(fèi)力的問題卻不能很好的利用陽光資源，而收縮功能剛好相反，只能解決充分利用陽光資源但不能解決費(fèi)力這個(gè)問題。
目 錄
摘要 1
1 緒論 5
1.1 自動(dòng)晾衣架在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 5
1.2 自動(dòng)晾衣架國內(nèi)研究發(fā)展情況 5
1.3 自動(dòng)晾衣架國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 5
1.4 課題條件 9
2 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)方案及方案的對(duì)比和確定 10
2.1 方案一 10
2.2 方案二 13
2.3 方案的對(duì)比和確定 17
第3章 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算 18
3.1自動(dòng)晾衣架的設(shè)計(jì)參數(shù)要求 18
3.2步進(jìn)電機(jī)的選型 18
3.3蝸輪蝸桿減速器的計(jì)算 18
3.4 剪叉式自動(dòng)晾衣架結(jié)構(gòu)分析 21
3.5 剪叉式自動(dòng)晾衣架的運(yùn)動(dòng)分析 21
3.6 剪叉式自動(dòng)晾衣架的動(dòng)力分析 24
3.7 剪叉式自動(dòng)晾衣架參數(shù)的確定 25
3.7.1 基本幾何尺寸的確定 25
3.8 剪叉式自動(dòng)晾衣架的校核 26
3.8.1 各鉸接點(diǎn)的受力分析 26
3.8.2 各鉸接點(diǎn)銷的選擇與校核 28
3.8.3 剪叉臂的強(qiáng)度校核 29
4自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)三維建模及仿真動(dòng)畫 33
4.1 三維建模 33
4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的簡介 33
4.3 仿真動(dòng)畫 34
總結(jié) 37
致 謝 38
參考文獻(xiàn) 39
55
自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
1 緒論
1.1 自動(dòng)晾衣架在生產(chǎn)和生活中的作用和意義
自動(dòng)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(dòng)晾衣架的功能特色是非常多的，自動(dòng)晾衣架就如電梯的性能大同小異，我們?cè)谑褂米詣?dòng)晾衣架的時(shí)候也可以針對(duì)自己的需求對(duì)自動(dòng)晾衣架進(jìn)行設(shè)置?？梢娮詣?dòng)晾衣架對(duì)我們作用是相當(dāng)?shù)拇?。自?dòng)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(jì)不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會(huì)的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，所以自動(dòng)晾衣架在我們進(jìn)行高空操作的時(shí)候就給我們帶來的重要的作用。自動(dòng)晾衣架就是上下操作，而且可以給我們提供一個(gè)安全穩(wěn)定。
1.2 自動(dòng)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(jì)：“自動(dòng)升降晾衣架市場需求量將以每年30%的速度復(fù)數(shù)增長，這將是家裝建材行業(yè)最后一塊蛋糕”。自動(dòng)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蟆ｋS著中國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，在城市生活的人口將越來越多，城市里每一套房子都將會(huì)安裝自動(dòng)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(yùn)作能力的企業(yè)將有機(jī)會(huì)形成強(qiáng)勢突圍，引領(lǐng)行業(yè)從價(jià)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(dǎo)品牌。國內(nèi)現(xiàn)有自動(dòng)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(jià)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(gè)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(jià)格的自 然銷售狀態(tài)，代理商個(gè)人能力決定品牌在當(dāng)?shù)氐氖袌稣加新省?
1.3 自動(dòng)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(dòng)晾衣架。分手動(dòng)、電動(dòng)兩種。手動(dòng)（手搖）較為普及。電動(dòng)之所以未能普及推廣，這是由于整個(gè)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(dòng)（手搖）為市場的主導(dǎo)。
?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(shí)間，從開創(chuàng)至今技術(shù)不斷改進(jìn)和變革，其基本組成為：手搖器（負(fù)責(zé)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(dāng)于汽支架的發(fā)動(dòng)機(jī)！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(fèi)者來說，選擇品牌關(guān)鍵是貨真價(jià)實(shí)。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(gè)晾衣服的工具。
晾衣架，發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅是一個(gè)晾衣服的工具。除了實(shí)用性很強(qiáng)外，更是一個(gè)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(gè)裝飾品，更是一個(gè)功能性的產(chǎn)品。目前晾衣架的功能”已經(jīng)普遍得到消費(fèi)者的認(rèn)可，已經(jīng)形成一個(gè)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(shí)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(rèn)可，晾衣架將會(huì)成為居民生活一個(gè)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(dòng)晾衣架--來自鋼絲繩手搖晾衣架的華麗蛻變，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且功能多樣，又稱電動(dòng)晾衣機(jī)。根據(jù)“瀟湘”網(wǎng)友的研究，電動(dòng)晾衣架最精辟的定義就是升降機(jī)械。作為家電，它的正式名稱應(yīng)該叫電動(dòng)晾衣機(jī)。
第一代電動(dòng)晾衣架由主機(jī)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、晾衣系統(tǒng)三部分組成。主機(jī)組要由吸頂承重、動(dòng)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(dòng)晾衣架的基本功能是為家庭和旅館等各類用戶提供自動(dòng)化的晾衣、晾被等解決方案。
第一代電動(dòng)晾衣架對(duì)現(xiàn)代生活最大的貢獻(xiàn)是高品質(zhì)生活的舒適性。一旦使用過電動(dòng)晾衣架晾衣，人類就會(huì)習(xí)慣于現(xiàn)代生活“懶惰性”的愜意。對(duì)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(dòng)晾衣架集成照明、居家裝飾、安全防護(hù)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(tái)或者靠近窗戶的屋頂上。它是一個(gè)頗具裝飾性的產(chǎn)品，已經(jīng)成為陽臺(tái)上一道亮麗的風(fēng)景線。
第一代電動(dòng)晾衣架的散件成本大約為三百到四百元，銷售價(jià)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(jí)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(shí)的國家統(tǒng)計(jì)局資料，2010年電動(dòng)晾衣架銷售60萬臺(tái)，2013年預(yù)測將達(dá)91萬臺(tái)，2014年將超過百萬規(guī)模。
目前，第二代電動(dòng)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(dòng)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(jià)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(biāo)。
1、盡量包裝電動(dòng)晾衣架的外殼。為了讓消費(fèi)者多掏錢，采用豪華的設(shè)計(jì)，用鋁鎂合金材質(zhì)制作機(jī)身，外觀看上去經(jīng)典簡約、流線時(shí)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(jì)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(fēng)干、防風(fēng)架、矢量平衡升降技術(shù)、負(fù)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(píng)估，沒有任何一家企業(yè)請(qǐng)過國家質(zhì)檢總局測試過產(chǎn)品性能。
為了識(shí)別無良廠商和黑心經(jīng)銷商的宣傳，特向廣大消費(fèi)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(duì)衣服等消毒能力很差，這是設(shè)計(jì)者無知用錯(cuò)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(jī)中洗滌的同時(shí)，靠洗滌液或者消毒液對(duì)衣物從內(nèi)到外的全方位消毒。電動(dòng)晾衣架的紫外消毒燈發(fā)出的高強(qiáng)度輻射對(duì)人或者動(dòng)物的眼睛有嚴(yán)重危害，紫外線對(duì)皮膚有致癌作用，輻射還會(huì)對(duì)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(fēng)干和烘干系統(tǒng)。沒有正確利用水汽蒸發(fā)原理，靠電腦風(fēng)扇吹干衣服，這是一種笑話。電動(dòng)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(jī)。
C：障礙安全問題：晾桿升降過程中可能會(huì)遇到障礙物或者拉扯，這個(gè)時(shí)候要及時(shí)停機(jī)保護(hù)。目前的機(jī)械式遇阻停機(jī)功能僅能部分實(shí)現(xiàn)失載停機(jī)。如果遇到障礙物體重壓式的晾桿障礙，還是會(huì)造成人或者機(jī)器損傷。
D：風(fēng)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(dòng)大。遇到大風(fēng)不管哪種擺動(dòng)都可能照成衣服吹落，晾桿砸壞陽臺(tái)玻璃或者傷人的問題。
E：產(chǎn)品質(zhì)量問題：電動(dòng)晾衣架的行業(yè)平均全壽命使用故障在10%左右，家電標(biāo)準(zhǔn)是千分之三。獨(dú)立的消費(fèi)者組織評(píng)估，家電在實(shí)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(jì)缺陷，國際水準(zhǔn)的家電的實(shí)際使用故障率不超過1%。
F：負(fù)離子功能。陽臺(tái)空氣經(jīng)常流通，質(zhì)量不差，怕的是外來污染空氣。負(fù)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(jí)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(gè)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(diǎn)。
H：節(jié)能環(huán)保。很多生產(chǎn)商連環(huán)?？茖W(xué)定義都不知道，省電不等于環(huán)保，第一代電動(dòng)晾衣架企業(yè)沒有任何一家有能力設(shè)計(jì)出節(jié)電技術(shù)。
第一代電動(dòng)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(gè)人十幾個(gè)人的手工作坊，最多企業(yè)的年產(chǎn)不過數(shù)萬臺(tái)。從業(yè)人員良莠不齊，缺乏國際水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)人員。相比家電行業(yè)百萬的入門門檻，整個(gè)行業(yè)都是弱、小、散的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
這些微小型企業(yè)嚴(yán)重缺乏信用機(jī)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(jí)，消費(fèi)者千萬要注意自我保護(hù)。
國內(nèi)具備電動(dòng)晾衣機(jī)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(shí)又做著電動(dòng)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(gè)業(yè)余級(jí)的外觀設(shè)計(jì)就以為很有實(shí)力。沒有一家企業(yè)達(dá)到家電企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，沒有一家企業(yè)能夠做到3C整機(jī)認(rèn)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(fèi)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(dòng)期，技術(shù)研發(fā)成了競爭勝負(fù)的關(guān)鍵。電動(dòng)晾衣機(jī)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(jì)師，有人第一個(gè)完成電動(dòng)晾衣架工業(yè)行業(yè)各種定義理論研究。一門學(xué)科能成為科學(xué)，它的第一個(gè)定義必須科學(xué)。目前有人把電動(dòng)晾衣架行業(yè)理論研究從經(jīng)驗(yàn)積累提高到現(xiàn)代工科水準(zhǔn)。
有優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師第一個(gè)規(guī)劃新一代產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)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(dòng)晾衣架核心機(jī)并申請(qǐng)專利。新的換代產(chǎn)品升降平穩(wěn)迅速，安全性能達(dá)到歐美以人為本的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量等夠達(dá)到家電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)行業(yè)能成為中國原產(chǎn)第一個(gè)的新型家電行業(yè)，也期待中國人為世界貢獻(xiàn)了第一個(gè)新的家電行業(yè)。
1.4 課題條件
自隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)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(dòng)強(qiáng)度，并且實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，人們?cè)O(shè)計(jì)了可以減少人力物力并且能夠出色完成任務(wù)的自動(dòng)晾衣架。自動(dòng)晾衣架的種類比較繁多，根據(jù)不同的用途、自動(dòng)晾衣架的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力傳遞形式以及規(guī)格會(huì)有不同的選擇和設(shè)計(jì)。
機(jī)械傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是零件加工相對(duì)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(qiáng)、抗沖擊性能好、可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確到位，并有自鎖功能、不污染環(huán)境。研制安全、可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪叉式自動(dòng)晾衣架，將有利于保證高空作業(yè)的安全，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
具體研究內(nèi)容及要求包括：
1. 查找相關(guān)文獻(xiàn)，分析自動(dòng)晾衣架的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
2. 設(shè)計(jì)剪叉式自動(dòng)晾衣架的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用元器件和校核結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度。
2 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)方案及方案的對(duì)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(jī)構(gòu)，如圖1通過雙搖桿機(jī)構(gòu)（1）與（3）帶動(dòng)（2）由豎直位置轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置，以實(shí)現(xiàn)升降的過程，（2）上帶有導(dǎo)軌，可以實(shí)現(xiàn)收縮的功能，在水平位置時(shí)，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(jī)構(gòu)中的死點(diǎn)，如圖2用搖桿作為原動(dòng)件可以使其固定在陽臺(tái)外側(cè)。
圖2
傳動(dòng)問題，我們想到可以用直齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿、斜齒輪傳動(dòng)等。原動(dòng)力的提供，可以通過電機(jī)，或者人工手柄的形式。圖3蝸輪蝸桿傳動(dòng)：
圖3
綜合以上的想法，我們有了初步的目標(biāo)，即通過電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)，使蝸輪蝸桿傳動(dòng)，帶動(dòng)四桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)衣架上升，再利用死點(diǎn)使其固定在最高點(diǎn)。再通過拉動(dòng)繩索通過滑輪使裝在帶有導(dǎo)軌的連桿上的晾衣桿運(yùn)動(dòng)。
圖4是在最低點(diǎn)時(shí)掛衣服狀態(tài)。
圖4
掛好衣服后，通電后，電動(dòng)機(jī)工作，帶動(dòng)晾衣架轉(zhuǎn)動(dòng)到最高點(diǎn)。圖5是在最高點(diǎn)并且在陽臺(tái)外側(cè)晾曬的狀態(tài)。若為陰天，則可以通過手動(dòng)的方式，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，利用摩擦力的作用，使得繩子帶動(dòng)晾衣桿（2）運(yùn)動(dòng)到陽臺(tái)內(nèi)側(cè)，避免淋雨。
圖5
圖6
圖6側(cè)為俯視圖，此時(shí)晾衣桿在陽臺(tái)內(nèi)側(cè)。右側(cè)的圖為手動(dòng)機(jī)構(gòu)以解決滑動(dòng)的問題。
工作原理
過程一：
衣架轉(zhuǎn)動(dòng)
蝸桿
減速器
電動(dòng)機(jī)
過程二：
曬衣桿滑動(dòng)
圓盤
蝸輪
蝸桿
手柄
過程一通過（9）綜合箱體（含有電動(dòng)機(jī)和減速器）的作用，帶動(dòng)（10）蝸桿運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)（8）渦輪的運(yùn)動(dòng)。焊接在蝸輪上的（5）搖桿也隨著蝸輪運(yùn)動(dòng)，就帶動(dòng)整個(gè)晾衣架的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)升降的問題。在最高點(diǎn)時(shí)處于在陽臺(tái)外側(cè)工作狀態(tài)。
陰天時(shí)，不讓衣物在陽臺(tái)外側(cè)，通過過程二，通過手柄的搖動(dòng)，使蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，黏貼在蝸輪上的（14）圓盤也隨著渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，（18）繃直的繩子在摩擦力的作用下帶動(dòng)（2）桿（曬衣桿）滑動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)收縮的功能。
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（圖7
圖7
2.2 方案二
設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)構(gòu)裝置在帶有螺紋的桿件上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)桿件使得整個(gè)機(jī)構(gòu)上升。如圖9示：
圖9
綜上所述，我們小組所想的第二個(gè)方案可分為兩個(gè)部分：一是通過手柄控制晾衣架的收縮，二是通過電機(jī)帶動(dòng)控制晾衣架的升降。如圖10，該圖為裝在墻壁的左側(cè)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為整個(gè)晾衣架機(jī)構(gòu)收縮的主動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過手柄帶動(dòng)左側(cè)的絲桿（13）轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩邊的連桿活動(dòng)基座（9）上升，從而帶動(dòng)伸縮。左右兩側(cè)都裝有電動(dòng)機(jī)，是對(duì)升降提供動(dòng)力。圖11，圖12分別是中間機(jī)構(gòu)和右側(cè)機(jī)構(gòu)。
圖10（左側(cè)機(jī)構(gòu)）
圖11中間機(jī)構(gòu)（晾衣架）
圖12右側(cè)機(jī)構(gòu)
圖13為整個(gè)晾衣架的斜視圖：
圖13
運(yùn)動(dòng)原理
升降過程：
伸縮機(jī)架升降
旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)
圓錐齒輪傳動(dòng)
電動(dòng)機(jī)
伸縮過程：
晾衣桿伸縮
活動(dòng)基座升降
手柄轉(zhuǎn)動(dòng)
旋轉(zhuǎn)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)
伸縮，主要由主機(jī)架（4）、衣架連桿（6）、旋轉(zhuǎn)絲桿（13）、連桿活動(dòng)基座（9）、橫向晾衣桿（15）以及左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）構(gòu)成；在主機(jī)架（4）的前端面上，上部導(dǎo)向軌固定基座（5）和下部導(dǎo)向軌固定基座（11）分別將左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）固定，左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）同時(shí)穿過連桿活動(dòng)基座（9）內(nèi)部的光孔，連桿活動(dòng)基座（9）可以在左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）垂直滑動(dòng)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(gè)衣架連桿（6）相鉸連，兩個(gè)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(dǎo)向軌固定基座（5）相鉸連，另一端與連桿活動(dòng)基座（9）相鉸連；旋轉(zhuǎn)絲桿（13）穿過連桿活動(dòng)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(jī)架（4）的右側(cè)端面上；使用時(shí)，先利用水平固定架（1）和垂直固定架（12）將主機(jī)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(dòng)旋轉(zhuǎn)輪（3）可以帶動(dòng)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(dòng)基座（9）在左側(cè)導(dǎo)向軌（10）和右側(cè)導(dǎo)向軌（20）垂直滑動(dòng)上，連桿活動(dòng)基座（9）又帶動(dòng)了鉸連后的衣架連桿（6）之間的鉸連運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了晾衣架可以伸縮的目的。
升降，把伸縮的主機(jī)架（4）固定于升降機(jī)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(dòng)機(jī)（23）的帶動(dòng)下，使圓錐齒輪（25）轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)圓錐齒輪（22），從而使長旋轉(zhuǎn)絲桿運(yùn)動(dòng)，使得，伸縮裝置可以升降。
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖
伸縮機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：（圖14）
圖14
升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：（圖15）
圖15
2.3 方案的對(duì)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(yùn)動(dòng)難易程度
較容易
較費(fèi)力
性價(jià)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(yùn)動(dòng)難易程度問題，決定在第2種方案進(jìn)行改進(jìn)，
通過電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制操作。
經(jīng)過分析,決定采用如下方案設(shè)計(jì)圖,如圖所表示:
第3章 自動(dòng)晾衣架設(shè)計(jì)主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算
3.1 研究內(nèi)容：
1． 工作原理及工藝動(dòng)作過程
小型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速裝置使機(jī)構(gòu)帶著曬衣架先從上向下移動(dòng)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。
3.1自動(dòng)晾衣架的設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)速度：0.5m/min。
4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：4000r/min。
5）上升和下降與送出動(dòng)作要緩慢平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)構(gòu)有自鎖功能。
具體設(shè)計(jì)方案是：選用的電動(dòng)機(jī)由凸緣聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)軸和準(zhǔn)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。
3.3 蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)參數(shù)要求
擬采用蝸輪蝸桿減速器，傳動(dòng)簡圖如圖1.1所示。
圖1.1 傳動(dòng)裝置簡圖
1—電動(dòng)機(jī) 2、4—聯(lián)軸器 3—級(jí)蝸輪蝸桿減速器
5—傳動(dòng)滾筒 6—輸送帶
需要根據(jù)工作條件進(jìn)行估算來選取電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：4000r/min。
初步選擇直流無刷電機(jī)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(jí)數(shù)4級(jí) 重量3.0KG 軸徑14mm
2.4蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
取蝸輪蝸桿的傳動(dòng)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(jì)參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由《機(jī)械設(shè)計(jì) 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(dòng)為主要依據(jù)。
具體如表3—1：
表5—1蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表
項(xiàng) 目
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
中心距的計(jì)算
蝸桿副的相對(duì)滑動(dòng)速度
參考文獻(xiàn)5第37頁（23式）
4m/s
51.7>100mm
又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm
計(jì)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(dòng)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(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)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(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（下冊(cè)） 張瑩 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1997年的第316頁—321頁計(jì)算得：如下表：
圖中表注
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
L1
（由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動(dòng)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(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動(dòng)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(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動(dòng)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
2.7減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參照參考文獻(xiàn)〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計(jì)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(jìn)行去應(yīng)力處理。
設(shè)計(jì)內(nèi)容
計(jì) 算 公 式
計(jì)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(jī)座凸緣厚度b
b=1.5δ=1.5×12=18mm
b=18mm
機(jī)蓋凸緣厚度b1
b1=1.5δ1=1.5×10=15mm
b1=18mm
機(jī)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(gè)
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(tái)半徑R
R=C2=16mm
R1=16mm
軸承旁凸臺(tái)高度h
由低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。
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(zhǔn)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(jī)蓋、機(jī)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(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 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(tái)）
440mm
蝸桿中心線與箱底的距離
115mm
箱座的長度
（不包括凸臺(tái)）
444mm
裝蝸桿軸部分的長度
460mm
箱體寬度
（不包括凸臺(tái)）
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 軸的校核
3.1蝸桿軸的強(qiáng)度校核
1．繪軸的計(jì)算簡圖
在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)上查取a值，對(duì)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(jì)算作用在軸上的力
=736.67N，
=6179.88N，
3．計(jì)算支點(diǎn)反力
水平反力：
垂直反力：
4．計(jì)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(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－18 查得折算系數(shù)
6．校核軸的強(qiáng)度
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1查得：
，強(qiáng)度足夠。
見圖5-3。
圖5-3 軸的強(qiáng)度
3.2蝸輪軸的強(qiáng)度校核
1．繪軸的計(jì)算簡圖
在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)上查取a值，對(duì)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(jì)算作用在軸上的力
=6179.88N，
=736.67N，
3．計(jì)算支點(diǎn)反力
水平反力：
垂直反力：
4．計(jì)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(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－18 查得折算系數(shù)
6．校核軸的強(qiáng)度
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1查得：
，
，強(qiáng)度足夠。
見圖5-4。
圖5-4軸的強(qiáng)度
3.3 滾動(dòng)軸承的選擇及校核
3.3.1 蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核
1．軸承的徑向載荷的計(jì)算
2．派生軸向力的計(jì)算
查手冊(cè)得，圓錐滾子軸承30207型的
α=14o02，10，，
查表d=35mm時(shí)，e=0.37，y=1.6；
故
所以，軸承2受壓
則：
3．求當(dāng)量動(dòng)載荷
所以，對(duì)于軸承1
x=1 ， y=0
對(duì)于軸承2
x=0.4 ， y=1.6
4．校核軸承的壽命
查手冊(cè)得c=51.5KN ε=10/3 n=940r/min
故 此軸承的壽命滿足要求
3.3.2 蝸輪軸上軸承的校核
1．求徑向載荷
2．計(jì)算派生軸向力
查手冊(cè)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(dāng)量動(dòng)載荷
所以，對(duì)于軸承1：x=1 ，y=0
對(duì)于軸承2：x=1 ，y=0
4．校核軸承的壽命
查手冊(cè) c=97.8KN ，ε=10/3 ，n=18.8r/min
故 此軸承壽命滿足要求。
3.4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核
.3.4.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表8－1 選用普通平鍵
8×7mm， 取L＝45mm。
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》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(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表8－8 查得，
鍵聯(lián)接的許用壓力
，
所以，，所選平鍵合適。
3.4.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表8－1 選用普通平鍵
18×11mm， 取L＝45mm
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》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(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表8－8 查得鍵聯(lián)接的許用壓力
所以，，所選平鍵合適。
3.4.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表8－1 選用普通平鍵
16×10mm， 取L＝100mm。
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》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(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》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(dòng)晾衣架的校核
3.8.2 各鉸接點(diǎn)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(duì)上述各鉸接點(diǎn)在任意角度時(shí)的計(jì)算公式的分析計(jì)算，可知H點(diǎn)承受的作用力最大，且當(dāng)時(shí)作用在H點(diǎn)的力最大。
由式（4-37）知，當(dāng)時(shí)
KN
KN
銷軸均用45鋼制造，作調(diào)質(zhì)處理，其屈服強(qiáng)度[]=355MPa，選擇安全系數(shù)為2，其許用剪切應(yīng)力[]=0.5[]=177.5MPa?？紤]到生產(chǎn)制造的方便、節(jié)省制造工時(shí)，在使用材料允許的條件下，該機(jī)構(gòu)交接的雙頭螺紋銷均采用同一直徑，取mm。
MPa
因此，該機(jī)構(gòu)所有鉸接點(diǎn)選用的銷均滿足強(qiáng)度要求。
3.8.3 剪叉臂的強(qiáng)度校核
由圖3-9和圖3-10可知，內(nèi)剪叉臂aed受力要遠(yuǎn)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(shí)滿足強(qiáng)度要求，則該剪叉臂即滿足強(qiáng)度要求。當(dāng)機(jī)構(gòu)在最低位置時(shí)，的值最小，即值最大。參照?qǐng)D3-1，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(gè)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(diǎn)處，但需校核e、k兩點(diǎn)處的強(qiáng)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(diǎn)處的截面圖，圖3-3（b）是k點(diǎn)處的截面圖。
e點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為
k點(diǎn)處的抗彎截面系數(shù)為
圖3-3 剪叉臂e、k兩點(diǎn)處的截面圖
因?yàn)楫?dāng)時(shí)，此時(shí)e、k兩點(diǎn)的彎矩最大，且由式（7.8）得，
，則
選擇材料為，參照參考文獻(xiàn)[1]，，所以是安全的。
3.4 同步帶傳動(dòng)計(jì)算
3.4.1 同步帶計(jì)算選型
設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長短等因素共同確定的，表達(dá)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(hào)和節(jié)距
可根據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(hào)和節(jié)距。
其中P，n1=61rpm。查表3-4
表3-4
選同步帶的型號(hào)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(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù)
初步取值z(mì)1=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(yàn)證帶速v
由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得，
s﹤vmax=40m/s，確定帶長和中心矩
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算
有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)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(jì)算
查基準(zhǔn)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(zhǔn)額定功率為
==0.21KW
表3-5 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量
13、計(jì)算作用在軸上力
=
=71.6N
3.4.2 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(shí)，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(dòng)中，帶節(jié)線長度是一個(gè)重要
參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長度過大過小，都會(huì)影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)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所示，同步帶相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見表3-5。
3、帶的齒根寬度
一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳動(dòng)較大的裁荷。
圖3.7 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
表3-7 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶
齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑八
帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會(huì)否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動(dòng)中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，
帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會(huì)超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會(huì)減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒齒形角日的大小對(duì)帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動(dòng)時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過大，又會(huì)使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。
3.4.3 同步帶的設(shè)計(jì)
在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表3-8。帶的圖形如圖3-5。
表3-8 同步帶尺寸
型號(hào)
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
8
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖3.8 同步帶
3.4.4 同步帶輪的設(shè)計(jì)
同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求
1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出
由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動(dòng)，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。
2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承