機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)全自動(dòng)擦鞋機(jī)設(shè)計(jì).pdf

畢畢畢業(yè)業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)（論論論文文文）全全全自自自動(dòng)動(dòng)動(dòng)擦擦擦鞋鞋鞋機(jī)機(jī)機(jī)設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)學(xué)學(xué)學(xué)生生生姓姓姓名名名：學(xué)學(xué)學(xué)號(hào)號(hào)號(hào)：所所所在在在系系系部部部：專專專業(yè)業(yè)業(yè)班班班級(jí)級(jí)級(jí)：指指指導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)教教教師師師：日日日期期期： 2摘摘摘要要要全全全自自自動(dòng)動(dòng)動(dòng)擦擦擦鞋鞋鞋機(jī)機(jī)機(jī)設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)主主主要要要側(cè)側(cè)側(cè)重重重于于于機(jī)機(jī)機(jī)械械械部部部分分分設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)。為為為保保保證證證全全全方方方位位位擦擦擦鞋鞋鞋，其其其中中中用用用到到到了了了齒齒齒輪輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)動(dòng)、帶帶帶輪輪輪傳傳傳動(dòng)動(dòng)動(dòng)、凸凸凸輪輪輪傳傳傳動(dòng)動(dòng)動(dòng)等等等機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)傳傳傳動(dòng)動(dòng)動(dòng)，具具具體體體有有有以以以下下下內(nèi)內(nèi)內(nèi)容容容：11.齒齒齒輪輪輪系系系組組組成成成的的的減減減速速速機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)負(fù)負(fù)負(fù)責(zé)責(zé)責(zé)將將將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速速為為為11110000rr/mmiinn的的的電電電機(jī)機(jī)機(jī)降降降為為為所所所需需需轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速速，同同同時(shí)時(shí)時(shí)也也也實(shí)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)外外外側(cè)側(cè)側(cè)擦擦擦鞋鞋鞋馬馬馬達(dá)達(dá)達(dá)的的的牽牽牽引引引。22.皮皮皮帶帶帶輪輪輪組組組成成成的的的旋旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)通通通過(guò)過(guò)過(guò)二二二次次次帶帶帶輪輪輪變變變速速速，將將將最最最終終終作作作為為為擦擦擦鞋鞋鞋機(jī)機(jī)機(jī)前前前端端端毛毛毛刷刷刷筒筒筒的的的動(dòng)動(dòng)動(dòng)力力力輸輸輸出出出。33.滾滾滾針針針組組組成成成的的的滑滑滑動(dòng)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)由由由滾滾滾針針針和和和一一一塊塊塊滑滑滑板板板組組組成成成，鞋鞋鞋子子子踏踏踏在在在上上上方方方可可可以以以隨隨隨機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)一一一起起起來(lái)來(lái)來(lái)回回回滑滑滑動(dòng)動(dòng)動(dòng)。44.單單單向向向閥閥閥和和和活活活塞塞塞組組組成成成擠擠擠鞋鞋鞋油油油機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)兩兩兩個(gè)個(gè)個(gè)單單單向向向閥閥閥和和和一一一個(gè)個(gè)個(gè)彈彈彈簧簧簧，可可可以以以實(shí)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)鞋鞋鞋油油油的的的單單單向向向擠擠擠壓壓壓。55.廣廣廣告告告燈燈燈箱箱箱簡(jiǎn)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單單的的的手手手動(dòng)動(dòng)動(dòng)換換換廣廣廣告告告牌牌牌。本本本次次次設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)與與與以以以往往往擦擦擦鞋鞋鞋機(jī)機(jī)機(jī)不不不同同同主主主要要要體體體現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)在在在不不不是是是用用用鞋鞋鞋子子子去去去適適適應(yīng)應(yīng)應(yīng)機(jī)機(jī)機(jī)器器器，同同同時(shí)時(shí)時(shí)也也也能能能保保保證證證全全全方方方位位位擦擦擦鞋鞋鞋。摘摘摘要要要：擦擦擦鞋鞋鞋機(jī)機(jī)機(jī)畢畢畢業(yè)業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)減減減速速速器器器 3AbsttrracttAuuttoomaattiiccShhooeess-Poolliisshhiinnggmaacchhiinneeffooccuusseeddpprriimaarriillyyoonntthheeddeessiiggnnooffmeecchhaanniiccaallppaarrttss.IInnoorrddeerrttooeennssuurreeffuullll-Shhooee,whhiicchhuusseessaarroottaattiinnggggeeaarr,ppuulllleeyyddrriivvee,ddrriivveeccaam,ssuucchhaassiinnssttiittuuttiioonnss,hhaavveetthheeffoolllloowiinnggssppeecciiffiicceelleemeennttss:11.Coomppoosseeddooffaaggeeaarrrreedduucceerrlliinneeiissrreessppoonnssiibblleeffoorrtthheemoottoorrssppeeeeddiissrreedduucceeddttoo11110000rr/miinnssppeeeeddrreeqquuiirreemeennttss,bbuuttaallssootthheeaacchhiieevveemeennttoofftthheettrraaccttiioonnmoottoorrsshhiinniinnggoouuttssiiddee.22.PuulllleeyyccoompprriissiinnggsseeccoonnddaarryyppuulllleeyyrroottaattiioonnssppeeeeddtthhrroouugghhttootthheeeennddaasstthheebbrruusshhccyylliinnddeerrShhooeess-Poolliisshhiinnggmaacchhiinneeffrroonntt-eennddppooweerroouuttppuutt.33.Neeeeddlleesslliiddiinnggmeecchhaanniissm ccoonnssiissttiinnggooffaasskkaatteebbooaarrddbbyytthheenneeeeddlleeaannddtthheeccoomppoossiittiioonnooffTaappsshhooeessccaannbbeeiinntthheettooppsslliiddeessbbaacckkaannddffoorrtthhwiitthhtthheeiinnssttiittuuttiioonnss.44.Onnee-waayyvvaallvveeaannddppiissttoonnsshhooeeppoolliisshhccoomppoossiittiioonnooffbbooddiieessccrroowddeeddtthheettwoooonnee-waayyvvaallvveessaannddaasspprriinnggsshhooeeppoolliisshhccaannbbeeaacchhiieevveeddiinnaaoonnee-waayyssqquueeeezzee.55.Addvveerrttiissiinngglliigghhttbbooxxffoorraassiimpplleebbiillllbbooaarrddmaannuuaallllyy.ThheeddeessiiggnnaannddtthheeppaassttiissmaaiinnllyyeembbooddiieeddiinnddiiffffeerreennttShhooeess-Poolliisshhiinnggmaacchhiinneeiinnsstteeaaddooffsshhooeessttooaaddaappttttootthheemaacchhiinnee,bbuuttaallssoottooeennssuurreeaallll-rroouunnddsshhooee-sshhiinniinngg.Keeyywoorrdss:GrraadduuaatteeddeessiiggnnAuuttoomaattiiccShhooeess-PoolliisshhiinnggmaacchhiinneeReedduucceerr 4目 錄 摘 要 . 2Abstract . 31 緒論 . 52 擦鞋機(jī)方案分析 . 722.11問(wèn)問(wèn)問(wèn)題題題提提提出出出.7722.22問(wèn)問(wèn)問(wèn)題題題解解解決決決.7722.33方方方案案案確確確定定定.11003 機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 1133.11擦擦擦鞋鞋鞋機(jī)機(jī)機(jī)各各各機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì).111133.11.11減減減速速速機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu).111133.11.22鞋鞋鞋刷刷刷套套套旋旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu).112233.11.33移移移動(dòng)動(dòng)動(dòng)滑滑滑板板板機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu).113333.22傳傳傳動(dòng)動(dòng)動(dòng)零零零件件件設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算算.113333.22.11電電電動(dòng)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī)選選選擇擇擇.113333.22.22減減減速速速器器器傳傳傳動(dòng)動(dòng)動(dòng)參參參數(shù)數(shù)數(shù)計(jì)計(jì)計(jì)算算算.114433.22.33減減減速速速器器器各各各部部部分分分零零零件件件尺尺尺寸寸寸設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算算.115533.33擦擦擦鞋鞋鞋機(jī)機(jī)機(jī)各各各部部部分分分機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)配配配合合合參參參數(shù)數(shù)數(shù)計(jì)計(jì)計(jì)算算算.223333.33.11前前前端端端鞋鞋鞋刷刷刷筒筒筒運(yùn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)動(dòng)分分分析析析.223333.33.22凸凸凸輪輪輪機(jī)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)構(gòu)與與與擺擺擺動(dòng)動(dòng)動(dòng)齒齒齒輪輪輪的的的關(guān)關(guān)關(guān)系系系分分分析析析.223333.33.33移移移動(dòng)動(dòng)動(dòng)滑滑滑動(dòng)動(dòng)動(dòng)鞋鞋鞋板板板的的的運(yùn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)動(dòng)分分分析析析.22444 其他零部件的選取 . 2544.11支支支架架架.225544.22軸軸軸承承承.225544.33軸軸軸承承承座座座.225544.44皮皮皮帶帶帶.226644.55鞋鞋鞋油油油筒筒筒.226644.66廣廣廣告告告燈燈燈箱箱箱.2277結(jié) 論 . 28致 謝 . 29參考文獻(xiàn) . 30附一： 減速器 A0 31 附附附二二二：鞋鞋鞋刷刷刷套套套A11.。3322附附附三三三：移移移動(dòng)動(dòng)動(dòng)鞋鞋鞋板板板A11。3333附附附四四四：總總總裝裝裝圖圖圖A00。3344 51 緒論 全自動(dòng)擦鞋機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)用課題。對(duì)皮革行業(yè)來(lái)講，擦鞋機(jī)發(fā)展好壞起著舉足輕重的作用。通過(guò)參考、對(duì)比目前市場(chǎng)上已經(jīng)研發(fā)或投入使用的擦鞋機(jī)，我發(fā)現(xiàn)很多技術(shù)還有待改良更新。皮革機(jī)械沒有專門的學(xué)術(shù)系統(tǒng)支持，從事這方面研究的人才也是屈指可數(shù)，在擦鞋機(jī)這一塊更是寥寥無(wú)幾。目前市場(chǎng)上擦鞋機(jī)多采用無(wú)變速機(jī)構(gòu)的直流馬達(dá)帶動(dòng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)達(dá)到擦鞋的目的。其原理簡(jiǎn)單，功能單一，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。本次設(shè)計(jì)通過(guò)運(yùn)用機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)，已經(jīng)在理論上初步實(shí)現(xiàn)了擦鞋機(jī)的自動(dòng)化。與以往擦鞋機(jī)的不同之處就在于不需要鞋去適應(yīng)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，所有機(jī)構(gòu)只有少數(shù)地方沿襲之前的風(fēng)格。本次設(shè)計(jì)由張道德老師全程指導(dǎo)，主要運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)大多出自張老師的指點(diǎn)。包括關(guān)鍵部分的側(cè)面擦鞋機(jī)構(gòu)、為適應(yīng)不同鞋碼的底面滑板機(jī)構(gòu)、擦鞋采用的電動(dòng)小馬達(dá)、所有齒輪采用的軸承座和用角鋼焊接的支架等。整個(gè)擦鞋系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本和難度都很低。 擦鞋機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單的 XTD 系列直流電機(jī)，整個(gè)機(jī)體若不包括廣告部分高不過(guò) 30 公分，體積小。減速部分支架用角鋼焊接，其余部分用薄鐵皮包裹即可，重量在 30kg以內(nèi)。減速部分齒輪為開式傳動(dòng)，對(duì)灰塵油污都不敏感。再者擦鞋機(jī)本身屬于小負(fù)載低功率機(jī)構(gòu)，對(duì)所選材質(zhì)強(qiáng)度韌度要求不高。所以本次設(shè)計(jì)并不是純理想構(gòu)思，而是確實(shí)有實(shí)現(xiàn)的可能。 這次設(shè)計(jì)運(yùn)用到了大量的曾經(jīng)所學(xué)的機(jī)械相關(guān)知識(shí)。 包括曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 齒輪系傳動(dòng)，凸輪設(shè)計(jì)、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，軸系部分脈動(dòng)循環(huán)許用彎曲應(yīng)力計(jì)算，以及各種鍵、軸承、彈性墊片等零部件的選用原則等等。不僅讓我的設(shè)計(jì)思維得到了鍛煉，難能可貴的是不知不覺中已經(jīng)將大學(xué)四年的知識(shí)鞏固了一遍。即將走上社會(huì)，所謂“臨陣磨槍，不亮也光” ，這次設(shè)計(jì)給我?guī)?lái)的裨益是不言 而喻的?？上У氖侵澳サZ的太少，幾乎都沒有獨(dú)立去完成過(guò)有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的任務(wù)，這次設(shè)計(jì)也算是可以彌補(bǔ)大學(xué)四年的遺憾了。 就實(shí)際意義來(lái)講，擦鞋行業(yè)在中國(guó)并不算蕭條。無(wú)論是城鄉(xiāng)小鎮(zhèn)、還是繁華都市，隨處都可以看到那些擦鞋者的身影。他們中大多數(shù)還無(wú)法形成規(guī)模和影響力，相反現(xiàn)出表出的是爭(zhēng)鋒相對(duì)的排擠和競(jìng)爭(zhēng)，所以這些擦鞋者的經(jīng)濟(jì)收益并不樂(lè)觀。除此之外，還有一部分比較上規(guī)模的擦鞋商，比方說(shuō)翰林擦鞋 。翰林擦鞋有很多的連鎖店，已經(jīng)具有一定規(guī)模， 一般情況下擦拭一雙皮鞋的價(jià)格不會(huì)低于五元， 當(dāng)然具體還按鞋油的檔次配合定價(jià)。 6事實(shí)上翰林擦鞋目前采用的依舊是人力擦鞋，或者采用市面上那種馬達(dá)回轉(zhuǎn)的擦鞋機(jī)。我個(gè)人覺得這種問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因就是擦鞋機(jī)的生產(chǎn)商沒有投入太多精力與成本。本次設(shè)計(jì)的擦鞋機(jī)，我初步估計(jì)制造成本不會(huì)高于 300 塊，不用到任何非機(jī)械原件，原理簡(jiǎn)單，操作容易。如果用在擦鞋店，只需把鞋子上方加一個(gè)受載裝置即可。平均每十分鐘擦一雙鞋，機(jī)器損耗的部分不會(huì)超過(guò) 5 毛錢。這樣下來(lái)，一個(gè)擦鞋店在投入成本一樣的情況下，生產(chǎn)效率可能要翻幾倍，因?yàn)椴列と丝梢源罅烤?jiǎn)。當(dāng)然這些也是我的構(gòu)想，如果真正想投入到大規(guī)模的生產(chǎn)中，肯定還有許多地方要完善的，以下將對(duì)我的設(shè)計(jì)作具體分析。 72 擦鞋機(jī)方案分析 2.1 問(wèn)題提出 鞋子屬于不規(guī)則形狀物體，擦鞋機(jī)若想要達(dá)到全方位擦鞋的目的，就一定要解決以下兩個(gè)問(wèn)題： （ 1）鞋子的整個(gè)外形為不規(guī)則曲面問(wèn)題 （ 2）鞋碼大小不一的問(wèn)題 2.2 問(wèn)題解決 22.22.11鞋鞋鞋子子子側(cè)側(cè)側(cè)面面面和和和上上上表表表面面面為為為不不不規(guī)規(guī)規(guī)則則則曲曲曲面面面問(wèn)問(wèn)問(wèn)題題題解解解決決決方方方案案案：（1）采用毛氈滾動(dòng)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)方案 將整個(gè)機(jī)構(gòu)分解為擦鞋前上端面和側(cè)面兩部分機(jī)構(gòu)。上端面可以用滾動(dòng)毛氈，側(cè)面則可以用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和特制的毛刷完成，具體機(jī)構(gòu)示意（圖2-1）如下： 圖2-1毛氈旋轉(zhuǎn)圖 毛氈用直流電機(jī)經(jīng)皮帶減速帶動(dòng)，鞋子上表面可以擦到。若要做到全方位擦鞋，還必須有以下機(jī)構(gòu)配合。 8a b 圖2-2 特殊滑槽曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作一點(diǎn)改進(jìn)（圖 2-2.b） ，把導(dǎo)軌改成與鞋外側(cè)曲線相似的形狀。但是綜合摩擦系數(shù)考慮會(huì)發(fā)現(xiàn)此機(jī)構(gòu)存在死點(diǎn)（圖2-3） ，即軌道形狀彎折過(guò)陡滑塊就會(huì)被堵死。 由圖 2-3 可以看出，當(dāng)角度 a 減小到一定程度的時(shí)候，F(xiàn) 產(chǎn)生的分力 F1 會(huì)在摩擦系數(shù)的作用下而等于或者大于F2，這個(gè)時(shí)候機(jī)構(gòu)將不再運(yùn)動(dòng)。 圖2-3 滑塊受力分析圖 以上機(jī)構(gòu)可能需要特制的毛刷配合。毛刷設(shè)計(jì) 上除了選擇傳統(tǒng)的尼龍毛刷外，還可以嘗試將毛刷內(nèi)部用氣囊填充，靠氣壓擠壓鞋面，做到盡可能大的面積接觸。 （ 2）采用旋轉(zhuǎn)鞋套和聚氨酯高強(qiáng)度毛刷帶方案 圖2-4毛刷帶方案圖 制作一個(gè)鞋套將鞋子整個(gè)前端面套住，通過(guò)鞋 套的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以將整個(gè)鞋子前端面擦干凈。毛刷筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)很容易實(shí)現(xiàn)，只需用一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)通過(guò)帶傳動(dòng)即可。毛刷筒內(nèi)部有很多尼龍毛刷柱，起到擦拭鞋面和側(cè)面的作用，這個(gè)機(jī)構(gòu)可以完成整個(gè)鞋前半部分的擦拭。 剩下鞋子后半部分用皮帶刷完成。如（圖 2-4）所示：皮帶刷外側(cè)有刷毛，不足之處在于鞋子與帶刷接觸會(huì)存在很大的相互作用力，這個(gè)作用力可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題：一是皮帶輪因負(fù)載過(guò)大、包角過(guò)小而打滑；二是腳站不穩(wěn)而被迫往前移動(dòng)。 9（ 3）采用旋轉(zhuǎn)鞋套和繞軌跡移動(dòng)的電動(dòng)小馬達(dá) 旋轉(zhuǎn)鞋套的設(shè)計(jì)與方案二相同，本方案的主要 不同之處在于鞋子后半部分的擦拭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)參考來(lái)至于可自動(dòng)翻帶的磁帶錄音機(jī)，如圖 2-5： 圖2-5小馬達(dá)來(lái)回移動(dòng)牽引機(jī)構(gòu) 此機(jī)構(gòu)除了可以將速度減至要求速度外，最主 要作用是利用凸輪實(shí)現(xiàn)齒輪的左右擺動(dòng)，從而間歇性與兩個(gè)牽引齒輪接觸。最終促使通過(guò)鋼絲牽引的小馬達(dá)在預(yù)定軌道上來(lái)回移動(dòng)。套在鋼絲線上的電動(dòng)小馬達(dá)自轉(zhuǎn)的同時(shí)會(huì)隨藍(lán)色柱子的牽引作用在預(yù)定軌道上來(lái)回移動(dòng)，從而完成鞋子后側(cè)面的擦拭。 22.22.22鞋鞋鞋碼碼碼大大大小小小不不不一一一的的的解解解決決決方方方案案案圖2-6 鞋子張緊輪布置示意圖 關(guān)于鞋碼大小不一的問(wèn)題必須與之前的幾個(gè)方案聯(lián)系起來(lái)考慮。 如果選擇毛氈滾動(dòng)擦拭鞋子前上端面，則鞋子的大小問(wèn)題由張緊輪來(lái)解決。如圖2-6所示： 鞋子兩側(cè)的張緊輪必須隨時(shí)自動(dòng)調(diào)整到適當(dāng)位 置，因此位移調(diào)整部分可能需要用到傳感器，這樣不斷增加了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和成本，而 且傳感元件對(duì)外界環(huán)境的敏感度太高會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的適用環(huán)境受限。擦鞋本身不屬于高檔消費(fèi)行業(yè)，投入太大，收益太少這也是 10設(shè)計(jì)者應(yīng)該顧及的。所以如果能找到其他更為有效的解決方案，就不應(yīng)該采用張緊輪。 之后在張老師建議下，我設(shè)計(jì)了第二種方案- -使用移動(dòng)滑板。大多數(shù)人的鞋碼應(yīng)該處于 35 碼與 44 碼之間，通過(guò)兌換（鞋號(hào)*2-10）之后為 22.5cmm28cm 之間，兩者相差只有5.5cm?；逶谶@個(gè)范圍內(nèi)移動(dòng)是容易實(shí)現(xiàn)的。如圖2-7所示： 圖2-7 移動(dòng)滑板設(shè)計(jì) 滑板與底板之間用圓柱滾軸支撐，摩擦系數(shù)在脂潤(rùn)滑的條件下可以降到 0.15 甚至更低。對(duì)于一個(gè)80Kg左右的人來(lái)說(shuō)，假設(shè)整個(gè)人全部壓在上面，最大切向力不會(huì)超過(guò)120N。而實(shí)際擦鞋過(guò)程中只有一只腳放在滑板上，此時(shí)估算受載只在 30N 左右。所以擦鞋機(jī)偏心輪只需要產(chǎn)生30N120N的反作力就可以滿足。結(jié)合實(shí)際的電機(jī)功率（80W）與減速器最后的輸出轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生這個(gè)力是完全可行的。 2.3 方案確定 通過(guò)結(jié)合實(shí)際使用中可能出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)以上方 案的分析，最終選定整個(gè)擦鞋機(jī)構(gòu)用三部分分開實(shí) 現(xiàn)：一是負(fù)責(zé)鞋子前半部分的旋轉(zhuǎn)鞋套、二是負(fù)責(zé) 鞋子后半部分側(cè)面的可移動(dòng)馬達(dá)、三是用來(lái)解決鞋 子大小不一問(wèn)題的移動(dòng)滑板。以上三個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)合可 以實(shí)現(xiàn)腳在不動(dòng)的情況下全方位擦鞋，第三章將對(duì) 具體的機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)計(jì)算作詳細(xì)處理。右圖 為組裝之后的效果圖2-8所示： 圖2-8 擦鞋機(jī)效果圖 圖2-8 113 機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 擦鞋機(jī)各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1 減速機(jī)構(gòu) 減速機(jī)構(gòu)是擦鞋機(jī)組成的核心部分，本次設(shè)計(jì)50%的側(cè)重點(diǎn)均在減速機(jī)構(gòu)上。減速機(jī)構(gòu)最大的作用并不是用來(lái)減速，而是負(fù)責(zé)引導(dǎo)擦拭鞋子后半部分的電動(dòng)小馬達(dá)在預(yù)定的軌道上移動(dòng)。同時(shí)滑板的動(dòng)力輸入也依靠此減速機(jī)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)如圖3-1： 圖3-1 減速機(jī)構(gòu)零件布置圖 1.凸輪 2.牽引齒輪 3.擺動(dòng)齒輪 4.牽引齒輪 5.大帶輪 6.電動(dòng)機(jī) 減速機(jī)構(gòu)大量使用齒輪系減速，總減速比能達(dá)到 10 以上。利用不斷旋轉(zhuǎn)的凸輪 1 與擺動(dòng)支桿可以使齒輪3左右擺動(dòng)，間歇性與牽引齒 輪2和4接觸。 凸輪的偏距設(shè)計(jì)要滿足D與d的比值等于兩支桿長(zhǎng)度之比， 并且凸輪內(nèi)徑不相同的兩部分弧線必須做到長(zhǎng)度相等。擺動(dòng)支桿的中心經(jīng)過(guò)計(jì)算之后具體布置如下圖3-2： 圖3-2 凸輪擺動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)體 12接下來(lái)是滑板動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。滑板的前后往復(fù)移動(dòng)用一個(gè)偏心輪即可實(shí)現(xiàn)，偏心輪在擺動(dòng)過(guò)程中會(huì)存在一個(gè)偏距 D,滑板移動(dòng)距離L=2D。 通過(guò)圖3-3分析可以直觀得出這一結(jié)論:當(dāng)偏距為D 的偏心輪在如圖所示的軌跡上由 A 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到 B 點(diǎn)的時(shí)候，產(chǎn)生的圓周切向力Ft提供一個(gè)分力F1來(lái)迫使滑塊移動(dòng)，F(xiàn)1=Ft*cosaFt的產(chǎn)生由減速器提供，反作用力即鞋子踏在滑板上產(chǎn)生的負(fù)載與摩擦系數(shù)的乘積。(Ft*L=轉(zhuǎn)矩T) 圖3-3 3.1.2 鞋刷套旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 鞋刷套旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要完成的動(dòng)作并不復(fù)雜， 單純的旋轉(zhuǎn)即可完成。鞋刷套做成貼合鞋面的橢圓形（右圖3-4） ，內(nèi)部有許多尼龍軟毛刷，工作時(shí)只需將腳伸進(jìn)里面即可。毛刷可以適當(dāng)做長(zhǎng)一些，因?yàn)槟猃埵琼g性和耐磨性很好的材料， 所以在鞋子不斷地前伸和退宿時(shí)可以不受到破壞。 旋轉(zhuǎn)部分（圖3-5）的動(dòng)力機(jī)構(gòu)由兩次帶傳動(dòng)減 圖3-4 速提供，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是為了減小擦鞋機(jī)的體積，此機(jī)構(gòu)的布局也作了一些調(diào)整。 圖3-5 上圖中 1、2、3、4 均為皮帶輪，5 為電動(dòng)機(jī)。帶傳動(dòng)最佳傳動(dòng)比一般 在2到4之間，此機(jī)構(gòu)最大傳動(dòng)比可以取到16。 133.1.3 移動(dòng)滑板機(jī)構(gòu) 移動(dòng)滑板為解決鞋碼大小不一而設(shè)計(jì)。動(dòng)力部分由減速器提供，下面來(lái)具體設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布局。之前已經(jīng)分析過(guò)若采用圓柱滾軸和脂潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)可以降到 0.15 左右。假想 80Kg 的負(fù)載也只能產(chǎn)生 120N 的切向反作用力。對(duì)比 35 碼到 45 碼的鞋型，滑板移動(dòng)距離只有5cm,即偏心輪偏距為2.5cm.下面作圖3-5對(duì)此機(jī)構(gòu)做受力分析： 圖3-5 轉(zhuǎn)矩 T 在經(jīng)過(guò)多級(jí)減速以后可以達(dá)到一個(gè)較大值，而 F 1預(yù)計(jì)只能在 30N 左右。轉(zhuǎn)矩 T將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于F 1*L/COSa。 移動(dòng)滑板的結(jié)構(gòu)在2.2.2中已經(jīng)表示出，CAD尺寸圖在零件附圖中。 3.2 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 電動(dòng)機(jī)選擇 已經(jīng)投放市場(chǎng)的擦鞋機(jī)功率基本上在40W左右，擦鞋過(guò)程中基本上不受太大負(fù)載。但是本次設(shè)計(jì)需要帶動(dòng)滑板，滑板產(chǎn)生的水平方受力估計(jì)為120N，移動(dòng)速速不能太快，因?yàn)榭傄苿?dòng)距離只有50mm.初步估計(jì)應(yīng)該在0.2m/S左右。一部分功率根據(jù)公式P 1=FV 計(jì)算得出為 24W。之后是減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)小馬達(dá)往復(fù)移動(dòng)的負(fù)載分析，這部分功率損耗在齒輪擺動(dòng)嚙合和馬達(dá)牽引上，估計(jì)不會(huì)低于30W。減速器帶傳動(dòng)和齒輪嚙合很多，功率損耗比較嚴(yán)重。綜合以上兩部分，可以將電動(dòng)機(jī)功率稍微提高一些。家用電器洗衣機(jī)洗碗機(jī)等多采用 XTD系列電機(jī)，參考市面上的擦鞋機(jī)也多采用此系列。鑒于此，我選擇功率80W的XTD系列電機(jī)。下面是XTD-80系列電機(jī)的基本參數(shù)（表3-1）和外形尺寸（圖3-6 ） ： 14圖3-6 發(fā)電機(jī)尺寸外形圖 電機(jī)型號(hào) 額定電壓(V/HZ) 額定電流(A) 定功率(KW) 轉(zhuǎn)速(r/min) XTD-80 220 0.85 0.08 1100 表3-1 發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù) 3.2.2 減速器傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算 擦鞋機(jī)減速器的傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖可以簡(jiǎn)化為如下圖 3-7： 圖3-7 減速器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 傳動(dòng)比i推薦取值，帶傳動(dòng)為24、開始圓柱齒輪傳動(dòng)為47因?yàn)闇p速器主要是起協(xié)調(diào)凸輪與擺動(dòng)齒輪的作用，所以傳動(dòng)比分開為兩部分，帶傳動(dòng)比為4，這個(gè)部分是共用的。凸輪部分（1、2、3）傳動(dòng)比為4*4*3=48、減速器部分（1、2、4、5）為4*4*0. 5*0.5=4。 (1)各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算： n1=1100/4=225r/min n2=225/4=56.25r/min n3=56.25/3=18.75r/min 15n4=56.25*2=112.5/min n5=112.5*2=225r/min (2)各軸的輸入功率計(jì)算： 查表得傳動(dòng)效率分別為： V 帶 1=0.98、軸承 2=0.98、齒輪（開式傳動(dòng)脂潤(rùn)滑） 3=0.95,則總傳動(dòng)效率= 0.77490.953*0.985= P1=Pd 1=0.06192KW P2=P1 2 3=0.05764KW P3=P2 2 3=0.05367KW P4=P2 2 3=0.05367KW P5=P4 2 3=0.04996KW （3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算： T1=9550P1/n1=9550*0.06192/225=2.628 Nm T2=9550P2/n2=9550*0.05764/56.25=9.785 Nm T3=9550P3/n3=9550*0.05367/18.75=27.33 Nm T4=9550P4/n4=9550*0.05367/112.5=4.555 Nm T5=9550P5/n5=9550*0.04996/225=2.120Nm 3.2.3 減速器各部分零件尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)帶是彈性體，可以起到緩沖吸震的作用，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。還有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本低廉，裝拆也很方便。對(duì)于擦鞋機(jī)而言，這些優(yōu)點(diǎn)都是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的。而且本次設(shè)計(jì)加入了滑動(dòng)鞋板，萬(wàn)一出現(xiàn)負(fù)載過(guò)大情況時(shí)傳動(dòng)帶會(huì)在帶輪上打滑，不至于損害其他零部件。 考慮擦鞋機(jī)的空間布局和受載情況，查表初選帶傳動(dòng)各部分零件如下規(guī)格：(單位：mm) 根據(jù)公式d=(11001350) 3nP 16d=45.91,取標(biāo)準(zhǔn)值： 小帶輪d=50 大帶輪D=200 對(duì)于小輪d=50（內(nèi)孔徑為12） ，查表取得 輪緣寬度B取值范圍為2032 取B=25 =0.005d+3=3.25 大帶輪=0.005D+3=4 中心距a=(1.52.0)*（d+D） 圖3-8 帶輪外形圖 取a=375 帶長(zhǎng)L=2a+2(d+D)+adD42）（ 、帶入數(shù)據(jù)得帶長(zhǎng)L=750+392.5+15=1157.5 查表傳動(dòng)帶內(nèi)周長(zhǎng)Li范圍在4501500之間時(shí)取標(biāo)準(zhǔn)帶長(zhǎng)630，帶厚為2mm (2)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 依據(jù)之前分配的傳動(dòng)比和齒輪傳動(dòng)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)校核,預(yù)計(jì)使用壽命為10年， 每天平均工作16小時(shí)，一年按300天計(jì)算。減速器為開式齒輪傳動(dòng)，總計(jì)有6個(gè)齒輪，分為4對(duì)嚙合。本次設(shè)計(jì)只選取軸 2 和軸 3 上的齒輪，因?yàn)檗D(zhuǎn)速為 18.75r/min 的齒輪轉(zhuǎn)速最低，所受轉(zhuǎn)矩最大，根據(jù)校核原則，校核受力最大的齒輪即可。 （以下小齒輪為1、大齒輪為2）