機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐資料

1、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐簡(jiǎn)易自動(dòng)清掃馬路裝置說(shuō)明書學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)自1205班設(shè)計(jì)者:2014年5月20日目錄1、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)易自動(dòng)清掃馬路裝置2、設(shè)計(jì)目的目前道路清掃主要靠人力掃把、鐵鍬等完成，體力消耗 大，效率低下，且在馬路上清掃危險(xiǎn)性高。 先進(jìn)的汽車清掃， 造價(jià)高、費(fèi)用大、維修困難，且對(duì)道路有一定的要求。不經(jīng) 濟(jì)，不實(shí)用。為了解決耗費(fèi)人力物力， 滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求， 特設(shè)計(jì)這款簡(jiǎn)易自動(dòng)清掃馬路裝置。其具有節(jié)省人力物力， 操作簡(jiǎn)單，工作原理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)?？梢灾苯影言撗b置連在前 進(jìn)的車上，實(shí)現(xiàn)清掃的功能。該裝置主要適合于路面清掃面 積大，主要雜物為砂石難于清掃的路面。該設(shè)

2、備采用簡(jiǎn)單的 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，省時(shí)省力，經(jīng)濟(jì)適用。3、工作原理該裝置利用錐齒輪實(shí)現(xiàn)了力的傳遞，同時(shí)運(yùn)用的軸承， 等構(gòu)件組成該裝置。裝置的主體是一根軸相連的兩個(gè)大車 輪，輪軸上焊接上框架，增強(qiáng)轉(zhuǎn)置的穩(wěn)定性，在機(jī)架上焊接 拉桿，用于連接在前進(jìn)的車上。機(jī)架上部裝有固定轉(zhuǎn)軸的機(jī)架，用于固定帶動(dòng)清掃的轉(zhuǎn)軸，且該架上要有兩個(gè)用于 安放軸承的位置，能夠?qū)?dòng)清掃的轉(zhuǎn)軸固定，且減小了摩 擦。連接兩個(gè)輪子的軸的靠近中間部位裝有一個(gè)固定于軸上 的錐齒輪，其隨車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，該齒輪與裝在樹枝面內(nèi) 的用于帶動(dòng)清掃裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上的另外一個(gè)同模數(shù)的錐齒 輪相嚙合，可以實(shí)現(xiàn)將車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到帶動(dòng)掃把清掃的轉(zhuǎn)

3、軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在帶動(dòng)清掃的軸上裝上一個(gè)能夠安裝掃把的大圓 盤，用于安裝掃把，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整掃把的長(zhǎng)度及數(shù)量的 功能。通過(guò)簡(jiǎn)單的幾個(gè)構(gòu)件，這樣一款自動(dòng)清掃馬路裝置就 課一實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。在使用時(shí)將其連接在前進(jìn)車輛的后 部，前進(jìn)車輛帶動(dòng)裝置前進(jìn)，裝置上的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并同時(shí)帶 動(dòng)與其通過(guò)錐齒輪嚙合傳動(dòng)的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，豎直周帶動(dòng)清掃 圓盤，清掃圓盤上的掃把轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，將地面上的雜物清掃到 路邊。為了實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的要求，在連接輪子的桿上 裝有兩個(gè)齒輪，可以實(shí)現(xiàn)不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)要求。當(dāng)前進(jìn)車輛 的行進(jìn)速度加快時(shí)，裝置的輪子同樣加快速度，實(shí)現(xiàn)加快清 掃速度的功能。當(dāng)裝置停止清掃時(shí)，但車輛還會(huì)繼續(xù)前進(jìn)， 為了停止

4、清掃圓盤的轉(zhuǎn)的，課一將互相嚙合的錐齒輪分離， 實(shí)現(xiàn)停止清掃的功能。裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及主要零件件見下 圖。4、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖431 21、車輪2、車軸3、錐齒輪（固連與軸上）4、錐齒輪（帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)）5、錐齒輪（轉(zhuǎn)換方向用）6、圓盤軸7、圓盤（裝掃把）&機(jī)架9、拉桿（用于連接車輛）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖解析：該裝置主要用于打掃有很多砂石難于清掃的路面。使用時(shí)將該裝置連接在前進(jìn)的車輛上，將連桿9連接于車輛上，車輛前進(jìn)同時(shí)帶動(dòng)裝置前進(jìn)，裝置的輪子1隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，輪子的軸2隨著輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，其上與豎直桿嚙合的錐齒輪3、4轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)圓盤7上的掃把轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的掃把與地面接觸，將 路面上難于清掃的砂石掃向路邊。為了實(shí)現(xiàn)圓盤7的不同轉(zhuǎn)向，

5、在軸上裝有備用錐齒輪 5,用于裝換方向。豎直軸與機(jī) 架之間裝有軸承，減小摩擦。為了固定圓盤，使裝置工作時(shí) 候更加穩(wěn)定，可以用連桿把橫軸與豎軸連接加固。不工作時(shí)，為了防止圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，可以把相互嚙合的齒輪分開，讓圓盤停 止轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)圓盤所固定的掃把同樣可以利用連桿機(jī)構(gòu)將其 收起。相關(guān)方便靈活的實(shí)現(xiàn)打掃的功能。圓錐齒輪的相關(guān)參 數(shù)及傳動(dòng)比參考查閱相關(guān)資料，錐齒輪資料見附件。5、裝置零件圖錐齒輪豎直桿及掃把機(jī)架錐齒輪嚙合傳動(dòng)示意圖:A軸承7、附錄（資料）：錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算14.3弧齒錐齒輪幾何參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算弧齒錐齒輪各參數(shù)的名稱如圖14-6所示?；↓X錐齒輪的輪坯設(shè)計(jì)，就是要確定這些參數(shù)的計(jì)算公式和處理方

6、法。ifi錐和節(jié)曲直程齒根為出裝見輪埜/齒加崙工作埼冏圖14-6弧齒錐齒輪齒坯參數(shù)14.3.1弧齒錐齒輪基本參數(shù)的確定在進(jìn)行弧齒錐齒輪幾何參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算之前，首先要確定弧齒錐齒輪副的軸交角、齒數(shù)、 模數(shù)、旋向、螺旋角，壓力角等基本參數(shù)：1） 弧齒錐齒輪副的軸交角刀和傳動(dòng)比i12，根據(jù)齒輪副的傳動(dòng)要求確定。2） 根據(jù)齒輪副所要傳動(dòng)的功率或扭矩確定小輪外端的節(jié)圓直徑d1和小輪齒數(shù)Z1格里森二文集,Z1 般不得小于5。弧齒錐齒輪的外端模數(shù)m可直接按公式d1 m =（14-34）Z1確定，不一定要圓整。弧齒輪齒輪沒有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的概念。3）大輪齒數(shù)可按公式Z2 = i12Z1（14-35 ）計(jì)算后圓整，大輪

7、齒數(shù)與小輪齒數(shù)之和不得少于40,本章后面介紹的非零變位設(shè)計(jì)可突破這一限制。4） 根據(jù)大輪和小輪的工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向確定齒輪的旋向。齒輪的旋向根據(jù)傳動(dòng)要求確定，它的選擇應(yīng)保證齒輪副在嚙合中具有相互推開的軸向力。這樣可以增大齒側(cè)間隙，避免因無(wú)間隙而使齒輪楔合在一起，造成齒輪損壞。齒輪旋向通常選擇的原則是小輪的凹面和大輪的凸面為工作面。5）為了保證齒輪副傳動(dòng)時(shí)有足夠的重合度，設(shè)計(jì)弧齒錐齒輪副應(yīng)選擇合適的螺旋角。 螺旋角越大，重合度越大，齒輪副的運(yùn)轉(zhuǎn)將越平穩(wěn)，但螺旋角太大會(huì)增大齒輪的軸向推力，加劇軸向振動(dòng)，同時(shí)會(huì)使箱體壁厚增加，反倒引起一些不利因素。因此，通常將螺旋角選擇在30o40o之間，保證軸面重合

8、度不小于1.25。6) 弧齒錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角有160、200、22.50，通常選20o。壓力角太小會(huì)降低輪齒 強(qiáng)度，并容易發(fā)生根切；壓力角太大容易使齒輪的齒頂變尖，降低重合度。7) 錐齒輪的齒面寬 b 一般選擇大于或等于 10m或0.3 Re。將齒面設(shè)計(jì)得過(guò)寬并不能增 加齒輪的強(qiáng)度和重合度。當(dāng)負(fù)荷集中于齒輪內(nèi)端時(shí)，反而會(huì)增加齒輪磨損和折斷的危險(xiǎn)。14.3.2弧齒錐齒輪幾何參數(shù)的計(jì)算(14-36)基本參數(shù)確定之后可進(jìn)行輪坯幾何參數(shù)的計(jì)算，其過(guò)程和步驟如下: 小輪、大輪的節(jié)圓直徑 di、d2di = mZid2= mZ2外錐距Red22si n2(14-37)為了避免弧齒錐齒輪副在傳動(dòng)時(shí)發(fā)生輪齒

9、干涉，弧齒錐齒輪一般都采用短齒。格里森公司推薦當(dāng)小輪齒數(shù) 乙12時(shí)，其工作齒高系數(shù)為 1.70,全齒高系數(shù)為1.888。這時(shí)，弧齒錐 齒輪的工作齒高h(yuǎn)k和全齒高h(yuǎn)t的計(jì)算公式為hk= 1.70 m(14-38)ht= 1.888 m(14-39)當(dāng)Z112時(shí)齒輪的齒高必須有特殊的比例，否則將會(huì)發(fā)生根切。工作齒高系數(shù)、全齒高 系數(shù)的選取按表14-1進(jìn)行。表14-1 zi V 12的輪坯參數(shù)(壓力角200,螺旋角35o)小輪齒數(shù)67891011大輪最少齒數(shù)343332313029工作齒高系數(shù)fk1.5001.5601.6101.6501.6801.695全齒高系數(shù)ft1.6661.7731.788

10、1.8321.8651.882大輪齒頂咼系數(shù)fa0.2150.2700.3250.380.04350.490在弧齒錐齒輪的背錐上，外端齒頂圓到節(jié)圓之間的距離稱為齒頂高，節(jié)圓到根圓之間的距離稱為齒根高，由圖 14-6可以看到，全齒高是齒頂高和齒根高之和。為了保證弧齒錐齒輪副在工作時(shí)小輪和大輪具有相同的強(qiáng)度，除傳動(dòng)比i12 = 1的弧齒錐齒輪副之外，所有弧齒錐齒輪副都采用高度變位和切向變位。根據(jù)美國(guó)格里森的標(biāo)準(zhǔn)， 高度變位系數(shù)取為z1 COS 2X1 = -X2 = 0.39 ( 1 12)(14-40)z2 cos大輪的變位系數(shù) X2為負(fù)，小輪的變位系數(shù) X1為正，它們大小相等，符號(hào)相反。因此，

11、小輪 的齒頂高h(yuǎn)ae1和大輪的齒頂高h(yuǎn)ae2為(14-41)(14-42)hae1= - hk Xg2hae2= 1 hkX2“l(fā)2用全齒高減去齒頂高，就得到弧齒錐齒輪的齒根高(14-43)hfel = ht hae1hfe2 = ht lae2當(dāng)zi 12時(shí)，齒頂咼、齒根咼的計(jì)算，按表14-1選取大輪齒頂咼系數(shù)進(jìn)行?；↓X錐齒輪副在工作時(shí)，小輪(大輪)的齒頂和大輪(小輪)的齒根之間必須留有一定 的頂隙，用以儲(chǔ)油潤(rùn)滑油和避免干涉。由圖14-6可知，頂隙c是全齒高和工作齒高之差c= ht hk(14-44 )弧齒錐齒輪一般都采用收縮齒，即輪齒的高度從外端到內(nèi)端是逐漸減小的，其中最基本的形式如圖14

12、-6所示，齒輪的節(jié)錐頂點(diǎn)和根錐頂點(diǎn)是重合的。這時(shí)小輪的齒根角0 f1和大輪的齒根角0 f2可按下面的公式確定tg=f1hfe1tg2hfe2Re(14-45)這樣，小輪的根錐角 S f1和大輪的根錐角S f2的計(jì)算公式是S f1 =S 1 0 f1S f2 = S 2 0 f2(14-46)為了保證弧齒錐齒輪副在工作時(shí)從外端到內(nèi)端都具有相同的頂隙，小輪(大輪)的面錐應(yīng)該和大輪(小輪)的根錐平行。小輪的齒頂角0 a1與大輪的齒頂角0 a2應(yīng)該由公式0 a1 = 0 f20 a2 = 0 f1(14-47)選取。因此，小輪的面錐角S a1和大輪的面錐角S a2的計(jì)算公式是S a1 = S 1+0

13、a1S a2 = S 2+0 a2(14-48)de1、de2稱為小輪和大輪的外徑。由de2 =d2+2hae2 COS S 2由圖14-6可知小輪冠頂距 Xe1和大圖14-6上的A點(diǎn)稱為輪冠，齒輪在輪冠處的直徑 圖14-6可以直接推得外徑的計(jì)算公式de1 =d1+2hae1 COS S 1(14-49)輪冠沿齒輪軸線到齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)的距離稱為冠頂距, 輪冠頂距Xe2的計(jì)算公式為Xe1 = Re COS S 1 hae1 Sin S 1Xe2 = Re COS S 2 hae2 Sin S 2(14-50 )弧齒錐齒輪理論弧齒厚的確定。如果齒厚不修正，小輪和大輪在輪齒中部應(yīng)該有相同的1弧齒厚，都

14、等于一p。但除傳動(dòng)比i12 = 1的弧齒錐齒輪副之外，所有弧齒錐齒輪副都采用高2度變位和切向變位。使小輪的齒厚增加 =xt1 m大輪的齒厚減少,這樣修正以后，可使大小輪的輪齒強(qiáng)度接近相等。xt1是切向變位系數(shù)， 對(duì)于a =20o, 3 =35 0的弧齒錐齒輪，切向變位系數(shù)選取如圖14-7所示。Zi V 12切向變位系數(shù)按表14-2選取，格里森公司稱切向變位系數(shù)為齒厚修正系數(shù)。tg：jiJ_2X1COe(14-51)表14-2 zi V 12大輪弧齒厚系數(shù) xt1 (壓力角20o,螺旋角35o)67891011300.9110.9570.9750.9971.0231.053400.8030.8180.8370.8600.8880.94850一0.7570.7770.8280.8840.94660一一0.7770.8280.8830.945選定徑向變位系數(shù)和切向變位系數(shù)后，可按下式計(jì)算大小齒輪的理論弧齒厚Si =t - S2 =S2(14-52 )式中，S2、Si分別大齒輪及小齒輪的大端端面理論弧齒厚。3 e為大端螺旋角，按公式(14-5)計(jì)算?；↓X錐齒輪副的法向側(cè)隙與齒輪直徑、精度等有關(guān)。格里森公司推薦的法向側(cè)隙如表14-3所示。表14-3法向側(cè)隙推薦值模數(shù)側(cè)隙模數(shù)側(cè)隙0.64 1.270 0.057.26 8.470