【文章內(nèi)容簡介】 控制復(fù)雜。 步進(jìn)電動機的優(yōu)點：精確的速度控制，型號多，適合室內(nèi)機器人的速度，接口簡單，便宜。 步進(jìn)電動機的缺點 : 功率與自重比小 ，電流通常較大，體積大，較難與車輪裝配，負(fù)載能力低，功率小，控制復(fù)雜，運動時產(chǎn)生震動。 清掃機多在室內(nèi)環(huán)境下工作，要求控制較簡單，運行平穩(wěn)，因此選擇直流電動機。 （ 2）直流齒輪減速電動機的選擇 齒輪減速電機有時叫做齒輪馬達(dá)或減速電機。它們通常由轉(zhuǎn)軸上帶有減速器的直流電動機有刷電機組成。如果一個電機看上去明顯由兩個不同的部分連接而成，那么就可以認(rèn)定它是齒輪減速電機。齒輪減速電機通常通過減小電機速度來增加旋轉(zhuǎn)能力。 因為直流電動機仍然從內(nèi)部伸出兩個相同的插頭，所以齒輪減速電機與普通電機一樣使用方便。與最后一級齒 輪相連的是一根轉(zhuǎn)軸。這個新轉(zhuǎn)軸的末端伸出減速器的頂部，便于輪子和其他元件與其相接。這個伸出減速器的新轉(zhuǎn)軸代替了伸出電動機的老轉(zhuǎn)軸。當(dāng)查看電動機時，如果轉(zhuǎn)軸沒有從中心伸出，那么這個電動機可能是齒輪減速電動機。 選擇普通直流電動機所用的標(biāo)準(zhǔn)仍然適合用來選擇齒輪減速直流電動機，即檢查電壓，尺寸，重量和 RPM。在大轉(zhuǎn)矩應(yīng)用場合，常選用帶有金屬齒輪和金屬 17 減速器機架的行星輪減速器。塑料齒輪具有非常輕的質(zhì)量，更適合低轉(zhuǎn)矩，需要反應(yīng)迅速的應(yīng)用場合。本設(shè)計中選用金屬齒輪的減速電機。 （ 3）電機功率的計算 電動機容量（功率）選 得合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響，當(dāng)容量小于工作要求的時候，電動機不能保證工作機的正常工作，或使電動機因長期過載發(fā)熱量大而過早損壞；容量過大則電動機價格高，能量充分利用，經(jīng)常處于不滿載運行，其效率和功率因數(shù)都降低，增加電能消耗造成很大浪費。 電動機容量主要根據(jù)電動機運行的發(fā)熱條件來決定。電動機的發(fā)熱與其運行狀態(tài)有關(guān)。對于長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，載荷不變或變化很小，常溫下工作的機械，只要所選電動機的額定功率 Pm 等于或大于所需電動機功率 P0，即 Pm=P0，電動機在工作時就不會過熱，而不必校驗發(fā)熱和起動力矩。 清掃機清掃材料選用尼龍材料。設(shè)計圓盤毛刷受力約為 F1 =50N，轉(zhuǎn)速為n1 =60r/ F=75N,轉(zhuǎn)速為 n=40r/min。 圓盤毛刷轉(zhuǎn)矩 T1 = F1 R=50 = m 所需功率 P1 = 955011nT = ? =47W 圓盤毛刷到錐齒輪間用帶傳動，傳遞效率 90%。 橫放錐齒輪 III軸處的功率為： PIII = P1 /?=47247。 90%=52W 齒輪間的傳遞效率為 90% 豎放齒輪處的功率 P 豎1= PIII/ ?=52247。 90%=58W 滾筒處 II軸的轉(zhuǎn)矩 T=FR=75 = m 此處的功率 P? = 9550nT = ? = 滾筒到主動軸 I軸用帶傳動，傳遞效率為 90% 18 P? =P? / ?=247。 90%= 電機到 I軸之間用帶傳動，傳遞效率 90% 電機的輸出功率 P0 =(2P豎1+ P? )/ ?=(2 58+)247。 90%= 由于清掃機工作速度為 60r/min 為較低轉(zhuǎn)速故選用 12V250W 齒輪減速電機，其輸出轉(zhuǎn)速為 600r/min。 第 四 章 清掃機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 電機到 II軸之間 的總傳動比 i=nn筒電 = 40600 =15 分配各級傳動比 設(shè)計有電機到 I軸的傳動比 i=5； 由 I軸到 III軸的傳動比 i=3。 電機到圓盤毛 刷的總傳動比 i=nn刷電 = 60600 =10 齒輪間的傳動比為 i=2 19 圖 清掃機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 帶輪的選擇設(shè)計 I軸帶輪的設(shè)計計算 1） 確定計算功率 計算功率 Pca 是根據(jù)傳遞功率 P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運行時間長短等因素影響而確定。 Pca = KA P=1 = 20 式中： Pca —— 計算功率 KA —— 工況系數(shù)。查工況系數(shù)表得 KA =1 P—— 所需傳遞的額定功率長 2）計算傳動比 i=nn?電 =120600 =5 選擇 Z型 V帶 3）由機械設(shè)計手冊表 12111，取小帶輪基準(zhǔn)直徑為 d1d =50mm 4）大帶輪直徑 d2d =i d1d =5 50=250mm 5）計算帶速 v v= 100060 1? ?ndd? = 100060 ? ?? =6）初定中心距 a0 （ d1d + d2d ）﹤ a0﹤ 2（ d1d + d2d ） 210 ﹤ a0﹤ 600 取 a=300mm 7）計算基準(zhǔn)長度 Ld0 =2a0+2? （ d1d + d2d ） + 4a ） d d（ 2d2d1 =2 + 300+ 40042021? =1096mm 查機械設(shè)計手冊表 1214，取基準(zhǔn)長度 Ld=1000mm 8）實際中心距 a a≈ a0+ 2 0LdLd? 21 ≈ 300+210961000? ≈ 252 取 a=250mm 9）小帶輪包角 α α1 =180176。－a d d d1d2 176。 =180176。－250 200 176。 =135176。﹥ 120176。 所以小帶輪包角合理 10）確定 V帶根數(shù) 一般單根 V帶可傳遞的功率達(dá) 75KW。此處，所傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 75KW，所以用一根 V帶足以。 11）單根 V帶的張緊力 F0 =500(?k － 1)zvPd +mv2 =500 ( － 1) ? + = 式中： ?k —— 包角修正系數(shù) ， 查表機械設(shè)計手冊 12121得?k = m—— V帶單位長度質(zhì)量， kg/m。查表 12123得 m= kg/m 12）作用在軸上的力 Fr Fr =2 F0 Zsin21? =2 1 sin68176。 = F maxr = 23 Fr = 13) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 設(shè)計 V 帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以減少載荷分布均勻。 圖 V帶的截面形式 參照機械設(shè)計手冊 127～ 1210可知： 基準(zhǔn)寬度 bd 為 ㎜；基準(zhǔn)線上槽深 hamin 為 ㎜；基準(zhǔn)線下槽深為 hfmin 為 ㎜；帶輪寬 B 為 B=(Z1)e＋ 2f ㎜；外徑 da=dd＋ 2ha ㎜；從而確定帶輪的各部分尺寸。 初定小帶輪孔徑 d=20mm，基準(zhǔn)直徑 d 1d =50mm，外徑 da =，輪寬B=14mm，輪槽寬 b d =。因為基準(zhǔn)直徑 d 1d ≦ ，所以小帶輪采用實心結(jié)構(gòu)。 大帶輪基準(zhǔn)直徑 d 2d =i d 1d =5 50=250mm d2 = da － 2（ ha + fa +δ） =254－ 2（ ++） =225mm d1 =（ ～ 2） d=43mm 因為 d2 d1 ﹥ 100mm,所以大帶輪采用孔板式。腹板厚 S=10mm L=（ ～ 2） d=36 輪寬 B=20mm， S1 ≧ =15mm， S2 ≧ =7mm， d0 = 2 21 dd ? =134mm。輪槽寬bd =。 23 圖 I軸大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 24 IⅡ軸帶輪的設(shè)計計算 1）確定計算功率 Pca = KA P=1 = 式中： Pca —— 計算功率 KA —— 工況系數(shù)。查工況系數(shù)表得 KA =1 P—— 所需傳遞的額定功率長 2）根據(jù)機械設(shè)計表 86和 811 ， 選擇 Z型 V帶 3）計算傳動比 i=?nn? =40120 =3 4）由機械設(shè)計手冊表 12111，取小帶輪直徑為 d3d =56mm 5）大帶輪直徑 d4d =i d3d =3 56=168mm 取 d4d =160mm 6）計算帶速 v v= 100060 3? ?ndd? = 100060 ? ?? =7）初定中心距 （ d3d + d4d ）﹤ a0﹤ 2（ d3d + d4d ） ﹤ a0﹤ 448 取 a0=380mm 8）計算基準(zhǔn)長度 Ld0 Ld0 =2a0+2? （ d3d + d4d ） + 4a ） d d（ 2d3d4 =2 380+ 224+ 40041502? 25 =1126mm 查機械設(shè)計手冊 1214，取基準(zhǔn)長度 Ld=1120mm 9）世紀(jì)中心距 a a≈ a0+2 0LdLd? ≈ 380+211261120? ≈ 374mm 考慮到滾筒與帶輪 2之間有一定的間隙，所以取 a=380mm 10)小帶輪包角 α1 =180176。 a d d d3d4 176。 =180176。 380 112 176。 =176。﹥ 120176。 所以小帶輪包角合適 11）確定 V帶根數(shù) 此處帶輪之間所傳遞的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單根 V帶所傳遞的功率，所以這里僅用一根 V帶。 12）單根 V帶的初張緊力 F0 =500(?k 1)zvPd +mv2 =500 ( 1) ? + =130N 式中： ?k —— 包角修正系數(shù) 查表機械設(shè)計手冊 12121得?k = m—— V帶單位長度質(zhì)量， kg/m。查表 12123得 m= kg/m 13） 作用在軸上的力 Fr 26