【正文】 。根據(jù)軸承寬度 B 的尺寸和套筒尺寸設(shè)計(jì)，但是軸承（61802）內(nèi)徑薄壁只有 ,套筒厚度可以查表取 1mm，Ⅰ~Ⅱ段取 17mm。 Ⅱ~Ⅲ段是自由段。根據(jù)其它齒輪在減速箱的布置設(shè)置，不與其它部件發(fā)生干涉即可，取長(zhǎng)度為 ，故軸肩應(yīng)略大于套筒直徑，則直徑為 18mm。 Ⅲ~Ⅳ段為軸環(huán)段。齒輪左端需用軸環(huán)定位，故取軸環(huán)高度為 。軸環(huán)寬度一般為軸肩高度的 倍，則寬度為 4mm Ⅳ~Ⅴ為裝齒輪軸段。長(zhǎng)度按齒輪輪轂的寬度取值，齒輪輪轂為 16mm,但是與齒輪相連接處有一寬度為 9 的凸輪，所以此段軸長(zhǎng)取 ，在Ⅴ處應(yīng)倒角。 Ⅴ~Ⅵ為定位段，依靠軸肩定位，聯(lián)系減速器內(nèi)部零件實(shí)際布置，取長(zhǎng)度為 26mm 4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 1 計(jì)算齒輪上作用力大小 低速級(jí)大齒輪分度圓直徑為 220Ft=2T 3=2* 27330120= d2o標(biāo)準(zhǔn)直齒輪分度圓壓力角為 225。 =按圖 310 示作受力分析： 20F2r1=Ft1圖 310 COSa = *tan 20 = m *51t 2= = = + 92* 41t 1= = = + 92垂直面上的支反力由 提供 *41T 1= = = VA+ 92 *51T 2= = = + 92◇計(jì)算軸承支反力 由軸的結(jié)構(gòu)看出，必須以齒輪中心為受力點(diǎn)，A、B 為支點(diǎn)做受力分析 （c2） 1 21 2（c1） r1 21 2（圖 311） 21=mm水平面上的彎矩如圖（c3） HC1垂直面上彎矩如圖（c4） = mM圖 311 彎矩圖 HC2 =mm = 3759Nm MVC1MVC 22 2合成彎矩如圖（c5） M C1 = M HC1 + M VC1 =2 222+22= m M C13=M HC2+MVC 2=+3759= m◇扭矩圖（c6） T=27330N 4 計(jì)算彎矩圖（c7） 根據(jù)規(guī)定視機(jī)構(gòu)為脈動(dòng)循環(huán)取 a=,則界面 c 處的當(dāng)量彎矩為 22Me1=M2c1+aT2=2+ * 273302= N m M e25=M e2= m = = = MP e查表得，脈動(dòng)循環(huán)許用應(yīng)力 [ ] = 60 MPa [ ] ，故安全。 ◇按彎矩合成應(yīng)力校核強(qiáng)度 截面 C 處的當(dāng)量彎矩最大，故校核該截面。按軸徑 d=15mm 校核，根據(jù)公式W *15?1b e ?1b實(shí)際上 C 截面處軸徑為 20mm,而且校核條件是在滑動(dòng)鞋板承受 800N 的作用下進(jìn)行的，綜合這兩點(diǎn)，可以看出實(shí)際當(dāng)量應(yīng)力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 。 擦鞋機(jī)各部分機(jī)構(gòu)配合參數(shù)計(jì)算 以上已經(jīng)把零件各部分尺寸確定，因?yàn)椴列^程是由三部分配合完成的，所以對(duì)特定時(shí)刻不同部件的位置參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)必須進(jìn)行計(jì)算，以確保擦鞋機(jī)能配合協(xié)調(diào)。效果圖如右圖 311 所示： 前端鞋刷筒運(yùn)動(dòng)分析 圖 311 裝配效果圖 鞋面整個(gè)前半部分的擦拭都由鞋刷筒旋轉(zhuǎn)完成，但此機(jī)構(gòu)沒有用到齒輪系減速，只用兩次帶傳動(dòng)減速。而且這一部分與后面機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)性要求不高，可以說(shuō)是獨(dú)立的。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1100r/min,總傳動(dòng)比為：3*2=6 則毛刷筒最后轉(zhuǎn)速為:1100/6= 凸輪機(jī)構(gòu)與擺動(dòng)齒輪的關(guān)系分析 凸輪與擺動(dòng)齒輪之間的配合關(guān)系之前已經(jīng)分析過了，現(xiàn)在分析具體尺寸和運(yùn)動(dòng)速度。 擺桿的尺寸為 60mm 和 90mm 兩段。凸輪處大輪邊半徑為 ，小輪邊半徑為 22mm,即 D=（因?yàn)辇X輪擺動(dòng)的距離為 10mm, 根據(jù)杠桿原理可以得出 10/D=90/60）。如下圖312 所示： 23圖 312 凸輪擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖 313 馬達(dá)軌跡槽 凸輪自轉(zhuǎn)速度為 ，擺動(dòng)齒輪自轉(zhuǎn)速度為 ，小齒輪 A、B 轉(zhuǎn)速為225r/min（以上數(shù)據(jù)為減速器的傳動(dòng)比決定）。凸輪每旋轉(zhuǎn)一周，擺動(dòng)齒輪分別與 A、B 嚙合一次，且嚙合時(shí)間相同。藍(lán)色圓柱體 A、B 隨小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而牽引纏繞在上面的鋼絲線帶動(dòng)小馬達(dá)（圖 313）在鞋子后側(cè)來(lái)回移動(dòng)。整個(gè)軌跡長(zhǎng)度計(jì)算值約為 357mm。鋼絲線的線速度 v 由連接在 A、B 上的藍(lán)色圓柱體的直徑?jīng)Q定。 鋼絲線上纏繞三個(gè)小電動(dòng)馬達(dá)，分配在 1/3 鋼絲線上。如圖所示。所以對(duì)于鋼絲的移動(dòng)距離來(lái)講，凸輪每轉(zhuǎn)動(dòng)半周，鋼絲線只要移動(dòng)(357/3=119)119mm 即可。 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)半周的時(shí)間 T 為:T=60s*則鋼絲線速度為 v：v=119/=取圓柱體的直徑為 d: 則 v= n240。d = 225 * * 20 / 60 = / s 解得 d= 所以牽引鋼絲的圓柱體 A、B 的直徑取 就可以滿足凸輪與馬達(dá)配合的協(xié)調(diào)性。 移動(dòng)滑動(dòng)鞋板的運(yùn)動(dòng)分析 可移動(dòng)滑板的動(dòng)力輸入來(lái)至于軸三，通過 1：1 的帶輪傳動(dòng)之后，偏心輪轉(zhuǎn)速依舊為。 偏心輪偏距為 25mm。即偏心輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，滑板往復(fù)一次，總位移為 100mm。 則滑板移動(dòng)的線速度為 1875mm/min。 從這個(gè)速度可以看出，滑板大概 3 秒往復(fù)一次，此時(shí)小馬達(dá)繞側(cè)面已經(jīng)運(yùn)動(dòng)兩次。 244 其他零部件的選取 非設(shè)計(jì)零部件包括軸承，軸承座，支架等。 支架 支架全部采用 L 型角鋼焊接，角鋼材料為 Q235。角鋼焊接經(jīng)濟(jì)方便，力學(xué)性能也能滿足，缺點(diǎn)是不夠輕便。對(duì)于減速器機(jī)構(gòu)，角鋼規(guī)格為 20X20X4，理論重量為 ；對(duì)于擦鞋機(jī)支架，角鋼規(guī)格為 30X30X4,理論重量 。將整個(gè)擦鞋機(jī)角鋼質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，可以得出總重為 。 軸承 根據(jù)主要選取兩種軸承：深溝球軸承和推力球軸承。選取原則為受力方向和軸徑尺寸。深溝球軸承選取了 61802 和 61900 兩種，寬度系列相同但直徑系列不同，內(nèi)徑分別為 10mm和 15mm。用于每根軸的軸端固定。推力球軸承只有一個(gè)，代號(hào)為 51200，因?yàn)榇溯S承主要承受軸向力，用于減速器中的擺動(dòng)軸。圖 41 深溝球軸承 圖 42 推力球軸承 軸承座 軸承座選取 原則是依據(jù)軸承尺寸和裝配方便性。采用等邊熱壓角鋼焊接支架，則非常容易將軸承用螺柱固定在支架上，選擇沖壓 pp 型沖壓軸承座，這種軸承壁厚可以控制在 225個(gè)毫米以內(nèi)，輕便，力學(xué)性能好。如下圖 42 所示： 皮帶 圖 42 PP 型沖壓軸承座 擦鞋機(jī)用到兩根皮帶，均采用聚氨酯高速帶。聚氨酯(PU)是一種耐磨耐油的合成樹脂。聚氨酯皮帶曲撓性好，薄且軟，韌性足夠，不易松弛。擦鞋機(jī)選擇的聚氨酯高速帶帶厚取1 個(gè)毫米即可。 鞋油筒 鞋油筒設(shè)計(jì) 為模仿啫喱水瓶的擠壓機(jī)構(gòu)。用兩個(gè)單向閥和一個(gè)彈簧實(shí)現(xiàn)，作用在于只讓鞋油被單方向擠出。如結(jié)構(gòu)圖 43 所示。當(dāng)活塞往上運(yùn)動(dòng)時(shí)則將下面瓶子里的鞋油擠出，而往下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候則將吸入內(nèi)腔的鞋油擠出到外面。 圖 43 鞋油筒 26 廣告燈箱 因 為擦鞋 機(jī)的設(shè)計(jì) 面向公共 場(chǎng)合， 所以另外 設(shè)計(jì)一 個(gè)廣告燈箱。廣告燈箱設(shè)計(jì)并未采用任何機(jī)械裝置，箱體內(nèi)部裝有兩個(gè)發(fā)光燈管，透明塑料鑲嵌在一塊可以打開關(guān)閉的板上。需要換廣告牌時(shí)，打開箱蓋即可。如圖 44 所示： 下方為可活動(dòng)鉸鏈機(jī)構(gòu)，廣告牌放里面即可。外部材料為鐵皮，上方有開始和停止按鈕。廣告燈箱與擦鞋機(jī)可通過螺栓連接在一起，下面夾角為 70 度，剛好與擦鞋機(jī)支架配合。圖 44 廣告燈箱效果圖 27結(jié) 論 本次擦鞋機(jī)設(shè)計(jì)耗時(shí)將近兩個(gè)多月。在這期間，我查閱了大量有關(guān)機(jī)械方面的書籍，從機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)到螺栓的選擇都經(jīng)過了仔細(xì)的推敲，其選擇依據(jù)都是來(lái)至力學(xué)分析校核之后的數(shù)據(jù)。此設(shè)計(jì)與市面上擦鞋機(jī)最大的不同之處在于真正做到了自動(dòng)化，如果將兩者進(jìn)行比較就可以發(fā)現(xiàn)，此次設(shè)計(jì)的巧妙和完成動(dòng)作的復(fù)雜度是后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能企及的。當(dāng)然這些設(shè)計(jì)并不是天方夜譚，因?yàn)樗蟹桨傅倪x定都是通過多次比較得出。細(xì)節(jié)方面我個(gè)人覺得都有一定創(chuàng)新意識(shí)，比方說(shuō)前置的旋轉(zhuǎn)毛刷筒，這純粹來(lái)源于靈感，沒有經(jīng)過任何參照。至于繞軌跡移動(dòng)的小馬達(dá)機(jī)構(gòu)，也是經(jīng)過改良其他機(jī)構(gòu)得出的，這些設(shè)計(jì)都包含我大量的思考和精力，最終將它設(shè)計(jì)成型也是我的一個(gè)目標(biāo)。至于遺憾方面也有，畢竟知識(shí)水平和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有限，我也不可能在每一個(gè)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)上都做到游刃有余，比方說(shuō)馬達(dá)在繞軌跡移動(dòng)時(shí)其受導(dǎo)軌的摩擦情況是需要仔細(xì)推敲的，但設(shè)計(jì)過程中我并未深究，雖然目前腦海里也有了雛形，但畢竟沒有將其完善。我相信在未來(lái)的某一天我會(huì)讓這臺(tái)擦鞋機(jī)由圖紙走向成品，讓擦鞋機(jī)真正的做到自動(dòng)化。 28致 謝 29參考文獻(xiàn) [1][M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，1995. [2][M]. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2000. [3][M]. 武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2005. [4][M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007. [5][M]. 北京：高等教育出版社，1996. [6][M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2004. [7]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（新編軟件版），2008 [8]角鋼規(guī)格表[EB/OL].中國(guó)鋼管信息港 [9]沖壓軸承座[EB/OL]. [10] 王世剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009. [11][M].武漢： [12] 王先逵. 機(jī)械制造工程學(xué)基礎(chǔ)[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009. 30附一：減速器 A0 31附二：鞋刷套 A1 附二：鞋刷套 A1 108H1A24532附三：移動(dòng)鞋板 A1 附三：移動(dòng)鞋板 A1 33附四： 總裝圖 A0 附四： 總裝圖 A0 h/901