城市防護欄自動清洗車滾刷裝置設計和計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u25635城市防護欄自動清洗車滾刷裝置設計和計算過程案例 -1-312801.1滾刷材料的選取和參數(shù)確定 -1-319971.2滾刷裝配零件的介紹 -2-201331.2.1滾筒的選用 -2-42711.2.2滾筒固定環(huán)的介紹 -3-56291.2.3軸承固定座的介紹 -4-47371.2.4上端支撐板的介紹 -5-275521.3電動機的選取 -5-226421.4聯(lián)軸器的選用 -6-155851.5皮帶傳動的計算 -7-52671.6帶輪結(jié)構(gòu)設計 -9-116311.6.1小帶輪結(jié)構(gòu)設計 -9-138741.6.2大帶輪結(jié)構(gòu)設計 -10-185151.6.3惰性輪組裝的結(jié)構(gòu)設計 -11-228781.7支撐固定板的結(jié)構(gòu)設計 -14-107261.8滾刷裝置的整個三維圖展示 -16-1.1滾刷材料的選取和參數(shù)確定在相應的機械裝有滾刷的設備中，制作刷毛的材料有棉布、尼龍、塑材。三種材質(zhì)的對比在清洗過程中可以體現(xiàn)出毛刷材質(zhì)的特點。（1）棉布材質(zhì)隨處可見，它的特點就是用久容易脫落、使用壽命短。（2）塑材材質(zhì)的特點柔韌性就比較低，在工作時難免會刮損護欄漆面，（3）相對于以上兩種材料，采用尼龍材料作為防護欄清洗車的刷毛。尼龍條作為刷毛，它的優(yōu)點是運行時摩擦系數(shù)大、壽命長，成本低。滾刷的安裝方式是滾刷內(nèi)部的中心安裝傳送軸，傳動軸傳動帶動滾刷運轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)方式相對于比較方便，工作出現(xiàn)問題時方便安裝。在設計滾刷之前，調(diào)研得知一般按常規(guī)來說，對于車道與非機動車道有分隔帶的欄桿，人行道高0.15m~0.20m；對于主次干路和專用機動車道時，人行道的欄桿高0.25m~0.40m。道路中央隔離護欄規(guī)格為0.5m~1.3m為常規(guī)高度。一般城市的防護欄為0.5m~0.6m。本次設定設計的滾刷直徑為120mm，滾筒長600mm比較符合大眾要求。確定設定電機轉(zhuǎn)速為650r/min。則滾刷的轉(zhuǎn)速也是650r/min。1.2滾刷裝配零件的介紹1.2.1滾筒的選用滾筒是一種圓柱形的零部件，主要用于印花機、數(shù)碼打印機等輸送設備、造紙和包裝機械等各類傳動輸送系統(tǒng)中。一般是以不銹鋼、鑄鋼件、實心鍛打合金鋼芯為材質(zhì)。在滾筒的類型中，分為包膠滾筒和電動滾筒。包膠滾筒是皮帶傳動系統(tǒng)中的重要組成部分。包膠能夠有效改良傳送系統(tǒng)的工作運行，防正滾筒受到損壞和皮帶傳動的寬松，實現(xiàn)滾筒與皮帶同步運行轉(zhuǎn)動。讓皮帶高效率的運行。滾筒中的包膠還可以改善滾筒與皮帶傳動間的摩擦力，有效防止?jié)L筒運行時的雜質(zhì)粘在表面，有利于防止皮帶的轉(zhuǎn)偏和磨損。電動滾筒采用的裝配是用一個電動機和一個減速器結(jié)合安裝起來連同裝置在滾筒內(nèi)部里面的新型的驅(qū)動的行走裝置。它在裝配中有兩種的方式，采用固定式的方式移動式的方式的帶傳動送機器、更換掉原有的傳統(tǒng)電動機，減速器在運行工作中驅(qū)動滾筒外面的分離方式的驅(qū)動裝置。在城市防護欄自動清洗車中，滾筒是由電動機驅(qū)動皮帶傳送工作，從而帶動滾筒實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。所以包膠滾筒比電動滾筒更適合一些，裝配時也比較簡單。它涉及的區(qū)域比較廣泛，包括在鋼鐵、冶金、煤炭、發(fā)電、糧庫、港口等多個行業(yè)都有它的存在。滾筒直徑的選用：25mm、32mm、38mm、42mm、50mm、57mm、60mm、76mm、80mm、89mm。滾筒在裝配時，它的長度選擇是由不同寬度選適合寬度的滾筒，一般情況下采用“輸送物+50mm”；在設計中，滾筒的選用規(guī)格是滾筒類型選取包膠滾筒，直徑選擇42mm，材質(zhì)因為安裝在清洗車里面，不易損壞，又考慮到成本問題，最后選用鋁合金的材質(zhì)。表3-1滾筒的選用規(guī)格滾筒類型滾筒直徑滾筒材質(zhì)包膠滾筒42mm鋁合金滾刷裝置中的滾筒要套在軸上表面的中心，而且根據(jù)設計，選用的材料是光軸，直徑為30mm。光軸是可以安裝在軸承，安裝在車輪和安裝在齒輪所構(gòu)成的圓柱形的形狀，除此之外，在市場中存在的軸也會有少部分是成方形狀成型的。所謂的軸就是依附在零件中心使零件來回轉(zhuǎn)動，從而達到傳遞能量的目的。在普遍的軸材質(zhì)中，軸的直徑長度是有很多的，可以是不一樣的直徑。在機器運轉(zhuǎn)工作中的來回運轉(zhuǎn)工作的部件就是安裝在軸上。軸的類型比較廣，可以分歸納為三種：第一種是彎曲軸和直線軸、第二種是塑性軸和剛性軸、第三種是實心軸和空心軸。根據(jù)整個設計的需求，決定軸的選取采用的直徑30的光軸。它比較簡單，維修方便，比較低價，利于實現(xiàn)直線運動。而且搭配尼龍刷或者毛刷隨著滾筒轉(zhuǎn)動工作，清洗防護欄的過程，工作效率可以達到設計的需求。根據(jù)綜上所訴的選取，滾刷的示意圖如圖1.1所示：圖1.1滾刷1.2.2滾筒固定環(huán)的介紹滾筒固定環(huán)是根據(jù)滾筒來設定的，為了是把滾筒固定好，以免工作時出現(xiàn)滾筒松緊造成清洗車故障等因素。而且滾筒固定環(huán)是標準件，有四個滾刷，相當于有四個滾筒，所以得用四個滾筒固定環(huán)。滾筒的直徑的規(guī)格是42mm，不能選和滾筒一樣的尺寸，工作時，滾筒是由傳動帶轉(zhuǎn)動而帶動滾筒轉(zhuǎn)動。應該要留點空隙。選用的滾筒固定環(huán)一般采用“滾筒直徑+2mm”?？紤]到是固定滾筒的，而且滾筒的材質(zhì)是鋁合金，滾筒固定環(huán)只需45號鋼的材料即可。滾筒固定環(huán)的示意圖如圖1.2：圖1.2滾筒固定環(huán)1.2.3軸承固定座的介紹不同的軸承可以根據(jù)涉及需求選取不同規(guī)格的軸承。根據(jù)規(guī)定的標準軸承座可以選取不同的軸承座。軸承在各個領域裝配零件都有涉及到，可以根據(jù)自己所需采用不同材質(zhì)的軸承座可以分為四種：第一種是由灰口鑄鐵制作的材料、第二種是由球墨鑄鐵和鑄鋼制作的材料、第三種是用不銹鋼的材料和第四種是采用塑料的特殊軸承座。根據(jù)軸承和軸承座的不同型號的選取，以達到設計結(jié)構(gòu)的要求，軸承座的型號也可以是彼此完全不一樣的規(guī)格，在選取型號時，必須是要謹慎核對尺寸來選用軸承座，以便固定好零件。按軸承座的形狀分類：（1）外球面軸承座，也可以說是稱軸承單元，兩個的說法都是可以的。在普遍使用的大部分外球面軸承都是外表面做成球面的形狀，然后把它和制作含有球形狀的內(nèi)孔的軸承座結(jié)合安裝。它存在的結(jié)構(gòu)設計種類多種多樣，但功能都是一樣的，目的就是把零件固定好，還有就是這種軸承的便于安裝，封閉狀態(tài)好。而軸承座大多數(shù)是采用鑄造形成。外球面軸承座的規(guī)格是根據(jù)軸承的系列分為五種，前四種是帶有數(shù)字代號系列，最后一種是帶有字母系列：200系列、300系列、500系列、600系列、XOO系列。（2）整體式的立式軸承座組座，有螺絲固定好的軸承箱蓋。這種最早在輕軌道卡車安裝軸固定時制造的。但也可用于傳統(tǒng)的立式軸承座組。它的系列分為非分離式立式軸承座組座和分離式軸承座，但非分離式立式軸承座組座剛性高，少數(shù)還能夠承載更重的載荷。外球面軸承座也歸類于整體式座。軸承固定座也是把滾筒固定好，和滾筒固定環(huán)在整個裝配中發(fā)揮一樣的作用。它也是屬于一種標準件，但它的規(guī)格比較多，可以根據(jù)所需選擇適合的軸承座。本次設計中，采用的是圓形座的外球面軸承座。考慮到成本和磨損問題，因為軸承座在使用時，磨損現(xiàn)象時常發(fā)生。選擇軸承座的材料為HT150。軸承固定座的示意圖如圖1.3：圖1.3軸承固定座根據(jù)設計的軸承座，可以看出由四個螺釘孔來固定中間的孔。更加穩(wěn)固，不易松動。1.2.4上端支撐板的介紹上端支撐板是基于滾刷裝置的固定而設計，目的是加強滾刷裝置中各個零件的裝配固定。包括毛刷電機與帶輪的連接裝配固定，滾筒與帶輪與軸承座之間的裝配固定，惰性輪與調(diào)節(jié)座之間的固定連接等。作用是固定好各個裝配的位置，保證位置不脫離。固定座基本沒有指定的規(guī)格，按照設計零件的位置設計孔而固定好位置。固定座的示意圖如圖1.4：圖1.4上端支撐板根據(jù)固定座，設計的高度為150mm，是有利于安裝零件，空間足夠，維修也比較方便。而且它和支撐固定板是連同焊接在一起的，更加的穩(wěn)固，工作時不易抖動。1.3電動機的選?。?）根據(jù)滾刷裝置的合理規(guī)劃，所要選用比較適合此設計的需求的電動機功率。在設計滾刷裝置結(jié)構(gòu)時，考慮到整個城市防護欄自動清洗車的結(jié)構(gòu)設計需要電動機帶動運行工作，所以電動機的功率的選用是一個比較重要的參數(shù)，在選取過程中非常重要。三相交流電動機在機械設備設計的領域采用的比較的廣泛。（2）電動機的型號可歸類分為三種系列，第一種是Y系列，第二種是YZ系列和第三種是YZR系列型號。本次設計結(jié)構(gòu)采用的電動機型號規(guī)定選為第一種系列，為Y系列型號的三相異步電動機，這種電動機的類型是封閉式的籠型的類型。（3）通過查表可得出，同樣功率的三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速分為四種，有3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min。由此設定的轉(zhuǎn)速為650r/min，選取的同步轉(zhuǎn)速750r/min中的電動機型號為：Y132M-8。所以它的電機型號主要參數(shù)如下：表3-2電機型號選用電動機型號額定功率/KW額定電流/A轉(zhuǎn)速r/minY132M-837.7710電動機示意圖如圖1.5所示：圖1.5滾刷電動機1.4聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器是指由電動機和減速器形成組合，它們之間的連接要用聯(lián)軸器連接，以達到運行時實現(xiàn)傳動連接。根據(jù)清洗車的結(jié)構(gòu)設計選擇所要用到的合適的聯(lián)軸器。清洗車運行工作時，本次的設計用到聯(lián)軸器的特點就是簡單實用，傳動鏈接要相對穩(wěn)定。通過查表，TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器，它的結(jié)構(gòu)簡單、修理簡便、承載力大、阻尼效果良好等特點。普遍在正反轉(zhuǎn)、啟動頻繁、載荷平穩(wěn)的情況下使用。聯(lián)軸器是依據(jù)設計的電動機連接的軸直徑來選擇來選取的。按照電動機，聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩Tc可以算出，得：Tc=K?T?9550式中，T指的是理論轉(zhuǎn)矩N?m；Tc指的是實際轉(zhuǎn)矩N?m；TN指的是公稱轉(zhuǎn)矩N?m；K指的是工作情況系數(shù)；P指的是驅(qū)動功率根據(jù)設計的要求，聯(lián)軸器是指由電動機和減速器形成組合，它們之間的連接要用聯(lián)軸器連接。減速電動機的工作效率和聯(lián)軸器的運行效率是一樣的，為n＝650r/min。根據(jù)設計的聯(lián)軸器。查表可以得出，它的運行情況系數(shù)為K＝1.0～1.5，當載荷相同時，采用取K＝1.5計算。和電動機的功率是一樣的，即P＝3kw。T=9550Pn=9550×3650=44N?m式（Tc=K·T=1.5×44=66N?m式（1.電動機的軸直徑是38m。依照電動機的軸直徑，選取TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器型號的選用參數(shù)表顯示：表3-3TL型號的參數(shù)結(jié)合上面的計算和表格，可以推算出選擇電動機和減速器之間連接所需要的聯(lián)軸器型號為TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器型號為TL6，公稱轉(zhuǎn)矩為Tn＝250N?m1.5皮帶傳動的計算設定皮帶傳動額定功率P為0.5kw，根據(jù)實際情況，設定轉(zhuǎn)速n1為90r/min，n2為60r/min；（1）功率計算：按額定功率P=3kw來計算，計算中的K為運行情況系數(shù)，取K=1.1Pc=P×K=0.5因Pc為0.55kw，n1=90r/min參考《機械工程師設計手冊電子版》可知，選用的節(jié)型為T10型。且節(jié)距Pb（2）確定帶輪直徑d1，小帶輪的齒數(shù)根據(jù)可知Zmin=12，取Zd1=（Z1×Pb)/1.14=（20×10）÷1.可得小帶輪直徑d1帶速的驗算：v=πd1n實際傳動比：i=n1/n2=90/60=1.5式（1.6）從動輪直徑：d2=id∈可取0.02，一般忽略滑動率∈。（3）基準帶長Ld和初定中心矩1）初定中心距a0.7(d1+即112≤a0≤320，取2）同步帶的初定節(jié)線長度LLd0≈2a≈2×200+（≈652mm查[1]表1.2根據(jù)初定節(jié)線長度的數(shù)據(jù)，可以確定實際節(jié)線長度為：Ld3）可計算的實際中心距aa≈a0+(Ld-Ld0)/2=200+(700-652)/2=224mm式（1.10）其中，Ld為實際節(jié)線長度，Ld04）中心距調(diào)整范圍amax=a＋0.03Ld=224＋0.03×700=245mm式（1.amin=a參考《機械工程師設計手冊電子版》的表格可知，由于T10型，基準帶寬bs=25.2mm，帶輪嚙合齒數(shù)Zm=6。表3-4T10型同步帶基準額定功率P0nZ121416202224d36.3842.4548.5160.6466.7072.771000.050.050.060.070.080.092000.040.160.19額定功率P0為0.08。綜上所訴，同步帶選型為：表3-5同步帶型號及參數(shù)型號齒數(shù)寬度mm節(jié)線長度mmT10-25-707025.27001.6帶輪結(jié)構(gòu)設計同步輪也可以說是帶輪，指它和傳送帶中的同步帶連接進行嚙合的一種新型的齒形輪，是由同步輪驅(qū)動同步帶輪的一種零件，屬于嚙合傳動的一種。同步帶輪大多數(shù)是由鋼，鋁合金，鑄鐵和黃銅等材料制造成型。同步帶輪的內(nèi)孔設定為圓孔，D形孔和錐形孔等的各種孔類，它的表面自帶的防銹功能比較強。它的特點主要是傳動準確，平穩(wěn)，工作時沒有滑動，具一定的緩沖、減振能力、噪聲低以及恒定的傳動比；傳動效率比較高，最高可達98%，維修方便，不需潤滑，維護費用低；速比范圍大，通?？蛇_10，可用于長距離傳動。本設計中的帶輪選用時沒有太多的要求，采用容易加工經(jīng)濟實用的材質(zhì)可以滿足要求。同步輪通常制作的材料是45號鋼，鋁合金，銅，尼龍等材料加工成型。而同步帶屬于標準零部件，而且多數(shù)是由45號鋼、鋁合金為材質(zhì)的帶輪比較普遍。根據(jù)設計采用的帶輪的材質(zhì)可以為HT200。1.6.1小帶輪結(jié)構(gòu)設計（1）小帶輪的尺寸結(jié)構(gòu)設計1）內(nèi)孔尺寸：在正常情況下，當小帶輪的規(guī)格選取中，判斷是否選用實心帶輪的公式為：帶輪的基準直徑dd1≤2.5d(d為軸的直徑)。由計算可以推算出選用的是實心帶輪。它是由輪轂與輪緣形成整體。電動機傳動的軸的直徑為38mm，根據(jù)電動機的軸直徑的尺寸可以得出小帶輪的內(nèi)孔直徑d1當帶輪基準直徑dd1≤2.5即90mm≤2.5×38=95mm式（1.13）因此設計小帶輪為實心。2)小帶輪頂圓直徑：dd1+2?a=90+2×2.75=95.5mm式（經(jīng)查《機械設計》中的5-3表，帶輪槽尺寸的?a3）帶輪寬度B：B=(z?1)×e+2f=(4?1)×14.7+2×9=62.1m式（1.15）經(jīng)查《機械設計》中的5-3表得，帶輪槽尺寸的e=15±0.3，f=94）帶輪槽深h：h=?f+?a=8.7+2.75=11.45mm式（式中?f，?帶輪基準直徑的槽寬：bd6）帶輪槽夾角：φ=34°（A槽型帶輪基準直徑dd17）綜上所訴，小帶輪的選型為：表3-6帶輪的選型規(guī)格型號齒數(shù)寬度輪型代號T102625mmBF小帶輪的示意圖如圖1.6：圖1.6小帶輪1.6.2大帶輪結(jié)構(gòu)設計1）結(jié)構(gòu)設計正常情況下，在大帶輪的規(guī)格選取中，判斷是否選取大帶輪的模型公式為：大帶輪的基準dd2≤300mm，若2）大帶輪基準直徑為：dd23）大帶輪頂圓直徑為：dd2=dd2+2?a=125+2×其中?a4）輪槽深度：h=?f式中?f，?5）大帶輪寬度：B=（z?1)×e+2f=(4?1)×15.3+2×9=78mm式（1.19）式中查表得e=19，f=11.5（查表）6）大帶輪基準直徑處槽寬：bd7）大帶輪槽夾角：?=38°（A槽型帶輪基準直徑dd18）綜上所訴，大帶輪的型號規(guī)格為：表3-7帶輪的選型規(guī)格型號齒數(shù)寬度輪型代號T103625mmBF大帶輪的示意圖如圖1.7：圖1.7大帶輪1.6.3惰性輪組裝的結(jié)構(gòu)設計（1）惰性輪是指夾在兩個齒輪之間，與兩個齒輪都嚙合的齒輪，而且本身不主動轉(zhuǎn)動,也不帶負荷,依靠帶傳動或者鏈條傳動的帶動而轉(zhuǎn)動,所以叫惰性輪。它的作用是改變它前后兩個帶輪的轉(zhuǎn)向而并不能改變它們之間的傳動比，通過惰性輪可以延長軸距，導向或者輔助從動輪工作。惰性輪的齒數(shù)多少對傳動比數(shù)值大小沒有太大影響。惰性輪也有更好的解釋，以汽車為例，汽車安裝惰性輪的目的是把引擎的能源轉(zhuǎn)化為力與速度并傳送給后輪，在汽車的裝配上要用到許多的齒輪。有一些齒輪是固定在引擎、車軸或齒軸上，回轉(zhuǎn)運動使會傳送力與速度。固定在車軸上的齒輪，被前面的齒輪帶動轉(zhuǎn)動后，持續(xù)地轉(zhuǎn)動著車軸。少數(shù)齒輪并沒有固定在任意零件上，單純在齒輪軸的附近持續(xù)地轉(zhuǎn)動，這種齒輪稱為惰性輪。同時要區(qū)分惰性輪、張緊輪和導向輪的作用，張緊輪也是作用在皮帶傳動或者鏈條傳動中，但是它的作用是把皮帶或者鏈條張緊，減少在運動過程中帶來的震動和能量損失，可以改變位置。而導向輪的功能作用言外之意就是起指導方向的作用，在輪系結(jié)構(gòu)設計中，根據(jù)設計所要需要的尺寸來選取，在工作過程中，皮帶傳動的方向趨勢是比較錯綜復雜的。所以說，這三種輪幾乎沒有任何關系，是三種不一樣的齒輪。本次設計是用兩個惰性輪，直徑為39mm，輔助前后輪傳動，提高傳動性能的穩(wěn)定性，在一定的運行過程中有著儲能的作用，這相對于系統(tǒng)的有效控制是有幫助的，而且在機械工業(yè)應用也是比較多，它有的時候也是可以有利于連接遠處的軸來進行轉(zhuǎn)動。它只是改變轉(zhuǎn)向并不能改變輪系傳動比。可以改變前后輪的轉(zhuǎn)動方向。但它不可以改變位置。惰性輪的示意圖如圖1.8：圖1.8惰性輪惰性輪的安裝設計是用微型滑動軸承、等高螺絲和調(diào)節(jié)座夾持固定的。（2）滑動軸承是指把軸承安裝在零件中實現(xiàn)在滑動摩擦下運行的軸承?；瑒虞S承的優(yōu)點是在安裝它實現(xiàn)轉(zhuǎn)動時，運行相對穩(wěn)定，由于是滑動，在工作時，沒有噪音的產(chǎn)生。。但它存在的缺點是工作運轉(zhuǎn)時的滑動軸承的起動摩擦阻力相對比較大。在本次安裝惰性輪用到滑動軸承，查資料得知，尺寸小于26mm屬于微型，屬于標準件。即微型滑動軸承如圖1.8所示：圖1.8微型滑動軸承（3）等高螺絲同時也是標準件，它也被叫做塞打螺絲或軸肩螺栓。如圖1.9：它所發(fā)揮的功能是在于中間的D軸面，該軸面尺寸公差要求很高，通常只有0.02的公差，而且表面處理要求光滑同心度高。圖1.9高等螺絲尺寸根據(jù)組裝惰性輪，配合微型滑動軸承，高等螺絲的規(guī)格依據(jù)上圖，選用的標準規(guī)格如表3-6-3：表3-8高等螺絲的規(guī)格選用基本直徑公稱尺寸DAHD1ETJ光標尺寸頭部直徑頭部厚度螺紋直徑螺距螺紋長度六角深度六角對邊MaxMinMaxMinMaxMinMaxMin1211.98411.94116.015.737.06.78M101.5016.404.96.0根據(jù)標準的規(guī)格設計，高等螺絲的示意圖如圖1.10所示：圖1.10高等螺絲（4）調(diào)節(jié)座是為了加強各個零件的組裝，具有調(diào)節(jié)作用。出現(xiàn)故障時，容易維修。而