边刷驱动设计报告

东南大学机械工程学院第1页共11页机械设计大作业——电动扫地车边刷驱动机构设计报告姓名：石卓学号：02011310020113100201131002011310指导老师：钱瑞明日期：2013.5.152013.5.152013.5.152013.5.15东南大学机械工程学院第2页共11页目录一、设计任务.................................................................................................................................31、基本要求...........................................................................................................................32、设计要求.............................................................................................................................3二、方案设计...................................................................................................................................41、电机选择.............................................................................................................................42、电动推杆的选择...............................................................................................................43、连杆选择...........................................................................................................................44、传动机构设计...................................................................................................................5三、计算分析.................................................................................................................................71、连杆及电推杆的运动曲线...............................................................................................72、连杆的尺寸及分析.............................................................................................................83、边刷的尺寸界限.............................................................................................................10四、心得体会与建议...................................................................................................................101、心得体会.........................................................................................................................102、意见与建议.....................................................................................................................11五、参考文献...............................................................................................................................11东南大学机械工程学院第3页共11页一、设计任务1111、、、、基本要求基本要求基本要求基本要求1、能够实现边刷的两自由度运动。2、清扫时的连续单向旋转运动（转速900rpm,转向不限）。3、清扫开始前的放下运动（压地）及清扫结束后的抬起运动（悬空）。4、清扫时边刷旋转轴线尽可能与地面垂直。5、机构运动的动力源：电机，电动推杆。6、边刷最大外径690mm，其他尺寸自定。2222、设计要求、设计要求、设计要求、设计要求1、根据运动要求和空间布置，设计计算确定构件尺寸2、选择动力源，构思连杆机构的结构方案，运动副和构件等3、绘制装配图——A2图纸1张,标注主要几何尺寸和形位公差，技术要求、明细表等；标题栏中注明班级学号、姓名。4、明细表——非标件、标准件分别编号，非标件标号:1,2,3,…;标准件编号：B1,B2,B3,…。内容按制图课要求，标准件代号查机械设计手册5、A4零件图1张（杆件），标注尺寸、形位公差、表面粗糙度，技术要求等；标题栏中注明班级学号、姓名。二、方案设计1111、电机选择、电机选择、电机选择、电机选择永磁同步电机：额定功率：200w额定电压：24v额定转速：900rpm好处：永磁同步电机与普通交流变频电机比它是高效率、高力矩惯量比、高能量密度，东南大学机械工程学院第4页共11页是个环保低碳电机。2222、、、、电动推杆的选择电动推杆的选择电动推杆的选择电动推杆的选择LAP22电动推杆：标准行程：100mm实际行程：100mm速度：26-36mm/s动态载荷：400N减速比：N2电机参数：DC24V额定电流：4.5自锁系数：0.35自重2kg3333、、、、连杆选择连杆选择连杆选择连杆选择选择截面为工字钢的杆件它的好处是：1、翼缘宽，侧向刚度大。抗弯能力强。2、翼缘两表面相互平行使得连接、加工、安装简便。3、与一般型钢相比，成本低，精度高，残余应力小，无需昂贵的焊接材料和焊缝检测，节约钢结构制作成本30%左右。4、相同截面负荷下．热轧H钢结构比传统结构重量减轻15%-20%。4444、、、、传动机构设计传动机构设计传动机构设计传动机构设计传动设计是为了达到两个“点”，一个点是在边刷工作时，边刷及其连杆所要达到的位置。此时，电动推杆处于最大推程，即总长度为305+推程（100），而连杆和边刷的工作面正好为水平状态，再考虑到电杆和连杆的重力以及直角三角形的稳定性，边刷工作的可以更稳定；另一个点是边刷休息时，边刷及连杆所要处的位置。此时，电推杆正好是收缩为推程为零时，而边刷离开地面足够高度（高于或等于车子地盘）。电推杆主要提供动力，连杆确定电刷的运动轨迹。东南大学机械工程学院第5页共11页连杆传动装配图：东南大学机械工程学院第6页共11页三、计算分析1111、、、、连杆及电推杆的运动曲线连杆及电推杆的运动曲线连杆及电推杆的运动曲线连杆及电推杆的运动曲线1、如装配图所示，再以电推杆末端的孔心为参考点。根据余弦定理：=β1arccos(200×405×2-351200405222+)07.60°=当不工作时，杆绕铰支座旋转，电动推杆同时收缩。为了得到运动曲线，先算出边刷休息时，电推杆与车前端的角度β281.0530351305230β°22222305×230×2cosarc=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−+=由初末点推出参考点的轨迹为：东南大学机械工程学院第7页共11页该轨迹是以()28.3523035122=+=R为半径的圆弧。2、下面再具体分析第三杆件及边刷的运动轨迹：粗实线2和3分别代表第三杆件上下两个孔的运动轨迹；粗实线4为边刷的运动轨迹。东南大学机械工程学院第8页共11页2222、连杆的尺寸及分析、连杆的尺寸及分析、连杆的尺寸及分析、连杆的尺寸及分析东南大学机械工程学院第9页共11页经过运动轨迹的描绘，三个连杆的长度尺寸已经确定没有问题了。现在我来大致算下杆件的承载能力。查表热轧工字钢（GB706-88）中的10号钢，100h=，5.4d=，其理论质量为11.26Kg/m,而我的三个杆件的28h=，10d=。则每个杆件的理论质量约为63.5226.11=Kg/m。三个杆的总重26.73×0.43×63.5m=Kg此重量远远小于电推杆的载荷400N。3333、、、、边刷的尺寸界限边刷的尺寸界限边刷的尺寸界限边刷的尺寸界限为了能够清扫更多的垃圾，我们希望边刷外径足够的大。根据几何尺寸的模拟测量，得到本机构的边刷的最大外径为690mm。如图：h东南大学机械工程学院第10页共11页四、心得体会与建议1111、、、、心得体会心得体会心得体会心得体会本次的连杆机构设计使我收获最大的是：有些东西看似很简单，但是真正去细化的时候，会发现很多的问题。当我把连杆传动方案想好之后，面临的第一个问题就是杆的尺寸、电推杆的尺寸。然后就是杆与杆、杆与电推杆之间怎么铰接的问题。有的同学说这些不重要，差不多就行。但是实际上是挺重要的，定尺寸需要到网上查看一些资料，比如电推杆尺寸规格、工字钢的尺寸规格。这样设计出来的东西才有实用性。有时候，一些问题比如杆与杆的铰接，哪一个杆在前哪一个在后。虽然不太重要，但是当多个零件组合时，这个问题就重要了，否则会装不上去的。还有，刚开始我选择用圆柱销链接两个杆件，因为网上说圆柱销也可以定位的很好，但是后来想想传动起来可能不稳定。于是，我就选择了六角螺栓。做完这个机构设计，我的一个感受就是，做事情之前要先尽量多思考，然后再有敢重新来过的勇气，因为总有些问题是只有做到那一步才会发现的。还有就是做好并不代表完事了，还要多方面的考虑来验证实用性，因为一个水桶的盛水量是由最低的那块板决定的。总之，我非常高兴能独立完成这个作业。这个作业让我熟练了CAD的使用、让我了解了很多的零件尺寸规格、强化了资料的查询能力；另一方面，我更学会了做事情需要细心、敢做、耐心。2222、、、、意见与建议意见与建议意见与建议意见与建议经过最后模拟计算，虽然工件以及边刷的工作轨迹是没有问题的，但是铰支座所受的力很大，基本上所有的力都在两个支座上了。如果改变电推杆的位置，就会有不同的受力，所以建议多分析几种位置，使得支座所受的力最小。东南大学机械工程学院第11页共11页五、参考文献1、《机械设计》：吴克坚、于晓红、钱瑞明主编，高等教育出版社。2、机械设计实用手册（第二版）：吴宗泽主编.化学工业出版社。3、《材料力学》（第五版）：刘鸿文主编高等教育出版社。4、《百度搜索》：网络查询