自动黑板擦的设计

1、II摘要教室黑板凌乱给教师和学生带来了诸多不便，灰尘漫天给学生健康和教室干净的形象带来影响。个人的身体健康在一定程度上取决于你所呼吸的空气的洁净程度。粉笔教具是目前教学的必备工具，用它来传授知识，是最原始和最传统的主要教学方法之一，粉笔其应用到现在已有几千年的历史，对人类的教育事业做出了不可磨灭的贡献，随着历史的进步和社会的发展，人类对粉笔教具的认识不断提高，即粉笔给人类教育事业带来进步和做出巨大贡献的同时，也给从事教育事业的教师及学生带来巨大的危害。根据全国部分城市调研资料显示，随着社会进步和社会节奏的加快，教师职业病率呈逐年上升的趋势，职业病呈现多样化方向发展，其中粉尘引起的尘肺以及各种急

2、慢性呼吸道疾病是中国目前职业病中最主要，危害最严重和最广泛的一种。学生近视患病率亦逐年上升，到了异常严重的程度。本文的设计思路电机通过采用自动送料螺杆的原则驱动，同时对设计方案进行了包括其机构组成和某些重要结构在内的具体设计。该机构介绍派生关系橡皮擦运动形式和结构参数的工作原理。该分析机构对研究黑板擦的运动规律具有重要意义。该黑板擦由外壳、减速器、齿轮、轴、轴承、毛毡等组成，黑板擦边缘采用密封装置，外接吸尘管。本文所设计的黑板擦具有收尘效率高，结构简单，清灰方便，成本低，可靠性高等特点。关键词：黑板擦、粉尘、电动机 第 1 章 绪论课题研究的背景“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。殊

3、不知，赞美背后，隐忧多多。板书带来的“粉笔综合症”已成为广大师生的头号健康隐患。教师常年使用粉笔，不自主地“吸”入大量粉尘，容易患上呼吸系统疾病。而学生与粉笔尘接触时间长，易受教室二次扬尘的危害，他们受到的危害甚至比教师更为严重。一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔灰尘的侵袭；一名教师从站到讲台上到退休大多在40年左右，生命的大半时间都要“吃粉笔灰”。因为每天上课要写板书、擦黑板，粉笔灰经常把老师弄得蓬头垢面。而且老师总是一边写板书，一边讲解，甚至有时一边擦黑板，粉笔灰也就自然而然地被吸进去。要是遇到上老师感冒、咳嗽，粉笔灰更是雪上加霜，严重的

4、还会引发哮喘。据估算，一般而言，一名中学语文老师在一节45分钟的课上，需要写一黑板的板书，而一黑板的板书需要用掉半支粉笔；而一名中学英语老师或数学老师在一节45分钟的课上，往往需要写5黑板的板书，大约就要用掉两支半的粉笔。而毕业班的老师一天最多需要上6节课，就相当于要“吸”掉 12支粉笔综观国内外教学界，普通常用的黑板擦只是将毛毡放人铁皮盒内，教师上课擦黑板时，飞扬在空中的粉笔灰尘被人吸人肺部，久而久之给师生的身体健康带来极大损害。随着科学技术的飞速发展，我们利用自己的创造力来研制一种防尘黑板擦，把师生从充满粉笔灰的教室中解放出来就成了刻不容缓的问题。粉尘影响老师及学生的身体健康。并且值日生很

5、难将粉尘清除干净。一般黑板擦有以下弊端：（ 1）无法控制粉笔灰的污染；（ 2）无法使黑板擦拭干净；（3）无法清除黑板擦毛层上的粉笔灰； （ 4）一般黑板擦质量差，易坏。国内外研究现状电动黑板擦 黑板板体上下边缘各设有一组链轮链条组，两组链轮链条组各有一个链轮连接，有可驱动其传动的电机。电动清洁黑板，在板面顶边安装电机，电机转轴横向架设在板面顶边，紧贴板面在其底边安装横板状清洁器。一种彻底清洁黑板擦黑板，黑板擦带来回滑动，由于磁铁的作用使黑板擦毛附近，以清洁黑板前。一种自动清洗过程中自动表在哪里清洗向下闭合时，老师向上打开。两个清洁器分别固定于黑板 两侧，在黑板清洁的的过程中进行空气清洁。全自动

6、清洁黑板擦，擦板的下表面有 毡绒，在擦板下表面四周设有滚轮，擦板中间设有吸尘层，在吸尘层上方还有电池 仓，该电池层通过触摸按钮与电路动力装置连接。腕带与黑板油漆刷，刷板，手镯 和手链是电路板的背面从表刷，刷设置一个手腕。新型电动黑板装置只要打开开关 就可以擦字，使用安全，无污染，用电少，寿命长。吸尘黑板擦 擦黑板时粉尘可以吸收，避免粉尘，对环境的污染。真空吸尘器吸尘粉笔擦身体，在其小口设电刷。小型吸尘器主体顶部设置有除尘口，擦黑板的同时将粉笔尘 吸收，避免粉笔尘污染环境。黑板擦体下部固定设置海绵擦体，侧刷，在黑板擦体 上部设置防滑刷，刷掉粉笔灰。软皮背擦拭自动清洁黑板，用软面皮做成书写面套，

7、下衬铁皮托板，取代传统黑板的硬质板面，面套可前后滚动循环书写使用。集尘式黑板刷 在擦干净黑板的同时又能将粉笔灰收集起来，和普通的黑板刷使用方法相同。集尘式黑板擦，本技术简单合理，擦、吸、滤、排一气完成，设计了最合理的适用 于不同粗糙度的黑板和带孔的毛刷擦板。镀膜粉笔，本产品不脱粉，耐潮湿。新的 电除尘黑板，用控制电源，完成工作后，灰尘可以在端部领取一个小盒子，利用电 场和电磁感应原理。可制成微型吸尘器无尘黑板擦清洁，除尘工具也可以做广泛应用于写字楼，商业，酒店和家庭。自动吸尘黑板刷 清洁橡皮擦，利用电机的高速旋转会将粉吸入真空，过滤灰尘和废气清洁的空气。自动清洗黑板刷，使用，利用电力可以做，既

8、清洁灰尘，同时也降低了劳动强 度，还必须自动擦去灰尘吸入集尘袋，而不是粉尘飞扬，从而保证了洁净室空气。电动吸尘板擦擦黑板时，不仅有利于无尘黑板表面，更要与所有的灰尘吸进机器， 再次以避免灰尘污染，从而在保护环境中发挥作用的接触。自动吸尘黑板擦，使用 时动力传动黑板擦擦体在导轨引导下做紧贴黑板的横向运动，擦体两侧的擦条同时 做上下运动，将黑板上的粉笔字迹擦去。集尘式快速清洁黑板刷，长度和板的高度， 就像一个小一刀切超过几厘米黑板的平均宽度挂在黑板上，你可以自由滑动，集成 式黑板干净。防尘清洁黑板，由黑板一块、有小孔的铝合金挡板、一个装粉笔的长方形槽、两个铝合金扣组成。卫生黑板 使用时把粉笔安插在

9、粉笔槽内，为师生使用提供便利，板面底边的粉笔槽可收集师生在板面书写粉笔字所掉落的粉笔灰。具有粉笔灰收集装置的组合式黑板，包括黑板外框，固定板面A，固定板面B，活动板面和集尘装置等。便于携带提取粉笔的黑板擦，盒体的下部装有刷体，盒体上部有一盒盖，盒盖和盒体一边铰链连接，盒体和盒盖的另一边接触边分别都装有磁铁。自动清洁黑板，有板面接灰槽，接灰槽安装在板面下方，板面上端设置储水管，储水管下部安装指向板面的喷嘴，板面两侧安装可摆动的清洁刷黑板发展的五个重要时代人们交流无非有两种方式，一是口语交流，二是书面交流。而有一种东西伴随着我们从小长大，一直影响和改变着我们的交流方式，它巧妙而生动地结合了口语和书

10、面两种交流方式，让我们既能看到又能听到，所以从古到今的教学、培训、演讲、会议、宣传等这些需要大量交流的场所，都离不开一个叫“黑板”的工具。在文字发明以前，人们发现木炭可以作画，在欧洲的一些古代岩洞里可以发现古代的一些壁画，画着这些壁画的岩壁从传统意义上讲已经可以称为黑板。但是随着时代的发展，“黑板”这个名词也在不断地丰富和完善她自身的内涵，不断地强化和提升她自身的功能。我们中国黑板批发网通过对行业的仔细研究和全局的深入酝酿，提炼总结出了黑板发展演变史上的五个重要时代：第一代是写字类黑板：选用的是生产生活中最常见的材料制作而成，主要用普通笔支在表面书写文字为主，如木制黑板、水泥黑板、玻璃黑板和金

11、属黑板等。第二代是无尘类黑板：为了适应专业书写和安全环保的要求，逐渐产生了特制的书写面板材料，既能好写好擦又没有粉尘污染，如普通白板、专业书写级白板、绒布告示板、表格画线板和环保书写膜等。第三代是影音类黑板：借助现代科学技术的发展，特别是投影成像类的产品出现，黑板也从简单的文字书写演变到具有图片显现的功能，并且可以整合音响话筒之类配套产品，图文结合声情并茂成为黑板发展史上一次质的飞跃，比如我们现在常见的亚光投影白板、电动投影白板、投影幕布、复印式电子白板、电子显示屏、荧光黑板等。第四代是交互类黑板：图文结合的黑板往往按着事先设置好的图文很被动的显示给听众，这又恰恰失去了黑板与身俱来应该有的随心

12、书写自由演示的优点。直到近几年来电脑技术的不断应用和广泛普及，人们终于发明出了一种划时代的革命性产品交互式电子白板，实现了黑板和电脑互通互联，让浩瀚无穷的互联网可以无限地展现在黑板这方寸之间，任由我们随意点画畅游天地，如压感式电子白板、超声波电子白板、电磁式电子白板、红外式电子白板、激光式电子白板等。第五代是显像类黑板：这一代产品主要集中解决了交互式电子白板需要各种外设硬件来配套使用，把成像显像技术和互联网络技术全部集中在了黑板自身身上，从此黑板包容无限其乐无穷，可以淋漓尽致地为人们交流提供最直接最简单的书写服务，同时又可以声色俱全地提供最高效最丰富的图像服务，如电视型黑板、电脑型黑板、手机型

13、黑板、电纸书、数字标牌等。你读到这里是不是有点惊奇，甚至想大加感叹一下，一块小小的黑板居然有这么多无人知晓的灿烂历史，一块小小的黑板居然为人类的交流发挥着不可替代的作用！正因为如此，我们中国黑板批发网的全体员工们一直秉乘“让我们的黑板改变您的视界”，从每一个细处，从每一个点滴，都人性化地设计和思考，让每一位用户都能体会到全新的书写感觉，让每一位听众都能享受到全新的视觉效果，已然成为我们永不停歇的夙愿。课题研究的目的及意义1、研究的目的众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，而黑板擦是与黑板如影随形的另一样教具。无论是从小学还是到大学，教室里都会使用到黑板和黑板擦，而一般我们平时使用的

14、人工黑板擦不但要用力、费时，还有粉尘污染空气的缺点。每当下课了擦完黑板的时候教室里就粉尘飞扬，影响了下堂课的教学。这样，不仅危害了老师和学生的健康，同时也给教学带来很大的不便，有时候老师在上面讲课，拿黑板擦转身擦黑板的时候，学生可能会乘机在下面捣乱，因而扰乱课堂秩序，影响了教学质量，因此，就有全自动黑板擦的诞生。为了解决教学工作中的困难和人工黑板擦给老师和同学带来的不便，这样一种自动黑板擦的生产将是教育行业的一大福音。2、研究的意义空气中的粉尘对人类健康的威胁是一个全球性的问题，空气中的粉尘进入人的呼吸道会引起各种疾病，给青少年们创造一个无尘的学习环境尤为迫切。学校教室粉尘产生的原因，很大一部

15、分是由于用人工擦黑板，很多改进黑板的措施应用而生，但是这些设计方案或是不能从根本上解决问题，或是成本太高，从而是这些设计方案在现行的生活中不能普及。为此，设计了一种无尘自动擦黑板机构，该机构能够实现完全自动自动擦黑板，并且能防止粉尘扩散，具有良好的应用前景。粉笔灰是传统黑板黑板擦粉笔构架中普遍存在的问题， 统计分析表明粉笔粉尘的90%来源 于黑板擦的积累粉尘的飞扬与黑板擦清灰过程的粉尘飞扬，黑板擦在清除黑板过程中摩擦起尘仅占10%，因此，清除积累在黑板擦上的粉尘具有现实意义。最近推出的白板白板擦白板笔构架虽然可以回避这一问题，但是使用成本高，对传统黑板黑板擦粉笔构架的替换所需的投入大。目前在我

16、国绝大多数场合的应用条件还不成熟，我国的教育系统仍主要采用传统黑板黑板擦粉笔构架模式。近二十年来，我国科技工作者对传统黑板黑板擦粉笔购架及其组成中的黑板、黑板擦亦试图做较多的改进出现了若干设想和设计，如无尘粉笔、无尘黑板、电动黑板擦等，有些设计甚至已成为商品，然而，直到目前还没有一项设计或产品真正普及开来，主要问题在于实用性差，应用效果不佳等。粉笔灰尘影响了教育系统广大师生的身心健康，以影响了使用场合的公共环境卫生。本设计的内容自动清洁黑板擦选用电动机来驱动，电机轴上带一个小齿轮，小齿轮为主动轮，由它带动从动轮大齿轮做旋转运动，大齿轮的轴端带有毛毡，毛毡旋转可以擦去黑板上的笔迹，旋转的毛毡分上

17、下两排，可以把黑板擦得很干净。黑板两侧，左边是一根光杠，右边是丝杠，丝杠也是由电动机带动来带着黑板擦做上下进给运动，而左边的光杠只起一个导向的作用。当擦完黑板，黑板擦是停留在最上面的，需要的时候再让它做进给运动。黑板擦的周围是密封圈，同时还装有吸尘口，在黑板擦的右边有一个总的出口，用来把粉尘吸到积尘盒里面，当积尘盒满了再把它打开倒掉里面的粉尘。第 2 章 自动黑板擦方案的确定及工作原理设计方案的确定自动选择电机通过皮带传动带动橡皮擦，电机轴功率，通过减速机。减速器再将动力传给主动轮小齿轮，由它带动从动轮大齿轮做旋转运动，大齿轮的轴端带有毛毡，毛毡旋转可以擦去黑板上的笔迹，旋转的毛毡分上下两排，

18、可以把黑板擦得很干净。黑板两侧，左边是一根光杠，右边是丝杠，丝杠也是由电动机带动来带着黑板擦做上下进给运动，而左边的光杠只起一个导向的作用如果擦完黑板擦是留在上面，当你做到这一点，然后进给运动的需要。是一个环形嵌装在橡皮，也与右侧橡皮擦真空口有一个出口总额为尘归尘在框中吸的时候，垃圾桶满了，再把它打开倒出里面的灰尘。现在学校普遍使用的黑板擦，结构十分简单，仅有擦去黑板上粉笔字的单一功能。这种黑板擦带来的结果是粉笔灰在教室内四处飞扬，造成教室内环境污染，给教师和学生带来诸多不便。无尘黑板擦就是针对这一问题，提供一种可防止粉笔灰四处飞扬的无尘黑板擦。在擦除黑板，黑板清洁过程中的作用，清洁和灰尘的完

19、成，降低了用户的劳动强度，提高工作效率，整个结构是简单的。工作原理黑板的左边安装一根光杠，光杠上下用滑动轴承座来固定在在墙上，右边用一根普通丝杠，丝杠两端用滚动轴承座来固定在墙上，丝杠的上端用大齿轮来带动，由电动机来驱动小齿轮，在由大齿轮来驱动丝杠旋转。黑板擦由电动机带动，它有一个主动轮和五个大动轮、轴、还有轴承组成，黑板擦的内部结构分为两部分，上面的一排三个轴，下面的两个轴，他们上下左右就从事形成黑板擦整个。黑板擦内每根轴的端部都连接有一个毛毡，通过毛毡的旋转来擦拭黑板。具体见下图：第 3 章 自动黑板擦的设计及计算电动机选择经 试 验 作 用 在 黑 板 面 上 的 应 力 118.52P

20、a ， 则 它 所 需 要 的 压 力F A 118.52 0.45 0.375 20N , 所需电动机的输出功率为Pw 0.6kw, 则电动机所需功率为PdPw 0.6 0.67kw，查机械设计常用元器件手册695页表 4-1 ，选用d 0.9Y802-4 电动机，功率P 0.75kw，转速n 1390r min 。3.2 减速器的设计3.2.1 主要部件的选择目的过程分析结论齿轮齿轮传动平稳齿轮轴承此减速器轴承所受轴向力不大球轴承3.2.2 分配传动比选定的电机的实际转速为1390r/min， 则需要设计一个减速比约为6.45左右的减速器以控制速度。查机械设计课程设计手册可知单机减速传动比

21、为4 6，为了 TOC o 1-5 h z 使减速器结构简单，并且又能达到预想的性能，选择减速器的传动比为6。参数的设定由传动比计算得i=6，假设电机的输入轴0 轴、减速器输入轴1 轴、输入轴2、输出轴 3轴的转速分别为n0、 n1、 n2； 对应于 0 轴和其余各轴的输入功率分别为P0、P1、 P2；对应于0 轴和其余各轴的输入转矩分别为T0、 T1、 T2；相邻两个轴之间的传动比分别为i01 、 i12；相邻两轴的传动效率分别为01、12。轴号电动机0轴圆柱减速器工作机3轴1轴2轴转速n(r/min)n0=600n1=600n2=100n3=100功率P（ W）P0=200P1=198P2

22、=196P3=194转矩T（ Nm）T0=3.18T1=3.15T2=18.7T3=18.5两轴联接联轴器齿轮联轴器传动比ii 01=1i12=6i23=1传动效率01 =0.9912=0.9923=0.99齿轮的设计选小齿轮的齿数为Z1=19，大齿轮的齿数为Z2=i Z1=6 19=114,取Z2=114.由于齿轮传动比较大且为整数，在工作过程中，长时间和同样位置齿轮啮合，不利于齿轮的维护，所以将齿轮2 的齿数设定为112，传动比约为5.85，误差小于1%。试算小齿轮分度圆的直径d1t , 由计算公式得，d1t=19.53mm计算纵向重合度=0.832 dZ1 tan =0.832 0.45

23、19 tan15 0=1.906计算载荷系数已知系数KA=1.35根据 v 0.618m/s， 七级精度，查得动载荷系数KV =1.058查得 K H =1.000 KH =1.646故载荷系数K KAKVKH KH =2.351按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式可得dt d1t3 K /Kt =19.7mm结论： d 1 19.7mm mn 1mm结论：齿数Z1 19 Z2 113轴的结构设计选择轴的材料为45 钢，调质处理。查表，取A0 110 则初步估算轴的最小直径dminA03 P1 /n1 1103 0.2/1390 7.63mm这是安装联轴器处的轴的最小直径d1 2，此处要

24、开键槽，所以校正值d1 2 7.63 （1 4%） 7.935mm，联轴器的计算转矩Tca KAT1查表取KA 1.3，则Tca KAT1 1.3 3183 4137.9Nmm查机械设计手册，选用 GB/T 3852-1997 中的 LT2 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为16000Nmm。 半联轴器的孔径12mm,轴孔长度L=20 mm,J型轴孔， A 型键，联轴器主动端的代号为LT2 12*12 GB5014-1985， 对应的， 轴段 1 的直径 d1 12mm，轴段 1 上的长度应比联轴器主动端轴孔的长度稍长。3.3 齿轮的设计确定类型、材料及参数（ 1）黑板擦为一般工作机器，速度不高，

25、故选用8 级精度（GB10095-88）（ 2）材料选择：由机械设计教材可以选择小齿轮材料为40Cr（调质） ，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（ 3）初选小齿轮齿数Z1=24,设齿数比u 为 3.2，大齿轮齿数Z2=3.2 24=76.8，取Z2=77。3.3.2 按齿面接触强度设计由设计计算公式d1t 2.32 3 取Z2=77。3.3.2 按齿面接触强度设计由设计计算公式d1t 2.32 3 KT1 u 1( ZE )2d u H(1) 确定公式内的各计算数值a 、试选载荷系数Kt =1.3;b 、计算小齿轮传递的转矩；T1

26、=95.5 105 P1 95.5 105 0.75=n1390 0.9mm=0.573 104mm.c 、选取齿宽系数d 1 ；d 、查得材料的弹性影响系数1； ZE 189.8MPa2e 、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限H lim 1 600MPa ，大齿轮的接触疲劳强度极限H lim 2 550Mpa ；f 、计算应力循环次数( 设擦体寿命10 年，每年工作210 天，每天工作8 小时)N1=60n1jLh=60 1251 1 8 210 10 1.26 109;N2=N1 uN2=N1 u1.26 1093.20.39 109;g 、取接触疲劳寿命系数KHN1=0.90,KHN

27、2=0.95;h 、计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得：H 1 KHN1 lim1 0.9 600MPa 540MPa 1SK HN2H 2lim2 0.95 550MPa 522.5MPa。2S2）计算a 、试计算小齿轮分度圆直径d1t, 代入 H 中较小的值;2.3231.3 0.573 104 4.2 189.8 2mm 25.256mm13.2 522.5b 、计算圆周速度vd 1tn1d 1tn1v60 100025.256 1251m/s 1.65m/s60 1000c 、计算齿宽bb d d1t 1 25.256mm 25.256mmbhd1t 25.246

28、模数mtmm 1.052mmZ124齿高h 2.25mt 2.25 1.052mm 2.368mmb 25.256 10.67h 2.368根据 v 1.65m/s， 8 级精度，由图10-8 查得动载系数kv=1.12；直齿轮kHkF1;查得使用系数kA1;用插值法查得8 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，kH1.435;b 10.67, kH1.435 查图 10-13 得kH1.354;h故载荷系数K kAkVkH kH 1 1.12 1 1.435 1.607;f 、按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，得f 、按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，得1.607d1 d1t3 K 2

29、5.256 3 mm 27.105mm Kt1.3g 、计算模数d1 d1 mZ1mm 1.13mm.243.3.3弯曲强度的设计公式3.3.3弯曲强度的设计公式按齿根弯曲强度设计2kT 1 YFaYSa m 32()dZ12 Fa 、 查 得 小 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 极 限 FE1 500 MaP； 大 齿 轮 的 弯 曲 强 度 极 限FE2 3 8 0MaP;b 、取弯曲疲劳寿命系数kFN1 0.85, kFN2 0.88;c 、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数s=1.4 得kFN 1 FE1 0.85 500f 1MPa 303.57MPa TOC o 1-5 h z s

30、1.4kFN 2 FE20.88 380f 2MPa 238.86MPas1.4d 、计算载荷系数kK kAkVkF kF1 1.12 1 1.354 1.516e 、查取齿形系数YFa1 2.65; YFa2 2.226；f 、查取应力校正系数YSa1 1.58;YSa2 1.764；g 、计算大小齿轮的YFaYSag 、计算大小齿轮的Y Fa1YSa1F1Y Fa2Y Fa1YSa1F1Y Fa2Y Sa22.65 1.58303.570.013792.226 1.764238.860.01644大齿轮的数值大2）设计计算2kT1mdZ120.01644mm 0.79mmYFa2kT1md

31、Z120.01644mm 0.79mm( F ) 31 242对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m=1.13大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数m=0.79，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关， 可取由弯曲强度算得的模数0.79 并就近圆整为m=0.8， （查机械原理教材表），按接触强度算得小齿轮的分度圆直径d1=27.105mm算出小齿轮齿数，,d127.10534Z134m 0.8大齿轮齿数Z2 3.2 34 108.4, 取 Z2=108.3.3.4 几何尺寸计算1）计算分度圆直径d1 Z

32、1m 34 1）计算分度圆直径d 2 Z 2m 108 0.8mm 86.4mm查机械设计教材，u ww12 dd21 8267.42 3.2, 所以初设的齿数比u 3.2成立。2）中心距d1 2）中心距d1 d227.2 86.4mm 56.8mmB 1 35mm.3)齿轮宽度bdd1 1 27.2mm 27.2mm取 BB 1 35mm.3.4 轴的设计3.4.1 材料的选取选用 45 号钢调质处理；查机械设计教材第370页表15-3 取许用扭转切应力35MPa A0 112d min0.75 0.92112 d min0.75 0.92112 3434.75mm 12.5mm1n 139

33、0434.75)ud1段要装配滚动轴承，所以查简明机械设计手册第351 页表 14-5 取 d1 14mm,查手册，选用7302 滚动轴承，d=15mm,D=42mm,B=13mm,C=11.97KlN1 , B 1 1 15mm;d 2段要装齿轮，该轴段上开有键槽，因此取 d2 12.5 1 5% 13.125mm，查手册圆整成标准值取d2 18mm， l2 B2 2 30 2 28mm；d 3段安装套筒和轴承，所以d3 d1 14mm， l3 13 7 2 1 23mm；d 4段安装轴承端盖，端盖厚度为10mm，所以d4 12mm， l4 21mm；d 5段伸出端，定为d5 11mm， l

34、5 25mm；L l1 l2 l3 l4 l5 112mm。3.4.2轴的校核L1 l1 15mm L2 l2 l 3 51mm L3 l4 l5 46mm作用在齿轮上的圆周力：2T1 Ftd12 0.573 104421.32N27.2Fr Fttg421.32 tg200 153.349N直齿轮压力角）作用在轴上的外力：F 20N求垂直面的支反力L 2FrF1VL1L251 153.349N 118.5N15 51F2V Fr F1V 153.349 118.5N 34.849N计算垂直弯矩Mav F 2vL2 34.849 51 10 3 1.777N mM av F1vL1 118.5

35、 15 10 3 1.778N m求水平面的支承力L2FtF1HL1 L215 5151 421 3251 421.32 N 325.57NF2H Ft F1H 421.32 325.57N 95.75N求水平面弯矩MaHF1HL1 325.57 15 10 3 4.884N mM aHF 2HL2 95.75 51 10 3 4.883N m求 F 在支点产生的反力FL320 46F1F FL320 46 N 13.94NL1 L2 15 51F 2F F 1F F 13.94 20N 33.94N求 F 力产生的弯矩M 2FFL320 4610 3 0.92N mMmFF1FL113.94

36、15 10 3 0.21NmF 在 a 处产生的弯矩MmFF1FL113.9415 10 3 0.21Nm求合成弯矩，考虑最不利的情况，把MmF 与Mav2MaH2 直接相加Mam MmFMav2 MaH20.211.7772 4.8842 5.41N m求危险截面当量弯矩，从图可见，m-m处截面最危险，取折合系数0.6，其当量弯矩为：Me Mam2 T1 25.4120.6 5.73 26.14N m计算危险截面处轴的直径45 号钢调质，查课本362 页表 15-1 得 B 640MPa，许用引力Me 6.41 1031b 60MPa ，则；mm 10.22mmd1b 60MPa ，则；mm

37、 10.22mm0.1 1b 0.1 60因为 d5 11mm d，所以该轴是安全的。3.4.3 轴承寿命校核已知轴上齿轮受切向力Fte 421.32N , 径向力Fre 153.349N , 轴向力Fae 20N ,齿轮分度圆直径d 86.4mm，齿轮转速n n11251 r 390.94 r ，运转中u 3.2 minmin有轻微冲击，轴承预期寿命Lh10年，两个轴承型号均为7302.查简明机械设计手册可知7302 的基本额定动载荷C 11.97KN , 基本额定静载荷C0 9.37KN .求两轴承受到的径向载荷Fr1 和 Fr2将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系，由

38、力分析可d86.4Fre 29 Fae 153.349 29 20Fr1v29 3729 372 N 54.29NF将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系，由力分析可d86.4Fre 29 Fae 153.349 29 20Fr1v29 3729 372 N 54.29NFr2vFre Fr1v 153.349 52.29 101.06NFr1H2929 3729Fte421.32N 185.13Nte 66Fr2HFte Fr2H421.32 185.13 236.19NFr1 Fr1v2Fr1H254.292 185.132N 192.93NFr2 Fr2v2 Fr2H2

39、101.062 236.19Fr2 F求两轴承的计算轴向力Fa1和Fa2对于 7302 型轴承，按机械设计教材表13-7，轴承派生轴向力FdFr , 查机械设2YY=2.2,e=0.27.Fr1192.93Fr1192.93N 43.58N2Y 2 2.2Fr2256.90 N 58.39N 2Y 2 2.2Fa1 Fae Fd2 20N 58.39N 78.39NF 2Fd2 58.39Na2 d2 TOC o 1-5 h z 求轴承当量动载荷P1和P2Fa178.39a10.4063 eFr1192.93Fa258.39a20.2273 eFr2 256.90对轴承 1X1 0.40对轴承

40、 1X1 0.40Y12.2对轴承 2X21Y2013-6 得， fp 1.0 1.2 ，取 fp 1.1 ，则：P1fp X1Fr1 Y1Fa11.1 0.40 192.93 2.2 78.39 N 274.593NP2fp X2Fr2 Y2Fa21.1 1 256.90 0 58.39 N 282.59N验算轴承寿命P2P1 , 所以按轴承2 的受力大小验算Lh106 Lh106 C60n P260 390.94282.591061011970 311294400.34h Lh3.4.4 键的设计与校核d2 18mm装齿轮，查简明机械设计手册139 页表 7-2 选键为 b h： 6 6，

41、查手册 可 得 p 1 0 0 1 2 M0 P a， 因 为 l 2 28mm ， 初 选 键 长 为22mm， 校 核4T 4 0 573 104M P a 9.65M P a b ，所以所选键为：b h l : 6 6 22。d h l 18 22 6擦体：长度：366mm宽度：140mm黑板：长度：355mm宽度：340mm丝杆长度：620mm螺纹可自锁；光杠长度：620mm。丝杠的校核：经试验丝杠最大重量为500N,丝杠最大起重高度为620mm采用单,头梯形螺纹，螺旋应有自锁性。1 、选择材料和许用应力螺杆材料选45钢，调质处理，材料的屈服极限s 360N mm2（由机械设计教材得）

42、 ，由机械设计手册得螺杆的许用应力s 120 72 N mm2 ，可取35100 N mm2 。螺 母 材 料 选 青 铜 ， 由 手 册 可 得 螺 母 的 许 用 应 力 b 4060N mm2 ， 取b 50 N mm2 ；30 40 N mm2 ，取35N mm2 。黑板擦体螺旋系低速传动，由表12-1-9 查得许用比压p 18 25N mm2，取p 20 N mm2 。2、按耐磨性计算螺纹中经取 1.7 （整体式螺母）， d2 0.8 F 0.8500 mm 3.1mm。2p1.7 20由GB5796.3-86可选d 8,P 1.5, d2 7.25, D4 8.3,d3 6.2,D

43、1 6.5的梯形螺纹，Tr 8 1.5 7H 7e。螺母高度H d2 1.7 7.25mm 12.325mm，取 H 13mm。则螺纹圈数n H P 13 1.5 8.7圈。3、自锁性验算S P 1.5mm，故螺纹升角为arctgd2arctgd2arctg 1.53046 127.25f 0.08 0.10，取 f 0.09,300，可得当量摩擦角arctg f arctg 0.090 5019 23 。因为，故螺纹自锁可靠。coscos1524、螺杆强度验算由手册得螺纹摩擦力矩公式Mt1 1 d2Ftg7.25 500 tg 3046 125019 23290N mm22代入得当量应力：2

44、4 50036.2222900.2 6.2319.6N mm2所以螺杆的强度足够。5、螺母螺纹强度验算因螺母材料强度低于螺杆故只计算螺纹强度即可：由设计手册得，螺纹牙根部的宽度b 0.65P 0.65 1.5mm 0.975mm，基本牙型高 H1 0.5P 0.5 1.5mm 0.75mm。代入上式得螺母剪切强度F5002.26 N mm2D4bn8.3 0.975 8.73FH13 500 0.752螺母弯曲强度b2125.22 N mm bb D4b2n 8.3 0.9752 8.7b故螺母螺纹强度足够6、螺杆的稳定性验算l 0.5 620由上式得，200i 6.24式中 - 长度系数，与

45、螺杆的端部结构有关，按两端固定。从上式可得0.5。i - 螺杆危险截面的惯性半径计算临界载荷Fc 得d34Fc2EI2ac l2252 2.1 105 72.50.5 620 2N 1562NI a - 螺杆危险截面的惯性矩44d36.24I amm 72.5mma 6464E -螺杆材料的弹性模量，对于钢E 2.1 105 N mm2Fc 1562 3.1 2.5 , 故螺杆稳定性条件满足。F 500第 4 章 结论在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致

46、的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。可以说，毕业设计体现了我们大学四年所学的大部分知识，也检验了我们的综合素质和实际能力。同时也跨出了我的工程师之路的第一步。虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足：（ 1）我对机械设计理论方面的知识还没有十分扎实，对并没有投入生产，在实际生产中的产品，还要根据生产部门的设备，要求等，考虑零件的结构，精度和余量，难免会有我们现在没有考虑周全的内容。（ 2）对零件的设计、选择及材料的选取把握不准，其主要原因是对机械设计的基本知识的了解不足，没有在真正的实践，而且没有见过实体，一些细节部分没有掌握好。（ 3）整体设计是本次设计中最大的拦路虎，虽然课题要求进行简易的设计，但是设计过程中遇到了不少的问题，特别是对各机构的选用，