自動黑板擦的設(shè)計

1、II摘要教室黑板凌亂給教師和學(xué)生帶來了諸多不便，灰塵漫天給學(xué)生健康和教室干凈的形象帶來影響。個人的身體健康在一定程度上取決于你所呼吸的空氣的潔凈程度。粉筆教具是目前教學(xué)的必備工具，用它來傳授知識，是最原始和最傳統(tǒng)的主要教學(xué)方法之一，粉筆其應(yīng)用到現(xiàn)在已有幾千年的歷史，對人類的教育事業(yè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，隨著歷史的進(jìn)步和社會的發(fā)展，人類對粉筆教具的認(rèn)識不斷提高，即粉筆給人類教育事業(yè)帶來進(jìn)步和做出巨大貢獻(xiàn)的同時，也給從事教育事業(yè)的教師及學(xué)生帶來巨大的危害。根據(jù)全國部分城市調(diào)研資料顯示，隨著社會進(jìn)步和社會節(jié)奏的加快，教師職業(yè)病率呈逐年上升的趨勢，職業(yè)病呈現(xiàn)多樣化方向發(fā)展，其中粉塵引起的塵肺以及各種急

2、慢性呼吸道疾病是中國目前職業(yè)病中最主要，危害最嚴(yán)重和最廣泛的一種。學(xué)生近視患病率亦逐年上升，到了異常嚴(yán)重的程度。本文的設(shè)計思路電機通過采用自動送料螺桿的原則驅(qū)動，同時對設(shè)計方案進(jìn)行了包括其機構(gòu)組成和某些重要結(jié)構(gòu)在內(nèi)的具體設(shè)計。該機構(gòu)介紹派生關(guān)系橡皮擦運動形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)的工作原理。該分析機構(gòu)對研究黑板擦的運動規(guī)律具有重要意義。該黑板擦由外殼、減速器、齒輪、軸、軸承、毛氈等組成，黑板擦邊緣采用密封裝置，外接吸塵管。本文所設(shè)計的黑板擦具有收塵效率高，結(jié)構(gòu)簡單，清灰方便，成本低，可靠性高等特點。關(guān)鍵詞：黑板擦、粉塵、電動機 第 1 章 緒論課題研究的背景“一根粉筆，三尺講臺”，這是對教師的由衷贊美。殊

3、不知，贊美背后，隱憂多多。板書帶來的“粉筆綜合癥”已成為廣大師生的頭號健康隱患。教師常年使用粉筆，不自主地“吸”入大量粉塵，容易患上呼吸系統(tǒng)疾病。而學(xué)生與粉筆塵接觸時間長，易受教室二次揚塵的危害，他們受到的危害甚至比教師更為嚴(yán)重。一名學(xué)生從小學(xué)到讀完大學(xué)至少需要16年時間，這正是生長發(fā)育的黃金時期，卻要不斷受到粉筆灰塵的侵襲；一名教師從站到講臺上到退休大多在40年左右，生命的大半時間都要“吃粉筆灰”。因為每天上課要寫板書、擦黑板，粉筆灰經(jīng)常把老師弄得蓬頭垢面。而且老師總是一邊寫板書，一邊講解，甚至有時一邊擦黑板，粉筆灰也就自然而然地被吸進(jìn)去。要是遇到上老師感冒、咳嗽，粉筆灰更是雪上加霜，嚴(yán)重的

4、還會引發(fā)哮喘。據(jù)估算，一般而言，一名中學(xué)語文老師在一節(jié)45分鐘的課上，需要寫一黑板的板書，而一黑板的板書需要用掉半支粉筆；而一名中學(xué)英語老師或數(shù)學(xué)老師在一節(jié)45分鐘的課上，往往需要寫5黑板的板書，大約就要用掉兩支半的粉筆。而畢業(yè)班的老師一天最多需要上6節(jié)課，就相當(dāng)于要“吸”掉 12支粉筆綜觀國內(nèi)外教學(xué)界，普通常用的黑板擦只是將毛氈放人鐵皮盒內(nèi)，教師上課擦黑板時，飛揚在空中的粉筆灰塵被人吸人肺部，久而久之給師生的身體健康帶來極大損害。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們利用自己的創(chuàng)造力來研制一種防塵黑板擦，把師生從充滿粉筆灰的教室中解放出來就成了刻不容緩的問題。粉塵影響老師及學(xué)生的身體健康。并且值日生很

5、難將粉塵清除干凈。一般黑板擦有以下弊端：（ 1）無法控制粉筆灰的污染；（ 2）無法使黑板擦拭干凈；（3）無法清除黑板擦毛層上的粉筆灰； （ 4）一般黑板擦質(zhì)量差，易壞。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電動黑板擦 黑板板體上下邊緣各設(shè)有一組鏈輪鏈條組，兩組鏈輪鏈條組各有一個鏈輪連接，有可驅(qū)動其傳動的電機。電動清潔黑板，在板面頂邊安裝電機，電機轉(zhuǎn)軸橫向架設(shè)在板面頂邊，緊貼板面在其底邊安裝橫板狀清潔器。一種徹底清潔黑板擦黑板，黑板擦帶來回滑動，由于磁鐵的作用使黑板擦毛附近，以清潔黑板前。一種自動清洗過程中自動表在哪里清洗向下閉合時，老師向上打開。兩個清潔器分別固定于黑板 兩側(cè)，在黑板清潔的的過程中進(jìn)行空氣清潔。全自動

6、清潔黑板擦，擦板的下表面有 氈絨，在擦板下表面四周設(shè)有滾輪，擦板中間設(shè)有吸塵層，在吸塵層上方還有電池 倉，該電池層通過觸摸按鈕與電路動力裝置連接。腕帶與黑板油漆刷，刷板，手鐲 和手鏈?zhǔn)请娐钒宓谋趁鎻谋硭?，刷設(shè)置一個手腕。新型電動黑板裝置只要打開開關(guān) 就可以擦字，使用安全，無污染，用電少，壽命長。吸塵黑板擦 擦黑板時粉塵可以吸收，避免粉塵，對環(huán)境的污染。真空吸塵器吸塵粉筆擦身體，在其小口設(shè)電刷。小型吸塵器主體頂部設(shè)置有除塵口，擦黑板的同時將粉筆塵 吸收，避免粉筆塵污染環(huán)境。黑板擦體下部固定設(shè)置海綿擦體，側(cè)刷，在黑板擦體 上部設(shè)置防滑刷，刷掉粉筆灰。軟皮背擦拭自動清潔黑板，用軟面皮做成書寫面套，

7、下襯鐵皮托板，取代傳統(tǒng)黑板的硬質(zhì)板面，面套可前后滾動循環(huán)書寫使用。集塵式黑板刷 在擦干凈黑板的同時又能將粉筆灰收集起來，和普通的黑板刷使用方法相同。集塵式黑板擦，本技術(shù)簡單合理，擦、吸、濾、排一氣完成，設(shè)計了最合理的適用 于不同粗糙度的黑板和帶孔的毛刷擦板。鍍膜粉筆，本產(chǎn)品不脫粉，耐潮濕。新的 電除塵黑板，用控制電源，完成工作后，灰塵可以在端部領(lǐng)取一個小盒子，利用電 場和電磁感應(yīng)原理?？芍瞥晌⑿臀鼔m器無塵黑板擦清潔，除塵工具也可以做廣泛應(yīng)用于寫字樓，商業(yè)，酒店和家庭。自動吸塵黑板刷 清潔橡皮擦，利用電機的高速旋轉(zhuǎn)會將粉吸入真空，過濾灰塵和廢氣清潔的空氣。自動清洗黑板刷，使用，利用電力可以做，既

8、清潔灰塵，同時也降低了勞動強 度，還必須自動擦去灰塵吸入集塵袋，而不是粉塵飛揚，從而保證了潔凈室空氣。電動吸塵板擦擦黑板時，不僅有利于無塵黑板表面，更要與所有的灰塵吸進(jìn)機器， 再次以避免灰塵污染，從而在保護(hù)環(huán)境中發(fā)揮作用的接觸。自動吸塵黑板擦，使用 時動力傳動黑板擦擦體在導(dǎo)軌引導(dǎo)下做緊貼黑板的橫向運動，擦體兩側(cè)的擦條同時 做上下運動，將黑板上的粉筆字跡擦去。集塵式快速清潔黑板刷，長度和板的高度， 就像一個小一刀切超過幾厘米黑板的平均寬度掛在黑板上，你可以自由滑動，集成 式黑板干凈。防塵清潔黑板，由黑板一塊、有小孔的鋁合金擋板、一個裝粉筆的長方形槽、兩個鋁合金扣組成。衛(wèi)生黑板 使用時把粉筆安插在

9、粉筆槽內(nèi)，為師生使用提供便利，板面底邊的粉筆槽可收集師生在板面書寫粉筆字所掉落的粉筆灰。具有粉筆灰收集裝置的組合式黑板，包括黑板外框，固定板面A，固定板面B，活動板面和集塵裝置等。便于攜帶提取粉筆的黑板擦，盒體的下部裝有刷體，盒體上部有一盒蓋，盒蓋和盒體一邊鉸鏈連接，盒體和盒蓋的另一邊接觸邊分別都裝有磁鐵。自動清潔黑板，有板面接灰槽，接灰槽安裝在板面下方，板面上端設(shè)置儲水管，儲水管下部安裝指向板面的噴嘴，板面兩側(cè)安裝可擺動的清潔刷黑板發(fā)展的五個重要時代人們交流無非有兩種方式，一是口語交流，二是書面交流。而有一種東西伴隨著我們從小長大，一直影響和改變著我們的交流方式，它巧妙而生動地結(jié)合了口語和書

10、面兩種交流方式，讓我們既能看到又能聽到，所以從古到今的教學(xué)、培訓(xùn)、演講、會議、宣傳等這些需要大量交流的場所，都離不開一個叫“黑板”的工具。在文字發(fā)明以前，人們發(fā)現(xiàn)木炭可以作畫，在歐洲的一些古代巖洞里可以發(fā)現(xiàn)古代的一些壁畫，畫著這些壁畫的巖壁從傳統(tǒng)意義上講已經(jīng)可以稱為黑板。但是隨著時代的發(fā)展，“黑板”這個名詞也在不斷地豐富和完善她自身的內(nèi)涵，不斷地強化和提升她自身的功能。我們中國黑板批發(fā)網(wǎng)通過對行業(yè)的仔細(xì)研究和全局的深入醞釀，提煉總結(jié)出了黑板發(fā)展演變史上的五個重要時代：第一代是寫字類黑板：選用的是生產(chǎn)生活中最常見的材料制作而成，主要用普通筆支在表面書寫文字為主，如木制黑板、水泥黑板、玻璃黑板和金

11、屬黑板等。第二代是無塵類黑板：為了適應(yīng)專業(yè)書寫和安全環(huán)保的要求，逐漸產(chǎn)生了特制的書寫面板材料，既能好寫好擦又沒有粉塵污染，如普通白板、專業(yè)書寫級白板、絨布告示板、表格畫線板和環(huán)保書寫膜等。第三代是影音類黑板：借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是投影成像類的產(chǎn)品出現(xiàn)，黑板也從簡單的文字書寫演變到具有圖片顯現(xiàn)的功能，并且可以整合音響話筒之類配套產(chǎn)品，圖文結(jié)合聲情并茂成為黑板發(fā)展史上一次質(zhì)的飛躍，比如我們現(xiàn)在常見的亞光投影白板、電動投影白板、投影幕布、復(fù)印式電子白板、電子顯示屏、熒光黑板等。第四代是交互類黑板：圖文結(jié)合的黑板往往按著事先設(shè)置好的圖文很被動的顯示給聽眾，這又恰恰失去了黑板與身俱來應(yīng)該有的隨心

12、書寫自由演示的優(yōu)點。直到近幾年來電腦技術(shù)的不斷應(yīng)用和廣泛普及，人們終于發(fā)明出了一種劃時代的革命性產(chǎn)品交互式電子白板，實現(xiàn)了黑板和電腦互通互聯(lián)，讓浩瀚無窮的互聯(lián)網(wǎng)可以無限地展現(xiàn)在黑板這方寸之間，任由我們隨意點畫暢游天地，如壓感式電子白板、超聲波電子白板、電磁式電子白板、紅外式電子白板、激光式電子白板等。第五代是顯像類黑板：這一代產(chǎn)品主要集中解決了交互式電子白板需要各種外設(shè)硬件來配套使用，把成像顯像技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全部集中在了黑板自身身上，從此黑板包容無限其樂無窮，可以淋漓盡致地為人們交流提供最直接最簡單的書寫服務(wù)，同時又可以聲色俱全地提供最高效最豐富的圖像服務(wù)，如電視型黑板、電腦型黑板、手機型

13、黑板、電紙書、數(shù)字標(biāo)牌等。你讀到這里是不是有點驚奇，甚至想大加感嘆一下，一塊小小的黑板居然有這么多無人知曉的燦爛歷史，一塊小小的黑板居然為人類的交流發(fā)揮著不可替代的作用！正因為如此，我們中國黑板批發(fā)網(wǎng)的全體員工們一直秉乘“讓我們的黑板改變您的視界”，從每一個細(xì)處，從每一個點滴，都人性化地設(shè)計和思考，讓每一位用戶都能體會到全新的書寫感覺，讓每一位聽眾都能享受到全新的視覺效果，已然成為我們永不停歇的夙愿。課題研究的目的及意義1、研究的目的眾所周知，黑板是我們?nèi)粘W(xué)習(xí)中必不可少的一樣教具，而黑板擦是與黑板如影隨形的另一樣教具。無論是從小學(xué)還是到大學(xué)，教室里都會使用到黑板和黑板擦，而一般我們平時使用的

14、人工黑板擦不但要用力、費時，還有粉塵污染空氣的缺點。每當(dāng)下課了擦完黑板的時候教室里就粉塵飛揚，影響了下堂課的教學(xué)。這樣，不僅危害了老師和學(xué)生的健康，同時也給教學(xué)帶來很大的不便，有時候老師在上面講課，拿黑板擦轉(zhuǎn)身擦黑板的時候，學(xué)生可能會乘機在下面搗亂，因而擾亂課堂秩序，影響了教學(xué)質(zhì)量，因此，就有全自動黑板擦的誕生。為了解決教學(xué)工作中的困難和人工黑板擦給老師和同學(xué)帶來的不便，這樣一種自動黑板擦的生產(chǎn)將是教育行業(yè)的一大福音。2、研究的意義空氣中的粉塵對人類健康的威脅是一個全球性的問題，空氣中的粉塵進(jìn)入人的呼吸道會引起各種疾病，給青少年們創(chuàng)造一個無塵的學(xué)習(xí)環(huán)境尤為迫切。學(xué)校教室粉塵產(chǎn)生的原因，很大一部

15、分是由于用人工擦黑板，很多改進(jìn)黑板的措施應(yīng)用而生，但是這些設(shè)計方案或是不能從根本上解決問題，或是成本太高，從而是這些設(shè)計方案在現(xiàn)行的生活中不能普及。為此，設(shè)計了一種無塵自動擦黑板機構(gòu)，該機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動自動擦黑板，并且能防止粉塵擴散，具有良好的應(yīng)用前景。粉筆灰是傳統(tǒng)黑板黑板擦粉筆構(gòu)架中普遍存在的問題， 統(tǒng)計分析表明粉筆粉塵的90%來源 于黑板擦的積累粉塵的飛揚與黑板擦清灰過程的粉塵飛揚，黑板擦在清除黑板過程中摩擦起塵僅占10%，因此，清除積累在黑板擦上的粉塵具有現(xiàn)實意義。最近推出的白板白板擦白板筆構(gòu)架雖然可以回避這一問題，但是使用成本高，對傳統(tǒng)黑板黑板擦粉筆構(gòu)架的替換所需的投入大。目前在我

16、國絕大多數(shù)場合的應(yīng)用條件還不成熟，我國的教育系統(tǒng)仍主要采用傳統(tǒng)黑板黑板擦粉筆構(gòu)架模式。近二十年來，我國科技工作者對傳統(tǒng)黑板黑板擦粉筆購架及其組成中的黑板、黑板擦亦試圖做較多的改進(jìn)出現(xiàn)了若干設(shè)想和設(shè)計，如無塵粉筆、無塵黑板、電動黑板擦等，有些設(shè)計甚至已成為商品，然而，直到目前還沒有一項設(shè)計或產(chǎn)品真正普及開來，主要問題在于實用性差，應(yīng)用效果不佳等。粉筆灰塵影響了教育系統(tǒng)廣大師生的身心健康，以影響了使用場合的公共環(huán)境衛(wèi)生。本設(shè)計的內(nèi)容自動清潔黑板擦選用電動機來驅(qū)動，電機軸上帶一個小齒輪，小齒輪為主動輪，由它帶動從動輪大齒輪做旋轉(zhuǎn)運動，大齒輪的軸端帶有毛氈，毛氈旋轉(zhuǎn)可以擦去黑板上的筆跡，旋轉(zhuǎn)的毛氈分上

17、下兩排，可以把黑板擦得很干凈。黑板兩側(cè)，左邊是一根光杠，右邊是絲杠，絲杠也是由電動機帶動來帶著黑板擦做上下進(jìn)給運動，而左邊的光杠只起一個導(dǎo)向的作用。當(dāng)擦完黑板，黑板擦是停留在最上面的，需要的時候再讓它做進(jìn)給運動。黑板擦的周圍是密封圈，同時還裝有吸塵口，在黑板擦的右邊有一個總的出口，用來把粉塵吸到積塵盒里面，當(dāng)積塵盒滿了再把它打開倒掉里面的粉塵。第 2 章 自動黑板擦方案的確定及工作原理設(shè)計方案的確定自動選擇電機通過皮帶傳動帶動橡皮擦，電機軸功率，通過減速機。減速器再將動力傳給主動輪小齒輪，由它帶動從動輪大齒輪做旋轉(zhuǎn)運動，大齒輪的軸端帶有毛氈，毛氈旋轉(zhuǎn)可以擦去黑板上的筆跡，旋轉(zhuǎn)的毛氈分上下兩排，

18、可以把黑板擦得很干凈。黑板兩側(cè)，左邊是一根光杠，右邊是絲杠，絲杠也是由電動機帶動來帶著黑板擦做上下進(jìn)給運動，而左邊的光杠只起一個導(dǎo)向的作用如果擦完黑板擦是留在上面，當(dāng)你做到這一點，然后進(jìn)給運動的需要。是一個環(huán)形嵌裝在橡皮，也與右側(cè)橡皮擦真空口有一個出口總額為塵歸塵在框中吸的時候，垃圾桶滿了，再把它打開倒出里面的灰塵。現(xiàn)在學(xué)校普遍使用的黑板擦，結(jié)構(gòu)十分簡單，僅有擦去黑板上粉筆字的單一功能。這種黑板擦帶來的結(jié)果是粉筆灰在教室內(nèi)四處飛揚，造成教室內(nèi)環(huán)境污染，給教師和學(xué)生帶來諸多不便。無塵黑板擦就是針對這一問題，提供一種可防止粉筆灰四處飛揚的無塵黑板擦。在擦除黑板，黑板清潔過程中的作用，清潔和灰塵的完

19、成，降低了用戶的勞動強度，提高工作效率，整個結(jié)構(gòu)是簡單的。工作原理黑板的左邊安裝一根光杠，光杠上下用滑動軸承座來固定在在墻上，右邊用一根普通絲杠，絲杠兩端用滾動軸承座來固定在墻上，絲杠的上端用大齒輪來帶動，由電動機來驅(qū)動小齒輪，在由大齒輪來驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)。黑板擦由電動機帶動，它有一個主動輪和五個大動輪、軸、還有軸承組成，黑板擦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩部分，上面的一排三個軸，下面的兩個軸，他們上下左右就從事形成黑板擦整個。黑板擦內(nèi)每根軸的端部都連接有一個毛氈，通過毛氈的旋轉(zhuǎn)來擦拭黑板。具體見下圖：第 3 章 自動黑板擦的設(shè)計及計算電動機選擇經(jīng) 試 驗 作 用 在 黑 板 面 上 的 應(yīng) 力 118.52P

20、a ， 則 它 所 需 要 的 壓 力F A 118.52 0.45 0.375 20N , 所需電動機的輸出功率為Pw 0.6kw, 則電動機所需功率為PdPw 0.6 0.67kw，查機械設(shè)計常用元器件手冊695頁表 4-1 ，選用d 0.9Y802-4 電動機，功率P 0.75kw，轉(zhuǎn)速n 1390r min 。3.2 減速器的設(shè)計3.2.1 主要部件的選擇目的過程分析結(jié)論齒輪齒輪傳動平穩(wěn)齒輪軸承此減速器軸承所受軸向力不大球軸承3.2.2 分配傳動比選定的電機的實際轉(zhuǎn)速為1390r/min， 則需要設(shè)計一個減速比約為6.45左右的減速器以控制速度。查機械設(shè)計課程設(shè)計手冊可知單機減速傳動比

21、為4 6，為了 TOC o 1-5 h z 使減速器結(jié)構(gòu)簡單，并且又能達(dá)到預(yù)想的性能，選擇減速器的傳動比為6。參數(shù)的設(shè)定由傳動比計算得i=6，假設(shè)電機的輸入軸0 軸、減速器輸入軸1 軸、輸入軸2、輸出軸 3軸的轉(zhuǎn)速分別為n0、 n1、 n2； 對應(yīng)于 0 軸和其余各軸的輸入功率分別為P0、P1、 P2；對應(yīng)于0 軸和其余各軸的輸入轉(zhuǎn)矩分別為T0、 T1、 T2；相鄰兩個軸之間的傳動比分別為i01 、 i12；相鄰兩軸的傳動效率分別為01、12。軸號電動機0軸圓柱減速器工作機3軸1軸2軸轉(zhuǎn)速n(r/min)n0=600n1=600n2=100n3=100功率P（ W）P0=200P1=198P2

22、=196P3=194轉(zhuǎn)矩T（ Nm）T0=3.18T1=3.15T2=18.7T3=18.5兩軸聯(lián)接聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器傳動比ii 01=1i12=6i23=1傳動效率01 =0.9912=0.9923=0.99齒輪的設(shè)計選小齒輪的齒數(shù)為Z1=19，大齒輪的齒數(shù)為Z2=i Z1=6 19=114,取Z2=114.由于齒輪傳動比較大且為整數(shù)，在工作過程中，長時間和同樣位置齒輪嚙合，不利于齒輪的維護(hù)，所以將齒輪2 的齒數(shù)設(shè)定為112，傳動比約為5.85，誤差小于1%。試算小齒輪分度圓的直徑d1t , 由計算公式得，d1t=19.53mm計算縱向重合度=0.832 dZ1 tan =0.832 0.45

23、19 tan15 0=1.906計算載荷系數(shù)已知系數(shù)KA=1.35根據(jù) v 0.618m/s， 七級精度，查得動載荷系數(shù)KV =1.058查得 K H =1.000 KH =1.646故載荷系數(shù)K KAKVKH KH =2.351按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式可得dt d1t3 K /Kt =19.7mm結(jié)論： d 1 19.7mm mn 1mm結(jié)論：齒數(shù)Z1 19 Z2 113軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇軸的材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表，取A0 110 則初步估算軸的最小直徑dminA03 P1 /n1 1103 0.2/1390 7.63mm這是安裝聯(lián)軸器處的軸的最小直徑d1 2，此處要

24、開鍵槽，所以校正值d1 2 7.63 （1 4%） 7.935mm，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca KAT1查表取KA 1.3，則Tca KAT1 1.3 3183 4137.9Nmm查機械設(shè)計手冊，選用 GB/T 3852-1997 中的 LT2 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為16000Nmm。 半聯(lián)軸器的孔徑12mm,軸孔長度L=20 mm,J型軸孔， A 型鍵，聯(lián)軸器主動端的代號為LT2 12*12 GB5014-1985， 對應(yīng)的， 軸段 1 的直徑 d1 12mm，軸段 1 上的長度應(yīng)比聯(lián)軸器主動端軸孔的長度稍長。3.3 齒輪的設(shè)計確定類型、材料及參數(shù)（ 1）黑板擦為一般工作機器，速度不高，

25、故選用8 級精度（GB10095-88）（ 2）材料選擇：由機械設(shè)計教材可以選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。（ 3）初選小齒輪齒數(shù)Z1=24,設(shè)齒數(shù)比u 為 3.2，大齒輪齒數(shù)Z2=3.2 24=76.8，取Z2=77。3.3.2 按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式d1t 2.32 3 取Z2=77。3.3.2 按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式d1t 2.32 3 KT1 u 1( ZE )2d u H(1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值a 、試選載荷系數(shù)Kt =1.3;b 、計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩；T1

26、=95.5 105 P1 95.5 105 0.75=n1390 0.9mm=0.573 104mm.c 、選取齒寬系數(shù)d 1 ；d 、查得材料的彈性影響系數(shù)1； ZE 189.8MPa2e 、按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限H lim 1 600MPa ，大齒輪的接觸疲勞強度極限H lim 2 550Mpa ；f 、計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)( 設(shè)擦體壽命10 年，每年工作210 天，每天工作8 小時)N1=60n1jLh=60 1251 1 8 210 10 1.26 109;N2=N1 uN2=N1 u1.26 1093.20.39 109;g 、取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.90,KHN

27、2=0.95;h 、計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得：H 1 KHN1 lim1 0.9 600MPa 540MPa 1SK HN2H 2lim2 0.95 550MPa 522.5MPa。2S2）計算a 、試計算小齒輪分度圓直徑d1t, 代入 H 中較小的值;2.3231.3 0.573 104 4.2 189.8 2mm 25.256mm13.2 522.5b 、計算圓周速度vd 1tn1d 1tn1v60 100025.256 1251m/s 1.65m/s60 1000c 、計算齒寬bb d d1t 1 25.256mm 25.256mmbhd1t 25.246

28、模數(shù)mtmm 1.052mmZ124齒高h(yuǎn) 2.25mt 2.25 1.052mm 2.368mmb 25.256 10.67h 2.368根據(jù) v 1.65m/s， 8 級精度，由圖10-8 查得動載系數(shù)kv=1.12；直齒輪kHkF1;查得使用系數(shù)kA1;用插值法查得8 級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，kH1.435;b 10.67, kH1.435 查圖 10-13 得kH1.354;h故載荷系數(shù)K kAkVkH kH 1 1.12 1 1.435 1.607;f 、按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得f 、按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得1.607d1 d1t3 K 2

29、5.256 3 mm 27.105mm Kt1.3g 、計算模數(shù)d1 d1 mZ1mm 1.13mm.243.3.3彎曲強度的設(shè)計公式3.3.3彎曲強度的設(shè)計公式按齒根彎曲強度設(shè)計2kT 1 YFaYSa m 32()dZ12 Fa 、 查 得 小 齒 輪 的 彎 曲 疲 勞 極 限 FE1 500 MaP； 大 齒 輪 的 彎 曲 強 度 極 限FE2 3 8 0MaP;b 、取彎曲疲勞壽命系數(shù)kFN1 0.85, kFN2 0.88;c 、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)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 、計算載荷系數(shù)kK kAkVkF kF1 1.12 1 1.354 1.516e 、查取齒形系數(shù)YFa1 2.65; YFa2 2.226；f 、查取應(yīng)力校正系數(shù)YSa1 1.58;YSa2 1.764；g 、計算大小齒輪的YFaYSag 、計算大小齒輪的Y Fa1YSa1F1Y Fa2Y Fa1YSa1F1Y Fa2Y Sa22.65 1.58303.570.013792.226 1.764238.860.01644大齒輪的數(shù)值大2）設(shè)計計算2kT1mdZ120.01644mm 0.79mmYFa2kT1md

31、Z120.01644mm 0.79mm( F ) 31 242對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m=1.13大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)m=0.79，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)， 可取由彎曲強度算得的模數(shù)0.79 并就近圓整為m=0.8， （查機械原理教材表），按接觸強度算得小齒輪的分度圓直徑d1=27.105mm算出小齒輪齒數(shù)，,d127.10534Z134m 0.8大齒輪齒數(shù)Z2 3.2 34 108.4, 取 Z2=108.3.3.4 幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑d1 Z

32、1m 34 1）計算分度圓直徑d 2 Z 2m 108 0.8mm 86.4mm查機械設(shè)計教材，u ww12 dd21 8267.42 3.2, 所以初設(shè)的齒數(shù)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)齒輪寬度bdd1 1 27.2mm 27.2mm取 BB 1 35mm.3.4 軸的設(shè)計3.4.1 材料的選取選用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理；查機械設(shè)計教材第370頁表15-3 取許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力35MPa A0 112d min0.75 0.92112 d min0.75 0.92112 3434.75mm 12.5mm1n 139

33、0434.75)ud1段要裝配滾動軸承，所以查簡明機械設(shè)計手冊第351 頁表 14-5 取 d1 14mm,查手冊，選用7302 滾動軸承，d=15mm,D=42mm,B=13mm,C=11.97KlN1 , B 1 1 15mm;d 2段要裝齒輪，該軸段上開有鍵槽，因此取 d2 12.5 1 5% 13.125mm，查手冊圓整成標(biāo)準(zhǔn)值取d2 18mm， l2 B2 2 30 2 28mm；d 3段安裝套筒和軸承，所以d3 d1 14mm， l3 13 7 2 1 23mm；d 4段安裝軸承端蓋，端蓋厚度為10mm，所以d4 12mm， l4 21mm；d 5段伸出端，定為d5 11mm， l

34、5 25mm；L l1 l2 l3 l4 l5 112mm。3.4.2軸的校核L1 l1 15mm L2 l2 l 3 51mm L3 l4 l5 46mm作用在齒輪上的圓周力：2T1 Ftd12 0.573 104421.32N27.2Fr Fttg421.32 tg200 153.349N直齒輪壓力角）作用在軸上的外力：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計算垂直彎矩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求水平面彎矩MaHF1HL1 325.57 15 10 3 4.884N mM aHF 2HL2 95.75 51 10 3 4.883N m求 F 在支點產(chǎn)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 力產(chǎn)生的彎矩M 2FFL320 4610 3 0.92N mMmFF1FL113.94

36、15 10 3 0.21NmF 在 a 處產(chǎn)生的彎矩MmFF1FL113.9415 10 3 0.21Nm求合成彎矩，考慮最不利的情況，把MmF 與Mav2MaH2 直接相加Mam MmFMav2 MaH20.211.7772 4.8842 5.41N m求危險截面當(dāng)量彎矩，從圖可見，m-m處截面最危險，取折合系數(shù)0.6，其當(dāng)量彎矩為：Me Mam2 T1 25.4120.6 5.73 26.14N m計算危險截面處軸的直徑45 號鋼調(diào)質(zhì)，查課本362 頁表 15-1 得 B 640MPa，許用引力Me 6.41 1031b 60MPa ，則；mm 10.22mmd1b 60MPa ，則；mm

37、 10.22mm0.1 1b 0.1 60因為 d5 11mm d，所以該軸是安全的。3.4.3 軸承壽命校核已知軸上齒輪受切向力Fte 421.32N , 徑向力Fre 153.349N , 軸向力Fae 20N ,齒輪分度圓直徑d 86.4mm，齒輪轉(zhuǎn)速n n11251 r 390.94 r ，運轉(zhuǎn)中u 3.2 minmin有輕微沖擊，軸承預(yù)期壽命Lh10年，兩個軸承型號均為7302.查簡明機械設(shè)計手冊可知7302 的基本額定動載荷C 11.97KN , 基本額定靜載荷C0 9.37KN .求兩軸承受到的徑向載荷Fr1 和 Fr2將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系，由

38、力分析可d86.4Fre 29 Fae 153.349 29 20Fr1v29 3729 372 N 54.29NF將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系，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求兩軸承的計算軸向力Fa1和Fa2對于 7302 型軸承，按機械設(shè)計教材表13-7，軸承派生軸向力FdFr , 查機械設(shè)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 求軸承當(dāng)量動載荷P1和P2Fa178.39a10.4063 eFr1192.93Fa258.39a20.2273 eFr2 256.90對軸承 1X1 0.40對軸承

40、 1X1 0.40Y12.2對軸承 2X21Y2013-6 得， fp 1.0 1.2 ，取 fp 1.1 ，則：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驗算軸承壽命P2P1 , 所以按軸承2 的受力大小驗算Lh106 Lh106 C60n P260 390.94282.591061011970 311294400.34h Lh3.4.4 鍵的設(shè)計與校核d2 18mm裝齒輪，查簡明機械設(shè)計手冊139 頁表 7-2 選鍵為 b h： 6 6，

41、查手冊 可 得 p 1 0 0 1 2 M0 P a， 因 為 l 2 28mm ， 初 選 鍵 長 為22mm， 校 核4T 4 0 573 104M P a 9.65M P a b ，所以所選鍵為：b h l : 6 6 22。d h l 18 22 6擦體：長度：366mm寬度：140mm黑板：長度：355mm寬度：340mm絲桿長度：620mm螺紋可自鎖；光杠長度：620mm。絲杠的校核：經(jīng)試驗絲杠最大重量為500N,絲杠最大起重高度為620mm采用單,頭梯形螺紋，螺旋應(yīng)有自鎖性。1 、選擇材料和許用應(yīng)力螺桿材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料的屈服極限s 360N mm2（由機械設(shè)計教材得）

42、 ，由機械設(shè)計手冊得螺桿的許用應(yīng)力s 120 72 N mm2 ，可取35100 N mm2 。螺 母 材 料 選 青 銅 ， 由 手 冊 可 得 螺 母 的 許 用 應(yīng) 力 b 4060N mm2 ， 取b 50 N mm2 ；30 40 N mm2 ，取35N mm2 。黑板擦體螺旋系低速傳動，由表12-1-9 查得許用比壓p 18 25N mm2，取p 20 N mm2 。2、按耐磨性計算螺紋中經(jīng)取 1.7 （整體式螺母）， d2 0.8 F 0.8500 mm 3.1mm。2p1.7 20由GB5796.3-86可選d 8,P 1.5, d2 7.25, D4 8.3,d3 6.2,D

43、1 6.5的梯形螺紋，Tr 8 1.5 7H 7e。螺母高度H d2 1.7 7.25mm 12.325mm，取 H 13mm。則螺紋圈數(shù)n H P 13 1.5 8.7圈。3、自鎖性驗算S P 1.5mm，故螺紋升角為arctgd2arctgd2arctg 1.53046 127.25f 0.08 0.10，取 f 0.09,300，可得當(dāng)量摩擦角arctg f arctg 0.090 5019 23 。因為，故螺紋自鎖可靠。coscos1524、螺桿強度驗算由手冊得螺紋摩擦力矩公式Mt1 1 d2Ftg7.25 500 tg 3046 125019 23290N mm22代入得當(dāng)量應(yīng)力：2

44、4 50036.2222900.2 6.2319.6N mm2所以螺桿的強度足夠。5、螺母螺紋強度驗算因螺母材料強度低于螺桿故只計算螺紋強度即可：由設(shè)計手冊得，螺紋牙根部的寬度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強度F5002.26 N mm2D4bn8.3 0.975 8.73FH13 500 0.752螺母彎曲強度b2125.22 N mm bb D4b2n 8.3 0.9752 8.7b故螺母螺紋強度足夠6、螺桿的穩(wěn)定性驗算l 0.5 620由上式得，200i 6.24式中 - 長度系數(shù)，與

45、螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，按兩端固定。從上式可得0.5。i - 螺桿危險截面的慣性半徑計算臨界載荷Fc 得d34Fc2EI2ac l2252 2.1 105 72.50.5 620 2N 1562NI a - 螺桿危險截面的慣性矩44d36.24I amm 72.5mma 6464E -螺桿材料的彈性模量，對于鋼E 2.1 105 N mm2Fc 1562 3.1 2.5 , 故螺桿穩(wěn)定性條件滿足。F 500第 4 章 結(jié)論在本次設(shè)計中，要用到許多基礎(chǔ)理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習(xí)知識，因此設(shè)計之前就對大學(xué)里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認(rèn)真的復(fù)習(xí)了一遍，開始對本課題的設(shè)計任務(wù)有了大致

46、的了解，并也有了設(shè)計的感覺。同時，由于設(shè)計的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機械制造方面的文獻(xiàn)，進(jìn)而對這些文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設(shè)計還使我更深切地感受到了團(tuán)隊的力量，在與同學(xué)們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團(tuán)隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，畢業(yè)設(shè)計體現(xiàn)了我們大學(xué)四年所學(xué)的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。同時也跨出了我的工程師之路的第一步。雖然本次設(shè)計我很努力去做，但還是存在一些不足：（ 1）我對機械設(shè)計理論方面的知識還沒有十分扎實，對并沒有投入生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)中的產(chǎn)品，還要根據(jù)生產(chǎn)部門的設(shè)備，要求等，考慮零件的結(jié)構(gòu)，精度和余量，難免會有我們現(xiàn)在沒有考慮周全的內(nèi)容。（ 2）對零件的設(shè)計、選擇及材料的選取把握不準(zhǔn)，其主要原因是對機械設(shè)計的基本知識的了解不足，沒有在真正的實踐，而且沒有見過實體，一些細(xì)節(jié)部分沒有掌握好。（ 3）整體設(shè)計是本次設(shè)計中最大的攔路虎，雖然課題要求進(jìn)行簡易的設(shè)計，但是設(shè)計過程中遇到了不少的問題，特別是對各機構(gòu)的選用，