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1、毕业设计说明（论文）高层洗衣机的设计目录1 .简介42 .任务52.1 主要内容52.2 技术要求52.3 结果要求52.4 其他要求53 .类似话题调查61 .1高层建筑外墙清洗机现状63 .2高层建筑外墙清洗机发展趋势84.整体编程981简介随着社会进步、经济和科技的发展，城市越来越大，建筑越来越高，甚至摩天大楼比比皆是。高层建筑已经成为一个城市面貌的核心，但由此带来的城市形象问题却越来越严重，尤其是在工业城市，这个问题更加突出。漂亮的新楼，没过多久就变成了阴森森的样子，严重影响了城市的面貌。因此，为了保持良好的城市形象，城市高层建筑的保洁已成为直接影响各大城市尤其是省会城市等国际大都市城
2、市形象的问题。高层建筑由于高空作业，给清扫工作带来了极大的不便。目前，我国大部分高层建筑的保洁工作仍由人力完成。这类清扫工作主要由工人提着吊篮进行高空作业。工人工作环境恶劣，存在一定风险。工作效率低，成本高，消耗大。长期以来，随着机器人技术的出现和发展，以及人们自主保护意识的增强，人们渴望在这些极其危险的高海拔作业中，用机器人代替人，将人类从恶劣的环境中解放出来。和繁重的劳动。针对此类问题，清洗机采用无人清洗、自动清洗、自动供水、清洗液等方式。由单片机系统控制，操作者只需通过键盘即可操作洗衣机，在清洗过程中洗衣机可自动识别边缘，并可根据具体情况选择立洗或卧洗。建筑楼层。本机清洗效率高，清洗效果
3、好，是高层建筑的理想清洗工具。使用本机将大大降低高层建筑的清洁成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率。具有可观的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。本机是经过国外同类产品检验比较后精心设计的。它在使用中稳定可靠，但它的缺点是不可避免的。因此，请各位老师、同学和同事提出宝贵意见。2 .项目任务2.1 主要内容高层建筑外墙清洗机主要由伺服悬挂系统、清洗主机和i十算机控制系统组成。我主要负责清洗主机的设计。设计时应考虑提供足够的清洗压力、刷洗部件的设计、清洗液的喷洒等。以及脏液的收集，左右边缘和上下行程的识别，运行机构和分度机构的设计，以及必要的设计计算。2.2 技术要求1）清扫效率约0.2平方米
4、s,清扫宽度0.87m,建筑高度约120米。2）移动机构应该小而高效，以便机器人可以在墙上移动。并且可以灵活自由地调节行走的速度和方向。3）设计安全有效的清洗机制，识别清洗质量，达到满意的清洗效果。边缘识别机制：能够实现左右、上下边缘识别。4）选择压力产生原理，设计相应的压力机构，为清洗机构提供有效的压力。5）尽量选择轻质材料，使整机尽可能轻。2.3 结果要求D毕业设计的前期工作材料。一份。2）高层建筑外墙清洗机主机组装图1（0号）3）清洗机零件强度校核4）高层建筑外墙清洗机零件图。5）设计手册一本（不少于20000字，包括英文翻译）。2.4其他要求D适用于清洁平面、弧形外墙和玻璃表面2）根据
5、不同的表面调整刷牙压力；3）刷毛部件应能互换：4）设备实现边缘识别；5）清洁机应尽可能小而轻。6）组装车身时，应按图纸要求组装简单、容易，易于维护，无需特殊工具。7）尽量使用标准件，非标准件尽量简单易加工。3 .类似课题研究3.1 高层建筑外墙清洗机现状机器人工程正在迅速从工业转向服务。它的潜力非常大，可以代替人类在许多危险、污染严重的地方做重复性或繁重的工作，为老人或病人、客货运输、野外救援、精准手术等提供长期持久的照料和照料。，清洗对人体有害或无法触及的东西（如清洗油箱）等。高层建筑外墙清洗机是一种特殊的机器人。它必须具有两个功能：在墙上的吸附功能和移动功能。由于建筑表面不导磁，扫墙机器人
6、多采用正压和负压两种方式。按两个吸附结构。其中负压吸附称为真空吸附。吸盘通过风扇、真空泵、空气压缩机等产生负压，机器人通过压力差吸附在墙壁上。真空吸附壁挂移动机器人可分为单吸和多吸两种。单吸盘真空吸壁机器人可实现小型化、轻量化、结构简单、控制方便。多吸盘足壁爬行机器人吸附稳定。可靠的。1990年代新开发的推进式壁挂机器人采用直升机原理，利用螺旋桨产生的高速气流带动机器人高速向上移动。吸附功能使机器人能够贴近墙壁移动，具有一定的越障能力。目前已报道的高层建筑擦窗机有以下几种：日本BE公司开发的一种固定轨道式自动擦窗机器人，它依靠安装在屋顶上的轨道和吊索系统，将擦窗机与窗户对齐，并沿固定在车窗上的
7、导向槽垂直上下移动。建筑物表面进行自动自动清洁。打扫。由航空航天大学和铁路局联合斫制的擦窗样机，有八个吸盘，采用“十字”框架结构，上面有驱动装置，可以带动两个框架做相对运动来实现固定墙壁上的墙壁机器人。，沿Y方向移动。与步行双足机器人相比，科大机器人研究所斫发的双足爬壁机器人结构更简单，省略了膝关节。这些步骤适用于许多复杂的环境。科技大学机器人研究所成功研制出一种用于清洗高层建筑瓷砖墙或玻璃底墙的洗墙爬墙机器人。机器人吸附方式为负压吸附，移动方式为轮式，移动速度1-8mmin0采用有线遥控，电脑控制。曾祥，试销两台，反响不错。新开发的Il型原型机具有以下特点：实现控制器小型化，可直接放置在机器
8、人本体上，减小体积：1）采用电力线载波通信进行遥控，减少了控制电缆的数量，提高了机器人的爬升能力；2）采用喷涂、刷涂和多层胶板刷涂工艺的综合清洗机构，对玻璃幕墙的清洗非常有效。机器人采用负压吸附、两轮驱动、气垫密封结构、有线遥控及专用清扫机构，满足吸附可靠、动作灵活、清扫高效的要求。技术创新。此外，我们还从图书馆、专利局、互联网等多种渠道收集了以下资料：洗墙机器人及其控制系统舒良邵昊高博洪彦郑王彦（技术大学）自动化技术与应用1997.3高层清扫机器人及其相关技术研究书下艳政王艳（科技大学机器人研究所）科技爬壁机器人技术应用书霞机器人1999.2高层建筑墙体自动清洗装置设计师：向中戴专利号：96
9、205687.1高层建筑外墙清洗机设计师：冲伟专利号:96228332.0垂直墙行走机器人系统的开发谈力士林永振华组合式高层建筑外墙清洗机（在线询价）硬质平面清洁设备（美国专利）Gecko自动擦窗机高层智能洗墙机设计师：马霁专利号：95219263.2从以上调查来看，清洗对象主要是墙壁，其次是弧面和一些不规则的墙壁；墙体材料有亮砖、玻璃幕墙、喷塑面，其中以瓷砖和喷塑面最多。在考虑这两种材料的墙壁时；3. 2高层建筑外墙清洗机的发展趋势由于保洁工作环境和任务的特殊性，对保洁爬壁机器人的整体设计要求相当苛刻。一般的设计原则是：减重、降低成本、安全可靠、对各种建筑表面的适应性、足够高的清洁效率。从洗
10、衣机的工作环境来看，其主机可能有两个发展方向：一：应该用合格证竟豉和玻璃寐墙清洗。它结构简单，易于控制，体积小，重量轻。第二：适用于复杂的墙壁，如阶梯式墙壁和墙上有许多窗户的墙壁清洁。它的结构、动作和控制都非常复杂。第三：以墙体机器人为载体，配合特殊的清扫机构，可适应不同的墙体机构。4.整体编程4.1 屋顶和地板的实际检查接受课题后，为了顺利完成我们的毕业设计，我们参观了省城几座典型的高层建筑。并且查阅了各种高层建筑的相关资料和以往的建筑物清洗，其中有些是人工难以清洗的，所以设计研发高层建筑外墙清洗机是非常有必要的。4. 1.1楼板结构调查初步方案是通过走访调研得到的。清扫机主要由屋顶随动小车
11、和清扫主机组成，由单片机控制。车顶随动小车行走在车顶预装轨道上，使悬挂式清洗机部件可以垂直和水平清洗；刷子完成清洁墙壁的工作。因此，地面情况决定了我们如何设计轨道、改变方向、压实和清洗液榆送、回收等问题。几种典型的楼面结构如图47所示:直角面+圆弧面圆弧面+直角面+斜面图4-1几种典型建筑的楼层结构4. 1.2屋顶结构调查几种典型建筑的屋顶结构如图4-2所示：标牌架小屋铁架台女儿墙卫星接收天线台女儿墙4-2几种典型建筑的屋顶结构4.2方案选择及原则4.2.1 总体规划的确定根据以上提出的技术性能和要求，初步确定总体方案如下：清洗机主体安装在立墙上，清洗液通过水泵从水箱中抽出并喷洒在外壁上，自动
12、电机带动轮子随清洗机主体行走；车顶铺有导轨，随动小车跟随导轨和清扫主机。经过仔细考虑和分析，我们确定了以下方案：第一种：结构图如图4-3所示：盘刷滚刷履带风扇图4-3方案一该方案采用负压履带吸盘与滚筒联合清洗。由于墙面材料的影响很大，一般情况下，每两块瓷,砖之间有4-5毫米的间隙，密封不牢靠。第二种：结构图如图4-4所示:风扇支撑轮盘刷滚刷图4-4方案二该方案采用气压式压实和盘辐组合式清洗，清洗效率高，可靠性高，可以使用。但由于需要中间传动，结构不对称，风扇中心与刷子中心不重合，刷洗压力不均，中心不稳定，容易产生振动问题。但是可以考虑重量问题。第三种：结构图如图：该方案吸收了第二种方案的优点，
13、传动方式的变化减少了振动问题，减小了车身尺寸。盘刷图4-5解决方案3本方案为螺旋桨风压式高层建筑外墙清洗机。机架采用清洗系统旋转装置，方便实现垂直和水平两种不同清洗方向的调节，减少非操作时间，增加工作灵活性，大大提高工作效率；清洗液和淡水分别由盘刷和滚刷提供，以达到最佳的清洗效果。综合对比以上三种方案，根据设计要求，由于对墙体的压力要求大，工作稳定，结构容易实现，最终决定采用第三种方案。通过螺旋桨风压系统，将主机吸附在墙壁上，将盘刷和滚刷压紧，产生一定的刷牙压力，由电机带动刷子旋转，达到刷牙的目的.旋转刷的轨迹是信封，从而清洁墙壁。滚刷喷上清水冲洗墙面，防止剩余的清洗机腐蚀墙面。同时盘刷和滚刷
14、由电机驱动，减轻了清扫主机的重量，提高了清洁度，提高了清扫效率。它翻了一番；采用双盘双辐结构，可以减少不必要的回程时间，达到提高效率的目的。4.2.2 整体节目内容主机主要由箱体、支撑架、防护罩、电刷、电机、螺旋桨风压系统、齿轮传动系统等组成，主机通过螺旋桨风吸附在壁面上压力系统，将刷子压紧，产生一定的刷牙压力，由电机带动刷子旋转，达到刷牙的目的。主机有一个悬挂支撑架，其外侧与悬挂系统相连。可调风压系统安装在悬挂支撑架后面。风压系统可以通过调节螺旋桨的转速来控制清扫力。悬挂支撑架通过圆形导轨连接到箱体（上面装有两个圆盘和两个滚轮），所有的清洁装置都安装在箱体上，清洁系统由固定在悬挂支撑架上的步
15、进电机进行通过齿轮传动系统以90度为单位旋转动作，实现水平洗和垂直洗的转换。盒体上有两个圆盘状的清洁刷。盘刷底部有十二个清洗液喷孔。还有两个圆柱滚刷。前面有干净的喷水孔，并安装了软雨刷。，使清洁区域能快速风干，剩余的清洁液不会腐蚀墙壁。箱体上还有一个电机,通过锥齿轮将旋转传递给其中一个盘式清洁刷，然后通过齿轮传动系统将旋转传递给另一个盘式刷，因此两个盘的旋转方向刷子对置，可以达到更好的清扫效果，圆柱滚刷是由电机末端的轴通过三角带带动。悬挂支撑架上有防护罩，防止清洗液飞溅。清水、清洗液、电机电源和控制电缆均由复合电缆提供，并与悬挂系统相连。气压支架上有配重块，配重块可沿平滑螺杆移动。通过调整重量
16、，可以调整系统的平衡以减少振动。超声波传感器放置在清洗机机身的上下部分，用于边缘识别。箱体上装有两对滚轮，滚轮由电机驱动实现前后运动，通过箱体转动实现转向。本方案中，主机通过螺旋桨风压系统吸附在壁面上，将盘刷和滚刷压紧，产生一定的刷洗压力，由电机带动刷子旋转，实现刷牙的目的。旋转刷的轨迹是信封，从而清洁墙壁。滚刷喷上清水冲洗墙面，防止剩余的清洗机腐蚀墙面。同时盘刷和滚刷由电机驱动，减轻了清扫主机的重量，提高了清洁度，提高了清扫效率。它翻了一番；采用双盘双辐结构，可以减少不必要的回程时间，达到提高效率的目的。4. 2.3材料选择根据项目要求，整体重量越轻越好。由于使用了清洗液，耐腐蚀性也应该不错
17、，而且本产品是轻载的，所以材料首先选用铝合金材料和非金属材料。在齿轮减速机相关的地方，对齿轮的材料进行了筛选，并与POM（均聚物）进行了比较，参见金属加工技师手册P.244本机所有传动轴均采用硬质合金LYIl制成。螺旋桨材质为尼龙66。框架的材料是铝合金。其他零件的选用按常用材料重量最轻的原则确定。4. 2.4车轮润滑问题根据机械工程手册（第二版）2-369,由于齿轮的材料已确定为POM,因此其工作需要很少或不需要润滑。因此，不考虑齿轮的润滑。5. 2.5轴承润滑大空心轴低转速为400rmin,胀形泗滑方式应为脂润滑，润滑脂应为钙脂。注：以上润滑脂的选择请参考非标设备设计手册P.5825重要部
18、位的设计计算5.1 刷毛部分设计6. 1.1清洗速度的确定以离我校最近的榆变电楼为例：设计需要两天时间完成清洗，按每天8小时计算（工作时间7小时，装拆时间1小时），共2X7X60=84Onlin输变电大楼周长120m,建筑高度80m。初步估算清扫面积约9600T,效率约：9600/840=11.4m2min=0.19m2s清扫效率0.2ms以垂直清扫为例，由于清扫宽度为900mm,因此移动速度可计算为：0.2/0.9约为0.22ms下面的设计就是按照以上要求完成的，尽可能的完成设计要求。5.1.2盘刷部分1）圆盘刷使用塑料体上带有塑料毛的圆盘刷，具有一定的弹性和刚度，可以保证一定的压力来清洁墙
19、壁。同时，如果墙壁有一定高度的突起，则塑料毛具有一定的弹性。你可以让步，顺利通过。刷子半径为214,刷毛半径为208,刷毛长度为50o圆盘刷和连接刷体可以通过螺栓组装连接。2）组合刷体使用组合刷体的目的：（1）连接电机和盘刷;使盘刷可更换；（3）圆盘刷与墙壁的距离可调;刷体与电机连接处的强度和材质应尽量轻。其结构如图57所示:图57盘刷结构图3）圆盘刷的工艺据资料显示，刷毛是用理发器种植的，基本原理如下：当外壳刚刚注塑成型时，外壳仍然硬化，刷毛被机械植入。将一束头发（大约四到五根）弯曲，在根部安装一个弹性夹子，用专用的植发机将头发插入未硬化的外壳中。夹子插入后，等待外壳凝固固定刷毛，这样整个植
20、绒过程就完成了。根据以上原理，盘刷也可用此法制作，其技术要求：孔径：2.5mm间距:5mm孔深：10毫米每孔刷毛密度：五根下面的滚刷原理同上5.1.2滚刷它是在钢轴外加橡胶套，在橡胶轴上植毛而成。更换胶套即可更换滚刷。滚刷半径为106,刷毛长度为940O滚刷结构如图5-2所示:图5-2滚刷结构示意图5.1.3电机选择为便于控制，减轻主机重量，应尽量减少电机数量，因此盘刷和滚刷共用一个双输出轴电机，中间齿轮和三角带传动；驱动两个圆盘和两个辐，共四个清洁刷。根据实际实脸，将洗涤塔的压力作为螺旋桨的工作压力，即20kgfo四个角轮分别承受3kg的力。两个圆盘滚刷都承受两公斤的力刷毛与壁面的摩擦系数为
21、0.10.2,=0.15盘刷的积分扭矩为：F=20N0.15=3N.m（1） .洗涤扭矩：圆盘刷Ml二PXSXUXR=4.2NM两刷力矩:T=2M1=8.4NM刷子：M2=0.206785=0.8034N.米所需的总刷牙扭矩：M=2XM1+M2=8.4+0.8034=9.2034N.米（2） .初凝刷速：360r/min按刷牙力矩，型号为丫2-802-6,额定功率0.55KW,转速900rmin,平键420,保持力矩9.8NM（查GBM）5.1.4刷毛部分所用弹簧的设计计算1）弹簧类型：采用圆柱螺旋压缩弹簧；2）弹簧材料：根据机械设计手册选择碳素弹簧钢；3）弹簧设计计算根据机械设计手册，取弹簧
22、的工作圈数M=N+1.5=6.5根据机械设计手册，取弹簧丝直径：D=3.5,允许极限载荷下的单圈变形：F3=1.75一转刚度：Pi=333kg/Inm弹簧节距：T=5.2最大工作负荷：P2=46kg极限工作负荷：P3=51.5kg弹簧每圈长度：L=52mm(3)计算数据弹簧直径：O2=。-d=2-35=16.5M弹簧直径：Dl=D-2J=20-23.5=13mm弹簧间隙：b=-d=5.2-3.5=1.7,Wn弹簧总展开长度：LnXn二52X5=26OmrTl螺旋角：a=T弹簧自由高度：H=*h+(hi+l)*J=34.75Awn允许极限载荷下的弹簧高度：H3=H-F3=34.758.65=26
23、.1，加弹簧旋转：左或右5.2空心轴的设计为了将清洗液喷在盘刷的中心，使喷嘴不随盘刷转动，需要用滚动轴承固定盘刷。空心轴的一端与盘刷体连接，另一端与水管连接。盘刷体转动时，空心轴固定,其结构如图5-3所示：ITTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT7/图5-3空心轴结构示意图工作时，清洗液从中间孔流出，喷到壁面上，几乎不受外力、弯矩和扭矩的影响，因此省去了刚度和强度的计算。洗衣机主轮设计计算洗衣机工作时，风扇会向后吹出一股强劲的高速气流，将洗衣机压在墙上。与墙壁接触的盘刷和滚刷是柔性部件。压力太大会使刷毛过度弯曲并损坏它们。加剧了，所以大部分压力应该由滚轮来承受，这也增加了滚轮与墙壁之间的摩
24、擦力。当电机驱动时，洗衣机横向移动。因此，滚筒与墙壁之间应有良好的接触，不应有打滑现象。结构设计如图5-4所示：图5-4洗豕机主轮结构图5.4主机上传感器和行程开关的选择为了提高洗衣机的自动化程度，实现远程控制，在洗衣机的主体上安装了传感器，识别墙体材质，判断洗衣机进退停止。通过查看手册“传感器技术TURCK公司，其特点是：有效距离大，不受被测物体颜色和周围环境的影响，具有开关量和模拟量两种输出，有利于控制。超声波传感器放置在清洗机主体的上下部分。为安全起见，行程开关安装在下边缘。结构见总装图。行程开关型号为：LX32-SSo控制系统的输入信号经单片机识别后处理中断，加强自动化，保护主机。5.
25、 5复合电缆结构设计由于机器的复杂性，管路较多(包括清水管、清洗液管、电缆、数据线、控制线等)，复合电缆是为了安全而设计的。由于各管路功能不同，控制方便，决定采用单独复合的方法。结构如图5-5所示：清水管电缆清洗液管钢丝绳图5-5复合结构图钢丝绳是起重机上使用最广泛的柔性部件。其优点是：卷绕性能好，承载能力大，对冲击载荷的承受能力强，卷绕过程稳定，即使在卷绕速度较高的情况下也是如此。无噪音，由于绳股每根钢丝的断裂是逐渐发生的，整股钢丝绳一般不会突然断裂，工作相对安全可靠。本复合电缆选用型号：GB1102-74所选钢丝绳的破断力应满足以下条件：Sm/SMAXN地S1钢丝绳破断张力(kg)SMAX
26、钢丝绳工作时所能承受的最大岸张力(kg)钢丝绳的安全系数，根据机构的重要性、工作类型和负载情况而定。选用的钢丝绳为8根，从数据上该型号钢丝绳的破断力为3130公斤。因此，该机构为轻型升降机构，故选用绳索N=5。考虑到整台洗衣机，由于体积小、重量轻，最大静态拉力为400公斤。SJSMAX=3130/400=7.8255因此，所选钢丝绳的强度是足够的。5.6 风压系统设计计算5.7 .1使用风压的意义采用风压作为擦洗压力，可避免因外墙材料和形状发生变化，即有障碍物或突起物对稳定性和可靠性的影响，对压力影响不大，提高可靠性，影响建筑物的形状。形状也更具适应性。5.6.2基础采用正压和负压相结合的方式
27、，采用偏心加压，使洗衣机的轮子一端先与壁面接触，形成一个比较小的空腔，再采用悬挂系统使洗衣机逐渐靠近墙壁。同时，风扇风扇的转动会使空气流动并与外界大气产生一定的压差，从而产生一定的负压，使洗衣机紧贴墙壁。气流通过入口导流板、会聚装置，进入风机。在离心力的作用下，流出蜗壳，与机体碰撞，会产生一定的压力，降低气流的速度。随着腔体越来越小，加上清洗液，机体的压力会越来越小，从而产生负压，使洗衣机压在墙壁上。当腔体很大时，空气会顺畅流动并产生正压，从而将机体压在墙壁上。随着腔体变小，气流速度减小，正压减小，负压增大。通过调节电机转速，即可获得所需的压力，使清洗机以一定的压力贴附在墙面，提供连续均匀的清
28、洗力，可通过调节螺旋桨转速来实现最佳清洁效果。比如玻璃墙用低速，砖墙用高速，调速由电机星三角转换完成。5. 6.3气动计算原始数据及技术要求原始数据如下：盒子的长*宽*高=945*1080*540充气体积V-240*80*335*27=945*1080*540-240*80*335*27=377460000MM=0.377M螺旋桨初选参数：1 .螺旋桨直径D的选择：D约为IOOOmn1。2、电机选型：选择普通三相电机，因为要求的螺旋桨转速高，风扇电机功率55kW,额定电压380V,转速3000R/M3、电机轴与螺旋桨直接用键和轴连接，轮毂与电机轴过盈配合定位销定位。由于螺旋桨的擦洗压力，螺旋桨
29、始终压在电机上，不会被甩掉。4、压缩气体入口条件下的容积效率为10%容积效率为GV=3.14*420*420*120*3000*0.14*10E-9=0.O833分钟进气参数为PI=1.01*105PA;TI=293K;CI=O.22M/S技术要求是：1、效率高；2、体积小、重量轻；3、良好的可变工况特性；4、使用寿命要求8000小时以上；5、结构合理，运行安全可靠。5.6.4结构设计及相关数据计算风机部分的结构如图所示，其中进口导流板的作用是使气流沿轴向或所需方向进入下一级或固定容器，并起到整流作用。收敛装置的作用是利用气体从中心向外边缘流动过程中有效流动面积的增减；达到增压的目的，降低气流
30、速度。风扇的作用是产生离心力，使空气四处流动，增加空气流动的动能，使其对身体产生较大的影响。假设1/1OV的气体被泵出空腔，通过气体连续性方程：P1*V1=P2*V2P1*V1=P2*1110V1P2=1011P1F1=(P0-P10)*S=1/11P0*S=1/11*1.01*105*945*1080=9371N气体人口即进入导流板的速度为：V 1=QVS=0.083*4/(3.14*330*330*10-6)=0.97M/S忽略中间损耗，可从气体连续性方程得到：V1*R1*R1=V2*R2*R2V 2=V1*R1*R1/(R2*R2)=0.97*330*330/(180*180)=3.26
31、M/SV 2是进入风扇的气体的入口速度。气体质量流量：0.083*10295*10E-3=1.075*10E-4KG/S1小时的气体质量为1.075*10E-4*3600=0.387KG电机功率550W/H由动能定理我们得到：12MV*V=P500=1/2*0.175*V*VV=79.28M/S出气口接大气，速度一般为1075M/S,取C2=15MS根据流体力学动量定理，单位时间内流出控制面的动量与流入控制面的动量之差等于作用于控制面上流体的所有外力之和，即：ZF=M*（C2-C1）C32=C12+C22-2*C1*C2*C0S140二79.282+152+2*79.28*15*C0S140二
32、8332.27C3=91.28MSF=0.387*91.28=35.325N产生的总压力为：总F=9371+35.325=9406.325N每个翼型沿径向方向的确定和叠加到翼型中，在平均半径处：B二90T=2*3.14*RZ=2*3.14*90/4=141.3一般沿半径高度取5-9个截面进行计算，必须包括叶片顶部、平均半径和叶片根部三个截面。级联的几何参数为：T_pitch,两个相邻叶片轮廓的对应点之间沿级联前线的距离。BS_安装角，即叶片弦线（通常为外弦）与叶栅前线（指锐角）的夹角。B1P_lnlet几何角，指前缘处叶片中线的切线与叶栅前部的夹角。B2P_几何出口角，指后缘处叶片中线的切线与
33、叶栅前线的夹角。叶栅的气动参数为：B1_进气角，指叶栅前线与进气气流相对速度Wl的夹角。B2出口角，指叶栅前线与出口气流相对速度W2的夹角。B_气流转向角，指气流通过叶栅的角度。L迎角是指来流速度与前缘点处翼型中线的切线之间的夹角。J带后角是指气流入口速度方向与后缘点到翼型中心线的切线之间的夹角。定义=B2P-B1在平均半径处，Bm=ARCTGO.5/0.6=39.8我二7B1p=B1+1=39.8-1=38.8BS=B1P+X1=38.8+24=62.8B2P=+B1P=40+38.8=78.85.6.5抛物线中位数目前使用的中线有两种弯曲形式，即圆弧和抛物线中线。圆弧中线适用于马赫数较高的
34、气体，这里采用抛物线中线。当中线为抛物线时，中线通过坐标原点的方程为：(X+AY)2+BX+CY+D=0抛物线的中心线如图：式中的系数A、B、C、D可由边界条件确定。X=0,Y=0,DYDX=TGX1;X=B,Y=0,DYDX=-TGX2;结果A=(CTGX2-CTGX1)2B=-bC=bctgx1D=O叶片曲线较小时，中心线坐标Y远小于横坐标X。因此抛物线方程中可以忽略AY,所以方程可以简化为Y=-(X2+BX+D)/(2*AX+C)代入系数后，我们得到1/Y=ctgx1x+ctg2(bx)设计中取X1=06b,X2=0.4,ab=0.45所以X1=0.6*40=24X2=0.4*40=16
35、B二90a=40.5中线长度为：L=B/(2*SIN/2)=90*40/9180*2*SIN20)=29.4翼型结构尺寸请参考零件图。5.7齿轮副的确定与检验5.7.1正齿轮的计算1、齿轮的设计计算和强度校核电机驱动闭式正齿轮传动，标称功率P=1.5kW,小齿轮转速n1=1500rmin,传动比i=4.03,误差4%,长期工作，寿命5年，每年以200天计算.工作有轻微震动，齿轮对称排列。(1)选择材料确定初始参数a)选材小齿轮：40Cr调质，平均齿面硬度260HBS大齿轮：45钢调质，平均齿面硬度230HBS初级齿轮的齿数取Z=32,大齿轮的齿数为：z2=Iz,=4.132=131.2,四舍五
36、入，为了使U成为无穷无尽的数，取z2=129Z(3)传动比U二，二129/32=4.03Zl403-41检查传动比误差，100-0.1.7%允许4.1(4)选择齿宽系数0d和传动精度等级，查表得齿宽系数0d=O.275初步估计小齿轮直径d估=80mm,则齿宽b估=OdXd1=0.27580mm=22mm齿轮圆周速度:6.28n/s,d.n,)*80*1500,=m/s=60*10060*1000查表选择精度等级7,（5）计算小齿轮扭矩T1PT尸9.55X106工nI=9.55106XJANmm=9.55X103Nmm1500（6）。恒定重合系数Je由公式=1.88-3.2X(1zl1z2)重合
37、度二1.88-3.2(1/32+1/129)=1.755.vvIV._/4_W_/41.755_o._分别由公式ZJ-二J二0.865075075Y6.=0.25+=0.25+=0.6771.755(7)确定载荷系数KH和Kf1）利用系数KA从已知条件查表，取Ka=1.352）动载荷系数Ky由图中可得，Kv=1.143）齿载荷分布系数K.，可从图中取K尸1.29齿间Fa载荷分布系数K和Ka根据条件而定KAE0二2*1.35*9.55*103N的e465N/板POON/加bd22.*80查表得KJ/Z2=1/0.8652=1.34Kf=1Yf=1/0.677=1.485)载荷系数KH和KF可以通
38、过公式计算=KAKvK小fia=1.35X1.14X1.29X1.34=2.66Kf=KK&/KHa=2.661.48/1.34=2.942、齿面接触疲劳强度计算(1)确定许用应力w1)总工作时间：tft=82005=8000h2)应力循环NI和N2可以通过公式和表格计算:N=60nth=6011500X8000=7.2108N72*IO8N,二=1.79*1()8-U4.033)寿命系数Z,v,Zn2取自图9-17Zn=1Zjv2=14)接触疲劳极限：由图973取whml=630MPa,wijm=490MPa5)安全系数SH:参考表9-13,取S“二16)许用应力ww2:由公式(9-15)%
39、二%mZ.二色竺1=630MPa3W1-7490*1b二%m/N_2SH1(2)弹性系数Z/从表9-11中取Z190yMPa(3)节点面积系数Z：从图9-12中取Z2.5由式(971)求出所需的小齿轮直径ddJ2K(+I)(ZZZ)2J2*2.66*9.55*1()3*(4.03+1)(190*2.5*。865V0.275*4.03*4902mm-64.5mm符合初步估计确定中心距、模数等主要几何参数1)中心距a初始计算中心距_4.她(+D-j66.9mm02中心到花园中心的距离a=200mm2)o模数m由中心距a和初步选择中的齿数Z和Z得到2米2a=2*200z1+Z232+1292.48按
40、标准取m=2.5mm3)o分度圆直径d1,d2d1=mzl=2.532=80mmd2=mz2=2.5129=322.5mmd2=320mm4)o确定齿宽取大齿轮的齿宽b2=b=22mm,小齿轮的齿宽b1=32mrn3、齿根弯曲疲劳强度的计算(1)求允许弯曲应力f1)应力循环次数NFlNa可由上述计算得到Nfi=7.2108Nf2=1.791082）寿命系数YNl和Y2取YN产YN2=13）极限应力O7im,Flim2取自图9-21:fliml=220MPaflim2=170MPa4）尺寸因子YX如图9-26所示，取Yx=1见表973f，取Sf=156）许用应力口，口尸2由式（920）,许用弯曲
41、应力二“=竺型士l=293MP.LrjSF1.5二2叫几2。*1*、227.L2SF1.5齿形系数匕从图9-19中，取：YFai=2.5L=215应力修正系数乙,Ysal由图9-20取：h=163Y或=L82(4)用公式(9-17)校核齿根弯曲疲劳强度，齿根弯曲应力%=察LL%珍=bdxm2*2.94*9.55*IO322*80*2.5*2.5*1.63*0.677=35.2MParF%2丫5=352*215*182L%2.5*1.63=33.SMPaH111检查齿面静强度根据过载情况，由式(9-21),齿面最大接触应力fftnax=24,1=490*J-MPa=558.6MPhLaX齿面静强
42、度足maxLHyTlKAK,1.35*1.14LHJmax够。5、齿根静强度计算(抗弯)(1)确定许用弯曲应力参照表973,取静强度安全系数Sl=I.6从图9-25中，取寿命系数Kq=42=2.5所以由公式(9-22),许用弯曲应力fll=fl=293*25h5MPa=686.7MPaLHJmaxLFijYniS,f1*1.6r2m=227=532MPaLA2JmaxLYn2S,f1*1.6(2)找出最大弯曲应力并检查强度由式(9-22),最大弯曲应力Flmax= F27；*1TxKaKv2=35.2=45.7MPa,1m1.35*1.14L”小279Jg=%泰=338*75西r439M90锥
43、角6二MgL=21.8心=-1=68.2Z2外锥距离：R=dl2sinl=J22sin=81齿宽系数如取0.3,则齿宽：b=R=243rrvttb=24附录高度：hai=3.475vm,ha2=1.525nn根高：ln=2.Unn,hf2=4制齿高：=z=2=5.5nn大端头直径：CIG=4+2%CQSdd&=60+2x3.475XCoSI8.43=66.45mmda2=d2lha2COS2二150+2X1.525COS71.57=151mmh根角：f,=arctan=1.40fiRn-arctan生=2.9。f2R补角：%=%=%=1.4。顶锥角：源=R+%=24.7a2=+0八=69.6根锥角:%=4一%=20.4f2=8-=65.3冠距：A=4-h(IlSlNblI2UlI=-3.475SW21.802二73.5mmAKl=B-42WN62=-1.525SZ7V68.202
