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第一章 緒論
1.1本課題研究的目的和意義
隨著社會的高速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對衣著外表的要求也越來越高。鞋子整潔度，既體現(xiàn)人的精神面貌，又反映人的素質修養(yǎng)。人人都穿鞋，穿鞋就離不開擦拭。因此，解決此項服務的全自動洗鞋機具有廣闊的市場潛力。隨著現(xiàn)代人工作和生活節(jié)奏的加快，人們無暇把時間浪費在洗鞋上，全自動洗鞋機取代傳統(tǒng)的手工洗鞋便應運而生。人工洗鞋是一件比較煩瑣的事情。每當鞋子穿久了比較臟，如果只是稍微洗一下又洗不干凈，跟沒洗差不多，但如果仔仔細細的洗一下的話又很費時間，而且還容易弄臟自己的手和衣物。
同時隨著生活品質的提高，人們對室內清潔程度的要求也越來越高，自己與客人進出都需要擦鞋或者穿戴鞋套。然而日常生活中擦鞋較為繁瑣，且鞋套的主要成分為甲苯醛，廢棄的鞋套埋在泥土中歷經10余年也不會降解，對環(huán)境造成極其嚴重的污染。隨著當今社會人們對環(huán)保的逐漸重視，鞋套的用量必將逐漸減少。擦鞋機能夠快速擦鞋，且不產生有害污染。然而市場上現(xiàn)有的擦鞋機功能單一，擦鞋過程繁瑣且效果不理想。
如何讓洗鞋變得既省時又省力呢？全自動洗鞋機就能為我們解決這個問題。本洗鞋機設計合理、操作簡便。伸腳既可，抽腳延時15秒關閉，全自動工作。您要做的就是從把鞋伸到本設備中，其他的事情全部由它來完成[1]。
洗鞋機是2008年出現(xiàn)在市場上的一種家用電器，顧名思義，就是用來洗鞋的機器，外型跟洗衣機差不多，動力也均來自電機，但是內部設計不一樣，洗鞋機在內桶的波輪軸和內桶內側都加了毛刷，在機器運轉時通過毛刷與鞋的摩擦來達到洗鞋效果。因其方便簡約，大受市場歡迎。2010年在市場上開始出現(xiàn)投幣洗鞋機。
投幣洗鞋機就是在洗鞋機的基礎上增加了一個投幣系統(tǒng)，取消了家用型的所有按鍵按鈕，機器的啟動完全靠投幣系統(tǒng)，只有按照投幣系統(tǒng)之前設定好的幣數(shù)進行投幣后機器才進入工作狀態(tài)。投幣洗鞋機主要用于學校、工廠、洗衣吧，社區(qū)等公共場所，為人們提供洗衣服務，投資少，風險小，不需要全天候專人管理，既可方便附近消費者，又可為投資者帶來良好收益。目前此機器在市場上還處于推廣階段，正在慢慢地被人們所接受。
洗鞋機它主要包括殼體，裝在殼體內的洗滌桶，在洗滌桶內裝有主軸，與主軸相連接的波輪和傳動機構，與傳動機構相配合的控制機構，其特征為：在波輪上裝有波輪毛刷，在主軸的外壁裝有毛刷。本實用新型由于在波輪上裝有波輪毛刷，在主軸的外壁裝有毛刷，洗滌時，利用波輪上的毛刷和主軸外壁的毛刷與鞋產生的摩擦，達到清洗干凈和快速洗鞋的效果。
1.2課題研究內容和目標
在當今的生活中，洗衣機已經走進了干家萬戶，給人類的生活提供了極大的方便．隨著生活節(jié)奏的加快，人們對生活品質的要求日益增高，近年來，一些多功能洗鞋機也應運而生。這些洗鞋機采用了先進的科學技術，能夠快速、干凈、科學地對各種鞋進行清洗。目前，洗鞋機功能也曰趨豐富化，可以實現(xiàn)清洗，烘干，烘干定型，消毒，美化等功能．但是這些設備體積大，成本高，只是用于賓館、酒店及專門的洗鞋店中，不能被大眾家庭所接受。鑒于當前洗鞋機存在著上述局限性，本文對其洗鞋部分的機構進行了創(chuàng)新型設計，簡化了機構，降低了成本，減小了體積。
本課題的研究內容是在原有擦鞋機的基礎上對擦鞋機進行了創(chuàng)新和改進，主要包括擦鞋機的原理設計和結構設計。
擦鞋機的原理設計包括：
（1） 擦鞋面裝置的設計
（2） 擦鞋底裝置的設計
（3） 洗滌液輸送裝置的設計
通過對擦鞋機的創(chuàng)新設計，使擦鞋機達到更加節(jié)能環(huán)保和多功能化的目標。
第二章 小型刷鞋機的原理設計
2.1小型刷鞋機的鞋面刷設計
小型洗鞋機的鞋面刷由一根橫向平行于水平地面的電動機連接軸和鞋面刷輪組成，電動機帶動軸旋轉，人通過抬腿調整將鞋面的各個部位依次去接觸鞋面刷的毛刷面，以此來達到清潔擦刷鞋面的目的。
該小型洗鞋機鞋面刷的設計原理將鞋面刷輪設計為圓柱形鞋刷，刷輪由刷輪軸和刷毛組成，刷毛繞刷輪軸做回轉運動，鞋刷所在的軸與電動機連接軸聯(lián)結，當電動機工作時，會帶動鞋刷所在的軸一塊兒旋轉，這樣鞋刷軸上的刷毛就會成回轉運動，從而對鞋面進行清潔。
2.2小型刷鞋機的鞋底刷設計
2.2.1概述
隨著人們對室內地板清潔度要求的提高，當今社會上形成了一種為了保證室內地板的清潔，從而入室需要換鞋的做法。
其實這種做法有很多的缺點：
（1） 室內需要備有許多拖鞋，不僅占地、而且費錢；
（2） 拖鞋的通用容易傳播疾病；
（3） 有腳氣、腳臭的人不敢輕易訪友；
（4） 訪友時入室更換拖鞋既費時、又費力。
為了解決入室換鞋的問題，市場上出現(xiàn)一種擦鞋用具，就是放置在門口地板上的可以用來擦拭鞋底的方形輔墊，但是這種鋪墊不僅容易重復污染鞋底，而且擦拭鞋底時比較費力，并且鋪墊還不便于清洗。普通的用于賓館、商店等場所的電動擦鞋機，主要由殼體、電動機、機械傳動部分和鞋面擦鞋刷組成，但是它一般僅僅用于對皮鞋上表面的擦拭，當需要清潔鞋底時就相當麻煩，如脫鞋或翻轉腳底。所以難以很好的解決入室換鞋的問題。
該擦鞋機鞋底刷的設計可使人們不需要脫鞋，只要把腳踏在其擋腳護欄上，接通電源，就能清潔鞋底，從而達到入室不用換鞋的目的。
2.2.2鞋底刷的原理設計
鞋底擦鞋刷的側面設有踏腳用的擋腳護欄。擦鞋刷的桿部要低于擋腳護欄的外側，而刷毛部分則要高出，以保證鞋踏在擋腳護欄上時，即不會防礙擦鞋刷桿部的運動，又可以使刷毛起到清潔鞋底的作用。
鞋底擦鞋刷設計成鞋刷朝上方作用的平置式刷輪，當人們需要使用時只要將腳踏在擋腳護欄上，就可以完成清潔鞋底的目的。
擦鞋刷的下部設置一個貯灰槽，可以方便地收集、清掃清潔鞋底后留下的灰塵，從而達到環(huán)保的目的。這個貯灰槽可以設計成能夠裝卸的活動件，這樣貯灰槽就能夠方便的清潔和更換。
鞋底擦鞋刷的機械傳動的部分，設計成裝有刷毛的皮帶輪。
在踏腳用的擋腳護欄的設計上，為了方便人們的操作以及對踏腳用的擋腳護欄的清潔，將擋腳護欄設計成能夠裝卸的活動件，這樣既可以方便人們更換擋腳護欄，又能達到環(huán)保的目的。
將機械傳動部分和擦鞋刷之間的連接方式設計成能夠裝卸的連接方式，可以方便人們替換擦鞋刷，擦鞋刷的桿部和刷毛之間也設計成能夠裝卸的連接方式。這樣人們就能夠方便的更換所需要更換的零件，從而大大的提高了該擦鞋機的通用性。
本鞋底擦鞋刷的優(yōu)點在于：
（1）適用性廣，如賓館、居室、電梯口等對地板清潔度要求高的場所均可以安放。
（2）該鞋底擦鞋刷使用方便，只需要將腳踏在腳護欄上，就可以達到清潔鞋底的目的。
2.3小型洗鞋機的洗滌液供應裝置的原理設計
為了方便操作而設計了洗滌液儲量顯示裝置，該裝置可由推動頭控制的另一推動元件驅動其工作，顯示鞋油儲量，顯示裝置有小型照明裝置清晰顯示。
壓板帶有與腔體內壁相配臺的導向凸緣，保證壓板平穩(wěn)前進，為加強壓板平穩(wěn)性。推動頭可設置多個，與壓板同時接觸。
貯液腔的出液口為多條縫，出液口為多列排列。出液口直接與刷體毛觸面接觸，向毛觸面供應洗滌液。
綜上所述，本刷鞋洗滌液供應裝置采用棘輪加壓機構，在加液間隙能對腔體保持恒定壓力使每次加液動作均能可靠地注出洗滌液，其注出量由棘輪轉過的齒數(shù)較準確地控制。采用條排孔狀出液口保證洗滌液較均勻地注出，巧妙利用細縫或小孔中洗滌液干結對腔內洗滌液的自動隔離作用、有效地防止因洗滌液大量干結而無法使用。
2.4小型擦鞋機光電感應器的選擇
為了響應國家節(jié)約能源的號召，擦鞋機越來越向節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，擦鞋機使用光電感應器裝置，光電傳感器工作原理即紅外線光電傳感器原理是：光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。
光電傳感器在一般情況下，有三部分構成，它們分別為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。
該擦鞋機使用光電感應器裝置，它的啟閉采用紅外控制自動控制，也就是說當使用者將腳部放置在擦鞋位置時，紅外線被阻斷，接收裝置啟動電機，使鞋刷刷輪轉動，將鞋刷干凈。當擦鞋者的腳離開擦鞋機的刷輪時，擦鞋機就會停止工作，這樣就能夠達到節(jié)能的目的。輪子旁邊裝有紅外探測接收器,當鞋伸進擦鞋機時，探測器接收到信號就把電機接通，開始工作，鞋取出時，自動關閉。
光電開關有很多種類型，按照檢測方式可分為漫反射式、對射式、鏡面反射式和槽式光電開關四種類型。
1．漫反射式光電開關
漫反射光電開關是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經過時，將光電開關發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。
2．鏡反射式光電開關
鏡反射式光電開關亦是集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關發(fā)射器發(fā)出的光線經過反射鏡，反射回接收器，當被檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。如圖7-3為鏡反射式光電開關。
3．對射式光電開關
對射式光電開關包含在結構上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器。當被檢測物體經過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就產生了開關信號。當檢測物體是不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測模式。
4.槽式光電開關
槽式光電開關通常是標準的U字型結構，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了檢測到的開關量信號。槽式光電開關比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。
2.5電動機的選擇
正確選擇電動機，是電動機安全使用的前提條件，一般選擇電動機的原則和步驟如下：
1、選用電動機的原則
⑴ 根據(jù)負載起動特性及運行特性，選出最適于這些特性的電動機，滿足生產機械工作過程中的各種要求。
⑵ 選擇具有與使用場所的環(huán)境相適應的防護方式及冷卻方式的電動機，在結構上應能適合電動機所處環(huán)境條件。
⑶ 計算相確定合適的電動機容量。通常設計制造的電動機，在75%~100%額定負載率時，效率最高。因此應使設備需求的容量與被選電機的容量差值為最小，使電機的功率被充分利用。
⑷ 選擇可靠性高、便于維護的電動機。
⑸ 考慮到互換性，盡量選擇標準電動機。
⑹ 為使整個系統(tǒng)高效率運行，要綜合考慮電機的極數(shù)及電壓等級。
2、選用電動機的主要步驟
⑴ 根據(jù)生產機械性能的要求，選擇電動機的種類。
⑵ 根據(jù)電源的情況，選擇電動機額定電壓。
⑶ 根據(jù)生產機械所要求的轉速以及傳動設備的情況，選擇電動機額定轉速。
⑷ 根據(jù)電動機和生產機械安裝的位置和場所環(huán)境，選擇電動機的結構及防護型式。
⑸ 根據(jù)生產機械所需要的功率和電動機的運行方式，選擇電動機的額定功率。
3、選擇電動機時有關電氣性能和機械性能分類
在選用電動機時，需要考慮電氣和機械等分類內容。
GB/T12497-2006《三相異步電動機經濟運行》規(guī)定的電動機類型的選擇原則：
⑴ 電動機選用前應充分了解被拖動機械的負載（以下簡稱負載）特性，該負載對起動、制動、調速無特殊要求時應選用籠型異步電動機。從節(jié)能角度考慮應首先選用符合
GB18613-2006的電動機，不應選用國家明令淘汰的產品。
⑵ 負載對起動、制功、調速有特殊要求時，所選擇的電動機應滿足相應的堵轉矩與最大轉矩要求，所選電動機應能與調速方式合理匹配。
⑶ 應依據(jù)電動機的工作是否處于易燃、易爆、粉塵污染、腐蝕性氣體、高溫、高海拔、高濕度、水淋和潛水工作環(huán)境，選擇相應的防護類型、外殼防護等級和電動機的絕緣等級。
⑷ 拖動高精度加工機械和有靜音環(huán)境要求的電動機，應按要求選用有精確速度控制、低振動和低噪聲設計的電動機。
⑸ 應依據(jù)負載要求，選擇具有合適的安裝尺寸與連接方式。
㈡ 電動機額定功率的選擇
正確選擇電動機額定功率對提高電力拖動的濟運行水平、減少能耗，提高經濟效益具有重要意義。
容量選的小，則不能滿足生產機械正常運行，容量選的大，則浪費投資，浪費能源。
1、正確選擇電動機功率的原則
⑴ 電動機應能勝任生產機械的負載和所需的起動轉距。
⑵ 電動機在工作時，其發(fā)熱應接近，但不得超過其許可的工作溫度。
⑶ 電動機應有一定的過載能力，以保證在短時過載情況下能正常工作。
2、電動機額定功率的選擇
GB/T12497-2006《三相異步電動機經濟運行》對電動機額定功率的選擇作如下規(guī)定：（3個方面）
① 應依據(jù)反映負載變化規(guī)律的負荷曲線，確定經濟負載率（電動機效率最高時的負載率）。
② 應根據(jù)負載的類型和重要性確定適當?shù)膫溆孟禂?shù)。具有長期連續(xù)運行或穩(wěn)定負載的電動機，應使電動機的負載率接近綜合經濟負載率（電動機綜合效率最高時的負載率）。
③ 年運行時間大于3000h、負載率大于60%的電動機，應優(yōu)先選用能效指標符合GB18613-2006《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》中節(jié)能評價值的節(jié)能電動機
按照國際標準和我國現(xiàn)行業(yè)標準，小功率電動機系指折算至1500r/min時連續(xù)額定功率不超過1.1kw的電動機，其幾何尺寸機殼外徑不大于160mm，或軸心高不大于90mm。
根據(jù)以上兩點要求，用于擦鞋機的電動機只須短時工作，且起動轉矩較低，對效率要求不高；電動機要求功率小，因此電動機選用罩極異步電動機。
2.6小型擦鞋機的安全防漏電開關
漏電電流保護開關，簡稱漏電開關，在低壓電路中，漏電開關是必不可少的低壓開關電器。當用電設備可導電部分如外殼出現(xiàn)故障電壓冰產生一定數(shù)值的漏電電流時，它能夠自動切斷電源，從而有效防止發(fā)生觸電事故，保護人身安全。它在低壓防觸電保護方面得到廣泛的應用。
所以，為了保證擦鞋著的人身安全，在節(jié)能環(huán)保式擦鞋機的結構中，應該使用安全防漏電開關。
第三章 小型刷鞋機的結構設計
3.1小型刷鞋機的總體結構
圖1 小型刷鞋機整體結構示意
從圖1中我們可以清楚的看到，小型刷鞋機由底座1、電動機9、側板6和弧形板4構成的防塵罩17，清潔鞋面的圓柱形毛刷5、清潔鞋底面的圓盤形毛刷3、電氣控制部分18以及傳感器19組成。電動機9安裝在底座1上，電動機9的軸上裝有皮帶輪7，皮帶輪7通過傳動帶8和10分別帶動大皮帶輪2和小皮帶輪10。圓柱形毛刷5與大皮帶輪2同軸，小皮帶輪10同軸安裝圓錐斜齒輪12，與圓錐斜齒輪12嚙合的齒輪13同軸安裝圓盤形毛刷3，小皮帶輪10通過支架14安裝在底座1上，兩毛刷3和5的下方設有由網(wǎng)孔面板16和隔板15構成的儲塵盒20，傳感器19設在面板16的前部。
底座1由鐵制成，防塵罩17用硬質塑料制成，圓柱形毛刷5為軟質毛刷，圓盤形毛刷3為硬質毛刷。
此小型刷鞋機的工作原理為：接通電源，刷鞋機便處于隨時可以工作狀態(tài)，當鞋靠近圓盤形毛刷3時，面板16上的傳感器19將電信號傳至電氣控制系18，觸發(fā)延時開關，啟動電動機9，裝置進入工作狀態(tài)，兩毛刷3和5旋轉，擦拭完畢，退出鞋，傳感器19電信號消失，整機停止工作。
本設備科適用于清潔不同尺寸的各色男女鞋，使用時，只需將鞋伸至毛刷處，刷鞋機自動開機，腳踩在平面旋轉的圓盤形毛刷上，由鞋前端用一般速度移至腳后跟，再由腳后跟部退回到鞋前端，來回一次即可把鞋底的贓物清楚，然后將腳提起向前移至圓柱形毛刷，鞋面進入清刷程序，僅幾秒鐘即可完成兩只鞋的清洗工作。本機器結構合理，制造簡單，采用傳感器控制電動機，使用操作方便衛(wèi)生，且省時省力，安全可靠，是一種適用于千家萬戶的新型刷鞋機。
3.2小型刷鞋機的鞋面刷輪的尺寸設計
3.2.1刷輪軸的設計
做回轉運動的零件都要裝在軸上來實現(xiàn)其回轉運動，所以，刷輪軸可以設計為直軸。軸的材料可以取為碳素鋼[15]。
因為擦鞋機鞋面刷輪軸的結構簡單，所以不需要考慮軸設計過程中的主要問題，比如進行軸設計時應該按工作能力準則進行設計計算或校核計算等；在結構設計上也不需要考慮太多的問題，另外，現(xiàn)在市場上已經有很多關于擦鞋機鞋面刷輪的產品，價格也不高，所以可以購買。
對擦鞋機的鞋面刷輪軸的尺寸分析表明，可將該擦鞋機的鞋面刷輪軸設計為大徑D=60mm，小徑d=30mm，軸徑過渡圓角可以取為R=4mm。
3.2.2刷毛的設計
擦鞋機所用的刷毛由豬鬃或其它纖維（粗細和剛度與豬鬃相近)的材料制成，其中刷毛長度L=50mm，刷毛所在的軸長為160mm，大直徑為60mm，小直徑為30mm。
3.3鞋底刷的結構設計
該鞋底刷包括機械傳動部分、擦鞋刷、擋腳護欄、貯灰槽。擦鞋刷的桿部低于擋腳護欄的外側，而刷毛部分則高于擋腳護欄的外側。使用時只須將腳踏在擋腳護欄上，利
用擦鞋刷的轉動，達到清潔鞋底的目的，而灰塵即落入貯灰槽中。
機械傳動部分采用三角皮帶傳動的方式；擋腳護欄制成可方便裝卸的柵板；擦鞋刷的桿部低于擋腳護欄的外側，而刷毛則要露出；為方便擦鞋刷的替換，機械傳動部分的傳動桿和擦鞋刷桿部之間，制成方便裝卸的連接方式；安裝時將其平置在地板上，使用時只須站在擋腳護欄上，利用擦鞋刷的轉動，就能達到清潔鞋底的目的，而灰塵即落入貯灰槽中。
綜上所述，可以看出該鞋底刷包括機械傳動部分、擦鞋刷、擋腳護欄、貯灰槽。其特點在于：
(1) 所述的擦鞋刷的側面設有擋腳護欄，擦鞋刷的桿部要低于擋腳護欄的外側，而刷毛部分則要高于擋腳護欄的外側；所述的擦鞋刷用于清潔鞋底。
(2) 機械傳動的部分和擦鞋刷，由皮帶輪和圓錐齒輪組成。
(3) 擦鞋刷的下部有貯灰槽。
(4) 貯灰槽是可同殼體分開的活動件。
(5) 機械傳動部分的傳動桿和擦鞋刷的桿部之間，為可裝卸的連接方式。
(6) 擦鞋刷的桿部和刷毛之間，為可裝卸的連接方式。
(7) 擦鞋刷旁邊設有刮灰板。
3.4刷鞋機傳動部分結構設計
3.4.1 V帶傳動總體設計
部分傳動采用普通V帶傳動，當傳遞的圓周阻力超過帶和帶輪接觸面上所能產生的最大摩擦力時，傳動帶將在帶輪上產生打滑而使傳動失效。另外，傳動帶在運行過程中由于受循環(huán)變應力的作用會產生疲勞破壞。因此，帶傳動的設計準則是：既要在工作中充分發(fā)揮其工作能力而又不打滑，同時還要求傳動帶有足夠的疲強以保證一定的使用壽命。設電動機額定功率為0.75KW，主，要求從動輪轉速，工礦情況系數(shù)KA=1.1；
1. 確定計算V帶的功率
2. 選擇V帶的型號
由，，根據(jù)圖1選用A型普通V帶。當在兩種型號的交線附近時，可以對兩種型號同時計算，最后選擇較好的一種。
圖1 普通V帶選擇圖
3. 確定帶輪基準直徑、
由表2，選取
表2 V帶輪的基準直徑系列值
帶型
Y
Z
A
B
C
D
E
q/kg/m）
0.02
0.06
0.10
0.17
0.30
0.62
0.90
Dmin/mm
20
50
75
125
200
355
500
帶輪標準?直徑系列
63,71,75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,170,180,200,212,224,236,250,265,280,300,315,355,375,400,425,450,475,500,530,560,600,630,710,750,800,850，900,950,1000等
大輪帶輪基準直徑：
按表2，選取標準直徑
4. 驗算帶速V
帶速不宜過高，否則離心率增大，帶輪間摩擦力減小，容易打滑，單位時間內繞過帶輪得次數(shù)也增多，降低傳動帶得工作壽命。帶速不宜過低，否則當傳遞功率一定時，傳遞的圓周力增大，帶輪地根數(shù)增多。
，帶速度在5-25m/s范圍內
5. 確定中心距
得：
取
初選后，根據(jù)下式計算帶的基準長度，即
得：
根據(jù)初選長度從表5中選取與之相近的基準長度作為所選帶的長度，然后計算出實際中心距a，即
6. 中心距變動范圍
7．校驗小帶輪包角
一般要求，否則應適當增大中心距或減小傳動比，也可以加張緊輪。
8．計算V帶的根數(shù)Z
為使各帶受力均勻，根數(shù)不宜過多，一般 應滿足<10。
根據(jù)，，查表5-4得，，查表5-2得，查表3得。
普通帶根數(shù)根
取Z=2根
表3 V帶傳遞的額定功率P0和功率增量△P0
3.4.2 V帶力的計算
1. 小帶輪包角修正系數(shù)
表4 包角系數(shù)
小帶輪包角/ (°)
小帶輪包角/ (°)
180
1
145
0.91
175
0.99
140
0.89
170
0.98
135
0.88
165
0.96
130
0.86
160
0.95
125
0.84
155
0.93
120
0.82
150
0.92
表5 V帶的基準長度系列及長度系數(shù)
2. 單根V帶的初拉力F
由表2查得A型普通V帶每米質量，單根V帶初拉力
3. 作用在帶輪軸上的壓力
作用在帶輪軸上的壓力計算簡圖
圖2帶輪軸上的壓力圖
帶傳動的工作情況圖
（a）工作時
（b）不工作時
圖3 V帶傳動圖
3.4.3 帶輪的設計
對帶輪的主要要求是質量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內應力要小。
1. 確定結構類型
由于小帶輪基準直徑為75mm，大帶輪基準直徑為150mm，孔板式帶輪基準直徑小于300~450mm，故其符合孔板式帶輪
2. 輪槽尺寸
表6 普通V帶帶輪輪槽尺寸
項目
?
符號
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
基準寬度
b p
5.3
8.5
11.0
14.0
19.0
27.0
32.0
基準線上槽深
h amin
1.6
2.0
2.75
3.5
4.8
8.1
9.6
基準線下槽深
h fmin
4.7
7.0
8.7
10.8
14.3
19.9
23.4
槽間距
e
8 ± 0.3
12 ± 0.3
15 ± 0.3
19 ± 0.4
25.5 ± 0.5
37 ± 0.6
44.5 ± 0.7
第一槽對稱面至端面的距離
f min
6
7
9
11.5
16
23
28
最小輪緣厚
5
5.5
6
7.5
10
12
15
帶輪寬
B
B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù)
外徑
d a
輪 槽 角
32°
對應的基準直徑 d d
≤ 60
-
-
-
-
-
-
34°
-
≤ 80
≤ 118
≤ 190
≤ 315
-
-
36°
60
-
-
-
-
≤ 475
≤ 600
38°
-
＞ 80
＞ 118
＞ 190
＞ 315
＞ 475
＞ 600
極限偏差
± 10
± 0.50
3. 材料
帶輪常用材料為鑄鐵(HT150或HT200)，容許最大圓周速度為25m/s
4. 畫出帶輪圖
帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側面間的夾角是40°，為了適應V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表4。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。查表6可得：
(1)小帶輪基本結構尺寸
；
（1）小帶輪結構尺寸圖
(2)大帶輪基本結構尺寸
（1）大帶輪結構尺寸圖
圖4 帶輪圖
第四章 小型刷鞋機的圓錐齒輪設計
由于直齒錐齒輪加工難于磨齒，故采用開式軟齒面齒輪傳動
1. 選擇齒輪材料、熱處理方法，精度等級及齒數(shù)
（1）選擇齒輪材料與熱處理。根據(jù)工作條件，采用開式軟齒面?zhèn)鲃?。查《機械設計》7-1取小齒輪的材料為40cr鋼，調制處理，硬度；大齒輪材料為45鋼，調制處理，硬度;兩齒輪齒面硬度差為30HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃拥脑O計要求。
（2）初選齒數(shù)
傳動比定為，取。
2. 確定材料許用接觸應力
（1）確定接觸疲勞極限，由《機械設計》圖7-18（a）MQ線得
（2） 確定壽命系數(shù)，由已知條件，取。
（3）確定安全系數(shù),由《機械設計》表7-8取=1.05。
（4）計算許用接觸應力[]，按《機械設計》式（7-20）得
3. 齒面接觸強度按《機械設計》（7-25）式計算，其公式為
（1）試選載荷系數(shù)。
（2）確定齒寬系數(shù)。
（3）確定材料彈性影響系數(shù)，由《機械設計》表7-5查得。
（4）確定節(jié)點區(qū)域系數(shù)，由《機械設計》圖7-14得=2.5.
（5）試算所需小齒輪直徑
4. 確定實際載荷系數(shù)K與修正所計算的分度圓。
確定使用系數(shù)，按電動機驅動，載荷平穩(wěn)，查《機械設計》表7-2取。
確定動載系數(shù)
計算平均圓周速度
查《機械設計》表7-7，由齒輪的轉速與精度查《機械設計》圖7-8得。
確定齒間載荷分配系數(shù)。
錐距
齒寬初定
圓周力計算
單位載荷計算＜
由《機械設計》表7-11查得。
（4) 確定齒向載荷分布系數(shù)，有效工作齒寬>，按《機械設計》式 （7-34）計算得
（5) 計算載荷。
（6) 按實際載荷系數(shù)修正所算的分度圓直徑，由《機械設計》式7-12計算得
（7） 試算模數(shù)
5. 齒根彎曲強度計算，其公式為
確定上式中的各計算數(shù)值如下
（1）確定接觸疲勞極限，由《機械設計》圖7-21（a）MQ線得
（2） 由已知條件確定壽命系數(shù)，由已知條件，取。
（3）確定安全系數(shù),由《機械設計》表7-8取=1.25。
（4）計算許用接觸應力[]，按《機械設計》式（7-20）得
確定齒形系數(shù)，。
計算分度圓錐角
計算當量齒數(shù)為
查《機械設計》圖7-16取。
（6） 確定應力校正系數(shù)，根據(jù)由《機械設計》圖7-17查得。
（7） 計算大小齒輪的值
大齒輪數(shù)值大。
（8） 將以上各值代入公式計算得
由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度，所以將計算出來的2.99按《機械設計》表7-9圓整m=3.再根據(jù)接觸疲勞強度計算出的分度圓直徑，協(xié)調相關參數(shù)與尺寸為
，取
錐齒輪分度圓直徑為，。
這樣設計出來的齒輪能在保證滿足彎曲強度的前提下，取較多的齒數(shù)，做到結構緊湊，減少浪費，且重合度增加，傳動平穩(wěn)。
結 論
利用本洗鞋機，可以彌補現(xiàn)有洗鞋機的多方面不足，其結構簡單，價格低廉，使用方便快捷，洗滌時不受鞋子外形尺寸限制，可以高效的完成各種鞋子的清洗，有很好的使用價值和廣闊的市場前景。
擦鞋機鞋底刷的設計可使人們不需要脫鞋，只要把腳踏在其擋腳護欄上，接通電源，就能清潔鞋底，從而達到入室不用換鞋的目的。
當然，這個擦鞋機也存在著許多不足，比如在擦鞋面的時候需要抬腳，并且還要轉動腳才能使鞋的各個部位都擦拭干凈，另外，在對鞋縫的清潔上，也沒有進行處理，給人們帶來不便，這是今后學習的過程中需要注意的問題
短短的三個月的畢業(yè)設計是我們對大學四年的機械知識的整體總結，也是理論與實踐的結合，通過這次畢業(yè)設計我們收益非淺，這次設計，主要是對小型洗鞋機進行設計。在進行畢業(yè)設計中，我學到了許多新的知識。我深刻的認識到，要想成為一名合格技術人員只掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的，我們應該具有更加淵博的知識。
在以上設計中，對零件的材料，對軸承，對裝配方法等等知識點溫習和學習。使以前學習的理論知識能夠應用到實際設計當中去，更加深了我們對所學知識的理解。對實際加工中的一些問題有了進一步的了解，并在設計中考慮和避免這些問題的發(fā)生。
沒有具體的了解，經常會有無從下手的感覺，碰到問題只有去問老師和看相關書籍，確實雖然完成了大概模型，有許多地方還是不是完全吃透的，這需要在以后的工作學習中進一步加深學習。
25
致 謝
畢業(yè)設計很快已經結束了，在這段時間里，不僅僅感覺到的是忙碌，還有忙碌后作完一件令自己心動的東西時的那種無聲的喜悅。
在寫致謝信的這個時候心里想有一些說出的東西，想想自己在做畢業(yè)設計時的種種困難，在老師同學的用心幫助下也一一解決了，說句實話，憑自己的能力要作完畢業(yè)設計是有些太困難了，但是在你的身邊總有一些人會給你帶來驚喜，自己的能力畢竟有限，在面對別人無私幫助的時候我的內心十分感激，帶自己畢業(yè)設計的老師會有問必答，有難必解，雖然接觸不是很多，但有些東西是用心感覺的。還有好多老師在這次畢業(yè)設計中給于我一些幫助，我非常的感激。當然還有我身邊的那些同學，在我有疑惑的時候總是不厭其煩的給我解釋清楚。在我設計的時候，因為我以前從沒接觸過的東西，一開始很是迷茫，我的好幾位同學都在這時候一邊忙自己的事，一邊還要在我有疑惑的時候為我?guī)兔Ψ治?，共同解決。最終自己終于完成了乘用車主減速器這一部分的畢設要求?，F(xiàn)在想起來，有時候最能讓自己感動的事就發(fā)生在自己的身邊。
這次畢業(yè)設計不僅給我?guī)砹酥R上的收獲，在做人方面也教會了我許多許多，在對待事情方面，尤其是有選擇的時候自己該放棄什么，該抓住什么。什么是該自己作的，什么時候做，我明白了好多。
在此，我對給我?guī)椭睦蠋?，同學至以誠摯的謝意和由衷的感激。感謝您們對我的幫助，和教會我那些人生的道理。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！
參考文獻
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