自清洁黑板擦的设计

毕 业 论 文（设 计）用 纸题 目： 自清洁黑板擦的设计毕 业 论 文（设 计）用 纸姓 名：班级学号：指导教师：毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 I 页摘 要设计了一种使用于我国教育系统的黑板擦，提出了一种可自动将黑板上的字迹擦出干净且可减少粉尘扩散的机构创新的设计方案，该设计方案利用了丝杠通过电动机带动自动进给的原理，并且对这一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。介绍了该机构工作原理，推导出了黑板擦的运动形式与结构参数的关系。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、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；创新设计毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 II 页AbstractThis introuduced a pressure cleaner of blackboard eraser being applicable to our educational system of blackboard-blackboard eraser.The paper gives the constitution of a machine which is used to clean the blackboard and at the same time stop the powder from harming the human health.symmetry of structure is used in this design .The constitition and working theory of the machanism are introduced and some important parts of the machanism are designed. The relations of the displacement, velocity, acceleration with structure parameters are analyzed.The results are a theoretical basis of studying the motion law of the eraser. The pressure cleaner of blackboard eraser described above had the characteristics of the double dust collection machanisms of the gravitational settling and the pneumatic filtering ,dust collection efficient, simple structure deashing convenient, low-cost high reliability and so on. Keywords：Blackboard-eraser ；Powder ；Creative-design毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪 论11.1 研究背景11.2 研究的目的意义11.2.1 研究的目的 11.2.2 研究的意义 11.3 国内外研究现状 .21.3.1 电动黑板擦 21.3.3 集尘式黑板刷 .31.3.4 自动吸尘黑板刷 .31.3.5 卫生黑板 .41.4 本设计的内容 .4第 2 章 方案的确定52.1 可行的几种方案52.1.1 无尘黑板擦 52.1.2 防尘黑板 62.1.3 自清洁黑板 72.2 自动清洁黑板擦方案的选择72.2.1 所属技术领域 72.2.2 背景技术 72.2.3 发明内容 72.3 小黑板擦的方案确定122.3.1 简图 122.3.2 小黑板擦的结构及工作情况简介 12第 3 章 自清洁黑板擦的设计计算133.1 电机的选择133.2 齿轮的设计133.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 133.2.2 按齿面接触强度设计 133.2.3 按齿根弯曲强度设计 153.2.4 几何尺寸计算 173.3 轴的设计173.3.1 材料 173.3.2 校核该轴 183.3.3 轴承寿命校核 203.3.4 键的设计与校核 23参 考 文 献.27毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 致 谢.28附录 1 外文翻译29附录 2 外文原文.34附录 341毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 1 页第 1 章 绪 论1.1 研究背景黑板历来是各级各类学校必备的教学工具，传统黑板，人工擦拭效率低，粉尘污染严重。粉 笔 ， 是 传 播 文 化 的 工 具 ， 也 是 戕 害 身 体 的 毒 品 。 多 少 灵 魂 的 工 程 师 因 为反 反 复 复 的 粉 尘 污 染 、 吸 进 气 管 而 罹 患 痼 疾 ， 过 早 离 开 了 讲 台 。 虽 然 国 家 一 直 用 补贴 金 来 弥 补 这 种 职 业 病 对 教 师 的 危 害 ， 但 生 命 是 难 以 用 金 钱 去 补 偿 的 。 坐 在 前 排 的学 生 ， 同 样 受 到 粉 尘 的 威 胁 。 同时大量粉尘也影响了电脑等多媒体教学设备的使用寿命, 这 是 科 学 界 长 期 无 法 攻 克 的 难 关 。 从 所 谓 无 尘 粉 笔 、 微 尘 粉 笔 到 新 型 黑 板 的研 制 ， 无 不 渗 透 着 一 种 深 深 的 人 文 关 怀 和 无 奈 最 新 专 利 产 品 自 动 无 尘 黑 板 擦 给 这 个 世 纪 难 题 提 交 了 完 美 答 卷 ， 全自动黑板擦的产生很好的解决了上述问题, 它自动擦拭无污染，外观设计优美，使用方便快捷，更适合多媒体教学的需要 。每 当 我 们 轻 轻 走 过 教 师 的 窗 前 ， 希 望 看 到 的 不 再 是 疲倦 的 脸 庞 。1.2 研究的目的意义1.2.1 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。1.2.2 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毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 2 页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。1.3 国内外研究现状1.3.1 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。一种彻底清洁黑板的黑板擦，将条形黑板擦来回滑动，由于磁铁的作用使黑板擦的擦毛紧贴黑板，从而彻底清洁正面黑板。一种自动清洁黑板，在黑板被自动粉擦清洁的过程中向下关闭，在老师授课的时候向上打开。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。带腕套的黑板刷，由黑板刷和腕套组成的带腕套的黑板刷，在黑板刷的背部设置一腕毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 3 页套。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。1.3.2 吸尘黑板擦擦黑板时能够将粉笔屑吸收，避免飘尘，污染环境。吸尘粉笔擦，小型吸尘器主体的吸尘口处安装有毛刷。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。板擦体下部固定设置海绵体，板擦体侧面设置刷子，板擦体上部设置防滑条，刷子可以将粉笔灰全部刷掉。软皮背擦拭自动清洁黑板，用软面皮做成书写面套，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。全自动黑板擦，黑板擦是用四个电动机作动力，其中两个电动机装在一个与黑板同样大的框架上，另外两个电动机使一排软毯做圆周运动。弹性黑板擦，可以将黑板擦里的粉笔灰轻松弄掉。无尘黑板擦，利用物理中的大气压的原理和杠杆原理，充分地吸收擦黑板时产生的灰尘。健康黑板擦，安装于黑板左侧，外形类似磁卡电话，用完放回除尘彻底，免清除，粉尘随气体直接排出室外，无二次污染。1.3.3 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。新型电动无粉尘黑板，用电源控制，完成工作后，粉尘能被收集到底部的小盒内，利用电动和电磁感应原理。微型吸尘器该吸尘器可做成无尘黑板擦，还可以做成广泛用于机关、企业、宾馆和家庭等的除尘工具。1.3.4 自动吸尘黑板刷吸尘黑板擦，利用高速电机旋转产生的真空将粉笔灰吸进，滤去粉尘，然后排出干净的空气。自动吸尘黑板刷，使用过程中，利用电能做动力，既擦拭了粉尘，又减轻了使用者的劳动强度，同时还将所擦落的粉尘自动吸入粉尘收集袋中，不是粉尘在室内飞扬，从而保证了室内空气的清洁。电动吸尘黑板擦，在擦黑板时，不但能使黑板表面清洁，还能把所有被接触的尘灰吸进机内，避免尘灰再次污染，从而起到保护毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 4 页工作环境的作用。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，长度和黑板的高度一样，宽略比一般的黑板刷宽几厘米，挂在黑板上，可自由滑动，集尘一次性把黑板上的粉笔灰擦干净。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。1.3.5 卫生黑板使用时把粉笔安插在粉笔槽内，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1.4 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。毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 5 页第 2 章 方案的确定2.1 可行的几种方案2.1.1 无尘黑板擦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。无尘黑板擦采用如下技术方案：该黑板擦包括接粉盒，其结构要点是接粉盒的支架上设置有黑板擦，黑板擦的正面设置在接粉盒内；黑板擦的正面为海绵体，海绵体的中间具有凹槽，黑板擦的背面为把手，设置在接粉盒外。无尘黑板擦的有益效果黑板擦的正面为海绵体，而且海绵体的中间具有凹槽，在黑板擦擦黑板的过程中，粉尘为海绵体吸收，还可存在凹槽中；另外，用后的黑板擦可存在接粉盒内，避免了粉笔的粉尘四处飞扬。图 2-1 是本黑板擦的结构示意图：图 2-1 黑板擦的结构示意图具体实施方式：黑板擦包括接粉盒 1，接粉盒的支架 2 上设置有黑板擦 4，黑板擦 4 的正面，设置在接粉盒 1 内；黑板擦 4 的正面为海绵体 6，海绵体中间具有凹槽 5；黑板擦 4 的背面为把手 3，设置在接粉盒 1 外。使用时，把手 3 从接粉盒 1 拿取黑板擦 4 后，擦黑板上的文字；粉笔的粉尘为海绵体吸收，同时也落于凹槽 5 内；擦完黑板后，黑板擦 4 置于接粉盒 1 上，轻轻毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 6 页敲动黑板擦 4，粉笔的粉尘就会落到接粉盒 1 内。2.1.2 防尘黑板这种黑板擦不但能将黑板清洁干净，特别是防止了擦黑板过程中粉尘飞扬到保护老师及学生健康的目的。该黑板擦的目的是通过下述技术方案达到的。其结构要点是：它是由一组带有轨道的边框，一个滑轮支架和活动黑板擦所组成。上下边框设有轨道，左边框可拆卸，右边框设有带阀门的矩形方框，矩形方框的上表面钻有许多小孔，活动黑板擦设有两块，右边黑板擦主要是擦的作用，左边黑板擦主要起吸水作用，中间设有隔板，防止冲洗时水冲到左边黑板擦上，活动黑板擦装在滑轮支架上，滑轮支架装在轨道之间。该黑板擦具体实施时，滑轮支架靠滑轮两边设有的平行通道。右边框设有一个排污孔，及带阀门的进水孔。该黑板擦与现有技术产品相比，它通过固定墙上的轨道与装在滑轮支架上的活动黑板擦相结合，滑轮支架在轨道上移动时，使黑板擦上海绵与黑板相摩擦，擦去黑板上的粉笔字。当移动至最右端时，开启进水阀门以清除黑板擦上的粉灰。它克服了现有黑板擦在擦黑板时留有痕迹，且擦的过程中粉尘飞扬，影响老师与学生的身体健康，具有使用方便，可拆卸，自动清洁，黑板清洁彻底，无粉尘飞扬，是现有黑板擦的更新换代产品。对该黑板擦的几点说明：1、活动黑板擦两边之杆之间距离与滑轮支架的平衡通道之间的距离相一致。2、活动支架滑轮上下之间的距离与上下边框轨道之间的距离要求配合好，防止过松及过紧。3、右边框表面与黑板面在同一面上，清洁空间的宽度与右边黑板擦到滑轮支架右框之间的距离相一致，以使右黑板擦能进入清洁空间列。4、安装时边框之间的连接部位，以及与墙面连接处，要进行防漏处理，以防污水流出。5、活动黑板与滑轮支架，从左向右移动时，活动黑板擦左边与滑轮支架左边在不碰撞的情况下，距离应尽量的小，同时，从右向左移动时，滑动黑板右边框与滑轮支架的右边框在不碰撞的情况下距离应尽量的小。毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 7 页6、滑轮支架及活动黑板擦在移动的过程中，滑动支架，活动黑板擦非海绵部分不得与黑板接触、摩擦，只能是黑板擦上的海绵与黑板接触摩擦，以防黑板划伤。7、活动黑板擦海绵的大小比所装位置的空间要大，这样是海绵紧固上面，并且是一部分海绵留在外。2.1.3 自清洁黑板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。2.2 自动清洁黑板擦方案的选择2.2.1 所属技术领域本实用新型设计一种黑板擦和密封的设备，尤其是能在擦完黑板后防止粉尘四处飞扬。2.2.2 背景技术国内外普遍采用手工擦黑板的方法，由于人工擦黑板的技术有限，擦完的黑板也达不到预期的效果，而且每次擦完黑板教室里都粉尘到处飞扬，也就是说，手工擦黑板擦一次就污染教师环境一次，而且劳动强度比较大，这样落后的擦黑板方法和手段难以满足我国的教育事业发展的需要。2.2.3 发明内容为了克服现有传统手工擦黑板方法擦黑板的质量和劳动强度大的不足，本实用新型提供一种自动清洁黑板擦，该设备不仅能擦干净黑板，防止粉尘飞扬，而 且大大减轻使用者的劳动强度，提高效率。本实用新型设备解决其技术问题所采用的技术方案是：自动清洁黑板擦选用电动毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 8 页机来驱动，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。本实用新型的有益效果是，在擦黑板的过程中完成清洁和和防尘的作用，擦干净黑板的同时，减轻使用者的劳动强度，提高效率，整机结构简单。附图说明下面结合附图和和实施例对本实用新型进一步说明图 2-2 是仿形冰刀刃磨机主视图图 2-3 是仿形冰刀刃磨机俯视图图 2-4 是仿形冰刀刃磨机左视图图中 1.滑动轴承座，2. 光杠，3.黑板，4.黑板擦，5.大齿轮，6.滚动轴承座，7.电动机，8.小齿轮，9.丝杠，10.主动轮，11.螺母，12.螺母座，13.大齿轮，14.毛毡，具体实施方式在图中， 该方案是在黑板（3）的左边安装一根光杠（2），光杠（2）上下用滑动轴承座（1）来固定在在墙上，右边用一根普通丝杠（9），丝杠两端用滚动轴承座（6）来固定在墙上，丝杠的上端用大齿轮（13）来带动，由电动机（7）来驱动小齿轮（8），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（10）和五个大动轮（13）、轴（15）、还有轴承组成，黑板擦的内部结构分上下两部分，上面一排有三根轴，下面两根轴，它们上下左右刚好啮合构成整个的黑板擦，。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。毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 9 页A A12 3 456 7891011213图 2-2 黑板简图（主视图）毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 10 页501236 7513 1415图 2-3 黑板擦简图（俯视图）毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 11 页3 45 6914 13图 2-4 黑板擦简图（左视图）毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 12 页2.3 小黑板擦的方案确定 2.3.1 简图123456图 2-5 小黑板擦2.3.2 小黑板擦的结构及工作情况简介小黑板擦的结构和大黑板擦的基本组成是一样的，都是有齿轮（4）、轴（3）、轴承（6）及毛毡（1）组成的，小黑板的作用是补充大黑板擦的不足，当不需要把整个黑板上的字迹都擦掉，而只需擦掉其中的一部分时就要用到小黑板擦了，小黑板擦的周围也是带密封装置的，它也可以防止在擦黑板时粉笔灰四处飞扬。毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 13 页第 3 章 自清洁黑板擦的设计计算3.1 电机的选择经试验作用在黑板面上的应力 Pa52.18，则它所需要的压力NAF20375.4052.18,所需电动机的输出功率为 kwP6.0,则电动机所需功率为 kwPwd6.9，查机械设计常用元器件手册 695 页表 4-1，选用Y802-4 电动机，功率 75.0，转速 min1390rn。3.2 齿轮的设计3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。（1）黑板擦为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精度（GB10095-88）（2）材料选择由机械设计教材表 10-1 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=3.224=76.8，取Z2=77。3.2.2 按齿面接触强度设计由设计计算公式 d1t32. 21)(HEdZuKT(1)确定公式内的各计算数值a、试选载荷系数 t=1.3;b、计算小齿轮传递的转矩；T1= n15P09.= m9.0375. = 73.041m.c、由表 10-7 选取齿宽系数 1d；毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 14 页d、由表 10-6 查得材料的弹性影响系数 21E189.MPZa；e、由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 MPa601limH，大齿轮的接触疲劳强度极限 pa502limH；f、由式 10-3 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=60n1j hL= 91026.10812560 ;N2= 991.3.uN;g、由图 10-19 取接触疲劳寿命系数 KHN1=0.90,KHN2=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，由式（10-12）得：MPaS54069.0K1limHN1 .2.2li2H 。（2）计算a、试计算小齿轮分度圆直径 d1t,代入 H中较小的值;32112. Edtt ZuTKd= . m256.52.1893.40.573 b、计算圆周速度 vssmndvt /6.1/1062.106c、计算齿宽 btd 551毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 15 页d、计算齿宽与齿高之比 hb模数 mZdmtt 052.1246.51齿高 t 368.7368.hbe、计算载荷系数根据 smv/5.1，8 级精度，由图 10-8 查得动载系数 vk=1.12；直齿轮 ;1FHk由表 10-2 查得使用系数 ;A由表 10-4 用插值法查得 8 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时， ;435.1Hk由 435.1,67.0Hkhb 查图 10-13 得 ;354.1Hk故载荷系数 6072.1HVAkK;f、按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a)得mdtK05.73.1625.13 g、计算模数 mZ.240.71 .3.2.3 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为321)(FSadYZkTm(1)确定公式内的各计算数值a、由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳极限 a50MPFE1；大齿轮的弯曲强度极限 ;380MPFE2ab、由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ;8.,.21FNFNk毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 16 页c、计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 s=1.4,由式(10-12)得 MPaaskFEN57.304.15801F 86222 。d、计算载荷系数 k51.34.1.FVAKe、查取齿形系数由表 10-5 查得 26.;6.Y1FFaa；f、查取应力校正系数由表 10-5 查得 74.1;58.21SSaa；g、计算大小齿轮的 FY并加以比较01379.5.3862Y1FSa642SaF 大齿轮的数值大。（2）设计计算321)(FSadYZkTm m79.0164.0241573.6.34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10-1） ，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348.01527mdZ1，毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 17 页大齿轮齿数 108.43.2Z,取 Z2=108.3.2.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmZd4.86.01273421查机械设计教材 202 页， 2.3748612dwu,所以初设的齿数比 2.3u成立。（2）中心距mda8.5624.8721（3）齿轮宽度bd1取 ,30B2m 35B13.3 轴的设计3.3.1 材料选用 45 号钢调质处理；查机械设计教材 5第 370 页表 15-3 取许用扭转切应力 aMP35 12A0根据课本 370 页式 15-2 得：mnpAd 5.127.4390512320min （ 75.419un）1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 ,1md查手册 419 页表 15-23，选用 7302 滚动轴承，d=15mm,D=42mm,B=13mm,C=11.97KN, mBl151;2d段要装齿轮，该轴段上开有键槽，因此取 d125.3%5.2，查手册 351 页表 14-5 圆整成标准值取 82， mBl80；毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 18 页3d段安装套筒和轴承，所以 md143， ml23173；4段安装轴承端盖，端盖厚度为 10mm，所以 d4， l4；5段伸出端，定为 d15， l25；llL4321。15 51 46 图 3-1 齿轮轴结构图 3.3.2 校核该轴ml15L ml51L32 ml46L53作用在齿轮上的圆周力：NdTFt .42.7021tgtgr 39.15340 （ 直齿轮压力角）作用在轴上的外力：NF20；求垂直面的支反力NLr 5.1851349.21VFVr 49.2计算垂直弯矩mMva 7.105849.332毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 19 页mNLFva 78.105.18M3求水平面的支承力tH 5.2.421Ft 793.2 求水平面弯矩mLMHa 4.8N1057.231F9 求 F 在支点产生的反力L94.13562013NF.2 求 F 力产生的弯矩mLMFm 21.01594.360312F 在 a 处产生的弯矩NF 31求合成弯矩，考虑最不利的情况，把 mFM与 22aHv直接相加mNMaHvmFa 41.58.7.12.02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 6.0，其当量弯矩为：Tame 14.673.5041.22212计算危险截面处轴的直径因为材料选择 45 号钢调质，查课本 362 页表 15-1 得 MPaB60，许用引力MPab601，则；毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 20 页mMdbe 2.106.041.0333 因为 dm5，所以该轴是安全的。4、弯矩及轴的受力分析如图 3-2：abMavcMAHd MmF M2FeM2FMefT毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 21 页图 3-2 轴的受力分析图3.3.3 轴承寿命校核已知轴上齿轮受切向力 NFte32.41,径向力 NFre349.15,轴向力 NFae20,齿轮分度圆直径 md.86，齿轮转速 min0in2.1 run，运转中有轻微冲击，轴承预期寿命 0hL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 KNC97.1,基本额定静载荷KNC37.90.(1)求两轴承受到的径向载荷 1rF和 2 FreFte Fae Fae（Fd1）Fr2v 29 37 baFr2H Fr1HFteC图 3-3 轴承的受力分析图将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面（图 b）和水平面（图 c）两个平面力系，由力分析可知：NdFaerevr 29.543729.8604.1537291 毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 22 页NFvrevr 06.129.534.12 teHr 386791Hrter .22NFrvrr 9.12.59.42211 Hrrr 05630622(2)求两轴承的计算轴向力 1a和 2对于 7302 型轴承，按机械设计教材表 13-7，轴承派生轴向力 YFrd2,查机械设计手册 419 页表 15-23 得 Y=2.2,e=0.27.NYFrd 58.432.911r062由机械设计教材式（13-11）得：NNFdae 39.78.521 39.82(3)求轴承当量动载荷 1P和 2因为 eFra4063.9.71ra27582由表 13-5 查得对轴承 1 04.X1 2.Y1对轴承 2 2 0因为轴承运转中有轻微冲击载荷，按表 13-6 得， 2.10pf，取 1.pf，则：毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 23 页NFYXfParp 593.2743.829.140.111 r 56222(4)验算轴承寿命因为 12P,所以按轴承 2 的受力大小验算 hh LCnL 34.12905.89704.36013263.3.4 键的设计与校核md182装齿轮，查简明机械设计手册 139 页表 7-2 选键为 b： 6，查课本 106 页表 6-2 得 MPap120，因为 ml28，初选键长为 22mm，校核bdhlT65.9218573.044，所以所选键为： 26:lhb。擦体长度：366mm 宽度：140mm黑板长度：355mm宽度：340mm丝杆和光杠丝杆长度：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 2360mNs（由机械设计教材第 191 页表 10-1 得） ，由机械设计手册表 12-1-10 可得螺杆的许用应力毕 业 论 文（设 计）用 纸佳木斯大学教务处 第 24 页2712053mNs，可取 210mN。螺母材料选青铜，由表 12-1-10 可得螺母的许用应力 2604mNb，取2b； 243 ，取 235。黑板擦体螺旋系低速传动，由表 12-1-9 查得许用比压 2518p，取20mNp。2、按耐磨性计算螺纹中经由表 12-1-4 中公式（1） ，取 7.1（整体式螺母） ，mpFd.320.58.02 。由 GB5796.3-86（机械设计手册第 2 卷）可选 5.6,.,.,25.7,.1,8134DdP的梯形螺纹，中等精度，螺旋副标记为 eHTr.。螺母高度 m212，取 H13。则螺纹圈数 7853Pn圈。3、自锁性验算由于是单头螺纹，导程 S.1，故螺纹升角为26435.702 arctgdrct 。由表 12-1-7 得钢对青铜的摩擦系数 10.8.f，取 03,9.f，可得当量摩擦角 ，32915cos0.2cosartgfartg。因为 ，故螺纹自锁可靠。