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作品名:洁杯易

原理:以直流电动机作为动力源,通过轴的传动,和行星轮系的原理,利用刷头壳的公转带动刷头的自转,从而实现刷头双向360度的旋转.

功能:该产品简单且方便操作,能有效地快速清洁各种器皿内壁,从而解决了日常生活中一般难以清洗干净的杯子,花瓶等问题.

作品创作过程:

1搜集资料,确定设计题目.

2 设计多种方案,小组集中讨论,筛选最佳方案..

3 请教指导老师和通过上网,图书馆等各种渠道查找资料初步完成设计说明书.

4 制作产品模型,动画演示.

创新点:

1 结构新颖. 刷体线条优美,手感舒适

2 构思巧妙. 利用行星轮系原理实现刷头的公转和自转,能产生多向磨擦,清洁更彻底

3 可行性强. 从动力源的选择到外壳,刷头,传动轴,齿轮等部件的制造都可以用现有的技术来实现,并适合大批量生产,具有广阔的市场前景.

设计说明书

------洁杯易

设计题目:已知电动毛刷刷头转速2500r/min,毛刷输出功率最小为1.2w。电动毛刷可用于日常生活的多种洗涤场合(如杯子、花瓶等),所受阻力不大,可在液体环境中连续工作,结构尺寸无特殊限制,工作动力由直流电动机提供。对以上已知条件和要求,进行电动毛刷的总体设计。

解:1.拟定传动方案(结构简图另附)

拟以直流电动机提供电力源,经一级圆柱齿轮传动后,在输出端用三个同齿数圆锥齿轮的啮合关系来实现刷头公转的同时也能自转。此设计最大优点是能把球型刷头实现双向转动,洗刷效果更加好。

2.选择电动机

1)电动机类型和结构型式

按工作要求和工作条件,选用M系列永磁直流电动机。

它为卧式封闭结构。

2)电动机容量

(1)电动刷头的输出功率为1.2w:即Pw=1.2w

(2)电动机输出功率为Pd

Pd=Pw/η总

依传动方案,传动装置的总效率

η总=η1?

式中η1为圆柱齿轮传动的传动效率,取η1=0.97(查课程设计手册表2-4可得),η2为圆锥齿轮的传动效率。取η2=0.95(查表同上)

则η总=0.97X =0.875

Pd=Pw /η总=1.2/0.875=1.37W

(3)电动机额定功率Ped

由机械设计手册P1396,表14-14选取电动机额定功率Ped=1.48w

3)电动机的技术数据,和外型、安装尺寸.

由机械设计手册P1396,表14-14查得以下各数值

型号
额定电压(V)
额定转矩
额定转速(r/min)
额定功率(W)
额定电流不大于(A)
重量(g)

(g.cm)
(N.mm)

M20-292
6
16
1.57
9000
1.48
0.75
50

安装尺寸和和外型尺寸。(电动机外型图略)

铁蕊代号
尺寸和公差(mm)

P
N
P1
h1
h2
H3
D
E
L

d5
d
d6
dc

1

2
Φ20
Φ13
Φ8.5
Φ3.6
1.2
1.2
Φ2.5
9
41

49

3计算公转传动比和自转传动比,及各齿数.(齿轮各编号见附图略)

(1).公转传动比

i公=n入/n公=9000/2500=3.6

取z1=13;则z2=z1?i公=13ⅹ3.6≈47

(2)自转传动比

因为:自然装置处的三个圆锥齿轮同齿数

所以:i自=1

取Z3=Z4=Z5=21

4计算传动装置的运动及运动参数

1)各轴转速

电动机轴为0轴,公转轴为1轴,两自转轴分别为2轴,3轴,各转速为n0=9000r/min,n1=2500r/min,n2=n3=2500r/min

2)各轴输入功率

按电动机额定功率计算各轴输入功率,即

P0=Ped=1.48W

P1=P0η1=1.48X0.97=1.436W

P2=P1 =1.436X0.95=1.296W

3)各轴转矩

T0=9550.Ped/n0=1.57N.mm

T1=9550P1/N1=9550X1.436/2500=5.49N.mm

T2=9550P2/N2=9550X1.296/2500=4.95N.mm

5.校核公转轴

选材料

查《机械工程材料》P123 表4-19选不锈钢转轴

钢号:1Gr13 σb=600MPa σs=420MPa,HRC=48


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