小廣告清洗機傳動軸和軸套的設計

蔣云峰　趙玉山　肖秋碩　閆語　王志豪　孫曉雪

摘要：現在城市中隨意張貼小廣告現象嚴重，清除小廣告費時費力，針對城市中存在非法張貼小廣告并且難以處理的現象，設計一種小廣告清洗機。小廣告清洗機是一種利用電能作為動力源，通過機械傳動帶動清洗刷通過與噴水系統相結合來對街道、社區(qū)、樓道狹窄地區(qū)張貼的非法小廣告進行清除。小廣告清洗機主要部分是機械傳動裝置，機械傳動裝置的主要零件是軸套和軸，通過兩零件的相互配合完成傳導力矩和噴出水流的任務。兩零件的設計需要考慮形狀，配合等問題，最終到達能夠清除小廣告的目的。

關鍵詞：小廣告清洗機；軸；軸套

戶外小廣告在今天中國隨處可見，無論城市鄉(xiāng)村，無所不在。大多數城市小廣告都包含辦證，刻章，貸款，取公積金等等內容，不僅影響市容還直接或間接損害著人們的利益[1]。 城市中非法張貼小廣告大多是人工鏟除或是利用高壓水流進行清除，費時，費力，浪費資源。目前許多小廣告清除器還處于實驗研究階段，現有的小型小廣告清洗機設計采用的是電機直接帶動刷頭進行工作[2]，工作時先用噴水裝置在廣告紙上進行噴水然后在用旋轉清洗頭清除小廣告或是利用電機直接帶動清洗頭而不帶噴水裝置進行工作[3]。而本文所設計的小廣告清洗機采用的是清洗頭中間增加噴水裝置，使清洗機既可以單獨清除廣告又可以在噴水裝置輔助下一邊噴水一邊清洗廣告，要實現這一功能需要使傳動軸既能夠旋轉又能夠噴出水流。

1 零件設計方案

1.1 軸和軸套設計要求

小廣告清洗機傳動軸承擔著傳遞動力和噴出水流的任務，傳動軸在工作時會帶動清洗刷頭旋轉同時還要作為水管輸送水流，因此需要將傳動軸設計成空心同時在軸上打出通水孔，使水能夠在傳動軸內流動。軸套的設計是依據傳動軸的結構和清洗機整體安裝方式設計的，軸套外部與清洗機支架相連，軸套內部需要和軸相配合能夠使軸在軸套內旋轉。軸套側面開有用來與外部水管相連接的小孔，使水流能夠通過軸套到達傳動軸。兩零件的設計需要相輔相成，相互配合從而完成清洗廣告的功能。

1.2 材料的選擇

傳動軸在工作時會經常與水流接觸還需要與刷頭相連接傳導力，因此要求選擇的材料具有良好的耐蝕性、一定的強度以及方便采購等特點。軸套需要支撐傳動軸同時又與清洗機支架的等零件相連接要求其具有耐磨、不易變形等特點，選用應用廣泛的304不銹鋼作為原材料加工傳動軸能夠起到耐磨、耐腐蝕的同時具有一定的強度能夠帶動旋轉刷頭進行工作[4]。

1.3 零件具體尺寸設計

1.3.1 傳動軸的設計

如圖1是所設計的傳動軸二維圖， 傳動軸上需要安裝軸承、齒輪、軸套、連接頭等零件，因此需要考慮好零件間的相互配合。傳動軸總長度為110mm，軸外徑為9mm，軸左端有外徑為8mm螺距為1mm的螺紋，深度為10mm，用來連接清洗頭的連接頭。軸中心開有長度80mm直徑為3mm的盲孔用來輸送清洗小廣告的水流。軸側面距離軸左端47mm處開有直徑為4mm的進水孔，此孔可以使水流經過此孔流入到軸盲孔內。水流在經過軸內出水孔從軸左側噴口噴出。軸右端分為三段，公稱直徑分別為8mm、7mm、6mm在直徑為，公稱直徑為8mm的一段軸上安裝內徑為8mm的齒輪，齒輪和軸之間采用鍵連接，軸上開有長10mm深1mm的鍵槽用來安裝鍵。公稱直徑為7mm軸上安裝軸承，軸承內徑為7mm用來對齒輪進行軸向定位，軸最右端公稱設計M6x1的螺紋，使用旋緊螺母對軸承進行固定。

1.3.2 軸套的設計

軸套需要與軸相配合，通過軸承與軸相連接達到支撐軸的作用，同時軸套還要與整個清洗機支架等相連接預清洗機其它零件組成一個整體。如圖2軸套總長度為70mm，軸套外部分為兩段，下半段長度為30mm，外直徑為20mm，上半段外徑為25mm，長度為40mm。軸套外側上半部分開有直徑為7mm的盲孔，用來和外部進水管相連接。軸套中心設計有直徑為9mm的通孔以便能夠使軸套入軸套內工作。在軸套內部有一段內徑為15mm長度為16mm比軸套通孔較大的內孔，用來緩沖來自水管流入到軸套內的水流，方便水流進入到傳動軸內。軸套兩端有內徑為12mm深度為3mm的凹槽用來安裝軸承。

1.4 兩零件和其它零件的配合

如圖3軸和軸套兩零件相互配合安裝所示，由于兩零件需要相互配合有相對運動因此兩零件之間采用間隙配合，使軸和內孔之間存在一定間隙，方便軸轉動。傳動軸和軸套之間利用軸承配合使得傳動軸在軸套中旋轉同時還能夠對軸進行支撐，此外軸承安裝在軸套兩端可以作為密封件使得流入軸套內的水流不會從軸套兩側流出而是直接從傳動軸中心流出。軸承和軸，軸承和軸套之間的配合都需要緊密連接不能夠存有空隙，否則會造成流入到軸套內的水流從軸承之間的空隙或者是從軸和軸承之間空隙理出導致設備漏水。傳動軸和齒輪之間利用鍵連接，鍵、軸、齒輪之間采用過盈配合[5]，過盈配合能夠是齒輪在軸上減少軸向竄動，

同時齒輪左端利用軸肩對齒輪定位右側采用軸承定位，軸承也適合軸采取過盈配合，兩零件采用過盈配合都可以提高齒輪的軸向定位。

2 傳動軸及軸套的應用

小廣告清洗機工作原理是利用電機帶動小齒輪旋轉，小齒輪與大齒輪相嚙合使得大齒輪旋轉工作，大齒輪通過鍵與軸相連接帶動軸工作，軸與清洗頭之間通過螺紋鏈接帶動刷頭對墻面小廣告進行清除。這種軸和軸套配合可以在實現力傳導的同時還能夠進行噴水或者其它液體的作。這種組合不僅能夠在小廣告清洗機上應用，還能在其它需要刷頭進行移動工作又要在工作面積內噴灑清洗劑提高清洗效果等工作設備上應用。例如家用洗碗機[6]，家用拖地機等家電上應用，在家用洗碗機上可以利用空心傳動軸配合軸套對要清洗的臟碗內進行噴水，而洗碗刷或者是其它洗碗工具則可以利用傳動軸進行帶動快速清除碗內臟污，不僅節(jié)約洗碗時間還能夠節(jié)約水資源減少水資源浪費。

3 總結

小廣告清洗機的工作時采用噴水清洗相結合方式能使清洗小廣告效率大大提高。采用軸中心開設盲孔，軸側面開設進水通孔，軸套側面開設進水孔使得清洗機在工作時可以邊噴水邊工作，而不是噴水和工作分開進行可以節(jié)約工作時間，此外這種方式還可以對一張廣告紙難以清除的部分進行反復噴水清除，避免需要更換設備的麻煩簡化了操作過程。

參考文獻：

[1]強遼了.戶外小廣告考察[D].中央美術學院，2013.

[2]林少群，汪劉一，房銘鋒.小廣告清除器設計[J].科技風，2015，（05）：5859.

[3]董海東，史妮君.便攜式小廣告清理機的研制[J].新技術新工藝，2013，（10）：1617.

[4]季文華.不銹鋼的分類與選擇[J].科技信息，2012，（04）：455.

[5]王明，周德歡.軸與孔過盈配合連接的計算及意義[J].起重運輸機械，2015，（08）：7173.

[6]羅永新，龍華.家庭洗碗機的研制[J].家電科技，2016，（01）：7881.

本論文的研究得到國家級大學生科技創(chuàng)新項目的支持，項目編號：No.20160024

作者簡介：蔣云峰（1993），男，河北承德人，本科在讀，研究方向：機械設計制造及自動化專業(yè)。

通訊作者：孫曉雪（1988），女，吉林吉林人，研究生，助教，研究方向：機械電子。