一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,一種,停電,人工,操作,電動,欄桿,設計,說明書,仿單,cad,solidworks ,ji 本科畢業(yè)設計 題 目: 一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計 的設計 學 院：____ 機電工程學院____ 專 業(yè)：_機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號：___________ 指導教師：______ _______ 2016 年 4 月 14 日 摘要 本次設計的題目是一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計，該電動欄桿它具 有結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)含量高、剛性和穩(wěn)定性好、自動化程度高、造型美觀、節(jié)能等特 點。本機為左側(cè)式，該產(chǎn)品為左側(cè)型，使用溫度為 A 級，欄桿長度為 3m,升起時間 為 2S，無故障起落次數(shù)不小于 1500000 次，并且能夠在停電的情況下可以手動升降， 該產(chǎn)品是機、電一體化產(chǎn)品的典型代表。 以往的停車場使用的電動欄桿的主要方法都是依靠人工的方式，工作效率低下， 與此同時，各方面也得不到保證，而本課題所設計的一種停電后可人工操作的電動 欄桿，能夠?qū)崿F(xiàn)欄桿的自動升降，在某種程度上進一步實現(xiàn)了科技現(xiàn)代化，降低了 勞動成本，特別與發(fā)達國家的電動欄桿相比，還是有一定的差距，因此本次一種停 電后可人工操作的電動欄桿的設計具有重要意義。 關(guān)鍵詞：一種停電后可人工操作的電動欄桿，左側(cè)型，升降，意義 ABSTRACT The topic of this design is the design of cotton packing machine. It has the characteristics of novel structure, high technology content, good rigidity and stability, high degree of automation, beautiful appearance, energy saving and so on. The machine is on top, so cotton without pollution, the V belt transmission through the transmission gear to drive the ball screw rod to rotate, the lifting of the ball screw so as to drive the pressing cotton plate movements, so as to carry out cotton compressed, packaged, the machine is mechanical, electrical integration products typical and representative. Traditional cotton packing method is by means of artificial, work efficiency is low. At the same time, packing quality also can not be guaranteed, but this topic design of cotton balers, cotton can be achieved automatic packaging, in artificial package based on greatly provided high production efficiency, reduce the labor cost, especially with the developed countries of the cotton packing equipment, or have a certain gap, so the cotton packing machine design has important significance. Key words: Cotton packing machine, transmission, efficiency, design 目 錄 摘 要 ..............................................................I ABSTRACT.........................................................II 1 引 言 ............................................................1 1.1 研 究 的 目 的 和 意 義 ............................................1 1.2 研 究 的 內(nèi) 容 ..................................................2 2 一 種 停 電 后 可 人 工 操 作 的 電 動 欄 桿 總 體 方 案 的 設 計 ....................3 2.1 工 作 原 理 ....................................................5 2.2 機 械 部 分 的 設 計 計 算 ..........................................7 2.2.1 電 機 的 選 型 計 算 ..........................................9 2.2.2 齒 輪 傳 動 的 設 計 計 算 .....................................10 2.2.3 平 鍵 的 選 型 計 算 .........................................11 2.2.4 轉(zhuǎn) 動 軸 的 的 設 計 計 算 .....................................13 3 一 種 停 電 后 可 人 工 操 作 的 電 動 欄 桿 中 主 要 零 件 的 三 維 建 模 .............15 3.1 欄 桿 的 三 維 建 模 .............................................16 3.2 轉(zhuǎn) 動 軸 的 三 維 建 模 ...........................................18 3.3 齒 輪 的 三 維 建 模 .............................................20 3.4 總 裝 配 圖 的 三 維 建 模 .........................................22 4 各 主 要 零 部 件 強 度 的 校 核 .........................................24 4.1 機 架 強 度 的 校 核 與 計 算 .......................................26 4.2 齒 輪 強 度 的 校 核 計 算 .........................................28 5 設 計 總 結(jié) .......................................................30 結(jié) 論 .............................................................31 致 謝 .............................................................32 參 考 文 獻 .........................................................33 0 1 引言 1.1 研 究 的 目 的 和 意 義 一種停電后可人工操作的電動欄桿自從上世紀九十年代開始就陸續(xù)地被應用在 公司大門、鐵道路口、停車場路口等場所，但傳統(tǒng)的電動欄桿由于控制精度不高， 速度緩慢，有好多工廠仍然采用需要有電才能啟動的方式，這種用電能才能使用的 電動欄桿使用效率低下，所以此次設計的一種停電后可人工操作的電動欄桿，在傳 統(tǒng)的電動欄桿的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設計，應用合理的結(jié)構(gòu)以及動力機構(gòu)，從而來克服 以往的電動欄桿所不能克服的問題，對后續(xù)的電動欄桿的設計制造有一定的參考意 義和價值。 由于機械工程的知識總量 已經(jīng)遠遠超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分 割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技 術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應能力。封閉的專業(yè)知識的太狹 隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。我國生產(chǎn)的一種停 電后可人工操作的電動欄桿結(jié)構(gòu)簡陋，切割效率始終不高，雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展， 近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國產(chǎn)配套件質(zhì)量及設計水平等的影響，我國 目前生產(chǎn)的一種停電后可人工操作的電動欄桿的總體水平與進口產(chǎn)品及港口用戶的 要求仍有較大差距，一種停電后可人工操作的電動欄桿的生產(chǎn)也是如此，為滿足市 場需求，開發(fā)出一種新型的一種停電后可人工操作的電動欄桿勢在必行！ 本次設計的停電后可人工操作的電動欄桿的出現(xiàn)將會大大提高欄桿的使用能力 和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟效益方面能夠帶來顯著的進步，同 時也在某種程度上推進了機械工業(yè)的不斷發(fā)展。 目前只有用點才能夠使用的電動欄桿將逐漸被停電后仍可人工操作的電動欄桿 1 所代替。傳統(tǒng)的通過用電才能使用的電動欄桿已經(jīng)不能完全滿足當今市場的需要， 迫切需要采用一種停電后可人工操作的電動欄桿來滿足市場需求，因此上海格爾公 司加大人力開發(fā)出了五個規(guī)格十種類型的停電后可人工操作的電動欄桿，然而我國 所需的停電后可人工操作的電動欄桿全部依賴進口，這使得國產(chǎn)機械人配備停電后 可人工操作的電動欄桿后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)停電后可人工操作 的電動欄桿，其成本提高不大，說明停電后可人工操作的電動欄桿的市場前景令人 樂觀。 隨著國內(nèi)外機械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，世界停電后可人工操作的電動欄桿以采用新 材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),二十世紀以來，德國的 SMATE 公司將新開發(fā) 的停電后可人工操作的電動欄桿應用到該公司的子公司-一個專業(yè)加工欄桿的機械公 司，經(jīng)過幾年的運行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤。繼德國的 SMATE 公司之后，法 國的 SHATE 公司也看到了停電后可人工操作的電動欄桿的利潤所在，投入了相當大 的人力和精力來開發(fā)研制停電后可人工操作的電動欄桿，并且與二十世紀中期投入 到了北美等市場。當前，全世界各大機械人廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力，都大力進 行一種停電后可人工操作的電動欄桿的研發(fā)工作。現(xiàn)在國外等著名停電后可人工操 作的電動欄桿的品牌中，都有一種停電后可人工操作的電動欄桿的銷售，全世界一 種停電后可人工操作的電動欄桿的應用越來越廣泛。有一點值得注意的是，停電后 可人工操作的電動欄桿的市場，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場，因此 停電后可人工操作的電動欄桿是當今停車場配套設備生產(chǎn)加工企業(yè)比配的設備已經(jīng) 成為主要趨勢。西方資本主義國家有巨大的停電后可人工操作的電動欄桿銷售市場， 其工業(yè)的發(fā)展也變得越來越快捷和發(fā)達，這都和停電后可人工操作的電動欄桿的發(fā) 展從而帶動機械工業(yè)的發(fā)展離不開關(guān)系。 2 由于機械工程的知識總量已經(jīng)遠遠超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可 少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科 研項目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應 能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于 自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視 基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn) 率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益為目標，并研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的 開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為 一個超級經(jīng)濟目標和任務。機器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能 直接完成的任務?，F(xiàn)代機械工程機械和機械設備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復雜， 很多幻想成為過去的現(xiàn)實。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億 光年的密切觀察，細胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學已經(jīng)開始 加強，并部分代替人腦科學，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用， 但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效 果，而是要求越來越精致，手工制作，更復雜的工作，從而促進手功能。又一方面 實踐促進人腦智力。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手 是互相促進和平行進化。 大腦和手之間的人工智能和機械工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還 需要使用機械制造。在過去，各種機械離不開人類的操作和控制，反應速度和運算 精度的進化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進， 計算機科學和機械工程進展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機械 工程。在第十九世紀，機械工程的知識總量仍然是有限的，大學在歐洲，它與一般 3 的土木工程是一門綜合性的學科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀成為一門 獨立的學科。在第二十世紀，隨著機械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機械工程 專業(yè)，有分支機構(gòu)。在第二十世紀中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界 大戰(zhàn)結(jié)束時達到的峰值。由于機械工程的知識總量已經(jīng)遠遠從個人掌握所有，一些 專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局 和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，外部條件變化 的適應能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難， 不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來 越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過 程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了 解不夠，看看其他學科和項目作為一個整體，從而形成一種相互強烈的集體工作。 綜合和專業(yè)水平。有機械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術(shù)也有綜合和專 業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學，自然科學和工程技術(shù)，有一個更高的 水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。 目前國外各個西方資本主義國家都在加大力度研發(fā)新型的多功能停電后可人工操作 的電動欄桿。我國從上世紀九十年代開始生產(chǎn)停電后可人工操作的電動欄桿，于 1980 年自行設計制造出不同功能和形式的停電后可人工操作的電動欄桿之后，為了 適應欄桿加工廠家的需要，1999 年又制造了基于 PLC 的停電后可人工操作的電動欄 桿。并且經(jīng)過實際應用，該停電后可人工操作的電動欄桿已經(jīng)得到了越來越廣泛的 應用，逐漸邁出了國內(nèi)的市場，在西方資本主義國家已經(jīng)得到了普遍的應用和發(fā)展。 常見的停電后可人工操作的電動欄桿如下圖 1，圖 2 所示: 4 圖 1 圖 2 1.2 研 究 的 內(nèi) 容 5 本論文主要是對一種停電后可人工操作的電動欄桿進行設計。在設計過程中， 了解一種停電后可人工操作的電動欄桿的具體結(jié)構(gòu)組成和動作過程等。 本次設計的題目是一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計，其主要研究內(nèi)容 如下： （1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識的資料，搜集各類停電后可人工操作的電動 欄桿的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學習。 （2）分析停電后可人工操作的電動欄桿的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。 （3）確定設計總體方案 （4）確定具體設計方案（包括傳動機構(gòu)的選擇，打包機構(gòu)的設計，電機，滾珠 絲桿等的選型設計等等） （5）停電后可人工操作的電動欄桿的三維圖的繪制、CAD 裝配圖、零件圖的繪 制。 （6）說明書的整理 2 一種停電后可人工操作的電動欄桿總體方案的設計 2.1 工 作 原 理 本次設計的題目是一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計，經(jīng)過查找各類資 料和參考文獻，到今天總算完成了，通過本次設計，再次提出了利用三維軟件的水 平，并吸收了大量的經(jīng)驗，總結(jié)出以下幾點。關(guān)于圖紙的繪制方面，當零件的尺寸 已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于三維零件圖，裝配時必須考慮的大小是 合適的，因為 AutoCAD 繪圖效果不好，也會引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大 小，因此，必須通過在這個時候?qū)α慵M行測量，進行修改，直到符合要求。該工 6 具是方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過選擇部分的類型，標準件，可以生成，但有時需要 在工具集使用部分可能找不到，所以在這個時候隨機應變，其他部分而不是通過修 改或滿足要求增加組件的使用。三維地圖應該是靈活的，解決問題的方法總比問題 多，當一個方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而 且還可以開發(fā)映射一個更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。 該停電后可人工操作的電動欄桿主要是采用電機通過齒輪傳動帶動轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)， 從而實現(xiàn)電動欄桿的升降，由于轉(zhuǎn)動軸上面安裝有電動欄桿，這樣在控制系統(tǒng)控制 電機正反轉(zhuǎn)的情況下面實現(xiàn)電動欄桿的升降?？刂葡到y(tǒng)一般采取 PLC 控制系統(tǒng)控制， 通過變頻器孔電動機的正反轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)電動欄桿的升降。其具體結(jié)構(gòu)原理圖如下圖 3 所示： 7 圖 3 結(jié)構(gòu)原理圖 2.2 機 械 傳 動 部 分 的 設 計 計 算 2.2.1 電 機 的 選 型 計 算 一種停電后可人工操作的電動欄桿是通齒輪傳動帶動轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)電 動欄桿的升降，由于轉(zhuǎn)動軸上面安裝有電動欄桿，這樣在控制系統(tǒng)控制電機正反轉(zhuǎn) 的情況下面實現(xiàn)電動欄桿的升降?？刂葡到y(tǒng)一般采取 PLC 控制系統(tǒng)控制，通過變頻 器孔電動機的正反轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)電動欄桿的升降。具體的電機選型計算過程如下： N= ＝1(KW)?WG? G－一種停電后可人工操作的電動欄桿的升降時間 s。 W－升降欄桿耗用能量，其值與欄桿厚度有關(guān)，d 小則 w 大，當 d＝150mm， 取 w＝0.0030kw.h/kg。 －傳動效率，取 0.85。? 所以根據(jù) N＝1kw，n＝1440r/min 查表得 92BL4020L1-LK-B 電機的結(jié)構(gòu)。 8 具體的電機外觀圖如下圖 4 所示： 9 圖 4 Y112M-6 電動機外觀圖 2.2.2 齒 輪 傳 動 的 設 計 計 算 （1）材料選擇 因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，故小齒輪用 45#(調(diào)質(zhì)），硬度 230HB~280HB，平均取為 260HB，大齒輪用 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 229HB~286HB,平均 取為 265HB。選齒輪精度為 7 級。 （2）節(jié)錐角的計算 （3.11）1cot??i （3.12）''062.1cot??ari （3.13）''''2 5476029??? 由文獻[2]表 可知，34 （3.14）8.15"06'2cosin1cosin212mi ???? ?ahz? 式中， 齒頂高系數(shù)， 。?a?ah 取小齒輪齒數(shù) ，251?z （3.15）8.49306.2?i 取大齒輪齒數(shù) 。z 10 （3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16）3?m （4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17）7521?zd mm （3.18）0432??X （5）錐距 mm （3.19） 86.349260321 ???????????????dR （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻[3]表 可知，910? 齒頂高 mm （3.20）2*??mha 齒頂圓直徑 mm （3.21）8062cos1360cos ''11 ??????aad mm （3.22）154722''22???h 齒根高 mm （3.23） ????.14.01*??mcaf 齒輪基圓直徑 mm （3.24）????7528.0365.1 ????Rmd? mm （3.25）1102 ? （7）齒寬 11 由文獻[2]表 可知，，314? mm （3.26）086.92.0???Rb? （8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27）48.1065314.0631ndv? 2.2.5 平 鍵 的 選 型 計 算 平鍵作為機械零件的一種，在機械設備的組裝過程中有著相當重要的意義，特 別是在對于軸和孔配合的場所，應用尤為重要，起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。鍵的類型可 根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點表 5-3-15 選定，鍵的長度根據(jù)軸轂的長 度從標準中選取，鍵的 b×h 根據(jù)徑來確定。軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=50mm, 選用 B16×20，B18×30 和 B14×50 的普通 B 型平鍵，鍵長分別為 60㎜，80㎜。 2.2.3 平 鍵 的 選 型 計 算 機械設備中連接的方式有很多種，有螺紋連接，鍵連接等等，鍵連接主要是用 在軸和其他傳動機構(gòu)配合的場合，用來傳遞軸的輸出扭矩。通常情況下，選取鍵條 的類型很關(guān)鍵，根據(jù)不同的工況選取不同的鍵。一般都有標準值，也就是說，在機 械設計手冊里面查詢得到。鍵的 b×h 根據(jù)徑來確定。軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=70mm, 參 考資料 2P5-194 表 5-3-18 (GB/T1095-1979)選用 B70×12 的普通 A 型平鍵，鍵長別 為 70㎜。 2.2.4 轉(zhuǎn) 動 軸 的 的 設 計 計 算 轉(zhuǎn)動是組成機械的重要零件之一，它是安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動 傳動轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運動，并通過軸承與機座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個組合體 —軸系部件，在軸的設計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切 12 聯(lián)系起來。 由于控制電動欄桿升降所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設計的階梯 軸為轉(zhuǎn)軸，軸的初步設計是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度，校核彎曲強度，由于軸的材料很多，主 要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強度、剛度、和其他機械性能等的要求，采用熱處理 方式，同時考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟合理，通過設計計算來選擇軸的材料，選 用最常見的 Q235A 鋼作為軸的材料,且其需用切應力為 40MPa。 軸與其上的零件組合成一個組合體，在軸的設計中不能只考慮軸本身，必須和 軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設計是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進行的。 為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設 計成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設計的任務是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的 材料選用 Q235A 鋼，為保證其力學性能，進行調(diào)質(zhì)或正火處理。軸的計算內(nèi)容： （以下設計內(nèi)容參照《機械設計課程設計》P24-30 及《機械設計》P310-319） 1、初步計算軸的直徑 按照扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑，寫成設計公式，軸的最小直徑 mm，查表 16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設計公式?? 633min9.5102Ppdcn???? 得 =35.26mm，取整=35mm ?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應適當增加in 軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱。取軸的直徑 d 為 40mm，即最右端裝帶輪處的直徑 為 40mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保 持一致。軸上兩個支點的軸承，應盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相 臨軸段的直徑不同形成軸肩。當軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應具有一 定的高度，軸肩處的直徑差一般取 5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇 5mm，然后協(xié) 調(diào)各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各 13 方面的因素，初步確定軸的各段長度。 3 一種停電后可人工操作的電動欄桿中主要零件的三維建模 3.1 欄 桿 的 三 維 建 模 3.2 轉(zhuǎn) 動 軸 的 三 維 建 模 14 3.3 齒 輪 的 三 維 建 模 15 16 3.4 一 種 停 電 后 可 人 工 操 作 的 電 動 欄 桿 的 三 維 建 模 4 各主要零部件強度的校核 4.1 機 架 強 度 的 校 核 與 計 算 機架的選擇根據(jù)一種停電后可人工操作的電動欄桿上面的所有組成部件，電動 17 欄桿的的重量來定，碳鋼焊接類機架受力分析得出，由分析得出停電后可人工操作 的電動欄桿機架在平衡狀態(tài)下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。 本次設計的機架圖紙如下圖 6 所示： 圖 6 機架圖 即機架和欄桿以及軸承等等給的壓力為 G+G1（零部件重量）=100N（10X10Kg） +(0.5X10Kg)=105N; 根據(jù)碳鋼類機架承載力計算公式： M=Pac/L(M：彎矩，P 集中力，a 集中力距支座距離，c 集中力距另一支座距離，L 跨 度，L=a+c) （僅用于截面 ) bhW=12? f=M/W≤材料的許用應力（彈性抗拉強度/安全系數(shù)）。 18 M=Pac/L=3000 xL，本次設計初定 L 為 3000mm 則 M=345N.M ，初定方通為 140 x40 x6。計算 W 得出 bhW=12? 210.4cm 462M3456f=1.350a=2.a0.cm由 于 ??NP 折算后位 270Mpa 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235A 的抗拉強度為 375~500Mpa，由于 310Mpa 遠遠小于 385Mpa，所以碳鋼機架滿足強度要求。 1、機架設計的一般要求 在滿足強度和剛度的前提下，機架的重量應要求輕、成本底；抗振性好；由于 內(nèi)應力及溫度變化引起的結(jié)構(gòu)變形應力最小；結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理 和更換零部件；初步確定機架的形狀和尺寸，機架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，取決于安裝 在它們內(nèi)部與外部的零部件的形狀和尺寸，配置情況、安裝與拆卸等要求。同時也 取決于工藝、所承受的載荷、運動等情況。機架材料的選用主要根據(jù)機架的使用要 求，多數(shù)機架形狀較復雜，故一般采用鑄造，由于鑄鐵的鑄造性能好，價廉和吸振 能力強，所以應用最廣。 由于本設計是用于電動欄桿中，屬于輕型機架，所以采用焊接機架，而且焊接 機架具有制造周期短、重量輕、成本底且強度和剛度高、施工簡便等優(yōu)點，主要由 鋼板、型鋼或鑄鋼件等焊接而成。左端架起篩筒那部分采用板焊結(jié)構(gòu)，主要就是鋼 板拼焊而成，右端機架采用型鋼結(jié)構(gòu)，主要由槽鋼，角鋼，和鋼板焊接而成，重量 輕，成本底，材料利用充分。焊接時應注意以下幾點： 材料的可焊性 可焊性差的材料會造成焊接困難，焊縫的可靠性降低 所以本設 計考慮到材料的可焊性選用 Q235A 低碳鋼。 19 合理布置焊縫 焊縫應位于低應力區(qū)，以獲得承載能力大，變形小的構(gòu)件，焊縫布置 要盡可能對稱和減少焊縫的數(shù)量、尺寸，且焊線要短，主要焊線要連續(xù)； 提高抗振能力 普通鋼材的吸振能力低于鑄鐵，對抗振能力要求高的焊接件應采取抗 振措施，可利用鋼板間的摩擦力來吸收振動； 合理選擇截面形狀 提高焊接接頭抗疲勞能力和抗脆斷能力。 盡可能選用標準型材、板材，合理確定焊縫尺寸。 2、支撐機構(gòu) 在機器中支撐或容納零部件的零件稱之為機架，所以機架是底座、機體、床身、 橋架、殼體、箱體以及基礎(chǔ)平臺等零件的統(tǒng)稱。按機架分類所用材料分類，圓錐篩 采用的是金屬焊接機架。主要是焊接機架結(jié)構(gòu)設計靈活、壁厚可以相差很大，并且 可根據(jù)工況需要不同部位選用不同性能的材料，但其抗振性能比較差。強度、剛度、 穩(wěn)定性是機架設計的主要準則，也是評價機架工作能力的主要標準，合理的設計機 架的截面形狀和尺寸、注意機架的整體布局。設計機架通過了以下幾個設計步驟： （1）初定機架的形狀和尺寸 機架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸取決于安裝在它內(nèi)部的零件和 部件的 形狀和尺寸，配置情況、安裝與拆卸等要求。同時也取決與所受載荷、運動 等情況，然后，綜合上述情況和有關(guān)資料，并參考現(xiàn)有同類型機架，初定擬定出機 架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。由于在小麥谷朊粉的加工過程中，由其加工工藝流程圖可知， 離心篩的裝置都在上層，所以不可能采用又重又笨的鑄鐵機架，所以采用由鋼板、 型鋼、鑄鋼焊接而成的機架。機架的大致尺寸為高 1117㎜、長 993㎜、寬 750㎜， 要考慮起具體形狀和電機、軸承座的安裝還有帶輪罩的固定。 （2）機架的造型設計，雖然材料一定，但機架也要求內(nèi)外質(zhì)量的統(tǒng)一，考慮到角鋼 20 的等邊性把角鋼用于底座和支撐軸承座，外觀上做成梯形架子，兩邊角鋼分別向兩 邊斜去，這樣既增加了機架的穩(wěn)定性、又使整個機架看上去簡單輕便。同樣角鋼上 面是四塊角鋼焊接的一個長方形用來支撐板，板在角鋼上焊接，下空，因而有利于 在板上打通孔和軸承的調(diào)節(jié)，軸承調(diào)節(jié)是通過連接部分的螺栓孔做成長圓狀的來實 現(xiàn)。而下面是由兩個空心鋼來支撐電機下的板，空心鋼強度和剛度都很高，所以不 會出現(xiàn)強度或剛度不足現(xiàn)象。 （3）作為焊接機架應合理布置焊縫和提高焊縫的可靠性，而且焊縫應位于低應力區(qū)， 以獲得承載能力大，變形小的構(gòu)件；焊縫布置應盡量對稱，最好至中性軸的距離 相 等；盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，且焊線要短；焊縫要不要布置在加工面和需要進 行表面處理的部位上；更要注意不要讓焊縫匯交和密集，讓次要焊縫中斷，主要焊 縫聯(lián)系。減少應力集中，如盡量采用對接接頭；減少殘余應力，焊后熱處理等。 （4）盡可能采用標準型材，板材，減少加工量。機架主要由空心鋼、角鋼、鋼板等 型鋼焊接拼而成，它們性能的好壞直接決定著機架整體性聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)的剛度直接影響 機器的工作性能。為保證機架剛度應注意改善聯(lián)結(jié)部位的受力狀況、合理提高接觸 表面的平面度公差等級及改善其表面粗糙度、螺栓最好前后、左右對稱布置。整個 機架設計完以后，既要注意滿足強度、剛度、穩(wěn)定性的要求，又要注意外形的美觀 和人機工程性，方便操作。造型好，使其既適用經(jīng)濟，又美觀大方。 4.2 齒 輪 強 度 的 校 核 計 算 兩齒輪材料均選用 45,表面淬火，48~55HRC。查得： MPaF H350172lim1li?? 21 預期齒輪壽命 5 年，每天工作 12 小時，工作載荷為輕微沖擊，則 818260*120(3*12)5.60/.7Nanti?? 查《機械設計基礎(chǔ)》圖，得： 98.0,2. 3161?NNYZ (1)驗算齒面接觸疲勞強度 載荷系數(shù)，取 K=1.5 查得： 接觸應力為：MPaZZEH8.19,.0,5.2???2321.564710.6189.50.872.098EKTubd Pa???????????? MaSZHN08.96425.1370..min2l2i1l1 ???? (2)驗算齒根彎曲疲勞強度 取 K=1.5 查表： 許用彎曲應力：68.1,5. 421?sasaFFY??minlFNSY?? 彎曲疲勞強度的最小安全系數(shù)，取 25.1minF? 則：??1350.927.6FMPa???284. 22 112 2001.5647.81563.48FaSFKTYbmZMP?? ????211.4681.4.855FaS MPaY? ?? 由上述計算可知，均滿足要求。 23 5 設計總結(jié) 本次設計的題目是一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計，經(jīng)過查找各類資 料和參考文獻，到今天總算完成了，通過本次設計，再次提出了利用繪圖軟件的水 平，并吸收了大量的經(jīng)驗，總結(jié)出以下幾點。關(guān)于圖紙的繪制方面，當零件的尺寸 已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于零件圖，裝配時必須考慮的大小是合適 的，因為 AutoCAD 繪圖效果不好，也會引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大小， 因此，必須通過在這個時候?qū)α慵M行測量，進行修改，直到符合要求。該工具是 方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過選擇部分的類型，標準件，可以生成，但有時需要在工 具集使用部分可能找不到，所以在這個時候隨機應變，其他部分而不是通過修改或 滿足要求增加組件的使用。地圖應該是靈活的，解決問題的方法總比問題多，當一 個方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而且還可以 開發(fā)映射一個更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。 學習使用一些可以節(jié)省時間的命令，如鏡像，陣列，能省則省”。在裝配過沉 重，曾給了我一個很大的障礙，是要花很多時間去找出為什么。在一個活躍的子組 件，雖然活動范圍會產(chǎn)生干擾，可以設置該復合物的活動范圍，如先進的范圍內(nèi)， 和角度范圍，即使在這個范圍內(nèi)不影響母配體，不能設置。因為一旦設定的范圍內(nèi)， 在父組件將被視為完全定義的組件模型，它將沖突分總成，將無法完成裝配。看地 圖是最重要的任務是理解零件圖，圖表工具，沒有工具是沒有法律的零件圖，所以 不要急著寫，想通過零件的結(jié)構(gòu)，并認為通過線圖，這是重中之重，映射。部分建 模，一般應的特點進行深入分析，找出零件是由幾個特點，擺脫所有的形狀特點， 它們之間的連接相對位置、表面，然后按主次特征造型的關(guān)系，按一定的順序。一 個復雜的部分，有許多簡單的功能，通過切除或重疊相交，可理解性和實體模型。 24 特別是在二維圖紙，我們只能看到元器件的布局，并用虛線給說的內(nèi)部特征，除了 部分的相貫線，這條線各特征在路口出現(xiàn)。在選秀過程中零件，必須選擇第一個草 圖平面，這是非常重要的，決定了后續(xù)的模型飛機的命令，使用簡單的說，一個圓 柱形圍成一個圈，然后繪制，也可以作為一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都是一 樣的，但草圖平面和命令的使用。如果我們想要一個軸，那么我們應該選擇第二個 方法以及。 由于該零件的設計不規(guī)則零件，用于為拉伸和旋轉(zhuǎn)命令，許多零部件都是對稱 的，所以為了節(jié)省時間，提高效率，通常用于指揮鏡特性。 一個完整的工程圖紙應該包含以下 4 個方面。 一組視圖：一組視圖（包括視圖，剖面，斷面，局部視圖）是正確的，完整的，對 各部分的結(jié)構(gòu)和形狀表達清楚。 尺寸：尺寸的確定和零件的形狀各部分的位置 技術(shù)要求：表明部分的一些要求必須在制造和檢驗完成，如表面粗糙度，尺寸公差， 形位公差，材料和熱處理的方法和指標。 標題欄：注明產(chǎn)品名稱，材料，數(shù)量，拉伸比和拉伸，等。 單擊[新建]圖標以顯示新的文件系統(tǒng)，SolidWorks 文件”對話框中，單擊“選項” 對話框中的組件，你可以進入裝配工作模式，進行以后的設計工作 25 總 結(jié) 時光荏苒，到今天，我的畢業(yè)設計總算完成了，心里充滿感概和辛酸。在最近 的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識， 而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不 清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度本文所設計的是一種 停電后可人工操作的電動欄桿的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設， 讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不 易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫 助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論 文得以通過。在這里，我要對我的老師和同學們表示由衷的謝意。 26 致 謝 直 到 今 天 ， 論 文 總 算 完 成 了 ， 我 的 心 里 感 到 特 別 高 興 和 激 動 ， 在 這 里 ， 我 打 心 里 向 我 的 導 師 和 同 學 們 表 示 衷 心 的 感 謝 ！ 因 為 有 了 老 師 的 諄 諄 教 導 ， 才 讓 我 學 到 了 很 多 知 識 和 做 人 的 道 理 ， 由 衷 地 感 謝 我 親 愛 的 老 師 ， 您 不 僅 在 學 術(shù) 上 對 我 精 心 指 導 ， 在 生 活 上 面 也 給 予 我 無 微 不 至 的 關(guān) 懷 支 持 和 理 解 ， 在 我 的 生 命 中 給 予 的 靈 感 ， 所 以 我 才 能 順 利 地 完 成 大 學 階 段 的 學 業(yè) ， 也 學 到 了 很 多 有 用 的 知 識 ， 同 時 我 的 生 活 中 的 也 有 了 一 個 明 確 的 目 標 。 知 道 想 要 什 么 ， 不 再 是 過 去 的 那 個 愛 玩 的 我 了 。 導 師 嚴 謹 的 治 學 態(tài) 度 ， 創(chuàng) 新 的 學 術(shù) 風 格 ， 認 真 負 責 ， 無 私 奉 獻 ， 寬 容 豁 達 的 教 學 態(tài) 度 都 是 我 們 應 該 學 習 和 提 倡 的 。 通 過 近 半 年 的 設 計 計 算 ， 查 找 各 類 一 種 停 電 后 可 人 工 操 作 的 電 動 欄 桿 的 相 關(guān) 資 料 ， 論 文 終 于 完 成 了 ， 我 感 到 非 常 興 奮 和 高 興 。 雖 然 它 是 不 完 美 的 ， 是 不 是 最 好 的 ， 但 在 我 心 中 ， 它 是 我 最 珍 惜 的 ， 因 為 我 是 怎 么 想 的 ， 這 是 我 付 出 的 汗 水 獲 得 的 成 果 ， 是 我 在 大 學 四 年 的 知 識 和 反 映 。 四 年 的 學 習 和 生 活 ， 不 僅 豐 富 了 我 的 知 識 ， 而 且 鍛 煉 了 我 的 個 人 能 力 ， 更 重 要 的 是 來 自 老 師 和 同 學 的 潛 移 默 化 讓 我 學 到 很 多 有 用 的 知 識 ， 在 這 里 ， 謝 謝 老 師 以 及 所 有 關(guān) 心 我 和 幫 助 我 的 人 ， 謝 謝 大 家 。 在 以 后 的 工 作 中 ， 我 們 將 繼 續(xù) 努 力 ， 爭 取 把 自 己 的 本 質(zhì) 工 作 做 好 。 在這個時候，我的心里特別想感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計 感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢 面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增， 以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才 能使我順利完成畢業(yè)設計。有了他們的支持和鼓勵，我才有今天，謝謝大家！ 27 參考文獻 [1]李利編著.一種停電后可人工操作的電動欄桿技術(shù)及其應用.北京：電子工業(yè)出版 社，2000。 [2]黃新著，邵遠編著.電動欄桿的原理及應用.北京：高等教育出版社，1996。 [3]譚勇著. 實用技術(shù)速查手冊. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.12。 [4]李寶仁著. 氣動技術(shù)—低成本綜合自動化. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.9。 [5]宋學義著. 一種停電后可人工操作的電動欄桿速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社， 1995.3。 [6]陳奎生著. 氣與氣壓傳動. 武漢：武漢理工大學出版社，2008.5。 [7]SMC（中國）有限公司. 一種停電后可人工操作的電動欄桿實用技術(shù). 北京：機 械工業(yè)出版社，2003.10 [8]徐文燦著. 一種停電后可人工操作的電動欄桿系統(tǒng)設計. 北京：機械工業(yè)出版社， 1995。 [9]曾孔庚.一種停電后可人工操作的電動欄桿的發(fā)展趨勢. 機器人技術(shù)與應用論壇。 [10]高微,楊中平,趙榮飛等.一種停電后可人工操作的電動欄桿臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計. 機 械設計與制造 2006.1。 [11]孫兵,趙斌,施永輝.一種停電后可人工操作的電動欄桿的研制. 中國期刊全文數(shù) 據(jù)庫。 [12]馬光,申桂英.工業(yè)機器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 2002 年。 [13]李如松.一種停電后可人工操作的電動欄桿的應用現(xiàn)狀與展望. 中國期刊全文數(shù) 據(jù)庫 1994 年第 4 期。 [14]李明.單臂回轉(zhuǎn)式移動一種停電后可人工操作的電動欄桿設計.制造技術(shù)與機床 2005 年第 7 期。 [15]李杜莉，武洪恩，劉志海.一種停電后可人工操作的電動欄桿的運動學分析. 煤 礦機械 2007 年 2 月 [16]成大先主編.機械設計手冊（第三版）.北京：化學工業(yè)出版社，1994。 [11] 崔安娜. 一種停電后可人工操作的電動欄桿控制系統(tǒng)及其 PLC 控制設計[J]. 28 應用科學，2008：114－116 [17] 樊明，魏澤鼎，韓提文. 一種停電后可人工操作的電動欄桿的設計[J]. 機械， 2008，35（2）：56－57 [18] 龔青山，常治斌，任愛華，等. 立式軸承壓裝機上料機械手設計[J]. 湖北工 業(yè)大學學報，2010，25（4）：86－88 [19] 何存興, 張鐵華主編. 液壓傳動與氣壓傳動[M]. 華中科技大學出版社，2005. 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