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商 丘 工學院 2015-JXLW 專業(yè)代碼-編號 本科畢業(yè)論文（設計） 一種防撞車電動欄桿的設計 學 院 小三號黑體居中（下同） 專 業(yè) 學 號 學生姓名 指導教師 提交日期 年 月 日 誠　信　承 諾 書 本人鄭重承諾和聲明: 我承諾在畢業(yè)論文撰寫過程中遵守學校有關規(guī)定,恪守學術規(guī)范,此畢業(yè)論文(設計)中均系本人在指導教師指導下獨立完成,沒有剽竊、抄襲他人的學術觀點、思想和成果,沒有篡改研究數(shù)據(jù),凡涉及其他作者的觀點和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔一切責任,接受學校的處理,并承擔相應的法律責任。 畢業(yè)論文（設計）作者簽名：　　　　　　　 　　　　　年　　　月　　　日　 41 摘 要 本文介紹了防撞車電動欄桿的發(fā)展，面向多功能綜合測試和多功能的設計原則，測試的整體分析，功能結構設計，包括機械傳動部件的設計和計算，設計和結構，結論和建議。確定總體方案，繪制電控式碰撞類型電動欄桿的設計和內容的傳動部件整體結構設計，機械制圖，整體計算及傳動部分，結論和建議的結構設計。整個結構主要由電動機，機架，皮帶，連桿。經(jīng)電機功率的輸出通過調整皮帶輪齒輪移動，小V型皮帶驅動皮帶輪，從而使該單元沿著裝置移動。 本文概要： （1）防撞車電動欄桿整體結構設計。 （2）防撞車電動欄桿性能分析。 （3）選擇電動機。 （4）傳遞和防撞車電動欄桿，機架設計和執(zhí)行機構。 （5）設計分析和驗證元素的計算。 （6）設計圖紙進行所有的裝配圖和裝配圖的重要組成部分設計和組件。 關鍵詞：防撞車電動欄桿，結構設計，傳動設計 Abstract This article describes the development of an electric vehicle crash railing, facing the multi-functional integrated testing and functional design principles, the overall analysis and testing, functional design, including the design and calculation of mechanical transmission components, design and structure, conclusions and recommendations. Determine the overall scheme, the overall structural design of transmission parts structural design, mechanical drawing, the overall calculation and transmission parts, conclusions and recommendations drawn electronically controlled collision type electric fence design and content. The entire structure is mainly composed of motor, chassis, belts, rods. By motor power output by adjusting the pulley gears move, small V-belt drive pulley, so that the device is moved along the unit. This article outlines: (1) motor vehicle collision railing design the overall structure. (2) anti-collision electric fence performance analysis. (3) to select the motor. (4) passing car crash and electric fence, rack design and implementing agencies. (5) calculation of design analysis and verification elements. (6) an important part of the design drawings for the design and assembly of all assembly drawings and assembly drawings. Keywords: bumper car electric fence, structure design, transmission design 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 電動欄桿的現(xiàn)狀 1 1.2本課題的研究意義 1 1.3 電動欄桿機發(fā)展前景 2 第2章 防撞車電動欄桿總體設計 6 2.1 系統(tǒng)總體方案的分析 6 2.2傳動原理圖 6 2.3估算切削功率 7 第3章 帶傳動的計算 10 3.1 帶傳動設計 10 3.2選擇帶型 11 3.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 12 3.4確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角 13 3.5確定帶的根數(shù)z 14 3.6確定帶輪的結構和尺寸 14 3.7確定帶的張緊裝置 14 3.8計算壓軸力 14 第4章 主軸組件要求與設計計算 17 4.1 主軸的基本要求 17 4.1.1 旋轉精度 17 4.1.2 剛度 17 4.1.3 抗振性 18 4.1.4 溫升和熱變形 18 4.1.5 耐磨性 19 4.2 主軸組件的布局 19 4.3 主軸結構的初步擬定 19 4.4 主軸的材料與熱處理 19 4.5 主軸的技術要求 20 4.6 主軸直徑的選擇 20 4.7 主軸前后軸承的選擇 21 4.8 軸承的選型及校核 22 4.9 主軸前端懸伸量 23 4.10 主軸支承跨距 23 4.11 主軸結構圖 24 4.12 主軸組件的驗算 24 4.12.1 支承的簡化 24 4.12.2 主軸的撓度 25 4.12.3 主軸傾角 26 第5章 鍵的選擇與校核 34 5.1 帶輪1上鍵的選擇與校核 34 5.1.1鍵的選擇 34 5.1.2 鍵的校核 34 5.2 帶輪2上鍵的選擇與校核 35 5.2.1 鍵的選擇 35 5.2.2 鍵的校核 36 第6章 控制電路的設計 37 6.1 引言 37 6.2 系統(tǒng)整體方案設計 37 6.2.1 電機驅動器L298控制直流減速電機部分 37 6.2.2 檢測電路的設計 38 6.2.3 顯示單元的設計 39 6.2.4 數(shù)字鐘電路 39 6.3 軟件設計 40 6.3.1 顯示模塊子程序 41 6.3.2 按鍵識別報警子程序 41 結 論 42 參考文獻 43 致 謝 44 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1 電動欄桿的現(xiàn)狀 汽車碰撞功能：大于15°被覆蓋水平臂角度的范圍內欄桿，如果在感應線圈面積欄桿臂車輛會自動防止向上失事車。 我們隨處都可看見在小區(qū)入口，安保入口，停車入口都能看到自動上升和下降的的電動欄桿，這是對電動欄桿。工作人員在收費站相當容易的工作加力發(fā)明中，他們只需要一個開關，可以自由檢查電動欄桿，然后如前升降由車輛控制，而不需要手動處理障礙的時間和稅收的浪費。隨著城市化進程的加快，中國的基礎設施和住房，越來越多的有通過增加停車欄桿的數(shù)量所抵消。 必要性：因為頻繁使用會不同程度的損害，從而影響自己的生活。其中碰撞要求需要越來越多的得到解決。不要緊，什么樣的停車場入口有電動欄桿，電動欄桿不僅適合用于停放幾個小區(qū)門口公寓門口。其中，以解決在順序的日益嚴重的問題的影響，有必要增加使用壽命，服務更好，更長我們。 1.2本課題的研究意義 畢業(yè)是在這個畢業(yè)設計的大學課程的最關鍵的部分，我喜歡能夠靈活地運用所學知識體系，提高自己的分析和解決問題的能力，養(yǎng)成認真，嚴謹?shù)淖黠L和學會工作的艱辛，細致，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度。同時，也讓自己更有經(jīng)驗的師傅“現(xiàn)在怎么樣了國家技術信息和文檔”，并學會從調查，搜集，整理更有價值的數(shù)據(jù)，同時保持同類產品的優(yōu)點的同時，采用新技術，新工藝，新信??息，新材料，大膽創(chuàng)新，彌補了同類產品的缺點，使產品更趨于合理，更先進，更優(yōu)化，更多的價??值和良好的經(jīng)濟表現(xiàn)要。 近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，加快中國的城市化水平，提高人民的生活水平，汽車的數(shù)量正在增加。截至2003年底，中國私人汽車保有量為12427672。其中，私人汽車4890387，1462441的增幅與2002年相比，42.7％的增加。隨著汽車數(shù)量的整體經(jīng)濟發(fā)展的顯著增加，停車場的交通基礎設施的一部分，停車場的設計不僅合理地解決城市交通量的城市，這也收費區(qū)的安全和增強的正常運行的一個重要部分。為了保證技術的發(fā)展，社會的文明和人民誰已經(jīng)不能達到傳統(tǒng)停車場管理，更安全，更高效的停車場門系統(tǒng)和人員，住房屏障駕乘人員的安全進展。 工作原理：圍欄系統(tǒng)通過驅動發(fā)動機控制，然后靠制度或機制上要慢于欄桿發(fā)動機運轉在垂直和橫向擺動之間的循環(huán)。電動欄桿應該有一個自鎖，反饋，保護等功能，并已與多家配套設備的接口。 生產要求目前會議，研究完成電動欄桿，我們的目標是為客戶提供優(yōu)質，穩(wěn)定的性能，降低生產成本，等等。在今天的整個行業(yè)，對產品質量，提高生產效率，以越來越多的公司，同時也注重自動化和半自動化生產工藝，電動欄桿的自動化生產線最熱的成員，逐漸建立認可和更多的公司。 電動欄桿是現(xiàn)代化生產的必然產物，技術水平和應用水平在一定程度上反映了一個國家的自動化程度。它是用于自動化技術的裝置為了按照預定的要求，制造自動化操作，促進了生產的進一步發(fā)展起著重要的作用。給電動欄桿強大的生命力更有吸引力，越來越多的受到人們的廣泛歡迎和贊賞。 高校年前了。在這四年里，我不僅學到他們所需要的知識，也能提高自己的技能。但畢竟，我們學到了很多東西都是本本只有理論知識，與實際之間顯然有很大的差距。通過這最后的項目，我了解到自己的理論知識更好地實踐起來，這我心里能發(fā)揮這么多年來，還學會了知識的綜合應用，即使是在同一時間鋪設要為自己未來的職業(yè)生涯打下良好的基礎我。 1.3 電動欄桿機發(fā)展前景 電動欄桿機在道路，橋梁，隧道，港口，場區(qū)的禁行管理大規(guī)模使用的設備小型機電一體化的有機結合，機械，電氣，控制。其被設計為產品倍的壽命的功率消耗的技術水平電動欄桿系統(tǒng)，可靠性很大的影響，這樣的設計和時代的發(fā)展，所討論的測試，必須具有足夠的技術設計的理論依據(jù)。有了這個電動欄桿機可以降低員工的勞動強度，減少勞動時間服務人員，以防止車輛效率的提高，也發(fā)生碰撞擁擠的車輛，可避免手工操作，因為它會導致意外事故不當減少人與人之間的摩擦和沖突，促進社會和諧進步。 現(xiàn)代化的管理系統(tǒng)總結了智能電動欄桿電動欄桿是車輛費用和設備的自動化管理?定位于完全高科技電腦機電一體化產品。感應卡智能設備記錄車輛的訪問和持卡人信息，通過提供有關的操作信息，通過傳輸?shù)?，并且他的感應卡為載體，IC卡及身份證（2卡電動欄桿最新的藝術和是兼容的），字符顯示，音頻廣播和時間計費，確定用于實現(xiàn)車輛管理頭，以便確定該信號，其他人機界面能夠轉換成人工... 現(xiàn)代化的管理系統(tǒng)總結了智能電動欄桿電動欄桿是車輛費用和設備的自動化管理??。電動欄桿，集中管理下，定位于完全高科技電腦機電一體化產品。感應卡智能設備記錄車輛的訪問和持卡人信息，通過提供有關的操作信息，通過傳輸?shù)?，并且他的感應卡為載體，IC卡及身份證（2卡電動欄桿最新的技術，并兼容），字符顯示，以識別信號來實現(xiàn)音頻廣播和時間充電，判斷，除了人機界面可以轉換到成年工人，車輛管理頭。 首先，一個理想的電動欄桿電動欄桿，像電動欄桿更加智能化和人性化，而不是簡單地提供一個停車場，通過引進現(xiàn)代技術和現(xiàn)代管理的理念。理想的電動欄桿是這樣的： 1，當停車信息將自動為我發(fā)動了車子，向下傳遞到我的手機和車載導航設備，讀我的方式后，到達目標電動欄桿第一網(wǎng)上查詢，停車位，可以預訂預約，你可以在天空空間。 2電動欄桿下去，很少或根本沒有管理，在服務水平和效率快速存取，支付電子自助服務，您將無法停止大大提高。 3，為再次引導電動欄桿的內部的明確指示，而轉上的電動欄桿的內部的光，并且以加速易于使用的交通中，為了節(jié)約能源，人們雅自動空的空間，以改善取決于流動的汽車照明已經(jīng)告訴我的。 4，我找了一輛車，當我想保持電動欄桿，可以很容易地找到我的車，機動車的位置后停放的車輛，您的這款車真正的照片到移動電話，可以看到，可以使用觸摸屏或移動電話來實施。 5，另外，在我的無水洗車的汽車完成了最新的汽車的照片，停車在專家的我的差距上門洗車服務，預約購物和工作，以確保在空格后，你可以用手機查詢我的手機。 愿意實現(xiàn)上述目的，并沒有大量的技術難題，北京紫系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了大部分的技術能力，以充分意識到這一點，并且難度如下。電動欄桿，以運行網(wǎng)絡，必須改進先進的智能管理引導司機文明逐漸的質量，或再先進的系統(tǒng)不能無人操作，反向尋車完全普遍. 二，國內市場的局面 市場形勢電動欄桿智能系統(tǒng)，因為這樣的靜態(tài)交通研究在國內外，在國內外，在過去這樣的問題存在，市場趨勢的更加智能交通落后，動態(tài)交通擁堵的發(fā)展，靜態(tài)交通信號燈相對指標不位于后方，和動態(tài)交通因此道路擁堵指數(shù)的研究，還有綠波帶。為了解決動態(tài)交通理論，目前國內和國外的專業(yè)發(fā)展背后靜態(tài)交通，其實已經(jīng)注意到，“靜態(tài)和動態(tài)組合，省略，”它已成為阻礙房子的充滿活力的城市交通。未來的靜態(tài)和動態(tài)的市場齊名的智能交通市場的智能交通，無論是智能靜態(tài)交通的市場非常大的發(fā)展前景，你需要有股票的等價物。 1，國內市場目前的問題，將成為智能電動欄桿 （1）公司是小而散采納，本公司，數(shù)以千計的從業(yè)者，只有10十億人民幣的市場總份額，具有缺乏領導型的商業(yè)模式，這是任何發(fā)展的早期征兆它為市場。 （2）R＆D投入小，同質化嚴重競爭，低質量的惡性競爭，收入低，沒有任何開發(fā)的可能性。 （3）中小型企業(yè)不支付品牌和商業(yè)信譽，重視廉價瞎玩，再次封閉公司倒閉后，為了生活，提出重，兩三年短，紅海競爭的結果，你擾亂市場秩序。 而且，不是很少有這樣的情況在成熟市場的國外，很多企業(yè)已經(jīng)幾十年，已經(jīng)通過了保證利潤，市場是高科技的專業(yè)非常先進，研發(fā)，產品，高可靠性，長壽命的投資質量，這是電動欄桿智能市場發(fā)展的未來方向。 2，在國內市場，外資品牌 雖然國外的產品和技術的成熟，但國內和國際的停車環(huán)境差別很大，國外產品可能無法滿足國內需求。這樣的國內大城市的人口，大規(guī)模的建筑物體，空間和更多電動欄桿，如間隔，電網(wǎng)和積極的國內人員的文明素質偏低，因此，是車輛電氣安全的責任圍欄，以便它可以實現(xiàn)智能化管理系統(tǒng)，停車引導，汽車，車牌識別相比之下，高速接入，多速率，如多功能停車卡要求的安全性，違背了搜索難以適應國外產品。 此外，國內低廉的價格高出國外價格，競爭力下降。因此，國外產品在國內的市場并不大。 國外的產品和技術帶到中國，也有一定的積極作用，以促進技術交流帶來的一些先進技術和管理理念，促進國內產品部分出口。有基本上沒有不利影響。 三，智能電動欄桿的發(fā)展趨勢 在以下幾個方面智能電動欄桿發(fā)展趨勢： 電動欄桿網(wǎng)絡連接數(shù)據(jù)共享，信息孤島，智慧停車平臺，停車誘導，停車預約，自助服務電子支付建設的東西，擊敗了快速訪問其他功能。 2，停車誘導，沒有車通過停車誘導系統(tǒng)和工作人員的疏導系統(tǒng)，這樣的大型電動欄桿，電動欄桿的增長正在建設中，停車位十數(shù)頂部的車指導查找萬人，再反向搜索的迅速普及，它在管理和客戶災難。 3，服務什么的，參照國外的經(jīng)驗，成為一個更為程度和自動化的更高的電動欄桿，在到期電動欄桿，在過去中國的勞動力成本急劇增加，人海戰(zhàn)術日益緊張的管理方法牙齒，而不是越來越普遍，管理員逐漸減少到無人參與服務。 4，轎車等功能，搜索智能手機和移動互聯(lián)網(wǎng)的兩年中，預訂停車位，移動互聯(lián)網(wǎng)用戶，以實現(xiàn)支付，移動電話迅速普及，網(wǎng)民已經(jīng)固定，電話訂購，電影票購買，下載優(yōu)惠券，已超過了使用其他朋友有通用性，使這些應用的電動欄桿會迅速蔓延。 5，增加了停車場，中國的城鎮(zhèn)人口密度高，土地成本高，其他國家在日本和經(jīng)驗的光，立體車庫，進出方便占地面積小，利用率高，有，其他的優(yōu)勢，將會得到快速發(fā)展。 四，智能電動欄桿市場正在增長 在智能20年以上，停車國內市場，到2000年初期，我們會從國外的技術學習，克服了技術難題，城市停車場也并不困難，市場能力是有限的，但你沒有很多汽車和電動欄桿，車輛管理系統(tǒng)的主要目標，行業(yè)劃分，因為習慣，智能停車場系統(tǒng)剩余，安防行業(yè)門禁一卡通系統(tǒng)是一個子系統(tǒng)，因為它是在汽車的安全性和安全性，它屬于貴重物品。 自2000年以來，特別是2005年以來的快速增長和車輛的顯著降價，車輛沒有任何貴重物品，從停車場是停車場，以打造諸多問題的主要沖突小無門，大將更電動欄桿，停車誘導，快速進入反向搜索車了開發(fā)城市停車誘導系統(tǒng)，更加智能停車系統(tǒng)被看作是城市的一部分是先進的道路交通靜態(tài)字段返回到自然公園是，屬于交通運輸領域，。 智能停車市場的發(fā)展，超越2005年，但發(fā)展迅速。我們的品牌的開發(fā)和生產智能停車場市場高端市場已成為近幾年的快速發(fā)展，從有關100分之30至50的年增長速度，專業(yè)銷售，技術公司的著名它也開始了。 這樣的停車系統(tǒng)，停車誘導系統(tǒng)，反向尋車系統(tǒng)，城市停車誘導系統(tǒng)，這樣的測試卡機，控制器，主要產品，如折扣，產品和系統(tǒng)，如系統(tǒng)的，北京紫主要的電動欄桿智能全系列機，各種控制和管理軟件，各類停車傳感器（例如，室內停車場的超聲波探頭，室內可視倒車雷達，地磁室外停車場探測器，無線探測器等），各種探測器，交通等室內超聲（如，獲得流量檢測器陣列，該陣列的戶外交通地磁傳感器），車牌識別器，我公司的專利有很多偉大的在產品上，若干傳感器，只有少數(shù)幾家公司有能力生產，但對強有力的競爭優(yōu)勢。 大多數(shù)公司，啟動這樣的系統(tǒng)，系統(tǒng)制造商進行充電系統(tǒng)，只能作為停車場系統(tǒng)制造商不系統(tǒng)之間引導制造單個子系統(tǒng)產品：目前，一些諸如在這個細分市場還有一個問題，為了建立一個連接的數(shù)據(jù)接口，它加上一個難以功能需求“實現(xiàn)它，比二是也大?！?R＆D，大部分中小型企業(yè)在激烈的競爭到產品的同質化投資，價格戰(zhàn)永遠是低的企業(yè)盈利，很難發(fā)展成為一個惡性循環(huán)。 電動欄桿，除了硬件，有許多的軟件服務，這是該系統(tǒng)。在這里，在北京為例，停車管理以及系統(tǒng)的各種投資和憂慮51park停車場網(wǎng)站的運作，除了北京的主業(yè)，這是網(wǎng)上查詢停車位，停車位預訂，月卡交易，錯停車，主要是為了實現(xiàn)衣物保留其他功能，作為人類的各種服務的一個成員。手機客戶端軟件的智能手機客戶端的免費下載。經(jīng)過北京的業(yè)務發(fā)展成熟后，它會在其他城市。 第2章 防撞車電動欄桿總體設計 第2章 防撞車電動欄桿總體設計 2.1 系統(tǒng)總體方案的分析 我們防撞車電動欄桿的目的是要將主軸的水平旋轉運動轉化為上下往復直線運動（壓縮或者伸長）。我們進車間進行實地考察，詢問工人師傅。他們耐心的給我們講解運動，還拆開主軸部位讓我們詳細了解。憑借他們多年的操作經(jīng)驗，首先他們對我們改進的課題給予了肯定，之后我們彼此交流了想法?；貋碇笪覀兘Y合所學專業(yè)知識分析得如下運動簡圖： 圖2-1 總體方案分析 2.2傳動原理圖 我們防撞車電動欄桿的目的是要將主軸的水平旋轉運動轉化為彈簧的上下往復直線運動（壓縮或者伸長），這讓我們想到了曲柄滑塊機構，如上圖4-1所示，曲柄1做回轉運動，滑塊3在軌道4上作豎直方向往復直線運動，連桿2可將曲柄1和滑塊3連接起來，針對上述原理的分析并結合實際考慮強度、便與主軸配合以及使用壽命等等. 電動欄桿的動力由電磁調速電機輸出，將載荷傳遞到試驗機的主動軸上，主動軸上裝有曲柄滑塊機構，由于曲柄相對很短，在機械設計中一般將其設計成偏心輪機構，偏心輪與驅動桿之間通過連桿鉸接在一起。當主動軸帶動偏心輪機構轉動時，連桿把偏心輪的旋轉運動變成為驅動桿的往復直線運動。 1-偏心輪、2-連桿、3-驅動桿滑塊、-導軌、8-主軸、9-軸承座、10-軸承、11-機架、12-大帶輪、13-離合器 圖2-2　偏心輪防撞車電動欄桿機械結構簡圖 2.3估算切削功率 因運行中帶傳動的損耗，找出相關引用書目可以設出， =V帶的效率,=第一、二對軸承的效率， =聯(lián)軸器的效率。 電機所需預估需要是7.5KW： 找出相關引用書目得： 參數(shù)表2-1： 表2-1 Y系列三相異步電動機 電動機型號 額定功率 KW 滿載轉速 r/min 堵轉轉矩/額定轉矩 最大轉矩/額定轉矩 質量 Kg Y132M-4 7.5 同步轉速1500 r/min,4級 1440 2.2 22 81 （a） （b） 圖2-3 電動機的安裝及外形尺寸示意圖 表2-2 電動機的安裝技術參數(shù) 中心高/mm 外型尺寸/mm L×（AC/2+AD）×HD 底腳安裝 尺寸A×B 地腳螺栓 孔直徑K 軸伸尺 寸D×E 裝鍵部位 尺寸F×GD 132 515× 345× 315 216 ×178 12 38× 80 10 ×43 第3章 帶傳動的計算 第3章 帶傳動的計算 3.1 帶傳動設計 輸出功率P=7.5kW,轉速n1=1440r/min,n2=500r/min 表3-1 工作情況系數(shù) 工作機 原動機 ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風機和鼓風機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風機（）；發(fā)電機；旋轉式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機（旋轉式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 按以上載荷平穩(wěn)，八個鐘頭為一輪，找出相關引用書目表格， 設KA＝1.1。即 3.2選擇帶型 往往來說，我們是要按照功率以及小帶輪的轉速這二個方面來設定整形類型的，看圖3-1。 圖3-1 帶型圖 憑算出的結果Pd值8.25kW再加上知道小帶輪的轉速1440r每分鐘，從圖中就可看到：dd=80～100，我們選A型V帶。 3.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 從相關引用書目第頁表格中13－7找到，小帶輪基準尺寸， 設得dd1=280mm> ddmin.=75 mm 表3-2 V帶帶輪最小基準直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 從相關引用書目表格13-4找出“V帶輪的基準直徑”，設=250mm ① 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 滿足條件 ② 帶速 滿足5m/s300mm，應該用E型輪輻式帶輪。 所以，小帶輪用H型孔板式，大帶輪用E型輪輻式的構造。 帶輪的材料：灰鑄鐵，HT200。 3.7確定帶的張緊裝置 選用結構簡單，調整方便的定期調整中心距的張緊裝置。 3.8計算壓軸力 從相關引用書目從找到，初拉力是，上面已得到=153.36o，z=4，因此計算得 表3-5 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 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 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板[輪輻]結構的不同分為以下幾種型式： [1] 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪，見下圖。 [2] 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪，見下圖。 [3] 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪，見下圖 。 [4] 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪，見下圖。 （a） （b） （c） （d） 圖3-2 帶輪結構類型 現(xiàn)在我們可以得出結果：小帶輪用實心帶輪A,大帶輪選孔板帶輪C。 第4章 主軸組件要求與設計計算 第4章 主軸組件要求與設計計算 主軸部件是理事會的一個特殊的成員，它的功能是支持和促進工具，表面形成的運動，而且運動和傳遞扭矩的旋轉截斷抵抗切削力和驅動力負載。通過主軸單元上的一個特殊的加工質量和生產力有直接影響的執(zhí)行，所以它是特別重要的組成部分。 主軸和相同的一般的一點是，施加力都傳遞運動和扭矩傳遞，應確保致動器的正常運行和被支撐工件，但攜帶灰燼直接切削力，還能獲得工件或工具表面浮子運動的形式，使主軸更高的要求。 4.1 主軸的基本要求 4.1.1 旋轉精度 精度是指主軸手動或低速的旋轉軸無負載，主軸間隙和軸向間隙面的徑向定位表面和搖擺值。圖4-1：用實線的曲線表示旋轉的理想軸線，虛線，有效樞軸軸線。當工作軸旋轉速度，主軸旋轉軸在空間中的漂移是運動精度。 回轉精度主軸單元取決于主要部件（軸，軸承和軸承座等），制造精度和組裝精度的調整，設計精度還依賴于速度，性能和軸承的潤滑和主軸動力學的軸組件。各類常見的特殊主軸的旋轉精度是準確的特殊標準，特別是主軸精度的特定成員的工件精度決定。 圖4-1 主軸的旋轉誤差 4.1.2 剛度 主軸剛度大會?指的是能力，當受到外部負載，如圖4-2所示在K = F / Y，剛度相互Y /?F簡稱為符合抗變形。軸組件的剛性，是軸，軸承和軸承座的剛性，這直接影響旋轉組件的軸線的精確度的擴展圖。顯然，心軸組件的較高的剛度，因為較小的后變形力，缺乏剛性的必須是在操作中精確地，前部軸的彈性變形直接影響工件的精度，在傳輸質量，主軸驅動裝置的變形劣化接合條件軸承和側壓，造成遠這些部件的磨損，壽命短，在光滑工件主軸方面將根據(jù)功率和功率傳輸?shù)刃Ч淖兓捎谶^度的強迫振動，而且容易自切削振動，使得工件的穩(wěn)定性。 圖4-2 主軸組件靜剛度 軸組件的剛度是綜合剛度，影響主軸組件剛度的因素很多，主要有：主軸的結構尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動件的布置方式、主軸組件的制造與裝配質量等。 4.1.3 抗振性 主軸單元集成剛度，許多因素軸的剛性組件包括：主軸大小，類型和制造和裝配構造型軸承間隙尺寸，傳動齒輪，主軸組件等的安置質量的結構。 主軸單元的振動是指對受迫振動和通過自振動的阻力，并保持穩(wěn)定的操作的能力。在切割過程中，主軸組件不僅靜載荷的效果，而且還受到?jīng)_擊應力和交流負載的動作，從而使振動的軸線。如果主軸總成的振動性較差，在工作中振動非常敏感，從而影響降低表面質量，耐用性和機床主軸軸承的壽命，同時也生產聲環(huán)境。隨著特殊精度高，效率高對抗的要求越來越高的振動方向發(fā)展。 振動的主軸單元時，主要考慮通過對強迫振動和自振能力電阻的大小的評價。 4.1.4 溫升和熱變形 主軸組件工作時因各種相對運動處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產生了溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應以主軸組件運轉一定時間后各部分位置的變化來度量。 4.1.5 耐磨性 主軸組件的耐磨損性是保留其原始長期精確度，即保留的精度的能力。因此每個主軸單元滑動面，包括主軸支撐表面的端部，錐孔，與軸頸表面的滑動軸承，移動主軸套筒外表面具有很高的硬度，以提供性耐磨性。 4.2 主軸組件的布局 主軸組件的設計中，我們必須確保的基本要求，如上所述，并且因此保持全球，并考慮到軸組件的布局。 與前部和后部，??以及兩個支持之前，中，后三個支持兩個經(jīng)過特殊主軸，第一個是更頻繁。兩個軸承主軸軸承類型的配置包括的主軸轉速，載荷能力，剛度和精度要求設計主要是基于主軸軸承的選擇，組合和配置，并考慮設置較低的供應，經(jīng)濟等具體情況。 4.3 主軸結構的初步擬定 主軸結構主要由主軸工具，夾具，傳動件，如軸承和密封件，數(shù)量，位置和安裝定位方法的類型來確定，同時還考慮到加工和裝配過程，通常安裝在特殊與在軸多種組分，以滿足硬度和足夠的壓力水平的要求，并便于組裝的，主軸設計往往臺階從前面雜志降序順序播放車軸直徑。主軸中空或實心，這取決于特定的類型。主軸的設計，也被設計為在同一時間的前提下的剛度要求，設計成空心軸滿足畢業(yè)，為了固定工具手柄。 這意味著，在主軸鼻主軸端。它的形狀將取決于在夾具或工具的形狀的特定類型的安裝，并保證裝置或工具進行安裝，可靠，準確定位，操作簡單，并可以通過一定的轉矩。 4.4 主軸的材料與熱處理 主軸材料主要取決于剛度，負荷特性，耐磨損性和熱變形，以及其他因素。 當主軸軸承，滾動軸承，軸頸無法淬硬，而是提高接觸剛度，敲防止碰撞損壞雜志配合面，鋼軸頸45仍然是很多的高頻淬火處理（HRC48?54）的。表4-1中關于45鋼主軸熱處理如下： 表4-1 使用滾動軸承的45鋼主軸熱處理等參數(shù) 工 作 條 件 使 用 機 床 材 料 牌 號 熱 處 理 硬 度 常 用 代 用 輕中負載 車、鉆、銑、磨床主軸 45 50 調質 HB220～250 輕中負載局部要求高硬度 磨床的截斷刀具軸 45 50 高頻淬火 HRC52～58 輕中負載PV≤40（N·m/cm·s） 車、鉆、銑、磨床的主軸 45 50 淬火回火高頻淬火 HRC42～50 HRC52～58 設計碳鋼的選擇（45鋼）。作為光的結果，穿適中的工作量，并且它需要局部高硬度，因此，利用高頻的淬火熱處理，HRC52?58。 4.5 主軸的技術要求 精密主軸直接影響主軸組件的旋轉精度。主軸和軸承，齒輪和相連的其它部件相關的剛性接觸，所述接觸表面部分的形狀更精確地說，下表面粗糙度，接觸變形由力較小的后，這是接觸剛度越高表面幾何形狀和表面粗糙度的錯誤。因此，主軸的設計必須作出一定的技術要求。 4.6 主軸直徑的選擇 軸徑在主軸單元的剛性的顯著影響，前軸變形和位移主軸變形的直徑較大的較小的自支撐，即，所述軸組件的剛度越高。 情況特殊，查上表，預設D1= D2=30。 表4-2 主軸前軸頸直徑D1的選擇 機床 機床功率 （千瓦） 1.47～2.5 2.6～3.6 3.7～5.5 5.6～7.3 7.4～11 11～14.7 車床 60～80 70～90 70～105 95～130 110～145 140～165 銑床 50～90 60～90 60～95 75～100 90～105 100～115 外圓磨床 — 50～90 55～70 70～80 75～90 75～100 4.7 主軸前后軸承的選擇 按選擇原則，預設主軸前支承新型號是7206C， 接觸角是 15°的角接觸球軸承。 圖4-3 角接觸球軸承 圖4-4 軸承結構參數(shù)及安裝尺寸 4.8 軸承的選型及校核 當選擇軸承的類型，我們必須先看看負載軸的規(guī)模，方向和速度。在一般情況下，廉價的球軸承中，當負載為低，是優(yōu)選的。滾子軸承的承載能力比滾珠軸承大，并能承受沖擊負荷，因而重載或振動載荷，當沖擊載荷，你應該考慮的課題軸承的選擇。但要注意輥對角線斜敏感。 C—額定動載荷值，N； P—當量動載荷，N； fh—壽命因數(shù)；1 fn—速度因數(shù)；0.822 fm—力矩載荷因數(shù)，該值若小就選1.5，右大就選2； fd—沖擊載荷因數(shù)；1.5 fT—溫度因數(shù)；1 CT—軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，N； 找出相關引用書目中表格6-2-8至6-2-12，設值，fh=1；fn=0.822；fm=1.5；fd=1.5；fT=1。 假設軸承僅承徑向載荷，當量動載荷的計算式子就是： P=XFr+YFa 找出相關引用書目中表格6-2-18，取，X=1，Y=0； 所以，P=Fr=1128N。公式： 校對軸承的額定靜載荷。額定靜載荷的式子是： 式子里，： —基本額定靜載荷計算值，N; —當量靜載荷，N； —安全因數(shù) —軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，N。 找出相關引用書目中表格6-2-14了解到，對于深溝球軸承，其當量靜載荷等值徑向載荷。 找出相關引用書目中表格6-2-14了解到，安全系數(shù)是 則軸承的基本額定靜載荷為： 從以上式子看出，預設的軸承符合要求。 4.9 主軸前端懸伸量 為了提高主軸組件的剛度，選擇時可以的減少懸伸量a。 初算時，見表4-3所示： 表4-3 主軸的懸伸量與直徑之比 類型 機 床 和 主 軸 的 類 型 a/ D1 Ⅰ 通用和精密車床，自動車床和短主軸端銑床，用滾動軸承支承，適用于高精度和普通精度要求 0.6～1.5 Ⅱ 中等長度和較長主軸端的車床和銑床，懸伸量不太長（不是細長）的精密鏜床和內圓磨，用滾動和滑動軸承支承，適用于絕大部分普通生產的要求 1.25～2.5 Ⅲ 孔加工特殊，專用加工細長深孔的特殊，由加工技術決定需要有長的懸伸刀桿或主軸可移動，由于切削較重而不適用于有高精度要求的特殊 >2.5 根據(jù)上表，設計是Ⅱ型，因此設值a/ D1為1.25～2.5，就是： a=（1.25～2.5）D1=（1.25～2.5）×30=37.5～75 預設a=45。 4.10 主軸支承跨距 本節(jié)是說主軸前后支承反力作用點的距離。 設L≤2.5a為宜。合理跨距式子如下： L≤2.5a=2.5×120=300 初取L=280。 4.11 主軸結構圖 按所有上面的式子分析出，主軸結構可初做如圖4-5所示： 圖4-5 主軸結構圖 4.12 主軸組件的驗算 主軸在受力情況嚴重，而變形是很小的，它確定該區(qū)域的大小是允許的變形大小的基本元素，所以該時間的計算是與軸尤其剛度檢查涉及的整體強度不一樣的東西。它通常是足夠剛性的主軸要求可滿足強度要求。 但負載的剛度和彈性變形率。當負載是恒定的，僵硬，并且反比于彈性變形。因此，它被計算的彈性變形量，容易控制靜剛度。主軸的彈性變形的計算包括：計算主軸鼻角和偏轉軸線。 4.12.1 支承的簡化 兩個軸承軸，只有一個單一的或雙列球軸承或滾子和兩個軸組件可以被簡化為簡單的支梁，如圖4-6每個支撐，首先支持兩個或更多的軸承，可以被看作是前軸滾時彎曲，可以簡化為梁的固定端在圖4-7： 圖4-6 主軸組件簡化為簡支梁 圖4-7 主軸組件簡化為固定端梁 軸設計，一個雙列圓柱滾子軸承和兩個滾珠軸承作為載體前支撐的選擇，它可以被認為是在前面的主軸線無彎曲變形，這可在圖4-7被簡化。 4.12.2 主軸的撓度 從相關引用書目的表6.1，進一步的分析圖4-7，如下圖4-8所示： 按圖2-10，得出結論是此時的最大撓度 = 其中， F—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F=1213.1N l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm 圖4-8 固定端梁在載荷作用下的變形 E—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cm I—主軸截面的平均慣性矩。當主軸平均直徑為D，內孔直徑為d時， I=。此處，D=35 所以計算出，主軸端部的最大撓度結果算出來就是： =-1.87×10 mm 4.12.3 主軸傾角 主軸上安裝主軸和齒輪部安裝角度的安裝，稱為外傾角。最重要的彎度來考慮設計，支持前橋。如果安裝程序角度過大，它會破壞正常操作的軸承，縮短軸承的壽命。 從圖4-10，算出最大傾角式子是： = 式子里， F—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F·z=1213.1N l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm E—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cm I—主軸截面的平均慣性矩。當主軸平均直徑為D，內孔直徑為d時， I=。此處，D==133 所以主軸傾角算出來為： =-2.3×10 rad 找出相關引用書目，知道： 當 x≤0.0002L mm ≤0.001 rad 時，剛性主軸的剛度被證明是符合所需的。 此處的x，即為最大撓度和最大傾角，L為主軸支承跨距。 將已知數(shù)據(jù)和代進去，算出： 初步設計的主軸滿足剛度要求。 1 求作用在帶輪上的力 因為低速級帶輪的直徑是： ＝500 而 F＝＝＝8926.93 N F＝F＝＝3356.64 N F＝Ftan＝4348.16×＝2315.31 N 圓周力，徑向力及軸向力的方向圖見圖4-9。 圖4-9 軸的載荷分布圖 2 設出軸的最小直徑 （1）根據(jù)相關教科書預算軸的最小直徑。確定軸用45鋼,調質。根據(jù)課本，取，于是得 ＝112×＝60.36 3 軸的結構設計 （1）定義按照第直徑和長度的要求的軸的軸向定位 ②預選的滾動軸承。談到工作要求，并按照＝80 mm，80毫米，軸承目錄在第一次安裝0基本通關組，單列圓錐滾子軸承的精度標準（ GB/ T297-1994）30217型，尺寸d×D×T＝85 mm×150 mm×30.5 mm，所以＝＝85 mm；圓錐滾子軸承采用套筒進行軸向定位，設出套筒寬尺寸是14 mm，那么＝44.5 mm。 ③ 設出安裝帶輪處的軸段＝90 mm；已知為90mm帶輪寬度，從而使插座的端面被按壓到可靠滑輪，軸段應比輪的寬度稍短，從而使他們選擇＝86 mm。帶輪的右端用正確的姿勢，肩部高度，軸肩高h＞0.07d，所以取h＝7 mm，那么＝104 mm。軸環(huán)寬度,設出b＝12 mm。 ④ 軸承端蓋的總寬度為37.5 mm軸承蓋（接頭設計和下眼瞼而定）的總寬度。該組輥，并從外端蓋添加蓋和拆卸容易潤滑脂向軸承的要求與之間的耦合部的右側的面,所以設67.5mm。 在這一點上，這是原始直徑和慢軸的各段的長度。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 圖4-10 低速軸的結構設計示意圖 表4-4 低速軸結構設計參數(shù) 段名 參數(shù) Ⅰ-Ⅱ Ⅱ-Ⅲ Ⅲ-Ⅳ Ⅳ-Ⅴ Ⅴ-Ⅵ Ⅵ-Ⅶ 直徑/mm 65 H7/k6 80 85 m6 90 H7/n6 104 85 m6 長度/mm 105 67.5 46 86 12 44.5 鍵b×h×L/mm 20 ×12 ×90 25×14×70 C或R/mm Ⅰ處 2×45o Ⅱ處 R2 Ⅲ處R2.5 Ⅳ處R2.5 Ⅴ處R2.5 Ⅵ處R2.5 Ⅶ處 2.5×45o （2） 軸上的零件的周向定位 皮帶輪，聯(lián)軸器半和軸從周邊定位平鍵連接的。壓力=從表手冊90毫米6-1理查德?平鍵部分寬×高=25毫米×14毫米帶鍵槽銑床鍵槽螺旋槳葉片，長70毫米，并保證滑輪和很好的結合中性軸，所以選擇與輪轂的軸和滑輪連接相同的條件下與離合器半軸，為20毫米×12平方毫米×90毫米的選擇平鍵，與連接和軸。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 確定軸上圓周和倒角尺寸 參考表15-2的教科書，取左側軸錐2×2.5×權倒角。各軸肩半徑：R2的Ⅱ系，其余為R2.5。 4 求軸上的載荷 首先，計算圖表軸結構（圖7.1）（圖7.2）。在確定軸承的支點位置時,應從手冊中查得a值。關于30217型圓錐滾子軸承，從相關書本找出a為 mm。因此，如果簡支梁支撐軸跨度= 57.1 71.6 =128.7毫米。根據(jù)軸的軸線彎矩圖和扭矩圖表（圖7.1）的計算中。 如可以從該圖和彎矩和該軸的軸線C危險部分的橫截面的轉矩可以看到。計算公式如下：： ＝57.1+71.6＝128.7 mm ＝＝＝4 966.34 N ＝＝＝3 960.59 N ＝＝＝2 676.96 N ＝＝3 356.64-2 676.96＝679.68 N ＝＝4 966.34×57.1＝283 578.014 ＝＝2 676.96×57.1＝152 854.416 ＝＝679.68×71.6＝486 65.09 ＝＝＝322 150.53 ＝＝＝287 723.45 表4-5 低速軸設計受力參數(shù) 載 荷 水平面H 垂直面V 支反力 ＝4 966.34 N，＝3 960.59 N ＝2 676.96 N，＝679.68 N 彎矩M ＝283 578.014 ＝152 854.416 ＝486 65.09 總彎矩 ＝322 150.53 ,＝287 723.45 扭矩T 1 410 990 5 按彎曲扭轉合成應力校核軸的強度 如果選中，通常只檢查最大彎矩和扭矩截面（即危險的C部分）抵抗軸的強度。根據(jù)教科書式（15-5）和表7.2，以及單向旋轉，扭轉剪切應力脈動周期交替壓力的，取= 0.6計算的應力軸公式如下，＝0.6，軸的計算應力： ＝＝ MPa＝12.4 MPa 驗證此軸安全。 6 精確校核軸的疲勞強度 （1）判斷危險截面 雖然電壓花鍵軸引起的過渡適合軸的兩個集中疲勞強度，但是因為該軸的最小直徑由削弱多了，所以橫截面A的抗扭強度確定，ⅱ，ⅲ，B，無需檢查。 在軸上，橫截面Ⅳ和Ⅴ壓配合截面C.剖視圖相似的應力集中和橫截面Ⅳ的Ⅴ影響的最大載荷的載荷下所造成的最嚴重的應力集中，從點，Ⅴ剖面的疲勞強度的應力集中的但不是轉矩的作用，而在軸直徑大，這是沒有必要的強度的檢查。雖然上的最大應力，而且應力集中的橫截面C為不是，并且在這里所述柄的最大直徑（應力通過干涉配合和鍵槽都集中在兩端引起的），因此，不需要截面C中，部分Ⅵ和Ⅶ顯然較少的控制必要的控制。附件教科書章3示出了應力集中比系數(shù)比鍵槽壓配合小從而容易地確認該軸的左側和右側部分Ⅳ。 （2）截面Ⅳ左側 抗彎截面系數(shù)式子是： W＝0.1＝0.1＝61 412.5 抗扭截面系數(shù)式子是： ＝0.2＝0.2＝122 825 截面Ⅶ的右側的彎矩M為 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩式子是： ＝1 410 990 截面上的彎曲應力式子是： ＝1.48 MPa 截面上的扭轉切應力式子是： ＝11.49 MPa 軸材質45#鋼，調質。從相關書本找出 理論應力集中系數(shù)及，由： ， 經(jīng)插值后查得 ＝1.9，＝1.29 從相關書本找出圖3-1得出結論是軸的材料的敏性系數(shù)為 ，＝0.88 所以，有效應力集中系數(shù)式子算出 ＝1.756 從相關書本找出尺寸系數(shù)；從相關書本找出扭轉尺寸系數(shù)。 軸按磨削加工，表面質量系數(shù)式子是： 軸，表面處理后得，按式子（3-12）和式子（3-12a）算出綜合系數(shù)是 從相關書本找出及3-2，設出碳鋼的特性系數(shù)： ，取 ，取 于是，計算安全系數(shù)值，從相關書本找出式子（15-6）(15-8)則得 S＝＝＝65.66 S＝＝＝16.92 ＝＝＝16.38≥S＝1.5 故可知其安全。 （3） 截面Ⅳ右側 抗彎截面系數(shù) W＝0.1＝0.1＝72 900 抗扭截面系數(shù) ＝0.2＝0.2＝145 800 截面Ⅶ的右側的彎矩M為 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩為 ＝1 410 990 截面上的彎曲應力 ＝1.25 MPa 截面上的扭轉切應力 ＝9.68 MPa