620 三面翻轉廣告牌設計【CAD圖+說明書+PPT+中英文翻譯】,CAD圖+說明書+PPT+中英文翻譯,620,三面翻轉廣告牌設計【CAD圖+說明書+PPT+中英文翻譯】,翻轉,廣告牌,設計,cad,說明書,仿單,ppt,中英文,翻譯 三面翻轉廣告牌設計,,,,背景 三面翻是現(xiàn)代廣告中新興的，戶外廣告的起源已經(jīng)無從追溯,而三面翻轉廣告牌在戶外廣告牌中的地位卻一直無法取代,三面翻轉廣告牌起源于歐洲國家,是一種面向于21世紀的戶外廣告媒體,并且經(jīng)久不息,不斷發(fā)展。表現(xiàn)形式它由一組特制三棱柱鋁型材并排定位構成的，通過電機驅動使三棱柱不斷轉動形成的三幅畫面，獨有的動感廣告展現(xiàn)和三倍增值空間。 意義 市場上現(xiàn)在的翻轉式廣告牌主要以三面翻轉式為主要形式，三面翻廣告牌具備兩大特點和優(yōu)勢：一是承載廣告量大，是普通戶外路牌的三倍，二是引人注目，間歇性的翻轉和停頓，更能夠引發(fā)過往人群的關注，實現(xiàn)更大的廣告效果。,設計的背景及意義,論文的結構和主要內容,總體設計方案的確定 間歇機構的選擇 各個部件的設計計算 重點：間歇機構,設計概述,三面翻廣告牌常見以下幾種翻動模式： 波浪式 開幕式 閉幕式 快速變化式 本次作業(yè)中主要是快速變化式的傳動設計，即快速反轉。,總體設計概述,機械傳動裝置大體示意圖,傳動方案的選擇： 1帶傳動 2不完全鏈條傳動 3齒輪傳動,間歇機構概述,方案一：棘輪機構 方案二：槽輪機構 方案三：不完全齒輪機構,綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、應用場合和設計，傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本間隙傳動機構方案采用方案三，即采用不完全齒輪傳動。,間歇機構,間歇機構示意圖2：,間歇機構,三角齒輪,三面翻轉裝配局部圖,,,,大學本科的學習生活即將結束。在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導過我的老師和關心過我的同學，他們在我成長過程中給予了我很大的幫助。本文能夠順利完成，要特別感謝我的導師李文燕老師，感謝各位系的老師的關心和幫助。 最后向所有關心和幫助過我的人表示真心的感謝。,致謝,謝謝各位老師,I 摘 要 本設計為三面翻廣告牌的設計，三面翻廣告牌是由一組并排的三棱柱組成， 三棱柱可由鋁型材制成，且可圍繞自身中心軸轉動，將三種廣告畫面分別設置 在改組三棱柱的三個面上，從而利用三棱柱的三個側面可形成三副畫面，轉動 三棱柱即可變換廣告畫面。 本文介紹了三面翻廣告牌傳動系統(tǒng)方案，能夠實現(xiàn)多種翻動效果，達到成 本低，維護簡易，設計中主要運用了間隙機構的特點，將主動件的均勻轉動轉 換為時動時停的周期性運動，省去不需要的能量的浪費，充分利用了機械的功 用。同時完成了三面翻廣告牌傳動系統(tǒng)中關鍵零部件的結構參數(shù)設計，包括傳 動部件的設計，軸的設計與校核，電機的選擇等。運用 CAD 軟件完成了三面翻 廣告牌結構裝配圖與相關零件圖，并盡可能地運用 Pro/e 軟件對三面翻廣告牌傳 動系統(tǒng)進行三維造型設計。 關鍵字：三面翻轉、間歇機構、傳動部件、CAD II Abstract This design for the design of the three billboards, three billboard is composed of a set of side by side of triangular prism, triangular prism can be made out of aluminum, and turning around its central axis, the three kinds of advertising images respectively set on the reorganization of tri-prism three, thus using tri-prism three sides can form three pairs of pictures, turn the triangular prism can transform advertising images. Three billboards transmission system are introduced in this scheme, can achieve a variety of flipping effect and achieve low cost, easy maintenance, mainly used in the design of the characteristics of the clearance agency, will take the initiative to stop when a uniform rotation transformation is still cyclical movement, save unnecessary waste of energy, make full use of the function of the machine.and completed the three drive system of the billboard structure parameter design of key parts, including the design of the driving part, the design of the shaft and check, the choice of motor, etc. Using CAD software to complete the three billboard structure assembly and related parts graph, and as far as possible using Pro/e software to three billboards transmission system for three-dimensional modelling design. Key words: Three sides、intermittent mechanism、transmission parts 、 CAD III 目 錄 第一章 緒論 .1 1.1 簡介 .1 1.2 主要內容 .2 第二章 總體設計方案及電機選擇 .4 2.1 總體方案設計 .4 2.2 電機的選擇 .5 第三章 傳動裝置的設計 6 3.1 傳動方案的選擇 .6 3.2 機械傳動裝置設計 8 第四章 齒輪的設計 11 第五章 間隙機構的設計 .17 5.1 間隙機構的方案選擇 .17 5.2 不完全齒輪的設計 .18 第六章 軸的設計及其計算 .20 6.1 長軸的設計 .20 6.2 從動軸的設計計算 .22 6.3 軸承的選擇和潤滑 .23 第七章 全文總結 26 參考文獻 .27 致 謝 .28 畢業(yè)設計小結 .29 1 第一章 緒論 1.1 簡介 本文設計的主題是三面翻轉廣告牌。戶外廣告的起源已經(jīng)無從追溯,而三面 翻轉廣告牌在戶外廣告牌中的地位卻一直無法取代,三面翻轉廣告牌起源于歐洲 國家,是一種面向于 21 世紀的戶外廣告媒體,并且經(jīng)久不息,不斷發(fā)展。 其地位也源于其相比其他戶外廣告的優(yōu)勢，具有同一面積卻可三倍表現(xiàn)的 空間和視覺動感，即優(yōu)于普通路牌，又區(qū)別于霓虹燈，電子屏幕等。其獨特的 動態(tài)效果，千變萬化的畫面，以及豐富的體現(xiàn)形式，更為吸引行人的注意力， 達到了一個廣告的最大效應，可廣泛的使用在戶外場所，如車站，機場，碼頭， 體育場，樓頂及大型建筑的墻面等，如果應用在商場，娛樂場，民覽會，車展 會等場所，可大大提高黃金廣告位的利用率，并達到城市美化的效果，一舉雙 得。 在近幾年,隨著社會經(jīng)濟與科技的發(fā)展，戶外廣告已不僅僅是廣告業(yè)發(fā)展的 一種傳播媒介手段，而是現(xiàn)代化城市環(huán)境建設布局中的一個重要組成部分。三 面翻廣告牌具有同一面積可三陪表現(xiàn)的空間和視覺感的優(yōu)點。三棱柱翻轉廣告 牌誕生于 90 年代初，由于其卓越的產(chǎn)品特性而很快的流行在歐美各國，占有一 席之地，如北京的鼎立三面翻轉廣告牌，他不僅擁有多變的韻律動態(tài)效果，三 倍的表現(xiàn)空間，還有低成本和高維護易修理的特點。 日前，由國家發(fā)改委工業(yè)司牽頭編制的專項研究報告《國際裝備三面翻業(yè) 的最新發(fā)展動態(tài)與趨勢》出爐。該報告對 2000～2006 年美國、日本、德國、法 國、意大利、韓國、巴西、印度和國九個國家的裝備三面翻業(yè)總產(chǎn)值、增加值 等數(shù)據(jù)進行了全面統(tǒng)計，以定量分析的方法研究了國際裝備三面翻業(yè)的發(fā)展現(xiàn) 狀、動態(tài)及趨勢，以及國際裝備三面翻業(yè)的技術發(fā)展趨勢與組織結構調整演變。 該報告預測，在國內需求拉動與國際產(chǎn)業(yè)轉移的“ 雙重動力” 帶動下，我國裝備 2 三面翻業(yè)將繼續(xù)保持快速穩(wěn)定增長的良好勢頭，預計未來五年內利潤增長率仍 可持續(xù)在 30%左右， 三面翻轉式廣告牌在國內外備受青睞主要憑借以下幾點：一是動態(tài)新穎的 傳播方式，二是他能最簡潔的完成一個故事情節(jié)的鋪陳。三是承載廣告信息量 大，是普通戶外廣告牌的三倍，四是引人注目，間接性的翻轉和停歇充滿創(chuàng)意， 更能引發(fā)過往人群的關注，實現(xiàn)廣告的本質效果。 1.2 主要內容 三面翻廣告牌是由一組并排的三棱柱組成，通過電機驅動使三棱柱不斷轉 動形成的三幅廣告宣傳畫，獨有的動態(tài)廣告展現(xiàn)以及三倍增值空間，三棱柱可 由鋁型材制成，且將三種廣告畫面分別設置在每個三棱柱的三個面上，從而利 用三棱柱的三個側面，通過翻轉可組成三副畫面，轉動三棱柱即可變換廣告畫 面。大部分三面翻轉廣告牌由一組并排定位的鋁制三棱柱構成，通過 PLC 控制 器控制,通過電機驅動，使所有三棱柱以一軸線圍繞自身中心轉動，一次只轉動 120 度，按照預先設定好的方式進行不同形式的，順序翻轉，定格等多種動作。 形成三幅時而禁止時而運動的廣告畫面。 本三面翻廣告牌的傳動裝置包括一用于連接電機的第一傳動軸、一用于連 接廣告牌的第二傳動軸，連接在第一傳動軸的第一傳動輪及連接在第二傳動軸 的第二傳動輪垂直設定，第一傳動輪通過帶動第二傳動輪轉動，從而第二傳動 輪的轉動帶動第二傳動軸及廣告牌進行轉動，所述述第二傳動輪包括第一齒輪 與第二齒輪，工作中，通過推動第一齒輪轉動，從而可完全配合且以其側壁帶 動第二齒輪轉動，且在凹槽和凸起分別于第一齒輪和第二齒輪完成一次嚙合后， 第二傳動輪繞第二傳動軸轉動 120°。 三面翻廣告牌的傳動裝置，其中，所述第一齒輪與第二齒輪分別為具有三 個等角度間隔設計的齒，且第一齒輪與第二齒輪分別呈三角形狀。第一與第二 齒輪沿其中心線重疊設計，且六個齒為等角度間隔設計。凹槽與凸起沿第一傳 動輪的徑向設計，凸起大致呈圓弧狀，且其兩端設有導引面；凹槽的相對兩壁 設有導引面，且大致呈八字狀。傳動裝置包括數(shù)個第一傳動輪、第二傳動輪及 第二傳動軸，且所述第一傳動輪的凹槽與凸起排列在同一條直線上，沿廣告牌 3 中心將數(shù)個第一傳動輪分成呈鏡像對稱設置的兩部分，且每一部分的凹槽與凸 起依次沿一條曲線排列設置。 4 第二章 總體設計方案及電機選擇 2.1 總體方案設計 三面翻廣告牌的總體由電機及傳動系統(tǒng)組成，而其中傳動機構性能的好壞 直接影三面翻廣告牌的使用效果，總體的設計包括有一電機、輸出軸、傳動軸 和設在三面廣告柱傳動中心軸處的轉動軸，在傳動軸與轉動軸之間設有配合連 接傳動間歇機構，配合連接傳動機構包括有固定安裝在傳動軸上的缺口圓盤和 固定在傳動軸上的雙三角傳動塊，其中雙三角傳動塊有小三角形塊和大三角形 塊錯位疊加為一體結構，小三角形塊的頂角正對于大三角形塊的邊中線位置， 大三角形塊的邊緣貼在缺口圓盤的側面，缺口圓盤一位置開有一缺口，并且缺 口能容納大三角形塊的角，在缺口圓盤的缺口旁靠近圓心處設有凸塊，其特征 在于缺口圓盤與傳動軸之間設有可移動定位機構。 方案二結構緊湊，布局合理，傳動簡單，可靠性高，使用壽命可以得到保 障，制造成本低，加工簡單。方案一結 構 較 復 雜 ， 成 本 較 高 ， 安 裝 不 方 便 。 經(jīng)過二個方案的比較，選用方案二。方案二中的間歇機構如下圖： 圖 2-1 間歇機構 5 2.2 電機的選擇 電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。 當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長 期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經(jīng) 常不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。根據(jù)后面所計算各 軸的轉矩初步選擇電機參數(shù)為: 日本永磁式同步低速馬達 電源為 220V,頻率為 50HZ,電流為 0.56A 功率：90W 轉速：60r/min 日本松下電機型號: M9MZ90GB4YGA 6 第三章 傳動裝置的設計 3.1 傳動方案的選擇 傳動方案多種多樣，但是一般情況下，三面翻轉廣告牌的傳動方式重要為 三種，齒輪傳動，鏈條傳動，以及帶傳動。因此參考三種傳動方案的適用場合， 以及傳動特點，綜合考慮，才能選擇出本設計的方案。 方案一 齒輪傳動 圖 3-1 齒輪傳動 齒輪傳動的主要優(yōu)點是：①瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)，傳動準確可靠， 可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；②適用于功率和速度范圍廣，功率從 接近于零的微小值到數(shù)萬千瓦，圓周速度從很低到 300m/s；③傳動效率高， η=0.92 ～0.98 ，在常用的機械傳動中，齒輪的傳動效率較高；④工作可靠，使 用壽命長；外廓尺寸小，結構緊湊。 齒輪傳動的主要缺點：制造和安裝精度要求較高，需專門設備制造，成本 較高，不宜用于較遠距離兩軸之間的傳動。 齒輪傳動應滿足的基本要求是：①瞬時傳動比不變，沖擊、振動和噪聲小， 能保證較好的傳動平穩(wěn)性和較高的運動精度；②在尺寸小、質量輕的前提下， 輪齒的強度高，耐磨性好，承載能力大，能達到預期的工作壽命。 方案二 帶傳動 7 圖 3-2 帶傳動 帶傳動的主要優(yōu)點：①緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲?。虎趲鲃涌磕Σ?力傳動，過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；③適用于 兩軸中心矩較大的場合；④結構簡單，制造、安裝和維護等均較為方便，成本 低廉。 帶傳動的缺點：①不能保證準確的傳動比；②需要較大的張緊力，增大了 軸和軸承的受力；③整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；④帶的壽命較 短，傳動效率較低。 鑒于上述特點，帶傳動主要適用于：①速度較高的場合，多用于原動機輸 出的第一級傳動。②中小功率傳動，通常不超過 50 kw。③傳動比一般不超過 7，最大用到 10。④傳動比不要求十分準確。 方案三 鏈傳動 圖 3-3 鏈傳動 鏈傳動具有帶傳動和嚙合傳動的一些特點，其優(yōu)點是：鏈傳動沒有彈性滑 動和打滑，能保持準確的平均傳動比；傳動尺寸比較緊湊；不需要很大的張緊 8 力，作用在軸上的載荷較?。怀休d能力大；效率高（η=0.95～0.98） 。同時；鏈 傳動能吸振與緩和沖擊，結構簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較 大中心距的傳動，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等環(huán)境中工作。 鏈傳動往往保養(yǎng)方便，耐用，工作時間長，易于維護，若采用鏈傳動的話， 需設計不完全鏈條，不完全鏈條用于漸進式翻轉，即波浪式翻轉，這樣可使三 棱柱從一側依次翻轉至另一側，從而有多變的形式，美觀的表達方式，整個鏈 條傳動系統(tǒng)設計，其中包括了傳動鏈輪以及導向鏈輪，傳動鏈輪一般選用大鏈 輪，鏈輪與軸之間采用過盈配合，這樣可以在任意角度上調整廣告牌的角度方 向，而且結構簡單。導向鏈輪一般選用漸進式導向鏈輪，齒數(shù)較小，用在頂板 上與固定軸間隙配合，軸端用偏心的頂蓋螺母固定即可，但是主動的鏈輪與軸 過盈配合，并且穿銷防止脫轉。漸進式翻轉廣告牌，其中漸進式的翻轉排鏈， 中間是不完全鏈條，而兩邊是完全齒鏈，其擾動方式也只是沿外圍完全繞合即 可。 鏈傳動的缺點是：高速運轉時不夠平穩(wěn)；傳動中有沖擊和噪聲；不宜在載 荷變化很大和急促反向的傳動中使用；只能用于平行軸間的傳動；安裝精度和 制造費用比帶傳動高。 鏈傳動的適用場合：廣泛應用于中心距較大、多軸、平均傳動比要求準確 的傳動。環(huán)境惡劣的開式傳動、低速重載傳動及潤滑良好的高速傳動，均可采 用鏈傳動。滾子鏈傳遞的功率通常在 100kw 以下，鏈速在 15m/s 以下，傳動比 I=7。目前其最大傳遞功率可達 500kw，最高中心距可達 8m。 綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、制造成本 和安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設計課題的傳動方案采用 方案一，即采用齒輪傳動。 3.2 機械傳動裝置設計 本設計選定三面翻的有效凈尺寸為 2000（高）*700（長） ，縫隙為 5mm，一 下為機械傳動部分布局圖： 9 圖 3-4 機械傳動裝置 電動機選定后，根據(jù)電動機的滿載轉速 n m及三棱柱的轉速 n w即可確定傳動 裝置的總傳動比 。wmni? 具體分配傳動比時，應注意以下幾點： a. 各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內選取，對減速傳動盡可能不超過其 允許的最大值。 b. 應注意使傳動級數(shù)少﹑傳動機構數(shù)少﹑傳動系統(tǒng)簡單，以提高和減少精 度的降低。 c. 應使各級傳動的結構尺寸協(xié)調﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。 d. 應使傳動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。 傳動裝置的計算： A. 電動機轉速 n m=60r/min 三棱柱轉速 n w=20r/min (參 考 現(xiàn) 市 面 三 棱 柱 廣 告 牌 選 取 轉 速) 傳動裝置的總傳動比 60/20=3163/48??w B. 分配各級傳動比 因 ，取 121i?5. 則 3/1=3 46//? 10 C. 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù) a）確定各軸轉速 軸 (長軸) 60r/min? min/481rn? 軸（三棱柱） 20r/min?min/2.19i/5.212 rr? b）各軸功率 軸 （長軸） η=90*0.97=87.3W? kwP4.01? 軸（三棱柱） /N=90*0.95/25=3.42W（查資料《間歇運動機kw32.19.0212 ??鏈 輪? 構設計與應用創(chuàng)新》得，不完全齒輪中功率的傳遞公式為 /N,其中 N kwP32.19.04211???鏈 輪? 為主動輪轉一圈，從動輪間歇運動的次數(shù)） 各軸轉矩 軸 （長軸） 9550*0.0873/60=13.90N.m? mNnPT ?????5.284/.1950/95011 軸（三棱柱） 9550*0.00342/20=1.633 N.m? N6.9322 將運動和動力參數(shù)計算結果整理并列于表 5-1 運動和動力參數(shù)表 軸名參數(shù) 軸? 軸? 轉速 r/min 60 20 功率 W 87.3 3.42 轉矩 N.m 13.90 1.633 傳動比 i 3 效率 ?0.91 11 第四章 齒輪的設計 齒輪傳動的設計與計算 1. 類型 齒輪傳動就裝置形式來說，有開式，半開式級閉式之分，就使用情況來說， 有低速，高速及輕載重載之別，就齒輪材料的性能及熱處理工藝的不同，輪齒 有較脆或較韌，齒面有較硬或較軟的差別，根據(jù)上述條件的不同，齒輪傳動也 就出現(xiàn)了不同的失效形式，這個會在論文后提及。 （1）根據(jù)兩軸的相對位置和輪齒的方向，有如下類型： 圓 柱 齒 輪 傳 動 ； 錐 齒 輪 傳 動 ； 交 錯 軸 斜 齒 輪 傳 動 。 根據(jù)本次設計的情況，在此選擇圓柱齒輪傳動。 （2）從齒輪的工作環(huán)境來劃分，可分為： 開式齒輪傳動式，在農(nóng)業(yè)機械，建筑機械以及建議的機械設備中， 齒輪完全暴露在外，潤滑不良，工作條件不好，易磨損，故宜用于低速傳動。 半開式齒輪傳動，大齒輪部分地浸入油池中，有簡單的防護罩。 閉式齒輪傳動，汽車，機床，航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，裝在 精確加工而且封閉嚴密的箱體內，與開式或半開式相比，潤滑及防護等條件最 好，多用于重要場合。 根據(jù)本次設計的要求，降低成本，且為低速轉動，故選擇開式齒輪傳動； 2.設計準則 齒輪的失效形式多種多樣。齒輪傳動的失效主要發(fā)生在輪齒部分，其常見 失效形式有：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性變形等五種。 . 輪齒折斷 輪齒在工作過程中，齒根部受較大的交變彎曲應力，并且齒根圓角及切削 刀痕產(chǎn)生應力集中。輪齒受到短期過載或沖擊載荷的作用，會發(fā)生過載折斷。 12 ． 齒面點蝕 齒輪工作時，在循環(huán)變化的接觸應力、齒面摩擦力及潤滑劑的反復作用下， 輪齒表面或次表層出現(xiàn)疲勞裂紋，裂紋逐漸擴展，導致齒面金屬剝落形成麻點 狀凹坑，這種現(xiàn)象稱為齒面疲勞點蝕。. ． 齒面磨損 由于粗糙齒面的摩擦或有砂粒、金屬屑等磨料落入齒面之間，都會引起齒 面磨損。磨損引起齒廓變形和齒厚減薄，產(chǎn)生振動和噪聲，甚至因輪齒過薄而 斷裂。磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。采用閉式齒輪傳動，提高齒面硬 度，降低齒面粗糙度值，注意保持潤滑油清潔等，都有利于減輕齒面磨損。齒 面磨損是本設計中，齒輪最重要的時效形式之一。 ． 齒面膠合 高速重載齒輪傳動，因齒面間壓力大、相對滑動速度大，在嚙合處摩擦發(fā) 熱多，齒面膠合會引起振動和噪聲，導致失效。 ． 齒面塑性變形 用較軟齒面材料制造的齒輪，在承受重載的傳動中，由于摩擦力的作用， 齒面表層材料沿摩擦力的方向發(fā)生塑性變形。主動輪齒面節(jié)線處產(chǎn)生凹坑，從 動輪齒面節(jié)線處產(chǎn)生凸起。提高齒面硬度和潤滑油粘度，可以減輕或防止齒面 塑性變形的產(chǎn)生。 開式（半開式）齒輪傳動，按理應根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力 兩準則進行計算，對齒面抗磨損能力的計算方法迄今尚不夠完善，故對開式 （半開式）齒輪傳動，目前僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設計準則。為了延 長開式（半開式）齒輪傳動的壽命，可視具體需要而將所求得的模數(shù)適當增大。 綜上所述，對于齒輪的輪圈、輪輻、輪轂等部位的尺寸，通常僅作結構設 計，不進行強度計算。 3.齒輪的設計計算 ．選擇齒輪材料和熱處理方法 查表 10-1 得，確定兩齒輪的材料都用 45 鋼調質處理，齒面硬度為 13 217~255HBS； 查圖得： σ HLmin1=650MPa σ HLmin2=380MPa σ FLmin1=650MPa σ FLmin2=380MPa ．按齒面接觸疲勞強度設計主要參數(shù) 按齒面接觸強度公式試算，即 ?? 321·2. ????????HEdtt ZuTKdσφ 確定公式內的各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù) ＝1.3t 由機械設計實用手冊表（計算參數(shù)的選擇）選取齒寬系數(shù)都為 ＝0.6；d? 由機械設計實用手冊表 10-6（彈性系數(shù) 值）查材料的彈性影響系數(shù)EZ ZE1=ZE2=162MPa0.5， 計算齒輪轉矩 T=9550*P/n=9550*0.09/60=14.350N/m 確定齒形系數(shù) 由圖 10-5， YFa1=YFa2=2.53 確定齒根應力校正系數(shù) 由圖 10-5， Ysa1=Ysa2=1.65 確定齒數(shù)比 u U=n1/n2=60/60=1 計算應力循環(huán)次數(shù)，得 60*60*1*(2*8*300*10) = 1.728*108 91 104.)308(17260????hjLnN 14 N1/u=1.728*108 /1=1.728*108912 106.240.???N 由機械設計實用手冊圖（接觸強度的壽命系數(shù)）查得接觸疲勞壽命系數(shù) ； ；9.01?HNK95.02HN 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S＝1,則： 0.9*650=585MPa??10829.01lim1 ???KHN? 0.95*380=361MPa5.95.2li2SH .計算 試算齒輪分度圓直徑 dt ??321·2. ????????HEdtt ZuTKdσφ 代入較小值得 23.22mm 取 dt=30mm 計算圓周速度 =3.14*30*60/(60*1000)=0.0942 m/s1061??ndvtπ 計算齒寬 b 0.6*30=18mm 69.1.?td? 確定齒數(shù)和其他參數(shù) 現(xiàn)在取 z1=20，m=dt/z1=30/20=1.5 ，m 選取標準模數(shù)值，取 m=1.5， 則 d1=mz1=1.5*20=30mm 確定重合度系數(shù) Zε 由 10-12 公式得 εα=1.88-3.2（1/z1+1/z2）=1.88-3.2（1/20+1/20）=1.56 由 10-10 公式，得 Yε=0.25+0.75/1.56=0.731 計算載荷系數(shù) K 15 已知載荷平穩(wěn)，所以由機械設計實用手冊表（使用系數(shù)）查的得 1；5.?AK 根據(jù) =0.1256m/s；8 級精度，由機械設計書查得動載系數(shù) 1.2;1v 61V K3=1.05 直齒輪 ；1?FaHK 由機械設計實用手冊表（按硬齒面齒輪）查的硬齒面， ；5.??HK 故載荷系數(shù)： 1.2*1.0*1.5*10.5=1.89 61.216.51 ???HaAV? ．按齒根彎曲強度設計 由齒根彎曲強度公式試算 σF1= 2YFa1 Ysa1 YεK1T1/(Ψdz1 2m3) =2*1.89*2.53*1.65*14352/(0.6*202*1.53) =162.4MPa .計算彎曲疲勞許用應力 查表后，取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.1， 由圖得，YN1=YN2=0.9, 則： σ FLmin1 YN1/S=650*0.9/1.1=532MPa??86.42.170911 ???SKFENF? 所以 532MPa 0.22FEF σF1﹤ [σF]1 , σF2 ﹤[ σF]2 安全 ．計算中心距 (30+30)/2=30mm1902347621???da ．各齒輪參數(shù)如下表 齒輪幾何參數(shù) 16 參數(shù) 主動齒輪 從動齒輪 模數(shù) 1.5 1.5 齒數(shù) 20 20 齒寬 18 18 分度圓直徑 30 30 齒頂圓直徑 33.5 33.5 齒根圓直徑 26.75 26.75 全齒高 3.375 3.375 齒根高 1.875 1.875 齒頂高 1.5 1.5 壓力角 20° 20° 傳動比 1 中心矩 60 . 17 第五章 間隙機構的設計 5.1 間隙機構的方案選擇 間隙機構主要有棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇機構。 1）方案一：棘輪機構，擺桿左右擺動，當擺桿左擺時，棘爪插入棘輪的齒 內推動棘輪轉過某一角度。當擺桿右擺時，棘爪滑過棘輪，而棘輪靜止不動， 往復循環(huán)。制動爪——防止棘輪反轉 ，這種有齒的棘輪其進程的變化最少是 1 個齒距，且工作時有響聲。 有齒的棘輪機構運動可靠，從動棘輪容易實現(xiàn)有級 調節(jié)，但是有噪聲、沖擊，輪齒易摩損，高速時尤其嚴重，常用于低速、輕載 的間歇傳動。 2）方案二：槽輪機構，組成：具有徑向槽的槽輪，具有圓銷的構件，機架 . 構件 1→連續(xù)轉動； 構件 2（槽輪）→時而轉動，時而靜止 當構件 1 的圓銷 A 尚未進入槽輪的徑向槽時，槽輪的內凹鎖住弧被構件 1 的外凸圓弧卡住，槽輪靜止不動。當構件 1 的圓銷 A 開始進入槽輪徑向槽的位 置，鎖住弧被松開，圓銷驅使槽輪傳動。 當圓銷開始脫出徑向槽時，槽輪的另 一內凹鎖住弧又被構件 1 的外凸圓弧卡住，槽輪靜止不動; 往復循環(huán). 從動輪每 轉一周的停歇時間、運動時間及每次轉動的角度變化范圍都較大，設計較靈活； 但加工工藝復雜，從動輪在運動開始，終了時沖擊較大，故一般用于低速、輕 載場合。 優(yōu)點：結構簡單，工作可靠，能準確控制轉動的角度。常用于要求恒定旋 轉角的分度機構中。 缺點：①對一個已定的槽輪機構來說，其轉角不能調節(jié)。 ②在轉動始、末，加速度變化較大，有沖擊。 應用：應用在轉速不高，要求間歇轉動的裝置中。 18 3）方案三：不完全齒輪機構，由普通齒輪機構演化而來，不同之處在于輪 齒不布滿整個圓周。主動輪轉一周，從動輪轉一設定角度。從動輪停歇時，主 動輪上的鎖住弧與從動輪上的鎖住弧互相配合鎖住，以保證從動輪停歇在預定 位置上。從動輪每轉一周的停歇時間、運動時間及每次轉動的角度變化范圍都 較大，設計較靈活；但加工工藝復雜，從動輪在運動開始，終了時沖擊較大， 故一般用于低速、輕載場合。不完全齒輪機構應用廣泛,與其它間隙機構相比,其 動停時間比不受機構結構的限制,結構簡單、其缺點是從動輪在每次運動始末,速 度均有突變,沖擊較大,故一般用于低速、輕載的場合。 綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、應用場合 和設計，傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本間隙傳動機構方案采用方案三， 即采用不完全齒。 5.2 不完全齒輪的設計 1 選擇不完全齒輪的材料和熱處理方法： 查表確定凹槽輪的材料都用 45 鋼調質處理，齒面硬度為 215~240HBS； 花形齒輪的材料為 45 鋼調質處理，齒面硬度為 190~225HBS； 2 間歇機構效果圖如下： . 19 圖 5-1 間歇機構 圖 5-2 不完全齒輪視圖 1 圖 5-3 不完全齒輪視圖 2 20 第六章 軸的設計及其計算 6.1 長軸的設計 1 長軸的材料和熱處理 應用于軸的材料種類很多，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，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求 經(jīng)濟合理來選擇軸的材料。 軸的常用材料是優(yōu)質碳素鋼，如 35、45 和 50，其中以 45 號鋼最為常用。 根據(jù)本設計的要求，選 45 號鋼作材料，調質處理硬度為 215~250HBS； 2 長軸的結構設計 軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。 一般軸的結構設計原則： a）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面 形狀； b）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸、和調整； c）采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施； d）便于加工制造和保證精度。 由材料力學可知，軸的扭轉強度條件為 ][2.015936TnPTdW?????? 式中 為軸的扭轉切應力，單位為 ;T Ma 為軸傳遞的轉矩，單位為 ;mN? 為軸傳遞的功率，單位為 ；Pkw 為軸的轉速，單位為 ;nr/in 21 為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 ；TW3m 為許用扭轉切應力，單位為 。][?MPa 由此推得實心圓軸的最小直徑 (單位為 )為in0d 33 6min0][2.159CdT???? 式中 為計算常數(shù)， ，取決于軸的材料和受載情況C36][2.0T? 查表取 1? 所以 112*（0.0873/60） 0.3333=12.73mmmmn Pd 8452.1933min0 ??? 當軸段上開有鍵槽時，應適當增大直徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱： 時，單鍵槽增大 3%，雙鍵槽增大 7%； 時，單鍵槽增大d10? d10? 5%~7%，雙鍵槽增大 10%~15%。最后應對 進行圓整。 綜合以上 d=（ 1.05~1.07） do=13.4~13.6mm， 則取安裝軸承處軸徑為 20mm，帶鍵槽處軸徑為 25mm； 軸的結構設計如下圖： 圖 6-1 主軸 軸的校核： 軸的強度驗算 由文獻[14][17]對軸進行校核： 結合振動篩的工作特點對軸進行受力分析，其受力分析如圖所示: Pr=90w，n=60r/min 。 T=9550000P/n=14325N/mm 在齒輪上的受力計算： 22 Ft=2T/D=955N 由水平方向得： FtY=Fr+Fa FtX=0 240 F =0 解得：Fr =6561.5N Fa =-715.8N 由垂直方向得： Fv=mg=25000 N Fv=F F=25000N 解得： 從偏心軸結構圖以及彎矩圖中可以看出偏心軸的中間表面 C 是該軸的危險 截面。 6.2 從動軸的設計計算 1 從動軸（短軸）的材料和熱處理 應用于軸的材料種類很多，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，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求 經(jīng)濟合理來選擇軸的材料。 軸的常用材料是優(yōu)質碳素鋼，如 35、45 和 50，其中以 45 號鋼最為常用。 根據(jù)本設計的要求，選 45 號鋼作材料，調質處理硬度為 215~250HBS； 2 軸的結構設計 軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，根據(jù)長軸所述的設計 要求和步驟，由材料力學可知，軸的扭轉強度條件為 ][2.015936TnPTdW?????? 式中 為軸的扭轉切應力，單位為 ;T Ma 為軸傳遞的轉矩，單位為 ;mN? 為軸傳遞的功率，單位為 ；Pkw 23 為軸的轉速，單位為 ;nr/min 為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 ；TW3 為許用扭轉切應力，單位為 。][?MPa 由此推得實心圓軸的最小直徑 (單位為 )為min0d 33 6min0][2.159CdT???? 式中 為計算常數(shù)，取決于軸的材料和受載情況C 查表取 12? 所以 112*（0.00375/20） 0.3333=6.4mmmnPd8.452.1933mi0 ??? 由于此軸沒有鍵槽，則取安裝軸承處軸徑為 20mm， 6.3 軸承的選擇和潤滑 1 軸承的選擇： 選擇滾動軸承的類型與多種因素有關，通常根據(jù)下列幾個主要因素： A.負荷情況 負荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應根據(jù)負荷的大小，方 向和性質來選擇軸承。 a)負荷大小：一般情況下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適用于 承受較大負荷，球軸承由于是點接觸，承載能力小，適用于輕，中等負荷。 b)負荷方向：純徑向力作用，宜選用深溝球軸承，圓柱滾子軸承或滾針軸 承。純軸向負荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向負荷和軸向負荷 聯(lián)合作用時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。若徑向負荷較大而軸向 負荷較小時，也可選用深溝球軸承和內外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向 負荷較大而徑向負荷小時，可選用推力角接觸軸承，推力圓錐滾子軸承。 c)負荷性質：有沖擊負荷時，宜選用滾子軸承。 B.高速性能 球軸承不滾子軸承有較高的極限轉速，故高速時應優(yōu)先考慮 選用球軸承。在相同內徑時，外徑越小，滾動體越輕小，運轉時滾動體作用在 外圈上的離心力也越小，因此更適合于較高轉速下工作。在一定條件下，工作 24 轉速較高時宜選用超輕，特輕系列的軸承。 C.調心性能 當軸兩端軸承孔同心性差或軸的剛度小，變形較大，以及多 支點軸，均要求軸承調心性好，這時應選用調心球軸承或調心滾子軸承。 D.允許的空間 徑向尺寸受限制的機械裝置，可選用滾針軸承或特輕，超 輕型軸承；軸向尺寸受限制時，宜選用窄或寬系列的軸承。 E.安裝與拆卸方便 整體式軸承座或頻繁裝拆時，應優(yōu)先選用內外圈可分 離的軸承。軸承裝在長軸上時，為裝拆方便可選用帶錐孔和緊定套的軸承。 根據(jù)以上所述及本設計的具體要求， 主動軸選擇深溝球軸承，型號為：16004 從動軸上端選擇深溝球軸承，型號為: 61902 從動軸下端選擇推力球軸承，型號為：51101 2 軸承的潤滑 軸承潤滑主要目的是減少摩擦和磨損，同時起到冷卻，吸振，防銹及降噪 的作用。 常用的潤滑劑有潤滑油，潤滑脂及固體潤滑劑(二硫化鉬)。選擇潤滑劑應 當考慮工作溫度，軸承負荷，轉速及其工作環(huán)境影響。一般來說，溫度高，負 荷大，轉速低時選用粘度高的潤滑劑。 潤滑油選擇：常用的潤滑油有--機械油，高速機械油，汽輪機油，壓縮機 油，變壓器油，汽缸油等等。一般而言，軸承轉速越高，則選用較低粘度的潤 滑油。負荷越重，則選用粘度較高的潤滑油。潤滑方法有：油浴潤滑，循環(huán)油 潤滑，噴油潤滑及油霧潤滑。 選擇潤滑油或脂潤滑的一般原則如表： 選擇潤滑油或脂潤滑的一般原則 影響選擇的因素 用潤滑脂 用潤滑油 溫度 當溫度超過 120 時，要℃ 用特殊潤滑脂。當溫度升高到 200-220 時，再潤滑的時間℃ 間隔要縮短 油池溫度超過 90 或軸承溫度超℃ 過 200 時，可采用℃ 特殊的潤滑油 25 溫度系數(shù) 400000 〈400000－500 000 載荷 低到中等 各種載荷直到 最大 軸承形式 不用于不對稱的球面滾子 推力軸承 用于各種軸承 殼體設計 較簡單 需要較復雜的 密封和供油裝置 長時間不需維護的 地方 可用。根據(jù)操作條件，特 別要考慮工作溫度 不可以用 集中供油 選用泵送性能好的潤滑脂。 不能有效地傳熱，也不能作為 液壓介質 可用 最低轉矩損失 如填裝適當，比采用油的 損失還要低 為了獲得最低 功率損失，應采用 有清洗泵或油霧裝 置的循環(huán)系統(tǒng) 污染條件 可用。正確的設計可防止 污染物的侵入 可用。但要采 用有防護、過濾裝 置的循環(huán)系統(tǒng) 26 第七章 全文總結 在本設計中，執(zhí)行工作的從動件能滿足生產(chǎn)工藝提出的運動形式、運動規(guī) 律、功能范圍和運動性能等諸方面的具體要求。結構簡單，尺寸大小適度，在 整體布置上占有空間小，布局緊湊。制造加工容易，維修拆裝方便，工作中穩(wěn) 定可靠，使用安全，具有足夠的壽命。滾筒與電動機的運動方式，功率、轉矩 及其載荷特性能夠相互協(xié)調，與其他相鄰機構的銜接正常，傳動運動和力可靠， 不會發(fā)生運動干涉。本機符合生產(chǎn)的需要，具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。 在現(xiàn)在的市場中，漸進式翻轉的廣告牌已經(jīng)占據(jù)了主導地位，因為它的工 作中不會像快速翻轉式那樣要求全部同時翻轉，所以電機的工作有較高的保證， 但是就自身而言，因為每個廣告板工作的不同步性，會使得設計結構較為復雜， 執(zhí)行機構的標準性要求很高，并且每個廣告牌要采用定位裝置，用以限定其正 常的工作，以及標準的翻轉效果，設計中以自己認為比較合理的方式完成廣告 牌的實際的翻轉效果，并且將可以考慮到的各種改進方案以及強度要求通過設 計計算完成對機械設計課程的實踐運用，這一過程是綜合知識的運用，意義非 凡。 27 參考文獻 [1] 王旭, 王積森 . 機械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003. [2] 成大先. 機械設計手冊 單行版 機械傳動[M].北京：化工工業(yè)出版社， 2004. [3] 成大先. 機械設計手冊 單行版 軸及其聯(lián)接[M].北京：化工工業(yè)出版 社，2004. [4] 成大先. 機械設計手冊 單行版 軸承[M].北京：化工工業(yè)出版社， 2004. [5] 錢志峰，劉蘇 .工程圖學基礎教程[M].北京：科學出版社，2001. [6] 沈世德. 機械原理[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001. [7] 鄒慧君，殷鴻梁.間歇運動機構設計與應用創(chuàng)新[M]. 北京：機械工業(yè)出 版社，2008 28 致 謝 在設計過程中，我訪問了深圳市千庭科技發(fā)展有限公司林志成總經(jīng)理，對 翻轉廣告牌的未來有了新的認識新的了解，也感受到了機械設施與城市科技不 可分離。期間，李文燕老師對我的幫助很大，在我對凹輪槽理解不深的情況下， 給我發(fā)了一些有關凹輪槽傳動裝置的運作視頻，為我的設計工作節(jié)省了大部分 時間，走了更少的彎路，在此致謝林李文燕老師及志成經(jīng)理對我的幫助，與此 同時，我翻閱了很多與我課題相關的資料，同時將以前所學的有直接聯(lián)系的相 關專業(yè)科目認真的溫習了一邊又一邊，豐富并鞏固了許多理論方面的知識。這 次設計使我四年中學到的基礎知識得到了一次綜合的應用，并且有了飛躍的提 升，使學過的知識結構得到了科學的結合，同時也從理論到實踐發(fā)生了一次質 的跳躍結合，可以說這次設計是理論知識與實踐運用之間過渡的重要橋梁，是 我們即將踏上工作崗位的寶貴臺階。 而在畢業(yè)設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)自身的許多不足，基礎知識不夠扎實，理 論知識沒有深度，設計經(jīng)驗不足，同時又缺乏實踐工作的磨礪考驗，從而導致 在設計時難以做出正確的決擇，對課題的內容茫然，束手無措。對資料的應用 也不夠完全，對設計產(chǎn)品的具體形狀、運作方式、性能指標以及傳動方案都不 能有一個準確的定位。缺乏對具體產(chǎn)品的想象力，當查閱有關資料時， 設計思 維又受到書本內容的束搏，不能得到擴展，始終局限于個別的、單一的理論或 實體。這一切都是可能導致我本次設計的不足之處，懇請老師和同學指正。 由于自己能力所限，時間倉促,且一直在忙碌的工作實習中完成設計，所以 設計中還存在許多不足之處，懇請各位老師同學給予批評指正。 29 畢業(yè)設計小結 這次畢業(yè)設計，讓我受益良多，下面談談我的體會。 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè) 設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知 識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設 計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過 這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多， 以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢 業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該 不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助， 有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以 在這里非常感謝幫助我的同學。