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畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書
本科 2011 級
機械工程 系 專業(yè) 班
設(shè)計（論文）題目 卡車底盤翻轉(zhuǎn)器設(shè)計
學生姓名 王志鵬 學號 1101109027
起訖日期
設(shè)計地點
指導教師 李洪友 職稱 副教授
2014年 月 日
摘 要
在當今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，拆裝工治具作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認同并采用。其技術(shù)水平和應用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，目前，拆裝工治具主要承擔著拆裝、搬運以及堆垛等重復性并且勞動強度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。
本文將設(shè)計一臺汽車底盤以及變速箱底盤翻轉(zhuǎn)器，主要的功用就是翻轉(zhuǎn)。首先，本文將設(shè)計汽車底盤以及底盤翻轉(zhuǎn)器的底座、升將臺、旋轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的傳動方式、驅(qū)動方式，搭建底盤翻轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)平臺；在此基礎(chǔ)上，本文將設(shè)計該底盤翻轉(zhuǎn)器的動力傳輸系統(tǒng)，包括蝸輪蝸桿的選擇，重點加強傳動部分的可靠性和底盤翻轉(zhuǎn)器運行過程的安全性，最終實現(xiàn)的目標包括：底座的轉(zhuǎn)向和制動，底盤翻轉(zhuǎn)器的升降運動，底盤翻轉(zhuǎn)器的角度旋轉(zhuǎn)運動，能夠應用于搬運與裝配作業(yè)。
關(guān)鍵詞：底盤翻轉(zhuǎn)器，蝸輪蝸桿傳動，動力傳輸
Abstract
In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, ensure product quality, pay more attention on the automation degree of the production process, as an important member of the automatic production line of disassembling tooling, gradually recognized and adopted by enterprises. The technical level and the application in a certain extent reflects a country's level of industrial automation, at present, disassembling tooling is mainly responsible for the disassembly, handling and stacking, repetitive and labor-intensive work, working manner generally taken by way of teaching and playback.
In this paper, the design of a car chassis and gearbox disassembly stage, the main function is to flip. First of all, this paper will design the vehicle chassis, chassis turning device and a rise of Taiwan, the rotating arm, and then select the appropriate transmission mode, drive mode, build platform structure disassembly station; on this basis, power transmission system we will design the disassembly of Taiwan, including worm gear selection, focus on strengthening the safety reliability and dismantle Taiwan transmission part of the operation of the process, and eventually realize the goals include: steering and braking of the base, the lifting movement dismantle Taiwan, dismounting table angle rotary motion, can be used in the handling and assembly operations.
Keywords: dismantle Taiwan, worm gear transmission, power transmission
目錄
摘 要 - 2 -
Abstract - 3 -
目錄 - 4 -
1.緒論 - 5 -
1.1畢業(yè)設(shè)計目的 - 5 -
1.2國內(nèi)外底盤翻轉(zhuǎn)器發(fā)展狀況及發(fā)展前景 - 6 -
1.3研究途徑與方法： - 6 -
1.4底盤翻轉(zhuǎn)器的作用 - 7 -
2.3底盤翻轉(zhuǎn)器的經(jīng)濟效益分析 - 7 -
2.底盤翻轉(zhuǎn)器的方案論證 - 8 -
2.1底盤翻轉(zhuǎn)器類型的選擇 - 8 -
2.2翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的分析 - 9 -
2.2.1翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的選擇 - 9 -
2.2.2蝸輪蝸桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)類型的選擇 - 9 -
3.液壓傳動部分的設(shè)計 - 10 -
3.1翻轉(zhuǎn)器升降機構(gòu)設(shè)計 - 10 -
3.2 機身的驅(qū)動力矩的計算 - 11 -
32.1機身升降時所需的驅(qū)動力矩 - 11 -
3.2.2升降油缸的驅(qū)動力矩計算 - 12 -
3.2.3 機身升降缸的尺寸及其校核 - 12 -
4.機電傳動部分的設(shè)計 - 15 -
4.1翻轉(zhuǎn)架伸縮驅(qū)動機構(gòu)的計算 - 15 -
一、螺桿的設(shè)計計算 - 15 -
4.2帶動升降機構(gòu)升降的電機 - 17 -
4.3 蝸輪蝸桿的設(shè)計 - 17 -
4.3.1 蝸桿傳動的特點與應用 - 17 -
4.3.2 蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 18 -
4.4翻轉(zhuǎn)軸的設(shè)計 - 21 -
4.5翻轉(zhuǎn)軸軸承選擇計算 - 23 -
4.6鍵的選擇 - 24 -
總結(jié) - 26 -
參考文獻 27
致謝 29
1.緒論
機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。
工治具是近幾十年發(fā)展起來的一種便于生產(chǎn)操作的生產(chǎn)設(shè)備。其實就是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是機動性強、能給實際生產(chǎn)工作帶來便捷，在構(gòu)造和性能上有人類無法比擬的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。其作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
工治具是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，工治具被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，工治具的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了工治具的發(fā)展，使得工治具能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。工治具具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，工治具已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。
工治具是一種能定位控制多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。
1.1畢業(yè)設(shè)計目的
畢業(yè)設(shè)計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。
其主要目的：
培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。
培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。
培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)加工，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。
培養(yǎng)學生進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。
1.2國內(nèi)外底盤翻轉(zhuǎn)器發(fā)展狀況及發(fā)展前景
底盤翻轉(zhuǎn)器嚴格來說，其實是翻轉(zhuǎn)器的一種，目前工業(yè)翻轉(zhuǎn)器主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。
其主要作用是應用于人力所不能及的領(lǐng)域，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在生產(chǎn)中，應用底盤翻轉(zhuǎn)器的效益可以概括如下：
一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度
應用底盤翻轉(zhuǎn)器有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、大型零部件的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
二、以改善勞動條件，避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應用底盤翻轉(zhuǎn)器即可部分代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。
在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，配合底盤翻轉(zhuǎn)器進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)
應用底盤翻轉(zhuǎn)器進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應用底盤翻轉(zhuǎn)器可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機的綜合加工自動線上，目應用底盤翻轉(zhuǎn)器，以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。
綜上所述，有效的應用底盤翻轉(zhuǎn)器，對實際生產(chǎn)工作有很大裨益。
1.3研究途徑與方法：
結(jié)合所學專業(yè)課程，通過查閱相關(guān)資料，溫習相關(guān)制圖軟件，完成畢業(yè)設(shè)計；
查閱YC379-卡車底盤翻轉(zhuǎn)器的設(shè)計相關(guān)信息，結(jié)合專業(yè)課程制定畢業(yè)設(shè)計計劃，搭建論文正文主體框架。根據(jù)YC379-卡車底盤翻轉(zhuǎn)器的系統(tǒng)參數(shù)及要求，擬定設(shè)計方案，選擇螺旋副，設(shè)計螺桿和螺母等主要傳動零件，繪制系統(tǒng)2D總裝配圖和主要零件圖，進行3D造型設(shè)計；計算系統(tǒng)設(shè)計過程中所涉及的重要數(shù)據(jù)；撰寫論文，并對格式進行標準化處理；按論文指導手冊的要求完成畢業(yè)設(shè)計全部內(nèi)容。
1.4底盤翻轉(zhuǎn)器的作用
本拆裝翻轉(zhuǎn)臺是一種升降性能好，適用范圍廣的汽車重型零不見的舉升機構(gòu)。汽車維修、組裝、拆卸場所，與叉車等裝運車輛配套使用，實現(xiàn)汽車發(fā)動機、變速箱等等的快速裝卸與搬移。
該拆裝翻轉(zhuǎn)臺主要有兩部分組成：升降系統(tǒng)和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)。升降機構(gòu)主要起傳遞和支撐作用，翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要提供動力使所持零件實現(xiàn)多角度的翻轉(zhuǎn)，他們兩者共同作用實現(xiàn)拆裝翻轉(zhuǎn)臺的功能。
2.3底盤翻轉(zhuǎn)器的經(jīng)濟效益分析
底盤翻轉(zhuǎn)器嚴格來說，其實是機械手的一種，目前工業(yè)機械手主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。
其主要作用是應用于人力所不能及的領(lǐng)域，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在生產(chǎn)中，應用底盤翻轉(zhuǎn)器的效益可以概括如下：
一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度
應用底盤翻轉(zhuǎn)器有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、大型零部件的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
二、以改善勞動條件，避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應用底盤翻轉(zhuǎn)器即可部分代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。
在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，配合底盤翻轉(zhuǎn)器進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)
應用底盤翻轉(zhuǎn)器進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應用底盤翻轉(zhuǎn)器可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機的綜合加工自動線上，目應用底盤翻轉(zhuǎn)器，以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。
綜上所述，有效的應用底盤翻轉(zhuǎn)器，對實際生產(chǎn)工作有很大裨益。
2.底盤翻轉(zhuǎn)器的方案論證
2.1底盤翻轉(zhuǎn)器類型的選擇
上升
1.設(shè)想由液壓結(jié)構(gòu)帶動底盤翻轉(zhuǎn)器進行升降運動，液壓活塞桿的一端經(jīng)過螺紋連接在底盤翻轉(zhuǎn)器上，液壓缸固結(jié)在底座上，由于活塞桿的伸縮，產(chǎn)生反作用力，舉升汽車發(fā)動機。具體過程如圖3.3所示。
底盤翻轉(zhuǎn)器
翻轉(zhuǎn)位
液壓結(jié)構(gòu)
下降
翻轉(zhuǎn)位
圖2.1 系統(tǒng)框圖
優(yōu)點：
（1）液壓傳動可在運行過程中進行無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大。
（2）在相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。
（3）液壓傳動工作比較平穩(wěn)、反應快、換向沖擊,能快速啟動、制動和頻繁換向。
（4）液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實現(xiàn)自動化，當其與電氣控制結(jié)合，更易實現(xiàn)各種復雜的自動工作循環(huán)。
（5）液壓傳動易實現(xiàn)過載保護，液壓元件能夠自行潤滑，故使用壽命較長。
（6）由于液壓元件已實現(xiàn)了系列化、標準化和通用化，過制造、使用和維護都比較方便。
主要缺點：
（1）由于流體流動的阻力損失和泄漏較大,所以效率較低。如果處理不當,泄漏不僅污染場地,而且還可能引起火災和爆炸事故。
（2）工作性能易受溫度變化的影響,因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作
2.設(shè)想由螺紋傳動結(jié)構(gòu)做主動力結(jié)構(gòu)，由手動搖手帶動齒輪升降，齒輪帶動在底座上的螺桿做旋轉(zhuǎn)運動，帶動拆裝太上下運動 從而達到舉升的目的。其存在著一定的問題：
第一，傳動不迅速，與液壓系統(tǒng)相比，其反應速度明顯緩慢。第二，由于是齒輪傳遞扭矩，所以所持零部件的重量都由輪齒間的嚙合力平衡，對齒輪的剛度要求很高，而且長期負載，容易產(chǎn)生疲勞失效。
但機械結(jié)構(gòu)優(yōu)點明顯：結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，傳動精度高，傳動比高，維護保養(yǎng)成本低，工作可靠安全等等。
通過綜合考慮和對比，利用機械結(jié)構(gòu)和液壓結(jié)構(gòu)相結(jié)合的傳動方式在底盤翻轉(zhuǎn)器中具有明顯優(yōu)勢。
2.2翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的分析
2.2.1翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的選擇
蝸輪蝸桿因為結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動部分升降慣量小，在使用時能保證傳動平順，并且蝸桿旋轉(zhuǎn)帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，其傳動具有不可逆性，所以被廣泛使用于各種自鎖性要求較高的場合！
蝸輪蝸桿在性能上要滿足如下要求：
（1）傳動穩(wěn)定，工作溫度，滑磨速度，單位壓力的變化對其影響不大；
（2）具有足夠的機械強度和耐磨性，熱穩(wěn)定性好；
（3）有利于實現(xiàn)自鎖；
2.2.2蝸輪蝸桿翻轉(zhuǎn)機構(gòu)類型的選擇
1.選擇蝸桿傳動的類型
采用準平行環(huán)面蝸桿傳動.
2.選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應力
考慮蝸桿傳動中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)《機械零件課程設(shè)計》表5－2，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì)HB265285.蝸輪選用鑄錫磷青銅ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造
由《機械零件課程設(shè)計》表5－3查得蝸輪材料的許用接觸應力
[] =190
由《機械零件課程設(shè)計》表5－5查得蝸輪材料的許用彎
曲應力
[]=44
3.液壓傳動部分的設(shè)計
3.1翻轉(zhuǎn)器升降機構(gòu)設(shè)計
升降機構(gòu)是翻轉(zhuǎn)器的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，并帶動它們在空間運動。
升降機構(gòu)運動的目的，一般是把翻轉(zhuǎn)機構(gòu)送達空間運動范圍內(nèi)的任意點上，從升降機構(gòu)的受力情況看，它在工作中即直接承受著翻轉(zhuǎn)機構(gòu)和汽車底盤的動、靜載荷，而且自身運動又較多，故受力較復雜。
翻轉(zhuǎn)器的精度最終集中在反映在翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的位置精度上。所以在選擇合適的導向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。
升降機構(gòu)的伸縮速度為250m/s
行程L=1000mm
1、升降機構(gòu)右腔流量，得：【4】
Q=sv
=250×π×402
=1256000mm3/s
=0.1256/102m3/s
=1256ml/s
2、升降機構(gòu)右腔工作壓力，得：〖4〗
P=F/S
式中：F——取工件重和升降機構(gòu)活動部件總重，估算 F=50+40=90kg， F摩=1000N。
所以代入得：
P=（F+ F摩）/S
=（90×9.8+1000）/π×402
=0.45Mpa
3、由初步計算選液壓泵〖4〗
所需液壓最高壓力
P=1.78Mpa
所需液壓最大流量
Q=1000ml/s
選取CB-D型液壓泵（齒輪泵）
此泵工作壓力為10Mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，可以滿足需要。
3.2 機身的驅(qū)動力矩的計算
32.1機身升降時所需的驅(qū)動力矩
機身的升降運動，驅(qū)動機身升降時的驅(qū)動力矩必須克服機身起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，機身的升降軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于升降件的中心與升降軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩.
機身升降時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算:
式中: - 驅(qū)動機身升降的驅(qū)動力矩();
- 慣性力矩();
- 參與升降的零部件的重量(包括工件、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、機身升降缸的動片)對升降軸線所產(chǎn)生的偏重力矩().
- 機身升降缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力
矩();
下面以圖4-1所示的機身受力情況，分析各阻力矩的計算:
1、機身加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩M悅
若機身起動過程按等加速運動，機身升降時的角速度為，起動過程所用的時間為，則:
式中:- 參與機身升降的部件對升降軸線的升降慣量;
- 工件對機身升降軸線的升降慣量。
若工件中心與升降軸線不重合，其升降慣量為:
式中: - 工件對過重心軸線的升降慣量:
- 工件的重量(N);
- 工件的重心到升降軸線的偏心距(cm),
- 機身升降時的角速度(弧度/s);
- 起動過程所需的時間(s);
— 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度(弧度)。
2、機身升降件和工件的偏重對升降軸線所產(chǎn)生的偏重力矩M偏
+ ()
式中: - 機身升降件的重量(N);
- 機身升降件的重心到升降軸線的偏心距(cm)
當工件的重心與機身升降軸線重合時，則.
3、機身升降軸在軸頸處的摩擦阻力矩
()
式中: ，- 升降軸的軸頸直徑(cm);
- 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承，對于滑動軸承;
,- 處的支承反力(N)，可按機身升降軸的受力分析求解，
根據(jù),得:
同理，根據(jù)(F),得:
式中:- 的重量(N)
,— 如圖4-1所示的長度尺寸(cm).
4、轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應根據(jù)具體情況加以分析。
3.2.2升降油缸的驅(qū)動力矩計算
油缸的壓力P驅(qū)動力矩M的關(guān)系為:
或
3.2.3 機身升降缸的尺寸及其校核
1.尺寸設(shè)計
油缸長度設(shè)計為,油缸內(nèi)徑為=96mm,半徑,軸徑=26mm,半徑,油缸運行角速度=，加速度時間=0.1s, 壓強,
則力矩：
2.尺寸校核
（1）測定參與機身升降的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況，
質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么升降慣量：
（）
工件的質(zhì)量為5,質(zhì)量分布于長的棒料上，那么升降慣量：
假如工件中心與升降軸線不重合，對于長的棒料來說，最大偏心距
，其升降慣量為:
（2）機身升降件和工件的偏重對升降軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為M偏，考慮機身升降件重心
與升降軸線重合，，夾持工件一端時工件重心偏離升降軸線,則：
+
（3）機身升降軸在軸頸處的摩擦阻力矩為，對于滾動軸承，對于滑動軸承=0.1， ，為機身升降軸的軸頸直徑，, , ,為軸頸處的支承反力，粗略估計,,
4．升降缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應根據(jù)具體情況加以分析。在此處估計為的3倍，
3
設(shè)計尺寸符合使用要求，安全。
4.機電傳動部分的設(shè)計
4.1翻轉(zhuǎn)架伸縮驅(qū)動機構(gòu)的計算
一、螺桿的設(shè)計計算
1.確定螺紋直徑
螺桿工作時，同時受到壓力和轉(zhuǎn)矩的作用。因此它的計算可近似按螺栓聯(lián)接的計算公式求得螺紋小徑，即
許用應力
由手冊，
取
則
選梯形螺紋
螺紋大徑 ，
螺紋中徑
螺紋小徑
螺距
螺紋根部厚度
螺紋工作高度
較核螺桿強度
螺紋力矩
螺紋升角
查手冊P6表1-10 (鋼與鑄鐵的滑動摩擦系數(shù)無潤滑)
當量摩擦角
2.螺桿的強度校核
按第四強度理論較核，壓——扭組合校核
滿足要求。
3.自鎖性驗算
自鎖條件
其中
故 ，可用，且，可靠
二、螺母的設(shè)計計算
螺母的材料選用45
1.確定螺紋旋合圈數(shù)z
根據(jù)耐磨性旋合圈數(shù)z，即
螺母實際圈數(shù)
螺母旋合長度
校核螺母的高徑比
，，不能滿足要求。故要重新確定螺母的高度。，則
取
2.校核螺母的螺牙強度
（1） 剪切強度
故滿足要求。
（2） 彎曲強度
式中
故滿足要求
4.2帶動升降機構(gòu)升降的電機
初選伸縮速度 V=100mm/s
P=6KW
所以n=（100/6）×60=1000轉(zhuǎn)/分
選擇Y90S-4型電機，屬于籠型異步電動機。采用B級絕緣，外殼防護等級為IP44，冷卻方式為I（014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為380V，額定功率為50HZ。
如表1 Y90S-4電動機技術(shù)數(shù)據(jù)所示：
型號
額定功率KW
滿載時
堵轉(zhuǎn)電流
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
電流A
轉(zhuǎn)速r/min
效率%
功率因素
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
額定轉(zhuǎn)矩
Y90S-4
1.1
2.7
1400
79
0.78
6.5
2.2
2.2
表1 Y90S-4電動機技術(shù)數(shù)據(jù)
4.3 蝸輪蝸桿的設(shè)計
4.3.1 蝸桿傳動的特點與應用
蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和轉(zhuǎn)矩，通常是兩軸在空間相互垂直，軸交錯角Σ=90°，蝸桿傳動是在齒輪傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它具有齒輪傳動的某些特點，既在中間平面（通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面）內(nèi)的嚙合情況與齒輪齒條的嚙合情況相似，又有區(qū)別于齒輪傳動的特性，既其運動特性相當于螺旋副的工況。
與齒輪傳動比較，蝸桿傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、噪聲低、在一定條件下可以實現(xiàn)自鎖等優(yōu)點而獲得廣泛的應用。
如下圖所示為普通蝸桿傳動示意圖
4.3.2 蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計
選用材料時不僅要滿足強度要求，更重要的是具有良好的跑合性、減摩性和耐磨性。
4.3.2.1蝸桿類型的選擇
為了能使蝸桿在傳遞運動要求自鎖時，常常選用單頭蝸桿，選擇蝸桿頭數(shù)Z1時，主要考慮傳動比、效率和制造三個方面。從制造方面來說，頭數(shù)越多，蝸桿制造精度要求也越高；從提高效率看，頭數(shù)越多，效率越高；若要求自鎖，應選擇單頭；從提高傳動比出發(fā)，也應該選擇較少的頭數(shù)。所以初選Z1=1；Z2=Z1·i12=60
4.3.2.2 蝸輪蝸桿材料的選擇
根據(jù)設(shè)計要求初步確定：蝸桿材料選用，45鋼，鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，220—230HBS 蝸輪材料選用，本設(shè)計屬于低速重載，則用鑄鋁鐵青銅（ZCuAI10Fe3）制造。 以上蝸輪蝸桿材料選擇均來自于《機械設(shè)計基礎(chǔ)》(第四版)。
4.3.2.3 分度圓的直徑和模數(shù)
首先確定分度圓的直徑和模數(shù)根據(jù)公式：
m2d≥15000Z2·σhp2KT2 （4-1）
其中 m——蝸桿的軸向模數(shù)（mm）
d——蝸桿分度圓直徑（mm）
Z2——蝸輪齒數(shù)
σhp——蝸輪許用接觸應力（MPa）
K——載荷系數(shù)
T2——蝸輪的轉(zhuǎn)矩（N﹒mm）
此傳動為低速重載（Vs﹤2m/s）既取蝸桿、蝸輪的相對滑動速度為Vs=1m/s。根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（第四版）表6—4中查得σhp=230MPa。因為滑動速度Vs≤3m/s,因速度較低，工作平穩(wěn)，故取K=1.1。
計算蝸輪轉(zhuǎn)矩：
T2=9 550P2n2=9 550P1ηn2 （4-2）
此蝸桿傳動為閉式傳動，當Z1=1時，取η=0.7。
初步選定蝸桿的轉(zhuǎn)速n1=60～100r/min,根據(jù)實際情況故取n1=60r/min，若傳動比ⅰ=60，故n2=1r/min。
因為蝸桿的轉(zhuǎn)速n1=70r/min，所以取p1=0.02kw。此p1數(shù)據(jù)取自賴維鐵編著的《人機工程學》，華中科技大學出版社，1997年第二版，第五章 人體運動與操縱裝置設(shè)計。
則 T2=9 550P1ηn2=9 550×0.020×0.71N·m=133N·m
將以上數(shù)據(jù)帶入（4-2）式：
m2d≥15000Z2·σhp2KT2=15 00060×2302×1.1×133=172mm3
由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（第四版）表6-1得m2d=172
，m=2mm,d1=35.5mm,q=17.750mm。
蝸桿長度b1的確定：
b1≥11+0.06z2m=11+0.06×60×2=29.2mm
4.3.2.4計算導程角：
tanγ=z1q=117.750=0.056,γ=3.23°
4.3.2.5蝸輪、蝸桿基本尺寸
蝸桿分度圓直徑 d1=mq=2×17.750=35.5mm
蝸桿齒頂高 ha1=m=2mm
蝸桿齒根高 hf1=1.2m=1.2×2=2.4mm
蝸桿頂圓直徑 da1=d1+2m=39.5mm
蝸桿根圓直徑 df1=d1－2.4m=30.7mm
蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=2×60=120mm
蝸輪齒頂高 ha2=m=2mm
蝸輪齒根高 hf2=1.2m=1.2×2=2.4mm
蝸輪頂圓直徑 da2=mz2+2=124mm
蝸輪根圓直徑 df2=mz2-2.4=115.2mm
徑向間隙 c=0.2m=0.4mm
中心距 a=0.5mq+z2=77.750mm
蝸桿軸向齒距px1及蝸輪端面齒距pt2 px1=pt2=mπ=6.28mm
蝸桿齒寬b1 b1=12+0.1z2m=36mm＋25mm=61mm
蝸輪頂圓直徑de2 de2≤da2＋2m≤128mm
蝸輪齒寬b2 b2≤0.75da1≤29.62mm
蝸輪齒頂圓弧半徑Ra2 Ra2=0.5d1－m=15.75mm
蝸輪齒根圓弧半徑Rf2 Rf2=0.5da1＋0.2m=20.15mm
蝸輪尺寬角θ θ=2arcsin(0.83)=112°
傳動比 i=60
蝸桿導程角γ γ=acrtanz1q=acrtan0.056=3°2ˊ
4.3.2.6傳動效率
蝸桿傳動效率
η1=tanγtan（γ+ρv） 得η1=0.35
軸承摩擦效率η2取0.97
濺油損耗效率η3取0.97
總效率η=0.32
4.2.2.7蝸輪齒面接觸強度的校核
σh=15 000Z2KT2m2d1≤σhp
得σh=227MPa＜σhp，滿足要求。
4.4翻轉(zhuǎn)軸的設(shè)計
估算翻轉(zhuǎn)軸承載重量：250KG
傳送帶軸在工作中既承受彎矩又承受扭矩，故屬于轉(zhuǎn)軸。
取最大承載重量250KG，估算翻轉(zhuǎn)軸自重為7.9KG，得傳送帶軸所受的總載荷為：
取F總為2527.5N
由傳送機構(gòu)結(jié)構(gòu)可知，傳送帶由兩根軸支撐，那么單根傳送帶軸所受的載荷Ft2=2527.5/2=1263.75N≈1263.8N
由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力
由機構(gòu)圖所知，軸承與滾筒之間的距離L1、L2為27.5mm，那么，三個集中力作用的截面上的彎矩分別為
1) 在垂直面上主動軸的受力簡圖c。
由機構(gòu)圖所知，軸承與轉(zhuǎn)盤之間的距離L3為41mm，由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力
,
,
所以
在段中，將截面左邊外力向截面簡化，得
按彎扭合成應力校核軸的強度
進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面D）的強度。
得
其中，為折合系數(shù)，取
為軸的抗彎截面系數(shù)，得
選定的軸材料為45鋼，淬火和回火，查【1】得，因為，所以安全。
4.5翻轉(zhuǎn)軸軸承選擇計算
要求壽命，轉(zhuǎn)速，軸承的徑向力，軸向力。
1.由上述條件試選軸承
試選6004型軸承
2. 按額定動載荷計算
由式
對球軸承，
代入得
故6004型軸承能滿足要求。
3.按額定靜載荷校核
由式
選取
代入上式，滿足要求。
4.6鍵的選擇
按結(jié)構(gòu)特點和工作原理、按鍵可以分為平按鍵，半合并或楔按鍵，其他各種花鍵。平按鍵結(jié)構(gòu)簡單，容易制作的，好裝拆，中性的方便，耐沖擊和有載荷。因而得到廣泛的應用。半圓形的合并工作方面是從兩個方面月牙鍵溝、軸挖深，軸的強度下降，固一般很少的扭矩傳遞。楔按鍵一般外部軸端固定或大齒輪皮帶輪。連接時卡入槽內(nèi)，關(guān)鍵的頂面和底部和車輪和軸之間的摩擦壓迫傳達扭矩，這個時候，2底的接觸面畫一條直線；鍵的兩側(cè)是非工作方面，車輪和鍵槽側(cè)面間的空隙?；ㄦI軸連接可靠，接力的大扭矩，主軸部件花鍵軸移動，誘導性，中性也不錯，所以在機器中廣泛應用。
兩尺寸選擇鍵，選擇。根據(jù)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征的關(guān)鍵類型，使用條件和勞動條件，選擇適當大小的關(guān)鍵根據(jù)標準規(guī)格和強度將可能需要。鍵的主要尺寸截面尺寸（通常是關(guān)鍵的寬度B和鍵顯示）和L相同的鍵的截面尺寸的長度，選定的標準軸直徑D鍵的長度L一般輪轂的長度不同。也就是說，關(guān)鍵是長或短，輪轂的長度。這里是D，軸的直徑，指定密鑰長度符合標準規(guī)定的長度系列。錐齒輪軸的頭在選擇平鍵，B型66 L = 10 GB 1095：79。
鍵聯(lián)結(jié)強度計算鍵結(jié)節(jié)強度計算
扭矩傳遞平鍵連接，各種配件連接的應力分析。對于普通材料的組合使用和選擇大小根據(jù)普通平鍵聯(lián)接接觸標準，工作效率的主要失效形式是被粉碎。除非有嚴重過載，一般不會出現(xiàn)鍵切割。因此，它通常只在擠壓應力強度校核計算工作面。對導向平鍵和鍵連接的關(guān)節(jié)接觸
滑動接觸，過度磨損失效的主要形式是工作。因此，通常根據(jù)條件強度計算的工作壓力。平鍵傳遞扭矩的連接，連接所有的所有零件的強度分析。普通平鍵連接普通的材料組合和尺寸的選擇標準，工作壓力的主要失效形式方面，海國家。除非有嚴重過載不會出現(xiàn)鍵切割。因此，對校對的擠壓應力強度計算正常工作。導游平鍵連接和滑鍵連接，主要失效形式是磨損過大的工作。因此，在正常工作壓力校驗條件強度計算。根據(jù)其要求，普通平鍵聯(lián)接的強度條件計算校核公式為：
因此有：
顯然
所以強度足夠。
式中：
T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為；
L——關(guān)鍵工作長度，單位為毫米，圓頭平鍵平平鍵L = L，L = L，其中L是鍵的公稱長度，單位為毫米；b為鍵的寬度，單位為mm。
d——軸的直徑，單位為mm；
h——鍵的高度，單位為mm；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，單位為；
總結(jié)
兩個多月的畢業(yè)設(shè)計在忙碌中就快要結(jié)束了,在這兩個多月的時間里,在畢業(yè)設(shè)計之余還要兼顧找工作,因此,在這段時間里我覺得生活非常的充實.不但在畢業(yè)設(shè)計中鞏固了以前的知識,而且在人生道路上學到在校園學不到的社會交際.
畢業(yè)設(shè)計是大學三年所學知識的一個考察,它兼顧了三年中所學的基礎(chǔ)和專業(yè)知識,因此不同于以前的課程設(shè)計,畢業(yè)設(shè)計是課程設(shè)計一個質(zhì)的飛越.認識到這點,我對待畢業(yè)設(shè)計的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認真謹慎的學習態(tài)度.
在接到畢業(yè)設(shè)計課題后首先要做的就是搜集各方面的資料，以前的課程設(shè)計都是老師給出的，不用自己去煩惱。但是畢業(yè)設(shè)計就不同了，它是一個綜合設(shè)計，很多資料，數(shù)據(jù)都需要自己通過各種途徑搜集得到。因此經(jīng)常跑圖書館。但是《組合機床設(shè)計》找遍整個圖書館都找不到。然而我的設(shè)計是根據(jù)這本書上所講的設(shè)計方法來做的，找不到絕對是一個沉重的打擊。幸好，在指導老師的指引和幫助下在機械系資料室找到了。在以后的設(shè)計中，《機械零件設(shè)計手冊》起到了很大的作用，是我畢業(yè)設(shè)計能順利按時完成的法寶。
接下來的工作根以前課程設(shè)計都差不多了，寫說明書，繪圖。但是最后就多了一步以前課程設(shè)計從未出現(xiàn)過的，就是實體繪制。只是學過去時CAD，因此有點害怕實體繪制。但是路還是要繼續(xù)走下去的，不能因為畏懼就停下來的，更何況這是我畢業(yè)設(shè)計的最后一關(guān)呢。因此面對這道難關(guān)，我決定勇敢地面對。于是去圖書館借來了許多CAD的書來看，從書店買來例題分析的書來研究。在繪制過程中遇到了不少的問題，但在自己探索，同學的幫助，老師的指引下，我的實體還是趕上了。當時我真的很高興，按時完成自然值得高興，但我覺得更自豪的是通過自學，我學會了許多以前在學習中學不到的東西，那只有通過自學才會領(lǐng)悟得到的。畢竟就快離開校園，走向社會了，在將來的人生道路上，學習是陪伴我們終生的，正所謂“活到老，學到老”，在人生道路上很多知識都是自學而獲得的。
在這里我要向在畢業(yè)設(shè)計中幫助過我的老師、同學、家人致謝，因為他們在整個設(shè)計中給予了我很多幫助和動力。特別是我的指導老師，他不惜勞苦，因此設(shè)計過程中很多問題都能及時得到解決。
總的來講，整個畢業(yè)設(shè)計給我留下深刻的印象，不僅僅是由于設(shè)計時間長，更多的是在畢業(yè)設(shè)計中我嘗到了辛、酸、苦、甜，它會是人生道路上留下不可抹殺的一頁。
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致謝
本論文是在導師()教授的悉心指導下完成的，()淵博的知識、對研究嚴謹?shù)膽B(tài)度和無私的奉獻精神都是學生的楷模，在論文完成之際，謹向恩師表示真誠的敬意和由衷的感謝，在開題階段，()指導我如何選題、如何提取論文中的中心點，在論文的寫作過程中，他仔細審閱，指出我論文中的錯誤和不足，給出正確的理論指導。()學識淵博，治學嚴謹，工作兢兢業(yè)業(yè)，在不知不覺中給予我深遠的影響，并將受益終生。
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