機(jī)械式雙柱式升降機(jī)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)+含SW三維3D建模及8張CAD圖紙+帶開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+答辯ppt+外文翻譯+33頁(yè)加正文1.24萬(wàn)字】-jxsj15

機(jī)械式雙柱式升降機(jī)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)+含SW三維3D建模及8張CAD圖紙+帶開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+答辯ppt+外文翻譯+33頁(yè)加正文1.24萬(wàn)字】-jxsj15

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3D.stp

A0-裝配圖.dwg

A1-舉升機(jī)箱體.dwg

A1-大帶輪.dwg

A2-一級(jí)支撐懸臂.dwg

A2-升降臺(tái).dwg

A2-螺桿.dwg

A3-小帶輪.dwg

A3-端蓋.dwg

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摘 要

升降機(jī)是通過(guò)支撐物體的底部或者物體的某一部分來(lái)使物體達(dá)到垂直高度上的升降。其按驅(qū)動(dòng)類型可分為機(jī)械式與液壓式兩類，本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)機(jī)械式雙柱升降機(jī)來(lái)開(kāi)展工作。

機(jī)械式雙柱升降機(jī)主要由兩個(gè)舉升柱、兩個(gè)升降滑架、兩個(gè)托臂和兩個(gè)軌道式托板組成。通過(guò)帶傳動(dòng)和絲杠的螺旋傳動(dòng)將電機(jī)的動(dòng)能傳遞給托板來(lái)實(shí)現(xiàn)被載物體的上升或下降。本次設(shè)計(jì)首先確定了升降機(jī)的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方法以及鎖緊機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)方案；然后進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和分析來(lái)保證升降機(jī)各部分的應(yīng)力校核，使其能夠正常工作：最后為了使設(shè)計(jì)成果更加簡(jiǎn)單明了地表達(dá)，繪制了總裝配圖、主要部件零件圖和三維裝配圖。

關(guān)鍵字： 升降機(jī)；螺旋傳動(dòng)；帶傳動(dòng)；絲杠 

Abstract

The lift is an object that reaches the bottom of the object or a part of the object to lift the object up to the vertical height. According to the type of drive can be divided into mechanical and hydraulic type two, this design is mainly for mechanical double column lift to carry out the work.

  The mechanical double column lift consists mainly of two lifting columns, two lifting carriages, two brackets and two rail pallets. Through the belt drive and screw screw drive the kinetic energy of the motor to the pallet to achieve the object to rise or fall. This design first determines the structure of the lift, transmission methods and locking mechanism and other design; and then carried out a detailed calculation and analysis to ensure that the various parts of the elevator stress check to make it work properly: Finally, in order to make the design more Simple and clear expression, drawing the assembly map, the main parts of the parts and three-dimensional assembly map.

Keywords: Lift; Screw drive; Belt drive; Screw

目  錄

摘 要 I

Abstract II

第1章  緒論 1

1.1 升降機(jī)的簡(jiǎn)介及發(fā)展概況 1

1.2 升降機(jī)的分類 1

第2章  升降機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案設(shè)計(jì) 3

2.1升降機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù) 3

2.2舉升機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 3

第3章  原動(dòng)機(jī)的選擇 5

3.1選擇原動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu) 5

3.2確定原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及功率 5

第4章  帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 6

4.1帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介及類型選擇 6

4.2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 6

第5章  舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9

5.1舉升機(jī)構(gòu)的選擇 9

5.2滑動(dòng)螺旋副的設(shè)計(jì)計(jì)算 10

第6章  支撐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14

6.1 支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 14

6.2  支撐機(jī)構(gòu)的應(yīng)力校核 15

第7章  導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17

7.1導(dǎo)軌類型分析選擇 17

7.2 直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)載荷計(jì)算 18

7.3 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副壽命計(jì)算 19

第8章  鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21

8.1 鎖緊機(jī)構(gòu)的必要性 21

8.2 鎖緊機(jī)構(gòu)的原理分析 21

8.3 鎖緊機(jī)構(gòu)的選擇 22

8.4 鎖緊機(jī)構(gòu)的校核 22

第9章  螺栓連接件的校核 24

9.1 升降臺(tái)與剖分式螺母套的螺紋校核 24

9.2 箱體與地基的螺紋校核選擇 25

結(jié)論 27

致  謝 28

參 考 文 獻(xiàn) 29

畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 (論文 ) 報(bào)告 (論文 )題目： 雙柱式升降 機(jī) 設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí)： 作 者 姓 名 ： 胡曉斌 作 者 學(xué) 號(hào) ： 20134011306 指導(dǎo)教師姓名： 賀俊杰 完 成 時(shí) 間 ： 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘 要 升降機(jī)是通過(guò) 支撐 物體的底部或者物體 的某一部分 來(lái)使物體達(dá)到垂直高度上的升降 。 其按驅(qū)動(dòng)類型可分為機(jī)械式與液壓式兩類， 本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)機(jī)械式雙柱升降機(jī)來(lái)開(kāi)展工作。 機(jī)械式雙柱升降機(jī)主要由兩個(gè)舉升柱、 兩個(gè)升降滑架 、兩個(gè)托臂 和兩個(gè)軌道式托板組成。通過(guò)帶傳動(dòng)和絲杠的螺旋傳動(dòng)將電機(jī)的動(dòng)能傳遞給托板來(lái)實(shí)現(xiàn)被載物體的上升或下降。本次設(shè)計(jì)首先確定了升降機(jī)的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方法以及鎖緊機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)方案；然后進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和分析來(lái)保證升降機(jī)各部分的應(yīng)力校核， 使其能夠正常工作： 最后為了使設(shè)計(jì)成果更加簡(jiǎn)單明了地表達(dá)，繪制了總裝配圖、主要部件零件圖和三維裝配圖。 關(guān)鍵字： 升降機(jī) ； 螺旋傳動(dòng)；帶傳動(dòng)； 絲杠 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 he is an of or a of to up to to of be is to of of to to to or of a to of to it in to of 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 摘 要 ............................................................... I ......................................................... 1章 緒論 ........................................................ 1 降機(jī)的簡(jiǎn)介及發(fā)展概況 ...................................... 1 降機(jī)的分類 ................................................ 1 第 2章 升降機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案設(shè)計(jì) ................................ 3 .................................................. 3 .......................................... 3 第 3章 原動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................ 4 ........................................ 5 ...................................... 5 第 4章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) ................................................ 5 ........................................ 6 .............................................. 6 第 5章 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................. 8 .............................................. 9 ....................................... 10 第 6章 支撐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ......................................... 14 撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) ............................................. 14 支撐機(jī)構(gòu)的應(yīng)力校核 ........................................ 15 第 7章 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................. 17 ........................................... 17 線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)載荷計(jì)算 ....................................... 18 動(dòng)直線導(dǎo)軌副壽命計(jì)算 ..................................... 19 第 8章 鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................. 21 緊機(jī)構(gòu)的必要性 ........................................... 21 緊機(jī)構(gòu)的原理分析 ......................................... 21 緊機(jī)構(gòu)的選擇 ............................................. 22 緊機(jī)構(gòu)的校核 ............................................. 22 第 9章 螺栓連接件的校核 ........................................... 24 降臺(tái)與剖分式螺母套的螺紋校核 ............................. 24 體與地基的螺紋校核選擇 ................................... 25 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 結(jié)論 ............................................................... 26 致 謝 ............................................................. 27 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 28 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 降機(jī)的簡(jiǎn)介及發(fā)展概況 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展， 科技 水平的提高 。 升降機(jī)被廣泛地用于廠房、賓館、大廈、商場(chǎng)、車站、施工現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)所。一般升降機(jī)用于承載物體，例如：汽車舉升機(jī)、施工升降機(jī)等。生活中常用的電梯也屬于升降機(jī)的一種，當(dāng)然也可用于油漆裝修、清潔保養(yǎng)、電力線路、照明機(jī)器、高架管道等安裝維護(hù)場(chǎng)所。是一種理想的高空作業(yè)設(shè)備。因此， 升降機(jī)在生活中已然成為了一種必不可少 的工具，是各行各業(yè)中重要的機(jī)械設(shè)備 [1]。 在 中國(guó)古代人們通常使用人力、畜力、水力等來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的垂直運(yùn)輸，慢慢地出現(xiàn)了一些升降機(jī)的雛形 ， 比如一些簡(jiǎn)單的滑輪機(jī)構(gòu)。直到十九世紀(jì)第一次工業(yè)革命蒸汽機(jī)被發(fā)明之后，現(xiàn)代升降機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)。 1845年，出現(xiàn)了第一部工業(yè)水壓式的升降機(jī)，這是液壓式升降機(jī)的鼻祖。 1854年，美國(guó)工匠奧蒂斯發(fā)明了棘輪機(jī)械裝置，極大地提高了升降機(jī)的安全性能。 1857年，首部客運(yùn)升降機(jī)在美國(guó)紐約的一家商場(chǎng)安裝，開(kāi)創(chuàng)了升降機(jī)載人的先河。自此之后，升降得到了廣泛的利用和推廣，并在實(shí)踐當(dāng)中不斷地進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu) 化。但是，當(dāng)時(shí)的升降機(jī)都是以蒸汽為動(dòng)力，使用的限制條件較多。直到 1880年，德國(guó)人西門子發(fā)明了電動(dòng)的升降機(jī)，真正的升降機(jī)終于誕生了！ 中 國(guó) 現(xiàn)代的升降機(jī)發(fā)展較晚 ， 在 20世紀(jì)初才在公共租界內(nèi)的飯店安裝了首部升降機(jī)。從 20世紀(jì) 90年代開(kāi)始，中國(guó)的升降機(jī)才開(kāi)始慢慢普及。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的升降機(jī)品牌已達(dá)到了近百個(gè)，國(guó)外的一些大品牌升降機(jī)雖然較貴，但是憑借其高品質(zhì)的質(zhì)量、穩(wěn)定的性能以及簡(jiǎn)單的操作受到了絕大部分人的青睞。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的升降機(jī)型號(hào)各異，也都基本上都符合現(xiàn)代各行業(yè)的需求。但因?yàn)槠洚a(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)及性能上的一些不 成熟導(dǎo)致了銷量的呆滯。當(dāng)然在性價(jià)比、銷售網(wǎng)絡(luò)、售后服務(wù)等方面，國(guó)產(chǎn)升降機(jī)也有著一定的優(yōu)勢(shì) [1]。因此，如何提高產(chǎn)品的性能和產(chǎn)品的市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力成為國(guó)內(nèi)廠商最為關(guān)心的問(wèn)題。這次設(shè)計(jì)的內(nèi)容也就變得很有意義。 降機(jī)的分類 升降機(jī)的類型繁多 , 根據(jù) 其結(jié)構(gòu)類型 一般可分為 雙柱式升降機(jī)、四柱式升降機(jī)、剪式升降機(jī)等 。 其主要的優(yōu)缺點(diǎn)參考表 1由表可知，雙柱式升降機(jī)由于占地面積小、同步性好等優(yōu)點(diǎn)還是被廣泛的使用；四柱式升降機(jī)只有在運(yùn)載超重北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 的物體時(shí)才會(huì)被運(yùn)用；而剪式升降機(jī)雖然優(yōu)點(diǎn)十分明顯，但因?yàn)槠渚纫筇呤沟弥挥?在科技水平達(dá)到一定程度時(shí)才能夠被廣泛使用 [2]。 表 1據(jù) 結(jié)構(gòu) 方式分類 根據(jù)升降機(jī)的驅(qū)動(dòng)類型分類，升降機(jī)大體上可分為機(jī)械式和液壓式兩類。 其主要的優(yōu)缺點(diǎn)參考表 1機(jī)械式升 降 機(jī)主要有單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺紋傳動(dòng)升降 機(jī)和雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺 紋傳動(dòng)升 降 機(jī) ，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 價(jià)格便宜，但也易發(fā)生危險(xiǎn)，所以需要經(jīng)常性的維護(hù)。 液壓傳動(dòng)升降機(jī)由于其性能優(yōu)勢(shì)逐漸成為主流的升降機(jī)。但其成本較高，需要一定的經(jīng)濟(jì)能力。 表 1據(jù) 驅(qū)動(dòng) 類型分類 種類名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 雙柱式舉升機(jī) 同步性好，占地面積較小 機(jī)械式機(jī)械磨損較大；液壓是成本高； 四柱式舉升機(jī) 適合四輪定位結(jié)構(gòu)的使用 占地面積較大 剪式舉升機(jī) 安全性高，操作簡(jiǎn)單；空間利用率高 精度要求較高，易發(fā)生舉升平臺(tái)不平衡，單邊升降 種類名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 機(jī)械 式 升降機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 價(jià)格便宜 機(jī)械磨損大易發(fā)生危險(xiǎn) 液壓 式 升降機(jī) 安全性能好、運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作效率高 成本高 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 第 2 章 升降機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)和總體方案設(shè)計(jì) 降機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)課題為教師自擬課題，具體設(shè)計(jì)要求見(jiàn)表 2 表 2柱式 升 降 機(jī)設(shè)計(jì)要求 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 額定 升降 質(zhì)量 3000降 高度 1800程上升 /下降時(shí)間 ≤ 1力來(lái)源 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 傳動(dòng)方式 絲杠傳遞 升機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 定設(shè)計(jì)方案 1、 電機(jī)配置方案 1）單電機(jī)方案：傳動(dòng)路線為電機(jī) 螺旋傳動(dòng) 螺旋傳動(dòng)。此方案預(yù)選電機(jī)功率為 4步機(jī)構(gòu)占用空間使物體不方便擱置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高。 2）雙電機(jī)方案：兩邊立柱上各有一電動(dòng)機(jī)。此方案預(yù)選電機(jī)功率為 過(guò)電機(jī)的通斷來(lái)控制懸臂的同步運(yùn)動(dòng)，省去中間同步傳動(dòng)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。 2、升降機(jī)構(gòu) 1）齒條傳 動(dòng)齒條傳動(dòng)，采用以齒條為承載軌道進(jìn)行同步升降。機(jī)械能轉(zhuǎn)化率高，但承載較次。 2）滾珠絲杠傳動(dòng)，采用以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，平穩(wěn)輕便快捷，機(jī)械能轉(zhuǎn)化率低。 3）滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，采用以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，平穩(wěn)承載能力強(qiáng)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化率低。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 4）液壓傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力大，也簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，但制造精度高，成本高，使用維護(hù)嚴(yán)格。 3、 單電機(jī)方案中同步機(jī)構(gòu) 升降 機(jī)左右兩立柱上的四個(gè)托架 (與滑套相聯(lián)接 )， 必須要達(dá)到同步才能進(jìn)行升降 。 經(jīng)分析有以下三種方案可進(jìn)行選擇 : 1）螺旋副 —— 錐齒輪 —— 長(zhǎng)軸 —— 錐齒輪 —— 螺旋 副機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。此方案可以很好的實(shí)現(xiàn)升降的同步性，不過(guò)其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，長(zhǎng)軸雖可采用無(wú)縫鋼管與短軸頭焊接措施替代，但結(jié)果依舊不理想，因?yàn)橹亓窟^(guò)大。 2）選用外轉(zhuǎn)性相近的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)與加工精度相近的在裝配時(shí)進(jìn)行調(diào)整選配的兩個(gè)螺旋副 3）鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。同步性可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重小，結(jié)構(gòu)安全可靠傳動(dòng)效率較高，但需要安裝張緊裝置和托板。 4）同步帶傳動(dòng)。同步性可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率較高，但兩帶輪間距過(guò)大，需要設(shè)置張緊裝置，且同步帶傳動(dòng)使用維護(hù)嚴(yán)格。 4、鎖緊保險(xiǎn)裝置 除了運(yùn)用螺旋傳動(dòng)的自鎖特性和雙 螺母完成預(yù)定高度的鎖緊，升降機(jī)還需要另外設(shè)置鎖緊保險(xiǎn)裝置，使懸臂不會(huì)因?yàn)橐恍┩饨缭蚨乖谶\(yùn)載物體的過(guò)程中發(fā)生物體的掉落或劇烈的抖動(dòng)?，F(xiàn)有以下兩種方案： 1）包含電磁鐵、彈簧或制動(dòng)板的自鎖保險(xiǎn)裝置。 2）采用適用于固定 直軸）上使用的導(dǎo)軌鉗制器。 定總體設(shè)計(jì)方案 方案一：原動(dòng)機(jī)采用一個(gè)電機(jī)，電機(jī)通過(guò)普通 旋傳動(dòng)將右側(cè)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動(dòng)，左側(cè)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)比為 1的鏈傳動(dòng)傳遞到右側(cè)螺桿，實(shí)現(xiàn)左右螺桿的同步運(yùn)動(dòng)，即右側(cè)螺桿將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化 為螺母的直線運(yùn)動(dòng)。 方案二：原動(dòng)機(jī)為分別安裝在左右立柱上的兩電機(jī)，通過(guò)兩電機(jī)的通斷電實(shí)現(xiàn)左右螺桿的同步運(yùn)動(dòng)，螺桿把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，從而是螺母同步上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽車升降。 總結(jié)，根據(jù)以上分析發(fā)現(xiàn)，方案一結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，可靠性較低，而方案二可以省去機(jī)械的同步運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且耗電量上兩方案區(qū)別不大，因此，本雙柱機(jī)械式汽車舉升機(jī)選擇方案二。 第 3 章 原動(dòng)機(jī)的選擇 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 擇原動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu) 原動(dòng)機(jī)選擇最常見(jiàn)的 是按國(guó)際電工委員會(huì)（ 準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。其中 動(dòng)機(jī)為籠型封閉式結(jié)構(gòu)，能防止灰塵、水滴侵入電機(jī)內(nèi)部，自扇冷卻；可采用全壓或降壓?jiǎn)?dòng)， 13]。 定原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及功率 考慮到升降機(jī)的上升速度，選擇滑動(dòng)螺旋副的轉(zhuǎn)速為 240r/因?yàn)榱⒅潴w尺寸，選定帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為 i = 4，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇為 6 級(jí)，同步轉(zhuǎn)速 1000r/載轉(zhuǎn)速約為 960r/據(jù)升降機(jī)設(shè)計(jì)要求， F = 22050N。 根據(jù)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ? ? ? ? ???????? a a ??則滑 動(dòng)螺旋副所需功率 9550 ???，電動(dòng)機(jī)的功率為??。傳動(dòng)裝置的總效率 321 ???? ??? ，其中， η 1為帶傳動(dòng)效率，取 η 2軸承效率，取 綜上，電動(dòng)機(jī)的功率 P= 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 各項(xiàng)參數(shù)如表 3 表 3機(jī) 項(xiàng)參數(shù) 電 機(jī)型號(hào) 額定功率 載轉(zhuǎn)速r/動(dòng)轉(zhuǎn)矩 大轉(zhuǎn)矩 11260 4 章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 傳動(dòng)簡(jiǎn)介及類型選擇 帶傳動(dòng)是 運(yùn) 用 繃緊 在帶輪上的傳動(dòng)帶， 利用 帶和帶輪 之間 間的摩擦或嚙合來(lái)傳遞力的。帶傳動(dòng) 由于其 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低 、 傳動(dòng)穩(wěn)定 、不需 要潤(rùn)滑 等優(yōu)點(diǎn) ， 在工業(yè)以及生活 中被廣泛的應(yīng)用。根據(jù)帶形狀 的不同，帶傳動(dòng) 可分為平帶傳動(dòng)， 3]。 帶傳動(dòng)具有軸承摩擦損失、滯后損失、空氣阻力和滑動(dòng)損失這四種功率損失方式。由于以上功率損失 的產(chǎn)生，帶傳動(dòng)的效率大概在 80%到 98%之間，不同種類的帶的傳遞效率不同，具體效率見(jiàn)下表 4]。 表 4類帶傳動(dòng)的效率 帶的種類 效率（％） 平帶 83~98 有張緊輪的平帶 80~95 普通 V 帶 簾布結(jié)構(gòu) 繩芯結(jié)構(gòu) 87~92 92~96 窄 V 帶 90~95 多楔帶 92~97 同步帶 93~98 根據(jù)電機(jī)的容量、傳動(dòng)的效率以及帶的成本，最終選擇較為普遍的普通 構(gòu)為繩芯結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的 作面與輪槽粘附著好、傳動(dòng)比大、預(yù)緊力小，曲撓疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)。 傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)設(shè)計(jì)初始條件 根據(jù)第三章所確定的電機(jī)型號(hào)，來(lái)確定帶傳動(dòng)的初始值。帶輪轉(zhuǎn)速為 960r/帶輪轉(zhuǎn)速為 240r/ 在帶輪上打滑，不能傳遞動(dòng)力；帶由于疲勞產(chǎn)生脫層、撕裂和拉斷；帶的工作面磨損。因此， 具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽 命。 傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 1、 設(shè)計(jì)功率 ???式中 工況系數(shù)，因升降機(jī)每日該工作時(shí)間不會(huì)多于 10小時(shí)查表取 —— 工傳遞的功率， P = 、 選定帶型 根據(jù)設(shè)計(jì)功率 取帶型為 3、 傳動(dòng)比 424096021 ??? 小帶輪基準(zhǔn)直徑 為提高 則上宜選取較大 的直徑，但由于立柱空間的限制， 現(xiàn)選擇小帶輪基準(zhǔn)直徑 51 ?。 5、 大帶輪基準(zhǔn)直徑 ? ? 854112 ?????? ?，按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取大帶輪基準(zhǔn)直徑標(biāo)準(zhǔn)值 352 ?。 6、 帶速 m a 0 060 p ????? — 工大帶輪的節(jié)圓直徑，通 常帶輪的節(jié)圓直徑可視為基準(zhǔn)直徑 對(duì)于普通 V 帶， 30~25m ，滿足條件。 7、 初定軸間距 ? ? ? ?21021 27.0 ???，所以 ? ? 10 ???8、 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ? ? ? ? ????? ? ，其中 940 ? ， 按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 250?9、 實(shí)際軸間距 6 92 00 ????安裝時(shí)所需最小軸間距： 01 2 5 00 1 90 1 i n ??????10、 小帶輪包角 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 ?????? 0 121 a dd 1、 單 根 根據(jù)帶型 、 表線性插求得 。 12、 傳動(dòng)比 i ≠ 1的額定功率增量 根據(jù)帶型、 ? 。 13、 ? ? ??? z，取 4根 式中 工 小帶輪包角修正系數(shù)，查表取 帶長(zhǎng)修正系數(shù)，查表取 輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、 帶輪設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)帶輪時(shí)，應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單，質(zhì)量分布是否均勻，重量不易過(guò)大，并盡可能避免由于鑄造而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。速度大于 5m/5m/了最大地減少 槽的工作表面應(yīng)盡可能光滑 [4]。 2、 帶輪材料 帶輪材料常采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金等。其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，當(dāng)速度的小于等于 30m/度的大于等于 25s，則宜采用孕育鑄鐵或鑄鋼，也可采用鋼板沖壓 功率傳動(dòng)可用鑄鋁或塑料 [7]。 3、 帶輪的結(jié)構(gòu) 帶輪的主 要組成部分有輪緣、輪輻和輪轂。其中輪輻部分分為實(shí)心、孔板和橢圓輪輻三種。 通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，最終確定小帶輪為實(shí)心輪，大帶輪為孔板輪，材料均為 第 5 章 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 升機(jī)構(gòu)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的規(guī)定本次設(shè)計(jì)需要采用絲杠傳遞，即螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)的主要組成部分是螺桿（絲杠）和螺母，基本原理是通過(guò)螺桿和螺母的旋合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 [8]。將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，可以將較小的力矩轉(zhuǎn)化為較大的推力。 螺旋傳動(dòng)根據(jù)其螺紋副摩擦性質(zhì)的差異，可以分為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)和 靜壓螺旋傳動(dòng)三類，其對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)和應(yīng)用可見(jiàn)下表 5 表 5類螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用 種類 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng) 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng) 靜壓螺旋傳動(dòng) 特點(diǎn) 1. 摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低 2. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便 3. 易于自鎖 4. 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但低速或微調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)爬行 5. 螺紋有側(cè)向間隙，反向時(shí)有空程 6. 磨損快 動(dòng)效率高 造困難 動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)，低速時(shí)不爬行 易發(fā)生故障 動(dòng)效率高 爬行現(xiàn)象 程 命長(zhǎng) 度恒定、過(guò)濾要求較高的供油系統(tǒng) 應(yīng)用舉例 金屬切削機(jī)床的進(jìn)給、分度機(jī)構(gòu)的螺旋傳動(dòng)，摩擦壓力機(jī)，千斤頂?shù)膫髁β菪? 金屬切削機(jī)床、測(cè)試機(jī)械、儀器的傳動(dòng)螺旋和調(diào)整螺旋等 精密機(jī)床的進(jìn)給、分度機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)螺旋 根據(jù)雙柱式升降機(jī)的應(yīng)用行業(yè)和工作條件及螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用，經(jīng)分析確定滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)作為升降機(jī)的升降機(jī)構(gòu)。 滑動(dòng)螺旋副常采用梯形螺紋、鋸齒形螺紋或矩形螺紋等，三種主要螺紋的特點(diǎn)和應(yīng)用見(jiàn)表 5 5種螺紋副的螺紋種類、特點(diǎn)和應(yīng)用 [4] 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 種類 特點(diǎn) 應(yīng)用 梯形螺紋 牙根強(qiáng)度高，螺紋的工藝性好；內(nèi)外螺紋以錐面貼合，對(duì)中性好，不易松動(dòng)；采用剖分式螺母，可以調(diào)整和消除間隙；效率較低 用于傳力螺旋和傳動(dòng)螺旋如金屬切削機(jī)床的絲桿、載重螺旋式起重機(jī) 鋸齒形螺紋 外螺紋牙根處有很大的圓角，使得應(yīng)力集中變小、動(dòng)載強(qiáng)度增大；大徑處無(wú)間隙，便于對(duì)中；與梯形螺紋同樣都有螺紋強(qiáng)度高、工藝性好的優(yōu)點(diǎn)，但效率較高 用于單向受力的傳力螺旋，如水壓機(jī)的傳力螺旋、火炮的炮栓機(jī)構(gòu) 矩形螺紋 傳動(dòng)效率高，但精度要求很高；螺紋強(qiáng)度較低，對(duì)中性較差，螺紋副磨損后的間隙不易 維修 用于傳力螺旋和傳動(dòng)螺旋，如一般起重機(jī) 根據(jù)雙柱式升降機(jī)的應(yīng)用行業(yè)和工作條件及螺旋副的特點(diǎn)和應(yīng)用，經(jīng)分析確定以梯形螺紋作為滑動(dòng)螺旋副的螺紋，為了使螺旋副具有自鎖性能，以單頭螺紋作為螺紋頭數(shù)。 滑動(dòng)螺紋傳動(dòng)的螺母分為整體螺母、組合螺母和剖分式螺母三類。其各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)見(jiàn)下表 5 表 5種螺母結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 種類 整體螺母 組合螺母 剖分式螺母 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于磨損產(chǎn)生的軸向間隙不能補(bǔ)償，只適用于精度較低的螺旋傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但可以定期的調(diào)整，以消除軸向間隙，避免反向轉(zhuǎn)動(dòng) 的空程 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但可以補(bǔ)償旋合螺紋的磨損 雖然組合螺母和剖分式螺母的優(yōu)點(diǎn)十分明確，但是因其結(jié)構(gòu)太過(guò)復(fù)雜，本著設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的原則，最終確定升降機(jī)選擇整體螺母。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，梯形螺紋和整體螺母作為升降機(jī)構(gòu)。 動(dòng)螺旋副的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定滑動(dòng)螺旋副采用梯形螺紋，整體螺母的構(gòu)造，額定升降重量為 3000大升降高度為 2000程升降時(shí)間不超過(guò) 1下為滑動(dòng)螺旋副的具體數(shù)值計(jì)算。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 磨性 為了使滑動(dòng)螺旋副的螺紋磨損在可使用的范圍內(nèi)，也為了 確定螺桿的直徑與螺母的高度，因此需要進(jìn)行耐磨性的計(jì)算。 1、螺桿中徑 ? ? ? ???? ?式中 ξ = F—— 單柱軸向載荷， 安全系數(shù) [p]—— 許用壓強(qiáng)，取 15 Ψ —— 根據(jù)螺母的形式選定，整體母取 了使螺桿的耐磨性、自鎖性、螺桿強(qiáng)度、螺紋牙強(qiáng)度、等達(dá)到設(shè)計(jì)要求，選取螺桿中徑 35根據(jù) 算出的 螺紋的標(biāo)準(zhǔn)基本尺寸系列選取相應(yīng)的 ，確定 直徑 d = 40螺距 P = 10 2、螺母高度 ???? 、旋合圈數(shù) 12~?? 合要求 4、螺紋的工作高度 梯形螺紋 h = P = 10 = 5、螺紋表面工作壓強(qiáng) ? ? ??? 算自鎖性 當(dāng)量摩擦角為： "49'296230c o r c t a o sa r c t a n ????? ??? "'2 241153510a r c t a r c t a n ????? ππ d?北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 —導(dǎo)程—查表取—螺旋副的摩擦系數(shù)，——當(dāng)量摩擦角— ? 由上可知螺旋升角小于當(dāng)量摩擦角，所以螺紋可以自鎖。 桿強(qiáng)度的校核 螺旋傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： ? ? ???? a ?? 當(dāng)量應(yīng)力為； M P 3223121 22??????? ???????? ???????????????????ππ?許用應(yīng)力 [σ ]經(jīng)查表為： 68≤ [σ ]，螺桿的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。 紋牙強(qiáng)度的校核 梯形螺紋 ?? M P 2 0 5 01 ?????? ???[τ ]查表得： 30≤ [τ ]。 2 2 0 5 033 221 ???? ???? ??? 40b? ≤ b][? 。 由于 螺母的材料強(qiáng)度 一般 低于螺桿， 所以 只 需 校驗(yàn)螺母螺紋牙的強(qiáng)度 即可保證螺紋牙的強(qiáng)度。綜上所述，螺紋牙的強(qiáng)度足夠，符合設(shè)計(jì)要求。 桿的穩(wěn)定性 b][?北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 螺桿的端部采用兩端固定的結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度系數(shù) μ 取 桿的長(zhǎng)度 l= 2000桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩 ? 。 a 。 E= 當(dāng) 90~85? ,螺桿的臨界載荷為： ? ? ? ? 5 7 5222 ??????? ??? 則 4~??FF c，滿足條件。 向振動(dòng) 螺桿在高速旋轉(zhuǎn)是會(huì)產(chǎn)生橫向振動(dòng)，所以還需校核其臨界轉(zhuǎn)速。 m 216 rl ??? n = 240r/ 255r/滿足條件。 式中 螺桿兩支承間的最大距離，取 2300 1—— 系數(shù)，與螺桿的端部固定結(jié)構(gòu)有關(guān)，查表取 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和效率 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： ? ? ? ? ???????? a a ??效率為： ? ? ? ? a n a nt a n t a n ?????? ?? ??北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 第 6 章 支撐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的支撐機(jī)構(gòu)是升降機(jī)的升降臺(tái)懸臂 部分。當(dāng) 成載物體 進(jìn)入到 升降 機(jī)的范圍里時(shí)， 升降機(jī)的 整個(gè) 工作范圍的寬度就可以隨著懸 臂的角度 和長(zhǎng)度的改變而改變 。 本次設(shè)計(jì) 的支撐機(jī)構(gòu) 為對(duì)稱式懸臂 ，這樣設(shè)計(jì) 有利于保持承載物體的穩(wěn)定性，使立柱中各機(jī)構(gòu)的受力更均勻。具體工作如下圖 6 圖 6稱式懸臂的工作范圍示意圖 如圖 圖中 的 陰影部分就是 懸 臂的工作范圍 ，能夠滿足各種承載的寬度。 圖 6臂結(jié)構(gòu)圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 懸臂由兩段部分組成，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)改變懸臂的 長(zhǎng)度，其伸縮范圍為250體結(jié)構(gòu)可參考上圖 6 支撐機(jī)構(gòu)的應(yīng)力校核 核彎曲切應(yīng)力 彎曲切應(yīng)力的計(jì)算公式為： ??式中 橫 —— 截面上的剪力； b—— 截面寬度； 整個(gè)截面對(duì)中性軸的慣性矩； S*z —— 截面上距中性軸為 計(jì)算 本舉升機(jī)的 設(shè)計(jì)要求，懸臂末端 7450N。 計(jì)算 用 面參數(shù)命令得到的懸臂截面參數(shù)，由此可得： 43631840 z ? 計(jì)算 S*z 由公式 ? 可知，要計(jì)算 要求出截面上距中性軸為 y 。 計(jì)算 y 可以利用組合法，見(jiàn)圖 6于截面關(guān)于 此計(jì)算 y 只計(jì)算 圖 6合法計(jì)算形心坐標(biāo) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 所以 )]2644)(644(6)344(62[2)(2)(2 221121221121*???????????????化簡(jiǎn)可得： 2* 323766 yS z ?? 所以懸臂的彎曲切應(yīng)力為： 583631840 )323766(7450 4 2* ??????所以 y = 0 時(shí)， ?＜ ]=141合要求。 核彎曲正應(yīng)力 懸臂的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式為： WM ?，z? 式中 懸臂最大彎矩； W—— 抗彎截面系數(shù)，與截面的幾何形狀有關(guān)； 整個(gè)截面對(duì)中性軸的慣性矩； y—— 截面上距中性軸為 經(jīng)計(jì)算可知， 3631840撐懸臂的最長(zhǎng)距離為 1010以 1010*7450 = m。再通過(guò)上式可以得出懸臂的彎曲正應(yīng)力為： ? ??? ??????? M P a xm a xm a xm a x ，符合要求。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 第 7 章 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 軌類型分析選擇 直線導(dǎo)軌通常分為滑動(dòng)直線導(dǎo)軌、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌和靜壓直線導(dǎo)軌三種，其各自的基本性能和特點(diǎn)如下表 73]。 表 7線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌基本性能比較 運(yùn)動(dòng)形式 滑動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌 摩擦因數(shù) μ =μ = =行速度 低速 低速 ~高速 中速 ~高速 剛度 高 較高 較低 壽命 三者相近 可靠性 高 較高 較差 根據(jù)本次設(shè) 計(jì)的具體條件，選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的類型繁多，具體類型有四方向等載荷型、輕載荷型、分離型、徑向型等直線導(dǎo)軌副。本次設(shè)計(jì)選擇四方向等載荷型。 圖 7種類型導(dǎo)軌具有以下優(yōu)點(diǎn)：滾動(dòng)體與圓弧溝槽為面接觸，承載能力大，剛性好；摩擦因數(shù)小，僅為滑動(dòng)導(dǎo)軌副的二十分之一到五十分之一，節(jié)省動(dòng)力；由于接觸方式為面接觸故磨損小，壽命長(zhǎng)，并結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝、維修簡(jiǎn)便。精度高，即使進(jìn)給量微小，也能精確地控制位置；導(dǎo)軌兩側(cè)安裝有互為垂直的兩列承載滾珠，所以其剛性好，可承受的沖擊量較大。 圖 7方向等載荷型滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)載荷計(jì)算 由于工件重力及重心位置的變化、驅(qū)動(dòng)力 作用位置的變化、啟動(dòng)及停止時(shí)加速或減速引起的速度變化等因素的影響而發(fā)生變化。直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)所承受的載荷也會(huì)發(fā)生變化。下面為其計(jì)算方法。 圖 7線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)受載情況計(jì)算示意圖 圖 7示模型適用于立式導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)或靜止的受載計(jì)算，本次設(shè)計(jì)的升降機(jī)由于升降速度小，慣性力引起的載荷變化可以忽略不計(jì)，具體計(jì)算公式如下： 032102412~2~???式中 W—— 外加載荷 ...—— 垂直于運(yùn)動(dòng)平面的支反力 ...—— 平行于運(yùn)動(dòng)平面且垂直于導(dǎo)軌的支反力，下同 F—— 驅(qū)動(dòng)（推）力 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，升降機(jī)的左右對(duì)稱中心線與導(dǎo)軌中心線的距離為 1515算出外加載荷作用線據(jù)導(dǎo)軌中心線的最長(zhǎng)距離為 690圖 7其直線運(yùn)動(dòng)載荷示意圖。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 圖 7線運(yùn)動(dòng)載荷示意圖 升降機(jī)的導(dǎo)軌設(shè)置為沒(méi)個(gè)立柱都安裝一根導(dǎo)軌 ，每根導(dǎo)軌兩個(gè)滑塊。 根據(jù)直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)受載計(jì)算公 式可以求得： 2725250 5331010250 6901470021 ?????? 動(dòng)直線導(dǎo)軌副壽命計(jì)算 為了防止?jié)L動(dòng)元件與滾動(dòng)軌道的疲勞點(diǎn)蝕與塑性變形所帶來(lái)的一些安全隱患，應(yīng)對(duì)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副進(jìn)行動(dòng)（壽命）、靜載荷計(jì)算。 命計(jì)算的基本公式 直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)功能部件壽命計(jì)算的基本公式如下： 滾動(dòng)體為球時(shí)： 503 ????????? ?? cW Cf 7 式中 L—— 額定壽命， C—— 基本額定動(dòng)載荷， 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 P—— 計(jì)算載荷， 硬度系數(shù)， ； 溫度系數(shù)； 接觸系數(shù)； 載荷系數(shù)。 用小時(shí)數(shù)表示的額定壽命 ? 7 式中 l—— 直線運(yùn)動(dòng)部件單向行程長(zhǎng)度， m； n—— 直線運(yùn)動(dòng)部件每分鐘 往返次數(shù)， 1/ 動(dòng)導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算及選用規(guī)格 給定本次設(shè)計(jì)的雙柱式升降機(jī)壽命為五年，按每年工作 300天計(jì)算，則總工作小時(shí)數(shù)為： hL h 3 6 0 0 0243 0 05 ???? 根據(jù)公式（ 7得： h ?????? 式中 l—— 直線運(yùn)動(dòng)部件單相行程長(zhǎng)度，取 l = 2m n—— 直線運(yùn)動(dòng)部件每分鐘往返次數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況，按一次修車 15計(jì)算，則每分鐘往返次數(shù)為 1/15。 再根據(jù)公式（ 7得 : ??? 式中 硬度系數(shù)，取值為 1 溫度系數(shù)，工作溫度≤ 100°，取值為 1； 接觸系數(shù)，每根導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊，取值為 載荷系數(shù)，無(wú)外部沖擊或振蕩的低速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，取值為 通過(guò)查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用規(guī)格為 25，基本額定動(dòng)載荷為 四方向等載荷型直線導(dǎo)軌副。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 第 8 章 鎖 緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 緊機(jī)構(gòu)的必要性 升降機(jī) 的升降懸臂 在 升到 所要求 高度后 , 為了使懸臂能夠穩(wěn)定的停留就 必須采用鎖緊裝置 , 使其 不會(huì)因?yàn)橐恍┰虍a(chǎn)生物體掉落或者懸臂抖動(dòng)的現(xiàn)象 。 因此升降 機(jī)鎖緊機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì) 對(duì)其在工作中和工作后懸臂停留的穩(wěn)定性至關(guān)重要?，F(xiàn)在通常采用的鎖緊機(jī)構(gòu)有以下幾種： 1） 在 設(shè)計(jì)產(chǎn)品 上 安裝具有 電磁鐵、彈簧或制動(dòng)板的鎖緊機(jī)構(gòu)。電磁鐵鎖緊裝置 ,由于電磁鐵在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)差異 ,所以在電磁鐵工作當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生較大的噪音 , 而且 質(zhì)量問(wèn)題也不能得到保障 , 會(huì)引發(fā)一系列的危險(xiǎn) 。 2） 帶有 彈簧的 鎖緊 裝置 , 由于彈簧本 身的一些性能，例如壽命不長(zhǎng)等原因會(huì)大大 降低 升降機(jī) 機(jī)鎖緊性能 ， 在升降機(jī)上使用會(huì)產(chǎn)生巨大的安全隱患。 3） 在 升降 機(jī)立柱 上每隔一定高度 上 安裝一塊 止動(dòng)板 ，并且在 升降 懸臂末端部 安裝 有可 以 轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖鉤 ，使其一一 對(duì)應(yīng)于 安裝的 止動(dòng)板 。但是這種機(jī)構(gòu)由于止動(dòng)板和鎖鉤可能不能全部及時(shí)復(fù)位，所以隱患也較大。 緊機(jī)構(gòu)的原理分析 由于上述鎖緊機(jī)構(gòu)或多或少都有一定的安全隱患，因此本次設(shè)計(jì)在經(jīng)過(guò)查閱資料并詢問(wèn)老師后，采用一種不需要額外夾緊力就能使升降懸臂鎖緊在適當(dāng)位置的機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行升降機(jī)的鎖緊。 在升降平臺(tái)上額外安裝了兩個(gè)特殊的圓環(huán)元 件，其通過(guò)簡(jiǎn)單物理接觸產(chǎn)生的力來(lái)卡緊圓柱軸。當(dāng)升降機(jī)工作時(shí)，內(nèi)部的非金屬圓環(huán)與圓柱軸之間有間隙，因此不會(huì)對(duì)升降機(jī)工作產(chǎn)生影響。具體結(jié)構(gòu)如圖 8 圖 8臺(tái)升降時(shí)鎖緊機(jī)構(gòu)原理圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 當(dāng) 托臂升到所需要的一定 高度時(shí)， 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) ， 托臂及其承載的全部 重量都 被 施加在外圓環(huán)上， 產(chǎn)生一個(gè)向下的壓力 ， 壓力會(huì)給內(nèi)部非金屬環(huán)一個(gè)水平方向的力來(lái)夾緊圓柱軸，使托臂不會(huì)掉落。 如圖 8 托臂所承載的物體越重 ， 其 產(chǎn)生的 水平 夾緊力也就越大 ，所以不會(huì)產(chǎn)生夾緊力不夠而使托臂下滑的現(xiàn)象 。 緊機(jī)構(gòu)的選擇 在實(shí)際生活中已經(jīng)有具備這種原理的機(jī)構(gòu)出現(xiàn)，例如 導(dǎo)軌（光軸）鉗制器。本次設(shè)計(jì)的夾緊機(jī)構(gòu)就是在一個(gè)固定的 軌鉗制器 這一 輔助配件 ，防止懸臂在工作停止時(shí)滑落。其制動(dòng)的動(dòng)力為氣壓，并且為常閉型。當(dāng)電機(jī)停止工作時(shí)沒(méi)有氣壓被供給，導(dǎo)軌鉗制器便依靠特殊彈簧的作用夾緊軸，使托臂固定在所要求的位置。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)會(huì)供給給鉗制器氣壓，彈簧便會(huì)松開(kāi)不會(huì)對(duì)升降產(chǎn)生影響。其具體結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)如圖 8 圖 8軌鉗制器結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求及導(dǎo)軌鉗制器的型號(hào)表，選擇型號(hào)為 緊機(jī)構(gòu)的校核 本次設(shè)計(jì)將導(dǎo)軌鉗制器安裝在一個(gè)光軸（ ，其由于要和導(dǎo)軌鉗制器進(jìn)行配合，確定其直徑為 28光軸屬于細(xì)長(zhǎng)桿件，為了保證細(xì)長(zhǎng)桿件在受壓時(shí)不會(huì)發(fā)生壓桿失穩(wěn)的現(xiàn)象，所以需要對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行校核。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 1） 選擇校核公式 光軸橫截面慣性矩： 4844 10364 2864 z ?????? ??光軸橫截面的慣性半徑： z 006 ?????? 式中 A—— 橫截面面積。 光軸的柔度： ?? i l?? 式中 μ —— 壓桿的長(zhǎng)度因數(shù)，取 μ = 取彈性模量 E = 206桿的柔度極限值為： ??????? 因?yàn)楣廨S的壓桿柔度大于其極限柔度，所以可使用歐拉公式對(duì)其進(jìn)行校核。 2)校核壓桿穩(wěn)定性 歐拉公式的普遍形式為：? ?22?? 式中 I— — 橫截面的慣性矩； E—— 材料彈性模量； μ —— 壓桿的長(zhǎng)度因數(shù)，由壓桿的約束條件決定。 對(duì)需校核的光軸應(yīng)用歐拉公式可得： ? ? ? ? 1 03206 248222 ??????? ???? 全系數(shù)取 3以直徑為 28 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 24 第 9 章 螺栓連接件的校核 本次設(shè)計(jì)在許多元件的連接上采用了螺紋鏈接，所以對(duì)所有的螺紋連接進(jìn)行校核是很有必 要的，本次主要對(duì)升降臺(tái)與剖分式螺母套的螺紋及箱體與地基的螺紋進(jìn)行校核。 降臺(tái)與剖分式螺母套的螺紋校核 升降臺(tái)與剖分式螺母的連接方式是鉸制孔用螺栓進(jìn)行鏈接，這種螺栓承受橫向剪切載荷。這種螺栓桿與孔壁之間是過(guò)盈配合，接觸表面承受擠壓應(yīng)力；而在連接接合面處，螺栓桿則承受剪切應(yīng)力。因此，應(yīng)該對(duì)其擠壓和剪切強(qiáng)度分別進(jìn)行計(jì)算。升降臺(tái)與剖分式螺母螺紋的鏈接結(jié)構(gòu)和受力如圖 9 圖 9紋連接示意圖 螺栓桿與孔壁的擠壓強(qiáng)度條件為 : ? ?? ??m ? ???? ??204 式中 F —— 螺栓所受的工作剪力， N； 螺栓剪切面的直徑， 螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度， 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)要求，額定舉升高度為 3t，得到各個(gè)螺栓承受的北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 25 工作剪力 6 7 542 0 0 ???? 再由上述公式可得： M P p 6 7 5m i ??? M P 3194367542220???? ???綜上所述，預(yù)選螺栓的性能等級(jí)為 服極限為 240 螺紋連接件的許用切應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力由以下公式所確定： 對(duì)于鋼， ? ? ? ?S ??????? , ，取根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》的表 5? 。 所以， ? ?M P a ??? ??? ? M P a ??? ??滿足要求。 綜上所述，升降臺(tái)與剖分式螺母套之間的螺紋連接采用鉸制孔螺栓 5，性能等級(jí)為 體與地基的螺紋校核選擇 箱體與地基之間是采用普通螺栓連接的，因?yàn)橄潴w受力矩較大，為了防止箱體的最大受力處被壓碎或產(chǎn)生一些間隙，所以需要對(duì)其進(jìn)行校核，使受載后地基接合面應(yīng)力的最大值不超過(guò)允許值，最小值不小于零。所以： ? ???? ???? m a xm a x 0m a xm ??? ?? ?，代表受載前由于預(yù)緊力所受的擠壓應(yīng)力； 為加載后接合面上所產(chǎn)生的最大的附加擠壓應(yīng)力。由于地基剛性大，螺栓剛度相對(duì)較小，可用近似公式計(jì)算? 式中， W 是接合面的有效抗彎截面系數(shù)。其許用擠壓應(yīng)力如表 9 表 9接接合面材料的許用擠壓應(yīng)力 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 26 材料 鋼 鑄鐵 混凝土 磚 木材 ? ?p? /.8 s? （ ? 分析，螺紋連接預(yù)選為 需 9 個(gè)螺栓，其性能等級(jí)為 鋼制螺栓連接的預(yù)緊力 由下面公式計(jì)算得到： 碳素鋼螺栓： ? ?10 F s??。螺栓性能等級(jí)選擇 服極限為 3001為螺栓危險(xiǎn)截面面積， 2211 3 1 44 ? ? 所以有： ? ? ? ? ? ? s 9 4 2 0 43 0 ~????? ? 這里 7100N。 箱體地面為一長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為 417為 390彎截面系數(shù)為 : 32 113027856 ?。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的升降重量升降機(jī)的尺寸可以得到： ??? 7 3 5 05001 4 7 0 0 。 箱體與地基的接合面的有效面積 A = 159896得： ? ? M P a xm a x????????????a xm ?????M P ??由上可知，螺栓的預(yù)緊力過(guò)大，不符合要求。因此取 20000N，再代入公式計(jì)算得： ? ? M P