海上作業(yè)安全座椅設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

題目： 海上作業(yè)安全座椅設計 院 （系）： 姓 名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導老師： 設計時間： 2016 年 5 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 目錄 摘 要 2 關鍵詞 2 第 1 章緒論 3 第 2 章基礎理論 4 性能 .結構 業(yè)安全座椅 設計的基本原則 6 第 3 章 機械機構設計 第 4章 結論 18 參考文獻 19 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 摘 要 海上 安全座椅 是一種創(chuàng)新設計，旨在保證海上作業(yè)人員在作業(yè)時安全，而且利用先進，簡便，易于控制的機械裝置，輔佐作業(yè)人員完成作業(yè)的設備，具有上下升降功能和左右移動功能，滿足海上高空作業(yè)的方向要求。 本設計主要是研究海上安全座椅的機構可行性，重點放在升降機構的機械部件設計，基于座椅的空間和人體工學安全考慮，升降部件采用帶自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，動力源采用直流電動機，可外接直流電源和直接配置可充放電移動電源。 關鍵詞： 人機工程學 海上安全 座椅 蝸輪蝸桿 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 第 1 章 緒論 海上 安全座椅是一種創(chuàng)新設計，旨在保證海上作業(yè)人員在作業(yè)時安全，而且利用先進，簡便，易于控制的機械裝置，輔佐作業(yè)人員完成作業(yè)的設備，具有上下升降功能和左右移動功能，滿足海上高空作業(yè)的方向要求。 本設計主要是研究海上安全座椅的機構可行性，重點放在升降機構的機械部件設計，基于座椅的空間和人體工學安全考慮，升降部件采用帶自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，動力源采用直流電動機，可外接直流電源和直接配置可充放電移動電源。 第 2 章 基礎理論 業(yè)安全座椅 設計的基本原則 （ 1）安全 座椅的設計首先要絕對保證駕乘者的安全，安全必須有足夠的強度，在碰撞時，座椅可以降低事故造成的乘員傷害，并能起到保護作用。 （ 2）操作方便 座椅設計易于操作和調(diào)整手柄和按鈕的布置必須在乘客能伸出位置，并按照一般人的習慣和中等強度手法。 （ 3）乘坐舒適性 座椅的設計必須能使乘客保持良好的姿勢，脊柱的彎曲性，保證合理的體壓分布，使肌肉放松，血液循環(huán)正常；并有腰部支撐，腰背貼和感和側向穩(wěn)定感。能有效地隔離振動衰減或道路，滿足大部分的乘員坐姿舒適性的要 求。 座椅尺寸是指人體測量數(shù)據(jù)，和一個坐著的人的人體尺寸是合適的；座椅靠背的結構和尺寸應考慮腰部的全力支持，使脊椎接近自然曲線；椅面必須有足夠的墊料和適當?shù)挠捕缺ＷC臀部坐骨承受身體的重量，和它可以將重量均勻分布在靠近坐骨區(qū)域壓力有用；在前沿的座位，大腿和椅子之間的壓力應盡量減少；座位應該是：坐他們輕松地變換姿勢，身體靈活順暢的自動調(diào)整，但必須防止滑移，的形狀和其功能大小的座位。 安全座椅總成包括一個座墊和靠背，頭枕，骨骼，皮膚，振動機制，調(diào)整機制等。根據(jù)座墊的設計原則和靠背的形狀和曲線應力 曲線和臀部曲線吻合，可以支持到腰椎，不會因血液循環(huán)不良引起的四肢麻木，長時間騎行不易感到疲勞；骨架和機構應能滿足要求的強度要求。通過對座椅靠背的前后，傾斜角度，頭枕和空調(diào)的劣勢是有限的，所以大多數(shù)人是在一個舒適的狀態(tài)。 業(yè)安全座椅 的 舒適 坐在一個位置，身體支持脊柱，骨盆，腿和腳。脊柱是人體的主要支柱，由 24 個椎骨和五塊骨頭和 4 塊尾骨的鏈接，如圖 2示，從上到下頸椎骨（共 7 天），胸椎（ 12），腰椎（ 5 節(jié)）和間椎體的軟骨和韌帶連接，使身體可以進行彎曲，伸展，側彎和扭轉的動作，活動受限。頸椎和肋骨肋 骨支撐頭部，胸部的主要構成，身體姿勢，負荷承擔腰椎間盤和骨頭。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 圖 2體脊椎構造 圖 2體在各種不同狀態(tài)下腰椎彎曲形狀 由于重量的椎骨下截面的增加，因此從上向下逐漸變厚和較大的椎骨。體重的腰部，所以最厚的腰椎。這是脊柱的生理基本形式 .實現(xiàn)彎曲，側彎和扭轉人類的運動，所以它更容易損傷或腰椎彎曲變形。 從脊柱的側面觀察，看到脊柱呈現(xiàn)頸，胸，腰，骨骼四彎曲部分，其中頸椎和腰椎曲度凸宋、骨架曲線凸 向后向前。成人脊柱的自然彎曲應如圖 2示。在這種情況下，在正常位置的椎骨的軸承表面，光盤不錯位的趨勢。一旦人體的自然曲率變化，它會導致只有盤之間的壓力，導致腰椎疼痛。 圖 2示了在各種不同的姿勢，腰椎曲度的形狀。曲線 B 代表側全身放松，脊柱的自然曲線；曲線 C 是最接近人體脊椎彎曲姿勢；曲小灣時，軀干和大腿之間的角度為 900 例，脊柱嚴重變形時，對椎間盤壓力不正常分布。因此，要想使坐姿能形成接近正常的脊柱的自然彎曲，軀干和大腿之間必須 135 角和座椅的設計應使坐適當支持腰部，腰部彎曲的自然彎曲，在腰部和背部肌 肉的放松狀態(tài)。 當人們坐著，大腿和上身的重量必須由座支撐。身體的結構是骨盆骨盆下兩圓骨，稱為坐骨結節(jié)，如圖 2示。這兩個小區(qū)域，可以支持大部分的體重。覆蓋的皮膚外，他們可以得到豐富的動脈血供，如腳底；在髖關節(jié)邊緣的部分，血液循環(huán)，在這部分的靜脈（含氧少）；坐的時候，覆蓋著坐骨結節(jié)皮膚能更好地抵御壓力恒定。因此，在座椅表面的壓力分布是在臀部坐骨結節(jié)處達到最大，由此向外壓力逐漸減小直至和座位前接觸下大腿，壓到最低。軟墊層應適當，部分坐骨墊應該支持，有必要在座位上承受 60 左右的重量，和其余的應該比它更軟，為了 能將重量分布在一個區(qū)域?；刈鶋毫Ψ植迹瑧撌羌珉喂呛脱倒莾刹糠质亲罡叩?，后面的設計在所謂的“雙擁”準則。兩靠背支持，提供支持的肩胛骨，稱為肩，位置相當于一個高 5 和 6 胸椎之間；腰椎彎曲部分所提供的支持和呼吁的腰，相當于一個高度介于 4 和 5 腰椎的位置。座椅的不同用途，兩個點的作用是不相同的作用。在座位上休息，腿角大（一個舒適的 115 度角），坐的身體向后傾斜，只要支持穩(wěn)定的肩部，腰部沒有得到一個舒適的坐姿。因此，它是擔負起主要作用；與座位的一般操作，由于操作的要求，身體需要略前傾，肩胖骨部分幾乎沒有接觸到靠背，所 以只有腰起支撐作用，一般不需要設置的肩膀通過。通過支持腰背部疼痛和疲勞降低的主要措施，輕則，它只會靠肌肉來保持腰部曲線，勢必會造成腰肌疲勞和損傷。考慮到人體的高度差，腰部位置差異較大，在某些重要的操作位置應能通過該裝置，區(qū)位條件調(diào)整腰部，即使最好的腰是由凸形調(diào)整的手段。 腿的大腿主動脈立即表面和膝蓋以下，在這一部分中，任何持續(xù)的壓力會給極端不適的原因和腫脹的感覺需要適當縮短座椅，座椅前面的維修周期和使用軟買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 泡沫墊和其他措施來防止這種情況發(fā)生的。同時，也使從樓層高度的座位是足夠低的，腳踩在地板上，讓其感覺的重要 部分的人沒有任何壓力。的坐骨閥座表面應接近水平。圖 2表的股骨骨盆部分的前視圖，與股結股部分伸出 2 座椅的設計必須能讓人經(jīng)常地改變自己的姿勢和位置，以便減輕壓力和活動伸展各部分肌肉 。 業(yè)安全座椅 的 體壓分布 人在坐姿狀態(tài)下，體重作用在座面和靠背上的壓力分布稱為坐態(tài)體壓分布，它與坐姿及座椅的結構密切相關，對于體壓的研究是目前人們對座椅進行研究的主要方法和參數(shù)。體壓分布的測量一般采用等高線的形式反映壓力分布狀況。 （ a）靠背 (b)座墊 圖 2骨盆的位置可以比喻為倒錐形，并與主髖椅子接觸兩坐骨薄肌層。大約 75%的身體的重量是由一塊骨盆的支持（通過一個薄的肌層肌層支持下骨盆） .紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 經(jīng)外，壓力逐漸降低。為了減少髖關節(jié)下部的壓力，座面一般應設計成一個靠墊，柔軟性使坐骨約 60%的身體支撐的重量是適當?shù)模彳浀淖鴫|，增加臀部和座椅表面的接觸面積，提高了應力集中現(xiàn)象，臀部承受壓力，減緩疲勞當支點的坐骨，可以延長時間坐。但無論怎樣，保持一個固定的位置很長一段時間，在循環(huán)血容量的臀部小血管會降低和 控制身體的生理功能會下降，這種連續(xù)的復合動作的肌肉會擠壓引起的疲勞。只有不斷的鍛煉身體的延緩疲勞的到來的各個部分，同樣會對腰肌，盡管腰椎曲度形狀不同姿勢的不同影響，一些小一些，但無論哪種姿勢，長時間乘坐位置會產(chǎn)生靜態(tài)和疲勞。因此，在設計中應考慮任何一座改變坐姿的可能性。 人體與座椅之間的壓力分布是所謂的體壓分布的姿勢，身體的壓力分布態(tài)勢是影響乘坐舒適性是最重要的因素。人坐，大多數(shù)體重（約 80%）后的臀部和隆起的背部和肌肉在座椅表面附著。座椅的各部分受力分布。 三維 人類活動的空間維度（動態(tài)尺寸）是相對于人體靜態(tài)尺寸。人體靜態(tài)尺寸，注重人的自然結構，沒有考慮到人體姿勢和活動。人類活動空間的維度，指的是人體的最終實現(xiàn)三維空間，關注人們的日常態(tài)度和活動。雖然人體靜態(tài)尺寸參數(shù)可以解決身體的大小的關系許多工業(yè)產(chǎn)品的造型設計，但在處理設備的人或從事某種作業(yè)并不是靜止不動的。因此，人們更多的是關注身體的手，腳可以在不同姿勢的活動范圍?？蛇_性是指在特定的空間位置，通過改變臂或腿和延伸長度方向，手或腳能接觸的空間評價對象。常見的活動圖是測 試的可及性和產(chǎn)品設計的重要依據(jù)的主要方法 .的行為是非常豐富的，它可以產(chǎn)生多種空間尺度的活動例如，電梯一個人，橫向，橫向抬起手臂，斜舉可以推，拉，伸，屈，接受，發(fā)送，沿著不同的方向和角度的旋轉，手臂的動作，手臂動作，上臂的動作，小臂的動作，在動作的同時，手臂，下臂協(xié)調(diào)動作等。人的手腕上也有很多的運動方向，人的手指更靈活。腳和腿還舉出無數(shù)。如果頭部的組合，軀干和四肢協(xié)調(diào)，動作的同時，運動方向，運動范圍，一些動作，幾乎是統(tǒng)計。因此，真正的人類的空間尺度的多關節(jié)難以描述。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 體坐姿功能尺寸 所謂產(chǎn)品功能尺寸是指以人體尺寸參量為基礎，考慮該產(chǎn)品的某項功能相對人體尺寸參量做修改的產(chǎn)品尺寸。 國家標準規(guī)定了不同身高等級的成年人坐姿功能尺寸設計的基本條件、功能尺寸、關節(jié)功能活動角度、設計圖和使用要求。主要用人體模版來設計和確定坐姿條件下的座椅、工作面、支撐面 、調(diào)節(jié)配件配置是的功效學要求。 進行座椅設計，不能不考慮室 內(nèi) 特定的范圍和環(huán)境。人體關節(jié)的舒適性是進行 座椅 設計的主要考慮因素。圖 示的是人體各關節(jié)之間的 關系。 圖 舒適的坐姿關節(jié)角度 良好的結構工藝性 。 座椅設計方案 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 第 3 章 機械機構設計 設計的設計要求 機械部分的設計中的一個重要內(nèi)容是整機的設計。因此，有必要考慮從這臺機器作為一個整體的設計。對該步驟通常包括零件設計：選擇部分類型；確定部分負荷；元器件失效分析；零件材料的選擇，通過承載力計算初步確定主要尺寸的零件；零件的結構合理性分析；制定詳細的圖紙和裝配圖紙。由廠專業(yè)大量生產(chǎn)標準部分主要是根據(jù)機器的工作要求和承載力計算，通過標準的理性選擇。 根據(jù) 流程和標準化的原則，對零件的結構設計分析的基礎上，理性的部分結構。精確的分析和計算，如果該零件的結構不合理，不但可以節(jié)約人力和材料，甚至部件的組合不能組裝成符合機器的工作和維護好零件的要求，或干脆不安裝。 1） 國內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展狀況 國內(nèi)的減速器齒輪傳動和蝸桿傳動。但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比和機械效率低的問題。也有在材料的質量和工藝的許多弱點。由于傳動理論，在技術水平和材料質量沒有突破，所以沒有從根本上解決傳輸功率，傳動比大，體積小，重量輕，機械效率高，這些基本要求。 標 機器在預定工作期限內(nèi)必須具有一定的可靠性。提高機器可靠度的關鍵是提高其組成零部件的可靠度。此外，從機器設計的角度考慮，確定適當?shù)目煽啃运?，力求結構簡單，減少零件數(shù)目，盡可能選用標準件及可靠零件，合理設計機器的組件和部件以及必要時選取較大的安全系數(shù)等，對提高機器可靠度也是十分有效的。 該機的經(jīng)濟性是一個綜合性的指標，該機的設計應該最大限度的經(jīng)濟思考。提高設計和制造經(jīng)濟的主要途徑：盡可能先進的現(xiàn)代設計理論和方法的使用，以買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 優(yōu)化參數(shù) ，以及 術的應用，加速設計過程，降低設計成本；合理的組織設計和制造過程；（ 3）最大限度地生產(chǎn)標準化，系列化和通用部件；（ 4）和材料的合理選擇，提高零件的工藝結構，盡可能采用新材料，新結構，新工藝和新技術，材料少，重量輕，加工成本低，易于裝配和盡量提高機器造型設計，擴大銷售。 為了使用經(jīng)濟的主要途徑是提高機：（ 1）提高了機器的機械化和自動化水平，以提高機器的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質量；（ 2）選擇更高效的動力傳輸系統(tǒng)，以及支撐裝置，從而降低能源消耗和生產(chǎn)成本；第三，注意適當?shù)谋Ｗo挖掘，潤滑和密封裝置，以延長機器的 使用壽命，并避免環(huán)境污染。 機器必須在預定的工作時間有一定的可靠性 .外，從機械設計的角度考慮，確定適當?shù)募墑e的可靠性，力求結構簡單，減少了零部件的數(shù)量，盡可能選用標準件和可靠的零部件，機械零部件設計合理以及必要的選擇一個更大的安全系數(shù)，提高機可靠性也很有效。 （ 1）蝸輪蝸桿減速器的特點 蝸輪蝸桿減速器 是具有反向自鎖功能，有較大的減速 比 ， 輸入輸出軸承 90度空間布置 。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高 。 蝸輪蝸桿減速器 是以蝸桿為主動裝置 作為傳動裝置，蝸輪蝸桿的作用下，機器運轉起來，在這個過程中蝸桿傳動基本上克服過去與傳動的摩擦損失；制動裝置蝸輪，蝸輪，使機器停止運行時，參與工藝蝸桿蝸輪的靜摩擦力達到最大值，在瞬間停止機器運動。在工業(yè)生產(chǎn)中，節(jié)約了時間，提高了生產(chǎn)效率，并在機械減速裝置的工藝設備，通過用戶的口碑是當代工業(yè)設備前臺實現(xiàn)轉矩，傳動比大，噪音低，穩(wěn)定性高，機械傳動裝置減速壟斷是最好的選擇。 （ 2） 設計方案 A、箱體 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 (1)：蝸輪蝸桿箱體的確定； (2)：軸承孔尺寸的確定； (3)：箱體的結構設計； b. 軸承旁連接螺栓凸臺結構尺寸的確定 B、軸系部件 (1) 蝸輪蝸桿減速器軸的結構設計 a. 軸的徑向尺寸的確定 b. 軸的軸向尺寸的確定 (2)軸系零件強度校核 a. 軸的強度校核 b. 滾動軸承壽命的校核計算 第二章 減速器的總體設計 傳動裝置的總體設計 擬訂傳動方案 本傳動裝置用于 滑輪提升繞卷 ，工作參數(shù)： 額定 工作拉力 F=作速度 =s， 纜繩滾筒 直徑 D=40傳動效率 =包括滾筒與軸承的效率損失），連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)；使用壽命 8年。環(huán)境最高溫度 40。本設計擬采用蝸輪蝸桿減速器，傳動簡圖如圖 示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 圖 動裝置簡圖 1 電動機 2、 4 聯(lián)軸器 3 級蝸輪蝸桿減速器 5 傳動滾筒 6 輸送帶 由于效率到使用的情況和作業(yè)環(huán)境，選用低轉速高扭直流電機，所以考慮取消聯(lián)軸器。 電動機的選擇 （ 1）選擇電動機的類型 按工作條件和要求，選用 24動機 ,封閉式結構。 （ 2）選擇電動機的功率 電動機所需的功率 式中 工作機要求的電動機輸出功率，單位為 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 電動機至工作機之間傳動裝置的總效率； 工作機所需輸入功率，單位為 電機功率 =*V= 由于是上下升降運動 ， 安全系數(shù) 至少要兩倍， 以至少要采用 900流 電機。 動裝置 ，停止供電時，重物不會掉落采用帶 剎車電機 信號 的干擾電機連接線須采用 屏蔽線 計算傳動裝 置的運動和動力參數(shù) （ 1）各軸的輸入功率 軸 軸= 2）各軸的轉速 電動機： 轉速可調(diào)，現(xiàn)額定 960 r/： n 1= 60： 1160/30=32 r/ 3）各軸的輸入轉矩 電動機軸：550pd/550 60= m 軸： 9550pd/550 60= m 軸： 9550pd/550 60= m 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 傳動零件的設計計算 蝸輪蝸桿傳動設計 一 料、精度 根據(jù) 薦采用漸開線蝸桿蝸輪材料的選擇（子） 45鋼，淬火和回火的整體，表面淬火，齒面硬度 45 50輪齒環(huán)材料選擇屬型鑄造，軋制負荷運行后， 8級精度，標準保證側 C. 二 （ 10）嚙合效率 由 m/ =1 16 1 = an t = 11）傳動效率 取軸承效率 2=攪油效率 3= = 1 2 3=2=i =106 1440= 12）檢驗 m2 值 m2 =0. =1820 選參數(shù)滿足齒面接觸疲勞強度要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 (3)熱平衡計算 估算散熱面積 A A= 驗算油的工作溫度 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 室溫0t：通常取 20 。 散熱系數(shù)0 W/( )。 207 0 5 11 0 0 011 0 0 0 01 80 油溫未超過限度 （ 4）按彎扭合成應力校核軸的強度 繪出軸的結構與裝配圖 (a)圖 繪出軸的受力簡圖 (b)圖 繪出垂直面受力圖和彎矩圖 （ c）圖 1 a N 2 t N a a n F N 軸承支反力： R r+算彎矩： 截面 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 截面 繪制水平面彎矩圖 (d)圖 軸承支反力： H 面 繪制合成彎矩圖 (e)圖 222 N m 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 速軸的彎矩和 轉矩 (a)軸的結構與裝配 (b)受力簡圖 (c)水平面的受力和彎矩圖 M M A B B A a )( b )( c )( d )( e )( f )( g )買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 (d)垂直面的受力和彎矩圖 (e)合成彎矩圖 (f)轉矩圖 (g)計算彎矩圖 22 N m 繪制轉矩圖 (f)圖 105 N 86 N m 繪制當量彎矩圖 (g)圖 轉矩產(chǎn)生的扭剪 應力按脈動循環(huán)變化，取 面 222 N m 校核危險截面 5 1 ，安全。 蝸桿軸的設計 （ 1）選擇軸的材料 選取 45 鋼，調(diào)質處理，硬度 30，強度極限 B =650 服極限s=360 曲疲勞極限 1 =300 切疲勞極限 1 =155 稱循環(huán)變應力時的許用應力b 1=60 M P 335 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 圖 桿軸的結構草圖 第四章 其他零件設計 聯(lián)接的選擇和強度校核 1 高速軸鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 高速軸采用蝸桿軸結構，因此無需采用鍵聯(lián)接。 2 低速軸與蝸輪聯(lián)接用鍵的選擇和強度校核 (1) 選用普通平鍵（ 按低速軸裝蝸輪處的軸徑 d=77及輪轂長 l =73 查表，選用鍵 22 14 63 2003。 (2) 強度校核 鍵材料選用 45 鋼，查表知 M P 20100 ，鍵的工作長度買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 412263 72142 公式的擠壓應力 M P ak 3 p小于p，故鍵的聯(lián)接的強度是足夠的。 聯(lián)軸器的選擇和計算 高速軸輸入端的聯(lián)軸器 計算轉矩 ，查表取 K ，有， 查表選用 彈性套柱銷聯(lián)軸器，材料為 35 鋼，許用轉矩 125 ，許用轉速 4600 n r/記： 0 50 84。 選鍵，裝聯(lián)軸器處的軸徑為 30用鍵 8 7 45 79， 對鍵的強度進行校核，鍵同樣采用 45 鋼，有關性能指標見（ 鍵的工作長度 37845 公式的擠壓應力 M P ak 3 p ，合格。所以高速級選用的聯(lián)軸器為 軸器 30 50 84，所用的聯(lián)結鍵為 8 7 45 9。 低速軸輸出端的聯(lián)軸器 根據(jù)低速軸的結構尺寸以及轉矩，選用聯(lián)軸器 0 70 84，所用的聯(lián)