立體車庫(kù)輔助入庫(kù)裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目 立體車庫(kù)輔助入庫(kù)裝置設(shè)計(jì) 姓 名 龔磊 學(xué) 號(hào) 1010100b23 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 10機(jī)電6班 指導(dǎo)教師 楊小?。ǜ苯淌冢?日 期 2014年6月1日 立體車庫(kù)輔助入庫(kù)裝置設(shè)計(jì) 摘 要 隨著科技的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高，小汽車成為每家每戶必不可少的交通工具，怎樣安全有效的停車成為一個(gè)讓人頭疼的難題。本文設(shè)計(jì)了一種立體車庫(kù)輔助入庫(kù)裝置，本裝置固定在地面以下，可以實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、平移三種運(yùn)動(dòng)，通過三種運(yùn)動(dòng)的配合，可以校正汽車的位置和角度，從而將汽車安全有效的送入車庫(kù)升降庫(kù)位，這樣就減小了人工駕駛?cè)霂?kù)的難度。本文設(shè)計(jì)包

2、括方案的選取、整個(gè)機(jī)械部分和各個(gè)零部件的參數(shù)選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算，達(dá)到各個(gè)運(yùn)動(dòng)之間既不干擾，又能完成所要求的運(yùn)動(dòng)。 關(guān)鍵詞：停車 立體車庫(kù) 輔助入庫(kù) 升降 The Design Of Parking Garages Auxiliary Equipment Abstract With the progress of science and technology and the improvement of people's life quality，car has become an indispensable means of transportation in every fam

3、ily ，but it becomes a big problem to park safely and efficiently.This paper designs an auxiliary storage device of three-dimensional garage,it is fixed on the ground,which can go up and down and rotate and move ,as a result ,it can correct the position and angle of the car and move the car to the ga

4、rage safely and efficiently ,which reduces the difficulty of manned operation Design in this paper including the selection of scheme, the whole machinery parts and various parts of parameters selection, structural design and relevant calculation,neither reached the interference between the various s

5、ports, but also accomplish the desired motion.Key Words: Parking Parking garage Auxiliary storage Lift 目 錄摘 要IAbstractII目錄 III1 緒論11.1 選題背景11.2 立體車庫(kù)現(xiàn)有種類41.3 輔助入庫(kù)裝置設(shè)計(jì)目的和意義42 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成52.1 設(shè)計(jì)前的分析52.2 方案設(shè)計(jì)與選擇52.3 輔助入庫(kù)裝置工作原理63 液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)83.1 設(shè)計(jì)要求和目的83.2 液壓缸的設(shè)計(jì)83.3 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)94 移動(dòng)導(dǎo)軌工作臺(tái)的設(shè)計(jì)114.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及已知參數(shù)11

6、4.2 確定設(shè)計(jì)方案114.3 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇124.3.1 工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算134.3.2 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算134.3.3 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型144.3.4 步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的選用164.3.5 聯(lián)軸器的選用184.3.6 絲杠兩端軸承的選取184.3.7 鍵的選擇185 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)195.1 設(shè)計(jì)目的和方案195.2 設(shè)計(jì)要求及已知參數(shù)195.3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比195.4 電動(dòng)機(jī)的選擇205.5 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算205.6 初算軸的直徑205.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)215.7.1 擬定軸上零件的裝配方案215.7.2 軸的

7、校核215.8 圓柱齒輪減速器的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)225.9 圓柱蝸桿和渦輪的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)245.10 軸承的選用276. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)31 6.1控制系統(tǒng)的選擇31 6.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理31 6.3步進(jìn)電機(jī)控制及運(yùn)行方式34 6.4控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)34 6.4.1控制流程分析34 6.4.2程序設(shè)計(jì)357 機(jī)械吊臂示意圖38結(jié)束語(yǔ)39致 謝40參考文獻(xiàn)41IV 1 緒論 1.1 選題背景 立體車庫(kù)設(shè)備的應(yīng)用已有30多年的歷史了。發(fā)展較早、較好的有日本、韓國(guó)、臺(tái)灣、德國(guó)等。我國(guó)在20世紀(jì) 80年代開始研制和使用立體停車設(shè)備。20世紀(jì)80年代是起步階段，20世紀(jì)90年代以來，隨著汽車工業(yè)和建

8、筑工業(yè)的發(fā)展，尤其是轎車進(jìn)入家庭后，立體車庫(kù)設(shè)備的應(yīng)用逐步推廣，已經(jīng)形成了新興停車設(shè)備行業(yè)，步入了引進(jìn)、開發(fā)、制造、使用相結(jié)合的初步發(fā)展階段。2008年國(guó)內(nèi)進(jìn)行安裝的立體車庫(kù)達(dá)到687個(gè)，比2007年的652個(gè)增加了35個(gè)，增長(zhǎng)了5.37%。2008年在中國(guó)整體外貿(mào)出口增速大幅下滑的情況下，立體停車設(shè)備出口額增長(zhǎng)仍達(dá)到了68.1%的增速。近年來立體停車設(shè)備經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自我研制開發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)水平已經(jīng)有了很大的提高。許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。車輛無(wú)處停放的問題是城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定階段產(chǎn)生的結(jié)果，立體車庫(kù)與傳統(tǒng)地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)勢(shì)

9、。首先是節(jié)地優(yōu)勢(shì)，以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40的面積，而采用雙層立體車庫(kù)，可使地面的使用率提高80-90,如果采用地上多層（21層）立體車庫(kù)的話，50的土地面積上便可存放40輛車，可以節(jié)省土地資源和減少土建開發(fā)成本。第二是安全和方便優(yōu)勢(shì)，以往停車，速度慢、效率低，對(duì)開車司機(jī)有一定的技術(shù)要求，甚至經(jīng)常引發(fā)車禍，而立體車庫(kù)輔助入庫(kù)裝置卻能提高汽車入庫(kù)效率，減少人工駕駛?cè)霂?kù)難度，還能自動(dòng)校正位置、角度，非常方便。從我國(guó)機(jī)械式車庫(kù)實(shí)際安裝情況看，由于PSH（升降橫移）類具有類型多、規(guī)?？纱罂尚　?chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，決定了PSH類應(yīng)用較為廣泛，數(shù)量占絕大多數(shù)，

10、今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是PSH的天下，具有廣闊的發(fā)展前景。1.2 立體車庫(kù)現(xiàn)有種類 升降橫移類機(jī)械式停車設(shè)備：采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：由于型式比較多，規(guī)?？纱罂尚?，對(duì)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，因此使用十分普遍。鋼結(jié)構(gòu)部分、載車板部分、鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占70%。不足點(diǎn)：每組設(shè)備必須留有至少一個(gè)空車位；為鏈條牽動(dòng)運(yùn)行過程不具有防止傾斜墜落功能。垂直循環(huán)類機(jī)械式停車設(shè)備：采用垂直方向做循環(huán)運(yùn)動(dòng)來存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：省地,在58m2的地方建起大型垂直循環(huán)類機(jī)械停車庫(kù)，可容納34輛轎車，可省去購(gòu)置土地的大量費(fèi)用。在停車設(shè)備的市

11、場(chǎng)份額約占3-5%。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒有完善的閉鎖和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對(duì)比較故障率高。最遠(yuǎn)車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長(zhǎng)，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差，因此有的用戶開始拆除。水平循環(huán)類機(jī)械式停車設(shè)備：采用一個(gè)水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)來存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：可以省去進(jìn)出車道，提建于狹長(zhǎng)地形的地方，降低拉通風(fēng)裝置的費(fèi)用，若多層重疊可為大型停車場(chǎng)。但因一般只有一個(gè)出入口，所以存取車時(shí)間較長(zhǎng)。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占3-5%。不足點(diǎn)：但因一般只有一個(gè)出入口，所以存取車時(shí)間較長(zhǎng)，最遠(yuǎn)車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時(shí)間依次

12、取車時(shí)間過長(zhǎng)，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差，因此有的用戶開始改造。多層循環(huán)類機(jī)械式停車設(shè)備：采用通過使載車板作上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)車輛多層存放的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：無(wú)需坡道，節(jié)省占地，自動(dòng)存取，建于地形細(xì)長(zhǎng)且地面只允許設(shè)置一個(gè)出入口的場(chǎng)所。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占1-2%。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對(duì)比較故障率高。 最遠(yuǎn)車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長(zhǎng)，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差，因此有的用戶開始改造。平面移動(dòng)類機(jī)械式停車設(shè)備：在同一層上用搬運(yùn)或起重機(jī)平面移動(dòng)車輛或泊車板平面橫移存取車輛，亦可搬運(yùn)機(jī)和升降機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多層平面移動(dòng)存取車輛的機(jī)械式停

13、車設(shè)備。特點(diǎn)：一般設(shè)置在地上或半地下，準(zhǔn)無(wú)人方式，地平面層為自走式，不僅降低建立立體車庫(kù)投資費(fèi)用，而且地平面層可停放大尺寸車輛。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占2-3%。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對(duì)比較故障率高。 存車超過20輛時(shí)，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長(zhǎng)，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差。堆垛類機(jī)械式停車設(shè)備：以巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)將進(jìn)到搬運(yùn)器的車輛水平且垂直移動(dòng)到存車位，并用存取機(jī)構(gòu)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：巷道堆垛類立體停車庫(kù)設(shè)備是20世紀(jì)60年代后歐洲根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)原理設(shè)計(jì)的一種專門用于停放小型汽車的立體停車設(shè)備。是一種集機(jī)、光、電、自動(dòng)控制為一體的全自動(dòng)化立體停車設(shè)備

14、，它的出現(xiàn)解決了人們希望解決的大型自動(dòng)化停車難題；全封閉車庫(kù)，存車安全等特點(diǎn)。該類車庫(kù)主要適用于大型密集式存車。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占3-5%。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)有完善的閉鎖和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對(duì)比較故障率高。最遠(yuǎn)車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長(zhǎng)，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差，因此有的用戶開始改造。垂直升降類機(jī)械式停車設(shè)備：垂直升降類汽車停車設(shè)備亦可稱為塔式立體停車設(shè)備，通過提升機(jī)的升降和裝在提升機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車板橫移，實(shí)現(xiàn)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。特點(diǎn)：整個(gè)存車庫(kù)可多達(dá)2025層，即可停放4050輛車，占地面積不到

15、50m2 ，空間利用率最高。適宜建筑在高度繁華的城市中心區(qū)域以及車輛集中停放的集聚點(diǎn)。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占3-4%。不足點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)有完善的閉鎖和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對(duì)比較故障率高。最遠(yuǎn)車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長(zhǎng)，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實(shí)用性差，因此有的用戶開始改造。簡(jiǎn)易升降類機(jī)械式停車設(shè)備：車位分成上、下二層或二層以上，借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)使汽車存入或取出的簡(jiǎn)易機(jī)械式停車設(shè)備叫做簡(jiǎn)易升降類機(jī)械式停車設(shè)備。簡(jiǎn)易升降類機(jī)械式停車設(shè)備一般為準(zhǔn)無(wú)人方式，即人離開后移動(dòng)汽車的方式。特點(diǎn)：這類停車設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易，多用于

16、私人住宅、企事業(yè)單位、地下室等。該類停車設(shè)備可充分利用地下室空間場(chǎng)所，在面積一定時(shí)將至少增加二倍以上的停車位。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占5-8%。不足點(diǎn)：整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)，力學(xué)結(jié)構(gòu)不合理，二層以下可以，三上升降運(yùn)行時(shí)擺動(dòng)幅度過大，風(fēng)力過大時(shí)發(fā)生搖晃，連設(shè)計(jì)人員自己都擔(dān)心，留有巨大的安全隱患，是停車設(shè)備需要技術(shù)改進(jìn)的產(chǎn)品，否則將被淘汰。汽車專用升降機(jī)：汽車專用升降機(jī)是專門用作不同平面的汽車搬運(yùn)的升降機(jī)，它只起搬運(yùn)作用，無(wú)直接存取的作用。特點(diǎn)：可以代替汽車進(jìn)出車庫(kù)的斜坡道，大大節(jié)省空間，提高車庫(kù)利用率，汽車專用升降機(jī)常用于地下或樓層、屋頂或建筑內(nèi)自走式車庫(kù)存取汽車的搬運(yùn)。1.3 輔助入庫(kù)裝置設(shè)計(jì)目

17、的和意義 如今家用轎車保有量迅速增加，導(dǎo)致停車位的緊張，除了建設(shè)專門的地下車庫(kù)，道路兩旁也開辟了臨時(shí)的停車場(chǎng)，還有專業(yè)公司建設(shè)的立體車庫(kù)。然而，一個(gè)重大的問題擺在我們面前，就是如何安全高效的將車倒入車庫(kù)。目前，高檔一點(diǎn)的小車帶有智能泊車輔助系統(tǒng)，能較快安全地將車倒入車庫(kù)，但對(duì)于普通大眾性小汽車，不具有此功能，是一大難題。為了提高汽車入庫(kù)效率，減小人工駕駛難度，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種立體車庫(kù)輔助入庫(kù)裝置，能夠在汽車較隨意停放后，自動(dòng)校正其位置、角度，并送入車庫(kù)升降庫(kù)位。 2 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成2.1 設(shè)計(jì)前的分析 要設(shè)計(jì)一種立體車庫(kù)輔助入庫(kù)裝置，該裝置起一種輔助停車的作用，能夠在汽車較任意停放后自動(dòng)

18、校正其位置、角度并送入車庫(kù)載車板上，要實(shí)現(xiàn)以上幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，必須有三個(gè)自由度，X、Y方向的運(yùn)動(dòng)和繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣輔助裝置上的汽車可以到達(dá)平面上任意位置，從而能夠?qū)④嚢踩珳?zhǔn)確的停在載車板上。2.2 方案設(shè)計(jì)與選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)前的分析，查閱相關(guān)資料，在老師的精心輔導(dǎo)下，初步想出來三種設(shè)計(jì)方案，以下是三種方案：方案一：升降叉車 在去工廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)的過程中，可以看到很多的叉車，叉車同正常車一樣，可到達(dá)水平面的任意位置，叉車前面的裝置采用液壓升降桿可實(shí)現(xiàn)上下方向的運(yùn)動(dòng)。利用這種裝置，先將車托起，叉車再運(yùn)動(dòng)到載車板的指定位置，將車放下，再?gòu)能噹?kù)倒出來，這樣汽車就可以準(zhǔn)確到達(dá)載車板。雖然這種裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)

19、單，但由于載車板的局限性，要求叉車司機(jī)要有較高的技術(shù)，停車效率低還比較繁瑣，所以不宜采用這種裝置。方案二：遙控平板小車 該車緊貼地面，能夠鉆到汽車的底部，將汽車托起，通過上端圓盤的旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)小角度的調(diào)整，平板小車自身也可以運(yùn)動(dòng)，待平板車上的汽車位置調(diào)整好后，圓盤下降，汽車放到載車板上，平板小車再退出來，這樣汽車就準(zhǔn)確無(wú)誤的停放到載車板上了。小車自身的運(yùn)動(dòng)和升降旋轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)均采用遙控器來控制?？紤]到汽車底盤距地面的距離較近，平板小車的上下結(jié)構(gòu)尺寸必須較小，而各個(gè)運(yùn)動(dòng)又不能相互干擾，實(shí)際設(shè)計(jì)存在很大的困難，所以不宜采用。 圖2.1方案三：旋轉(zhuǎn)平移升降平臺(tái)+機(jī)械吊臂 該方案裝置有兩部分組成，上面是機(jī)

20、械吊臂，下面是一個(gè)升降平臺(tái)，下面的升降平臺(tái)用來調(diào)整汽車的位置，待汽車的位置調(diào)整好后，由機(jī)械吊臂將其送入車庫(kù)。旋轉(zhuǎn)平移升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要有三層結(jié)構(gòu)組成，第一層是液壓升降臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)能夠自由升降，可以將整個(gè)汽車托起；第二層是水平移動(dòng)導(dǎo)軌工作臺(tái)，能水平直線移動(dòng)，可以調(diào)整汽車的重心；第三層是一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，能夠及時(shí)調(diào)整汽車的轉(zhuǎn)向。由于方案三可用空間大，在各種運(yùn)動(dòng)互不干擾的情況下，容易實(shí)現(xiàn)，所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用方案三，如圖所示。2.3 輔助入庫(kù)裝置工作原理 如圖所示，當(dāng)汽車重心和升降臺(tái)幾何中心不重合時(shí)，升降臺(tái)先升起一小段距離，同時(shí)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使移動(dòng)導(dǎo)軌軸線和汽車車體垂直，移動(dòng)導(dǎo)軌向左平移，使汽車重心和升降

21、臺(tái)幾何中心重合，之后液壓升降臺(tái)再升起一定距離，將車托起，通過移動(dòng)導(dǎo)軌復(fù)位到原點(diǎn)。此時(shí)車的重心應(yīng)和托盤的幾何中心重合，車的位置不一定端正，上圖所示只是特殊情況，可通過第三層旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將車位置擺正（和立體車庫(kù)載車板相平行），再由上端的機(jī)械吊臂將車吊起送入立體車庫(kù)。 圖2.2 3 液壓升降臺(tái)的設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)要求和目的 司機(jī)停車時(shí)，當(dāng)汽車的重心與升降臺(tái)的幾何中心不一致時(shí)，為避免干擾，升降臺(tái)要先升起一定的高度才能運(yùn)動(dòng)，此高度必須小于汽車底盤距離地面的高度，經(jīng)過下層裝置的旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)，使升降臺(tái)的中心和汽車的重心重合，之后升降臺(tái)再升起，將車托起，再經(jīng)過下層裝置的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)功將車停到整個(gè)輔助裝置的中心并擺

22、正位置，之后由機(jī)械吊臂將汽車吊起送入載車板，升降臺(tái)再?gòu)?fù)位。升降臺(tái)升降運(yùn)動(dòng)采用液壓裝置來實(shí)現(xiàn)，考慮到汽車的安全，升降臺(tái)工作時(shí)必須要保證平穩(wěn)，這里采用三個(gè)單桿式活塞缸，成圓形排列，每120°安裝一個(gè)，為保證液壓缸運(yùn)動(dòng)的一致性，三個(gè)液壓缸的進(jìn)油口連在一起，出油口同樣連在一起。另外，要求液壓缸能在任意位置上停留，停留后不會(huì)因外力作用而移動(dòng)位置，所以 采用鎖緊回路。3.2 液壓缸的設(shè)計(jì) 汽車升降臺(tái)的半徑R=0.8m，移動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)距離為-45-22cm升降臺(tái)的上升速度=0.02m/s公式 G=mg=（2000+75）g=20335N活塞上所產(chǎn)生的推力取 采用圓柱形活塞桿，液壓缸中活塞的直徑為15

23、cm，活塞桿的直徑為8cm =7080N 輸入流量=354=21.24L/min 圖3.1 液壓缸及及活塞桿的配合圖 如圖所示，液壓缸由缸體、上端蓋和下端蓋組成，均采用HT200來鑄造。上端蓋和下端蓋均采用圓柱體螺釘來連接，連接處有密封圈，可防止液壓油的泄露。內(nèi)部的活塞桿由活塞和桿通過防松螺母連接，兩邊有導(dǎo)向環(huán)和格來密封圈，防止油液從兩旁泄露，保證缸內(nèi)所需的壓力。3.3 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于輔助裝置在運(yùn)動(dòng)過程中，升降臺(tái)要升起兩次不一樣的高度，另一方面，對(duì)于不同的車型，底盤的高度不同，升降臺(tái)升起的高度也不同，所以液壓升降臺(tái)必須能夠停留在某個(gè)高度，且停留后不會(huì)因外力作用而移動(dòng)位置，在這里我們采用

24、液壓鎖緊機(jī)構(gòu)，如圖所示。設(shè)置限壓閥的限壓值為0.8MPa，當(dāng)換向閥處于左位時(shí)，壓力油經(jīng)單向閥1進(jìn)入液壓缸左腔，同時(shí)壓力油亦進(jìn)入單向閥2的控制油口，打開閥2，使液壓缸右腔的油經(jīng)閥2及換向閥流回油箱，活塞向右運(yùn)動(dòng)。反之，活塞向左運(yùn)動(dòng)，到了需要停留的位置，只要換向閥處于中位，中位為H型機(jī)能，所以閥1閥2均關(guān)閉，使活塞雙向鎖緊。將液壓缸豎直放，即可實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)的升降和在任意高度的停留?？刂圃韴D如圖所示。 圖3.2 液壓控制原理圖 4 移動(dòng)導(dǎo)軌工作臺(tái)的設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及已知參數(shù)1. X、方向的定位精度均為±0.02mm，初選0.01mm的脈沖當(dāng)量。2、 工作臺(tái)面尺寸 移動(dòng)托板尺寸約1m&#

25、215;0.8m 導(dǎo)軌尺寸約2m 托板移動(dòng)范圍-45-22cm3、工作臺(tái)空載進(jìn)給最快移動(dòng)速度： 6000mm/min，工作臺(tái)滿載（旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上有車時(shí)）進(jìn)給移動(dòng)速度 1000mm/min 加減速時(shí)間t=1s。4.2 確定設(shè)計(jì)方案機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇方案一： 絲杠螺母副的選擇： 滑動(dòng)絲杠副 導(dǎo)軌副的選用： 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌伺服電機(jī)的選用： 交流伺服電動(dòng)機(jī)減速裝置的選用： 齒輪減速箱方案二：絲杠螺母副的選擇： 滾動(dòng)絲杠副 導(dǎo)軌副的選用： 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌伺服電機(jī)的選用： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速裝置的選用： 齒輪減速箱方案對(duì)比并確定最終方案、絲杠螺母副的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足初

26、選0.01mm脈沖當(dāng)量，因?yàn)槎ㄎ痪?#177;0.02mm，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)要有一定的精度損失，大約是1/3-1/2的定位精度，現(xiàn)取為1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，相對(duì)于滑動(dòng)絲杠副，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)效率可達(dá)0.920.96，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速無(wú)爬行現(xiàn)象，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、預(yù)緊后可消除反向間隙。維護(hù)簡(jiǎn)單，同步性好有專業(yè)廠生產(chǎn)，選用配套方便，故選用滾珠絲杠螺母副。同時(shí)選用內(nèi)循環(huán)的形式，因?yàn)檫@樣摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，且徑向尺寸結(jié)構(gòu)緊湊，軸向剛度高。由于定位精度不高，故選擇的調(diào)隙方式是墊片調(diào)隙式，這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，裝卸方便。由于工作臺(tái)最

27、快的移動(dòng)速度Vxmax =6000mm/min，所需的轉(zhuǎn)速不高，故可以采用一般的安裝方法，即一端固定，一端游動(dòng)的軸承配置形式。、導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計(jì)移動(dòng)工作臺(tái)，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。、伺服電機(jī)的選用選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來說還是偏低，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用開環(huán)控制，任務(wù)書初選的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.001mm，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有6000mm/

28、min,故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。、減速裝置的選用選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，如果要選用減速裝置，則應(yīng)選用無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)。4.3 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇4.3.1 工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算按照導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來進(jìn)行估算。包括汽車（汽車最大重量以2T來計(jì)）、上層升降工作平臺(tái)、上層液壓缸、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為2150，G=mg=2150×9.8=21070N

29、。4.3.2 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算、工作載荷的計(jì)算 工作載荷是影響導(dǎo)軌副壽命的重要因素，對(duì)于水平布置的十字工作臺(tái)多采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所承受的最大垂直方向載荷為： 其中F=0，得最大工作載荷5267.5N查表初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的型號(hào)為KL系列。導(dǎo)軌型號(hào)為JSA-LG25型。（長(zhǎng)度為1960mm，額定動(dòng)載荷17.7KN,額定靜載荷22.6KN) 距離額定壽命L的計(jì)算 上述選取的KL系列JSA-LG15型導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過100，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級(jí)，工作速度較低，載荷不大。查表3

30、-363-40，分別取硬度系數(shù)1，溫度系數(shù)1，接觸系數(shù)0.81，精度系數(shù)0.9，載荷系數(shù)1.5，帶入式（3-33）的距離壽命L=，遠(yuǎn)大于期望值，故距離額定壽命滿足要求。 圖4.1 移動(dòng)導(dǎo)軌副上的滑塊示意圖4.3.3 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 最大動(dòng)載荷的計(jì)算已知移動(dòng)部件總重量G=mg=21070N ，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)u=0.005，求得滾珠絲杠副的最大工作載荷105.35N,初選絲杠導(dǎo)程5mm，滿載時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速200r/min 最大動(dòng)載荷713.79N( )初選型號(hào) 根據(jù)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，選擇G系列G4005-3型號(hào)的滾珠絲杠副，其公稱直徑40mm，導(dǎo)程5mm，循環(huán)

31、滾珠為3×2，精度等級(jí)取5級(jí)，額定載荷遠(yuǎn)大于,滿足要求。 圖4.2 滾珠絲杠螺母副圖傳動(dòng)效率的計(jì)算 公稱直徑40mm，導(dǎo)程5mm，帶入=arctan，得絲杠螺母選升角=2°17，摩擦角=10，帶入=tan/tan（+),得傳動(dòng)效率=93.2剛度的驗(yàn)算絲杠的兩端各采用一對(duì)角接觸球軸承，面對(duì)面組配，左右支撐中心的距離約為a=2000mm，鋼的彈性模量E=2.1×100000Mpa，查表得滾珠直徑=3.175mm，絲杠底徑=36.2mm,絲杠截面積S=1029.22mm忽略式（3-25）中第二項(xiàng)，絲杠產(chǎn)生的拉壓變形=a/ES=0.000975mm根據(jù)公式Z=-3，求得Z

32、=40，該型號(hào)絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)×列數(shù)為3×1，帶入公式：圈數(shù)×列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=120，絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力=1/3=35.12N則由式（3-27），求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量=2.52×mm 因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可減小一半，取=1.26×mm將以上算出的數(shù)據(jù)帶入公式，求得絲杠總變形量為=1.1um絲杠的有效行程為900mm，由表3-27可知，5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在800-1000mm時(shí)，行程偏差允許達(dá)到40um，可見絲杠剛度足夠。壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（3-28）計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載

33、荷。取支撐系數(shù)=1，絲杠底徑=36.2mm，求得截面慣性矩I=/64=84295.46壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3，滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離a取最大值2000mm。帶入式（3-28），得臨界載荷=2.91×，遠(yuǎn)大于工作載荷，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。4.3.4 步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的選用、傳動(dòng)計(jì)算因?yàn)橐苿?dòng)精度為±0.02mm，脈沖當(dāng)量為0.01mm/Hz，步距角為0.75°，滾珠絲杠導(dǎo)程Ph=5mm，則傳動(dòng)比i=Ph/360°=1由于傳動(dòng)比為1，則不需要選用減速箱，采用電動(dòng)機(jī)軸與絲杠通過聯(lián)軸器聯(lián)接的方式。、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型初選常州寶馬前楊電機(jī)電器有限公司的

34、90YG2602型永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可知其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣量=4·快速空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩工作臺(tái)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量= 絲杠和聯(lián)軸器取質(zhì)量約為10 i=1 1200r/min=1s則移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 =0.75 i=1滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 得最大工作負(fù)載下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算同上，只是G=2150×9.8=21070N得 得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定安全系數(shù)k取2.5-4，取4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： 查表4-5得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為6Nm。可見滿足要求。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核

35、空載時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空載轉(zhuǎn)矩，滿足要求滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也大于滿載轉(zhuǎn)矩，滿足要求啟動(dòng)頻率的校核 綜上所述，本例中工作臺(tái)的進(jìn)給傳動(dòng)選用90BYG2602永磁感應(yīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。4.3.5 聯(lián)軸器的選用計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)軸上的公稱轉(zhuǎn)矩T=0.27Nm 實(shí)際計(jì)算中，應(yīng)將公稱轉(zhuǎn)矩乘以工作情況系數(shù),得到計(jì)算轉(zhuǎn)矩。確定聯(lián)軸器的型號(hào)根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩及所選聯(lián)軸器型號(hào)，在聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)中按照下式：的條件確定聯(lián)軸器型號(hào)。式中為所選型號(hào)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩.查表13-7，選用GY1剛性性聯(lián)軸器。最高轉(zhuǎn)速，滿足要求。4.3.6 絲杠兩端

36、軸承的選取選用絲杠的型號(hào)為G4005-3，查表3-31得滾珠絲杠的絲杠底徑為 絲杠外徑為，由于軸與軸承室過盈配合，絲杠與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)存在軸向力，所以查表12-6選取軸承型號(hào)為7207C的角接觸球軸承，分別安在絲杠的兩端，用來固定絲杠，使絲杠不能軸向運(yùn)動(dòng)，只能旋轉(zhuǎn)。4.3.7 鍵的選擇 選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是90BYG2602，伸出軸的直徑為14mm，故伸出軸上的鍵選半圓鍵,絲杠與聯(lián)軸器相連的鍵為。 5 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 5.1 設(shè)計(jì)目的和方案本層設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到將第一層圓盤上汽車位置擺正的目的，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較大，而旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的速度較小，所以它們之間要采用傳動(dòng)比很大的

37、減速裝置。通過查閱資料，擬采用一級(jí)圓柱齒輪和蝸桿渦輪相結(jié)合的減速裝置。 圖5.1 5.2 設(shè)計(jì)要求及已知參數(shù) 工作臺(tái)滿載時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度=5r/min 加速時(shí)間為t=1s 角加速度=rad/s工作臺(tái)尺寸：D=2m左右 h=1cm 鑄鐵密度= 工作臺(tái)質(zhì)量約為m=250初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min5.3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速來計(jì)算i=1500/5=300傳動(dòng)比的分配 根據(jù)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查表可知圓柱齒輪減速傳動(dòng)比的推薦值是3-7，蝸桿渦輪減速傳動(dòng)比的推薦值為10-60，總的傳動(dòng)比i=300，故選擇一級(jí)圓柱齒輪減速比取6，蝸桿渦輪

38、減速比選60.5.4 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)類型的選擇 電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的選擇圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式 轉(zhuǎn)矩為(為角加速度) 主軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算滿載時(shí)汽車、液壓缸及汽車托盤折算到主軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 m=2075 R=0.8m 經(jīng)計(jì)算=347.67Nm第三層旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)及上層移動(dòng)導(dǎo)軌、移動(dòng)托板及絲杠螺母折算到工作臺(tái)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩工作臺(tái)質(zhì)量m=250+75=325 R=1m 經(jīng)計(jì)算總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T整個(gè)轉(zhuǎn)軸正常工作所需的有效功率0.23KW電動(dòng)機(jī)所需的有效功率 =0.95×0.45×0.98=0.42 為齒輪傳動(dòng)效率 蝸桿傳動(dòng)效率 滾動(dòng)軸承效率電動(dòng)

39、機(jī)軸所需要的轉(zhuǎn)矩=3.5Nm根據(jù)以上電動(dòng)機(jī)軸上所需功率和轉(zhuǎn)矩，采用130BYG3502永磁感應(yīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，三相，步距角為0.6。5.5 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 各軸輸入功率計(jì)算 各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 5.6 初算軸的直徑聯(lián)軸器和滾動(dòng)軸承的型號(hào)是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故先要初算直徑。軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行估算，即： p為軸傳遞的功率 n為軸的轉(zhuǎn)速 c通常取106-117由于電動(dòng)機(jī)型號(hào)已定，查表得電動(dòng)機(jī)伸出軸的直徑蝸桿兩端軸的直徑考慮到有鍵槽，應(yīng)取大一些，取30mm同理，裝蝸輪的軸直徑，取60mm5.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.7.1 擬定

40、軸上零件的裝配方案 蝸桿軸上除有蝸桿，還有兩端軸向固定軸的角接觸球軸承，蝸桿要與蝸輪嚙合，考慮到蝸輪直徑較大，為防止軸承安裝時(shí)與蝸輪干擾，軸承與蝸桿有齒部分的距離應(yīng)該較大。由于圓柱齒輪采用的是帶凸臺(tái)的齒輪，所以與齒輪配合的軸應(yīng)長(zhǎng)一些，具體尺寸如圖所示。 主旋轉(zhuǎn)軸上裝有蝸輪，蝸輪的軸向定位由軸肩和套筒來定位，同樣為防止圓柱齒輪減速器的大齒輪和旋轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生干擾，所以軸的長(zhǎng)度也應(yīng)該大一些，具體尺寸如圖所示。 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，如圖所示。 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為130BYG3502,伸出軸的長(zhǎng)度為45mm，所以電動(dòng)機(jī)伸出軸的長(zhǎng)度為45mm，直徑為19mm. 蝸桿軸上裝有齒輪，要與鍵相連，

41、軸取30mm，考慮到齒輪之間不能干擾，取軸的尺寸如圖所示。 圖5.2 主旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 初選軸的直徑為60mm，軸的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 圖5.35.7.2 軸的校核 彎矩受力分析=609421作用在齒輪上的圓周力 Ft作用在齒輪上的徑向力Fr 作用在齒輪上的軸向力Fa 計(jì)算作用于軸上的支反力，彎矩。求垂直面的支承反力求水平面的支承反力繪垂直面的彎矩圖繪水平面的彎矩圖合成彎矩 校核軸的強(qiáng)度由軸的扭距、彎距圖可知，齒輪軸的輪齒處存在危險(xiǎn)截面，因此在該處計(jì)算應(yīng)力 （因扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，故引入折合系數(shù)）取抗彎截面系數(shù) 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的彎扭強(qiáng)度條件為 查表15-1得 MPa

42、所以 符合彎扭強(qiáng)度條件。同理校核另外兩根軸，同樣符合要求。 5.8 圓柱齒輪減速器的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖5.4 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí) 大、小齒輪均選用40鋼表面淬火，平均齒面硬度為52HRC,選用8級(jí)精度 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度初步計(jì)算齒輪參數(shù)因?yàn)槭怯昌X面齒輪傳動(dòng)，故先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，即式中各參數(shù)如下：試選載荷系數(shù)計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩按表6-7取齒寬系數(shù)取 Z2=uZ1=100查表6-4得齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)，許用彎曲應(yīng)力有式6-19即按計(jì)算查圖彎曲疲勞極限 取 取安全系數(shù)由式6-20得小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為查圖得彎曲疲勞壽命系數(shù) 所以 確定傳動(dòng)尺寸計(jì)

43、算圓周速度 故8級(jí)精度夠用計(jì)算載荷系數(shù)KK=2.178 查表6-1得使用系數(shù)=1.5 查圖6-6得動(dòng)載荷系數(shù)1.1 查表6-2得齒間載荷分配系數(shù) 查圖6-10得齒向載荷分布系數(shù)對(duì)進(jìn)行修正 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2mm計(jì)算中心距計(jì)算分度圓直徑 計(jì)算齒寬 取 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由式6-9得 式中各參數(shù)為K、值同前區(qū)域系數(shù)由表6-3查得彈性影響系數(shù)許用接觸應(yīng)力由式6-18，即按計(jì)算接觸疲勞極限接觸疲勞壽命系數(shù)取安全系數(shù)298.98Mpa滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度圓柱齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) =1.4mm 齒根圓到鍵槽底部的距離，齒輪與軸應(yīng)該分開制造較為合理。小齒輪分度圓直徑 齒頂圓直徑 宜采用實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪，由于小齒輪與電

44、動(dòng)機(jī)軸直接相連，為保證精度和穩(wěn)定性，采用帶凸臺(tái)的齒輪，該齒輪帶有止動(dòng)螺紋孔。大齒輪分度圓直徑 也采用實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪，同樣采用帶凸臺(tái)和制動(dòng)螺紋孔的齒輪。圓柱齒輪傳動(dòng)鍵的選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為130BYG3502,伸出軸的直徑為19mm，選用平鍵，與大齒輪所配合的軸的直徑為30mm，所以選擇鍵.5.9 圓柱蝸桿和渦輪的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知蝸桿的輸入功率=0.52KW, 蝸桿轉(zhuǎn)速=250r/min，傳動(dòng)比=50 圖5.5選擇蝸桿傳動(dòng)類型。根據(jù)GB/T10089-1998的推薦，采用漸開線蝸桿。選擇材料。考慮到蝸桿傳遞功率不大，速度中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高，耐磨性好，故蝸桿螺旋面要求淬火，硬度4

45、5-55HRC.蝸輪用鑄錫磷青銅，金屬模制造。為節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈采用青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式7-13，傳動(dòng)中心距(mm)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩.按=1，估計(jì)效率=0.45，則=432840Nmm確定載荷系數(shù)因工作載荷穩(wěn)定，所以選取齒向載荷系數(shù)=1由表7-8選取使用系數(shù)=1.15由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)=1.05，則1.21確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，故確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值=0.35，從圖7-14中

46、可查的確定許用接觸應(yīng)力，金屬模制造，蝸桿硬度45HRC，可從表7-10中查的蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力268MPa應(yīng)力循環(huán)系數(shù)=3.6壽命系數(shù)1.136，則=304.5MPa根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅計(jì)算中心距=133.38mm由式7-14得 =49.2mm=4.1mm由表7-2中取模數(shù)m=5mm，蝸桿分度圓直徑=50mm，直徑系數(shù)q=10，這時(shí)=0.37，從圖7-14中可查的接觸系數(shù)=2.74，因?yàn)?lt;，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸。蝸桿軸向齒距=15.71mm；直徑系數(shù)q=10；齒頂圓直徑=60mm；齒根圓直徑=38mm；分度圓導(dǎo)程角=5°43；蝸桿軸向齒厚

47、=6.2832mm蝸桿蝸桿齒數(shù)=50；變位系數(shù)=-0.5蝸桿分度圓直徑=250mm蝸輪喉圓直徑=255mm我輪齒根圓直徑=243mm蝸輪咽喉母圓半徑=22.5mm校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)=50.76mm根據(jù)=-0.5 =50.76 從圖7-15中可查得齒形系數(shù)=2.75螺旋角系數(shù) =0.95236 許用彎曲應(yīng)力 從表7-11中查的由制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56MPa壽命系數(shù) =0.867 =560.867=48.571MPa 帶入式中得 =39.8MPa< 彎曲強(qiáng)度是滿足的。精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定?？紤]到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于統(tǒng)一機(jī)械減速器，從GBT10089

48、-1988圓柱蝸桿、齒輪精度中選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f，標(biāo)注為8fGBT10089-1988.蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用腹板圓柱齒輪蝸輪與軸配合鍵的選擇蝸輪所在軸的直徑為70mm，故選用鍵5.10 軸承的選用滾珠絲杠兩端軸承的選用滾珠絲杠的公稱直徑為d=40mm，故選用角接觸球軸承7207C蝸桿兩端軸承的選用蝸桿分度圓直徑=50mm，初選時(shí)與齒輪配合的軸的直徑為d=30mm，故查表采用角接觸球軸承7208C主軸軸承的選用 初算時(shí)主軸的直徑為60mm，選用角接觸球軸承型號(hào)721 6. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1 控制系統(tǒng)的選擇 本文輔助裝置中的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用 PLC來控制，PLC作為簡(jiǎn)單化了的計(jì)算機(jī)，功能完

49、備、靈活、通用、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂，價(jià)格便宜，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序，體積小、硬件維護(hù)方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在全世界廣泛應(yīng)用，為生產(chǎn)生活帶來巨大效益方便。因此，通過研究用PLC來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的，既可實(shí)現(xiàn)精確定位控制，又能降低控制成本，還有利于維護(hù)。以往的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要靠驅(qū)動(dòng)器來控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展完善，PLC具有了通過自身輸出脈沖直接步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功能，這樣就有利于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的精確控制。要了解PLC是如何控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的，我們先了解一下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理。6.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理(1) 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)A步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖如圖6.1所示。CDB定子勵(lì)磁線圈轉(zhuǎn)子 圖6.1 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)剖面圖電機(jī)轉(zhuǎn)子均

50、勻分布著40個(gè)小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。0、1/3、2/3，(相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示)，即A相與齒1相對(duì)齊，B相與齒2向右錯(cuò)開1/3，C相與齒3向右錯(cuò)開2/3，A'與齒5相對(duì)齊，(A'就是A，齒5就是齒1)，定轉(zhuǎn)子的展開圖如圖6.2所示。T54321ABAC圖6.2 定轉(zhuǎn)子的展開圖(2) 旋轉(zhuǎn)過程如A相通電，B、C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對(duì)齊，轉(zhuǎn)子不受任何力(以下均同)。 如B相通電，A、C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時(shí)齒3與C偏移為1/3。如C相通電，A、B相不通電，齒3應(yīng)與C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)

51、子又向右移過1/3，此時(shí)齒4與A偏移為1/3對(duì)齊。如A相通電，B、C相不通電，齒4與A對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4(即齒1前一齒)移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按A、B、C、A通電，電機(jī)就每步(每脈沖)1/3，向右旋轉(zhuǎn)。如按A、C、B、A通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。其通電狀態(tài)如圖6.3所示。C相通電B相通電A相通電 圖6.3 通電狀態(tài)圖由此可見，電機(jī)的位置和速度由通電次數(shù)(脈沖數(shù))和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由通電順序決定。不過，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3變?yōu)?/12，1/24，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)。不難推出：電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m，2/m(m-1)/m，1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制這是旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。(3) 力矩電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場(chǎng)(磁通量)當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定