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商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查表 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12級(jí)機(jī)械1班 論文(設(shè)計(jì))題目 一種采用齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 胡文潔 學(xué) 號(hào) 4112020117 指導(dǎo)教師 楊三序 職 稱 教授 計(jì)劃完成時(shí)間 2016年4月 論文(設(shè)計(jì))的內(nèi)容進(jìn)度完成情況: 1. 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目確定了本設(shè)計(jì)種種的方案，經(jīng)過(guò)對(duì)比選出最合理方案，按照所選方案正在逐步進(jìn)行。 2. 完成資料查閱和整理，確定設(shè)計(jì)過(guò)程中所需參數(shù)。 3. 初步完成方案，與導(dǎo)師討論方案，促進(jìn)任務(wù)的完成。 4. 在導(dǎo)師的的建議指導(dǎo)下完成所需零部件圖的繪制，當(dāng)前正在進(jìn)行總裝配圖的繪制以及完善說(shuō)明書(shū)。 已經(jīng)完成的內(nèi)容: 1. 已經(jīng)完成開(kāi)題報(bào)告，并成功通過(guò)了導(dǎo)師的審核批準(zhǔn)。 2. 在導(dǎo)師指導(dǎo)下確定了合理的設(shè)計(jì)方案，前期資料準(zhǔn)備工作均已完成。 3. 零部件的初步繪制已完成，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下對(duì)主要零件完成了初步的計(jì)算。 指導(dǎo)教師意見(jiàn): 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日 商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 院 機(jī)械工程 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12級(jí) 1 班 設(shè)計(jì)題目 一種采用齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 胡文潔 學(xué) 號(hào) 4112020117 指導(dǎo)教師 楊三序 職 稱 教授 課題類(lèi)型 工程設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 指導(dǎo)教師命題 1.選題背景(含國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià))與意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展和人民生活水平的日益提高，家庭小汽車(chē)和運(yùn)輸車(chē)輛的保有量越來(lái)越多，這既方便了人們的出行，又加快了商品的流通，但是同時(shí)也對(duì)交通運(yùn)輸效率和管理提出了更高的要求。所以人們希望有一種穩(wěn)定高效方便實(shí)用的工具—電動(dòng)欄桿的出現(xiàn)，電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)主要用于政府、機(jī)關(guān)、企業(yè)、校園、車(chē)站、碼頭、監(jiān)獄、商場(chǎng)、超市、樓宇、場(chǎng)館、展覽館、旅游景點(diǎn)、圖書(shū)館、小區(qū)、工廠、停車(chē)場(chǎng)、大型公園等地方，主要通過(guò)電氣開(kāi)關(guān)、控制器等控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)欄桿的上升和下降來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)往車(chē)輛的及時(shí)攔擋和放行。 目前 ，電動(dòng)欄桿在國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)集光、電、機(jī)械控制于一體，操作靈活、方便；全電路無(wú)觸點(diǎn)控制，確保系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠；產(chǎn)品功能實(shí)用、性能穩(wěn)定、規(guī)格齊全；閘桿多樣化，升降平穩(wěn)；采用特制的合金材料制作, 機(jī)箱外型精美，色彩溫馨，堅(jiān)固防水，經(jīng)久耐用； 可根據(jù)用戶不同需求和使用場(chǎng)所進(jìn)行即時(shí)選擇工作模式；可以達(dá)到電機(jī)功率70W的低能耗，而且起落時(shí)間短致1～3s,使用壽命次數(shù)到達(dá)300萬(wàn)到500萬(wàn)次,噪聲低于30dB,更不需要經(jīng)常維護(hù),相對(duì)于國(guó)外的技術(shù)而言,國(guó)內(nèi)的技術(shù)還相差甚遠(yuǎn),國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的此產(chǎn)品電機(jī)功率在200W,噪聲穩(wěn)定性更差,使用壽命都在100萬(wàn)次左右,整體性能都不能達(dá)到最優(yōu)。因此這次電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)意義就是改進(jìn)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其他一些機(jī)構(gòu)來(lái)提高各方面的整體性能指標(biāo)使其更加人性化和智能化。 2.選題的主要任務(wù)及目標(biāo) 主要任務(wù)： 設(shè)計(jì)一種采用齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿，內(nèi)容包括整機(jī)的設(shè)計(jì)和主要零部件、控制電路的設(shè)計(jì)。 選題目標(biāo)： 要求該產(chǎn)品為右側(cè)型，適合使用溫度為A級(jí)，橫桿長(zhǎng)度為3.5m，欄桿升起時(shí)間為2.5s，無(wú)故障起落次數(shù)不小于1 500 000次，能手動(dòng)升起欄桿。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到GB/T 24973—2010《收費(fèi)用電動(dòng)欄桿》的技術(shù)要求。 3.選題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問(wèn)題 主要內(nèi)容： 電動(dòng)欄桿電動(dòng)機(jī)的選擇、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、工作機(jī)構(gòu)欄桿臂的選擇、欄桿臂的配重、欄桿臂高度的確定、機(jī)體外形的確定、產(chǎn)品對(duì)電路控制的功能要求、控制電路的設(shè)計(jì)等。 主要問(wèn)題： 電動(dòng)欄桿齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是研究的主要問(wèn)題，必須廣泛進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，大量閱讀科技文獻(xiàn)，綜合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、噪聲低、使用性能最優(yōu)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 4.主要參考文獻(xiàn)(須包括書(shū)名、作者、出版年和出版社名稱等) [1] 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京: 高等教育出版社.2013. [2] S X Yang. Electric barrier driving mechanism with a jaw clutch [J].Engineering Manufacturer. 2004 [3] 王貴成，范真. 公差配合與測(cè)量技術(shù)[M]. 北京:高等教育出版社，2011. [4] 蔡春源. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 冶金出版社. 1996. [5] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社.1980. [6] 孫恒. 機(jī)械原理[M]. 北京: 高等教育出版社. 1996. [7] 劉鴻文. 材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社.2011. [8] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社.2011. [7] 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室. 機(jī)械制圖[M]. 北京：高等教育出版社，2008. [8] GB/T 24973-2010，收費(fèi)電動(dòng)欄桿[S] [9] 康風(fēng)清 ?電動(dòng)欄桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究 [J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用. 2008(03) 5.在規(guī)定時(shí)間段內(nèi),設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃 第1～2周：查閱相關(guān)資料，翻譯與課題有關(guān)的外文資料，綜述現(xiàn)有電動(dòng)欄桿發(fā)展現(xiàn)狀，提出滿足采用齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)方案。 第3～5周：綜合設(shè)計(jì)采用齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿，并初步進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 第6～8周：完成采用齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的圖紙繪制。 第9～10周：整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 第11～12周：進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)工作，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日 教研室意見(jiàn) 教研室主任簽字: 年 月 日 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)一種采用齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)商 丘工 學(xué) 院 2016-JXSJ080202-017學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)4112020117學(xué)生姓名胡文潔指導(dǎo)教師楊三序提交日期2016年5月4日 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)本人鄭重承諾和聲明:我承諾在畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫(xiě)過(guò)程中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定,恪守學(xué)術(shù)規(guī)范,此畢業(yè)設(shè)計(jì)中均系本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成,沒(méi)有剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果,沒(méi)有篡改研究數(shù)據(jù),凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔(dān)一切責(zé)任,接受學(xué)校的處理,并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：年月日 I 摘要本 文 介 紹 一 種 采 用 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 機(jī) 的 設(shè) 計(jì) ， 該 設(shè) 計(jì) 選 用 電 機(jī) 作 為 驅(qū) 動(dòng) ，通 過(guò) 現(xiàn) 場(chǎng) 控 制 器 （ 手 動(dòng) 按 鈕 和 遙 控 按 鈕 等 ） 使 控 制 系 統(tǒng) 控 制 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 核心 的 齒 輪 減 速 器 ， 配 合 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 實(shí) 現(xiàn) 欄 桿 的 升 降 動(dòng) 作 ， 并 根 據(jù) 不 同 的 收 費(fèi) 系 統(tǒng)調(diào) 整 欄 桿 的 起 落 時(shí) 間 ， 電 動(dòng) 欄 桿 應(yīng) 該 有 一 個(gè) 自 鎖 ， 反 饋 ， 保 護(hù) 等 功 能 ， 并 已 與 多 家配 套 設(shè) 備 的 接 口 ， 實(shí) 現(xiàn) 多 種 場(chǎng) 合 均 可 控 制 的 功 能 。其 中 本 文 重 點(diǎn) 介 紹 了 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 及 計(jì) 算 。 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 直 接 決 定 欄 桿設(shè) 備 的 性 能 指 標(biāo) ， 其 中 包 括 產(chǎn) 品 的 可 靠 性 和 壽 命 。 為 了 解 決 這 一 關(guān) 鍵 技 術(shù) ， 在 設(shè) 計(jì)過(guò) 程 中 選 擇 了 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 技 術(shù) 要 求 和 校 核 方 法 ， 對(duì) 電 動(dòng) 欄 桿 機(jī) 進(jìn) 行 了 相關(guān) 的 參 數(shù) 的 校 核 計(jì) 算 ， 使 產(chǎn) 品 的 適 應(yīng) 性 更 好 。關(guān)鍵詞： 電 動(dòng) 欄 桿 ;齒 輪 傳 動(dòng) ;減 速 器 ;曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) II ABSTRACTThis paper introduces a design of electric barriers machine adopts gear, the designand selection of motor as a drive ， through the field controller ( such as manual buttonsand remote control buttons ) so that the control system controls the motor running, Gearreducer of Motors drive the core, Combined With the crank - rocker mechanism toachieve the barriers to rising and falling , And adjusted according to different chargingsystems barriers ups and doWns of time. Electric barriers should have aself-locking,feedbacking,protecting etc. and has interfaces With a number of ancillaryequipment,achievetocontrolledinanumberofoccasions.And this paper mainly introduces the design and calculation of gear transmission system. The gear transmission system directly determines the performance of barriersequipment, including product reliability and service life. In order to solve this keytechnologies, selecting the national standard electric barriers technologies demand andchect methodin the process of the design, checking calculationofrelevant parameters fortheelectricbarriersmachine andmaketheproductbetteradaptability.Key Words: Electricbarrier;Geartransmission;Reducer;Crankrockermechanism III 目錄1緒論.11.1本課題研究的目的與意義.11.2國(guó)內(nèi)外電動(dòng)欄桿的發(fā)展現(xiàn)狀.11.3國(guó)內(nèi)電動(dòng)欄桿的發(fā)展方向.12齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的總體設(shè)計(jì)方案.32.1電動(dòng)欄桿總體設(shè)計(jì)的基本原則及要求.32.2電動(dòng)欄桿機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)原則.32.3機(jī)構(gòu)總體布置設(shè)計(jì)要求.43齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的總體設(shè)計(jì).63.1工作機(jī)構(gòu)欄桿臂的選擇.63.2欄桿臂配重的選擇設(shè)計(jì).73.3欄桿臂高度的選擇.113.4電動(dòng)機(jī)的選擇.11 3.5曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).133.6欄桿臂主軸的設(shè)計(jì).143.7四桿機(jī)構(gòu)截面尺寸設(shè)計(jì).163.8齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核.193.8.1齒輪傳動(dòng)的工作原理.193.8.2齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比計(jì)算.203.8.3齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪的計(jì)算.213.8.4齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)軸的計(jì)算校核.293.8.5軸承和鍵的選用校核.413.8.6齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)箱體的設(shè)計(jì).483.8.7潤(rùn)滑和密封形式的選擇及其他技術(shù)說(shuō)明.483.9機(jī)體整體外形尺寸的確定.494電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì).514.1控制電路的設(shè)計(jì).51 4.2控制電路外接設(shè)備的設(shè)計(jì).52總結(jié)與展望.54致謝.55參考文獻(xiàn).57 1緒 論 1 1緒論1.1本課題研究的目的與意義隨 著 我 國(guó) 經(jīng) 濟(jì) 的 繁 榮 發(fā) 展 和 人 民 生 活 水 平 的 日 益 提 高 ， 我 國(guó) 汽 車(chē) 行 業(yè) 發(fā) 展 及 其迅 速 ， 家 庭 小 汽 車(chē) 和 運(yùn) 輸 車(chē) 輛 的 保 有 量 持 續(xù) 增 長(zhǎng) ， 這 既 方 便 了 人 們 的 出 行 ， 又 加 快了 商 品 的 流 通 ， 但 是 同 時(shí) 也 對(duì) 交 通 運(yùn) 輸 管 理 帶 來(lái) 許 多 問(wèn) 題 ,有 時(shí) 甚 至 造 成 了 交 通 堵塞 ， 特 別 是 各 場(chǎng) 所 的 出 入 口 地 方 。 由 于 社 會(huì) 的 發(fā) 展 和 科 技 的 進(jìn) 步 ， 傳 統(tǒng) 的 各 場(chǎng) 所 出入 口 的 管 理 （ 如 手 動(dòng) 欄 桿 、 折 疊 門(mén) 等 ） 已 經(jīng) 不 能 滿 足 人 們 日 常 生 活 的 需 求 ， 所 以 人們 希 望 有 一 種 穩(wěn) 定 高 效 方 便 實(shí) 用 的 進(jìn) 出 入 口 管 理 工 具 電 動(dòng) 欄 桿 的 出 現(xiàn) ， 電 動(dòng) 欄 桿的 設(shè) 計(jì) 主 要 用 于 政 府 、 機(jī) 關(guān) 、 企 業(yè) 、 校 園 、 車(chē) 站 、 碼 頭 、 監(jiān) 獄 、 商 場(chǎng) 、 超 市 、 樓 宇 、場(chǎng) 館 、 展 覽 館 、 旅 游 景 點(diǎn) 、 圖 書(shū) 館 、 小 區(qū) 、 工 廠 、 停 車(chē) 場(chǎng) 、 大 型 公 園 等 地 的 出 入 口 ，主 要 通 過(guò) 電 氣 開(kāi) 關(guān) 、 控 制 器 等 控 制 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng) 減 速 器 連 桿 機(jī) 構(gòu) 帶 動(dòng) 欄 桿 的 上 升 和 下 降 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 過(guò) 往 車(chē) 輛 的 及 時(shí) 攔 擋 和 放 行 。 就 目 前 電 動(dòng) 欄 桿 來(lái) 說(shuō) ， 由 于 使 用 頻 繁 會(huì)出 現(xiàn) 不 同 程 度 的 損 壞 ， 從 而 影 響 它 自 身 的 使 用 壽 命 。 因 此 這 次 電 動(dòng) 欄 桿 的 設(shè) 計(jì) 意 義就 是 改 進(jìn) 齒 輪 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 及 其 他 一 些 機(jī) 構(gòu) 來(lái) 提 高 各 方 面 的 整 體 實(shí) 用 性 能 指 標(biāo) 使 其 更 加人 性 化 和 智 能 化 。1.2國(guó)內(nèi)外電動(dòng)欄桿的發(fā)展現(xiàn)狀目 前 ， 電 動(dòng) 欄 桿 是 為 了 解 決 各 大 城 市 停 車(chē) 問(wèn) 題 ， 和 收 費(fèi) 站 自 動(dòng) 攔 車(chē) 收 費(fèi) 的 有 效途 徑 。 由 于 國(guó) 家 土 地 資 源 的 限 制 ， 在 世 界 各 國(guó) ， 亞 洲 特 別 顯 示 ， 因 為 在 大 城 市 的 狀態(tài) 下 ， 更 廣 泛 的 自 動(dòng) 停 車(chē) 設(shè) 備 在 亞 洲 等 地 使 用 ， 亞 洲 大 部 分 地 區(qū) 顯 示 ， 當(dāng) 前 的 日 本 ，韓 國(guó) ， 中 國(guó) 停 車(chē) 市 場(chǎng) ， 應(yīng) 用 地 點(diǎn) 相 當(dāng) 廣 泛 。電 動(dòng) 欄 桿 在 國(guó) 外 的 先 進(jìn) 技 術(shù) 集 光 、 電 、 機(jī) 械 控 制 于 一 體 ， 操 作 靈 活 、 方 便 、 安全 、 可 靠 ； 采 用 光 電 耦 合 、 全 電 路 無(wú) 觸 點(diǎn) 控 制 ， 主 板 無(wú) 火 花 干 擾 ， 確 保 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 可 靠 ； 產(chǎn) 品 功 能 實(shí) 用 、 性 能 穩(wěn) 定 、 規(guī) 格 齊 全 ； 閘 桿 多 樣 化 ， 升 降 平 穩(wěn) ； 采 用 特 制 的 合金 材 料 制 作 , 機(jī) 箱 外 型 精 美 ， 色 彩 溫 馨 ， 堅(jiān) 固 防 水 ， 經(jīng) 久 耐 用 ； 可 根 據(jù) 用 戶 不 同 需求 和 使 用 場(chǎng) 所 進(jìn) 行 即 時(shí) 選 擇 工 作 模 式 ； 可 以 達(dá) 到 電 機(jī) 功 率 70W的 低 能 耗 ， 而 且 起 落時(shí) 間 短 致 1 3s,使 用 壽 命 次 數(shù) 到 達(dá) 300萬(wàn) 到 500萬(wàn) 次 ,噪 聲 低 于 30dB,更 不 需 要 經(jīng) 常維 護(hù) ,相 對(duì) 于 國(guó) 外 的 技 術(shù) 而 言 ,國(guó) 內(nèi) 的 技 術(shù) 還 相 差 甚 遠(yuǎn) ,國(guó) 內(nèi) 設(shè) 計(jì) 的 此 產(chǎn) 品 電 機(jī) 功 率 在300W,噪 聲 穩(wěn) 定 性 更 差 ,使 用 壽 命 都 在 100萬(wàn) 次 左 右 ,整 體 性 能 都 不 能 達(dá) 到 最 優(yōu) 。 11.3國(guó)內(nèi)電動(dòng)欄桿的發(fā)展方向從 19世 紀(jì) 末 ， 中 國(guó) 各 大 城 市 的 停 車(chē) 產(chǎn) 業(yè) 開(kāi) 始 發(fā) 展 ， 經(jīng) 過(guò) 20多 年 的 發(fā) 展 ， 已 形成 了 ， 現(xiàn) 在 的 一 定 的 規(guī) 模 ， 在 電 動(dòng) 欄 桿 發(fā) 展 的 初 期 階 段 ， 車(chē) 庫(kù) 的 建 設(shè) 都 才 剛 剛 開(kāi) 始 ，在 一 些 ， 在 車(chē) 庫(kù) 中 的 機(jī) 器 的 城 市 呢 它 仍 是 個(gè) 空 白 。 停 車(chē) 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 與 增 速 ， 也 相 應(yīng)的 還 存 在 一 些 問(wèn) 題 的 ： 第 一 ， 大 部 分 做 電 動(dòng) 欄 桿 的 公 司 其 中 大 都 是 中 小 型 企 業(yè) ， 有 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 一 定 的 規(guī) 模 ， 但 是 發(fā) 展 很 不 平 衡 ， 因 為 企 業(yè) 內(nèi) 部 缺 乏 中 型 骨 干 型 人 才 ， 技 術(shù) ， 以 及缺 乏 自 主 研 發(fā) 的 能 力 ， 依 靠 引 進(jìn) 國(guó) 外 技 術(shù) 和 圖 紙 。 第 二 ， 產(chǎn) 品 的 應(yīng) 用 范 圍 更 廣 ， 產(chǎn)品 質(zhì) 量 ， 可 靠 性 ， 安 全 性 ， 耐 久 性 就 是 必 須 注 重 的 一 個(gè) 很 大 問(wèn) 題 ， 沒(méi) 有 一 定 的 技 術(shù)水 平 ， 很 難 保 證 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 。 三 ， 停 車(chē) 產(chǎn) 業(yè) 的 市 場(chǎng) 的 發(fā) 展 ， 競(jìng) 爭(zhēng) 那 是 比 較 殘 酷 的 ，目 前 整 體 的 產(chǎn) 能 過(guò) 剩 ， 價(jià) 格 低 ， 且 部 分 產(chǎn) 品 ， 已 經(jīng) 跌 破 行 業(yè) 內(nèi) 部 的 平 均 成 本 。 應(yīng) 該加 強(qiáng) 對(duì) 電 動(dòng) 欄 桿 的 基 礎(chǔ) 研 究 和 拓 展 。為 了 提 高 電 動(dòng) 欄 桿 機(jī) 的 設(shè) 計(jì) 水 平 ， 需 要 使 電 動(dòng) 欄 桿 的 精 確 的 力 學(xué) 分 析 和 物 理 學(xué)分 析 與 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 原 理 相 結(jié) 合 。 科 學(xué) 的 運(yùn) 用 動(dòng) 平 衡 與 靜 平 衡 相 結(jié) 合 原 理 ， 具 有 緩 沖 起步 .減 速 到 位 ； 起 桿 平 穩(wěn) .桿 位 垂 直 ； 落 桿 自 然 到 位 水 平 。 可 根 據(jù) 不 同 情 況 選 用 手 動(dòng) 控 制 、 按 鈕 控 制 、 遙 控 、 電 腦 控 制 和 感 應(yīng) 控 制 等 操作 方 式 。 采 用 目 前 世 界 上 先 進(jìn) 的 平 衡 機(jī) 構(gòu) ， 可 將 閘 桿 重 力 完 全 平 衡 ， 能 使 閘 桿 在 任 意狀 態(tài) 下 保 持 平 衡 ， 徹 底 消 除 閘 桿 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 中 的 抖 動(dòng) 現(xiàn) 象 ， 保 證 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 輕 快 。 加 強(qiáng) 行 業(yè) 間 的 技 術(shù) 交 流 與 合 作 。 走 共 同 研 發(fā) 之 路 。各 個(gè) 廠 家 根 據(jù) 自 己 的 實(shí) 際 情 況 開(kāi) 發(fā) 出 的 產(chǎn) 品 各 有 優(yōu) 缺 點(diǎn) ， 為 了 加 快 電 動(dòng) 欄 桿 的開(kāi) 發(fā) 和 應(yīng) 用 ， 應(yīng) 加 強(qiáng) 企 業(yè) 間 的 合 作 ， 集 中 財(cái) 力 、 物 力 和 人 力 走 共 同 發(fā) 展 之 路 ， 實(shí) 現(xiàn)電 動(dòng) 欄 桿 的 自 動(dòng) 化 程 度 。 2 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 3 2齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的總體設(shè)計(jì)方案2.1電動(dòng)欄桿總體設(shè)計(jì)的基本原則及要求電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 就 是 通 過(guò) 科 學(xué) 的 原 理 將 想 象 出 來(lái) 的 方 案 具 體 化 、 結(jié) 構(gòu) 化 的過(guò) 程 。 同 樣 也 是 把 二 維 的 設(shè) 計(jì) 方 案 轉(zhuǎn) 換 成 三 維 實(shí) 體 而 且 可 以 設(shè) 計(jì) 和 制 造 過(guò) 程 ,也 可 以說(shuō) 從 設(shè) 計(jì) 的 早 期 階 段 到 最 優(yōu) 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ,而 且 能 夠 被 大 眾 認(rèn) 可 。電 動(dòng) 欄 桿 總 體 設(shè) 計(jì) 結(jié) 構(gòu) 的 工 作 主 要 包 括 兩 個(gè) 方 面 ,那 就 是 材 料 的 選 擇 和 形 狀 的確 定 。 如 果 我 們 想 準(zhǔn) 確 的 確 定 每 個(gè) 零 件 或 部 件 的 形 狀 ,那 么 必 須 經(jīng) 過(guò) 科 學(xué) 的 計(jì) 算 和 分析 ， 這 項(xiàng) 工 作 的 嚴(yán) 密 性 對(duì) 設(shè) 計(jì) 出 的 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 起 著 決 定 性 的 意 義 。 對(duì) 于 材 料 的 要 求 就是 能 夠 滿 足 我 們 的 預(yù) 期 所 需 要 的 性 能 并 且 滿 足 尺 寸 要 求 等 。2.2電動(dòng)欄桿機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)原則 機(jī) 構(gòu) 的 總 體 設(shè) 計(jì) 對(duì) 于 一 個(gè) 產(chǎn) 品 來(lái) 說(shuō) ， 起 著 非 常 重 要 的 作 用 。 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 所 必 須 含有 的 技 術(shù) 性 能 ， 經(jīng) 濟(jì) 性 能 和 外 觀 審 美 性 對(duì) 整 機(jī) 都 有 決 定 性 的 意 義 。 機(jī) 構(gòu) 的 安 全 可 靠設(shè) 計(jì) ， 必 須 遵 守 以 下 三 個(gè) 基 本 原 則 。(1)明 確 原 則這 里 主 要 包 括 以 下 三 個(gè) 方 面 ： 功 能 明 確所 選 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 直 接 、 可 靠 地 實(shí) 現(xiàn) 預(yù) 期 所 需 要 的 功 能 。 至 于 可 實(shí) 現(xiàn) 的 功 能 來(lái)說(shuō) ， 盡 可 能 的 做 到 既 不 疏 漏 又 不 多 余 。 工 作 情 況 明 確對(duì) 于 設(shè) 計(jì) 出 來(lái) 的 產(chǎn) 品 ， 我 們 要 求 他 所 達(dá) 到 的 工 作 狀 況 和 工 作 環(huán) 境 必 須 明 確 指 出 。因 為 設(shè) 計(jì) 結(jié) 構(gòu) 是 有 目 的 性 和 針 對(duì) 性 的 ， 如 耐 磨 損 ， 耐 腐 蝕 以 及 溫 度 要 求 、 濕 度 要 求 等 。 機(jī) 構(gòu) 的 工 作 原 理 明 確機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 時(shí) 必 須 明 確 依 據(jù) 科 學(xué) 的 工 作 原 理 ， 從 而 能 使 欄 桿 工 作 時(shí) 能 實(shí) 現(xiàn) 預(yù) 期 的實(shí) 用 效 果 。(2)簡(jiǎn) 單 原 則簡(jiǎn) 單 原 則 就 是 能 達(dá) 到 預(yù) 期 功 能 的 前 提 下 ， 盡 量 使 機(jī) 器 的 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 。 這 里 說(shuō) 的 “簡(jiǎn)單 ”同 時(shí) 有 著 很 多 含 義 ， 比 如 簡(jiǎn) 便 ， 簡(jiǎn) 易 ， 減 少 等 。(3)安 全 可 靠 原 則一 個(gè) 系 統(tǒng) (產(chǎn) 品 )的 安 全 可 靠 性 主 要 指 ： 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 工 作 安 全 性 主 要 是 指 保 證 過(guò) 往 行 人 和 車(chē) 輛 的 安 全 。 構(gòu) 件 的 可 靠 性 ， 在 規(guī) 定 的 外 載 荷 （ 如 規(guī) 定 的 欄 桿 臂 的 長(zhǎng) 度 和 質(zhì) 量 等 ） 范 圍 內(nèi) ， 在規(guī) 定 的 時(shí) 間 內(nèi) ， 構(gòu) 件 不 發(fā) 生 斷 裂 、 彎 曲 變 形 、 過(guò) 度 磨 損 、 喪 失 穩(wěn) 定 性 。 功 能 的 可 靠 性 主 要 依 靠 設(shè) 計(jì) 系 統(tǒng) （ 如 小 區(qū) 系 統(tǒng) 、 停 車(chē) 場(chǎng) 系 統(tǒng) 、 收 費(fèi) 站 系 統(tǒng) ） 的 可靠 性 。 環(huán) 境 的 安 全 性 ， 整 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 不 能 對(duì) 環(huán) 境 造 成 污 染 ， 要 盡 可 能 使 適 應(yīng) 各 種 環(huán) 境 。2.3機(jī)構(gòu)總體布置設(shè)計(jì)要求(1)功 能 合 理 機(jī) 構(gòu) 要 在 功 能 完 美 表 達(dá) 的 前 提 下 去 設(shè) 計(jì) ， 無(wú) 論 是 電 動(dòng) 欄 桿 整 體 還 是單 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 上 都 不 能 采 用 有 損 我 們 所 需 要 的 功 能 的 布 局 方 案 。(2)結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 層 次 清 晰 、 比 例 協(xié) 調(diào) 要 運(yùn) 用 科 學(xué) 的 分 布 ， 盡 可 能 的 使 系 統(tǒng) 簡(jiǎn) 單 并且 充 分 高 效 地 運(yùn) 用 內(nèi) 部 空 間 。 （ 3） 充 分 考 慮 產(chǎn) 品 的 系 列 化 及 發(fā) 展 在 設(shè) 計(jì) 總 體 分 布 時(shí) ， 應(yīng) 對(duì) 這 一 類(lèi) 系 列 和 變 形改 進(jìn) 做 考 慮 ， 還 應(yīng) 該 考 慮 符 合 科 學(xué) 性 ， 實(shí) 現(xiàn) 生 產(chǎn) 線 和 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 化 。2.4齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案在 這 次 齒 輪 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) 中 ， 我 選 擇 蝸 輪 蝸 桿 齒 輪 二 級(jí) 減 速 ， 具 體 分 析 設(shè) 計(jì)如 下 ：（ 1） 蝸 桿 傳 動(dòng) 蝸 桿 傳 動(dòng) 可 以 實(shí) 現(xiàn) 較 大 的 傳 動(dòng) 比 ， 尺 寸 緊 湊 ， 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ， 但 效率 較 低 ， 適 用 于 中 、 小 功 率 的 場(chǎng) 合 。 采 用 錫 青 銅 為 蝸 輪 材 料 的 蝸 桿 傳 動(dòng) ， 由 于 允 許齒 面 有 較 高 的 相 對(duì) 滑 動(dòng) 速 度 ， 可 將 蝸 桿 傳 動(dòng) 布 置 在 高 速 級(jí) ， 以 利 于 形 成 潤(rùn) 滑 油 膜 ，可 以 提 高 承 載 能 力 和 傳 動(dòng) 效 率 。 因 此 將 蝸 桿 傳 動(dòng) 布 置 在 第 一 級(jí) 。（ 2） 齒 輪 傳 動(dòng) 斜 齒 輪 傳 動(dòng) 的 平 穩(wěn) 性 較 好 ， 常 用 在 高 速 級(jí) 或 要 求 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 的 場(chǎng)合 。 因 此 將 齒 輪 傳 動(dòng) 布 置 在 第 二 級(jí) （ 3)聯(lián) 軸 器 傳 動(dòng) 聯(lián) 軸 器 主 要 連 接 電 機(jī) 軸 和 蝸 桿 軸 ， 使 他 們 一 起 回 轉(zhuǎn) 并 傳 遞 轉(zhuǎn)矩 。 由 于 電 動(dòng) 欄 桿 的 震 動(dòng) 較 小 而 且 載 荷 較 小 ， 所 以 選 用 固 定 式 剛 性 聯(lián) 軸 器 即 可 滿 足傳 動(dòng) 需 求 。 2 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 5 12 3 4 5 6 7 89 CCC B AAO A1.電 機(jī) ； 2.聯(lián) 軸 器 ； 3.蝸 輪 蝸 桿 二 級(jí) 減 速 器 ； 4.曲 柄 ； 5.連 桿 ； 6.搖 桿 ； 7.機(jī) 架 ；8.欄 桿 臂 ； 9.彈 簧 圖 2.4.1整 機(jī) 傳 動(dòng) 原 理 圖這 次 設(shè) 計(jì) 電 動(dòng) 欄 桿 是 機(jī) 械 傳 動(dòng) ， 其 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 包 括 電 動(dòng) 機(jī) 、 聯(lián) 軸 器 、 減 速 器 和 曲柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 工 作 時(shí) ， 電 動(dòng) 機(jī) 通 過(guò) 聯(lián) 軸 器 傳 動(dòng) ， 帶 動(dòng) 蝸 輪 蝸 桿 齒 輪 二 級(jí) 減 速 器 ， 減速 器 的 輸 出 軸 通 過(guò) 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 帶 動(dòng) 欄 桿 臂 上 升 和 下 降 ， 使 欄 桿 處 于 豎 直 或 水 平 位置 。 整 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 的 示 意 圖 見(jiàn) 上 圖 2.4.1 ， 其 主 要 結(jié) 構(gòu) 與 工 作 原 理 為 ： 1為 電 機(jī) 通 過(guò) 聯(lián)軸 器 2 將 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 到 蝸 輪 蝸 桿 齒 輪 減 速 器 3 經(jīng) 過(guò) 減 速 器 減 速 輸 出 驅(qū) 動(dòng) 力 矩 ， 驅(qū) 動(dòng) 曲柄 4作 整 周 轉(zhuǎn) 動(dòng) 5 為 連 桿 ； 6為 搖 桿 繞 O點(diǎn) 擺 動(dòng) 擺 動(dòng) 角 度 =90， 7為 機(jī) 架 8為欄 桿 臂 與 搖 桿 剛 性 連 接 ;9 為 彈 簧 ， 用 以 平 衡 欄 桿 臂 的 重 量 ， 現(xiàn) 規(guī) 定 平 衡 后 驅(qū) 動(dòng) 欄桿 臂 的 力 偶 矩 不 大 于 5Nm。 當(dāng) 曲 柄 OA逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 至 位 置 OA時(shí) ， 搖 桿 BC 逆 時(shí)針 擺 到 下 極 限 位 置 BC， 欄 桿 臂 上 升 到 豎 直 位 置 ； 當(dāng) 曲 柄 繼 續(xù) 逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 至 位 置OA”時(shí) ， 搖 桿 又 順 時(shí) 針 擺 到 上 極 限 位 置 BC”， 欄 桿 臂 下 降 到 水 平 位 置 。 2 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 3齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)欄桿的總體設(shè)計(jì)3.1工作機(jī)構(gòu)欄桿臂的選擇欄 桿 臂 應(yīng) 有 一 定 強(qiáng) 度 ， 并 且 不 能 因 為 自 重 、 風(fēng) 吹 、 和 手 動(dòng) 輕 微 掰 動(dòng) 而 產(chǎn) 生 明 顯撓 度 （ 彎 曲 ） ， 欄 桿 臂 長(zhǎng) 度 一 般 在 2500mm到 5800mm之 間 。 另 外 欄 桿 臂 的 材 料 必 須耐 高 低 溫 、 耐 濕 熱 、 耐 溫 度 交 變 性 能 以 及 耐 鹽 霧 雨 水 腐 蝕 性 能 等 。 欄 桿 臂 應(yīng) 粘 貼 或噴 涂 有 紅 白 相 間 均 勻 分 布 的 反 光 膜 ， 不 允 許 有 邊 緣 破 損 或 紅 白 模 糊 。 3欄 桿 臂 的 的 材 料 通 常 有 四 種 即 鋁 合 金 、 鋁 芯 泡 沫 、 碳 素 纖 維 、 PVC。 本 次 設(shè) 計(jì)為 了 更 好 的 達(dá) 到 上 述 要 求 的 工 作 環(huán) 境 我 們 選 用 市 場(chǎng) 上 應(yīng) 用 較 多 的 擠 壓 成 型 鋁 合 金 型材 ， 鋁 合 金 八 角 桿 ， 表 面 通 過(guò) 氧 化 噴 塑 處 理 ， 桿 體 顏 色 白 色 亞 光 （ RAL9016） ， 欄 桿體 兩 側(cè) 表 面 帖 敷 紅 色 工 程 級(jí) 3M反 光 膜 ， 欄 桿 長(zhǎng) 3.5m， 橫 截 面 10050mm， 閘 桿 中間 有 加 強(qiáng) 筋 ， 標(biāo) 準(zhǔn) 壁 厚 1.2mm。 實(shí) 測(cè) 欄 桿 斷 面 圖 見(jiàn) 下 圖 3.1所 示 ： 48.8 圖 3.1欄 桿 臂 截 面 圖由 上 圖 3.1可 知 ， 斷 面 截 面 積 22 mm616.371mm2.1)8.4825.19472.202.5.69( A (3.11) 3 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 7 由 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) ， 欄 桿 臂 長(zhǎng) L=3.5m； 由 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 4， 擠 壓 成 型 鋁 合 金 材 料 的密 度 為 =2.73g/cm3。 欄 桿 臂 質(zhì) 量 ： 3.55kgg3550g73.235071616.3 ALm (3.12)3.2欄桿臂配重的選擇設(shè)計(jì)電 動(dòng) 欄 桿 在 使 用 過(guò) 程 中 由 于 欄 桿 自 身 的 長(zhǎng) 度 和 質(zhì) 量 會(huì) 產(chǎn) 生 較 大 的 轉(zhuǎn) 矩 ， 從 而 致使 欄 桿 內(nèi) 部 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 中 曲 柄 需 要 較 大 的 力 矩 才 能 最 終 驅(qū) 動(dòng) 欄 桿 臂 動(dòng) 作 ， 所 以 同樣 需 要 較 大 功 率 的 電 機(jī) 。 為 了 減 小 電 機(jī) 的 負(fù) 載 和 最 求 節(jié) 能 效 果 ， 我 們 根 據(jù) 力 矩 平 衡原 理 （ 如 果 一 個(gè) 物 體 所 受 到 的 力 的 合 力 矩 的 代 數(shù) 和 是 0， M=M1+M2+M3+.=0） 采用 彈 簧 來(lái) 平 衡 欄 桿 臂 的 自 重 。 下 圖 中 OA=0.1m OB=3.4m AB=3.55kg OC=0.15mOC=0.35kg根 據(jù) 文 獻(xiàn) 5 理 論 力 學(xué) 知 識(shí) 分 析 如 下 ：O BC AF 彈 G114054G2 圖 3.2欄 桿 臂 受 力 圖 0254sin)2( 12 OAABGOCGOCF彈 （ 3.21）由 上 式 代 入 數(shù) 字 得 ： 01.025.31055.354sin215.01035.015.0 彈F （ 3.22）由 上 式 計(jì) 算 得 : 彈F 481N彈 簧 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 參 考 文 獻(xiàn) 6 步 驟 如 下 ： 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 圖 3.3彈 簧 受 力 圖因 為 彈 簧 應(yīng) 該 在 一 般 載 荷 的 條 件 下 進(jìn) 行 工 作 。 可 以 根 據(jù) 第 類(lèi) 彈 簧 。 現(xiàn) 選 用 的是 碳 素 彈 簧 鋼 絲 （ GB4357-89C級(jí) ） ， SL型 。試 選 彈 簧 鋼 絲 的 直 徑 為 d=4mm。 查 表 16-3， 可 以 暫 時(shí) 選 取 B=1500MPa。 查 表16-2， 可 知 MPa60015008.05.08050 B. 。1. 選 取 旋 繞 比 并 計(jì) 算 曲 度 系 數(shù)通 常 選 取 旋 繞 比 為 85C 。 現(xiàn) 在 選 取 的 旋 繞 比 為 C=5曲 度 系 數(shù) 31.15615.0454 154615.044 14 CCCK （ 3.23） 2. 按 照 強(qiáng) 度 的 條 件 計(jì) 算 彈 簧 鋼 絲 直 徑試 計(jì) 算 彈 簧 簧 絲 直 徑 KCFd 26.1 （ 3.24）其 中 ， F2-彈 簧 的 最 大 工 作 拉 力 ， 已 知 F2=481N。每 個(gè) 數(shù) 值 代 到 式 子 里 去 得 ： mm67.3600 531.14816.16.1 2 KCFd （ 3.25） 3 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 9 上 式 的 計(jì) 算 結(jié) 果 與 試 選 取 的 d值 相 近 ， 并 且 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) 圓 柱 螺 旋 拉 伸 彈 簧 尺 寸 及參 數(shù) (GB/T20881997)， 因 為 d=4mm 彈 簧 鋼 絲 直 徑 已 是 標(biāo) 準(zhǔn) 值 。 不 需 要 重 新 選 取 ，即 d=4mm。 因 為 d 的 大 小 不 變 ， 所 以 不 需 要 重 新 查 表 并 計(jì) 算 ， 即 B=1500MPa，=600MPa。彈 簧 中 徑 : mm2045 CdD （ 3.26）查 標(biāo) 準(zhǔn) 圓 柱 螺 旋 拉 伸 彈 簧 的 尺 寸 及 參 數(shù) (GB/T20881997)。 應(yīng) 取 d=4mm,5420 C （ 3.27） 因 為 C沒(méi) 變 化 ， 所 以 相 應(yīng) 的 K的 大 小 也 不 變 ， 即 K=1.31mm。 相 應(yīng) 的 d也 不 變 ?？?知 d=4mm。 此 時(shí) D=20mm 就 是 標(biāo) 準(zhǔn) 值 。彈 簧 內(nèi) 徑 : mm164201 dDD （ 3.28）彈 簧 外 徑 : mm244202 dDD （ 3.29）3. 根 據(jù) 彈 簧 剛 度 ， 計(jì) 算 彈 簧 圈 數(shù) n 12 12 ff FFkF （ 3.210）式 子 里 ，1F -彈 簧 的 最 小 工 作 拉 力 ， 這 里 設(shè) 出 F min=37N；2f -與 2F 對(duì) 應(yīng) 的 彈 簧 長(zhǎng) 度 ， 2f =876mm；1f -與 1F 對(duì) 應(yīng) 的 彈 簧 長(zhǎng) 度 ， 1f =660mm每 個(gè) 數(shù) 值 代 到 式 子 里 去 ： 510570 3748112 12 ff FFkF =7.4N/mm （ 3.211）4. 彈 簧 圈 數(shù)根 據(jù) 表 16-2， 當(dāng) 0.5 d 4時(shí) ， 切 變 模 量 G在 83000 80000， 可 以 選 取 G=82000。彈 簧 圈 數(shù) 的 計(jì) 算 公 式 FkDGdn 3 48 （ 3.212） 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 代 入 各 數(shù) 據(jù) 得 ： 32.444.7208 4820008 3 43 4 FkDGdn （ 3.213)根 據(jù) d=4mm， D=20mm。 查 標(biāo) 準(zhǔn) 圓 柱 螺 旋 拉 伸 彈 簧 的 尺 寸 及 參 數(shù) (GB/T20881997)， 可 以 得 到 n316Fk （ 3.214）查 表 16-6， 得 拉 伸 彈 簧 的 有 效 圈 數(shù) n=45圈 。 可 得 到 彈 簧 剛 度02.745316n316 Fk N/mm （ 3.215） 5. 驗(yàn) 算查 標(biāo) 準(zhǔn) 圓 柱 螺 旋 拉 伸 彈 簧 的 尺 寸 及 參 數(shù) (GB/T20881997)。 可 知 F0=148N。（ 1） 彈 簧 的 初 應(yīng) 力 N285.1544 20148831.18 3300 dDFK （ 3.216）根 據(jù) 圖 16-9， 當(dāng) C=5時(shí) ， 彈 簧 的 初 拉 應(yīng) 力 的 推 薦 值 大 概 在 78 163MPa。 所 以求 得 的 初 應(yīng) 力 值 合 適 。（ 2） 彈 簧 的 極 限 工 作 應(yīng) 力 lim 。 查 表 16-2的 后 注 ， 得 B 56.0lim ， 即MPa840150056.056.0lim B （ 3.217）極 限 工 作 載 荷 limF N783.80531.1208 84048 3lim3lim DKdF （ 3.218）工 作 時(shí) 的 最 大 拉 力 為 570.688N,所 以 能 滿 足 要 求6. 計(jì) 算 其 他 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) mm21825.1 10 DdnH （ 3.219）Darc ptan （ 3.220）式 子 里 ， 0H -自 由 長(zhǎng) 度 ； 3 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 11 -螺 旋 角 ；p-彈 簧 節(jié) 距 ， 4dp mm。代 入 的 數(shù) 據(jù) 得 ：自 由 長(zhǎng) 度 ： mm21816245.14525.1 10 DdnH （ 3.221） 643.320 4tanarctan arcDp （ 3.222）根 據(jù) 以 上 的 計(jì) 算 ， 選 定 有 關(guān) 參 數(shù) 為 ：材 料 ： 碳 素 的 彈 簧 的 鋼 絲 ，鋼 絲 直 徑 ： 4mm， 旋 繞 比 ： 5，彈 簧 中 徑 ： 20mm，彈 簧 右 旋 ： 螺 旋 角 為 =3.643，自 由 長(zhǎng) 度 ： 218mm。標(biāo) 準(zhǔn) 圓 柱 螺 旋 拉 伸 彈 簧 的 尺 寸 及 參 數(shù) (摘 自 GB/T20881997)3.3欄桿臂高度的選擇根 據(jù) 文 獻(xiàn) 3收 費(fèi) 欄 桿 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) GB T24973-2010欄 桿 臂 下 邊 緣 距 機(jī) 箱 底 平 面的 高 度 應(yīng) 在 650mm 950mm之 間 。 我 們 選 擇 欄 桿 臂 到 欄 桿 臂 下 沿 的 高 度 為 775mm3.4電動(dòng)機(jī)的選擇下 圖 為 欄 桿 臂 處 于 水 平 位 置 時(shí) 的 受 力 圖 （ O點(diǎn) 的 約 束 力 未 畫(huà) 出 ） 。由 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 和 式 (3.11)得 :L=3.5mG=35.5N GO M 圖 3.4欄 桿 臂 受 力 圖 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 欄 桿 臂 受 力 平 衡 時(shí) ， 有 0 OM ， 即 mN6.58mN65.15.35102102 .Lmg.LGM (3.41)設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 要 求 ， 欄 桿 臂 由 水 平 位 置 逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 過(guò) 90到 豎 直 位 置 時(shí) ， 平 均 用 時(shí)2.5s。 設(shè) 欄 桿 臂 升 起 期 間 勻 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 則 角 速 度 ： s/rad63.0s/rad5.22 t (3.42)此 時(shí) 驅(qū) 動(dòng) 欄 桿 臂 轉(zhuǎn) 動(dòng) 所 需 的 功 率 ： W37W63.06.58 MP (3.43) 考 慮 到 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 的 效 率 、 一 些 不 可 預(yù) 知 的 阻 力 以 及 使 用 場(chǎng) 所 的 電 源 情 況 ， 參 考現(xiàn) 有 類(lèi) 似 產(chǎn) 品 ， 確 定 選 用 單 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) ,電 動(dòng) 機(jī) 的 型 號(hào) YY6324， 功 率 為 120W，工 作 電 壓 為 220V， 頻 率 50Hz， 額 定 轉(zhuǎn) 速 1400r/min。YY系 列 單 相 電 容 運(yùn) 轉(zhuǎn) 電 動(dòng) 機(jī) 以 國(guó) 家 電 機(jī) 最 新 標(biāo) 準(zhǔn) JB1009-1012-91和 小 功 率 電動(dòng) 機(jī) 的 安 全 要 求 標(biāo) 準(zhǔn) GB12350-2009設(shè) 計(jì) ,注 重 提 高 力 能 指 標(biāo) ,節(jié) 約 能 源 為 原 則 ,產(chǎn) 品效 率 高 ,使 用 壽 命 長(zhǎng) ,結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ,維 護(hù) 方 便 .適 用 于 鼓 風(fēng) 機(jī) ,水 泵 ,記 錄 儀 表 等 以 及 起 動(dòng) 扭距 要 求 不 高 的 機(jī) 械 .該 系 列 電 機(jī) 具 有 較 高 的 起 動(dòng) 性 能 和 過(guò) 載 能 力 、 功 率 因 數(shù) 及 效 率 ，噪 聲 低 、 重 量 輕 、 體 積 小 、 維 護(hù) 方 便 。由 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 要 求 欄 桿 升 起 時(shí) 間 為 2.5s， 所 以 曲 柄 整 周 運(yùn) 動(dòng) 工 作 周 期 T=5s減 速 器 輸 出 轉(zhuǎn) 速 ： min/r12r/5s min/s60min/s60 Tn W ； (3.44)一 般 情 況 下 齒 輪 傳 動(dòng) 傳 動(dòng) 比 范 圍 81齒i ， 蝸 桿 傳 動(dòng) 傳 動(dòng) 比 范 圍 ： 4010蝸i電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 范 圍 min/r3200100 wd niin 蝸齒YY6324電 機(jī) 可 以 滿 足 要 求電 動(dòng) 機(jī) 的 輸 出 的 功 率 Pd： 驅(qū) 動(dòng) 欄 桿 臂 轉(zhuǎn) 動(dòng) 所 需 的 功 率 Pw ,考 慮 到 傳 動(dòng) 的 裝 置 的功 率 的 損 耗 ， 電 動(dòng) 機(jī) 的 輸 出 的 功 率 為 ： wd PP (3.45)上 式 (3.4-5)中 ， 是 電 動(dòng) 機(jī) 到 工 作 機(jī) 的 輸 出 的 功 率 之 間 的 總 效 率 ， 即54321 3 3 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 13 由 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 4， 可 以 查 得 ： 剛 性 的 聯(lián) 軸 器 的 傳 動(dòng) 效 率 1=0.99； 單 頭 的 蝸 桿的 傳 動(dòng) 效 率 2=0.70； 齒 輪 的 傳 動(dòng) 效 率 3=0.97； 軸 承 的 傳 動(dòng) 效 率 4=0.99； 四 桿 的 機(jī) 構(gòu)的 傳 動(dòng) 效 率 5=0.83， 所 以 ： 541.083.099.097.070.099.0 354321 3 (3.46)069kw.00.5410372.0wd PP 0.12kWYY6324電 機(jī) 可 以 滿 足 要 求3.5曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 中 具 有 一 個(gè) 曲 柄 和 一 個(gè) 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 稱 為 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 一 般 情 況下 ， 曲 柄 為 主 動(dòng) 件 且 等 速 整 周 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 而 搖 桿 作 為 從 動(dòng) 件 作 變 速 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) ， 連 桿 作 平 面 復(fù) 合 運(yùn) 動(dòng) 。 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 是 四 桿 機(jī) 構(gòu) 最 基 本 的 形 式 。曲 柄 存 在 條 件 ： 最 短 桿 與 最 長(zhǎng) 桿 長(zhǎng) 度 之 和 應(yīng) 小 于 或 等 于 其 余 兩 桿 長(zhǎng) 度 之 和 ； 連 架 桿 與 機(jī) 架 中 至 少 有 一 個(gè) 是 最 短 桿 ，滿 足 條 件 ， 當(dāng) 最 短 桿 是 曲 柄 時(shí) ， 為 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) ； 最 短 桿 為 機(jī) 架 時(shí) ， 為 雙 曲柄 ； 最 短 桿 為 連 桿 時(shí) ， 為 雙 搖 桿 ； AB DC C Bab c =45FC 搖 桿 欄 桿 臂C B G連 桿曲 柄 圖 3.5曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 要 求 和 機(jī) 械 原 理 7知 識(shí) 可 知 ， 該 機(jī) 構(gòu) 極 位 夾 角 為 0， 即 無(wú) 急 回 特 性 ， 尺寸 BB=CC， 搖 桿 CD的 擺 角 為 90， 則 圖 中 傳 動(dòng) 角 =45， 設(shè) 計(jì) 變 量 有 L1=AB、L2=BC、 L3=CD、 L4=DA。 曲 柄 L1為 最 短 桿 ， 其 余 三 桿 長(zhǎng) 可 表 示 為 L1的 倍 數(shù) 。 由 上圖 所 示 的 幾 何 關(guān) 系 可 知 13 22 LL （ 3.51）242221 LLL （ 3.52）根 據(jù) 機(jī) 構(gòu) 在 機(jī) 器 中 的 許 用 的 空 間 ， 可 以 適 當(dāng) 的 預(yù) 選 曲 柄 長(zhǎng) 度 L3機(jī) 架 L4的 長(zhǎng) 度 ，設(shè) L 3=150mm， L4=330mm，則 L1=106.066mm， L2=312.490mm。L4+L1=330+106.66mm L3+L2=150+312.49mm經(jīng) 驗(yàn) 證 符 合 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動(dòng) 原 理3.6欄桿臂主軸的設(shè)計(jì)由 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 部 分 式 (3.43)可 知 ， 驅(qū) 動(dòng) 欄 桿 臂 轉(zhuǎn) 動(dòng) 所 需 的 功 率 P=37W； 欄 桿臂 轉(zhuǎn) 過(guò) 90用 時(shí) 2.5s， 轉(zhuǎn) 過(guò) 1轉(zhuǎn) 用 時(shí) 2.54=10s， 則 轉(zhuǎn) 速 n=60/10=6r/min。圖 3.5為 主 軸 上 的 搖 桿 和 欄 桿 臂 的 受 力 ， D點(diǎn) 為 主 軸 。 根 據(jù) 力 的 平 移 定 理 ， 將力 F C和 G 移 到 D點(diǎn) 后 ， 分 別 附 加 力 偶 TC和 TG， 由 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 部 分 式 (3.41)可 知 ，力 偶 TC和 TG的 力 偶 矩 都 為 58.6Nm， G=mg=10N=35.5N。=45 FC 搖 桿 欄 桿 臂GDc 圖 3.6主 軸 上 搖 桿 和 欄 桿 臂 的 受 力取 搖 桿 和 欄 桿 臂 為 研 究 對(duì) 象 ， 做 受 力 分 析 ：由 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 6， 曲 柄 AB與 機(jī) 架 BC共 線 時(shí) 的 傳 動(dòng) 角 最 小 ， 驅(qū) 動(dòng) 搖 桿 CD擺動(dòng) 所 需 的 力 最 大 。 不 考 慮 連 桿 BC本 身 的 重 量 時(shí) ， 連 桿 為 二 力 桿 ， 在 上 圖 3.6位 置 時(shí) ，搖 桿 C端 受 連 桿 的 拉 力 F C沿 連 桿 方 向 向 下 ， 欄 桿 臂 受 到 重 力 G。 D點(diǎn) 的 約 束 力 未 畫(huà)出 。 在 Md=0時(shí) ， 有 sin1.02 C cFLG ）（ (3.61) 3 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 15 N3.552N45sin15.0 1.025.35.35sin 1.02 ）（）（ cLGFC (3.62)1. 初 步 確 定 軸 的 最 小 直 徑 6先 按 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 初 步 估 算 軸 的 最 小 直 徑 ： 選 取 軸 的 材 料 為 45鋼 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 。 根 據(jù)表 153， 取 A0=112， 于 是 得 mm5.20mm6037.0112 33 220min nPAd (3.63)有 兩 個(gè) 鍵 槽 ， 軸 徑 加 大 12% ， 于 是 為 初 步 估 算 軸 的 最 小 直 徑20.5(1+0.06)=22.96mm。2. 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 圖 3.7軸 的 結(jié) 構(gòu) 與 裝 配3. 求 軸 上 的 載 荷下 圖 3.8為 主 軸 的 載 荷 分 析 圖 ， 其 中 圖 a 是 主 軸 受 力 圖 ； 圖 b 是 彎 矩 圖 ； 圖 c是 扭 矩 圖 。 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 (a)(b) (c) =58.6Nm Nm Nm圖 3.8主 軸 的 載 荷 分 析 圖圖 3.8中 數(shù) 據(jù) 的 計(jì) 算 過(guò) 程 如 下 ：由 上 述 桿 臂 設(shè) 受 力 分 析 分 內(nèi) 容 可 知 ， FC=552.3N。由 材 料 力 學(xué) 8， 當(dāng) MA=0時(shí) ， 有FC0.048+G0.198+FB0.114=0 (3.64)解 得 ： N45.295N114.0 198.05.35048.03.552114.0 198.0048.0C GFFB (3.65) FV=0時(shí) ， 有 FA+FB =FC +G解 得 ： FA=FC +G FB=552.3+35.5 295.45N=262.3N (3.66)從 而 可 計(jì) 算 得 ：MA=Fc0.048=552.30.048Nm=26.5Nm (3.67)MB= G0.084= 35.50.084Nm=-3.124Nm (3.68)4. 按 彎 扭 合 成 應(yīng) 力 校 核 軸 的 強(qiáng) 度進(jìn) 行 校 核 時(shí) ， 通 常 只 需 要 校 核 軸 上 承 受 最 大 彎 矩 和 扭 矩 的 截 面 （ 搖 桿 所 在 位置 ） 。 根 據(jù) 式 (155)及 彎 矩 計(jì) 算 的 數(shù) 據(jù) ， 以 及 軸 單 向 旋 轉(zhuǎn) ， 扭 轉(zhuǎn) 切 應(yīng) 力 為 脈 動(dòng) 循 環(huán)變 應(yīng) 力 ， 取 =0.6， 軸 的 計(jì) 算 應(yīng) 力 MPa18.28MPa251.0 )586006.0(26500)( 3 222c2ca W TM (3.69) 前 已 選 定 軸 的 材 料 為 45鋼 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 ， 由 表 151查 得 1=60MPa。 因 此 caFd1=62.06N所 以 軸 承 左 端 被 “放 松 ”右 端 被 “壓 緊 ”即 Fa1=Fae1+Fd2=(551.6+34.047)N=585.647N (3.8.58)Fa2=Fd2=34.047N3） 求 軸 承 當(dāng) 量 動(dòng) 載 荷 P1和 P2因?yàn)閑FFa 360.1607.92647.5851r1，eFFa 68.007.5007.342r2由 表 13-5查 的 徑 向 載 荷 系 數(shù) 和 軸 向 載 荷 系 數(shù) ：對(duì) 軸 承 1X 1=0.41， Y1=0.87 ； 對(duì) 軸 承 2X2=1， Y2=0；因 軸 承 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 比 較 平 穩(wěn) ， 按 表 13-6， 取 fd=1.則 N2.552N)647.585878.007.9241.0(1)( 1111d1 ar FYFXfP (3.8.59)N07.50N)047.34007.501(1)( 2222d2 ar FYFXfP (3.8.510)4） 驗(yàn) 算 軸 承 壽 命因 為 21 PP ， 所 以 按 軸 承 1的 受 力 大 小 驗(yàn) 算 5.43292.5529000 310 PCL （ L10的 單 位 為 106r） (3.8.511)所 以 滿 足 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 要 求 的 1.510 6次(2) 小 齒 輪 軸 軸 承 的 選 擇該 軸 為 工 作 于 普 通 溫 度 下 的 短 軸 ， 故 支 點(diǎn) 采 用 兩 端 單 向 固 定 的 方 式 ， 因 為 受 到斜 齒 輪 和 渦 輪 軸 向 力 的 影 響 ， 所 以 選 用 一 對(duì) 角 接 觸 球 軸 承 ， 按 軸 徑 初 選 7203AC， 查NSK軸 承 樣 本 可 知 7203AC 角 接 觸 球 軸 承 的 額 定 動(dòng) 載 荷 C=10kN。1) 求 兩 軸 承 的 徑 向 載 荷 Fr1和 Fr2.由 上 述 軸 的 計(jì) 算 得 出指 蝸 輪 軸 向 力 N82.69 1t2a FF蝸 輪 圓 周 力 N6.551 1a2t FF蝸 輪 徑 向 力 N3.49 1r2r FF 3 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè) 計(jì) 43 齒 輪 圓 周 力 N7.10852 tF齒 輪 徑 向 力 N6.4042 rF齒 輪 軸 向 力 N02.2442 aF小 齒 輪 分 度 圓 直 徑 d=31.5mm 渦 輪 分 度 圓 直 徑 d=62mm ， Fd2 2 1 Fd1(a) Fr2V Fr2H FFF F FFte re22ae2 te2re239 2 1(a) FF FFre2ae2ae2 re239 35 32 2 1(a) F Fte2te239 35 32 Fr1VFr1H35 32 ae2 圖 3.20將 軸 系 部 件 受 到 的 空 間 力 系 分 解 為 鉛 垂 面 （ 圖 3.20b） 和 水 平 面 （ 圖 3.20c） 兩 個(gè)平 面 力 系 。 由 受 力 分 析 可 知 ：N46.286 N106 2628.69323.49676.40425.3102.244 323539 223267 ae22rere22 dFdFFFF aevr (3.8.512)N44.167N46.286-3.496.404- V2r2rere2V1r ）（FFFF (3.8.513)N76.852N106 326.551677.1085323539 3269 2re2te2r FFF H (3.8.514)N54.785N)76.8526.5517.1085(- H2rtete2H1r FFFF (3.8.515)N04.869N76.85244.167 222H1r2V1r1r FFF (3.8.516)N14.836N54.78546.286 222H2r2V2r2r FFF (3.8.517) 商 丘 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 44 2) 求 軸 承 的 計(jì) 算 軸 向 力 Fa1和 Fa2對(duì) 于 70000AC型 軸 承 ， 按 表 13-7， 軸 的 派 生 軸 向 力 Fd=0.68Fr所 以 ： N37.747N04.86968.068.0 r1d1 FF (3.8.518)N08.719N14.83668.068.0 r2d2 FF (3.8.519)參 考 角 接 觸 球 軸 承 載 荷 的 分 析 （ 圖 13-1） 做 出 受 力 分 析 （ 圖 321a）由 于 Fd2+Fae2=（ 719.37+69.82） NFd1=333.43N所 以 軸 承 左 端 被 “放 松 ”右 端 被 “壓 緊 ”即 F a1=Fae+Fd2=（ 224.02+471.372） N=695.392NFa2=Fd2=471.372N3） 求 軸 承 當(dāng) 量 動(dòng) 載 荷 P1和 P2因?yàn)閑FFa 42.134.490392.6951r1，eFFa 68.02.693372.4712r2由 表 13-5查 的 徑 向 載 荷 系 數(shù) 和 軸 向 載 荷 系 數(shù) ：對(duì) 軸 承 1X 1=0.41， Y1=0.87 ； 對(duì) 軸 承 2X2=1， Y2=0；因 軸 承 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 比 較 平 穩(wěn) ， 按 表 13-6， 取 fd=1.則 N6.811N)392.695878.034.49041.0(1)( 1111d1 ar FYFXfP (3.8.531)N2.693N)372.47102.6931(1)( 2222d2 ar FYFXfP (3.8.532)4） 驗(yàn) 算 軸 承 壽 命因 為 21 PP ， 所 以 按 軸 承 1的 受 力 大 小 驗(yàn) 算 8.79526.81116200 310 PCL （ L10的 單 位 為 106r） (3.8.533)所 以 滿 足 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 要 求 的 1.510 6次2、 鍵 的 選 擇 和 校 核 6鍵 的 選 擇 主 要 考 慮 所 傳 遞 的 扭 矩 的 大 小 ， 軸 上 零 件 是 否 需 要 沿 軸 向 移 動(dòng) ， 零 件的 對(duì) 中 要 求 等 等 。 3 齒 輪 傳 動(dòng) 的 電 動(dòng) 欄 桿 的 總 體 設(shè)