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商 丘
工學院
2015-JXLW
專業(yè)代碼-編號
本科畢業(yè)論文（設計）
一種電控式防撞車電動欄桿的設計
學 院
小三號黑體居中（下同）
專 業(yè)
學 號
學生姓名
指導教師
提交日期
年 月 日
II
誠 信 承 諾 書
本人鄭重承諾和聲明:
我承諾在畢業(yè)論文撰寫過程中遵守學校有關規(guī)定,恪守學術規(guī)范,此畢業(yè)論文(設計)中均系本人在指導教師指導下獨立完成,沒有剽竊、抄襲他人的學術觀點、思想和成果,沒有篡改研究數據,凡涉及其他作者的觀點和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔一切責任,接受學校的處理,并承擔相應的法律責任。
畢業(yè)論文（設計）作者簽名：
年 月 日
37
摘要
本文介紹了電子控制的防撞車電動欄桿的開發(fā)設計一個電子控制的機動車碰撞欄桿整體設計及傳動部分的設計原那么電子控制電動軌道車事故的設計和分析，確定總體方案，繪制電動車輛碰撞類型電動欄桿的設計和內容的傳動部件整體結構設計，機械制圖，整體計算及傳動部分，結論和建議的結構設計。通過這次畢業(yè)設計，從滾珠絲杠之電動機的需求正在發(fā)射功率，滾珠絲桿升降機控制欄桿，提高勞動生產率和生產自動化的整體結構將主要生產力量。
本論文研究內容：
(1) 一種電控式防撞車電動欄桿的設計總體設計。
(2) 一種電控式防撞車電動欄桿的設計工作性能分析。
(3)電動機的選擇。
(4) 一種電控式防撞車電動欄桿的設計總體及傳動部分的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件。
(5)對設計零件進行設計計算分析和校核。
(6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。?
?
關鍵詞：一種電控式防撞車電動欄桿的設計，傳動設計，結構設計
Abstract
This paper describes a development of electronically controlled electric fence bumper car design An electronically controlled motor vehicle crash railing overall design and transmission parts design principles An electronically controlled electric rail car crash design and analysis to determine the overall program, drawing An electrically controlled vehicle collision type electric fence design and overall structural design of transmission parts content contained mechanical drawings, the overall calculation and transmission parts, and structural design of conclusions and recommendations.
Through this graduation design, the whole structure will mainly produce power from the electric motor is transmitted to the power requirements of the ball screw, ball screw lift control railings, improve labor productivity and production automation.
Contents of this paper:
(1) An electronically controlled electric fence bumper car design overall design.
(2) Properties of a design of electronically controlled electric fence car crash analysis.
(3) Select the motor.
(4) The overall design Train of a vehicle collision electronically controlled electric fence and transmission section, execution unit.
(5) Calculation of design parts design analysis and verification.
?(6) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and important parts of the design part of the part drawing.
?
Key Words：one electronically controlled electric fence bumper car design, transmission design, structural design
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 電動欄桿的現狀 1
1.2本課題的研究意義 1
1.3 電動欄桿機發(fā)展前景 2
第2章 電動欄桿總體方案設計 6
2.1 驅動方式的確定 6
2.3 傳動方式的選擇 7
2.4 平衡方式的確定 7
第3章 電動欄桿機械系統(tǒng)的設計 9
3.1臂部的形狀結構設計 9
3.2 臂部驅動參數的計算 10
3.3 臂部傳動參數計算 14
第4章 平衡設計 18
4.1 彈簧的受力分析 18
4.2 彈簧的設計計算 21
第5章 控制電路的設計 33
5.1 引言 33
5.2 系統(tǒng)整體方案設計 33
5.2.1 電機驅動器L298控制直流減速電機部分 33
5.2.2 檢測電路的設計 34
5.2.3 顯示單元的設計 35
5.2.4 數字鐘電路 35
5.3 軟件設計 36
5.3.1 顯示模塊子程序 37
5.3.2 按鍵識別報警子程序 37
結束語 38
致 謝 39
參考文獻 40
第1章 緒論
1.1 電動欄桿的現狀
我們隨處都可看見在小區(qū)入口，安保入口，停車入口都能看到自動上升和下降的的電動欄桿，這是對電圍欄。工作人員在收費站相當容易的工作加力發(fā)明中，他們只需要一個開關，可以自由檢查電動欄桿，然后如前升降由車輛控制，而不需要手動處理障礙的時間和稅收的浪費。隨著城市化進程的加快，中國的基礎設施和住房，越來越多的有通過增加停車欄桿的數量所抵消。
汽車碰撞功能加力：大于15°被覆蓋水平臂角度的范圍內欄桿，如果在感應線圈面積欄桿臂車輛會自動防止向上失事車。
必要性：自動泊車極，因為頻繁使用會不同程度的損害，從而影響自己的生活。其中碰撞要求需要越來越多的得到解決。不要緊，什么樣的停車場入口有電圍欄，電圍欄不僅適合用于停放幾個小區(qū)門口公寓門口。其中，以解決在順序的日益嚴重的問題的影響，有必要增加使用壽命，服務更好，更長我們。
1.2本課題的研究意義
近年來，隨著經濟的發(fā)展，加快中國的城市化水平，提高人民的生活水平，汽車的數量正在增加。截至2003年底，中國私人汽車保有量為12427672。其中，私人汽車4890387，1462441的增幅與2002年相比，42.7％的增加。隨著汽車數量的整體經濟發(fā)展的顯著增加，停車場的交通基礎設施的一部分，停車場的設計不僅合理地解決城市交通量的城市，這也收費區(qū)的安全和增強的正常運行的一個重要部分。為了保證技術的發(fā)展，社會的文明和人民誰已經不能達到傳統(tǒng)停車場管理，更安全，更高效的停車場門系統(tǒng)和人員，住房屏障駕乘人員的安全進展。
勁量的工作原理：圍欄系統(tǒng)通過驅動發(fā)動機控制，然后靠制度或機制上要慢于欄桿發(fā)動機運轉在垂直和橫向擺動之間的循環(huán)。電動欄桿應該有一個自鎖，反饋，保護等功能，并已與多家配套設備的接口。
銷贓的生產要求目前會議，研究完成電圍欄，我們的目標是為客戶提供優(yōu)質，穩(wěn)定的性能，降低生產成本，等等。在今天的整個行業(yè)，對產品質量，提高生產效率，以越來越多的公司，同時也注重自動化和半自動化生產工藝，電圍欄的自動化生產線最熱的成員，逐漸建立認可和更多的公司。
勁量是現代化生產的必然產物，技術水平和應用水平在一定程度上反映了一個國家的自動化程度。它是用于自動化技術的裝置為了按照預定的要求，制造自動化操作，促進了生產的進一步發(fā)展起著重要的作用。給電圍欄強大的生命力更有吸引力，越來越多的受到人們的廣泛歡迎和贊賞。
高校年前了。在這四年里，我不僅學到他們所需要的知識，也能提高自己的技能。但畢竟，我們學到了很多東西都是本本只有理論知識，與實際之間顯然有很大的差距。通過這最后的項目，我了解到自己的理論知識更好地實踐起來，這我心里能發(fā)揮這么多年來，還學會了知識的綜合應用，即使是在同一時間鋪設要為自己未來的職業(yè)生涯打下良好的基礎我。
畢業(yè)是在這個畢業(yè)設計的大學課程的最關鍵的部分，我喜歡能夠靈活地運用所學知識體系，提高自己的分析和解決問題的能力，養(yǎng)成認真，嚴謹的作風和學會工作的艱辛，細致，嚴謹的治學態(tài)度。同時，也讓自己更有經驗的師傅“現在怎么樣了國家技術信息和文檔”，并學會從調查，搜集，整理更有價值的數據，同時保持同類產品的優(yōu)點的同時，采用新技術，新工藝，新信??息，新材料，大膽創(chuàng)新，彌補了同類產品的缺點，使產品更趨于合理，更先進，更優(yōu)化，更多的價??值和良好的經濟表現要。
1.3 電動欄桿機發(fā)展前景
電動欄桿機在道路，橋梁，隧道，港口，場區(qū)的禁行管理大規(guī)模使用的設備小型機電一體化的有機結合，機械，電氣，控制。其被設計為產品倍的壽命的功率消耗的技術水平電動欄桿系統(tǒng)，可靠性很大的影響，這樣的設計和時代的發(fā)展，所討論的測試，必須具有足夠的技術設計的理論依據。有了這個電動欄桿機可以降低員工的勞動強度，減少勞動時間服務人員，以防止車輛效率的提高，也發(fā)生碰撞擁擠的車輛，可避免手工操作，因為它會導致意外事故不當減少人與人之間的摩擦和沖突，促進社會和諧進步。
現代化的管理系統(tǒng)總結了智能電圍欄電圍欄是車輛費用和設備的自動化管理??。電圍欄，集中管理下，定位于完全高科技電腦機電一體化產品。感應卡智能設備記錄車輛的訪問和持卡人信息，通過提供有關的操作信息，通過傳輸的，并且他的感應卡為載體，IC卡及身份證（2卡電圍欄最新的藝術和是兼容的），字符顯示，音頻廣播和時間計費，確定用于實現車輛管理頭，以便確定該信號，其他人機界面能夠轉換成人工...
現代化的管理系統(tǒng)總結了智能電圍欄電圍欄是車輛費用和設備的自動化管理??。電圍欄，集中管理下，定位于完全高科技電腦機電一體化產品。感應卡智能設備記錄車輛的訪問和持卡人信息，通過提供有關的操作信息，通過傳輸的，并且他的感應卡為載體，IC卡及身份證（2卡電圍欄最新的技術，并兼容），字符顯示，以識別信號來實現音頻廣播和時間充電，判斷，除了人機界面可以轉換到成年工人，車輛管理頭。
首先，一個理想的電柵欄
電圍欄，像電柵欄更加智能化和人性化，而不是簡單地提供一個停車場，通過引進現代技術和現代管理的理念。理想的電圍欄是這樣的：
1，當停車信息將自動為我發(fā)動了車子，向下傳遞到我的手機和車載導航設備，讀我的方式后，到達目標電柵欄第一網上查詢，停車位，可以預訂預約，你可以在天空空間。
2電圍欄下去，很少或根本沒有管理，在服務水平和效率快速存取，支付電子自助服務，您將無法停止大大提高。
3，為再次引導電柵欄的內部的明確指示，而轉上的電柵欄的內部的光，并且以加速易于使用的交通中，為了節(jié)約能源，人們雅自動空的空間，以改善取決于流動的汽車照明已經告訴我的。
4，我找了一輛車，當我想保持電圍欄，可以很容易地找到我的車，機動車的位置后停放的車輛，您的這款車真正的照片到移動電話，可以看到，可以使用觸摸屏或移動電話來實施。
5，另外，在我的無水洗車的汽車完成了最新的汽車的照片，停車在專家的我的差距上門洗車服務，預約購物和工作，以確保在空格后，你可以用手機查詢我的手機。
愿意實現上述目的，并沒有大量的技術難題，北京紫系統(tǒng)已經實現了大部分的技術能力，以充分意識到這一點，并且難度如下。電圍欄，以運行網絡，必須改進先進的智能管理引導司機文明逐漸的質量，或再先進的系統(tǒng)不能無人操作，反向尋車完全普遍.
二，國內市場的局面
市場形勢電圍欄智能系統(tǒng)，因為這樣的靜態(tài)交通研究在國內外，在國內外，在過去這樣的問題存在，市場趨勢的更加智能交通落后，動態(tài)交通擁堵的發(fā)展，靜態(tài)交通信號燈相對指標不位于后方，和動態(tài)交通因此道路擁堵指數的研究，還有綠波帶。為了解決動態(tài)交通理論，目前國內和國外的專業(yè)發(fā)展背后靜態(tài)交通，其實已經注意到，“靜態(tài)和動態(tài)組合，省略，”它已成為阻礙房子的充滿活力的城市交通。未來的靜態(tài)和動態(tài)的市場齊名的智能交通市場的智能交通，無論是智能靜態(tài)交通的市場非常大的發(fā)展前景，你需要有股票的等價物。
1，國內市場目前的問題，將成為智能電動柵欄
（1）公司是小而散采納，本公司，數以千計的從業(yè)者，只有10十億人民幣的市場總份額，具有缺乏領導型的商業(yè)模式，這是任何發(fā)展的早期征兆它為市場。
（2）R＆D投入小，同質化嚴重競爭，低質量的惡性競爭，收入低，沒有任何開發(fā)的可能性。
（3）中小型企業(yè)不支付品牌和商業(yè)信譽，重視廉價瞎玩，再次封閉公司倒閉后，為了生活，提出重，兩三年短，紅海競爭的結果，你擾亂市場秩序。
而且，不是很少有這樣的情況在成熟市場的國外，很多企業(yè)已經幾十年，已經通過了保證利潤，市場是高科技的專業(yè)非常先進，研發(fā)，產品，高可靠性，長壽命的投資質量，這是電圍欄智能市場發(fā)展的未來方向。
2，在國內市場，外資品牌
雖然國外的產品和技術的成熟，但國內和國際的停車環(huán)境差別很大，國外產品可能無法滿足國內需求。這樣的國內大城市的人口，大規(guī)模的建筑物體，空間和更多電圍欄，如間隔，電網和積極的國內人員的文明素質偏低，因此，是車輛電氣安全的責任圍欄，以便它可以實現智能化管理系統(tǒng)，停車引導，汽車，車牌識別相比之下，高速接入，多速率，如多功能停車卡要求的安全性，違背了搜索難以適應國外產品。
此外，國內低廉的價格高出國外價格，競爭力下降。因此，國外產品在國內的市場并不大。
國外的產品和技術帶到中國，也有一定的積極作用，以促進技術交流帶來的一些先進技術和管理理念，促進國內產品部分出口。有基本上沒有不利影響。
三，智能電動欄桿市場正在增長
在智能20年以上，停車國內市場，到2000年初期，我們會從國外的技術學習，克服了技術難題，城市停車場也并不困難，市場能力是有限的，但你沒有很多汽車和電動柵欄，車輛管理系統(tǒng)的主要目標，行業(yè)劃分，因為習慣，智能停車場系統(tǒng)剩余，安防行業(yè)門禁一卡通系統(tǒng)是一個子系統(tǒng)，因為它是在汽車的安全性和安全性，它屬于貴重物品。
自2000年以來，特別是2005年以來的快速增長和車輛的顯著降價，車輛沒有任何貴重物品，從停車場是停車場，以打造諸多問題的主要沖突小無門，大將更電柵欄，停車誘導，快速進入反向搜索車了開發(fā)城市停車誘導系統(tǒng)，更加智能停車系統(tǒng)被看作是城市的一部分是先進的道路交通靜態(tài)字段返回到自然公園是，屬于交通運輸領域，。
智能停車市場的發(fā)展，超越2005年，但發(fā)展迅速。我們的品牌的開發(fā)和生產智能停車場市場高端市場已成為近幾年的快速發(fā)展，從有關100分之30至50的年增長速度，專業(yè)銷售，技術公司的著名它也開始了。
這樣的停車系統(tǒng)，停車誘導系統(tǒng)，反向尋車系統(tǒng)，城市停車誘導系統(tǒng)，這樣的測試卡機，控制器，主要產品，如折扣，產品和系統(tǒng)，如系統(tǒng)的，北京紫主要的電柵欄智能全系列機，各種控制和管理軟件，各類停車傳感器（例如，室內停車場的超聲波探頭，室內可視倒車雷達，地磁室外停車場探測器，無線探測器等），各種探測器，交通等室內超聲（如，獲得流量檢測器陣列，該陣列的戶外交通地磁傳感器），車牌識別器，我公司的專利有很多偉大的在產品上，若干傳感器，只有少數幾家公司有能力生產，但對強有力的競爭優(yōu)勢。
大多數公司，啟動這樣的系統(tǒng)，系統(tǒng)制造商進行充電系統(tǒng)，只能作為停車場系統(tǒng)制造商不系統(tǒng)之間引導制造單個子系統(tǒng)產品：目前，一些諸如在這個細分市場還有一個問題，為了建立一個連接的數據接口，它加上一個難以功能需求“實現它，比二是也大。” R＆D，大部分中小型企業(yè)在激烈的競爭到產品的同質化投資，價格戰(zhàn)永遠是低的企業(yè)盈利，很難發(fā)展成為一個惡性循環(huán)。
電圍欄，除了硬件，有許多的軟件服務，這是該系統(tǒng)。在這里，在北京為例，停車管理以及系統(tǒng)的各種投資和憂慮51park停車場網站的運作，除了北京的主業(yè)，這是網上查詢停車位，停車位預訂，月卡交易，錯停車，主要是為了實現衣物保留其他功能，作為人類的各種服務的一個成員。手機客戶端軟件的智能手機客戶端的免費下載。經過北京的業(yè)務發(fā)展成熟后，它會在其他城市。
四，智能電動柵欄的發(fā)展趨勢
在以下幾個方面智能電動柵欄發(fā)展趨勢：
電柵欄網絡連接如圖1所示，數據共享，信息孤島，智慧停車平臺，停車誘導，停車預約，自助服務電子支付建設的東西，擊敗了快速訪問其他功能。
2，停車誘導，沒有車通過停車誘導系統(tǒng)和工作人員的疏導系統(tǒng)，這樣的大型電圍欄，電圍欄的增長正在建設中，停車位十數頂部的車指導查找萬人，再反向搜索的迅速普及，它在管理和客戶災難。
3，服務什么的，參照國外的經驗，成為一個更為程度和自動化的更高的電圍欄，在到期電圍欄，在過去中國的勞動力成本急劇增加，人海戰(zhàn)術日益緊張的管理方法牙齒，而不是越來越普遍，管理員逐漸減少到無人參與服務。
4，轎車等功能，搜索智能手機和移動互聯網的兩年中，預訂停車位，移動互聯網用戶，以實現支付，移動電話迅速普及，網民已經固定，電話訂購，電影票購買，下載優(yōu)惠券，已超過了使用其他朋友有通用性，使這些應用的電動欄桿會迅速蔓延。
5，增加了停車場，中國的城鎮(zhèn)人口密度高，土地成本高，其他國家在日本和經驗的光，立體車庫，進出方便占地面積小，利用率高，有，其他的優(yōu)勢，將會得到快速發(fā)展。
第2章 電動欄桿總體方案設計
第2章 電動欄桿總體方案設計
2.1 驅動方式的確定
通常用液壓，氣動和電動三種方式的電動欄桿驅動[5]。
對于驅動系統(tǒng)，在一般情況要求如下：
（1）驅動系統(tǒng)本身質量輕，小的空間。
（2）響應速度快，產量高，適合頻繁起動，制動，正向和反向切換。
（3）高安全性，低噪音，易操作和維護。
液壓傳動裝置，氣動執(zhí)行器和電氣驅動機器人的三個主要驅動器。在理論上，一個機器人，只有一個驅動，它可以用各種方式結合起來，但不被認為事實上，為了避免能量和復雜結構的控制的不同來源，增加了設計的難易程度。
（1）液壓傳動介質可鎮(zhèn)壓，運行平穩(wěn)可靠，高定位精度和傳動更容易實現自動控制的目的。由于高溫性能的重創(chuàng)，液壓油泄漏是難以克服的。
（2）由壓縮空氣的壓力驅動，以實現低粘度，易于高速，空氣污染。氣動元件低壓，低生產要求。但要獲得在壓力下工作，有必要增加結構，將產生的排氣聲。
（3）異步電機，直流電機，步進或伺服電機等電力驅動。此外，電力驅動的中等載荷，特別是對復雜的運動，軌跡嚴格圍欄。
步進電機驅動器，對于中負載，特別是對復雜的運動，軌跡嚴格的擊劍和各種微型電動柵欄。因此選擇步進電機驅動器。
液壓傳動。它的優(yōu)點是簡單地在控制之下的液壓驅動系統(tǒng)參數，和流速，變速，良好的結果，可以實現線性和旋轉運動，并且維修方便。的缺點是，該液是溫度變化，容易漏油，環(huán)境污染，也應該有一個單獨的油分配系統(tǒng)很敏感的，它被廣泛地應用于大的負載的系統(tǒng)。
氣動驅動器。氣動執(zhí)行器的優(yōu)點是成本低，結構簡單，良好的阻尼特性。缺點是，該系統(tǒng)的操作中，這是很難精確地定位，操作者必須完成的使用中介。通常比較小，精度要求不高多次以這種方式。
電機驅動。步進電機，直流電機和的三種主要形式變頻器，一般采用麻煩且嚴格控制機器人的軌跡。
步進電機是由數字控制簡單的控制結構，和完整的表現驅動。但由于弱過載，啟動頻率不高，你需要一個單獨的電源，空間分辨率差，所以一般不是機器多采用此站的發(fā)射功率。
本文研究了電動欄桿的設計，工作更復雜的運動軌跡，需要更高的性能監(jiān)控，快速反應和打擊超載更高的阻力，因為在惡劣的環(huán)境中，充滿了爆炸性的霧有機溶劑，氣體，防爆特殊的電圍欄工作注意[14]。不同驅動器的廣泛的比較，步進電機具有高輸出的角度，步驟角只取決于電脈沖的頻率和脈沖頻率正比，位置，速度是更容易控制，速度范圍，開始和停止以及可逆檢查方便，結構簡單，維修方便，可靠性好，壽命長等優(yōu)點。所以，選擇一個步進電機作為電動柵欄的驅動源。為了優(yōu)化結構，以減輕重量，這兩個度在盤臂的后部移動手腕驅動馬達的自由安裝地安裝在懸臂本體前臂字段步進電機驅動，臂馬達被安裝在轉盤的位于所述下側右臂，具有安裝在該殼體主體的其自己的驅動電機，減小支承框架上的負載，提高運行精度。。
2.3 傳動方式的選擇
電動欄桿傳輸模式是線性致動器（齒輪齒條裝置普通螺桿，滾珠絲杠）和一個旋轉傳動（齒輪鏈結構，所述帶束結構）。
（1）直線傳動：旅行時間，油箱或缸直接驅動，當大行程，步進電機或伺服電機驅動器，和一個滾珠螺母成直線運動。
（2）旋轉傳輸：一個共同的齒輪機構活塞和連桿驅動機構，齒輪機構等。
輕便的電動柵欄，慣性驅動，體積小，結構緊湊的傳輸要求，要求盤的取消，改善的位置和運動精度。球摩擦阻力小，快速移動的響應，消除了傳動效率高低速時，在會議應用到一定的張力也可以消除反彈爬行現象。使機體采用齒輪采用齒輪，滾珠絲桿傳動和前臂，手腕上。。
2.4 平衡方式的確定
平衡系統(tǒng)的平行四邊形機構被廣泛應用于電動欄桿系統(tǒng)。操作原理是提高安裝質量，和原來的部件的質量，??以形成力的平衡，該系統(tǒng)的平衡被改變到輸電網和平衡的位置。
為了降低扭矩，保證手臂運動平穩(wěn)，那么需要安裝手臂平衡裝置。平衡質量平衡機制（A），平衡（B）的彈簧力，氣動和液壓平衡過程（C），三種類型，如請參見圖2.1。質量平衡，輕質的質量塊增加側，使人體的，以便雙方以達到平衡。然而，這種方法適合于平衡的平滑運動和重心的位置沒有的機制。氣動和液壓溢流原理，并且彈簧力平衡原理類似于其顯著優(yōu)點，即在汽缸中的壓力平衡常數，并且不隨變臂的位置，其中一個平衡缸壓力可以容易地調節(jié)和控制變化。但平衡缸的制造和安裝比較復雜，考慮經濟和技術性質，我們決定不平衡缸。彈簧結構，對整??體質量的影響不大，并不需要一個電源，應用廣泛，調整安裝電動欄桿線時聯接到所述彈簧可以由電動欄桿線來補償裝置被調整到正確的位置[8]。因此，與彈簧力平衡原理，以實現臂系統(tǒng)的平衡。
圖2.1 臂部平衡方式的選擇
第3章 電動欄桿機械系統(tǒng)設計
第3章 電動欄桿機械系統(tǒng)的設計
3.1臂部的形狀結構設計
的外形設計應該考慮以下幾個方面：首先，根據所提出的要求，工作區(qū)圍欄任務，選擇ARM的規(guī)模和結構;其次，選擇高強度輕質材料，以降低其自身的重量，一個合理的選擇臂的橫截面形狀，鑒于安裝驅動系統(tǒng)，在第三，以減少負載的驅動程序，必須回減小到的臂驅動軸和偏置轉矩臂和重量的轉動慣量。
因此，根據上述情況，以下解決方案：一個合理力和部分選擇和橫截面的尺寸的基礎上;嘗試在平衡臂的兩側，使變相功率彼此補償，用彈簧秤的助劑。
主桿結構：箱式結構，鋁盒狀結構。
初步設計臂部形狀，請參見圖3.1。
圖3.1 臂部結構橫斷面示意圖
臂部的擺動由滾珠絲杠和絲杠螺母的搖桿相互作用來實現。臂部俯仰示意圖，請參見圖3.2。
圖3.2 臂部俯仰示意圖
臂部傳動方式：
步進電機驅動模式，馬達驅動滾珠絲杠旋轉相對于固定位置的水平方向中的臂，螺旋主軸螺母的旋轉螺桿沿螺桿和螺母驅動臂的臂和用于俯仰基座連接部軸向運動。臂樞軸連接，所述連接圖，請參見圖3.3。
圖3.3 臂部連接示意圖
3.2 臂部驅動參數的計算
下面開始選步進電機型號[11～13]
臂部俯仰轉矩列得式子如下：
（N·m） (3.1)
（N·m） (3.2)
（rad/s） (3.3)
（N·m） (3.4)
(kg·m2) (3.5)
(3.6)
式子里，
---臂部轉動所需的轉矩（N·m）；
---臂部轉動產生的慣性轉矩(N·m)；
---摩擦所產生的轉矩(N·m)；
---臂部的長度（mm），mm；
---臂部材料的密度（kg/m3），kg/m3；
---臂部的外寬（mm），mm；
---臂部的外長（mm），mm；
---臂部的內寬（mm），mm；
---臂部的內高（mm），mm；
---旋轉中心的偏移量（mm），mm；
---臂部擺動的角速度 （rad/s）；
---工作速度（m/s），m/s；
---啟動時間（s），=0.5s；
---電機安裝位置，mm。
假如臂部實心時質量是，相應的轉動慣量是；用臂部材料充滿臂部空心那部分所要的質量為，相應的轉動慣量是。
代入數據得：
kg
kg
kg
假設臂部內部鏈輪以及鏈條等附件質量占：
kg 取kg
kgm2
kgm2
kgm2
臂部俯下30°時的轉矩式：
rad/s
N·m
N·m
N·m
N
任何計算都要查表，我們應該有這個習慣。按以上數據，找到對應表格[14]預選并設出滾珠絲杠之公稱尺寸大小mm，螺旋升角。
絲杠徑向工作載荷式子列得如下：
N
N·m
圖3.4是利時公司的110BYG系列混合式步進電機的技術數據。
圖3.4 110BYG系列混合式步進電機的技術數據
我按照得出的結果數據，選了110BYG350DH-SAKRMA型號的電機，圖3.5是110BYG系列型號說明。
圖3.5 110BYG系列混合式步進電機的型號說明
110BYG系列步進電機的外形尺寸，請參見圖3.6。
圖3.6 110BYG系列混合式步進電機的外形尺寸
110BYG系列步進電機的矩頻特性曲線，請參見圖3.7。
圖3.7 110BYG350DH型電機矩頻特性曲線
預先設出滾珠絲杠之數據，請見下方：
導程---mm；
公稱尺寸大小---mm；
螺旋升角---。
預先設出絲杠與臂部在臂部的下部200毫米處相接，那么絲杠傳遞之線速度式子列得如下：
m/s
rad/s
m/s
（3.7）
（3.8）
式（3.7）里面---滾珠絲杠之軸緣線速度，----電機轉速。
絲杠傳遞之線速度加上軸緣線速度后，得出下列式子3.7：
m/s
m/s
把結果數據代到式子（3.8）得到電機的轉速范圍。
r/min
r/min
因此選電機應考慮轉速在r/min到r/min之間的。對應的電機頻率是7KHZ，然后找出相應表格看到對應的電機輸出轉矩是9N·m，達到滾珠絲杠所要求的參數。
3.3 臂部傳動參數計算
（1） 滾珠絲杠之傳動設計
標記的滾珠絲杠軸驅動的優(yōu)點是在一個較小的驅動扭矩為高精度，高剛性，高速度可用，并且沒有過多的間隙營養(yǎng)。在正，反向運動的滾珠絲杠傳動站，這意味著其由一個螺桿旋轉中的光盤螺母的線性運動，并與一個螺母的直線運動轉變?yōu)樾D運動[13]倒檔裝置。這樣的正驅動，請參見圖3.8。
圖3.8 絲杠支撐簡圖
滾珠螺桿的軸向彈性變形的螺旋角具有一個重大的影響（參見圖3.9）。從圖中可以分析的螺旋角的軸向彈性變形而獲得，在球的軸向彈性變形螺釘用螺旋角增大。在4°?10°，它是不明確的彈性位移方法;在10°?36°，法向彈性位移從減小至，變化幅度比較大。為了使?jié)L珠絲杠副之性能得到最大發(fā)揮，按理應當選大導程的滾珠絲杠副[16]。
圖3.9 軸向彈性變形量與螺旋升角的關系
絲杠先設成以下參數：
導程---mm；公稱尺寸大小---mm；螺旋升角---。
（2）進行滾珠絲杠驗證
（a）等效軸向工作載荷
（3.9）
式子里，
N；
N。
N
（b）靜載荷計算
（3.10）
式子里，
---軸向載荷（N），變載荷時用代入，N；
---靜載荷硬度影響系數，；
---載荷系數，輕微沖擊，。
代入數據得：
N
任何計算都要查表，我們應該有這個習慣。按以上數據，找到對應表格[14]得達到靜載荷條件。
（c）等效轉速
當轉速于同之間發(fā)生變化的時候的式子如下，
（3.11）
其中r/min；r/min。
代入計算：
r/min
（d）壽命計算
（3.12）
式子里，
---壽命系數，；
---工作壽命（h），普通機床，；
---載荷系數，輕微沖擊，；
---動載荷硬度影響系數，；
---短行程系數，；
---轉速系數，；
---工作轉速（r/min）,用代入，r/min。
得出以下結果：
任何計算都要查表，我們應該有這個習慣。按以上數據，找到對應表格得達到壽命要求。
圖3.10 D-CZM大導程系列滾珠絲杠
現在對上面的列式計算結果進行羅列，肯定所選的絲桿的參數可以達到工作要求，肯定絲杠的導程mm，公稱尺寸大小mm，螺旋升角，定位滾珠絲杠，返向器固定式內循環(huán)，螺紋旋向叫作右旋，負荷鋼球圈數是3圈，雙螺母墊片預緊，導珠管埋入式，五級的精度等級。標記為D-CZM2520-1.5-P5（請參見圖3.10）。螺釘安裝和維護前的保護性物質的制備過程中，以潤滑脂肪作出，以防止污染和腐蝕。
第4章 平衡設計
第4章 平衡設計
4.1 彈簧的受力分析
臂部連接彈簧時之受力情況請參見圖4.1。
圖4.1 帶平衡彈簧時的臂部受力圖
從左到右是指臂部、小臂、腕部和負載的重力，---彈簧因形變產生的拉力：
（4.1）
臂部質量kg；小臂質量kg；
腕部質量kg；負載質量kg。
上樞轉點的兩側可后部扭矩平衡，以提供獲得的張力彈簧。
臂殼體的初始狀態(tài)的位置請參見圖4.2。
圖4.2 臂部垂直時的位置圖
從式子（4.1）有：
臂部前俯角度是30°的時候位置狀態(tài)請參見圖4.3。
圖4.3 臂部前俯30°時位置圖
從式子（4.1）有：
臂部后仰10°時的位置狀態(tài)請參見圖4.4。
圖4.4 臂部后仰10°時的位置圖
從式子（4.1）有：
以上是指不同角度的時候為保持臂部平衡彈簧分別提供的力矩。圖解法計算不同角度的時候彈簧力的力臂請參見圖4.5。
圖4.5 圖解法計算各特征位置時的彈簧力力臂
分別為彈簧在不同角度的時候的彈簧力對應的力矩半徑； 分別為彈簧在不同角度的時候的彈簧裝置長度。
按式子可以算出不同角度的時候所需彈簧提供的拉力：
N
N
N
本論文用的是兩根對稱且平行的彈簧來平衡臂部，后面的彈簧計算是指其中一根彈簧的設計計算。
圓整為146N
圓整為452N
圓整為78N
4.2 彈簧的設計計算
彈簧是整體設計重量部分零件，下面是彈簧的設計計算[17]。
（1）按國家標準GB4357-89C級，我選擇碳素彈簧鋼絲第Ⅲ類彈簧。選出鋼絲尺寸大小d=4mm。
設得G=82000MPa，任何計算都要查表，我們應該有這個習慣。按以上數據，找到對應表格得MPa。
MPa
（2）設出鋼絲尺寸大小
取旋繞比
曲度系數
絲杠尺寸大小式子列得如下：
（4.2）
以上式里，---彈簧的工作拉力，本論文設N。
把每個數據代到式子（4.3）得出：
mm
設d=4mm。
彈簧中徑: mm
任何計算都要查表，我們應該有這個習慣。按以上數據，找到對應表格取D=25mm,,K=1.24mm。
mm
與原值相近。設d為4毫米。這個時候D為25mm是個標準值。
彈簧內徑: mm
彈簧外徑: mm
（3）計算彈簧剛度
（4.3）
式子里，
---彈簧的工作拉力，這里設N；
---與對應的彈簧長度，mm；
---與對應的彈簧長度，mm（見圖4.5）。
代到代子里得：
N/mm
（4）計算彈簧圈數
（4.4）
代入各數據得：
圈
設n=95圈
（6）彈簧初拉力
N
（7） 極限工作應力
設
那么MPa
（8） 極限工作載荷
N
（9）計算彈簧的變形
（4.5）
式子里，
---變形量；
---與形變對應的拉力。
將分別代到代子里（4.5）得：
mm
mm
（10）特性校核
基本達到要求。
（11）計算其他結構參數
（4.6）
（4.7）
式子里，
---自由長度；
---螺旋角；
---彈簧節(jié)距，mm。
代入數據得：
自由長度：
mm
彈簧變形后長度：
mm
mm
按上方計算結果，設出相關數據如下：
材質是碳素彈簧鋼絲，鋼絲尺寸大小---4mm，旋繞比---6.25，彈簧中徑---25mm，彈簧右旋，螺旋角---，自由長度---434mm。如可以實現的不同需求平衡彈簧，再加上彈簧結構的螺紋端部的平衡，調整彈簧的長度，當張力安裝螺母改變大小，臂保持牢固。
我們依賴于彈簧的操作特性分為三組。
發(fā)動機氣門彈簧，彈簧摩擦離合器，電磁制動彈簧：
Ⅰ組：當有一種可能性，即身體的整個故障損壞，如春天，由動態(tài)負載（突然，突然伸出減少了大量的時間換句話說，力）。
Ⅱ組：由靜載荷，或彈簧以增加等于負載，并且這樣的安全閥，制動器和變速器的這種彈簧，例如氣門彈簧，等等。
Ⅲ組：這類彈簧，閉門春春作為閥彈簧沙發(fā)彈簧人工手段并不重要，。
制造精度，它被分為三個
1類精度：彈簧的應力變形偏差為±5％，而這樣的調速器，例如儀表，如需要來調整，例如恰好彈簧。
2級精度：例如±彈簧作為安全閥的應力變形偏差的10％，以減少壓力，止回閥彈簧，進內燃機的排氣門彈簧。
3級精度：該彈簧的±15％，例如一個吊鉤和緩沖彈簧應力變形的偏差，不需要在彈簧載荷作為制動或耦合壓縮彈簧的精確調整。
名詞和公式：
1.螺旋角：也稱作“升角”，式子：
螺旋角的正切; 式子里： t---彈簧的節(jié)距; ---中徑。
一般壓縮彈簧的螺旋角α=6~9°左右;
2.金屬絲的展開長L=≈+鉤環(huán)或腿的展開長；
式子里：n1---彈簧的總圈數； n---彈簧的工作圈數。
3.彈簧指數：式子
式里，---彈簧中徑, d---金屬絲直徑.
在實際C≥4，太小線變形，尤其是過多的彎曲鋼絲彈簧的動態(tài)負載時，生命是短暫的，功能非常強大。
C不能過大，但最大的值被限制為C≤25。如果C過多，巨大直徑總是顫抖和蜿蜒，并且難以直徑卷繞后掌握容易剝離的彈簧本身的重量。通常情況下，C =4?9。
彈簧指數C可在下表中進行選擇。
表4.1 彈簧指數C選擇
d(毫米)
0.2~0.4
0.45~1
1.1~2.2
2.5~6
7~16
18~24
7~14
5~12
5~10
4~10
4~8
4~6
4．用彈簧應力計算公式的時候，還要考慮金屬絲彎曲的程度對應力的影響，而加以修正。這影響強度計算的彎曲程度，叫“曲度系數”，分別用下式表示：
壓、拉彈簧曲度系數 ；
扭轉彈簧曲度系數 ；
為了便于計算，根據上面兩個公式算出K和K1值，列成表4.2：
表4.2 曲度系數K和K1表
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
12
14
K
1.40
1.35
1.31
1.28
1.25
1.23
1.21
1.20
1.18
1.17
1.16
1.15
1.14
1.12
1.06
K1
1.25
1.20
1.19
1.17
1.15
1.14
1.13
1.12
1.11
1.10
1.09
1.09
1.08
1.07
1.06
5.算出扭轉彈簧剛度時，主要是受彎曲應力。因此，使用的是彈性模數E。
鋼的E=（公斤力/毫米2）； 銅的E=（公斤力/毫米2）。
6．剪應力是主要的原因壓縮，拉伸彈簧計算。因此，使用彈性G的剪切模量
彈性G≈8000（KGF /毫米2）的彈性鋼剪切模量;
彈性G≈4000青銅剪切模量和（KGF /毫米2）。
7．工作圈數和支撐環(huán)
工作循環(huán)的作用下，卷繞沿軸線彈簧的數目是延長的工作，這是被稱為“有效圈數”，這實際上是用n指示的參與。
如果函數支撐環(huán)，該工作軸垂直于支撐體的端面，它已被用來確保壓縮彈簧不參與該彈簧的工作。以這種方式，緊隨著壓縮彈簧向轉彎的至少3/4的每個軸承表面的兩端上，它打架拋光。并約1 / 4D完美，尾部和工作圈的鋼絲厚度后，請薄磨損。
因此，即使受力的重要壓縮彈簧終點兩端。這是一般的總圈數，比更半圓壓縮彈簧，如圈、圈等。
壓縮螺旋彈簧的工作是根據來自太陽軋制扭轉角計算，張力彈簧被從彎曲鉤進行計算。
壓縮彈簧，環(huán)形，必須支持彈簧的兩端由于捻拉伸腿或鉤環(huán)，沒有支撐環(huán)的方式。
是壓縮螺旋彈簧的選擇的作用點：
另外，由于考慮到疲勞和均勻的力的能力的影響，太少也匝數，而不是安裝限制和穩(wěn)定的帳戶的狀態(tài)，需要花費太多的搭接。在一般情況下，壓縮彈簧的工作，有一個選擇。
在靜載荷，在許多情況下，由負載，并不重要，迫使n≥4日元統(tǒng)一要求或工作日元n≥2.5，因為閥門彈簧力的統(tǒng)一要求是非常嚴格的，n≥6這是一個循環(huán)。它是被操作，排氣門彈簧的載荷，還需要日元n≥6。
打開n≥7日元彈簧支撐，2加多一定要適當，每一邊不超過圈。因此，總圈數為：。
8．彈簧剛度指數，圈數之間的關系
拉伸彈簧剛度的壓力將意味著由所需的變形產生的負荷是1mm的。扭簧“扭轉剛度”的必要手段扭矩扭轉一次。硬的彈簧，剛度也大。
直徑D2或轉彎長時間大量的工作N多，一個小彈簧的剛度，相反，現在好了，你知道較厚的彈簧鋼絲直徑d，材料G或E，更偉大的事情彈簧剛度和扭轉剛度大。所以，它們的關系如下。壓、拉彈簧的剛度，（公斤力/毫米）；
扭轉彈簧的扭轉剛度式子是：，（公斤力·毫米/度）。
9.單圈變形量
如果已知單圈變形量f，就可以求出總變形量F=fn。
總變形量F的式子：，（毫米）；
將n=1代入，便得壓、拉彈簧的單圈變形量，（毫米）。
單圈變形量的用處很大，它可以作為比較計算的基礎。
10．抗拉極限強度；可設的彎曲工作應力用表示，扭轉彈簧的受力，主要是彎曲應力，所以應計算值；壓力，主要工作，應力扭轉生產極限荷載P3效應“，以允許扭轉應力極限”的拉伸應力的春天，稱為已發(fā)生的應力，以來表示；在工作負荷P2作用下所產生的應力叫“允許扭轉工作應力，用來表示。
計算代號表4.3
參 數 名 稱
代 號
單 位
直徑
金屬絲或軋材直徑
彈簧內徑
彈簧中徑
彈簧外徑
負荷
允許極限負荷
最大工作負荷
最小工作負荷
愈加負荷
允許極限扭矩
最大工作扭矩
最小工作扭矩
應力
扭轉應力
允許扭轉極限應力
允許扭轉工作應力
允許彎曲極限應力
允許彎曲工作應力
高度（長度）
自由高度或長度
極限負荷下的高度或長度
最大工作負荷下的高度或長度
最小工作負荷下的高度或長度
展開長
節(jié)距
間距
工作圈數
總圈數
螺旋角
變形量
極限負荷下的變形量
最大工作負荷下的變形量
最小工作負荷下的變形量
極限負荷下單圈的變形量
最大工作負荷下單圈的變形量
最小工作負荷下單圈的變形量
極限扭矩下的扭轉角
最大工作扭矩下的扭轉角
最小工作扭矩下的扭轉角
工作行程
工作扭轉角
系數
彈簧指數（旋繞比）
壓縮、拉伸彈簧的曲度系數
扭轉彈簧的曲度系數
模數
剪切彈性模數
彈性模數
比值
剛度（產生1毫米的變形量所需的負荷）
扭轉剛度（扭轉1°所需的力矩）
d
D1
D2
D
P
P3
P2
P1
P0
M3
M2
M1
τ0
τ
[τ]
σ
[σ]
H
H3
H2
H1
L
T
δ
n
n1
α
F
F3
F2
F1
f3
f2
f1
H
C
K
K1
G
E
P`
M`
(毫米)
(毫米)
(毫米)
(毫米)
（公斤）
（公斤）
（公斤）
（公斤）
（公斤）
（公斤力/毫米）
（公斤力/毫米）
（公斤力/毫米）
(公斤力/毫米2)
(公斤力/毫米2)
(公斤力/毫米2)
(公斤力/毫米2)
(公斤力/毫米2)
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
圈
圈
度
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
（毫米）
度
度
度
（毫米）
度
（公斤力/毫米2）
（公斤力/毫米2）
公斤力/毫米
公斤力·毫米/度
四．設出彈簧材質和工作應力設置范圍
1．以下面的方式，材料的分類和性能取決于化學組合物的星形，分為一些彈簧鋼制成，它的特點如下。
（例如，如積極的中級和高級碳素彈簧鋼），優(yōu)質碳素鋼是，有相當好的耐疲勞性，廉價的彈簧鋼。如果該碳含量太高，則表面是熱處理期間容易脫碳。此外，它不會在低于120℃的溫度高的溫度下工作。
（例如，60MN等）低錳便宜，少去碳，易開裂脆化，熱硬化以后。
缺點是容易去除的，石墨來源廣泛，簡單的熱處理表面，有一個高的淬透性，（例如，用于60Si2Mn鋼）硅鋼片。
（例如用于50CrVA）鉻釩鋼是最好的彈簧鋼，是疲勞和高機械性能的耐沖擊性，并且可以在400℃以內，價格也比較昂貴，限制使用工作是的。
不銹鋼，青銅或錫青銅，鋅，因為耐腐蝕性的作用，難加工材料，例如大型部件的機械性能差已被使用，但化學工業(yè)的原因青銅的這種材料的彈簧的熱處理對于一般的彈簧材料，請不要使用這臺機器。
在繞制過程中，彈簧材料可分為以下兩項。
一個是關于冷彈簧材料：毫米d≤8線徑為，如果是通常圍繞冷，為什么鋼琴絲或產生的冷拉拔的正極，特殊的熱處理，如中級和高級等用于通過除去彈簧鋼絲廠的周圍的高碳素彈簧鋼絲強度硬化的部分（不再冷后），（我們使用低溫回火冷周圍也青銅線后）的內部應力的方式回火必須的。然而，有些植物經受熱處理，彈簧鋼的彈簧未冷軋（例如60Si2Mn鋼），它需要是淬火和回火。
鋼絲直徑d>8毫米，或非常小的彈簧指數，或直徑（例如60Si2Mn鋼，如50CrVA）的C型彈簧某些合金彈簧鋼絲，雖然不是很大，但原因：再一個，螺旋彈簧在有木絲太硬，冷周圍是不容易的，就應該過溫泉的方法，那么，淬火和回火進行。
彈簧材料特性和允許工作應力的確定表，見表4.4
材料牌號
正
中
高
65Mn
60
Si2Mn
50
CrVA
4Cr13
3—1
硅錳
青銅
4—3
錫鋅
青銅
說明
1．表中金屬絲直徑d欄內的空格表示我國尚無相應部頒標準的尺寸規(guī)格。
2．表中青銅金屬絲直徑的尺寸范圍系根據冶金工業(yè)部1959年產品目錄列入，超過此范圍時可由用戶向制造廠訂貨決定。
直徑
d
金屬絲
毫米
0.3~8
0.3~8
0..5~6
0..5~6
棒料
超過50
超過50
超過50
超過50
機
械
性
能
（公斤力/毫米2）
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組的允許扭轉極限應力τ或Ⅲ組的[τ]
0.5σb
0.5σb
0.5σb
50
75
45
45
40
允許扭轉工作應力[τ]
Ⅰ組
0.3σb
0.3σb
0.3σb
30
45
27
27
24
Ⅱ組
0.4σb
0.4σb
0.4σb
40
60
36
36
32
允許彎曲工作應力[σ]
Ⅰ
0.3