一種采用重物平衡的電動(dòng)欄桿設(shè)計(jì)

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本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 一種采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 商丘工學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 摘要 機(jī)械工業(yè)是一個(gè)國(guó)家的重要產(chǎn)業(yè)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展無(wú)時(shí)不刻都在影響著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的進(jìn)步離不開機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境下，中國(guó)各個(gè)行業(yè)被其他國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)影響的同時(shí)，越來(lái)越多的外國(guó)企業(yè)和品牌傳播到中國(guó)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在新的市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，對(duì)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿進(jìn)行改良和優(yōu)化是當(dāng)務(wù)之急。生產(chǎn)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的企業(yè)，必須充分考慮到在采用重物平衡的電動(dòng)欄桿運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，盡量使采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的自動(dòng)化程度越高越好，從而減少人工時(shí)間，國(guó)內(nèi)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定主題保持一致。目前，國(guó)內(nèi)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的研發(fā)也在向朝著運(yùn)行高速化、功能復(fù)合化、控制智能化的方向發(fā)展，廉價(jià)，簡(jiǎn)單，方便成了采用重物平衡的電動(dòng)欄桿發(fā)展的主題。 本次設(shè)計(jì)在題目是采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的制定該電動(dòng)欄桿的方案，然后進(jìn)行細(xì)化，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件例如電動(dòng)缸、軸承進(jìn)行選型計(jì)算，然后對(duì)該電動(dòng)欄桿里面的關(guān)鍵零部件例如機(jī)架和軸等進(jìn)行校核計(jì)算分析，通過(guò)這一系列的論證，從而來(lái)證明該電動(dòng)欄桿的可行性和可借鑒性。 關(guān)鍵詞：采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，方案，校核，分析 Abstract Machinery industry is an important industry of a country, the development of the machinery industry has been affecting the development of the national economy, humans progress can not be separated from the development of the mechanical industry. In the global economic development environment, Chinas various industries are affected by the advanced technology of other countries at the same time, more and more foreign enterprises and brand spread to China has become a reality. In the promotion of the new market demand, the production line of the car ferry for improvement and optimization is a pressing matter of the moment. Production line ferry car enterprises must give full consideration to the problems that may arise in the production line ferry car running, try to make the automation of production line car ferry, the higher the better, so as to reduce the time of manual handling products, domestic production line ferry car research and manufacturing to and call for a global, economic, safe and stable theme consistent. At present, the research and development of domestic production line ferry car also to toward high-speed operation, multiple functions, control the direction of the development of intelligent, cheap, simple and convenient to the theme of the production line ferry car development. 本次設(shè)計(jì)在題目是生產(chǎn)線擺渡小車的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的制定該擺渡小車的方案，然后進(jìn)行細(xì)化，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件例如電機(jī)、軸承進(jìn)行選型計(jì)算，然后對(duì)該擺渡小車?yán)锩娴年P(guān)鍵零部件例如車架和軸等進(jìn)行校核計(jì)算并進(jìn)行有限元分析，通過(guò)這一系列的論證，從而來(lái)證明該生產(chǎn)線擺動(dòng)小車的可行性和可借鑒性。 This design topic is ferry car production line design, through the early establishment of the ferry car scheme and refinement, of standard parts such as bearing motors and made the selection and calculation, then on the ferry car key parts such as the frame and the axle and checking calculation and finite element analysis, through this a series of proof to prove the feasibility of this production line, the swing car and reference. 關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線擺渡小車；方案；校核；有限元分析 Keywords: production line ferry car; scheme; check; finite element analysis I 目 錄 摘要 I Abstract II 1緒論 1 1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義 1 1.2本課題研究的內(nèi)容 2 1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 2采用重物平衡的電動(dòng)欄桿總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 2.1重物平衡的電動(dòng)欄桿的總體方案圖 4 2.2采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的工作原理 5 2.3機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 2.3.1電動(dòng)缸的選型計(jì)算 8 2.3.2軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 2.3.3軸的設(shè)計(jì) 11 2.3.4鍵的選型計(jì)算 11 3各主要零部件強(qiáng)度的校核 13 3.1機(jī)架強(qiáng)度的校核與計(jì)算 15 3.2傳動(dòng)軸強(qiáng)度的校核計(jì)算 17 3.3軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 18 4設(shè)計(jì)總結(jié) 20 結(jié)論 21 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 1 緒論 1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義 我國(guó)生產(chǎn)的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，工作效率始終不高，雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國(guó)產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國(guó)目前生產(chǎn)的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶的要求仍有較大差距，采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場(chǎng)需求，開發(fā)出一種新型的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿很有必要。相信此種采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的出現(xiàn)將會(huì)大大提高電動(dòng)欄桿的品牌力量，為生產(chǎn)電動(dòng)欄桿企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟(jì)效益方面能夠帶來(lái)顯著的進(jìn)步，同時(shí)也在某種程度上推進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展。 隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化（SIO）的實(shí)施，世界采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的生產(chǎn)以采用新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),19世紀(jì)80年代，美國(guó)的HUGER公司將新開發(fā)的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿應(yīng)用到該公司的子公司---一個(gè)需要電動(dòng)欄桿進(jìn)行輔助作業(yè)的機(jī)械公司，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤(rùn)。繼美國(guó)HUGER公司之后，德國(guó)的DESTO公司也看到了采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的利潤(rùn)所在，投入了相當(dāng)大的人力和精力來(lái)開發(fā)研制采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，并且與二十世紀(jì)中期投入到了北美等市場(chǎng)。當(dāng)前，全世界各大機(jī)械人廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，都大力進(jìn)行采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的研發(fā)工作。現(xiàn)在國(guó)外等著名采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的品牌中，都有采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的銷售，全世界采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的市場(chǎng)，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)，因此采用重物平衡的電動(dòng)欄桿是當(dāng)今棒料生產(chǎn)加工企業(yè)比配的設(shè)備已經(jīng)成為主要趨勢(shì)。西方資本主義國(guó)家有巨大的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿銷售市場(chǎng)，機(jī)械人工業(yè)是西方資本主義國(guó)家的機(jī)械工業(yè)之一。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市人口不斷增多和日益火爆的商業(yè)，房地產(chǎn)日益增多，傳統(tǒng)排氣管道存在容易破損、強(qiáng)度不好等不足，另外傳統(tǒng)的排氣管道大多為手工制作，工序需要人工，產(chǎn)品質(zhì)量不一，生產(chǎn)能力無(wú)法滿足日益增多的市場(chǎng)需求，將制約預(yù)制排氣道行業(yè)的發(fā)展。因此工廠開始使用新型預(yù)制廚衛(wèi)排氣管道自動(dòng)化生產(chǎn)線。 電動(dòng)欄桿是形成可循環(huán)自動(dòng)化生產(chǎn)線的重要組成部分。電動(dòng)欄桿是工廠及其它工業(yè)運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于煉金，煤礦等行業(yè)。在自動(dòng)生產(chǎn)線上，工序之間的產(chǎn)品常用電動(dòng)欄桿來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)，電動(dòng)欄桿能夠及時(shí)、安全、可靠地將貨物從一個(gè)地方轉(zhuǎn)運(yùn)到預(yù)定的位置。各工序之間的物品常用有軌電動(dòng)欄桿來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)。排氣管道靠人工搬運(yùn)，不僅效率低，工人的人生安全也難以得到保障，不利于車間快速化的生產(chǎn)流程。 電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)，對(duì)于解放繁重的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低排氣管道生產(chǎn)成本和保證生產(chǎn)安全，增加工廠經(jīng)濟(jì)收益有著重要意義。 目前機(jī)械式采用重物平衡的電動(dòng)欄桿將逐漸被全自動(dòng)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿所代替。傳統(tǒng)的機(jī)械式的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今市場(chǎng)的需要，迫切需要各種多功能的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿來(lái)滿足市場(chǎng)需求，如是福建金明公司加大人力開發(fā)出了五個(gè)規(guī)格十四種類型的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，然而我國(guó)機(jī)械人業(yè)所需的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿全部依賴進(jìn)口，這使得國(guó)產(chǎn)機(jī)械人配備采用重物平衡的電動(dòng)欄桿后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，其成本提高不大，說(shuō)明采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的市場(chǎng)前景令人樂觀。傳統(tǒng)的電動(dòng)欄桿的產(chǎn)品圖如下圖1、圖2所示： 圖1 圖2 1.2本課題研究的內(nèi)容 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿進(jìn)行設(shè)計(jì)，從采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面： （1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和圖書館查找各種關(guān)于采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的相關(guān)資料，對(duì)電動(dòng)欄桿進(jìn)行方案的比較和預(yù)定。 （2）分析采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的結(jié)構(gòu)與參數(shù) （3）確定設(shè)計(jì)總體方案 （4）確定具體設(shè)計(jì)方案 （5）采用重物平衡的電動(dòng)欄桿圖紙的繪制。 （6）說(shuō)明書的整理 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 目前國(guó)外特別是美國(guó)正在考慮發(fā)展電動(dòng)欄桿的功用最大化，結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的問(wèn)題。自“九五”期間電動(dòng)欄桿的開發(fā)和研制已經(jīng)被列入美國(guó)的重大科技攻關(guān)計(jì)劃，以跟蹤世界技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)適合美國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的電動(dòng)欄桿。 我國(guó)從1953年開始生產(chǎn)電動(dòng)欄桿，于1958年自行設(shè)計(jì)制造欄桿長(zhǎng)度在1500、1700、3000、4000、5000型等規(guī)格的電動(dòng)欄桿之后，為了適應(yīng)客戶的需要，1959年又制造了5500、7000、8000型等大規(guī)格的電動(dòng)欄桿。 為了滿足電動(dòng)欄桿生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展需要，我國(guó)于1970年研制了大型電動(dòng)欄桿。經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外來(lái)技術(shù)人才，全身心地投入到了電動(dòng)欄桿的研發(fā)中，利用豐富的人力資源和設(shè)備，研發(fā)出了多功能的電動(dòng)欄桿，與同年12月也投入市場(chǎng)，獲得了非常大的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。 目前機(jī)械式電動(dòng)欄桿將逐漸被全自動(dòng)電動(dòng)欄桿所代替。傳統(tǒng)的機(jī)械式的電動(dòng)欄桿已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今市場(chǎng)的需要，迫切需要各種多功能的電動(dòng)欄桿來(lái)滿足市場(chǎng)需求，如是福建金明公司加大人力開發(fā)出了五個(gè)規(guī)格十四種類型的電動(dòng)欄桿，然而我國(guó)機(jī)械人業(yè)所需的電動(dòng)欄桿全部依賴進(jìn)口，這使得國(guó)產(chǎn)機(jī)械人配備電動(dòng)欄桿后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)電動(dòng)欄桿，其成本提高不大，說(shuō)明電動(dòng)欄桿的 我國(guó)的電動(dòng)欄桿是依賴于柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展，幾十年以來(lái)，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品數(shù)量的要求的提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，且現(xiàn)代制造技術(shù)越來(lái)越受到重視，所以對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的要求也越來(lái)越高，而作為關(guān)鍵部分的電動(dòng)欄桿必將得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，比如說(shuō)：鐵道路口、學(xué)校門口、公司門口等場(chǎng)合得到了越來(lái)越廣泛和深入的應(yīng)用。 我們?cè)?002來(lái)自于王健的以前的資料，他數(shù)十年的廢寢忘食建造了一個(gè)簡(jiǎn)單的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，開純欄桿時(shí)代。王健更設(shè)計(jì)出多功能復(fù)合采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，在這之后，臺(tái)灣教授顏洪森以傳動(dòng)的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿為基礎(chǔ)，開發(fā)了一系列的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，如四連桿式，六連桿式等等采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，查建中和其他人一起以凸輪機(jī)構(gòu)為對(duì)象，共同鉆研考慮怎樣改良按壓力引發(fā)的角度以及零部件的分理?？傊瑐鹘y(tǒng)的對(duì)象加上科學(xué)的分析和先進(jìn)的理論，使得采用重物平衡的電動(dòng)欄桿在國(guó)內(nèi)的研究范圍和深度得到了極大的豐富和發(fā)展。 何人最先取得此項(xiàng)專利已無(wú)可知曉，只了解到外國(guó)科學(xué)家在十九世紀(jì)末建造出了一部類似于采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的機(jī)械，整體部分是用齒輪以及連接桿件機(jī)構(gòu)組裝，但是卻沒有做出實(shí)物來(lái)加以佐證.20世紀(jì)初又有人運(yùn)用齒輪以及連接桿件體系制造出類似的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，然而相關(guān)資料中并沒有找到對(duì)這個(gè)作品的介紹，所以那個(gè)時(shí)候有關(guān)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的研究還僅能思組成以及運(yùn)動(dòng)起來(lái)的規(guī)律。同期，又有兩位發(fā)明家麥吉以及弗蘭科創(chuàng)作了首部徹底用計(jì)算機(jī)操縱的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿。接下來(lái)幾年有關(guān)此機(jī)器的設(shè)計(jì)被充分的融入了運(yùn)行操縱理論。1979年席羅思在行進(jìn)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿里加入了操縱水平行走的儀器，同樣在腿上加入了保持和校對(duì)偏向的裝置。20世紀(jì)末布朗、羅布特以及莎普恩斯研究了加入了液壓部件和直流電機(jī)的相應(yīng)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿。這都意味著人類對(duì)機(jī)械體系的認(rèn)識(shí)已從簡(jiǎn)單的考慮邁入了整體操縱、計(jì)算機(jī)和高新科技的相互融匯貫通的康莊大道。 從廣闊的視野、各種各樣的活動(dòng)，還有和學(xué)術(shù)報(bào)告、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及另外別的角度的的詳細(xì)內(nèi)容，我們得到了包含定位、性質(zhì)以及應(yīng)用采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的大環(huán)境。采用重物平衡的電動(dòng)欄桿已發(fā)展到注重提高生產(chǎn)效率，成品質(zhì)量穩(wěn)定性。最近，超多的市場(chǎng)已經(jīng)建立了采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的商業(yè)用途，像采用重物平衡的電動(dòng)欄桿，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到家庭家居生活等。出色的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)新的市場(chǎng)，也為提高人們的生活水品做出了非常重要的貢獻(xiàn)。在一個(gè)國(guó)家或地區(qū)有采用重物平衡的電動(dòng)欄桿具有普遍偏向的方式。今后，會(huì)更加流行正在蓬勃發(fā)展的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿。OMG國(guó)標(biāo)早就認(rèn)可中介范例，ISO資質(zhì)也授與了能減少勞動(dòng)力的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿。即使在大規(guī)模對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行去皮的活動(dòng)，這是越來(lái)越多的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的使用。根據(jù)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿技術(shù)應(yīng)用在通訊，家電，汽車，醫(yī)療設(shè)備和其他，采用重物平衡的電動(dòng)欄桿已被廣泛認(rèn)可。它是一種動(dòng)力，看來(lái)像它會(huì)導(dǎo)致一個(gè)新的行業(yè)。采用重物平衡的電動(dòng)欄桿研發(fā)情況固然都在被上述所整理，然而這些仍然是顯示出要把采用重物平衡的電動(dòng)欄桿推向消費(fèi)者。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家成立有相應(yīng)計(jì)劃，本國(guó)也需求更好的戰(zhàn)略，方能維持積極地有力發(fā)展。新服務(wù)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿對(duì)于市場(chǎng)具有應(yīng)用性很強(qiáng)的領(lǐng)域，比如孜孜不倦的創(chuàng)新產(chǎn)品、醫(yī)療項(xiàng)目、相關(guān)福利以及防不勝防的自然性或人為性災(zāi)難。在另一方面，雖然產(chǎn)自日本的工業(yè)采用重物平衡的電動(dòng)欄桿依然是行業(yè)里最好的，但其他國(guó)家都在奮起直追。在關(guān)于實(shí)際使用中，美國(guó)提出了很多觀點(diǎn)。在美國(guó)有建立國(guó)家計(jì)劃項(xiàng)目，歐洲也是，如Horizon2020，我們的國(guó)家也需要更好的政策，才能保持健康的發(fā)展前景。 2 采用重物平衡的電動(dòng)欄桿總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的總體方案圖 采用重物平衡的電動(dòng)欄桿主要應(yīng)用于公司門口、學(xué)校大門、鐵道路口等場(chǎng)合，通常傳統(tǒng)的欄桿都是要靠人工來(lái)使它提升，而本次設(shè)計(jì)的電動(dòng)欄桿即可以通過(guò)人工提升也可以通過(guò)電動(dòng)提升，該采用重物平衡的電動(dòng)欄桿主要由機(jī)架、鋼絲繩輪、欄桿，電動(dòng)缸、安裝座組成，其總體方案圖如下圖1-1所示： 1-1 采用重物平衡的電動(dòng)欄桿總體方案圖 2.2 采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的工作原理 本次設(shè)計(jì)的采用重物平衡的電動(dòng)欄桿主要是靠電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)鋼絲繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)鋼絲繩輪傳遞動(dòng)力到欄桿，在杠桿原理的作用下實(shí)現(xiàn)電動(dòng)欄桿的升級(jí)下那個(gè)。該電動(dòng)欄桿可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的功能，由于電動(dòng)欄桿重量輕，所以人工只要用手輕輕地拉動(dòng)鋼絲繩，就可以輕松地實(shí)現(xiàn)欄桿的升降。 2.3 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.3.1電動(dòng)缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的動(dòng)作主要是靠電動(dòng)缸來(lái)完成的，由系統(tǒng)工況可知，假設(shè)欄桿的重量我們假定為200KG,假定電動(dòng)欄桿的移動(dòng)速度為3.5s/m,則有下列計(jì)算： F=Mg=200x9.8=1960N. 功率P=FXV=1960x0.3=6533w=6.5kw 電機(jī)扭矩T=9550P/n=9550x6.5/1400=44N.m 則電動(dòng)缸扭矩 T推=TXiXη=44X1X0.98=43.12N.m. 由式F=2πηT/I可得電動(dòng)缸推力為200N, 其中，η是傳遞效率，I是導(dǎo)程。 欄桿零件圖如下圖1-3所示： 圖1-3 欄桿零件圖 2.3.2軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知軸承預(yù)計(jì)壽命203658=58400小時(shí)； (1）已知nⅡ=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為深溝球軸承6208型。 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N； (3)計(jì)算當(dāng)量載荷 P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取fP=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得 P1=fp(x1FR1+y1FA1)=1.5(1500.2+0)=750.3N； P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5(1500.2+0)=750.3N； (4)軸承壽命計(jì)算 ∵P1=P2故取P=750.3N； ∵深溝球軸承 ε=3； 2.3.3軸的設(shè)計(jì) 軸作為機(jī)器的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，其為各類傳動(dòng)部件的安裝，傳動(dòng)的扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圍繞軸進(jìn)行，而且經(jīng)過(guò)軸承和機(jī)架連接。為了滿足定位軸上的緊固件和容易加工和裝配的軸類零件和拆卸，通常軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸系的零件是由軸和它上邊的零部件構(gòu)成一個(gè)裝配體系，研究軸的過(guò)程中不僅要研究軸體自己的數(shù)據(jù)，還要將系統(tǒng)里的全部零部件融合在一起。 因?yàn)橛糜谡駝?dòng)的傳遞的軸體不僅要傳送扭矩，還得經(jīng)受住彎矩，是以本人研究的階梯性軸是轉(zhuǎn)動(dòng)軸。因?yàn)榇_定了小帶輪的參數(shù)，相應(yīng)的大帶輪隨之確定。接下來(lái)的工作就是計(jì)算軸體的直徑了。軸體的研究需要憑借扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)調(diào)整彎曲的強(qiáng)度，因?yàn)榭捎米鬏S的原料比較多，所以必須得明確軸的應(yīng)用環(huán)境，還有規(guī)定諸如剛度，強(qiáng)度以及別的機(jī)構(gòu)機(jī)能。可以使用熱處理這種方法，當(dāng)然也要琢磨怎樣使加工簡(jiǎn)單并且花費(fèi)較少，用研究計(jì)算所得的數(shù)據(jù)以確定軸體的用料，故采取45號(hào)鋼當(dāng)成軸體的原料，它需要40MPa的切應(yīng)力。然后需要做正火或者調(diào)質(zhì)處理來(lái)確保它的力學(xué)性能。 2.3.4鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 鍵聯(lián)結(jié)是通過(guò)鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。其中有類型也可以實(shí)現(xiàn)軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并能實(shí)現(xiàn)軸向動(dòng)聯(lián)結(jié)，于在圓錐篩的軸上主要通過(guò)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向固定所以，只需選用常見的普通平鍵，鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表5-3-15選定，鍵的長(zhǎng)度根據(jù)軸轂的長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的bh根據(jù)徑來(lái)確定。軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=70mm, 參考資料2P5-194表5-3-18 (GB/T1095-1979)選用B2012，B1811和B128的普通A型平鍵，鍵長(zhǎng)分別為90㎜，70㎜，30㎜。 3 各主要零部件強(qiáng)度的校核 3.1機(jī)架強(qiáng)度的校核與計(jì)算 機(jī)架的選擇根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的總重量來(lái)定，方管機(jī)架受力分析得出，由分析得出底架在平衡狀態(tài)下只受地面對(duì)其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。見下圖： 即物料和底架上面的所有零部件等等給的壓力為G=20000N（10000Kg）+(1000X20N)=30000N; 根據(jù)方管承載力計(jì)算公式： M=Pac/L （僅用于截面) f=M/W≤材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)）。 M=Pac/L=11960xL，本次設(shè)計(jì)初定L為1200mm 則M=13456N.M ，初定方管為40x40x5。計(jì)算W得出 折算后位270Mpa 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A的抗拉強(qiáng)度為375~500Mpa，由于270Mpa遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于375Mpa，所以初定方管滿足要求。 本次設(shè)計(jì)的機(jī)械零件圖如下圖1-4所示： 圖1-4 機(jī)架零件圖 3.2傳動(dòng)軸強(qiáng)度的校核計(jì)算 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 MPa （3.43） 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，MPa。因此，，故安全。 （7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來(lái)看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44） 抗扭截面系數(shù) mm （3.45） 截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46） 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa （3.48） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。MPa，MPa，MPa。 用插入法求出 ， 軸按精車加工，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 碳鋼的特性系數(shù) 取 取 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52） 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 ③截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm 抗扭截面系數(shù) mm 截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及因，， ， 軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 （3.53） 軸的截面形狀系數(shù)為 軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 3.3軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 3.3.1滾動(dòng)軸承的選擇 滾動(dòng)軸承為雙列圓錐滾子軸承6204，由文獻(xiàn)[2]表得KN，KN，，。 3.3.2壽命驗(yàn)算 軸承所受支反力合力 N （4.1） 對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N 由文獻(xiàn)[2]表得， ， N （4.2） 按軸承B的受力大小驗(yàn)算 h （4.3） h=年 由于采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 4 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)本次設(shè)計(jì),讓我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)，特別是對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用方面，是我收獲最大的地方。本次的設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含了電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)鋼絲繩輪這一最典型的機(jī)構(gòu)，通過(guò)查找與它相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，到計(jì)算帶動(dòng)欄桿升降所需要在輸出扭矩從而對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)軸的校核，例如強(qiáng)度校核部分的設(shè)計(jì)，都花費(fèi)了我好多精力。同時(shí)，也讓我學(xué)到了好多知識(shí)。 在相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題的討論中，我的導(dǎo)師總是孜孜不倦的引導(dǎo)著我，幫助著我。每周一次的進(jìn)度檢查和問(wèn)題討論，促使我在正確的道路上大步前進(jìn)，不僅工作的按時(shí)保質(zhì)保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。這些寶貴的品質(zhì)影響著我，毫無(wú)疑問(wèn)，它們對(duì)我以后的工作，學(xué)習(xí)，生活都會(huì)起到深遠(yuǎn)而長(zhǎng)久的良好影響。也能為人生打下一個(gè)夯實(shí)地基礎(chǔ)！ 在具體的研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，同學(xué)們也在平日的學(xué)習(xí)與生活中提供了無(wú)私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵(lì)著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫?，鼓?lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，感謝學(xué)校各位領(lǐng)導(dǎo)與老師給了我在濱海學(xué)院學(xué)習(xí)生活四年以及參加這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的寶貴的鍛煉機(jī)會(huì)，它使我深刻認(rèn)識(shí)到在知識(shí)的汪洋大海面前我是多么無(wú)知和微不足道。這是一個(gè)最好的時(shí)代，也是尊重知識(shí)，充分學(xué)習(xí)知識(shí)，掌握知識(shí)的時(shí)代。只有持續(xù)的不間斷地學(xué)習(xí)，才不會(huì)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中落后于別人，也才能用自己的真才實(shí)學(xué)為社會(huì)做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。知識(shí)是無(wú)止境的，無(wú)價(jià)的，我愿在求真的道路上下而求索！ 結(jié) 論 直到今天，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過(guò)這次對(duì)于采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，特別是對(duì)、電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)有了深刻的體會(huì)，讓我收益頗多。特別是針對(duì)機(jī)械的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)這部分，我感觸最深，在以后的工作中，我相信我還會(huì)遇到很多類似的問(wèn)題，但是有了這次的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)經(jīng)歷，我想我已經(jīng)初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械設(shè)備的能力，我已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，在以后的工作中，邊工作邊學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取在工作中提高，在工作中學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取做一個(gè)對(duì)于社會(huì)，對(duì)家庭有用的人。 致 謝 時(shí)間過(guò)得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過(guò)去的那個(gè)愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 參考文獻(xiàn) [1]張福學(xué)編著.采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000：59-62 [2]何發(fā)昌著，邵遠(yuǎn)編著.采用重物平衡的電動(dòng)欄桿的原理.北京：高等教育出版社，1996：77-80 [3]張利平著. 實(shí)用技術(shù)速查手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12：15-18 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