《高桿照明裝置升降系統(tǒng)的總設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高桿照明裝置升降系統(tǒng)的總設計（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 1 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 課題名稱 系統(tǒng)的研究 系 /專 業(yè) 機械工程 班 級 學 號 學生姓名 指 導 教 師 ： 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 高桿照明裝置因其集中照明的優(yōu)點，已成為交通設施不可缺少的配套設施，特別是升降式高桿照明裝置的極大的方便了使用和維修，其應用也日趨廣泛。 本 課題 詳細的介紹了“轉軸式”升降系統(tǒng)高桿照明裝置的結構構成，系統(tǒng)的分析了高桿照明裝置燈盤的上升和下降過程，以及緊急情況下燈盤的抱桿防墜設計。 本課題在設 計的過程當中，深入生產實際，進行調查研究，吸取國內外先進技術，制定出合理的設計方案， 再 進行具體設計。 關 鍵 字： 轉軸式 掛鉤卸載機構 防墜設計 運動分析 of is up of in of in 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 目 錄 第 1章 緒論 ?????????????????????????? 5 第 2章 升降系統(tǒng)總體結構設計 ??????????? ??? ? ? ??? 6 第 3章 轉軸式高桿照明裝置的工作原理 ????????? ?? ???? 7 第 4章 懸掛系統(tǒng)總設計 ?????????????????? ??? ? 8 絲繩的選用 ?????????????? ?? ?? ???? ?? ? 10 絲繩的特點 ????????????? ? ?????? ? 10 絲繩的許用拉力計算 ????????? ?? ???? ?? 10 絲繩 相關參數(shù)的計算 ?????????? ? ?????? 11 簧的選用 ??? ???????? ?? ? ???????????? 13 簧材料直徑的確定 ?????????????? ????? 14 簧的參數(shù)計算??????????????? ?????? 15 承的選擇??????????????????? ??????? 18 承的分類和用途??????????????? ????? 18 承的選用?????????????????? ????? 18 承的性能要求????????????? ?????? 20 承的當量載荷計算??????????? ?????? 20 承的基本額定載荷計算????????????? ???? 20 承的相關參數(shù)計算??????????????? ???? 21 第 5 章 防墜裝置的設計 ????????????? ??? ????? 23 伸彈簧 的設計分析 ????????? ???? ?????? 23 材料選定 ????????? ? ?????? 23 力分析 ????????? ?????? ?????? 24 伸彈簧 的參數(shù)計算??????????? ????? 24 筒的內部螺旋軌跡設計分析?????????? ?? ???? 28 ??????????????????? ????? ????? 33 ???????????????????????? ????? 34 ????????????????????? ?????? 35 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1 章 緒論 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快，高桿照明裝置運用越來越廣泛。 根據(jù)建設部行業(yè)標準《高桿照明設施技術條件》 (3076室外大面積照明裝置的高度分類，燈桿高度在 20 米以上的高桿照明通常稱為高桿燈。高桿燈具有能提供大面積照明、大量減少燈桿數(shù)量等特點，被廣泛應用于立交橋、廣場、 碼頭、機場、大型停車場等開闊場地，是處理大面積照明的成熟手法。由于高桿燈燈桿、燈盤自重較大，燈具安裝的高度較高， 所以對 燈盤的升降 系統(tǒng)的要求較高。常用的高桿照明裝置主要包括以下幾個部分： 桿體、燈架、升降系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、防墜系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)、照明燈具七大部分，其中懸掛升降系統(tǒng)和防墜系統(tǒng)最為關鍵。 目前國內使用較多的高桿照明裝置的升降系統(tǒng)主要通過驅動電動機、皮帶和齒輪減速機構、卷揚機等裝置來實現(xiàn)燈盤的升降。至 1979 年出現(xiàn)高桿照明裝置初期以來，常發(fā)生由于卷揚機主軸折斷，鋼絲繩失效斷裂等而引起的燈盤墜落事件。因此 ，這種升降系統(tǒng)還不是很完善，有待改善。 高桿照明裝置升降系統(tǒng)應該有足夠的強度和自鎖力，在卷揚機或鋼絲繩等發(fā)生故障時，能夠進行自鎖動作，有效的防止燈盤的突然墜落。 我們在目前的升降系統(tǒng)的基礎上，進行了改善，采用“轉軸式”升降系統(tǒng)，在燈盤上升時可以準確的定位，在燈盤下降時，其掛鉤卸載機構可以順利的將燈盤下降，在緊急情況時，防墜落機構可以實施“抱桿”動作，有效的避免燈盤的突然墜落事故。 我們的設計可以降低高桿照明裝置的成本，完善產品結構，有利于高桿照明裝置的進一步推廣，有利于推動城市亮化的進程。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 章 高桿照明裝置升降系統(tǒng)的總設計 目前的高桿照明裝置的升降系統(tǒng)可以 分為 以下三種 形式 ： 第一種 是 托架式， 托架式升降系統(tǒng)是利用桿體為基體進行燈盤的脫鉤動作，托架在運動時的行程位置不精確，燈盤的擺動較大，使燈盤不平衡，影響照明效果。 燈盤的晃動常會引起桿體內部的鋼絲繩的紊繞， 因為燈盤的升降需要三根鋼絲繩，托架的縮放需要三根，燈具照明需要兩根電纜，及桿體內部有八根繩裝體，所以十分容易紊繞，如果將電纜的絕緣層蹭破，很可能是桿體漏電，很危險。轉運軸在桿的頂部，不便保養(yǎng) ， 易積塵結垢，會造成轉運軸卡死，無法 維修。 操作人員需在燈盤的正下方進行托架的縮放， 若燈盤突然墜落，沒有有效的防墜落保護裝置， 十分不安全 。 第二 種是翻轉式升降系統(tǒng) ，翻 轉式升降系統(tǒng)運用特殊幾何尺寸的掛鉤分別與滑輪架上的掛鉤板完成 升降兩個過程，燈架的運動軌跡精度要求高，只有燈盤基架運動到翻轉機構的特定點才能引起 燈盤的動作，燈盤才可以進行升降運動 ，若燈盤的運動軌跡超出翻鉤的位置，將無法進行定位 。翻轉式升降系統(tǒng)在初次安裝時，工作人員必須隨燈盤升至桿頂，進行初次的定位設置，存在嚴重的安全隱患。 第 三種是平板凸輪式， 平板凸輪式升降系統(tǒng)運用凸輪機構進行燈盤的 掛鉤卸載，燈盤的定位平穩(wěn)，操作可靠， 是第二種是翻轉式升降系統(tǒng)的改進。 但是平板凸輪升降系統(tǒng)沒有良好的防墜落保護裝置，對燈盤墜落等一些突發(fā)事件，沒有很好的應急措施。機構復雜，加工過程繁瑣，制造成本較高，不利于批量生產。 基于 上述的高桿照明裝置三種升降系統(tǒng)的缺陷，現(xiàn)提出轉軸式升降系統(tǒng)。轉軸式升降系統(tǒng)，有效的解決上述三種升降系統(tǒng)所存在的 問 題，防墜落保護裝置，能夠有效的防止燈盤的突然墜落，提高了高干照明升降系統(tǒng)的安全系數(shù)。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 轉軸式升降系統(tǒng)機構簡圖 圖 2 1－避雷針； 2－ 燈盤頂部 ； 3－ 懸掛卸載支架 ； 4－ 導桿 ； 5－ 槽鋼圈指示旗 ； 6－ 指示旗 ； 7－ 防墜機構 ； 8－ 套筒 ； 9－ 導向輪； 10－桿體； 11－分繩器； 12－卷揚機 13— 電動機 圖 2 轉軸式升降系統(tǒng)機構簡圖 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 3 章 轉軸式高桿照明裝置的工作原理 目前常用的“ 翻轉式” 高桿照明裝置的懸掛系統(tǒng)還很不完善，易發(fā)生燈盤懸掛操作故障。 采用“轉軸式” 懸掛系統(tǒng)，可以有效的防止燈盤懸掛操作故障的發(fā)生?！稗D軸式” 懸掛系統(tǒng)的掛鉤卸載機構，配有防墜落保護裝置，當燈盤突然墜下時，“抱桿”裝置會在瞬間起作用，燈盤會卡夾緊燈 桿而不至繼續(xù)墜落。 “ 轉軸式 ” 掛鉤卸載 機構 的基本設計方案：在燈盤上升至頂端 過程中 ，通過螺旋式導向槽使掛鉤銷軸上升時自動地旋轉，使掛鉤銷鉤住擋圈，燈盤不因重力而下降； 運用軸承將燈盤在上升的過程中靈活旋轉； 在下降燈盤時，通過螺旋式導向槽使掛鉤銷軸自動地旋轉復位，從而使掛鉤銷脫開擋圈，燈盤可自由地下降。 通過轉軸式掛鉤帶動指示旗（指示旗顏色十分鮮艷 常 采用紅黃色）能夠準確的顯示掛鉤的狀態(tài)。三彈簧的導向聯(lián)動裝置，使得燈盤在升降過程始終處于中心位置，保持平穩(wěn)。三彈簧的導向聯(lián)動裝置在不銹鋼 彈簧 的壓緊力的作用下 繞桿體中心軸同 步聯(lián)動，實現(xiàn)導向，保證燈盤的順利升降。在本設計中，導向滾輪采用高分子材料制造，可以有效的避免在沿燈桿外壁滾動的過程中破壞燈桿表面的鍍鋅保護層。 燈盤在運行期間有定心支撐裝置、防墜落機構， 掛鉤座安裝在燈桿頂部，座體內部可以進行行程限位。掛鉤隨燈盤上升到位后于固定在燈桿頂部的做體接觸并進行相對運動，使燈盤懸掛在燈盤架上，鋼絲繩處于卸荷狀態(tài)，有效的保護鋼絲繩。 當燈盤發(fā)生意外墜落時，防墜落機構能瞬時發(fā)揮它的功能， 即棘輪 卡到齒條上，利用燈桿的錐度將整個燈盤卡死在燈桿上， 進行瑣死動作，使燈盤不至于繼續(xù)下降， 而 避免重 大事 故損失。 從運動學分析，彈簧的反彈力為燈盤提供軸向力 掛鉤銷軸實現(xiàn)軸向運動；燈桿上的內置螺旋式導向槽為掛鉤銷軸提供法向力 向力可分解為圓周力 r）使掛鉤銷軸實現(xiàn)螺旋運動。即“轉軸式”掛鉤卸載機構的一次動作可同時實現(xiàn)掛鉤銷軸的軸向運動和螺旋運動。從而證明“轉軸式”掛鉤卸載 機構的實現(xiàn)對升降式高桿照明裝置的懸掛 系統(tǒng)的改進是可行的。 進行總體的受力分析，共安裝 18 只燈具（ 45），懸掛支撐架 3 支（ 100），槽鋼圈一支（ 100），安裝在槽鋼圈上的燈具支撐架一支（ 100），其它附件 50個裝置總為 1500于懸掛支撐架是固定在桿體頂部的，則活動部件的總重為 1200根導桿受力均勻，為三分之一的活動部件，即 3920N。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 4 章 懸掛 卸載機構 的 設計 根據(jù)實際的運用情況，設定高桿照明裝置的燈架部分的重量分配如下：安裝燈具 18 只，每只 重約 45內部的鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器等電器）， 懸掛 卸載支架結構 3只，每只重約 100鋼圈及燈具安裝支架重約 340他附件 重約 50計 1500 轉軸式高桿照明裝置升降系統(tǒng)， 巧妙的避免燈盤的旋轉而實現(xiàn) 懸掛與卸載的準確定位。轉軸式升降系統(tǒng) 是利用導桿和套筒 的相對運動 組成一對旋轉機構， 構成 所謂的 “轉軸式” 。在整個懸掛與卸載的過程之中，通過 導桿與套筒之間的相對轉動來實現(xiàn)，燈盤始終保持上下運動 ，燈盤不進行旋轉運動 。燈盤及其燈具總重約 1150它在 燈桿頂部（ 30行旋轉運動，會產生很大的離心力，不安全，無法進行準確的定位。 在上升過程中， 卷揚機拉動鋼絲繩，鋼絲繩拉動導桿，導桿推動燈盤的上升。當導桿上升到懸掛卸載支架結構的套筒時， 在鋼絲繩的拉力作用下，導桿會推動套筒沿著套筒內設的螺旋導軌在軸承的作 用下進行旋轉運動。完成了導桿進入懸掛卸載支架結構的套筒的過程。 指示牌同套筒焊接為一整體， 在鋼絲繩的拉力作用下套筒繼續(xù)旋轉，這時指示牌也會同步進行旋轉動作。通過指示牌可以知道導桿的運動情況，到合適位置，停止鋼絲繩的拉動， 導桿會端落在套筒的端臺上，完成整個燈盤的上升懸掛動作。 在套筒的外壁上下端分別安裝兩根扭轉剛度相同的扭簧，上端為右旋扭簧，下端為左旋扭簧。扭簧的一端嵌入套筒外壁，另一端嵌入懸掛卸載支架的內壁。在套筒發(fā)生旋轉時，扭簧也會發(fā)生扭轉，因為兩根扭簧的扭轉剛度相同，所以套筒受力均勻。 在下降過程中，卷 揚機拉動鋼絲繩，導桿上升，導桿離開套筒的端臺，導桿會沿螺旋軌跡繼續(xù)上升，套筒及指示牌也會同步旋轉。當導桿運行到軌跡的盡頭時，導桿會脫離套筒的內設軌跡。這是套筒在扭簧的扭矩作用下 ，發(fā)生扭轉運動，完成復位，同時指示牌也會完成復位。而導桿位置未發(fā)生任何改變，放松鋼絲繩，導桿會 沿 導軌的外沿 做螺旋 運動 下降，移開套筒，實現(xiàn)燈盤的下降。在此過程中，套筒在導軌的反作用下，進行了旋轉，扭簧在套筒的作用下，產生扭轉，指示牌同步旋轉，準確反映導桿與套筒運動情況。 在導桿與槽鋼圈連接的部位，銑一鍵槽，安裝 定位銷，這樣可以確保導桿能 夠進行上下運動，而不產生旋轉運動。在導桿的端部加工外螺紋，高強度的壓縮彈簧套裝在導桿外側，并用螺母旋緊，固定高強度壓縮彈簧的壓縮距離。在鋼絲繩斷裂的一瞬間，彈簧的壓縮力瞬間消失， 壓縮彈簧的壓縮力疾速釋放，這個力直接作用到齒條，加速棘輪與齒條的嚙合速度。 懸掛卸載支架結構 是 由 三組支架 組成，三組支架 120°均布在圓周上，每個支架有獨立的套筒、導桿、指示旗 組成 ， 受力均勻。 利用分繩器，實現(xiàn)三組鋼絲繩的同步運動，從而，實現(xiàn)導桿 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 的運動平穩(wěn)，確保燈盤的升降平穩(wěn)。 在整個懸掛卸載的運動過程中，鋼絲繩是動力的輸送構件，導桿能 否運動，完全取決于鋼絲繩的工作狀況。因此，鋼絲繩是高干照明裝置的重要組成部分，鋼絲繩的選用很關鍵。 絲繩的選用 絲繩的特點 鋼絲繩是一種具有強度高、彈性好、自重輕、撓性強等特點的重要構件。鋼絲繩由于其撓度強、承載能力大、傳動平穩(wěn)無噪聲、工作可靠等優(yōu)點，成為高干照明裝置的重要組成部分。鋼絲繩在正常工作條件下不會發(fā)生破斷，但是如果鋼絲繩選用不當，很可能發(fā)生因其許用拉力不夠，而引起鋼絲繩的斷裂，甚至會造成燈盤墜落等事故。 鋼絲繩的鋼絲因要求要有很高的強度與韌性，通常采用含碳量為 質碳素鋼制作，而且含硫、磷量不應大于 為此，應選用 88《優(yōu)質碳素結構鋼技術條件》中規(guī)定的 50、 60和 65號鋼。 絲繩的 許用拉力計算 根據(jù)高干照明裝置的工作要求和鋼絲繩的自身的特點，同時考慮安全因素，鋼絲繩許用拉力［ F］應不小于鋼絲繩的靜載拉力 F］≥ j ＝ 式中：［ F］ — 鋼絲繩的許用拉力， N; 鋼絲繩的靜載拉力， N; Q — 額定起重重量及吊具重力之和， N; η — 起升機構的總效力 ，取η = α — 升起機構的鋼絲繩分支數(shù) ; 根據(jù)轉軸式高桿照明裝置的工作情況分析，確定鋼絲繩的額定起重重量及吊具重力之和 Q =24794N; 起升機構的總效力η =升起機構的鋼絲繩分支數(shù)α =3 ＝ ＝ 3 = 4612N ［ F］≥ 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ［ F］≥ ［ F］ ≥ 4612N 絲繩的 參數(shù) 計算 為了安全，鋼絲繩的許用拉應力應有一定的存儲能力，儲備能力的大 小用安全系數(shù)表示， ［ F］＝ 式中： ［ F］ — 鋼絲繩的許用拉力， N; — 鋼絲繩的破斷力， N; n — 鋼絲繩的安全系數(shù)。 表 4絲繩安全系數(shù)表 鋼絲繩 支撐動臂張緊繩 纜風繩 張緊繩 吊裝及 張緊繩 雙繩抓斗起升、開閉繩 單繩馬達抓斗起升繩 手扳葫蘆牽引繩 手動絞車牽引繩 安全系數(shù) n 4 6 5 根據(jù)上述計算和鋼絲繩安全系數(shù)表確定：［ F］最小為 4612N，安全系數(shù) 則 ［ F］≥ 4612 27672N 鋼絲繩做拉力試驗被拉斷的拉力稱為鋼絲繩的破斷力 絲繩的破斷力計算公式為： δ 中： — 鋼絲繩的破斷力， N; — 鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和， N?？梢詮牟煌愋鸵?guī)格的鋼絲繩的性能表中查得，常近似計算， 500 δ — 折減系數(shù)， 6× 19繩，δ =6× 37繩，δ =6× 61繩，δ =用 6× 37繩， δ = 27672N = δ 27672 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 500 27672 d ≥ 照不旋轉鋼絲繩技術參數(shù)表如 4 表 4絲繩技術參數(shù) 鋼絲繩公稱直徑 鋼絲繩近似重量 鋼絲繩公稱抗拉強度， 470 1570 1670 1770 1870 鋼絲繩最小破斷拉力 00m 0 1 2 3 4 6 8 +6 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 44 據(jù) d ≥ 合上表 ，選定鋼絲繩為，公稱抗拉強度 1570N/號光面鋼絲制成的直徑 9向互捻，不松散瓦林吞型鋼絲繩。 標記為： 6× 37— 9— 157— Ⅰ — 光 — 右交 — 鋼絲繩穿入卷筒上穿線空后，必須擰緊緊定螺釘，將鋼絲繩壓緊，當燈盤下降到最底位置時，卷筒上鋼絲繩應有不少于 3圈的安全圈。 簧的選用 安裝在套筒上下 的 兩根扭簧，主要作用是，實現(xiàn)套筒的自動復位，以及使套筒受力偶距作用，保證其運動平衡。根據(jù)導桿與套筒相對旋轉的結構特點，并結合《機械零件設計手冊》表 12柱螺旋扭轉彈簧的結構形式（ 1992） ,選用 NⅠ型，端部結構形式為外臂長扭式。 受力分析如 圖 4 圖 4 受力分析圖 彈簧受力（ N） 力臂（ 根據(jù)高桿照明裝置的升降系統(tǒng)的實際使用情況，結合《機械零件設計手冊》表 12－ 5確定高桿照明升降系統(tǒng)的彈簧所受載荷為Ⅲ類載荷，即受靜載荷或變載荷在 1× 103次以下， 根據(jù)表 12－ 18圓柱螺旋扭轉彈簧許 用彎曲應力 [σ ]，確定材料為 60[σ ]=925 簧材料直徑的確定 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 計算扭簧的扭矩 ，按設計的要求，力臂距離為 每個懸掛卸載支架受力相等，為三分之一的燈盤架及相關附件重量，導軌的頂端為 35°的圓弧角， 扭簧的端部受力 為： 13 × 3920× N = 1070N 扭簧所受扭矩為： M = = 1070 = 473478N· 度系數(shù) K: K = 4C－ 14C(C－ 1) 旋繞比 C = 常取 C = 4～ 12,這里取中間值 C = 8 K = 4× 82－ 8－ 14× 8(8－ 1) = 定材料直徑 d: d ≥ σ ] ≥ 47348 925 ≥ 據(jù)《機械零件設計手冊》表 12柱螺旋彈簧尺寸系列表（ 1358— 1993） ,選用 d = 10 扭簧參數(shù)的計算 彈簧中徑 ： D = 8× 10 =80簧扭轉變形角： ф ° = 3670[π 13 (2)] 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 根據(jù)設計的要求，將彈簧預設為 6圈，式中 E— 材料 — 彈性模量（ M— 扭矩（ N· ф° = 3670× 473478π× 2× 105× 104 [π 80× 6＋ 13 ( = 427° 6′ = 67° 6′ 試驗扭矩： π σ s = π 10332 × 925 = 驗扭矩下變形角： ф ° s = 3670 = 3670× 80× 6π× 2× 105× 104 = 25° 27′ 扭轉剛度： M′ = π π 6＋ 13 (= π× 2× 105× 1043670 [π× 80× 6＋ 13 (= ° ) 彈簧內徑： 80 70畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 彈簧外徑： D＋ d = 80＋ 10 = 90簧受扭后直徑減少值： △ D = Dф°= 80× 25° 27′360° × 6 = 距： t = d+δ = 10+ 由高度： ( d)＋扭臂在彈簧軸線的長度 = ( 6× 10)＋ 5 = 90旋角： α = t π D = × 80 = 2° 50′ 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 表 4簧參數(shù)表： 名稱 代號 單位 數(shù)值 彈簧材料直徑 d 0 彈簧自由高 度 H0 0 彈簧中徑 D 0 彈簧內徑 D1 0 彈簧外徑 D2 0 節(jié)距 t 效圈數(shù) n 6 螺旋角 α ° 2° 50′ 彈簧 受扭后直徑減少值 △ D 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 承的選擇 承的分類和用途 表 4承分類 ： 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 承的選用 針對轉軸式高桿照明裝置升降系統(tǒng)對滾動軸承的工作性能的要求，所采用的滾動軸承應滿足三個基本性能參數(shù)的要求： 1 滿足一定疲勞壽命 要求的基本額定動載荷 C 2 滿足一定靜強度要求的基本額定靜載荷 滾動軸承的轉速不大于軸承磨損的極限轉速 一般工作條件下的滾動軸承往往因疲勞點蝕而失效，因此滾動軸承的尺寸主要取決于疲勞壽命。由于在軸承的設計計算過程中要用到 X、 Y、 這些參數(shù)都要在軸承的型號確定后才能查到。因此，可以參考軸頸直徑的大致范圍，然后預選幾種型號的軸承，再進行校核，確定具體的軸承型號。參照設計的 軸頸 d=85選三種型號的軸承，并有手冊查得有關參數(shù)如 表 4 表 4承相關參數(shù)表 軸承 型號 判斷 系數(shù) e 徑向系數(shù) X 軸向系數(shù) Y 額定動載荷 額定靜載荷 33217 1 1 82 415 32917 65 32017 40 220 以 32917軸承為例進行計算分析。 經(jīng)分析，軸承 1的徑向力 13 × 3920× N = 1070N 軸承的軸向外力 13 × 3920× N = 承 2的徑向力 （ 12 × 85）÷ 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ = 部軸向力計算 10702× 于 被壓 緊 ，軸承 1被放松，故： = = 當量動載荷的計算公式為： P = 式中： P — 當量動載荷， N — 徑向載荷， N 軸向載荷， N 沖擊載荷系數(shù) X — 徑向系數(shù) Y — 軸向系數(shù) 表 4擊載荷系數(shù) 荷性質 舉例 沖擊或輕微沖擊 電動機、通風機等 等沖擊 傳動裝置、減速器 烈沖擊 破碎機、石油鉆井 據(jù)上述表中參數(shù)，確定： = = = 1 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Y = 析高桿照明裝置的滾動軸承的受力情況，此軸承僅受徑向力 = P =1×（ 1× 1070＋ =1605N 承的基本額定 載荷 的計算 滾動軸承基本額定壽命的公式為： （ ε 式中： 失效率 10﹪（可靠度 90﹪）的基本額定壽命（ 106r） C — 基本額定動載荷（ N） P — 當量動載荷（ N） ε — 壽命指數(shù)，對球軸承ε = 3，滾子軸承ε = 103 轉軸式高桿照明裝置的升降系統(tǒng)中的軸承工作轉速為 n(r/以小時為單位， 而 L=60n 10660n （ε = 1667n （ε 根據(jù)高桿照明裝置的工作的特點，可以知道軸承載的工作荷，并預期它的基本額定壽命 L/為了達到這一要求，軸承所要求的工作基本額定載荷 C/為 C/ = 60L/h 所選擇的 C ≥ C/ 式中 n — 軸承轉速（ r/ L/h— 軸承預期的基本額定壽命（ h） 溫度系數(shù) 只要所選軸承的基本額定動載荷 ， 即 C ≥ C/，則該軸承就能保證所預期的基本額定壽命 L/h，由于在規(guī)定額定動載荷 軸承實際所受工資載荷有時是同時承受徑向和軸向的復合載荷，這就需要將實際的復合載荷換算成理想的假想載荷。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 表 4承預期壽命 L/ 使用條件 預期壽命 /h 不經(jīng)常使用的儀器、設備 500～ 3000 短期或間歇使用的機械，如手動機械 4000～ 8000 傳動裝置、輸送機 8000～ 14000 電動機、起重機等一般機械 10000～ 25000 離心機、印刷機械、機床 20000～ 30000 水泵、紡織機械、空氣壓縮機 50000～ 60000 電站主要設備、礦用泵 100000～ 200000 表 4度系數(shù) 承工作 溫度 (° ) ≤ 120 125 150 175 200 225 250 300 350 溫度系數(shù) 合設計情況，并根據(jù)上述表中參數(shù)可確定如下參數(shù)： L/h = 12000h n = 150r/ = 1605N ε = 103 1 計算出 C/ 值，進而確定 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ C/ = 1605×103 60× 150106 12000 = 軸承的相關參數(shù) 計算 根據(jù)機械零件設計手冊表 8得 32917型軸承的基本額定載荷 C = 足 C ≥ C/的條件。 32917型軸承的基本尺寸如 表 4 對于 轉速較低，或 有 短時 沖擊、過載等條件下工作的軸承，其主要失效形式是靜應力引起的表面塑性變形，應按靜強度作校核計算。 中 承的額定靜載荷 N 全因數(shù) 量靜載荷 N 表 4強度安全因數(shù) 件 載荷條件 用條件 續(xù)旋轉 普通載荷 精度旋轉 擊載荷 振動沖擊 旋轉及擺動 普通載荷 通旋轉精度 擊不均勻載荷 許有變形量 本尺寸 安裝尺寸 基本額定載荷 極限轉速 軸承代號 d D B r da a ra r 潤滑 油潤滑 30000型 mm N r/85 120 23 2 111 65 3400 3800 32917 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 當量靜載荷 0據(jù)前面的分析計算相關參數(shù)如下： 1 r = 1070N 0 = 1070+ 照靜強度安全因數(shù)表，確定 0 2917型軸承的額度靜載荷為 165000N，滿足 以 32917 型軸承能夠滿足此高桿照明裝置的工作要求。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 5 章 防墜裝置的設計 轉軸式高桿照明系統(tǒng)防墜裝置是用三組間隔 120°的防墜構件組成，每一組防 墜構件均有導向輪、導向連桿、導向臂、位置指示旗、棘爪和齒條組成。三組防墜構件 三組防墜構件相互聯(lián)動，即一組防墜構件的運動，在連桿的作用下，其它的的構件會同步運動 。 要保證三組防墜構件運動的同步性，三組防墜構件必須安裝在同一半徑 、同一平面的 周圓上，這對整個機構的安裝精度要求較高。 在實際制造中，可以將連桿做成可調式的，在第一次安裝時將三組防墜構件的位置調整到位， 將連桿的鎖死，這樣就可以 確保三組防墜構件在同一半徑同一平面 。 防墜裝置的結構圖如圖 5 1 — 銷； 2 — 拉伸彈簧 ； 3 — 槽鋼圈； 4 — 導向滾輪； 5 — 桿體； 6 — 虹臂保護器 7 — 鉸鏈 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 5 防墜裝置的結構圖 在整個防墜裝置的運動過程中，壓縮彈簧的變形量、剛度對防墜構件的運動是否準確起關鍵作用。因此，壓縮彈簧的選擇是 整個防墜裝置的設計重要部分。 伸彈簧 的設計分析 伸彈簧 的 材料 選定 根據(jù)高桿照明裝置的升降系統(tǒng)的實際使用情況，結合《機械零件設計手冊》表 12簧許用切應力 [τ ],確定高桿照明升降系統(tǒng)的彈簧所受載荷為Ⅲ類載荷，即受靜載荷或變載荷在 1×103次以下 ，選用 60[τ ]==104力分析 由于三組防墜構件運動的同步性，且安裝在同一半徑、同一平面的周圓上 ，則三根彈簧受力均勻。以整個系統(tǒng)為研究對象進行受力分析，建立受力平衡方程。依據(jù) 桿照明裝置的桿體的錐度比為 里選用錐度比 k=可計算出錐度角α =8° 31′。受力平衡方程如下： ∑ 0 0 ∑ 0 13 式中 桿體所受正壓力（ N） 桿體的摩擦力（ N） 整個防墜裝置需承受的總重力（ N） 因為三組防墜構件運動的同步性，而且安裝在同一半徑、同一平面的周圓上，所以每一組防墜構件受力均勻，為 13 根據(jù)前面的分析 1760N。 解得： 3881N =每根 彈簧的工作載荷為 F= 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 26 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 防墜構件的零件圖如圖 5 5 防墜構件的零件圖 關參數(shù)的計算 τ =K 8Dπ = 8Cπ 式中 τ — 彈簧材料切應力（ F — 工作載荷（ N） D — 彈簧中徑 (d — 彈簧材料直徑 K — 曲度系數(shù) C — 旋繞比 彈簧材料切應力應該小于或等于其材料的許用切應力： τ ≤ [τ ] 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 33 頁 第 27 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ C— 旋繞比 C= 4 C=10 K = 4 ＋ = × 10π 740 解得 d≥ 照 《機械零件設計手冊》表 12柱螺旋彈簧尺寸系列， 并結合高桿照明裝置的結構特點，選取 d=5照《機械零件設計手冊》 計算彈簧的其它參數(shù)如下： 彈簧中徑 D D = 50簧內徑 45簧外徑 D＋ d = 55彈簧 節(jié)距 t t = ( 取中間值即 t = t =0.3