多功能維修工作臺的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,多功能,維修,工作臺,設計,說明書,仿單,cad,solidworks 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目：多功能維修工作臺的設計 ________________________ 英文題目：The design of multi function maintenance desk 學 院：________________________ 專 業(yè)：________________________ 姓 名：________________________ 學 號：________________________ 指導教師：________________________ 2015年11月12日 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 該畢業(yè)設計（論文）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。其他同志對本研究的啟發(fā)和所做的貢獻均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）使用授權聲明 本人完全了解XX學院有關保留、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：學校有權保留送交畢業(yè)設計（論文）的復印件，允許被查閱和借閱；學?？梢怨既炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存該畢業(yè)設計（論文）。保密的畢業(yè)設計（論文）在解密后遵守此規(guī)定。 作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日 摘要 機械工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟全球化背景下，現(xiàn)代機械產(chǎn)品向著高精度、高自動化和高可靠性發(fā)展、具有機電結(jié)合和多學科技術結(jié)合的特點，純機械的產(chǎn)品越來越少，而且更新?lián)Q代速度越來越快。機械工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機械工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人類的進步離不開機械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進技術影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實。在新的市場需求的推動下，對多功能維修工作臺進行改良和優(yōu)化是當務之急。生產(chǎn)多功能維修工作臺的企業(yè)，必須充分考慮到在多功能維修工作臺運行中可能出現(xiàn)的問題，盡量使多功能維修工作臺的自動化程度越高越好，從而減少人工搬運工具的時間，國內(nèi)多功能維修工作臺的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、安全穩(wěn)定主題保持一致。多功能維修工作臺的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術的水平密切相關。 本次設計在題目是多功能維修工作臺在設計，目前，國內(nèi)維修工作臺的研發(fā)也在向朝著運行高速化、功能復合化、控制智能化的方向發(fā)展，廉價，簡單，方便成了工作臺發(fā)展的主題。 本課題來源于教師的自選題目，通過對傳統(tǒng)的維修工作臺進行創(chuàng)新設計，在傳動機構(gòu)中采用電機帶動滾珠絲桿的形式，使該工作臺的自動化程度增加，完成從傳統(tǒng)的半自動操作到自動化操作，對以后多功能維修工作臺的發(fā)展和創(chuàng)新設計有一定的借鑒意義。 關鍵詞：機械工業(yè)；自動化；多功能維修工作臺；意義 Abstract This graduation design is the optimization design of driving roller conveyor, first on the driving roller type conveyer is summarized; then analyzed the selection principle and calculating method of driving roller conveyor; then calculated based on these design criteria and abase is designed; then checked on the main parts selected conveyor. Is the drive roller conveyor consists of four main parts: driving device, tension device, middle rack, and the moving part. Finally, a simple description of the installation and maintenance of transport. At present, the drive roller conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction, air cushion conveyor in recent years is one of the. In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor. by comparing the control, structure driven roller conveyor for the traditional are improved and optimized, the applicable range of driving roller conveyor of the type of a broader, more flexible, and has certain reference value to the selection and design of the work. Keywords：Driving roller ;Crankshaft;Processing craft;Significance 目 錄 摘要 I Abstract II 1引言 1 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2 本課題研究的內(nèi)容 3 1.3 Solidworks設計基礎 4 1.3.1 草圖繪制 5 1.3.2 基準特征，參考幾何體的創(chuàng)建 6 1.3.3 拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建 7 1.3.4 工程圖的設計 10 1.3.5 裝配設計 11 2多功能維修工作臺總體結(jié)構(gòu)的設計 12 2.1 多功能維修工作臺的總體方案圖 12 2.2 多功能維修工作臺的工作原理 15 2.3 機械傳動部分的設計計算 17 2.3.1升降直流電機的選型計算 18 2.3.2滾珠絲桿螺母副的設計計算 19 2.3.3圓錐齒輪傳動的設計計算 19 3各主要零部件強度的校核 21 3.1滾珠絲桿強度的校核與計算 22 3.2齒輪強度的校核計算 23 4多功能維修工作臺中主要零件的三維建模 25 4.1工作臺的三維建模 27 4.2圓錐齒輪的三維建模 29 4.3滾珠絲桿的三維建模 30 4.4多功能維修工作臺的三維建模 31 結(jié)論 32 致謝 33 參考文獻 34 I XX學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 多功能維修工作臺生產(chǎn)高度機械化和自動化是滿足社會需求的客觀反映，工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)從70年代起就已形成，目前已成氣候，如加拿大的出口多功能維修工作臺80%是在自動線上加工的，德國除按個人要求訂貨制作的高檔多功能維修工作臺，其它均以高度機械化方式組織生產(chǎn)，日本因原料所限，多功能維修工作臺生產(chǎn)機械化程度較高，并趨向于專業(yè)化分工協(xié)作。近幾年來，由于計算機技術在多功能維修工作臺工業(yè)中的廣泛應用，在產(chǎn)品設計、生產(chǎn)管理和設備操作等方面出現(xiàn)了“計算機輔助多功能維修工作臺設計和多功能維修工作臺制造”（FCAD/FCAM） 、“計算機數(shù)控機床”（CNC）、“計算機集成制造系統(tǒng)”（CTMS）等現(xiàn)代設計與制造技術，實現(xiàn)了多功能維修工作臺生產(chǎn)進一步向?qū)I(yè)化和協(xié)作化的方向發(fā)展，使多功能維修工作臺真正成為現(xiàn)代工業(yè)化大生產(chǎn)的產(chǎn)品。 現(xiàn)代多功能維修工作所使用的材料越來越豐富，除了傳統(tǒng)的鋼材之外，其他例如鈑金材料，有色金屬等材料亦越來越多地得到了應用，使得多功能維修工作臺的外觀等更趨于多樣化。近年來，國內(nèi)外多功能維修工作臺的發(fā)展有越來越智能化的趨勢，結(jié)構(gòu)線條講究簡潔明了、用料色澤追求自然純真，既有傳統(tǒng)自然的風格，又能體現(xiàn)出現(xiàn)代生活的活力。因此，多功能維修工作臺選材的多樣化，實用化等等都具有廣闊的前景和巨大的潛力。 隨著國際標準化（SIO）的實施，世界多功能維修工作臺以采用新材料、新技術、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎，著眼于產(chǎn)品零部件的標準化、系列化、規(guī)格化、通用化和專業(yè)化以及大批量生產(chǎn)。根據(jù)互換性、模數(shù)制、公差與配合的原理，使得組合、多變、拆裝的多功能維修工作臺已經(jīng)進入全面系統(tǒng)設計的階段，其功能與形式的結(jié)合更為完美。 從多功能維修工作臺工業(yè)發(fā)展近況來看，現(xiàn)代多功能維修工作臺正朝著材料多樣、造型新穎、結(jié)構(gòu)簡潔、品種豐富、加工方便、節(jié)省材料、易于拆裝或折疊，具有實用性、多功能性、舒適性、裝飾性等方向發(fā)展。因而，現(xiàn)代多功能維修工作臺的設計正趨向于技術上先進、生產(chǎn)上可行、經(jīng)濟上合理、款式上美觀、使用上可靠等方面，根據(jù)“工業(yè)設計”的理論、遵循“實用性、藝術性、工藝性、經(jīng)濟性、商品性、科學性”等設計原則，采用“計算機輔助多功能維修工作臺設計”（FCAD）等先進的設計手段，對多功能維修工作臺的造型、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、裝飾、成本、包裝、信息以及生態(tài)環(huán)境等進行全面、系統(tǒng)、科學和合理的設計。 90年代的今天，機械工業(yè)的變化日新月異，多功能維修工作臺作為一種多元化的商品，它既是工廠維修機械設備存放工具的用品，又是能夠自由移動，旋轉(zhuǎn)和升降的智能化產(chǎn)品。隨著機械公司的增多，多功能維修工作臺的功能顯得更為重要，人們可以從多功能維修工作臺的使用過程中覺得功能的實用，。因而，當今國內(nèi)外多功能維修工作臺款式的新趨勢是崇尚自然、體現(xiàn)個性。在多功能維修工作臺造型、設計中，以簡單實用為主線，把方便性與實用性、間接性與與傳統(tǒng)性有機結(jié)合，力求使造型、裝飾、功能、選材、工藝等緊密統(tǒng)一，充分展示“簡明、多功能、方便”的風格和效能。 當前，全世界各大機械人廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力，都大力進行多功能維修工作臺的研發(fā)工作。現(xiàn)在國外等著名機械人品牌中，都有配備多功能維修工作臺的銷售，全世界多功能維修工作臺的應用越來越廣泛。有一點值得注意的是，裝備有多功能維修工作臺的機械人市場，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場，因此多功能維修工作臺是當今機械人比配的裝置已經(jīng)成為主要趨勢。 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設計主要針對多功能維修工作臺進行設計，從多功能維修工作臺的整體方案出發(fā)，然后具體細化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個方面： （1）到圖書館里查閱大量相關知識的資料，搜集各類多功能維修工作臺的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關內(nèi)容記錄并學習。 （2）分析多功能維修工作臺的結(jié)構(gòu)與參數(shù) （3）確定設計總體方案 （4）確定具體設計方案（包括升降機構(gòu)的設計，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設計，電機，軸承等的選型設計等等） （5）多功能維修工作臺的三維圖的繪制、CAD裝配圖、零件圖的繪制。 （6）說明書的整理 1.3 Solidworks設計基礎 本論文主要研究運用SolidWorks對多功能維修工作臺進行設計。在設計過程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)。當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設計系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達索（Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)。由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名。從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎。其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。 由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術。SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構(gòu)的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實說明了越來越多的工程師和設計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業(yè)需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強大，易于操作，界面人性化，技術創(chuàng)新，組件繁多是SolidWorks的五大特點。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設計時能夠為用戶提供不同的設計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設計過程中降低設計的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工程師和設計者，乃至整個機械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。 由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內(nèi)（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構(gòu)的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內(nèi)的著名大學已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學（教育機構(gòu)）如哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、浙江工業(yè)大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應用SolidWorks進行教學。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 SolidWorks在現(xiàn)今社會階段逐漸廣泛應用，并且SolidWorks公司對中國市場重點開發(fā)，日后SolidWorks應用將會更加完善，更加普遍。通過前文對SolidWorks的深入了解后，往后會對SolidWorks進行個別應用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學分析等。 1.3 Solidworks設計基礎 熟悉SolidWorks的工作環(huán)境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環(huán)境中文件的打開、保存、導入等基本操作，掌握三維建模流程。 1.3.1草圖繪制 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應用幾何約束；熟練應用陣列、實體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 1.3.2 基準特征-參考幾何體的創(chuàng)建 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應用各種參考幾何體。 1.3.3拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。 1.3.4工程圖設計 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。 1.3.5裝配設計 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術；靈活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。 2 多功能維修工作臺總體結(jié)構(gòu)的設計 2.1 多功能維修工作臺的總體方案圖 多功能維修工作臺通過底板，中間板，工作臺板，滾珠絲桿螺母副，電機，圓錐齒輪等組成，通過單片機控制電機轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動，繼而帶動滾珠螺母的轉(zhuǎn)動，而中間板和滾珠螺母通過螺栓連接，這樣就帶動了中間板的升降，而中間板上面裝有升降桿，中間板的升降繼而迫使工作臺跟著實現(xiàn)了升降。電機通過圓錐齒輪傳動帶動花鍵軸的轉(zhuǎn)動，而與工作臺固接的花鍵套與花鍵軸配合，當工作臺正底部的花鍵軸轉(zhuǎn)動，帶動了工作臺的轉(zhuǎn)動。該多功能的設計主要體現(xiàn)在多功能這個詞上面，可以實現(xiàn)自動升降、旋轉(zhuǎn)并帶有自鎖功能，自動化程度高，運轉(zhuǎn)靈活，方便移動。其總體方案圖如下圖所示： 2.2 多功能維修工作臺的工作原理 該多功能工作臺的工作原理為：通過單片機控制電機轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動，繼而帶動滾珠螺母的轉(zhuǎn)動，而中間板和滾珠螺母通過螺栓連接，這樣就帶動了中間板的升降，而中間板上面裝有升降桿，中間板的升降繼而迫使工作臺跟著實現(xiàn)了升降。電機通過圓錐齒輪傳動帶動花鍵軸的轉(zhuǎn)動，而與工作臺固接的花鍵套與花鍵軸配合，當工作臺正底部的花鍵軸轉(zhuǎn)動，帶動了工作臺的轉(zhuǎn)動。 2.3 機械傳動部分的設計計算 2.3.1升降直流電機的選型計算 已知整個工作臺以及其他零部件的總重量70KG,其他重量30KG，我們?nèi)】傊亓繛?00Kg，移動速度為1~2r/min。即： 具體的電機設計計算如下: 1、確定運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機轉(zhuǎn)速 3.負載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.電機轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機型號為160BL-A，此電機廠家為機電產(chǎn)品。根據(jù)電機的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.2KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。電機大致圖如下： 2.3.2滾珠絲桿螺母副的設計計算 1）材料選用原則 在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經(jīng)濟性。這種材料的特性是機械，機械部分應在正常工作條件下，其物理和化學性能，是保證其可靠性的基礎。一般的機械零件，主要考慮的是材料的機械性能；而非金屬材料零件，還應考慮對零件性能的環(huán)境效應。 根據(jù)零件選擇的力學性能，首先要對工作條件的正確分析，形狀和大小和應力狀態(tài)，結(jié)合這類零件的主要失效形式，對原發(fā)性和繼發(fā)性失效抗力指標的實際使用中，由于物質(zhì)基礎。 2）絲杠螺母的工作條件、失效形式和技術要求 1、工作條件 由于傳動機構(gòu)是絲杠螺母副，即螺旋傳動副，而工作時主要是攜帶傳感器進行測量，而非傳遞動力或扭矩。主要承受一定的剪切、彎曲、扭轉(zhuǎn)等載荷。 2、主要失效形式 當彎曲載荷較大時，絲杠承受著交變應力；當其表面硬度較低，表面質(zhì)量不良時，會發(fā)生磨損，甚至產(chǎn)生疲勞斷裂。而設計的絲杠所傳遞的動力和扭矩都很小。因此，主要的失效形式是磨損。通過提高絲杠螺母的表面質(zhì)量和安裝精度可以有效的減少磨損。 3、材料性能要求 根據(jù)絲杠的工作條件和失效形式，要求絲杠材料具備以下主要性能：①電磁鐵參數(shù)測量裝置是對電磁鐵的電磁吸力、磁場強度和線圈溫度進行測量的裝置。為避免電磁鐵的磁泄漏，采用不可磁化材料。如不銹、鋁合金、銅合金、陶瓷材料或高分子材料。②較高的綜合力學性能.當絲杠正常工作時，要承受一定的交變載荷與沖擊載荷。③絲杠軸頸應具有高的硬度和耐磨性，提高絲杠的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。 根據(jù)絲杠螺母副的工作條件、失效形式和技術要求，考慮材料的綜合性能，絲杠采用淬火鋼，螺母采用鑄造錫青銅。這是由于銅合金材料不僅具有較高的綜合力學性能，而且具有較高硬度和耐磨性。絲杠螺母副的導柱采用不銹鋼，導軌采用鋁合金，聯(lián)結(jié)件采用高分子塑料。 3）絲桿螺旋傳動的類型、特點與應用 滾珠絲桿螺母副傳動中，滾珠絲桿和螺母絲杠副滿足傳輸要求的使用。它主要用于旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的場合，同時傳遞運動和動力。滾珠絲杠傳動系統(tǒng)是一個很經(jīng)典的傳動機構(gòu)，該傳動形式分為兩種：一種是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動；另一種是直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。 （1）高傳輸效率、傳輸效率 梯形螺絲驅(qū)動系統(tǒng)的工作效率高達90%至98%，滑動螺釘系統(tǒng)直線運動為旋轉(zhuǎn)運動（可逆）。 （2）光滑的運動：梯形滾珠絲桿傳動系統(tǒng)的接觸點在與滾珠運動，摩擦阻力小，靈敏度高，沒有振動，啟動速度沒有在爬行現(xiàn)象，它可以精確地控制微生物飼料。 （3）高精密球滾珠絲桿驅(qū)動系統(tǒng)撕裂小溫度上升，和可以消除軸向間隙和滾珠絲桿預張力熱伸長，因此獲取精度和定位精度。 （4）高耐用鋼球滾動接觸后硬化精密磨削過程中，循環(huán)系統(tǒng)是相對于滾動磨損小，壽命長，所以它有高精密保留。 （5）同步穩(wěn)定、敏感的反應，沒有塊，沒有內(nèi)褲，球滾珠絲桿驅(qū)動系統(tǒng)及驅(qū)動f組件或設備可以得到很好的同步效果。 高可靠性： （6）和其他機械傳動，液壓傳動滾珠絲桿驅(qū)動系統(tǒng)相比較，棒球是很低的故障率，維修是比較簡單，就是通用潤滑和灰塵。無潤滑條件下工作，我們可以特別場合。 沒有預擰緊力矩：哥特（哥特式拱門形槽軸向間隙），可以調(diào)整很小，可以很容易地開車。如果你消除軸向間隙螺絲有更好的剛性，減少球滾珠絲桿和螺母，彈性變形下的負載，實現(xiàn)高精度。 （3）穩(wěn)定性驗算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩為 式中G——移動部件自重 S——導程（cm） ——逆?zhèn)鲃有?，由于滾珠絲桿副的正傳動效率和逆?zhèn)鲃有式葡嗟龋虼?，一般用正傳動效率代替? N.cm可知110BF004反應式步進電動機帶動絲桿螺母副時不會發(fā)生逆向傳動 （5）軸承的選擇，初選6002，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預期壽命為5000h，絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=200N.查手冊可知道2002的基本額定負載Cr=4.32kN,基本額定負載荷Cor=2.50Kn。 為了能安裝方便本次設計中6002軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號為UCFU203軸承。 Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38 當量負載的計算P=200N可算得軸承壽命[6] （2.25） 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為=3 得（h） 所以該軸承適合。 4）滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。 固定-固定，適用于高速，高精度； （2）固定軸承適用于中高速，高精度； （3）支持，中速的支持，精度； （4）固定-自由，低速度，精度，短軸螺釘本次設計中絲桿螺母的固定方式如下所示： 5）滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 滾珠絲杠副設計使用中應注意的問題： （1）為了提高滾珠絲杠副的精度和使用壽命，通過滾珠絲桿的軸向力對滾珠絲桿的影響，保證軸承的受力均勻，避免傾覆力。 （2）反逆向的滾珠絲杠驅(qū)動器對效率高，應在電機功率的考慮，和逆螺旋傳動由于其成分的重量（尤其是驅(qū)動在垂直方向上，當逆方法）可以用來防止動力傳動電機，蝸輪自鎖：切割離合器，等。 （3）在行程兩端的滾珠絲杠應該旅游保護裝置，以防止?jié)L珠絲杠過程的沖擊和影響精度，使用壽命甚至損壞。 （4）防止熱變形對定位精度的絲杠熱變形精度的重要影響。熱源不僅是摩擦熱產(chǎn)生的螺絲，和其他機械零件熱時，滾珠絲桿的熱膨脹和伸長率。因此有必要對熱源的因素，控制熱源的措施，也可用于預拉伸，強制冷卻，減少滾珠絲桿伸長的熱變形的影響。 （5）水平螺旋，而造成彎曲變形的軸，是影響齒距累積誤差的因素，會導致不均勻的載荷螺母。螺桿的設計需要考慮到螺桿的材料和它的強度的問題。 （6）密封圈是重要的密封氣體和液體的標準件，所以密封圈的防塵措施是必須要考慮的。滾珠絲杠螺母安裝在防塵圈的兩端，以避免螺釘外露，但還需要滾珠絲桿選擇保護裝置。 （7）合理的潤滑是減小驅(qū)動力矩的重要環(huán)節(jié)，提高傳動效率，延長滾珠絲桿的使用壽命，接觸面和油膜減振效果，降低傳動噪音和塵土等雜物在螺旋洗。所以你想注入潤滑脂。螺母和油孔，用戶可以擰入水口，其他合適的潤滑油的使用。 （8）的預緊力的正確選擇，滾珠絲杠廠一直需要調(diào)整預緊力要求，嚴禁自行拆卸滾珠滾珠絲桿零件，以免影響準確性。非沖擊管和拔除，以免球塞，運行平穩(wěn)。 （9）推薦的大型軸承的使用適用于數(shù)控機床為了提高傳動剛度。 （10）內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠，滾珠絲杠必須兩端的齒和一端連接了至少一個螺紋，所有圓螺紋底徑尺寸小于D2，否則無法安裝螺母。 （11）外循環(huán)滾珠滾珠絲桿位置，最好是放在滾珠絲桿軸以上插管。 （12）加工螺紋，外圓直徑大于1的外徑最好不要螺釘。 2.3.3圓錐齒輪傳動的設計計算 1初步計算 （1）材料選擇 因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，齒輪用45(調(diào)質(zhì)），硬度240HB~260HB，平均取為24HB，選齒輪精度為7級。 （2）節(jié)錐角的計算 （3.11） （3.12） （3.13） 由文獻[2]表可知， （3.14） 式中，齒頂高系數(shù)，。 取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取齒輪齒數(shù)。 （3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16） （4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18） （5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻[3]表可知， 齒頂高 mm （3.20） 齒頂圓直徑 mm （3.21） mm （3.22） 齒根高 mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25） （7）齒寬 由文獻[2]表可知，， mm （3.26） （8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27） 3各主要零部件強度的校核 3.1滾珠絲桿強度的校核與計算 滾動螺旋傳動主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動摩擦較大，所以磨損失效的主要形式?；境叽纾ㄖ睆綕L珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。滾珠絲桿驅(qū)動力較大，還應檢查滾珠絲桿和螺母的螺紋強度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘?shù)囊?，檢查自鎖螺釘；傳動精度，應檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應力的精度；滾珠絲桿長徑比大，應檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長滾珠絲桿轉(zhuǎn)速也應該檢查的臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動。設計應根據(jù)驅(qū)動型，工作條件和失效模式，選同的設計標準，無需逐一檢查。 表2.1螺旋傳動的常用材料 螺旋副 材料牌號 應用范圍 滾珠絲桿 Q235、Q275、45、50 材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運動，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動 40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi 材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動 9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl 材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導螺旋傳動 螺母 ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金 （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —動載荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，見表2.6所示： 表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號 計算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 滾珠絲桿 滾珠絲桿外徑 滾珠絲桿內(nèi)徑 滾珠絲桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長度 Ln 33 （2）傳動效率計算 （2.23） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗算，滾珠絲桿受工作負載P引起的導程的變化量 （2.24） Y向所受牽引力大，故應用Y向參數(shù)計算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。所以導程誤差 查表知C級精度的絲桿允許誤差6，故強度足夠。 3.2齒輪強度的校核計算 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強度 （1）接觸應力的計算 由文獻[4]表可知，齒面接觸應力計算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 計算載荷系數(shù) 電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，由文獻[4]表可知，取 平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s 由文獻[4] 圖（a）可知，按，得； 由文獻[4] 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，； 由文獻[4]表可知，； ② 由文獻[1]表可知，彈性系數(shù)； ③ 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 計算得， MPa （1） 接觸疲勞強度的許用應力 由文獻[4] 表可知，許用接觸應力計算公式，即 （3.29） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強度極限MPa ②最小安全系數(shù) ③由文獻[1，10-13]可知，計算應力循環(huán)系數(shù) 由文獻[1] 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ④尺寸系數(shù) ⑤工作硬化系數(shù)，按 ⑥潤滑油膜影響系數(shù)， 計算得， MPa （3）由于MPaMPa，故安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強度 （1）齒根應力的計算 由文獻[4]表可知，彎曲應力計算公式，即 （3.30） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 由文獻[1]表可知， ， ② 由文獻[1]表可知， ， 計算得， MPa （2）彎曲強度的齒根許用應力 由文獻[4]表可知，齒根許用應力計算公式，即 （3.31） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①彎曲疲勞極限MPa ③ 齒輪的應力修正系數(shù) ④ 彎曲強度的最小安全系數(shù) ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ④彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 計算得， （3）由于MPaMpa，故安全。 4多功能維修工作臺中主要零件的三維建模 4.1工作臺的三維建模 4.2圓錐齒輪的三維建模 4.3滾珠絲桿的三維建模 4.4多功能維修工作臺的三維建模 結(jié) 論 到如今，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過這次對于多功能維修工作臺的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是多功能維修工作臺的設計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 致 謝 時間過得很快，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類多功能維修工作臺的相關資料，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，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 參考文獻 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