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商 丘 工學(xué)院 2015-JXLW 專業(yè)代碼-編號(hào) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 一種彈簧配重的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 提交日期 2016年1月5日 商丘工學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告 學(xué) 院 機(jī)械工程 專 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 論文(設(shè)計(jì))題目 一種彈簧配重的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 楊三序 職 稱 教授 課題類型 設(shè)計(jì) 課題來源 指導(dǎo)教師命題 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 近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車的數(shù)量不斷增加。截至2003年底，我國(guó)個(gè)人汽車保有量為12427672輛。其中，個(gè)人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長(zhǎng)率為42.7%。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展汽車數(shù)量整在急劇增加，停車場(chǎng)作為交通設(shè)施的一部分，合理的停車場(chǎng)設(shè)計(jì)不僅解決了城市的額市容、交通、收費(fèi)問題，也是小區(qū)加強(qiáng)安全和正常運(yùn)營(yíng)必不可少的一部分。由于科技的發(fā)展，社會(huì)文明的進(jìn)步人們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足傳統(tǒng)的停車場(chǎng)管理，更加安全，高效的停車大門系統(tǒng)和工作人員，是保證小區(qū)居民財(cái)產(chǎn)安全的一道屏障。 電動(dòng)欄桿的工作原理：欄桿控制系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再靠減速系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)把電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)闄跅U在垂直與水平之間的循環(huán)擺動(dòng)。電動(dòng)欄桿應(yīng)具備自鎖、反饋、防護(hù)等功能，并有與多項(xiàng)附屬設(shè)備的接口。 電動(dòng)欄桿的使用現(xiàn)狀:在公路的收費(fèi)站處以及小區(qū)的入口處我們都能看見一個(gè)會(huì)自動(dòng)升起和降落的類似閘門一樣的東西，這個(gè)就是電動(dòng)欄桿。電動(dòng)欄桿的發(fā)明大大方便了收費(fèi)站的工作人員，他們只需要按下一個(gè)開關(guān)，就可以自由的控制電動(dòng)欄桿的抬起和降落進(jìn)而控制車輛的通過了，而不需要像以前那樣人工搬運(yùn)阻礙物，既浪費(fèi)時(shí)間又耗費(fèi)體力。伴隨著城市化進(jìn)程的加快，中國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施和小區(qū)建設(shè)越來越多，需要與之相配應(yīng)的停車收費(fèi)欄桿越來越多。 防撞車功能的電動(dòng)欄桿：在欄桿臂下落至水平夾角大于15°的范圍內(nèi)，如有車輛駛?cè)刖€圈感應(yīng)區(qū)，欄桿臂將自動(dòng)抬起防止砸車。 必要性：停車場(chǎng)的自動(dòng)電桿，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。其中防撞的要求日益需要解決。無論什么類型的停車場(chǎng)都有電動(dòng)欄桿大門，電動(dòng)欄桿大門不僅適用停車場(chǎng)各種小區(qū)，公寓門口都可以。其中，撞擊問題日益需要解決以增加其使用壽命，使其更好，更長(zhǎng)時(shí)間的為我們服務(wù)。 2.發(fā)展前景 電動(dòng)欄桿機(jī)是機(jī)械、電氣、控制有機(jī)結(jié)合的小型機(jī)電一體化設(shè)備，廣泛用于公路、橋梁、隧道、口岸、場(chǎng)區(qū)的禁行管理。電動(dòng)欄桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)水平對(duì)產(chǎn)品的消耗功率、壽命次數(shù)、可靠性指標(biāo)影響很大，所以設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，對(duì)相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)必須有充分的理論依據(jù)。有了這種電動(dòng)欄桿機(jī)可以減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少服務(wù)人員的勞動(dòng)時(shí)間，提高車輛的通行效率，而且還可以避免車輛擁擠發(fā)生的撞車事故，可以避免因?yàn)槿斯げ僮鞑划?dāng)導(dǎo)致的意外事故， 減少人與人之間的矛盾和摩擦，促進(jìn)社會(huì)和諧進(jìn)步。 3.選題的主要任務(wù)及目標(biāo) 主要任務(wù)： 在電動(dòng)欄桿的使用中，欄桿水平封閉位置時(shí)必須有自鎖功能防止人為抬升欄桿。國(guó)外先進(jìn)的Magnetic欄桿產(chǎn)品采用的是單相可堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)，電機(jī)可在任意位置堵轉(zhuǎn)工作不會(huì)損壞電機(jī)，而且內(nèi)有導(dǎo)熱良好的導(dǎo)熱脂，既可以把熱很快傳到外殼散熱，又能保證電機(jī)線圈不生銹?？看撕诵募夹g(shù)實(shí)現(xiàn)了其堵轉(zhuǎn)下持續(xù)工作鎖緊欄桿。原理是：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)欄桿轉(zhuǎn)到水平位置后，電機(jī)繼續(xù)延時(shí)加電l-2s，使連桿在水平鎖緊位置充分到位，而電機(jī)在此時(shí)輸出額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)堵轉(zhuǎn)，之后控制電機(jī)輸入電流減小為額定電流的1／2，繼續(xù)維持?jǐn)[桿向下的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，電機(jī)還是堵轉(zhuǎn)工作只是功率減小，其力矩足以鎖定欄桿不被輕易抬起，其發(fā)熱量會(huì)通過電機(jī)殼散熱達(dá)到平衡，不會(huì)燒壞電機(jī)和影響壽命。欄桿處于水平鎖定位置時(shí)，如果設(shè)備斷電電機(jī)鎖緊力矩失去，欄桿被內(nèi)部預(yù)先調(diào)緊的平衡彈簧拉起。國(guó)內(nèi)一般水平的欄桿采用曲柄在連桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置自鎖欄桿抬起，由于受機(jī)構(gòu)精度和穩(wěn)定性影響，有時(shí)不可靠；而采用蝸輪蝸桿減速器的反向自鎖功能是很有效的方案。但缺點(diǎn)是停電后要靠人工回轉(zhuǎn)復(fù)位。如采用電機(jī)的制動(dòng)裝置鎖緊，其體積大且可靠性、穩(wěn)定性要求高，一般較少采用。所以，可堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的技術(shù)應(yīng)用決定了欄桿自鎖技術(shù)水平，而這種電機(jī)設(shè)計(jì)尤為特殊且技術(shù)難度大。 高可靠高智能的防護(hù)功能為防止車輛水平?jīng)_撞欄桿時(shí)，破壞沖力傳遞到設(shè)備內(nèi)的主要部件，損壞欄桿機(jī)主體，欄桿本身應(yīng)有抗撞緩沖裝置，為防止欄桿誤動(dòng)作后砸車或下落過程中傷人，在欄桿臂上安裝超聲波測(cè)距傳感器，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)中緊?；蚍崔D(zhuǎn)來保護(hù)車輛或行人。也可采用高密聚氨脂材料做欄桿，既減輕了欄桿阻力和慣量，也緩沖了砸擊力量。 選題目標(biāo)： 此畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來源于生產(chǎn)實(shí)際，主要完成對(duì)確定彈簧配重的電動(dòng)欄桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于生產(chǎn)的順利進(jìn)行及生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的精度保證起著至關(guān)重要的作用。因此，設(shè)計(jì)一種高精度的電動(dòng)欄桿機(jī)具有較大的實(shí)用價(jià)值。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。 4.選題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問題 主要內(nèi)容： 彈簧平衡系統(tǒng)是在內(nèi)部輸出軸上設(shè)計(jì)彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)——擺臂和彈簧裝置，靠?jī)?nèi)部平衡機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)平衡欄桿升降時(shí)的阻力矩，使任意位置系統(tǒng)總力矩近似為零，充分利用動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，最大限度地減小驅(qū)動(dòng)功率、滿足系統(tǒng)抗外加干擾載荷、延長(zhǎng)機(jī)體壽命。因?yàn)闄跅U阻力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的垂直轉(zhuǎn)角成正弦比例變化，所以，彈簧平衡系統(tǒng)也應(yīng)跟蹤產(chǎn)生近似正弦比例的力矩。由于拉簧隨欄桿轉(zhuǎn)角變化，其拉力和力臂的大小方向都在變化，故力矩的動(dòng)態(tài)變化無簡(jiǎn)單規(guī)律可循。因而設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了多個(gè)連續(xù)變量的理論計(jì) 算，必須采用有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。 在本次設(shè)計(jì)中，擬應(yīng)用到的文獻(xiàn)涉及機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)類，機(jī)械繪圖類，機(jī)械工程控制類，機(jī)械工程材料和力學(xué)以及彈簧配重的電動(dòng)欄桿的資料，在設(shè)計(jì)過程中這些材料可以首先幫我們從整體上了解與彈簧配重的電動(dòng)欄桿相關(guān)的技術(shù)以及現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)；其次，利用這些資料，可以在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方案的初步制定；最后，機(jī)器人臂設(shè)計(jì)過程中的所需材料的選擇，設(shè)計(jì)與校核計(jì)算，運(yùn)動(dòng)過程的控制以及其他的注意事項(xiàng)，都可以在相關(guān)文獻(xiàn)資料中得到一些指導(dǎo)與幫助。 擬解決的主要問題:在前期得做好各項(xiàng)準(zhǔn)備，要查閱大量的文獻(xiàn)了解彈簧配重的電動(dòng)欄桿的的結(jié)構(gòu)，并在CAD，上畫出這個(gè)零件，認(rèn)真去了解它的結(jié)構(gòu)，這當(dāng)中就需要一些工具書比如機(jī)械手冊(cè)，以及有關(guān)教材及參考資料，最后如果有需要還可以選擇去工廠調(diào)研，以上條件具備完成本課題所需的工作條件。 5.主要參考文獻(xiàn)(須包括書名、作者、出版年和出版社名稱等) [1] 王安岑，武吉梅.畫法幾何與機(jī)械制圖[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社[M]，2001 [2] 尚久浩. 《自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社,2006． [3] 顧曉勤.工程力學(xué)ⅠⅡ[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008． [4] 盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008． [5] 單輝祖. 材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社， 2010． [6] 吳琰琨. 液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M] ．北京：人民郵電出版社,2008． [7] 張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2001（2）：45～49. [8] 馮開平，左宗義.畫法幾何與機(jī)械制圖[M].華南理工大學(xué)出版社，200（3）：51～60. [9] 顧崇銜.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1999（6）：11. [10] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].高等教育出版社，2002（4）：79～83. [11] 華東紡織工學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 天津大學(xué)．機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)[S]．上海科學(xué)技術(shù)出版社．1979（5）：15～21. [12] 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) [13] 邱宣懷．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．高等教育出版社．2004（2）：49～51. [14] 李華，李煥峰．機(jī)械制造技術(shù)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社出版．2003（5）：33～37 [15] 葉偉昌 ，林崗副．機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]．機(jī)械工業(yè)出版社出版．2008（2）：56～62. [16] ClavelR .Delta,a fast robot wth parallel geometry. TheInt. Symposium on in dustrial robots( ISIR),Sydney,Australia,1998,91-100. [17]SoedelW.Design and mechanics of compressor valves[M].Purdue University，West Lafayette，IN 47907，1984 [18]Graham T. Smith.CNC machining technology[M].London: Springer-Verlag， 1993：105-144. [19]Machine tool design handbook[M].New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Co. Ltd.，1982：114-136. 6.在規(guī)定時(shí)間段內(nèi),論文(設(shè)計(jì))內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃 2015.12.11—2016.1.6 完成開題報(bào)告。 2016.01.7—2016.02.20 進(jìn)行課題研究或項(xiàng)目開發(fā)與設(shè)計(jì)，完成具體設(shè)計(jì)任務(wù)，并繪制相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，撰寫畢業(yè)論文。 2016.02.21—2016.04.14 中期檢查，內(nèi)容包括：《選題表》、《任務(wù)書》、《開題報(bào)告》、《畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度表》、《文獻(xiàn)綜述》、《外文資料翻譯》和《畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表》。 2016.04.16—2016.05.05 完成提交畢業(yè)設(shè)計(jì)。 2016.05.06—2016.05.25 答辯。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字: 年 月 日 備注: 1.課題類型分為論文、設(shè)計(jì)。 2.課題來源分為自擬、指導(dǎo)教師命題、教育廳項(xiàng)目等等。 商 丘 工學(xué)院 2015-JXLW 專業(yè)代碼-編號(hào) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 彈簧配重的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 小三號(hào)黑體居中（下同） 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 提交日期 年 月 日 III 誠(chéng)　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(xué)校有關(guān)規(guī)定,恪守學(xué)術(shù)規(guī)范,此畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中均系本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成,沒有剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果,沒有篡改研究數(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)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：　　　　　　　 　　　　　年　　　月　　　日　 摘 要 電動(dòng)欄桿機(jī)在道路，橋梁，隧道，港口，場(chǎng)區(qū)的禁行管理大規(guī)模使用的設(shè)備小型機(jī)電一體化的有機(jī)結(jié)合，機(jī)械，電氣，控制。其被設(shè)計(jì)為產(chǎn)品倍的壽命的功率消耗的技術(shù)水平電動(dòng)欄桿系統(tǒng)，可靠性很大的影響，這樣的設(shè)計(jì)和時(shí)代的發(fā)展，所討論的測(cè)試，必須具有足夠的技術(shù)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。 勁量的工作原理：圍欄系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制，然后靠制度或機(jī)制上要慢于欄桿發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在垂直和橫向擺動(dòng)之間的循環(huán)。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。 彈簧秤系統(tǒng)是電動(dòng)欄桿機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接決定指標(biāo)欄桿設(shè)備，產(chǎn)品的可靠性和壽命大大。為了解決這一關(guān)鍵技術(shù)，產(chǎn)品，平衡欄桿正弦規(guī)律將拖累扭矩彈簧平衡系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，目標(biāo)函數(shù)，遺傳算法的數(shù)學(xué)模型來同步高電位，適應(yīng)性廣。 關(guān)鍵詞：彈簧秤;遺傳算法，優(yōu)化設(shè)計(jì);電動(dòng)欄桿 VII Abstract Electric fence machine is a mechanical, electrical, control organic combination of small electromechanical integration equipment, widely used in the forbidden line management of roads, bridges, tunnels, ports, field area. Electric fence systems designed for the technical level of the power consumption of the product life times, reliability great impact, so the design and development time, the corresponding key technical design must have an adequate theoretical basis. ? ???Electric fence works: railing system by driving the motor rotation control, and then rely on a system or mechanism to decelerate the motor rotation into a railing in a loop between the vertical and horizontal swing. Electric fence should have a self-locking, feedback, protection and other functions, and has an interface with a number of ancillary equipment. Spring balance system is one of the key technologies of electric fence machine product design directly determines the power consumption indicators railing machines, product reliability and service life greatly. To solve this critical technology, this article will be able to synchronize balance railing sine law drag torque spring balance system, a mathematical model of optimization design, the objective function, genetic optimization algorithm has strong ability and wide adaptability. Key Words：spring balance; genetic algorithms; optimization design; electric fence 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 選題背景與意義 1 1.2 電動(dòng)欄桿的使用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1 1.3 主要內(nèi)容 3 1.4 擬解決的主要問題 3 第2章 彈簧配重的電動(dòng)欄桿結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4 2.1概述 4 2.2結(jié)構(gòu)方案 4 第3章 彈簧配重的電動(dòng)欄桿連桿傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 6 3.1內(nèi)部彈簧平衡系統(tǒng)的優(yōu)化 6 3.2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的速度和加速度特性 8 3.3 電機(jī)及減速系統(tǒng)選型 9 3.4 系統(tǒng)自鎖方案 10 3.5 高可靠高智能的防護(hù)功能 11 3.6 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.6.1確定設(shè)計(jì)變量 18 3.6.2建立目標(biāo)函數(shù) 18 3.6.3確定約束條件 19 3.6.4寫出優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 20 3.7 機(jī)構(gòu)受力分析 21 3.8 齒輪傳動(dòng)計(jì)算 22 3.9 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 3.9.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 24 3.9.2按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 25 3.9.3軸的剛度計(jì)算概念 25 3.9.4軸的設(shè)計(jì)步驟 25 3.10各軸的計(jì)算 26 3.10.1高速軸計(jì)算 26 3.10.2中間軸設(shè)計(jì) 28 3.10.3低速軸設(shè)計(jì) 31 3.11軸的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 34 3.11.1高速軸設(shè)計(jì) 34 3.11.2中間軸設(shè)計(jì) 34 3.11.3 低速軸設(shè)計(jì) 34 3.11.4高速軸的驗(yàn)證 35 3.12 軸承的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 35 3.12.1軸承種類的選擇 35 3.12.2深溝球軸承結(jié)構(gòu) 35 3.12.3軸承計(jì)算 37 第4章 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算 39 4.1 離合器型選擇 39 4.2 離合器牙齒數(shù)的選擇 39 4.3 離合彈簧參數(shù)選設(shè)出 39 4.4 欄桿臂外端部砸車力的計(jì)算 40 4.5離合器材料選設(shè)出 40 第5章 彈簧配重裝置設(shè)計(jì) 41 5.1 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 41 5.2 電路部分設(shè)計(jì)（單片機(jī)） 44 5.2.1 簡(jiǎn)介 44 5.2.2 系統(tǒng)工作原理 45 5.2.3 控制電機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 46 5.2.4 本章小結(jié) 47 總結(jié)與展望 48 致 謝 49 參 考 文 獻(xiàn) 51 第1章 緒論 1.1 選題背景與意義 這幾年來，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展很快，中國(guó)的城市化水平也加大步伐發(fā)展，以提高人民生活水平的提高，汽車的數(shù)量正在增加。截至2003年底，中國(guó)的個(gè)人汽車的所有權(quán)是12427672。在這些中，對(duì)于比一個(gè)個(gè)人汽車4890387,2002更增加了1462441，增加了42.7％。汽車數(shù)量是由于整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，同時(shí)顯著在停車場(chǎng)的設(shè)計(jì)，合理的解決城市交通量，不僅給城市的充電，安全，必須加強(qiáng)正常運(yùn)作的重要組成部分，提高了停車場(chǎng)的小區(qū)。技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)的文明和人民的進(jìn)步，已經(jīng)不能滿足傳統(tǒng)停車場(chǎng)管理，更安全，更高效的停車場(chǎng)門系統(tǒng)和工作人員，小區(qū)物業(yè)的阻隔居民的它是為了確保安全。通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)控制，然后，在垂直和水平擺動(dòng)的欄桿系統(tǒng)中，為了減速的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)到循環(huán)的欄桿上，是依賴于系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)上：電動(dòng)欄桿作品。電動(dòng)欄桿，自鎖，反饋，有保護(hù)等功能，你需要有一個(gè)具有大量外圍設(shè)備的接口。 1.2 電動(dòng)欄桿的使用現(xiàn)狀及發(fā)展前景 我們是同一種門的自動(dòng)增加，在收費(fèi)站的入口處并由此可以看出秋天鱒魚同樣的事情化合物的道路，這是電動(dòng)欄桿。電動(dòng)欄桿的發(fā)明，來緩解顯著的收費(fèi)站工作人員的任務(wù)，沒有他們需要人工唯一的障礙，你以同樣的方式和以前一樣自由，吊裝，它是由車輛控制下降后，就可以控制電動(dòng)?xùn)艡冢阈枰磿r(shí)間和稅收開關(guān)浪費(fèi)。城市化速度加快，在中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施和住房建設(shè)，越來越多的需求是通過增加停車扶手的數(shù)量相匹配。 車禍功能電動(dòng)?xùn)艡冢很囕v感應(yīng)線圈面積，如果你能防止汽車爆炸欄桿臂自動(dòng)抬起欄桿將在比水平臂角度15°以下的范圍。 需要：自動(dòng)泊車極，因?yàn)槟憬?jīng)常使用，這樣一來，影響到自己的生活，你會(huì)被不同程度的損壞。該碰撞要求，您將需要越來越多地處理。不管怎么樣的停車場(chǎng)的具有電動(dòng)欄桿的入口，電動(dòng)欄桿是，不僅是有可能，有門的公寓，不適合停車門的各種細(xì)胞。其中，為了提高它，以改善自己的生活，為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期我們，您將需要處理的影響的問題日益嚴(yán)重。 發(fā)展前景： 電動(dòng)欄桿是為了解決停車問題，大城市的有效途徑。土地資源的限制，在全市亞洲特別顯示，因?yàn)樵诖蟪鞘械臓顟B(tài)下，更廣泛的機(jī)械式停車設(shè)備在亞洲使用，亞洲大部分地區(qū)顯示當(dāng)前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，日本，韓國(guó)，中國(guó)停車市場(chǎng)，和其他地點(diǎn)。 該技術(shù)在亞洲的電動(dòng)欄桿，從20世紀(jì)60年代機(jī)電動(dòng)欄桿的研發(fā)，生產(chǎn)，銷售，開始從事服務(wù)，已通過40多年的歷史日本發(fā)源地。日本目前，該公司生產(chǎn)的200家企業(yè)，約生產(chǎn)，一直從事機(jī)械車庫(kù)和設(shè)備的開發(fā)約100或更多的機(jī)器電動(dòng)欄桿，和大型企業(yè)的新，你有IHI，日精，三菱重工。今年以來日本的作業(yè)機(jī)停車場(chǎng)，90年超過10萬輛。目前日本3000000，傳送主提升和電動(dòng)欄桿已放置待上面使用一個(gè)機(jī)械式停車。日本，多級(jí)提升和垂直升降型，循環(huán)型，垂直循環(huán)類，其它產(chǎn)品級(jí)便于升降的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械電動(dòng)欄桿技術(shù)的韓國(guó)協(xié)會(huì)是日本技術(shù)的衍生物。自從開始在20世紀(jì)80年代到70年代中期，在行業(yè)內(nèi)，消化和本地化生產(chǎn)后，在上世紀(jì)90年代，它開始推出開始進(jìn)入使用階段，日本技術(shù)。這些階段為了得到政府近年來非常重要的，各種機(jī)械和電子圍欄普遍發(fā)展和使用，因?yàn)樗尤氲巾n國(guó)，增速在30％左右。目前，韓國(guó)是電動(dòng)欄桿行業(yè)已進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。 此前歐洲，德國(guó)，從事意大利電網(wǎng)和其他歐洲國(guó)家的開發(fā)和生產(chǎn)。好公司：我喜歡意大利Sotefin，國(guó)際米蘭，巴黎德國(guó)。對(duì)于歐洲的土地資源相對(duì)豐富，但表現(xiàn)并不在停車場(chǎng)的問題十分突出，電動(dòng)?xùn)艡诘膽?yīng)用量不是很大。此外，通路，是非常好的大多數(shù)應(yīng)用程序的多個(gè)產(chǎn)品被轉(zhuǎn)移到解除堆疊產(chǎn)物。德國(guó)，歐洲國(guó)家如意大利，胡同的主要產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。中國(guó)在80年代初的發(fā)展，它開始使用機(jī)器電動(dòng)欄桿。在80年代初的階段，尤其是汽車的家庭后，逐步擴(kuò)大電動(dòng)欄桿的應(yīng)用，在汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和建筑行業(yè)，90年代以來，有，??形成了引進(jìn)，開發(fā)，一個(gè)新的電動(dòng)欄桿行業(yè)在制造業(yè)利用有電動(dòng)欄桿相結(jié)合，開發(fā)的初始階段，已涉及約100號(hào)，生產(chǎn)承載目前超過50家制造商的公司。 目前，逐漸重視國(guó)內(nèi)研究電動(dòng)欄桿，技術(shù)研究機(jī)構(gòu)和眾多domestic've高校進(jìn)行投資的工作，它已成為電動(dòng)欄桿的各個(gè)方面。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)，訪問策略，可靠性分析，研究和生產(chǎn)技術(shù)，我們已經(jīng)設(shè)出得了一系列的成果。與此同時(shí)，國(guó)家也提高了，這是關(guān)系到進(jìn)一步發(fā)展和停車法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃指導(dǎo)，加強(qiáng)技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化，我們已經(jīng)制定了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)欄桿。在另一方面，中央政府和地方政府，法律的規(guī)定，出臺(tái)了一系列停車場(chǎng)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃管理的發(fā)展。自2004年以來，國(guó)家工商總局檢疫質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)和許可審核工作的電動(dòng)欄桿的公司，而不是在2005年3月31日，規(guī)定，不得從事生產(chǎn)的企業(yè)的電動(dòng)欄桿工作生產(chǎn)許可證被收購(gòu)。 從1980年代末，中國(guó)的停車產(chǎn)業(yè)在城市地區(qū)后，經(jīng)過10多年的發(fā)展，已形成了現(xiàn)在了一定的規(guī)模，在發(fā)展的初期階段，車庫(kù)建設(shè)剛剛開始，在一些在車庫(kù)中的機(jī)器的城市它仍是空白。停車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也有一些問題還是：第一，大部分電動(dòng)欄桿公司其他都是中小型企業(yè)，具有一定規(guī)模，發(fā)展不平衡，以及有關(guān)大型20大中型骨干企業(yè)弱形成的，技術(shù)，缺乏自主開發(fā)能力，依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)圖紙，。第二，產(chǎn)品的范圍內(nèi)增加，是質(zhì)量，可靠性，安全性，耐久性是一個(gè)很大的問題，有一種技術(shù)水平，很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量。三，停車產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)開始發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)是殘酷的，目前整體產(chǎn)能過剩，價(jià)格低，且部分產(chǎn)品，已經(jīng)跌破行業(yè)平均成本你。 1.3 主要內(nèi)容 　當(dāng)提起扶手，使總的時(shí)刻是哪里接近零系統(tǒng)，以利用運(yùn)動(dòng)和勢(shì)能的全額，通過電阻的動(dòng)態(tài)平衡時(shí)刻的內(nèi)部平衡機(jī)構(gòu)，臂和彈簧裝置 - 彈簧平衡系統(tǒng)，輸出軸彈簧能量?jī)?chǔ)存機(jī)構(gòu)的房子被設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換，以延長(zhǎng)和填充系統(tǒng)的抗干擾加負(fù)荷壽命的主體的驅(qū)動(dòng)力最小化。由于角度的旋轉(zhuǎn)成比例的垂直扶手阻力矩和正弦變化，彈簧平衡系統(tǒng)，所以將需要產(chǎn)生一個(gè)近正弦波跟蹤扭矩的百分比。扶手的角度被改變，因?yàn)樵搹埩妥兓谋鄣姆较虻拇笮。驗(yàn)楹?jiǎn)單的規(guī)則和張力彈簧必須遵循轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)變化。因此，設(shè)計(jì)一種理論認(rèn)為存在著必須采設(shè)出有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)的想法連續(xù)變量的計(jì)算一個(gè)以上的。 在本設(shè)計(jì)中，包括可以成為第一個(gè)機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)類，機(jī)械拉絲級(jí)，機(jī)械工程控制，機(jī)械工程材料和機(jī)械，以及彈簧配重電動(dòng)欄桿在這些材料的設(shè)計(jì)過程中的信息它會(huì)在我們了解了整個(gè)春天重電動(dòng)欄桿相關(guān)技術(shù)，發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在的文學(xué)被應(yīng)用，一些國(guó)內(nèi)外;第二，利用這一信息是合理的，你設(shè)計(jì)過程初步結(jié)構(gòu)分析，并能夠開發(fā)一種設(shè)計(jì)方案;在最后，電選擇，設(shè)計(jì)，計(jì)算和動(dòng)作控制，根據(jù)需要在臂設(shè)計(jì)處理材料以檢查扶手的其它注釋，我們，你可以得到一些相關(guān)文獻(xiàn)的指導(dǎo)和幫助。 1.4 擬解決的主要問題 在早期的日子里做準(zhǔn)備跟很多文獻(xiàn)，以了解重電動(dòng)欄桿的彈簧結(jié)構(gòu)，在CAD，將需要一些工具，比如自己喜歡的書，精心繪制上部分機(jī)器手冊(cè)理解它的結(jié)構(gòu)，以及相關(guān)的材料和引用，而且，當(dāng)有必要能夠選擇的植物的研究，最后，在上述條件下，該項(xiàng)目它已經(jīng)以完成必要的操作條件得到滿足。 51 第2章 彈簧配重的電動(dòng)欄桿結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2.1概述 通常情況下，電動(dòng)欄桿是具有機(jī)械傳動(dòng)，電機(jī)，皮帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減速曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)蝸輪通過皮帶傳動(dòng)的工作，通過一個(gè)曲柄機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)該搖臂電梯扶手減速齒輪的輸出軸。因?yàn)樵谝粋€(gè)水平或垂直位置的扶手。一些電動(dòng)欄桿低速電機(jī)，直驅(qū)電機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 2.2結(jié)構(gòu)方案 示意圖如圖2.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)表示，經(jīng)營(yíng)主體結(jié)構(gòu)和工作原理如下。曲軸由一整周的一個(gè)點(diǎn)減速齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)A的中心，以搖擺驅(qū)動(dòng),;，繞點(diǎn)D，齒條4 3儲(chǔ)物柜90度角;鏈路2連接到硬盤搖桿5扶手臂; 6通常扶手的平衡的平衡驅(qū)動(dòng)臂后，已經(jīng)由生產(chǎn)商，張力彈簧，以便采設(shè)出平衡指定的扶手臂的重量是不大于幾個(gè)5N?米的時(shí)刻。曲柄下限位置的AC'，升高至豎直位置逆時(shí)針帳戶扶手臂，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以定位光盤搖桿擺動(dòng)， 曲柄儲(chǔ)物柜到水平位置，順時(shí)針打開扶手的胳膊把最好的極端立場(chǎng)，將繼續(xù)在船上的位置旋轉(zhuǎn)到“逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 圖2.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的示意圖 基于上述，這種類型的電動(dòng)欄桿的是，它產(chǎn)生了大量的人員傷亡，它打破了屋頂造成的經(jīng)濟(jì)損失，一旦分手擋風(fēng)玻璃，爆出誰住扶手手臂秋車輛，我們沒有機(jī)械安全裝置。上電動(dòng)欄桿滑動(dòng)，桿，減速和其它連接機(jī)械變形或損壞，主軸（圖在D 1）為的另一方面，汽車運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件，當(dāng)阻塞引起搖桿。 我們，該裝置的缺點(diǎn)，以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，以克服通過使用低成本，適應(yīng)機(jī)電動(dòng)欄桿的安全裝置而設(shè)計(jì)的。在主軸喬電動(dòng)欄桿安裝，是3乳溝之間的結(jié)合，行客，因?yàn)橥ㄟ^當(dāng)你打破了汽車離合器的下降過程中扶手的手臂，沒有粘合在一起圖的如此升：有一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)特征扶手的手臂不在于它是壞的，打破了車，掉下來，它會(huì)自動(dòng)返回到正常位置。您可以以此為極大地提高了安全使用電動(dòng)欄桿?；虬l(fā)生電源故障，當(dāng)電動(dòng)欄桿，欄桿是在與文獻(xiàn)要求，因?yàn)槠嚨牧髁?，所以可以人為地提高所述臂處于垂直位置[3] 5,4,7條。圖2.2是示意機(jī)械的安全裝置。圖1是，主軸，是在左側(cè)和框架的滾動(dòng)軸承的右端，圖2是一個(gè)雙圓螺母，彈簧保持與3滾珠螺母接觸，這是一個(gè);圖4是一個(gè)彈簧座，5的離合器，其中圖搖桿3升，同一構(gòu)件，主軸，其在左抵抗彈簧座，圖之間形成間隙6是右離合器，它主要聯(lián)軸器并且，以形成具有在所述主軸轉(zhuǎn)軸的肩部的右端面的鍵接觸。左側(cè)離合器的端部，和臂的6.的彈簧懸掛配重，7扶手5臂對(duì)應(yīng)于該圖中一升，最右側(cè)已被連接到固定心軸。 圖2.2 機(jī)械式安全裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 離合器，如果剩余在圖1中，1搖桿主片是由在如下圖2擺動(dòng)所示，用于驅(qū)動(dòng)扶手臂下降時(shí)，連接離合器轉(zhuǎn)矩傳遞齒在右離合器坡度箭頭的方向驅(qū)動(dòng)它顯示之間的摩擦。當(dāng)扶手吊桿降低的障礙，阻擋相當(dāng)于施加到與在相反方向的擺動(dòng)臂扶手，以顯示對(duì)夫妻的時(shí)刻，在此時(shí)刻對(duì)夫妻的制作的，以推動(dòng)該離合器的左側(cè)，滑動(dòng)牙產(chǎn)生一斜面，所述離合器被釋放扶手臂停止下降。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍然更衣室光盤的時(shí)鐘圖1是上限位置CD被放置在反時(shí)針方向，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，該扶手的擺動(dòng)和繼續(xù)工作，以便擺動(dòng)釋放下巴下限位置RD所以驅(qū)動(dòng)臂，也是在該圖中，直工作時(shí)與離合器的齒相結(jié)合。 2在相反的方向，被阻止并返回到原來的直立位置扶手臂。被用于減少旋轉(zhuǎn)過程中的摩擦離合器圖2彈簧座，左側(cè)的左側(cè)。自由升降臂扶手，因?yàn)檫@兩個(gè)離合器的被截止砸車，圓螺母用于調(diào)整工作的彈簧載荷以改變兩個(gè)部件之間的摩擦離合器后釋放。 第3章 彈簧配重的電動(dòng)欄桿連桿傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 第3章 彈簧配重的電動(dòng)欄桿連桿傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 3.1內(nèi)部彈簧平衡系統(tǒng)的優(yōu)化 彈簧平衡系統(tǒng)是在內(nèi)部輸出軸上設(shè)計(jì)彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)---擺臂和彈簧裝置，靠?jī)?nèi)部平衡機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)平衡欄桿升降時(shí)的阻力矩，使任意位置系統(tǒng)總力矩近似為零，充分利用動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，最大限度地減小驅(qū)動(dòng)功率、滿足系統(tǒng)抗外加干擾載荷、延長(zhǎng)機(jī)體壽命。因?yàn)闄跅U阻力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的垂直轉(zhuǎn)角成正弦比例變化，所以，彈簧平衡系統(tǒng)也應(yīng)跟蹤產(chǎn)生近似正弦比例的力矩。由于拉簧隨欄桿轉(zhuǎn)角變化，其拉力和力 臂的大小方向都在變化，故力矩的動(dòng)態(tài)變化無簡(jiǎn)單規(guī)律可循。因而設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了多個(gè)連續(xù)變量的理論計(jì)算，必須采用有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。 如圖3.1、3.2所示，起始位置時(shí)擺臂OA與彈簧原長(zhǎng)PA的夾角為a ；轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于擺臂與欄桿同固定在輸出軸上始終成y夾角，所以擺臂從OA轉(zhuǎn)到OB時(shí)，欄桿由OC轉(zhuǎn)到OC’位置，擺臂轉(zhuǎn)角和欄桿轉(zhuǎn)角均為θ，θ的設(shè)出值范圍是0—90。。擺臂OA=OB=R、彈簧原長(zhǎng)PA=L、彈簧伸長(zhǎng)后長(zhǎng)PB=L1，彈簧 、欄桿長(zhǎng)度OC=Lo為定值。 圖3.1　電動(dòng)欄桿內(nèi)部機(jī)構(gòu)示意圖 圖3.2　彈簧平衡系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖 彈簧的伸長(zhǎng)量δL=PB—PA=L。一L，將彈簧的伸長(zhǎng)量分解后，與OB垂直方向上的伸長(zhǎng)量為： M=K×δL ×R=K×(Ll—L)×sinβ ×R (3) 由式(1)、(2)、(3)分析，得出與力矩M有關(guān)的參數(shù)為：K 、R、L、a 、θ。 因?yàn)镵為定值，設(shè)出R為定值，θ為函數(shù)變量；只有L、 a為需要優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量。 本設(shè)計(jì)的目的是使拉簧產(chǎn)生的力矩曲線M(θ)逼近欄桿的阻力矩曲線θ)=MgLosinθ，去掉常量因素MgLo、K就是使M(θ)曲線逼近F(θ) sinθ曲線。所以得出優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)為： 本優(yōu)化設(shè)計(jì)采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 試算過程中選設(shè)出的選擇概率sP=0．3；交叉概率CP=0．6；變異概率MP=0．1；擺臂OA=R=150 naIn。 程序經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，解算結(jié)果為： L =100．008533497748(mm) A== 132．486983199487(。) 平衡后偏差結(jié)果：統(tǒng)計(jì)偏差平均值為2．36％ ；最大偏差發(fā)生在轉(zhuǎn)角為51。的位置，偏差值為7．08％。平衡力矩曲線與阻力矩曲線的比較如圖3所示。平衡后偏差結(jié)果：統(tǒng)計(jì)偏差平均值為2．36％ ；最大偏差發(fā)生在轉(zhuǎn)角為51。的位置，偏差值為7．08％。平衡力矩曲線與阻力矩曲線的比較如圖3.3所示。 圖3.3　平衡力矩曲線與阻力矩曲線比較圖 利用優(yōu)化后的L、 a可以確定彈簧相對(duì)于擺臂的初始固定位置，彈簧平衡機(jī)構(gòu)的幾何尺寸就精確得出。再通過L、K、δLmax就可確定彈簧的設(shè)計(jì)參數(shù)。實(shí)際應(yīng)用中適當(dāng)預(yù)緊彈簧使其有一定初拉力，對(duì)克服機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)摩擦阻力很有必要，從理論上對(duì)彈簧的力矩曲線形狀沒有影響，為整體動(dòng)態(tài)平衡欄桿阻力矩提供了一定余度。根據(jù)欄桿材質(zhì)長(zhǎng)度調(diào)整彈簧并聯(lián)根數(shù)以適應(yīng)平衡效果。 本平衡優(yōu)化的最大偏差值作為電機(jī)選型時(shí)的負(fù)載阻力矩條件為: 3.2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的速度和加速度特性 上的仔細(xì)分析負(fù)載特性電動(dòng)欄桿，扶手由內(nèi)部阻力轉(zhuǎn)矩平衡彈簧，最終傳動(dòng)輸出軸的負(fù)載電阻扭矩較小的情況下。但是，您將無法忽視的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的扶手。對(duì)于扶手轉(zhuǎn)動(dòng)的1.5?3米的半徑，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)到停止的慣性的影響，并順暢一個(gè)顯著效果。因此，使用的屏障的最終傳動(dòng)的齒輪的一部分，執(zhí)行慣性先前接近關(guān)閉停止位到端部位置，必須內(nèi)，以便吸收橡膠彈簧的沖擊能量它已被設(shè)計(jì)。這是，能夠當(dāng)運(yùn)行停止位置抖動(dòng)扶手，影響，從而影響的可靠性和壽命，無法避免。您可以使用一個(gè)更好的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。使用最終驅(qū)動(dòng)曲柄搖桿設(shè)計(jì)執(zhí)行停止位率接近本身為零，因此它可以充分利用系統(tǒng)的鏈接速度快的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，[2]內(nèi)部基本對(duì)系統(tǒng)的慣性影響，而外欄桿有些愕然顫動(dòng)最終將顯著改善。你需要考慮到加速的慣性帳戶更衣室的變化，當(dāng)你啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為了克服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是由主要因素消耗的負(fù)載功率加快。通過的速度和加速度的分析連鎖分析，然后確定在啟動(dòng)角加速度軸的最大速度和最大負(fù)荷。如圖3.4。 圖3.4　連桿機(jī)構(gòu)圖 設(shè)曲柄欄桿機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件L1的角位移Φ1，角速度Φ1和角加速度Φ1 。 擺桿L3的速度分析公式： 根據(jù)以上公式可求出輸出軸角速度和角加速度，為電機(jī)選型提供理論參考。 3.3 電機(jī)及減速系統(tǒng)選型 電機(jī)功率計(jì)算不僅要滿足克服負(fù)載阻力矩，還要有足夠的功率使負(fù)載作加速運(yùn)動(dòng)。選型時(shí)電機(jī)功率式子列得：為： 式子里，---電機(jī)的額定功率，w； ---傳動(dòng)效率； ---負(fù)載軸上的阻力矩，Nm； ---負(fù)載軸最大角速度，; ---負(fù)載軸最大角加速度，；， ---負(fù)載軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 。 根據(jù)電機(jī)額定功率計(jì)算預(yù)選電機(jī)型號(hào)后，還需進(jìn)行電機(jī)過載能力的驗(yàn)證。 式子里，---電機(jī)和負(fù)載總摩擦力矩，Nm； ---減速器效率； ---負(fù)載軸上的阻力矩，Nm； ---負(fù)載軸最大角速度， ； ---負(fù)載軸最大角加速度，； ---負(fù)載軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，； ---轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，； Z---傳動(dòng)比； ---電動(dòng)機(jī)力矩過載系數(shù)； ---電機(jī)的額定力矩，Nm； ---折合到電動(dòng)機(jī)軸上的最大負(fù)載力矩，Nm。 如果電機(jī)選用的不是減速力矩電機(jī)，那么，減速器應(yīng)選擇傳動(dòng)效率高、噪聲低、溫升小、體積緊湊型。建議選用圓弧齒圓柱蝸桿減速器，其特點(diǎn)為： ① 由于蝸輪和蝸桿凸凹齒合，降低了齒面應(yīng)力，增強(qiáng)了齒面強(qiáng)度； ② 接觸線與圓周速度夾角大部分在40。一90。之間，容易形成液體潤(rùn)滑，齒面摩擦系數(shù)小，所以效率高、溫升低； ③該齒形合理減薄了蝸桿齒厚，增強(qiáng)了蝸輪齒根厚，因此蝸輪抗彎強(qiáng)度大。 前面已初步估計(jì)出了驅(qū)動(dòng)力矩，電機(jī)的功率。 在實(shí)際的操作中，電動(dòng)欄桿的驅(qū)動(dòng)，使用的電機(jī)類型主要有力矩電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)等?？紤]到力矩電機(jī)通過改變脈沖頻率來調(diào)速。能夠快速啟動(dòng)、制動(dòng)，有較強(qiáng)的阻礙偏離穩(wěn)定的抗力。又由于這里的位置精度要求并不高，而力矩電機(jī)在電動(dòng)欄桿無位置反饋的位置控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 這里選定力矩電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，考慮到在實(shí)際的選擇中應(yīng)考慮到一定的裕度。 這里選用的是杭州日升生產(chǎn)的永磁感應(yīng)子式力矩電機(jī)： 型號(hào)：130BYG2501； 步距角：0.9/1.8度； 電壓：120-310v 相數(shù)：2 ； 電流：6 A; 靜轉(zhuǎn)矩：270； 空載運(yùn)行頻率：； 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：； 3.4 系統(tǒng)自鎖方案 在使用電動(dòng)欄桿的，扶欄的水平方向，它必須有一個(gè)自鎖功能，以防止人體升降扶手關(guān)閉位置。 ，可以停止扭矩，在單相電動(dòng)機(jī)中使用磁性欄桿高級(jí)國(guó)外產(chǎn)品，電機(jī)不會(huì)損壞電機(jī)，可能會(huì)中斷在任何位置工作，并且，不僅有導(dǎo)熱油脂的熱傳導(dǎo)性良好擴(kuò)散到任何殼熱熱量迅速，以確保電機(jī)線圈不生銹。為了實(shí)現(xiàn)檔位鎖扶手下正在進(jìn)行的工作，它依賴于這一核心技術(shù)。其原理是，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的扶手，以水平位置后，電機(jī)繼續(xù)延遲鎖定桿，功率-1?2S以便到位完全水平，此時(shí)，電機(jī)額定值的轉(zhuǎn)矩輸出，其控制電動(dòng)機(jī)的輸入，后電流繼續(xù)失速減小到額定電流的1/2，向下擺錘或電機(jī)失速工作僅功率的降低延續(xù)的旋轉(zhuǎn)扭矩，通過馬達(dá)殼體，不能轉(zhuǎn)矩扶手容易地釋放，并且達(dá)到足以熱平衡鎖定發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)，它不影響燒傷和壽命。如果在鎖定時(shí)設(shè)備斷電緊固力矩電機(jī)，扶手在水平位置，扶手被拉緊內(nèi)部預(yù)處理游絲。 國(guó)內(nèi)一般水平，有時(shí)穩(wěn)定，機(jī)構(gòu)不可信扶手的準(zhǔn)確性，提高曲柄連桿機(jī)構(gòu)的自鎖扶手死點(diǎn)位置;以及利用蝸輪蝸桿減速機(jī)是非常自鎖功能，逆轉(zhuǎn)是一種有效的方案。缺點(diǎn)是即使在功率是依賴于手動(dòng)旋轉(zhuǎn)復(fù)位。這種一般性馬達(dá)鎖制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)很少使用的，體積大，可靠性，高穩(wěn)定性的要求，如使用的。因此，失速扭矩電機(jī)技術(shù)，以確定扶手的自鎖的技術(shù)，這是一個(gè)特別專用電機(jī)設(shè)計(jì)和技術(shù)問題。 3.5 高可靠高智能的防護(hù)功能 為防止車輛水平?jīng)_撞欄桿時(shí)，破壞沖力傳遞到設(shè)備內(nèi)的主要部件，損壞欄桿機(jī)主體，欄桿本身應(yīng)有抗撞緩沖裝置，目前常用緩沖裝置如圖3.5、3.6所示。 圖3.5　緩沖裝置分為轉(zhuǎn)動(dòng) 圖6 應(yīng)力剪切欄桿壁 關(guān)節(jié)形式 圖3.6　應(yīng)力剪切欄桿壁形式 為了防止汽車爆炸時(shí)攻擊錯(cuò)誤做法和下落，扶手，超聲波距離傳感器，它安裝在扶手的胳膊之后，實(shí)現(xiàn)了緊?；?yàn)榱吮Ｗo(hù)車輛和行人逆轉(zhuǎn)你有。此外，它可以被用來制造移動(dòng)扶手的高密度聚氨酯材料，導(dǎo)軌，不僅降低了阻力和慣性，以及以減輕沖擊研磨力。 它是一個(gè)小的電動(dòng)欄桿機(jī)電產(chǎn)品，光滑，最佳的可靠性，壽命長(zhǎng)，但已經(jīng)與適應(yīng)性需要運(yùn)行野外環(huán)境中，為了提供必要的條件，該產(chǎn)品的改進(jìn)我們需要注意的關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理論計(jì)算來的。 3.6 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖3.7 四連桿機(jī)構(gòu) 結(jié)合，這樣的連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是在機(jī)械設(shè)計(jì)非常重要的，最優(yōu)化，最常見的機(jī)制，實(shí)施研究活動(dòng)也被最廣泛使用的。許多文獻(xiàn)，如何為一個(gè)四桿連接，平五具尸體，靈活的連桿機(jī)構(gòu)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)，滑輪連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化，有凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)和齒輪聯(lián)動(dòng)等機(jī)構(gòu)的描述。典型的四桿連接，融合提供再現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)和部分四連桿機(jī)構(gòu)的職能，連桿機(jī)構(gòu)通常是手冊(cè)中包含的優(yōu)化方法和過程。 的二次鏈接參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化是優(yōu)化四連桿調(diào)整機(jī)構(gòu)，以使所述運(yùn)動(dòng)并以達(dá)到最小的運(yùn)動(dòng)提供的發(fā)動(dòng)機(jī)之間的誤差。因此，四桿連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，就是以這種方式找到的最小集合的四桿連桿運(yùn)動(dòng)誤差的機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)。確定所述四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)后，可能的是，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳設(shè)計(jì)。 四連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化模型和優(yōu)化模型來解決兩個(gè)主要過程。以確定優(yōu)化程序來確定給定的設(shè)計(jì)變量，目標(biāo)函數(shù)，和在相應(yīng)的約束寫入諸如棒長(zhǎng)度的條件下，傳輸角度的條件下，在設(shè)計(jì)上的機(jī)構(gòu)的限制，諸如由四桿連桿機(jī)構(gòu)的分析，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)模型將創(chuàng)建一個(gè)機(jī)制。 以下描述了四連桿功能以再現(xiàn)設(shè)計(jì)模型的優(yōu)化。聯(lián)動(dòng)主要是確定使用圖形方法或機(jī)制分析的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)于輸入構(gòu)件的輸出構(gòu)件和多個(gè)位置和設(shè)計(jì)，以播放。圖3.7是平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，、、和表示四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度，桿AB是輸入構(gòu)件。假設(shè)圖1所示的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)再現(xiàn)給定函數(shù)為，即，則機(jī)構(gòu)位置設(shè)出決于、、、鉸鏈A的位置、AD與機(jī)架x軸夾角以及輸人構(gòu)件轉(zhuǎn)角等七個(gè)變量。 為簡(jiǎn)化問題，可令A(yù)的位置為，，構(gòu)件的長(zhǎng)度為1(參考構(gòu)件)，由此可將問題維數(shù)降為四維，并不影響構(gòu)件輸入、輸出的函數(shù)關(guān)系。由此可以得到輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)角外與輸入構(gòu)件轉(zhuǎn)角之間的函數(shù)關(guān)系式： 1. 機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)就是使得輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)角與給定值在，所有位置上的誤差最小。因此機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)可用下式表示 2. 當(dāng)輸入構(gòu)件轉(zhuǎn)角為時(shí)，輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)角外可由下式求得， 3. 式子里， 所以 4. 將上式代入式3.，并令代表設(shè)計(jì)變量、、及，機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)可寫為： 5. ??機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件應(yīng)根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況確定。例如曲柄搖桿式四連桿機(jī)構(gòu)必須滿足如下關(guān)系式： 或 6. ????如果機(jī)構(gòu)要求傳動(dòng)靈活可靠，則傳動(dòng)角應(yīng)滿足： 或 其中 從上式可知，傳動(dòng)角隨的變化而變化，當(dāng)為最大值時(shí)，為最小，為最小值時(shí)，為最大。要滿足上式條件，約束方程應(yīng)為： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)有，因此，約束方程為 7. ? 當(dāng)所選定的設(shè)計(jì)變量為構(gòu)件長(zhǎng)度時(shí)，則構(gòu)件長(zhǎng)度必須是正數(shù)，即約束方程為 式中是為了使構(gòu)件長(zhǎng)度不小于而設(shè)的。 ??此外，由于具體結(jié)構(gòu)尺寸的限制，往往對(duì)某些構(gòu)件的長(zhǎng)度限定在某一范圍內(nèi)選設(shè)出，例如連桿BC的長(zhǎng)度最短為的倍，最長(zhǎng)為的倍，即 則約束方程為 8. ???下面介紹再現(xiàn)函數(shù)為的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 ???先變換給定函數(shù)為，并設(shè)輸人構(gòu)件初始角為，輸出構(gòu)件初始角為，選設(shè)出輸入構(gòu)件的轉(zhuǎn)角為,輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)角為。當(dāng)輸入構(gòu)件從轉(zhuǎn)到時(shí)，輸出構(gòu)件從轉(zhuǎn)到，輸入構(gòu)件從轉(zhuǎn)到時(shí)，輸出構(gòu)件則從回到。顯然有及，即及。代入函數(shù)式得： 設(shè)將輸入構(gòu)件的轉(zhuǎn)角均分成20等分，則，設(shè)出權(quán)因子，再令代表設(shè)計(jì)變量、、及，則由式5.得曲柄連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為 ????曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)約束條件如下： ????由式6.得： 要求傳動(dòng)角滿足，由式7.得： 根據(jù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸，要求各構(gòu)件長(zhǎng)度相對(duì)機(jī)架的尺寸在給定的范圍內(nèi)，由式(8)得 因此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型如下： Min. s.t. 采用內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)法和POWELL法求解曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。選擇初始懲罰參數(shù)，遞減函數(shù)e = 0.01，初始點(diǎn)，設(shè)出懲罰函數(shù)法收斂精度，POWELL法目標(biāo)函數(shù)值收斂精度，一維搜索精度。 3.6.1確定設(shè)計(jì)變量 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由機(jī)械原理知識(shí)可知，設(shè)計(jì)變量有L1、L2、L3、L4、。將曲柄的長(zhǎng)度設(shè)出為一個(gè)單位長(zhǎng)度1，其余三桿長(zhǎng)可表示為L(zhǎng)1的倍數(shù)。由圖1所示的幾何關(guān)系可知 為桿長(zhǎng)的函數(shù)。另外，根據(jù)機(jī)構(gòu)在機(jī)器中的許可空間，可以適當(dāng)預(yù)選機(jī)架L4的長(zhǎng)度，設(shè)出L4=100，經(jīng)以上分析，只剩下L2、L3兩個(gè)獨(dú)立變量，所以，該優(yōu)化問題的設(shè)計(jì)變量為 因此。本優(yōu)化設(shè)計(jì)為一個(gè)二維優(yōu)化問題。 3.6.2建立目標(biāo)函數(shù) 按軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以將連桿上M點(diǎn)與預(yù)期軌跡點(diǎn)坐標(biāo)偏差最小為尋優(yōu)目標(biāo)，其偏差為和，如圖3.2。為此，把搖桿運(yùn)動(dòng)區(qū)間2到5分成S等分，M點(diǎn)坐標(biāo)有相應(yīng)分點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)。將各分點(diǎn)標(biāo)號(hào)記作，根據(jù)均方根差可建立其目標(biāo)函數(shù)，即 ，S為運(yùn)動(dòng)區(qū)間的分段數(shù) 于是由以上表達(dá)式便構(gòu)成了一個(gè)目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案（即給定），即可計(jì)算出均方根差。 圖 3.8 軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì) 3.6.3確定約束條件 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，該機(jī)構(gòu)的約束條件有兩個(gè)方面：一是傳遞運(yùn)動(dòng)過程中的最小傳動(dòng)角應(yīng)大于50度；二是保證四桿機(jī)構(gòu)滿足曲柄存在的條件。以此為基礎(chǔ)建立優(yōu)化線束條件。 ①保證傳動(dòng)角 圖 3.9 位置圖 按傳動(dòng)條件，根據(jù)圖3.9可能發(fā)生傳動(dòng)角最小值的位置圖，由余弦定理 （見圖3.9（a）） 所以 （a） （見圖3.9（b）） 所以 （b） 式（a）、（b）為兩個(gè)約束條件，將，，，代入式（a）、（b），得 ②曲柄存在的條件 按曲柄存在條件，由機(jī)械原理知識(shí)可知 ，， ， 把它們寫成不等式約束條件（將，，，代入上式），得 經(jīng)過分析，上述七個(gè)約束條件式中，和為緊約束條件，為松約束條件，即滿足和的，必滿足不等式，所以本優(yōu)化問題實(shí)際起作用的只有和兩個(gè)不等式約束條件。 3.6.4寫出優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 綜上所述，可得本優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型為 即本優(yōu)化問題具有兩個(gè)不等式約束的二維約束優(yōu)化問題。 圖3.10 主要結(jié)構(gòu)圖 3.7 機(jī)構(gòu)受力分析 該步行機(jī)構(gòu)的受力情況如圖3.10所示。由于該機(jī)構(gòu)中所有連桿均為二力桿，即只受軸向力作用。設(shè)圖中所有連桿所受的拉力為正，壓力為負(fù)。Ⅳ為地面對(duì)車輪的支撐力，月川為11個(gè)連桿的內(nèi)力，矽】、汐2分別為連桿9和連桿5與水平線的夾角， y1、r2分別為連桿10和連桿6與水平線的夾角，妒為曲軸11與水平線的夾角。由力的平衡條件可得方程組： 上面的等式5.的聯(lián)立方程式3.1和3-6，相應(yīng)的力Ⅳ的時(shí)間支持水平≯，能夠解決從腿行走機(jī)構(gòu)的曲軸11的角度在內(nèi)部力的大小的每一個(gè)環(huán)節(jié)。它假定恒定的車輪支撐力，當(dāng)曲軸11旋轉(zhuǎn)的面貌，也會(huì)改變各環(huán)節(jié)的內(nèi)部力量。模擬曲柄軸的旋轉(zhuǎn)?？梢缘玫焦β是€的內(nèi)側(cè)，曲柄軸的一轉(zhuǎn)的腿的一個(gè)連桿。每個(gè)鏈路，以便優(yōu)化機(jī)制，其可以是橫截面面積的設(shè)計(jì)合理，根據(jù)每個(gè)環(huán)節(jié)的狀況的力的大小。 3.8 齒輪傳動(dòng)計(jì)算 齒輪模數(shù)設(shè)出2，齒輪為50. 傳動(dòng)比1：1 解：1. 選擇齒輪精度等級(jí)、材料、齒數(shù) 1）屬于一般機(jī)械，且轉(zhuǎn)速不高，故選擇8級(jí)精度。 2）因載荷平穩(wěn)，傳遞功率較小，可采用軟齒面齒輪。參考表11-1，小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217~255HBS，σHLim1=595MPa，σFE1=460MPa；大齒輪選用45鋼正火處理，齒面硬度162~217HBS，σHLim2=390MPa，σFE2=320MPa。 3）選小齒輪齒數(shù)z1=50，則z2=iz1=50，設(shè)出z2=50。故實(shí)際傳動(dòng)比i=z2/z1=1，與要求的傳動(dòng)比0%。齒數(shù)比u=i=1。 對(duì)于齒面硬度小于350 HBS的閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，應(yīng)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)證。 2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式11-3 1）找出表格11-3，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)械是輸送機(jī)，且工作平穩(wěn)，設(shè)出載荷系數(shù)K=1.2。 2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3）找出表格11-6，齒輪為軟齒面，對(duì)稱布置，設(shè)出齒寬系數(shù)φd=1。 4）找出表格11-4，兩齒輪材質(zhì)都是鍛鋼，設(shè)出彈性系數(shù)ZE=189.8 MPa1/2。 5）兩齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，且正確安裝，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。 6）計(jì)算許用接觸應(yīng)力 ①應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪N1=60n1jLh=60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108 大齒輪N2= N1/i=10.08×108/3.58=2.82×108 ②據(jù)齒輪材料、熱處理以及N1、N2，找到接觸疲勞壽命系數(shù)圖表，不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，得接觸疲勞壽命系數(shù)ZN1=1，ZN2=1。 ③找出表格11-5，設(shè)出安全系數(shù)SH=1.1。 ④計(jì)算許用接觸應(yīng)力 設(shè)出小值[σH2]代入計(jì)算。 7）計(jì)算 3. 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 按式子11-5驗(yàn)證 1）由z1=24，z2=86找到圖11-8，設(shè)出齒型系數(shù)YFa1=2.77，YFa2=2.23。 2）由z1=24，z2=86找到圖11-9，設(shè)出應(yīng)力集中系數(shù)YSa1=1.58，YSa2=1.77 3）算許用彎曲應(yīng)力 ①據(jù)齒輪材料、熱處理以及N1、N2，找到彎曲疲勞壽命系數(shù)圖表格，設(shè)出彎曲疲勞壽命系數(shù)YN1=1，YN2=1。 ②找出表格11-5，設(shè)出安全系數(shù)SF=1.25。 ③算許用彎曲應(yīng)力 4）驗(yàn)證計(jì)算 彎曲強(qiáng)度足夠。 4. 驗(yàn)證齒輪的圓周速度 對(duì)照表11-2可知，選用9級(jí)精度較為合宜。 3.9 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.9.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 此方法僅在軸的強(qiáng)度所受的軸扭矩計(jì)算。它還如果不是的時(shí)刻，是用來減少扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力的方法是允許考慮它。它采用的計(jì)算方法，根據(jù)負(fù)載和壓力的條件下的具體軸的對(duì)應(yīng)集，應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x擇，它給了允許應(yīng)力。 承載軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在很多情況下，你可以用這個(gè)方法來初步的軸直徑。對(duì)于如此重要的軸，以及，作為最終計(jì)算的結(jié)果。的軸條件扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度： 強(qiáng)度條件： Mpa 設(shè)計(jì)公式： （mm） 軸上有鍵槽： 放大：3~5%一個(gè)鍵槽；7~10%二個(gè)鍵槽。并且設(shè)出標(biāo)準(zhǔn)植 式子里，[τ]---許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（N/mm2）， C為由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。 3.9.2按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 軸的直徑，軸部的位置和被決定支撐位置角色一個(gè)軸的外部負(fù)載反應(yīng)和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有可能獲得的軸向載荷（彎曲力矩和轉(zhuǎn)矩）已，因此，彎它可以在軸的強(qiáng)度的驗(yàn)證計(jì)算扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的合成條件。 鋼軸，根據(jù)強(qiáng)度理論，對(duì)強(qiáng)度條件： 設(shè)計(jì)公式：（mm） 式子里，бe---當(dāng)量應(yīng)力，Mpa。 D---軸的直徑，mm; 為當(dāng)量彎矩；M為危險(xiǎn)截面的合成彎矩；； MH---水平面上的彎矩；MV---垂直面上的彎矩；W---軸危險(xiǎn)截面抗彎截面系數(shù)；---將扭矩折算為等效彎矩的折算系數(shù) 引起的彎曲力矩應(yīng)力，有各種各樣的應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)和通過常不對(duì)稱的周期性變化的應(yīng)力所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力的扭矩對(duì)稱周期: 與扭矩變化情況有關(guān) ---扭矩對(duì)稱循環(huán)變化 = ---扭矩脈動(dòng)循環(huán)變化 ---不變的扭矩 ，，分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。 對(duì)于重要的軸，還要考慮影響疲勞強(qiáng)度的一些因素而作精確驗(yàn)算。內(nèi)容參看有關(guān)書籍。 3.9.3軸的剛度計(jì)算概念 在負(fù)載軸，彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。如果變形超過容許極限，它會(huì)影響到軸部的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至機(jī)械損耗是，它應(yīng)該工作的性能。彎曲的剛性或偏轉(zhuǎn)y軸，它是在偏轉(zhuǎn)角θ和扭曲角ф，以確保測(cè)量的表達(dá)： y≤[y]; θ≤[θ]; ф≤[ф]。 式子里，[y]--- 軸的許用撓度、 [θ]--- 許用轉(zhuǎn)角、 [ф]--- 許用扭轉(zhuǎn)角。 3.9.4軸的設(shè)計(jì)步驟 為設(shè)計(jì)軸的一般程序： 1.工作要求，加工工藝性，經(jīng)濟(jì)性，并選擇合適的材料，然后選擇取決于熱處理工藝軸材料的軸。 2.首先，計(jì)算出軸的最小直徑部，它被鑒定為的軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的直徑的式子列得：。 3.軸設(shè)計(jì)的要求：①軸和軸部應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確而可靠的工作位置，②軸類零件的組裝和拆卸，以方便調(diào)整，③軸，等等，良好的制造工藝有必要擁有。為了避免④應(yīng)力進(jìn)行集中，軸部，該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的底層實(shí)現(xiàn)的主要部分繪制匯編程序，與序列相互作用，的第1規(guī)定方向的結(jié)構(gòu)特征對(duì)此，選擇后的最佳對(duì)比分析，你需要考慮的一些場(chǎng)景。 原理：從簡(jiǎn)單合理的軸1）的結(jié)構(gòu); 2）組裝，合理，更更簡(jiǎn)單。 3.10各軸的計(jì)算 3.10.1高速軸計(jì)算 1.從相關(guān)書本找出C=118（低速軸彎矩較大），從式子： 設(shè)出高速軸的直徑d=45mm。 2.算出齒輪上所受的力 齒輪分度圓： 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩： 齒輪作用力圓周力： 徑向力 ： 軸向力： 3.畫軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖并計(jì)算支反力(圖 a) 水平支反力 垂直支反力 4.畫彎矩圖 a水平面內(nèi)彎矩圖M(b圖) 截面c b垂直面內(nèi)彎矩圖MC（c圖） 截面c C合成彎矩（d圖） d 畫扭矩圖（e圖） 又根據(jù) 從相關(guān)書本找出 則 e 繪當(dāng)量彎矩圖（f圖） 3.10.2中間軸設(shè)計(jì) 1.從相關(guān)書本找出C=118（低速軸彎矩較大），從式子 設(shè)出高速軸的直徑d=60mm。 2.算出齒輪上所受的力 齒輪分度圓直徑為 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 齒輪作用力 圓周力 徑向力 軸向力 3.畫軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖并計(jì)算支反力(圖 a) 水平支反力 垂直支反力 4.畫彎矩圖 a水平面內(nèi)彎矩圖M(b圖) 截面c 截面D b垂直面內(nèi)彎矩圖MC（c圖） 截面c 截面D C合成彎矩（d圖） D合成彎矩 d 畫扭矩圖（e圖） 又根據(jù) 從相關(guān)書本找出 則 e 繪當(dāng)量彎矩圖（f圖） 3.10.3低速軸設(shè)計(jì) 1.從相關(guān)書本找出C=118，從式子 設(shè)出高速軸的直徑d=75mm。 2.算出齒輪上所受的力 齒輪分度圓直徑為 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 齒輪作用力 圓周力 徑向力 軸向力 3.畫軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖并計(jì)算支反力(圖 a) 水平支反力 垂直支反力 4.畫彎矩圖 a水平面內(nèi)彎矩圖M(b圖) 截面c b垂直面內(nèi)彎矩圖MC（c圖） 截面c C合成彎矩（d圖） d 畫扭矩圖（e圖） 又根據(jù) 從相關(guān)書本找出 則 e 繪當(dāng)量彎矩圖（f圖） 3.11軸的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 3.11.1高速軸設(shè)計(jì) 初定最小直徑，選用材料45δ鋼，調(diào)質(zhì)處理。設(shè)出A0=112（不同） 則Rmin=A0=16.56mm 最小軸徑處有鍵槽 Rmin’ = 1.07dmin = 17.72mm 最小直徑為安裝聯(lián)軸器外半徑，設(shè)出KA=1.7，同上所述已選用TL4彈性套柱聯(lián)軸器，軸孔半徑R=20mm。 設(shè)出高速軸的最小軸徑為R=20mm。 由于軸承同時(shí)受徑向和軸向載荷，故選用6300滾子軸承按國(guó)標(biāo)T297-94 D*d*T=17.25 軸承處軸徑d =36mm 高速軸簡(jiǎn)圖如下： 設(shè)出L1=38+46=84mm,設(shè)出擋圈直徑D=43mm,設(shè)出d2=d4=54mm,d3=67mm,d1=d5=67mm。 聯(lián)軸器用鍵：圓頭普通平鍵。 B*h=6*6,長(zhǎng)L=91 mm 齒輪用鍵：同上。B*h=6*6, 長(zhǎng)L=10mm,倒角為2*45度。 3.11.2中間軸設(shè)計(jì) 中間軸簡(jiǎn)圖如下： 初定最小直徑dmin=20mm 選用6303軸承， d*D*T=25*62*18.25 d1=d6=25mm,設(shè)出 L1==26mm, L2=19，L4=120mm,d2=d4=35mm,L3=12mm D3=50mm,d5=30mm,L5=1.2*d5=69mm，L6=55mm 齒輪用鍵：圓頭普通鍵：b*h=12*8,長(zhǎng)L=61mm 3.11.3 低速軸設(shè)計(jì) 初定最小直徑： dmin=25mm 設(shè)出小軸徑處有鍵槽 dmin’=1.07dmin=36.915mm 設(shè)出d1=75mm,d2=90mm,d3=97mm,d4 =75mm d5=65mm,d6=60mm, L1=35mm,L2=94mm,L3=15mm,L4=28mm,L5=38mm,L6=40mm,L7=107mm 齒輪用鍵：圓頭普通鍵：b*h=16*6,長(zhǎng)L=85mm 選用6300軸承：d*D*T=40*90*25.25mm,B=23mm,C=20mm 3.11.4高速軸的驗(yàn)證 最容易出現(xiàn)損壞的軸為高速軸，故在進(jìn)行軸的校驗(yàn)的時(shí)候，只需對(duì)高速軸進(jìn)行校驗(yàn)。 高速軸的校驗(yàn)計(jì)算如下所示： P=3.105Kw,n=960r/min,T=30.89N.M 齒輪受力：Ft=1095N,Fr=370N,Fe=148N 支持力： Fv1=365N,Fv2=1460N,FH1=-66N,FH2=431N Mr=Fv1*90=-33N.m MH1=FH1*90=-5.94N.m MH2=M=5.01N.m T=30.89N.m M=33.38N.m óca=24.4Mpa [ó-1]=60MPa>óca 所以軸安全。 3.12 軸承的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 3.12.1軸承種類的選擇 找出相關(guān)書本找到因軸承采用兩端固定，所以選深溝球軸承。型號(hào)為6303和6300。 3.12.2深溝球軸承結(jié)構(gòu) 深溝球軸承，是一般的集合，這對(duì)戒指，一組保持架，鋼球。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，是最常見的，應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)被在軸承中使用的類。 這種類型的軸承是主要不僅用來承受徑向負(fù)荷，可承受軸向載荷的預(yù)定量中的任一方向。當(dāng)在一定范圍內(nèi)，以增加軸承的徑向間隙，如具有角軸承性能的軸承，可承受大的軸向載荷。 軸向或安裝深溝球在殼體在軸向方向位移后的軸的軸承可以被限制在一個(gè)范圍內(nèi)的徑向間隙軸承。靜止外殼孔與軸（或外圈的內(nèi)環(huán)）是當(dāng)可以正常運(yùn)行，而（任何更如上述8 -16確定間隙）相對(duì)傾斜，但兩者傾斜的存在，勢(shì)必降低軸承的使用壽命。 深溝球軸承和最小的摩擦損失，與高速限，其他類型的同樣大小的軸承相比。不應(yīng)該被用于高速推力球軸承，這些軸承可用于承受純軸向載荷。提高制造精度，硬膠木，錫青銅，可以提高鋁和實(shí)體保持架應(yīng)加快采用其他材料。 圖3.5 深溝球軸承 表3.1深溝球軸承各型號(hào)參數(shù)表 型號(hào) 內(nèi)徑d 外徑D 寬度B 倒角r 額定負(fù)荷kN 鋼球 極限轉(zhuǎn)速rpm 重? 量 kg mm inch mm inch mm inch mm inch 動(dòng)態(tài) 靜態(tài) 數(shù)量 大小 油脂 油 635 5 .1969 19 .7840 6 .2362 0.3 .012 2.34 0.885 9 2.381 34000 40000 0.008 6300 10 .3937 35 1.3780 11 .4331 0.6 .024 8.20 3.50 7 6.350 15000 21000 0.053 6301 12 .4724 37 1.4567 12 .4724 1.0 .039 9.70 4.20 6 7.938 14000 20000 0.060 6302 15 .5906 42 1.6535 13 .5118 1.0 .039 11.40 5.45 7 7.938 13000 18000 0.082 6303 17 .6693 47 1.8504 14 .5512 1.0 .039 13.50 6.55 7 8.731 12000 17000 0.115 6304 20 .7874 52 2.0472 1