升降黑板设计

升降黑板 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 第1章绪论 ................................................................................................................ 2 1.1毕业设计的目的 ........................................................................................... 2 1.2毕业设计的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ........................................................................................... 3 第2章 传动限位机构的设计 ................................................................................... 6 2.1 螺旋副结构的设计 ...................................................................................... 6 2.2 丝杆材料的选用 ........................................................................................ 17 2.3 螺母材料的选用与试验 ......................................................................... 17 第三章 螺旋副机构的加工 ..................................................................................... 19 3.1 车长丝杆 .................................................................................................... 19 3.2 解决丝杆轴热变形伸长问题 ..................................................................... 20 3.3 长丝杆T形螺纹车削的关键技术 ............................................................. 20 3.4 螺母的加工技术 ........................................................................................ 21 第4章 悬挂提升机构的设计 ................................................................................. 22 4.1 黑板工作原理介绍 .................................................................................... 23 4.2调节螺钉的设计 ......................................................................................... 24 4.3 黑板移动限位滑轮 .................................................................................... 25 4.4 黑板移动限位滑块 .................................................................................. 25 4.5 方棱型同心轴 .......................................................................................... 26 第5章 做毕业设计的体会 ................................................. 错误～未定义 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 签。27 第7章 做毕业设计的结论 ................................................. 错误～未定义书签。28 参考文献 .................................................................................................................. 27 致谢 ........................................................................................ 错误～未定义书签。30 第1章 绪论 1.1毕业设计的目的 毕业设计是培养我们理论联系实际，解决生产实际问题能力的重要步骤，通过升降黑板的设计以及总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的拟定，进给升降系统机械部分结构设计.电机控制系统，同步传动的设计，使我们综合运用所学的机械.电子等知识,进行一次机电结合的全面训练。从而培养了我们具有加工设计能力，初步设计计算的能力以及分析和处理生产中所遇到的机电方面技术问题的能力。 中国黑板产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品;技术密集型产品明显落后于发达工业国家;生产要素决定性作用正在削弱;产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大;企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 从什么角度分析中国黑板产业的发展状况,以什么方式评价中国黑板产业的发展程度,中国黑板产业的发展定位和前景是什么,中国黑板产业发展与当前经济热点问题关联度如何„„诸如此类，都是黑板产业发展必须面对和解决的问题——中国黑板产业发展已到了岔口;中国黑板产业生产企业急需选择发展方向。 世界黑板产业的发展历程，分析了中国黑板产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型黑板产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型黑板产业” 及替代产品的内涵。根据“新型黑板产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国黑板产业发展进行了推演和精准预测，对中国的行政区划和四大都市圈的黑板产业发展进行了全面的研究。 机械结构上来说，黑板上边就是一根横轴两端连接的线轴，用来连接黑板两端的挂绳，这根横轴的一端与直流减速电机相连，这样可以让黑板平稳的升降。另外，挂绳的另一端不要拴在轮轴上，否则卷上去之后，电机一旦停转黑板就会由于重力原因下来，而且要卷升如此重的黑板，电机所需的功率也是相当高的，合理的方法是使用配重法，也就是说，用与黑板等重，或是利用滑轮组连接比例配重，这样电机只要有很小的力量就可以带动卷轴让黑板升降而无须克服重力。 电路方 2 面，可以只设置两个键即UP和DOWN键，控制方法可以采用与电动车窗玻璃相似的控制方法，即单击按钮就是自动升降到头的方式，再次单击任何一钮为停止，或到头停止;按住按钮就是点动，到松手停止。 自停方式有两种，一是传感器式，即在两端都设置光电或叶片限位开关，以来控制黑板升降的停止，但这种方法一旦传感器失效的话就会无法控制，所以可以加一个限时，即使没有收到限位信号，时间到了也要停止，防止烧坏电机;第二种方法是电流检测式，电机上串一小电阻，通过检测该电阻上的电压来判断电机上的电流，由于启动电流较大，所以启动时有一个延时，在延时后如果电流仍超过正常值，说明电机运行阻力过大，很可能黑板已经到位，无法转动，所以就可以停转，当然这种功能还可以兼作机械故障的保护，当电机或减速机等任何机关卡住时，都会停转，当然这也可以配合限时方式，防止黑板机构打滑不停转的问题。 1.2毕业设计的内容 黑板是课堂教学的工具，尽管现在推广使用多媒体教学，但就总体来说，各类学校的课堂教学主要仍是以黑板板书授课为主。因为几乎所有的黑板基本上都是固定的，一直以来存在的问题是:在课堂教学书写时书写上边过高，下边太低，教学时实际书写的版面只有一半多，真正最省力的书写高度位置只占黑板面积的五分之二。自动升降黑板机构设计与加工研究旨在解决现有的黑板不能调节高低的问题，从而满足教师等，在板书时做到始终可在最省力的高度位置书写，并且实现黑板的全面积书写，最终达到减轻教师工作强度的目的。 黑板的升降运动可分成:齿轮和齿条传动，链轮和链条传动，拉丝和尼龙，以及丝杆和螺母传动等多种方式来实现。考虑到前两种方案传动噪声比较大，容易积攒灰尘，不能自锁，自行控制高度等原因，所以选用升降运动采用丝杆和螺母的螺旋副传动机构来实现是最佳的方案。 本黑板工艺材质:苯晴压旋工艺，黑板基材为同性层合板，厚度为40mm，黑板是实心的，黑板表面涂层为1.0mm，边框及包角均为ABS材质。 技术 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 : ?黑板是悬空的，黑板高度为1.5m，不允许接缝。 ?全封闭隐藏式箱体结构，内有应力系统、传动系统、减震系统，方棱型同 3 心轴，弹簧减震。这些系统的部件是和箱体连在一起的，它的定位以箱体为基准。不要用方管焊接拼凑的轴支架裸露式结构，不要圆管做传动同心轴。 ?箱体为厚度3mm的冷扎钢板，箱体和滑道是一次工艺成型，不允许将内滑道焊接在方管支架或箱体上。箱体和内滑道必须是一体的。 ?内外滑道均是多管挤压成八角型，厚度为3mm，纵向滑道必须是铁滑道，不要铝滑道，纵向滑道承重板连接处必须是焊接在纵向滑道上，不允许铆接，箱体必须是静电喷涂。 2、平面固定黑板工艺材质要求: 苯晴压旋工艺，黑板基材为同性层合板，厚度为13mm，黑板表面涂层厚度为1.0mm，黑板边框为茶色铝合金，厚度为26mm，宽度为40mm，黑板边框铝合金壁厚1.0mm，呈流线型，ABS包角。 自动升降黑板的传动原理:自动升降黑板执行升降运动时，主要是根据授课老师在黑板上书写高度位置的需要，即最省力的书写高度，向自吸在黑板的任意一个控制点示意升降的指令信号，接收器经信号接受和处理后，再传输给以只能单片机为核心的控制器，以控制电机的正反转(上升或者下降)以及转动的时间和升降的行程。高速转动的电机，通过减速机的减速，与减速机输出轴相固连的横轴以及其上的一对锥齿轮开始转动，从而带动相啮合的锥齿轮以及长丝杆同时转动，完成自动升降。当运动至最高点和最低点都有限位开关的限制。升降运动过程中，电机停转，黑板即使停止，将黑板定位在授课老师设定的最合适的高度位置。当然，若出现停电或者其他故障等情况，可以由手轮调整到合适的高度，作为固定样黑板使用。 从传动原理图可知，自动升降黑板的传动技术并不复杂，其主运动 图1-1 4 实际上就是将螺旋运动转变成上下升降的运动。执行这一运动主要是由螺旋副机构来完成的。其中有两根超长的丝杆和两只螺母所组成。因其属特称的丝杆螺母机构，丝杆刚性差，容易弯曲和变形，而且螺母又容易磨损。因此，在这个叙述下自动黑板螺旋副机构的设计和加工，通过合理的设计和正确的加工方法，使螺旋机构质量可靠，确保自动升降黑板的工作正常。 5 第2章 传动限位机构的设计 2.1 螺旋副结构的设计 自动升降黑板在上下运动过程中，主要的负载来自黑板本身的自重，这种轻微的场合以及考虑到使用寿命可以设计成三角螺纹传动。但是由于其稳定性差中性差等原因，黑板在上下换向运动时候，黑板会有抖动的现象，而梯形螺纹的大径与小径处有相等的间隙，内外螺纹已锥面贴合，对中性能好，不容易松动，自锁可靠。因此自动升降黑板的升降传动采用单头梯形螺纹，与螺母组成螺旋副机构，其摩擦性质为滑动摩擦。螺旋副的特点是结构简单，制造方便,自锁可靠，能保证黑板升降到任一高度都可停顿，使得授课老师在黑板最省力的版面上书写。同时通过自由控制黑板自动升降，实现黑板全面积的书写，提高课堂的效率。 根据自动升降黑板实际工作情况的分析，螺旋副机构的破坏主要是磨损，参照机械设计手册，根据已知条件可以计算出工作机所需有效功率 FV4000，2.0.0 ,,8Pw,kW10001000 设 —— 输送机滚筒轴至输送带间的传动效率; ,w —— 联轴器效率， =0.99 ,c,c —— 闭式圆柱齿轮传动效率， =0.97 ,g,g —— 一对滚动轴承效率， =0.99 ,b,b —— 滚筒效率。 =0.96 ,cy,cy 估算运动系统总传递效率: ,,,01,,12,,23,,34,,w 式中: ,,,,0.9901c ,,,,,0.99，0.97,0.9603,12bg ,,,,,0.99，0.97,0.960323, bg ,,,34,,,0.99，0.99,0.9801bc ,w,,b,,cy,0.99，0.96,0.9504 6 得传动系统总效率 ,总,0.99，0.9603，0.9603，0.9801，0.9504,0.8504工作机所需电动机功率 8Pw ,,,9.41PdkW,0.8504 由所列Y系列三相异步电动机技术数据中可以确定，满足条件的电动机Pw,Pd额定功率应取为11。 PwkW 电动机型额定功率 满载转速 堵转转矩最大转矩 额定转矩额定转矩/ 号 /() kWr/min Y100L-4 3 1420 2.2 2.2 Y112M-4 4 1440 2.2 2.2 Y132S-4 5.5 1440 2.2 2.2 Y132M-4 7.5 1440 2.2 2.2 Y160M-4 11 1460 2.2 2.2 Y160L-4 15 1460 2.2 2.2 Y160L-6 11 970 2.0 2.0 根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速 60000v60000，2.0 nw,,,84.926r/min,,d3.14，450 nm1460i 总,,,17.19nw84.926 由表2-1初选同步转速为1500和1000的电动机，对应用于额定功率r/minr/min 的电动机型号应分别为Y160M-4型和Y160L-6型。把Y160M-4型和Pw,11kW Y160L-6型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表 方案的比较 满载转速 额定功率 同步转速 方案号 电动机型号 (总传动比 r/min () () kWr/min ) Y160M-4 11.0 1500 1460 17.19 ? 7 Y160L-6 11.0 1000 970 11.42 ? 通过对这两种方案比较可以看出:方案?选用的电动机转速高、质量轻、价值低，总传动比为17.19，比较合适，故选用方案?。 2.2.3 电动机型号的确定 根据工作条件:两班制工作，空载起动，载荷平稳，常温下连续(单向)运转，工作环境多尘，中小批量生产，使用期限为10年，年工作300天，工作机所需电动机功率及电动机的同步转速等，选用Y系列Pd,9.41kWn,1500r/min三项异步电动机，卧式封闭结构，型号为Y160M-4，其主要性能数据如下: 电动机额定功率 Pw,11kw 电动机满载转速 nm,1460r/min 电动机轴身直径 D,42mm 电动机轴身长度 E,110mm 传动系统的总传动比 nm1460 i ,,,17.19nw84.926 由传动系统方案知 i01,1i34,1 所以圆柱齿轮总传动比 ii,i12,i34 ,,,17.19i01,i34 为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两对齿轮材料相同、齿面硬度 、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传HBS,350 动比 i12,1.3i,,1.3，17.19,4.727 低速级传动比 i17.19,i23 ,,,3.637i124.727 传动系统各传动比分别为: ，，， i01,1i34,1i12,4.727i23,3.637 传动系统各轴的转速、功率和转矩计算: 0轴(电动机轴): 8 n0,nm,1460rmim P0,Pd,9.41Kw 0P9.410 T,9550,9550，,61.55N,m0n1460 1轴(减速器高速轴): 0n1460 1n,,,1460rmin01i1 P1,P0,,01,9.41，0.99,9.3159Kw T1,T0,i01,,01,61.55，0.99，1,60.9345N,m2轴(减速器中间轴): 1n1460 2n,,,308.86rmin12i4.727 P2,P1,,12,9.3159，0.9603,8.9461Kw T2,T1,i12,,12,60.9345，4.727，0.9603,276.60N,m3轴(减速器低速轴): 2n308.863 n,,,84.92rmin23i3.637 P3,P2,,23,8.9461，0.9603,8.5910Kw T3,T2,i23,,23,276.60，3.637，0.9603,968.77N,m减速器要求结构紧凑，故小齿轮选用调质HBS1=240,270的45钢，大齿轮选用 正火HBS2=200,230的45钢;载荷稳定，齿速不高，初选8级精度。 3.1.2 确定许用接触应力 ,HP1和,HP2 3.1.1 齿根弯曲疲劳强度设计 2,FaSa2KTcosY,Y,YY(1) 确定公式中的参数值 nt ,,m32,,,Fd,1Z1) 载荷系数 试选=1.5 KtKt2) 小齿轮传递的转矩 T1,60.9345N,m 3) 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限， ,Flim1,Flim2 ==380(查图6.1 机械设计 徐锦康主编) ,Flim1,Flim2MPa 4) 应力循环次数 9 9 N,60njLh,60，1460，1，10，300，16,4.2048，1011 98 N,N,,Ni,4.2048，104.727,8.895，1021112 5) 弯曲疲劳寿命系数， KFN1KFN2 =0.86 =0.90(查图6.7机械设计 徐锦康主编) KFN1KFN2 6) 许用弯曲应力计算(取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数 SF,1.4 ) YST,2.0 则/= ,,,F1,KFN1,YST,,Flim1380，2，0.861.4,466.86MPaSF ,,,F2,KFN2,YST,,Flim2SF,380，2，0.91.4,488.57MPa7) 查取齿形系数和应力校正系数 33 根据当量齿数 ZV,Zcos,,20cos13:,21.6211 33 ZV,Zcos,,95cos13:,102.7022 查表取齿形系数和应力修正系数 YFa1,2.73YFa2,2.18 YSa1,1.565YSa2,1.79 齿形系数及应力修正系数 YFaYSa z(zv)17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 YFa2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 YSa1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.571.58 1.59 1.591.60 5 5 z(zv)30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 YFa2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.20 2.18 2.14 YSa1.621.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 5 FaFaY,Y 8) 计算大小齿轮的并加以比较 ,,,F Fa1Sa1,2.73，1.565YY,,0.009151 ,,,F1466.86 10 Fa2Sa2,2.18，1.79YY ,,0.007987,,,F2488.57 Fa1Sa1Fa2Sa2Y,YY,Y 因为，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 ,,,,,,F1,F2 9) 重合系数及螺旋角系数 取=0.7 ，=0.86 Y,Y,Y,Y, (2) 设计计算 1) 试计算齿轮模数 mnt 2,FaSa2KTcosYYY,Y1,,3 ntm,,,1.440mm,,d,F,Z1 2) 计算圆周速度 ,,mZ,n，1.440，20，1460,nt11, v,,,2.260ms :60，1000cos60，1000，cos13, 3) 计算载荷系数 查表6.2(机械设计 徐锦康主编)得 KA,1; 根据、8v,2.260ms级精度，查图6.10(机械设计 徐锦康主编)得;斜齿轮传动取;Kv,1.1Ka,1.2查图6.13(机械设计 徐锦康主编)得。 K,,1.25 则载荷系数 K,KA，Kv，Ka，K,,1，1.1，1.2，1.25,1.65 4) 校正并确定模数 mn 33 (取=2) mn,mntKKt,1.44，1.651.5,1.486mmmnmm(3) 计算齿轮传动几何尺寸 m2na,(Z1，Z2),(20，95),118.02mm 1) 中心距 a,2cos2，cos13: (圆整为=119mm) a m(Z，Z)2(20，95)n12 2) 螺旋角β ，，,,arccos,arccos:,14:53'57"2a2，119 3) 两分度圆直径， d1d2 ,2，20mnZ1,,,41.39 mm 1d,coscos14:53'52" 11 ，2，95mnZ2 mm ,,,196.61d2,coscos14:53'52" 4) 齿宽， mm 取=35mm b,,d,d1,0.8，41.39,33.112b1b2b2 =,10)mm =40mm b，(5b1b1(4) 校核齿面接触疲劳强度 KT,12,1 ZZZZ,H,H,E,,,,,,,,,H2bd1, 大小齿轮的接触疲劳强度极限， ,Hlim1,Hlim2 ==1170 ,Hlim1,Hlim2MPa 接触疲劳寿命系数， KHN1KHN2 查图6.6(机械设计 徐锦康主编)得=0.88，=0.92 KHN1KHN2计算许用接触应力 取安全系数，则 SH,1 ,,,H1,KHN1,Hlim1SH,1029.6MPa ,,,H2,KHN2,Hlim2SH,0.92，1170,1076.4MPa ，，,,,,,,,H,,H1，,H22,(1029.6，1176.4)2,1053MPa 节点区域系数ZHZH 查图6.19(机械设计 徐锦康主编)得=2.44 重合度系数 =0.8 Z,Z, 螺旋角系数 = Z,Z,cos,,cos14:53'52",0.983 ZE 材料系数 查表6.3(机械设计 徐锦康主编)得 ZE =189.8 MPa 校核计算 ,2KT,11,H,ZH,ZE,Z,Z,,,2,bd1 2，1.65，60934.54.727，1,2.44，189.8，0.8，0.983，，MPa 24.72735，41.39 ,,,734.11MPa,,H 接触疲劳强度满足要求 12 (5) 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮:齿顶圆直径大于160mm,但小于500mm，故采用腹板式结构，如图为齿轮零件图。 3. 2 低速级齿轮的计算 减速器要求结构紧凑，故大齿轮用40Cr调质处理后表面淬火，小齿轮用45钢，载荷稳定，齿速不高，初选8级精度，闭式硬齿面齿轮传动，传动平稳，齿 Z1Z2Z1Z2数宜多，选=25，=(取=92)。按硬齿面齿轮非i12,25，3.637,91.825 对称安装，查表选齿宽系数。 ,d,0.8 初选螺旋角β= 13: 齿根弯曲疲劳强度设计 2,FaSa2KTcosY,Y,YY(1) 确定公式中的参数值 nt,,m32,,,Fd,1Z 1) 载荷系数 试选=1.5 KtKt 2) 小齿轮传递的转矩 T1,276.60N,m3) 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限， ,Flim1,Flim2 ==380(查图6.1 机械设计 徐锦康主编) ,Flim1,Flim2MPa 13 4) 应力循环次数 8 N,60njLh,60，308.86，1，10，300，16,8.895，1011 88 N,N,,Ni,8.895，103.637,2.446，1021112 5) 弯曲疲劳寿命系数， KFN1KFN2 =0.90 =0.92(查图6.7机械设计 徐锦康主编) KFN1KFN2 6) 许用弯曲应力计算(取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数 SF,1.4 ) YST,2.0 则/= ,,,F1,KFN1,YST,,Flim1380，2，0.901.4,488.57MPaSF ,,,F2,KFN2,YST,,Flim2SF,380，2，0.921.4,499.43MPa 7) 查取齿形系数和应力校正系数 33 根据当量齿数 ZV,Zcos,,25cos13:,27.0311 33 ZV,Zcos,,92cos13:,99.4522 -1取齿形系数和应力修正系数 查表3 YFa1,2.57YFa2,2.18 YSa1,1.60YSa2,1.79 FaFaY,Y 8) 计算大小齿轮的并加以比较 ,,,F Fa1Sa1,2.57，1.60YY ,,0.008416 ,,,F1488.57 Fa2Sa2,2.18，1.79YY,,0.007813 ,,,F2499.43 Fa1Sa1Fa2Sa2Y,YY,Y 因为，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 ,,,,,,F1,F2 9) 重合系数及螺旋角系数Y 取=0.68 ，Y=0.86 ,,Y,Y,(2) 设计计算 1) 试计算齿轮模数 mnt 14 2,FaSa2KTcosYYY,Y1,,3 ntm,,,1.999mm,,d,F,Z1 2) 计算圆周速度 ,,mZ,n，1.999，25，308.86,nt11, v,,,0.83ms:60，1000cos60，1000，cos13, 3) 计算载荷系数 查表6.2(机械设计 徐锦康主编)得 ; 根据、8级KA,1v,0.83ms精度，查图6.10(机械设计 徐锦康主编)得;斜齿轮传动取;Kv,1.06Ka,1.2查图6.13(机械设计 徐锦康主编)得。 K,,1.24 则载荷系数 K,KA，Kv，Ka，K,,1，1.06，1.2，1.24,1.577 4) 校正并确定模数 mn 33 (取=2.5) mn,mntKKt,1.999，1.571.5,2.033mmmnmm(3) 计算齿轮传动几何尺寸 m2.5n 1) 中心距 a,(Z1，Z2),(25，92),150.097mm a,2cos2，cos13: (圆整为=151mm) a m(Z，Z)2.5(25，92)n12 2) 螺旋角β ，，,,arccos,arccos:,14:24'33"2a2，151 3) 两分度圆直径， d1d2 ,2.5，25mnZ1,,,64.53d1 mm ,coscos14:24'33" ，2.5，92mnZ2,,,237.47 mm 2d,coscos14:24'33" 4) 齿宽， mm 取=55mm b,,d,d1,0.8，64.53,51.624b1b2b2 =b，(5,10)mm =60mm b1b1(4) 校核齿面接触疲劳强度 KT,12,1 ZZZZ ,H,H,E,,,,,,,,,H2bd1, 15 大小齿轮的接触疲劳强度极限， ,Hlim1,Hlim2 ==1170 ,Hlim1,Hlim2MPa 接触疲劳寿命系数， KHN1KHN2 查图6.6(机械设计 徐锦康主编)得=0.92，=0.96 KHN1KHN2计算许用接触应力 取安全系数，则 SH,1 ,,,H1,KHN1,Hlim1SH,1076.4MPa ,,,H2,KHN2,Hlim2SH,0.96，1170,1123.2MPa ，，,,,,,,,H,,H1，,H22,(1123.2，1176.4)2,1099.8MPa 节点区域系数ZH 查图6.19(机械设计 徐锦康主编)得ZH=2.43 重合度系数 =0.8 Z,Z, 螺旋角系数 = Z,Z,cos,,cos14:24'33",0.984 材料系数ZE 查表6.3(机械设计 徐锦康主编)得 ZE=189.8 MPa 校核计算 ,2KT,11,H,ZH,ZE,Z,Z,,,2,bd1 2，1.577，2766003.637，1,2.43，189.8，0.8，0.984，，MPa 接触疲劳强23.63755，64.53 ,,,800.11MPa,,H 度满足要求 按照耐磨性条件，可以初步确定丝杆直径16mm，螺母的高度是40mm，因此， 升降黑板的螺旋副的螺纹尺寸确定为Tr16X4,通过校核计算，可以证明其自锁性， 丝杆的强度，丝杆的稳定性以及螺纹牙的强度等都符合计算要求。 16 -1 图2 2.2 丝杆材料的选用 丝杆的材料主要为碳素钢和合金钢，碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性小。本设计的丝杆为一细长轴，容易弯曲和变形，但由于承载不大，所以选中45#中碳钢为丝杆的材料，为了提高的强度，增加其耐磨性，延长使用寿命，必须经调质处理才能满足使用需求。 2.3 螺母材料的选用与试验 由于升降黑板的工作螺母是在低速轻载的环境下进行的，根据传统的设计方式是选用青铜材料作为螺母材料，形成青铜对钢的摩擦副。按照常规，这对摩擦副必须保持在润滑状态下进行工作。但本设计中的螺旋副机构在工作时不允许使用润滑，因此，在不用油的情况下，螺母的磨损必然会加剧，且会伴有刺耳的尖叫声，为了克服这个缺陷，经试验，选用MC含油铸造尼龙作为螺母的材料。该材料含油，自润滑性良好，适合制作传动件，使用MC含油铸造尼龙作为螺母的材料，虽其强度，硬度不及铸造青铜，但其特别的自润滑性，改善了丝杆与螺母的摩擦状态，使传动效率提高，寿命更长。关于MC含油铸造尼与常用的青铜材 -1 料性能对比请见表2 17 表2-1 通过自动升降黑板实际使用情况表明，使用MC尼龙作为螺母材料，在承载过程中，尼龙螺母有一定量的压缩变形，这样有利于降低局部牙形的作用力，使整个螺母螺牙能全部承载，保证牙型的强度，且形成均载，磨损均匀，同时使用中发现MC含油铸造尼龙螺母本身硬度低，对硬质的尘粒具有很好的相容性，能更有效地保护丝杆，使丝杆几乎不磨损，这不同于任何青铜螺母在自身磨损的过程中使丝杆磨损。因此选用MC含油铸造尼龙做螺母材料，优点是真正起到了性能优越，使用寿命长，价格便宜的作用。 18 第三章 螺旋副机构的加工 3.1 车长丝杆 车长丝杆的长度于直径之比>25倍时成为细长轴，自动升降黑板螺旋副机构的丝杆总长度为1400mm，螺纹长度为840mm，螺纹大经为ф16,因L/D=52.5倍，因此，在车丝杆外圆时必须遵循车细长轴的三个关键技术; 1.中心架和跟刀架的使用 由于丝杆配料是调质中碳钢，在几种材料的比较中，球磨铸铁耐磨性和耐热性好，既不易刮伤工件表面，又能吸收震动，所以，车削长丝杆时要选择用球磨铸铁材料做中心架跟刀架的支撑爪为好。 2.中心架的调节与使用方法 a.车长轴断面或者钻中心孔时，常将长轴一端用卡盘夹住一端用中心架支撑，此时发现，丝杆轴的旋转中心未能与后顶尖重合。这是因为中心架的三个支撑点能独立构成任意一个圆心位置，这个圆心位置必须通过再调整，使三个支撑爪的几个圆心点(即旋转中心)与主轴中心，尾座中心三者重合，才能车端面或钻中心孔。 b.加工时应将中心架支撑在杆件中部，增加杆件刚度。 3.跟刀架的使用 a.使用时，选用三个支撑爪的跟刀架，因为它的下支撑爪能抵消长丝杆向下的弯曲和重力，从而更有效的预防震动和弯曲变形。 b.跟刀架支撑爪与丝轴接触表面最好是长条形。因为工件直径小，支撑爪只能窄些，以此增大其接触面积，减少磨损。 c.跟刀架在使用中，支撑爪与丝杆轴的接触压力不宜过大，否则，车削出的丝杆轴就会产生“竹节”状。另外在加工中要注意即使调整支撑爪与丝杆轴之间的间隙。 19 3.2 解决丝杆轴热变形伸长问题 车长丝杆外圆时，为了减少丝杆轴的热变形伸长，可采取以下有效措施: 1.用高精度弹性活顶尖来补偿丝杆轴热变形伸长。 2.车削时，刀具应保持锐利状态。且不论是低速切削或高速切削，都应充分使用切削液注在切削液注在切削形成区和刀架职称处进行冷却，以减少丝杆轴温度上升。 由于长丝杆刚度差，刀具几何形状对丝杆轴产生的震动非常敏感，选择时主要考虑以下几点: a.为了减少径向力，主要控制车刀的主偏角Kr=85?左右。 b.为了减小切削力，降低切削温度，主要控制车刀的前角Y0=20?左右，后角α0=7?。 c.车刀的前刀面应磨有R=1.5~3mm的断屑槽，使切屑卷曲折断。 d.为防止切削力对丝杆轴的精度影响，粗车时采用低转速，小背吃刀量和小进给量多刀进给进行车削。 3.3 长丝杆T形螺纹车削的关键技术 1.车刀的刃磨 粗车T形螺纹时，车刀磨出径向前角3?，前刀刃磨出R2mm排削槽，后角受螺旋升角的影响，在切削刃的后角为5?加上螺旋升角，右切削刃为5?减去螺旋升角，刀尖宽等于草体宽;精车车刀前角20?，后角同粗车刀并且磨出V形排屑槽。 2.梯形螺纹的切削方法 粗车时采用左右切削法。精车时先精车顺刀进刀牙侧面，再精车逆进刀牙侧面。 3.机床选用 机床选用大丝杆和较精密机床，车前调整好开合螺，大，中，小托板各间隙。 4.正确使用跟刀架 使支撑爪调整至车刀的正对面，更有效抵消径向力，而且要及时调整支撑爪的位置，补偿磨损量。。 20 3.4 螺母的加工技术 螺母采用MC含油铸造尼龙，生产时先完成整体外形结构的压铸，且压铸时候温度和压力要恒定，压铸的毛胚须经48小时的收缩时效后，才可以进行螺纹的车削，确保螺纹螺距的稳定，并且与丝杆配合要有一轻微的抱紧力为适。 经过以上对螺旋副传动机构的设计计算，选择合理的丝杆加工工艺和新型螺母材料，自动升降黑板通过控制系统的控制，完全能够满足升降灵活，定位可靠，从而达到全面积都在最省力的高度书写的目的，有效减轻教师的工作负担，提高课堂教学效果。 21 第4章 悬挂提升机构的设计 从安装的角度出发，前黑板与后黑板的连接选择上可以考虑，齿轮齿条式，链轮链条式，钢丝与尼龙组合式。考虑到实际使用环境以及制造成本的问题。选择链轮链条式。黑板6用可调节螺钉8固定，以两个螺帽来限位，系上链接扣7穿过齿轮齿条组成的链传动组合，该链传动组合由一根同步轴同步传动依靠连轴器链接保证同步。同步轴的同心度要求不用太高，以减少加工成本，黑板起吊不平行的问题可以依靠调节螺钉解决。本系统设计结构简单，噪声小，不影响环境，耐用度高。如图示 22 4.1 黑板工作原理介绍 当黑板处于使用状态时，由于螺纹传动具有锁定的性质，螺杆顶住10黑板B，使其固定于次状态。黑板B安装两个固定座9，由链接扣7锁住链条，经过链轮传动到另一头的链接扣，以及挂在上面的固定座9下面的黑板A6,形成挂件式链传动。当老师按下升降开关时，螺旋升降器开始工作，螺杆向上移动，黑板B在黑板A重力作用下，由链条带动向上移动，黑板A往下移动，一直到合适的位置，或者是底部。当螺旋升降器停止工作，螺杆顶住黑板B的两个限位块使其在有黑板A的情况下也不能移动，也包括其他因素。由装配图可以看出，至此完成一次工作运动。 23 在安装时，若发现黑板不水明，可以依靠调节螺钉8来调节水平。保证黑板使用质量。当遇到需要微调，停电或者更其他因素导致螺旋升降器的电机不工作的时候，可以依靠活动手轮来进行调节黑板的升降，完成使用任务。保证正常的授课教学。本设计新颖，考虑得到，适合广大学校，授课地点。 4.2调节螺钉的设计 采用普通标准DN40M12螺栓改制，由钢制扣环焊接而成，钢丝穿插其中，通过安装在黑板上的螺母相连，拧紧调整位置限制位置一步完成。 如图4-1示 24 4.3 黑板移动限位滑轮 可根据需要任意选择市场有的标准滑轮，建议采用M50尼龙材料，该材料吸震力较强，以减少黑板上下一定产生的噪声。并且该材料油腻性好，减少密封后的滑道润滑维护等工作。 4.4 黑板移动限位滑块 箱体为厚度3mm的冷扎钢板，箱体和滑道都是一次工艺成型，箱体和内滑道是一体的。 内外滑道均是多管挤压成八角型，厚度为3mm，纵向滑道必须是铁滑道，不要铝滑道，纵向滑道承重板连接处必须是焊接在纵向滑道上，不允许铆接，箱体必须是静电喷涂。 如图4-2示。 25 图4-2 4.5 方棱型同心轴 选用普通20X20方管，减少加工量，切割成适宜的长度即可，在安放尼龙的位置安装，位置定位后，点焊上限制块即可。如4-3图 图4-3 26 参考文献 [1] 陈剑鹤主编 冷加工工艺与设计[M] 北京:机械工业出版社，2001,(04) [2] 王树立主编 机械设计手册[M] 北京:中国轻工业出版社，1992,(16) [3] 王孝培主编 工艺设计资料[M] 北京:机械工业出版社，1987,(19) [4] 赵孟栋主编 冷冲模设计[M] 北京:机械工业出版社，2000,(03) [5] 彭建声主编 黑板制作技术问答[M] 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