旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)---旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　題 目： 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　系部名稱： 機(jī)械工程系 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)自081班 </p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： </p&

2、gt;<p>　　指導(dǎo)教師： 教師職稱： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的數(shù)量也急劇增加，這雖然對(duì)我們的出行帶來個(gè)方便，但同時(shí)也帶來了交通堵塞、停車位緊張等一系列問題。車輛擁擠或駛?cè)胂鄬?duì)較窄的路面時(shí)，很難完成任意角度轉(zhuǎn)向或180度調(diào)頭，在交通擁堵時(shí)很難從擁擠的車流

3、中擺脫。當(dāng)車位前后都有車時(shí)，把車輛停入或從使出都很困難，容易造成事故。在這個(gè)背景下，經(jīng)過反復(fù)推敲琢磨，設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車是在普通車子內(nèi)部添加子車以及升降系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，通過升降系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和內(nèi)部電力系統(tǒng)之間的相互配合，使該車能夠完成原地升降、90度側(cè)移、原地任意角度轉(zhuǎn)向的功能。這些實(shí)用的功能增強(qiáng)了汽車的可操作性，從一定程度上解決了交通阻塞和停車位緊張的這些現(xiàn)代社會(huì)日

4、益增長的嚴(yán)峻問題。</p><p>　　本文重點(diǎn)是對(duì)旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過安裝在子車上的導(dǎo)向桿、齒盤以及獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相配合可以完成車體在升起狀態(tài)下的原地任意角度轉(zhuǎn)向。這些實(shí)用的功能增強(qiáng)了汽車的可操控性，從一定程度上解決了交通阻塞和停車位緊張的這些現(xiàn)代社會(huì)日益嚴(yán)峻的問題。</p><p>　　關(guān)鍵字：交通堵塞，旋轉(zhuǎn)，側(cè)移，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)</p><p>　　

5、Rotary displacement vehicle rotation system design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of our national economy, the number of cars has increased dramatically, alth

6、ough this on our journey to bring the convenience, but also brought traffic congestion, parking tension and a series of problems. Traffic jam or into a relatively narrow pavement, it is difficult to complete the arbitrar

7、y angle steering or 180 degree turn, in the traffic jam is very difficult from the traffic congestion in the shed. When the parking both before and after the car, park their vehicles </p><p>　　Rotary displac

8、ement vehicle is in the ordinary car internal add child car and lifting system and a rotating system, by lifting system, drive system, rotary system and internal power system between cooperate each other, make the car to

9、 complete in-situ lifting,90 degrees lateral shift, in arbitrary angle turning function. The utility function is enhanced by vehicle maneuverability, from the extent to solve traffic congestion and parking tense in these

10、 modern society increasingly serious problem.</p><p>　　This article focuses on the rotary displacement vehicle rotation system design, by installing the car guide rod, fluted disc and the independent drive m

11、otor is matched complete car in the rising state in situ arbitrary angle steering. The utility function is enhanced by motor control, from the extent to solve traffic congestion and parking tense the increasingly serious

12、 problem of modern society.</p><p>　　Keywords：Traffic jam, rotational, lateral displacement, rotation system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b><

13、/p><p>　　1.1設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的社會(huì)背景1</p><p>　　1.2 一些旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及應(yīng)用2</p><p>　　1.2.1 回轉(zhuǎn)支承裝置2</p><p>　　1.2.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4</p><p>　　1.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用…………………………………………………………...……………6

14、</p><p>　　1.3 應(yīng)用領(lǐng)域及前景介紹7</p><p>　　2 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的總體解決方案7</p><p>　　2.1 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的運(yùn)動(dòng)方案7</p><p>　　2.1.1 子母車的前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)8</p><p>　　2.1.2 升降運(yùn)動(dòng)8</p><p>

15、;　　2.1.3 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)8</p><p>　　2.1.4 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的工作原理8</p><p>　　2.2 在設(shè)計(jì)中遇到的難點(diǎn)及解決方案9</p><p>　　3 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的整體組裝與分析10</p><p>　　3.1 母車系統(tǒng)運(yùn)行原理圖10</p><p>　　3.2 子車系統(tǒng)運(yùn)行

16、原理圖11</p><p>　　3.3 升降系統(tǒng)運(yùn)行分析組圖12</p><p>　　3.4 主軸圖13</p><p>　　3.5 側(cè)移車整體組圖13</p><p>　　4 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的零件設(shè)計(jì)分析15</p><p>　　4.1 電機(jī)的選用15</p><p>　　

17、4.2 行進(jìn)齒輪的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.3 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中齒輪的設(shè)計(jì)：18</p><p>　　4.4 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中主軸的設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.5 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中軸承的設(shè)計(jì)23</p><p>　　5 設(shè)計(jì)圖及簡介26</p><p>　　5.1 母車、子車的設(shè)計(jì)圖及簡介26<

18、/p><p>　　5.2 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖及簡介27</p><p>　　5.3 主軸的設(shè)計(jì)圖及簡介28</p><p>　　5.4 整車的設(shè)計(jì)圖及簡介30</p><p><b>　　6 結(jié)論31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p

19、><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的社會(huì)背景</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的數(shù)量也急劇增加，這雖然對(duì)我們的出行帶來個(gè)方便，但同時(shí)也帶來了交通堵塞、停車位緊張等一系列問題。車輛擁擠或駛?cè)胂?/p>

20、對(duì)較窄的路面時(shí)，很難完成任意角度轉(zhuǎn)向或180度調(diào)頭，在交通擁堵時(shí)很難從擁擠的車流中擺脫。當(dāng)車位前后都有車時(shí)，把車輛停入或從使出都很困難，容易造成事故。</p><p>　　無論東方還是西方的國家，都存在交通擁堵停車位緊張等一系列由于汽車數(shù)量急劇增加而社會(huì)配套設(shè)施沒有跟上的問題。當(dāng)然，這一問題已經(jīng)是關(guān)乎民生的讓人頭疼的話題,針對(duì)這些問題，許多國家和地區(qū)都采取了各種想法和對(duì)策。美國強(qiáng)調(diào)通過科技的力量解決交通問題,在洛

21、杉磯、舊金山和邁阿密等大城市，市政當(dāng)局通過在交通設(shè)施上應(yīng)用先進(jìn)信號(hào)控制系統(tǒng)來提高高峰時(shí)段道路的實(shí)用效率，鼓勵(lì)市民實(shí)用GPS等導(dǎo)航設(shè)備提高出行的效率。在法國，與汽車相關(guān)的稅種大致有增值稅、登記注冊稅、燃油稅等幾類。其中，增值稅和登記注冊稅是在買車時(shí)繳納的稅費(fèi)。而汽車保有階段，則體現(xiàn)在燃油稅內(nèi)。根據(jù)目前的規(guī)定，凡購買二氧化碳排放量小于120克的新車，車主可獲得不同額度的環(huán)保獎(jiǎng)勵(lì)，排放量越小，獎(jiǎng)勵(lì)越高。與此同時(shí)，二氧化碳排放量大于155克的新

22、車，車主每年需繳納環(huán)保稅，以示“懲罰”。這種遞進(jìn)式多排放多納稅的最高征稅額達(dá)2600元人民幣。西班牙馬德里市修建了發(fā)達(dá)的地下停車廠網(wǎng)路，在這個(gè)城市的主要商場和廣場下面都建有多層的停車場，以此減少路面停車對(duì)道路資源的占用。當(dāng)然這些都是從改善基礎(chǔ)設(shè)施上著力，國內(nèi)外都是發(fā)展公共交通，減少私家車主在高峰期駕駛車輛，建立交通</p><p>　　綜上，國內(nèi)外大都采用改善交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，采用新的收費(fèi)管理方法來減少交通阻塞，

23、但是隨著車輛的日益增多，交通阻塞這一問題還是讓大家頭痛，急待解決。而旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的設(shè)計(jì)可以緩解交通堵塞，停車難等問題。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車由帶有獨(dú)立輪子與驅(qū)動(dòng)的并成90度裝配的子母兩車構(gòu)成，子車嵌套在母車中。它主要由三個(gè)系統(tǒng)組成：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是控制子母車各自的前進(jìn)與后退；升降系統(tǒng)是通過主軸轉(zhuǎn)動(dòng)使子車下降，子車觸地后母車開始上升，母車上升一定高度后，驅(qū)動(dòng)子車可以完成車子的側(cè)移

24、。母車上升完成后，通過旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以完成車子的任意角度旋轉(zhuǎn)。這三個(gè)系統(tǒng)相互配合就可以完成旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的90度側(cè)移和任意角度旋轉(zhuǎn)功能。</p><p>　　1.2 一些旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及應(yīng)用</p><p>　　旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成。前者將機(jī)器的回轉(zhuǎn)部分支承在固定部分上，后者驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于固定部分回轉(zhuǎn)。</p><p>　　1.2.1 回轉(zhuǎn)支

25、承裝置</p><p>　　回轉(zhuǎn)支承裝置簡稱回轉(zhuǎn)支承。主要分為柱式和轉(zhuǎn)盤式兩大類，根據(jù)不同的使用要求、各種回轉(zhuǎn)支承的特點(diǎn)以及制造廠的加工條件合理選定。</p><p>　　1）柱式回轉(zhuǎn)支承裝置</p><p>　　下圖1-1為定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置。</p><p>　　圖1-1 定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置  </p>

26、<p>　　2） 轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置</p><p>　　現(xiàn)代轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置主要有滾子夾套式和滾動(dòng)軸承式。</p><p>　　圖1-2為滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承裝置。</p><p>　　圖1-2 滾子夾套式回轉(zhuǎn)支承裝置</p><p>　　1-轉(zhuǎn)盤；2-轉(zhuǎn)動(dòng)軌道；3-中心軸樞；</p><p>　　4-固定

27、軌道；5-拉桿；6-滾子；</p><p><b>　　7-反抓滾子</b></p><p><b>　　圖1-3為滾動(dòng)軸承</b></p><p><b>　　圖1-3 滾動(dòng)軸承</b></p><p>　　1.外圈——裝在軸承座孔內(nèi)，一般不轉(zhuǎn)動(dòng)；2.內(nèi)圈——裝在軸頸上，隨軸

28、轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><p>　　3.滾動(dòng)體——滾動(dòng)軸承的核心元件；4.保持架——將滾動(dòng)體均勻隔開，避免摩擦。</p><p>　　1.2.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置</p><p>　　回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置有電動(dòng)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和液壓回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。</p><p>　　1）電動(dòng)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置</p><p>　　回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置通常裝在起重機(jī)的回轉(zhuǎn)

29、部分上，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器帶動(dòng)最后一級(jí)小齒輪，小齒輪與裝在起重機(jī)固定部分上的大齒圈相嚙合，以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)回轉(zhuǎn)。在起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中常用的是下列三種形式機(jī)械傳動(dòng)裝置：臥式電動(dòng)機(jī)與渦輪減速器傳動(dòng)（a）、 立式電動(dòng)機(jī)與立式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)(b)、立式電動(dòng)機(jī)與行星減速器傳動(dòng)（c），如圖1-4所示。</p><p>　　圖1-4 電動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案</p><p>　　（a）臥式電動(dòng)機(jī)與蝸輪減速器

30、傳動(dòng)；</p><p>　?。╞）立式電動(dòng)機(jī)與立式圓柱齒輪減速傳動(dòng)；</p><p>　?。╟）立式電動(dòng)機(jī)與行星減速器傳動(dòng)。</p><p>　　1-臥式電動(dòng)機(jī)；2-帶極限力矩聯(lián)軸器的蝸輪</p><p>　　減速器；3-立式電動(dòng)機(jī)；4-立式圓</p><p>　　柱齒輪減速器；5-行星減速器。</p>

31、<p>　　2）液壓回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置</p><p>　?。?）高速液壓馬達(dá)：與渦輪減速器或行星減速器傳動(dòng)，在形式上與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)基本相同。</p><p>　?。?）低速大扭矩液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（圖1-5）。</p><p>　　圖1-5 低速大扭矩液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)</p><p>　　1.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用</p>

32、<p>　　下旋塔式起重機(jī)（圖1-6）為塔式起重機(jī)之一，回轉(zhuǎn)支承裝在底座與轉(zhuǎn)臺(tái)之間，因?yàn)樗砘剞D(zhuǎn)，除行走機(jī)構(gòu)之外，其他工作機(jī)構(gòu)都布置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，整機(jī)重心低。回轉(zhuǎn)支承以上各部分如轉(zhuǎn)臺(tái)、塔身和動(dòng)臂等一起回轉(zhuǎn)。因?yàn)樗砘剞D(zhuǎn)， 不能與建筑物附著，故塔身高度比上旋轉(zhuǎn)式低。這種塔式起重機(jī)，能整體拆裝和轉(zhuǎn)移，既輕便又靈活，使用廣泛。</p><p>　　起重機(jī)整體拆除和轉(zhuǎn)移時(shí)，開動(dòng)變幅機(jī)構(gòu)，將塔身連動(dòng)臂下放在汽車上，卸

33、下平衡重，再拉緊變幅繩，底座尾部翹起，推入一輪胎軸，然后將底座支承在輪胎軸上，并用連桿將塔身和底座連牢，即可拖行轉(zhuǎn)移。</p><p>　　較大的下旋轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)，也常采用塔身自升方式，但由于不能附著，自升高度有限。此外，下旋轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)，除軌道式之外，還有以履帶底盤和輪胎底盤為行走裝置的履帶式和輪胎式。塔式起重機(jī)之一，回轉(zhuǎn)支承裝在底座與轉(zhuǎn)臺(tái)之間，因?yàn)樗砘剞D(zhuǎn)，除行走機(jī)構(gòu)之外，其他工作機(jī)構(gòu)都布置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，整機(jī)重心

34、低?；剞D(zhuǎn)支承以上各部分如轉(zhuǎn)臺(tái)、塔身和動(dòng)臂等一起回轉(zhuǎn)。因?yàn)樗砘剞D(zhuǎn)， 不能與建筑物附著，故塔身高度比上旋轉(zhuǎn)式低。這種塔式起重機(jī)，能整體拆裝和轉(zhuǎn)移，既輕便又靈活，使用廣泛。</p><p>　　起重機(jī)整體拆除和轉(zhuǎn)移時(shí)，開動(dòng)變幅機(jī)構(gòu)，將塔身連動(dòng)臂下放在汽車上，卸下平衡重，再拉緊變幅繩，底座尾部翹起，推入一輪胎軸，然后將底座支承在輪胎軸上，并用連桿將塔身和底座連牢，即可拖行轉(zhuǎn)移。</p><p>

35、　　圖1-6下旋轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)</p><p>　　1.3 應(yīng)用領(lǐng)域及前景介紹</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車獨(dú)特的結(jié)構(gòu)打破了人們對(duì)常規(guī)車的認(rèn)識(shí)。新穎的運(yùn)動(dòng)方式為我們未來汽車的設(shè)計(jì)提供了一種理念。該車的設(shè)計(jì)能夠有效的改善目前日益嚴(yán)峻的交通阻塞和停車位緊張的問題，具有較高的社會(huì)實(shí)用價(jià)值。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)思路也有進(jìn)一步開發(fā)的可行性，其獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)方式可以作為安置機(jī)器人的平臺(tái)，讓其可以任意角度旋轉(zhuǎn)

36、、側(cè)移，作為勘探車或登月車等高科技產(chǎn)品，具有一定的研究價(jià)值。</p><p>　　2 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的總體解決方案</p><p>　　2.1 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的運(yùn)動(dòng)方案</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車由帶有獨(dú)立的輪子和驅(qū)動(dòng)并成90度角裝配的子母兩車組成，子車嵌套在母車內(nèi)，子母兩車通過主軸相連接。子車下降后，母車可以在子車的基礎(chǔ)上任意升降高度，此時(shí)驅(qū)動(dòng)子車就可以完成

37、母車的90度側(cè)移。母車上升后通過安裝在子車上的導(dǎo)向桿、齒盤以及獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相配合可以完成母車的原地任意角度轉(zhuǎn)向。</p><p>　　2.1.1 子母車的前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)</p><p>　　母車和嵌套在其內(nèi)部的子車擁有各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī),控制系統(tǒng)調(diào)控電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)輸出軸上的齒輪與行進(jìn)軸上的齒輪相嚙合，將動(dòng)力傳動(dòng)給行進(jìn)輪,從而母車、子車各自完成相應(yīng)的前進(jìn)和后退。</p>

38、<p>　　2.1.2 升降運(yùn)動(dòng)</p><p>　　為了使母車在子車的基礎(chǔ)上平穩(wěn)升降，我們在子車上安裝了一根主軸，用角接觸球軸承將其加以固定，主軸上模擬千斤頂加工了梯形的傳動(dòng)螺紋，梯形螺紋和母車相連接，通過安裝在子車內(nèi)部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使主軸能夠穩(wěn)定承重和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而升降母車車體。同時(shí)，我們在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中安裝導(dǎo)向桿，在升降系統(tǒng)中也起到了平穩(wěn)升降的作用。</p><p>　　2.1.3

39、 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)</p><p>　　旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的導(dǎo)向桿安裝在一齒盤上，齒盤與驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的齒輪嚙合。在升起狀態(tài)下，電機(jī)帶動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的齒盤即可通過導(dǎo)向桿使母車懸空轉(zhuǎn)動(dòng)。通過控制該電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，可控制母車的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度。</p><p>　　2.1.4 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的工作原理</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車由子母兩車組成，有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、升降系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

40、三大系統(tǒng)。其中最重要的是升降系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。當(dāng)我們的車停在某處時(shí)，恰好車的前后都有車停住而堵住了我們的車，使我們的車不能正常的從兩車中間開出來，這時(shí)我們就可以啟動(dòng)此車的升降系統(tǒng)在車的原有位置把車升起一定的高度，此高度不必很高，只需要把收縮在母車底盤內(nèi)的子車降下來，從而使母車的車輪升起離開地面而使子車的車輪著地，此升降系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)通過三角形螺紋結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車身的升降。其中導(dǎo)向桿可防止車身在升降過程中產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。完成原

41、地轉(zhuǎn)向后，調(diào)整好合適的角度我們就可以把母車降下而后讓子車重新收回母車的底盤中，最后啟動(dòng)母車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從而使車子從兩車之間順利的開出來。當(dāng)然，我們也可以通過不旋轉(zhuǎn)母車，只通過升起母車后啟動(dòng)子車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而把車直接從兩車中間側(cè)移出來。這種方法容易操作，可以解決生活中堵車的問題，給我們的生活帶來方便。</p><p>　　2.2 在設(shè)計(jì)中遇到的難點(diǎn)及解決方案</p><p>　　怎樣能夠承擔(dān)起

42、車體的沉重載荷而保持穩(wěn)定升降呢？我們在子車上安裝了一根主軸，用角接觸球軸承在子車上加以固定，主軸上模擬千斤頂加工了梯形螺紋，梯形螺紋和母車相連接，通過安裝在子車內(nèi)部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使主軸能夠穩(wěn)定承重和轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　此旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車有升降和旋轉(zhuǎn)這兩種特殊運(yùn)動(dòng)方式，怎樣能保證運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性是一個(gè)相當(dāng)重要的問題，升降系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)互不干擾是小車運(yùn)行成功的關(guān)鍵。我們在主軸上安裝兩個(gè)角接觸軸承，一個(gè)深溝球軸承，使得子

43、車不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)控制小車升降的電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)上的齒輪帶動(dòng)主軸上的升降齒輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)升降齒輪帶動(dòng)主軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸一端的傳動(dòng)螺紋運(yùn)動(dòng)使子車向下運(yùn)動(dòng)，直至與地面接觸，而后母車脫離地面上升，安裝軸承后，可以保證主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的獨(dú)立性，只有主軸的升降而沒有母車與子車的轉(zhuǎn)動(dòng)。然后在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的大齒盤上加裝深溝球軸承，使旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作時(shí)只有母車的轉(zhuǎn)動(dòng)而不會(huì)影響主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，也使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不影響大齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，也保證了旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和升降系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性。<

44、;/p><p>　　車體的尺寸設(shè)計(jì)同樣也是一個(gè)令人頭疼的問題，如何裝配、裝配的具體尺寸是多少，需要我們不斷地進(jìn)行矯正，最終才能裝配成整體的小車。</p><p>　　3 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的整體組裝與分析</p><p>　　3.1 母車系統(tǒng)運(yùn)行原理圖</p><p>　　母車是旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的外部構(gòu)架，母車三維圖如圖3-1所示，由1個(gè)前車板、1個(gè)后

45、車板、1個(gè)車頂板、1個(gè)車底板、2個(gè)側(cè)面車板（為顯示方便1個(gè)已經(jīng)隱去）、固定電機(jī)和輪軸的固定支架、電機(jī)、一對(duì)齒輪以及前后輪共同組成。</p><p>　　圖3-1 母車三維視圖</p><p>　　小車的體積約為：V=××h=312.5×160×145=7.25×10mm</p><p>　　為了減輕小車的重量和加工方

46、便，小車各車板選用塑料為材料。</p><p>　　獨(dú)立電機(jī)輸出軸上的齒輪與輪軸上的齒輪相嚙合，帶動(dòng)母車后輪運(yùn)轉(zhuǎn)。此設(shè)計(jì)方案中，母車的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)為后輪驅(qū)動(dòng)，只是向前或向后運(yùn)動(dòng)，沒有左右行進(jìn)的功能。齒輪傳動(dòng)中，主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)都為10，其傳動(dòng)比為1，經(jīng)測算母車的行進(jìn)速度為1.98m/s。</p><p>　　3.2 子車系統(tǒng)運(yùn)行原理圖</p><p>　　子車

47、是旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的重要組成部分，由子車車架、前后輪、電機(jī)、一對(duì)傳動(dòng)齒輪共同構(gòu)成，如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 子車的三維視圖</p><p>　　子車車架是固定升降輪動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)零件的主體，其上的零件分布是經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)得出的結(jié)果。子車系統(tǒng)中包含有固定升降和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車架。車架與子車是一體的，與子車一起運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　獨(dú)立電機(jī)輸出軸上的齒輪

48、與輪軸上的齒輪相嚙合，帶動(dòng)子后輪運(yùn)轉(zhuǎn)。此設(shè)計(jì)方案中，子車的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)只是向前或向后運(yùn)動(dòng)，沒有左右行進(jìn)的功能。</p><p>　　齒輪傳動(dòng)中，主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)都為10，其傳動(dòng)比為1，經(jīng)測算母車的行進(jìn)速度為0.19m/s。</p><p>　　3.3 升降系統(tǒng)運(yùn)行分析組圖</p><p>　　旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是對(duì)母車進(jìn)行任意角度的旋轉(zhuǎn)。由電機(jī)、一對(duì)齒輪、三跟成120度

49、的導(dǎo)向桿、1個(gè)深溝球軸承組成，如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的三維視圖</p><p>　　電機(jī)為旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供的動(dòng)力，通過齒輪嚙合傳遞，小齒輪帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過導(dǎo)向桿帶動(dòng)母車旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為360r/min，傳動(dòng)比i=，車身旋轉(zhuǎn)速度為64r/min。深溝球軸承能夠減小車身在旋轉(zhuǎn)時(shí)與主軸的摩擦，保證旋轉(zhuǎn)的獨(dú)立性。</p><p

50、><b>　　3.4 主軸圖</b></p><p>　　主軸是旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的母車的中心零部件，在升降系統(tǒng)中起支撐作用，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 主軸的三維視圖</p><p>　　主軸全長為160mm，由7段構(gòu)成，各有職能分工。其中包括固定軸承的，固定齒輪的，以及一段其傳動(dòng)作用的螺紋軸。主軸的設(shè)計(jì)與其上分布的軸承

51、、齒輪、子車車架的尺寸和要求密切相關(guān)。使我們綜合分析了各個(gè)傳動(dòng)零件的尺寸和要求后，綜合設(shè)計(jì)出來的。這樣的軸能夠很好的滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)避免了與其他零件之間的相互干擾。</p><p>　　3.5 側(cè)移車整體組圖</p><p>　　通過整體的分析，我們把母車、子車、升降系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)綜合起來，得到如圖3-5、3-6所示的整車三維視圖。</p><p>　　圖3-5

52、 整車的三維視圖1</p><p>　　圖3-6 整車的三維視圖2</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車是由母車系統(tǒng)、子車系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)構(gòu)成。母車系統(tǒng)包括：母車車體、一對(duì)齒輪、電機(jī)、輪子等。子車系統(tǒng)包括：子車車架、一對(duì)齒輪、電機(jī)、輪子等。升降系統(tǒng)包括：主軸、一對(duì)齒輪、電機(jī)、兩個(gè)角接觸球軸承、一個(gè)螺母。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括：一對(duì)齒輪、一個(gè)深溝球軸承、電機(jī)、三根導(dǎo)向桿。</p>&

53、lt;p>　　4 旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的零件設(shè)計(jì)分析</p><p>　　4.1 電機(jī)的選用 </p><p>　　因?yàn)樾≤囀仟?dú)立驅(qū)動(dòng)，所以選擇直流的電池驅(qū)動(dòng)較為方便。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，若功率過小則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長期過載而提早損壞；功率選的過大，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，能力不能充分發(fā)揮，經(jīng)常不在滿載下在運(yùn)轉(zhuǎn)，效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。</p><p&g

54、t;　　需要電動(dòng)機(jī)輸出工作要求的功率P=</p><p>　　P：工作機(jī)所需有效功率。</p><p>　?。弘妱?dòng)機(jī)工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。</p><p>　　機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值： 效率</p><p>　　8級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)（油潤滑） 0.97</p><p>　　滾動(dòng)

55、軸承（油軸承） 0.99</p><p>　　滑動(dòng)絲杠 0.5</p><p><b>　　P=kw[6]</b></p><p>　　T：工作及的阻力矩，N*mm</p><p>　　n：工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min</p&g

56、t;<p><b>　?。汗ぷ鳈C(jī)的效率</b></p><p>　　綜合分析（電機(jī)選用）：小輪前進(jìn)120r/min</p><p>　　大論前進(jìn)1800r/min</p><p>　　旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)360r/min</p><p>　　升降系統(tǒng)540r/min</p><p>　　經(jīng)綜合考

57、慮及以往實(shí)驗(yàn)最后確定行進(jìn)電機(jī)的功率P=15w，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率P=15w，升降電機(jī)的功率P=30w。</p><p>　　經(jīng)綜合比較，我選用型號(hào)為6D15-12，電壓12V，功率15w的電機(jī)和型號(hào)為6D15-30，電壓12V，功率30w的電機(jī)作為小車電機(jī)。</p><p>　　4.2 行進(jìn)齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　在子車小輪系統(tǒng)中，已知條件：輸入功率P=12.

58、94w，齒輪的轉(zhuǎn)速n===120r/min</p><p>　　選用直尺圓柱齒輪傳動(dòng)，軟齒面開式。</p><p>　　由于此旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的模型較小，其使用的齒輪尺寸也較小，要求也不高。所以選擇45鋼做毛坯，加工完成后，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度：217~255HBS，取235HBS。取Z=Z=10。</p><p><b>　　按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b&g

59、t;</p><p>　　由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10—9a）[6]進(jìn)行計(jì)算，即</p><p><b>　　d≥2.32×</b></p><p>　?。?）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　　1）試選載荷系數(shù)k=1.3（計(jì)算齒輪分度圓直徑d或模數(shù)m時(shí)，可選一載荷系數(shù)k=1.2~1.4）</p>

60、<p>　　2）計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　T=9550=9550×=1029.81 N·mm</p><p>　　3）由表10—7[6]選取齒寬系數(shù)=1</p><p>　　4）由表10—6[6]查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa</p><p>　　5）由圖10—21d[6]按齒面硬度

61、查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa</p><p>　　6）由式10—13[6]計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　N=60×n×j×L=60×360×1×（2×350×20）=3.03×10</p><p><b>　　N= N</b></

62、p><p><b>　　n：齒輪轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)</p><p>　　L：齒輪工作壽命，按一天工作2小時(shí)，每年工作350天，工作壽命20年算</p><p>　　7）由圖10—19[6]取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.95， K= K=0.95</p><p&

63、gt;　　8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1%（只起說明作用），安全系數(shù)S=1（見式10—12[6]，對(duì)于接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲，振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，顧可取S=S=1）</p><p>　　==0.95×550MPa=522.5MPa</p><p><b>　　=</

64、b></p><p><b>　?。?）計(jì)算</b></p><p>　　1）計(jì)算齒輪分度圓直徑d，代入的值：</p><p>　　d≥2.32×=2.32×=16.4mm</p><p>　　前面我們試取的齒輪模數(shù)m=2，實(shí)際運(yùn)用中，側(cè)移車小輪前進(jìn)系統(tǒng)中的齒輪分度圓直徑d=mz=20mm＞d&

65、lt;/p><p>　　2)計(jì)算圓周速度v：v===0.126m/s</p><p>　　3）計(jì)算齒寬b:b=×d=16.4mm，取b=16.5mm</p><p>　　4）計(jì)算齒寬與齒高之比</p><p>　　模數(shù)已定：m=2mm</p><p>　　齒高：h=2.25m=2.25×2mm=4.5m

66、m</p><p><b>　　==3.67</b></p><p><b>　　5）計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=0.126m/s，8級(jí)精度，由圖10—8[6]查得動(dòng)載系數(shù)K=1.04</p><p>　　直齒輪的齒見載荷分配系數(shù)，K= K=1</p><p

67、>　　由表10—2[6]查得使用系數(shù)K=1</p><p>　　由表10—4[6]用插值法查得8及精度齒輪相對(duì)支承軸非對(duì)稱分布時(shí)，K=1.421</p><p>　　由=3.67， K=1.421，查圖10—13[6]得K=1.25；故載荷系數(shù)</p><p>　　K= K· K·K· K=1×1.04×1&#

68、215;1.421=1.478</p><p>　　6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑</p><p>　　d= d×=16.4×=17.12mm</p><p>　　我們?nèi)=20mm，m=2mm，既方便加工，又滿足要求。</p><p><b>　　按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p&g

69、t;<p>　　由式（10—5）[6]得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m≥</p><p>　?。?）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　　1）由圖10—20c[6]查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)的極限=380MPa</p><p>　　2）由圖10—18[6]取彎曲疲勞系數(shù)K=0.88， K= K</p><p>　　3）計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力&

70、lt;/p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4（對(duì)彎曲疲勞強(qiáng)度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會(huì)引起嚴(yán)重事故，因此在進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)S=S=1.25~1.5）</p><p>　　由式（10—12）[6]得</p><p>　　==MPa=238.86MPa</p><p><b>　　=</b></p>

71、;<p>　　4）計(jì)算載荷系數(shù)K：</p><p>　　K= K· K·K· K=1×1.04×1×1.25=1.3</p><p>　　5）查取齒形系數(shù)：由表10—5[6]查得：Y=3.30，Y= Y</p><p>　　6）查取應(yīng)力校正系數(shù)：由表10—5[6]查得：Y=1.45，Y= Y&

72、lt;/p><p>　　7）計(jì)算齒輪的：==0.02003</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)計(jì)算：m≥=0.82mm</p><p>　　我們選擇m=2合適。分度圓直徑：d=d=mz=20，中心距a==20mm，齒輪寬b=16.5mm</p><p>　　最終我們選擇子車系統(tǒng)的齒輪為Z=10，m=2的齒輪。</p><p>

73、　　4.3 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中齒輪的設(shè)計(jì)：</p><p>　　已知條件：輸入功率P=12.68w，小齒輪的轉(zhuǎn)速n=360r/min，傳動(dòng)比i=</p><p>　　1.選定齒輪類型、材料、精度等級(jí)及齒數(shù)</p><p>　　選用直尺圓柱齒輪傳動(dòng)，軟齒面開式。</p><p>　　小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280HBS，</p>

74、;<p>　　大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。</p><p>　　初選齒輪精度等級(jí)：7級(jí)精度。</p><p>　　取Z=8，Z=45。</p><p>　　2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10—9a）[6]進(jìn)行計(jì)算，即</p><p&g

75、t;<b>　　d≥2.32×</b></p><p>　?。?）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　　1）試選載荷系數(shù)k=1.3（計(jì)算齒輪分度圓直徑d或模數(shù)m時(shí)，可選一載荷系數(shù)k=1.2~1.4）</p><p>　　2）計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　T=9550=9550×=33

76、6.37N·mm</p><p>　　3）由表10—7[6]選取齒寬系數(shù)=1</p><p>　　4）由表10—6[6]查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa</p><p>　　5）由圖10—21d[6]按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa，小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550Mpa</p><p>　　6）由式1

77、0—13[6]計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　N=60×n×j×L=60×360×1×（0.5×350×20）=7.56×10</p><p>　　N= =1.344×10</p><p><b>　　n：齒輪轉(zhuǎn)速</b></p>

78、;<p>　　j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)</p><p>　　L：齒輪工作壽命，按一天工作0.5小時(shí)，每年工作350天，工作壽命20年算</p><p>　　7）由圖10—19[6]取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.96， K= K=1.12</p><p>　　8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為1%（只

79、起說明作用），安全系數(shù)S=1（見式10—12[6]，對(duì)于接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲，振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，顧可取S=S=1）</p><p>　　==0.99×600MPa=594MPa</p><p>　　==1.12×550MPa=616MPa</p><p><b>　?。?）計(jì)算</

80、b></p><p>　　1）計(jì)算齒輪分度圓直徑d，代入中的較小值（即代入）：</p><p>　　d≥2.32×=2.32×=8.692mm</p><p>　　前面我們試取的齒輪模數(shù)m=2，實(shí)際運(yùn)用中，側(cè)移車小輪前進(jìn)系統(tǒng)中的齒輪分度圓直徑</p><p>　　d=mz=16mm＞d</p><

81、p>　　2)計(jì)算圓周速度v：v===0.3016m/s</p><p>　　3）計(jì)算齒寬b:b=×d=8.692mm，取b=10mm</p><p>　　4）計(jì)算齒寬與齒高之比</p><p>　　模數(shù)已定：m=2mm</p><p>　　齒高：h=2.25m=2.25×2mm=4.5mm</p>&l

82、t;p><b>　　==2.22</b></p><p><b>　　5）計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=0.3016m/s，7級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.03</p><p>　　直齒輪，K= K=1</p><p>　　由表10—2[6]查得使用系數(shù)K=1&l

83、t;/p><p>　　由表10—4[6]用插值法查得7及精度齒輪相對(duì)支承軸非對(duì)稱分布時(shí)，K=1.389</p><p>　　由=2.22， K=1.389，查圖10—13[6]得K=1.24；故載荷系數(shù)</p><p>　　K= K· K·K· K=1×1.03×1×1.389=1.4307</p>

84、<p>　　6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑</p><p>　　d= d·=8.692×=8.974mm</p><p>　　我們?nèi)=16mm，m=2mm，既方便加工，又滿足要求。</p><p>　　3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由式（10—5）[6]得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m≥&l

85、t;/p><p>　?。?）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　　1）由圖10—20c[6]查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)的極限=500MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)的極限=380MPa</p><p>　　2）由圖10—18[6]取彎曲疲勞系數(shù)K=0.95， K= 0.98</p><p>　　3）計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力</p><p&

86、gt;　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4（對(duì)彎曲疲勞強(qiáng)度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會(huì)引起嚴(yán)重事故，因此在進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)S=S=1.25~1.5）</p><p>　　由式（10—12）[6]得</p><p>　　==MPa=339.29MPa</p><p>　　== MPa=266MPa</p><p>　　4）計(jì)算載荷系數(shù)K：

87、</p><p>　　K= K· K·K· K=1×1.03×1×1.24=1.2772（K＞K，時(shí)，不必修正）</p><p>　　5）查取齒形系數(shù)：由表10—5[6]查得：Y=3.41，Y= 2.35</p><p>　　6）查取應(yīng)力校正系數(shù)：由表10—5[6]查得：Y=1.43，Y= 1.68<

88、/p><p>　　7）計(jì)算齒輪的，并加以比較：==0.01437</p><p>　　==0.01484，大齒輪的數(shù)值大。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)計(jì)算：m≥=0.584mm</p><p>　　我們選擇m=2合適。小齒輪分度圓直徑：d=mz=16，大齒輪分度圓直徑：d=mz=90，中心距a==53mm，齒輪寬b=10mm。</p&g

89、t;<p>　　最終我們選擇大齒輪z=45，m=2，小齒輪z=8，m=2。</p><p>　　4.4 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中主軸的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　選擇軸的材料</b></p><p>　　選取45鋼調(diào)質(zhì)，硬度230HBS，強(qiáng)度極限=640MPa，屈服極限=355MPa，彎曲疲勞極限=275MPa，剪切疲勞極限=155MP

90、a，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)許用應(yīng)力=60MPa。</p><p>　　初步估算軸的最小直徑</p><p>　　按式（15—2）[6]，取A=110，得d≥A=126×=5.7mm</p><p>　　考慮到軸上的鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，以及加工的方便，我們?nèi)=10mm</p><p><b>　　軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b>

91、</p><p><b>　　軸的各段直徑的確定</b></p><p>　　第一段軸：d=10mm（軸承型號(hào)取7000AC）</p><p>　　第二段軸：d=13mm（取定位軸肩高度h=1.5mm）</p><p>　　第三段軸：d=16mm（放置齒輪）</p><p>　　第四段軸：d=12

92、mm（取定位軸肩高度h=2mm，軸承號(hào)取7001AC）</p><p>　　第五段軸：d=10mm（軸承型號(hào)取6000）</p><p>　　第六段軸：d=8mm</p><p>　　第七段軸：d=10mm（螺紋）</p><p><b>　　軸的各段長度的確定</b></p><p>　　第一段

93、軸：l=10mm（軸承7000AC的寬度B=8mm）</p><p>　　第二段軸：l=16mm（升降系統(tǒng)中齒輪的寬度為12mm）</p><p>　　第三段軸：l=20mm</p><p>　　第四段軸：l=20mm（軸承7001AC的寬度B=8）</p><p>　　第五段軸：l=30mm（軸承6000的寬度B=8mm）</p>

94、;<p>　　第六段軸：l=5mm</p><p>　　第七段軸：l=60mm</p><p>　　4.（1）軸向零件的軸向定位。</p><p>　　齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按d由表6—1[6]查得平鍵截面b×h=4mm×4mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，鍵長L=6mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇</p

95、><p>　　齒輪輪轂與軸的配合為（過盈）。</p><p>　　滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。</p><p>　?。?）確定軸上倒角尺寸</p><p>　　軸右端倒角2×45°。</p><p><b>　　5.求軸上的載荷</b>

96、</p><p>　　精確校核軸的疲勞強(qiáng)度</p><p>　　圖4-1 主軸界面分析</p><p>　　如圖4-1所示，截面A處過盈配合引起應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面B上的應(yīng)力最大。截面A和截面C的應(yīng)力集中影響相近。但截面C不受扭矩作用，故不必做強(qiáng)度校核。截面B雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑較大

97、，故截面B也不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面A左右兩側(cè)即可。</p><p>　?。?）截面A的左側(cè)：</p><p>　　抗彎截面系數(shù)：W=0.1×13=219.7mm</p><p>　　抗扭截面系數(shù)：W=0.2×13=439.4mm</p><p>　　截面A左側(cè)的彎

98、矩M為：M=361.66× N·mm=278.2 N·mm</p><p>　　截面A上的扭矩T為：T=878.64 N·mm</p><p>　　截面上的彎曲應(yīng)力：==MPa=2.04MPa</p><p>　　截面上的扭曲切應(yīng)力：===2.24MPa</p><p>　　(W：軸的抗變截面系數(shù)，W=

99、—=—=177.22)</p><p>　　(W：軸的抗扭截面系數(shù)，W=—=—=392.91)</p><p>　　軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15—1[6]查得=640MPa，=275MPa，=155MPa，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3—2[6]查取。因</p><p>　　==0.115，==1.23，經(jīng)差值后查得=1.63，=1.35。

100、</p><p>　　又由附圖3—1[6]可得軸的材料敏感系數(shù)=0.78，=0.82。</p><p>　　固有應(yīng)力集中系數(shù)按附表3—4[6]為=1+（—1）=1+0.78×（1.63—1）=1.49</p><p>　　=1+（—1）=1+0.82×（1.35—1）=1.29</p><p>　　由附圖3—2[6]的尺寸

101、系數(shù)=0.88，由附圖3—3[6]的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=1。</p><p>　　軸按磨削加工，由附圖3—4[6]得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92。</p><p>　　軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1，則按式3—12[6]及式3—46[6]得綜合系數(shù)為</p><p>　　=+—1==1.78</p><p>　　=+—1==1.38</p>

102、<p>　　又由3—1[6]、3—2[6]節(jié)得知碳鋼的特性系數(shù)：=0.1～0.2，取=0.1；=0.05～0.1，取=0.05。</p><p>　　于是，計(jì)算安全系數(shù)S===75.73</p><p><b>　　S===96.78</b></p><p>　　S===59.64＞＞S=1.5</p><p&g

103、t;　　截面A右側(cè)同理也符合。本機(jī)構(gòu)無較大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。</p><p>　　4.5 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中軸承的設(shè)計(jì)</p><p>　　軸承設(shè)計(jì)（1個(gè)深溝球軸承，2個(gè)角接觸球軸承）</p><p>　　角接觸球軸承：可同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨(dú)承受軸向載荷。能在較高轉(zhuǎn)速下正常工作。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此

104、，一般成對(duì)使用。承受軸向載荷的能力與接觸角有關(guān)。接觸較大的，承受軸向載荷的能力也高。</p><p>　　這里我們選用的軸承結(jié)構(gòu)代號(hào)：70000AC（=25）</p><p>　　深溝球軸承：結(jié)構(gòu)代號(hào)60000，主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)、外圈軸線偏斜量≤8ˊ~16ˊ</p><p>

105、　　選用這兩種軸承的原因：</p><p>　　首先根據(jù)載荷的大小選擇軸承的類型，由于滾子軸承中主要原件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后變形也較小。而球軸承主要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，故在載荷較小時(shí)，可優(yōu)先選用球軸承。此旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車，自身重量較輕，升降、旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的載荷較小，故選擇球軸承較為合適。</p><p>　　再根據(jù)載荷的方向選擇軸承的類型，對(duì)于純軸向載荷，

106、一般選用推力球軸承，但在此旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車中主軸受到一定的徑向力，而且若選用推力球軸承，無法實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)要求，所以我們在這里選用了一對(duì)角接觸球軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時(shí)，還有不大的軸向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承。</p><p>　　綜合考慮，在小車的升降系統(tǒng)中，小車的主軸主要承受軸向載荷且載荷不大，主軸轉(zhuǎn)速不高，而且為了裝配方便，和實(shí)現(xiàn)工作功能，采用兩個(gè)推力球軸承。在小車的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，小車主軸主要受徑向載荷，所

107、以采用一個(gè)深溝球軸承。</p><p>　　按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步選用兩個(gè)角接觸球軸承，一個(gè)深溝球軸承。</p><p>　　角接觸球軸承的型號(hào)分別為：7000AC、7001AC（其中7000AC為軸承1,7001AC為軸承2）。</p><p>　　深溝球軸承的型號(hào)為：6000（6000軸承為軸承3）。</p><p>　　安裝方式：單向固定

108、，正裝。</p><p>　　軸承的轉(zhuǎn)速：n=270r/min（升降中用到的軸承）</p><p>　　n=270r/min（升降中用到的軸承）</p><p>　　n=64r/min（旋轉(zhuǎn)中用到的軸承）</p><p>　　由表16—3[6]查得軸承7000AC的基本額定動(dòng)載荷C=4.92kN，基本額定靜載荷C=2.25kN， 7001AC

109、的基本額定動(dòng)載荷C=5.42kN，基本額定靜載荷C=2.65kN，6000的基本額定動(dòng)載荷C=4.58kN，基本額定靜載荷C=1.98kN。</p><p>　　基本尺寸d×D×B=mm，其中角接觸球軸承軸向力判定系數(shù)e=0.68，當(dāng)Fa/Fr＞e時(shí)，X=0.41，Y=0.87;當(dāng)Fa/Fr＜e時(shí)，X=1，Y=0。</p><p><b>　　計(jì)算軸承3的載荷

110、</b></p><p><b>　　旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：大齒輪</b></p><p>　　按表13—6[6]，=1.0～1.2，取=1.2</p><p>　　按表13—5[6]，X=1，Y=0。</p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)載荷P=</b></p><p>&l

111、t;b>　　L=</b></p><p>　　所以選用的軸承6000軸承安全。</p><p><b>　　5 設(shè)計(jì)圖及簡介</b></p><p>　　經(jīng)綜合分析，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及大、小輪前進(jìn)的電機(jī)型號(hào)為6D15-12，電壓12V，功率15w的電機(jī)；升降系統(tǒng)選用型號(hào)為6D15-30，電壓12V，功率30w的電機(jī)。</p&

112、gt;<p>　　電機(jī)轉(zhuǎn)速：小輪前進(jìn)120r/min，大論前進(jìn)540r/min，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)360r/min，升降系統(tǒng)540r/min。</p><p>　　行進(jìn)齒輪設(shè)計(jì)為：m=2mm、z=10、b=16.5mm，的齒輪。升降系統(tǒng)中設(shè)計(jì)為：m=2mm、z=10、z=20、b=12，的齒輪。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)為：m=2mm、z=8、z=45、b=10，的齒輪。</p><p>　　所選

113、軸承的型號(hào)分別為：6000、7000AC、7001AC。</p><p>　　5.1 母車、子車的設(shè)計(jì)圖及簡介</p><p>　　母車系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)式側(cè)移車的框架，其他系統(tǒng)都是包容在其內(nèi)部的，它的設(shè)計(jì)要緊湊且不能造成內(nèi)部系統(tǒng)的相互干擾，其二維圖示如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 母車的二維視圖</p><p>　　母車的尺寸參數(shù)

114、如上圖所示，整體車身較為緊湊，這便于運(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡，車壁都采用塑料板，這能很好的減輕車身重量。</p><p>　　子車系統(tǒng)是升降和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的基座，其二維圖如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2 子車的二維視圖</p><p>　　升降系統(tǒng)的支撐架要避免與電機(jī)、齒輪相干擾，且要與軸承、齒輪進(jìn)行有效配合，來完成升降、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p&

115、gt;　　5.2 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖及簡介</p><p>　　旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是建立在主軸基礎(chǔ)之上的螺旋傳動(dòng)系統(tǒng)，其二維圖如圖5-3所示。</p><p>　　圖5-3 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的二維圖</p><p>　　1-車體頂板；2-導(dǎo)向桿；3-小齒輪；</p><p>　　4-電機(jī)；5-深溝球軸承；6-大齒輪</p><p>　　

116、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的前視圖如圖5-4所示，去掉頂板后旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的俯視圖如圖5-5所示。</p><p>　　圖5-4 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的前視圖</p><p>　　圖5-5 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的俯視圖</p><p>　　其工作原理是電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪3與大齒輪6之間通過嚙合帶動(dòng)大齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)并通過安裝在大齒輪6和車體頂板之間的3根導(dǎo)向桿1，從而帶動(dòng)車體的旋轉(zhuǎn)。&l

117、t;/p><p>　　5.3 主軸的設(shè)計(jì)圖及簡介</p><p>　　主軸作為升降系統(tǒng)的中心零部件，起著十分重要的作用，其二維圖如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4 主軸的二維視圖</p><p>　　軸的加工工藝[14]：</p><p>　　1.圓鋼下料：φ18mm×180mm。</p>

118、;<p>　　2.車兩端面，鉆兩頭φ5mm中心孔</p><p>　　3.車削，安裝1，三爪自定心卡盤與頂尖</p><p>　　車φ16mm外圓，長56mm；車φ13mm外圓，長36mm；車φ10mm外圓，保證φ13mm處的長度16mm</p><p><b>　　車削，安裝2，調(diào)頭</b></p><p&g

119、t;　　車φ12mm外圓，保證φ16mm處的長度20mm；車φ10mm外圓，保證φ12mm處的長度20mm</p><p>　　車退刀槽槽，保證φ10mm處的長度30mm，φ8mm處的長度5mm</p><p>　　車M10螺紋，保證長度69mm</p><p>　　車端面，控制全長160mm</p><p><b>　　4.銑鍵槽