旋轉系統(tǒng)畢業(yè)設計---旋轉式側移車的旋轉系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　題 目： 旋轉式側移車的旋轉系統(tǒng)設計 </p><p>　　系部名稱： 機械工程系 專業(yè)班級： 機自081班 </p><p>　　學生姓名： 學 號： </p&

2、gt;<p>　　指導教師： 教師職稱： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國經濟的發(fā)展，汽車的數量也急劇增加，這雖然對我們的出行帶來個方便，但同時也帶來了交通堵塞、停車位緊張等一系列問題。車輛擁擠或駛入相對較窄的路面時，很難完成任意角度轉向或180度調頭，在交通擁堵時很難從擁擠的車流

3、中擺脫。當車位前后都有車時，把車輛停入或從使出都很困難，容易造成事故。在這個背景下，經過反復推敲琢磨，設計了旋轉式側移車。</p><p>　　旋轉式側移車是在普通車子內部添加子車以及升降系統(tǒng)和旋轉系統(tǒng)，通過升降系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、旋轉系統(tǒng)和內部電力系統(tǒng)之間的相互配合，使該車能夠完成原地升降、90度側移、原地任意角度轉向的功能。這些實用的功能增強了汽車的可操作性，從一定程度上解決了交通阻塞和停車位緊張的這些現代社會日

4、益增長的嚴峻問題。</p><p>　　本文重點是對旋轉式側移車的旋轉系統(tǒng)進行設計，通過安裝在子車上的導向桿、齒盤以及獨立的驅動電機相配合可以完成車體在升起狀態(tài)下的原地任意角度轉向。這些實用的功能增強了汽車的可操控性，從一定程度上解決了交通阻塞和停車位緊張的這些現代社會日益嚴峻的問題。</p><p>　　關鍵字：交通堵塞，旋轉，側移，旋轉系統(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設計旋轉式側移車的社會背景1</p><p>　　1.2 一些旋轉機構及應用2</p><p>　　1.2.1 回轉支承裝置2</p><p>　　1.2.2 回轉驅動裝置4</p><p>　　1.2.3 旋轉機構的應用…………………………………………………………...……………6

14、</p><p>　　1.3 應用領域及前景介紹7</p><p>　　2 旋轉式側移車的總體解決方案7</p><p>　　2.1 旋轉式側移車的運動方案7</p><p>　　2.1.1 子母車的前進、后退運動8</p><p>　　2.1.2 升降運動8</p><p>

15、;　　2.1.3 旋轉運動8</p><p>　　2.1.4 旋轉式側移車的工作原理8</p><p>　　2.2 在設計中遇到的難點及解決方案9</p><p>　　3 旋轉式側移車的整體組裝與分析10</p><p>　　3.1 母車系統(tǒng)運行原理圖10</p><p>　　3.2 子車系統(tǒng)運行

16、原理圖11</p><p>　　3.3 升降系統(tǒng)運行分析組圖12</p><p>　　3.4 主軸圖13</p><p>　　3.5 側移車整體組圖13</p><p>　　4 旋轉式側移車的零件設計分析15</p><p>　　4.1 電機的選用15</p><p>　　

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

18、/p><p>　　5.2 旋轉系統(tǒng)的設計圖及簡介27</p><p>　　5.3 主軸的設計圖及簡介28</p><p>　　5.4 整車的設計圖及簡介30</p><p><b>　　6 結論31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p

19、><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1設計旋轉式側移車的社會背景</p><p>　　隨著我國經濟的發(fā)展，汽車的數量也急劇增加，這雖然對我們的出行帶來個方便，但同時也帶來了交通堵塞、停車位緊張等一系列問題。車輛擁擠或駛入相

20、對較窄的路面時，很難完成任意角度轉向或180度調頭，在交通擁堵時很難從擁擠的車流中擺脫。當車位前后都有車時，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量急劇增加而社會配套設施沒有跟上的問題。當然，這一問題已經是關乎民生的讓人頭疼的話題,針對這些問題，許多國家和地區(qū)都采取了各種想法和對策。美國強調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，市政當局通過在交通設施上應用先進信號控制系統(tǒng)來提高高峰時段道路的實用效率，鼓勵市民實用GPS等導航設備提高出行的效率。在法國，與汽車相關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繳納的稅費。而汽車保有階段，則體現在燃油稅內。根據目前的規(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)保獎勵，排放量越小，獎勵越高。與此同時，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”。這種遞進式多排放多納稅的最高征稅額達2600元人民幣。西班牙馬德里市修建了發(fā)達的地下停車廠網路，在這個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道路資源的占用。當然這些都是從改善基礎設施上著力，國內外都是發(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，國內外大都采用改善交通基礎設施建設，采用新的收費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。而旋轉式側移車的設計可以緩解交通堵塞，停車難等問題。</p><p>　　旋轉式側移車由帶有獨立輪子與驅動的并成90度裝配的子母兩車構成，子車嵌套在母車中。它主要由三個系統(tǒng)組成：驅動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)和旋轉系統(tǒng)。驅動系統(tǒng)是控制子母車各自的前進與后退；升降系統(tǒng)是通過主軸轉動使子車下降，子車觸地后母車開始上升，母車上升一定高度后，驅動子車可以完成車子的側移

24、。母車上升完成后，通過旋轉系統(tǒng)可以完成車子的任意角度旋轉。這三個系統(tǒng)相互配合就可以完成旋轉式側移車的90度側移和任意角度旋轉功能。</p><p>　　1.2 一些旋轉機構及應用</p><p>　　旋轉轉機構由回轉支承裝置和回轉驅動裝置兩部分組成。前者將機器的回轉部分支承在固定部分上，后者驅動回轉部分相對于固定部分回轉。</p><p>　　1.2.1 回轉支

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

26、<p>　　2） 轉盤式回轉支承裝置</p><p>　　現代轉盤式回轉支承裝置主要有滾子夾套式和滾動軸承式。</p><p>　　圖1-2為滾子夾套式回轉支承裝置。</p><p>　　圖1-2 滾子夾套式回轉支承裝置</p><p>　　1-轉盤；2-轉動軌道；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為滾動軸承</b></p><p><b>　　圖1-3 滾動軸承</b></p><p>　　1.外圈——裝在軸承座孔內，一般不轉動；2.內圈——裝在軸頸上，隨軸

28、轉動；</p><p>　　3.滾動體——滾動軸承的核心元件；4.保持架——將滾動體均勻隔開，避免摩擦。</p><p>　　1.2.2 回轉驅動裝置</p><p>　　回轉驅動裝置有電動回轉驅動裝置和液壓回轉驅動裝置。</p><p>　　1）電動回轉驅動裝置</p><p>　　回轉驅動裝置通常裝在起重機的回轉

29、部分上，電動機經過減速器帶動最后一級小齒輪，小齒輪與裝在起重機固定部分上的大齒圈相嚙合，以實現起重機回轉。在起重機回轉機構中常用的是下列三種形式機械傳動裝置：臥式電動機與渦輪減速器傳動（a）、 立式電動機與立式圓柱齒輪減速器傳動(b)、立式電動機與行星減速器傳動（c），如圖1-4所示。</p><p>　　圖1-4 電動機回轉機構的傳動方案</p><p>　　（a）臥式電動機與蝸輪減速器

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

31、<p>　　2）液壓回轉驅動裝置</p><p>　?。?）高速液壓馬達：與渦輪減速器或行星減速器傳動，在形式上與電動機驅動基本相同。</p><p>　?。?）低速大扭矩液壓馬達回轉機構（圖1-5）。</p><p>　　圖1-5 低速大扭矩液壓馬達回轉機構</p><p>　　1.2.3 旋轉機構的應用</p>

32、<p>　　下旋塔式起重機（圖1-6）為塔式起重機之一，回轉支承裝在底座與轉臺之間，因為塔身回轉，除行走機構之外，其他工作機構都布置在轉臺上，整機重心低?；剞D支承以上各部分如轉臺、塔身和動臂等一起回轉。因為塔身回轉， 不能與建筑物附著，故塔身高度比上旋轉式低。這種塔式起重機，能整體拆裝和轉移，既輕便又靈活，使用廣泛。</p><p>　　起重機整體拆除和轉移時，開動變幅機構，將塔身連動臂下放在汽車上，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，即可拖行轉移。</p><p>　　較大的下旋轉塔式起重機，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，下旋轉塔式起重機，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。塔式起重機之一，回轉支承裝在底座與轉臺之間，因為塔身回轉，除行走機構之外，其他工作機構都布置在轉臺上，整機重心

34、低?；剞D支承以上各部分如轉臺、塔身和動臂等一起回轉。因為塔身回轉， 不能與建筑物附著，故塔身高度比上旋轉式低。這種塔式起重機，能整體拆裝和轉移，既輕便又靈活，使用廣泛。</p><p>　　起重機整體拆除和轉移時，開動變幅機構，將塔身連動臂下放在汽車上，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，即可拖行轉移。</p><p>

35、　　圖1-6下旋轉塔式起重機</p><p>　　1.3 應用領域及前景介紹</p><p>　　旋轉式側移車獨特的結構打破了人們對常規(guī)車的認識。新穎的運動方式為我們未來汽車的設計提供了一種理念。該車的設計能夠有效的改善目前日益嚴峻的交通阻塞和停車位緊張的問題，具有較高的社會實用價值。當然，這種設計思路也有進一步開發(fā)的可行性，其獨特的運動方式可以作為安置機器人的平臺，讓其可以任意角度旋轉

36、、側移，作為勘探車或登月車等高科技產品，具有一定的研究價值。</p><p>　　2 旋轉式側移車的總體解決方案</p><p>　　2.1 旋轉式側移車的運動方案</p><p>　　旋轉式側移車由帶有獨立的輪子和驅動并成90度角裝配的子母兩車組成，子車嵌套在母車內，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上任意升降高度，此時驅動子車就可以完成

37、母車的90度側移。母車上升后通過安裝在子車上的導向桿、齒盤以及獨立的驅動電機相配合可以完成母車的原地任意角度轉向。</p><p>　　2.1.1 子母車的前進、后退運動</p><p>　　母車和嵌套在其內部的子車擁有各自獨立的驅動電機,控制系統(tǒng)調控電機的運轉，電機輸出軸上的齒輪與行進軸上的齒輪相嚙合，將動力傳動給行進輪,從而母車、子車各自完成相應的前進和后退。</p>

38、<p>　　2.1.2 升降運動</p><p>　　為了使母車在子車的基礎上平穩(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螺紋，梯形螺紋和母車相連接，通過安裝在子車內部的電機驅動，使主軸能夠穩(wěn)定承重和轉動，從而升降母車車體。同時，我們在旋轉系統(tǒng)中安裝導向桿，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、 旋轉運動</p><p>　　旋轉系統(tǒng)中的導向桿安裝在一齒盤上，齒盤與驅動電機上的齒輪嚙合。在升起狀態(tài)下，電機帶動齒盤轉動，轉動的齒盤即可通過導向桿使母車懸空轉動。通過控制該電機的正反轉與轉動時間，可控制母車的轉向和轉動角度。</p><p>　　2.1.4 旋轉式側移車的工作原理</p><p>　　旋轉式側移車由子母兩車組成，有驅動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)和旋轉系統(tǒng)

40、三大系統(tǒng)。其中最重要的是升降系統(tǒng)和旋轉系統(tǒng)。當我們的車停在某處時，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，這時我們就可以啟動此車的升降系統(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)由電動機通過齒輪傳動帶動主軸轉動通過三角形螺紋結構實現車身的升降。其中導向桿可防止車身在升降過程中產生相對轉動。完成原

41、地轉向后，調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，最后啟動母車的驅動系統(tǒng)從而使車子從兩車之間順利的開出來。當然，我們也可以通過不旋轉母車，只通過升起母車后啟動子車的驅動系統(tǒng)而把車直接從兩車中間側移出來。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 在設計中遇到的難點及解決方案</p><p>　　怎樣能夠承擔起

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，通過安裝在子車內部的電機驅動，使主軸能夠穩(wěn)定承重和轉動。</p><p>　　此旋轉式側移車有升降和旋轉這兩種特殊運動方式，怎樣能保證運動的獨立性是一個相當重要的問題，升降系統(tǒng)和旋轉系統(tǒng)互不干擾是小車運行成功的關鍵。我們在主軸上安裝兩個角接觸軸承，一個深溝球軸承，使得子

43、車不會轉動。當控制小車升降的電機啟動時，電機上的齒輪帶動主軸上的升降齒輪開始轉動，與此同時升降齒輪帶動主軸開始轉動，主軸一端的傳動螺紋運動使子車向下運動，直至與地面接觸，而后母車脫離地面上升，安裝軸承后，可以保證主軸轉動的獨立性，只有主軸的升降而沒有母車與子車的轉動。然后在旋轉系統(tǒng)的大齒盤上加裝深溝球軸承，使旋轉系統(tǒng)工作時只有母車的轉動而不會影響主軸的轉動，也使主軸轉動時不影響大齒盤的轉動，也保證了旋轉系統(tǒng)和升降系統(tǒng)的相對獨立性。<

44、;/p><p>　　車體的尺寸設計同樣也是一個令人頭疼的問題，如何裝配、裝配的具體尺寸是多少，需要我們不斷地進行矯正，最終才能裝配成整體的小車。</p><p>　　3 旋轉式側移車的整體組裝與分析</p><p>　　3.1 母車系統(tǒng)運行原理圖</p><p>　　母車是旋轉式側移車的外部構架，母車三維圖如圖3-1所示，由1個前車板、1個后

45、車板、1個車頂板、1個車底板、2個側面車板（為顯示方便1個已經隱去）、固定電機和輪軸的固定支架、電機、一對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>　　獨立電機輸出軸上的齒輪與輪軸上的齒輪相嚙合，帶動母車后輪運轉。此設計方案中，母車的行進運動為后輪驅動，只是向前或向后運動，沒有左右行進的功能。齒輪傳動中，主動齒輪、從動齒輪的齒數都為10，其傳動比為1，經測算母車的行進速度為1.98m/s。</p><p>　　3.2 子車系統(tǒng)運行原理圖</p><p>　　子車

47、是旋轉式側移車的重要組成部分，由子車車架、前后輪、電機、一對傳動齒輪共同構成，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、旋轉運動零件的主體，其上的零件分布是經過反復試驗得出的結果。子車系統(tǒng)中包含有固定升降和旋轉電機的車架。車架與子車是一體的，與子車一起運動。</p><p>　　獨立電機輸出軸上的齒輪

48、與輪軸上的齒輪相嚙合，帶動子后輪運轉。此設計方案中，子車的行進運動只是向前或向后運動，沒有左右行進的功能。</p><p>　　齒輪傳動中，主動齒輪、從動齒輪的齒數都為10，其傳動比為1，經測算母車的行進速度為0.19m/s。</p><p>　　3.3 升降系統(tǒng)運行分析組圖</p><p>　　旋轉系統(tǒng)是對母車進行任意角度的旋轉。由電機、一對齒輪、三跟成120度

49、的導向桿、1個深溝球軸承組成，如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 旋轉系統(tǒng)的三維視圖</p><p>　　電機為旋轉系統(tǒng)提供的動力，通過齒輪嚙合傳遞，小齒輪帶動大齒輪轉動，大齒輪轉動通過導向桿帶動母車旋轉。旋轉系統(tǒng)電機轉速為360r/min，傳動比i=，車身旋轉速度為64r/min。深溝球軸承能夠減小車身在旋轉時與主軸的摩擦，保證旋轉的獨立性。</p><p

50、><b>　　3.4 主軸圖</b></p><p>　　主軸是旋轉式側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，以及一段其傳動作用的螺紋軸。主軸的設計與其上分布的軸承

51、、齒輪、子車車架的尺寸和要求密切相關。使我們綜合分析了各個傳動零件的尺寸和要求后，綜合設計出來的。這樣的軸能夠很好的滿足設計要求，同時避免了與其他零件之間的相互干擾。</p><p>　　3.5 側移車整體組圖</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>　　旋轉式側移車是由母車系統(tǒng)、子車系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、旋轉系統(tǒng)構成。母車系統(tǒng)包括：母車車體、一對齒輪、電機、輪子等。子車系統(tǒng)包括：子車車架、一對齒輪、電機、輪子等。升降系統(tǒng)包括：主軸、一對齒輪、電機、兩個角接觸球軸承、一個螺母。旋轉系統(tǒng)包括：一對齒輪、一個深溝球軸承、電機、三根導向桿。</p>&

53、lt;p>　　4 旋轉式側移車的零件設計分析</p><p>　　4.1 電機的選用 </p><p>　　因為小車是獨立驅動，所以選擇直流的電池驅動較為方便。選擇電動機時，若功率過小則不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載而提早損壞；功率選的過大，則電動機價格高，能力不能充分發(fā)揮，經常不在滿載下在運轉，效率和功率因數都較低，造成浪費。</p><p&g

54、t;　　需要電動機輸出工作要求的功率P=</p><p>　　P：工作機所需有效功率。</p><p>　　：電動機工作機之間傳動裝置的總效率。</p><p>　　機械傳動和摩擦副的效率概略值： 效率</p><p>　　8級精度一般齒輪傳動（油潤滑） 0.97</p><p>　　滾動

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

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

57、慮及以往實驗最后確定行進電機的功率P=15w，旋轉電機的功率P=15w，升降電機的功率P=30w。</p><p>　　經綜合比較，我選用型號為6D15-12，電壓12V，功率15w的電機和型號為6D15-30，電壓12V，功率30w的電機作為小車電機。</p><p>　　4.2 行進齒輪的設計</p><p>　　在子車小輪系統(tǒng)中，已知條件：輸入功率P=12.

58、94w，齒輪的轉速n===120r/min</p><p>　　選用直尺圓柱齒輪傳動，軟齒面開式。</p><p>　　由于此旋轉式側移車的模型較小，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，調質處理，齒面硬度：217~255HBS，取235HBS。取Z=Z=10。</p><p><b>　　按齒面接觸強度設計</b&g

59、t;</p><p>　　由設計計算公式（10—9a）[6]進行計算，即</p><p><b>　　d≥2.32×</b></p><p>　?。?）確定公式內的各計算數值</p><p>　　1）試選載荷系數k=1.3（計算齒輪分度圓直徑d或模數m時，可選一載荷系數k=1.2~1.4）</p>

60、<p>　　2）計算齒輪傳遞的轉矩：</p><p>　　T=9550=9550×=1029.81 N·mm</p><p>　　3）由表10—7[6]選取齒寬系數=1</p><p>　　4）由表10—6[6]查得材料的彈性影響系數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度極限=550MPa</p><p>　　6）由式10—13[6]計算應力循環(huán)次數</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：齒輪轉速</b></p><p>　　j：齒輪每轉一圈，同一齒面嚙合次數</p><p>　　L：齒輪工作壽命，按一天工作2小時，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K=0.95， K= K=0.95</p><p&

63、gt;　　8）計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1%（只起說明作用），安全系數S=1（見式10—12[6]，對于接觸疲勞強度計算，由于點蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲，振動增大，并不立即導致不能繼續(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>　?。?）計算</b></p><p>　　1）計算齒輪分度圓直徑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m=2，實際運用中，側移車小輪前進系統(tǒng)中的齒輪分度圓直徑d=mz=20mm＞d&

65、lt;/p><p>　　2)計算圓周速度v：v===0.126m/s</p><p>　　3）計算齒寬b:b=×d=16.4mm，取b=16.5mm</p><p>　　4）計算齒寬與齒高之比</p><p>　　模數已定：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）計算載荷系數</b></p><p>　　根據v=0.126m/s，8級精度，由圖10—8[6]查得動載系數K=1.04</p><p>　　直齒輪的齒見載荷分配系數，K= K=1</p><p

67、>　　由表10—2[6]查得使用系數K=1</p><p>　　由表10—4[6]用插值法查得8及精度齒輪相對支承軸非對稱分布時，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</p><p>　　K= K· K·K· K=1×1.04×1&#

68、215;1.421=1.478</p><p>　　6）按實際的載荷系數校正所算得分度圓直徑</p><p>　　d= d×=16.4×=17.12mm</p><p>　　我們取d=20mm，m=2mm，既方便加工，又滿足要求。</p><p><b>　　按齒根彎曲強度設計</b></p&g

69、t;<p>　　由式（10—5）[6]得彎曲強度的設計公式為m≥</p><p>　?。?）確定公式內的各計算數值</p><p>　　1）由圖10—20c[6]查得齒輪的彎曲疲勞強的極限=380MPa</p><p>　　2）由圖10—18[6]取彎曲疲勞系數K=0.88， K= K</p><p>　　3）計算彎曲疲勞應力&

70、lt;/p><p>　　取彎曲疲勞安全系數S=1.4（對彎曲疲勞強度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會引起嚴重事故，因此在進行齒根彎曲疲勞強度計算時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）計算載荷系數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：由表10—5[6]查得：Y=3.30，Y= Y</p><p>　　6）查取應力校正系數：由表10—5[6]查得：Y=1.45，Y= Y&

72、lt;/p><p>　　7）計算齒輪的：==0.02003</p><p>　?。?）設計計算：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 旋轉系統(tǒng)中齒輪的設計：</p><p>　　已知條件：輸入功率P=12.68w，小齒輪的轉速n=360r/min，傳動比i=</p><p>　　1.選定齒輪類型、材料、精度等級及齒數</p><p>　　選用直尺圓柱齒輪傳動，軟齒面開式。</p><p>　　小齒輪選用40Cr（調質），齒面硬度280HBS，</p>

74、;<p>　　大齒輪選用45鋼（調質），齒面硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。</p><p>　　初選齒輪精度等級：7級精度。</p><p>　　取Z=8，Z=45。</p><p>　　2.按齒面接觸強度設計</p><p>　　由設計計算公式（10—9a）[6]進行計算，即</p><p&g

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

76、6.37N·mm</p><p>　　3）由表10—7[6]選取齒寬系數=1</p><p>　　4）由表10—6[6]查得材料的彈性影響系數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度極限=600MPa，小齒輪的接觸疲勞強度極限=550Mpa</p><p>　　6）由式1

77、0—13[6]計算應力循環(huán)次數</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：齒輪轉速</b></p>

78、;<p>　　j：齒輪每轉一圈，同一齒面嚙合次數</p><p>　　L：齒輪工作壽命，按一天工作0.5小時，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K=0.96， K= K=1.12</p><p>　　8）計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1%（只

79、起說明作用），安全系數S=1（見式10—12[6]，對于接觸疲勞強度計算，由于點蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲，振動增大，并不立即導致不能繼續(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>　?。?）計算</

80、b></p><p>　　1）計算齒輪分度圓直徑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m=2，實際運用中，側移車小輪前進系統(tǒng)中的齒輪分度圓直徑</p><p>　　d=mz=16mm＞d</p><

81、p>　　2)計算圓周速度v：v===0.3016m/s</p><p>　　3）計算齒寬b:b=×d=8.692mm，取b=10mm</p><p>　　4）計算齒寬與齒高之比</p><p>　　模數已定：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）計算載荷系數</b></p><p>　　根據v=0.3016m/s，7級精度，由圖10—8查得動載系數K=1.03</p><p>　　直齒輪，K= K=1</p><p>　　由表10—2[6]查得使用系數K=1&l

83、t;/p><p>　　由表10—4[6]用插值法查得7及精度齒輪相對支承軸非對稱分布時，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</p><p>　　K= K· K·K· K=1×1.03×1×1.389=1.4307</p>

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

85、t;/p><p>　　（1）確定公式內的各計算數值</p><p>　　1）由圖10—20c[6]查得小齒輪的彎曲疲勞強的極限=500MPa，大齒輪的彎曲疲勞強的極限=380MPa</p><p>　　2）由圖10—18[6]取彎曲疲勞系數K=0.95， K= 0.98</p><p>　　3）計算彎曲疲勞應力</p><p&

86、gt;　　取彎曲疲勞安全系數S=1.4（對彎曲疲勞強度來說，如果一旦發(fā)生斷齒，就會引起嚴重事故，因此在進行齒根彎曲疲勞強度計算時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）計算載荷系數K：

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

88、/p><p>　　7）計算齒輪的，并加以比較：==0.01437</p><p>　　==0.01484，大齒輪的數值大。</p><p>　?。?）設計計算：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 旋轉系統(tǒng)中主軸的設計</p><p><b>　　選擇軸的材料</b></p><p>　　選取45鋼調質，硬度230HBS，強度極限=640MPa，屈服極限=355MPa，彎曲疲勞極限=275MPa，剪切疲勞極限=155MP

90、a，對稱循環(huán)變應力時許用應力=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軸強度的影響，以及加工的方便，我們取d=10mm</p><p><b>　　軸結構的設計</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，軸承號取7001AC）</p><p>　　第五段軸：d=10mm（軸承型號取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，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇</p

95、><p>　　齒輪輪轂與軸的配合為（過盈）。</p><p>　　滾動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處過盈配合引起應力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面B上的應力最大。截面A和截面C的應力集中影響相近。但截面C不受扭矩作用，故不必做強度校核。截面B雖然應力最大，但應力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端），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，鍵槽的應力集中系數比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面A左右兩側即可。</p><p>　　（1）截面A的左側：</p><p>　　抗彎截面系數：W=0.1×13=219.7mm</p><p>　　抗扭截面系數：W=0.2×13=439.4mm</p><p>　　截面A左側的彎

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>　　截面上的彎曲應力：==MPa=2.04MPa</p><p>　　截面上的扭曲切應力：===2.24MPa</p><p>　　(W：軸的抗變截面系數，W=

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

100、</p><p>　　又由附圖3—1[6]可得軸的材料敏感系數=0.78，=0.82。</p><p>　　固有應力集中系數按附表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=0.88，由附圖3—3[6]的扭轉尺寸系數=1。</p><p>　　軸按磨削加工，由附圖3—4[6]得表面質量系數為==0.92。</p><p>　　軸未經表面強化處理，即=1，則按式3—12[6]及式3—46[6]得綜合系數為</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：=0.1～0.2，取=0.1；=0.05～0.1，取=0.05。</p><p>　　于是，計算安全系數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右側同理也符合。本機構無較大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。</p><p>　　4.5 旋轉系統(tǒng)中軸承的設計</p><p>　　軸承設計（1個深溝球軸承，2個角接觸球軸承）</p><p>　　角接觸球軸承：可同時承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨承受軸向載荷。能在較高轉速下正常工作。由于一個軸承只能承受單向的軸向力，因此

104、，一般成對使用。承受軸向載荷的能力與接觸角有關。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構代號：70000AC（=25）</p><p>　　深溝球軸承：結構代號60000，主要承受徑向載荷，也可同時承受小的軸向載荷。當量摩擦系數最小。在高轉速時，可用來承受純軸向載荷。工作中允許內、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。而球軸承主要為點接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，故在載荷較小時，可優(yōu)先選用球軸承。此旋轉式側移車，自身重量較輕，升降、旋轉時產生的載荷較小，故選擇球軸承較為合適。</p><p>　　再根據載荷的方向選擇軸承的類型，對于純軸向載荷，

106、一般選用推力球軸承，但在此旋轉式側移車中主軸受到一定的徑向力，而且若選用推力球軸承，無法實現小車運動要求，所以我們在這里選用了一對角接觸球軸承。當軸承在承受徑向載荷的同時，還有不大的軸向載荷時，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，主軸轉速不高，而且為了裝配方便，和實現工作功能，采用兩個推力球軸承。在小車的旋轉系統(tǒng)中，小車主軸主要受徑向載荷，所

107、以采用一個深溝球軸承。</p><p>　　按軸的結構設計，初步選用兩個角接觸球軸承，一個深溝球軸承。</p><p>　　角接觸球軸承的型號分別為：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（旋轉中用到的軸承）</p><p>　　由表16—3[6]查得軸承7000AC的基本額定動載荷C=4.92kN，基本額定靜載荷C=2.25kN， 7001AC

109、的基本額定動載荷C=5.42kN，基本額定靜載荷C=2.65kN，6000的基本額定動載荷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e=0.68，當Fa/Fr＞e時，X=0.41，Y=0.87;當Fa/Fr＜e時，X=1，Y=0。</p><p><b>　　計算軸承3的載荷

110、</b></p><p><b>　　旋轉系統(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>　　當量動載荷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 設計圖及簡介</b></p><p>　　經綜合分析，旋轉系統(tǒng)以及大、小輪前進的電機型號為6D15-12，電壓12V，功率15w的電機；升降系統(tǒng)選用型號為6D15-30，電壓12V，功率30w的電機。</p&

112、gt;<p>　　電機轉速：小輪前進120r/min，大論前進540r/min，旋轉系統(tǒng)360r/min，升降系統(tǒng)540r/min。</p><p>　　行進齒輪設計為：m=2mm、z=10、b=16.5mm，的齒輪。升降系統(tǒng)中設計為：m=2mm、z=10、z=20、b=12，的齒輪。旋轉系統(tǒng)中設計為：m=2mm、z=8、z=45、b=10，的齒輪。</p><p>　　所選

113、軸承的型號分別為：6000、7000AC、7001AC。</p><p>　　5.1 母車、子車的設計圖及簡介</p><p>　　母車系統(tǒng)是旋轉式側移車的框架，其他系統(tǒng)都是包容在其內部的，它的設計要緊湊且不能造成內部系統(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

114、如上圖所示，整體車身較為緊湊，這便于運動時的平衡，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、齒輪相干擾，且要與軸承、齒輪進行有效配合，來完成升降、旋轉運動。</p><p&

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

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

117、t;/p><p>　　5.3 主軸的設計圖及簡介</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