多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p><b>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>&

3、lt;p>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)是教師提升教學(xué)質(zhì)量的重要輔助平臺(tái)，教師通過這個(gè)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)媒介平臺(tái)，將原先略顯乏味呆板的理論知識(shí)以實(shí)驗(yàn)操作的方式生動(dòng)形象地表述給學(xué)生，營造出新型的課堂教育氛圍。多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)與原先的教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)相比有著其獨(dú)特的功能，所占的空間不大，并且有著綠色環(huán)保的特點(diǎn)。</p><p>　　本論文中多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)考慮了成本開銷，以此達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)性，在原來的基礎(chǔ)上改進(jìn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能，不僅滿足教師學(xué)

4、生的教學(xué)科研要求，還能提高安全系數(shù)，保護(hù)師生的安全。</p><p>　　本文較詳細(xì)的說明了多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過程，介紹了主要部件的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝配圖及主要零件圖的繪制，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基本原理是通過液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力帶動(dòng)剪式升降機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行升降，電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：多功能，綠色環(huán)保，液壓系統(tǒng)。</p><p>　　Design

5、 of multi-functional bench</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Multi-function bench is an important auxiliary platform for teachers to upgrade teaching quality, Teachers through this m

6、ulti media platform bench, originally slight dull boring theoretical knowledge by operation expressed to the students, Creating a new atmosphere of classroom education Multi-function bench compared with the original teac

7、hing bench having its unique features, Occupies little space, and has environmental protection.</p><p>　　In this paper multi-function bench is designed with the cost of overhead, In order to achieve better e

8、conomy,Improvements on the basis of the original performance bench, not only meets theteachers and students in teaching and research requirements, also improves the safety factor to protect the safety of students and tea

9、chers. </p><p>　　This paper describes the design process of multi-function bench in detail, introduces the main components of the design, bench assembly drawing and mapping of the main parts, The basic princ

10、iple of the bench is driven by hydraulic system powered scissor lift platform for lifting the experiment, motor drives the rotation of the platform gear.</p><p>　　Keywords: multi-function ,environmental prot

11、ection,hydraulic system.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　

12、　1.1多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的來源1</p><p>　　1.2多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的意義2</p><p>　　1.3多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　2多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)分析與總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　2.2方案評(píng)價(jià)4</b&

13、gt;</p><p>　　2.3多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　3液壓升降臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算和校核6</p><p>　　3.1液壓動(dòng)力系統(tǒng)計(jì)算和校核6</p><p>　　3.2 液壓傳動(dòng)及連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的計(jì)算與校核7</p><p>　　3.2.1 液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)7</p><p&

14、gt;　　3.2.2 連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的計(jì)算與校核7</p><p>　　3.3電機(jī)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核10</p><p>　　3.3.1 電機(jī)的選型與校核10</p><p>　　3.3.2 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核12</p><p>　　3.4總裝圖及工作原理17</p><p><b>　　4

15、結(jié)論18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　致謝20</b></p><p><b>　　附錄21</b></p><p>　　附錄圖1 多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝配圖</p><p>　　附

16、錄圖2 剪式升降機(jī)構(gòu)裝配圖</p><p>　　附錄圖3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)平臺(tái)圖</p><p>　　附錄圖4 小錐齒輪圖</p><p>　　附錄圖5 大錐齒輪圖</p><p>　　附錄圖6 長(zhǎng)軸零件圖</p><p>　　附錄圖7 短軸零件圖</p><p>　　附錄圖8 連桿零件圖&

17、lt;/p><p>　　附錄圖9 機(jī)座零件圖</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的來源</p><p>　　最初的實(shí)驗(yàn)臺(tái)只是多個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的簡(jiǎn)單的集合，計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得實(shí)驗(yàn)臺(tái)在集成性、可靠性方面有了質(zhì)的發(fā)展，目前先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)大多是集計(jì)算機(jī)硬件、軟件模塊和相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器為一體

18、的綜合實(shí)驗(yàn)裝置，有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)還采用了虛擬仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)有了很高的科技含量。學(xué)科以及專業(yè)的不同，相應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)建原理和組成部分也是不相同的，但大部分的實(shí)驗(yàn)臺(tái)都有兩個(gè)重要的組成部分，即控制部分和數(shù)據(jù)采集部分。不同時(shí)期的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制方式和數(shù)據(jù)采集方式是不同的?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)都加強(qiáng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其中PLC技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)是最常用的技術(shù)之一。目前的實(shí)驗(yàn)臺(tái)大致可分為三大類：數(shù)據(jù)檢測(cè)類實(shí)驗(yàn)臺(tái)、演示類實(shí)驗(yàn)臺(tái)、裝置檢驗(yàn)類實(shí)驗(yàn)臺(tái)。<

19、;/p><p>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)將會(huì)向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬儀器技術(shù)代表了未來實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展方向，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)將虛擬儀器技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天、通訊、生物醫(yī)學(xué)、地球物理、電子、機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)行工程技術(shù)工作和科學(xué)研究。具有虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：(1)可操作性用計(jì)算機(jī)虛擬儀器代替昂貴易損的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使用者操縱計(jì)算機(jī)鍵盤可反復(fù)調(diào)整儀器各部位，屏幕實(shí)時(shí)以動(dòng)畫畫面顯示儀器的各種指示及儀器內(nèi)

20、部結(jié)構(gòu)的動(dòng)作。(2)可設(shè)計(jì)性在利用虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，允許用戶自行設(shè)定各種實(shí)驗(yàn)的初始參數(shù)，調(diào)整儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過屏幕觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析判斷。良好的交互性實(shí)驗(yàn)不是一種單純的操作訓(xùn)練，操作者通過實(shí)驗(yàn)需要理解實(shí)驗(yàn)思想，在做仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)參數(shù)的不同設(shè)定和操作儀器過程中，能很直觀地觀察和理解其物理意義。同時(shí)還可調(diào)用專家系統(tǒng)對(duì)操作者的操作、參數(shù)設(shè)定進(jìn)行指導(dǎo)和評(píng)估，使專家的指導(dǎo)與學(xué)生的獨(dú)立思考步步緊扣,生動(dòng)地把教與學(xué)融于一體。仿真實(shí)驗(yàn)雖然能夠較好地滿

21、足新的教育需求，但由于受虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的限制，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆谀壳斑€難以完全取代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。</p><p><b>　　1.2課題的意義</b></p><p>　　二十一世紀(jì)社會(huì)對(duì)人才的需求不僅要求專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、知識(shí)面廣，而且要求解決實(shí)際問題的能力強(qiáng)。在工程型、研究型大學(xué)的教學(xué)注重知識(shí)的積累同時(shí)，還要加強(qiáng)學(xué)生的思維能力、實(shí)踐能力、開拓創(chuàng)新

22、能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室作為高等教學(xué)和科研的重要基地，承擔(dān)著培養(yǎng)國家專門人才對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐能力培養(yǎng)和實(shí)施全面教育、創(chuàng)新教育的重要任務(wù)。如何把學(xué)生推到實(shí)驗(yàn)主體的位置上，充分挖掘和發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)他們向自己的未知領(lǐng)域邁進(jìn)是至關(guān)重要的。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速可持續(xù)發(fā)展，教育部對(duì)科教事業(yè)的經(jīng)費(fèi)投入逐漸增加，高校作為培養(yǎng)人才的重要基地，有著極為重要的地位，在教育師資力量不斷提升的同時(shí)，學(xué)校的硬件設(shè)施也在不斷完善，其中實(shí)驗(yàn)室有著重要的作用，而實(shí)

23、驗(yàn)臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)室的主要設(shè)備扮演著關(guān)鍵角色。通過系統(tǒng)的教學(xué)訓(xùn)練使學(xué)生掌握各種機(jī)械傳動(dòng)裝置,構(gòu)筑產(chǎn)品研發(fā)的工程思維,對(duì)工程問題綜合分析和評(píng)估。豐富和鞏固理論知識(shí)的同時(shí),確立和強(qiáng)化了學(xué)生的工程回歸意識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的求知欲,體現(xiàn)了“以人為本”的教育理念。由此可見多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)在當(dāng)今的素質(zhì)教育中有著重要的作用，因此開發(fā)出新型的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　1.3多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀</p>

24、;<p>　　目前較為先進(jìn)的是PLC控制的氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，它結(jié)合了氣動(dòng)、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以PLC作為主控單元的電一氣動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而大大簡(jiǎn)化了老式氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)，提高了可靠性，增加了擴(kuò)展、開發(fā)的柔性度。液壓與氣動(dòng)控制一樣在工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過對(duì)泵和閥的控制實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)，傳統(tǒng)的液壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多由繼電器電路控制，自動(dòng)化程度低，而且液壓回路實(shí)現(xiàn)單一。為適應(yīng)各類教學(xué)科研及機(jī)械工程對(duì)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求的也不斷提

25、高，利用先進(jìn)的控制技術(shù)(如PLC技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)，微機(jī)控制技術(shù)等)開發(fā)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)或?qū)υ袑?shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行技術(shù)改造。將液壓技術(shù)與先進(jìn)的控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化程度極大提高。</p><p>　　2多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)</p><p>　　伴隨科技迅速發(fā)展，與之匹配的相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)施都得以提升，當(dāng)今的實(shí)驗(yàn)臺(tái)較多

26、注重考慮機(jī)電一體化，不論是實(shí)驗(yàn)者實(shí)驗(yàn)過程體驗(yàn)，還是實(shí)驗(yàn)效果，都是比常規(guī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)有質(zhì)的區(qū)別。</p><p>　　要確定多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)，首先我們確認(rèn)了傳動(dòng)機(jī)械多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用機(jī)械上模塊化組合（如設(shè)計(jì)中中升降與旋轉(zhuǎn)符合一起構(gòu)成一個(gè)模塊組合）、電器上單元獨(dú)立于集中控制的總體方案設(shè)計(jì)。</p><p>　　多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　傳動(dòng)機(jī)械多功能實(shí)驗(yàn)

27、臺(tái)的結(jié)構(gòu)如下圖所表示，尺寸寬大的操作實(shí)驗(yàn)臺(tái)中間開剖了一個(gè)空缺，在空缺之處放置了一臺(tái)“剪叉式垂直升降機(jī)構(gòu)”，是有液壓系統(tǒng)配備液壓缸來實(shí)現(xiàn)此功能，在平臺(tái)上可以根據(jù)設(shè)計(jì)行程任意升降，升降機(jī)構(gòu)上面配置了升降小平臺(tái)，小平臺(tái)上安裝一電機(jī)（三相異步單機(jī)即可，可帶變頻調(diào)速），通過圓錐齒輪實(shí)現(xiàn)十字交叉式傳動(dòng)，從而推動(dòng)上面的小托板360°旋轉(zhuǎn)。見圖2-1。</p><p>　　該系統(tǒng)主要是有三個(gè)部分組成：一是機(jī)械傳動(dòng)部分；

28、二是控制部分；三是檢測(cè)部分。</p><p>　　在機(jī)械傳動(dòng)部分，電機(jī)直連兩配對(duì)的圓錐齒輪，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤；控制部分由計(jì)算機(jī)，PKSF晶閘管整流調(diào)速設(shè)備以及其他操作臺(tái)組成。檢測(cè)部分主要是有光電開關(guān)與機(jī)械行程控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖2-1多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.2方案評(píng)價(jià)</b></p>

29、<p>　　符合市場(chǎng)需求，同時(shí)又能符合教學(xué)實(shí)際使用的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)該不僅在外觀包裝上能讓人耳目一新，同時(shí)又要在整體結(jié)構(gòu)布置上與原有常規(guī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)有質(zhì)的區(qū)別。因此本設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)重點(diǎn)應(yīng)該在機(jī)電一體化部分上。</p><p>　　2.3多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　總體設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一，也是

30、進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)?？傮w設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械的性能、尺寸、外形、質(zhì)量及生產(chǎn)成本具有重大的影響。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：</p><p>　　本多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用橫向與縱向結(jié)合布置的模式，為拓展學(xué)生思維留有余地。</p><p><b>　　本實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要參數(shù)：</b></p><p>　　平臺(tái)尺寸：長(zhǎng)度3000

31、mm×寬度2000mm×750mm</p><p>　　總體可升降高度相較于實(shí)驗(yàn)臺(tái)平面：上升高度差1600mm，下降230mm。</p><p>　　總體方案設(shè)計(jì)如下圖：</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)思路見下圖2-2</p><p>　　圖2-2 多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>

32、;　　具體參數(shù)見后邊第三部分。</p><p><b>　?。?）總體布置設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要考慮為學(xué)院級(jí)教師輔導(dǎo)使用，首先充分考慮外觀性，</p><p>　　不管是尺寸上，還是高度都能適合各老師的使用，同時(shí)將剪叉式升降機(jī)構(gòu)置入 </p><p>　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)中間，充分節(jié)省了空間，同時(shí)為學(xué)

33、生展示實(shí)驗(yàn)時(shí)觀摩具有較大意義，</p><p>　　按照要求，實(shí)驗(yàn)臺(tái)表面要求拋光處理，然后用804強(qiáng)力膠粘接EPAM膠，考慮了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用壽命。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)在機(jī)構(gòu)布置上，以搭載式展示于教師前面。</p><p>　?。?）總體主要參數(shù)的確定 參數(shù)主要涉及機(jī)械功能參數(shù)，以及電氣控制與檢測(cè)部分：</p><p><b>　　1）機(jī)械參數(shù)化設(shè)計(jì)</b&g

34、t;</p><p>　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)滿足有關(guān)傳動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品性能實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求，如“圓錐齒輪”結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速等。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要數(shù)據(jù)如下（含不確定設(shè)計(jì)部分）：</p><p>　　輸出轉(zhuǎn)速為200-360轉(zhuǎn)/分，因此考慮相應(yīng)的電機(jī)與齒輪的參數(shù)；</p><p><b>　　電機(jī)功率；</b

35、></p><p><b>　　液壓缸參數(shù)設(shè)計(jì)；</b></p><p>　　2）控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　a.供電系統(tǒng)</b></p><p>　　三相四線制AC380V經(jīng)空氣開關(guān)，送至交流接觸器，小空氣開關(guān)分別將電能分配到整流主電路、電機(jī)勵(lì)磁電路，輔助控制及繼電操作回路

36、中去。</p><p>　　b.電動(dòng)機(jī)主電路供電系統(tǒng)</p><p>　　三相AC380V經(jīng)接觸器，整流變壓器，快速熔斷器送至三相全控橋式電路，其輸出端經(jīng)平波電抗器及用于正反轉(zhuǎn)切換的接觸器送至電動(dòng)機(jī)電樞回路，兩相AC380V直徑接送至電機(jī)勵(lì)磁主電路中去。</p><p>　　3液壓升降臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算和校核</p><p>　　3.1液壓動(dòng)力系統(tǒng)計(jì)

37、算和校核</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本升降臺(tái)的設(shè)計(jì)中主要是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的，往往要同時(shí)進(jìn)行，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)應(yīng)符合主機(jī)的拖動(dòng)、循環(huán)要求。還應(yīng)滿足組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠，操縱維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好等條件。 本升降臺(tái)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求可以總結(jié)如下：</p><p>　　升降臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，可選用遠(yuǎn)程或無線控制，升降機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)由液壓缸的伸縮運(yùn)

38、動(dòng)經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺(tái)的起降，其工作負(fù)載變化范圍為 0~2500，負(fù)載平穩(wěn)，工作過程中無沖擊載荷作用，運(yùn)行速度較低，液壓執(zhí)行元件選擇液壓缸。</p><p>　　液壓缸實(shí)現(xiàn)兩側(cè)擺臂同步運(yùn)動(dòng)，要求其工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)合理，安全性優(yōu)良，使用于各種不同場(chǎng)合，工作精度要求一般，滿足自重所傳遞的載荷力。</p><p>　　3.2 液壓傳動(dòng)及連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的計(jì)算與校核</p><p>

39、　　本設(shè)計(jì)主要考慮機(jī)械參數(shù)是液壓泵站連接液壓缸設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮與之匹配的連桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算與校核。</p><p>　　3.2.1 液壓傳動(dòng)的計(jì)算與校核</p><p>　　1）速度和載荷計(jì)算 </p><p>　　參考國內(nèi)升降臺(tái)類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)可知，最大起升高度為1500時(shí)，其平均起升時(shí)間，液壓升降臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)間為45，就是從液壓缸活塞開始運(yùn)動(dòng)到活塞行程末端所用時(shí)間大約

40、為45，設(shè)本升降臺(tái)的最小氣升降時(shí)間為40,最大起升時(shí)間為50，由此便可以計(jì)算執(zhí)行元件的速度值，=0.15。</p><p>　　液壓缸的速度在整個(gè)行程過程中都比較平穩(wěn)，無明顯變化，在起升的初始階段到運(yùn)行穩(wěn)定階段，其間有一段加速階段，該加速階段加速度比較小，因此速度變化不明顯，形成終了時(shí)有一個(gè)減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說升降機(jī)在整個(gè)工作過程中無明顯的加減速階段，其運(yùn)動(dòng)速度比較平穩(wěn)。</p>

41、;<p>　　2）執(zhí)行元件的載荷計(jì)算及變化規(guī)律 </p><p>　　執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運(yùn)動(dòng)必須克服其阻力才能運(yùn)行，因此在本次計(jì)算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運(yùn)動(dòng)的切削力，運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦阻力，密封裝置的摩擦阻力，起動(dòng)制動(dòng)或換向過程中的慣性力，回油腔因被壓作用而產(chǎn)生的阻力，即液壓缸的總阻力也就是它的最大牽引力。</p><p>　　液壓

42、缸的有效工作壓力可查詢手冊(cè)獲取： </p><p>　　由于該液壓缸的推力即牽引力為10，這樣我們可以初步確定液壓缸的工作壓力為：p=2。 </p><p>　　液壓缸的作用力及時(shí)液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺(tái)工作時(shí)液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計(jì)算時(shí)只取液壓油進(jìn)入無桿腔時(shí)產(chǎn)生的推力：F= PA。</p><p>　　3）液壓缸體尺寸的確定</p>

43、<p>　　1.根據(jù)液壓缸的實(shí)際工況，計(jì)算出外負(fù)載的大小，然后參考如下表格選用合適的工作力。</p><p>　　表3-1液壓缸工作壓力的確定</p><p>　　2.活塞桿直徑與缸筒內(nèi)徑的計(jì)算：</p><p>　　受拉時(shí)：=（0.3-0.5）</p><p>　　受壓時(shí)：=（0.5-0.55） （<5）</p>

44、<p>　　=（0.6-0.7） （57）</p><p><b>　　=0.7（>7）</b></p><p>　　經(jīng)過如上公式計(jì)算，最終確定我選用液壓缸直徑為100，活塞桿直徑為60。</p><p>　　3.2.2 連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算與校核</p><p>　　所有連桿采用鉸鏈?zhǔn)竭B接，所有力集中在最

45、后一根短軸上。因此可以做出如下的計(jì)算與校核</p><p>　　3.2.2.1用戶參數(shù)：</p><p><b>　　載荷：P 200</b></p><p>　　臺(tái)面尺寸：AB 600400</p><p>　　垂直行程： 150 </p><p>　　最低高度： 30</

46、p><p>　　起升速度 無特殊要求以4-6設(shè)計(jì)，載荷大時(shí)取小值，反之取大值。</p><p>　　下降速度 一般情況取，為計(jì)算方便，選擇=6，取=4.8。</p><p>　　根據(jù)臺(tái)面長(zhǎng)度選臂連桿中心距：</p><p>　　臂連桿最大中心距=A-</p><p>　　——固定鉸耳側(cè)距離 320</p>

47、<p>　　——滾輪側(cè)距離 160</p><p>　　得到=600-（320+160）=120</p><p>　　根據(jù)垂直行程確定連桿數(shù) </p><p>　　連桿數(shù)n=（+）/=4 （n為整數(shù)）</p><p>　　材料屈服極限 Σs </p><p><b>　　臂管最大受力

48、</b></p><p><b>　　臂管截面模量 </b></p><p>　　臺(tái)面重量 600N</p><p>　　臂架重量 200N</p><p><b>　　臂管強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p><b>　　σs (-)/</b&g

49、t;</p><p><b>　　=(++)</b></p><p>　　3.2.2.2油缸受力計(jì)算</p><p><b>　　油缸受力 </b></p><p><b>　　垂直行程</b></p><p><b>　　油缸行程</

50、b></p><p>　　=(++/2)/0.6</p><p>　　=(2009.8+600+200/2)/2150/600.6=7980N （3-1）3.2.2.3油缸支點(diǎn)的確定</p><p>　　上下鉸耳點(diǎn)應(yīng)在閉合時(shí)選取，上點(diǎn)盡量朝上選、下點(diǎn)應(yīng)盡量朝下選，增大起升角、減小起升力。起升角應(yīng)大于等于200(有規(guī)定>150)

51、。油缸閉合時(shí)不干涉則不干涉，方鋼應(yīng)在打開時(shí)選取（打開最大角度550），打開時(shí)不干涉閉合時(shí)則不干涉。</p><p><b>　　=2+-</b></p><p><b>　　=++ </b></p><p><b>　　——油缸行程</b></p><p><b>

52、　　——油缸固定行程</b></p><p><b>　　——油缸前備量</b></p><p><b>　　——油缸后備量</b></p><p>　　油缸行程初估： 垂直行程油缸行程</p><p>　　1-3連桿 31 </p><p

53、>　　4連桿 4.5:1</p><p>　　5連桿 6.1:1</p><p>　　電機(jī)功率計(jì)算：N=(QP/612)1.1</p><p><b>　　N——功率</b></p><p><b>　　Q——流量 L/</b></p><p>

54、<b>　　P——壓力Bar</b></p><p>　　剪叉式臂桿帶鉸斜置油缸舉升力計(jì)算；</p><p><b>　　（3-2）</b></p><p>　　=450 （3-3）</p><p><b>　　額定起升重量

55、（t）</b></p><p><b>　　工作臺(tái)重量 （t）</b></p><p><b>　　升降機(jī)構(gòu)重量（t）</b></p><p><b>　　升降機(jī)構(gòu)級(jí)數(shù)N</b></p><p>　　, ,d,a按結(jié)構(gòu)需要確定，AB，AO，BO，，可根據(jù)已定參數(shù)求得

56、。角為變量。</p><p>　　3.3電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　升降臺(tái)上搭載的電機(jī)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)部分是采用三相異步電機(jī)帶動(dòng)圓錐尺寸來傳動(dòng)，因此需要做電機(jī)與圓錐齒輪的計(jì)算與校核。</p><p><b>　　圖3-1 電機(jī)圖</b></p><p>　　3.3.1 電機(jī)的設(shè)計(jì)與校核</p>&l

57、t;p>　　3.3.1.1電動(dòng)機(jī)的功率確定</p><p>　　應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：</p><p>　　(1)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過小，就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀。</p><p>　　(2)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過大，就會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車

58、”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。</p><p>　　要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率，必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較：對(duì)于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率(即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)(kw)，可按下式計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的功率P(kw)：P=/式中 為生產(chǎn)機(jī)械的效率，為電動(dòng)機(jī)的效率，即傳動(dòng)效率。</p><p>　　按上式求出的功率，不

59、一定與產(chǎn)品功率相同。因此，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。</p><p>　　3.3.1.2電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：</p><p>　　選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械中。 </p><p>　　3.3.1.3電

60、動(dòng)機(jī)容量選擇：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：</p><p>　　＝/　 () （3-4）</p><p>　?。絍/1000 () （3-5）</p><p>　　因此=FV/（1000）(

61、) （3-6）由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：</p><p>　　=×××××× （3-7）</p><p>　　分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)、軸承、鏈傳動(dòng)、軸承和鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。</p><p

62、>　　取=0.99，＝0.99，＝0.95，＝0.99，，=0.99，=0.96。則：0.99×0.99×0.95×0.99×0.96×0.99×0.99=0.867 （3-8） </p><p>　　所以：電機(jī)所需的工作功率：</p><p>　　= FV

63、/(1000) </p><p>　　=(2500×1.45)/(1000×0.867)=4.181 () （3-9）</p><p>　　因此根據(jù)如上計(jì)算，我們電動(dòng)機(jī)選擇功率為</p><p><b>　　=4.18 ()</b></p><p>　　3.3.1.4確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

64、速</p><p><b>　　由公式 得：</b></p><p>　　鏈輪工作轉(zhuǎn)速為： </p><p>　　r/min （3-10） </p><p>　　=135.9375r/min</p

65、><p><b>　　而鏈傳動(dòng)比=2，</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取齒輪傳動(dòng)比一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍3。則總傳動(dòng)比理論最大值為：。</p><p>　　故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為</p><p><b>　　×</b></p><p>

66、　　=6 135.9375 r/min （3-11）</p><p>　　=815.625 r/min</p><p>　　則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速且額定功率大于4.18的只有：Y160M2-8。</p><p>　　額定功率：=5.5 </p><p>　　滿載轉(zhuǎn)速：=720r

67、/min</p><p>　　電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸：如下圖所示</p><p>　　圖3-2 電機(jī)外形和安裝尺寸</p><p>　　因此我們選擇YC-90L-4電機(jī)作為動(dòng)力源。</p><p>　　3.3.2 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　3.3.2.1圓錐齒輪設(shè)計(jì)</p><p&

68、gt;　　與圓柱齒輪相比，圓錐齒輪其制造、裝配都比較復(fù)雜，所以除布置和其它特殊要求外盡量少用，兩圓錐齒輪軸線間夾角一般為90°，否則箱體加工和安裝調(diào)整都比較困難。 圓錐齒輪傳動(dòng)振動(dòng)和噪聲都比較大，應(yīng)用于速度較低的傳動(dòng)中，一般情況下速度V≤5，傳動(dòng)比 i3，但是經(jīng)研磨可用于高速傳動(dòng)。 輪齒分布在截錐體上，垂直于輪齒的各剖面，齒廊大小是變化的，與其到錐頂?shù)木嚯x成正比。大端剛度大，小端剛度小，圓錐齒輪沿齒寬的載荷

69、分布不均勻。為簡(jiǎn)化計(jì)算假定圓錐齒輪的強(qiáng)度與其當(dāng)量齒輪相等，該當(dāng)量齒輪是以圓錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的參數(shù)為參數(shù)，這樣借助于當(dāng)量齒輪把圓錐齒輪轉(zhuǎn)化為直齒圓柱齒輪，將當(dāng)量齒輪參數(shù)代入圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式。 </p><p>　　3.3.2.2設(shè)計(jì)參數(shù) 1) 以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù) m、α 、 2) 齒數(shù)比 u 3) 錐距R 4) 齒寬中點(diǎn)處平均分度圓直徑 d 5) 齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量齒輪dmv和當(dāng)量齒數(shù)Z

70、mv </p><p>　　3.3.2.3輪齒的受力分析 在強(qiáng)度計(jì)算中，通常假設(shè)載荷沿齒寬均勻分布，并設(shè)其合力集中作用于齒寬中點(diǎn)。 </p><p>　　3.3.2.4本方案圓錐齒輪設(shè)計(jì)</p><p>　　由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速</p><p>　　1.可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：</p><p&

71、gt;　　= (3-12)</p><p><b>　　2.接觸強(qiáng)度計(jì)算：</b></p><p>　　=95500 （Kw） （r/min）</p><p><b>　　=0.99</b></p><p>&

72、lt;b>　　(3-13)</b></p><p><b>　　3.計(jì)算</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　1)選用系數(shù)，=1.0</p><p>　　2)選動(dòng)載荷系數(shù)，記為，=1.1</p><p><b>　　

73、3)取值，一般取</b></p><p><b>　?。?-14）</b></p><p><b>　　得到0.500</b></p><p>　　4)查得齒向載荷分布系數(shù)，=1.03</p><p><b>　　5)計(jì)算</b></p><p&

74、gt;<b>　　=，取= </b></p><p>　　故== （3-15）</p><p>　　4.彈性系數(shù)由機(jī)械手冊(cè)查得=188.9</p><p>　　5.節(jié)點(diǎn)系數(shù)由機(jī)械手冊(cè)查得=2.6</p><p><b>　　(1)查得=336</b>&

75、lt;/p><p>　　(2)由已知條件計(jì)算</p><p><b>　　=60r</b></p><p><b>　　=/</b></p><p>　　式中： n----嚙和次數(shù)</p><p>　　-----r/min</p><p>　　----每天

76、工作小時(shí)</p><p>　　N-----年300天/年小時(shí)/天</p><p><b>　　(3)計(jì)算 </b></p><p><b>　　(4)計(jì)算</b></p><p><b>　　(3-16)</b></p><p><b>　

77、　試選=, 則可得到</b></p><p><b>　　3.3.2.5校核</b></p><p>　　因?yàn)樵囘x的Kv可能與實(shí)際不符合。</p><p>　　(1)模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值。可改變而達(dá)到選用適當(dāng)m的目的，但u有變則需重新計(jì)算。

78、 </p><p>　　(2)按幾何關(guān)系計(jì)算</p><p>　　=m= (3-17)</p><p>　　= (1-) (3-18) </p><p>　　圓周速度Vm（平均直徑）</p><p><b>　　(

79、3-19)</b></p><p><b>　　由可以計(jì)算得到=</b></p><p><b>　　(4)校核</b></p><p>　　= （3-20）</p><p>　　與相差太大，則需重新選，再計(jì)算。</p><p>

80、;　　3.3.2.6校核齒根彎曲強(qiáng)度</p><p><b>　　(1)計(jì)算公式</b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　(2)當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算 </p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　?。?/p>

81、3-23） </p><p>　?。?-24） </p><p><b>　?。?-25）</b></p><p>　　由當(dāng)量齒數(shù)Zv查得齒形系數(shù)=2.57，=2.16</p><p>　　根據(jù)機(jī)械手冊(cè)查得齒根應(yīng)力修正系數(shù)=1.60，=1.81</p>

82、<p><b>　　確定=Y </b></p><p><b>　　查得和</b></p><p><b>　　查得, </b></p><p><b>　　查得尺寸系數(shù)Yx</b></p><p><b>　　查得安全系數(shù)<

83、;/b></p><p>　　由此通過計(jì)算 和可比較 ， 的大小，取其中的</p><p><b>　　較大值。</b></p><p><b>　　校核彎曲強(qiáng)度</b></p><p><b>　　，符合要求。</b></p><p>　　3.3

84、.2.7幾何尺寸計(jì)算</p><p><b>　　1.分度圓直徑d</b></p><p><b>　　=m</b></p><p><b>　　=m</b></p><p><b>　　2.節(jié)錐</b></p><p><b

85、>　　=arctan</b></p><p><b>　　=-</b></p><p><b>　　3.節(jié)錐距R</b></p><p><b>　　4.齒寬b=</b></p><p><b>　　5.周節(jié)P=</b></p>

86、;<p>　　6.齒頂高 =1m</p><p>　　7.齒根高 =1.2m</p><p>　　8.齒頂間隙 =0.2m</p><p><b>　　9.齒頂圓直徑</b></p><p>　　m(Z+)=152 （3-26）</p&

87、gt;<p>　　m(Z+)=153 （3-27）</p><p><b>　　10.齒根圓直徑</b></p><p>　　m(Z-)=147 （3-28）</p><p>　　m(Z-)=146

88、 （3-29）</p><p>　　3.3.2.8受力分析</p><p>　　受力分析是比較重要，對(duì)于力學(xué)上的東西，受力圖可以直觀的讓我們進(jìn)行計(jì)算，而且能加快計(jì)算的速度，提高效率。</p><p>　　下圖3-3就是一個(gè)受力分析圖。</p><p>　　圖3-3 受力分析圖</p><p&g

89、t;　　=-8062 （3-30）</p><p>　　=-= （3-31）</p><p>　　=-= （3-32）</p><p>　　最后確定兩個(gè)配對(duì)圓錐齒輪如下：大齒輪Z=50，小齒輪Z=25，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，外加變頻實(shí)現(xiàn)

90、速度微調(diào)。</p><p>　　3.4總裝圖及工作原理</p><p><b>　　圖4-1 </b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作原理:液壓系統(tǒng)通過執(zhí)行元件液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而控制調(diào)節(jié)元件可以對(duì)液體壓力、流量以及運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，通過溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等閥操作液壓系統(tǒng)，提供動(dòng)力由此帶動(dòng)剪式升降機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行升降，可以根

91、據(jù)實(shí)際情況，控制升降高度，而電機(jī)則可以帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此實(shí)驗(yàn)臺(tái)既可以升降又可以旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)的最初設(shè)想。</p><p><b>　　4結(jié) 論</b></p><p>　　歷經(jīng)數(shù)月時(shí)間本課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)和自己的努力奮斗下，最終完成了三維建模,實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總圖，主要零部件圖繪制及技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，并順利地完成了說明書，通過本次設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)多功

92、能實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的液壓缸和剪式升降機(jī)可以配合完成升降動(dòng)作，而電機(jī)可以提供齒輪傳動(dòng)使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)包括了多學(xué)科知識(shí)的運(yùn)用，在設(shè)計(jì)過程中，我查閱了相關(guān)的書籍資料，提高了自己查閱資料獲得知識(shí)的學(xué)習(xí)能力，同時(shí)也加強(qiáng)我的思考能力，有助于以后的工作。</p><p>　　由于水平有限，必然有錯(cuò)誤，希望各位老師和領(lǐng)導(dǎo)給予糾正和指導(dǎo)。</p>&

93、lt;p>　　以上是本人對(duì)這一個(gè)學(xué)期所完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 黎望懷．旋轉(zhuǎn)透明式電子類多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理．2009,(10)7:67-68</p><p>　　[2] 鄭玉巧，趙榮珍．自動(dòng)化立體倉庫實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J]．起重運(yùn)輸機(jī)械．201

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97、orks + Motion + Simulation建模/機(jī)構(gòu)/結(jié)構(gòu)綜合實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009,(8)11:160-227.</p><p>　　[11] 武俊威.剪式液壓升降機(jī)設(shè)計(jì)的類比增型與油缸推力計(jì)算[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2003,(31)8:25-27.</p><p>　　[12] 黃仁欣.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社，2005,(6)

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99、</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄圖1 多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝配圖</p><p>　　附錄圖2 剪式升降機(jī)構(gòu)裝配圖</p><p>　　附錄圖3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)圖</p><p>　　附錄圖4 小錐齒輪圖</p><p>　　附錄圖5 大錐齒輪圖<