多功能實驗臺設(shè)計【畢業(yè)設(shè)計】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p><b>　　多功能實驗臺設(shè)計</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 機(jī)械設(shè)計制造及自動化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </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>　　多功能實驗臺是教師提升教學(xué)質(zhì)量的重要輔助平臺，教師通過這個多功能實驗臺媒介平臺，將原先略顯乏味呆板的理論知識以實驗操作的方式生動形象地表述給學(xué)生，營造出新型的課堂教育氛圍。多功能實驗臺與原先的教學(xué)實驗臺相比有著其獨特的功能，所占的空間不大，并且有著綠色環(huán)保的特點。</p><p>　　本論文中多功能實驗臺的設(shè)計考慮了成本開銷，以此達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)性，在原來的基礎(chǔ)上改進(jìn)實驗臺的性能，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)的說明了多功能實驗臺的設(shè)計過程，介紹了主要部件的設(shè)計，實驗臺裝配圖及主要零件圖的繪制，該實驗臺的基本原理是通過液壓系統(tǒng)提供動力帶動剪式升降機(jī)對實驗平臺進(jìn)行升降，電機(jī)帶動齒輪傳動進(jìn)行平臺的旋轉(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多功能實驗臺的來源1</p><p>　　1.2多功能實驗臺的意義2</p><p>　　1.3多功能實驗臺市場發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　2多功能實驗臺結(jié)構(gòu)分析與總體設(shè)計3</p><p>　　2.1多功能實驗臺的方案設(shè)計4</p><p><b>　　2.2方案評價4</b&

13、gt;</p><p>　　2.3多功能實驗臺的總體設(shè)計5</p><p>　　3液壓升降臺設(shè)計計算和校核6</p><p>　　3.1液壓動力系統(tǒng)計算和校核6</p><p>　　3.2 液壓傳動及連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的計算與校核7</p><p>　　3.2.1 液壓傳動設(shè)計7</p><p&

14、gt;　　3.2.2 連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的計算與校核7</p><p>　　3.3電機(jī)旋轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)的設(shè)計與校核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 多功能實驗臺裝配圖</p><p>　　附

16、錄圖2 剪式升降機(jī)構(gòu)裝配圖</p><p>　　附錄圖3 實驗臺平臺圖</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多功能實驗臺的來源</p><p>　　最初的實驗臺只是多個實驗儀器的簡單的集合，計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得實驗臺在集成性、可靠性方面有了質(zhì)的發(fā)展，目前先進(jìn)的實驗臺大多是集計算機(jī)硬件、軟件模塊和相關(guān)實驗儀器為一體

18、的綜合實驗裝置，有的實驗臺還采用了虛擬仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使實驗臺有了很高的科技含量。學(xué)科以及專業(yè)的不同，相應(yīng)實驗臺的構(gòu)建原理和組成部分也是不相同的，但大部分的實驗臺都有兩個重要的組成部分，即控制部分和數(shù)據(jù)采集部分。不同時期的實驗臺的控制方式和數(shù)據(jù)采集方式是不同的?，F(xiàn)在實驗臺的設(shè)計都加強(qiáng)了計算機(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。目前的實驗臺大致可分為三大類：數(shù)據(jù)檢測類實驗臺、演示類實驗臺、裝置檢驗類實驗臺。<

19、;/p><p>　　多功能實驗臺將會向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，虛擬實驗和虛擬儀器技術(shù)代表了未來實驗技術(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)的實驗臺具有以下幾種優(yōu)點：(1)可操作性用計算機(jī)虛擬儀器代替昂貴易損的實驗設(shè)備，使用者操縱計算機(jī)鍵盤可反復(fù)調(diào)整儀器各部位，屏幕實時以動畫畫面顯示儀器的各種指示及儀器內(nèi)

20、部結(jié)構(gòu)的動作。(2)可設(shè)計性在利用虛擬儀器進(jìn)行實驗時，允許用戶自行設(shè)定各種實驗的初始參數(shù)，調(diào)整儀器進(jìn)行實驗，通過屏幕觀察實驗現(xiàn)象，分析判斷。良好的交互性實驗不是一種單純的操作訓(xùn)練，操作者通過實驗需要理解實驗思想，在做仿真實驗時，對參數(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。同時還可調(diào)用專家系統(tǒng)對操作者的操作、參數(shù)設(shè)定進(jìn)行指導(dǎo)和評估，使專家的指導(dǎo)與學(xué)生的獨立思考步步緊扣,生動地把教與學(xué)融于一體。仿真實驗雖然能夠較好地滿

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

22、能力的培養(yǎng)。實驗室作為高等教學(xué)和科研的重要基地，承擔(dān)著培養(yǎng)國家專門人才對學(xué)生進(jìn)行實踐能力培養(yǎng)和實施全面教育、創(chuàng)新教育的重要任務(wù)。如何把學(xué)生推到實驗主體的位置上，充分挖掘和發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(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，教育部對科教事業(yè)的經(jīng)費投入逐漸增加，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，學(xué)校的硬件設(shè)施也在不斷完善，其中實驗室有著重要的作用，而實

23、驗臺作為實驗室的主要設(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)械傳動裝置,構(gòu)筑產(chǎn)品研發(fā)的工程思維,對工程問題綜合分析和評估。豐富和鞏固理論知識的同時,確立和強(qiáng)化了學(xué)生的工程回歸意識，激發(fā)了學(xué)生的求知欲,體現(xiàn)了“以人為本”的教育理念。由此可見多功能實驗臺在當(dāng)今的素質(zhì)教育中有著重要的作用，因此開發(fā)出新型的多功能實驗臺有著重大的現(xiàn)實意義。</p><p>　　1.3多功能實驗臺市場發(fā)展現(xiàn)狀</p>

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

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)新實驗臺或?qū)υ袑嶒炁_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，實驗臺自動化程度極大提高。</p><p>　　2多功能實驗臺設(shè)計與總體設(shè)計</p><p>　　2.1多功能實驗臺的方案設(shè)計</p><p>　　伴隨科技迅速發(fā)展，與之匹配的相關(guān)科學(xué)實驗的硬件設(shè)施都得以提升，當(dāng)今的實驗臺較多

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

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

28、二是控制部分；三是檢測部分。</p><p>　　在機(jī)械傳動部分，電機(jī)直連兩配對的圓錐齒輪，帶動轉(zhuǎn)盤；控制部分由計算機(jī)，PKSF晶閘管整流調(diào)速設(shè)備以及其他操作臺組成。檢測部分主要是有光電開關(guān)與機(jī)械行程控制開關(guān)來實現(xiàn)。</p><p>　　圖2-1多功能實驗臺總體設(shè)計方案</p><p><b>　　2.2方案評價</b></p>

29、<p>　　符合市場需求，同時又能符合教學(xué)實際使用的多功能實驗臺應(yīng)該不僅在外觀包裝上能讓人耳目一新，同時又要在整體結(jié)構(gòu)布置上與原有常規(guī)實驗臺有質(zhì)的區(qū)別。因此本設(shè)計方案評價重點應(yīng)該在機(jī)電一體化部分上。</p><p>　　2.3多功能實驗臺的總體設(shè)計</p><p>　?。?）總體設(shè)計的內(nèi)容</p><p>　　總體設(shè)計是機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計的主要任務(wù)之一，也是

30、進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)?？傮w設(shè)計對機(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)計的主要內(nèi)容有：</p><p>　　本多功能實驗臺采用橫向與縱向結(jié)合布置的模式，為拓展學(xué)生思維留有余地。</p><p><b>　　本實驗臺主要參數(shù)：</b></p><p>　　平臺尺寸：長度3000

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

32、;　　具體參數(shù)見后邊第三部分。</p><p><b>　　（2）總體布置設(shè)計</b></p><p>　　本多功能實驗臺主要考慮為學(xué)院級教師輔導(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，同時將剪叉式升降機(jī)構(gòu)置入 </p><p>　　實驗臺中間，充分節(jié)省了空間，同時為學(xué)

33、生展示實驗時觀摩具有較大意義，</p><p>　　按照要求，實驗臺表面要求拋光處理，然后用804強(qiáng)力膠粘接EPAM膠，考慮了實驗臺的使用壽命。同時本實驗臺在機(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部分：</p><p><b>　　1）機(jī)械參數(shù)化設(shè)計</b&g

34、t;</p><p>　　實驗臺主要技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)滿足有關(guān)傳動機(jī)械產(chǎn)品性能實驗的標(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)計主要數(shù)據(jù)如下（含不確定設(shè)計部分）：</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；</b></p><p>　　2）控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計</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)勵磁電路，輔助控制及繼電操作回路

36、中去。</p><p>　　b.電動機(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機(jī)電樞回路，兩相AC380V直徑接送至電機(jī)勵磁主電路中去。</p><p>　　3液壓升降臺設(shè)計計算和校核</p><p>　　3.1液壓動力系統(tǒng)計

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

38、動經(jīng)轉(zhuǎn)化而成為平臺的起降，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，運行速度較低，液壓執(zhí)行元件選擇液壓缸。</p><p>　　液壓缸實現(xiàn)兩側(cè)擺臂同步運動，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 液壓傳動及連桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的計算與校核</p><p>

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

40、為45，設(shè)本升降臺的最小氣升降時間為40,最大起升時間為50，由此便可以計算執(zhí)行元件的速度值，=0.15。</p><p>　　液壓缸的速度在整個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，形成終了時有一個減速階段，減速階段加速度亦比較小，因此可以說升降機(jī)在整個工作過程中無明顯的加減速階段，其運動速度比較平穩(wěn)。</p>

41、;<p>　　2）執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 </p><p>　　執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力，油缸要運動必須克服其阻力才能運行，因此在本次計算油缸的總阻力即可，油缸的總阻力包括：阻礙工作運動的切削力，運動部件之間的摩擦阻力，密封裝置的摩擦阻力，起動制動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獲?。?</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液壓缸的工作是的推力或拉力，該升降臺工作時液壓缸產(chǎn)生向上的推力，因此計算時只取液壓油進(jìn)入無桿腔時產(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)液壓缸的實際工況，計算出外負(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)徑的計算：</p><p>　　受拉時：=（0.3-0.5）</p><p>　　受壓時：=（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，載荷大時取小值，反之取大值。</p><p>　　下降速度 一般情況取，為計算方便，選擇=6，取=4.8。</p><p>　　根據(jù)臺面長度選臂連桿中心距：</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>　　臺面重量 600N</p><p>　　臂架重量 200N</p><p><b>　　臂管強(qiáng)度計算</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油缸支點的確定</p><p>　　上下鉸耳點應(yīng)在閉合時選取，上點盡量朝上選、下點應(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、。油缸閉合時不干涉則不干涉，方鋼應(yīng)在打開時選?。ù蜷_最大角度550），打開時不干涉閉合時則不干涉。</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)計與校核</p><p>　　升降臺上搭載的電機(jī)旋轉(zhuǎn)平臺部分是采用三相異步電機(jī)帶動圓錐尺寸來傳動，因此需要做電機(jī)與圓錐齒輪的計算與校核。</p><p><b>　　圖3-1 電機(jī)圖</b></p><p>　　3.3.1 電機(jī)的設(shè)計與校核</p>&l

57、t;p>　　3.3.1.1電動機(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，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運行。選擇時應(yīng)注意以下兩點：</p><p>　　(1)如果電動機(jī)功率選得過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動機(jī)被燒毀。</p><p>　　(2)如果電動機(jī)功率選得過大，就會出現(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，不但對用戶電網(wǎng)不利，而且還會造成電能浪費。</p><p>　　要正確選擇電動機(jī)的功率，必須經(jīng)過以下計算或比較：對于恒定負(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)，可按下式計算所需電動機(jī)的功率P(kw)：P=/式中 為生產(chǎn)機(jī)械的效率，為電動機(jī)的效率，即傳動效率。</p><p>　　按上式求出的功率，不

59、一定與產(chǎn)品功率相同。因此，所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計算所得的功率。</p><p>　　3.3.1.2電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：</p><p>　　選擇Y系列三相異步電動機(jī)，此系列電動機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，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、動機(jī)容量選擇：</p><p>　　電動機(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）由電動機(jī)至運輸帶的傳動總效率為：</p><p>　　=×××××× （3-7）</p><p>　　分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動、軸承、鏈傳動、軸承和鏈傳動的傳動效率。</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)如上計算，我們電動機(jī)選擇功率為</p><p><b>　　=4.18 ()</b></p><p>　　3.3.1.4確定電動機(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>　　而鏈傳動比=2，</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊推薦的傳動比合理范圍，取齒輪傳動比一級減速器傳動比范圍3。則總傳動比理論最大值為：。</p><p>　　故電動機(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)作為動力源。</p><p>　　3.3.2 圓錐齒輪的設(shè)計與校核</p><p>　　3.3.2.1圓錐齒輪設(shè)計</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。 圓錐齒輪傳動振動和噪聲都比較大，應(yīng)用于速度較低的傳動中，一般情況下速度V≤5，傳動比 i3，但是經(jīng)研磨可用于高速傳動。 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。為簡化計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)度計算公式。 </p><p>　　3.3.2.2設(shè)計參數(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) 齒寬中點處平均分度圓直徑 d 5) 齒寬中點處當(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。 </p><p>　　3.3.2.4本方案圓錐齒輪設(shè)計</p><p>　　由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速</p><p>　　1.可得傳動裝置總傳動比為：</p><p&

71、gt;　　= (3-12)</p><p><b>　　2.接觸強(qiáng)度計算：</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.計算</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　1)選用系數(shù)，=1.0</p><p>　　2)選動載荷系數(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)械手冊查得=188.9</p><p>　　5.節(jié)點系數(shù)由機(jī)械手冊查得=2.6</p><p><b>　　(1)查得=336</b>&

75、lt;/p><p>　　(2)由已知條件計算</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</p><p>　　N-----年300天/年小時/天</p><p><b>　　(3)計算 </b></p><p><b>　　(4)計算</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>　　因為試選的Kv可能與實際不符合。</p><p>　　(1)模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值?？筛淖兌_(dá)到選用適當(dāng)m的目的，但u有變則需重新計算。

78、 </p><p>　　(2)按幾何關(guān)系計算</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，再計算。</p><p>

80、;　　3.3.2.6校核齒根彎曲強(qiáng)度</p><p><b>　　(1)計算公式</b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　(2)當(dāng)量齒數(shù)計算 </p><p><b>　　（3-22）</b></p><p>　?。?/p>

81、3-23） </p><p>　?。?-24） </p><p><b>　　（3-25）</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，對于力學(xué)上的東西，受力圖可以直觀的讓我們進(jìn)行計算，而且能加快計算的速度，提高效率。</p><p>　　下圖3-3就是一個受力分析圖。</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>　　最后確定兩個配對圓錐齒輪如下：大齒輪Z=50，小齒輪Z=25，通過電機(jī)驅(qū)動，外加變頻實現(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>　　實驗臺工作原理: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)元件可以對液體壓力、流量以及運動方向進(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)，提供動力由此帶動剪式升降機(jī)對實驗平臺進(jìn)行升降，可以根

91、據(jù)實際情況，控制升降高度，而電機(jī)則可以帶動齒輪傳動使實驗平臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此實驗臺既可以升降又可以旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了設(shè)計的最初設(shè)想。</p><p><b>　　4結(jié) 論</b></p><p>　　歷經(jīng)數(shù)月時間本課題的畢業(yè)設(shè)計，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,實驗臺的總圖，主要零部件圖繪制及技術(shù)參數(shù)的設(shè)計，并順利地完成了說明書，通過本次設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)多功

92、能實驗臺中的液壓缸和剪式升降機(jī)可以配合完成升降動作，而電機(jī)可以提供齒輪傳動使實驗平臺進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　這次設(shè)計包括了多學(xué)科知識的運用，在設(shè)計過程中，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的學(xué)習(xí)能力，同時也加強(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>　　以上是本人對這一個學(xué)期所完成的畢業(yè)設(shè)計的總結(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驗臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．實驗技術(shù)與管理．2009,(10)7:67-68</p><p>　　[2] 鄭玉巧，趙榮珍．自動化立體倉庫實驗臺的設(shè)計[J]．起重運輸機(jī)械．201

94、0，(6)7:73-75 </p><p>　　[3] 王春霞，趙鳳賢，朱延楓.電工技術(shù)實驗臺使用中常見問題及分析[J]．遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）．2010,(30)3:144-146</p><p>　　[4] 姚春江，陳小虎，毋文峰．多功能液壓實驗臺設(shè)計[J]．液壓與氣動．2009，(7)3:17-18.</p><p>　　[5]鄧克．多功能綜合液壓實驗

95、臺的研制[J]．液壓與氣動．2008,(4)8:57-58.</p><p>　　[6] 郭健翔，劉暢，史乃川．基于虛擬儀器技術(shù)的多功能流體控制實驗臺的研制[J]．機(jī)床與液壓．2008,(36)5:130-132</p><p>　　[7] 陳超祥，葉修梓．SolidWorks Simulation高級教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009,(8)6:2-30</p>&

96、lt;p>　　[8] 江洪，陸利鋒，魏崢等編著．SolidWorks動畫演示與運動分析實例解析[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005,(7)8:35-44</p><p>　　[9] 張晉西，郭學(xué)琴編著．SolidWorks及COSMOSMotion機(jī)械仿真設(shè)計[M]．北京：清華大學(xué)出版社．2007,(9)5:162-171</p><p>　　[10] 二代龍震工作室．SolidW

97、orks + Motion + Simulation建模/機(jī)構(gòu)/結(jié)構(gòu)綜合實訓(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)計的類比增型與油缸推力計算[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)

98、7:54-60.</p><p>　　[13] 傅則紹.機(jī)構(gòu)設(shè)計[M]. 山東：石油大學(xué)出版社，1985,(2)6:15-34.</p><p>　　[14] 孫恒,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理[D].北京:高等教育出版社,2007，(5)8:6-16.</p><p>　　[15] 張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006，(1)7:91-96.

99、</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄圖1 多功能實驗臺裝配圖</p><p>　　附錄圖2 剪式升降機(jī)構(gòu)裝配圖</p><p>　　附錄圖3 實驗平臺圖</p><p>　　附錄圖4 小錐齒輪圖</p><p>　　附錄圖5 大錐齒輪圖<