无锁孔门锁机构设计

毕 业 设 计（论文）题目： 无锁孔门锁机构设计 姓 名：指导教师：专 业：摘 要 无锁孔门锁是一种全新的门锁形式，它不采用传统的钥匙开门，门面板无锁孔，使针对锁眼的恶意开锁措施失效，同时也避免了指纹锁易被破环和密码锁易被破解的弊端。该锁以微型电动机为动力源，通过丝杆带动锁销座运动，并利用中控板控制来实现门锁的开合，从而保障了锁销开合的稳定性和可靠性。锁的承载板和外壳均采用不锈钢的钣金件，减轻了重量。同时针对主电机故障、紧急情况下的开门逃生，特别设计了备用电机等保障机构，安全便捷。关键词：无锁孔门锁，丝杆传动，电动机，备用电机ABSTRACTNo keyhole lock is a newly kind of brand-new locks forms, it is not applied on the traditional key,and appearance board have no lock for keyhole malicious unlock measures, avoiding the failure of the fingerprint locks easily broken and the drawbacks of combination locks cracked. Micro-motors is used as the power source in the lock, driving locking pin sockets move through the screw transmission and central board controls is applied to achieve locks open and close, thus safeguarding the latch opening-closing stability and reliability. The bearing plate and shell adopts stainless steel sheet metal parts, reducing the weight. Considering the main motor fault or an emergency exit, another motor for spare and a safe and convenient protection agency are designed specially.Keywords: no keyhole locks, screw transmission, motors, spare motor目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1防盗门锁的发展现状及发展趋势11.2无锁孔门锁研究的意义和价值3第二章 无锁孔门锁的方案设计与总体设计42.1无锁孔门锁系统的方案设计42.2 无锁孔门锁的总体设计5第三章 无锁孔门锁的载荷特性和动力机选择63.1工作机械的载荷和工作制63.2电动机的选择6第四章 执行系统和传动系统的设计84.1 滑动摩擦导轨84.2 螺旋传动的设计114.3 联轴器的选用174.3 锁销的校核18第五章 机械系统的噪音控制及减震195.1减震系统的介绍195.2减震装置19结论20参考文献21致 谢22第一章 绪论1.1防盗门锁的发展现状及发展趋势随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的提高, 安全成为现代居民最关心的问题之一。 近几年，国内各大中城市有关“万能钥匙”能轻易打开防盗门的事件屡见报端；各地公开销售“七种开锁武器”（十字开锁器、电动开锁器、折叠开锁 器、管状开锁工具、开锁包、万能钥匙包等）的网站比比皆是；提供锁具培训、出售开锁讲义、训练教材、示范光盘的网站数不胜数。防盗门不防盗成了消费者投诉的热点问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军, 人们对它要求甚高,1989年防盗门的问世，市场对所配置的锁具的防盗性要求也随之提高，即要安全可靠地防盗, 又要使用方便, 这也是制锁者长期以来研制的主题。传统的门锁既要备有大量的钥匙, 又要担心钥匙丢失后的麻烦。另外, 如宾馆、办公大楼、仓库、保险柜等由于人员的变动, 开锁的钥匙也不再是只有一人拥有。购得新居的家庭, 由于装修施工等入住时也要把原有的锁胆更换, 况且钥匙随身携带也诸多不便。随着单片机的问世,出现了带微处理器的智能密码锁, 现如今还引人了智能化管理、专家分析系统等功能, 从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，同时伴随着生物识别系统的出现，指纹锁也有了进一步的发展。但是，现存的锁闭系统对防盗门整体防范性能上还存在着一些不足，在实际应用中，防盗门所用的锁具都经不起普通手工具的破坏： （1）对于带有锁孔的防盗锁，如将一种胶注入锁孔中，将会造成主人不能用钥匙从门而进的极大困难； （2）无锁孔门锁上用来识别无孔的界面容易因划痕或污垢而失效； （3）对于密码锁的使用，在输入密码时，密码容易被盗。 中国无锁孔门锁发展还处于初级阶段，发展趋势显示出新一轮的需求。 第一大需求：耐用化。自古以来，我们对门锁的基本认知，便是要求其可以耐用化。耐用化成为我们对无锁孔门锁的基本需求。因为，谁也不想今天刚刚装上一把锁，明天就迫不及待地重新换上一把新的。特别是现在人们生活节奏比较快，头脑已经被繁忙的工作与泛滥的信息所烦琐，如果门锁不耐用，经常出现这样那样的问题，还要大动干戈去换来换去，例如高科技的无锁孔门锁反而会成为一种累赘。耐用成为我们选择锁的办法。 第二大需求：普及化。现在，中国无锁孔门锁的市场，主要应用在工程项目和一些高端的场所。但是，无锁孔门锁能够成为机械锁、密码锁、感应锁、指纹锁之后另一代门锁的代表，自然会向普及化发展的趋势。无锁孔门锁之所以有普及化发展趋势，是因为无锁孔门锁与其他机械锁、密码锁、感应锁相比较：安全性高、不可复制性、可记忆性强、可当众开锁、携带性高、永不会丢失、防盗性强。何况，无锁孔门锁已经成为高品质生活的象征。现在，市场上只要以高端的外国品牌和中低端的国产品牌为主。相对消费者来说，无锁孔门锁还是类似于奢侈品，对无锁孔门锁的认知度还不够高，普遍处于有待教育的阶段。普及化需求尚未激发，给予许多投资商与无锁孔门锁品牌进军的机会。把握商机的关键在于无锁孔门锁与机械锁的价格需求不同：无锁孔门锁一般比机械锁贵几十倍甚至几百倍，无疑是阻碍无锁孔门锁普及化发展的一道屏障。但是，无锁孔门锁普及化的趋势是不可逆转的。 第三大需求：智能化。在我们中国，房地产还是国民经济发展的支柱行业，而房地产倡导的智能化，便是无锁孔门锁向智能化发展的一大需求。随着中国城市进程不断加快，中国房地产蓬勃发展的势头不会减弱，而作为房地产配套产品无锁孔门锁，自然有自己的发展空间。任何一个房地产项目，都一致性地强调一个概念，那就是智能化的家居，使用无锁孔门锁，自然会拉高项目的形象，使项目包装执行到细节上，体现出房地产项目品质另一高度。这是无锁孔门锁在工程项目受欢迎的原因。当然，还有智能手机、智能家具等等都在催化了智能化的趋势。我们现在大都有一个这样的认知，觉得智能化的产品就不错，代表了使用者的身份与地位。 第四大需求：预警化。矛盾是存在的，我们不能忽视矛盾的存在而放弃防备。无锁孔门锁的预警化发展虽然不是无锁孔门锁发展最重的因素，但是可以在矛盾产生危险时让我们做好防备工作。这便是无锁孔门锁中一项功能的体现。根据马斯洛的人性需求层次理论表述，安全感是人性的基本需求。所以，现在相当多的富人缺乏安全感，需求一些预警化的功能与设置来实现自己的安全保障。这给无锁孔门锁增添某一项的特殊功能成为必要。另外，一些自然灾害与不可控的因素存在。比如房间的温度超越人体可承受的时候，无锁孔门锁具有自然报告与开门的功能等，都体现出人们对无锁孔门锁具有预警化的需求。 第五大需求：便捷化。便捷化已经是无锁孔门锁体现出来的优势，但是消费者的需求从实体产品到情景体验上都要感觉到便捷化。这就是从数量上飞跃到质量上的体现。无锁孔门锁便捷优势从产品上来讲，可以不用随身携带钥匙，告别了钥匙开门的时代；还有没有钥匙了，自然就没有忘记带钥匙、找不到钥匙、把钥匙丢失的麻烦。然而，消费者希望开关门的瞬间，无锁孔门锁能给予消费者更多的便捷化体验。这是无锁孔门锁企业必然重视的，特别是在开辟民用市场上，如果没有注重需求的便捷化的存在，那么在形象专卖店里没有渲染出情景体验的功能，消费者就无法认知到无锁孔门锁带来的附加价值。第六大需求：品牌化。品牌消费是必然的趋势，无锁孔门锁也不例外。由于近阶段大多数无锁孔门锁品牌都聚焦在工程项目上，但工程项目大多数依靠的是关系营销，所以，大多数无锁孔门锁企业对品牌化都不力。品牌是未来，无锁孔门锁是未来，需求也是未来。希望中国无锁孔门锁企业能把握需求，打造无锁孔门锁品牌的未来。1.2无锁孔门锁研究的意义和价值无锁孔门锁是一种全新的门锁形式，它不采用传统的钥匙开门，门面板无锁孔，使针对锁眼的恶意开锁措施失效，同时也避免了无锁孔门锁易被破环和密码锁易被破解的弊端，这让使用者可以放心它的安全性。该门锁的锁销能在中控板的控制下可靠动作实现门锁的开合，对于匆忙出门工作的人们少了门是否关牢的顾虑，同时要针对主电机故障、紧急情况下的开门逃生设计相应的保障机构，也使民众无锁坏开不了门的后顾之忧。无锁孔门锁将会引来防盗锁发展史上一场新的革命。第二章 无锁孔门锁的方案设计与总体设计2.1无锁孔门锁系统的方案设计课题研究的设计任务是，完成无锁孔门锁机构锁芯的驱动机构，锁芯驱动机构能驱动锁头做伸缩运动，完成门锁的开关动作。同时，该驱动机构必须有备份机构，以防主驱动机构失效的情况下启用备份机构同样能完成门锁的开关。通过分析确定其工作原理为：通过与电机连接的丝杆传动带动锁销运动，实现锁的开启和闭合。根据负载的重量和工作台及零部件的重量较小，所以选用的电机的功率较小，可选用普通的直流电机，结合丝杠的转矩可选择所需的电机。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故设计滑动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动稳定性。由于所要承受的负载的重量较小，并且导轨的行程比较小，所以根据负载的重量可设计矩形工作台。根据所选用的电机的转轴的尺寸和丝杆的尺寸，可以选择合适的联轴器。由于在转动过程中，所受的轴向力和径向力均比较小，所以可选直线导轨。选取的技术路线：（1）查阅资料，了解现有智能门锁驱动机构的内部结构；以一种新型家庭密码锁为例，它的执行机构的设计是当密码输入正确，单片机发出执行信号后，固态继电器闭合，线圈中通过电流产生磁场，因为线圈1和线圈2绕向相同，所以线圈2中衔铁同时也是锁具的销被吸起，利用手动可将门打开，当单片机的执行信号结束后，磁场消失，线圈2中衔铁在自重和连在它上面的弹簧作用下下落，重新卡死锁簧，销紧锁具，考虑到剩磁作用，他选用了线圈1中衔铁为硅钢，线圈2中的衔铁材料为45号钢，见图。其机械设计的总体图为5（2）根据锁头动作的要求设计主驱动和备份驱动机构；锁头是平动的，只需要直线前行或倒退，考虑到锁头的运动平稳、可靠和传动机构尽量简短，以降低故障率，故采用电机带动丝杆进行传动的主驱动和备驱动机构。又因整个防盗锁的机构的厚度在50mm以内比较方便安装，综合考虑，要选用径向尺寸小于35mm的电机。 2.2 无锁孔门锁的总体设计（1）总体布置设计；确定各零部件之间的相对位置及联系尺寸、运动和动力的传递方式及主要设计参数，并绘制总体布置图（图1、图2）。以直流电机作为动力源，通过套筒式联轴器和丝杆相连接，丝杆带动托板运动，以光杆作为导向机构保证插销运动的方向的直线度，实现锁合。总体布置的基本要求：保证功能的良好实现；保证机构运动的稳定性和可靠性；充分考虑产品系列化和发展；结构紧凑，层次分明；装配，操作，维修方便。 图1 图2（2）总体主要参数的确定总体的主要参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。总体轮廓尺寸是长160mm,宽156mm，高32mm,销前后运动的的距离为25mm,备用机构中的丝杆的长度不小于50mm,小钣金距离大钣金的前后距离不小于25，以保证能够在主电机损毁不能工作的情况下，实现锁的开合。选择直线导轨作为导向机构，利用光杆和嵌套的配合保证精度，钣金的厚度定在之间，所以采用内六角螺钉连接。丝杆的螺距选择为，锁销从启动到锁合的时间定为秒以内，则要求电动机的转速至少为。第三章 无锁孔门锁的载荷特性和动力机选择3.1工作机械的载荷和工作制无锁孔门锁的锁销受到的力为切向力和轴向的摩擦力，以及自身的重力。其重力载荷W=mg(m为物体的质量，g为重力加速度);移动部分的惯性载荷F=ma（m为物体的质量，a为物体的加速度）；物体所受的摩擦载荷F=Fn（为摩擦因数，Fn为正压力）等。根据其转矩M和转速n之间的关系，确定其负载特性是恒功率，即功率为常数，M值增大，n减小或M减小，n增大。3.2电动机的选择 1、电动机类型的选择：微型直流电动机2、电动机功率选择（1）传动设置的总功率：总=联轴器丝杆=0.980.5=0.49（2）电动机所需的公作功率：假设所受的正压力为80N，45号钢的摩擦系数为0.4-0.5，则受力Fmax=800.5=40N V=10mm/sP工作=FV/1000总=4010/10000.49=1.96W3、确定电动机转速丝杆的螺距p=4mm,则电动机的转速为n=150r/min通过网络查询可知，市场中有销售符合该要求的电动机，其性能参数和尺寸参数如下（图3、图4）： 图3 尺寸参数 图4 性能参数通过计算和查阅资料决定选择电动机型为13490-50，考虑到各种安全和不确定因素，选择第一种微型直流电动机。技术特性如下表：表3.4 13490-50技术特性型号额定功率(W)额定转速（r/min）轴端直径（mm）13490-5031805轴中心线高度（mm）外形尺寸伸出端安装长度（mm）螺栓孔直径12.5长24 最大外圆24.311012 第四章 执行系统和传动系统的设计4.1 滑动摩擦导轨直线运动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。选择光杆和嵌套相配合作为其导向机构，光杆和嵌套直接接触，在小钣金两侧各安装导向机构（如图5）。其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。图5按照机械运动学原理，一个刚体在空间有六个自由度，即沿x、y、z轴移动和绕它们转动（图3-29a）。对于直线运动导轨，必须限制运动件的五个自由度，仅保留沿一个方向移动的自由度。导轨的导向面有棱柱面和圆柱面两种基本型式。 图3-29 导轨的导向原理 以棱柱面相接触的零件只有沿一个方向移动的自由度，如图3-29b、c、d所示的棱柱面导轨，运动件只能沿x方向移动。棱柱面由几个平面组成，但从便于制造、装配和检验出发，平面的数目应尽量少，图中的棱柱面导轨由两个窄长导向平面组成。限制运动件自由度的面，可以集中在一根导轨上，但为提高导轨的承载能力和抵抗倾复力矩的能力，绝大多数情况是采用两根导轨。 以圆柱面相配合的两个零件，有绕圆柱面轴线转动及沿此轴线移动的两个自由度，在限制转动这一自由度后，则只有沿其轴线方向移动的自由度（图3-29e）。1、选择直线导轨的原因：（1）、导向精度高。导向精度是指运动件按给定方向作直线运动的准确程度，它主要取决于导轨本身的几何精度及导轨配合间隙。导轨的几何精度可用线值或角值表示。 图3-30导轨的几何角度（2）、运动轻便、平稳、低速时无爬行现象。导轨运动的不平稳性主要表现在低速运动时导轨速度的不均匀，使运动件出现时快时慢、时动时停的爬行现象。爬行现象主要取决于导轨副中摩擦力的大小及其稳定性。为此，设计时应合理选择导轨的类型、材料、配合间隙、配合表面的几何形状精度及润滑方式。（3）、耐磨性好。导轨的初始精度由制造保证，而导轨在使用过程中的精度保持性则与导轨面的耐磨性密切相关。导轨的耐磨性主要取决于导轨的类型、材料。导轨表面的粗糙度及硬度、润滑状况和导轨表面压强的大小。（4）、对温度变化的不敏感性。即导轨在温度变化的情况下仍能正常工作。导轨对温度变化的不敏感性主要取决于导轨类型、材料及导轨配合间隙等。（5）、足够的刚度。在载荷的作用下，导轨的变形不应超过允许值。刚度不足不仅会降低导向精度，还会加快导轨面的磨损。刚度主要与导轨的类型、尺寸以及导轨材料等有关。（6）、结构工艺性好。导轨的结构应力求简单、便于制造、检验和调整，从而降低成本。2、选用圆柱面导轨的原因：按导轨承导面的截面形状，滑动导轨可分为圆柱面导轨和棱柱面导轨（图3-31）。其中凸形导轨不易积存切屑、脏物，但也不易保存润滑油，故宜作低速导轨，例如车床的床身导轨。凹形导轨则相反，可作高速导轨，如磨床的床身导轨，但需有良好的保护装置，以防切屑、脏物掉入。 图3-31 滑动摩擦导轨截面形状 圆柱面导轨的优点是导轨面的加工和检验比较简单，易于达到较高的精度；缺点是对温度变化比较敏感，间隙不能调整。 圆柱面导轨的运动件不允许转动，为此，采用防转结构。最简单的防转结构是在运动件和承导件的接触表面上作出平面、凸起或凹槽。图3-33a、b、c是这种防转结构的几个例子。利用辅助导向面可以更好地限制运动件的转动（图3-33d），适当增大辅助导向面与基本导向面之间的距离，可减小由导轨间的间隙所引起的转角误差。当辅助导向面也为圆柱面时，即构成双圆柱面导轨（图3-33e），它既能保证较高的导向精度,又能保证较大的承载能力。 图3-33 有防转结构的圆柱面导轨为了提高圆柱面导轨的精度，选择圆柱面导轨的配合，选用H7f7配合。 为了保证机构的工作精度，设计时保证导轨的最大弹性变形量不超过允许值。进行导轨的刚度计算或验算。由于导轨主要受静载荷作用，故导轨的刚度主要是指静刚度。 如果忽略机座变形对导轨刚度的影响(假设机座为绝对刚体)，则导轨的刚度主要取决于在载荷作用下，导轨运动件和承导件的弯曲变形和它们工作面间接触变形的大小。 在计算导轨的弯曲变形时，可将与导轨运动件连成一体的工作台简化成梁，按工程力学中梁的变形公式进行简化计算。为了提高导轨的刚度，除必要时增大导轨尺寸外，常采用合理布置加强筋的办法，以达到既保证刚度又减轻重量的目的。导轨的接触变形可按经验公式估算，对于名义接触面积不超过100150cm2的钢和铸铁的接触，其接触变形（单位为m）为 = c (3-14)式中p 一接触面间的平均压力（Ncm2）； c 系数，对于精刮导轨面（每25mm25mm在16点以上）和磨削导轨面（粗糙度R a为0.160.32m）为1.471.94，研磨表面（粗糙度Ra为0.010.02m)为0.69。为使导轨在较长的使用期间内保持一定的导向精度，必须提高导轨的耐磨性。由于磨损速度与材料性质、加工质量、表面压强、润滑及使用维护等因素直接有关。故用于导轨的材料，应具有耐磨性好，摩擦因数小，并具有良好的加工和热处理性质。本设计导轨材料应选用45，它具有较好的耐磨性，导轨的硬度较高，为了提高导轨表面硬度，采用表明淬火工艺 ，导轨的耐磨性可提高13倍。4.2 螺旋传动的设计（1）根据系统要求，选用丝杆传动机构 滑动螺旋的特点：结构简单，加工方便；易于实现逆行程自锁，工作安全可靠；摩擦阻力大，传动效率低；容易磨损，轴向刚度较差。 滚珠螺旋的特点：摩擦阻力小，传动效率高；磨损小、寿命长、工作可靠性好；具有运动的可逆性，应设防逆动装置；轴向刚度较高，抗冲击性能较差；结构复杂，加工制造较难；预紧后得到很高的定位精度（约达5um/300）和重复定位精度（可达12um）。参照设计要求发现，滑动螺旋和滚动螺旋均可满足要求。拟选定滑动螺旋。（2）考虑到意外情况，假设为导轨摩擦力Fu =6 N u查下表：常用材料的滑动摩擦系数摩擦副材料静摩擦系数us动摩擦系数u无润滑有润滑无润滑有润滑钢-钢0.150.10.120.10.050.1钢-青铜0.10.150.150.180.07(3)预设滚动丝杆基本参数 螺纹公称直径d0=10 ； 导程Ph=2； 钢球直径Dw=1.488mm;圈数列数ik=2.51；螺杆滚道曲率rs=0.52Dw;转速n=V/Ph=150r/min; (4)计算动载荷Ca Ca=khKFKHKlFm/kn=90.95N 寿命系数Kh =(Ln/500)1/3工作寿命Lh查下表：各类机械预期工作时间机械类型Lh备注普通机械普通机床数控机床精密机床测试机械航空机械50001000010000150002000020000150001000250（天）16（h）10（年）0.5（开机率）=20000由于是普通丝杆传动，选Lh =15000h；又查表得：载荷系数载荷性质无冲击平稳时一般运行有冲击和振动KF1-1.2 1.2-1.51.5-2硬度系数硬度系数大于等于585550KH1.01.111.56精度系数精度系数1、2、34、57KA1.00.90.8由上表知： 载荷系数KF=1.2；动载荷硬度系数KH=1.0; 转速系数Kn=（33.3/n）1/3,其中n是丝杆转速； 短行程系数KL=1.0；寿命系数Kh=（Lh/500）1/3。(5)螺旋导程角 =arctan Ph/d0= arctan0.417=4.1o（6）基本额定载荷校核Ca Ca=fc（icosa）0.7Z2/3Dwwtana=368.6N fc= KFKHKA Fm=19.008 其中fc：与丝杆副滚道的几何形状制造精度和 材料有关的系数 载荷系数KF=1.2； 动载荷硬度系数KH=1.0; 精度系数KA=1.0; 由上可知：Ca大于Ca（7）基本静载荷Coa计算 Coa=KFKHF=6.6N*1.2=7.92NKH静载荷硬度影响系数 取KH=1.0； KF 载荷系数 取KF=1.2; F 轴向载荷 取F=6.6N;基本额定静载荷Coa =focizDw2sina=5261N Coa小于Coa，所以符合要求。（8）驱动转矩TT=(F* d0/2)tan（+）=6.6*5* tan（+）=13.8N*mm（9）当量应力 =（4F/d22）2+3(T/0.2 d23)2）1/2=0.026Mp d2丝杆的螺纹底径，d2= d0+2e-2rs=10+0.06-1.548 =8.51mm（10）许用应力 牌号 铸件预计抗拉强度单铸试棒最小抗拉强度（Mp）用途举例 铸件壁厚（mm）抗拉强度b（Mp）大于小于等于HT1002.5102030102030401301009080 100适于对强度无要求的零件（外罩、底板）HT1502.510203010203040175145130120 150适于对强度要求不高的零件（机床底架、轴承座）HT2002.510203010203040220195170160 200适用于对强度、耐磨性要求较高的零件（气缸、齿轮）由上表易知：铸铁抗拉强度最小为100Mp，而且刚的抗拉强度 较之更大，所以小于，设计符合要求。（11）轴向载荷F产生的轴向变形量F 丝杆常见的三种安装方式: 固定自由 固定支撑 固定固定 选定，即固定固定 F=FLj（L-Lj）/E*A*L=2.625*10-3mm 其中Lj丝杆两支撑间距离， Lj=35mm； L丝杆计算长度， L=(35-25)/2+25=30mm E丝杆材料的弹性模量 查表可知： 钢E=2.07*105(Mpa) A丝杆的计算截面积 A=（d0-D）2/4 =70.85mm2（12）转矩T产生的轴向变形量T T =（T* Lj *Ph）/2gIP=2.898*10-6mm 其中IP丝杆的计算截面积的极惯性矩 IP=（d0-D）4/32=799.23426 G丝杆材料切变模量 钢：G=8.3*104（13）轴向载荷F使钢球与螺旋滚道间产生的轴向变形a 当rs/Dw=0.52时，且滚动螺杆两边有预紧，则： a=(0.3*10-3*KZF)/Z(DW*FP)1/3=5.664*10-5 mm 参数如下： Z工作螺母中的钢球总数 Z=m*j*k Z一圈螺母中的钢球数 Z=(* d0)/ DW FP预紧力 一般取FP= Fmax/3 KZ载荷分布不均匀系数 一般取KZ=1.2（14）温升引起的轴向位移a 材料线膨胀系数at（表内数值*10-6/OC）材料 温度范围（OC） 2020-10020-20020-300工业用铜（16.6-17.1）（17.1-17.2）17.6黄铜17.8 16.820.9碳钢（10.6-12.2）（11.3-13）（12.1-13.5）铸铁（8.7-11.1）（8.5-11.6）（10.1-12.2）镍铬合金14.5由上表综合考虑取at=11*10-6/OCt=attlo=1.1*10-6 mm其中at线性膨胀系数 at=11*10-6/OC t丝杆温度 一般为3-5 OC t =4 OClo螺纹有效长度 lo =25mm（15）丝杆轴向总变形量 =F+T+a+t=2.625*10-3mm+2.898*10-6mm +5.664*10-5 mm+1.1*10-6 mm =2.686*10-3mm（16）丝杆的轴向刚度K=F/=2457（17）刚度条件K丝杆允许轴向刚度 K小于K=18*104 所以符合条件（18）重复定位度=Fst/K=0.00269mm=2.69m K：轴向刚度 Fst：导轨间最大静摩擦力 小于=0.05mm=50m所以符合要求（19）丝杆副的许用转速Dn值 丝杆副的许用转速 滑动丝杆副的转速过高，会发热过高，影响正常运转，损坏机器。nmaxnc =（60a2/2Lc2）*（EIg/rA）1/2=fd2*107（r/min） a：安全系数，a=0.8 E：弹性模量，E=2.07*105MPa I：丝杆剖面最小惯性矩，I=d22/64 d2: 螺纹底径，mm g： 9.8N/Kg r： 材料比重，r=7.65*105N/mm3 A： 螺纹底径面积，A=d22/4 （mm2） Lc： 计算许用转速nc用的安装距离，mm固定固定安装方式中，Lc为丝杆计算长度，指F和T作用处到固定轴承端的距离，Lc=30mm，安装系数如下表所示：序号安装方式fKzKc1固定-自由1.8753.40.252.52固定-支撑3.92715.12203固定-固定4.73021.9440（20）传动效率：由螺旋运动变为直线运动时， =tan/tan（+，）=0.417/0.41994=99.3 tan，=0.0025 tan=0.417 ：螺纹升角4.3 联轴器的选用 联轴器一般可分为：刚性联轴器和挠性联轴器 刚性联轴器常用的有：凸缘联轴器、套筒联轴器。 特点及应用：结构简单，成本低，无补偿性能，不能缓冲减振， 对两轴安装精度要求较高，用于振动很小的工况条件，联接中、高速和刚性不大的且要求对中性较高的两 轴。 挠性联轴器常用的有：鼓形齿式联轴器、滚子链联轴器、十字轴 式万向联轴器和轮胎式联轴器。 特点及应用：工作可靠、承载能力大，具备少量补偿性能。与其他类型联轴器相比，尺寸相同时传递转矩最大。但构造复杂、制造困难、成本高、有噪声、不能缓冲 减振。 由上综合考虑，刚性联轴器的精度较高，成本较低，相反，挠性联轴器具有少量补偿性能，不适用于精度要求较高的场所。所以暂选刚性联轴器中的套筒联轴器。4.3 锁销的校核锁销的直径为10mm,材料45号钢，其剪切应力180Mpa,根据公式=4F/(DD)得令=180Mpa，FDD/4=1803.141010/4=14130N选用四根销，则可承受最大的力为F总=141304=42390N，满足条件。第五章 机械系统的噪音控制及减震5.1减震系统的介绍结构减震技术可分为主动和被动两种方式。主动方式是利用传感器和调节器实时抑制振动，这种传感器和调节器可能就是压电装置。被动方式则是利用材料的内在性质，例如材料的力学形变，吸收振动能量 提供被动的能量耗散 它以其价格优势及易于实现成为研究重点，被动方式主要有两种思路：一是彻底改变传统强化结构的抗震思想，把结构的某些非承重构件设计成耗能元件，通过摩擦、剪切变形或材料的塑性变形来消耗和吸收振动能量，以减少主体结构的振动反应或减轻其破坏；二是采用所谓的“基础隔震”即在振动源和要求减震的主体之间设置一层具有足够可靠性的隔震层，也称隔震系统，从而减少振动的传递。5.2减震装置 锁中的电动机震动会产生噪音，利用橡胶可进行减震，消除噪音。由于橡胶分子中的长链分子结构以及分子间存在较弱的次级力，使得橡胶材料呈现出独特的粘弹性能，因而具有良好的减震、隔音和缓冲性能，使橡胶减震器产生良好的阻尼特性和衰减振动，帮助减震器越过共振区。但橡胶减震器的阻尼作用也有导致橡胶材料生热的不利一面，产生于橡胶的滞后特性和变形时的内摩擦使振动的机械能转变为热能，导致橡胶生热，橡胶的滞后和内摩擦特性通常用损耗因子表示，损耗因子越大橡胶的阻尼和生热越显著。 结论基于微机械加工工艺的微型机械安全密码锁和指纹密码锁, 由于微机械组件加工、组装或界面保护等方面的困难, 实现成本高。本文介绍的无锁孔门锁通过中控电板控制电机旋转，利用丝杆螺旋传动实现锁销