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中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 1 页 共 12 页 外文文献原文 n of to in a In we in in of is to of in of to as we to is on a a of is an If a of in of a is a of a If we on an on an is an of is a of of is a a as In of is to of in is of is of of to to at to or it be to A is to of by on or on of be so as to or in 北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 2 页 共 12 页 of to as in of is no a a in in A of a a In of is he as if to or a of to is a is a A to a at is a is to of in to of a of is as or A is in or A in of a is of of of a of as on is on of it is to on is of on a 9O 中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 3 页 共 12 页 to be to of is a O be be or be as In a of is of be a on of in in is to to in if As in of at of In it is to go he is of as in of a It is as in of to to of is a of a in of by a it to in is in it 51 00 is 1 21m) of 1766 - 1222B. C. ) of as as is to on as 北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 4 页 共 12 页 be in of as of by as % at at is to a of in of to as as is to be to it is to of as it in in is or a of or at in of a or to as a is on a or of is is on is A y is is on is on of is in is of or it as % to 中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 5 页 共 12 页 of of or be in be be or to be to is to as a it be A in to of is by of as to of is by as 7 I. A be in at of or a a be to is it in a to As a of to be in in in of of or be by of as to up in it is to it in as a in As be in is To as in is be is to as a is of in a or 5050F ( 17732C). of or 北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 6 页 共 12 页 O2 by up in a is as a is by O2 02 of of to to of a a in as it is a It is in a is as it is a it be in be to 600 700F ( 1427 482C) is it is it to to up a do he to to he of of of in of at of of of on a or on is to be is to he a if is a or as of 北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 7 页 共 12 页 to be to of is a is as or On it is to so to or to A of is a of a a of at of as as it is In 中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 8 页 共 12 页 译文 斜齿轮、蜗杆蜗轮和锥齿轮 在直齿圆柱齿轮的受力分析中，是假定各力作用在单一平面的。在这一课题中，我们将研究作用力具有三维坐标的齿轮。因此，在斜齿轮的情况下，其齿向是不平行于回转轴线的。而在锥齿轮的情况中各回转轴线互相不平行。像我们将要讨论的那样，尚有其他道理需要学习、掌握。 斜齿轮用于传递平行轴之间的运动。倾斜角度每个齿轮都一样，但一个必须右旋斜齿，而另一个必须是左旋斜齿。齿的形状是一渐开线螺旋面。如果一张被剪成平行四边形 (矩形 )的纸张包围在齿轮圆柱体上，纸上印出齿的角刃边就变成斜线。如果我展开这张纸 ，在斜角刃边上的每一个点就发生一渐开线曲线。 直齿圆柱齿轮轮齿的初始接触处是跨过整个齿面而伸展开来的线。斜齿轮轮齿的初始接触是一点，当齿进入更多的啮台时，它就变成线。在直齿圆柱齿轮中，接触线是平行于回转轴线的。在斜齿轮中，该线是跨过齿面的对角线。它是轮齿逐渐进行啮台并平稳地从一个齿到另一个齿传递运动，那样就使斜齿轮具有高速重载下平稳传递运动的能力。斜齿轮使轴的轴承承受径向和轴向力。当轴向推力变得大了或由于别的原因而产生某些影响时，那就可以使用人字齿轮。双斜齿轮 (人字齿轮 )是与反向的并排地装在同一轴上的两个斜 齿轮等敬。他们产生相反的轴向推力作用，这样就消除了轴向推力。当两个或更多的单向齿斜齿轮被装在同一轴上时，齿轮的齿向应作选择，以便产生最小的轴向推力。 交错轴斜齿轮或螺旋齿轮，他们的轴中心线既不相交也不平行。交错轴斜齿轮的齿彼此之间发生点接触，它随着齿轮的磨合而变成线接触。因此他们只能传递小的载荷和主要用于仪器设备中，而且肯定不能推荐在动力传动中使用。交错轴斜齿轮与斜齿轮之间在被安装后互相啮合之前是没有任何区别的。它们是以同样的方法进行制造。一对相啮合的交错轴斜齿轮通常具有同样的齿向，即左旋主动齿轮跟右旋从动 齿轮相啮舍。在交错轴斜齿设计中，当该齿的斜角相等时所产生滑移速度最小。然而当该齿的斜角不相等时，如果两个齿轮具有相同齿向的话，大斜角齿轮应该用作主动齿轮。 蜗轮与交错轴斜齿轮相似。小齿轮即蜗杆具有较小的齿数，通常是一到四齿由中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 9 页 共 12 页 于它们完全缠绕在节圆柱上，因此它们又被称为螺纹齿。与其相配的齿轮叫做蜗轮，蜗轮不是真正的斜齿轮。蜗杆和蜗轮通常是用于向垂直相交轴之间的传动提供大的角速度减速比。蜗轮不是斜齿轮，因为其齿顶面做成中凹形状以适配蜗杆曲率，目的是要形成线接触而不是点接触。然而蜗杆蜗轮传动机构中存在齿问有较大滑 移速度的缺点，正像变错轴斜齿轮那样。 蜗杆蜗轮机构有单包围和双包围机构。单包围机构就是蜗轮包裹着蜗杆或部分地包围着蜗杆的一种机构。当然，如果每个构件各自局部地包围着对方的蜗轮机构就是双包围蜗轮蜗杆机构。这两者之间的重要区别是，在双包围蜗轮组的轮齿间有面接触，而在单包围蜗轮组的轮齿间只有线接触。一个装置中的蜗杆和蜗轮正像交错轴斜齿轮那样具有相同的齿向，但是其斜齿齿角的角度是极不相同的。蜗杆上的齿斜角度通常很大，而蜗轮上的则极小。因此惯常规定蜗杆的导角，那就是蜗杆齿斜角的余角；也规定了蜗轮上的齿斜角，该两角之和就等于 90。的轴线交角。 当齿轮要用来传递相交轴之网的运动时，就需要某种形式的锥齿轮。虽然锥齿轮通常制造成能构成 90 度轴交角，但它们也可产生任何角度的轴交角。轮齿可以铸出、铣制或滚切加工。仅就滚齿而言就可达一级精度。在典型的锥齿轮安装中，其中一个锥齿轮常常装于支承的外侧。这意味着轴的挠曲情况更加明显而使在轮齿接触上具有更大的影响。 另外一个难题，发生在难于预示锥齿轮轮齿上的应力实际上是由于轮齿被加工成锥状造成的。 直齿锥齿轮易于设计且制造简单，如果他们安装的精密而确定，在运转中会产生良好效果。 然而在直齿圆柱齿轮情况下，在节线速度较高时，他们将发出噪音。在这些情况下，通常设计使用螺旋锥齿轮，实践证明是切实可行的，那是和配对斜齿轮很相似的配对锥齿轮。当在斜齿轮情况下，螺旋锥齿轮比直齿轮能产生平 稳得多的啮合作用，因此碰到高速运转的场合那是很有用的。当在汽车的各种不同用途中，有一个带偏心轴的类似锥齿轮的机构，那是常常所希望的。这样的齿轮机构叫做准双曲面齿轮机构，因为他们的节面是双曲回转面。这种齿轮之间的轮齿作用是沿着一根直线上产生滚动与滑动相结合的运动并和蜗轮蜗杆的轮齿作用有着更多的共同之处。 砂型铸造 大多数金属铸件。是通过将熔化的金属注入预先做好的型腔凝固而成的，这 中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 10 页 共 12 页 种方法可溯及古代 , 现存最大的青铜铸件是日本奈良市的太阳大佛它铸于八世纪，重 551(美国 )叫 (500吨 )高度超过 71英尺 (21米 ) 小国商朝 (公元前 1766 1222 年 )的工匠们制造的精美的青铜制品其复杂程度可与当代设计制造的工艺品媲美 目前，有许多铸造方法，对特定铸件所选择的最好的铸造方法，取决于几个基本因素。比如成本、尺寸、生产率、光洁度 (我国标准名词术语现称作表面粗糙度 译者 )、公差、截面厚度、物理化学降性、设 计难度、可加工件和可焊件等 砂则铸造是最古老且仍广泛应用的铸造方法。本文将详细地介绍这种方法，因为它的许多概念也适用于其他方法 型砂 型砂通常含有石英砂和添加剂、通过砂粒与用水均匀溅湿的粘土的搅拌、使砂粒及添加剂表面包复 ,层粘结薄膜 更稳定耐熔的砂子，如熔融石英砂、钴土砂、富铝石砂已开始使用、用来替代低成本石英砂。它们在浇注温度下仅有 2%的线件扩张 ,问时用在高温下更稳定的合成树脂来取代相对不稳定的水和粘土粘结剂。 型砂铸型可用来制造重量从小于 1 磅到几吨的许多铸件可适用于黑色金属和有色金属材料、 型 砂可用来制造复杂铸型因为它具有很好的退让性，即铸型对铸件凝固时的收缩抗力比其他铸型要小，这样铸件中的应力、应变就小 . 可用许多力法将模型周围的砂子捣实和压紧、包括手工压紧、气锤压紧、振动紧实 (剧烈地机械振动 )、挤压压紧 (压紧模型上 ,下表面 )和将型砂高速加入型腔 (抛砂 )。抛砂机通常用于制造很大的铸件 ,此时要用很多型砂。 对较小铸件、使用两箱 (即上箱和下箱 )来造型，首先。将模型放在型板上，再将下箱放于板上，在模型上撤分型砂并将砂箱填满型砂 , 振动造型机快速压紧型砂、然后将砂箱翻转并再在上面撤分型砂，再 将上箱放于上面并填满型砂、将两箱铸件压紧 . 模型 传统方法采用木头和金属来制造砂型铸件的模型 然而，已发现木模因热量和温度引起的变化达 3%之多，这个因素会使许多有较高精度规定的铸件超出了要求的许用公差，现在、模型通常采用环氧树脂和带有稳定剂的冷塑化橡胶制造 设计简单的含一个或多个平面的模型，如果取模时不破坏压紧的型砂可整体造型 对中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 11 页 共 12 页 其他模型当用两箱造型时模型可分成两块或多块以便从砂中取出。模型必须做出锥度以使取模容易、这个锥度称为拔模斜度 . 当零件没有拔模斜度时、必须另外加上最近对砂型铸造的模型作的 革新是用发泡聚本乙烯来制造模型、当熔化金属浇入时模型将蒸发 这种铸造方法称为整模造型模型不需要拔模斜度。 直浇道，横浇道和内浇口 熔化的金属可通过直浇道、横浇道和内浇口进入型腔，如图 7 1 所示。可在直浇道或浇注箱上部的型秒中开出一个浇口杯以提供一个大开口帮助挠注、金属浇注完后，在砂型中快速冷却因此在外表层形成一个壳体，使中心附近的熔融金属向表层流动 结果 ,铸件最后凝固的部分会缺少金属，在缺少补充金属的情况下会产生某种形式的缩孔 这钟缩孔可能是集中缩孔 (大孔洞 )或者是更多的细微的微扎 (分散的 缩松 ) 冒口可以克服这些缩孔，如图 7 所示、冒口提供了熔融金届来补充收缩损失 型芯 型芯放在铸型中需要之处、保持空间以便在最后的铸件中形成孔洞 如图 7 1 所示，型芯将在取走模型后放入 模型具有称为型芯头的外伸端。在铸型中形成空腔以安放型心 有时型芯可用型砂整体造型，制成型砂测芯 做型芯用的芯砂是用型芯油、一些有机粘结材料和水将砂于粘在一起 ,这些材料彻底混合，放在铸型或型芯箱中 , 成型后拿山来在 350 F 450 F(177C 232 C)温度下焙烧，含有两件或多件的型 芯在焙烧后粘在一起 芯 芯的制成是在型芯箱中预填湿砂钠硅酸酯作为粘结剂向其吹 体时，可使它迅速硬化， 统具有快速制成型芯的优点 . 浇注金属 可用几种形式的容器将熔融金属从炉中移至浇注区，落地式大型铸件用底部带有柱塞的铁水包 (或称为底部浇注铁水包 )浇注、这种铁水包也用于机械化操作中，铸型在生产线上移动，到达底部浇注铁水包下面瞬即停止进行浇注， 用于浇注黑色金属的铁水包用高氧化铝的耐熔物做内衬在长时间使用并氧化后，内衬可打碎更换，用来浇注黑色金属的铁水包在浇注前必须用气焰 预热到2600 F 2700 F(1427 C 1482 C)。一旦钢水包充满。要连续使用自至倒空 006 届本科毕业设计说明书 第 12 页 共 12 页 对有色金属，用简单的粘土石墨坩埚炉来熔化、虽然它们很易破裂，但它们能耐高温金属，在正常条件下、可保持很长时间 , 它们通常不需预热但必须小心避免潮湿的影响，因此有时将它们烘烤以保证干燥 . 必须小心控制浇注过程，因为熔化温度大大影响凝固前液态金属收缩的程度和凝固速率，并将影响铸型中针状物成长的数量、程度和树枝状成长物的性质，合金熔蚀的程度和冒口系统的补缩持性 . 修整 在铸件凝固和冷却到一定程度后将它 们置于落砂台上或筛子上破碎砂型，露出铸件，以便取出。然后将铸件拿到修整间，将浇口和冒口除去、对脆性材料，小的浇口和冒口可用锤子敲掉，大的冒口和浇口需要锯去、用喷焰机切去或者剪去。不需要的金属凸出物如毛翅、凸台和小的浇口和冒口需要去除使其表面平齐。这类下作多用强力砂轮磨头完成、称为打磨或清铲磨 动磨头比移动工件容易，故使用摆动磨头 小的铸件被拿到立式或台式磨头上打磨 ,也可用手动和气动凿刀修磨铸件、从黑色金属铸件上去除金属的一种新方法是使用碳一气火焰枪，火焰枪用一根碳棒通入大电流。并用压缩空气 从底部吹向碳棒，这会使金属在熔化时氧化并去除留在许多铸造厂。这种方法几乎已全部取代清理和打磨方法。 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 学 院、系 ： 机械工程与自动化学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 设计 (论文 )题目 ： 果蔬大棚电动卷帘机设计 指 导 教 师 : 年 3 月 15 日 1 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 一 随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展， 其规模越来越大。但是，在温室大棚作业中，卷铺草帘是最费时费工的主要作业环节之一，尤其在严寒冬季的凌晨和傍晚，在寒风刺骨的恶劣条件下，农民站在大棚顶上从事着艰苦笨重的草帘卷铺劳动，情况可想而知。 对于一个长 80 米大棚来说，每天都要在早上拉启、傍晚放下，各要用 大约 40 分钟左右 1。严格的来说，冬天里的阳光和温度是 “果蔬 大棚 ”中作物正常生长 所依赖 的 珍贵资源 2。农民要争分夺秒，辛苦是可想而知的。但这仍然解决不了问题 ， 由于 “果蔬 大棚 ”保温帘开启和关闭时间相对集中，引起的劳力不足和耗用时间过长，已经严重制约了 “果 蔬 大棚 ”的产量效益和发展空间 3。 电动卷帘机的出现则彻底解决了人工卷铺帘子带来的一系列不便。 使用电动卷帘机，可随时启动，延长了光照时间，增加了光合作用，更重要的是节省劳动时间，减轻了劳动强度。日光温室在深冬生产过程中，每 一千 平方米温室人工控帘约需 时，而卷帘机只需 5 分钟左右，太阳落山前，人工放帘需用约 1 小时左右，由此看来，每天若用卷帘机起放帘子，比人工节约近 2 小 时的时间。同时延长了室内宝贵的光照时间，增加了光合作用时间 4 。 另外 ， 使用电动卷帘机对草帘、棉帘保护性好，延长了草帘、棉帘的使用寿命，既降低生产成本，同时因其整体起放，其抗风能力也大大增强。 总体上可 使农民能比较轻松地用更多的精力提高对蔬菜进行管理，提高品质、扩大规模 5。 因此，开发经济、实用的电动 卷帘机 是一项很好的研究课题。 二本课题的研究现状 目前 国内生产的 卷帘机主要有两种 工作方式 6：一种是固定式，卷帘机固定在大棚后墙的砖垛上， 它模拟人工操作，通过缠绕在轴上的绳子的拉紧和放松。 利用机械动 力把草帘子卷上去，利用大棚的坡度和草帘子的重量往下滚放草帘子。该种型号的卷帘机 2 造价较高，大棚要有一定的坡度，如果棚面坡度太平，草帘子滚不下来 ， 当风大时容易乱绳并影响工作，且安装复杂 。 另 一种是走动式 ，这种卷帘机 由悬臂杆、支撑杆、电机、减速机构和卷帘轴等组成。其 工作方式是 采用机械手的原理，利用卷帘机的动力上下自由卷放草帘子，不 必 受大棚坡度大小的限制 。但存在以下不足，悬臂杆和支撑杆稳定性差，对草帘整体弯度要求较高，不易满足长度较大的大棚，且其卷帘轴被焊接成整体构件，拆装不方便 7。 对于较常见的 80 米长的果蔬大 棚，通过文献检索，有一些满足要求的 卷帘机械，现 将代表性的结构特点分析如下。 图 1 是一种卷帘机的使用状态示意图，该 卷帘机采用固定式结构， 主要由工作电机及固定机构，减速机，卷绳管，卷帘绳，螺栓，轴承等组成。其工作原理为电机通过减速箱减速，使输出轴与卷绳管连接，带动卷绳管转动，卷绳管与卷帘绳一端固定，电机工作，卷绳管带动卷帘绳卷起，卷帘绳带动草帘卷起，完成卷的过程。电动反转，卷帘在自身重力作用下沿绳放下，完成放的过程 8。其中卷帘机的电机和减速机分别固定在一电机支杆上，电机支杆的下端固定在温室的墙上。 本款大棚卷 帘机包括多个卷绳管支承机构， 卷绳管直接与减速箱的输出轴相连。卷绳管通过支架固定。支架通过螺栓固定在大棚的顶墙上。卷帘绳一端套在卷绳轴上，另一端绕过卷轴大棚顶端。其中电机通过减速机予以减速，带动整体。优点：结构简单，以电机驱动，卷帘卷起速度快，省工省力，适合大面积作业。 图 1 一种卷帘机的使用状态示意图 大棚顶端三角支架的结构图如图 2 所示，卷绳轴顶端支承机构的竖支杆的下端固定在横支板上，斜支杆的两端分别与竖支杆和横支杆连接，横支杆可固定在温室大棚的墙 3 体上，如此三个支板形成三角形支承，大大加强了支板的支承能 力和安全性 11。 图 2 卷绳轴顶端三角支架的结构图 经过上述分析，为了适应农业上的需要，本课题要设计一种操作简单，经济实用的卷帘机。此款卷帘机结构要合理，维修要方便，能在北方恶劣的环境下长期工作。此款卷帘机依靠电力采用电机驱动。经过减速机降速，将扭矩传输给卷动机构。卷动通则带动草帘完成卷帘，放帘作业。卷帘机通过控制电机正反转，完成卷帘，放帘作业。其操作方式为固定式，可降低对大棚结构的要求，适应绝大多数农民的需要 ,具有广阔的市场。 参考文献 1 胡蜂孝 2 张福墁 工程 J2002,18(增刊 ):123 3 潘 文 维 , 罗庆熙 , 李 军 . 我 国 温 室 产 业 现 状 及 发 展 建 议 J. 北京园艺 ,2002,(3):425 4 周长吉 . 日光温室的结构优化 J1996,12(增刊 ):27229 5 崔保苗 ,王占文 ,赵聪 ,慧张静 日光温室卷帘机的设计研究 2003,23(3):2616 李永春 中国专利： 2000 4 7 朴义浩 中国专利： 19988 杜根锁 中国专利： 20019 黄彗春 ,沈永鹤 机械制造 , 2004, 42(481): 3537. 10 濮良贵 ,纪名刚 北京：高等教育出版社， 2001 235. 12 葛中民 ,机械设计基础 等教育出版社 ,11 孟兆范 ,张秀彬 农机使用与维修 ， 2002, (3): 3. 13 宝钢减速器图册编委会编 北京：机械工业出版社 ,199576. 14 扬译 北京 2002. 15 . An to Xi 2003. 16 of 机械工业出版社 17 . 2004. 5 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 拟解决的关键问题 由于卷帘机要在露天的状态下作业，因此 电机和减速机一定要固定好。经过分析可将电机和减速机分别固定在一个电机支杆上。电机支杆则固定在温室的后墙上。另外减速机的两端输出轴分别和一个与之相对应的卷绳管相连接。卷绳管可通过多哥支架固定。支架则固定在温室后墙的顶部。 根据课题需要采用的电动机功率为 瓦，减速机降速后速度为 /分。要在五分钟内完成作业。考虑到所需扭矩的大小，又要尽可能减小减速机的尺寸和自重。所以本款卷帘机拟采用两级传动结构，第一级是蜗轮蜗杆传动结构，转速高、受力小、效率损毫小，第二级是齿轮传动结构。并且 减速机有二个输出轴，二个输出轴分别和与二个输出轴相对应的卷绳管的一端连接。 支架上端固定有卷绳管支承环，支架与支承环之间可通过螺栓连接或焊接。另外支承环内嵌有轴承，卷绳管可嵌套在轴承内。通过螺栓可减少滚动摩擦。 拟采用的研究手段 首先通过查找和收集资料，对设计有一个初步的了解 然后运用力学，机械原理，机械设计与数学等知识确定箱体的位置，计算出减速箱的传动关系。根据切削加工的知识及材料的力学性能确定卷绳管的长度直径及机构的材料构成。通过实际考察草帘的大小重量及尺寸 ，绳的长度及扭矩。用 图，并分析图纸总结出现的情况和结果。 6 研究计划 文献资料搜集，制定方案。 初步完成卷帘机减速及传动机构的设计。 完成卷帘机各部分的设计，进行整体配合。 完成毕业论文撰写。 准备并进行毕业答辩。 7 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 学在毕业设计工作中，较为积极主动、态度认真，查阅了许多相关的资料和手册，撰写了开题报告，这对及早进入毕业设计工作状态起到了积极的意义，也对毕业设计工作的顺利完成起到了良好的作用。 文中所引参考资料较为全面，分析有针对性，对毕业设计任务提出了较明确的思路和解决问题的方案，对研究途径有了一定的论证。其研究方案是可行的，相信在该同学的努力下，毕业设计工作一定会圆满完成，并达到预期的成果。 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主任： 年 月 日 果蔬大棚电动卷帘机 摘 要 果蔬 大棚卷帘机是今后大棚种植必需的机械装备和发展方向，它改变了传统人工卷帘操作的方法，比人工操作提高效率十 几 倍以上，解决了每天卷放草帘的劳动强度，改善了严冬露天操作的环境， 重要的是缩短了卷、放草帘所消耗的时间 ,延长了光照时间 高了劳动效率 和 经济效益 . 现今市场上主要供应的是 一种是走动式 卷帘机这种卷帘机 利用卷帘机的动力上下自由卷放草帘子，不 必 受大棚坡度大小的限制 。但这种卷帘机结构复杂，稳定性差，寿命低，且不适合长度过大的大棚。 本课题所设计的是一种固定式卷帘机， 它模拟人 工操作 ,通过缠绕在绳上的绳子的拉紧和放松 ,实现草帘的卷收和铺放。 其主要机构包括电动机、减速机、卷帘装置等。本课题着重对卷帘机的减速机及卷帘装置进行设计，使其在压低成本的前提下满足普通斜坡式大棚的要求。 关键词 ： 卷帘机，减速机，传动比，抗弯强度 be it to to in is is a of to to of is is is is of it on he so on to it in to to 中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 1 页 共 12 页 目 录 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 本课题研究意义 . 错误 !未定义书签。 本课题的研究现状 . 错误 !未定义书签。 设计任务与要求 . 错误 !未定义书签。 拟解决的关键问题 . 错误 !未定义书签。 拟采用的研究手段 . 错误 !未定义书签。 2 传动装置的总体设计 . 错误 !未定义书签。 确定传动方案 . 错误 !未定义书签。 电动机的选择 . 错误 !未定义书签。 计算总传动比和分配各级传动比 . 错误 !未定义书签。 计算传动装置的运动和动力参数 . 错误 !未定义书签。 3 传动机构及零件的设计计算 . 错误 !未定义书签。 带传动的设计计算 . 错误 !未定义书签。 减速器的设计计算 . 错误 !未定义书签。 蜗轮蜗杆的设计计算 . 错误 !未定义书签。 蜗杆的设计 . 错误 !未定义书签。 齿轮的设计计算 . 错误 !未定义书签。 传动轴的设计 . 错误 !未定义书签。 输出轴的设计 . 错误 !未定义书签。 箱体的设计 . 错误 !未定义书签。 卷动机构的设计 . 错误 !未定义书签。 卷绳管 的设计计算 . 错误 !未定义书签。 绞盘 的设计计算 . 41 滑动轴承的设计 . 43 法兰连接的设计 . 43 4 结论 . 错误 !未定义书签。 6 参考文献 . 错误 !未定义书签。 7 中北大学 2006 届本科毕业设计说明书 第 2 页 共 12 页 致谢 . 错误 !未定义书签。 9 外文文献原文 译文 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 业论文 果蔬大棚电动卷帘机设计 作 者 : 学 号： 学院 (系 ): 机械工程与自动化学院 专 业 : 机械设计制造及其自动化 指导教师： 评 阅 人 ： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 北 大 学 毕业设计（论文）任务书 学 院、系 ： 机械工程与自动化学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 设计 (论文 )题目 ： 果蔬大棚电动卷帘机设计 起 迄 日 期 : 设计 (论文 )地点 : 中北大学 指 导 教 师 : 系 主 任 : 发任务书日期 : 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 业 设 计（论 文）任 务 书 1毕业设计（论文）课题的任务和要求： 采用中心卷轴的方式，结合 果蔬大棚的 实际情况，设计 大棚电动卷帘机 。 1）利用电机作动力，经减速机降速，通过控制电机正反转，完成卷帘、放帘作业。 2）用于长度在 80米以内的常用形状的温室大棚。 3）需在 5分钟内完成卷、放帘作业。结构合理、成本较低。 2毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 1） 电机功率 瓦，减速机降速后速度为 2） 需在 5分钟内完成卷、放帘作业。 3）绘制 电动卷帘机的装配图及所属全部零件图 。 4） 电动卷帘机 关键 零件图一张（ 5） 外文资料翻译一篇。 6） 撰写设计 说明 书。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 业 设 计（论 文）任 务 书 3对毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计 (论文 )、图纸、实物样品等 )： 1）电动卷帘机装配图及所属全部零件图 2） 制的零件图一张（ 3) 外文资料翻译一篇。 4）设计 说明 书 一份 。 4毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2006 年 2月 20日 3月 25日 3月 25日 4月 25日 4月 25日 5月 25日 5月 25日 6月 10日 6月 20日 文献资料搜集，制定方案。 初步完成卷帘机减速及传动机构的设计 。 完成卷帘机各部分的设计，进行整体配合。 完成毕业论文 。 论文答辩 。 学生所在系审查意见： 系主任： 年 月 日 果蔬大棚电动卷帘机 摘 要 果蔬 大棚卷帘机是今后大棚种植必需的机械装备和发展方向，它改变了传统人工卷帘操作的方法，比人工操作提高效 率十 几 倍以上，解决了每天卷放草帘的劳动强度，改善了严冬露天操作的环境， 重要的是缩短了卷、放草帘所消耗的时间 ,延长了光照时间 高了劳动效率 和 经济效益 . 现今市场上主要供应的是 一种是走动式 卷帘机这种卷帘机 利用卷帘机的动力上下自由卷放草帘子，不 必 受大棚坡度大小的限制 。但这种卷帘机结构复杂，稳定性差，寿命低，且不适合长度过大的大棚。 本课题所设计的是一种固定式卷帘机， 它模拟人工操作 ,通过缠绕在绳上的绳子的拉紧和放松 ,实现草帘的卷收和铺放。 其主要机构包括电动机、减速机、卷帘装置等。本课题着重对卷帘机的减速机及卷帘装置进行设计，使其在压低成本的前提下满足普通斜坡式大棚的要求。 关键词 ： 卷帘机，减速机，传动比，抗弯强度 be it to to in is is a of to to of is is is is of it on he so on to it in to to 第 I 页 共 目 录 1 绪论 . 1 本课题研究意义 . 1 本课题的研究现状 . 1 设计任务与要求 . 3 拟解决的关键问题 . 3 拟采用的研究手段 . 4 2 传动装置的总体设计 . 5 确定传动方案 . 5 电动机的选择 . 5 计算总传动比和分配各级传动比 . 6 计算传动装置的运动和动力参数 . 6 3 传动机构及零件的设计计算 . 7 带传动的设计计算 . 7 减速器的设计计算 . 8 蜗轮蜗杆的设计计算 . 8 蜗杆的设计 . 11 齿轮的设计计算 . 17 传动轴的设计 . 22 输出轴的设计 . 30 箱体的设计 . 36 卷动机构的设计 . 38 卷绳管 的设计计算 . 41 绞盘 的设计计算 . 41 滑动轴承的设计 . 43 法兰连接的设计 . 43 4 结论 . 456 参考文献 . 467 第 共 致谢 . 489 外文文献原文 译文 第 1 页 共 49 页 1 绪论 本课题研究意义 随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展，其规模越来越大。但是，在温室大棚作业中，卷铺草帘是最费时费工的主要作业环节之一，尤其在严寒冬季的凌晨和傍晚，在寒风刺骨的恶劣条件下，农民站在大棚顶上从事着艰苦笨重的草帘卷铺劳动，情况可想而知。 对于一个长 80 米大棚来说，每天都要在早上拉启、傍晚放下，各要用 大约 40 分钟左右。严格的来说，冬天里的阳光和温度是 “果蔬 大棚 ”中作物正常生长 所依赖 的 珍贵资源。农民要争分夺秒，辛苦是可想而知的 1。但这仍然解决不了问 题 ， 由于 “果蔬 大棚 ”保温帘开启和关闭时间相对集中，引起的劳力不足和耗用时间过长，已经严重制约了 “果蔬 大棚 ”的产量效益和发展空间 。 电动卷帘机的出现则彻底解决了人工卷铺帘子带来的一系列不便。 使用电动卷帘机，可随时启动，延长了光照时间，增加了光合作用，更重要的是节省劳动时间，减轻了劳动强度。日光温室在深冬生产过程中，每 一千 时，而卷帘机只需 5 分钟左右，太阳落山前，人工放帘需用约 1 小时左右，由此看来，每天若用卷帘机起放帘子，比人工节约近 2 小时的时间。同时延长了室内宝贵的光照时间，增加 了光合作用时间 。 另外 ， 使用电动卷帘机对草帘、棉帘保护性好，延长了草帘、棉帘的使用寿命，既降低生产成本，同时因其整体起放，其抗风能力也大大增强。 总体上可 使农民能比较轻松地用更多的精力提高对蔬菜进行管理，提高品质、扩大规模 2。 因此，开发经济、实用的电动 卷帘机 是一项很好的研究课题。 本课题的研究现状 目前 国内生产的 卷帘机主要有两种 工作方式 3：一种是固定式，卷帘机固定在大棚后墙的砖垛上， 它模拟人工操作，通过缠绕在轴上的绳子的拉紧和放松。 利用机械动力把草帘子卷上去，利用大棚的坡度和草帘子的重量往 下滚放草帘子。该种型号的卷帘机造价较高，大棚要有一定的坡度，如果棚面坡度太平，草帘子滚不下来 ，当风大时容易乱绳并影响工作，且安装复杂 。 另 一种是走动式 ，这种卷帘机由悬臂杆、支撑杆、电机、减速机构和卷帘轴等组成。其工作方式是 采用机械手的原 第 2 页 共 49 页 理，利用卷帘机的动力上下自由卷放草帘子，不 必 受大棚坡度大小的限制 。但存在以下不足，悬臂杆和支撑杆稳定性差，对草帘整体弯度要求较高，不易满足长度较大的大棚，且其卷帘轴被焊接成整体构件，拆装不方便。 对于较常见的 80 米长的果蔬大棚，通过文献检索，有一些满足要求的卷帘机械，现将代表性 的结构特点分析如下。 图 14是一种卷帘机的使用状态示意图，该卷帘机采用固定式结构，主要由工作电机及固定机构，减速机，卷绳管，卷帘绳，螺栓，轴承等组成。其工作原理为电机通过减速箱减速，使输出轴与卷绳管连接，带动卷绳管转动，卷绳管与卷帘绳一端固定，电机工作，卷绳管带动卷帘绳卷起，卷帘绳带动草帘卷起，完成卷的过程。电动反转，卷帘在自身重力作用下沿绳放下，完成放的过程。其中卷帘机的电机和减速机分别固定在一电机支杆上，电机支杆的下端固定在温室的墙上。 大棚卷帘机包括多个卷绳管支承机构， 卷绳管直接与减速箱的输出轴相连 。卷绳管通过支架固定。支架通过螺栓固定在大棚的顶墙上。卷帘绳一端套在卷绳轴上，另一端绕过卷轴大棚顶端。其中电机通过减速机予以减速，带动整体。优点：结构简单，以电机驱动，卷帘卷起速度快，省工省力，适合大面积作业。 图 种卷帘机的使用状态示意图 大棚顶端三角支架的结构图如图 2所示，卷绳轴顶端支承机构的竖支杆的下端固定在横支板上，斜支杆的两端分别与竖支杆和横支杆连接，横支杆可固定在温室大棚的墙体上，如此三个支板形成三角形支承，大大加强了支板的支承能力和安全性。 第 3 页 共 49 页 图 绳轴顶端三角支架的结构图 经过上述分析，为了适应农业上的需要，本课题要设计一种操作简单，经济实用的卷帘机。此款卷帘机结构要合理，维修要方便，能在北方恶劣的环境下长期工作。此款卷帘机依靠电力采用电机驱动。经过减速机降速，将扭矩传输给卷动机构。卷动通则带动草帘完成卷帘，放帘作业。卷帘机通过控制电机正反转，完成卷帘，放帘作业。其操作方式为固定式，可降低对大棚结构的要求，适应绝大多数农民的需要 ,具有广阔的市场。 设计任务与要求 1)利用电机作动力，经减速机降速，通过控制电机正反转，完成卷帘、放帘作业。 2)用于长度在 80米以内的 常用形状的温室大棚。 3)需在 5分钟内完成卷、放帘作业。结构合理、成本较低。 4)电动机功率为 减速机减速后降为 拟解决的关键问题 由于卷帘机要在露天的状态下作业，因此电机和减速机一定要固定好。经过分析可将电机和减速机分别固定在一个电机支杆上。电机支杆则固定在温室的后墙上。另外减速机的两端输出轴分别和一个与之相对应的卷绳管相连接。卷绳管可通过多哥支架固定。支架则固定在温室后墙的顶部。 根据课题需要采用的电动 机功率为 瓦，减速机降速后速度为 在五分钟内完成作业。考虑到所需扭矩的大小，又要尽可能减小减速机的尺寸 第 4 页 共 49 页 和自重。所以本款卷帘机拟采用两级传动结构，第一级是蜗轮蜗杆传动结构，转速高、受力小、效率损毫小，第二级是齿轮传动结构。并且减速机有二个输出轴，二个输出轴分别和与二个输出轴相对应的卷绳管的一端连接。 支架上端固定有卷绳管支承环，支架与支承环之间可通过螺栓连接或焊接。另外支承环内嵌有轴承，卷绳管可嵌套在轴承内。通过螺栓可减少滚动摩擦。 拟采用的研究手 段 首先通过查找和收集资料，对设计有一个初步的了解 ， 然后运用力学，机械原理，机械设计与数学等知识确定箱体的位置，计算出减速箱的传动关系。根据切削加工的知识及材料的力学性能确定卷绳管的长度直径及机构的材料构成。通过实际考察草帘的大小重量及尺寸，绳的长度及扭矩。用 分析图纸总结出现的情况和结果。 第 5 页 共 49 页 2 传动装置的总体设计 确定传动方案 卷帘机是在户外作业 根据课题需要采用的电动机功率为 速机降速后速度为 /分。要在五分钟内完成作业。考虑到所需扭矩的大小， 又要尽可能减小减速机的尺寸和自重。所以本款卷帘机拟采用两级传动结构，第一级是蜗轮蜗杆传动结构，转速高、受力小、效率损毫小 动平稳 ,效率高 个输出轴分别和与二个输出轴相对应的卷绳管相连接 ,这样可以减小负载 ,增大转矩 图 帘机传动方案简图 1 电动机 2 3 减速机 4 卷绳管 电动机 的选择 卷帘机每天的工作时间是在早上和傍晚，且工作时间不到十分钟，工作时间相比较很短。因此不用考虑电动机的发热与升 温。其负载是均匀增大的且转速稳定，故 可忽略 电动机的震动与变速。 主要影响电动机寿命的因素是 功率、转速及环境因素 。 应技术要求电动机的输出功率为 速机降速后速度为 具有 较底转速的电动机 它还要具有 防雨，防尘等功能 5。 第 6 页 共 49 页 综合考虑 各种因素 ,所选择的电动机为 一款齿轮减速电动机型号 用电机 90出功率 出转速 240r/出转矩 42N/m ,极数 4，电动机的安装型式为 5. 计 算总传动比和分配各级传动比 传动装置的总传动比 为 1 5 0 (分配结果为第一级 蜗轮蜗杆 传动比为 30。第二级 齿轮 传动比为 5。 计算传动装置的运动和动力参数 401 w (m 30240112 (m ( 12,w 依次为电动机与蜗杆，蜗杆与传动轴，传动轴与输出轴之间的传动效率。根据手册取 5w=1P ， 2P ，3为蜗杆，传动轴和输出轴上的输入功率 1P =P w = (2P =P w 1 = (3P=1 2 ( 1T =955000011550000 3770 N (2T =955000022550000 0N 19187N m ( 第 7 页 共 49 页 3T=955000033550000 549978 N (3 传动机构及零件的设计计算 带传动的设计计算 已知电动机功率 速 240r/动比 i=1 =带带型 6 根据 查表取主动轮直径 31 则从动轮直径 12 aa =63mm 算带得速度 100060 11 a=5 (带得速度合适 带的基准长度和传动中心距根据 )(2)(1021 (初步确定中心距 000 计算带所需要的基准长度 12 98)(22 210 (圆整厚取带的基准长度 30计算实际中心距 162 10 ( 第 8 页 共 49 页 带的根数 z)( 00 (由 401 31 , 1i 00 1K z)( 00 = (取 Z=4根 61)00 20 ( 20882s 0 (至此带轮的计算设计已经完成，其具体结构见零件图。 减速器的设计计算 蜗轮蜗杆的设计计算 根据 10085用渐开线蜗杆（ . 考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆采用 45 钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆 螺旋齿面要求淬火，硬度为 45 55蜗轮 用铸锡磷青铜 属模铸造。为了节约贵重的有色金属降低成本，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 7。 8 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距 第 9 页 共 49 页 3 22 )( (1)确定作用在 蜗 轮上的转矩 2T ,根据式 2T =919187N )确定载荷系数 K 因工作载荷均匀增加，故取载荷分布不均系数K=手册选取使用系数于转速不高，冲击不大， 可取动载荷 K = K K = (3)确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜 蜗 轮和钢蜗杆相配，故 160)确定接触系数d 和传动中心距 的比值 1d / =查得Z=)确定许用接触应力 H 根据 蜗 轮的材料为铸锡磷青铜，金属模制造，蜗杆螺旋齿面硬度 45查的 蜗 轮的基本许用应力 H =268力循环次数 60=60 1 5 365=109500 (寿命系数 8 7 1 0 9 5 0 0/10 (则 H = H =279 (6)计算中心距 3 2)2 7 9 0(9 1 9 1 8 ( 第 10 页 共 49 页 取中心距 =160 i=30,故查表取模数 m =8杆的分度圆直径 1d =80这时 1d / = 则可查得接触系数 Z =为 Z M 可见卷绳管的临界扭矩远大于其所受的负载扭矩，因此其稳定性是 安全的 绞盘的设计计算 绞盘为固定在卷绳轴上的金属圆盘，卷帘绳一 端 固定在绞盘上，卷绳管转动时带动绞盘，绞盘带动卷帘绳 完成作业。 绞盘为普通机件，且户外作业转速低，故要求的精度不高， 选择材料为灰铸铁造。 盘的直径 d 绞盘的转速为 在 每转一转的缠绕绳子的长度为 (则 , (取 d =480为了固定卷帘绳，绞盘的两侧需制出一段台阶取台阶的高度为 10盘的外侧直径 D=50 1)拟定绞盘的结构方案 结合绞盘与卷绳管的配合，现选用图 第 42 页 共 49 页 2)根据定位要求确定其几何参数 (1)因为卷绳管与绞盘利用卷绳管上的凸台来传递扭矩，所以为了满足卷绳管的 周 向定位要求，绞盘与卷绳管联接处需挖出一段键槽，根据已知键槽的截面 2 0 1 5b h m m m m ，键槽利用铸造成型，长为 35个键槽对称分布。 绞盘与卷绳管的轴向定位是利用螺栓联接来保证的，因为绞盘主要受径向扭矩的作用，在轴向基本上不受力，因此对轴向定位的要求条件不高，利用两个螺栓即可，螺栓的规格为 60 (2)由于卷绳管上凸台的长为 30，故 B 度 30， 为了保证卷帘绳能全部缠绕在绞盘上 并留有一定的宽度，绞盘的总宽度 B=80至此，已经初步确定了绞盘的形状尺寸。 按扭转校核绞盘的强度，根据公式 0 00T= 33()16 = =手册知 =20 可知绞盘的扭转强度是合理的。因为绞盘不受轴向力的作用，故略去强度校核。至此绞盘的设计即将结束。 其具体机构设计见零件图。 动轴承的设计 卷帘机 要长年在户外作业 ,外界环境对滑动轴承的影响巨大 ,为了方便安装，维护以及更换滑动轴承。故选择无润滑的对开式径向滑动轴承。 第 43 页 共 49 页 根据无润滑轴承的宽径比范围，取宽径比为 ( / )B B d d 45 ( 0 0 7 (M P 25 0 ( 查手册在保证 、 、 的条件下 ，选定轴承材料为适合无润滑的碳 石墨。 直径间隙 ， 取轴瓦壁厚为 10/ 。为了减小轴承的磨损率，轴瓦工作表面的粗糙度值尽量低些，取 兰连接的设计 造成型。 此法兰只起传递转矩的左用 。又因为法兰之间依靠螺栓连接，因此首先 设计螺栓的连接。 1)螺栓组结构设计 取螺栓数 Z=4。对称布置。 2)螺栓受力分析 螺栓在静止时只受横向力的作用 2501 螺栓在转动时只受转矩的作用 根据公式求螺栓所受的工作剪力 取 r=75 则 于 12 故取 2F 进行计算 ， 在横向 剪 力的作用下，接合面可 能产生滑移，根据接合面不滑移的条件 第 44 页 共 49 页 0(查手册得接合面得摩擦系数 f =防滑系数各螺栓所需要的预紧力为 )确定螺栓直径 选择螺栓材料为 能等级为 螺栓，查的材料屈服极限S=240全系数 S=螺栓材料的许用应力 =S/S=160 求的螺栓危险截面的直径为 1 （ 为了增大安全系数，按粗牙普通螺纹标准，选取螺纹公称直径 d=24)按挤压及剪切进行校核 查手册得 p=100 =60压强度条件为 = p（ M P （ 故螺栓满足要求 5)确定法兰的几何参数 在已知螺栓直径的基础上取法兰的直径 D=184度 B=30因为法兰的材料强度 与螺栓接近，而且材料用量远大于螺栓，因此法兰的强度校核可以省略，则法兰连接的设计已基本结束。 至此，卷动机构的设计已经全部完成，其具体参数及配合关系可见零件图及装 第 45 页 共 49 页 配图所示。 4 结论 在三个多月的设计过程中，查阅了大量的资料，请教了不少的老师和同学，并 第 4
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