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电动休闲秋千 含CAD图纸、说明书 电动摇椅的的设计 电动摇椅的设计 电动摇椅的设计 的电动摇椅 CAD图纸 cad摇椅图纸 摇椅CAD图纸

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全日制普通本科生毕业论文（设计）中 期 检 查 表学 院： 工学院 学生姓名学 号年级专业及班级指导教师姓名指导教师职称副教授论文（设计）题目电动摇椅的设计毕业论文（设计）工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题查阅资料完成开题报告系统基本参数确定方案的比较各零件基本参数确定及校核大部分零件图没完成装配图的绘画整体修改以及准备答辩指导教师意见 签名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。 全日制普通本科生毕业论文（设计）任务书学生姓名学 号年级专业及班级指导教师及职称学 院 年12 月3 日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式：请在合适的对应选项前的“”内打“”，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。（二）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（三）主要中文参考资料与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（四）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目电动摇椅的设计选题来源结合科研课题 课题名称：生产实际或社会实际 其他 选题性质基础研究 应用研究 其他题目完成形式毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文主要内容和要求设计一种既能用于小孩也能用于老人和成人休闲用的电动摇椅，应该有一定的市场前景。 方案论证、结构设计、校核计算、研究分析。 对运动部分进行设计和分析；最好能在手动的基础上增加电动方案，可以考虑使用交流和直流二种电源。 对机构进行设计和计算后，对电机进行选择和分析比较后确定。力求简单。1. 电动摇椅设计、研究的目的、意义，分析现有设计、现有产品的特点和不足。所设计的电动摇椅应该有自己的创新点。2.参考相关设计、现在产品和资料，学习电机、电路控制等方面的相关知识，结合大学所学习的有关课程，分析几种方案，比较不同原理装置的优点和缺点，进行相应设计。3. 总体结构设计、计算和材料的选择，电机的选型、元器件选择与确定。4.设计图（总装、零部件、电路）的绘制（AUTOCAD绘制）。5. 1万字以上的设计计算说明书，条理清楚，计算有据，格式按湖南农业大学全日制普6.按照本科生毕业论文（设计）规范化要求设计说明书的编写。提交草稿1稿、草稿2稿、正稿、正稿电子文档各一份。注：此表如不够填写，可另加附页。主要中文参考资料与外文资料1 孙恒等编著.机械原理(第五版) M.北京：高等教育出版社，1996：59932 江耕华主编.机械传动设计手册(上册)M.北京：煤炭工业出版社，1990：29983 江耕华主编.机械传动设计手册(下册)M.北京：煤炭工业出版社，1990：65774 蔡春源主编.机械零件设计手册(上册)M.4版.北京：冶金出版社, 1996：34995 蔡春源主编.机械零件设计手册(下册)M.4版.北京：冶金出版社, 1996：32836 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社, 2001：761217 蔡春源主编.机械零件设计手册M.北京：冶金出版社, 1994：381679 薛源顺.机床夹具手册M.北京：机械工业出版社，2005：588710 孙恒.机械原理M.北京：高等教育出版社，2006：7899工作进度安排起止日期主要工作内容2013年1月07日前下达任务书、查阅文献、开题 2013年3月30日前总体设计、零部件设计、准备中期检查2013年4月30日前完成绘图、编写设计说明书、提交正稿2013年5月06日前修改、完善毕业设计、准备答辩要求完成日期：20 年 月 日指导教师签名： 审查日期：20 年 月 日 专业负责人签名： 批准日期：20 年 月 日 学院指导委员会签名（公章）：接受任务日期：20 年 月 日；学生本人签名：注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心下载。 全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计 电动摇椅的设计电动摇椅的设计 DESIGN OF ELECTRIC CHAIR 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 年级专业及班级：年级专业及班级： 指导老师及职称：指导老师及职称： 学学 院：院：工学院工学院 提交日期： 年 5 月 全日制普通本科生毕业论文（设计）开题报告学生姓名学 号年级专业及班级指导教师及职称学 院 年 1 月 7 日毕业论文（设计）题目电动摇椅的设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于1000字）椅子，是人们生活中离不开的产品。随着科技的进步和人们文化生活水平的提高，随着经济文化全球化的实现，人们对椅子的功能、造型、品位提出了更新、更高的要求。要求它强身益智，能有利健康。要求它功能齐全，能随心所欲。传统“安乐摇椅”虽然使人逍遥舒适，但是它存在二大缺点：一是不能自己摇动，要靠使用者自己的腿作用于地面而前后摇动，如老年人、残疾人、疲劳的人或即将入睡的人，他们的作用力不够时，便不能摇动。二是椅底部为两根弧杆在地面上摇动碾压，将会对室内的地面造成严重损伤。电动遥椅，是以人们喜爱的“安乐摇椅”为基础，加上电机驱动装置而成。它既保持了传统“安乐摇椅”的优点，又吸收了现代科学技术。“电动逍遥椅”在原有的“安乐摇椅”的基础上作了改进。一是加了一个固定式底座；二是加了电机驱动及调速、定时等装置。改进后有四大好处： 1)、能以电力为动力自动前后摇动，节省体力。可制造成“交流电式”和 “蓄电池式”二种，室内室外皆宜； 2)、具有“人工”和“自动”两种工作方式，可随意切换; 3)、以软性材料做成的底座，在室内使用时不损伤地板。 4)、使用比较经济。该产品使用的电机为90-120W(单人式)，使用一小时仅耗电量0.1度电左右。现代消费新观念，为电动逍遥椅的问世打下了坚实的基础。一方面，人们有购买“电动逍遥椅”的心理需求。随着时代的进步，科学技术的广泛应用，人们希望自己 的亲密座椅使用更加舒适，功能更加齐全，造型更加美观高档。如目前市场上已有售价几千元的按摩垫和售价几万元的按摩椅，其购买者不在少数。与此同时，现代社会中，人们工作节奏加快，工作效率高，竞争压力大，休息时间相对减少。因此，人们非常珍惜休息时间，重视休息的质量，需要一个休闲的摇椅。传统的“安乐摇椅”由于档次和品位上不来，又容易损坏室内高级地板，而电动遥椅的出现，正好填补了这个空白。另一方面，人们有购买和使用“电动遥椅”的条件。一是经济条件看，人们的生活水平越来越高，消费水平越来越高，买得起，用得起。二是从家具的品种来看，无论是办公室，还是在家庭，人们想到的品种都有了，正在寻找新的消费空间。中国人口年龄结构变化趋势，是电动逍遥椅问世的前奏。有一台“电动逍遥椅”，有利于老年人的修心养性。特别是子女通过电动逍遥椅的图像舆系统随看到老人的情况，工作与“关心”两不误。因此，必将受到每个家庭的欢迎。一款既能用于成年人又能用于儿童的电动摇椅，定会有广阔的市场前景。最近十年，电动摇椅有了一定的发展，国内外各项研究专利层出不穷。综合来看，美国和日本在这方面发展的最好，技术先进，应用广泛；而国内生产的电动摇椅大多设计简单，制造粗糙，离国际先进水平有一定的差距。从类型上看，电动摇椅以婴儿型较为常见，其次为老人按摩型电动逍遥椅，而用于成人或者儿童的较为罕见。用途上，大多用于休闲、保健、按摩、高档消费及办公等。此外，市面上的电动摇椅大多较为昂贵，不适合大众消费，且操作复杂，维护不便，不利于推广。因此，设计一台既能用于成年人、老年人，又能用于儿童的电动摇椅，通过设计降低成本，使简便实用，达到目的。参考文献：1 孙恒等编著.机械原理(第五版) M.北京：高等教育出版社，1996：59932 江耕华主编.机械传动设计手册(上册)M.北京：煤炭工业出版社，1990：29983 江耕华主编.机械传动设计手册(下册)M.北京：煤炭工业出版社，1990：65774 蔡春源主编.机械零件设计手册(上册)M.4版.北京：冶金出版社, 1996：34995 蔡春源主编.机械零件设计手册(下册)M.4版.北京：冶金出版社, 1996：32836 濮良贵,纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社, 2001：761217 蔡春源主编.机械零件设计手册M.北京：冶金出版社, 1994：381679 薛源顺.机床夹具手册M.北京：机械工业出版社，2005：588710 孙恒.机械原理M.北京：高等教育出版社，2006：7899注：此表如不够填写，可另加页。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）研究目的：设计一把由电机驱动的摇椅，尽量结构简单，操作方便研究内容：主要研究电动机、电动控制等装置，设计中间传动装置以及行走装置。研究方法：在调查研究的基础上，完成文献综述，确定设计方案。预期成果：设计图纸和设计说明书进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）1、2013.3.1-3.14毕业设计调研，完成科技译文及开题报告；2、2013.3.15-4.15完成总体设计、零部件设计、控制电路设计等；3、2013.4.15-5.15完成设计(论文)说明书4、2013.5.15-6.15评审、答辩论证小组意见 组长签名： 20 年 月 日专业委员会意见专业委员会主任签名： 20 年 月 日注：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。 全日制普通本科生毕业论文（设计）开题论证记录学 院： 工学院 记录人： 学生姓名 学 号 年级专业及班级 指导教师姓名 指导教师职称副教授论文（设计）题目电动摇椅的设计论证小组质疑： 学生回答简要记录： 论证小组成员签名 全日制普通本科生毕业设计 电动摇椅的设计DESIGN OF ELECTRIC ROCKING CHAIR学生姓名： 学 号： 年级专业及班级： 指导老师及职称： 学 院： 提交日期： 年 月 目 录摘要3关键词.31前言41.1研究此课题的意义41.2总体设计51.2.1方案一62椅架和椅身的结构设计62.1椅架的结构设计62.2椅身的简单设计63传动系统的设计73.1电动机的选取73.2减速器的设计计算93.3设计V带和带轮113.4减速器齿轮的设计133.4.1高速级大小齿轮的设计133.4.2低速级大小齿轮的设计143.5减速器机体结构尺寸153.6减速器轴的设计153.6.1高速轴设计153.6.2中间轴的设计173.6.3从动轴的设计183.7减速器其他部分的设计223.8电动机带轮的设计233.9减速器润滑方式的确定233.10四杆机构的设计233.10.1选用四杆机构的原因233.10.2四杆机构的设计243.10.3材料的选择254销的剪切强度计算264.1剪切强度条件264.2剪切强度计算265弹簧部分的设计275.1设计此部分的原因275.2弹簧部分的设计276万向轮的选用276.1选用万向轮的原因276.2万向轮的选择287结论28参考文献29致 谢30电动摇椅的设计 摘 要：进行电动摇椅的设计，其中摇椅安装在底座上，由电动机驱动，经过减速器减速，通过曲柄摇杆机构使得椅子摇动起来。摇椅内部配有两根受压缩的弹簧，以缓冲运动过程的冲击，减小载荷。摇椅底架上安装带有刹车装置的万向轮，方便摇椅的移动，这亦是此次设计的创新点。此电动摇椅可广泛用于家庭休闲或者浴场等公共休闲场所。关键词：摇椅；电动机；减速器；弹簧；万向轮；平面四杆机构；Design of Electric Rocking Chair Abstract: The design of electric rocking chair, with rocking chair installing in the base, is driven by a electromotor, then reducing the speed by reducer gear and shaking the chair up through crank rocker organization. In order to buffer the impact of the movement process and reduce load, there are two mechanical compressed springs in it. Omni-directional wheels with brake equipment are installed on the base so that electric rocking chair can move in convenience, meanwhile this is also a innovation point. This electric rocking chair can be used in family for leisure, and bathing spot or other public leisure places.Key words: rocking chair; electric motor; reducer gear; mechanical spring; Omni-directional wheel; Planar four-bar linkage 1 前言1.1 研究此课题的意义椅子，是人们生活中离不开的产品。随着科技的进步和人们文化生活水平的提高，随着经济文化全球化的实现，人们对椅子的功能、造型、品位提出了更新、更高的要求。要求它强身益智，能有利健康。要求它功能齐全，能随心所欲。传统“安乐摇椅”虽然使人逍遥舒适，但是它存在二大缺点：一是不能自己摇动，要靠使用者自己的腿作用于地面而前后摇动，如老年人、残疾人、疲劳的人或即将入睡的人，他们的作用力不够时，便不能摇动。二是椅底部为两根弧杆在地面上摇动碾压，将会对室内的地面造成严重损伤。电动遥椅，是以人们喜爱的“安乐摇椅”为基础，加上电机驱动装置而成。它既保持了传统“安乐摇椅”的优点，又吸收了现代科学技术。“电动逍遥椅”在原有的“安乐摇椅”的基础上作了改进。一是加了一个固定式底座和万向轮；二是加了电机驱动及调速、等装置。现代消费新观念，为电动逍遥椅的问世打下了坚实的基础。一方面，人们有购买“电动逍遥椅”的心理需求。随着时代的进步，科学技术的广泛应用，人们希望自己 的亲密座椅使用更加舒适，功能更加齐全，造型更加美观高档。如目前市场上已有售价几千元的按摩垫和售价几万元的按摩椅，其购买者不在少数。与此同时，现代社会中，人们工作节奏加快，工作效率高，竞争压力大，休息时间相对减少。因此，人们非常珍惜休息时间，重视休息的质量，需要一个休闲的摇椅。传统的“安乐摇椅”由于档次和品位上不来，又容易损坏室内高级地板，而电动遥椅的出现，正好填补了这个空白。另一方面，人们有购买和使用“电动遥椅”的条件。一是经济条件看，人们的生活水平越来越高，消费水平越来越高，买得起，用得起。二是从家具的品种来看，无论是办公室，还是在家庭，人们想到的品种都有了，正在寻找新的消费空间。中国人口年龄结构变化趋势，是电动逍遥椅问世的前奏。有一台“电动逍遥椅”，有利于老年人的修心养性。特别是子女通过电动逍遥椅的图像舆系统随看到老人的情况，工作与“关心”两不误。因此，必将受到每个家庭的欢迎。一款既能用于成年人又能用于儿童的电动摇椅，定会有广阔的市场前景。最近十年，电动摇椅有了一定的发展，国内外各项研究专利层出不穷。综合来看，美国和日本在这方面发展的最好，技术先进，应用广泛；而国内生产的电动摇椅大多设计简单，制造粗糙，离国际先进水平有一定的差距。从类型上看，电动摇椅以婴儿型较为常见，其次为老人按摩型电动逍遥椅，而用于成人或者儿童的较为罕见。用途上，大多用于休闲、保健、按摩、高档消费及办公等。此外，市面上的电动摇椅大多较为昂贵，不适合大众消费，且操作复杂，维护不便，不利于推广。因此，设计一台既能用于各种娱乐休闲场合的电动摇椅，通过设计降低成本，使简便实用，达到目的。1.2 方案的选择1.2.1 方案一 用减速器作为电机减速图1 电动摇椅示意图Fig.1 Electric rocking chair schemes根据传统摇椅的结构和外形，此电动摇椅其椅身（1）与底板支架（2）之间通过销（3）连接在一起，调速电机（5）、减速器（6）安装在底板（4）上，电机的转速通过（6）减速后，使得驱动轴（7）带动摇臂（8）作旋转运动，连杆（11）的两端分别通过螺栓（9）、（10）连接着摇臂（8）和椅身（1），于是摇臂（8）的旋转带动连杆（11）运动，使得椅身（1）通过枢轴（3）上下运动，由于电机（5）是调速的，因此可以根据不同的需要调节椅身起伏的不同速度。而且（10）通过双头螺柱连接椅身，通过不同的连接位置，可以调节椅身上下摇动的高度。两根弹簧（12）分左右安装在椅身（1）与底板（4）之间，并且都处于150-350牛顿的受压力，因此受压的弹簧（12）减小了载荷的椅身（1）向下对摇臂（8）的作用力，使得摇臂（8）带动连杆（11）向上运动所需的力量得以减小。如果弹簧（12）受压力小于150牛，那么椅身（1）加上人体的重量对摇臂（8）的作用力较大，使得摇臂（8）带动连杆（11）向上所需的力量较大；而如果弹簧（12）受压力大于350牛，那么当椅身（1）载荷的人体重较轻时，那么摇臂（8）带动连杆（11）向下运动所需的力量较大。1.2.2 方案二 用蜗杆传动减速装置作为电机减速用蜗杆减速装置进行减速，电动摇椅的工作原理仍然按图1所示。但是蜗杆传动在啮合处有相对滑动，比较明显的就是传动摩擦损失比较大，效率也很低。通常效率只有0.70.8，如果蜗杆传动还具有自锁功能，则其效率会在0.5之下。因此，蜗杆传动对于传递大功率和长期连续工作是不适合的。蜗杆传动还有一个比较大的缺点就是成本比较大，有的时候为了减少其摩擦损耗，蜗轮会使用贵重的减摩材料(青铜)制造，这就在一定程度上加大了其制造的成本。综上所述，选择方案一。2 椅架和椅身的结构设计2.1 椅架的结构设计传统摇椅的摇摆通过弧状椅架，依靠人力摆动。而电动摇椅通过电机驱动，不再需要人力，因此将底架设计成长方体形状。此外还需要支撑椅身的部分，因此设计在底架上放置支撑椅身的部分，垂直于底架，并且在与底架之间采用筋支撑。椅身与椅架采用销连接，间隙配合，因此，在椅架部分设计出安装销的部分。在椅架上还须设计出安装传动部分中的减速器、V带轮和电动机部分，均采用螺栓连接。此部分椅架与底板平行，之间有一定距离，且通过一根杆件彼此焊接相连。此椅架的各个零件部分均通过焊接相连。椅架具体设计如图7所示，详细尺寸见附件CAD图。2.2 椅身的简单设计传统摇椅由于本身没有底座，在摇动的时候很容易划伤地板，因此，设计了底座，从而避免摇椅的摇动对地板的损坏。椅身和普通摇椅没有区别。底座选用45号钢，椅身选用木材等家具材料。椅子具体设计如图8所示，详细尺寸见附件CAD图。图2 椅架结构设计示意图Fig.2 Schemes of structure design on chair shelf图3 椅身的设计示意图Fig.3 Schemes of body of chair3 传动系统的设计3.1 电动机的选取3.1.1 选择电动机的类型由于要求的电动摇椅结构简单，运行可靠，价格便宜，而且具有调速功能，所以选用三相笼型异步电动机。3.1.2 选择电动机的结构形式根据要求设计，安装方式采用卧式。电动摇椅要求工作环境较为干净、灰尘少，干燥，因此选用防护式电动机。3.1.3 选择电动机的额定电压电动摇椅属于日常家用电器，要求功率比较低，因此额定电压选用220V。3.1.4 交直流电的选择此次设计的电动摇椅主要用于日常家庭休闲使用，或者公共娱乐休闲场所，因此电动摇椅的工作环境较平常，工作温度适中。如果选择交流电，方便室内的休闲使用，但是户外使用时不方便。因此选用直流电，通过蓄电池带动电动机，方便使用，工作可靠。3.1.5 选择电动机的转速按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围。根据设计，选用二级齿轮减速器传动，查表,选取,。且估算,所以，根据公式，得电动机转速 （1）3.1.6 选择电动机的功率工作机所需功率： （2）其中工作机阻力F即人的重力，大约小于1kN。传动装置的总效率=齿轮*齿轮*带*轴承*轴承=0.97*0.97*0.96*0.98*0.98=0.88 （3）所需电动机的功率： （4）综上所述，选用YS系列三相异步电动机，具体型号为：YU2114，其额定功率120W，转速1400r/min，额定电压220V，额定电流1.88A，外形尺寸（长宽高）247mm140mm178mm。3.1.7 调速部分调速控制，加装变频器，通过改变异步电动机定子端输人电源的频率，且使之连续可调来改变它的同步转速，实现电动机调速。此调速的优点是:无附加转差损耗，效率高，调速范围宽；对于低负载运行时间较多，或起停运行较频繁的场合，可以达到节电和保护电机的目的。缺点：技术较复杂，价格较高。3.2 减速器的设计计算3.2.1 确定传动装置的总传动比和分配传动比总传动比： （5）分配传动比：取 则,取经计算,注：为杆传动比，为高速级传动比，为低速级传动比。3.2.2 计算传动装置的运动和动力参数将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴。依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。3.2.3 各轴转速 （6） （7） （8）3.2.4 各轴输入功率 (9) (10) (11)3.2.5 各轴输入转矩 (12) (13) (14) (15) (16)表1 系统运动和动力参数表Table 1 Analysis on system movement and dynamic parameter轴名 输入功率kW 输出功率kW 输入转矩N.m 输出转矩N.m 转速r/min电动机轴 0.11 2.2 14001轴 0.106 0.103 2.2 2.1 4592轴 0.1 0.098 6.3 5.8 145.73轴 0.095 0.094 26.5 25.4 60.214轴 0.094 0.09 25.3 24.1 60.21 13.3 设计V带和带轮3.3.1 确定V带型号查表1得： 则 根据=0.132, =1400r/min,选择A型V带，取。，查表取。为带传动的滑动率=0.01-0.02。3.3.2 验算带速 (17)带速在5-25m/s范围内，合适。3.3.3 取V带基准长度和中心距a初步选取中心距a：，取。由表2得： (18)查表1取。计算实际中心距：。3.3.4 验算小带轮包角。 （19）3.3.5 求V带根数Z (20) 由内插值法得。 EF=0.1=1.37+0.1=1.38EF=0.08查表2，得。图4 插指法计算图Fig.4 Interpolation method calculation chart由内插值法得。=163.0 ,EF=0.009=0.95+0.009=0.959因此，由式（19），取Z=1根。3.3.6 求作用在带轮轴上的压力查表1,得q=0.10kg/m，得单根V带的初拉力： (21)作用在轴上压力：。 (22)3.4 减速器齿轮的设计3.4.1 高速级大小齿轮的设计(1)材料高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为220HBS。 (2) 查表得： , ，故 。又 ，故 。 （3）按齿面接触强度设计9级精度制造，查表得：载荷系数，取齿宽系数 计算中心距。由公式得： （23）考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 则取 实际传动比：传动比误差：。齿宽：取高速级大齿轮： 高速级小齿轮： （4）验算轮齿弯曲强度查表得： 按最小齿宽计算： （24），所以安全。齿轮的圆周速度： （25）查表知选用9级的的精度是合适的。3.4.2 低速级大小齿轮的设计(1)材料低速级小齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为250HBS。低速级大齿轮选用45号钢正火，齿面硬度为220HBS。 （2）查表得： ，查表得： 。故 。查表得： 。故 。（3）按齿面接触强度设计9级精度制造，查表得：载荷系数，取齿宽系数。计算中心距，由式（23），取 则 取 。计算传动比误差：合适。齿宽：则取 。低速级大齿轮： 低速级小齿轮： （4）验算轮齿弯曲强度查表得：。按最小齿宽计算，由式（24），安全。（5）齿轮的圆周速度查表1,知选用9级的的精度是合适的。3.5 减速器机体结构尺寸 见表23.6 减速器轴的设计3.6.1 高速轴设计 （1）轴的设计选用45号钢调质处理。查表14-2 C=100。则， （26） 又因为装小带轮的电动机轴径，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且所以查机械设计手册，取。L1=1.75d1-3=60。表2 减速器机体结构尺寸Table 2 Physical dimension on reducer organism名称 符号 计算公式 结果箱座厚度 10箱盖厚度 9箱盖凸缘厚度 12箱座凸缘厚度 15箱座底凸缘厚度 25地脚螺钉直径 M24地脚螺钉数目 查手册表 6轴承旁联结螺栓直径 M12轴承旁联结螺栓直径 M12盖与座联结螺栓直径 =（0.5 0.6） M10轴承端盖螺钉直径 =（0.40.5） 10视孔盖螺钉直径 =（0.30.4） 8定位销直径 =（0.70.8） 8，至外箱壁的距离 查手册表 34 22 18，至凸缘边缘距离 查手册表 28 16外箱壁至轴承端面距离 =+（510） 50大齿轮顶圆与内箱壁距离 1.2 15齿轮端面与内箱壁距离 10箱盖，箱座肋厚 9 8.5 续表2名称 符号 计算公式 结果轴承端盖外径 +（55.5） 120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离 120（1轴）125（2轴）150（3轴）因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查机械设计手册取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。段装配轴承且，所以查手册取。选用6009轴承。L3=B+2=16+10+2=28。段主要是定位轴承，取。L4根据箱体内壁线确定后在确定。装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： 查手册得：，得：e=5.96.25。段装配轴承所以mm,L6=L3=28mm。（2）键的设计与校核 根据，确定V带轮选铸铁HT200，参考表,由于在范围内，故轴段上采用键：, 采用A型普通键:键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取=50得： （27）查表，所选键为：。3.6.2 中间轴的设计（1）轴的设计选用45号钢调质处理。查表，取，C=100。根据式（26），段要装配轴承，所以查表取，选用6208轴承。L1=B+=18+10+10+2=40。装配低速级小齿轮，且取，L2=128，因为要比齿轮孔长度少。段主要是定位高速级大齿轮，所以取，L3=10。装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。段要装配轴承，所以查表取，选用6208轴承。L1=B+3+=18+10+10+2=43。（2）键的设计与校核已知。由于所以取，因为齿轮材料为45钢。查表，得MPa。L=128-18=110，取键长为110。L=82-12=70，取键长为70。根据挤压强度条件，由式（27）所以所选键为:、。3.6.3 从动轴的设计（1）轴的设计因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式（26）得：考虑到该轴段上开有键槽，因此取，查表，圆整成标准值，取。为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径。查表，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取。设计轴段，为使轴承装拆方便，查手册，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: D=130，B=25，da=84，。设计轴段，考虑到挡油环轴向定位，故取设计另一端轴颈，取，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。轮装拆方便，设计轴头，取，查手册9页表1-16取。设计轴环及宽度b，使齿轮轴向定位，故取，取，。（2）确定各轴段长度有联轴器的尺寸决定。因为,所以轴头长度因为此段要比此轮孔的长度短其它各轴段长度由结构决定。（3）校核该轴和轴承L1=97.5 L2=204.5 L3=116求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。作用在齿轮上的圆周力： （28）径向力： （29） （30）求垂直面的支反力： （31） （32）计算垂直弯矩： （33） （34）求水平面的支承力： （35） （36）计算、绘制水平面弯矩图： （37） （38）求F在支点产生的反力： （39） （40）求F力产生的弯矩图： （41） （42）F在a处产生的弯矩： (43)求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。 (44)求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数） (45)计算危险截面处轴的直径：因为材料选择45号钢调质，查表得，得许用弯曲应力，则： (46)考虑到键槽的影响，取因为，所以该轴是安全的。(4)轴承寿命校核轴承寿命可由式： (47)进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查表取取。按最不利考虑，则有： ，则该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。（5）弯矩及轴的受力分析图如下（6）键的设计与校核因为d1=63装联轴器，查表选键为，得MPa。因为L1=107初选键长为100,校核： （48）所以所选键为:。装齿轮，查表选键为，得MPa。因为L6=122初选键长为100,校核，由式（48）,所以所选键为:。图5 输出轴弯矩及受力分析Fig.5 Analysis on output shaft Bending moment and its stress3.7 减速器其他部分的设计采用腹板式结构.表3 减速器部分结构尺寸结算Table 3 Partial structure size calculation on reducer代号 结构尺寸和计算公式 结果轮毂处直径 72轮毂轴向长度 84倒角尺寸 1齿根圆处的厚度 10腹板最大直径 321.25板孔直径 62.5腹板厚度 25.23.8 电动机带轮的设计表4 电动机带轮设计尺寸计算Table 4 Size calculation on motor pulley代号 结构尺寸和计算公式 结果 机械设计手册4 38mm 68.4mm 取60mm 81mm 74.7mm 10mm 15mm 5mm3.9 减速器润滑方式的确定 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。3.10 四杆机构的设计3.10.1 选用四杆机构的原因运动副单位面积所受的压力小且面接触耐磨损，制造简单，成本低，承载能力大，便于润滑，寿命长。但是四杆机构的缺点：设计比较复杂，不能精确实现复杂的运动规律，误差大，效率较低。不过，四杆机构总体能满足设计要求。3.10.2 四杆机构的设计经过分析设计，四杆机构中选用曲柄摇杆机构。设计要求从动件3与主动件1的转角满足一系列的对应位置关系，即=f(),i=1，2，n。图6 四杆机构分析图Fig.6 Analysis on four-bar linkage 在图6所示机构中，运动变量为机构的转角，由设计要求知、为已知条件，仅为未知。又因机构按比例放大或者缩小，不会改变各机构的相对转角关系，故设计变量应为各构件的相对长度，如取a/a=1，b/a=l，c/a=m，d/a=n。故设计变量为l、m、n以及、的计量起始角、共5个。如图6所示建立坐标系Oxy，并把各杆矢量坐标轴投影，可得 （49） （50）为消去未知角，将上两式子两端各平方后想加，经整理可得 （51） 令=m，=-m/n，则上式可化简为 （52）上式中包含5个待定参数、及，故四杆机构最多可按两杆架杆的5个对应位置精确求解。现不妨设定摇椅中四杆机构，；，。因此时N=3，则No=5-N=2，即可预选两个参数。通常，预选、，如取并将、三组对应值分别代入（52）式后，可得如下线性方程组：图7 四杆机构计算示意图Fig.7 Calculation schemes on four-bar linkage解此方程组，可得，。从而可求得各杆的相对长度为m=3.1335，n=4.442，l=2.283。再根据结构条件，摇椅上下摇晃垂直高度设定为60cm，即曲柄长度为30cm，由此，可依次得到：a=30cm，b=62cm，c=100，d=120cm。由杆长条件：a+db+c，符合存在周转副条件；且最短杆为连架杆，符合存在曲柄条件。所以此设计成立。3.10.3 材料的选择根据所做的设计，四杆机构中机架就是椅架，摇臂为椅身，曲柄和连杆为传动部分。由于椅子本身承受人的重力，一般不会很大，椅身、曲柄和连杆选用45号钢，完全能够满足抗弯、刚性等设计要求。又考虑到坐在摇椅上的人的舒适性，椅身材料选择木材等传统家用材料即可。4 销的剪切强度计算4.1 剪切强度条件剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力。 这里为许用剪应力，单价为Pa或MPa。由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限载荷0，再除以安全系数n，得许用剪应力。各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。 一般来说，材料的剪切许用应力与材料的许用拉应力之间，存在如下关系：对塑性材料： 对脆性材料： 4.2 剪切强度计算剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述了。但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切。本设计中销钉材料为20号钢，30MPa，直径d=15mm。挂钩及被连接板件的厚度分别为t25mm和t130mm。牵引力F=1kN。试校核销钉的剪切强度。图8 销钉受力分析示意图Fig.8 Analysis on output shaft Bending moment and its stress销钉受力如图5-12(b)所示。根据受力情况，销钉中段相对于上、下两段沿m-m和n-n两个面向左错动。所以有两个剪切面，是一个双剪切问题。由平衡方程容易求出：销钉横截面上的剪应力为： 故销钉满足剪切强度要求。5 弹簧部分的设计5.1 设计此部分的原因传统的逍遥椅底部是一定弧度的底座，通过人力使摇椅按照此弧度摆动。而此次设计的电动摇椅设计了固定的底座，它的摆动依靠电机驱动四杆机构来完成的。当传动部分中的四杆机构的曲柄和摇杆运动到同一条直线上的时候，系统会产生不稳定的动载荷，使传动出现冲击，造成传动不准确。因此，系统需要缓冲部分使系统稳定运行。5.2 弹簧部分的设计（1）零件的选用：圆柱螺旋压缩弹簧。（2）选取的原因：弹簧具有很好的抗扭性、弹性，且已经标准化，价格便宜使用范围广。（3）材料的选取：选择碳素弹簧钢，钢丝直径2mm，C级别，轻度极限，符合设计要求。（4）零件的安装：在椅身和地板之间安装，上下套在底板对称安装，并且两根弹簧都施加30-80磅的压力，受压的弹簧减小了椅身的载荷向下的作用力，使得旋转的摇臂带动连杆向上运动所需的力量得以减小。6 万向轮的选用6.1 选用万向轮的原因摇椅安装好后本身体积比较大，重量比较大，因此移动性不强，需要安装活动脚轮使摇椅能够移动，使用起来更加方便。万向轮就是所谓的活动脚轮，他的结构允许水平360度旋转，无论在动载或者静载下均可实现旋转。此外万向轮还具有刹车装置，能够使电动摇椅固定在一个地方使用。此设计为本次设计的创新点之一。6.2 万向轮的选择选用的万向轮安装在椅架下面死角处，通过螺栓与椅架连接。根据所设计的椅架的尺寸以及安装要求，选用万向轮具体参数如下：表5 万向轮参