毕业设计（论文）-多功能维修工作台设计（全套图纸三维）.pdf

本科毕业设计（论文） 题题 目：目：多功能维修工作台的设计 _ 英文题目：英文题目：The design of multi function maintenance desk 学学 院：院：_ 专专 业：业：_ 姓姓 名：名：_ 学学 号：号：_ 指导教师：指导教师：_ 2015 年年 11 月月 12 日日 I 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 该毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经 发表或撰写过的研究成果。 其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文 中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解 XX 学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校 有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全 部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文） 。保 密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 II 摘要 机械工业是一个国家的重要产业，在经济全球化背景下，现代机械产品向着 高精度、高自动化和高可靠性发展、具有机电结合和多学科技术结合的特点，纯 机械的产品越来越少，而且更新换代速度越来越快。机械工业是一个国家的重要 产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开 机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进 技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的 市场需求的推动下，对多功能维修工作台进行改良和优化是当务之急。生产多功 能维修工作台的企业，必须充分考虑到在多功能维修工作台运行中可能出现的问 题，尽量使多功能维修工作台的自动化程度越高越好，从而减少人工搬运工具的 时间，国内多功能维修工作台的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定 主题保持一致。多功能维修工作台的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密 切相关。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本次设计在题目是多功能维修工作台在设计，目前，国内维修工作台的研发 也在向朝着运行高速化、功能复合化、控制智能化的方向发展，廉价，简单，方 便成了工作台发展的主题。 本课题来源于教师的自选题目，通过对传统的维修工作台进行创新设计，在 传动机构中采用电机带动滚珠丝杆的形式，使该工作台的自动化程度增加，完成 从传统的半自动操作到自动化操作，对以后多功能维修工作台的发展和创新设计 有一定的借鉴意义。 III 关键词：机械工业；自动化；多功能维修工作台；意义 III Abstract This graduation design is the optimization design of driving roller conveyor, first on the driving roller type conveyer is summarized; then analyzed the selection principle and calculating method of driving roller conveyor; then calculated based on these design criteria and abase is designed; then checked on the main parts selected conveyor. Is the drive roller conveyor consists of four main parts: driving device, tension device, middle rack, and the moving part. Finally, a simple description of the installation and maintenance of transport. At present, the drive roller conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction, air cushion conveyor in recent years is one of the. In the design, driving roller type conveyer manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor. by comparing the control, structure driven roller conveyor for the traditional are improved and optimized, the applicable range of driving roller conveyor of the type of a broader, more flexible, and has certain reference value to the selection and design of the work. Keywords：Driving roller ;Crankshaft;Processing craft;Significance IV 目目 录录 摘要 . I Abstract . II 1 引言 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 本课题研究的内容 . 3 1.3 Solidworks 设计基础 . 4 1.3.1 草图绘制 . 5 1.3.2 基准特征，参考几何体的创建 . 6 1.3.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 . 7 1.3.4 工程图的设计 . 10 1.3.5 装配设计 . 11 2 多功能维修工作台总体结构的设计 . 12 2.1 多功能维修工作台的总体方案图 . 12 2.2 多功能维修工作台的工作原理 . 15 2.3 机械传动部分的设计计算 . 17 2.3.1 升降直流电机的选型计算 . 18 2.3.2 滚珠丝杆螺母副的设计计算 . 19 2.3.3 圆锥齿轮传动的设计计算 . 19 3 各主要零部件强度的校核 . 21 3.1 滚珠丝杆强度的校核与计算 . 22 3.2 齿轮强度的校核计算 . 23 4 多功能维修工作台中主要零件的三维建模 . 25 4.1 工作台的三维建模 . 27 4.2 圆锥齿轮的三维建模 . 29 4.3 滚珠丝杆的三维建模 . 30 4.4 多功能维修工作台的三维建模 . 31 V 结论 . 32 致谢 . 33 参考文献 . 34 1 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 1 绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 多功能维修工作台生产高度机械化和自动化是满足社会需求的客观反映， 工 业发达国家和地区从 70 年代起就已形成，目前已成气候，如加拿大的出口多功 能维修工作台 80%是在自动线上加工的， 德国除按个人要求订货制作的高档多功 能维修工作台，其它均以高度机械化方式组织生产，日本因原料所限，多功能维 修工作台生产机械化程度较高，并趋向于专业化分工协作。近几年来，由于计算 机技术在多功能维修工作台工业中的广泛应用，在产品设计、生产管理和设备操 作等方面出现了“计算机辅助多功能维修工作台设计和多功能维修工作台制造” （FCAD/FCAM） 、 “计算机数控机床” （CNC） 、 “计算机集成制造系统” （CTMS） 等现代设计与制造技术， 实现了多功能维修工作台生产进一步向专业化和协作化 的方向发展，使多功能维修工作台真正成为现代工业化大生产的产品。 现代多功能维修工作所使用的材料越来越丰富，除了传统的钢材之外，其他 例如钣金材料，有色金属等材料亦越来越多地得到了应用，使得多功能维修工作 台的外观等更趋于多样化。近年来，国内外多功能维修工作台的发展有越来越智 能化的趋势，结构线条讲究简洁明了、用料色泽追求自然纯真，既有传统自然的 风格，又能体现出现代生活的活力。因此，多功能维修工作台选材的多样化，实 用化等等都具有广阔的前景和巨大的潜力。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界多功能维修工作台以采用新材料、新 技术、新工艺、新结构为基础，着眼于产品零部件的标准化、系列化、规格化、 通用化和专业化以及大批量生产。根据互换性、模数制、公差与配合的原理，使 得组合、多变、拆装的多功能维修工作台已经进入全面系统设计的阶段，其功能 与形式的结合更为完美。 从多功能维修工作台工业发展近况来看， 现代多功能维修工作台正朝着材料 多样、造型新颖、结构简洁、品种丰富、加工方便、节省材料、易于拆装或折叠， 具有实用性、多功能性、舒适性、装饰性等方向发展。因而，现代多功能维修工 作台的设计正趋向于技术上先进、生产上可行、经济上合理、款式上美观、使用 上可靠等方面，根据“工业设计”的理论、遵循“实用性、艺术性、工艺性、经 2 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 济性、商品性、科学性”等设计原则，采用“计算机辅助多功能维修工作台设计” （FCAD）等先进的设计手段，对多功能维修工作台的造型、结构、材料、工艺、 装饰、成本、包装、信息以及生态环境等进行全面、系统、科学和合理的设计。 90 年代的今天，机械工业的变化日新月异，多功能维修工作台作为一种多 元化的商品，它既是工厂维修机械设备存放工具的用品，又是能够自由移动，旋 转和升降的智能化产品。随着机械公司的增多，多功能维修工作台的功能显得更 为重要，人们可以从多功能维修工作台的使用过程中觉得功能的实用， 。因而， 当今国内外多功能维修工作台款式的新趋势是崇尚自然、体现个性。在多功能维 修工作台造型、设计中，以简单实用为主线，把方便性与实用性、间接性与与传 统性有机结合，力求使造型、装饰、功能、选材、工艺等紧密统一，充分展示“简 明、多功能、方便”的风格和效能。 当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行多功能维 修工作台的研发工作。现在国外等著名机械人品牌中，都有配备多功能维修工作 台的销售，全世界多功能维修工作台的应用越来越广泛。有一点值得注意的是， 装备有多功能维修工作台的机械人市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美 市场，因此多功能维修工作台是当今机械人比配的装置已经成为主要趋势。 1.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对多功能维修工作台进行设计， 从多功能维修工作台的整体 方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方 面： （1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集各类多功能维修工作台的原理 及结构，挑选相关内容记录并学习。 （2）分析多功能维修工作台的结构与参数 （3）确定设计总体方案 （4）确定具体设计方案（包括升降机构的设计，旋转机构的设计，电机，轴承 等的选型设计等等） （5）多功能维修工作台的三维图的绘制、CAD 装配图、零件图的绘制。 （6）说明书的整理 3 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 1.3 Solidworks设计基础 本论文主要研究运用 SolidWorks 对多功能维修工作台进行设计。在设计过 程中，了解 SolidWorks 的各种功能。 SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副 总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的 目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。 从 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办 事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个国家进行销售与分销该产品。1997 年， Solidworks 被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场 的主打品牌。 SolidWorks 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系 统。由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间 成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系 统在 1995- 1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名。从 1995 年至今，已 经累计获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、 活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面 的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了 市场。 由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的 明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万 美元的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一 千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。 并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行 业一家高素质的专业化公司。 SolidWorks 三维机械设计软件也成为达索企业中最 具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、 直观式设计技术、 先进的 parasolid 内核 （由 剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks 成为全球装机量最 大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 4 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器 械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学 生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D CAD 软件相比，SolidWorks 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多， 这一事实说明了越来越多的工程师和 设计者使用 SolidWorks 三维软件，越来越多的企业需要 SolidWorks 人才。 Solidworks 软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 SolidWorks的五大特点。 使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD 解决方案。SolidWorks 在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛 选， 工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高 产品质量。在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方案中，SolidWorks 是设计过 程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个 工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks 软件是 世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技术创新符合 CAD 技 术的发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最 高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百 项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995- 1999 年获得全球微机平 台 CAD 系统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其 中仅从 1999 年起， 美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵 循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大 缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 SolidWorks 出色的技术 和市场表现， 不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星， 也成为华尔街青睐的对象。 终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 SolidWorks 全资 并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高 额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和 管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司， SolidWorks 三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 5 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内（由 剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks 成为全球装机量最 大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器 械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学 生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 SolidWorks 相关的招聘广告比其它软件的总和还要多， 这比较客观地说明了越来越多的工程 师使用 SolidWorks，越来越多的企业雇佣 SolidWorks 人才。据统计，全世界用 户每年使用 SolidWorks 的时间已达 5500 万小时。在美国，包括麻省理工学院 （MIT） 、斯坦福大学等在内的著名大学已经把 SolidWorks 列为制造专业的必修 课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、 浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、 武汉理工大学等也在应用 SolidWorks 进行教学。Solidworks 软件功能强大，组件 繁多。 Solidworks有功能强大、 易学易用和技术创新三大特点， 这使得SolidWorks 成为领先的、 主流的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 能够提供不同的设计方案、 减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功 能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks 在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且 SolidWorks 公司对中国市 场重点开发，日后 SolidWorks 应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对 SolidWorks 的深入了解后，往后会对 SolidWorks 进行个别应用的分析，如建模， 装配，工程图，力学分析等。 1.3 Solidworks 设计基础 熟悉 SolidWorks 的工作环境；了解 SolidWorks 的命令，掌握在 SolidWorks 工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。 1.3.1 草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高 6 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约 束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和 利用草图绘制工具完成草图绘。 1.3.2 基准特征-参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准 点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵 活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 1.3.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方 法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通 过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合 应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 1.3.4 工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖 视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 1.3.5 装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运 用 SolidWorks 智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能 够在装配体中设计子装配体； 灵活运用干涉检查； 灵活运用自上向下的装配方法； 灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号； 灵活运用生成装配体材料明细表的 方法。 2 多功能维修工作台总体结构的设计 2.1 多功能维修工作台的总体方案图 多功能维修工作台通过底板，中间板，工作台板，滚珠丝杆螺母副，电机， 圆锥齿轮等组成，通过单片机控制电机转动，从而实现滚珠丝杆的转动，继而带 动滚珠螺母的转动，而中间板和滚珠螺母通过螺栓连接，这样就带动了中间板的 升降， 而中间板上面装有升降杆， 中间板的升降继而迫使工作台跟着实现了升降。 7 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 电机通过圆锥齿轮传动带动花键轴的转动， 而与工作台固接的花键套与花键轴配 合，当工作台正底部的花键轴转动，带动了工作台的转动。该多功能的设计主要 体现在多功能这个词上面，可以实现自动升降、旋转并带有自锁功能，自动化程 度高，运转灵活，方便移动。其总体方案图如下图所示： 2.2 多功能维修工作台的工作原理 该多功能工作台的工作原理为：通过单片机控制电机转动，从而实现滚珠丝 杆的转动，继而带动滚珠螺母的转动，而中间板和滚珠螺母通过螺栓连接，这样 就带动了中间板的升降，而中间板上面装有升降杆，中间板的升降继而迫使工作 8 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 台跟着实现了升降。电机通过圆锥齿轮传动带动花键轴的转动，而与工作台固接 的花键套与花键轴配合，当工作台正底部的花键轴转动，带动了工作台的转动。 2.3 机械传动部分的设计计算 2.3.1 升降直流电机的选型计算 已知整个工作台以及其他零部件的总重量 70KG,其他重量 30KG，我们取 总重量为 100Kg，移动速度为 12r/min。即： NXmgG100010100= 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 3.负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： 4.电机转矩 启动转矩 9 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36 .=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据， 我们选用电机型号为 160BL-A， 此电机厂家为机电产品。 根据电机的特性曲线以及参数表如下： 10 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为 160BL- 4030H1- LK- B，电机额定功率为 0.2KW，额定转矩为 7.62N.m，最大转矩 为 9N.m，额定转速为 3000r/min。电机大致图如下： 2.3.2 滚珠丝杆螺母副的设计计算 1）材料选用原则 在材料选取的基本原则的前提下，可以满足一部分性能，良好的工艺性和经 济性。这种材料的特性是机械，机械部分应在正常工作条件下，其物理和化学性 能，是保证其可靠性的基础。一般的机械零件，主要考虑的是材料的机械性能； 11 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 而非金属材料零件，还应考虑对零件性能的环境效应。 根据零件选择的力学性能，首先要对工作条件的正确分析，形状和大小和应 力状态，结合这类零件的主要失效形式，对原发性和继发性失效抗力指标的实际 使用中，由于物质基础。 2）丝杠螺母的工作条件、失效形式和技术要求 1、工作条件 由于传动机构是丝杠螺母副，即螺旋传动副，而工作时主要是携带传感器进 行测量，而非传递动力或扭矩。主要承受一定的剪切、弯曲、扭转等载荷。 2、主要失效形式 当弯曲载荷较大时，丝杠承受着交变应力；当其表面硬度较低，表面质量不 良时，会发生磨损，甚至产生疲劳断裂。而设计的丝杠所传递的动力和扭矩都很 小。因此，主要的失效形式是磨损。通过提高丝杠螺母的表面质量和安装精度可 以有效的减少磨损。 3、材料性能要求 根据丝杠的工作条件和失效形式，要求丝杠材料具备以下主要性能：电磁 铁参数测量装置是对电磁铁的电磁吸力、磁场强度和线圈温度进行测量的装置。 为避免电磁铁的磁泄漏，采用不可磁化材料。如不锈、铝合金、铜合金、陶瓷材 料或高分子材料。较高的综合力学性能.当丝杠正常工作时，要承受一定的交 变载荷与冲击载荷。丝杠轴颈应具有高的硬度和耐磨性，提高丝杠的旋转精度 和使用寿命。 根据丝杠螺母副的工作条件、失效形式和技术要求，考虑材料的综合性能， 丝杠采用淬火钢，螺母采用铸造锡青铜。这是由于铜合金材料不仅具有较高的综 合力学性能，而且具有较高硬度和耐磨性。丝杠螺母副的导柱采用不锈钢，导轨 采用铝合金，联结件采用高分子塑料。 3）丝杆螺旋传动的类型、特点与应用 滚珠丝杆螺母副传动中，滚珠丝杆和螺母丝杠副满足传输要求的使用。它主 要用于旋转运动转换为直线运动的场合，同时传递运动和动力。滚珠丝杠传动系 统是一个很经典的传动机构，该传动形式分为两种：一种是将旋转运动转化为直 线运动；另一种是直线运动转化为旋转运动。 12 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） （1）高传输效率、传输效率 梯形螺丝驱动系统的工作效率高达 90%至 98%， 滑动螺钉系统直线运动为旋转运动（可逆） 。 （2）光滑的运动：梯形滚珠丝杆传动系统的接触点在与滚珠运动，摩擦阻力小， 灵敏度高， 没有振动， 启动速度没有在爬行现象， 它可以精确地控制微生物饲料。 （3）高精密球滚珠丝杆驱动系统撕裂小温度上升，和可以消除轴向间隙和滚珠 丝杆预张力热伸长，因此获取精度和定位精度。 （4）高耐用钢球滚动接触后硬化精密磨削过程中，循环系统是相对于滚动磨损 小，寿命长，所以它有高精密保留。 （5）同步稳定、敏感的反应，没有块，没有内裤，球滚珠丝杆驱动系统及驱动 f 组件或设备可以得到很好的同步效果。 高可靠性： （6）和其他机械传动，液压传动滚珠丝杆驱动系统相比较，棒球是很低的故障 率，维修是比较简单，就是通用润滑和灰尘。无润滑条件下工作，我们可以特别 场合。 没有预拧紧力矩：哥特（哥特式拱门形槽轴向间隙） ，可以调整很小，可以 很容易地开车。 如果你消除轴向间隙螺丝有更好的刚性， 减少球滚珠丝杆和螺母， 弹性变形下的负载，实现高精度。 （3）稳定性验算，由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩 f M 为 2 f GS M 200 0.5 0.9615.287 22 3.14 = f GS M 式中 G移动部件自重 S导程（cm） 逆传动效率， 由于滚珠丝杆副的正传动效率和逆传动效率近似相等， 因此，一般用正传动效率代替 。 200 0.5 0.9615.287 22 3.14 = f GS M N.cm 可知 110BF004 反应式步进电动机带 动丝杆螺母副时不会发生逆向传动 （5）轴承的选择，初选 6002，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预期寿命为 5000h，丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为 Fa=200N.查手 13 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 册可知道 2002 的基本额定负载 Cr=4.32kN,基本额定负载荷 Cor=2.50Kn。 为了能安装方便本次设计中 6002 轴承可以用带座轴承代替，选用轴承的型号为 UCFU203 轴承。 Fa/Cor=e=0.228 查表可知道 e=0.38 当量负载的计算 P=200N 可算得轴承寿命6 16667 = t h p f C L nf P （2.25） 温度系数 t f =1，载荷系数 p f =1，UCFU203 轴承座，寿命指数为=3 得 3 16667 1 2500 1627635000 200200 = h L （h） 所以该轴承适合。 4）滚珠丝杆螺母的支承方式的选择 滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许 回转转速也有所不同。 固定- 固定，适用于高速，高精度； （2）固定轴承适用于中高速，高精度； （3）支持，中速的支持，精度； （4）固定- 自由，低速度，精度，短轴螺钉本次设计中丝杆螺母的固定方式如下 所示： 14 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 5）滚珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离 滚珠丝杠副设计使用中应注意的问题： （1）为了提高滚珠丝杠副的精度和使用寿命，通过滚珠丝杆的轴向力对滚珠丝 杆的影响，保证轴承的受力均匀，避免倾覆力。 （2）反逆向的滚珠丝杠驱动器对效率高，应在电机功率的考虑，和逆螺旋传动 由于其成分的重量（尤其是驱动在垂直方向上，当逆方法）可以用来防止动力传 动电机，蜗轮自锁：切割离合器，等。 （3）在行程两端的滚珠丝杠应该旅游保护装置，以防止滚珠丝杠过程的冲击和 影响精度，使用寿命甚至损坏。 （4）防止热变形对定位精度的丝杠热变形精度的重要影响。热源不仅是摩擦热 产生的螺丝，和其他机械零件热时，滚珠丝杆的热膨胀和伸长率。因此有必要对 热源的因素，控制热源的措施，也可用于预拉伸，强制冷却，减少滚珠丝杆伸长 的热变形的影响。 （5）水平螺旋，而造成弯曲变形的轴，是影响齿距累积误差的因素，会导致不 均匀的载荷螺母。螺杆的设计需要考虑到螺杆的材料和它的强度的问题。 （6）密封圈是重要的密封气体和液体的标准件，所以密封圈的防尘措施是必须 要考虑的。滚珠丝杠螺母安装在防尘圈的两端，以避免螺钉外露，但还需要滚珠 丝杆选择保护装置。 （7）合理的润滑是减小驱动力矩的重要环节，提高传动效率，延长滚珠丝杆的 使用寿命，接触面和油膜减振效果，降低传动噪音和尘土等杂物在螺旋洗。所以 你想注入润滑脂。螺母和油孔，用户可以拧入水口，其他合适的润滑油的使用。 （8）的预紧力的正确选择，滚珠丝杠厂一直需要调整预紧力要求，严禁自行拆 卸滚珠滚珠丝杆零件， 以免影响准确性。 非冲击管和拔除， 以免球塞， 运行平稳。 （9）推荐的大型轴承的使用适用于数控机床为了提高传动刚度。 （10）内循环滚珠丝杠，滚珠丝杠必须两端的齿和一端连接了至少一个螺纹，所 有圆螺纹底径尺寸小于 D2，否则无法安装螺母。 （11）外循环滚珠滚珠丝杆位置，最好是放在滚珠丝杆轴以上插管。 （12）加工螺纹，外圆直径大于 1 的外径最好不要螺钉。 15 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 2.3.3 圆锥齿轮传动的设计计算 1 初步计算 （1）材料选择 因传动尺寸无严格限制，批量较小，齿轮用 45(调质） ，硬度 240HB260HB， 平均取为 24HB，选齿轮精度为 7 级。 （2）节锥角的计算 1 cot=i （3.11） 1 06222266 . 1 cotcot o =arciarc （3.12） 2 54676706222290 ooo = （3.13） 由文献2表 3314 可知， 8 . 15062222cos 20sin 12 cos sin 2 2 1 2 min = = oa a h z （3.14） 式中， a h 齿顶高系数， 1= a h 。 取小齿轮齿数 30 1= z ， 8 . 493066 . 1 12 = izz （3.15） 取齿轮齿数 50 2 =z 。 （3）根据工作条件的要求，大端模数为 12=m （3.16） （4）齿轮分度圆的直径 3603012 11 = mzd mm （3.17） 6005012 22 = mzd mm （3.18） （5）锥距 86.349 2 600 2 360 22 222 2 2 1 = + = + = dd R mm （3.19） 16 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） （6）齿轮齿顶、齿根圆直径 由文献3表 910 可知， 齿顶高 12121 * =mhh aa mm （3.20） 齿顶圆直径 382062222cos122360cos2 111 =+=+= o aa hdd mm （3.21） 610546767cos122600cos2 222 =+=+= o aa hdd mm （3.22） 齿根高 ()() 4 . 14122 . 01 * =+=+=mchh af mm （3.23） 齿轮基圆直径 ()()95.31328 . 0 5 . 013605 . 01 11 = Rm dd mm （3.24） ()()52828 . 0 5 . 016005 . 01 22 = Rm dd mm （3.25） （7）齿宽 由文献2表 3314 可知， ， 96.9786.34928 . 0 =Rb R mm （3.26） （8）节圆周速度 48.10 1060 55636014 . 3 1060 33 11 = = = nd v m/s （3.27） 3各主要零部件强度的校核 3.1 滚珠丝杆强度的校核与计算 滚动螺旋传动主要承受轴向力。螺母与螺钉间滑动摩擦较大，所以磨损失效 的主要形式。基本尺寸（直径滚珠丝杠和螺母高度） ，通常基于条件的耐磨性测 定。滚珠丝杆驱动力较大，还应检查滚珠丝杆和螺母的螺纹强度的危险截面，以 防止塑性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检查自锁螺钉；传动精度，应检 17 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 查的刚度，以免造成传输降低音高变化的应力的精度；滚珠丝杆长径比大，应检 查其稳定性，以防止轴心受压失稳；长滚珠丝杆转速也应该检查的临界转速，以 防止过大的横向振动。设计应根据驱动型，工作条件和失效模式，选同的设计标 准，无需逐一检查。 表 2.1 螺旋传动的常用材料 螺 旋副 材料牌号 应用范围 滚 珠丝杆 Q235、Q275、45、 50 材料不经热处理，使用于经常运动， 受力不大，转速较低的传动 40Cr、65Mn、T12、 40WMn、18CrMnTi 材料需经热处理，以提高其耐磨性， 适用于重载、转速较高的重要传动 9Mn2V、CrWMn、 38CrMoAl 材料需经热处理，以提高其尺寸的稳 定性，适用于精密传导螺旋传动 螺 母 ZCu10P1、 ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，适用于一般传动 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，强度高，适用于重载、 低速的传动。对于尺寸较大或高速传动， 螺母可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜 或巴氏合金 （1）滚珠丝杆螺母副，横向丝杆的最大轴向载荷为 2000N，支承间最大距离为 400mm， ，要求定位精度为 0.001mm，滚珠丝杆的负荷包括运动部件的重量所引 18 XX 学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文） 起的进给抗力。应按额定静载荷选用。 0maxdH Cf f P d f 载荷性质系数为 1 H f 动载荷硬度影响系数， H f =1 max P 最大轴向载荷 定静载荷为 C02000N，查表得使