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毕业设计任务书设计题目： 颈部按摩器结构设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 专业负责人： 1设计的主要任务及目标本设计主要针对长时间伏案工作的人，尤其是电脑使用者。颈部按摩器可在工作时使用，要求安全、轻便、舒适；由于是针对颈部，因此按摩器工作时还必须轻柔、舒缓，且不影响使用者低头工作。2设计的基本要求和内容根据课题要求进行调查研究，了解按摩器的工作原理及结构特点；拟定并论证方案，确定主要技术参数；成按摩器结构设计，绘制结构装配图；按摩器主要零件设计，绘制零件图。3主要参考文献1濮良贵，纪名刚，等.机械设计.高等教育出版社，2008.42徐灏.机械设计手册.机械工业出版社，2000.33吴宗泽主编.机械结构设计. 北京：机械工业出版社，19884卜炎主编.机械传动装置设计手册. 北京：机械工业出版社，19995谢联先著.机械零件的承载能力和强度计算. 北京：机械工业出版社，19846王秀芝， 徐静 领子造型与颈部运动适应性研究J 1 国际纺织导报， 20054进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 进行调查研究，查阅资料，完成开题报告 2014.02.082014.03.082 了解相关主要技术参数，了解按摩器原理 2014.03.092014.03.143 确定颈部按摩器装置总体方案 2014.03.152014.04.204 进行工作装置关键部分机械工作原理设计 2014.04.212014.05.055 进行工作装置关键部分结构设计，及强度计算2014.05.062014.05.206 绘 CAD 图、整理、打印论文及译文等 2014.05.202014.06.09 毕业设计开题报告学 生 姓 名： 学 号：系 部 ： 机械工程系专 业 ： 机械设计制造及其自动化设 计 题 目 ： 颈部按摩器结构设计指 导 教 师 : 2014 年 03 月 11 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生的“学号”要写全号（如 072074123） ，不能只写最后2 位或 1 位数字；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”；5. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告一设计研究目的及意义：经常忙碌于电脑前的上班一族们，可能都有这样一个感觉，就是我们的颈部在不知不觉中就感觉到酸痛了，繁忙的工作，使我们无暇顾及认认真真的放松一下我们的脖子。随着人们对健康的愈加重视，按摩器带来的作用已使越来越多的人使用它。所以它潜在市场的广阔更是无法估计，所以此次课题的设计将会有重要的研究与应用价值。按摩器是近几年才出现的，随着现在生活压力的增大，现在市场上的按摩器材越来受到欢迎，其中的一个原因就是保健按摩器材可以很方便的进行按摩，省去了去保健按摩院的时间了。现在的按摩器的主要原理就是根据物理学，仿生学，生物电学、中医学以及多年临床实践而研制开发出的一种可以模仿保健按摩医师的多种按摩手法的保健按摩器材。颈部按摩器是指专门针对颈部按摩的颈枕类产品，通过或震动或敲打的按摩方式促进颈部血液循环，缓解因长期保持某一固定姿势导致的颈部不适，从而达到缓解疲劳、有效预防颈椎病的功效。 目前市场上的颈部按摩器主要有振动式、脉冲式和揉捏式几种按摩方式。颈部是一个比较特殊的部位，脉冲和振动式都是通过微型马达来实现，多少有点噪音，但相对安全。揉捏式的触感比较好，但很难掌控力道，可能导致受伤，所以要求安全、轻便、舒适，工作时还必须轻柔、舒缓，且不影响使用者低头工作。参考文献：1濮良贵,纪名刚,等.机械设计.高等教育出版社,2008.42柴鹏飞.机械设计基础.机械工业出版社,2004.83徐灏.机械设计手册.机械工业出版社,2000.34孙垣.机械原理.第6版. 北京：高等教育出版社，20015邹慧君主编.机械原理教程. 北京：机械工业出版社，20016吴宗泽主编.机械结构设计. 北京：机械工业出版社，19887吴宗泽主编.机械设计禁忌500例. 北京：机械工业出版社，19878王大康，卢颂峰主编.机械设计课程设计. 北京：北京工业大学出版社，20009德S弗罗尼斯主编.设计学-传动零件.王汝霖等译.北京：高等教育出版社，198810齿轮手册编委会.齿轮手册.第2版. 北京：机械工业出版社，200111徐灏主编.机械设计手册. 第2版. 北京：机械工业出版社，200012辛一行主编.现代机械设备设计手册. 北京：机械工业出版社，199613卜炎主编.机械传动装置设计手册. 北京：机械工业出版社，199914苏谢联先著.机械零件的承载能力和强度计算.汪一麟等译. 北京：机械工业出版社，198415德尼曼.G著.机械零件.余梦生等译. 北京：机械工业出版社，199116王步赢编.机械零件了强度计算的理论和方法. 北京：高等教育出版社，198617王秀芝, 徐静 领子造型与颈部运动适应性研究J 国际纺织导报, 2005, 33(11) : 1-2. 毕 业 设 计 开 题 报 告二本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：研究的问题：(1)合理设计安排各传动装置和各按摩头，模拟人工完成手部按捏动作。(2)合理控制按摩器工作时的按揉力度，以免过小起不到作用，过大产生疲劳。由于是针对颈部，因此按摩器工作时还必须轻柔、舒缓。(3)根据人体颈部结构，合理设计按摩器的总体尺寸不能不影响使用者低头工作。拟采用的研究手段：通过研究市面上一些颈部按摩器的结构和功能，模拟设计颈部按摩器内部结构，利用滚轮的正反向转动替代人工的按摩，对关键部位进行强度计算。进度安排：2014.02.082014.03.08:进行调查研究，查阅资料，完成开题报告；2014.03.092014.03.14:了解相关主要技术参数，了解按摩器原理；2014.03.142014.04.20:确定颈部按摩器装置总体方案；2014.04.212014.05.05：进行工作装置关键部分机械工作原理设计；2014.05.062014.05.20：进行工作装置关键部分结构设计，及强度计算；2014.05.202014.06.09：绘制主要部分装配图及结构图；2014.06.102014.06.20：整理、打印论文及译文等 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：（对本课题深度、广度、工作量及预期达到的目标的意见）指导教师： 年 月 日教研室审查意见：专业负责人： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日颈部按摩器结构设计摘要：颈部按摩器是指专门针对颈部按摩的颈枕类产品，本设计通过对颈部按摩器结构的设计使之能适应不同人群需要且便于携带。本颈部按摩器包括包覆层、壳体、马达、传动装置、控制电路、直流电源及一对按摩头，马达、电池及传动装置均安置在壳体内，传动装置包括蜗杆，一对啮合于蜗杆左右两侧的蜗轮和齿轮系，马达的输出轴与蜗杆同轴相连，驱动该对输出轴旋转，该对按摩头对应安装在所述传动输出轴上，并突出于壳体外，壳体分别收容一齿轮传动系的左右传动装置，左右传动装置均啮合与蜗杆上，一扭簧也枢接于蜗杆上，且其末端分别抵于左右传动装置安装部，这样，左右传动装置便可绕马达及蜗杆轴心作一定幅度的选装，所以该按摩器可以根据颈部粗细对按摩头艰巨进行自适应调整，达到更好的按摩效果。关键词：颈部按摩，强度校核，便携性 Neck message structure designAbstract:Neck massager refers to special neck massage neck pillow products.This design through the design of neck massager structure to meet the needs of different populations and easy to carry. The neck massager includes a coating layer， shell， motor，transmission device， control circuit，DC power supply and a pair of massage head，motor，battery and transmission device are arranged in the casing body，driving device comprises a worm， worm wheel and worm gear system to engage to the left and right sides，the output shaft of the motor is coaxially connected with the worm， driving the rotation of the output shaft， the massage head arranged in the transmission output shaft，and prominent in the shell，left and right transmission housing respectively containing a gear drive train，so drive device is engaged with the worm，a torsion spring is pivoted in the worm，and its end is on the left and right driving device installation part，thus ，left and right transmission device can make a range of optional wound motor and worm axis，so the massager can according to the thickness of the neck massage head difficult adjust，achieve better massage effect.Keywords: transmission scheme neck massage，strength check，portabilityI目 录 前言 11 绪论 21.1 本次设计的来源 21.2 本次设计研究背景及目的 21.3 本次设计研究的意义 21.4 有关颈部按摩器结构及成本国内概况 31.5 本文研究的主要内容 42 总体传动方案确定 52.1 传动类型的确定 52.2 传动结构的确定 53 动力装置的选择 73.1 确定电动机功率 73.2 电源的确定 74 传动装置的设计计算 94.1 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 94.2 计算传动装置的运动参数 94.3 蜗杆传动的设计计算 94.4 齿轮传动的设计计算 135.0 轴的设计计算 185.1 蜗杆轴的设计 185.2 高速轴的设计 185.3 低速轴的设计 205.4 轴的校核 215.4.1 蜗杆轴的校核 215.4.2 高速轴的校核 235.4.3 低速轴的校核 255.5 轴承的校核 27太原工业学院毕业设计25.5.1 蜗杆轴承的计算 275.5.2 高速轴轴承的计算 275.5.3 低速轴轴承的计算 285.6 校核键连接的强度 286 按摩头的设计 306.1 按摩头外包覆层的选择 306.2 按摩头材料选择 306.3 按摩头结构的设计 307 整体结构及控制调速电路设计 327.1 调速装置的设计 327.2 外壳材料的选择 327.3 整体结构的设计 327.4 控制电路的设计 337.5 使用注意说明 34结论 36参考文献： 37致谢 38课题：颈部按摩器结构设计,姓名： 学号： 系部：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 指导老师：,毕 业 设 计,绪论,一、课题背景 随着经济不断发展以及人们生活节奏的不断加快，人们越来越重视身心健康。目前我国的“亚健康”人群的比重已达到70%左右，超过了9亿人，而用推拿按摩进行保健是我国中华医学的传统项目，因为老幼皆宜，应用范围十分广泛。随着具有保健功能的各种按摩器等产品出现。也因为在舒缓压力，缓解疲劳等方面的效果显著而备受处于“亚健康”生活状态的消费者欢迎。 本设计主要针对长时间伏案工作的人，尤其是电脑使用者。颈部按摩器可在工作时使用，要求安全、轻便、舒适；由于是针对颈部，因此按摩器工作时还必须轻柔、舒缓，且不影响使用者低头工作。,第一章 设计内容,根据课题要求进行调查研究，了解按摩器的工作原理及结构特点拟定并论证方案，进行工作装置关键部分机械工作原理设计，确定主要技术参数完成按摩器结构设计，进行工作装置关键部分结构设计，及强度计算绘制结构装配图按摩器主要零件设计，绘制零件图,第二章 总体方案设计,一、总体方案设计思路 市场上颈部按摩器的种类有很多有马达震动类、低频脉冲类、纯物理按摩类、复合型按摩类。 本设计从利用仿生学入手模仿人手揉捏动作，研究颈部按摩器结构基本方案，重点在按摩机构的工作原理设计及其结构设计，强度计算及校核。 。,颈部按摩器结构类似于传统机械领域减速器结构，可采用多种传动方案，采用如齿轮传动，带传动，链传动，蜗杆传动均可以。但由于链传动噪声较大且有多边形效应，带传动效率很低故均不采用。 本设计一亮点为便携性，故要合理安排各传动零件。故拟采用蜗杆减速和齿轮减速的方案进行设计，传动装置一端连接动力装置，另一端连接按摩头。 为了改善灵活性，即可以根据用户的需要调节按摩头的距离，拟采用类似于门转动时可绕合页转动的形式。按摩器由“两翼”组成，两按摩头分别装在“两翼”两翼可按轴心旋转一定的角度。,第三章 颈部按摩器结构各部件的设计,一、动力源选择采用直流供电，选择反复充电放电的锂电池供电，并选配与之适应的充电器。二、电动机的选择选择“华锐”牌型号545，额定转速为3000rpm,额定功率为5w。三、传动装置的设计及校核1、蜗轮蜗杆设计计算2、直尺圆柱齿轮设计计算3、轴的设计计算（蜗杆轴、高速轴、低速轴）4、轴承及键的设计计算,四、按摩头的设计按摩头外部选择0.5cm的包覆层,第四章 整体结构及控制调速电路设计,一、控制调速装置的设计采用HW-1020微型调速器,谢谢！, 设 计颈部按摩器结构设计学生姓名：系 部：专 业：指导教师：二零一四年六月诚信申明本人郑重声明：本设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成设计时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书设计题目： 颈部按摩器结构设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 专业负责人： 1设计的主要任务及目标本设计主要针对长时间伏案工作的人，尤其是电脑使用者。颈部按摩器可在工作时使用，要求安全、轻便、舒适；由于是针对颈部，因此按摩器工作时还必须轻柔、舒缓，且不影响使用者低头工作。2设计的基本要求和内容根据课题要求进行调查研究，了解按摩器的工作原理及结构特点；拟定并论证方案，确定主要技术参数；成按摩器结构设计，绘制结构装配图；按摩器主要零件设计，绘制零件图。3主要参考文献1濮良贵，纪名刚，等.机械设计.高等教育出版社，2008.42徐灏.机械设计手册.机械工业出版社，2000.33吴宗泽主编.机械结构设计. 北京：机械工业出版社，19884卜炎主编.机械传动装置设计手册. 北京：机械工业出版社，19995谢联先著.机械零件的承载能力和强度计算. 北京：机械工业出版社，19846王秀芝， 徐静 领子造型与颈部运动适应性研究J 1 国际纺织导报， 20054进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 进行调查研究，查阅资料，完成开题报告 2014.02.082014.03.082 了解相关主要技术参数，了解按摩器原理 2014.03.092014.03.143 确定颈部按摩器装置总体方案 2014.03.152014.04.204 进行工作装置关键部分机械工作原理设计 2014.04.212014.05.055 进行工作装置关键部分结构设计，及强度计算2014.05.062014.05.206 绘 CAD 图、整理、打印论文及译文等 2014.05.202014.06.09颈部按摩器结构设计摘要：颈部按摩器是指专门针对颈部按摩的颈枕类产品，本设计通过对颈部按摩器结构的设计使之能适应不同人群需要且便于携带。本颈部按摩器包括包覆层、壳体、马达、传动装置、控制电路、直流电源及一对按摩头，马达、电池及传动装置均安置在壳体内，传动装置包括蜗杆，一对啮合于蜗杆左右两侧的蜗轮和齿轮系，马达的输出轴与蜗杆同轴相连，驱动该对输出轴旋转，该对按摩头对应安装在所述传动输出轴上，并突出于壳体外，壳体分别收容一齿轮传动系的左右传动装置，左右传动装置均啮合与蜗杆上，一扭簧也枢接于蜗杆上，且其末端分别抵于左右传动装置安装部，这样，左右传动装置便可绕马达及蜗杆轴心作一定幅度的选装，所以该按摩器可以根据颈部粗细对按摩头艰巨进行自适应调整，达到更好的按摩效果。关键词：颈部按摩，强度校核，便携性 Neck message structure designAbstract:Neck massager refers to special neck massage neck pillow products.This design through the design of neck massager structure to meet the needs of different populations and easy to carry. The neck massager includes a coating layer， shell， motor，transmission device， control circuit，DC power supply and a pair of massage head，motor，battery and transmission device are arranged in the casing body，driving device comprises a worm， worm wheel and worm gear system to engage to the left and right sides，the output shaft of the motor is coaxially connected with the worm， driving the rotation of the output shaft， the massage head arranged in the transmission output shaft，and prominent in the shell，left and right transmission housing respectively containing a gear drive train，so drive device is engaged with the worm，a torsion spring is pivoted in the worm，and its end is on the left and right driving device installation part，thus ，left and right transmission device can make a range of optional wound motor and worm axis，so the massager can according to the thickness of the neck massage head difficult adjust，achieve better massage effect.Keywords: transmission scheme neck massage，strength check，portabilityI目 录 前言 11 绪论 21.1 本次设计的来源 21.2 本次设计研究背景及目的 21.3 本次设计研究的意义 21.4 有关颈部按摩器结构及成本国内概况 31.5 本文研究的主要内容 42 总体传动方案确定 52.1 传动类型的确定 52.2 传动结构的确定 53 动力装置的选择 73.1 确定电动机功率 73.2 电源的确定 74 传动装置的设计计算 94.1 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 94.2 计算传动装置的运动参数 94.3 蜗杆传动的设计计算 94.4 齿轮传动的设计计算 135.0 轴的设计计算 185.1 蜗杆轴的设计 185.2 高速轴的设计 185.3 低速轴的设计 205.4 轴的校核 215.4.1 蜗杆轴的校核 215.4.2 高速轴的校核 235.4.3 低速轴的校核 255.5 轴承的校核 27II5.5.1 蜗杆轴承的计算 275.5.2 高速轴轴承的计算 275.5.3 低速轴轴承的计算 285.6 校核键连接的强度 286 按摩头的设计 306.1 按摩头外包覆层的选择 306.2 按摩头材料选择 306.3 按摩头结构的设计 307 整体结构及控制调速电路设计 327.1 调速装置的设计 327.2 外壳材料的选择 327.3 整体结构的设计 327.4 控制电路的设计 337.5 使用注意说明 34结论 36参考文献： 37致谢 381前 言按摩器是近几年才出现的，随着现在生活压力的增大，现在市场上的按摩器材越来受到欢迎，其中的一个原因就是保健按摩器材可以很方便的进行按摩，省去了去保健按摩院的时间了。现在的按摩器的主要原理就是根据物理学，仿生学，生物电学、中医学以及多年临床实践而研制开发出的一种可以模仿保健按摩医师的多种按摩手法的保健按摩器材。颈部按摩器是指专门针对颈部按摩的颈枕类产品，通过或震动或敲打或揉捏的按摩方式促进颈部血液循环，缓解因长期保持某一固定姿势导致的颈部不适，从而达到缓解疲劳、有效预防颈椎病的功效。目前市场上的颈部按摩器主要有振动式、脉冲式和揉捏式几种按摩方式。由于市场上颈部按摩器大多数体积较大且采用交流供电方式，这样颈部按摩器携带不方便，为克服这些缺点，本设计重点在于改进按摩器的便携性，其次在于按摩机构的工作原理设计及其结构设计，强度计算及校核。通过调查市场按摩器的各相关参数，设计主要包括动力元件、传动原件、执行原件及外壳，使按摩器使用时调整方便，且成本不高。毕业设计是在学完了所有课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在毕业前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练，更是一次毕业总结。因此，毕业设计在这四年的学习中占有十分重要的地位，要求每位毕业生都能发挥所能，做好自己的设计，给自己的学业划上一个圆满的句号。在参加毕业设计的全过程中，指导老师梁雅琴老师给予了大力的支持和指导，在此，向梁老师表示衷心的感谢！由于水平有限，设计中难免有许多不足之处，敬请老师同学给予批评指正。太原工业学院毕业设计21 绪论1.1 本次设计的来源本课题属于太原工业学院机械工程系学生毕业设计指定设计内容。是根据国际和国内的最新形势和市场需求而确定的研究课题。对实际的生产和生活有很大的实际意义。1.2 本次设计研究背景及目的随着经济不断发展以及人们生活节奏的不断加快，人们越来越重视身心健康。目前我国的“亚健康”人群的比重已达到 70%左右，超过了 9 亿人，而用推拿按摩进行保健是我国中华医学的传统项目，因为老幼皆宜，应用范围十分广泛。随着具有保健功能的各种按摩器等产品出现。也因为在舒缓压力，缓解疲劳等方面的效果显著而备受处于“亚健康”生活状态的消费者欢迎。巨大的需求与发展空间一定会让各种类型的家用按摩机械发展势头强劲，成为健康产业的新的增长点。在丰厚的利润和发展空间的吸引下，我国的不少企业纷纷涉足按摩器具生产领域。本设计主要针对长时间伏案工作的人，尤其是电脑使用者。颈部按摩器可在工作时使用，要求安全、轻便、舒适；由于是针对颈部，因此按摩器工作时还必须轻柔、舒缓，且不影响使用者低头工作。1.3 本次设计研究的意义随着人们生活水平的不断提高，相应的社会节奏和工作压力也随之增大，人民需要放松自己来缓减工作的压力和身心疲惫，因此各种人体保健机械走入大众家庭。人民在长时间的看书、写字或在电脑前工作时，常常感到颈部肌肉酸痛，严重时还导致颈部不能转动，领用户甚为烦恼和痛苦，因此，颈部按摩器应运而生。目前，对于人体的颈部的按摩主要有人为按摩和机械按摩，人为按摩为人工劳动，其受人为因素影响较大，按摩质量上很难到达保证，而且需要到制定的服务场所，且还需要有专业的人士方可，不能随时随地的按摩；而对于机械按摩，现有的颈部按摩器太原工业学院毕业设计3的结构大多都不能根据用户颈部的粗细来适应地调整两按摩头间的距离，而使用者的颈部有粗有细，若两按摩头间的距离相对使用者的颈部来说偏大，会按摩不到或按摩力度不够，若偏小，会使得按摩力度太大，从而不能到达很好的按摩效果。关键在于现有的颈部按摩器一般以按摩头的侧面对颈部进行挤压式按摩，这种按摩方式需要的动力较大，所以需要配置的马达及其他结构都比较笨重，从而是整体结构笨重，不方便使用和携带。本设计可用按摩头进行接触揉捏式按摩，可根据不同人需要调整按摩头间的距离，且成本较低，可以满足大众需要。1.4 有关颈部按摩器结构及成本国内概况（1）按摩椅按摩椅制造商主要集中在广东、浙江和福建，山东和北京的产量也在上升。价格从 400 元到 35000 元都有，但是大多都在 3000 到 20000 元之间，一般采用铁管架、PU 革。低端产品具有基本结构和按摩功能，采用 PVC 革，靠背可手动调节内埋按摩头，仅有背部振动按摩，价格介乎 500 到 10000 元。除了振动，中端产品还有揉捏、滚法、轻拍等按摩手法。有些产品小腿架内置气囊按摩小腿。坐椅可通过气举泵调节高度和角度。椅身采用 PU 革或 PVC 革。有些产品还具有 MP3 播放等娱乐功能。高端产品价格介于 20000 至 35000 美元之间，除了中端产品的所有功能，还在扶手处内置气囊以按摩胳膊。有些产品还能配合按摩的速度和强度播放音乐，具有热疗、红外功能。椅身采用高档 PU 革和真皮。有些高档产品装有传感器，能根据用户的身体曲线量身按摩，还提供同时指压、拍打与振动等按摩手法。采用通过 RoHS 认证的马达。新推出的按摩椅还有手状塑料装置用以按摩肩部。多数中高端产品都有 USB接口、因特网连接线、收音机、扬声器、MP3 及 DVD 播放器。（2）按摩垫、枕颈部按摩垫使用方便，可以和按摩椅相媲美，同时小巧轻便，受欢迎程度不断升温，产品线年增一到二成。此类产品具有振动、抚推、轻拍等按摩手法，通常带有汽车电源插头。有时为了促销，会做成色彩丰富的心型和水果造型。低端产品在100 元以下，仅有振动功能，表面采用 PVC、T/C 或者等级较低的桃皮绒，缝纫粗糙易破损。采用低密度海绵填充，长久使用后会变形。马达和电子元件在本地采购、产品无认证、使用寿命不到一年。中端产品介乎 100 到 300 元之间，采用 PU 革面或太原工业学院毕业设计4柔软桃皮绒及高回弹海绵。有些产品具有收音机、MP3 播放器等娱乐功能，按摩手法包括振动、揉捏、轻拍等。马达和电子元件有质量认证，寿命可达两年。高端按摩垫在 300 元以上，采用真皮和记忆海绵，后者能够迎合人体曲线，不易变形。可采用无线遥控器设置多种按摩程序，内置收音机和 MP3 播放器。1.5 本文研究的主要内容本文从利用仿生学入手模仿人手揉捏动作，研究颈部按摩器结构基本方案，重点在按摩机构的工作原理设计及其结构设计，强度计算及校核。（1）根据课题要求进行调查研究，了解按摩器的工作原理及结构特点；（2）拟定并论证方案，进行工作装置关键部分机械工作原理设计，确定主要技术参数；（3）完成按摩器结构设计，进行工作装置关键部分结构设计，及强度计算绘制结构装配图；（4）按摩器主要零件设计，绘制零件图。太原工业学院毕业设计52 总体传动方案确定2.1 传动类型的确定常见的传动形式有机械传动、液压传动、气压传动、电气传动。其中：机械传动主要有齿轮传动、蜗杆传动、链传动、带传动、螺旋传动。不同的传动方式有不同的优缺点。液压传动传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小，速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快。液压传动因有相对运动表面不可避免地存在泄漏，液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低。气压传动以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送，比液压、电子、电气控制优越，成本低，过载能自动保护。但是由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差，噪声较大。电气传动精确度高、节省能源、精密控制、改善环保水平、降低噪音、节约成本。但是其机械特性小，稳定性差、传递功率小且只能用于调速要求不高的场合。因为气压传动和液压传动仅动力原件就要占用很大的体积，电气传动需要较高电压来满足工作条件，且设计成本有限采用传统的机械传动就可以满足要求。2.2 传动结构的确定 颈部按摩器结构类似于传统机械领域减速器结构，可采用多种传动方案，采用如齿轮传动，带传动，链传动，蜗杆传动均可以。但由于链传动噪声较大且有多边形效应，带传动效率很低故均不采用。本设计一亮点为便携性，故要合理安排各传动零件。若采用单极蜗杆或齿轮传动，首先按摩头距离难以满足要求，若加大零件尺寸则传动所占体积较大，而且与电动机相连接会使按摩器过宽。所以采用考虑两级传动，若采用两级齿轮传动同样与电动机输出轴相连接也会使得按摩器过宽。要克服这一问题考虑蜗轮蜗杆传动，它适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力，这样可以使电动机纵向放置。太原工业学院毕业设计6利用锥齿轮也可以将电动机横向放置，但两个按摩头需要两个电动机分别带动，为节省成本和空间不采用锥齿轮传动。故拟采用蜗杆减速和齿轮减速的方案进行设计，传动装置一端连接动力装置，另一端连接按摩头。为了改善灵活性，即可以根据用户的需要调节按摩头的距离，拟采用类似于门转动时可绕合页转动的形式。按摩器由“两翼”组成，两按摩头分别装在“两翼”两翼可按轴心旋转一定的角度，轴心处装有扭矩弹簧，用以恢复原来的角度。太原工业学院毕业设计73 动力装置的选择3.1 确定电动机功率根据市场调查，市场上大部分各类按摩器均为交流电源，所以功率较大。本设计考虑到为便携式按摩器，拟采用直流电源，而且颈部为人体较为敏感的部位，所需力度不是很大。选取电动机功率时根据按摩器能达到的最大力度来设计计算，初拟颈部按摩头的最大转速为 150 ，根据所设计按摩头，与颈部所接触的部分转速为：minrsmsc025.21605按摩头头部与颈部皮肤接触，查阅相关资料，根据人体皮肤的阻尼系数，需要克服摩擦力和压力，每个单个按摩头头部大致需要 25N 的力17。工作装置所需功率 ： 1 wPkwvF10其中 ， ，工作装置的效率本例考虑蜗轮蜗杆齿NFw254sm/25.轮及其轴承的效率双头蜗杆效率为 0.80，齿轮传动效率为 0.96，滚动轴承的效率为0.99，电动机输出轴与蜗杆轴的效率 0.97。73.098.0968.3w所以工作装置所需的功率为： wvFPw42.375.01因载荷平稳，为防止皮肤粗糙或按摩器佩戴不当引起过载，选电动机的额定功率 为 5.0w。所以电动机选择“华锐”牌型号 545，额定功率为 5w，其额定转速为mP3000rpm，基本尺寸为 37.5*30。电动机的安装结构型式以及其中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可由表查得。3.2 电源的确定根据电动机功率选择可以反复充电放电的锂电池供电，因为锂电池能量比较高、使用寿命长，使用寿命可达到 6 年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池 1C（100%DOD）充太原工业学院毕业设计8放电，有可以使用 10，000 次的记录，自放电率很低，重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的 1/6-1/5，绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，使用额定电压为 4.2V 的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在 1.5-2.5 个小时内就充满电。所以选取“3.7V、2000mAh”的电池，并选配与之适应的充电器。太原工业学院毕业设计94 传动装置的设计计算4.1 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比从电动机 3000rpm 到按摩头转速 150rpm，总传动比达到 1：20，直接利用单机减速（蜗轮蜗杆减速）可达到要求，但是这中方案会使传动零件过大，且两按摩头间距离达不到要求，所以采用蜗轮蜗杆减速和圆柱齿轮减速的二级减速装置。蜗轮蜗杆的传动比可以大一些，传动比为 1：10，为避免传动效率过小，所以采用双头蜗杆传动。圆柱直齿轮传动比为 1：2。4.2 计算传动装置的运动参数各轴的转速如下：蜗杆轴 min/301rn高速轴 i/012ri低速轴 in/5323in4.3 蜗杆传动的设计计算（1）选择蜗杆传动类型根据 GB/T100851988 的推荐，采用渐开线蜗杆(ZI) 。（2）选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，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 4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。（3）按齿面接触疲劳强度进行设计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。由传动中心距：太原工业学院毕业设计101322)(HPEKTa确定作用在蜗轮上的转矩 2按 ，估取效率 =0.8，则21mNn 74.15309.159.P095.T-11 3.28.0. -5252确定载荷系数 K因工作载荷有轻微冲击，取载荷分布不均系数 =11；取使用系数 1；15.A由于转速不高，冲击不大，可取动载系数 1；05.1v则由 1。2.0.Av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 1。21a确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 的比值 =0.25，取 =3.331。1dad1确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，砂模铸造， 蜗杆螺旋齿面硬度小于45HRC，可查得蜗轮的基本许用应力 =150 1。a应力循环次数：372 10256.341060 hLjn寿命系数 82.5.87HN则 a9.106太原工业学院毕业设计11计算中心距 ma025.98.12360.32.1取中心距 a=20mm，因 i=10，取模数 m=1mm， 蜗杆分度圆直径 =8mm 这时 =0.41dad1查得接触系数 =2.741。因为 ，因此以上计算结果可用。（3）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 蜗杆轴向尺距 mm4；14.3.ma直径系数 ；10q齿顶圆直径 4；mhdaa 028齿根圆直径 4；cf 6.512.1 分度圆导程角 4；0542蜗杆轴向齿厚 mm4。7.1.3mSa 蜗轮蜗轮齿数 ；20Z变位系数 mm；5.演算传动比 ，这时传动误差比为 ，是允许的；121zi 0蜗轮分度圆直径 mm4；20md蜗轮喉圆直径 =20+21(1.5-0.5)=22mm4；2aah蜗轮齿根圆直径 4；mff 8.152.05.12 蜗轮咽喉母圆半径 4。drag 902（5）校核齿根弯曲疲劳强度1FFaFYmdKT213.太原工业学院毕业设计12当量齿数 1；98.24.1cos0332v根据 查得齿形系数: 1；,5.022vX65.32FaY螺旋角系数 ；84.01.14Y许用弯曲应力: 4；FNFK由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 =29 1；FMPa寿命系数 1；43.01256.109796KFN；MPaF843.2所以 可见弯曲强度是满足的。MPa58.43.010.5（6）验算效率 4；vtan96.已知 =21.8； ； 与相对滑动速度 有关。054821 vfarctnsVsmdVs /352.18os1063cos6用插值法查得 =0.02681， 代入式中得 =0.93，大于原估计值，因此vf 0v不用重算。（7）精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从 GB/T100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8 级精度，侧隙种类为 f，标注为 8f GB/T100891988。查得蜗杆的齿厚公差为 =71m4， 蜗轮的齿厚公差为 =140m4；1s2s蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为 1.6m4， 蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为 1.6m 和 3.2m4。（8）计算蜗轮上的力NdTFa 975.384.122太原工业学院毕业设计13NdTFt 835.1.272tr 9.0tan.an4.4 齿轮传动的设计计算1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用直齿圆柱齿轮传动；（2）选用 8 级精度；（3）材料选择：选择小齿轮材料为 HT250，硬度为 170HBS，大齿轮材料为 HT300，硬度为 210BS1，二者材料硬度差为 40HBS；（4）试选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数为 。201z 8042z2、按齿面接触强度设计按设计计算公式进行试算，即 2.32 1td1 321HEdZuKT（1）确定公式内的各计算数值试选载荷系数 Kt1.3计算小齿轮传递的转矩。mNn 3.127308.9159.P1095.T-1选取尺宽系数 d0.51查得材料的弹性影响系数 121a9.7MPZE按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 MPa，大齿轮的解除疲劳3801limH强度极限 MPa1；402limH计算应力循环次数60n1jLh 60 300 1 （4 365 2）5.2561N710772 0628.05.太原工业学院毕业设计14查得接触疲劳寿命系数: 1， 11HNK2HN计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1，安全系数 S1，MPaH380lim1K42li（2）计算试算小齿轮分度圆直径 d1t，代入 中较小的值。由H 1td13212. HEdtZuTK= =10.91mm3 23809.75.0.计算圆周速度 VV= = =0.17m/s 416ndt 16.计算齿宽 bb=d =0.510.91mm=5.455mmt1计算齿宽与齿高之比 h模数 = = =0.5455mmtm1zdt20.9齿高 =2.250.545mm=1.227mmt.5h=4.445b计算载荷系数。根据 v=0.17m/s，8 级精度，动载系数 =1.051；vK直齿轮 =1；FHK查得使用系数 KA=11；8 级精度小齿轮相对支撑非对称布置时， =1.4501；H由 b/h， =1.450；H太原工业学院毕业设计15=1.401；FK故载荷系数 = =11.0311.450=1.49。HVAK按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：= = mm=11.41mm 11d3/tt 3.1/49.10计算模数 m m = mm=0.57mm1z2.43、按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为m 1321FSadYzKT（1）确定公式内的各计算数值查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 =100Mpa、大齿轮的弯曲疲劳极限强度1FE=110MPa1；2FE弯曲寿命系数 =0.97、 =0.981；1FNK2FN计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 =（ ）/S= =69.28Mpa1FE1FEN4.1097= （ ）/S= =77Mpa 1。22K8计算载荷系数 K= =11.0311.450=1.49HVA查取应力校正系数查得 =1.55； =1.67 11SaY2Sa查取齿形系数查得 ； =2.40 180.1Fa2Fa计算大、小齿轮的并 加以比较FSaY太原工业学院毕业设计16= =0.06261FSaY 28.6950= =0.05202FSa 74大齿轮的数值大。(2)设计计算m =0.49mm 132062.5.03.1749对结果进行处理取 m=0.6mm小齿轮齿数 = /m=10.91/0.6=18.18（取 20）1Zd大齿轮齿数 = =2 20=402i4、几何尺寸和力的计算(1)计算中心距a=( + )/2=(12+24)/2=18mm1d2(2)计算大、小齿轮相关直径小齿轮分度圆直径 = m=20 0.6=12mm 3 ；1dZ大齿轮分度圆直径 = m=40 0.6=24mm 3；2小齿轮齿顶圆直径 3；mmhaa 2.1360211 小齿轮齿根圆直径 3；cdf 56.10.大齿顶圆直径 3；aa .5.422 大齿根圆直径 3；mcmhf .2.0612(3)计算齿轮宽度b=d =6mm1d（4）力的大小NTF2.13.723t t 7.0tan.anr太原工业学院毕业设计175、小结由此设计有模数 分度圆直径 齿宽 齿数小齿轮 0.6 12 6 20大齿轮 0.6 24 6 405.0 轴的设计计算太原工业学院毕业设计185.1 蜗杆轴的设计（1）蜗杆轴与电机输出轴可与电动机输出轴用联轴器相联，采用微型膜片联轴器，具体型号为 EKL 型紧凑型。在蜗杆轴的另一端采用带有外环的套筒通过壳体定位，滚动轴承装在套筒内，通过蜗杆轴轴肩固定。右侧轴承右端通过壳体固定，左侧通过轴肩固定。为保证蜗杆与蜗轮具有足够的接触长度，以及避免安装误差，所以传动螺旋线部分取 15mm。套筒外装有扭矩弹簧，用于调节按摩器角度。（2）轴的结构设计图 5.1 蜗杆轴结构简图1-2 段用于安装联轴器 3mm，轴颈为 3mm；2-3 段用于安装深沟球轴承，型号选为 1000084，轴承左端通过轴肩固定，右端通过轴承端盖固定。取本段长度为 5mm，与深沟球轴承相配合的轴颈为4mm；3-4 段、5-6 段为避免与蜗杆啮合蜗轮与壳体相触且要求蜗杆与蜗轮啮合位置居中，各取 4mm，1mm 轴颈为 5mm；4-5 段为蜗杆螺旋线部分取 17mm。所以高速轴总长为: m3174537654321 LLL取轴端倒角为 1.2*45，各轴肩处的圆角为 1.6。5.2 高速轴的设计1、总结以上的数据。太原工业学院毕业设计19功率 转矩 转速3.96W 127.33Nmm 300r/min2、初步确定轴的直径初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为 45 号钢。由公式 ，但传递功率很小，所以初选轴颈 4mm.3dNP3、选轴承根据轴颈选深沟球轴承 1000084，通过查手册5得 d=4mm，B=3mm。4、由于轴上小齿轮 e 1.6 ，所以将轴做成齿轮轴10。tm5、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案由于小齿轮做成齿轮轴，轴上只需安装蜗轮和定位套筒以及轴承。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度图5.2 高速轴结构简图L= + + =18mm1B2 54321LL761-2 段轴我们取为 4mm ，直径 4mm ，与 1-2 相配合的为深沟球轴承，右端用壳太原工业学院毕业设计20体定位，左端通过轴肩定位。：2-3 段取 1mm，直径 6mm；4-5 段取 1mm，直径 6mm。：5-6 段取 4mm，直径 5mm，蜗轮左端用套筒定位，右端通过轴肩进行定位。：6-7 段取 4mm，直径 4mm，与 6-7 段相配合的为深沟球轴承，左端通过轴承定位，右端
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