【JX317】两轮车轴心锁的设计[FY+RW]
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【JX317】两轮车轴心锁的设计[FY+RW],jx317,车轴,设计,fy,rw
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湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 两轮车轴心锁的设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963303 姓 名： 章越 指导教师： 秦衡峰 完成日期： 2012 年 5 月 20 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 两轮车轴心锁的设计 学号： 2008963303 姓名： 章越 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 秦衡峰老师 系主任： 周友行老师 一、主要内容及基本要求 主要内容： 两轮车轴心锁是以电动机为动力，从电机出来通过联轴器从而能带动齿轮，再通过带传动将动力传导到锁芯机构的蜗轮上，然后通过蜗轮转动带动锁杆左右移动，当锁杆移动进入花鼓轴俩片牙中，从而卡住花鼓轴的转动，这样就能轻松锁住车轮。本轴心锁的移动动力有一个的直 流电机驱动，使得动力稳定而且合适。 基本要求： 总传动比 i=nm/440/160=9 i= 高速级传动比 低速级传动比 二、重点研究的问题 两轮车轴心锁的结构设计和参数确定； 蜗轮和锁杆的选择和参数计算； 电机的选取； 锁芯结构的设计等 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 熟悉课题、调研、收集资料、撰写开题报告 第 1 2 方案设计 第 3 3 总体设计、设计计算 第 6 4 绘装配图及主要零件图 第 8 5 撰写说明书、翻译资料、准备答辩 第 11 6 7 8 四 、应收集的资料及主要参考文献 1 中国标准出版社第三编辑室摩托车国家标准汇编 /零部件卷 2007 1 版北京：中国标准出版社， 2007 2 闻邦椿 机械设计手册 5 版北京：机械工业出版社， 2010 3 周良德，等现代工程图学 2 版湖南：湖南科学技术出版社， 2008 4 孙桓，等机械原理 7 版北京：高等教育出版社， 2005 5 濮良贵，等机械设计 8 版北京：高等教育出版社， 2005 6 苏旭平工程材料湖南湘潭大学出版社， 2008 7 刘洪文材料力学 4 版北京高等教育出版社， 2004 8 王永华现代电气控制及 用技术 2 版北京北京航空航天大学 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963303 姓名 章越 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设 计）题目： 两轮车轴心锁的设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （ 设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 本设计选题综合性较强，符合机械专业培养目标和要求；题目难度适中，与工业生产实际结合紧密。该生具有较强的查阅文献和综合归纳资料的能力，综合应用本科所学知识能力较强；计算机应用能力较好，英文水 平及应用不错。 论文立论正确，论述比较充分，整体结构尚可；设计与计算科学，技术用语准确，图纸完备，引文规范。论文文字通顺，该设计具有一定的实际应用价值。同意参加答辨。 评阅人： 2012 年 月 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963303 姓名： 章越 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 25 页 图 表 4 张 论文（设计）题目： 两轮车轴心锁的设计 内容提要： 本课题对两轮车轴心锁进行分析设计，主要是关键部位的结构设计，主要完成以下研究内容： 2） 传动机构 传动机构由二级齿轮传动构成，主要研究如何齿轮传动的平稳，确保传动部分安全 2锁芯部分 锁芯部分主要包括一个蜗杆与锁杆啮合，主要研究锁杆在蜗杆转动下带动其左右移动来锁住车轮。 3控制部分 控制部分主要包括微型电机与电路板等，主要研究如何保证两轮车轴心锁按指令运行进行锁车。 4电源部分 电源 部分主要就是电池，主要研究如何保证两轮车轴心锁最大范围内对锁芯的控制。 预计达到的目标：通过此次毕业设计对两轮车轴心锁有了个较深入的理解，自己能够对两轮车轴心锁各个部分系统进行简单分析设计，为自己日后在此方面的研究打下一个坚实的基础。在此次设计中能够熟练的利用三维建模软件对一些机构及复杂的系统进行计算机模拟和仿真来解决一些困难的问题。 关键理论和技术指标：主要是在长 52的轴心锁的体积下布置好传动机构、锁芯、控制部分及电源部分，而轴心锁的关键锁芯机构的设计则是本次设计的创新。考虑到蜗轮带动锁 杆的左右运动来锁紧车轮，还需考虑花鼓轴的设计，花鼓轴的一端有俩个牙型设计，用来卡住旋转出来的锁杆。 指导教师评语 指导教师： 2012 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 2012 年 月 日 答辩委员会意见 经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为 答辩委员会主任： 年 月 日 目录 摘要 . 1 . 2 一、设计背景 . 3 二、结构简图 . 4 三、两轮车轴心锁的工作原理 . 5 四、主要构件 . 5 五、传动装置 . 6 六、执行装置 . 16 七、传动结构装配图 . 18 八、装夹配件 . 19 九、锁体装配结构图 . 21 十、毕业设计总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录 24 1 两轮车轴心锁的设计 摘要 如今， 随着人们生活水平的提高，如何实现家庭 电动车和自行车 防盗这一问题也变的 很重要 ，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜， 轴心锁 由于其保密 性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。 从传统的老式自行车锁仅仅是用来锁住自行车三脚架与车轮，使车轮不转动，从而起到防盗的目的。然后相继出现自行车钢丝锁这种锁的整条钢丝绳约一米二左右，由于其钢丝绳较长，可以把自行车锁在栏杆柱子上，弱点较多，如不能防技术性开启，不能防剪钢筋钳来剪断钢丝绳；不能防腐蚀，防钻及其氧焊，还有以后出来的新型两轮车防撬锁，整个锁除了钥匙孔外，其他部位上基本没有缝隙，而且锁壳是全钢的，较为坚固。所以比一般的锁不容易被撬。 本实用新型防盗轴心锁是一种有效防止车辆被盗的锁定 机构，包括轴套体中部的支撑轴，其特征在于：所述轴套体的中部的支撑轴的中心设有可转动的锁芯，在所述的锁芯旁，设有锁定转动的锁销，在所述的轴套体上设有与锁销相对应的锁槽，配合锁销锁定。 本文先对防盗轴心锁的特性进行介绍，对其结构进行分析。然后在通过计算其齿轮传动力的讨论，并通过计算齿轮的扭矩及其硬度的测试。电机的功率及其齿轮的传动比定出齿轮的齿数，大小，完成两轮车轴心锁的设计。 关键词 ： 防盗 ； 锁芯 ；齿轮；传统的锁；齿轮传动比；齿轮的设计 2 of of is of to to by of of is to so of on if a in to of is So is an to of of in as in of s a to on on of of to by of by of 3 一、设计背景 摩托车及其自行车等两轮车作为一种简便的机动车辆，在我国大部分地区特别是农村地区得到了广泛的使用。在道路状况不好的山区和一些特殊场所，摩托车更是最主要的交通工具。 摩托车价格比较昂贵，车身质量较轻易于被盗成为小偷盗窃的主要目标。一些摩 托车主为了保障自身的财产安全在使用摩托车配备的车头锁的同时还用钢质 U 型锁锁住摩托车的车轮。虽然做了种种防盗措施，然而摩托车盗窃事件还是时有发生，给使用者造成了经济损失。 现在市面上使用的常规的车头锁因其电路部分容易破换不仅在面对小偷是无能为力也经常在摩托车的使用中出现了车锁电路老化坏掉的情况。这样，怎么能保障我们的摩托车的安全呢。常规的锁，不管其采用什么原理和结构，锁体总是暴露在外面，且使用钥匙开锁使得锁具容易被小偷的开锁工具即俗称的万能钥匙打开。在这种情况下，面对手段高明的小偷，要让车子的安全得到保障，首 先就得保障锁体本身的安全。什么样的锁能不被小偷破坏，不被小偷的开锁工具打开呢？首先，要使锁具结构不被外力强行破坏掉，就得让锁体藏身于一个坚固的环境里。结合摩托车被锁止的对象是车轮，我们便想到锁体可以安装在车轮轴中。对于不能使用常规开锁方法开锁的问题，我们结合现在的轿车的开门锁，很快便想到了用遥控电路控制上锁和开锁。就这样，摩托车轴心锁的基本构思便有了。 4 二、结构简图 图 2心锁结构简图 图 2心锁立体简图（正） 5 三、两轮车轴心锁的工作原理 原理是通过遥控装置控制电机转动来带动齿轮进行传动力，然后在杆与涡轮啮合作用下带动推杆前后运动，杆在螺纹作用下可以来回的运动，当销杆伸出去的时候卡在花鼓轴上阻止了整个车轮的转动，同样的道理，当使用遥控装置控制电机转动在带动齿轮的转动，然后涡轮旋转，杆在螺纹的作用下向后倒退，当销杆退回到原位置的时候则车轮可以自由的转动。 四、主要构件 在轴心锁整个装置里，主要零件有电机、主轴、深沟球轴承、轴套、齿轮、联轴器、涡轮、推杆、螺钉、螺栓等组成。 （一）电机 在轴心锁中的电机是选用的微型电机 机型号 选用微型电机参数： 型号 定电压 V） 额定转速 1440（ 外形尺寸 额定功率 2（ W） （二）深沟球轴承 选用的轴承根据主轴的大小进行配合，轴承代号 6205 B=15d=25D=52滚动轴承是支撑旋转轴的标准组件，它具有摩擦 阻力小，效率高，结构紧凑维护简单等优点。在大多数机器中得到广泛的应用。 （三）轴套 轴套的作用是用来定位轴承，紧贴着轴承，也可以固定轴承，使其不能旋转出主轴。 (四）联轴器 联轴器选用有弹性元件的挠性联轴器，此联轴器结构简单制造容易，装拆更换弹性元件方便，有微量补充俩轴线偏移和缓冲吸震能力，主要用于载荷比较平稳，启动频繁，对缓冲要求不高的中、低轴系转动，工作温度 (五 )齿轮 齿轮是机器中应用最广泛的一种传动零件，用来传动动力，改变旋转方向和速度。此轴心锁中选用的是圆柱齿轮和涡轮进行传动 动力。 （六）推杆 推杆是轴心锁中的关键零件，是这个锁的锁芯。通过涡轮带动推杆的来回移动，然后推杆卡在花鼓轴端的牙上锁定，是两轮车的车轮锁住。 （七）螺钉 6 螺钉选用的是通孔，用于固定电机，及其电路板的位置 。 五、传动装置 （一）总传动比及其分配 总传动比 i=nm/440/160=9 i=i2 高速级传动比 （二）各轴转速计算 (根据 、 、 轴 ) n =1440r/ /1440/n =n /轴功率计算 各轴功率、转速、转矩列表如下 : 表 1： 轴 号 功率 P（ 转速 n（ r/ 转矩 T（ 440 三）圆柱直齿轮传动的设计计算 1、高速级 1） 小齿轮 40 60 大齿轮 45 调质 40 2）初步计算 齿宽系数 d：由表 12 d=1 7 接触疲劳极限 图 C） 20 90 步计算的许用接触应力 H: 720=648 590=531 计 =10） 初步计算小轮直径 23 2d 5 3 12T 初步确定齿宽： 3） 圆周速度 ： = s/ 0 060 1 4 4 0 060 精度等级：由表 12轮齿数 Z： 取 3，则 模数 m： 2 o o s 1212 2 螺旋角 a r c c o sa r c c o s mm ：（和估计值接近） 使用系数 :28 动载荷系数 图 间载荷分配系数 先求 194 1 0 0 K 761231(co s)2111( （表 12 （表 12 st st ct 0t a （表 12 os/c os/c o 表 12A 10122H ）（ ）094949494 322 ） （载荷系数 K： （ 12 弹性系数 表 12点区域系数 图 合度系数 Z：由式 12 ,取 ,1故 )11(3 (34 o sc o s: 12 接触应力最小安全系数 表 12力循环次数 8000123005 10 91 9212 N：由图 用接触应力 H: S Zm （ 12 H m i n 22l i 验算接触应力： 0 9 计算结果表明，接触疲劳强度符合要求；否则，应调整齿轮参 数或改变齿轮材料，并再次进行验算。 4） 实际分度 圆直径 d: 4230 8 中心距 a: 72/25894(2/)21( ） 齿宽 b: 49411 5） 齿形系数 :o sc o s 331 ZZ o sc o s 332 ZZ 重合度系数 :Y co s)11(o s)231( 12 螺旋角系数 1, （ 12 m i Y（ 12 齿间载荷分配系数 : 图 94/ 载荷系数 K: 弯曲疲劳极限 :图 c）得 M 弯曲最小安全系数 :2弯曲寿命系数 : N ，尺寸系数 :： 用弯曲应力 F: 10 M P 600m i i (12 M P 450m i i 验算弯曲强度： 11 M P 小齿轮 40 60 大齿轮 45 调质 40 2初步计算 齿宽系数 d：由表 12 d=1 接触疲劳极限 图 C） 20 90 步计算的许用接触应力 H: 720=648 （ 12 590=531 表 12 2（估计 =10） 初步计算小轮直径 23 2d 5312T 初步确定齿宽： 01 1 011d （ 12 圆周速度 ： = 00601d 精度等级：由表 12轮齿数 Z： 取 7，则 7 3 模数 m： 1 o o s 1111 2 螺旋角 a r c c o sa r c c o s ：（和估计值接近） 11 使用系数 :2载荷系数 图 间载荷分配系数 由表 12求 261110 1 0 0 0 9 2 K 1 1 . 8 4co 741271(co s)2111( 0s 0 （表 12 （表 12 . 9 420co st st ct a （表 12 os/c os/c 6 由此得： o 表 12A 10122H ）（ ）0110110110110 322 ） （载荷系数 K： （ 12 弹性系数 表 12点区域系数 图 合度系数 Z：由式 12 ,取 ,1故 )11(3 (34 o sc o s: 1 0 12 接触应力最小安全系数 表 12力循环次数 8000123005 10 81 8312 N：由图 用接触应力 H: H m i n 11l i （ 12 H m i n 22l i 验算接触应 力： 01 0 0 9110 2 12 计算结果表明，接触疲劳强度符合要求；否则，应调整齿轮参 数或改变齿轮材料，并再次进行验算。 实际分度圆直径 d: 中心距 a: 062/302110(2/)21( ） 齿宽 b: 101 1011 齿形系数 :o sc o s 331 ZZ o sc o s 332 ZZ 重合度系数 :Y co s)11(o s)741271( 12 螺旋角系数 1, （ 12 m i Y（ 12 齿间载荷分配系数 : 图 110/ 载荷系数 K: 弯曲疲劳极限 :图 c）得 M 弯曲最小安全系数 :2弯曲寿命系数 : N ，尺寸系数 :： 13 许用弯曲应力 F: M P 600m i i (12 M P 450m i i 验算弯曲强度： 11 M P 1112212 六、执行装置 轴心锁的执行装置是由传动丝杠、锁杆和轮轴孔处的锁孔构成。这三个部件中，锁孔是在车轮的加工过程中完成的。同时，因为要安装轴 心锁的而要留出安装空间的轮轴孔车轮也是特制的，在课程设计中便不再涉及。 （一）传动丝杠： 图 6动丝杠 传动丝杠采用梯形螺纹 大径 D=14径 1 线数 n=1 螺距 P=4 旋向右旋 因为工作时受力不大，转速较低。所以，材料使用 45 号钢。 （二）锁杆 14 图 6杆整体结构 材质 锁杆是完成上锁的部件，要有足够的强度来保证其在使用过程中不被破坏。故对材料的强度和刚度要求较高，使用硬质合金钢。 (三 )锁杆啮合卡盘 锁杆卡盘部分与螺纹丝杠啮合，其与梯形螺纹啮合的部分参数与丝杠的螺纹参数一直，使其在传动过程中能模拟螺纹螺杆的传动运动，保 证锁杆上锁和开锁的过程中运动平稳。 （四）主轴 15 七、传动结构装配图 16 八、装夹配件 (一 )装夹片 1 2 3 （二）装夹螺杆 （三
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