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外文翻译资料 1 单片集成 术 在过去的 20 年中， 术已成为集成电路主要制造工艺，制造成本下降的同时，成品率和产量也得到很大提高， 艺将继续以增加集成度和减小特制尺寸向前发展。当今，成工艺不仅被利用在集成电路设计上，而且，也被利用在很多微传感器和微执行器上，这样可以把微传感器与集成电路集成在一起，构成功能强大的智能传感器。随着微传感应用范围的不断扩大，对传感器的要求也越来越高，对未来微传感器的主要要求是：微型化和集成化；低功耗和低成本；高精度和长寿命；多功能和智能化。硅微机械和集成电路的一体 化集成，可以满足上述要求。目前，集成传感器的产品多数采用混合集成，单片集成的比例很小。而实现单片集成是实现传感器智能化的关键，特别是单片集成 感器技术也是当今片上系统芯片能否实现的关键技术之一。可见，对各种单片集成 术难点进行分析以及给出目前已有的各种单片集成 术是非常必要的。 术的优势和面临的挑战 实现 同工作是分别制造 感器和 成电路，然后，从各自的晶片切开，固定在一个共同的衬底上，并且，连线键合，这样就实现两者的集成，这就 是所谓的混合（ 法。这种方法不会产生 造过程对 路的污染，同时，两者生产过程互不干扰。但是，由于信号经过键合点和引线，导致在高频应用时，信号传输质量下降，并且，开发两套生产线增加了产品的成本。为了解决一些性能问题，并降低制造成本，提出把 分做在和 路同一块衬底上，也就是产生了与 艺兼容单片集成 术或叫 术。这种方法相对混合方法总的来说有如下优势：第一，性能能得到很大的提高，因为寄生电容和串扰现象可以显著减小；第二，混合方法需要复 杂的封装技术以减小传感器接口的影响，而单片集成方法需要的封装技术相对简单，所以，降低传感器成本；第三，单片集成传感器技术也是阵列传感器的需要，是克服阵列传感器与外围译码电路互连瓶颈的一种有效方法；第四，开发单片集成 品比开发混合 品所需的时间短，而且，开发成本低。 单片集成 术根据 件部分与 路部分加工顺序不同可以分为前 混合 后 成方法。 法是 在加工完 路的硅片上，通过一些附加 细加工技术以实现单片集成 统，目前，单片集成 术主要以这种方法为主。 法主要问题是 为严重的是后面高温 艺金属化不兼容。以目前研究最多的多晶硅作为结构层的 磷硅玻璃致密化退火温度为 950，而使作为结构层多晶硅的应力退火温度则达到1050，这将使 件结深发生迁移。特别是 800时浅结器件的结深迁移就会影响器件外文翻译资料 2 的 性能。另一方面，采用常规铝金属化工艺时，当温度达到 400， 路可靠性将受到严重的影响。从以上可以看出：如何克服后面高温 结构加工温度对前面的已加工完的 路影响是解决单片集成 统关键所在。目前，国际上解决这个问题基本是通过 3 种方式：第一种是以难熔金属化互连代替铝金属化互连，如，伯克利大学的以钨代替铝金属互连方案，这样提高容忍后续加工 需的高温；第二种方式是通过寻找低制作温度且机械性能优良的材料代替多晶硅作为结构层材料；第三种方式是利用 身已有结构层作 为 构层。 成方法是先制造 构后制造 路，这种集成 术虽然克服法中 温工艺对 路的影响，但由于存在垂直的微结构，所以，存在传感器与电路互连台阶覆盖性问题，而且，在 路工艺过程中对微结构的保护也是一个需要考虑的问题。甚至已优化微调的 艺流程，例如：栅氧化可能被重掺杂的结构层影响。另外， 艺过程中不能有任何的金属或其他的材料，如压电材料聚合物等，使得这种方法只适合一些特殊应用。 在 路生产过程中插入一些 细加工工艺来实现单片集成 方法。这种方法已很成熟，并已有很多商品化产品，也是研究最早一种单片集成方法，是解决 法存在问题有效方法，但是，由于需要对现有的标准 艺进行较大的修改，因此，这种方法的使用有一定限制。 主要技术现状 目前，单片集成 术主要以 术为主，通过一系列的与 艺兼容的表面微细加工和体加工实现单片集成 可分为 2 种 ：一种是在 构层上面再淀积一层结构层的微加工；另一种是直接以 有的结构层作为 构层的微加工。 积新的结构材料作 构的集成技术 晶硅作为结构层的集成表面微细加工技术 这种工艺典型代表是伯克利大学开发模块集成 艺（ 这种方法是以多晶硅为微结构层，磷硅玻璃（ 为牺牲层的表面微细加工技术。采用难熔金属钨的金属化互连代替铝金属化 互连以承受后面的生产多晶硅微结构所需要的高温，但是，在 600时，钨容易与硅形成反应，伯克利大学是通过在接触孔上放一层 挡层来解决这一问题的。 艺基本流程是：完成钨金属化的 艺后，淀积 300 10温氧化物（ 然后，低压化学气相淀积 200 10氮化硅薄膜保护已生产的 路，腐蚀完微结构与 路的接触孔后，淀积第 1 层现场掺杂多晶硅（ 350 10为 路与微结构的互连线，再在上面淀积1的 为牺牲层以及淀积厚度为 2晶 硅结构层。通过在第 2 层多晶硅上再淀积外文翻译资料 3 一层 及在氮气环境下的 1000快速退火 1降低作为结构层的多晶硅应力。最后，刻蚀多晶硅结构图形以及腐蚀掉其下面的牺牲层（ 释放微结构。 其他材料作结构层集成表面微细加工技术 多晶硅锗不仅有与多晶硅相似的优良机械性能，而且，淀积温度低与 艺兼容，所以，目前被广泛研究。伯克利大学开发的基于硅锗结构层的工艺与 艺基本相似。主要技术革新：第一，保护层采用不同的材料，以前 艺采用 835的 化硅，而 现在则是采用两层 中间夹一层不定型硅（ 为 路保护层，其中， 两步淀积，第一步淀积在 450；第二步淀积则在 410，这样温度是不会损坏铝金属化 二，采用低淀积温度多晶硅锗作为结构层材料，其低压化学气相淀积（ 度只有 400，采用快速退火温度也仅为 550，时间为 30s。而 艺淀积多晶硅结构温度则超过 600。从以上两点可知，由于整个后续 工温度不超过 450，所以，不会对铝金属化互连 路产生很大的影响。 采用铝作为 结构层材料也会获得很大成功，最为成功的是德州仪器开发低温表面微细加工技术，并用这种技术成功生产了数字微镜设备（ 技术革新主要表现在采用溅射铝作为结构层材料，并且，采用光致抗蚀剂作为牺牲层，这种低温后处理使得已生产的下面 。 锆钛酸铅（ 材料因具有优良的压电性能、热释电性能、铁电性能和介电性能而被广泛应用在铁电存储器中以及作为高介质材料。同时，还可以利用锆钛酸铅压电效应制作微传感器以及微执行器。 膜工艺与硅集成工艺兼容，如，目前的基于金属有机化学气相淀积（ 法制作 膜温度已降低到 43075，这个温度还在降低，因此，采用这种材料作为结构层是很有希望与 艺集成的。 原 构层作 构的集成技术 牲铝的微加工技术 如果 属化合物用作牺牲材料，则可能存在和 艺完全兼容的表面微细加工丁艺，这种方法被称作牺牲铝蚀刻（ 在许多 采用了两层由铝合金构成的金属层。第 1 层金属作为牺牲层被清除，可以制造出电介质金属化合物；第 2 层由金属和钝化物组成，第 2 层金属介于两个电介质之间，适当结构化后，便可以作为反射镜、电极、热电阻或电热调节器。其基本工艺过程包括：（ 1）保护电气连接触点不受到蚀刻；（ 2）腐蚀牺牲铝层；（ 3）涮洗清除徼结构里面的蚀刻剂；（ 4）烘干微机构。 晶体硅活化蚀刻和金属化法 外文翻译资料 4 单体硅活化蚀刻和金属化法（ 用于制造，梁、桥这样的结构，甚至可以用单晶硅制造更复杂的结构。这种方法始于制造完的 路 硅片，首先，淀积一层覆盖接触孔的氧化硅，这层氧化物保护 通过反应离子蚀刻（ 形化这层氧化物遮蔽层；然后， 度可达到 10化硅薄膜淀积下来，覆盖在侧面和水平面上。通过反应离子蚀刻掉水平面上的氧化物，而使竖直面受到保护，第二次反应离子蚀刻硅；最后，各向同性蚀刻硅，释放出悬浮的微结构，同时，蚀刻接触孔氧化物，并溅射金属，这层金属化淀积物使大纵横比的粱变成电容性元素，用厚的抗蚀剂作掩蔽模图形化金属层。由于 每一步均在低于 300的温度下进行的 ，因此，是与 路兼容的。 纵横比的 艺 学开发的与 容干法蚀刻方法，它应用各向同性硅蚀刻产生绝缘薄膜， 质和金属化层在这个工艺中不仅用作金属互连，而且，还作为微机械结构尾。基本工艺过程为：首先，标准的 艺采用三层金属 工艺实现；其次，金属层1 和 2 被用作电活性层，而第 3 层作为微机械加工的蚀刻掩模。应用化合物 反应离子蚀刻（ 使整个芯片上的钝化层被清除掉，在第 3 层金属断开区域， 膜夹层被一直蚀刻至基底，而上面覆盖有第 3 层金属的 膜夹层则保留完好；最后，采用离子在不蚀刻微结构侧壁情况下各向同性蚀刻硅衬底。狭窄的绝缘层和导电层融为一体制造出梁和桥，例如：梳状驱动器这样的微结构。 加工 艺 主要是通过蚀刻硅衬底等体加工技术来形成所需的 构，这种技术主要以苏黎世大学为主。可以从正面蚀刻硅衬底，也可以从反面蚀刻硅衬底，利用各向异性腐蚀（ 100）方向的特性，从硅的正面蚀刻是可以得到未封闭的微结构，如，梁和支撑膜等，可选用的蚀刻剂可 以是氢氧化四甲基铵水溶液（ 乙烯二胺溶液（ 通过从已完成的硅片背部蚀该硅片可以得到封闭的介电薄膜，需要一个额外的掩模定义膜片的大小，通常采用的烛刻剂是 采用 法蚀刻的 艺也得到很大的发展。 一种各向异性硅蚀刻剂，蚀刻速度很高，它是惰性气体氙的一种稀有化合物。 不蚀刻 缘层，也不蚀刻铝合金金属化合物，因此，和 全兼容。经过适当的区域设计、连接和加掩模，在指定部位打开绝缘层，使基底硅局部暴露给蚀刻剂。因为 不蚀刻陶瓷，也不 蚀刻塑料，从而适合集成 系统的微加工。使用这种方法可在已完成的 片上无掩模蚀刻出微机构。 外文翻译资料 5 单片集成 术已开发 10 多年了，已得到了迅猛发展，也涌现出各种 造服务组织和企业，从而可以获得一些组织或直接由特殊集成电路制造商提供 工。代表微系统 术发展方向的组织包括美国的 欧洲的 国北卡罗纳州的 成微系统公司除了提供基本的 艺以外，还提供体微加工和表面徽加工、 艺以及多用户微机电 系统工艺等；美国桑迪亚国家实验室开发的超平面多层多晶硅工艺也已商品化；在欧洲从事特殊应用集成电路制造技术研究的包括奥地利微系统公司和瑞士的 电子公司。还有很多基于传感器的特殊硅工艺也已经被研究出来，如，德国的罗伯特博施公司和挪威的 司等。从目前来看，集成 术将有如下趋势： （ 1） 成方法仍将是未来的主要开发技术，并将现有实验室已开发的各种片集成 术产业化； （ 2）在集成 统上集成更多的复杂的电路包括数字接口和微控制器，这样得到 功能更强大、价格便宜的智能系统； （ 3）开发封装技术保护 片免受环境的影响，不仅需要开发适应 成系统的封装，而且，也需要开发能适应封装的单片 成技术。 单片集成 实现智能传感器的关键，也是 发展的一个重要方向。虽然目前各种方法都还存在一些问题，但是，随着对其不断的研究与 艺兼容性各种问题也会一一解决。本文对单片集成 术对工艺提出的要求进行了讨论，并对目前各种单片集成 艺流程进行了介绍，同时，还给出未来单片集成 术未来发 展趋势。 外文翻译资料 1 n 0 a at to of a be in of to be in so it be a of of of of - of to At of of a of is to in is s of of is 1. in a is t to in in of to to of In to to do in a is or be be to is 文翻译资料 2 is to an of a to be is in of to at in is in of an on is of In as of of 50 to a of 050 , In 00 On 00 , be we to on of is to At is to is of of to is by as is to as a is to to of of of in 文翻译资料 3 on is a to be of In of or as so in to to a of of is of a is to to or of is t to a of on to be is in to a is as of of of as is of at is as a he A of to of of 00 , by in a to is of 00 10 00 10of 1 350 10 of in to a SG as a um 外文翻译资料 4 2 of a .5 as as in 000 as a to of of of is at of 35 is it is a TO is a as a in of in 50 ; in 10 , of as a of 00 of 0 s. of 00 . we 50 , of as a be a is in of as as a of an of is in as as At we as on ZT 文翻译资料 5 30 5 , is of as is a to to of f of be is In of by a 1 as a of of 2as a or (1) of 2) (3) (4)be be to at nd of a of to it of IE of up 0 of in By of to a to be of of a at of to of a of As 00 is in as a to .5 外文翻译资料 6 as as a of 2 to be in to 2 in to of as to to be in a 100) in of of be as of be or of of be of a of of is is an of at it is an C or in so to is In of be 0 of a be or C to of of in 文翻译资料 7 as as of in s s (1) to be of (2) in so a (3) to a to to to of is to C is an be In to of a at of 外文翻译资料 1 片集成 术 In 0 a at to of a be in of to be in so it be a of of of of - of to At of of a of is to in is s of of is 在过去的 20 年中， 术已成为集成电路主要制造工艺 ，制造成本下降的同时，成品率和产量也得到很大提高， 艺将继续以增加集成度和减小特制尺寸向前发展。当今，成工艺不仅被利用在集成电路设计上，而且，也被利用在很多微传感器和微执行器上，这样可以把微传感器与集成电路集成在一起，构成功能强大的智能传感器。随着微传感应用范围的不断扩大，对传感器的要求也越来越高，对未来微传感器的主要要求是：微型化和集成化；低功耗和低成本；高精度和长寿命；多功能和智能化。硅微机械和集成电路的一体化集成，可以满足上述要求。目前，集成传感器的产品多数采用混合集成，单片集成的比 例很小。而实现单片集成是实现传感器智能化的关键，特别是单片集成 感器技术也是当今片上系统芯片能否实现的关键技术之一。可见，对各种单片集成 术难点进行分析以及给出目前已有的各种单片集成 术是非常必要的。 术的优势和面临的挑战 外文翻译资料 2 in a is t to in in of to to of In to to do in a is or be be to is is to an of a to 实现 同工作是分别制造 感器和 成电路，然后，从各自的晶片切开，固定在一个共同的衬底上，并且，连线键合，这样就实现两者的集成，这就是所谓的混合（ 法。这种方法不会产生 造过程对 路的污染，同时，两者生产过程互不干扰。但是，由于信号经过键合点和引线，导致在高频应用时，信号传输质量下降，并且，开发两套生产线增 加了产品的成本。为了解决一些性能问题，并降低制造成本，提出把 分做在和 路同一块衬底上，也就是产生了与 艺兼容单片集成 术或叫 术。这种方法相对混合方法总的来说有如下优势：第一，性能能得到很大的提高，因为寄生电容和串扰现象可以显著减小；第二，混合方法需要复杂的封装技术以减小传感器接口的影响，而单片集成方法需要的封装技术相对简单，所以，降低传感器成本；第三，单片集成传感器技术也是阵列传感器的需要，是克服阵列传感器与外围译码电路互连瓶颈的一种有效方法；第四，开发 单片集成 品比开发混合 品所需的时间短，而且，开发成本低。 外文翻译资料 3 be 单片集成 术根据 件部分与 路部分加工顺序不同可以分为前 混合 后 成方法。 is in of to at in is in of an on is of In as of of 50 to a of 050 , In 00 On 00 , be we to on of is to At is to is of of to is by as is to as a 法是在加工 完 路的硅片上，通过一些附加 细加工技术以实现单片集成 统，目前，单片集成 术主要以这种方法为主。 法主要问题是 为严重的是后面高温 艺金属化不兼容。以目前研究最多的多晶硅作为结构层的 磷硅玻璃致密化退火温度为 950，而使作为结构层多晶硅的应力退火温度则达到1050，这将使 件结深发生迁移。特别是 800时浅结器件的结深迁移就会影响器件外文翻译资料 4 的性能。 另一方面，采用常规铝金属化工艺时，当温度达到 400， 路可靠性将受到严重的影响。从以上可以看出：如何克服后面高温 结构加工温度对前面的已加工完的 路影响是解决单片集成 统关键所在。目前，国际上解决这个问题基本是通过 3 种方式：第一种是以难熔金属化互连代替铝金属化互连，如，伯克利大学的以钨代替铝金属互连方案，这样提高容忍后续加工 需的高温；第二种方式是通过寻找低制作温度且机械性能优良的材料代替多晶硅作为结构层材料；第三种方式是利用 身已有结构层作为 构层。 is to to of of of in on is a to be of In of or as so 成方法是先制造 构后制造 路，这种集成 术虽然克服法中 温工艺对 路的影响，但由于存在垂直的微结构，所以，存在传感器与电路互连台阶覆盖性问题，而且，在 路工艺过程中对微结构的保护也是一个需要考虑的问题。甚至已优化微调的 艺流程，例如：栅氧化可能被重掺杂的结构层影响。另外， 艺过程中不能有任何的金属或其他的材料，如压电材料聚合物等，使得这种方法只适合一些特殊应用。 in to to a of of is of a is to to or of is 在 路生产过程中插入一些 细加工工艺来实现单片集成 方法。这种方法已很成熟，并已有很多商品化产品，也是研究最早一种单片集成方法，是解决 法存在问题有效方法，但是，由于需要对现有的标准 艺进行较大的修改，因此，这种方法的使用有一定限制。 外文翻译资料 5 片集成 主要技术现状 At to a of on to be is in to a is as of 目前，单片集成 术主要以 术为主，通过一系列的与 艺兼容的表面微细加工和体加工实现单片集成 可分为 2 种：一种是在 构层上面再淀积一层结构层的微加工；另一种是直接以 有的结构层作为 构层的微加工。 of of 积新的结构材料作 构的集成技术 as 多晶硅作为结构层的集成表面微细加工技术 is of at is as a he A of to of of 00 , by in a to is of 00 10 00 10of 1 350 10 of in to a SG as a um 2 of a .5 as as in 000 as a to of b e l o w t h e s a c r i f i c e s ( P S G ) f o r t h e r e l e a s e o f m i c r o - s t r u c t u r e . 外文翻译资料 6 这种工艺典型代表是伯克利大学开发模块集成 艺（ 这种方法是以多晶硅为微结构层，磷硅玻璃（ 为牺牲层的表面微细加工技术。采用难熔金属钨的金属化互连代替铝金属化互连以承受后面的生产多晶硅微结构所需要的高温，但是，在 600时，钨容易与硅形成反应，伯克 利大学是通过在接触孔上放一层 挡层来解决这一问题的。 艺基本流程是：完成钨金属化的 艺后，淀积 300 10温氧化物（ 然后，低压化学气相淀积 200 10氮化硅薄膜保护已生产的 路，腐蚀完微结构与 路的接触孔后，淀积第 1 层现场掺杂多晶硅（ 350 10为 路与微结构的互连线，再在上面淀积1的 为牺牲层以及淀积厚度为 2晶硅结构层。通过在第 2 层多晶硅上再淀积一层 及在氮气环境下的 1000快 速退火 1降低作为结构层的多晶硅应力。最后，刻蚀多晶硅结构图形以及腐蚀掉其下面的牺牲层（ 释放微结构。 of 以其他材料作结构层集成表面微细加工技术 is at of 35 is it is a TO is a as a in of in 50 ; in 10 , of as a of 00 of 0 s. of 00 . we 50 , of 多晶硅锗不仅有与多晶硅相似的优良机械性能，而且，淀积温度低与 艺兼容，所以，目前被广泛研究。伯克利大学开发的基于硅锗结构层的工艺与 艺基本相似。主要技术革新：第一，保护层采用不同的材料，以前 艺采用 835的 化硅，而现在则是采用两层 中间夹一层不定型硅（ 为 路保护 层，其中， 两步淀积，第一步淀积在 450；第二步淀积则在 410，这样温度是不会损坏铝金属化 7 电路；第二，采用低淀积温度多晶硅锗作为结构层材料，其低压化学气相淀积（ 度只有 400，采用快速退火温度也仅为 550，时间为 30s。而 艺淀积多晶硅结构温度则超过 600。从以上两点可知，由于整个后续 工温度不超过 450，所以，不会对铝金属化互连 路产生很大的影响。 as a be a is in of as as a 采用铝作为结构层材料也会获得很大成功，最为成功的是德州仪器开发低温表面微细加工技术，并用这种技术成功生产了数字微镜设备（ 技术革新主要表现在采用溅射铝作为结构层材料，并且，采用光致抗蚀剂作为牺牲层，这种低温后处理使得已生产的下面 。 of an of is in as as At we as on ZT 30 5 , is of as is a 锆钛酸铅（ 材料因具有优良的压电性能、热释电性能、铁电性能和介电性能而被广泛应用在铁电存储器中以及作为高介质材料。同时，还可以利用锆钛酸铅压电效应制作微传感器以及微执行器。 膜工艺与硅集成工艺兼容，如，目前的基于金属有机化学气相淀积（ 法制作 膜温度已降低到 43075，这个温度还在降低，因此，采用这种材料作为结构层是很有希望与 艺集成的。 to to of 原 构层作 构的集成技术 牺牲铝的微加工技术 外文翻译资料 8 of be is In of by a 1 as a of of 2as a or (1) of 2) (3) (4)如果 属化合物用作牺牲材料，则可能存在和 艺完全兼容的表面微细加工丁艺，这种方法被称作牺牲铝蚀刻（ 在许多 采用了两层由铝合金构成的金属层。第 1 层金属作为牺牲层被清除，可以制造出电介质金属化合物；第 2 层由金属和钝化物组成，第 2 层金属介于两个电介质之间，适当结构化后，便可以作为反射镜、电极、热电阻或电热调节器。其基本工艺过程包括：（ 1）保护电气连接触点不受到蚀刻；（ 2）腐蚀牺牲铝层；（ 3）涮洗清除徼结构里面 的蚀刻剂；（ 4）烘干微机构。 晶体硅活化蚀刻和金属化法 be be to at nd of a of to it of IE of up 0 of in By of to a to be of of a at of to of a of As 00 is 外文翻译资料 9 单体硅活化蚀刻和金属化法（ 用于制造，梁、桥这样的结构，甚至可以用单晶硅制造更复杂的结构。这种方法始于制造完的 路硅片，首先，淀积一层覆盖接触孔的氧化硅，这层氧化物保护 通过反应离子蚀刻（ 形化这层氧化物遮蔽层；然后， 度 可达到 10化硅薄膜淀积下来，覆盖在侧面和水平面上。通过反应离子蚀刻掉水平面上的氧化物，而使竖直面受到保护，第二次反应离子蚀刻硅；最后，各向同性蚀刻硅，释放出悬浮的微结构，同时，蚀刻接触孔氧化物，并溅射金属，这层金属化淀积物使大纵横比的粱变成电容性元素，用厚的抗蚀剂作掩蔽模图形化金属层。由于 每一步均在低于 300的温度下进行的，因此，是与 路兼容的。 大纵横比的 艺 in as a to .5 as as a of 2 to be in to 2 in to 学开发的与 容干法蚀刻方法，它应用各向同性硅蚀刻产生绝缘薄膜， 质和金属化层在这个工艺中不仅用作金属互连，而且，还作为微机械结构尾。基本工艺过程为：首先，标准的 艺采用三层金属 工艺实现；其次，金属层1 和 2 被用作电活性层，而第 3 层作为微机械加工的蚀刻掩模。应用化合物 反应离子蚀刻（ 使整个芯片上的钝化层被清除掉，在第 3 层金属断开区域， 膜夹层被一直蚀刻至基底，而上面覆盖有第 3 层金属的 膜 夹层则保留完好；最后，采用离子在不蚀刻微结构侧壁情况下各向同性蚀刻硅衬底。狭窄的绝缘层和导电层融为一体制造出梁和桥，例如：梳状驱动器这样的微结构。 体加工 艺 外文翻译资料 10 of as t研究内容： 1 工作原理及工艺动作过程 小型电动机驱动减速装置使机构带着晒衣架先从上向下移动到一定位置，待衣物架好后，再上升，最后将晒衣架横向送出室外晒衣。 2原始数据及要求 1）晒衣架初始高度： 2）晒衣架下降的最低高度： ）运动速度： 4）电动机转速： 4000r/ 5）上升和下降与送出动作要缓慢平稳，结构简单，机构有自锁功能。 1）拟定运动方案。 2）进行机械传动系统的设计。 3）确定机构运动学尺寸。 4）画出机构运动简图。 1 毕业 设计 自动晾衣架设计 题 目 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日 2 自动晾衣架设计 摘要 ： 晾衣架最简单的一种是一根竹竿固定或悬挂在屋顶板下、窗外等地方；现在的居民很多是在天花板下焊接一根铁管作为晾衣架的挂具，晾衣服时，必须将衣服一件一件地穿上衣架，再用杈子将衣服挂在铁管上，工作效率低，又不方便，时常将衣服掉地弄脏，而且还不能充分利用阳光。而目前市场上所卖的自动晾衣架只能满足单一的升降或单一的 收缩功能，但升降功能只能解决挂衣服费力的问题却不能很好的利用阳光资源，而收缩功能刚好相反，只能解决充分利用阳光资源但不能解决费力这个问题。 3 目 录 摘要 . 1 1 绪论 . 5 自动晾衣架在生产和生活中的作用和意义 . 5 自动晾衣架国内研究发展情况 . 5 自动晾衣架国外发展现状和发展趋向 . 5 课题条件 . 9 2 自动晾衣架设计方案及方案的对比和确定 . 10 案一 . 10 方案二 . 13 案的对比和确定 . 17 第 3 章 自动晾衣架设计主要结构的计算 . 18 动晾衣架的设计参数要求 . 18 进电机的选型 . 18 轮蜗杆减速器的计算 . 错误 !未定义书签。 剪叉式自动晾衣架结构分析 . 错误 !未定义书签。 叉式自动晾衣架的运动分析 . 错误 !未定义书签。 剪叉式自动晾衣架的动力分析 . 18 剪叉式自动晾衣架参数的确定 . 错误 !未定义书签。 本几何尺寸的确定 . 错误 !未定义书签。 剪叉式自动晾衣架的校核 . 41 各铰接点的受力分析 . 错误 !未定义书签。 各铰接点销的选择与校核 . 41 叉臂的强度校核 . 41 4 自动晾衣架设计三维建模及仿真动画 . 51 维建模 . 错误 !未定义书签。 动学分析的简介 . 错误 !未定义书签。 4 真动画 . 错误 !未定义书签。 总结 . 53 致 谢 . 54 参考文献 . 55 自动晾衣架设计 毕业设计论文 5 1 绪论 自动晾衣架 在生产和生活中的作用和意义 自动晾衣架 不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用。给我们带来的利益是非常的多。 自动晾衣架 的功 能特色是非常多的， 自动晾衣架 就如电梯的性能大同小异，我们在使用 自动晾衣架 的时候也可以针对自己的需求对 自动晾衣架 进行设置。可见 自动晾衣架 对我们作用是相当的大。 自动晾衣架 在我们生产中的应用已经非常的普遍了，而且在我们生产中有着重要的作用，尤其是货物高空操作。 现在经济不断的发展，顺应社会的需求，生产力不断的加大，所以 自动晾衣架 在我们进行高空操作的时候就给我们带来的重要的作用。 自动晾衣架 就是上下操作，而且可以给我们提供一个安全稳定。 自动晾衣架 国内研究发展情况 据权威媒体调查统计： “自动 升降晾衣架 市场需求量将以每年 30%的速度复数增长，这将是家装建材行业最后一块蛋糕 ”。自动升降晾衣架现代家庭必需品，有房就有晾衣架，发展潜力非常大。随着中国城市化进程的快速推进，在城市生活的人口将越来越多，城市里每一套房子都将会安装自动升降晾衣架，市场容量巨大。 随着市场竞争水平不断的提高，行业内真正有市场运作能力的企业将有机会形成强势突围，引领行业从价格竞争到品牌竞争的良性发展，最终成为行业内核心领 导 品牌。国内现有自动升降晾衣架配件生产厂商约 2000 家，市场品牌良莠不齐， 99%的品牌都停留在拼价格、拼成本的低端竞争水平，现有晾衣架品牌厂商几 乎都以生产为主 (一个企业的配件种类就多大几千种，生产管理杂乱，缺少管理人才，更缺少市场营销人才 )，很少关注市场竞争，市场竞争大多停留在低价格的自 然销售状态，代理商个人能力决定品牌在当地的市场占有率。 自动晾衣架 国外 发展现状和发展趋向 在中国， 晾 衣架 ” 一般意指 “ 升降 晾衣架 ” ，或所谓的自动 晾衣架 。分手动、电动两种。手动（手摇）较为普及。电动之所以未能普及推广，这是由于整个 晾衣架 行业技术上的不成熟以及售后服务的局限 毕竟是镶在天花板上，不像小家电一样容易 6 搬移去维修保养。因而目前，还是手动（手摇）为市场的主导。 晾衣架 行业历史及现状 晾衣架 是中国一大特色产品，该 晾衣架 行业形成至今已有十多年时间，从开创至今技术不断改进和变革，其基本组成为：手摇器（负责升降、自锁），钢丝，转向器，顶座，晾杆，衣架。手摇器是 晾衣架 ” 的核心部件，相当于汽 支架 的发动机！备受关注。经历了数年的磨合， 晾衣架 行业质量逐渐趋 向稳定。 晾衣架 作为每天使用的家居用品，如今已经成为许多家庭的生活必需品。作为消费者来说，选择品牌关键是货真价实。其结构、用料、做工等均是不可或缺的商品组成部分，质量和售后服务更是该 晾衣架 行业生产商生存与发展的永恒构成。 晾衣架 如今，已经不仅仅是一个晾衣服的工具。 晾衣架 ，发展到今天，已经不仅仅是一个晾衣服的工具。除了实用性很强外，更是一个颇具装饰性的。 晾衣架 行业发展及未来 晾衣架 不仅仅是一个装饰品，更是一个功能性的产品。目前 晾衣架 的功能 ” 已经普遍得到消费者的认可，已经形成一个 晾衣架 行业。回归产品本身 走质量、特色路线：不断改良、创新，引领 晾衣架 行业重新重视质量。实用的产品，质量才是永恒的。只有质量被大众接收， 晾衣架 行业才可持续健康发展。换言之，只要功能、质量普遍被认可， 晾衣架 将会成为居民生活一个必需品。而竞争激烈的未来，特色将是吸引顾客的重要要素！ 电动晾衣架 用电机驱动，且功能多样，又称电动晾衣 机。根据 “ 潇湘 ” 网友的研究，电动晾衣架最精辟的定义就是升降机械。作为家电，它的正式名称应该叫电动晾衣机。 第一代电动晾衣架由主机系统、升降系统、晾衣系统三部分组成。主机组要由吸顶承重、动力系统、控制系统、照明等组成 ；升降系统由钢丝绳和铝制 缩架构成；晾衣系统由架托和晾杆组成。电动晾衣架的基本功能是为家庭和旅馆等各类用户提供自动化的晾衣、晾被等解决方案。 第一代电动晾衣架对现代生活最大的贡献是高品质生活的舒适性。一旦使用过电动晾衣架晾衣，人类就会习惯于现代生活 “懒惰性 ”的惬意。对老人、小孩、孕妇、弱势人群 而言这是一种现代必需型家电。 电动晾衣架集成照明、居家装饰、安全防护等增值功能；适用于别墅、度假村、公寓楼自动晾衣架设计 毕业设计论文 7 和各类中高端住宅小区；一般安装在阳台或者靠近窗户的屋顶上。它是一个颇具装饰性的产品，已经成为阳台上一道亮丽的风景线。 第一代电动晾衣架的散件成本大约为三百到四百元，销售价格最高为三千多元，它创造了家电行业百分之一千利润神话。毒品级的利润吸引了大量的粗制烂造的手工作坊加入，他们唯一的目的就是捞一把就走。 根据未经证实的国家统计局资料， 2010 年电动晾衣架销售 60 万台， 2013 年预测将达 91万台， 2014 年 将超过百万规模。 目前，第二代电动晾衣架已经出现。产品高品质高性能低成本，这是革命性的创造发明。第一代电动晾衣架经销商普遍采用 “懒人 ”营销模式，夸大产品功能，隐瞒产品缺陷，谋求低成本低品质高暴利高价格的营销模式。他们往往推出了各种光怪华丽的技术和功能指标。 1、尽量包装电动晾衣架的外壳。为了让消费者多掏钱，采用豪华的设计，用铝镁合金材质制作机身，外观看上去经典简约、流线时尚；晾杆采用航空铝材或者不锈钢增加视觉冲击效果。 2、最求高利润千方百计提升利润来源。增加各种名称的 “技术 ”如：智能技术、消毒、风干、防风 架、矢量平衡升降技术、负离子净化等等，这些功能繁杂完全是废物功能甚至危害人身健康。 3、漏洞百出的宣传，缺乏专业营销广告。没有任何一家企业经过信用评估，没有任何一家企业请过国家质检总局测试过产品性能。 为了识别无良厂商和黑心经销商的宣传，特向广大消费者提供第一代产品功能的善意提示。 A：紫外消毒功能。紫外线本身适用于餐具消毒，对衣服等消毒能力很差，这是设计者无知用错了地方。紫外消毒必须垂直辐射接触面，衣服的褶皱和垂直挂塞影响消毒效果，至于衣物内面更是无法消毒。 在家电里面，最佳的消毒方式是在洗衣机中洗涤的同 时，靠洗涤液或者消毒液对衣物从内到外的全方位消毒。电动晾衣架的紫外消毒灯发出的高强度辐射对人或者动物的眼睛有严重危害，紫外线对皮肤有致癌作用，辐射还会对高档毛料、丝绸、皮草造成老化、脆化等危害。不要听信厂商欺骗宣传，为了自身安全千万不要选用。如果遇到伤害可以索取赔偿。 8 B：风干和烘干系统。没有正确利用水汽蒸发原理，靠电脑风扇吹干衣服，这是一种笑话。电动晾衣架的本质是利用阳光晾晒衣服，人工干衣完全可以用高效率的烘干机。 C：障碍安全问题：晾杆升降过程中可能会遇到障碍物或者拉扯，这个时候要及时停机保护。目前的机 械式遇阻停机功能仅能部分实现失载停机。如果遇到障碍物体重压式的晾杆障碍，还是会造成人或者机器损伤。 D：风阻安全问题：钢丝绳和伸缩架组成的悬吊结构，纵向和横向摆动大。遇到大风不管哪种摆动都可能照成衣服吹落，晾杆砸坏阳台玻璃或者伤人的问题。 E：产品质量问题：电动晾衣架的行业平均全寿命使用故障在 10%左右，家电标准是千分之三。独立的消费者组织评估，家电在实际使用过程中存在在不可抗拒外在力量和顾客非法操作的情况，这不是产品本身设计缺陷，国际水准的家电的实际使用故障率不超过 1%。 F：负离子功能。阳台空气经常流通 ，质量不差，怕的是外来污染空气。负离子根本无法有效净化空气中的有毒有害成分。目前家庭级的空气净化装置从效率和成本来说都没有有效解决手段。这又是一个废物功能。 G：红外遥控功能。一种最普通的家电技术，包装后诡称为智能控制技术，不知道智能在哪一点。 H：节能环保。很多生产商连环保科学定义都不知道，省电不等于环保，第一代电动晾衣架企业没有任何一家有能力设计出节电技术。 第一代电动晾衣架行业的企业非常弱小，绝大多数企业都是几个人十几个人的手工作坊，最多企业的年产不过数万台。从业人员良莠不齐，缺乏国际水准的设计人员。 相比家电行业百万的入门门槛，整个行业都是弱、小、散的发展状态。 这些微小型企业严重缺乏信用机制的建立，无论广告和产品都等同于保健产品的信用等级，消费者千万要注意自我保护。 国内具备电动晾衣机生产能力的厂家成百上千。大多数企业既做手摇晾衣架、同时又做着电动晾衣架。多数企业主是文盲和半文盲，绝大多数企业都是代工和贴牌，不 懂技术研发，不懂研发管理，有个业余级的外观设计就以为很有实力。没有一家企业达到家电企业的标准，没有一家企业能够做到 3C 整机认证，没有一家企业为自 己的信用过失和技术过失向消费者道过谦。 行业发 展从开拓期走向大规模制造的启动期，技术研发成了竞争胜负的关键。电动晾衣自动晾衣架设计 毕业设计论文 9 机本质是白色家电中低档制造工业，技术水平不需要很高。 目前行业内最领先的设计师，有人第一个完成电动晾衣架工业行业各种定义理论研究。一门学科能成为科学，它的第一个定义必须科学。目前有人把电动晾衣架行业理论研究从经验积累提高到现代工科水准。 有优秀的设计师第一个规划新一代产品的主要性能指标和发展方向。采用欧美国家研发竞争模式已经开发出第二代、第三 代、第四代电动晾衣架核心机并申请专利。新的换代产品升降平稳迅速，安全性能达到欧美以人为本的标准， 产品质量等够达到家电行业标准，成本一代比一代低， 这是无法逾越的竞争优势。我们期待这个行业能成为中国原产第一个的新型家电行业，也期待中国人为世界贡献了第一个新的家电行业。 课题条件 自 随着经济的发展，科学技术的进步，社会竞争也越来越激烈，为了提高企业生产速度，减轻工 人的劳动强度，并且实现生产过程的自动化，人们设计了可以减少人力物力并且能够出色完成任务的 自动晾衣架 。 自动晾衣架 的种类比较繁多，根据不同的用途、自动晾衣架 的结构、动力传递形式以及规格会有不同的选择和设计。 机械传动方式的特点是零件加工相对 要求不高、结构较简单、加工容易、维修方便、适应环境能力强、抗冲击性能好、可实现准确到位，并有自锁功能、不污染环境。研制安全、可靠的电机驱动的剪叉式 自动晾衣架 ，将有利于保证高空作业的安全，具有一定的实用价值。 具体研究内容及要求包括： 1. 查找相关文献，分析 自动晾衣架 的研究现状和发展趋势。 2. 设计剪叉式 自动晾衣架 的机械结构，并根据设计要求选用元器件和校核结构件强度。 10 2 自动晾衣架设计方案及方案的对比和确定 案 一 从既可以升降又可以收缩这一方向，我们首先想到的是四杆机构，如图 1通 过双摇杆机构（ 1）与（ 3）带动（ 2）由竖直位置转动到水平位置，以实现升降的过程，（ 2）上带有导轨，可以实现收缩的功能，在水平位置时，通过（ 4）挡板，使其固定。 图 1 讲到固定的问题，我们又想到了四杆机构中的死点，如图 2用摇杆作为原动件可以使其固定在阳台外侧。 图 2 传动问题，我们想到可以用直齿轮传动、蜗轮蜗杆、斜齿轮传动等。原动力的提供，可以通过电机，或者人工手柄的形式。图 3 蜗轮蜗杆传动： 自动晾衣架设计 毕业设计论文 11 图 3 综合以上的想法，我们有了初步的目标，即通过电动机的带动，使蜗轮蜗杆传动，带动四杆转动，从而带动衣架上 升，再利用死点使其固定在最高点。再通过拉动绳索通过滑轮使装在带有导轨的连杆上的晾衣杆运动。 图 4是在最低点时挂衣服状态。 图 4 挂好衣服后，通电后，电动机工作，带动晾衣架转动到最高点。图 5是在最高点并且在阳台外侧晾晒的状态。若为阴天，则可以通过手动的方式，转动手柄，利用摩擦力的作用，使得绳子带动晾衣杆（ 2）运动到阳台内侧，避免淋雨。 12 图 5 图 6 图 6侧为俯视图，此时晾衣杆在阳台内侧。右侧的图为手动机构以解决滑动的问题。 工作原理 过程一： 过程二： 电动机 减速器 蜗杆 衣架转动 手柄 蜗杆 蜗轮 圆盘 晒衣杆滑动 自动晾衣架设计 毕业设计论文 13 过程一通过（ 9）综合箱体（含有电动机和减速器）的作用，带动（ 10）蜗杆运动，从而带动（ 8）涡轮的运动。焊接在蜗轮上的（ 5）摇杆也随着蜗轮运动，就带动整个晾衣架的运动，现升降的问题。在最高点时处于在阳台外侧工作状态。 阴天时，不让衣物在阳台外侧，通过过程二，通过手柄的摇动，使蜗杆转动，带动蜗轮转动，黏贴在蜗轮上的（ 14）圆盘也随着涡轮的转动而转动，（ 18）绷直的绳子在摩擦力的作用下带动（ 2）杆（晒衣杆）滑动。从而实现收缩的功能。 机构运动简图（图 7 图 7 方案 二 设计思路 通过在网上的 资料收集，我们小组发现目前市场上卖的伸缩晾衣架大部分是用几组杆铰接而成的，如图 8。 图 8 但上诉的机构只能满足伸缩的要求，所以我们想到螺孔与螺钉的配合，把伸缩机构装置在带有螺纹的杆件上，通过转动杆件使得整个机构上升。如图 9 示： 14 图 9 综上所述，我们小组所想的第二个方案可分为两个部分：一是通过手柄控制晾衣架的收缩，二是通过电机带动控制晾衣架的升降。如图 10，该图为装在墙壁的左侧机构，该机构为整个晾衣架机构收缩的主动机构，通过手柄带动左侧的丝杆（ 13）转动，使两边的连杆活动基座（ 9）上升，从而带 动伸缩。左右两侧都装有电动机，是对升降提供动力。图 11，图 12 分别是中间机构和右侧机构。 图 10（左侧机构） 图 11中间机构（晾衣架） 自动晾衣架设计 毕业设计论文 15 图 12右侧机构 图 13为整个晾衣架的斜视图： 图 13 运动原理 升降过程： 伸缩过程： 伸缩，主要由主机架（ 4）、衣架连杆（ 6）、旋转丝杆（ 13）、连杆活动基座（ 9）、横向晾衣杆（ 15）以及左侧导向轨（ 10）和右侧导向轨（ 20）构成；在主机架（ 4）的前端面上，上部导向轨固定基座（ 5）和下部导向轨固定基座（ 11）分别将左侧导向轨电动机 圆锥齿轮传动 旋转丝杆转动 伸缩机架升降 手柄转动 旋转丝杆转动 活动基座升降 晾衣杆伸缩 16 （ 10）和右侧导向轨（ 20）固定，左侧导向轨（ 10）和右侧导向轨（ 20）同时穿过连杆活动基座（ 9）内部的光孔，连杆活动基座（ 9）可以在左侧导向轨（ 10）和右侧导向轨（ 20）垂直滑动上；衣架连杆中心销轴（ 7）穿过衣架连杆（ 6）上的衣架连杆中心轴孔（ 8）将两个衣架连 杆（ 6）相铰连，两个相互铰连后的衣架连杆（ 6）又通过衣架连杆端部连接轴孔（ 16）和横向晾衣杆（ 15）相互铰连，最后，铰连后的衣架连杆（ 6）一端与上部导向轨固定基座（ 5）相铰连，另一端与连杆活动基座（ 9）相铰连；旋转丝杆（ 13）穿过连杆活动基座（ 9）侧面的螺纹孔，并通过丝杆上端固定基座（ 14）和丝杆下端固定基座（ 19）固定在主机架（ 4）的右侧端面上；使用时，先利用水平固定架（ 1）和垂直固定架（ 12）将主机架（ 4）固定，将需要晾晒的衣物放置在横向晾衣杆（ 15）上，转动旋转轮（ 3）可以带动旋转丝杆（ 13）旋转，在 旋转丝杆（ 13）螺纹摩擦力的作用下，连杆活动基座（ 9）在左侧导向轨（ 10）和右侧导向轨（ 20）垂直滑动上，连杆活动基座（ 9）又带动了铰连后的衣架连杆（ 6）之间的铰连运动，从而实现了晾衣架可以伸缩的目的。 升降，把伸缩的主机架（ 4）固定于升降机架，把带有螺纹瞳孔的水平固定架（ 1）与长旋转丝杆（ 26）配合，在电动机（ 23）的带动下，使圆锥齿轮（ 25）转动，再带动圆锥齿轮（ 22），从而使长旋转丝杆运动，使得，伸缩装置可以升降。 机构运动简图 伸缩机构运动简图：（图 14） 图 14 升降机构运动简图：（图 15） 自动晾衣架设计 毕业设计论文 17 图 15 案的对比和确定 具体方案 比较内容 方案一 方案二 美观程度 一般 较美观 运动难易程度 较容易 较费力 性价比 较高 较低 效率 较高 中等 占地空间 较大 较小 通过比较，主要考虑成本问题和运动难易程度问题， 决定在第 2 种方案进行改进， 通过电动机进行控制操作。 经过分析 ,决定采用如下方案设计图 ,如图所表示 : 18 第 3章 自动晾衣架设计 主要结构的计算 究内容： 1 工作原理及工艺动作过程 小型电动机驱动减速装置使机构带着晒衣架先从上向下移动到一定位置，待 衣物架好后，再上升，最后将晒衣架横向送出室外晒衣。 动晾衣架的设计参数要求 1）晒衣架初始高度： 2）晒衣架下降的最低高度： ）运动速度： 4）电动机转速： 4000r/ 5）上升和下降与送出动作要缓慢平稳，结构简单，机构有自锁功能。 具体设计方 案是：选用的电动机 由凸缘联轴器将电动机轴和准平行啮合线环面蜗杆减速器的输入轴相联接，经过减速器的减速，再有凸缘联轴器将减速器的输出轴与滚筒轴联接，将减 速器输出轴的转速传给滚筒 。 轮蜗杆减速器 设计参数要求 拟采用蜗轮蜗杆减速器，传动简图如图 自动晾衣架设计 毕业设计论文 19 图 动装置简图 1 电动机 2、 4 联轴器 3 级蜗轮蜗杆减速器 5 传动滚筒 6 输送带 需要根据工作条件进行估算来选取电动机，电动机转速： 4000r/ 初步选择 直流无刷电机 定电压 310定转速 4000定功率750W 额定 转矩 数 4级 重量 径 14轮蜗杆的传动设计 取蜗轮蜗杆的传动比为 i=50,那么输出的转速 4000/50=80r/蜗杆的材料采用 45钢，表面硬度 45轮材料采用 型铸造。 以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由 机械设计 第四版 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年 第 13章 蜗杆传动为主要依据。 具体如表 3 1： 表 5 1蜗轮蜗杆的传动设计表 项 目 计算内容 计算结果 20 中心距的计算 蜗杆副的相对滑动速度 s/ 1 19 6 参考文献 5第 37 页（ 23式） 4m/00因轴上有键槽所以 %，则 7算转矩 T=K 95509550 00因轴上有键槽所以 %，则76=67 速器箱体的结构设计 参照参考文献 机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年 第 19 页表 体的结构尺寸如表 表 体的结构尺寸 减速器箱体采用 造，必须进行去应力处理。 设计内容 计 算 公 式 计算结果 箱座壁厚度 a=225+3=12mm a 为蜗轮蜗杆中心距 取 =12盖壁厚度 1 =12=10 1=10座凸缘厚度 b b=12=18mm b=18盖凸缘厚度 b1 =10=15mm 8盖凸缘厚度 P P=12=30=30脚螺钉直径 d 20mm 0脚螺钉直径 d d=20mm d=20脚沉头座直径 0=480=48脚螺钉数目 n 取 n=4个 取 n=4 底脚凸缘尺寸（扳手空间） 21=322=302=30承旁连接螺栓直径 d1 16mm 6动晾衣架设计 毕业设计论文 27 轴承旁连接螺栓通孔直径 d1 d1=17.5 d1=承旁连接螺栓沉头座直径 0=320=32分面凸缘尺寸（扳手空间） 41=242=202=20下箱连接螺栓直径 d2 12mm 2下箱连接螺栓通孔直径 d2 d2=d2=下箱连接螺栓沉头座直径 60=26缘尺 寸（扳手空间） 01=202=162=16承盖螺钉直径和数目 n,d3 n=4, 0mm n=4 0查孔盖螺钉直径 d4 mm 锥定位销直径 d5 0.8 mm 速器中心高 H H=340=340承旁凸台半径 R R=61=16承旁凸台高度 h 由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。 取 50承端盖外径 2=轴承孔直 径 +(5 80体外壁至轴承座端面距离 K K= 810)=44=54承旁连接螺栓的距离 S 以 =180 蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离） + =561=56轮外圆与箱体内壁之间的距离 =15 1 =15轮端面与箱体内壁之间的距离 2=12 2 =12盖、机座肋厚 m1,m =m=10mm 28 m=10下尺寸以参考文献机械设计、机械设计基础课程设计 王昆等主编 高等教育出版社 1995 年 表 6蜗杆顶圆与箱座内壁的距离 6=40承端面至箱体内壁的距离 3=4底的厚度 20承盖凸缘厚度 e=1.2 2盖高度 220盖长度 （不包括凸台） 440杆中心线与箱底的距离 115座的长度 （不包括凸台） 444蜗杆轴部分的长度 460体宽度 （不包括凸台） 180底座宽度 304杆轴承座孔外伸长度 8杆轴承座长度 81杆轴承座内端面与箱体内壁距离 61 轴的校核 杆轴的强度校核 1绘轴的计算简图 在确定轴承支点位置时，应从手册上查取 于 30207型单列圆锥滚子轴承，a=16以，作为简支梁的轴的支撑跨距 23（ 20+4） +（ 20+4） = 2计算作用在轴上的力 13112 2 1 4 . 9 3 1 04 0 . 5 3 4 = 自动晾衣架设计 毕业设计论文 29 13222 2 4 9 2 . 7 4 1 01 5 9 . 4 6 6 = 21 6 1 7 9 . 8 8 2 4 2 7 5 1 . 4 6 t g t g N 3计算支点反力 水平反力： 112 7 3 6 . 6 7 3 6 8 . 3 3 522 N H N 垂直反力： 0 11119 7 . 7 521 9 5 . 54 0 . 5 3 42 7 5 1 . 4 6 9 7 . 7 5 6 1 7 9 . 8 821 9 5 . 52 0 1 6 . 3 8 0 11129 7 . 7 521 9 5 . 54 0 . 5 3 42 7 5 1 . 4 6 9 7 . 7 5 6 1 7 9 . 8 821 9 5 . 57 3 5 . 0 8 4计算弯矩，作 弯矩图 水平弯矩： 1 9 7 . 7 53 6 8 . 3 3 5 9 7 . 7 53 6 0 0 4 . 7 5H N m m垂直弯矩： 119 7 . 7 52 0 1 6 . 3 8 9 7 . 7 51 9 7 1 0 1 . 1 4 5V N m m 30 229 7 . 7 57 3 5 . 0 8 9 7 . 7 57 1 8 5 4 . 0 7V N m m合成弯矩 22H V 1 0 0 4 . 7 5 1 9 7 1 0 1 . 1 4 52 0 0 3 6 2 . 6 8 N m m左 22H V 2 0 0 4 . 7 5 7 1 8 5 4 . 0 78 0 3 7 0 . 0 8 N m m右 5扭矩图 由机械零件课程设计表 6 18 查得折算系数 1 0 8 . 7 N m m 3= 0 . 5 9 1 4 . 9 3 1 0 6校核轴的强度 由机械设计表 15 1 7 0 M 211223()2 0 0 3 6 2 . 6 8 8 8 0 8 . 70 . 1 3 5 . 0 4 74 6 . 5 9 a1，强度足够。 见图 5 自动晾衣架设计 毕业设计论文 31 F F M 的强度 轮轴的强度校核 1绘轴的计算简图 在确定轴承支点位置时，应从手册上查取 于 30212 列圆锥滚子轴承， 32 a=22为简支梁的轴的支撑 跨距 23（ 20+4） +（ 20+4） = 2计算作用在轴上的力 2 1 21 21 2 7 5 1 . 4 6 N 3计算支点反力 水平反力： 112 6 1 7 9 . 8 8 3 0 8 9 . 9 422 N H N 垂直反力： 0 22215 1 . 7 521 0 3 . 51 5 9 . 4 6 67 3 6 . 6 7 2 7 5 1 . 4 6 5 1 . 7 521 0 3 . 58 0 8 . 2 2 0 11129 7 . 7 521 9 5 . 54 0 . 5 3 42 7 5 1 . 4 6 9 7 . 7 5 6 1 7 9 . 8 821 9 5 . 57 3 5 . 0 8 4计算弯矩，作弯矩图 自动晾衣架设计 毕业设计论文 33 水平弯矩： 1 5 1 . 7 53 0 8 9 . 9 4 5 1 . 7 51 5 9 9 0 4 . 3 9 5H N m m垂直弯矩： 115 1 . 7 58 0 8 . 2 2 5 1 . 7 54 1 8 2 5 . 3 8 5V N m m225 1 . 7 51 9 4 3 . 2 4 5 1 . 7 51 0 0 5 6 2 . 6 7V
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