一种公路用电动栏杆的设计【8张CAD图纸+PDF图】
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商 丘 工学院2015-JXLW专业代码-编号本科毕业论文(设计) 一种公路用电动栏杆的设计 学 院小三号黑体居中(下同)专 业学 号学生姓名指导教师提交日期年 月 日III诚信承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。毕业论文(设计)作者签名:年月日摘 要本次设计是对一种公路用电动栏杆的设计。为了提高机器设备自动化,降低工人老动强度,本课题从实际需要出发,对一种公路用电动栏杆进行了研究设计,实现了在这里主要包括:装置设计的设计。这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练,提高了分析和解决工程技术问题的能力,并为进行一般机械的设计创造了一定条件。本论文研究内容:(1) 一种公路用电动栏杆总体结构设计。(2) 一种公路用电动栏杆工作性能分析。(3) 驱动机构的选择。(4) 一种公路用电动栏杆的传动系统、执行部件设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词:一种公路用电动栏杆, 联轴器,减速器AbstractThis design is the road to one with electric fence design. In order to improve machinery automation, reduce workers old dynamic strength, the subject from the actual needs, to one with an electric highway railing studied design, implementation here include: plant design design. The graduation of the basic skills of design work training to improve the analysis and the ability to solve technical problems and provide general mechanical design to create a certain condition.Contents of this paper:(1) A highway design with electric fence overall structure.Analysis (2) A road with electric fence performance.(3) Select the drive mechanism.(4) A highway driveline electric fence, the execution unit design.(5) Calculation of design parts design analysis and verification.(6) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and important parts of the design part of the part drawing.Keywords: one road with electric fence, coupling, reducer目 录第1章 绪论11.1 选题背景与意义11.2 电动栏杆的使用现状及发展前景11.3 主要内容21.4 拟解决的主要问题3第2章一种公路用电动栏杆结构方案设计4第3章 公路用电动栏杆传动装置设计63.1 电动机类型的选择63.2 电动机功率选择63.3 确定电动机转速63.4 总传动比8第4章动力学参数计算94.1 蜗杆蜗轮的转速94.2 功率94.3 转矩9第5章传动零件的设计计算105.1 蜗杆与蜗轮的设计计算105.1.1 选择蜗杆传动类型105.1.2 选择材料105.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计105.1.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸115.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度125.1.6 验算效率135.1.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定135.1.8 热平衡核算135.2 同步带的概述及计算135.2.1 同步带介绍135.2.2 同步带的特点145.2.3 同步带传动的主要失效形式155.2.4 同步带传动的设计准则175.2.5 同步带分类175.3 同步带传动计算175.3.1 同步带计算选型175.3.2 同步带的设计215.4 切割主轴的设计225.4.1 确定切割主轴最小直径225.4.2 求轴上的载荷235.4.3 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度245.4.4 精确校核轴的疲劳强度24第6章轴的设计计算296.1 连轴器的设计计算296.2 输入轴的设计计算296.3输出轴的设计计算32第7章 滚动轴承的选择及校核计算367.1 计算输入轴轴承367.2 计算输出轴轴承37第8章 键及联轴器连接的选择及校核计算408.1 连轴器与电机连接采用平键连接408.2 输入轴与联轴器连接采用平键连接408.3 输出轴与联轴器连接用平键连接408.4 输出轴与涡轮连接用平键连接40第9章减速器结构与润滑的概要说明419.1 箱体的结构形式和材料419.2 铸铁箱体主要结构尺寸和关系419.3 齿轮的润滑429.4 滚动轴承的润滑429.5 密封429.6 注意事项42第10章电路部分设计(单片机)4310.1 简介4310.2 系统工作原理4310.3 控制电机的软件设计4510.4 本章小结46结论47致 谢48参考文献49 第1章 绪论第1章 绪论1.1 选题背景与意义 汽车数量是由于整体经济的发展,随着交通基础设施的组成部分,同时显着在停车场的设计,合理的解决城市交通量,不仅给城市的充电,安全,必须加强正常运作的重要组成部分,提高了停车场的小区。技术的发展,社会的文明和人民的进步,已经不能满足传统停车场管理,更安全,更高效的停车场门系统和工作人员,小区物业的阻隔居民的它是为了确保安全。通过驱动电动机旋转控制,然后,在垂直和水平摆动的栏杆系统中,为了减速的电动机旋转到循环的栏杆上,是依赖于系统或机构上:电动栏杆作品。电动栏杆,自锁,反馈,有保护等功能,你需要有一个具有大量外围设备的接口。 这几年来,经济的发展很快,中国的城市化水平也加大步伐发展,以提高人民生活水平的提高,汽车的数量正在增加。截至2003年底,中国的个人汽车的所有权是12427672。在这些中,对于比一个个人汽车4890387,2002更增加了1462441,增加了42.7。1.2 电动栏杆的使用现状及发展前景 电动栏杆是为了解决停车问题,大城市的有效途径。土地资源的限制,在全市亚洲特别显示,因为在大城市的状态下,更广泛的机械式停车设备在亚洲使用,亚洲大部分地区显示当前的统计数据,日本,韩国,中国停车市场,和其他地点。该技术在亚洲的电动栏杆,从20世纪60年代机电动栏杆的研发,生产,销售,开始从事服务,已通过40多年的历史日本发源地。日本目前,该公司生产的200家企业,约生产,一直从事机械车库和设备的开发约100或更多的机器电动栏杆,和大型企业的新,你有IHI,日精,三菱重工。今年以来日本的作业机停车场,90年超过10万辆。目前日本3000000,传送主提升和电动栏杆已放置待上面使用一个机械式停车。日本,多级提升和垂直升降型,循环型,垂直循环类,其它产品级便于升降的优点。机械电动栏杆技术的韩国协会是日本技术的衍生物。自从开始在20世纪80年代到70年代中期,在行业内,消化和本地化生产后,在上世纪90年代,它开始推出开始进入使用阶段,日本技术。这些阶段为了得到政府近年来非常重要的,各种机械和电子围栏普遍发展和使用,因为它加入到韩国,增速在30左右。目前,韩国是电动栏杆行业已进入稳步发展阶段。 我们是同一种门的自动增加,在收费站的入口处并由此可以看出秋天鳟鱼同样的事情化合物的道路,这是电动栏杆。电动栏杆的发明,来缓解显著的收费站工作人员的任务,没有他们需要人工唯一的障碍,你以同样的方式和以前一样自由,吊装,它是由车辆控制下降后,就可以控制电动栅栏,你需要按时间和税收开关浪费。城市化速度加快,在中国基础设施和住房建设,越来越多的需求是通过增加停车扶手的数量相匹配车祸功能电动栅栏:车辆感应线圈面积,如果你能防止汽车爆炸栏杆臂自动抬起栏杆将在比水平臂角度15以下的范围。需要:自动泊车极,因为你经常使用,这样一来,影响到自己的生活,你会被不同程度的损坏。该碰撞要求,您将需要越来越多地处理。不管怎么样的停车场的具有电动栏杆的入口,电动栏杆是,不仅是有可能,有门的公寓,不适合停车门的各种细胞。其中,为了提高它,以改善自己的生活,为了实现长期我们,您将需要处理的影响的问题日益严重。发展前景:此前欧洲,德国,从事意大利电网和其他欧洲国家的开发和生产。好公司:我喜欢意大利Sotefin,国际米兰,巴黎德国。对于欧洲的土地资源相对丰富,但表现并不在停车场的问题十分突出,电动栅栏的应用量不是很大。此外,通路,是非常好的大多数应用程序的多个产品被转移到解除堆叠产物。德国,欧洲国家如意大利,胡同的主要产品优势。中国在80年代初的发展,它开始使用机器电动栏杆。在80年代初的阶段,尤其是汽车的家庭后,逐步扩大电动栏杆的应用,在汽车产业的发展和建筑行业,90年代以来,有,形成了引进,开发,一个新的电动栏杆行业在制造业利用有电动栏杆相结合,开发的初始阶段,已涉及约100号,生产承载目前超过50家制造商的公司。目前,逐渐重视国内研究电动栏杆,技术研究机构和众多高校进行投资的工作,它已成为电动栏杆的各个方面。这样的结构设计,控制系统,访问策略,可靠性分析,研究和生产技术,我们已经设出得了一系列的成果。与此同时,国家也提高了,这是关系到进一步发展和停车法规和行业标准,规划指导,加强技术开发和标准化,我们已经制定了一些行业标准和行业标准的电动栏杆。在另一方面,中央政府和地方政府,法律的规定,出台了一系列停车场经营计划管理的发展。自2004年以来,国家工商总局检疫质量监督检验和许可审核工作的电动栏杆的公司,而不是在2005年3月31日,规定,不得从事生产的企业的电动栏杆工作生产许可证被收购。从1980年代末,中国的停车产业在城市地区后,经过10多年的发展,已形成了现在了一定的规模,在发展的初期阶段,车库建设刚刚开始,在一些在车库中的机器的城市它仍是空白。停车产业的发展,也有一些问题还是:第一,大部分电动栏杆公司其他都是中小型企业,具有一定规模,发展不平衡,以及有关大型20大中型骨干企业弱形成的,技术,缺乏自主开发能力,依靠引进国外技术图纸,。第二,产品的范围内增加,是质量,可靠性,安全性,耐久性是一个很大的问题,有一种技术水平,很难保证产品的质量。三,停车产业的市场开始发展,竞争是残酷的,目前整体产能过剩,价格低,且部分产品,已经跌破行业平均成本你。1.3 主要内容在本设计中,包括可以成为第一个机械原理机械设计类机械工程控制,机械工程材料和机械,发展趋势,现在的文学被应用,一些国内外;第二,利用这一信息是合理的,你设计过程初步结构分析,并能够开发一种设计方案;在最后,电选择,设计,计算和动作控制,根据需要在设计处理材料以检查扶手的其它注释,我们,你可以得到一些相关文献的指导和帮助。1.4 拟解决的主要问题在早期的日子里做准备跟很多文献,以了解电动栏杆,CAD,将需要一些工具,比如自己喜欢的书,精心绘制上部分机器手册理解它的结构,以及相关的材料和引用,而且,当有必要能够选择的植物的研究,最后,在上述条件下,该项目它已经以完成必要的操作条件得到满足。47第2章一种公路用电动栏杆结构方案设计 本实用新型公开了一种电动升降栏杆,它由机架、旋转栏杆、电动机和减速箱组成,它解决了路口栏杆需人工搬动升降的问题:适用于公路、道口、车站!码头、停车场等需要控制机动车辆通行的场合,可实现远距离控制升降。图2.1方案简图电动栏杆原理:一种电动升降栏杆,其特征是:在立式机壳(5)的底部装有电机(1),电机的转动轴与设置在机壳中部的减速箱(2)的转动轴用传动带相连接,减速箱的输出轴与设置在机壳上部的可转动栏杆(3)的转动轴用传动带相连接,在机壳的上部还设有手柄(4),在机壳的下部还设有地脚螺检孔(6),在电机上还接有控制开关(7)。本实用新型涉及一种电动升降栏杆。在我国的公路道口,车站、码头、停车场经常需要使用栏截车辆停驶的栏杆,这种栏杆都是采用人三来进行转动升降,这种栏杆的缺点就是劳动强度大,升降慢,效率低,容易出事故。本实用新型的目的就是提供一种用电来驱动的电动升降栏杆,它不但可以减轻人的劳动强度,并且可以实现远距离的控制本实用新型采用如下设计来实现:先设计一个立式外壳,在外壳的底部装有电动机,在机壳的中部设有减速机构,电动机的转动轴与减速机构的输入轴用传动带相连接;在外壳的上部设有一个可转动的栏杆,可转动栏杆的转动轴端用传动带与减速机构的输出轴相连接,用控制开关控制电机的正反转,这样,栏杆在减速机构的带动下,可转动至水平状态,即栏截状,当再一次转动时,即可转至垂直状态,即放行状态。采用本实用新型后,互作人员可以很轻松地从事栏杆的升降互作,并且还可以进行远距离控制栏杆的升降,这样三作人员互作起来更方便和更安全。下面用附图进一步说明本实用新型:整个产品用金属材料制成,在机壳(5)的下部装有电机(1),电机的转动轴用传动带与设置在机壳中部的减速箱(2)的输入转动轴相连接,而减速箱的输出转动轴用传动带与设置在机壳上部的可转动栏杆(3)的转动轴相连接,栏杆可转动至水平状态和垂直状态一;另外在机壳的底部还设有地脚螺栓孔(6),用于安装和固定远距离控制开关(7)可根据距离要求设置控制开关可控制电机的正反转,以实现拦杆的升降功能,为保证在停电时也能操作,在机壳的侧面还设有手摇杆(4)。图2-2实用新型电动栏杆第3章 公路上电动栏杆传动装置设计第3章 公路用电动栏杆传动装置设计3.1 电动机类型的选择按工作要求和条件,选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机,电压380,型号选择Y系列三相异步电动机。3.2 电动机功率选择(1)电动机输出功率:电动机所需工作功率按设计指导书式(1)为由设计指导书公式(2)因此估算由电动机至运输带的传动的总效率为为联轴器的传动效率根据设计指导书参考表1初选为蜗杆传动的传动效率为轴承的传动效率出选为卷筒的传动效率出选 工作机所需的功率: 3.3 确定电动机转速卷筒轴的工作转速查机械设计书中得各级齿轮传动比如下:;理论总传动比:;电动机的转速的范围 因为 符合这一范围的同步转速为:查机械设计手册第3版第167页的表12-1可知, 根据容量和转速,由设计手册查出的电动机型号,因此有以下三种传动比选择方案,如下表:表3-1三种传动比选择方案方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机质量传动装置传动比1Y-132S-45.5150014406852.782Y132M2-65.510009608435.193Y160M2-85.575072011926.39对Y系列电动机,通常选用同步转速为1000rpm或1500rpm的电动机,如无特殊需要,不选用低于750rpm的电动机配合计算出的容量,由表查出有两种适用的电动机型号,其技术参数比较情况见表1:根据容量和转速,以及考虑蜗轮蜗杆的传动比标准系列,选择转速为1440的电机由设计手册查出的电动机型号,因此有以下1种传动比选择方案,如下表:表3-2传动比方案一方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机质量传动装置传动比1Y132S-45.5150014406852.78 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比,可知方案1比较适合。因此选定电动机型号为Y132S-4,所选电动机的额定功率P = 5.5kw,满载转速n= 1440r/min 。 图3-1Y132S电机结构图机型HABCDEFGDGY132S13221617889388010833KbhAABBHA122802101353156023818515表3-3电动机尺寸表3.4 总传动比 计算总传动比和各级传动比的分配(1) 计算总传动比: (2)各级传动比的分配 由于为蜗杆传动,传动比都集中在蜗杆上,其他不分配传动比。 根据表11-1,选择蜗杆头数Z1=1,那么Z2则在29-82之间取值。第4章动力学参数计算4.1 蜗杆蜗轮的转速为蜗杆的转速,因为和电动机用联轴器连在一起,其转速等于电动机的转速。为蜗轮的转速,由于和工作机联在一起,其转速等于工作主轴的转速。 4.2 功率为蜗杆轴的功率 = *=4.790.99=4.74kW 蜗轮轴功率:= *=4.740.990.8=3.64kW卷筒轴功率:= *=3.640.990.96=3.46kW 4.3 转矩 电动机轴:T=9550=95504.79144031.76Nm蜗杆轴:= Nm蜗轮轴:=Nm卷筒轴:=Nm表4-1 各轴动力参数表轴名功率P/kw转矩T/(Nm)转速n/(r/min)效率传动比i电动机轴4.7931.7614400.991蜗杆轴4.7431.4314400.8 52.78蜗轮轴3.641274.2627.280.961第5章 传动零件的设计计算第5章传动零件的设计计算5.1 蜗杆与蜗轮的设计计算5.1.1 选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI) 。5.1.2 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。为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。5.1.3 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。由教材【1】P254式(1112),传动中心距(1) 确定作用在蜗杆上的转矩=1274.26 Nm (2)确定载荷系数K因工作载荷有轻微冲击,故由教材【1】P253取载荷分布不均系数=1;由教材P253表115选取使用系数由于转速不高,冲击不大,可取动载系数;则由教材P252:(3)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。(4)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=0.35从教材P253图1118中可查得=2.9。(5)确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造, 蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从从教材【1】P254表117查得蜗轮的基本许用应力=268。由教材【1】P254应力循环次数应力循环次数N=60=60127.28(2810365)=9.56其中,(为蜗轮转速)j为蜗轮每转一周每个轮齿啮合的次数j=1两班制,每班按照8小时计算,寿命10年。寿命系数则(6)计算中心距(6)取中心距a=200mm,因i=52,故从教材【1】P245表112中取模数m=6.3mm, 蜗轮分度圆直径=63mm这时=0.315从教材【1】P253图1118中可查得接触系数=2.9因为=,因此以上计算结果可用。5.1.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1) 蜗杆轴向尺距mm;直径系数;齿顶圆直径;齿根圆直径;蜗杆齿宽B1=(9.5+0.09)m+25=112mm蜗杆轴向齿厚mm;分度圆导程角;(2) 蜗轮蜗轮齿数53;变位系数mm;演算传动比mm,这时传动误差比为, 是允许的。蜗轮分度圆直径mm蜗轮喉圆直径=346.5mm蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径蜗杆和轴做成一体,即蜗杆轴。由参考文献【1】P270图蜗轮采用齿圈式,青铜轮缘与铸造铁心采用H7/s6配合,并加台肩和螺钉固定,螺钉选6个5.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据从教材【1】P255图1119中可查得齿形系数螺旋角系数从教材P25知许用弯曲应力从教材【1】P256表118查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56由教材P255寿命系数56Mpa可见弯曲强度是满足的。5.1.6 验算效率已知=;与相对滑动速度有关。从教材P【1】264表1118中用插值法查得=0.0264, 代入式中得=0.884,大于原估计值,因此不用重算。5.1.7 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7级精度,则隙种类为f,标注为8f GB/T100891988。然后由参考文献【3】P187查得蜗杆的齿厚公差为 =71m, 蜗轮的齿厚公差为 =130m;蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为1.6m, 蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为1.6m和3.2m。5.1.8 热平衡核算初步估计散热面积:取(周围空气的温度)为。5.2 同步带的概述及计算5.2.1 同步带介绍同步带是的皮带传动,链传动和齿轮传动的优点相结合开发了一种新的塑料带。它由一个工作表面和齿轮啮合的带在铸驱动齿形食道,这是高拉伸强度,低伸长率纤维材料或金属材料的强层,使得在传输过程中的频带,一天的长度保持不变,皮带和皮带轮传动的过程之间幻灯片,离开大殿,从动车轮打滑是一步驱动器之间没有什么区别。皮带传动(见图5-1),功率轴的准确率小,结构紧凑,耐油,耐磨,良好的抗老化性能,整体温度-20-80,V165/ S,P 300千瓦,I 10,用于同步传输的要求,也可以为低齿轮。图5-1 同步带传动通过环形皮带齿间距带的内周面上的带驱动器,并与相应的轮子形成。它结合了皮带传动,链传动和齿轮驱动自己的优势。旋转和肺泡齿轮啮合,以提供电力。皮带传动具有准确的传动比,牵引比不变,传动平稳,吸收振动,噪声,传动比范围大,一般可达01:10。允许高达50M / S,从几瓦的功率传输到几百千瓦线速度。传动效率高,一般可达98以上,体积小巧,适合多轴传动,不需润滑,无污染,因此可以允许工作没有污染和恶劣的工作环境,更多的地方低。该产品广泛应用于各种纺织,机床,烟草,通讯电缆,轻工,化工,冶金,仪器仪表,食品,矿山,石油,汽车和机械传动等行业。皮带使用时,只需推动转变观念皮带传动摩擦,扩大皮带传动的范围内,这使得它与研究的一个相对独立的对象的新方式传动带,开辟了皮带传动的发展。5.2.2 同步带的特点(1),精确的传送没有滑动动作,具有恒定的传动比;(2),传动平稳,缓冲,减震能力,噪音低;(3),传动效率高,和0.98,节能效果明显;(4)维护方便,不需润滑,维修率低;(5),比例范围,通常高达10个,生产线速度高达50米/秒,与大范围的发送功率的,高达几瓦到几百千瓦;(6),可用于长距离传输,可达10m或更多的中心的距离。5.2.3 同步带传动的主要失效形式在带驱动器常见的故障模式被概括如下:(1)骨折的表演失败绳带在操作过程中脊髓损伤断裂背带是一种常见的故障模式。故障是在功率传输,在过大的张力的载体绳索的过程中的条带,使主机拉动绳子。还主动渔轮直径当选过小,受携带绳索弯曲进出发呆更经常的疲劳应力,而且会产生弯曲疲劳断裂(见图5-2)。图5-2 同步带承载绳断裂损坏(2)爬上带齿和齿跳基于齿形带爬升和跳跃现象牙齿分析,一个阳台和登山齿几何学和力学是由于两个因素造成的。因此,为避免跳跃和攀爬的牙齿,使用以下步骤:1,操作控制传递环形带,小于或等于所述轮胎模型的承诺是由圆周力来确定。如图2所示,皮带和皮带轮之间的控制音调差,它是间距误差的允许范围内。3,偏置电压的与正确安装开口的增加。所以容易打滑的锯齿状牙齿插槽。4,提高了带的基材的硬度,从而使带的弹性变形可减小齿跳现象。(3)带齿的剪切定时与牙齿接合动力传递过程中,剪切力和压缩应力锯齿状表面裂纹裂纹此逐渐扩大到齿的根部和沿着支承表面延伸构件,并且直到整个带基质脱离,这是切断齿形皮带(见图5-3)。由此齿形粗切原因如下:如图1所示,皮带和皮带轮需要较大的音程差,从而使齿轮不能完全穿透肺泡,从而不完全耦合状态,从而带齿太沉重一个较小的接触面积,从而导致应力集中,并因此对于轮胎齿剪切破坏。2,在牙齿周围的区域齿的皮带和皮带轮数太小,啮合齿暴露在过度的负荷,并产生剪切力。3,带强度差异的基础材料。降低带齿切割,必须严格控制皮带和皮带轮之间的间距误差,锯齿的齿可以正确接合,其次,我们需要使牙齿的该区域的数目的皮带和皮带轮齿6,并选择具有材料高强度并没有减少硬挤出作为基材胶带。图5-3 带齿的剪切破坏 (4)、带齿的磨损穿带齿(见图5-4)由齿面和顶带齿的损失,由于角轮廓和齿的下部。导致过度磨损是紧张的牙齿和齿啮合鑫之间的干扰。应力在安装带时也应减少在牙齿上,合理调整的磨损,随着齿轮齿设计,使用较大的切口尖端半径,以减小啮合齿和挤压刮削器,还带材料的耐久性绝提高。图5-4 带齿磨损(5)、同步带带背的龟裂(图5-5)带在一段时间的操作,有时与烘烤产生龟裂的现象,这使得皮带断裂。同步带回生产破解健康原因1,引起基材老化;2,用于下一较低温度,支撑带基体的裂缝的长期工作。图5-5 同步带带背龟裂一种方法是,以防止裂缝是与材料的基体材料,冷,耐热性和耐老化性能表示的材料,除提高到工作频带在低温和高温下要避免。5.2.4 同步带传动的设计准则据同步带失效模式分析,我们可以看到作为一个皮带和皮带轮材料具有高机械性能,生产和合理的,与车轮的大小,安装和调试,严格控制是否正确,很多故障模式将被避免。因此,一般情况下,在未来三年的正时皮带传动的主要故障状态;(1)中减去账面绳带疲劳;(2皮带打滑,跳齿;(3)同步带磨损牙齿。因此,皮带传动带的情况下滑动怀高抗拉强度,希望确保电缆未减去。此外,在灰尘,杂质工作来处理牙齿磨损计算。5.2.5 同步带分类梯形皮带齿和齿弧齿分成两类,有三个圆弧齿系列:圆弧齿(H系列又称HTD带),扁平圆弧齿(S系列,也称为STPD带),和抛物线形凹顶齿(R系列)。梯形带梯形齿同步带分单面和双面齿齿两种,所谓的单面和双面胶带。双面胶带和压力在齿(代码DA)的对称布置并交错齿(代码DB。梯形齿带两种尺寸系统:变桨系统和模块化系统。中国利用变桨系统,并制定了相应的皮带传动标准GB / T 361 1111362-1989和GB / T 11616-1989 ISO 5296。圆弧齿形同步带拱形齿同步带,除了弧形齿,结构和梯形齿同步带基本相同,与螺距先前,其齿的高度,厚度和齿根圆角半径比梯形齿大。负荷下齿后,将应力分布是良好的,柔软的齿根应力集中,提高了齿的承载能力。因此,可以再到在啮合齿出现圆弧齿同步带功率梯形齿同步带传输和中断。圆弧齿同步带耐磨损,低噪音运行,无需润滑,织物能在恶劣的环境下使用。它已被用于在食品工业,汽车,纺织,制药,印刷纸的大型。5.3 同步带传动计算5.3.1 同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的,表达式如下:式中需要传递的名义功率工作情况系数,按表5-1工作情况系数选取=1.7;表5-1 工作情况系数1) 确定带的型号和节距 可根据同步带传动的设计功率Pd和小带锯转速n1,由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中Pd=0.63kw,n1=56rpm。查表5-2表5-2 同步带的型号和节距选同步带的型号为H:,节距为:Pb=8.00mm1) 选择小带锯齿数z1,z2 可根据同步带的最小许用齿数确定。查表3-3-3得。 查得小带锯最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值z1=34故大带锯齿数为:z2=iz1=1z1=34。 故z1=34,z2=34。 确定带锯的节圆直径d1,d2小带锯节圆直径d1=Pbz1/=8.0034/3.1486.53mm大带锯节圆直径d2=Pbz2/=8.0034/3.1486.53mm 验证带速v 由公式v=d1n1/60000计算得, svmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。a) 确定带长和中心矩根据机械设计基础得 所以有:现在选取轴间间距为取224mm10、同步带带长及其齿数确定=() = =719.7mm11、带锯啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1,所以啮合齿数为带锯齿数的一半,即=17。12、基本额定功率的计算查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表5-3可以知道=2100.85N,m=0.448kg/m。 所以同步带的基准额定功率为=0.21KW表5-3 基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量13、计算作用在轴上力=71.6N5.3.2 同步带的设计在这里,我们选用梯形带。带的尺寸如表5-4。带的图形如图5-6。表5-4 同步带尺寸型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径H840。6.124.31.021.02图5-6同步带5.4 切割主轴的设计5.4.1 确定切割主轴最小直径(1)先按课本式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理。根据课本,取,于是得11210.23根据切削切肉设备主轴的设计相关知识,前面章节已经做了说明,在此不具体说明,拟定轴的结构如下图,图5-7切割主轴的结构图轴的受力情况如下图:图5-8 切割主轴的受力图5.4.2 求轴上的载荷从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。计算步骤如下:4 966.34 N3 960.59 N2 676.96 N3 356.64-2 676.96679.68 N4 966.3457.1283 578.014 2 676.9657.1152 854.416 679.6871.6486 65.09 322 150.53 287 723.45 表5-5 轴设计受力参数 载 荷Z轴面H垂直面V支反力4 966.34 N,3 960.59 N2 676.96 N,679.68 N弯矩M283 578.014 152 854.416 486 65.09 总弯矩322 150.53 ,287 723.45扭矩T1 410 990 5.4.3 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)的强度。根据课本式(15-5)及表7.2中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取0.6,轴的计算应力 MPa12.4 MPa前已选轴材料为45钢,调质处理,查课本表15-1得60MP。因此 ,故此轴安全。5.4.4 精确校核轴的疲劳强度(1)判断危险截面截面A,B只受扭矩作用,虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳强度,但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的,所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面和处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大(过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端),而且这里轴的直径最大,故截面C也不必校核,截面和显然更不必要校核。由课本第3章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小,因而,该轴只需校核截面左右两侧即可。(2)截面左侧抗弯截面系数 W0.10.161 412.5 抗扭截面系数 0.20.2122 825 截面的右侧的弯矩M为 90 834.04 截面上的扭矩为 1 410 990 截面上的弯曲应力1.48 MPa截面上的扭转切应力 11.49 MPa轴的材料为45钢,调质处理。由课本表15-1查得 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按课本附表3-2查取。因,经插值后查得1.9,1.29又由课本附图3-1可得轴的材料的敏性系数为,0.88故有效应力集中系数按式(课本附表3-4)为1.756由课本附图3-2的尺寸系数;由课本附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加工,由课本附图3-4得表面质量系数为轴为经表面强化处理,即,则按课本式(3-12)及式(3-12a)得综合系数为又由课本及3-2得碳钢的特性系数,取,取于是,计算安全系数值,按课本式(15-6)(15-8)则得S65.66S16.9216.38S1.5 故可知其安全。1. 截面右侧抗弯截面系数 W0.10.172 900 抗扭截面系数 0.20.2145 800 截面的右侧的弯矩M为 90 834.04 截面上的扭矩为 1 410 990 截面上的弯曲应力1.25 MPa截面上的扭转切应力 9.68 MPa过盈配合处的,由课本附表3-8用插值法求出,并取0.8,于是得3.24 0.83.242.59轴按磨削加工,由课本附图3-4得表面质量系数为轴为经表面强化处理,即,则按课本式(3-12)及式(3-12a)得综合系数为3.332.68又由课本及3-2得碳钢的特性系数,取,取于是,计算安全系数值,按课本式(15-6)(15-8)则得S66.07S16.9211.73S1.5 故该轴的截面右侧的强度也是足够的。本轴因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性,故可略去静强度校核。至此,低速轴的设计计算即告结束。第6章 轴的设计计算第6章轴的设计计算6.1 连轴器的设计计算1、输入轴按扭矩初算轴径选用45调质,硬度217255HBS根据教材【1】P370(15-2)式,并查表15-3,取A0=115考虑有键槽,将直径增大5%,则d=17.1068*(1+5%)mm=17.96mm标准孔径d=30mm,即轴伸直径为30mm,高速轴为了隔离振动与冲击,选用有弹性柱销连轴器,一边连38mm一边连30mm的只有LX3弹性柱销连轴器满足要求。2、 输出轴按扭矩初算轴径选用45#调质钢,硬度(217255HBS)根据教材【1】P370页式(15-2),表(15-3)取A0=115 轴伸安装联轴器,考虑补偿轴的可能位移,选用无弹性元件的联轴器,由转速和转矩得Tc=KT=1.59.5503.136/80=561.4Nm低速轴选用无弹性扰性联轴器JB/ZQ4384-1997,标准孔径d=45mm,许用应力为800许用转速250。参考【3】P154表5:型号公称转矩Tn允许转速n轴孔直径dY型长度LX31250N.m475030mm和3882mm无弹性挠性800N.m25045mm90mm 3、载荷计算公称转矩T1=35.36,T2=374.36。由书中表14-1查得=1.5,输入轴1.5*35.36=53.04N.m1250N.m满足要求;输出轴1.5*374.36=561.54N.mB1(由于蜗杆齿顶圆直径75.6mm,则做成齿轮轴)6段:直径d6= d=48mm 长度L6=80mm7段:直径d7=d3=40mm 长度L7=L3=20mm图6-1 轴的结构图初选用30208型单列圆锥滚子轴承,其内径为40mm,宽度为18mm。 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=L4+L6+L5+2(t-a)+2*(挡油环壁2mm)=289.70mm=290mm。为提高刚度,尽量缩小支承跨距L=(0.9-1.1)da1=(272.2-332.6)mm,则290mm满足要求。(3)按弯矩复合强度计算求小齿轮分度圆直径:已知d1=0.063m d2=302.4mm=0.3024m求转矩:已知T2=374.28Nm T1=35.0Nm求圆周力:Ft根据教材P252(10-3)式得:=2T1/d1=2*35/0.063=1111.11N=2T2/d2=2*374.28/0.3024N=2475.4N求径向力Fr根据教材【1】P252(10-3)式得:Fr=tan=2475.4tan200=901N因为该轴两轴承对称,所以:LA=LB=145mm1、绘制轴的受力简图 2、绘制垂直面弯矩图 轴承支反力:由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为:MC2=FrhL=555.6145=80.5Nm3、绘制水平面弯矩图截面C在水平面上弯矩为:MC1=d*Ft/2=1111.1*63*/2=35Nm4、绘制合弯矩图MC=(MC12+MC22)1/2=(35280.52)1/2=87.8Nm5、绘制扭矩图转矩:T= TI=35.0Nm校核危险截面C的强度 图6-2输入轴的弯矩和扭矩图由教材P373式(15-5)经判断轴所受扭转切应力为脉动循环应力,取=0.6, 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表15-1查,因此,故安全。该轴强度足够。6.3输出轴的设计计算 轴的结构设计:(1)轴上的零件定位,固定和装配 单级减速器中,可以将蜗轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,蜗轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶梯状,左轴承从左面装入,蜗轮套筒, 右轴承从右面装入。(2)确定轴的各段直径和长度1、段:直径d1=45mm 2、段:由教材P364得:h=0.07 d1=0.0845=3.6mm直径d2=d1+2h=45+23.6=52mm,该直径处安装密封毡圈,查参考文献3知标准直径可选55mm或50mm,但应大于52mm取d2=55mm。(7) 段:直径d3=60mm ,由GB/T297-1994初选用30212型单列圆锥滚子轴承,其内径为60mm,T为23.75mm,B=22mm。4、段:由参考文献2图35知:d4=d3+2=60+2=62mm,5、段:起定位作用,h=0.08 d4=0.0862=5mm直径d5=d4+2*5=72mm6、段:d6=60图6-3各轴段 1、从前面所选取联轴器知长度取L1=90mm2、经过初步估算取轴承端盖的总宽度为26mm,轴长度取L2=50 mm3、由B=22mm,轴承 离箱体内壁10mm,蜗轮轮毂端面与内机壁距离12mm,再加上与蜗轮轮毂端面间隙2mm,得L3=46mm(安装套筒定位)4、由轮毂的宽度L=90mm则此段长度要比L小2mm, 取L4=88mm5、轮毂离箱体内壁12mm,不能干扰挡油环的安装需小于12mm,取L5=8mm6、由于轮是对称装置的,即在箱体中心,经过计算L6=36mm由上述轴各段长度及正装T=23.75mm,a=22.4可由L=(L4+2)+L5+(套筒长)+2(T-a)算得轴支承受力跨距L=136.7mm取138计算。 (3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径:已知d2=302.4mm求转矩:已知T2= TII=374.28Nm求圆周力Ft:根据教材P198(10-3)式得=2T2/d2=2475.4N =1111.1N求径向力Fr:根据教材P198(10-3)式得Fr=tan=2475.4tan200=901N两轴承对称则LA=LB=69mm图6-3输出轴的弯矩和扭矩图 1、求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ2、由两边对称,截面C的弯矩也对称,截面C在垂直面弯矩为 MC2=FrhL=1237.769=85.4Nm3、截面C在水平面弯矩为MC1=d*Ft/2=2475.4*302.4*/2=374.3Nm4、计算合成弯矩MC=(MC12+MC22)1/2=(85.42+374.32)1/2=384Nm5、校核危险截面C的强度由式(15-5)由教材P373式(15-5)经判断轴所受扭转切应力为对称循环变应力,取=1, 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材【1】P362表15-1查得,因此,故安全。此轴强度足够第7章 滚动轴承的选择及校核计算第7章 滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件,轴承预计寿命:两班制,每班按照8小时计算,寿命10年。=2810365=58400小时。7.1 计算输入轴轴承初选两轴承30208型单列圆锥滚子轴承查参考文献【3】可知蜗杆承轴30208两个,蜗轮轴承30213两个,(GB/T297-1994)表7-1输入轴轴承参数表:轴承代号基本尺寸/mm 计算系数基本额定/kNdDTa受力点 e Y动载荷Cr静载荷Cor30208408019.7516.90.371.663.074.0302126011023.7522.40.41.5103130 (1)求两轴承受到的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面图(2)和水平面图(3)两个平面力系。其中图(3)中的为通过另加转矩而平移到指定轴线;图(1)中的亦通过另加弯矩而平移到作用于轴线上。由力分析知: N (2)求两轴承的计算轴向力对于30208型轴承,按教材P322表13-7,其中,e为教材P321表13-5中的判断系数e=0.37,因此估算按教材P322式(13-11a) =284N(3)求轴承当量动载荷和因为e由教材【1】P321表13-5分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1 =0.40, =1.6对轴承2 =1, =0因轴承运转中有轻微冲击,按教材P321表13-6, ,取。则由教材P320式(13-8a)=1.1*(0.40*584.5+1.6*2759.4)=5110N67.9KN=1.1*1*909=1000N46720h故所选轴承满足寿命要求。7.2 计算输出轴轴承图7-1输出轴轴承初选两轴承为30212型圆锥滚子轴承查圆锥滚子轴承手册可知其基本额定动载荷=103KN基本额定静载荷=130KN(1)求两轴承受到的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面图(2)和水平面图(3)两个平面力系。其中图(3)中的为通过另加转矩而平移到指定轴线;图(1)中的亦通过另加弯矩而平移到作用于轴线上。由力分析知: N (2)求两轴承的计算轴向力 对于30213型轴承,按教材P322表13-7,其中,e为教材P321表13-5中的判断系数e=0.4,因此估算按教材P322式(13-11a) =415N(3) 求轴承当量动载荷和 e对轴承1 =0.4, =1.5对轴承2 =1 =0因轴承运转中有轻微冲击,按教材P321表13-6, ,取。则由教材P320式(13-8a)=1.1*(0.40*1289.5+1.5*1526)=3085.5N121KN=1.1*1*1245=1369.5N46720h故所选轴承满足寿命要求第9章 减速器结构与润滑的概要说明第8章 键及联轴器连接的选择及校核计算8.1 连轴器与电机连接采用平键连接查表P174的Y132M轴径d1=38mm,E=80mm取L电机=50mm查参考文献5P140选用A型平键,得:b=10 h=8 L=50即:键A1050 GB/T1096-2003 T额=20000Nm 根据教材P106式6-1得p=2T2/dhl=220000/(10850)=10Mpap(110Mpa)8.2 输入轴与联轴器连接采用平键连接轴径d2=30mm L1=80mm T=35.0Nm查手册选A型平键,得:b=8 h=7 L=70 轴槽深t=4.4mm,轮毂槽深=3.3mm即:键A870 GB/T1096-2003p=2T/dhl=235000/(30770)=4.76Mpap(110Mpa)8.3 输出轴与联轴器连接用平键连接轴径d3=45mm L2=90mm T=374.28N.m查手册P51 选用A型平键,得:b=14 h=9 L=80 轴槽深t=5.5mm,轮毂槽深=3.8mm即:键A1880GB/T1096-2003根据教材P106(6-1)式得p=2T/dhl=2374280/(45980)=23.1Mpap (110Mpa)8.4 输出轴与涡轮连接用平键连接轴径d4=62mm L2=88mm T=374.28N.m查手册P51 选用A型平键,得:b=18 h=11 L=80 轴槽深t=7mm,轮毂槽深=4.4mm根据教材P106(6-1)式得p=2T/dhl=2374280/(621180)=13.7Mpa2m+15.6取18mm9.3 齿轮的润滑因齿轮的圆周速度45%,长度60%;(4)30212和30208型单列圆锥滚子轴承的轴向游隙均为0.100.15mm;用润滑油润滑;(5)减速器装置内装CKC150工业用油至规定的油面高度范围;(6)减速器外表面涂灰色油漆;(7)按减速器的实验规程进行试验。(8)最低浸油一个齿高,最高浸油面比最低浸油面高出10mm第10章 电路部分设计(单片机)第10章电路部分设计(单片机)10.1 简介道路,桥梁,隧道,停车费和电动栏杆特种设备住宅区管理。种类繁多的同类产品常见的问题,目前市场上的:用独立的电机和减速齿轮,一些产品,体积大,(如,诸如填充油)需要定期维护在高山地区的应用程序,现象是在其中固化在冬季,影响正常使用时,在另一电子不停车收费系统中使用时,使用集成马达,一些产品,但是,该接口并不富裕,可能有必要做出改变。可替代地,一些采用开关,接触的高失败率。具体如下:我们的实践多年经验的基础上,设计了一种新型的电动栏杆,拼凑各种产品在该基地,其主要功能如下。1)高级综合转矩电动机,该免维护无触点开关的地方,使用了利用正弦波连杆机构的长,以确保可靠的操作。2)低功耗终端位置锁定功能。位置,扶手在低功率模式,从而减少平滑扶手的到达,不会发生抖动。同时,维持以防止内部组织凝固的恒定温度,使用由电动机产生的热损失发生在高山地区。3)自动着陆保罗功能和抗刷卡租车的特点:和合作,以避免事故的发生,即相应的外部设备来配置怎能不同的可能自动控制扶手登陆,车该下扶手,签了后,它不属于。4)使用该车辆的崩溃是偶然击中国家专利代理机构,碰撞机制,以避免电动栏杆损坏可旋转90,将成为标志杆的电动栏杆的原因。5)防摆动装置,高速运行稳定,噪音低。6)连接到外周的各种接口的系统的操作模式,多种强大的逻辑,已高度集成。最能满足顾客的各种需求。0.9秒,1.4秒1.8秒,各种7)中的上升的一个方向和下降3秒模型的时间。8)高速道路,桥梁,隧道等收费站,对事物的安全设备,住宅小区块设备,并适应作为一个停车场或其他场合访问管理。10.2 系统工作原理系统包括一个中央处理单元,输入单元,输出单元,可分为系统状态监视单元,所述电源单元。如以下是各部分的功能:图10-1 系统原理功能图1)中心处理单元,最广泛使用的51系列,使用低成本的,丰富的接口资源时,中央处理单元。2)输入该产品的一部分,工作模式选择,包含了人工着陆控制。位置信号输入和信号输入外围设备。答:选择:BCD开关的工作,该产品具有多种工作,你能满足到不同用户的需求。 A:窗口和一个手动着陆控制输入信号的起伏,该控制信号被连接到经由光耦合在微控制器因光耦合器的输入电流环路传输格式是用来控制马达反向。彼此的输入和输出的照片,以提高耦合器,远距离传输的抗干扰的系统能力分离,并且可用于测试900米一个最大传输距离可达。 C:位置信号输入:代替一个非接触式传感器的光电开关,稳定性和可靠性。 D:外围输入信号:系统保留外设端口,你的车辆检测器,可对警卫和红外线反射超声波装置的输出信号的作用被访问,这些外围设备如下: 。如果在栏杆存在汽车覆盖,多个外围设备,由此控制解除防止汽车自动砰栏杆系统,检测车辆的存在来发送信号给系统它是,对于扶手1的防砸进程的位置的车辆,.2.通过设置操作模式时,对周围的车辆到达时,实现自动提升杆,该系统被驾驶汽车,它可以自动地在磁极检测断开。到该信号,以实现转化率和数字信号,适合于不同的输入信号的二值信号的输入信号电平是可能是因为它有可能的跳线设置的内部。此外,该产品还,以便具有一个远程控制功能,它可以被一起使用的远程控制装置。3.输出部分:电机反向控制继电器触点输出,集电极开路输出,包含电机反转的一部分。其电路框图如下。图10-2 电路框图使用两个继电器,用于控制制品扭转市场上马达的数目,以及许多竞争产品,该产品在为了控制扶手的操作,使用三个固态继电器,固态继电器可以是电动机的非接触控制,三个继电器下面的函数,S 1为正转,S2被颠倒,在必要的时候,制动S3中,马达旋转,第一打开制动器,位置,以及关闭制动器,然后,或转动到前,中继扭转,具有锁定功能转动低压,在低挡的马达的状态,这样的设计,光滑到位代替以确保电机。利用
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