液晶显示屏45度升降器的研究与设计【三维SW】【含9张CAD图纸+文档全套资料】
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液晶显示屏45度升降器研究与设计目 录第1章 绪 论11.1 课题来源及研究目的和意义11.2 液晶显示屏45度升降器的方案分析51.2.1 机械结构分析51.2.2 机械结构总体方案和布局61.2.3 总体设计7第2章 机械结构的设计82.1电机及减速器的选用82.2滚珠丝杆螺母副设计102.2.1 材料选用原则102.2.2 丝杠螺母的工作条件、失效形式和技术要求112.2.3 螺旋传动的类型、特点与应用112.2.4 滚珠丝杆螺母的设计计算122.2.5 滚珠丝杆螺母的支承方式的选择182.2.6 滚珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离182.3导向光杆和直线轴承的设计20第3章 45度翻转器设计243.1驱动气缸设计273.2摆动连杆设计29结 论32参 考 文 献33致 谢34第1章 绪 论1 课题来源及研究目的和意义1.1、选题背景和意义随着时代的信息化以及多媒体技术的快速发展，现代化会议室视听设备的组成越来越完善、先进，会议模式呈现出了多元化状态。本设计是在研究现代智能化会议厅堂的基础上，设计出液晶显示屏45度升降器，以便组成高要求、多功能的会议厅、学术交流会议厅、现代化培训室。液晶显示屏的电视机发明至今已有200多年的历史。今天，液晶显示屏的电视机作为家庭中不可缺少的家用电器，已遍及到世界的每个角落。这样的液晶显示屏45度升降器的作用是显然易见了，本文是通过对液晶显示屏45度升降器进行研究与设计，开发一种新型的液晶显示屏45度升降器。1.2液晶显示屏升降器的发展历程 液晶屏自动升降机，是将电脑液晶显示器不用时收于桌内，需要使用显示屏时，隐藏在会议桌内部的升降机把显示屏从会议下面升到桌子表面；当不使用显示屏时，升降机自动下降，显示屏隐藏在会议桌内部，产品具有防盗、防尘；保持桌子表面的平整和美观等特点。目前广泛应用于银行、工商办公桌、医院讲台、政府机关、学校多媒体教室讲台等。液晶显示屏升降器的发展历程：第一代：链条传动结构，其缺点是升降不稳定，油污多，噪声大，平时要加油,仰角调节时，使用小功率直流电机，超负荷使用，电机易烧坏返修率高.系统传动由三个马达来完成.与其它升降器相比较,故障率最高.(面板有碳钢和不锈钢) 第二代:齿条传动机构，其缺点是油污多，润滑油用干后，噪声大，平时都要加油长期使用，尼龙轴套易磨损，容易产生间隙，下降时会出现爬行，仰角调节时，使用小功率直流电机，超负荷使用，电机易烧坏；返修率高，寿命短。三年后需更换大部份零件.系统功能由二个马达来完成与其它升降器相比较故障率较.(面板有碳钢和不锈钢) 第三代：圆杆轴承传动.传动平稳，无油污,无噪声不用加油上升后自动仰角,符合人工学原理.系统由一个马达完成所功能.故障率较低(面板有碳钢和不锈) 第四代钢珠轨道结构，同步带传动传动平稳，无油污无噪声长期使用也不用加油上升后自动仰角合人工学原理系统由一个马达完成所动作故障率较低 面板有碳钢和不锈钢。1.3机械结构方案分析 由于液晶显示屏45度升降器结构有多种，本课题采用的是丝杆螺母副来实现升降运动。我们考虑用伺服电机来带动丝杆螺母运动，电视升降装置就和螺母副连接，这样便起到升降作用，由于需要在任意位置指定停止，只需外接控制电路，加上启动停止按钮，这样便实现了可以在任意高度下停止，实现电视升降、1.4机械结构总体方案和布置根据课题，我们要设计的液晶显示屏45度升降器，我们采用电机带动丝杆螺母升降运动，方案图如上，电动机经过联轴器和减速器后输出到丝杆的伸长段，由丝杆带动丝杆螺母做上下运动。上下运动的连接盘与丝杆螺母法兰连接。1.5 总体方案设计 根据设计方案的确定，整个升降装置的大致分布图如下：确定方案后，大体的设计布局就如上图。整个装置的底架我们采用方管焊接而成，在方管底架的四个地脚处连接的是四个万向脚轮，为了能方便移动到任何地方。 传动装置基本上没有太大变化，由于为了上升和下降趋于平稳，我们在丝杆螺母连接法兰的周围加上导杆装置，即起导向作用也保证上升下降平稳。 第2章 机械结构的设计2.1 电机和减速器的选择已知整个装置上的点数及其他零件重量，我们取总重量为50Kg，升降高度范围为500mm700mm，升降速度为12r/min。即：根据本次设计由于为了液晶显示屏升降的方便使用，以及能够精准地控制电视的升降与停止，我们选择交流伺服电机，具体的电机设计计算如下：2.1.1伺服电机设计计算 1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，2.电机转速 3.负载转矩式中：4.负载惯量上下垂直运动丝杆螺母惯量式中总惯量5.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0根据以上得出数据，我们选用伺服电机型号为92BL-A，此伺服电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下：根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用直流无刷电机型号为92BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为0.4KW，额定转矩为1.3N.m，最大转矩为2.6N.m，额定转速为 3000r/min。电机大致图如下：外形尺寸92x92x86，电机输出轴径为14mm。2.1.2减速器选择电机转速3000r/min，丝杆运动速度2m/min，由公式总传动比已知需要减速比为1:60左右的减速器，在这里我们选用上海泰一传动设备的蜗轮蜗杆减速器，此种减速器为两端输出的，一头为减速器输入与电机输出连接，另一头为减速器输出与丝杆的伸长端连接。2.2 滚珠丝杆螺母副设计2.2.1材料选用原则选材的基本原则是材料在能满足零件使用性能的前提下，具有较好的工艺性和经济性。材料的使用性能是指机械零件在正常工作条件下应具备的力学、物理、化学等性能，是保证该零件可靠性的基础。对一般机械零件来说，选材时主要考虑的是其力学性能；而对于非金属材料制成的零件，还应该考虑其工作环境对零件性能的影响。零件按力学性能选材时，首先应正确分析其工作条件、形状尺寸及应力状态，结合该类零件出现的主要失效形式，找出其在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标，以此作为选材的依据。2.2.2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。2.2.3丝杆螺旋传动的类型、特点与应用丝杆螺旋传动是利用丝杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。滚珠丝杠传动系统是一个以滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动的体系。以传动形式分为两种：一种是将回转运动转化成直线运动；另外一种是将直线运动转化成回转运动。滚珠丝杆的特点： （1）传动效率高：滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%98%，为传统的滑动丝杠系统的24倍，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。 （2）运动平稳：滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。 （3）高精度：滚珠滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。 （4）高耐用性：钢球滚动接触处均经硬化（HRC5863）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。 （5）同步性好：由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。 （6）高可靠性：与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。 （7）无背隙与预紧：采用歌德式（Gothic arch）沟槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便地传动。若加入适当的预紧载荷，消除轴向间隙，可使丝杠具有更佳的刚性，在承载时减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。2.2.3滚珠丝杆螺母的设计计算滚动螺旋传动主要承受轴向力。由于螺母和螺杆间有较大的滑动摩擦，因而磨损是其主要的失效形式。滚动螺旋的基本尺寸（螺杆的直径和螺母的高度），通常是根据耐磨性条件来确定的。受力较大的螺旋传动，还应校核螺杆危险截面和螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑性变形或断裂；要求自锁的螺杆，要求校核其自锁性；精密的传导螺杆，应该校核其刚度，以免因受力导致螺距变化引起传动精度降低；长径比较大的螺杆，应校核其稳定性，以防止轴向受载后失稳；高速的长螺杆还应校核起临界转速，以防止过大的横向振动。具体设计时应根据传动的类型、工作条件及其失效形式等，选择不同的设计准则，而不必逐项进行校核。表2.1螺旋传动的常用材料螺旋副材料牌号应用范围螺杆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ZCuAl9FeNi4Mn2ZCuZn25Al6Fe3Mn3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、 立向丝杆的设计（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起的进给抗力。应按额定静载荷选用。 载荷性质系数为1动载荷硬度影响系数， =1最大轴向载荷定静载荷为C02000N，查表得使用寿命时间T=15000h，初选丝杆螺距t=5mm，得丝杆转速 n/min由于丝杆螺距为5，可选W系列完循环丝杆副尺寸系列W2005-2.5圈一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表2.6所示： 表2.2 滚珠丝杆螺母副几何参数名 称符 号计算公式和结果（mm）螺纹滚道公称直径20螺 距5接触角钢球直径3.175螺纹滚道法面半径偏心距螺纹升角螺杆螺杆外径螺杆内径螺杆接触直径螺母螺母螺纹外径螺母内径（外循环）螺母长度Ln33（2）传动效率计算 （2.23）式中：摩擦角；丝杆螺纹升角。（3）刚度验算，滚珠丝杆受工作负载P引起的导程的变化量 （2.24）Y向所受牵引力大，故应用Y向参数计算（N） （cm） () (材料为45钢) （）所以 （cm）丝杆因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。所以导程误差 查表知C级精度的丝杆允许误差6，故刚度足够。（4）稳定性验算，由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩为式中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。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 （2.25）温度系数=1，载荷系数=1，UCFU203轴承座，寿命指数为=3得（h）所以该轴承适合。2.2.4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。（1）固定-固定，适用于高转速、高精度；（2）固定-支承 适用于中等转速、高精度；（3）支承-支承适用于中等转速，中精度；（4）固定-自由 适用于低转速，中精度，短轴向丝杠。本次设计中丝杆螺母的固定方式如下所示2.2.5滚珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离1、油润滑一般情况下，用于滚动轴承的矿物油都适用。特别是在高转速情况下，以油润滑比脂润滑佳，这时滚珠丝杠副的温升较小。油润滑的补充润滑量和间隔，按下表，按表中的油量，至少可以达到8小时的补充润滑时间。2、脂润滑采用脂润滑的优点可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长时间后才需进行补充。也就是说，在多数情况下，可以省去一套补充润滑的装置。补充润滑脂的限量为大约填入螺母内空间容积的一半。可以使用所有高级滚动轴承润滑脂，但要注意润滑脂厂家的说明和提示。润滑脂的补充通常在半年或一年进行更换，更换前应清除旧润滑脂后才能更换新的润滑脂3、防尘与隔离滚珠螺杠与滚动轴承一样，如果污物及异物（切屑碎屑）进入就会很快使它磨耗，成为损坏的原因。困此，必须采用防护装置（折叠式或伸缩式丝杠防尘罩）将丝杠轴完全防护起来。另外虽没有别的异物，但有浮尘时要在螺母两端采用刮屑式防尘圈。滚珠丝杠副设计使用中应注意的问题：(1) 为提高滚珠丝杠副的使用寿命和精度，应使作用在螺母上的合力通过丝杠轴心，以保证滚珠受力均匀，避免倾覆力。(2) 防逆转：滚珠丝杠副传动逆效率高，应考虑在电机停电后，因部件自重而产生螺旋副的逆传动(特别是在垂直方向上传动时)，防止逆传动的方法可采用：停电自锁的电机、蜗轮蜗杆机构、离合器等方式。(3) 滚珠丝杠副在行程两端应有行程保护装置，以防止越程后滚珠丝杠副受撞击而影响精度、使用寿命甚至损坏。(4) 防止热变形：热变形对精密螺旋传动的定位精度有着重要的影响。其热源不单是螺旋副的摩擦热，还有其他机械部件工作时产生的热，致使丝杠热膨胀而伸长。为此必须分析热源的各因素，采用措施控制热源，还可以采用预拉伸、强制冷却等减少热变形对丝杠的伸长的影响。(5) 细长而又水平放置的丝杠，因自重使轴线产生弯曲变形，是影响导程累积误差的因素之一，还会使螺母受载不均。设计细长丝杠时，应考虑防止或减小自重弯曲变形的措施。(6) 防护与密封，尘埃和杂质进入滚道会妨碍滚动体运动流畅，会加速滚动体与滚道的磨损，使滚动螺旋副丧失精度。为此需要防尘措施。滚珠丝杠副在螺母两端已安装防尘圈，为避免丝杠外露，还需要为丝杠选择防护装置。(7) 合理润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副使用寿命的重要环节，接触表面的油膜还有吸振、减小传动噪声和冲洗丝杠上的粉尘等杂物的作用。因此要注入润滑脂。在螺母上还有油孔，用户可旋入油嘴，再采用其他合适的润滑方式。(8) 正确选择预紧力，滚珠丝杠副出厂时已经按要求调节好所需要的预紧力，严禁自行拆卸滚珠丝杠副的各个部件，以免影响其精度。严禁敲击和拆卸导珠管，以免造成滚珠堵塞，运转不流畅。(9) 建议采用适应于数控机床的大接触轴承以提高传动刚度。(10) 用内循环滚珠丝杠副，必须使丝杠螺纹两端中至少有一端的滚珠螺纹是通牙，并该端所有外圆尺寸均小于丝杠螺纹底径d2,否则无法装配螺母。(11) 水平位置采用外循环滚珠丝杠副，最好是插管放置再丝杠轴线上面。(12) 为便于丝杠加工，丝杠上最大外圆处的直径最好不要大于丝杠的外径d1。2.3 导向光杆和直线轴承的设计 通过丝杆螺母连接法兰，带动整个液晶显示屏装置做上下运行，为了要保证平稳，需要有导向装置，这里就需要设计导向光杆和直线轴承配合整个丝杆螺母装置。2.3.1直线轴承的选择POM工程式塑料保持器适用于工作测试；钢保持器适用于为工作温度；不锈钢轴承适合于水、蒸气、硝酸等腐蚀介质及真空工作场合，轴承型号按下述计算公式确定。硬度系数FH：硬度HRC58以上，FH=1.0；硬度HRC52-58，FH=0.6-1.0。温度系数FT：工作温度小于100oC，FT=1.0，工作温度100oC-125oC，FT=1.0-0.95。接触系数FC：每根轴装一套轴承，FC=1.0每根轴装二套轴承，FC=0.81每根轴装三套轴承，FC=0.72每根轴装四套轴承，FC=0.66载荷系数FW：运行速度小于15米/分钟，无冲击、无振动，FW=1.0-1.5；运行速度小于60米/分钟，微小冲或振动，FW=1.5-2.0；运行速度大于60米/分钟，或有较大冲击、振动，FW=2.0-5.0。时间寿命Lh=(10000*L) /2 *L(S*n1*60) (位单：h小时)L：长度寿命 (万米)，LS：工作行程 (米)，N1：每分钟往复次数已知液晶显示屏装置行程L=0.2米，工作温度60oC，每分钟往复次数n1=20，微小冲击，轴承工作载荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望寿命Lh=5000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件：根据本次载荷重量为2000N，我们选用两个导向光杆加上丝杆螺母，这样滑动轴承的所受负载就平均分配，上下两个滑动轴承分别连接底板和连接上固定圆盘，两边轴承座为固定式的，中间两个为可以随着丝杆螺母上下滑动。两个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。本次设计中所选择的滑动轴承为带法兰形状的。根据每个滑动轴承的负载承受166N，我们选用滑动轴承为LMF30，轴承中间孔径为30mm，这样导向光杆的直径也为30mm。2.直线轴承安装：轴承座孔公差推荐采用H7、J7级，直线轴公差推荐采用g6、h6级，轴承安装必须用台阶芯轴压入；直线轴安装必须对准轴承孔插入，动作轻缓，轴倾斜插入会导至保持器变型 和钢球脱落，轴承安装方向应按照表1所示，可以提高轴承承载能力，延长寿命。轴承座孔有可能压缩轴承，引志游隙变小，此时用手转动直线轴，如果轴能接触钢球且能轻松转动， 配合游隙为 0+0.01mm；如果稍加力才能转动， 配合游隙为-0.010mm（已过盈） ；如果加力也不能转动，配合游隙已多于0.01mm，这种情况钢球滚动时可能同时作滑动，会降低轴承和轴的作用寿命，只有在轻载、低速且定心要求高的情况下才可采用。调整型、开口型轴承内、外径在割口前测量，割口后会有一些弹性变形，配合游隙应装入轴承座内测量（钢保持器轴承、KH轴承情况类似）。游隙可调节的轴承座调节方向应和轴承割口方向垂直以保证游隙均匀，直线轴承结构特点不能作旋转运动，同时要求有良好的导向性，所以直线 轴承一般以二根轴+四套轴承或二根轴+二套加长型轴承为一个组合使用，二根轴安装要平直，整个组合装配后，用手推拉必须灵活无阻滞才可安装传动机构，传动动力要足够克服轴承磨擦阻力，直线轴承磨擦阻力近似为千分之一工作载荷 。3.直线轴承润滑和防尘：轴承出厂涂有防锈油，使用时需加润滑剂。油脂润滑噪音较低，常用的有2号锂基脂和低噪音轴承润滑脂， 填脂量为保持器空隙的三分之一。油润滑不需清除防锈油， 根据工作测试采用15#100#润滑油， 工作温度低采用低粘度油， 工作测试高采用高粘度油，常用的有透平油，机械油和锭子油，无密封轴承把油滴在轴上即可，带密封轴承需把油加到轴承内，本公司为用户准备了带油孔的轴承和轴承座。对于一些不允许有油（脂）的工作场所，先清除防锈油，干燥后在每列钢球上喷一些市售的二硫化钼喷剂，再次干燥后即可使用，带密封轴承应避免密封圈和轴干磨擦引起密封唇口挤入轴承内，造成轴承的非预期损坏。铁屑会极大地降低轴承寿命，粉尘和脏物会阻塞保持器球道，使钢球不能回转，引起保持器损坏、钢球挤胶。带密封轴承可用于一般带粉尘工场所，像木工机械、铸造机械等多粉尘场合，请在轴承两端另加密封，防止粉尘进入并可减少油脂损耗。4.轴承的载荷和寿命：轴承运动和换向时承受过大的冲击负荷，或当轴承静止时，由于机器振动等因素都会使接触处形成凹坑。外界硬粒进入轴承内，也可在接触表面形成压痕，这种永久变形量超过一定限度，就会防碍直线运动平稳性，引起振动和噪音，振动会进一步冲击凹坑周围材料，造成恶性循环，使凹坑面积扩大，这种永久变形量用基本额定静载荷限定。钢球和套圈接触点两者永久变形量之和等于钢球直径的万分之一时的静载荷，定义为基本额定静载荷C0。轴承使用时，冲击力很难测定，常用选取适当的静载荷安全系统来保证轴承静载荷不超过基本额定静载荷。选型时使轴承承受的静载荷P0 C0/FS，不受振动和冲击场合FS取1.0 1.5，受振动和冲击工作场合FS取2.07.0。轴承由于反复承受工作载荷，首先在表面下一定深度处，强度较弱部分形成裂纹，继而发展到接触表面，使金属成片状剥落下来，这种剥落称为疲劳剥落。在安装、润滑、密封正常的情况下，绝大多数轴承的破坏是疲劳破坏，一般所说的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿命。直线轴承额定寿命规定为5万米， 通过限定基本额定动载荷C来保证。由于轴承寿命具有分散性，即同一批材料、相同工艺生产、相同使用条件下的轴承寿命不相同，所以轴承基本额定动载荷C定义为一批相同的轴承在相同条件下运行5万米，轴承不生任何疲劳剥落现象所能承受的动载荷。 第3章 45度翻转器的设计本次的设计中的液晶显示屏需要进行45度翻转，这里采用的是气缸驱动，45度翻转即可为连杆臂与翻转的臂相等，即成为一个等腰直角三角形。3.1 驱动气缸的的设计由设计任务可以知道，要驱动的液晶显示器的负载大小位140N，考虑到气缸未加载时实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响，并考虑到机械爪的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载率：由液压与气压传动技术表11-1：运动速度v=30mm/s，取=0.7，所以实际液压缸的负载大小为：F=F0/=200N1、气缸内径的确定D=1.27FP=1.271633.30.6106 =66.26mmF气缸的输出拉力 N；P 气缸的工作压力Pa按照GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=20 mm气缸缸径尺寸系列810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）2503204005006302、活塞杆直径的确定由d=0.3D 估取活塞杆直径 d=8mm3、缸筒长度的确定缸筒长度S=L+B+30L为活塞行程；B为活塞厚度活塞厚度B=(0.61.0)D= 0.720=14mm由于气缸的行程L=50mm ,所以S=L+B+30=886 mm导向套滑动面长度A:一般导向套滑动面长度A，在D80mm时, 可取A=(0.61.0)d。所以A=25mm最小导向长度H：根据经验，当气缸的最大行程为L，缸筒直径为D，最小导向长度为：H代入数据 即最小导向长度H +802 =80 mm活塞杆的长度l=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm4、气缸筒的壁厚的确定由液压气动技术手册可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算：式中 缸筒壁厚（m）；D缸筒内径（m）；P缸筒承受的最大工作压力（MPa）；缸筒材料的许用应力（MPa）；实际缸筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的7倍；重型气缸约取计算值的20倍，再圆整到标准管材尺码。参考液压与气压传动缸筒壁厚强度计算及校核=bn,我们的缸体的材料选择45钢，b=600 MPa， =6005=120 MPan为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材料的抗拉强度(Pa)P缸筒承受的最大工作压力（MPa）。当工作压力p16 MPa时，P=1.5p；当工作压力p16 MPa时，P=1.25p由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.50.6=0.9 MPa= 0.9802120 =0.3mm参照下表 气缸筒的壁厚圆整取 = 7 mm5、气缸进排气口直径d0v空气流经进排气口的速度，可取v=1015） 选取v = 12 m/s由公式 d0 = 2Qv代入数据得 d0 = 21.8510-312=14.014 mm所以取气缸排气口直径为15 mmQ 工作压力下输入气缸的空气流量（m3s）V-空气流经进排气口的速度，可取v=1025）6、活塞杆的校核由于所选活塞杆的长度L10d，所以不但要校核强度校核，还要进行稳定性校核。综合考虑活塞杆的材料选择45钢。参考机械设计手册单行本 由液压气动技术手册稳定性校核：由公式 FP0 FKnK式中 FP0 活塞杆承受的最大轴向压力（N）；FP0=1633N FK 纵向弯曲极限力（N）；nK 稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取2K活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4代入数据 K =25/4=6.25mm由于细长杆比LK 85m 即 FK = mEJ2L2实心圆杆： J = d464式中 L 气缸的安装长度 ；m 末端系数；选择固定自由 m = 1/4E 材料弹性模量，钢材 E = 2.1 1011 Pa ；J 活塞杆横截面惯性矩（m4）；d 活塞杆的直径（m）；L 气缸的安装长度为活塞杆的长度为961mm代入数据得 FK =2.685 104 N因为 FKnK = 1.34 104 FP0 所以活塞杆的稳定性满足条件；强度校核：由公式 d 4Fp0=bn ，n为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材料的抗拉强度(Pa)45钢的抗拉强度，b=600 MPa ，=bn = 6005 = 120 MPa则 4Fp0 = 4.16 mm d ，所以强度满足要求；综上所述：活塞杆的稳定性和强度满足要求。 即方管架给的压力为G(电动平移床重量)+G（零部件重量） =2000N（200Kg）+(50x10) =2500N根据方管承载力计算公式：M=Pac/L(M：弯矩，P集中力，a集中力距支座距离，c集中力距另一支座距离，L跨度，L=a+c) （仅用于矩形截面) f=M/W材料的许用应力（弹性抗拉强度/安全系数）。M=Pac/L=11960xL，本次设计初定L为1000mm则M=13456N.M，初定方管为80x40x3的方管和40x40x3，计算W得出折算后位12Mpa查的普通碳素结构钢Q235A的抗拉强度为375500Mpa，由于12Mpa远远小于375Mpa，所以初定方管40x40x3和80x40x3的方管满足要求。由计算得出可以使用80x400x3的方管和40x40x3的方管，初定设计计算得出方管总体架尺寸为1000mmx910mm。在方管底架我们还设计上万向脚轮。整个方管底架的大致图如下：3.2 连杆的设计摆动连杆主要承受连杆臂的重力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此，在设计时应首先保证连杆具有在足够的疲劳强度和结构钢度。如果强度不足，就会发生连杆杆身的断裂，造成严重事故，同样，如果连杆刚度不足，也会对曲柄连杆机构的工作带来不好的影响。若衬套材料的膨胀系数比连杆材料的大，则随工作时温度升高，过盈增大，连杆头断面中的应力也增大。此外，连杆头在工作中还承受活塞组惯性力的拉伸和扣除惯性力后气压力的压缩，可见工作载荷具有交变性。上述载荷的联合作用可能使连杆头及其杆身过渡处产生疲劳破坏，故必须进行疲劳强度计算。计算时把连杆头和衬套当作两个过盈配合的圆筒，则在两零件的配合表面，由于压入过盈及受热膨胀，连杆头所受的径向压力为： 式中：衬套压入时的过盈，； 一般青铜衬套，取，其中：工作后连杆温升,约；连杆材料的线膨胀系数，对于钢 ；衬套材料的线膨胀系数，对于青铜；、连杆材料与衬套材料的伯桑系数，可取；连杆材料的弹性模数，钢10；衬套材料的弹性模数，青铜；计算连杆头承受的径向压力为：由径向均布力引起连杆头外侧及内侧纤维上的应力，可按厚壁筒公式计算，外表面应力 内表面应力 的允许值一般为，校核合格。结 论经过这段时间的专心设计，我的毕业设计已经接近尾声。毕业设计是我们每个大学生大学生活的最后一个重要环节，是对大学四年学习过程综合能力的考核。对每个学生来说，毕业设计既总结了我们大学所学的理论知识，又给
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