黑板升降装置设计机械CAD图纸

1、 黑板升降装置设计 目 录第1章绪论21.1毕业设计的目的21.2毕业设计的内容3第2章 传动限位机构的设计62.1 黑板结构的设计62.2 丝杆材料的选用172.3 螺母材料的选用与试验17第三章 黑板机构的加工193.1 车长丝杆193.2 解决丝杆轴热变形伸长问题203.3 长丝杆T形螺纹车削的关键技术203.4 螺母的加工技术21第4章 悬挂提升机构的设计224.1 黑板工作原理介绍234.2调节螺钉的设计244.3 黑板移动限位滑轮254.4 黑板移动限位滑块354.5 方棱型同心轴364.6 轴的设计与校核254.7 其他零件的设计与校核35第5章 做毕业设计的体会37第7章 做毕

2、业设计的结论38参考文献39致谢40第1章绪论1.1毕业设计的目的 毕业设计是培养我们理论联系实际，解决生产实际问题能力的重要步骤，通过新型黑板升降机构的设计以及总体方案的拟定，进给升降系统机械部分结构设计.电机控制系统，同步传动的设计，使我们综合运用所学的机械.电子等知识,进行一次机电结合的全面训练。从而培养了我们具有加工设计能力，初步设计计算的能力以及分析和处理生产中所遇到的机电方面技术问题的能力。 中国黑板产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污

3、染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 从什么角度分析中国黑板产业的发展状况？以什么方式评价中国黑板产业的发展程度？中国黑板产业的发展定位和前景是什么？中国黑板产业发展与当前经济热点问题关联度如何诸如此类，都是黑板产业发展必须面对和解决的问题中国黑板产业发展已到了岔口；中国黑板产业生产企业急需选择发展方向。 世界黑板产业的发展历程，分析了中国黑板产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型黑板产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型黑板产业” 及替代产品的内涵。根据“新型黑板

4、产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国黑板产业发展进行了推演和精准预测，对中国的行政区划和四大都市圈的黑板产业发展进行了全面的研究。机械结构上来说，黑板上边就是一根横轴两端连接的线轴，用来连接黑板两端的挂绳，这根横轴的一端与直流减速电机相连，这样可以让黑板平稳的升降。另外，挂绳的另一端不要拴在轮轴上，否则卷上去之后，电机一旦停转黑板就会由于重力原因下来，而且要卷升如此重的黑板，电机所需的功率也是相当高的，合理的方法是使用配重法，也就是说，用与黑板等重，或是利用滑轮组连接比例配重，这样电机只要有很小的力量就可以带动卷轴让黑板升降而无须克服重力。 电路方面，可以只设置两个键即

5、UP和DOWN键，控制方法可以采用与电动车窗玻璃相似的控制方法，即单击按钮就是自动升降到头的方式，再次单击任何一钮为停止，或到头停止；按住按钮就是点动，到松手停止。 自停方式有两种，一是传感器式，即在两端都设置光电或叶片限位开关，以来控制黑板升降的停止，但这种方法一旦传感器失效的话就会无法控制，所以可以加一个限时，即使没有收到限位信号，时间到了也要停止，防止烧坏电机；第二种方法是电流检测式，电机上串一小电阻，通过检测该电阻上的电压来判断电机上的电流，由于启动电流较大，所以启动时有一个延时，在延时后如果电流仍超过正常值，说明电机运行阻力过大，很可能黑板已经到位，无法转动，所以就可以停转，当然这种

6、功能还可以兼作机械故障的保护，当电机或减速机等任何机关卡住时，都会停转，当然这也可以配合限时方式，防止黑板机构打滑不停转的问题。 1.2毕业设计的内容 黑板是课堂教学的工具，尽管现在推广使用多媒体教学，但就总体来说，各类学校的课堂教学主要仍是以黑板板书授课为主。因为几乎所有的黑板基本上都是固定的，一直以来存在的问题是：在课堂教学书写时书写上边过高，下边太低，教学时实际书写的版面只有一半多，真正最省力的书写高度位置只占黑板面积的五分之二。新型黑板升降机构设计与加工研究旨在解决现有的黑板不能调节高低的问题，从而满足教师等，在板书时做到始终可在最省力的高度位置书写，并且实现黑板的全面积书写，最终达到

7、减轻教师工作强度的目的。 黑板升降装置，具有使板面垂直升降的升降机构，其包括。左、右对称可作上、下垂直升降的滑轮杆组，安装干黑板左、右两端侧的内缘，其上、下两端各设有一凹槽以嵌入黑板板面的上、下框I左右对称的铅锤组，安装干滑轮杆组的内侧I可进行板面上、下升降的控制机构，该控制机构以人力或马达为动力源，可使黑板停在需求的位置，具有利于书写、适于实用的功效。本黑板工艺材质：苯晴压旋工艺，黑板基材为同性层合板，厚度为40mm，黑板是实心的，黑板表面涂层为1.0mm，边框及包角均为ABS材质。 新型黑板升降机构的传动原理：黑板升降装置，其具有使板面作垂直升降的升降机构，其特征在于该升降机构包括：左、右

8、对称可作上、下垂直升降的滑轮杆组，安装于黑板左、右两端侧的内缘，其上、下两端各设有一凹槽以嵌入黑板板面的上、下框；左右对称的铅锤组，安装于滑轮杆组的内侧； 可进行板面上、下升降的控制机构，安装于黑板内侧的中间部位。黑板升降装置，特征在于所述的滑轮杆组为左、右对称j各包括一固定于墙壁上的长方形固定片，其上、下两端各设有一组滑轮组，连接上、下两端具有凹状槽的圆柱杆通过其中，将黑板升降。其特征在于所述的长方形固定片其上、下两侧端各设有设置弹簧的阻止装置，以终止圆柱杆的行程。图1-1实际上就是将螺旋运动转变成上下升降的运动。执行这一运动主要是由螺旋副机构来完成的。其中有两根超长的丝杆和两只螺母所组成。

9、因其属特称的丝杆螺母机构，丝杆刚性差，容易弯曲和变形，而且螺母又容易磨损。因此，在这个叙述下自动黑板螺旋副机构的设计和加工，通过合理的设计和正确的加工方法，使螺旋机构质量可靠，确保新型黑板升降机构的工作正常。第2章 传动限位机构的设计2.1 螺旋副结构的设计新型黑板升降机构在上下运动过程中，主要的负载来自黑板本身的自重，这种轻微的场合以及考虑到使用寿命可以设计成三角螺纹传动。但是由于其稳定性差中性差等原因，黑板在上下换向运动时候，黑板会有抖动的现象，而梯形螺纹的大径与小径处有相等的间隙，内外螺纹已锥面贴合，对中性能好，不容易松动，自锁可靠。因此新型黑板升降机构的升降传动采用单头梯形螺纹，与螺母

10、组成螺旋副机构，其摩擦性质为滑动摩擦。螺旋副的特点是结构简单，制造方便,自锁可靠，能保证黑板升降到任一高度都可停顿，使得授课老师在黑板最省力的版面上书写。同时通过自由控制黑板自动升降，实现黑板全面积的书写，提高课堂的效率。2.2确定许用接触应力2.3 齿根弯曲疲劳强度设计（1） 确定公式中的参数值 1） 载荷系数 试选=1.52） 小齿轮传递的转矩 3） 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限， =380（查图6.1 机械设计 徐锦康主编）4） 应力循环次数 5） 弯曲疲劳寿命系数， =0.86 =0.90（查图6.7机械设计 徐锦康主编） 6） 许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数 ） 则

11、/= 7） 查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 查表取齿形系数和应力修正系数 齿形系数及应力修正系数17181920212223242526272.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.571.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.603035404550607080901001502.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.141.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.83 8） 计算大小齿轮的并加以比较 因为，故按

12、小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 9） 重合系数及螺旋角系数 取=0.7 ，=0.86（2） 设计计算 1） 试计算齿轮模数 2） 计算圆周速度 3） 计算载荷系数 查表6.2（机械设计 徐锦康主编）得 ； 根据、8级精度，查图6.10（机械设计 徐锦康主编）得；斜齿轮传动取；查图6.13（机械设计 徐锦康主编）得。则载荷系数 4） 校正并确定模数 （取=2）（3） 计算齿轮传动几何尺寸 1） 中心距 （圆整为=119mm） 2） 螺旋角 3） 两分度圆直径， mm mm 4) 齿宽， mm 取=35mm =10）mm =40mm(4) 校核齿面接触疲劳强度 大小齿轮的接触疲劳强度极限， =11

13、70 接触疲劳寿命系数， 查图6.6（机械设计 徐锦康主编）得=0.88，=0.92计算许用接触应力取安全系数，则 节点区域系数 查图6.19（机械设计 徐锦康主编）得=2.44 重合度系数 =0.8 螺旋角系数 = 材料系数 查表6.3（机械设计 徐锦康主编）得 =189.8校核计算 接触疲劳强度满足要求（5） 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮：齿顶圆直径大于160mm,但小于500mm，故采用腹板式结构，如图为齿轮零件图。3. 2 低速级齿轮的计算 减速器要求结构紧凑，故大齿轮用40Cr调质处理后表面淬火，小齿轮用45钢，载荷稳定，齿速不高，初选8级精度，闭式硬齿面齿轮传动，传动平稳，

14、齿数宜多，选=25，=（取=92）。按硬齿面齿轮非对称安装，查表选齿宽系数。初选螺旋角=齿根弯曲疲劳强度设计（1） 确定公式中的参数值 1） 载荷系数 试选=1.52） 小齿轮传递的转矩 3） 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限， =380（查图6.1 机械设计 徐锦康主编）4） 应力循环次数 5） 弯曲疲劳寿命系数， =0.90 =0.92（查图6.7机械设计 徐锦康主编） 6） 许用弯曲应力计算（取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数 ） 则/= 7） 查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 查表3-1取齿形系数和应力修正系数 8） 计算大小齿轮的并加以比较 因为，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计

15、9） 重合系数及螺旋角系数 取=0.68 ，=0.86（2） 设计计算 1） 试计算齿轮模数 2） 计算圆周速度 3） 计算载荷系数 查表6.2（机械设计 徐锦康主编）得 ； 根据、8级精度，查图6.10（机械设计 徐锦康主编）得；斜齿轮传动取；查图6.13（机械设计 徐锦康主编）得。则载荷系数 4） 校正并确定模数 （取=2.5）（3） 计算齿轮传动几何尺寸 1） 中心距 （圆整为=151mm） 2） 螺旋角 3） 两分度圆直径， mm mm 4) 齿宽， mm 取=55mm =10）mm =60mm(4) 校核齿面接触疲劳强度 大小齿轮的接触疲劳强度极限， =1170 接触疲劳寿命系数，

16、查图6.6（机械设计 徐锦康主编）得=0.92，=0.96计算许用接触应力取安全系数，则 节点区域系数 查图6.19（机械设计 徐锦康主编）得=2.43 重合度系数 =0.8 螺旋角系数 = 材料系数 查表6.3（机械设计 徐锦康主编）得 =189.8校核计算 接触疲劳强度满足要求按照耐磨性条件，可以初步确定丝杆直径16mm，螺母的高度是40mm，因此，新型黑板升降机构的螺旋副的螺纹尺寸确定为Tr16X4,通过校核计算，可以证明其自锁性，丝杆的强度，丝杆的稳定性以及螺纹牙的强度等都符合计算要求。图2-12.2 丝杆材料的选用丝杆的材料主要为碳素钢和合金钢，碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性小。

17、本设计的丝杆为一细长轴，容易弯曲和变形，但由于承载不大，所以选中45#中碳钢为丝杆的材料，为了提高的强度，增加其耐磨性，延长使用寿命，必须经调质处理才能满足使用需求。2.3 螺母材料的选用与试验由于新型黑板升降机构的工作螺母是在低速轻载的环境下进行的，根据传统的设计方式是选用青铜材料作为螺母材料，形成青铜对钢的摩擦副。按照常规，这对摩擦副必须保持在润滑状态下进行工作。但本设计中的螺旋副机构在工作时不允许使用润滑，因此，在不用油的情况下，螺母的磨损必然会加剧，且会伴有刺耳的尖叫声，为了克服这个缺陷，经试验，选用MC含油铸造尼龙作为螺母的材料。该材料含油，自润滑性良好，适合制作传动件，使用MC含油

18、铸造尼龙作为螺母的材料，虽其强度，硬度不及铸造青铜，但其特别的自润滑性，改善了丝杆与螺母的摩擦状态，使传动效率提高，寿命更长。关于MC含油铸造尼与常用的青铜材料性能对比请见表2-1表2-1通过新型黑板升降机构实际使用情况表明，使用MC尼龙作为螺母材料，在承载过程中，尼龙螺母有一定量的压缩变形，这样有利于降低局部牙形的作用力，使整个螺母螺牙能全部承载，保证牙型的强度，且形成均载，磨损均匀，同时使用中发现MC含油铸造尼龙螺母本身硬度低，对硬质的尘粒具有很好的相容性，能更有效地保护丝杆，使丝杆几乎不磨损，这不同于任何青铜螺母在自身磨损的过程中使丝杆磨损。因此选用MC含油铸造尼龙做螺母材料，优点是真正

19、起到了性能优越，使用寿命长，价格便宜的作用。第三章 黑板机构的加工3.1 车长丝杆 车长丝杆的长度于直径之比>25倍时成为细长轴，新型黑板升降机构螺旋副机构的丝杆总长度为1400mm，螺纹长度为840mm，螺纹大经为16,因L/D=52.5倍，因此，在车丝杆外圆时必须遵循车细长轴的三个关键技术；1.中心架和跟刀架的使用由于丝杆配料是调质中碳钢，在几种材料的比较中，球磨铸铁耐磨性和耐热性好，既不易刮伤工件表面，又能吸收震动，所以，车削长丝杆时要选择用球磨铸铁材料做中心架跟刀架的支撑爪为好。2.中心架的调节与使用方法a.车长轴断面或者钻中心孔时，常将长轴一端用卡盘夹住一端用中心架支撑，此时发

20、现，丝杆轴的旋转中心未能与后顶尖重合。这是因为中心架的三个支撑点能独立构成任意一个圆心位置，这个圆心位置必须通过再调整，使三个支撑爪的几个圆心点（即旋转中心）与主轴中心，尾座中心三者重合，才能车端面或钻中心孔。b.加工时应将中心架支撑在杆件中部，增加杆件刚度。3.跟刀架的使用a.使用时，选用三个支撑爪的跟刀架，因为它的下支撑爪能抵消长丝杆向下的弯曲和重力，从而更有效的预防震动和弯曲变形。b.跟刀架支撑爪与丝轴接触表面最好是长条形。因为工件直径小，支撑爪只能窄些，以此增大其接触面积，减少磨损。c.跟刀架在使用中，支撑爪与丝杆轴的接触压力不宜过大，否则，车削出的丝杆轴就会产生“竹节”状。另外在加工

21、中要注意即使调整支撑爪与丝杆轴之间的间隙。3.2 解决丝杆轴热变形伸长问题车长丝杆外圆时，为了减少丝杆轴的热变形伸长，可采取以下有效措施：1.用高精度弹性活顶尖来补偿丝杆轴热变形伸长。2.车削时，刀具应保持锐利状态。且不论是低速切削或高速切削，都应充分使用切削液注在切削液注在切削形成区和刀架职称处进行冷却，以减少丝杆轴温度上升。 由于长丝杆刚度差，刀具几何形状对丝杆轴产生的震动非常敏感，选择时主要考虑以下几点：a.为了减少径向力，主要控制车刀的主偏角Kr=85°左右。b.为了减小切削力，降低切削温度，主要控制车刀的前角Y0=20°左右，后角0=7°。c.车刀的前刀

22、面应磨有R=1.53mm的断屑槽，使切屑卷曲折断。d.为防止切削力对丝杆轴的精度影响，粗车时采用低转速，小背吃刀量和小进给量多刀进给进行车削。3.3 长丝杆T形螺纹车削的关键技术1.车刀的刃磨粗车T形螺纹时，车刀磨出径向前角3°，前刀刃磨出R2mm排削槽，后角受螺旋升角的影响，在切削刃的后角为5°加上螺旋升角，右切削刃为5°减去螺旋升角，刀尖宽等于草体宽;精车车刀前角20°，后角同粗车刀并且磨出V形排屑槽。2.梯形螺纹的切削方法粗车时采用左右切削法。精车时先精车顺刀进刀牙侧面，再精车逆进刀牙侧面。3.机床选用机床选用大丝杆和较精密机床，车前调整好开合螺，

23、大，中，小托板各间隙。4.正确使用跟刀架使支撑爪调整至车刀的正对面，更有效抵消径向力，而且要及时调整支撑爪的位置，补偿磨损量。3.4 螺母的加工技术 螺母采用MC含油铸造尼龙，生产时先完成整体外形结构的压铸，且压铸时候温度和压力要恒定，压铸的毛胚须经48小时的收缩时效后，才可以进行螺纹的车削，确保螺纹螺距的稳定，并且与丝杆配合要有一轻微的抱紧力为适。 经过以上对螺旋副传动机构的设计计算，选择合理的丝杆加工工艺和新型螺母材料，新型黑板升降机构通过控制系统的控制，完全能够满足升降灵活，定位可靠，从而达到全面积都在最省力的高度书写的目的，有效减轻教师的工作负担，提高课堂教学效果。第4章 升降机构的设

24、计从安装的角度出发，前黑板与后黑板的连接选择上可以考虑，齿轮齿条式，链轮链条式，钢丝与尼龙组合式。考虑到实际使用环境以及制造成本的问题。选择链轮链条式。黑板6用可调节螺钉8固定，以两个螺帽来限位，系上链接扣7穿过齿轮齿条组成的链传动组合，该链传动组合由一根同步轴同步传动依靠连轴器链接保证同步。同步轴的同心度要求不用太高，以减少加工成本，黑板起吊不平行的问题可以依靠调节螺钉解决。本系统设计结构简单，噪声小，不影响环境，耐用度高。如图示4.1 黑板工作原理介绍 黑板升降装置，尤其是涉及一种可随黑板使用者的身材调整黑板高度的黑板升装置。传统的黑板，其最基本的安装方式，是将黑板固定于墙壁上与讲台咸水平

25、状并保持一定的高度，由于书写者身材的高矮不一，听讲者因座位有异且仰视角度不一，固定的黑板为水平状，书写时，对于黑板的上缘必须垫足，而对于下缘必须弯腰才能达到书写的目的，书写辛若是其一缺点，而听讲者均欲抄写，当抄写至黑板的下缘部分时，后面座位者亦常受到前面座位者的阻挡，因此在俯仰之间其适应也有其困难之处，因此对于黑板升降的需求已成为必然。 本实用新型的目的在于，克服现有技术的缺点，而提供一种新型结构的黑板升降装置，使其利用可上、下滑行的垂直轨道，将黑板上升或下降至12板面的高度，并且可使黑板停住于该板面上、下12高度之间的任一位置黑板升降装置，其具有使板面作垂直升降的升降机构，其特征在于该升降机

26、构包括： 左、右对称可作上、下垂直升降的滑轮杆组，安装于黑板左、右两端侧的内缘，其上、下两端各设有一凹槽以嵌入黑板板面的上、下框；左右对称的铅锤组，安装于滑轮杆组的内侧； 可进行板面上、下升降的控制机构，安装于黑板内侧的中间部位。 本实用新型的目的还可由以下技术措施进一步实现。前述的黑板升降装置，其中所述的滑轮杆组为左、右对称，各包括一固定于墙壁上的长方形固定片，其上、下两端各设有一组滑轮组，连接上、下两端具有凹状槽的圆柱杆通过其中，将黑板升降。前述的黑板升降装置，其中所述的长方形固定片其上、下两侧端各设有设置弹簧的阻止装置，以终止圆柱杆的行程。 前述的黑板升降装置，其中所述的铅锤组包括一组或

27、一组以上的铅锤组。 前述的黑板升降装置，其中所述的铅锤组为水平状长条形片，其连接至滑轮杆组的圆柱杆上。前述的黑板升降装置，其中所述的铅锤组的铅锤为水平状长条形片连接至固定于黑板上的垂直长条形铁片。前述的黑板升降装置，其中所述的控制机构包括一固定于墙壁上的锯齿状长条铁片及设置于黑板背面的凸出锯齿状的阻挡部，该阻挡部以缆索连接至把手部，以进行其升降。前述的黑板升降装置，其中所述的控制机构为设置马达传动的动力机构，但设有适应断电时操作的脱离电动而改设为人力的离合器。 新型与现有技术相比具有明显的优点和积极效果。由以上技术方案可知，本实用新型为一种可使黑板上升或降低位置的黑板升降装置，其包括一可上、下

28、滑行的左右对称配制的垂直轨道，可使黑板上升或降低至12板面的高度，亦即可任意调升高度或调降高度，可停住于任一位置。黑板的升降是经由滑轮杆组做垂直的升降移动，利用铅垂组以杠杆原理减轻黑板的重量，及由控制机构控制其行止，该控制机构可以人力或以一马达为其动力源，而使黑板停在所需求的位置上以利于书写。其可随黑板使用者的身材调整黑板高度，利用可上、下滑行的垂直轨道，将黑板上升或下降至12板面的高度，并且可使黑板停住于该板面上、下12高度之间的任一位置，从而更加适于实用。 综上所述，本实用新型黑板升降装置，由于其具有特殊的结构设计，使操作简便省力，借由人力可操作自如，亦可借由电动马达作为动力源，使其循着垂

29、直轨道自动升降，使用方便快捷，非常适于实用；又本实用新型为同类产品未曾出现过而确属首创，实为一具有新颖性、创造性及实用性的新设计。在安装时，若发现黑板不水明，可以依靠调节螺钉8来调节水平。保证黑板使用质量。当遇到需要微调，停电或者更其他因素导致螺旋升降器的电机不工作的时候，可以依靠活动手轮来进行调节黑板的升降，完成使用任务。保证正常的授课教学。本设计新颖，考虑得到，适合广大学校，授课地点。4.2调节螺钉的设计采用普通标准DN40M12螺栓改制，由钢制扣环焊接而成，钢丝穿插其中，通过安装在黑板上的螺母相连，拧紧调整位置限制位置一步完成。如图4-1示4.3 黑板移动限位滑轮可根据需要任意选择市场有

30、的标准滑轮，建议采用M50尼龙材料，该材料吸震力较强，以减少黑板上下一定产生的噪声。并且该材料油腻性好，减少密封后的滑道润滑维护等工作。4.4 黑板移动限位滑块 箱体为厚度3mm的冷扎钢板，箱体和滑道都是一次工艺成型，箱体和内滑道是一体的。内外滑道均是多管挤压成八角型，厚度为3mm，纵向滑道必须是铁滑道，不要铝滑道，纵向滑道承重板连接处必须是焊接在纵向滑道上，不允许铆接，箱体必须是静电喷涂。如图4-2示。图4-24.5 方棱型同心轴 选用普通20X20方管，减少加工量，切割成适宜的长度即可，在安放尼龙的位置安装，位置定位后，点焊上限制块即可。如4-3图图4-4.6 其他零件的建模图纸在这里选用

31、圆柱压缩弹簧，其主要作用是利用其弹性让测量尺自动回复到零位。此处弹簧采用两端并紧、磨平，在安装的时候给与较小的预应力设计尺寸的计算(a) 弹簧的最大载荷定为100N，最大变形量定位150mm，由于在这里弹簧的尺寸不是很大，价格要求较便宜，所以选用的材料为65Mn，此材料的优点是淬透性好和强度较搞。(b) 旋绕比C在这里选为8.(c) 自由度系数K (d) 根据测量尺的尺寸选弹簧的中径D=22mm.(e) 试算弹簧丝的直径 =03 =1700 =198 取。(f) 工作圈数的计算： (g) 弹簧结构尺寸的计算 外径 内径 节距 自由高度 螺旋角(3) 材料的选择在这里要求弹簧有足够的弹性，而且能

32、够经受多次的压缩而不变形，再次从经济方面来考虑选择其材料为. 滚动直线导轨副额定寿命的计算与滚动轴承基本相同。 （4-2）式中L额定寿命（km）；额定动载荷（KN）；P当量动载荷（KN）；受力最大的滑块所受的载荷(KN）； Z导轨上的滑块数；指数，当滚动体为滚珠时3；当为滚柱时，103；额定寿命单位（km），滚珠时，K50km；滚柱时，K100km；硬度系数1；温度系数，查文献实用机床设计手册表3.17-46；取1；接触系数，查文献实用机床设计手册表3.17-47；取1.00；精度系数，查文献实用机床设计手册表3.17-48；取0.9；载荷系数，查文献实用机床设计手册表3.17-49。取1.2

33、；由式（4-2）可得载荷计算当导轨水平放置的时候主要载荷就是移动部分的重量，根据此装置设计意图和材料的密度及体积关系可估算移动部件的重量：再加上其他元件的重量，则移动部分的总重量为400N。所以每一个导轨上的载荷为200N。此外，摩擦阻力受结构形式、润滑剂的黏度、载荷及运动速度的影响而略有变化，预紧后，摩擦力稍微增大，摩擦力 式中滚动摩擦系数，=0.0030.005；F法向载荷（N）密封件阻力(N)，每个滑块座（=2N）；取=0.005，则：F=2×（0.005×200+2）=6N；滚动体的尺寸和个数应根据单位接触面积上的容许压力计算确定。在一般条件下，应优先选用直径较大的

34、滚动体，这是因为增大滚动体直径可以提高导轨的承载能力，对于滚珠导轨，其滚珠数目与承载能力及滚珠直径d0的平方成正比，因此增大滚珠直径d0比增加滚珠数目有利，如果滚动体的数目太少会降低导轨的承载能力，制造误差将显著的影响运动件的位置精度；滚动体数目太多，则会增发负载在滚动体上的分布不均匀性，反而会降低刚度。实验表明，为使各滚动体承受的载荷比较均匀、合理的滚动体的数目为： 式中 G为导轨所承受的运动组件的重力（N）；d0为滚珠直径。在此选用导轨钢珠d0=8mm。取整Z=14，根据实际情况在导轨的各边安装滚珠数目为7个。平均每个滚珠上最大负载 式中PH导轨的预加载荷，按最大工作负荷的1/2计算。现根

35、据最大工作负载取PH=3N。则 许用负荷查文献机械设计手册表9.3-56得k=60N/cm2,查表得=1，则：由此可知，此选择的导轨可用。适用于滚动导轨的材料必须满足硬度高，性能稳定以及良好加工性能的特性，低碳合金钢如20Cr，经渗碳淬火，表面硬度可达6063HRC；合金结构钢，如40Cr，淬火后低温回火，硬度可达4550HRc，加工性能良好，但硬度较低；合金工具钢，淬火之后低温回火，硬度可达6064HRC，这种材料性能稳定，可以制造变形小，耐磨性高的导轨；氮化钢，经调质或正火后，表面氮化，可得到很高的表面硬度（850HV），但硬化层很薄，加工成本高；铸铁，硬度可达到230240HBS，加工方

36、便，滚动体用滚珠，一般可满足使用要求，在此装置中的滚动导轨的材料选用铸铁导轨。滚动体的材料一般采用滚动轴承钢（GCr15），淬火后硬度可达到6066HRC。滚珠丝杠副传动与滑动丝杠传动相比其主要特点是：1、传动效率高 一般可达95%以上是滑动丝杠传动的24倍；2、运动平稳，摩擦力小、灵敏度高、低速无爬行；3、可以预紧、消隙丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度；4、定位精度和重复定位精度高；5、使用寿命为普通滑动丝杠的46倍甚至更高；6、同步性好，用几套相同的滚珠丝杠副同时传动时传动几个相同的部件或装置时，可获得较好的同步性；7、使用可靠、润滑简单、维护方便；8、不自锁，可逆向传动，即螺母为主动，丝杠

37、为被动。旋转运动变为直线运动；9、由专业厂生产，选用配套方便。滚珠丝杠副作为精密、高效的传动元件在精密机床、数控机床得到广泛应用，在机械工业、交通运输、航天航空、军工产品等各个领域应用得很普遍，可用作精密定位自动控制、动力传递和运动转换。轴的材料及热处理驱动轴主要承受高扭矩，高弯矩，是提升机中最重要的零件之一，故轴的材料选用45钢，调质处理。轴的结构设计1）初步计算轴的直径 参照文献3中关于轴的设计部分，根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。 （3-4）式中 A系数，此处取120，P电动机功率，Kwn轴的转速，r/min,将相关数据代入式3-4可得 （3-5）因为轴端装联轴器需要

38、开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%5%，取轴的直径为70mm。2）各轴段直径的确定图3-1 驱动轴示意图如图3-1所示，轴段与减速机空心输出轴套装配，并且在接近轴段处装有毛毡弥封圈，故直径d1=70mm。轴段和轴段上安装轴承，现暂取轴承型号为2217，其内径d=85mm，外径D=150mm，宽度B=36mm，故轴段的直径d2= d8=85mm。轴段和轴段的直径为轴承的安装尺寸，查有关手册，取d3= d7=95mm。轴段和轴段上安装驱动链轮，考虑到轴段与轴段中间的截面承受的弯矩最大，故在直径上有所增加，现暂定d4= d6=100mm。轴段考虑滚筒便于安装拆卸，直径略比轴段和轴段的直径小，取

39、d5=110mm。3） 各轴段长度的确定轴段与减速机空心输出轴套装配，其长度主要决定于减速机和头部壳体之间的安装尺寸，同时还要保证与减速机相配合的部分有足够的长度，从手册中查知减速机的相关安装尺寸要求，现暂取l1=140mm。轴段与轴段上安装轴承，其长度决定于轴承的安装尺寸，故取l2=l8=110mm。轴段和轴段的长度主要根据两轴承之间的距离和滚筒在轴向上的安装尺寸来定。考虑到其轴向上密封板、壳体法兰和轴承座等占据的位置，暂取两轴承轴向上的中心距离为590mm，则可以暂取l3=l7=155mm。轴段、的长度要和驱动链轮一并设计，现暂定l4=l6=120mm，l5=40，驱动轴总长为950mm。

40、d) 轴上零件的固定考虑到轴段、处键传递较大的转矩，故轴段与联轴器的配合选用k6；轴段、与驱动链轮的配合选用r6；轴段、与轴承内圈的配合选用r6。与减速机和驱动链轮的联结均采用A型普通平键，分别为键20×125 GB1096-1996及键28×110 GB1096-1996。e) 轴上倒角及圆角轴端倒角2×45°，安装链轮的轴段倒角为2.5×45°，倒圆角为R1.6mm，为方便加工，其它轴肩圆角半径均取为0.6mm。轴的强度校核计算1）轴的受力分析及弯扭矩图3-2所示2）计算支承反力由于轴在水平面上不受力，所以 FRIH=FR2H=0

41、 （3-6）在竖直面上 （3-7）式中：同一时刻提升机上行料斗中物料重量 环链预紧力（平均每米长度牵引构件重量，25kg/m）牵引构件重量（2000N），图3-2 轴的受力分析及弯扭矩图 （3-8） （3-9） （3-10）3） 按弯扭合成强度条件计算如下很显然b-b截面为危险截面。由于弯曲应力为对称循环，扭转切应力为静应力，则 （3-11） （3-12）所以b-b截面左侧安全，显然b-b截面右侧也是安全的。4） 安全系数校核弯曲应力 （3-13）应力幅平均应力 Mpa切应力 （3-14） （3-15）安全系数 （3-16） （3-17） （3-18）许用安全系数显然S>, 故bb剖面安

42、全。以上计算表明，轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。 轴承选用1） 轴承选型考虑驱动轴在的较大弯矩作用下会产生弯曲变形，且不易与减速机严格保证同心，故选用承载能力大并有自动调心功能的调心球轴承轴承2217。其基本参数如表3-2。2）工作情况分析及寿命计算提升机驱动轴轴承主要承受径向载荷，轴向载荷很小并可以忽略中等冲击。其当量动载荷为： （3-19）式中：载荷系数，中等冲击取1.21.8。其寿命为： （3-20）式中：轴承的寿命指数，滚子轴承=10/3。故驱动轴轴承的工作寿命为24362小时。表3-2 轴承2217基本参数基本尺寸 /mm额定载荷 /kNdDB851503658.223.5驱动

43、链轮键的设计校核 由驱动链轮轴的直径d为100mm，文献 2，由表9-4可知，应取键的宽b=28mm，高度 h=16 mm的普通平键，键的材料应选45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9-3可知c=110 MP，=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：<c （3-21）< （3-22）式中：T 传递的转矩 （）d 轴的直径 （mm）l键的工作长度，A型（mm），l=L-b(mm)，b为键的宽度。 第5章 做毕业设计的体会本次毕业课程设计，终于宣告结束，同时也意味着大学生活划下了一个完满的句号。在这短暂而又漫长的日子中，我在老师的指导下，完成了该设计。特别的感谢老师，通过老师耐

44、心的指导，开阔了我的思路，学到了许多课堂上学不到的东西，从而使我进一步地对本专业产生了浓厚的兴趣。老师及时帮我解决了设计中遇到的问题，使我的设计得以顺利的进行。在这里我要再次感谢老师对我的帮助和关心。这次设计是对四年所学的一个总结，也为今后的工作做了铺垫。通过这次毕业设计，学到了很多知识，对设计的过程和步骤都有了更系统、更深刻的认识，不但巩固了所学的理论知识，还增加了许多实践经验，也是我深深地认识到自己知识和能力的不足，这将激励我在以后的学习中会更加努力，是自己不断地充实、提高。当然，由于我们的经验和知识有限，难免出现不足之处，望指导教师和其他关心我们的人给予批评指正。本文主要阐述了新型黑板升

45、降机构的制作，让我对新型黑板升降机构的制作产生了浓厚的兴趣，同时，受我专业的影响，我已经习惯于关注带来的一系列机遇与挑战。 本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有老师的指引和赠予，没有父母和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。我首先要感谢我的老师，对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。 再次由衷感谢答辩组的各位老师对学生的指导和教诲，我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取使自己的人

46、生对社会产生些许积极的价值！第7章 做毕业设计的结论本人在参与人文大学理工学院机电一体化工程专业本科毕业设计过程曾遇到许多问题，在此过程中两位指导老师给予了我很多的帮助，使我能够顺利的完成设计工作。在这里我对两位老师表示深深的感谢！经过近三个月的毕业设计，我系统的熟悉并亲自实践了黑板升降机构的设计。由于以前没有接触过此类设计，在设计过程中遇到了许多困难，包括设计理念、思想、思路和设计方法等很多方面，不过在自己的艰苦探索和老师的悉心指导下，终于一步步克服了这些困难，正是在这样不断的探索中，学到了许多宝贵的知识和许多设计思想。本次设计的主要思路是：先总体设计，再分类设计，体现在以下几个方面：一方面

47、，先参观实习，对黑板升降机构有一个总体认识，搜集资料，结合自己的原始数据，对自己即将设计的黑板升降机构先在自己心目中有一个大概轮廓。另一方面：在画图中，在确定了总体数据的情况下，先画总装图，再画零件图。此外液压系统的设计也是如此。由于设计中作为一个设计人员，在保证设计思路正确的前提下，安全性是必须重点考虑的问题。因此在本次设计中，综合考虑地质因素，确保设计产品-黑板升降机构的安全性尤为重要。在设计之初，由于参考资料有限，对黑板升降机构设计的概念也很模糊，因此遇到不少困难。但是老师每周都会对设计中出现的问题进行讲解。这对我的设计起到了很大的作用。黑板升降机构的使用已经有近半个世纪的使用历史，经历了各种改进和提高，支架的发展趋势是电液控制由于是传统设计，因此创新点不多，对此深感歉意。但把黑板升降机构设计作为毕业设计课题，对于机械专业学生，更多的把四年的知识融合，运用。其中设计中所运用知识，对于整个机械行业都有可参考性。设计快要结束时，老师对于我们设计中的不足及时进行指导，修正，其中图纸中工件尺寸公差标注、技术要求、焊接要求、材料，论文中的格式要求等诸多方面。从中可以感受到老师严谨治学的态度。这对我们的成长其到了很重要的作用。本次设计由于时间短和