爬樓輪椅設(shè)計說明書

精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書（論論文文）論文題目：爬樓輪椅設(shè)計論文題目：爬樓輪椅設(shè)計系 部： 機(jī)械制造系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計與制造 班 級： 11 級機(jī)械一班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2013 年 12 月 26 日精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)摘 要本設(shè)計首先對輪椅的結(jié)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，通過輪椅的主要部件的結(jié)構(gòu)和作用分析，反映出了輪椅在上下樓過程中的運動實現(xiàn)。由原理圖分析可以體現(xiàn)和反映出輪椅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它主要是由電動機(jī)運轉(zhuǎn)帶動鏈輪，使鏈輪通過鏈子進(jìn)行傳導(dǎo)，以實現(xiàn)高速軸和低速軸之間的齒輪傳動，從而達(dá)到輪椅上下樓的安全可靠的完成。在輪椅的設(shè)計過程中，主要考慮輪的作用、結(jié)構(gòu)和運動傳遞進(jìn)行了分析。在軸的設(shè)計過程中，主要論述了材料的選擇、載荷分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、受力分析、軸承選擇、鍵的選擇及對它們的校核等相關(guān)內(nèi)容。關(guān)鍵詞：輪椅 ， 輪 ， 軸精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)ABSTRACT First of all, the design of the wheelchair structure and analysis of transmission through the main components of a wheelchair and the role of structural analysis, reflecting a wheelchair down the stairs in the course of the movement. By the schematic diagram analysis, we can embody and reflect the internal structure of a wheelchair, it is mainly driven by the motor running sprocket to sprocket for conduction through the chain in order to achieve high-speed shaft and low-speed gear transmission between the shaft, so as to achieve a wheelchair down the stairs The completion of the safe and reliable. In a wheelchair in the design process, the main considerations of the role of rotation, the structure and motion transmission to the sub -Analysis. In the axis of the design process, focuses on the choice of materials, load analysis, structural design, stress analysis, bearing selection, the choice of keys and check on them and other related content.Key Words：Wheelchair Wheel Axis精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)緒 論輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工具，隨著無障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動范圍逐步加大，但樓梯卻使輪椅受到很大限制，因此研發(fā)價格低廉、簡單易用的爬樓梯輪椅是面臨的一項比較緊迫的任務(wù)。設(shè)計一臺高效簡單的爬樓輪椅是一個非常實際應(yīng)用價值的課題。該設(shè)計的爬樓輪椅主要輪子是由 5 個小輪組成的五星輪，輪椅前方一個半米長的安全支架上還有 4 個小輪，整個椅子共有 14 個小輪，打開電源后，背對著樓梯將輪椅微微傾斜，很輕松就將人拉了上去，且五星輪上的一個小輪剛好能上一級樓梯。在爬樓過程中，因為有安全支架的支撐，輪椅能停在任何一處。因此該輪椅可以實現(xiàn)上下樓的方便安全性。輪椅在上下樓過程中按下上下樓的按鈕，電動機(jī)帶動鏈輪傳動，進(jìn)而使齒輪與齒輪之間進(jìn)行傳動，從而帶動五星輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且輪椅在下樓過程中需要有人握緊輪椅手柄控制方向，在下樓過程中不僅需要五星輪固定卡住臺階，還需要五星輪前面四個小輪起到支撐和導(dǎo)向順滑作用，這樣就可以不費任何力氣輕松下樓。且輪椅在平地上運動，是靠五星輪的一個或兩個輪著地和中間輪起支撐作用達(dá)到運動，前面兩個輪在平地上運動時候被收起，減小空間和降低阻礙運動的平穩(wěn)性。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 1 章 原理圖分析 圖 1.1 原理圖經(jīng)過測量樓梯的臺階長度在 20-25cm 之間，高度在 15-18cm 之間，計算樓梯的臺階角度在 3235之間，因此為保證輪椅在上下樓的安全，必須使五星輪的兩小輪之間的夾角大于 3235，這樣五星輪在上下樓中卡住臺階，從而保證安全可靠性。輪椅在上樓過程中按下上樓的按鈕，電動機(jī)帶動鏈輪傳動，進(jìn)而使齒輪與齒輪之間進(jìn)行傳動，從而帶動五星輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且輪椅在上樓過程中需要有人握緊輪椅手柄向上拉，這樣就可以輕松上樓。輪椅在下樓過程中按下下樓的按鈕，電動機(jī)帶動鏈輪傳動，進(jìn)而使齒輪與齒輪之間進(jìn)行傳動，從而帶動五星輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且輪椅在下樓過程中需要有人握緊輪椅手柄控制方向，在下樓過程中不僅需要五星輪固定卡住臺階，還需要五星輪前面四個小輪起到支撐和導(dǎo)向順滑作用，這樣就可以不費任何力氣輕松下樓。輪椅在平地上運動，是靠五星輪的一個或兩個輪著地和中間輪起支撐作用達(dá)到運動，前面兩個輪在平地上運動時候被收起，減小空間和降低阻礙運動的平穩(wěn)性。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 2 章 輪椅簡介輪椅一般有輪椅架、車輪、剎車裝置及座靠等幾部分組成。1、大車輪 承載主要的重量和上樓的主要驅(qū)動裝置。輪的直徑有51、56、61、66cm 規(guī)格，根據(jù)人的身高要求，我選用直徑為 56cm 的輪子且該輪子有直徑為 20cm 的五個小輪子組成，小輪采用實心輪胎。2、小車輪 一般有 8、10、12、15、18、20cm 數(shù)種規(guī)格。直徑大的小輪易越過小的障礙物和地毯，并且在上下樓的過程中，小車輪起到支撐作用，但直徑太大，使整個輪椅所占的空間變大，行動不方便，而且小輪的方向最好與大輪垂直，否則易傾倒，因此選用 8、12cm 的最合適，該輪采用實心輪胎。 3、輪胎 輪胎有實心的、有充氣內(nèi)胎和無內(nèi)胎充氣型三種，實心型在平地走較快且不易爆破，易推動，但在不平路上振動大，且卡入與輪胎同寬的溝內(nèi)是不易拔出；有充氣內(nèi)胎的較難推，也易刺破，但振動比實心的小，無內(nèi)胎充氣型因無內(nèi)胎不會刺破，而且內(nèi)部也充氣、坐起來舒服、但比實心較難推?？紤]到經(jīng)濟(jì)性和實用性，選用實心的輪胎。4、剎車裝置 （1） 在座椅上設(shè)置一個擋塊，在靜止輪椅時，可以伸出擋塊阻止輪子運動，使之靜止。 （2） 在低速軸上設(shè)置一個制動片，剎車性能強(qiáng)，耐高溫，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，磨損率低，噪音小，但只能起到及時性剎車，卻不能固定。5、輪椅座 其高、深、寬取決于患者的體型，其材料質(zhì)地也取決于病種，考慮到天氣、濕度一般采用不銹鋼，耐久使用，一般深為 41、43cm，寬 40、46cm，高45、50cm。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 3 章 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計3.1 擬定傳動方案的任務(wù)擬定傳動方案的任務(wù)輪椅的機(jī)器構(gòu)造主要由電動機(jī)、傳動裝置和工作裝置等構(gòu)成。傳動裝置位于原動機(jī)和工作裝置之間，用來傳遞運動和動力，并可用以改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或改變運動形式，以改變工作裝置功能要求，傳動裝置的設(shè)計對整臺機(jī)器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影響，因此應(yīng)當(dāng)合理地擬定傳動方案。根據(jù)輪椅的功能要求和工作條件，并確定各類傳動機(jī)構(gòu)的布置順序以及各組成部分的連接方式。傳動方案的運動簡圖如圖 3.1 所示: :圖 3.1 運動簡圖3.23.2 選擇傳動機(jī)構(gòu)類型選擇傳動機(jī)構(gòu)類型根據(jù)輪椅的工作條件有關(guān)要求，我們應(yīng)考慮到工作機(jī)構(gòu)的功能；對尺寸、重量的限制；環(huán)境條件；制造能力；工作壽命與經(jīng)濟(jì)性要求等。有選擇類型的基本原則可知：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（1）充分考慮提高傳動裝置的效率，以減小能耗、降低齒輪傳動具有能保證瞬時傳動比恒定；壽命長；結(jié)構(gòu)緊湊，主要的是傳動效率高。（2）考慮到載荷變化不大，環(huán)境條件等因素，選擇鏈傳動，它沒有彈性滑動和打滑現(xiàn)象，傳動可靠，且能在高溫、潮濕、多塵等條件下工作。（3）上下樓過程中，傳動要求嚴(yán)格，尺寸要求緊湊，轉(zhuǎn)速比較輕，選用齒輪傳動。3.33.3 選擇電動機(jī)選擇電動機(jī)輪椅的電動機(jī)的型號一般為 DG-M4 和 DYW-60B,考慮到經(jīng)濟(jì)性及實用性，選擇 DG-M4 比較合適。表 3.1型號額定功率額定轉(zhuǎn)速額定負(fù)載長寬高DG-M4144w120rmin3.39N.m305mm125mm123mm電動機(jī)的輸出功率 Pd 為從電動機(jī)至工作機(jī)主動軸之間的總效率，即：=1231電動機(jī)的效率2高速機(jī)傳動的效率3低速機(jī)傳動的效率由表 24 查得：電動機(jī) 1=0.9滾子鏈傳動 2=0.94 圓柱齒輪 3=0.96則 =123=0.90.94X0.96=0.81精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)故 Pd=Pw/=0.142/0.81=0.049KW3.43.4 傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比由表 3.2 常用機(jī)械傳動的單級傳動比推薦值鏈傳動 i1=2 圓柱傳動 i2=3總傳動比 i=i1Xi2=6表 3.2 常用機(jī)械傳動的單級傳動比推薦值類型平帶傳動V 帶傳動圓柱齒輪傳動圓錐齒輪傳動蝸桿傳動鏈傳動推薦值242436直齒 23104025最大值5710直齒 68073.53.5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)3.5.13.5.1 各軸轉(zhuǎn)速各軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸為 O 軸，與鏈傳動的高速軸為 I 軸，齒輪之間的傳動低速軸為 II 軸。各軸轉(zhuǎn)速為n0=nm=120r/minni=n0/i1=120/2=60nII =nI/I2=60/3=2r/min精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.5.23.5.2 各軸輸入功率各軸輸入功率按電動機(jī)額定功率 Ped 計算各軸輸入功率，即P0=Ped=144WP= P01=1440.94=135.36W0.135KWP= P3=135.360.96=130W=0.13KW3.5.33.5.3 各軸轉(zhuǎn)矩各軸轉(zhuǎn)矩T0=95500.144/120=11.46N.mmTI=95500.135/60=21.49N.mmT=95500.13/20=62.08N.mm將以上數(shù)據(jù)整理如下表表 3.5 傳動裝置參數(shù)項 目電動機(jī)軸高速軸 I低速軸轉(zhuǎn)速（r/min）1206020功率（KW）0.1440.1350.13轉(zhuǎn)矩（N.mm）11.4621.4962.08傳動比23效率0.8640.9408精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 4 章 齒輪設(shè)計4.14.1 選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒數(shù)選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級及齒數(shù)1、選擇精度等級:爬樓椅為一般工作機(jī)器，速度不高故齒輪選用八級精度2、選取齒輪材料，熱處理方法及齒面硬度:因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，選用軟齒面齒輪傳動，齒輪選用便于制造且價格便宜的材料小齒輪：45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS大齒輪：45 鋼（正火） ，硬度為 200HBS3、選齒數(shù) Z1、Z2:Z1=17 i=3 Z2=iZ1=3X17=51因選用閉式硬齒面?zhèn)鲃?，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，然后校核其彎曲疲勞強(qiáng)度。4.24.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計按式（13-11） ，設(shè)計公式為：d1=3211)(uuZZdkTHEH1、初選載荷系數(shù) Kt：試選載荷系數(shù) Kt=1.32、小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 TII：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 TII=9550XPII/nII=62.08N.m3、選取齒寬系數(shù) d：由表 13-8，選齒寬系數(shù) d=0.84、彈性系數(shù) ZE：由表 13-6，查取彈性系數(shù) ZE=189.8Mpa5、節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH：節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH=2.56、接觸疲勞強(qiáng)度極限 Hlim1、Hlim2：由圖 13-6 查得Hlim1=590Mpa Hlim2=480Mpa7、接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N2：由式（13-2）N1=60n1jLh=60X20X1X(10X280X8X1)=2.688X107N2=2.688X1017/3=8.96X1068、接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) ZN1、ZN2： ZN1=1 ZN2=19、接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)：取失效概率為 1%，接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) SH=1。10、計算許用接觸應(yīng)用：由式（13-3） ，得H1= Hlim1XZN1/SH=590X1/1=590MpaH2= Hlim2XZN2/SH=480X1/1=480Mpa11、計算小齒輪分度圓直徑 d1t：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)d1t32112uuZZdTKHEHt =323134808 .1895 . 28 . 008.623 . 12 =6.406mm12、計算圓周速度：Vt=3.14X6.406X20/60X1000=0.0067m/s10006011Xtnd13、確定載荷系數(shù) K：由表 13-5 查取使用系數(shù) KA=1根據(jù) VZ1/100=0.0067X17/100=0.0011m/s由圖 13-13，動載系數(shù) Kv=1.01直齒輪傳動，齒間載荷分配系數(shù) Ka=1由圖 13-15，齒向載荷分配系數(shù) K=1.08故載荷系數(shù) K=KAKvKaK=1X1.01X1X1.08=1.090814、修正小齒輪分度圓直徑 d1：d1=d1t=6.406X=6.042mm3KtK33 . 10908. 14.34.3 確定齒輪傳動主要參數(shù)和幾何尺寸確定齒輪傳動主要參數(shù)和幾何尺寸1、確定模數(shù) m:m=d1/Z1=6.042/17=0.355mm圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=0.5mm2、計算分度圓直徑 d1、d2 :d1=mZ1=0.5X15=8.5mm精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)d2=mZ2=0.5X51=25.5mm3、計算傳動中心距 a:a=d1+d2/2=8.5+25.5/2=174、計算齒寬 b1、b2:b=dd1=0.8X8.5=6.8mm取 b1=12mm b2=7mm4.44.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按式（13-12） ，校核公式為:F=2KT1YFaYsa/bd1mF1、齒形系數(shù):由表 13-7YFa1=2.97 YFa2=2.3162、應(yīng)力修正系數(shù):由表 13-7Ysa1=1.52 Ysa2=1.7033、彎曲疲勞強(qiáng)度極限 Flim1、Flim2:由圖 13-7 查得Flim1=450Mpa Flim2=390Mpa4、彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) YN1、YN2:由圖 13-9 查得YN1=1 YN2=15、彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) SF:精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)取彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) SF=1.4。6、計算許用彎曲應(yīng)力: F1= Flim1 YN1/SF=450X1/1.4=321.4Mpa F2= Flim2 YN2/SF=390X1/1.4=278.5Mpa7、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:F1=2KT1YFa1Ysa1/bd1m=2X1.0908X62.08X2.97X1.52/7X8.5X0.5=20.55MpaF1=321.4MpaF1=2KT1YFa2Ysa2/bd1m=2X1.0908X62.08X2.316X1.703/7X8.5X0.5=17.96MpaF2 =278.5Mpa滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 5 章 鏈傳動設(shè)計帶傳動適用于兩軸中心距較大的場合，改變帶的長度可以適用不同的中心距;帶具有良好的彈性，有緩沖和吸振的作用，因而傳動平穩(wěn)、噪聲小。且過載時候帶與帶輪之間會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，可防止損壞其他零件，起過載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)方便，成本低廉。但是傳動的外廓尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，且對軸的壓力大，帶與帶輪之間存在彈性打滑和滑動，不能保證準(zhǔn)確的傳動比。機(jī)械效率低，帶的壽命較短，需要張緊裝置。鏈傳動沒有彈性打滑和滑動現(xiàn)象，能保證準(zhǔn)確的平均傳動比;張緊力小，軸與軸承所承受載荷較??；結(jié)構(gòu)緊湊，傳動可靠，傳遞圓周力；傳動效率較高，能在高溫、潮濕、多塵、油污等惡劣環(huán)境下工作。但鏈傳動不適于載荷變化大和急速反轉(zhuǎn)的場合且易磨損，從而產(chǎn)生跳齒脫鏈現(xiàn)象。根據(jù)條件的需要，從三個方面考慮：一、上下樓過程中軸所承受的載荷要小，這樣可以提高軸的工作壽命；二、傳動效率要高，這樣在上下樓過程中在保證安全的同時也能減少人在推輪椅上樓的拉力，三、鏈輪放在坐墊下面，這樣不僅減少裝配空間而且封閉的鏈輪可以提高使用壽命。因此選擇鏈傳動比較合適。5.15.1 鏈傳動設(shè)計計算鏈傳動設(shè)計計算1、確定鏈輪齒數(shù) Z1、Z2:因傳動比 i=2，查表 12-6 選取 Z1=27則 Z2=iZ1=27X2=542、鏈輪轉(zhuǎn)速:N1=120r/min精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)N2=n1/i=120/2=60r/min3、設(shè)計功率 Pd:由表 12-7，取 KA=1由表 12-8，取 KZ=0.684由表（12-4） ，Pd=KAKZP=1X0.684X0.144=0.098KW4、選用鏈條:由 Pd=0.098KW 和 n1=120r/min 查圖 12-9選得鏈號為 05B，節(jié)距 P=8mm，單排鏈。5、驗算鏈速 V :由式（12-1）V=Z1n1P/60X1000=27X120X8/60X1000=0.432m/s0.6m/s在限定范圍內(nèi)。6、初選中心距 ao:因結(jié)構(gòu)上無限定，初選 ao=35P。7、確定鏈節(jié)數(shù) Lp:由式(12-5),初算鏈節(jié)數(shù)Lpo=2ao/p+Z1+Z2/2+(Z2-Z1/2) XP/ao2=2X35P/P+27+54/2+() XP/35P227542=111.03 對 Lpo 圓整并取偶數(shù)，則 Lp=112。8、理論中心距 a:因 Lp-Z1/Z2-Z1=112-27/54-27=3.15,用插值法求得Ka=0.24818，則由式（12-7） ，得a=2Lp-（Z1+Z2）KaP精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)=2X112-(27+54) X0.24818X8=283.92mm9、實際中心距 a:a=a-a a=(0.002-0.004)a,取a=0.004a，則a=a-a=283.92-0.004X283.92=282.78mm10、作用在軸上的力 Fa:由式（12-9）Fa1000（1.2-1.3）P/V=1000（1.2-1.3）X0.144/0.432N=400-433.33N11、潤滑方式:由 P=8mm V=0.432m/s,查圖 12-14選用人工定期潤滑。12、鏈條標(biāo)記:05B-1x1125.25.2 鏈輪標(biāo)記鏈輪標(biāo)記1、選擇材料及熱處理方法:選用 45 鋼，淬火處理，硬度為 40-45HRC。2、分度圓直徑 d:dI=P/sin180/Z1=8/sin180/27=68.97mmdII=P/sin180/Z2=8/sin180/54=137.93mm3、齒頂圓直徑 da:精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)由表 12-1，得滾子外徑 d1=5mm由表 12-2，damax=d+1.25P-d1damin=d+（1-1.6/Z）P-d1,得71.498mmd173.97mm140.69mmd2142.93mm4、齒根圓直徑 df:由表 12-2，dfI=dI-d1=68.97-5=63.97mmdfII=dII-d1=137.93-5=132.93mm5、齒形:按 GB1244-856、鏈輪公差:齒根圓直徑公差為 h11；齒頂圓直徑公差為 h11；齒坯孔徑公差為 H8；齒寬公差為h14；齒根圓徑向圓跳動小鏈輪為 10 級、大鏈輪為 11 級；齒根圓處端面圓跳動小鏈輪為 10 級、大鏈輪為 11 級。8、小鏈輪工作圖:圖 5.2 鏈輪圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 6 章 軸的設(shè)計6.16.1 軸的功用軸的功用軸是組成機(jī)器的重要零件之一，它的主要功用是安裝、固定和支承機(jī)器中的回轉(zhuǎn)零件，使其具有確定的工作位置，并傳遞運動和動力。6.26.2 軸的分類軸的分類心軸 工作時只承受彎矩不承受扭矩的軸，這類軸只起支承傳動零件的作用，不傳遞扭矩，受力后發(fā)生彎曲變形。傳動軸 工作時主要承受扭矩而不承受彎矩，或彎矩很小的軸，這類軸起傳遞動力和運動的作用，主要發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。轉(zhuǎn)軸 工作時既承受彎矩又承受扭矩的軸。經(jīng)分析爬樓輪椅的原理是通過齒輪與齒輪之間的嚙合進(jìn)行傳遞動力，這使軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而實現(xiàn)運動，在運動過程中，既受到齒輪與齒輪之間的扭矩，又受到五星輪子與軸的配合對輪椅的支承，所以綜合選擇轉(zhuǎn)軸。6.36.3 高速軸的設(shè)計高速軸的設(shè)計1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力:選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 17-1 查得b=637N/mm ,s=353N/mm ,-1=268N/mm ,-2221=155N/mm ,+1b=216N/mm ,0b=98N/mm ,-1b=59N/mm 。2222精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2、計算軸的載荷:軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為T=9550P/n=9550X0.135/60=21.49N.mm作用在齒輪上的力為Ft=2T/d=2T/mZ1=2X21.49/8.5=5.06NFr=Fttana=5.06Xtan20 =1.84NFn=Ft/cosa=1.84/cos20 =5.38N圓周力 Ft，徑向力 Fr 及正壓力 Fn 的方向如圖所示，且 a=20 。3、初步估算軸的最小直徑:與電動機(jī)鏈傳動的直徑 dI 為軸的最小直徑，根據(jù)表 17-2，A=107-118,按公式（17-2）得dI=A =(107-118) =14-16mm3np360135. 0考慮到軸上鍵槽削弱，軸徑須加大 3%-5%，則取 dI=17mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計:(1)擬定軸上零件的裝配方案，軸上是大部分零件包括齒輪、左端軸承、鏈輪，依次由左端裝配，僅右端軸承由右端裝配。(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。裝左軸承端蓋段：根據(jù)直齒輪有軸向力及 dI=17mm，軸段 I 的長度由軸承端蓋寬度及其固定螺釘?shù)难b拆空間要求決定，取 LI=20mm。裝軸承段：這兩段軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔來決定。根據(jù)直齒輪有軸向力及dI=17mm，選深溝球軸承 6204，其尺寸為 dXDXB=20X47X14,故取 dII=dv=20mm.軸段 II的長度由滾動軸承寬度 B，齒輪端面與軸承座之間的距離 a=10-20mm，則精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)LII=B+a+2=14+20+2=36mm,齒輪相對于軸承對稱配置，Lv=a-b-B=20-7+14=27mm裝齒輪段：考慮到齒輪裝拆的方便，取 dIII=25mm，為保證套筒緊靠齒輪左端使齒輪軸向固定，LIII 略小于齒輪寬度，取 LIII=10mm。軸環(huán)段：齒輪右端用軸環(huán)定位，按設(shè)計手冊，推薦軸環(huán)高度h=0.07d+3=0.07X25+3=4.75mm，取 h=5mm，故軸環(huán)直徑 dIV=dIII+2h=25+2X5=35mm,軸環(huán)寬度一般為高度的 1.4 倍，取 LIV=7mm。(3)軸上零件的軸向固定齒輪，鏈輪與軸的徑向固定均采用平鍵連接。同時為了保證齒輪與軸有良好的對中性，采用 H7/r6 的配合，鏈輪與軸的配合為 H7/k6，滾動軸承與軸的配合為 H7/k6。(4)定出軸肩的圓角半徑 R 的值，軸端倒角取 2X45 。o5、畫軸的計算簡圖，計算支反力:由軸的結(jié)構(gòu)簡圖，可確定出軸承支點跨距 L2=14mm，L3=23mm，懸臂 L1=36mm。由此可畫出軸的受力簡圖（b） ，水平面支反力RBH=BDH=Fn/2=5.38/2=2.69N垂直面支反力RDV=(FrXL2-FtXd/2)/L2+L3=(1.84X14-5.06X8.5/2)/14+23=0.115NRBV=Fr-RDV=1.84-0.115=1.725N6、畫彎矩圖(c、d、f)、轉(zhuǎn)矩圖:(1)水平面彎矩圖 MH截面 C 處MCH=RBHXL2=2.69x14=37.66N.mm(2)垂直面彎矩圖 MV精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)截面 C 左邊MCV1=RBVXL2=1.725x14=24.15N.mm截面 C 右邊MCV2=RDVXL3=0.115x23=2.65N.mm(3)合成彎矩圖(g)截面 C 左邊MC1=44.74N.mm122CVCHMM2215.2466.37截面 C 右邊MC2=37.75N.mm222CVCHMM2265. 266.37(4)轉(zhuǎn)矩圖(h)轉(zhuǎn)矩 T=21.49N.mm7、按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度:從圖中可見截面 C 處彎矩最大，校核該截面的強(qiáng)度。截面 C 的當(dāng)量彎矩：Me= = =46.56N/mm212TMC2249.216 . 074.442式中 a=-1b/0b0.6由式（17-5） ，可得：e=Me/W=Me/0.1d =46.56/0.1X25 =0.03N/mm332校核結(jié)果：e-1b=59M/mm ,截面 C 的強(qiáng)度足夠。28、繪制軸的工作圖:精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 6.3 高速軸的工作圖6.46.4 低速軸的設(shè)計低速軸的設(shè)計1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力:精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 17-1 查得b=637N/mm ,s=353N/mm ,-1=268N/mm ,-2221=155N/mm ,+1b=216N/mm ,0b=98N/mm ,-1b=59N/mm 。22222、 計算軸的載荷:軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為T=9550P/n=9550X0.135/60=21.49N.mm作用在主動輪與從動輪上的同名力大小相等、方向相反，即Ft=2T/d=5.06NFr=Fttana=1.84NFn=Ft/cosa=5.38N圓周力 Ft，徑向力 Fr 及正壓力 Fn 的方向如圖所示，且 a=20。3、初步估算軸的最小直徑:與電動機(jī)鏈傳動的直徑 dI 為軸的最小直徑，根據(jù)表 17-2，A=107-118,按公式（17-2）得dI=A =(107-118) =20-22mm3np32013. 0考慮到軸上鍵槽削弱，軸徑須加大 3%-5%，則取 dI=22mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計:(1)擬定軸上零件的裝配方案，軸上是大部分零件包括齒輪、左端軸承、五星輪，依次由左端裝配，僅右端軸承與五星輪由右端裝配。(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。裝左軸承端蓋段：根據(jù)直齒輪有軸向力及 dI=22mm，軸段 I 的長度由軸承端蓋寬度及其固定螺釘?shù)难b拆空間要求決定，取 LI=20mm,該結(jié)構(gòu)為對稱，則dI=dVIII=22mm。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)裝軸承段：這兩段軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔來決定。根據(jù)直齒輪有軸向力及dI=22mm，選深溝球軸承 6206，其尺寸為 dXDXB=25X52X15,故取 dII=dv=25mm.軸段 II的長度由滾動軸承寬度 B，五星輪端面與軸肩內(nèi)壁之間的距離為 5-10mm，則LII=B+5+2=16+5+2=23mm齒輪相對于軸承對稱配置，則 LII=LvII=23mm 裝齒輪段：考慮到齒輪裝拆的方便，取 dIv=35mm，根據(jù)要求可知總寬為560mm，則 LIII=560-23-23-20-20=474mm ，在裝配過程中考慮到，阻擋五星輪的左右移動及支撐架支撐軸，但不影響齒輪的裝配，且該結(jié)構(gòu)是對稱的，則取dIII=dvI=30mm，LVI=474/2-7-4=226mm,dIII=474/2-3=234mm。軸環(huán)段：齒輪右端用軸環(huán)定位，按設(shè)計手冊，推薦軸環(huán)高度h=0.07d+3=0.07X25+3=4.75mm，取 h=5mm，故軸環(huán)直徑 dV=dIII+2h=35+2X5=45mm,軸環(huán)寬度一般為高度的 1.4 倍，取 LV=7mm。(3)軸上零件的軸向固定齒輪，齒輪與軸的徑向固定均采用平鍵連接。同時為了保證齒輪與軸有良好的對中性，采用 H7/r6 的配合，五星輪與軸的配合為 H7/k6，滾動軸承與軸的配合為 H7/k6。(4)定出軸肩的圓角半徑 R 的值，軸端倒角取 2x45 。o5、畫軸的計算簡圖，計算支反力:由軸的結(jié)構(gòu)簡圖，可確定出軸承支點跨距且由于是對稱關(guān)系，因此 L1=L2=249mm，由此可畫出軸的受力簡圖，水平面支反力RAH=BCH=Fn/2=5.38/2=2.69N垂直面支反力RCV=(-FrXL2-FtXd/2)/L1+L2=(-1.84X14-5.06X8.5/2)/249+249=-1.28N精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)RAV=-（Fr+RDV）=-1.84-1.28=-3.12N6、畫彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖:(1)水平面彎矩圖 MH截面 B 處MBH=RAHXL1=2.69X249=669.81N.mm(2)垂直面彎矩圖 MV截面 B 左邊MBV1=RAVXL1=-3.12X249=-776.88N.mm截面 B 右邊MBV2=RCVXL2=-1.28X249=-318.72N.mm(3)合成彎矩圖截面 B 左邊MB1=1025.76N.mm122BVBHMM2288.77681.669截面 B 右邊MB2= =741.77N.mm222BVBHMM2272.31881.669(4)轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩 T=62.08N.mm7、按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度:從圖中可見截面 B 處彎矩最大，校核該截面的強(qiáng)度。截面 B 的當(dāng)量彎矩：Me= = =1026.44N/mm212TMB2208.626 . 076.10252式中 a=-1b/0b0.6由式（17-5） ，可得：e=Me/W=Me/0.1d =1026.44/0.1X35 =0.239N/mm332精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)校核結(jié)果：e-1b=59M/mm ,截面 B 的強(qiáng)度足夠。28、繪制軸的工作圖:圖 6.4 低速軸的工作圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 7 章 鍵連接設(shè)計7.17.1 小鏈輪鍵連接設(shè)計小鏈輪鍵連接設(shè)計1、平鍵的選型和尺寸選擇:選擇 A 型平鍵，根據(jù)軸直徑 d=12mm 和輪轂寬度 12mm，從表 17-6 查得鍵的截面尺寸為 b=3mm,h=3mm,L=12mm。2、校核擠壓強(qiáng)度:由式（17-13） ，可得p=2T/dkLpk=h/2=3/2=1.5mml=L-b=12-3=9mm由上述可知 T=11.46N.mm,查表 17-7 的許用應(yīng)力p=(100-120)N/mm ,則2p=2X11.46/12X2.5X9=0.0.14N/mm p 2滿足擠壓強(qiáng)度的要求。7.27.2 大鏈輪鍵連接設(shè)計大鏈輪鍵連接設(shè)計1、平鍵的選型和尺寸選擇:選擇 A 型平鍵，根據(jù)軸直徑 d=17mm 和輪轂寬度 12mm，從表 17-6 查得鍵的截面尺寸為 b=5mm,h=5mm,L=12mm。2、校核擠壓強(qiáng)度:由式（17-13） ，可得p=2T/dkLp精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)k=h/2=5/2=2.5mml=L-b=12-5=7mm由上述可知 T=21.49N.mm,查表 17-7 的許用應(yīng)力p=(100-120)N/mm ,則2p=2X21.49/17X2.5X7=0.15N/mm p 2滿足擠壓強(qiáng)度的要求。 7.37.3 高速軸齒輪鍵連接設(shè)計高速軸齒輪鍵連接設(shè)計1、平鍵的選型和尺寸選擇:選擇 A 型平鍵，根據(jù)軸直徑 d=25mm 和輪轂寬度 12mm，從表 17-6 查得鍵的截面尺寸為 b=5mm,h=5mm,L=10mm。2、校核擠壓強(qiáng)度:由式（17-13） ，可得p=2T/dkLpk=h/2=5/2=2.5mml=L-b=12-5=7mm由上述可知 T=21.49N.mm,查表 17-7 的許用應(yīng)力p=(100-120)N/mm ,則2p=2X21.49/25X2.5X7=0.098N/mm p 2滿足擠壓強(qiáng)度的要求。7.47.4 低數(shù)軸齒輪鍵連接設(shè)計低數(shù)軸齒輪鍵連接設(shè)計1、平鍵的選型和尺寸選擇:選擇 A 型平鍵，根據(jù)軸直徑 d=35mm 和輪轂寬度 7mm，從表 17-6 查得鍵的截面尺寸精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)為 b=5mm,h=5mm,L=10mm。2、校核擠壓強(qiáng)度:由式（17-13） ，可得p=2T/dkLpk=h/2=5/2=2.5mml=L-b=10-5=5mm由上述可知 T=62.08N.mm,查表 17-7 的許用應(yīng)力p=(100-120)N/mm ,則2p=2X62.08/7X2.5X5=1.42N/mm p 2滿足擠壓強(qiáng)度的要求。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 8 章 電動機(jī)的連線為保證輪椅能夠上下樓，必須實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來達(dá)到要求。 下面為電動機(jī)的主電路和控制電路的路線圖：圖 8.1 主電路圖圖 8.2 控制電路圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電動機(jī)“正-停-反”控制電路，主電路中的 KM1、KM2 分別為實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的接觸主觸點，為防止兩個接觸器同時得電而導(dǎo)致電源短路，利用兩個接觸器的常閉觸點KM1、KM2 分別串聯(lián)在對方的工作線圈電路中，構(gòu)成相互制約關(guān)系，以保證電路安全可靠地工作。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第 9 章輪椅三維設(shè)計圖圖 9.1 輪椅三維圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 9.2 前輪和腳托精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 9.3 五星輪圖 9.4 控制裝置精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)總結(jié)輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工具，隨著無障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動范圍逐步加大，但樓梯卻使輪椅受到很大限制，因此解決輪椅如何安全上下樓是實現(xiàn)該課題的主要目的。該設(shè)計的爬樓輪椅主要輪子是由 5 個小輪組成的五星輪，輪椅前方一個半米長的安全支架上還有 4 個小輪，整個椅子共有 14 個小輪，打開電源后，背對著樓梯將輪椅微微傾斜，很輕松就將人拉了上去，且五星輪上的一個小輪剛好能上一級樓梯。在爬樓過程中，因為有安全支架的支撐，輪椅能停在任何一處。因此該輪椅可以實現(xiàn)上下樓的方便安全性。在設(shè)計中，我們還發(fā)現(xiàn)爬樓輪椅的一些缺陷，主要是不能達(dá)到個人化，比如輪椅剎車裝置，個人控制上下樓，走平地還需要有人幫助在后面推等缺陷，這些都需要進(jìn)行改進(jìn)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)致謝首先感謝母校，給我一個難得的學(xué)習(xí)機(jī)會，讓我在即將畢業(yè)之際學(xué)到了很多知識，經(jīng)過這幾個月的緊張的畢業(yè)設(shè)計，我在理論和動手能力上都有了進(jìn)一步的提高。畢業(yè)設(shè)計是在我們進(jìn)行完三年的機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。經(jīng)過這次設(shè)計，我在溫習(xí)已學(xué)知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識，也提高了我很多的能力，比如分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等。在這期間凝結(jié)了很多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有你們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。我的畢業(yè)設(shè)計主要在馮躍霞老師指導(dǎo)下，在設(shè)計過程中受到了馮躍霞老師無微不至的關(guān)心與耐心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計得以順利進(jìn)展，讓我受益匪淺。在馮躍霞老師幫助下我解決了很多以前解決不了的問題，在此我向您表示衷心的感謝！同時也要感謝各位老師和同學(xué)，是你們讓我的學(xué)習(xí)和生活充滿樂趣，感謝你們！謝謝! 作為一名即將完成學(xué)業(yè)、離開學(xué)校生活的我，再次感謝母校，是她給我創(chuàng)造了一個學(xué)習(xí)的機(jī)會，創(chuàng)造了美好的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，讓我在這里學(xué)到了很多知識；感謝各位老師，是你們傳授給我的知識；感謝各位同學(xué)和朋友，是你們讓我的學(xué)習(xí)和生活充滿樂趣，感謝你們！精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 參考文獻(xiàn)1朱艷芳：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) ，吉林大學(xué)出版社 2010 年版.2劉力：機(jī)械制圖 ，高等教育出版社 2004 年版.3周彩榮：互換性與測量技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社 2011 年版.4聞邦椿：機(jī)械設(shè)計手冊 ，機(jī)械工業(yè)出版社 2010 年版.5陳丹：工程力學(xué) ，中國勞動社會保障出版社 2005 年版.6司乃駿：機(jī)械制造工藝基礎(chǔ) ，高等教育出版社 2008 年版. 7孫麗媛:機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計,冶金工業(yè)出版社 2003 年版.8吳 拓：機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具 ，機(jī)械工業(yè)出版社 2006 年版.9王先逵：機(jī)械制造工藝學(xué) ，機(jī)械工業(yè)出版社 2006 年版. 10陳立德：機(jī)械制造裝備設(shè)計 ，高等教育出版社 2006 年版.11武明，項海籌等人的人體上半身擺動對對爬樓輪椅穩(wěn)定性的影響的實驗研究.12董尚斌，實用新型專利申請說明書Z. CNU.1789.13李笑，趙永強(qiáng)，陳晶，趙瑰賢。機(jī)械爬樓裝置的傳動系統(tǒng)方案研究 J.