高空儲物柜結(jié)構(gòu)設計【含CAD圖紙和PROE三維圖紙、說明書】

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Key Words::cabinets, lockers lifting, structure design 目 錄 摘要 2 Abstract 3 目 錄 4 第1章 緒 論 5 1.1儲物柜在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 5 1.2儲物柜國內(nèi)研究發(fā)展情況 5 1.3 儲物柜國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 7 1.4 課題條件 9 第2章 儲物柜的動力機構(gòu)設計 10 2.1 動力系統(tǒng)選擇依據(jù) 10 2.3 動力選型 10 第3章 儲物柜的傳動系統(tǒng)設計 12 3.1常見機構(gòu)的特點和應用 12 3.2 設計計算 13 第4章 結(jié)構(gòu)設計 22 4.1 總體結(jié)構(gòu)圖 22 4.2 滑動機構(gòu)設計 23 4.3 電機傳動布置 23 4.4傳動布置圖 24 第5章 帶剎車功能電機說明 25 總結(jié) 26 參考文獻 27 致 謝 28 高空儲物柜結(jié)構(gòu)設計畢業(yè)設計論文 第1章 緒 論 1.1儲物柜在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 儲物柜不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。儲物柜的功能特色是非常多的，在我們生活中我們在很多的商務大廈都會用到儲物柜，儲物柜就如電梯的性能大同小異，我們在使用儲物柜的時候也可以針對自己的需求對儲物柜進行設置?？梢妰ξ锕駥ξ覀冏饔檬窍喈?shù)拇蟆? 我們生產(chǎn)力的不斷加大，生活的不斷改善，對儲物柜的需求也就在不斷的增多，生活中的每個角落儲物柜的應用都會給我們帶來客觀的利益。儲物柜在我們生產(chǎn)中的應用已經(jīng)非常的普遍了，而且在我們生產(chǎn)中有著重要的作用，尤其是高空操作。 現(xiàn)在經(jīng)濟不斷的發(fā)展，順應社會的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，而且現(xiàn)在高空操作也是比較多的，所以儲物柜在我們進行高空操作的時候就給我們帶來的重要的作用。 儲物柜就是上下操作，而且可以給我們提供一個安全穩(wěn)定的平臺。我們在高空作業(yè)的時候可以給我們的安全提供保障。 儲物柜不僅在生產(chǎn)中有著重要的作用，在我們生活中的應用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、賓館、影院等等公共休閑娛樂場所我們都知道干凈舒適是第一，所以保持干凈是我們必須的。 1.2儲物柜國內(nèi)研究發(fā)展情況 改革開放三十年以來,我國城市建設發(fā)展突飛猛進，有利的帶動了我國儲物柜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,儲物柜做為人們生活工具已經(jīng)隨處可見。 ①引進外資，合作辦廠 1978年，黨的十一屆三中全會作出了實行改革開放的重大決策。我們從獨立研發(fā)、生產(chǎn)、安裝儲物柜階段發(fā)展到引進外資開辦儲物柜廠，大批合資儲物柜企業(yè)拔地而起。如：1980年7月4日創(chuàng)建的中國迅達儲物柜有限公司，是由中國建筑機械總公司、瑞士迅達股份有限公司、香港怡和迅達（遠東）股份有限公司3方合資組建，這是我國改革開放以來機械行業(yè)第一家合資企業(yè)。該公司的建立在中國儲物柜行業(yè)相繼掀起了引進外資的熱潮；1984年12月1日，天津市儲物柜公司、中國國際信托投資公司與美國奧的斯儲物柜公司合資組建的天津奧的斯儲物柜有限公司正式開業(yè)。 引進外資，合作辦廠不僅有利于我國本地儲物柜行業(yè)的進一步發(fā)展，對于推動我國城市發(fā)展建設也有重大深遠的影響。從自1979年至今儲物柜的產(chǎn)量有了飛速的增長：不僅如此產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯的變化：老的直流儲物柜已被淘汰，交流雙速梯、acvv交流調(diào)速梯逐漸被VVVF交流變頻變壓調(diào)速儲物柜所取代，控制系統(tǒng)已在大量采用plc和微電腦控制技術(shù)，最高梯速已達到4m/s；行業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化：儲物柜企業(yè)的生產(chǎn)條件、員工素質(zhì)、管理水平有了極大的改善與提高。為什么我們的科技能夠提高的那么快，這不能不歸功于黨的十一屆三中全會確定的以經(jīng)濟建設為中心的總方針。沒有大規(guī)模的經(jīng)濟建設，就沒有今天的儲物柜市場，自然就沒有今天的儲物柜行業(yè)。其次，不能不歸功于改革開放的政策。改革開放后，黨中央和國務院開放了上海、寧波、溫州、福州、廣州、等多個城市特區(qū)。從1985年起，又相繼在長江三角洲，珠江三角洲，閩東南地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)開辟經(jīng)濟開放區(qū)。根據(jù)儲物柜行業(yè)的特殊性，這些地區(qū)也必將成為我國儲物柜行業(yè)發(fā)展集中地。 隨著大批儲物柜企業(yè)的創(chuàng)建，我國儲物柜行業(yè)在技術(shù)、管理也不斷規(guī)范。1984年6月，中國建筑機械化協(xié)會建筑機械制造協(xié)會儲物柜分會成立大會在西安市召開，儲物柜分會為三級協(xié)會，也就是現(xiàn)在中國儲物柜協(xié)會的前身。1986年1月1日，“中國建筑機械化協(xié)會建筑機械制造協(xié)會儲物柜分會”更名為“中國建筑機械化協(xié)會儲物柜協(xié)會”，儲物柜協(xié)會升級為二級協(xié)會，這是儲物柜行業(yè)發(fā)展史上的一個里程碑。從此儲物柜行業(yè)第一次有了自己的行業(yè)組織。1987年，國家標準GB 7588-87《儲物柜制造與安裝安全規(guī)范》發(fā)布。該標準等同采用歐洲標準EN81-1《儲物柜制造與安裝安全規(guī)范》（1985年12月修訂版）。該標準對保障儲物柜的制造與安裝質(zhì)量有十分重要的意義。 改革開放的第一個十年是我國儲物柜行業(yè)的萌芽期、儲物柜產(chǎn)業(yè)鏈形成的初級階段。 ②穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新 改革開放后的第二個十年可以說是中國儲物柜行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新的十年。經(jīng)過改革開放第一個十年，我國儲物柜行業(yè)在吸收國際儲物柜新技術(shù)的同時，相關(guān)的管理體制也在不斷的完善。 改革開放政策實施以來，我國城市建設發(fā)展突飛猛進，更有利的帶動了我國儲物柜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，1997年取得了儲物柜總產(chǎn)量與上年持平、總產(chǎn)值繼續(xù)增長的好成績，由此證明我國儲物柜行業(yè)更加成熟，適應市場變化和把握機遇的能力已大大提高。1998年，蘇州江南儲物柜有限公司民族品牌的儲物柜、自動扶梯和自動人行道已銷售到馬來西亞、泰國、菲律賓、印度尼西亞、新加坡、孟加拉國、阿聯(lián)酋、埃及、敘利亞、土耳其、阿根廷、澳大利亞、德國、英國、荷蘭、意大利、葡萄牙、希臘等近20個國家及臺灣、澳門地區(qū)，我國儲物柜產(chǎn)量突破3.02萬臺。 ③迅猛發(fā)展，日新月異 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展、城市化建設的不斷完善，儲物柜已不只存在于高檔商務寫字樓、大酒店、商城普及到高層住宅樓，同時也走進人們生活的多個角落，成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。 我國有13億人口，在用儲物柜的人均擁有量是世界平均數(shù)的1/3，是發(fā)達國家的1/10。巨大的儲物柜市場吸引了全世界幾乎所有儲物柜企業(yè)的關(guān)注。2007年中國政府出臺了一系列經(jīng)濟政策，加強宏觀調(diào)控力度，使儲物柜市場逐步走向穩(wěn)健和規(guī)范軌道。中國大陸儲物柜市場在健康發(fā)展的同時穩(wěn)步攀升，儲物柜產(chǎn)銷量達到了21.6萬臺，比上年凈增4.8萬臺，增幅為28%，這是在我國儲物柜產(chǎn)量持續(xù)走高的基礎上又一次創(chuàng)造了歷史新高，超過了全世界儲物柜產(chǎn)量的一半。據(jù)統(tǒng)計， 2007年我國安裝驗收儲物柜146999臺，同比增長24%。截止2007年底，全國在用儲物柜達917313臺。中國已經(jīng)成為全球最大的儲物柜市場。 到2008年底，我國在用儲物柜量已超過100萬臺。中國目前不但是全球最大的儲物柜生產(chǎn)基地和消費市場，也是擁有儲物柜最多的國家之一。 現(xiàn)在我國儲物柜生產(chǎn)力不斷提高，質(zhì)量也被國際市場所認可，不但能夠滿足國內(nèi)市場需求，國際市場的供應能力也在加強。 1.3 儲物柜國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨向 近20年世界工程儲物柜行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎儲物柜)和AT(全地面儲物柜)產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場格局，在經(jīng)濟發(fā)展及市場激烈競爭沖擊下，導致世界工程儲物柜市場進一步趨向一體化。目前世界工程儲物柜年銷售額已達75億美元左右。主要生產(chǎn)國為美國、日本、德國、法國、意大利等，世界頂級公司有10多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。美國既是工程儲物柜的主要生產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。但由于日本、德國儲物柜工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產(chǎn)品的興起，美國廠商曾在20世紀60～70年代世界市場中占有的主導地位正逐步受到削弱，從而形成美國、日本和德國三足鼎立之勢。近幾年美國經(jīng)濟回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。美國制造商的實力也有所增強，特雷克斯儲物柜公司的崛起即是例證。特雷克斯儲物柜公司前身是美國科林儲物柜廠。1995年以來，其通過一系列的兼并活動，已發(fā)展成為世界頂級公司之一。日本從20世紀70年代起成為工程儲物柜生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世界第一。自1992年以來，由于受日元升值、國內(nèi)基建投資下降和亞洲金融危機影響，年產(chǎn)量呈下降趨勢。目前日本市場年需求量為3000臺左右。歐洲是潛力很大的市場，歐洲各工業(yè)國既是工程儲物柜的出口國，也是重要的進口國。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。在德國AT產(chǎn)品市場份額中，利勃海爾占53%，格魯夫占 16%，德馬泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。 多數(shù)廠商在爭奪上述市場的同時，還努力擴大產(chǎn)品系列。格魯夫公司的汽車儲物柜和RT產(chǎn)品具有競爭優(yōu)勢，購買克虜伯公司后，在AT產(chǎn)品方面也頗具實力，該公司還準備生產(chǎn)履帶式儲物柜。馬尼突沃克公司已在履帶式儲物柜行業(yè)居支配地位，但也希望在其他儲物柜產(chǎn)品領域取得相同影響力。以往儲物柜廠商的某些合作，大多集中于營銷協(xié)定或許可證貿(mào)易協(xié)定。許可證貿(mào)易要比全面并購方式開展早，風險也小，在行業(yè)中已有先例。但按許可證協(xié)定進行制造,往往在期滿后因產(chǎn)權(quán)爭議而告終。特雷克斯與日本IHI公司有歷史聯(lián)系，至今特雷克斯還提供涂裝AmericanCrane公司產(chǎn)品標志的IHI履帶式儲物柜升降平臺。有人會將特雷克斯與IHI的合作看作許可證貿(mào)易行得通的例證。但此類協(xié)定難以持久，其結(jié)果無非是特雷克斯要求加強對IHI公司的控制，或者謀求獨立生產(chǎn)履帶式儲物柜。IHI目前尚未建立北美市場份額，僅起分承包商作用。英國格魯夫公司從1999年開始銷售神鋼履帶式儲物柜和城市型儲物柜。多田野和日立建機公司 在 1978年簽訂的相互提供產(chǎn)品、擴展雙方產(chǎn)品系列的合作協(xié)議，收效不大。在國內(nèi)市場萎縮情況下，日立建機于1999年2月宣布，將再次考慮 擴大流動式儲物柜生產(chǎn)與銷售領域與多田野的合作。而多田野公司則希望能擁有一家美國制造基地，但目前時機尚未成熟。擁有多種類型產(chǎn)品可使收入多樣化。特雷克斯公司既經(jīng)營采礦設備又經(jīng)營起重搬運設備，起重搬運設備包括AT和RT產(chǎn)品、汽車儲物柜、履帶式儲物柜、塔機等。林克?貝爾特公司基于其生產(chǎn)挖掘機的經(jīng)驗，成為首先將技術(shù)應用于桁架臂式 儲物柜的廠商之一。但目前住友公司已將其在日本和美國的儲物柜與挖掘機企業(yè)(包括林克?貝爾特)分開，其依據(jù)是儲物柜和挖掘機屬于不同行業(yè)。利勃海爾既生產(chǎn)挖掘機，也生產(chǎn)流動式儲物柜和塔式儲物柜，還在愛爾蘭生產(chǎn)集裝箱搬運儲物柜，其旗下各企業(yè)均為單獨實體。 1.4 課題條件 參考以上兩幅圖片，設計一個高空儲物柜，要求可以方便升降，操作簡易（人力驅(qū)動和電機驅(qū)動均可，自己選擇）。 圖1-1 課題設計參考圖 第2章 儲物柜的動力機構(gòu)設計 2.1 動力系統(tǒng)選擇依據(jù) 驅(qū)動機構(gòu)主要有液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動、電動驅(qū)動和機械驅(qū)動等形式。 液壓驅(qū)動具有體積小、出力大、控制性能好、動作平穩(wěn)等特點，它利用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動具有潤滑性能好、壽命長的特點，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。定位精度高，克實現(xiàn)任意位置開停。有很多專業(yè)機械手能直接利用主機的液壓系統(tǒng)。但缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)復雜成本較高。 氣動驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。氣源方便，所需的壓縮氣源一般工廠都有，并且無污染，一般采用的壓力0.4-0.6MPa,最高可達1MPa。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。 機械式用于簡單的場合。 電動由于減速和回轉(zhuǎn)運動變往復運動機構(gòu)，該機構(gòu)適用于無污染，有電就可以工作，操作簡單方便，在工作場合只需要接通電源即可工作，而工作場合在各個大樓區(qū)域，很容易找到電源。 綜合以上敘述，將選用最后一種電動機作為本儲物柜的動力來源。 2.3 動力選型 由上面計算結(jié)果知道需要輸出轉(zhuǎn)速很低，根據(jù)機構(gòu)需要選擇擺線針輪減速器，其主要特點是傳動比大，一級轉(zhuǎn)速時傳動比在11-87，兩極轉(zhuǎn)速時傳動比范圍在20128。由于在傳動過程中為多齒齒合，所以對過載和沖擊有較強的承受能力，傳動平穩(wěn)，可靠；由于采用了行星擺線傳動結(jié)構(gòu)，所以其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，在功率相同條件下，其質(zhì)量是其它減速器的一半，由于擺線齒輪、針齒銷、軸銷和軸套都是由軸承鋼制造，工作中又的有滾動摩擦，因此大大加強了個零件的機械性能并保證使用壽命，提高了傳動效率。 由于轉(zhuǎn)速需14.5r/min ，輸出功率需要大于0.016KW，表15-2-119選擇二級直連型XWED8175B型，傳動比103，輸入轉(zhuǎn)速1500r/min,輸出轉(zhuǎn)速14.5r/min，額定轉(zhuǎn)矩2750N.M,額定功率為1.5KW(考慮超載及摩擦等其他不可意料的因素，這個值盡量取大一些).其機構(gòu)尺寸如圖（JB/T298-1994） 圖2-1 二級直連型XWED8175B型電動機（帶減速器的） 高空儲物柜結(jié)構(gòu)設計畢業(yè)設計論文 第3章 儲物柜的傳動系統(tǒng)設計 3.1常見機構(gòu)的特點和應用 類型 特點 應用 連桿機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，傳動距離較遠，傳遞載荷較大，可實現(xiàn)急回運動規(guī)律，但不易獲得勻速運動或其他任意運動規(guī)律，傳動不平穩(wěn)，沖擊與振動較大 用于從動件行程較大或承受重載的工作場合，可以實現(xiàn)移動、擺動等復雜的運動規(guī)律或運動軌跡。 凸輪機構(gòu) 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，可獲得任意運動規(guī)律，但動載荷較大，傳動效率較低 用于從動件行程較小和載荷不大以及要求特定運動規(guī)律的場合。 非圓齒輪機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，從動件可實現(xiàn)任意轉(zhuǎn)動規(guī)律，但齒輪制造較困難 用于從動件作連續(xù)轉(zhuǎn)動和要求有特殊運動規(guī)律的場合。 槽輪間歇機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，從動件轉(zhuǎn)位較平穩(wěn)，而且可實現(xiàn)任意等時的單向間歇轉(zhuǎn)動，但當撥盤轉(zhuǎn)速較高時，動載荷較大 常用作自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)，特別適用于轉(zhuǎn)位角度在45°以上的低速傳動。 凸輪式間歇機構(gòu) 結(jié)構(gòu)較簡單，傳動平穩(wěn)，動載荷較小，從動件可實現(xiàn)任何預期的單向間歇轉(zhuǎn)動，但凸輪制造困難 用作高速分度機構(gòu)或自動轉(zhuǎn)位機構(gòu)。 不完全齒輪機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，從動件可實現(xiàn)較大范圍的單向間歇傳動，但嚙合開始和終止時有沖擊，傳動不平穩(wěn) 多用作輕工機械的間歇傳動機構(gòu) 螺旋機構(gòu) 傳動平穩(wěn)無噪聲，減速比大；可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動與直線移動，傳動平穩(wěn)無噪聲，互換；滑動螺旋可做成自鎖螺旋機構(gòu)；工作速度一般很低，只適用于小功率傳動 多用于要求微動或增力的場合，如機床夾具以及儀器、儀表，還用于將螺母的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槁輻U的直線運動的裝置。 摩擦輪機構(gòu) 有過載保護作用；軸和軸承受力較大，工作表面有滑動，而且磨損較快；高速傳動時壽命較低 用于儀器及手動裝置以傳遞回轉(zhuǎn)運動。 圓柱齒輪機構(gòu) 載荷和速度的許用范圍大，傳動比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高；制造和安裝精度要求較高，精度低時傳動噪聲較大，無過載保護作用；斜齒圓柱齒輪機構(gòu)運動平穩(wěn)，承載能力強，但在傳動中會產(chǎn)生軸向力，在使用時必須安裝推力軸承或角接觸軸承 廣泛應用于各種傳動系統(tǒng)，傳遞回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)減速或增速、變速以及換向等。 齒輪齒條機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，傳動效率高，易于實現(xiàn)較長的運動行程；當運動速度較高或為提高運動平穩(wěn)性時，可采用斜齒或人字齒條機構(gòu) 廣泛應用于各種機器的傳動系統(tǒng)，變速操縱裝置，自動機的輸送、轉(zhuǎn)向、進給機構(gòu)以及直動與轉(zhuǎn)動的運動轉(zhuǎn)換裝置 圓錐齒輪機構(gòu) 用來傳遞兩相交軸的運動；直齒圓錐齒輪傳遞的圓周速度較低，曲齒用于圓周速度較高的場合 用于減速、轉(zhuǎn)換軸線方向以及反向的場合，如汽車、拖拉機、機床等。 螺旋齒輪機構(gòu) 常用于傳遞既不平行又不相交的兩軸之間的運動，但其齒面間為點嚙合，且沿齒高和齒長方向均有滑動，容易磨損，因此只宜用于輕載傳動 用于傳遞空間交錯軸之間的運動。 蝸輪蝸桿機構(gòu) 傳動平穩(wěn)無噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，可做成自鎖蝸桿；自鎖蝸桿傳動的效率很低，低速傳動時磨損嚴重，中高速傳動的蝸輪齒圈需貴重的減摩材料(如青銅)，制造精度要求較高，刀具費用昂貴 用于大傳動比減速裝置(但功率不宜過大)、增速裝置、分度機構(gòu)、起重裝置、微調(diào)進給裝置、省力的傳動裝置 行星齒輪機構(gòu) 傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，制造和安裝精度要求高，其他特點同普通齒輪傳動；主要有漸開線齒輪、擺線針輪、諧波齒輪3種齒形的行星傳動 常作為大速比的減速裝置、增速裝置、變速裝置，還可實現(xiàn)運動的合成與分解。 帶傳動機構(gòu) 軸間距離較大，工作平穩(wěn)無噪聲，能緩沖吸振，摩擦式帶傳動有過載保護作用；結(jié)構(gòu)簡單，安裝要求不高，外廓尺寸較大；摩擦式帶傳動有彈性滑動，不能用于分度系統(tǒng)；摩擦易起電，不宜用于易燃易爆的場合；軸和軸承受力較大，傳動帶壽命較短 用于傳遞較遠距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運動或動力。 鏈傳動機構(gòu) 軸向距離較大，平均傳動比為常數(shù)，鏈條元件間形成的油膜有吸振能力，對惡劣環(huán)境有較強的適應能力，工作可靠，軸上載荷較??；瞬時運轉(zhuǎn)速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時因磨損伸長后容易引起共振，一般需增設張緊和減振裝置 用于傳遞較遠距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運動或動力。 3.2 設計計算 根據(jù)上述表格和任務書條件，層高約2m左右，距離較遠，屬于長距離輸送。初步選擇電機傳動機構(gòu)。最終確定電機傳動作為本儲物柜的傳動機構(gòu)。 步進電機選型表中有部分參數(shù)需要計算來得到。但是實際計算中許多情況我們都無法得到確切的機械參數(shù)，因此，這里只給出比較簡單的計算方法。 ◎??驅(qū)動模式的選擇 驅(qū)動模式是指如何將傳送裝置的運動轉(zhuǎn)換為步進電機的旋轉(zhuǎn)。 下圖所示的驅(qū)動模式包括了電機的加/減速時間，驅(qū)動和定位時間，電機的選型基于模式圖。 ●?必要脈沖數(shù)的計算 ??? 必要脈沖數(shù)是指傳動裝置將物體從起始位置傳送到目標位置所需要提供給步進電機的脈沖數(shù)。必要脈沖數(shù)按下面公式計算： 必要脈沖數(shù)＝ 物體移動的距離 距離電機旋轉(zhuǎn)一周移動的距離 × 360 o 步進角 ●驅(qū)動脈沖速度的計算 驅(qū)動脈沖速度是指在設定的定位時間中電機旋轉(zhuǎn)過一定角度所需要的脈沖數(shù)。 驅(qū)動脈沖數(shù)可以根據(jù)必要脈沖數(shù)、定位時間和加/減速時間計算得出。 （1）自啟動運行方式 自啟動運行方式是指在驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)和停止時不經(jīng)過加速、減速階段，而直接以驅(qū)動脈沖速度啟動和停止的運行方式。 自啟動運行方式通常在轉(zhuǎn)速較低的時候使用。同時，因為在啟動/停止時存在一個突然的速度變化，所以這種方式需要較大的加/減速力矩。 自啟動運行方式的驅(qū)動脈沖速度計算方法如下： 驅(qū)動脈沖速度[Hz]= 必要脈沖數(shù)[脈沖] 定位時間[秒] （2）加/減速運行方式 加//減速運行方式是指電機首先以一個較低的速度啟動，經(jīng)過一個加速過程后達到正常的驅(qū)動脈沖速度，運行一段時間之后再經(jīng)過一個減速過程后電機停止的運行方式。其定位時間包括加速時間、減速時間和以驅(qū)動脈沖速度運行的時間。 加/減速時間需要根據(jù)傳送距離、速度和定位時間來計算。在加/減速運行方式中，因為速度變化較小，所以需要的力矩要比自啟動方式下的力矩小。加/減速運行方式下的驅(qū)動脈沖速度計算方法如下： 驅(qū)動脈沖速度[Hz]= 必要脈沖數(shù)－啟動脈沖數(shù)[Hz]×加/減速時間[秒] 定位時間[秒]－加/減速時間[秒] ◎ 電機力矩的簡單計算示例 必要的電機力矩＝（負載力矩+加/減速力矩）×安全系數(shù) ● 負載力矩的計算（TL） 負載力矩是指傳送裝置上與負載接觸部分所受到的摩擦力矩。步進電機驅(qū)動過程中始終需要此力矩。負載力矩根據(jù)傳動裝置和物體的重量的不同而不同。許多情況下我們無法得到精確的系統(tǒng)參數(shù)，所以下面只給出了簡單的計算方法。 負載力矩可以根據(jù)下面的圖表和公式來計算。 （1）滾軸絲桿驅(qū)動 ※ 負載力矩的計算公式： TL＝[ F·PB 2πη + μ0F0PB 2π ]× 1 i [kgf·cm] ※ 負載力矩的估算公式： TL＝ m·PB 2πη × 1 i [kgf·cm] （水平方向） TL＝ m·PB 2πη × 1 i × 2 [kgf·cm] （垂直方向） （2）傳送帶/齒條齒輪傳動 ※ 負載力矩的計算公式： TL＝ F 2πη × πD i ＝ FD 2ηi [kgf·cm] F ＝ FA + m ( sinα + μcosα) [Kg] ※ 負載力矩的估算公式： TL＝ D 2 × m × 1 η × 1 i [kgf·cm] （水平方向） TL＝ D 2 × m × 1 η × 1 i × 2 [kgf·cm] （垂直方向） （3）皮帶輪傳動 ※ 負載力矩的計算公式： TL＝ μFA+m 2π × πD i ＝ (μFA+m) D 2i [kgf·cm] ※ 負載力矩的估算公式： TL＝ D 2 × mg × 1 i [kgf·cm] （4）實測方法 我們也可以通過這種方法得到負載力矩：用彈簧秤拉動滑輪慢慢轉(zhuǎn)動，此時彈簧秤會有一個讀數(shù)，這個數(shù)值就是所用力的大小（FB），然后乘以滑輪的半徑就可以得到負載力矩（如下式）。通常這種方法得到數(shù)值要比計算得到得結(jié)果要精確。 TL＝ FBD 2 [kgf·cm] [參數(shù)說明] F：軸方向負載 [Kg] F0：預負載 [Kg] (≌1/3F) η：效率 (0.85～0.95) FA：預負載 [ ] i：減速比 μ：滑動面摩擦系數(shù) μ0：預壓螺帽內(nèi)的摩擦系數(shù) (0.1～0.3) PB：滾軸絲桿螺距 (cm/rev) FB：主軸開始運轉(zhuǎn)時的力 [Kg] D：滑輪直徑 m：工作物和工作臺的總重量 [Kg] α：傾斜角度 ● 加/減速力矩的計算 （Ta） 加/減速力矩是用來加速或減速與電機相連的傳動裝置。根據(jù)加/減速時間和傳動裝置負載慣性慣量的不同，這個力矩會有很大的變化。因此，自啟動運行方式和加/減速運行方式的力矩會有一個較大的不同。加/減速力矩可以按下式計算： ※ 自啟動運行方式（需要較大的加/減速力矩） 加/減速力矩[kgf·cm] ＝ 轉(zhuǎn)子慣性慣量[kgm2]+負載慣性慣量[kgm2] 重力加速度[cm/sec2] × π×步進角[o]×驅(qū)動脈沖速度2[Hz] 180×3.6/步進角[o] ※ 加/減速運行方式 加/減速力矩[kgf·cm] ＝ 轉(zhuǎn)子慣性慣量[kgm2]+負載慣性慣量[kgm2] 重力加速度[cm/sec2] × π×步進角[o] 180 o × 運行脈沖速度[Hz]－啟動脈沖速度[Hz] 加/減速時間[sec] ◎ 必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖數(shù)速度計算的示例 下面給出的是一個3相步進電機必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖速度的計算示例。這是一個實際應用例子，可以更好的理解電機選型的計算方法。 ● 驅(qū)動滾軸絲桿 如下圖，3相步進電機（1.2°/步）驅(qū)動物體運動1秒鐘，則必要脈沖數(shù)和驅(qū)動脈沖速度的計算方法如下： 必要脈沖數(shù)＝ 100 10 × 360° 1.2° ＝3000[脈沖] 如果采用自啟動方式驅(qū)動1秒鐘，則驅(qū)動脈沖速度應該這樣計算： 3000[Pulse]/1[sec]=3[kHz] 但是，自啟動速度不可能是5kHz，應該采用加/減速運行方式來驅(qū)動。如果加/減速時間設置為定位時間的25%，啟動脈沖速度為500[Hz]，則計算方法如下： 驅(qū)動脈沖速度[Hz]＝ 3000[脈沖]－500[Hz]×0.25[秒] 1[秒]－0.25[秒] ＝3.8 [kHz] ??? 如圖所示： ● 驅(qū)動傳動帶 如下圖，3相步進電機（1.2°/步）驅(qū)動物體運動1秒鐘。驅(qū)動輪的周長即旋轉(zhuǎn)一圈移動的距離大約為50[mm]。 因此，所需要的必要脈沖數(shù)為： 必要脈沖數(shù)＝ 1100 50 × 360° 1.2° ＝6600 [脈沖] 所需參數(shù)同上例驅(qū)動滾軸絲桿，采用加/減速運行模式，則驅(qū)動脈沖速度為： 驅(qū)動脈沖速度[Hz]＝ 6600[脈沖]－500[Hz]×0.25[秒] 1[秒]－0.25[秒] ＝8.7 [kHz] ??? 如圖所示： ◎ 負載力矩的計算示例（TL） 下面給出的是一個3相步進電機負載力矩的計算示例。這是一個實際應用例子，其中的數(shù)字公式有助于更好的理解電機選型的應用。 ● 滾軸絲桿驅(qū)動水平負載 如下圖，滾軸絲桿驅(qū)動水平負載，效率為90%，負載重量為40千克，則負載力矩的計算方法如下： TL＝ m·PB 2πη × 1 i [kgf·cm] ? TL＝ 40[kg]×1[cm] 2π×0.9 × 1 1 ＝7.07 [kgf·cm] ● 傳送帶驅(qū)動水平負載 傳送帶驅(qū)動水平負載，效率為90%，驅(qū)動輪直徑16毫米，負載重量是9千克，則負載力矩的計算方法如下： TL＝ D 2 × m × 1 η × 1 i [kgf·cm] ? TL＝ 1.6 [cm] 2 × 9 [kg] × 1 0.9 × 1 1 ＝8 [kgf·cm] ● 滾軸絲桿和減速器驅(qū)動水平負載 TL＝ m·PB 2πη × 1 i [kgf·cm] ? TL＝ 250[kg]×0.5[cm] 2π×0.9 × 1 10 ＝2.21 [kgf·cm] 第4章 結(jié)構(gòu)設計 4.1 總體結(jié)構(gòu)圖 4.2 滑動機構(gòu)設計 通過支撐板末端安裝的T型軸結(jié)構(gòu)，然后有兩個深溝球軸承，上升或下降的時候這端的軸承可以沿著T型槽滑動。 4.3 電機傳動布置 4.4傳動布置圖 第5章 帶剎車功能電機說明 帶剎車的步進電機顧名思義就是步進電機另外配上剎車器了。 有通電剎車和掉電剎車2種，一般掉電剎車的比較多，也就是停電的時候剎車器可以把電機軸抱死不讓電機轉(zhuǎn)動。雖然大部分情況是Z軸帶負載的情況下防止突然通電或者關(guān)機掉電的時候Z軸負載在重力作用下下落而砸壞設備或其他安全事故，但也有其他情況下會使用，例如，工件停止后要承受比較大的力，光電機保持力矩不夠，再加上剎車器的保持力矩可以很好地固定工件；或者負載在一定位置后需要保持位置，如果長時間通電會浪費電也會發(fā)熱很厲害，就斷開電機用剎車器來固定。 剎車器的種類也很多，但對于步進電機這樣小型電機，一般帶剎車器是彈簧式和永磁式的，大部分廠家供應的是彈簧式的，但相當于永磁式剎車器彈簧式剎車的噪聲大、發(fā)熱大、反應慢，但價格會低一點。 根據(jù)題設要求，可以使升降平臺移動到任何位置停止。 總結(jié) 時間過的很快，短短的幾個月，一轉(zhuǎn)眼就過去了，而我的畢業(yè)設計“儲物柜的設計”在老師和同學的幫助和指導下終于完成。在整個設計過程中，做很多的工作并不是一帆風順，剛開始對“儲物柜”是一個模糊的概念，起初還真的有點無從下手的感覺。但是，經(jīng)過公司的實習過程中，讓我真的知道了儲物柜是怎樣工作的，它的每一個動作是怎樣執(zhí)行的。特別是前期工作對儲物柜資料的查詢，但一段時間后還是沒有什么進展的，當時心里有點急了，這樣下去什么時候才能夠完成呢，于是就不斷的向同學以及師兄請教，由于還有很多的工作要做，還需要查很多的資料，，于是去圖書館還有向同學借有關(guān)的書籍等等。對于CAD畫圖方面，由于以前沒有認真的學習，所以就用一段時間來學習CAD,開始畫的并不是很理想，經(jīng)過老師的反復指導和監(jiān)督下終于把相應的圖紙畫出來了。畢業(yè)設計是一個不斷學習的過程，從最初到結(jié)束，讓我真正知道理論很實際的重要性，要做好一件事情要考慮的因素有很多，必須合理的安排好設計時間。學校是一個小社會，出到學校外面工作是一個復雜的社會，畢業(yè)設計就是我們接觸外面的世界的一個轉(zhuǎn)折點。 總之，通過畢業(yè)設計,我深刻體會到要做好一個完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對待要解決的問題，要耐心、要善于運用已有的資源來充實自己。同時我也深刻的認識到，在對待一個新事物時，一定要從整體考慮，完成一步之后再作下一步，這樣才能更加有效 。 經(jīng)過這次畢業(yè)設計讓我收益頗多。將指導我以后的設計之路。 參考文獻 參考文獻 1. 吳宗澤主編.機械設計與課程設計. 高等教育出版社1898 2. 黃華梁主編.機械設計基礎第二版.中央廣播電視大學出版社.1990 3. 吳宗澤主編.機械設計禁忌500例.機械工業(yè)出版社.1988 4. 吳宗澤主編.機械設計實用手冊.化學工業(yè)出版社.1990 5. 成大先主編. 機械設計手冊. 北京：化學工業(yè)出版社.2004 6. 花國梁主編. 互換性與測量技術(shù)基礎. 北京：北京理工大學出版社.1990 7. 熊文修主編.機械零件.高等教育出版社.1997 8. 羅圣國主編.機械設計課程設計手冊第二版.高等教育出版社 1998 9. 鄭樹森主編.機械零件設計手冊.哈爾濱工業(yè)大學.1998 10. 包清彬主編.新型連續(xù)式洗米機.四川工業(yè)學院學報.2001，2：（3）29～37 11. 無錫輕工業(yè)大學，天津輕工業(yè)學院合編.食品工廠機械與設備.北京：中國輕工業(yè)出版社，1997 12. 胡勇克主編.螺旋輸送器的原理與設計.南昌大學機械工程學院.2000,12: (4) 30～33 13. <運輸機械設計選用手冊> 編輯委員會編.運輸機械設計選用手冊.化學工業(yè)出版社下冊1992 14. 梁庚煌主編. 運輸機械設計選用手冊·下冊.教育出版社.1990 15. <電機修理實用技術(shù)數(shù)據(jù)手冊>編寫組編. 電機修理實用技術(shù)數(shù)據(jù)手冊. 教育出版社.1990 16. 蕃臣林主編.電機檢修實用手冊. 教育出版社.1992 致 謝 四年的艱苦跋涉，幾個月的精心準備，畢業(yè)論文終于到了劃句號的時候，心頭照例該如釋重負，但寫作過程中常常出現(xiàn)的輾轉(zhuǎn)反側(cè)和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過程并不輕松，工作的壓力時時襲擾，知識的積累尚欠火候，于是，我只能一次次埋頭于圖書館中，一次次在深夜奮筆疾書。第一次花費如此長的時間和如此多的精力，完成一篇具有一定學術(shù)價值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。 敲完最后一個字符，重新從頭細細閱讀早已不陌生的文字，我感觸頗多。雖然其中沒有什么值得特別炫耀的成果，但對我而言，是寶貴的。它是無數(shù)教誨、關(guān)愛和幫助的結(jié)果。 我要感謝我的指導教師XX老師。老師雖身負教學、科研重任，仍抽出時間，不時召集我和同門以督責課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學院所有教過我的老師，是你們讓我成熟成長；感謝學院的各位工作人員，他細致的工作使我和同學們的學習和生活井然有序。 謹向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不至的關(guān)懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點滴成就都來自他們。 讓我依依不舍的還有各位學友、同門和室友。在我需要幫助的時候他們伸出溫暖的雙手，鼎立襄助。能和他們相遇、相交、相知是人生的一大幸事。 本論文的完成遠非終點，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個個新的起點。 我將繼續(xù)前行！