立式往復(fù)升降機(jī)設(shè)計(jì).doc

哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘摘 要要 立式往復(fù)升降機(jī)是機(jī)械行業(yè)，建筑行業(yè)中用于噴涂的一種機(jī)械設(shè)備。傳統(tǒng)的 噴涂工作通常是由手工操作完成的，通過(guò)人工的經(jīng)驗(yàn)或者視覺(jué)來(lái)進(jìn)行噴涂工作。 這樣的工作量大，并且精度很低，工作效率不高，噴涂往往不均勻，難以達(dá)到工 作要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化科學(xué)的發(fā)展，這種手工操作已經(jīng)可以用機(jī) 電產(chǎn)品來(lái)代替完成。這種手工操作不適合現(xiàn)代發(fā)展的需要。 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)電產(chǎn)品，來(lái)進(jìn)行噴涂，以更好更快的完成噴涂工 作。本設(shè)計(jì)采用鏈傳動(dòng)，傳動(dòng)比為 1：1，鏈輪在垂直方向上，上下各置一個(gè)。在 鏈輪中間連接一個(gè)移動(dòng)小車(chē)，移動(dòng)小車(chē)通過(guò)鏈帶動(dòng)，在立柱上滾動(dòng)。噴涂噴槍就 安裝在小車(chē)上。通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)小車(chē)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)垂直往復(fù)噴漆。鏈 傳動(dòng)由交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪以實(shí)現(xiàn)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的位移、速度、啟動(dòng)、停止采用 plc 和變頻器進(jìn)行控制。本設(shè)備設(shè)有專(zhuān)門(mén)的控制面板。 關(guān)鍵詞：垂直往復(fù)噴涂機(jī)；鏈傳動(dòng)；plc 控制 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） abstract vertical reciprocating elevator is a mechanical equipment used for spraying in mechanical industry and architecture industry.usually, traditional work of spray is complete by handwork,and progress spray work through manual experience and vision. in this way, the quantity of work is great, precision and work efficiency are low, and something spraying is growl or not uniformity. so it is difficult to meet the demand of work. along with the development of science and technology, automation science; such handwork does not suit the development of modernization and it can be substituted by mechanical-electrical equipment. the mission of this design is to designs a mechanical-electrical equipment to complete the spray work more fine and more rapidly. this equipment adopts chain drive, and the rate of the transmission is one to one. the chain wheel is fixed on the perpendicular direction, the top and bottom is each to place. in the middle of the chain, set a small car which is drive by the chain transmission and roll on the vertical pole. the spray guns install on the small car. through the chain transmission drives the small car doing top and bottom moving. just this vertical back and forth spray is complete. and the chain is drived by a direct current frequency conversion electromotor. the displacement, speed startup and halt of the back and forth moving, are controlled by plc and transducer. and this facility mounts a special control panel. key words vertical reciprocating elevator；chain transmission；plc 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i - 目目 錄錄 第第 1 章章 緒緒 論論.1 1.1 課題背景1 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1 1.3 軟件概述1 第第 2 章章 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).3 2.1 總體方案設(shè)計(jì)3 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 2.3 零件設(shè)計(jì)7 2.4 本章小結(jié)30 第第 3 章章 電氣控制設(shè)計(jì)電氣控制設(shè)計(jì).31 3.1 plc 簡(jiǎn)介.31 3.2 變頻調(diào)速技術(shù)簡(jiǎn)介34 3.3 本章小結(jié).36 第第 4 章章 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū).37 4.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介.37 4.2 產(chǎn)品特點(diǎn).37 4.3 安裝說(shuō)明.37 4.4 設(shè)定和調(diào)整.39 4.5 操作說(shuō)明.40 4.6 本章小結(jié).41 結(jié)結(jié) 論論.42 致致 謝謝.43 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).44 附錄附錄 a.45 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 1 - 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.11.1 課題背景課題背景 隨著汽車(chē)行業(yè)、建筑行業(yè)、材料等行業(yè)的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外的噴涂市場(chǎng)有著 一個(gè)較好的前景由于現(xiàn)代發(fā)展的需要，在機(jī)械行業(yè)和建筑行業(yè)，噴涂工作越來(lái)越 多。而傳統(tǒng)噴涂工作用手工操作完成，但是這種操作效率底，并且精度不高，所 完成的工作質(zhì)量不高，越來(lái)越難滿(mǎn)足現(xiàn)代發(fā)展進(jìn)程的需要。好的噴涂質(zhì)量不僅在 目前國(guó)內(nèi)外的噴涂市場(chǎng)有著一個(gè)較好的前景工業(yè)中作為防腐的手段是十分必要的， 同時(shí)美的質(zhì)感對(duì)產(chǎn)品的銷(xiāo)售有著不可小視的作用噴涂質(zhì)量的好壞關(guān)系到產(chǎn)品的銷(xiāo) 售?，F(xiàn)在表面涂飾方法主要是噴涂、輯涂和淋涂等。目前國(guó)內(nèi)幾乎 90%左右的企 業(yè)使用噴涂法噴涂在各類(lèi)噴涂中，手工噴涂又占據(jù)了很大的比例。采用手工噴涂 的漆膜質(zhì)量受人為控制的因素影響很大，如運(yùn)槍的速度、噴涂的距離、噴涂量、 采用的噴涂方法和工人的技術(shù)水平等，因此生產(chǎn)質(zhì)量難以控制。隨著科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展，更多的企業(yè)開(kāi)始使用高效自動(dòng)的噴涂設(shè)備。本次的課題就是在這樣的背景 下產(chǎn)生的。 1.21.2 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)廠方給的要求和相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，零 件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出比較優(yōu)良的機(jī)械裝置，能較好的完成噴涂任務(wù)。另外，對(duì)自動(dòng)控 制進(jìn)行大致的原理性設(shè)計(jì)。 1.31.3 軟件概述軟件概述 在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，本設(shè)計(jì)使用了 autocad 2004 工程軟件進(jìn)行輔助設(shè) 計(jì)。auto cad 是目前國(guó)內(nèi)外最為廣泛使用的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)繪圖軟件包，它的發(fā)行 開(kāi)創(chuàng)了繪圖和設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)新紀(jì)元。為工程設(shè)計(jì)帶來(lái)了翻天覆地的革命，使設(shè) 計(jì)人員甩掉了繪圖板，大大減少了重復(fù)的機(jī)械勞動(dòng)，提高了工作效率，從而使工 作人員把精力轉(zhuǎn)移到了設(shè)計(jì)本身而非制圖。如今，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、 電子等各領(lǐng)域。 autocad 2004 基于 hoops 技術(shù)的現(xiàn)代化三維幾何算法，具有豐富的可視化、 硬拷貝和圖像處理能力。另外針對(duì) 32 位的 windows 操作系統(tǒng)，autocad 2004 已經(jīng)完全優(yōu)化，它還能識(shí)別 web 網(wǎng)上的信息。autocad 2004 在它強(qiáng)大的技術(shù)平 臺(tái)框架之上又結(jié)合了許多用戶(hù)所追求的特性，構(gòu)成了充滿(mǎn)活力而又輕松易用的設(shè) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 2 - 計(jì)環(huán)境。通過(guò)創(chuàng)新的、智能化的輕松設(shè)計(jì)環(huán)境，autocad 2004 使在設(shè)計(jì)過(guò)程中 變得更透明，使用戶(hù)能將精力更集中于設(shè)計(jì)本身。 autocad 2004 軟件功能的主要表現(xiàn)在平面繪圖，并且，它對(duì)許多機(jī)械上常 用的零件和圖框等進(jìn)行了模板化，方便了設(shè)計(jì)，大大的節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 3 - 第第 2 2 章章 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械結(jié)構(gòu)是本設(shè)備的最主要的部分，本章的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)合理的機(jī)械結(jié) 構(gòu)，使其能更好的完成噴漆工作，并且在滿(mǎn)足性能要求的前提下，我們還應(yīng)該盡 量考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保等諸多方面的因素。盡量做到各方面因素的最佳結(jié)合。 本章主要分為三大部分：第一部分，立式往復(fù)升降機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)。第二 部分，立式往復(fù)升降機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第三部分，具體的零件圖設(shè)計(jì)。主要的 設(shè)計(jì)思路是，首先確定關(guān)鍵部分應(yīng)該采取的結(jié)構(gòu)、方式；然后對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分 總體進(jìn)行構(gòu)思；最后才逐個(gè)進(jìn)行具體的零件設(shè)計(jì)。 2.12.1 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 2.1.12.1.1 傳動(dòng)類(lèi)型的選擇傳動(dòng)類(lèi)型的選擇 通常用傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、蝸輪、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等。 根據(jù)廠方提供的基本要求，由于該設(shè)備為立式往復(fù)升降機(jī)。按其垂直方向的 行程規(guī)格的不同，要提供 1.5 米，2.0 米，2.5 米三種規(guī)格。垂直行程較大，若采 用齒輪傳動(dòng)，則整體結(jié)構(gòu)就顯得笨重，并且這樣成本就比較高，不符合經(jīng)濟(jì)性。 并且由于要安裝噴涂設(shè)備，結(jié)構(gòu)不易安排，所以齒輪傳動(dòng)不可取。 考慮蝸輪、蝸桿傳動(dòng)，同樣的，由于該設(shè)備要求的垂直方向的行程較大，若 采用蝸輪、蝸桿傳動(dòng)，那么成本就很高，并且結(jié)構(gòu)顯得龐大，結(jié)構(gòu)不易設(shè)計(jì)。所 以排除采用蝸輪、蝸桿傳動(dòng)。 再考慮帶傳動(dòng)?？紤]垂直方向的行程，帶傳動(dòng)可以滿(mǎn)足要求，并且結(jié)構(gòu)可以 安排得比較緊湊，只要選擇 v 帶傳動(dòng)就可以（因?yàn)槠綆г诖怪卑惭b下太容易打滑） 。但是考慮到 v 帶要帶動(dòng)噴涂設(shè)備，這樣即便 v 帶也容易造成打滑現(xiàn)象出現(xiàn)， 雖然比平帶要好得多，并且 v 帶摩擦損失較大。這與該設(shè)備的基本特性要求不相 容。因?yàn)槠渫鶑?fù)噴涂運(yùn)動(dòng)要求連續(xù)性，否則噴涂不均勻或不連續(xù)，噴涂功能就無(wú) 從談起了。所以帶傳動(dòng)也不可取。 考慮鏈傳動(dòng)。首先，鏈傳動(dòng)效率較高，運(yùn)動(dòng)連續(xù)。這些特性正好適合本設(shè)備。 但鏈傳動(dòng)噪音較大，并且極不適合急速換向運(yùn)動(dòng)。不過(guò)，由于本設(shè)備在低速條件 下運(yùn)行的，所以鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)不成大礙。采用鏈傳動(dòng)基本能符合要求，故初步選 擇鏈傳動(dòng)。 2.1.22.1.2 考慮功率消耗考慮功率消耗 根據(jù)該設(shè)備的噴涂要求知，垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)十分頻繁，所以鏈的損耗很大，功 率消耗也較大。傳統(tǒng)的常用的保護(hù)方法是進(jìn)行潤(rùn)滑保護(hù)，以減少摩擦損失，達(dá)到 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 4 - 保護(hù)鏈和節(jié)省功率的目的。但是，只是這樣仍然不夠，功率損耗依然很大。并且， 噴涂設(shè)備往上運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的功率和往下運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的功率一致或者相近。 通常在這樣的情況下，采用配重。通常配重是根據(jù)與之配合部分的重量以用 設(shè)備形狀尺寸來(lái)確定的。本設(shè)備中，配重質(zhì)量等于噴涂部分的質(zhì)量，其形狀根據(jù) 設(shè)備尺寸確定。這樣就可以基本消除沖擊載荷，并且能極大的減小功率消耗和磨 損。 2.1.32.1.3 導(dǎo)柱形狀選擇導(dǎo)柱形狀選擇 導(dǎo)柱形狀可以選擇為圓形或多邊形，通常選用圓形或者正方形。若采用圓形 導(dǎo)柱，那么導(dǎo)輪的固定不容易操作，定位也很難固定。因?yàn)槿绻捎脠A形的導(dǎo)柱， 則定位、支承件都要采用環(huán)型的。而采用正方形導(dǎo)柱，定位精準(zhǔn)，并且固定和夾 緊容易操作。采用角鐵支架配合螺栓軸的方式進(jìn)行定位與夾緊。 2.1.42.1.4 關(guān)于各連接件的聯(lián)接與配合關(guān)于各連接件的聯(lián)接與配合 由于各類(lèi)機(jī)械配置，不論屬什么類(lèi)型的，只要是一個(gè)完整的產(chǎn)品，其必然有 許多的零件。而零件相互間的配合較多。就機(jī)械而言，更多的是螺栓或螺釘聯(lián)接。 這就關(guān)系到螺紋孔、通孔的配合、位置問(wèn)題。在零件較多的情況下，這一設(shè)計(jì)較 為繁瑣。因?yàn)椋坏└膭?dòng)某些零件，那么必須按照聯(lián)接關(guān)系逐一進(jìn)行。為了避開(kāi) 這一情況。本設(shè)計(jì)中在一些這樣的配合中采用配鉆方式，即先設(shè)計(jì)較為重要的或 變動(dòng)較少的零件的尺寸，這樣與配合的件上的通孔或螺紋孔就不用再設(shè)計(jì)了，直 接配鉆就可以。這樣就更方便設(shè)計(jì)的修整，也節(jié)省了很多時(shí)間和精力。 2.22.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.12.2.1 傳動(dòng)小車(chē)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)小車(chē)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1.1 傳小車(chē)滾動(dòng)部分設(shè)計(jì)傳小車(chē)滾動(dòng)部分設(shè)計(jì) 如圖 2-1 所示，小車(chē)安裝在正方形的導(dǎo)柱上。根據(jù)廠方所給數(shù)據(jù)，取方管為 9999mm 。上、下各安置 8 個(gè)尼龍輪，尼龍輪中裝有軸承。如 2.2.3 所述，小 2 車(chē)的定位與夾緊由支架和螺栓軸完成。如圖 2-1。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 5 - 圖 2-1 導(dǎo)柱配合圖 采用三個(gè)小支架和一個(gè)大支架，在用 42=8 個(gè)螺栓軸鎖緊。選用一大個(gè)支 架是為了給鏈條一個(gè)空間，以及安裝掛板。支架兩端都設(shè)計(jì)為封閉。所以其豎起 方向中部應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)孔，讓鏈條通過(guò)?？椎奈恢糜涉溳喼睆揭约跋嚓P(guān)的螺栓配 合尺寸。 關(guān)于鎖緊，由于每個(gè)四上都有兩個(gè)導(dǎo)輪，其間需要一定的間隙。所以在設(shè)計(jì) 螺栓軸的時(shí)候要考慮這一點(diǎn)，讓兩導(dǎo)輪間間隔的一固定的距離。綜合各方而把因 素和經(jīng)驗(yàn)，有兩種方案可以選擇。一是采用軸套，二是采用階梯軸。采用軸套， 那就要 24 個(gè)軸套，這樣零件就顯得太多。增加了安裝的工作量和難度。采用階 梯軸，可以減少零件數(shù)，但是需要軸為兩端均為螺紋并且采用階梯軸比采用軸套 節(jié)省材料，成本也相對(duì)低些。所以采用第二種方案。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 6 - 圖 2-2 掛板示意圖 2.2.1.22.2.1.2 噴涂部分噴涂部分 噴涂裝置的噴槍聯(lián)接在小車(chē)上。為了安裝噴涂裝置，設(shè)計(jì)二掛板。掛板通過(guò) 四螺栓軸聯(lián)接在支架上，從而達(dá)到定位和鎖緊。如圖 2-2 所示，螺栓軸分別布置 在大支架和與之相鄰的二小支架上，每側(cè)各二個(gè)螺栓軸。然后在由掛板確定的平 面上安裝一連接板。這樣在連接板上就可以安裝部分的裝置。掛板的定位單是螺 栓軸還是不夠的。所以設(shè)計(jì)軸套進(jìn)行定位和夾緊。掛板應(yīng)該設(shè)計(jì)在軸的中間位置。 連接板和掛板配合的孔進(jìn)行配鉆。 2.2.22.2.2 底部設(shè)計(jì)底部設(shè)計(jì) 為了方便操作以及工作需要，立式往復(fù)升降機(jī)需要一定的水平位移。所以在 噴涂機(jī)底部設(shè)計(jì)二條平行的角鐵導(dǎo)軌，用以實(shí)現(xiàn)水平方向的運(yùn)動(dòng)。為了與此配合， 需要設(shè)計(jì)地輪及其需要的一些安裝零件，比如地輪架等等。 電機(jī)箱的設(shè)計(jì)首先要確定電機(jī)的功率。一般情況下，電機(jī)功率能滿(mǎn)足本設(shè)備 的要求（負(fù)重不是很大），主要是考慮經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和電機(jī)的安裝尺寸。這樣才可以 確定電機(jī)箱的機(jī)構(gòu)尺寸。由于電機(jī)工作時(shí)發(fā)熱，需采用散熱裝置，所以在電機(jī)箱 兩側(cè)各開(kāi)一散熱口。 2.2.32.2.3 導(dǎo)向柱的安裝導(dǎo)向柱的安裝 在該設(shè)備中對(duì)導(dǎo)向柱的位置要求較高，因?yàn)閲娡垦b置安裝在移動(dòng)小車(chē)上，而 小車(chē)又依靠導(dǎo)向柱而運(yùn)動(dòng)。所以設(shè)計(jì)應(yīng)該滿(mǎn)足導(dǎo)向柱的垂直度需要。即設(shè)計(jì)應(yīng)使 其位置十分穩(wěn)靠。導(dǎo)向柱立著安裝，下端安裝在電機(jī)箱上，中間有基板；上端安 裝在上基板上。為了保證導(dǎo)向柱在工作中不動(dòng)，在其兩端設(shè)計(jì)螺紋孔，使用螺釘 堅(jiān)固。與之配合的上板和基板上則需要焊接一方鐵，以布置孔和導(dǎo)向柱配合。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 7 - 2.2.42.2.4 前后殼的配合前后殼的配合 由于要求密封性，所以最理想的方法是前后殼封閉，形成腔體。但是，由于 掛板和裝置，不可能采用這種方法。后殼設(shè)計(jì)較為容易，只要在考慮尺寸的情況 下能蓋住小車(chē)部分就可以；而前殼在小車(chē)之前掛板之后，所以必然的前后殼體之 間有一定的間距，不可能密封。在本設(shè)計(jì)中，主要考慮的問(wèn)題在于防塵。采用彈 簧油紙即可達(dá)到要求。 2.32.3 零件設(shè)計(jì)零件設(shè)計(jì) 2.3.12.3.1 電機(jī)選擇和導(dǎo)向柱電機(jī)選擇和導(dǎo)向柱 2.3.1.12.3.1.1 電機(jī)選擇電機(jī)選擇 根據(jù)廠方的要求，升降的最高速度為 0.75m/s。本設(shè)計(jì)中采用三相異步電機(jī) 驅(qū)動(dòng)。由于鏈條線速度低，而電機(jī)轉(zhuǎn)速較快，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)變速器。常用的 變速器有齒輪變速和蝸輪、蝸桿變速器?？紤]安裝尺寸，若采用齒輪變速，則結(jié) 構(gòu)較為龐大，而采用蝸輪、蝸桿變速則小得多。再考慮安裝方式，若采用齒輪變 速，那么電機(jī)必須和鏈輪軸同向。采用蝸輪、蝸桿則電機(jī)軸和鏈輪軸交錯(cuò)。綜合 考慮，選擇蝸輪、蝸桿變速器。電機(jī)軸和蝸桿聯(lián)接，而蝸輪軸通過(guò)聯(lián)軸器和鏈輪 軸聯(lián)接。電機(jī)軸和變速器及鏈輪之間的配合關(guān)系如圖 2-3 所示。 圖 2-3 變速器與鏈輪的配合示意圖 在本設(shè)計(jì)中考慮功率，由于在低速下運(yùn)行，所以，在電機(jī)選擇時(shí)，轉(zhuǎn)速一般 都能滿(mǎn)足，主要慮電機(jī)負(fù)載。又由于設(shè)計(jì)有配重，鏈條受力均衡，所以電機(jī)負(fù)載 很小。考電機(jī)軸受 3 個(gè)方向的力軸向力、切向力、和法向力，如圖 2-4。主要考 慮切向力。在這里，我們估計(jì) f=300n。對(duì)鏈輪尺寸進(jìn)行估計(jì)，取 r=50mm，電 機(jī)軸 r=10mm,則公式 p=fv （2- 1） 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 8 - 有 kwp45 . 0 01 . 0 05 . 0 1075 . 0 300 考慮損失系數(shù) 取 =0.85 則 （2-kw p p53 . 0 85 . 0 45 . 0 2） 所以選電機(jī) y90l-6 重量為 27kg， 其功率為 0.75kw。它的安裝尺寸為： l=330mm,hd=195mm,ac=175mm,ad=155mm,h=90mm,d=24mm,e=50mm fr ft fa w=0.7510/r rad/s 圖 2-4 電機(jī)受力圖 選用 nmrv（帶輸入 法蘭式減速成機(jī)）系列渦輪蝸桿變速器。減速比為 1：10，dz，y0.75 其與電機(jī)配合如圖 2-5. 圖 2-5 nmrv 系列蝸輪減速器 2.3.1.22.3.1.2 導(dǎo)向柱導(dǎo)向柱 根據(jù)廠方的原始要求，取導(dǎo)向柱為 9999，材料為 45 鋼。由于導(dǎo)向柱 2 mm 基本不受水平方向力，并且其垂直方向的負(fù)載也不是很大，所以取其厚度為 3mm，確定其長(zhǎng)度尺寸。由于要求升降機(jī)的往復(fù)行程要求為：1.5 米、2 米、2.5 米。取導(dǎo)向柱長(zhǎng)度為 2500mm。如前所述，導(dǎo)向柱在其兩端應(yīng)布置螺紋孔以保證 其在工作中不產(chǎn)生晃動(dòng)。具體布置如圖 2-6 所示，在方管的每側(cè)各設(shè)四個(gè)螺紋孔， 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 9 - 方管兩端各二，對(duì)稱(chēng)分布。孔的位置如圖，孔中心離導(dǎo)向柱端面距離為 20mm， 到與孔所在面較近面的距離為 25mm。導(dǎo)向柱是方管，棱角進(jìn)行倒圓角 r3。 導(dǎo)向柱上安裝有移動(dòng)小車(chē)，而移動(dòng)小車(chē)和導(dǎo)向柱之間是通過(guò) 16 個(gè)導(dǎo)輪來(lái)配 合的。導(dǎo)輪在導(dǎo)向柱上滾動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的垂直運(yùn)動(dòng)。為了保障小車(chē)運(yùn)動(dòng)的精度， 即小車(chē)運(yùn)動(dòng)需要垂直，需要對(duì)導(dǎo)向柱進(jìn)行表面處理。因?yàn)楹蛯?dǎo)輪接觸的表面摩擦 損失相對(duì)較大，所以我們采用在外表面噴涂聚四氯乙烯。在這里，影響小車(chē)運(yùn)動(dòng) 精度的主要是表面粗糙度。該表面的粗糙度取為 1.6，其余部分相對(duì)而言沒(méi)這么 重要，取粗糙度為 3.2。 30 5025 20 2500 99 99 3 1.6 圖 2-6 導(dǎo)向柱 2.3.22.3.2 小車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.2.12.3.2.1 導(dǎo)輪、支架及掛板導(dǎo)輪、支架及掛板 首先選擇導(dǎo)輪，這樣才能方便設(shè)計(jì)。選用塑脂輪 603010，60 為外徑， 30 為導(dǎo)輪寬，10 為導(dǎo)輪內(nèi)徑。 在移動(dòng)小車(chē)結(jié)構(gòu)中，采用支架結(jié)構(gòu)用于定位和鎖緊。定位和鎖緊是通過(guò)支架 和螺栓軸的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。先分析支架間的配合關(guān)系。首先，支架要鎖緊導(dǎo)輪， 如前面所敘述的，上下各需要 4 螺栓軸，即每個(gè)支架的兩端各有 2 孔，每側(cè)一個(gè)。 關(guān)于孔位置的安排，在一般機(jī)械裝置中都采用對(duì)齊對(duì)稱(chēng)的布局，但是考慮到本裝 置中尺寸較小，若對(duì)齊對(duì)稱(chēng)安裝，可能會(huì)產(chǎn)生干涉，所以將孔錯(cuò)開(kāi)一定距離，以 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 10 - 確保安裝方便。另外支架還支承掛板，這一功能由大支架和相鄰的兩小支架來(lái)實(shí) 現(xiàn)。因?yàn)閽彀逡С袊娡坎糠值难b置，受力相對(duì)較大，所以設(shè)計(jì)其支承軸外徑為 16mm，設(shè)計(jì)掛板寬度 135 mm，取其厚度為 5mm，材料為 45 鋼，如圖 2-7 所示。 由于掛板從大支架兩側(cè)伸出，并形成平面以安裝連接板，所以它中間拐角必須為 135 度。與連接板配合部分的尺寸設(shè)計(jì)如圖 2-7。 135 1050.5 5 2xm8 80 80 115 135 20 35 20 2x16+0.0430 -0.0000 圖 2-7 掛板 兩螺栓孔中心距為 105mm，與連接板配合的兩個(gè)孔中心距設(shè)計(jì)為 80，配合 寬度為 35mm。 所以，支承掛板的支架上也必須有 16mm 孔。設(shè)計(jì)支架長(zhǎng)度為 350mm，厚 度為 3mm，材料為 45 鋼?？椎乃椒较虻奈恢萌鐖D 2-8。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 11 - 3 20 20 4x10+0.043 -0.000 85 60 15 40 r5 90 13 13 25 25 60 43 圖 2-8 支架截面圖 小支架上支承導(dǎo)輪軸的孔和支承掛板的孔到支架另一面的距離均為 20mm。 大支架上螺栓孔到其頂角的距離為 25mm，孔分布在三角兩側(cè)。大支架除支承導(dǎo) 輪和掛板外，還要連接鏈條，這就要設(shè)計(jì)相關(guān)零件，本設(shè)計(jì)采用拉桿用以連接。 所以在大支架上需留出一個(gè)孔，采用方孔，其尺寸和位置由鏈條和鏈輪可以確定。 支架上的孔在垂直方向的配合如圖 2-9。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 12 - 1001050.5 40 105 2x16+0.043 0.000 40 100 40 105 2x16+0.043 0.000 6040 40 圖 2-9 支架垂直方向配合圖 該圖為大支架及其相鄰的兩個(gè)小支架。連接掛板的兩個(gè)孔，離端面最近的孔 距離為 100mm,兩孔間的距離和掛板上的兩螺栓孔一致，均為 105mm ,偏差設(shè)計(jì)為 0.5mm。兩支承導(dǎo)輪的螺栓孔在上圖已經(jīng)清楚的表示出來(lái)。大支架每端的兩個(gè)孔 都錯(cuò)開(kāi) 25mm，與之配合的小支架上的孔位置也相應(yīng)的變動(dòng)。另外一個(gè)支架（沒(méi) 和大支架配合的支架）其外形尺寸和別的小支架一樣，其上支承導(dǎo)輪的孔，在垂 直方向上到較近端面距離為 25mm。 為保護(hù)支架，防止其受磨檫損失，采取保護(hù)措施。采用最常用并且較為經(jīng)濟(jì) 的方法，在支架表面噴黑漆。 2.3.32.3.3 螺栓軸設(shè)計(jì)螺栓軸設(shè)計(jì) 支承導(dǎo)輪的螺栓軸，如第一章中所分析，采用階梯式兩頭螺母鎖緊結(jié)構(gòu)。由 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 13 - 于導(dǎo)向柱為 9999mm ，并且導(dǎo)輪輪寬為 30mm，所以導(dǎo)向柱除與導(dǎo)輪接觸外， 2 還有 39mm，故設(shè)計(jì)階梯軸部分為 20mm。軸材料采用鋼。由于導(dǎo)輪內(nèi)徑為 10mm，所以設(shè)計(jì)階梯軸部分為 14mm。螺栓軸兩端的螺紋設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到導(dǎo)輪 的固定。這里，采用軸套固定方式，即在導(dǎo)輪旁加個(gè)軸套用以定位和鎖緊導(dǎo)輪。 所以，設(shè)計(jì)螺紋時(shí)，距離階梯軸 45mm 開(kāi)始到螺栓軸端點(diǎn)。軸套長(zhǎng)度可以在裝配 圖中確定。由以上設(shè)計(jì)結(jié)果，可以大致畫(huà)出小車(chē)部分的裝配圖 2-10。 13 13 120 圖 2-10 小車(chē)部分裝配圖 這樣就可以確定螺栓軸的長(zhǎng)度。聯(lián)接導(dǎo)輪的螺栓軸長(zhǎng)度確定為 145mm，而聯(lián) 接掛板的螺栓由長(zhǎng)度為 140mm。螺栓軸的具體尺寸可見(jiàn)下圖 2-11。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 14 - 20 140 2020 145 10 14 1x45 45 16 圖 2-11 螺栓軸 2.3.42.3.4 鏈和鏈輪的選擇鏈和鏈輪的選擇 2.3.4.12.3.4.1 鏈條設(shè)計(jì)鏈條設(shè)計(jì) 首先進(jìn)行載荷估計(jì)。鏈條帶動(dòng)的負(fù)載，主要是小車(chē)部分和噴涂部分的重力。 噴涂部分尚未進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)，估計(jì)其質(zhì)量 m=60kg。然后對(duì)小車(chē) 質(zhì)量進(jìn)行估算。由于小車(chē)這部分材料均采用鋼，所以可以估算其體積，然后就可 以估算出它的質(zhì)量。三個(gè)小支架體積： 3 1 5640034040 2 1 2340323503mmv 大支架體積 ： 3 2 21000034035023503602mmv 導(dǎo)輪螺栓軸體積 ： 322 3 6 . 103117714 . 3 20514 . 3 1258mmv 掛板螺栓軸體積 ： 32 4 120576814 . 3 1504mmv 掛板體積： 所以有 m= 3 5 31050051353551358051351152mmv （2-3）kgmmcmgv292 . 6 6 . 800593/86 . 7 33 再考慮導(dǎo)輪等重量，設(shè)總重量為 m=100kg。則總負(fù)載為 f=1000n。 則由參考文獻(xiàn)（一）表 14.1 可選擇鏈 tg158，即 10a 型號(hào)鏈，節(jié)距離 p=15.875mm。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 15 - 選擇鏈輪齒數(shù)。齒數(shù)過(guò)少時(shí)將增加傳動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷；并且增加鏈間 的相對(duì)角，從而功率消耗；增加鉸鏈承壓面的壓強(qiáng)，從而加速鉸鏈磨損。而齒數(shù) 過(guò)多則將縮短鏈的壽命，并且容易產(chǎn)生脫鏈現(xiàn)象。一般在動(dòng)力傳動(dòng)中， v=（0.63）m/s 1715 1 z v=（38） m/s 21 1 z v8m/s 2523 1 z 根據(jù)廠方給的數(shù)據(jù)，選擇=22，又在本設(shè)計(jì)中鏈輪垂直安裝，而且鏈的主 1 z 要作用是往復(fù)傳動(dòng)，所以設(shè)計(jì)為兩個(gè)鏈輪一樣，即。22 21 zz 中心距的確定。由于兩個(gè)鏈輪安裝在導(dǎo)輪柱兩側(cè)，所以中心距大于 2500mm，又節(jié)距 p=15.875mm。所以取 a=177p。 則可以算出鏈節(jié)數(shù) （2- a pzz p azz lp 2 2 2 1221 4） = p p p p 17714 . 3 2 2222177 2 2 2222 2 =376 取 375 p l 實(shí)際中心距 （2- 2 12 2 2121 2 8 224 zzzz l zz l p a pp 5） = 22 14 . 3 2 2222 8 2 2222 360 2 2222 375 4 875.15 既有 a=1753.968mm 取 a=1750mm。 考慮到小車(chē)部分代替一部分鏈，支架長(zhǎng) 350 mm，其代替的鏈長(zhǎng)為 350 mm。 則實(shí)際鏈節(jié)數(shù)為 354 875.15 350 376 a l 由公式 得 （2- o pz a p kk pk a pz k kkp p 0 6） 式中：查機(jī)械手冊(cè)得： 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 16 - 0 . 1 13 .14 13 . 1 a p z k k k 取 得表 kwp75 . 0 0 選出了鏈條，則大支架上鏈的連接孔尺寸可以確定，根據(jù)鏈，取 13 13mm 方孔。 1 2.3.4.22.3.4.2 鏈輪設(shè)計(jì)鏈輪設(shè)計(jì) 由公式 計(jì)算出齒頂圓直徑 （2- z pda 180 cot54 . 0 7） 22 180 cot54 . 0 875.15 a d =119.2mm 取 mm120 a d 分度圓直徑 d=mm （2-111 22 180 sin 875.15 180 sin z p 8） 鏈輪內(nèi)直徑設(shè)計(jì)為 16mm。鏈輪為 2 個(gè)，上下各一個(gè)。下方的鏈輪和我輪軸相 連接，所以在鏈輪上焊接一部分，如圖 2-12，用以和渦輪聯(lián)接。焊接部分相當(dāng)于 一個(gè)聯(lián)軸器，其一側(cè)用鍵聯(lián)合，為了保證配合，另一側(cè)用螺釘鎖緊。所以在焊接 部分一側(cè)加工一螺紋孔。由于鏈輪寬度較小，為標(biāo)準(zhǔn)件，所以上方的鏈輪安裝的 時(shí)候不容易定位，所以和下方的鏈輪一樣焊接一部分，以保證鏈輪的安裝和定位。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 17 - 8 16 2538 111 120 20 p=15.875 z=22 圖 2-12 鏈輪 鏈輪尺寸設(shè)計(jì)好，則大支架上的連接孔位置可以確定，其中心到三角頂點(diǎn) 的距離可以在圖 2-10 中定位，為 43mm。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 18 - 2.3.5前后殼設(shè)計(jì)前后殼設(shè)計(jì) 195 212 13 13 120 圖 2-13 裝配圖 由于前后殼和導(dǎo)向柱一起配合，所以設(shè)計(jì)其長(zhǎng)度為 2500mm。前后殼主要起 封閉作用，因此，從裝配圖可以確定尺寸。如圖 2-13，從裝配關(guān)系中確定出基本 尺寸。取前殼寬度為 195mm，高取 65mm，卷邊寬度取 20mm。采用 45 鋼。前后 殼受力小，所以設(shè)計(jì)其厚度我 2mm. 材料用鋼板。為了安裝，在前殼上設(shè)計(jì) 4 個(gè) 孔 10mm，用以螺釘連接?？自O(shè)計(jì)在前側(cè)，兩端各設(shè)兩個(gè)，對(duì)稱(chēng)布置，較近兩 個(gè)孔中心距設(shè)計(jì)為 150mm。具體尺寸如圖 2-14 所示。類(lèi)似的，可以設(shè)計(jì)出立柱 后殼。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 19 - 150 65 2020 2500 12 15 2 195 圖 2-14 立柱前殼 于前殼不同的是，后殼兩端設(shè)計(jì)卷邊，用以支撐和安裝：并且立柱后殼設(shè) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 20 - ab ab a-a b-b 40 40 2 20 10 2600.5 4x9 10 15 10 210 2000.5 60100 2x10 1500.5 240 280 圖 2-15 立柱后殼 計(jì)有數(shù)據(jù)線孔，且安裝孔比立柱前殼多兩個(gè)，底端面也設(shè)計(jì)有 4 個(gè) 9 安裝 孔，主要是考慮后殼可能承受較大的負(fù)載風(fēng)險(xiǎn)，所以多加孔以使其安裝得更加可 靠。具體設(shè)計(jì)尺寸如下圖 2-15 所示。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 21 - 2.3.62.3.6 電機(jī)箱設(shè)計(jì)電機(jī)箱設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)向柱通過(guò)基板連接在電機(jī)箱上。并且立柱前后殼均安裝在電 機(jī)箱上，所以要考慮各個(gè)零件的尺寸關(guān)系。首先，電機(jī)安裝在電機(jī)箱內(nèi)。為了簡(jiǎn) 化結(jié)構(gòu)，將電機(jī)箱設(shè)計(jì)為四方體，考慮電機(jī)尺寸，初步設(shè)計(jì)電機(jī)箱為 580540250mm 的長(zhǎng)方體，其壁厚設(shè)計(jì)為 3mm，采用 45 鋼。又電機(jī)安裝在 3 底板上，這里可以采用螺釘連接。所以，在其底面設(shè)計(jì) 25mm 的卷邊，用以布置 螺釘。考慮電機(jī)箱尺寸較大，所以在其底面的卷邊上設(shè)計(jì) 12 個(gè)螺紋孔 m8，每個(gè) 角布置一個(gè)，然后每邊布置兩個(gè)，如圖 2-17.然后考慮基板，為固定基板設(shè)計(jì) 6 個(gè) 螺紋孔 m8，布置如下圖。最后，由于立柱后殼也安裝在電機(jī)箱上，并且立柱后 殼的后邊設(shè)計(jì)有穿線孔和連接螺紋孔。相應(yīng)的，在電機(jī)箱上也有相應(yīng)的設(shè)計(jì)。 如前所述，電機(jī)工作時(shí)發(fā)熱，所以在電機(jī)箱兩側(cè)設(shè)計(jì)兩散熱窗口。設(shè)計(jì)散熱 窗口為 200120mm，如圖 2-16 所示.另外，為了安裝散熱板，設(shè)計(jì) 8 個(gè)螺紋孔 m6，每側(cè) 4 個(gè)。 8xm6 200 140 220 120 60 40 圖 2-16 電機(jī)箱側(cè)視圖 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 22 - 280 240 4xm8 2x15 200 100 70 2600.5 240 2100.5 20 250 4xm8 540 15 15 580 25 15 15 140115 300 270 30 圖 2-17 電機(jī)箱主、俯視圖 2.3.72.3.7 基板基板、地輪架和底座設(shè)計(jì)、地輪架和底座設(shè)計(jì) 2.3.7.12.3.7.1 基板設(shè)計(jì)基板設(shè)計(jì) 基板和電機(jī)箱配合，所以，確定其基本尺寸為 540300mm，取厚度為 10mm，采用 45 鋼。又基板上通過(guò)鏈輪，所以基板上必須設(shè)計(jì)兩個(gè)孔，且孔中心 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 23 - 距為鏈輪外徑 120mm。并且導(dǎo)向柱也安裝在基板上，根據(jù)前面分析，基板上焊接 一個(gè)方鐵，其尺寸要和導(dǎo)向柱相當(dāng)，外尺寸設(shè)計(jì)為 111111mm，高取 50mm，內(nèi) 尺寸為 9999mm。焊接方鐵上的 8 個(gè) 8 孔和導(dǎo)向柱下端 8 個(gè) 8 孔配鉆，如圖 2-18.又基板安裝在電機(jī)箱上，其與電機(jī)箱之間的連接 280 510 540 11070 15270 300 10 30 50 60 50 4m9 6 8 1901 2601 1.6 1.6 8 a a a-a 圖 2-18 基板 通過(guò)螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里。6 個(gè) m6 螺紋孔與電機(jī)箱上 6 個(gè) m6 配鉆。由于基 板支撐著導(dǎo)向柱、立柱前后殼，所以其表面粗糙度有要求。同樣，其與電機(jī)箱配 合的表面也有表面粗糙度要求，這樣才可以保證導(dǎo)向柱垂直位置、噴槍運(yùn)動(dòng)的精 確性。設(shè)計(jì)基板上下粗糙度為 1.6.其余表面為 3.2。 2.3.7.22.3.7.2 底座和地輪架設(shè)計(jì)底座和地輪架設(shè)計(jì) 底座的主要功能是支撐上部結(jié)構(gòu)。另外它還連接地輪架。設(shè)計(jì)底座尺寸時(shí)， 主要考慮電機(jī)箱尺寸，設(shè)計(jì)為底座尺寸比電機(jī)箱大，因?yàn)槠渖弦B接地輪架。設(shè) 計(jì)為 700690100mm 的長(zhǎng)方體，壁厚取 3mm，用 45 鋼。因?yàn)榈鬃戏烹姍C(jī)， 而電機(jī)工作時(shí)發(fā)熱。雖然電機(jī)箱上設(shè)計(jì)有散熱窗，但為了更好的散熱，在底座上 一個(gè)孔進(jìn)行散熱。將底座上的散熱孔設(shè)計(jì)為 100，布置在底座正中。底座和電 機(jī)箱配合通過(guò) 12 個(gè) m8 螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)，其上的 12 個(gè)孔好電機(jī)箱上的 12 個(gè) m8 的孔 配鉆。為了使其間的連接更加緊湊可靠，在 12-m8 上后置螺母。地輪架也通過(guò)螺 釘連接在底座上?？紤]底座外尺寸，設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)地輪架如下圖 2-19，材料我 45 鋼， 其底面設(shè)計(jì)為跑道形，兩邊的半圓半徑為 56mm，兩端的連接孔為 8，板厚取 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 24 - 10mm，其余尺寸見(jiàn)圖。有了地輪架的尺寸，就可以確定在底座上與地輪架配合 的螺紋孔位置。首先，每對(duì)螺紋孔中心距為 260mm，這是由地輪架決定的。其在 底座上的具體分布如下圖 2-20 所示。 100 11 r20 2x7 5 15 r28 5 70 圖 2-19 地輪架 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 25 - 0 700 100 110 260 2xm8 90 690 圖 2-20 底座 2.3.82.3.8 上基板和上罩設(shè)計(jì)上基板和上罩設(shè)計(jì) 2.3.8.12.3.8.1 上基板設(shè)計(jì)上基板設(shè)計(jì) 件上部連接導(dǎo)向柱，和基板一樣，其上需要焊接一塊方鐵。并且鏈條要通過(guò) 上基板，所以，上基板上要設(shè)計(jì)二孔，這和基板一樣。另外考慮到上方鏈輪的安 裝，需要布置兩軸承座。將這二軸承座設(shè)計(jì)在基板下首先分析與上基板與基板配 合的零件，就可以分析出上基板應(yīng)該滿(mǎn)足的結(jié)構(gòu)條上基板上，所以上基板需要折 回一部分，用以安裝軸承座。軸承座和上基板的連接用螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。 由于上基板主要支撐在導(dǎo)向柱上，所以在確定它的尺寸的時(shí)候要考慮其支撐。 所以其尺寸不能太大，否則就支撐不平衡了。考慮導(dǎo)向柱為 9999，并且上基板 還要支撐軸承座，通過(guò)鏈條，設(shè)計(jì)其水平尺寸為 185290mm 板厚取 3mm，折 2 邊設(shè)計(jì)高度為 50mm，寬度為 40mm，材料采用 45 鋼。布置的時(shí)候使 290mm 的 邊和基板的窄邊平行放置和基板一樣，其上通過(guò)鏈條的兩孔中心距為 120mm，即 鏈輪外徑。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 26 - 85 18 12 70 20 120 100 75 290 185 20 35 8 8 85 40 30 50 150 40 50 bb a a 20 11 a-a b-b 圖 2-21 上基板 二孔也設(shè)計(jì)為圓孔，分別為 40mm 和 85mm。軸承支座和上基板之間也 用螺釘連接。每個(gè)軸承座用兩個(gè)螺釘 2m8 連接，四螺紋孔對(duì)稱(chēng)分布，一邊兩個(gè)， 中心距取 70mm。由于設(shè)計(jì)中，上基板較長(zhǎng)邊布置為橫向。所以在安裝上罩的時(shí) 候，其 290mm 邊與上罩配合。為了定位上罩，在上基板較長(zhǎng)邊兩側(cè)各設(shè)計(jì)兩個(gè) 螺紋孔 m8，孔中心距取 150mm，離上基板底面的距離取 18mm。具體如圖 2- 21。 2.3.8.22.3.8.2 上罩設(shè)計(jì)上罩設(shè)計(jì) 上罩主要是設(shè)計(jì)來(lái)蓋住上邊的鏈輪部分，而鏈輪安裝在上基板上，根據(jù)上基 板和立柱后殼尺寸，設(shè)計(jì)上罩橫截面尺寸為 295200mm 。根據(jù)鏈輪中心距和 2 上基板及鏈輪尺寸，設(shè)計(jì)上罩高度為 150mm。壁厚設(shè)計(jì)為 1.5mm，采用 45 鋼。 如前所述，為了安裝上罩，上基板上有四個(gè)螺紋孔，與其對(duì)應(yīng)的，上罩上也有對(duì) 應(yīng)的四個(gè)螺紋孔 m8。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 27 - 200 1.5 150 18 11 4 30 30 295 150 4x8 圖 2-22 上罩 但是，為了使上罩在設(shè)備工作時(shí)不下移，在其內(nèi)部設(shè)計(jì)二掛架，用來(lái)靠在上 基板上，保證上罩不脫落。掛架正中分布，其形狀如圖 2-22。 2.3.92.3.9 鏈輪軸鏈輪軸 鏈輪軸是支撐上方鏈輪的。由于鏈輪安裝在軸承座上，所以，設(shè)計(jì)其為階梯 軸，兩端設(shè)計(jì)一個(gè)階梯，用以和軸承座配合，階梯寬度設(shè)計(jì)為 12mm，采用 45 鋼。 考慮上基板上的軸承座布置位置，設(shè)計(jì)鏈輪軸總長(zhǎng)度為 160mm。根據(jù)鏈輪尺寸， 設(shè)計(jì)鏈輪軸大徑為 20mm，和軸承配合的小徑設(shè)計(jì)為 15mm。為了固定鏈輪，在 鏈輪軸上設(shè)計(jì)一平鍵，根據(jù)鏈輪大徑，采用 a 型平鍵，選用 b=8mm 型號(hào)，布置 如圖 2-23。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 28 - a a 1.61.6 160 145 15.00+0 -0.05 12 16.00+0 -0.05 12 136 20 16 a-a 4 8 3.2 圖 2-23 鏈輪軸 由于在此，鏈輪和鏈輪軸，以及軸和軸承之間的配合精度，要求比較高。因 為，配合的精度，直接影響到垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)的精確性，所以，對(duì)鏈輪軸表面的粗 糙度要求比較高。設(shè)計(jì)為大徑部分粗糙度為 3.2，小徑為 1.6。與其配合鍵為鍵 816 gb109690。兩端配合軸承選用深溝球軸承 6302。 2.3.102.3.10 連接板以及豎架座設(shè)計(jì)連接板以及豎架座設(shè)計(jì) 連接板和橫桿之間的配合通過(guò)設(shè)計(jì)豎架座來(lái)完成。根據(jù)整個(gè)結(jié)構(gòu)情況 75 55 r15 20 2 27 圖 2-24 豎架座 橫桿設(shè)計(jì)為 20mm，材料選用 45 鋼，考慮橫桿上要安裝噴槍及噴槍安裝件， 長(zhǎng)取 720mm。設(shè)計(jì)豎架座為圓柱形，每端用兩個(gè)豎架座固定橫桿，豎架座形狀尺 寸如圖 2-24。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 29 - 連接板和掛板配合，所以根據(jù)掛板尺寸及掛板在裝配圖 2-13 中的布置，可 以設(shè)計(jì)出連接板的尺寸。首先掛板寬 135mm，在裝配圖中兩掛板對(duì)應(yīng)中心距為 214mm 又掛板上孔離掛板側(cè)邊的距離為 20mm，所以設(shè)計(jì)連接板長(zhǎng)度為 252mm，使 其在橫向正好蓋住掛板。掛板材料用 45 鋼。又連接板還連接線架（數(shù)據(jù)線）和 橫管。所以，需要對(duì)和連接板配合的零件分布進(jìn)行布局。設(shè)計(jì)中，將與掛板配合 部分布置在上部，與橫桿的配合布置在中部，與線架配合的部分在下方。設(shè)計(jì)與 掛板配合的上邊的孔到上邊的距離是 20mm。連接板和豎架座配合的孔布置如圖 2-25.圖中與掛板配合的 4 個(gè)孔 4-8 采取配鉆方式，連接板表面噴黑漆。 252 212 40 15 30 122 20 142 80 4m6 4m8 4m6 170 20 55 圖 2-25 連接板 2.3.112.3.11 噴槍支撐件噴槍支撐件 噴槍安裝在橫管上，橫管和噴槍均為圓柱形，所以，在此采用三個(gè)固定座， 用以實(shí)現(xiàn)噴槍的安裝。三者的配合關(guān)系如圖 2-26， 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 30 - 圖 2-26 噴槍固定件的配合圖 2 和 3 件用于緊固在橫桿上，而 1 和 2 桿配合固定噴槍。噴槍直徑為 15mm，則可以設(shè)計(jì)這三個(gè)零件。三個(gè)零件均采用鋁材，且設(shè)計(jì)為圓臺(tái)形。1 件， 命名為橫向固定座 1，設(shè)計(jì)如圖 2-27，它與 2 件的配合用螺釘來(lái)完成。 75 55 30 2 25 r20 r5 27 圖 2-27 橫向固定座 1 同樣設(shè)計(jì)出 2 件，豎架固定座和 3 件，橫向固定座 2。如圖 2-28 和 2-29 所示。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 31 - r20 75 r15 2 2 4m6 40 圖 2-29 豎架固定座 30 r20 2 75 27 55 圖 2-30 橫向固定座 2 2.42.4 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，怎么選擇相應(yīng)的設(shè)備和零件，為 下章做基礎(chǔ)。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 32 - 第第 3 3 章章 電氣控制設(shè)計(jì)電氣控制設(shè)計(jì) 3.13.1 plcplc 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 3.1.13.1.1 plcplc 的概念的概念 plc 即可編程控制器（programmable logic controller） ，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為 基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的 plc 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) plc 做了如下定義： “plc 是一種專(zhuān)門(mén)為 在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存 儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操 作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn) 過(guò)程。plc 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易 于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 ”plc 主要由 cpu 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編 程器組成。 3.1.23.1.2 plcplc 的特點(diǎn)的特點(diǎn) 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路 技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高 的可靠性，工作時(shí)間長(zhǎng)。從 plc 的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用 plc 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和 同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分 之一，故障也就大大降低。此外，plc 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí) 可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷 程序，使系統(tǒng)中除 plc 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系 統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) plc 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于 各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 plc 大多具有完善的數(shù) 據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái) plc 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 plc 滲透到了位置控制、溫度控制、cnc 等各種工業(yè)控制中。加上 plc 通信能