旋轉(zhuǎn)開(kāi)合式桌子設(shè)計(jì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)開(kāi)合式桌子設(shè)計(jì)院 系：機(jī)械班 級(jí)：設(shè)計(jì)者：指導(dǎo)教師目 錄1、選題······································12、選型及分析···

2、83;····························22.1外圍桌面設(shè)計(jì)····················

3、;···············22.2中間桌面設(shè)計(jì)·································&

4、#183;·52.3基準(zhǔn)板的轉(zhuǎn)動(dòng)···································73、機(jī)構(gòu)總體方案及運(yùn)動(dòng)分析·········&

5、#183;··········74、避免桌面間干涉的措施······················95、尺寸設(shè)計(jì)··············

6、;····················96、仿真設(shè)計(jì)····························

7、3;····137、設(shè)計(jì)及仿真中的不足·······················168、參考文獻(xiàn)···················&

8、#183;·············169、人員分工·································16旋轉(zhuǎn)開(kāi)合式桌子設(shè)計(jì)

9、一、選題：我們?cè)镜倪x題為多功能茶幾，主要想完成以下幾項(xiàng)功能：高度的升降、茶幾面的折疊、角度改變和茶幾面的回轉(zhuǎn)。后來(lái)我們無(wú)意間想到桌子?？紤]到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性、美觀及設(shè)計(jì)合理性等因素，我們放棄了以前雜而粗的想法，選擇了專而精的路線，決定設(shè)計(jì)可以開(kāi)合改變大小的桌子，考慮到當(dāng)前市場(chǎng)上可以變換大小的桌子大多數(shù)采用的折疊的方法，由正方形展開(kāi)變?yōu)閳A形，不僅不是很方便，而且也不夠美觀，變換的前后改變了桌子的形狀，有時(shí)候不足以實(shí)現(xiàn)我們的要求。所以我們選擇了旋轉(zhuǎn)開(kāi)合式桌子，僅僅通過(guò)旋轉(zhuǎn)桌子就可以實(shí)現(xiàn)桌子大小的變化，操作簡(jiǎn)單實(shí)用，而且變化的比例也可以在制作時(shí)在較大范圍內(nèi)變化，解除了從前的正方形變圓形對(duì)尺寸變化比

10、例的限制。題目簡(jiǎn)介：桌子打開(kāi)效果圖桌子閉合效果圖俯視圖側(cè)視圖該桌子共有三層，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)改變桌面大小，以上兩圖為桌子開(kāi)、合時(shí)的兩種狀態(tài)，其實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)如下：1、旋轉(zhuǎn)閉合的桌子時(shí)：最上面一層桌子（即右圖紅色部分）作為主動(dòng)件帶動(dòng)桌子旋轉(zhuǎn)，并完成桌面的向外和向下的平移動(dòng)作，最后和中間桌面達(dá)到水平；中間一層桌面（即右圖白色部分）和桌子一同旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)向外的平移運(yùn)動(dòng)；最下面一層（即右圖中心藍(lán)色部分）開(kāi)始時(shí)只隨桌子一起旋轉(zhuǎn)，最后實(shí)現(xiàn)上升運(yùn)動(dòng)，達(dá)到和中間一層桌子水平。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，由閉合達(dá)到展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)桌面的變大。2、反向旋轉(zhuǎn)打開(kāi)的桌子時(shí)：三層桌面實(shí)現(xiàn)反向的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后達(dá)到閉合狀態(tài)，即左圖所示狀態(tài)。二、選型及分

11、析：本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的是桌面不同部分的平移和升降功能，設(shè)想方案如下：1、外圍桌面設(shè)計(jì)：（最外層紅色部分桌面及中間層白色部分桌面）方案一：平行四桿機(jī)構(gòu)：利用平行四桿機(jī)構(gòu)可以很容易實(shí)現(xiàn)最外層桌面所要求的移動(dòng)同時(shí)下降（上升）的運(yùn)動(dòng)要求。但是在將桌子中軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為桿的運(yùn)動(dòng)時(shí)我們遇到了困難，而且桿占用的空間較大，而且與其他桌面在運(yùn)動(dòng)時(shí)很容易發(fā)生干涉，故否定了該方案。方案二：圓柱凸輪機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，將圓柱凸輪的直徑無(wú)限放大就變成平面機(jī)構(gòu)，將該平面機(jī)構(gòu)作為基準(zhǔn)，通過(guò)改變槽的深淺和方向既可以很好的實(shí)現(xiàn)桌面所需的運(yùn)動(dòng)。針對(duì)此方案我們又想出了兩個(gè)小的方案。方案：基準(zhǔn)板方案該方案的主要

12、部分由上下兩層組成，其中處于下方的基準(zhǔn)板固定;上面的桌面部分如上文分成不同的部分，桌面部分整體可以隨著受力方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中被分隔的各個(gè)部分桌面相對(duì)于可以轉(zhuǎn)動(dòng)的桌面部分可以進(jìn)行徑向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)，桌面各個(gè)部分下方的固定連桿進(jìn)入到基準(zhǔn)板的槽內(nèi)，桌面相對(duì)于基準(zhǔn)板旋轉(zhuǎn)時(shí)桿受到基準(zhǔn)板上槽方向和深淺的限制而改變方向和高度從而帶動(dòng)相應(yīng)的桌面完成預(yù)定的運(yùn)動(dòng)。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、輕巧，只需簡(jiǎn)單的桿即可實(shí)現(xiàn)既定運(yùn)動(dòng)。但是該方案也有較大的缺點(diǎn)，槽的方向?yàn)椴灰?guī)則曲線，進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)很難精確的設(shè)計(jì)桌面的運(yùn)動(dòng)，而且我們認(rèn)為如此多槽型凸輪，一旦工藝達(dá)不到很高的要求，摩擦力一定很大，容易卡死或者活動(dòng)不暢，故最后否定

13、了該方案。方案：基準(zhǔn)板方案該方案桌面轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)基準(zhǔn)板一起轉(zhuǎn)動(dòng)。該基準(zhǔn)板只為桌面的移動(dòng)提供導(dǎo)向作用，并使桌面實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)行，并不提供桌面前后移動(dòng)的動(dòng)力，該動(dòng)力由基準(zhǔn)板上的其他機(jī)構(gòu)提供。該方案增加了系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，但是該基準(zhǔn)板上的槽都為直槽，只需改變深淺即可滿足要求，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算，也可以提高運(yùn)動(dòng)的精度。方案三：在基準(zhǔn)板方案基礎(chǔ)上，主要實(shí)現(xiàn)的是桿沿著槽方向的直線運(yùn)動(dòng)，即將桌面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)最終轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)這一目的我們首先想到的就是螺旋機(jī)構(gòu)，但是桌面移動(dòng)所需要的螺紋傳動(dòng)方向與桌面提供的旋轉(zhuǎn)法向方向不一致。需要使用空間的交錯(cuò)軸傳遞轉(zhuǎn)距，將桌面的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成桌面移動(dòng)所需要的傳動(dòng)方向。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的機(jī)構(gòu)

14、：中間層桌面機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖最外層桌面機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖傳動(dòng)過(guò)程如下：轉(zhuǎn)動(dòng)桌面，桌面旋轉(zhuǎn)通過(guò)桿和直槽傳遞給基準(zhǔn)板，帶動(dòng)基準(zhǔn)板轉(zhuǎn)動(dòng)，使大錐齒輪同小錐齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)軸轉(zhuǎn)距的傳遞。小錐齒輪帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺紋傳動(dòng)，帶動(dòng)桌面前后移動(dòng)。桌面前后移動(dòng)的同時(shí)通過(guò)槽深淺的改變實(shí)現(xiàn)高低的變化。中間一層與最外層相似，只不過(guò)槽沒(méi)有深淺的變化，只是實(shí)現(xiàn)平移運(yùn)動(dòng)。2、中間桌面設(shè)計(jì)（最下層藍(lán)色桌面部分的旋轉(zhuǎn)與升降）：方案一：最下層桌面開(kāi)始時(shí)只隨著桌面一起旋轉(zhuǎn)，并沒(méi)有垂直位移，最后時(shí)刻才實(shí)現(xiàn)升降，運(yùn)動(dòng)具有間歇性。故想到用不完全齒輪和齒條機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)間歇直線運(yùn)動(dòng)，但是這種計(jì)算很復(fù)雜，同步性也不好保證，故放棄了該方案。方案二：

15、螺紋機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊和連桿將最上層桌面的桿與最下層桌面的桿連接起來(lái)，其中后者的桿上有一小段螺紋。打開(kāi)時(shí)，當(dāng)最上層桌面下滑時(shí)，螺紋與螺母相接觸，實(shí)現(xiàn)螺紋傳動(dòng)，使最下層桌面上升。閉合時(shí)，開(kāi)始實(shí)現(xiàn)螺紋傳動(dòng)，最下層桌面下降，當(dāng)最上層桌面上升時(shí)，螺紋與螺母脫開(kāi)。該方案螺母與螺紋傳動(dòng)時(shí)很容易與最下層桌面本身的轉(zhuǎn)動(dòng)干涉，而且，螺母與螺紋脫開(kāi)時(shí)也不能保證最下層桌面的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣可能導(dǎo)致三層桌面間發(fā)生錯(cuò)位。故舍棄了這個(gè)方案。方案三：凸輪機(jī)構(gòu)花鍵系桿系桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，花鍵保證了桌面能順利地上下滑動(dòng)。兩凸輪同時(shí)旋轉(zhuǎn)到高點(diǎn)時(shí)，桌面升起；高點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)后桌面下降。中間的軸保持桌面軸與支柱同心，使機(jī)構(gòu)更穩(wěn)定。雖然花鍵結(jié)構(gòu)

16、有些復(fù)雜，但該機(jī)構(gòu)能很好的保證三層桌面轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)性，故最后選用了該方案。3、基準(zhǔn)板的轉(zhuǎn)動(dòng)：方案一：止推軸承使用止推軸承雖然能實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)板轉(zhuǎn)動(dòng)的要求，但是基準(zhǔn)板與底座間磨損較大，會(huì)降低桌子的使用壽命，同時(shí)也會(huì)發(fā)出很大噪聲，故放棄該方案?；鶞?zhǔn)板底座方案二：滾珠軸承基準(zhǔn)板該方案雖然成本會(huì)高一些，但是能很好的實(shí)現(xiàn)既定要求，并且磨損小，噪音低。底座滾珠軸承三、機(jī)構(gòu)總體方案及運(yùn)動(dòng)分析：要打開(kāi)桌面時(shí)，選桌面6為主動(dòng)件，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)桿帶動(dòng)基準(zhǔn)板7運(yùn)動(dòng)?；鶞?zhǔn)板7帶動(dòng)其他桌面一起旋轉(zhuǎn)。主軸不動(dòng)，故小錐齒輪繞大錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)螺母1實(shí)現(xiàn)桌面2的遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)。當(dāng)桌面6下的桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，桌面6向下運(yùn)動(dòng)，與

17、桌面2達(dá)到水平。基準(zhǔn)板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)還帶動(dòng)系桿4轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)花鍵5轉(zhuǎn)動(dòng)，花鍵5與桌面3剛性連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了三種桌面的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度都等于驅(qū)動(dòng)力的角速度。因?yàn)橹鬏S不動(dòng)，花鍵5開(kāi)始只是同步轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)花鍵5轉(zhuǎn)過(guò)一定角度時(shí)，兩個(gè)圓柱高點(diǎn)接觸，實(shí)現(xiàn)桌面3的上升，最后與桌面2達(dá)到水平。實(shí)現(xiàn)整張桌子的打開(kāi)，形成一個(gè)大桌子。要閉合桌面時(shí)，同樣選桌面6為主動(dòng)件，過(guò)程與上述過(guò)程基本類(lèi)似，不過(guò)順序相反，桌面3首先下降，然后兩層桌面逐漸閉合，形成一個(gè)小桌子。此外我們還在基座上加了一個(gè)千斤頂?shù)难b置，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就能實(shí)現(xiàn)桌子的升降功能。四、避免桌面間干涉的措施：1、桌面3的上升時(shí)要最后升出，下降時(shí)要最早下降。這需要設(shè)計(jì)形狀突變較

18、大兩個(gè)凸輪。同理6桌面下面的凹槽突變也要很大。2、桌面展成大桌面后，所有桌面緊密地拼在一起。為了閉合時(shí)，桌面不至于卡死，能夠順利地運(yùn)動(dòng)，故將桌子接觸處做成斜坡?tīng)?，這樣桌子就能順利升起。五、尺寸設(shè)計(jì)（圖中尺寸為真實(shí)尺寸的1/10）：1、桌面閉合時(shí)直徑為1.1米，展開(kāi)時(shí)直徑為1.6米。2、桌面6和桌面2前后移動(dòng)距離a=(1.6-1.1)/2=0.25米。3、大齒輪與小齒輪的傳動(dòng)比為1：40，大齒輪轉(zhuǎn)過(guò)3/4圈時(shí)，小齒輪轉(zhuǎn)了30圈，螺紋導(dǎo)程l=a/308mm/r。桌面6尺寸小齒輪尺寸桌面3尺寸桌面2尺寸軸套尺寸大齒輪及桌腿尺寸基準(zhǔn)面尺及系桿寸圖裝配示意圖六、仿真設(shè)計(jì)：桌面3，下降至最下層桌面2，實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)桌面6，升起同時(shí)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)打開(kāi)時(shí)的桌面（三層桌面以相同速度旋轉(zhuǎn)）閉合時(shí)的桌面螺紋桿，實(shí)現(xiàn)外圍桌面的直線運(yùn)動(dòng)軸套：實(shí)現(xiàn)螺紋傳遞，并保證桌面6能順利上下移動(dòng)凸輪槽凸輪槽截面圖，實(shí)現(xiàn)桌面6上下移動(dòng)小齒輪繞大齒輪公轉(zhuǎn)同時(shí)自轉(zhuǎn)，將桌面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給螺紋桿大齒輪固定在底座上不轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪近景圖滾子凸輪桌面三升起時(shí)系桿花鍵桌面3位于最下層時(shí)滾子固定在主軸上不動(dòng)，花鍵帶動(dòng)桌面3轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)中間桌面的升降七、設(shè)計(jì)及仿真中的不足：1、尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，由于中間大齒