车辆工程毕业设计81轿车前轮主动转向系统机械结构设计

车辆工程毕业设计81轿车前轮主动转向系统机械结构设计
车辆工程毕业设计81轿车前轮主动转向系统机械结构设计

第1章绪论

主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件,包括转向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及转向横拉杆等。其最大特点就是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机构,用于向转向轮提供叠加转向角。主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转向叠加功能,完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾,并在此基础上通过转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势,进一步提高了车辆的稳定性。同时,该系统能方便地与其他动力学控制系统进行集成控制,为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。

与常规转向系统的显著差别在于,主动转向系统不仅能够对转向力矩进行调节,而且还可以对转向角度进行调整,使其与当前的车速达到完美匹配。其中的总转角等于驾驶员转向盘转角和伺服电机转角之和。低速时,伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相同,叠加后增加了实际的转向角度,可以减少转向力的需求。高速时,伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相反,叠加后减少了实际的转向角度,转向过程会变得更为间接,提高了汽车的稳定性和安全性。

1.1转向系统综述

1、蜗杆曲柄销式转向器

它是以蜗杆为主动件,曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹,手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上,曲柄与转向摇臂轴制成一体。转向时,通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转,一边绕转向摇臂轴做圆弧运动,从而带动曲柄和转向垂臂摆动,再通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。

2、循环球式转向器

循环球式:这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速,使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动,滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合,因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动,螺母再与扇形齿轮啮合,直线运动再次变为旋转运动,使连杆臂摇动,连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动,改变车轮的方向。这是一种古典的机构,现代轿车已大多不再使用,但又被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动,而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力,所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线

内循环滚动,循环球式故而得名。

3、齿轮齿条式转向器

它是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时,齿条便做直线运动。有时,靠齿条来直接带动横拉杆,就可使转向轮转向。所以,这是一种最简单的转向器。它的优点是结构简单,成本低廉,转向灵敏,体积小,可以直接带动横拉杆。在汽车上得到广泛应用。

1.2主动转向系统特点

自从汽车发明以来,驾驶转向的传动装置通常都是固定的,方向盘与前轮的转向角度比始终一成不变。如果采用直接转向,驾驶者在过急弯时就不需要大幅转动方向盘,但是在高速行驶时,方向盘细微的动作都将会影响到行驶稳定性;反过来说,转向系统越是间接,车辆在高速公路上的行驶稳定性就越高,但是必须牺牲过弯时的操控性。所以,传统的转向系统都必须在安全性与舒适性之间做出权衡。

而主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件,包括转向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及转向横拉杆等。其最大特点就是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机构,用于向转向轮提供叠加转向角。主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转向叠加功能,完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾,并在此基础上通过转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势,进一步提高了车辆的稳定性。同时,该系统能方便地与其他动力学控制系统进行集成控制,为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。

主动转向系统的的双行星齿轮机构包括左右左右两副行星齿轮机构,公用一个行星架进行动力传递,左侧的主动太阳轮与转向盘相连,将转向盘上输入的转向角经由行星架传递给右侧的行星齿轮副,而右侧的行星齿轮具有两个转向舒服自由度,一个是行星架传递的转向盘转角,另一个是由伺服电机叠加转角输入。右侧的太阳轮作为输出轴,其输出的转向角度是由转向盘转向角度与伺服电动驱动的行星架转动方向与转向盘相同,增加了后者的实际转向角度,高速时,伺服电动机电机驱动的行星架与转向盘转向相反,叠加后减少了实际的转向角度,转向过程变得更为间接,提高了汽车的稳定性和安全性。转动车轮所用的力量,并不是由电动机决定,而是由独立的转向助力系统与传统的转向装置一同决定的。主动式转向系统的其他组成部件还包括判定当前驾驶条件和驾驶者指令的独立控制单元和多个传感器。

主动转向系统的整体结构如图1-1所示:

图1-1 主动转向系统

表1-1 主动转向系统设计基础参数表

参数名称具体参数值

传动比静止状态10:1;高速状态20:1

轮胎型号245/45 R17W

轴距2890㎜

风阻系数0.28

整车装备质量 1673㎏

承载质量 382㎏

前后配重49.7%,50.3%

最高时速 250㎞/h

转向盘回转总圈数 3.5圈

最小转弯直径11.5m

转向盘直径379㎜

1.3本章小结

本章是对传统转向器及主动转向系统的综述,了解主动转向系统的发展现状和特点并确定参考数据。为后面的设计奠定基础。

第2章 转向系统主要参数的确定

2.1转向盘的直径

转向盘的直径根据车型的大小可在380~550㎜的标准系列内选取。

取SW D =379mm 。

2.2转向盘回转的总圈数

转向盘转动的总圈数与转向系的角传动比以及所要求的转向轮最大转角有关,对货车

和轿车的转向盘转动总圈数有不同的要求。不装动力转向的重型汽车的转向盘转动的总圈

数一般不宜超过7圈,而对于轿车不应超过3.6圈[2]。

取3.5圈。

2.3转向系的效率

转向系的效率0η由转向器的效率η和传动机构的效率η'决定,即

ηηη'?=0 (2-1)

转向器的效率有正效率+η和逆效率-η两种。

正效率

121P P P -=

+η (2-2) 逆效率

3

23P P P -=-η (2-3) 式中:1P ——作用在转向盘上的功率;

2P ——转向器中的摩擦功率;

3P ——作用在转向摇臂轴上的功率。

对于蜗杆类和螺杆类转向器,如果只考虑啮合副的摩擦损失,忽略轴承和其他地方的

摩擦损失,其效率可以用下面的公式计算:

()

ρααη+=+00t a n t a n (2-4) ()00t a n t a n αραη-=

- (2-5) 式中:0α——蜗杆或螺杆的导程角,==βα012°;

ρ——摩擦角,f arctan =ρ;

f ——摩擦系数,取f =0.04(查得淬火钢对淬火钢的摩擦副摩擦系数

f =0.03~0.05,选取f =0.04)

; 则: ρ=arctan0.04

()()

04.0arctan 12tan 12tan tan tan 00+??=+=+ ρααη=83.45﹪ 2.4转向系的传动比

2.4.1转向时加在转向盘上的力

为了使转向系操纵轻便,转向时加在转向盘上的切向力,对轿车不应大于150~200N 。

作用于方向盘上的手力h F

h F =

+

ηw SW R i D L M L 212 (2-6) 式中: r M ——转向阻力矩; a ——主销偏移矩;

可用下列公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩r M

p

G f M r 313==481680 N·mm 式中: f ——轮胎和路面间的滑动摩擦系数,一般取0.7;

r M ——转向阻力矩,N·mm ;

1G ——转向轴负荷,N ,gc m G 载=1;

载m ——汽车的满载质量 载m =(1673+382) ㎏=2055㎏;

c ——汽车的转向轴载荷分配系数,

转向轴为前轴,前轴载荷分配系数为49.7﹪。

=1G 2055×

9.8×49.7﹪=10213.35N p ——轮胎气压,MPa ;取2.5bar ,即0.255MPa 。

则:h F =

+

ηw SW R i D L M L 212=162.1N 式中: 1L ——为转向摇臂长;

2L ——为转向节臂长,现代汽车结构中,转向传动机构角传动比=

'w i 12L L ;

比值大约在0.85~1.10之间,近似认为='w i 1; SW D ——为转向盘直径,SW D =379 mm ;

w i ——为转向器角传动比, w i =18;

+η——为转向器正效率, +η=83.45%;

2.4.2小齿轮最大转矩

静止状态下,主动转向控制器不工作,此时工作状况相当于传统齿轮齿条转向器,转

向盘与齿轮刚性连接。

则齿轮转矩 1T =

2

1h F ·w D =30.8 N·m 2.4.3转向系的角传动比

转向系的角传动比

s ds d i ??==φφω0 (2-7) 式中:φ?——转向轴的转角增量,rad ;

s ?——齿条位移增量,mm ;

对于定传动比的转向器,其角转动比可表示为:

r

r i 1220==ππω (2-8) 式中:r ——齿轮分度圆的半径,2

1d r =

; 1d ——齿轮分度圆的直径;

102122d r r i ===

ππω (2-9) 2.4.4转向器的角传动比

乘用车的转向器的角传动比在17~25的范围内选取,一般传统齿轮齿条转向器角传

动比为18,取ωi =18。

2.5 本章小结

本章主要根据以选择的数据,确定基本的转向系统参数,其中包括转向盘的直径 转向盘回转的总圈数 转向系的效率,转向系的传动比。

第3章 齿轮齿条式转向器的设计计算

3.1齿轮齿条结构的几何设计

主动小齿轮采用斜齿圆柱小齿轮,采用变位齿轮。

法向模数n m 在2~3mm 之间取值,取2mm(GB/T1357—1987)。

齿数多在5~8之间取值,取1Z =6。

由于避免根切的最小齿数为min Z =17;主动齿轮Z <min Z 只能采用变位齿轮方案

变位系数 min χ=min

min Z Z Z h a -*;*a h =1,则min χ=0.529。 齿轮螺旋角多在9°~15°之间取值,取β=12°。

压力角即法向齿形角取标准值=n α20°。

转向盘最大转角=?2

1×1.75×360°=315°。 齿条齿数待定。

主动小齿轮选用15i r N C 6材料制造,硬度≥58HRC 。

齿条选用45钢制造,均采用淬火处理。

壳体为减轻质量采用铝合金压铸。

齿轮精度初选8级。

法向齿顶高系数取标准值=*an h 1。

法向顶隙系数取标准值=*n c 0.25。 3.2齿轮齿条设计及校核

转向器内齿轮工作视为闭式传动失效形式主要为轮齿的折断,因此按弯曲强度设计,

按接触强度校核。

1、选取齿轮材料及热处理

对于汽车齿轮采用硬齿面设计,表面硬度均应≥56HRC ,主动小齿轮取60HRC ,淬火

处理;齿条采用45钢,表面硬度取58HRC ,淬火]。

2、齿轮最大转矩 1T =30.8 N ?m

3、初取载荷系数'K

载荷有中等冲击,斜齿轮硬齿面,'K =1.6~1.8范围内,初取'K =1.7。

4、选取齿宽系数d φ及a φ

齿轮相对轴承非对称布置,取d φ=0.6。

由式

a φ=1

2+μd φ (3-1) 得对于齿条Z→∞(待定),μ→∞则d φ≈0。

5、初取重合度系数'εY 及螺旋角系数'βY

初取螺旋角β=12°,a ε=1.8。

由式

'εY =0.25+ε75

.0 (3-2)

得 'εY =0.67

'βY =0.91

初取 'βY =0.91 'εY =0.67

6、初取齿数1Z ,2Z ,齿形系数Fa Y 及应力修正系数Sa Y

取1Z =8 ,2Z 待定。

v Z =β3cos Z (3-3)

得当量齿数 1v Z =8.5

由于避免根切的最小齿数min Z =17,故采用变位齿轮传动,min

min *min Z Z Z h a -=χ取变位系数min χ=0.529。

1Fa Y =2.45,2Fa Y =2.063

1Sa Y =1.65,2Sa Y =1.97

7、确定许用弯曲疲劳应力[F σ]

得 1l i m F σ=450 MPa×

0.7=315MPa 2lim F σ=430 MPa×

0.7=301MPa (双向运转,数值×0.7)

由式

[1F σ]=N F ST

F Y S Y min 1lim σ (3-4)

齿轮失效概率≤1/100采用一般可靠度设计,取min F S =1.25;ST Y 为应力修正系数,取

ST Y =2.0假定齿轮工作寿命为5年(300天/年)

,单班(8h );应力循环次数N =60nγh L ;γ为每转一圈,同一齿面啮合次数;n 为转速;h L 为齿轮工作寿命则γ=1;

n 取大致为 1.75/2 r/s=0.875 r/s 。

则 N =60×52.5×1×12000≈3.87×710

取 N Y =0.97

于是 [1F σ]=

97.025

.12450?? =489 MPa [2F σ]=97.025.12430?? =467 MPa 8、按齿根弯曲疲劳应力

]

[111F Sa Fa Y Y σ=48965.145.2?=0.008267 (1) ]

[222F Sa Fa Y Y σ=46797.1063.2?=0.008703 (2) 9、确定齿轮模数

由式

n m ≥)][(cos 2000321

2F Fa Sa d Y Y Z Y KTY σφββε (3-5)

代入上面两式(1)(2)两者最大值 n m ≥2.43 mm

取 n m =2.5 mm

10、确定主要参数

分度圆直径 d =β

cos 1Z m n =20.45 mm 齿宽 b =d φ·1d =0.6×

20.45 mm =12.27 mm 取 2b =20 ㎜,1b =b +5~10 mm ,1b =30 mm

使用系数A K ,取A K =1.1。

11、定载荷系数K

(1)动载系数v K

齿轮圆周速度 ν=60000

11n d π=0.05 m/s 齿轮精度取为9级。

v K =1.03

(2)齿向载荷分布系数βK

(9级精度,淬火钢):

由式 ε=βεε+a =1.45+0.325=1.78

端面重合度 a ε=[1.88-3.2(11Z +2

1Z )]cosβ,2Z →∞ =1.48×cos12°

=1.45

纵向重合度 βε=π

φ1Z d tanβ=14.386.0?×tan12°=0.325 从而 ?K =1.42,βK =1.08

则 K =A K v K βK αK =1.1×1.03×1.08 ×1.42=1.74

得 K >'K 需重新计算n m ;

12、验算齿根疲劳强度

用准确值代入式 n m ≥2.48 mm

仍取n m =2.5 ㎜,齿根疲劳强度足够。

n m =2.5 mm

13、验算齿面接触疲劳强度

弹性系数,查得E Z =189.8MPa 。

节点区域系数,查得H Z =2.4。

由式

εZ =α

ββεεεε+--)1(34d (3-6) 得 εZ =0.89

螺旋角系数βZ βZ =βcos =0.99

许用接触疲劳应力[σ]

[H σ]=N H H Z S min lim

σ (3-7)

式中:N Z ——接触疲劳寿命系数,查得N Z =0.98;

H S ——安全系数,失效概率<1/100,取min H S =1;

得 1lim H σ=1560 MPa ,2lim H σ=1540 MPa ;

[1H σ]=1529 MPa ,[2H σ]=1509 MPa ;

14、验算齿面接触强度

H σ=E Z H Z εZ βZ μμ12211±bd KT ,μ→∞则μ

μ1±→1; 故 H σ=189.8×2.45×0.89×0.99×2

3

45.2020108.308.12????=1492 Mpa≤[H σ]=1509 MPa 由于H σ<[2H σ](取两齿材料较弱者进行比较),故接触强度足够。

对于方向盘从中间位置到向左或向右转向轮极限位置回转总圈数为1.75圈。

故对于齿条行程

'l =1.75×2×π1d (3-7)

1d =

β

cos 1Z m n (3-8) 对于齿条,理论上 t p 2Z ≥'l ;(t p =β

cos n p ,n p =πn m ) (3-9) 2Z ≥1.75×2×βπcos 1

t p d

则 2Z ≥3.51Z

因此,min 2Z =28。

齿条长

l ≥min 2Z t p (3-10)

即 l ≥min 2Z β

cos n p =225 mm 3.3 本章小结

为了配合主动转向系统的机械部分,本章通过对转向系统常规数据的选择,设计齿轮

齿条机,并对相关的零件进行了强度校核。保证使用强度。

第4章 主动转向控制器的设计计算

4.1主动转向控制器几何结构设计

控制器由一个行星齿轮组组成,简图如图4-1所示:

图4-1 控制器简图

对于左边的主动太阳轮为1,行星轮为a(初设行星齿轮数目为p n =4);大齿圈c 固定在转向柱上,系杆H ;右边太阳轮为3,齿圈b 内齿与行星轮a 啮合;外齿与电机带动的 蜗杆2组成涡轮蜗杆传动。

该系统中活动构件为n =6;高副数目为H P =5;低副数目为L P =5,则系统机构的自由度为 F =3n -2L P -H P =3×6-2×5-5=3

其中包括电机方向2n 的输入和方向盘方向1n 的输入及太阳轮3n 的输出。

通过计算,最终从太阳轮3n 输出的转速3n 为1n 和2n 的叠加。设转速2n 方向向左: 3n =11

133221322n Z Z Z Z Z Z n Z Z Z Z c b b b +?++± 式中,2n 方向向左时取“-”,反之则取“+”。

其中,31Z Z =;2b c Z Z =。

当2n =0时,3n =1n ,即电机未工作时,输出即为方向盘的输入;

当1n =0时,3n =21

322n Z Z Z Z b b ±,此时,转向角度由电机控制。 对行星齿轮组进行设计,左右为对称结构,设计一组即可,选择对左边行星轮系进行设计。

4.2主动转向控制器行星齿轮设计计算

参考普通圆柱齿轮设计方案,转向控制器采用闭式硬齿面设计方案,失效形式主要为轮齿的折断,因此按弯曲强度设计,接触强度校核。

齿轮采用斜齿圆柱齿轮传动,初设螺旋角β=10°,β在8°~15°范围内选。

初取模数n m =2 mm 。

为了尽量不使用变位齿轮,行星轮和主动太阳轮齿数Z >min Z =17。

初取主动太阳齿数1Z =14;行星轮齿数2Z =10。

1、选取齿轮材料及热处理方法

采用硬齿面,大小齿轮均采用合金渗碳钢20i n r T M C ,渗碳淬火。

2、齿面硬度

太阳轮 60~63HRC

行星轮 58~63HRC

3、太阳轮转矩1T

根据行星齿轮机构设计,行星轮齿数小于太阳轮时即g Z

计算转矩

μ

p a n T T =

1 (4-1) 式中:a T ——为输入轴转矩; p n ——为行星轮数目;

μ——为齿数比;

μ=g a Z Z =1

2-p (4-2) 式中p 为内传动比,p =a

b Z Z ( b 为大齿圈)。 对于主动转向控制器,为使其结构尺寸不至于过大,且加工方便简单,初设主动太阳轮齿数1Z =14;行星轮齿数a Z =10。

对于太阳轮分度圆直径 βc o s

11Z m d n ==28.4 mm 行星轮 βc o s

1a n Z m d ==20.3 mm 则大齿圈分度圆直径 c d =1d +2a d =28.4+2×20.3=69 mm

于是齿数 n

c c m

d Z βc o s ==a Z Z 21+=34 从而得出 μ=1.4

取行星轮数目 p n =4

则 4

.61a T T ==4.81 N?M a T 为输入轴转矩,即为方向盘转矩 a T =30.8 N?M

4、初取载荷系数K ' K '=1.6~1.8范围内,取K '=1.7

5、选取齿宽系数d φ及a φ

齿轮相对轴承非对称布置,取d φ=0.5。

由式

a φ=d φμ1

2+ (4-3) 得 a φ=0.4

6、初取重合度系数εY '及螺旋角系数βY '

初设螺旋角 β=10°,a ε=1.8

由式

εY '=0.25+ε75

.0 (4-4)

得 εY '=0.67

得 βY '=0.93

7、齿形修正系数Fa Y 及应力修正系数Sa Y

由 v Z =Z/β3cos

得 1v Z =15;2v Z =10

由于Z <min Z =17,两者均采用变位齿轮,min

min *min Z Z Z h a -=χ 取41.0,18.021==χχ 1Fa Y =2.75,2Fa Y =2.55

1Sa Y =1.58,2Sa Y =1.64

8、确定许用弯曲疲劳应力[F σ]

得 1l i m F σ=460 MPa×

0.7=322MPa 2lim F σ=420 MPa×0.7=294MPa

(由于齿轮双向运转,故乘以系数0.7)

由式

[1F σ]=N F ST

F Y S Y min

1lim σ (4-5) 式中:ST Y ——为应力修正系数,ST Y =2.0;

N Y ——为弯曲疲劳应力寿命系数;

接触应力变化总次数 N =60nγh L

式中:γ——为每转一圈,同一齿面啮合次数;

n ——为转速,n 取大致为1r/s ;

h L ——为齿轮工作寿命;

假定齿轮工作寿命为5年,(每年300个工作日)单班制(8h ),

则 1N =60nγh L =60×60×3×12000=1.296×810

a N =60×12×2×12000=1.728×710

可由 131132211311)

(;n Z Z Z Z Z Z n n Z Z Z n a H +-=+= 计算得 15

1n n a -= 弯曲疲劳寿命系数,取1N Y =0.95 ,Na Y =0.98。

最小安全系数,失效概率低于1/100,min F S =1.25;

可得 [1F σ]=489 MPa ,[2F σ]=446 MPa

9、按齿根弯曲疲劳极限应力确定模数n m

]

[222F Sa Fa Y Y σ=2.75 1.58489?=0.008885 (1)

]

[222F Sa Fa Y Y σ=2.55 1.64446?=0.009377 (2) 由式 n m ≥)][(cos 20003212F

Fa Sa d Y Y Z Y KTY σφββε (4-6) 代入上面两式(1)(2)两者最大值

得 n m ≥1.00 mm

取n m =1.5 mm 。

10、确定主要参数

11()1 1.5(1410)()22cos 2cos10

n a a m Z Z a d d β+?+=+==? =18.28 mm 取整数 a =19 mm (便于计算)

/a b a φ= (4-7)

得 1b =7.6 mm ,取1b =8 mm 。

一般 a b =b +5~10 mm ,1b =b ;

则 a b =13 mm

对于变位齿轮 1x =0.18 ,2x =0.41

由式 1212

2()tan x x inv inv Z Z ααα+'=++ (4-8) 查表α'=25°40′

其行星齿轮的实际中心距 c o s c o s a a αα'=

'

,a =18.28 mm 则 a '=19.05 ㎜ 取整数a '=19 mm 则 β=18°40′12″

11、定载荷系数K

(1)使用系数A K

查表 A K =1.1

(2)动载系数v K

齿轮圆周速度 ν=

60000

11n d π=0.067 m/s 齿轮精度取为9级。

查表 v K =1.03

(3)齿向载荷分布系数βK

硬齿面,非对称布置,取d φ=0.5,βK =1.06。

(4)齿向载荷分布系数K α

齿轮材料为9级精度,淬火钢。

由式 ε=βεε+a (4-9)

端面重合度 a ε=[1.88-3.2(11Z +2

1Z )]cosβ, =1.33×cos18.67°

=1.26

纵向重合度 βε=π

φ1Z d tanβ=0.5143.14?×tan18.67°=0.753 得 K α=1.5

于是 K =A K v K βK αK =1.1×1.03×1.06 ×1.5=1.8

K >'K 需重新计算n m ;

12、验算齿根疲劳强度

用准确值代入式(1)(Y ε=0.62,Y β=0.91)

得 n m ≥0.97 mm

仍取n m =2.5 mm ,齿根疲劳强度足够。

13、验算齿面接触疲劳强度

(1)弹性系数,查得,E Z =189.8MPa 。

(2)节点区域系数,查得,H Z =2.11。

(3)重合度系数εZ ,因β< 1

故 εZ =α

ββεεεε+--)1(34d =0.91 (4)螺旋角系数βZ βZ =βcos =0.97

14、许用接触疲劳应力[σ]

根据公式

[H σ]=N H H Z S min lim

σ (4-10)

式中:N Z ——接触疲劳寿命系数,查得N Z =0.95;

失效概率<1/100, 取min H S =1。

得 1lim H σ=1550 MPa ,2lim H σ=1500 MPa ;

[1H σ] =1472 MPa ,[2H σ]=1500 MPa ;

15、验算齿面接触强度

按式

毕业设计论文-四自由度的工业机器人机械手设计说明书

摘要 在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。首先,本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台;在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的目标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词:机器人,示教编程,伺服,制动

ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

钢结构毕业设计论文

毕业设计 建筑设计 1.前言 如今,钢结构建筑在人们的生活中被广泛应用;钢结构的高层建筑、大型厂房、大跨度桥梁、造型复杂的新式建筑物等如雨后春笋般的出现在世界各地,这足以表明钢结构的发展趋势和美好的未来。 钢结构建筑相比于混凝土结构在环保、节能、高效等方面具有明显优势,且具有材料强度高、重量轻、材质均匀、塑性韧性好、结构可靠性高、制作安装机械化程度高、抗震性能良好、工期短、工业化程度高、外形多样美观等优点,并符合可持续发展的要求。目前,国内大约每年有上千万平米的钢结构建筑竣工,国外也有大量钢结构制造商进入中国,市场竞争日趋激烈,为此通过该项设计,达到能够理论联系实际地将学到的专业理论做一次全面的应用目的。 毕业设计是这大学四年来对所学土木工程知识的一次系统的、全面的考察和总结,是大学重要的总结性教育。通过做毕业设计,使我对钢结构的学习和研究更为的深入,深化了我对土木工程专业知识的认知和理解。在做毕设的过程中通过查阅各种文献资料、规范案例,不仅拓展了我的知识面,也培养了我独立思考、查阅资料的能力。 2.设计概况 本工程为青岛市华原纺织厂职工宿舍楼,采用钢结构框架支撑体系,共5层,各层层高均为3.5m,采用造型时尚的四坡屋顶,建筑结构总高度为19.7(加屋顶),每层建筑面积约为619.92㎡,总建筑面积3099.6㎡,维护结构采用ALC板(150mm);本建筑设计采用横向8跨,9根柱;纵向2跨,3根柱的柱网布置;室内外高差为0.45m,建筑主要功能为集体居住。 总平面图见图2-1。 图2-1 总平面布置图 3.设计条件

3.1 工程地质条件 (1)拟建场地地型平坦,自然地表标高36.0m 。 (2)地基基础方案分析:宜采用天然地基,全风化角砾岩、强风化角 砾岩或中风化角砾岩为地基持力层,建议采用-1.0m ~-3.0m 柱下独立基 础;其中全风化角砾岩,土层平均厚度 2.1m ,地基承载力特征值 kPa ak f 220 ,可 作为天然地基持力层。 (3)抗震设防烈度为6度,拟建场地土类型为中硬场地土,场地类别为 Ⅱ类。 3.2 气象条件 (1)降水。平均年降雨量777.4mm ,年最大降雨量1225.2mm ;雨量集中期: 7月中旬至8月中旬,月最大降雨量140.4mm ;基本雪压:0.6kN/㎡。 (2)主导风向:夏季为东南风,冬季为西北风;基本风压:0.6kN/㎡。 3.3 楼面基本荷载 荷载一组。恒载:5.0kN/㎡,活载:2.0kN/㎡。 荷载二组。恒载:5.5kN/㎡,活载:2.0kN/㎡。 3.4 其他技术条件 建筑等级:耐久等级、耐火等级均为Ⅱ级,采光等级为Ⅲ级。 4 设计方案 4.1.1柱网布置 本方案采用横向3排柱形式,共两跨且不对称;纵向9排柱,柱距分 两种,即3.6m 和7.2m ,纵向柱网对称布置。该方案主要采用大柱距且3 排两跨的柱网,充分节约钢材以及发挥钢结构宜于应用到大跨度的优点; 并且结构形式简单,计算简图简单,受力分析简便,合理可行。(柱网布置 见图4-1-1)。 图4-1-1 结构柱网布置图 4.1.2 建筑结构形式分析选定 多层钢结构房屋的体系有纯框架体系、框架支撑—-支撑体系、框架剪力墙体系、

多用途气动机器人结构设计说明书

第一章引言 1.1 工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便,输出力小,气动动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大,所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 气动技术有以下优点: (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低,工作介质提取容易,而后排入大气,处理方便,一般不需设置回收管道和容器:介质清洁,管道不易堵存在介质变质及补充的问题. (2)阻力损失和泄漏较小,在压缩空气的输送过程中,阻力损失较小(一般不卜浇塞仅为油路的千分之 一),空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样,造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速,反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护,便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中,因此,发生突然断电等情况时,机器及其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中,气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越,而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低,因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求,制造容易,成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性,因此,在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下,似乎更难想象)。此外气源工作压力较低,抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受,而且对于不太复杂的机械手,用气动元件组成的控制系统己被接受,但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够,因此在工业自动化领域里,对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。 1.2 气动机械手的设计要求 1.2.2 课题的设计要求 本课题将要完成的主要任务如下: (1)机械手为通用机械手,因此相对于专用机械手来说,它的适用面相对较广。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。

盘式制动器毕业设计

1.课题研究的目的及意义 汽车的设计与生产涉及到许多领域,其独有的安全性、经济性、舒适性等众多指标,也对设计提出了更高的要求。汽车制动系统是汽车行驶的一个重要主动安全系统,其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响。随着汽车的形式速度和路面情况复杂程度的提高,更加需要高性能、长寿命的制动系统。其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要影响,如果此系统不能正常工作,车上的驾驶员和乘客将会受到车祸的伤害。 汽车是现代交通工具中用得最多、最普遍、也是运用得最方便的交通工具。汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统,它是制约汽车运动的装置,而制动器又是制动系中直接作用制约汽车运动的一个关键装置,是汽车上最重要的安全件。汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性的要求越来越高,为保证人身和车辆安全,必须为汽车配备十分可靠的制动系统。 车辆在形式过程中要频繁进行制动操作,由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全,因此制动性能是车辆非常重要的性能之一,改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。 现代汽车普遍采用的摩擦式制动器的实际工作性能是整个制动系中最复杂、最不稳定的因素,因此改进制动器机构、解决制约其性能的突出问题具有非常重要的意义。 2.汽车制动器的国内外现状及发展趋势 对制动器的早期研究侧重于试验研究其摩擦特性,随着用户对其制动性能和使用寿命要求的不断提高,有关其基础理论与应用方面的研究也在深入进行。 目前,汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的,可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器被普遍使用。但由于为了提高其制动效能而必须加制动增力系统,使其造价较高,故低端车一般还是使用前盘后鼓式。汽车制动过程实际上是一个能量转换过程,它把汽车行驶时产生的动能转换为热能。高速行驶的汽车如果频繁使用制动器,制动器因摩擦会产生大量的热量,使制动器温度急剧升高,如果不能及时的为制动器散热,它的效率就会大大降低,影响制动性能,出现所谓的制动效能热衰退现象。 在中高级轿车上前后轮都已经采用了盘式制动器。不过,时下还有不少经济型轿车采用的还不完全是盘式制动器,而是前盘后鼓式混合制动器(即前轮采用盘式制动器、后轮采用鼓式制动器),这主要是出于成本上的考虑,同时也是因为轿车在紧急制动时,负荷前移,对前轮制动的要求比较高,一般来说前轮用盘式制动器就够了。当然,前后轮都使用盘式制动器是一种趋势。在货车上,盘式制动器也有被采用的,但离完全取代鼓式制动器还有相当长的一段距离。 现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置,最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力,那时的汽车重量比较小,速度比较低,机械制动已经能够满足汽车制动的需要,但随着汽车自身重量的增加,助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重

钢结构设计原理课后习题答案(张耀春版)

页脚内容1 《钢结构设计原理》 三. 连接 3.8 试设计如图所示的对接连接(直缝或斜缝)。轴力拉力设计值N=1500kN ,钢材Q345-A ,焊条E50型,手工焊,焊缝质量三级。 解: 三级焊缝 查附表1.3:2w t N/mm 265=f ,2w v N/mm 180=f 不采用引弧板:m m 4801025002w =?-=-=t b l 3 2w 2t w 150010312.5N/mm 265N/mm 48010 N f l t σ?===>=?,不可。 改用斜对接焊缝: 方法一:按规范取θ=56°,斜缝长度: m m 58320)829.0/500(20)56sin /500(2)sin /(w =-=-?=-='t b l θ 32w 2t w sin 1500100.829213N/mm 265N/mm 58310 N f l t θσ??===<='? 32w 2w cos 1500100.559144N/mm 180N/mm 58310 v N f l t θτ??==≈<='? 设计满足要求。 方法二:以θ作为未知数求解所需的最小斜缝长度。此时设置引弧板求解方便些。 3.9 条件同习题3.8,受静力荷载,试设计加盖板的对接连接。

页脚内容 2 解:依题意设计加盖板的对接连接,采用角焊缝连接。 查附表1.3:2w f N/m m 200=f 试选盖板钢材Q345-A ,E50型焊条,手工焊。设盖板宽b =460mm ,为保证盖板与连接件等强,两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。所需盖板厚度: 1250010 5.4mm 22460 A t b ?≥==?,取t 2=6mm 由于被连接板件较薄t =10mm ,仅用两侧缝连接,盖板宽b 不宜大于190,要保证与母材等强,则盖板厚则不小于14mm 。所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接,先采用三面围焊。 1) 确定焊脚尺寸 最大焊脚尺寸:t h t ==m ax m m 6f ,mm 最小焊脚尺寸:7.4105.15.1min f =?==t h mm 取焊脚尺寸h f =6mm 2)焊接设计: 正面角焊缝承担的轴心拉力设计值: N 94281620022.146067.027.02w f f f 3=?????=?=f b h N β 侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值: N 557184942816101500331=-?=-=N N N 所需每条侧面角焊缝的实际长度(受力的一侧有4条侧缝): mm 172620067.045571847.04f w f f 1f w =+???=+?=+=h f h N h l l 取侧面焊缝实际长度175mm L=175×2+10(盖板距离)=360mm 。

钢结构工业厂房设计—毕业设计

目录 第一部分编制综合说明 (3) 1、工程概况 (3) 2、现场施工平面布置 (3) 3、编制依据 (4) 第二部分施工方案 (5) 1、施工顺序与流向 (5) 2、地基基础工程施工方案 (5) 2.1地基基础的施工流向 (5) 2.2基坑降水 (5) 2.3基础混凝土要求 (5) 2.4施工机械配备 (6) 2.5土方外运及渣土垃圾处置措施 (6) 3、地下一层结构和上部主体工程施工方案 (6) 3.1测量方案 (6) 3.2模板工程 (7) 3.3钢结构工程 (8) 3.4混凝土工程 (11) 3.5砌块工程 (13) 3.6上部结构屋面防水施工 (13) 3.7脚手架工程 (14) 4、装饰工程施工方案 (14)

4.1施工步骤 (14) 4.2装饰施工 (15) 5、质量保证措施 (16) 6、安全保证措施 (19) 7、文明施工 (20) 第三部分施工进度计划编制 (20) 1、基础工程 (20) 2、主体工程双代号网络图 (22) 第四部分施工平面布置图 (22) 第五部分鸣谢 (24) 第一部分编制综合说明 1.工程概况 本工程为一钢结构工业厂房,该厂房平面外轮廓总长为48m、总宽为30m,层高4.2m,厂房分上下两层,总建筑面积1440m2,其中,在厂房的南、北、西各有两个

入口,由坡道进入厂内,厂房四周有散水。建筑结构安全等级为二级,计算结构可靠度采用的设计基准期为50年,建筑设计使用年限50年。建筑类别属于三类;耐火等级为二级;设计抗震烈度为8度;屋面防水等级Ⅲ级。 主要建设内容:本工程为一钢结构工业厂房。地上一层,主要采用双坡门式轻型钢架结构,采用独立柱基础。 本工程为一般工业建筑物,主结构采用双坡门式刚架轻型钢结构。1、采用轻型彩色型钢板作为维护材料,以焊接H型钢变截面钢架作为承重体系。2屋盖体系--C 型钢檀条及十字交叉圆钢支撑组成的屋面横向水平支撑。柱系统--柱为H型焊接实腹柱。地上标准层高为0.000m,截面框架柱主要有是500×500,上部结构主要墙体厚有:300mm、200mm、100mm。上部结构主要楼板厚分别为100mm和120mm。 基础类型--钢下架采用C20钢筋混凝土独立基础,墙下采用C15毛石混凝土条形基础。 厂房采用一般标准装饰,具体施工做法详见装饰施工。 2、现场施工平面布置 2.1临建项目安排 为保证施工场地周围区域的宁静、卫生,使用围墙与周围环境分隔开来,形成独立的施工场地。根据场地特点,施工现场设办公室、会议室及材料、工具堆放场等。 办公室及会议室等办公用房采用彩板房或者帐篷。钢筋加工区、木工加工区各两个与材料堆放场地均用40厚砼硬化,主路采用100厚C20混凝土硬化。 2.2 主要施工机械的选择: 在砼框架结构施工阶段,因工期短,用钢量大,钢筋工、木工均配备两套机械,汽车砼输送泵一台(30米),履带式塔吊2台,其它详见施工机械设备计划表。

汽车制动系统-毕业设计(论文)

1 引言汽车制动系的概述 制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车,在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速,使汽车可靠地停在原地或坡道上。 制动系至少有行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证第一项功能和在不长的坡道上行驶时保证第二项功能,而后者则用来保证第三项功能。 除此之外,有些汽车还设有应急制动和辅助制动装置。 应急制动装置利用机械力源(如强力压缩弹簧)进行制动。在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上,一旦发生蓄压装置压力过低等故障时,可用应急制动装置实现汽车制动。同时,在人力控制下它还能兼作驻车制动用。 辅助制动装置可实现汽车下长坡时持续地减速或保持稳定的车速,并减轻或者解除行车制动装置的负荷。 行车制动装置和驻车制动装置,都由制动器和制动驱动机构两部分组成。防止制动时车轮被抱死,有利于提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力,缩短制动距离,所以近年来制动防抱死系统(ABS)在汽车上得到很快的发展和应用。此外,含有石棉的摩擦材料,因存在石棉有致癌公害问题已被逐渐淘汰,取而代之的是各种无石棉型材料并相继研制成功[1]。 1.1汽车制动系统的分类 (1) 按制动系统的作用 制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统;用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统;在行车制动系统失效的情况下,保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统;在行车过程中,辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定,但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中,行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。 (2)按制动操纵能源 制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统;完全靠由发动机的动力转化

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称:多功能机械手 专业:机电一体化技术 班级:机电124班 扣号: 姓名:流星 2014 年 10 月 1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展,各种电子产品和各种创新机械结构的出现,工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高,这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一,它不仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化,我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分,用pc编程实现对机械手的自动控制,利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动,对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

加油站钢结构毕业设计计算书(网架结构)

潍坊学院本科毕业设计(论文) 目录 目录 (Ⅰ) 摘要及关键词 (1) Abstract and Keywords (2) 前言 (3) 1、结构设计基本资料 (4) 1.1 工程概况 (4) 1.2 设计基本条件 (4) 1.3 本次毕业设计主要内容 (6) 2、结构选型与初步设计 (7) 2.1 设计资料 (7) 2.2 网架形式及几何尺寸 (7) 2.3 网架结构上的作用 (9) 2.3.1静荷载 (9) 2.3.2活荷载 (9) 2.3.3地震作用 (10) 2.3.4荷载组合 (10) 3、结构设计与验算 (11) 3.1 檩条设计 (11) 3.2 网架内力计算与截面选择 (18) 3.3 网架结构的杆件验算 (20) 3.3.1 上弦杆验算 (20) 3.3.2 下弦杆验算 (21) 3.3.3 腹杆验算 (23) 3.4 焊接球节点设计 (24) 3.5 柱脚设计 (27) 3.6 钢柱设计与验算 (29) 3.7钢筋混凝土独立基础设计 (32) 3.8网架变形验算 (39)

潍坊学院本科毕业设计(论文) 结束语 (41) 参考文献 (43) 附录(文献翻译) (44) 谢辞 (49)

摘要及关键词 摘要本次毕业设计为合肥地区加油站钢结构设计,此次设计主要进行的是结构设计部分。本次设计过程主要分为三个阶段: 首先,根据设计任务书对本次设计的要求,通过查阅资料和相关规范确定出结构设计的基本信息,其中包括荷载信息、工程地质条件等。 然后,根据设计信息和功能要求进行结构选型并利用空间结构分析设计软件MST2008进行初步设计。本次设计主体结构形式采用正放四角锥网架结构,节点形式采用焊接球节点,支撑形式采用四根钢柱下弦支撑,基础形式采用柱下混凝土独立基础。 最后,通过查阅相关规范和案例进行檩条、节点、支座等部分的设计,并通过整理分析得出的数据,进行了杆件、结构位移等的相关验算,最终确定了安全、可行、经济的结构模式。 关键词结构设计,网架结构,构件验算

【精品毕设】简易机械手机械结构设计

机电工程学院 《专业综合课程设计》 说明书 课题名称:简易机械手机械机构设计 学生姓名:沈柳根学号:20110611119 专业:机械电子工程班级:11机电 成绩:指导教师签字: 2015年1月5日

摘要 简易机械手是工业机械手的简化,功能相似,而工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物,并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节,是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力,掌握实现生产过程自动化的设计方法。 通过对于气动机械手的设计,展现了各个相关学科知识在这里的整合,有利于理解专业知识。 关键词:简易机械手;结构设计;气动

目录 摘要....................................................... 错误!未定义书签。 1 设计任务介绍及意义 (1) 1.1设计任务意义: (1) 1.2设计任务要求介绍: (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 结构分析 (3) 2.3 设计简介 (3) 3 机械传动结构设计 (5) 3.1传动结构总体设计 (5) 3.2手指气缸的设计 (6) 3.3纵向气缸的设计 (12) 3.4横向气缸的设计 (13) 4最终图纸 (15) 4.1装配图 (15) 5 总结 (16) 参考文献 (17)

钢结构设计原理作业参考答案

按构造要求确定焊角高h f 为 h fmin =1.5t =1.5?10=4.74mm mm t h fmsx 77.51==,取h f =6mm 取盖板截面为260?6mm 2,则端缝承载力为 w t f e f B h b N ???=21 查表1-4得f w t =160 N/mm 2

则 kN N 8.42631616022.167.026021=?????= 接缝一侧一条焊缝需要长度 ()mm f h N N L w t f W 57516067.0410975.40955057.043 1=+????-=+???-= 取L W =60mm.则盖板全长为: mm L L W 130********=+?=+?= 3-3.图3-73所示焊接工形截面梁,在腹板上设置一条工厂对接焊缝,梁拼接处承受内力为m kN M ?=2500,钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊,二级质量标准,试验算拼接焊缝强度。(提示:剪力V 可假定全部由腹板承担,弯矩按刚度比分配,即M I I M w w = ) 解:查得2/215mm N f w t =,2/215mm N f w c =,2/125mm N f w v = 计算焊缝截面特征值 () 4237393605953601440006124021200.1121 cm I =+=???+??= 431440001200.112 1 cm I w =??= 21201120cm A w =?= 验算正应力 m kN M I I M w w ?=?== 9.486739360 1440002500

2 24 6/215/9.202600/10144000109.486mm N mm N W M w w w <=??==σ满足 验算剪应力 222 3 /125/7.411012010500mm N mm N A V w w <=??==τ满足 验算折算应力 222222/2362151.1/4.2157.4139.2023mm N mm N w w =?<=?+=+τσ 满足要求 3-4.图3-74所示一柱间支撑与柱的连接节点,支撑杆承受轴拉力设计值 kN N 300=,用2L80×6角钢做成,钢材均为Q235钢,焊条为E43型,手工焊。 (1) 支撑与节点板采用角焊缝相连,焊脚尺寸见图,试确定焊缝长度。 (2) 节点板与端板用两条角焊缝相连,试演算该连接焊缝强度。 解:查附表1-4得2/160mm N f w f = (1) 采用两边围焊,肢背、肢尖的受力为 kN N K N 2103007.011=?=?= kN N K N 903003.022=?=?= 据题设焊脚高度为 mm h f 81=,mm h f 62= 计算肢背、肢尖所需焊缝长度为

工业机器人毕业设计

工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中,企业为提高生产率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上重要的成员,逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作,工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。首先,本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台:在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的目标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算

3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢

钢结构毕业设计总结

毕业设计总结 为期十三周的毕业设计即将结束,在老师的指导下我独立完成 了门式刚加轻型钢结构单层工业厂房建筑、结构施工图的设计。通过这段时期的学习,我对整个钢结构门式钢架单层工业厂房的设计有了一个较为全面的理解,毕业设计作为大学教育的最后一个环节,也是最重要的实践教学环节,既是所学理论知识巩固深化的过程,也是理论与实践相结合的过程。 毕业设计的目的是培养我们的独立学习能力和综合运用所学知 识和技能,分析与解决工程实际问题的能力,使我们受到工程技术 和科学技术的基本训练以及工程技术人员所必需的综合训练,建立 扎实的工程专业理论和实践能力,并相应地提高其他相关的能力, 如调查研究、理论分析、设计计算、绘图、试验、技术经济分析、 撰写论文和说明书等。在设计中进一步加强工程制图、理论分析、 结构设计、计算机应用、文献检索和外语阅读等方面的能力,毕业 设计还使我进一步熟悉和掌握道路设计的方法和步骤,从中掌握了 建筑平立面设计,结构上的檩条、墙梁、抗风柱、吊车梁、牛腿、刚架、节点、基础、支撑等设计,以及CAD、天正制图BIM建模等技术。 经过此次毕业设计,我掌握了工程设计的基本程序和方法,具有调查研究、中外文献检索、阅读、翻译的能力。依据使用功能要求、经济技术指标、工程地质和水文地质等条件,具有综合运用专业理论与知识分析、解决实际问题的能力。能够设计与制定工程和试验方案,

选择、安装、调试、测试仪器设备,计算并处理工程数据,具有定性、定量相结合的独立研究与论证实际问题能力。掌握施工图纸和试验图形的绘制方法,具有逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达的能力,包括使用计算机的能力。具有设计、施工中对各种因素进行权衡、决策的能力和创新意识。能对研究结果进行综合分析和解释,得出有效结论,并应用于工程实践。能够利用现代技术、资源和工具对复杂工程问题进行模拟与预测,并对结果的有效性和局限性进行分析。能够适应行业发展,具有主动提出问题、跟踪土木工程专业学科前沿的能力 毕业设计的经历对我日后的工作、学习将会起到很大的帮助。 通过毕业设计,我获益匪浅,使我初步形成经济、环境、市场、管 理等大工程意识,培养实事求是、谦虚谨慎的科学态度和刻苦钻 研、勇于创新的科学精神。提高了我综合分析解决问题的能力、搜 集和查阅相关工程资料的能力、组织管理和社交能力,使我在独立 工作能力方面上一个新的台阶。

santana2000轿车制动系统的毕业设计

摘要 国内汽车市场迅速发展,而轿车是汽车发展的方向。然而随着汽车保有量的增加,带来的安全问题也越来越引起人们的注意,而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。因此,如何开发出高性能的制动系统,为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外,随着汽车市场竞争的加剧,如何缩短产品开发周期、提高设计效率,降低成本等,提高产品的市场竞争力,已经成为企业成功的关键。 本说明书主要介绍了santana2000轿车制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类,并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行分析。最终确定方案采用液压双回路前盘后鼓式制动器。除此之外,它还介绍了前后制动器、制动主缸的设计计算,主要部件的参数选择及制动管路布置形式等的设计过程。 关键字:制动;鼓式制动器;盘式制动器;液压 附录:

Abstract The rapid development of the domestic vehicle market, saloon car is an important tendency of vehicle. However, with increasing of vehicle, security issues are arising from increasingly attracting attention, the braking system is one of important system of active safety. Therefore, how to design a high-performance braking system, to provide protection for safe driving is the main problem we must solve. In addition, with increasing competition of vehicle market, how to shorten the product development cycle, to improve design efficiency and to lower costs, to improve the market competitiveness of products, and has become a key to success of enterprises. This paper mainly introduces the design of braking system of the santana2000 type of car. Fist of all, braking system’s development, structure and category are shown, and according to the structures, virtues and weakness of drum brake and disc brake, analysis is done. At last, the plan adopting hydroid two-backway brake with front disc and rear drum. Besides, this paper also introduces the designing process of front brake and rear brake, braking cylinder, parameter’s choice of main components braking and channel settings. Key words: braking; brake drum; brake disc; hydroid pressure

钢结构设计原理 基本概念复习题及参考答案

2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题: 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁,翼缘的局部稳定常采用的方法来保证,而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于 40 ,也不得小于 8hf ;侧面角焊缝承受静载时,其 计算长度不宜大于 60hf 。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看,纯弯曲的弯矩图为,均布荷载的弯矩图为,跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同,直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件,型钢截面可分为和;组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 1.承载能力极限状态,正常使用极限状态 2.加强受压翼缘,减少侧向支承点间的距离(或增加侧向支承点) 3.螺栓材质,螺栓有效面积 4.塑性破坏,脆性破坏 5.限制宽厚比,设置加劲肋 6.性能等级,螺栓直径

7.8h f,40mm,60 h f 8.钢号,截面类型,长细比 9.焊接连接,铆钉连接,螺栓连接 10.应力集中,应力幅(对焊接结构)或应力比(对非焊接结构),应力循环次数 11.矩形,抛物线,三角形 12.弯曲屈曲,扭转屈曲,弯扭屈曲 13.技术先进,经济合理,安全适用,确保质量 14.普通缝,平坡缝,深熔缝,凹面缝 15.热轧型钢,冷弯薄壁型钢,实腹式组合截面,格构式组合截面 16.荷载类型,荷载作用点位置,梁的截面形式,侧向支承点的位置和距离,梁端支承条件 二、问答题: 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义? 2.焊缝可能存在哪些缺陷? 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标?分别由什么试验确定? 5.什么是钢材的疲劳? 6.选用钢材通常应考虑哪些因素? 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响? 8.焊缝的质量级别有几级?各有哪些具体检验要求? 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接,在抗剪连接中,它们的传力方式和破坏形式有何不同? 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时,对虚轴为什么要采用换算长细比? 11.轴心压杆有哪些屈曲形式? 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同? 13.在抗剪连接中,普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同? 14.钢结构有哪些连接方法?各有什么优缺点? 15.对接焊缝的构造有哪些要求? 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的?焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响?减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些? 17.什么叫钢梁丧失整体稳定?影响钢梁整体稳定的主要因素是什么?提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么? 18.角焊缝的计算假定是什么?角焊缝有哪些主要构造要求? 19.螺栓的排列有哪些构造要求? 20.什么叫钢梁丧失局部稳定?怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定?

四自由度搬运物料工业机器人的设计本科毕业设计

本科毕业设计 四自由度搬运物料工业机器人的设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

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