小型三面翻廣告牌的設(shè)計(jì)

1、濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目 小型三面翻廣告牌的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級 機(jī)設(shè)07Q2 學(xué) 生 苗輝輝 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 顧英妮 二一一 年 五 月 二十九 日1前言1.1課題提出的背景和意義1 課題提出的背景隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，人們休閑活動日益增多，現(xiàn)代都市人越來越喜愛旅游和運(yùn)動等戶外活動。社交活動的擴(kuò)大趨勢對戶外媒體廣告的發(fā)展十分有利。調(diào)查顯示，消費(fèi)者比以前更少呆在家里，顯然，人們生活方式的變化對戶外廣告更加有利。于是，越來越多的企業(yè)開始將廣告資金投向戶外。三面翻廣告牌作為一種創(chuàng)新的廣告媒體，逐漸進(jìn)入人們的視野。它給人們帶來一種全新的視覺感受，鑒于它的獨(dú)特之處

2、，又被人們稱為三翻轉(zhuǎn)或多面翻。由于它是機(jī)械設(shè)備，又有人稱之為三面翻廣告機(jī)。它分為小型三面翻和大型三面翻兩種。三面翻廣告牌是現(xiàn)代廣告中新興的驕子，它由一組特制三棱柱鋁型材并排定位構(gòu)成的，通過電機(jī)驅(qū)動使三棱柱不斷轉(zhuǎn)動形成的三幅畫面，獨(dú)有的動感廣告展現(xiàn)和三倍增值空間。即具有一變?nèi)莫?dú)特優(yōu)勢，更好的利用空間，為企業(yè)帶來更可觀的收益。三面翻廣告牌具有同一面積可三倍表現(xiàn)的空間和視覺動感的優(yōu)勢。三面翻展示只有三幅畫面，完全適合流動受眾短暫的視覺沖擊，且與眼球接觸機(jī)會率比多媒體大容量的機(jī)率要高，動態(tài)優(yōu)勢和性價(jià)比同樣是其他戶外媒體無法取替的原因。它既優(yōu)于普通路牌，又區(qū)別于霓虹燈、電子屏幕等：其獨(dú)特的動態(tài)效果，不

3、斷變幻的畫面更容易吸引行人的注意力，達(dá)到了一個(gè)廣告的最大效應(yīng)?？蓮V泛使用在戶外，如車站、機(jī)場、碼頭、體育場、大型建筑的墻面和樓頂?shù)忍?，以及戶?nèi)如民覽會、商場、娛樂場、門頭裝飾等場所，可大大提高黃金廣告位的利用率，并達(dá)到美化城市效果。2000年以來，中國三面翻市場隨著戶外廣告的迅猛發(fā)展進(jìn)入“井噴”狀態(tài)。由于三面翻行業(yè)進(jìn)入門檻較低，許多外圍企業(yè)盲目跟風(fēng)，結(jié)果導(dǎo)致各地的三面翻廠家數(shù)量與基礎(chǔ)投資猛增。多數(shù)企業(yè)的技術(shù)水平與管理水平不高，競爭對手之間的模仿相對容易。不少廠家在缺少核心技術(shù)含量、缺乏品牌美譽(yù)度的前提下大打價(jià)格戰(zhàn)，直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，售后服務(wù)有承諾無保障，產(chǎn)品在運(yùn)轉(zhuǎn)中故障頻發(fā)。三面翻廣告牌應(yīng)

4、在已有的發(fā)展基礎(chǔ)上持續(xù)創(chuàng)新，掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，提高建立品牌意識和不斷完善其穩(wěn)定性能，提高服務(wù)水平并深度研發(fā)更高端、更耐用、更方便使用的新一代三面翻，贏得國內(nèi)外市場主動權(quán)，才能獲得可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)之路。2 選題的目的和意義本次所選題目的目的是通過對小型三面翻結(jié)構(gòu)以及功能實(shí)現(xiàn)的全方面了解，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對其進(jìn)行一次再設(shè)計(jì)，在已有的基礎(chǔ)上提高其各方面性能，解決平整度低、三棱柱彎曲碰撞、運(yùn)行率低、傳動不靈活等各方面的問題。本次所選題目的意義是通過對小型三面翻廣告牌的再設(shè)計(jì)，提高小型三面翻廣告牌的整體性能，降低其設(shè)計(jì)成本，使小型三面翻廣告牌獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。1.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容三面翻廣告牌通過旋轉(zhuǎn)

5、來變換工作面，達(dá)到一板多用，優(yōu)化空間，吸引注意力的效果，以增強(qiáng)廣告的效應(yīng)。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺小型的三翻板廣告牌,要求其能實(shí)現(xiàn)波浪式翻轉(zhuǎn)的功能,運(yùn)動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)間24秒,間歇時(shí)間為20秒左右。要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易制造，工作運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。工作時(shí)間在10年以上。本此設(shè)計(jì)包括很多機(jī)械設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，涉及到三面翻廣告牌的各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)。包括廣告牌的機(jī)械本體設(shè)計(jì)、傳動部分設(shè)計(jì)、傳動軸的設(shè)計(jì)與校核以及各部分零件的設(shè)計(jì)與校核。1.2.1三面翻廣告牌的顯示屏設(shè)計(jì)三面翻廣告牌的翻轉(zhuǎn)模式多種多樣，在本次設(shè)計(jì)中采用的是漸進(jìn)翻轉(zhuǎn)模式，產(chǎn)生波浪式的翻轉(zhuǎn)效果。三面翻廣告牌應(yīng)安裝在牢固的金屬支架或建筑物的墻面上。

6、基礎(chǔ)支架需要嚴(yán)格的基礎(chǔ)抗壓和支架抗風(fēng)強(qiáng)度計(jì)算，使之達(dá)到金屬支架和三面翻廣告牌自重對基礎(chǔ)的抗壓要求，達(dá)到一定的抗風(fēng)要求。因此為了使該廣告牌的工作性能穩(wěn)定，三面翻廣告牌的材質(zhì)為特制鋁型材，通過電機(jī)驅(qū)動三棱柱圍繞自身中心軸轉(zhuǎn)動。1.2.2三面翻廣告牌的傳動部分設(shè)計(jì)三面翻廣告牌的傳動部分是由單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)提供原動力。使步進(jìn)電機(jī)輸出動力，從而帶動主傳動軸轉(zhuǎn)動,由齒輪轉(zhuǎn)向,通過傳動部位將動力提供給廣告屏幕,進(jìn)而促進(jìn)畫面反轉(zhuǎn)。廣告牌的傳動部分包括撥桿、皮帶傳送機(jī)構(gòu)和三角形柵極等,其特征是在柵極的一端設(shè)置槽輪,槽輪的槽口間距為120度,帶輪上設(shè)置有兩個(gè)撥桿,撥桿隨輪移動,可依次進(jìn)入所訴槽輪的槽口,并撥動槽

7、輪轉(zhuǎn)動120度后離開槽口,槽輪轉(zhuǎn)動帶動?xùn)艞l逐個(gè)換面,形成波浪式動感。另外，柵條與框架的連接，一端采用彈性頂緊機(jī)構(gòu)，手動即可壓縮彈簧，讓柵條與框架分離，還可在框架上設(shè)置彈性球，讓槽輪定位。里面所用到的傳動機(jī)構(gòu)有帶傳動、齒輪傳動、凸輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等。需要通過具體計(jì)算設(shè)計(jì)出來每種傳動機(jī)構(gòu)。1.2.3三面翻廣告牌的傳動軸設(shè)計(jì)傳動三面翻廣告牌由于設(shè)計(jì)過細(xì)經(jīng)常出現(xiàn)傳動軸斷裂、扭曲現(xiàn)象。因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下，三面翻廣告牌的傳動軸都要驅(qū)動幾米高、幾十個(gè)拔輪的畫面。受到如此大的阻力，直徑過小的傳動軸因而很容易扭曲變形。因此要合理設(shè)計(jì)傳動軸的直徑，正確選用傳動軸的制作材料。以增加傳動軸的扭力。1.2.4各部分零

8、件的校核與設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中，為了使系統(tǒng)更好的運(yùn)作，達(dá)到工作優(yōu)化的目的，各個(gè)部位的零件設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的。比如三面翻廣告牌的側(cè)板、墊片、卡簧等。2三面翻廣告牌的總體設(shè)計(jì)方案2.1三面翻廣告牌的工作原理三面翻廣告牌是在微電腦控制系統(tǒng)的控制下，通過電機(jī)驅(qū)動帶傳動、齒輪、連軸、凸輪傳動部件帶動若干個(gè)特制鋁型材三棱柱組合按照設(shè)定方式翻轉(zhuǎn)，定格后分別組成三幅畫面的一種廣告設(shè)備。它主要由傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)械本體以及其它部件組成。其中傳動機(jī)構(gòu)為本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過設(shè)計(jì)一種傳動機(jī)構(gòu)，由原動機(jī)-電機(jī)輸入功率，傳出的轉(zhuǎn)動應(yīng)該可以使由此帶動的廣告牌實(shí)現(xiàn)波浪式的翻轉(zhuǎn)。三面翻廣告牌的整個(gè)廣告牌面是由很多個(gè)三棱柱牌組

9、成，在實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)廣告牌轉(zhuǎn)動時(shí)，其余的廣告牌并不轉(zhuǎn)動；當(dāng)?shù)谝粔K廣告牌轉(zhuǎn)動到一定角度時(shí)，第二塊廣告牌才開始轉(zhuǎn)動，以此類推，當(dāng)轉(zhuǎn)動一定時(shí)間（通常為廣告板一面轉(zhuǎn)至另一面的時(shí)間）后，第一塊廣告牌即停止轉(zhuǎn)動。隔一定時(shí)間，第二塊廣告牌亦停止轉(zhuǎn)動，以此類推，直到最后一塊廣告牌停止轉(zhuǎn)動，這時(shí)整個(gè)廣告牌都翻轉(zhuǎn)了一面，然后整個(gè)廣告牌都停止轉(zhuǎn)動，間隔一定時(shí)間，第一個(gè)廣告牌又開始轉(zhuǎn)動，接著第二塊，第三塊，第n塊依次轉(zhuǎn)動。 在整個(gè)過程中，轉(zhuǎn)動時(shí)間約24秒，停歇時(shí)間約20秒左右。要求所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易制造，工作運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。工作時(shí)間在10年以上。2.2三翻板廣告牌的設(shè)計(jì)要求通過深入的了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，為了明

10、確具體設(shè)計(jì)任務(wù)，更好的按步驟完成設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)要求如下：1.原動機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，控制系統(tǒng)采用單片機(jī)。2.廣告牌采用波浪式，從一側(cè)翻至另一側(cè)?？蓪?shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時(shí)間約4秒左右，停歇時(shí)間約20秒左右。3.每板間隔一定角度順序翻轉(zhuǎn)，當(dāng)停止翻轉(zhuǎn)時(shí)，保證各板能夠停留在一個(gè)畫面上。并且要求在原動機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)應(yīng)能立即停止轉(zhuǎn)動。安全性牢靠。4.每一個(gè)廣告牌都可以拆卸以達(dá)到更換或者保養(yǎng)的目的。5.本次設(shè)計(jì)中的棱柱面的長寬取為：長*寬=5000mm*120mm 。在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)允許下，可以根據(jù)客戶的要求做適當(dāng)?shù)男薷摹?.在滿足設(shè)計(jì)剛度和強(qiáng)度的要求下，盡可能的使體積最小，材料最省。3三面翻廣告牌的顯示屏設(shè)計(jì)本

11、次設(shè)計(jì)三面翻廣告牌的顯示屏示意圖如下所示：圖3.1三棱柱示意圖在本次設(shè)計(jì)中，三棱柱的三腳支架設(shè)計(jì)成等邊三角形的架體。實(shí)現(xiàn)插接功能的插接單元包括位于三角支架三個(gè)頂角處與三角形矩形插槽，矩形插槽與三腳架的三邊平行。廣告牌面板為矩形且可直接插接于矩形插槽內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)插接目的；此外，也在廣告牌的背面設(shè)置出與矩形插槽配合的插接腳，以便達(dá)到插接目的。內(nèi)部三角架起到支撐穩(wěn)固作用。4三面翻廣告牌的電機(jī)選擇由于不需要調(diào)速的低速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，一般是選用適當(dāng)轉(zhuǎn)速的電動機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)來進(jìn)行傳動，但電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速也不宜太高，否則減速機(jī)構(gòu)會很龐大。根據(jù)此設(shè)計(jì)的要求，電機(jī)頻繁啟動停止，啟動時(shí)有不大的沖擊，綜合各方面因素的考慮

12、，電機(jī)的型號選擇為Y801-4，額定功率為550W。5三面翻廣告牌的傳動部分設(shè)計(jì)5.1帶傳動設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：傳動系統(tǒng)中第一級用的普通V帶，電動機(jī)型號為Y801-4,額定功率P=550W，轉(zhuǎn)速n=1400r/min，傳動I=2.4，一天運(yùn)行時(shí)間10小時(shí)。5.1.1 V帶的設(shè)計(jì)1 確定計(jì)算功率Pca由【1】表8-7查得工作情況系數(shù) (5.1)2 選取普通V帶的帶型 根據(jù)Pca和n1，由【1】圖8-11確定選用O型由【1】表8-3查得：取主動輪基準(zhǔn)直徑d1=71mm根據(jù)公式，從動輪基準(zhǔn)直徑d2=id1則 d2=id1=2.4*71=170.4mm，圓整取標(biāo)準(zhǔn)值為180mm按式驗(yàn)算帶的速度 (5.2)故

13、帶速是適合的。3 確定V帶的傳動中心距和基準(zhǔn)長度根據(jù): (5.3)初步確定中心距 =300mm計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 (5.4)由【1】表(8-2)選帶的基準(zhǔn)長度Ld=1025mm，內(nèi)周長度為Li=1000mm計(jì)算實(shí)際中心距a (5.5)4 驗(yàn)算主動輪上的包角 (5.6)所以主動輪上的包角合適。5 計(jì)算V帶的根數(shù) (5.7)由v=5.20m/s,d1=71mm,查【1】表8-5，用內(nèi)插法P0=0.548KW查【1】表8-7得Ka=0.911,查【1】表8-8得K1=1.00，采用棉簾布V帶，K=0.75，則z=0.66/(0.548*0.911*1.00+0.007)*0.75=1.55 (5.

14、8)故V帶的根數(shù)取z=2根6 計(jì)算單根V帶拉力最小值F0。由機(jī)械設(shè)計(jì)式8-4得q=0.06Kg/m由機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-25）得 (5.9)7 計(jì)算軸上的壓力Q由機(jī)械設(shè)計(jì)(8-26)得 (5.10)5.1.2 帶輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式：因D300mm,故帶輪采用腹板式對于O型號V帶，槽型剖面尺寸如下：其中m=10,f=2.5,t=12S=8,bp=8.5,=6.5B=(2-1)t+2s=1*12+2*8=28mm (5.11)當(dāng)=34時(shí)D=50-70,b=10當(dāng)=38時(shí)D=80-200,b=10.2小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸：d1=(1.8-2)d=1.8*19=34.2mm (5.12)

15、其中d為軸的直徑，即電機(jī)的軸頸為19mmL=(1.5-2)d因?yàn)锽=281.5d=28.5mm帶輪結(jié)構(gòu)如圖所示：圖5.1 小帶輪的結(jié)構(gòu)所以取L=B=28mmc(1/7-1/4)B=1/4*28=7mm (5.13)大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸D1=(1.82)d=1.8*30=54mm (5.14)其中d為軸徑，即蝸桿最小直徑為30mm，L=(1.52)d,因?yàn)?845HRC，可從機(jī)械設(shè)計(jì)表11-7中查到蝸桿的基本許用應(yīng)力：應(yīng)力循環(huán)系數(shù)： （5.20）壽命系數(shù)為： （5.21）則 （5.22）(6)計(jì)算中心距 (5.23)取中心距a=200，因?yàn)閕=20。故從機(jī)械設(shè)計(jì)表11-2中取模數(shù)m=5，蝸桿的分度圓

16、直徑為d1=80mm.這時(shí)d1/a=0.4，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-18中可查出接觸系數(shù):因?yàn)楣室陨系挠?jì)算結(jié)果可用。5.2.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1）蝸桿軸向齒距Pa=25.133；直徑系數(shù)q=10；齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓導(dǎo)程角蝸桿軸向齒厚蝸輪蝸輪齒數(shù)Z2=41;變位系數(shù)驗(yàn)算傳動比這時(shí)傳動比誤差為故在誤差上是允許的蝸輪分度圓直徑為 (5.24)蝸輪喉圓直徑為 (5.25)蝸輪齒根圓直徑 (5.26)蝸輪咽喉母圓半徑 (5.27)5.2.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 (5.28)當(dāng)量齒數(shù) (5.29)從機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-19中可查到齒形系數(shù)螺旋角系數(shù)許用彎曲應(yīng)力從機(jī)械設(shè)計(jì)表11-8中查到有錫青

17、銅制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力為56MPa。壽命系數(shù) (5.30)故彎曲強(qiáng)度滿足5.2.6精度選擇和公差，表面粗糙度的確定由于所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動是用于動力傳動的，希望使用壽命長些，另外，它屬于通用機(jī)械的減速器，所以選擇8級精度和保證側(cè)隙DC，即標(biāo)準(zhǔn)為“8-DC JB162-60”5.3齒輪減速傳動原始數(shù)據(jù)：輸入功率為P=384*0.98=376.32W，小齒輪轉(zhuǎn)速為30r/min，齒數(shù)比u=1.5。由蝸輪桿驅(qū)動，工作壽命為10年以上。5.3.1齒輪嚙合類型的選擇直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒面的接觸線均平行于齒輪的軸線。因此輪齒是沿整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入嚙合、同時(shí)脫離嚙合的，載荷沿齒寬突然加上及卸下。因此直齒圓柱

18、齒輪傳動的平穩(wěn)性差，容易產(chǎn)生噪音和沖擊。一對平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒輪的齒闊是逐漸進(jìn)入嚙合、逐漸脫離嚙合的，斜齒輪齒闊接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，載荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齒圓柱齒輪傳動工作較平穩(wěn)。但是考慮到機(jī)械本身的精度和經(jīng)濟(jì)性，選取直齒圓柱齒輪傳動。5.3.2選擇齒輪精度等級，材料及齒數(shù)三面翻廣告牌是一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級。由于鑄鐵齒輪適用性質(zhì)較脆，抗沖擊及耐磨性都較差。適用于工作平穩(wěn)，速度較低，功率不大的場合，且經(jīng)濟(jì)性好。但是考慮到耐磨性需長久的問題還是選擇鋼制調(diào)質(zhì)的材料為宜。其中小齒輪材料選擇為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪

19、材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。由于要求運(yùn)動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)間為24秒。故選取齒數(shù)比為u=1.5.選擇小齒輪的齒數(shù)為z1=24，大齒輪的齒數(shù)z2=24*1.5=36。5.3.3按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算公式如下： (5.31)(1)通過計(jì)算確定公式里的各個(gè)數(shù)值1）試選擇一載荷系數(shù)：Kt=1.22）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 (5.32)3）由【1】表10-7選取齒寬系數(shù)4）由【1】表10-6查材料的彈性影響系數(shù)為5）由【1】圖10-21d按齒面硬度查到小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度：6）由【1】式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (5.33)

20、 (5.34)7）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19取解除疲勞壽命系數(shù)為8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由【1】式10-12得 (5.35)(2)計(jì)算各數(shù)值計(jì)算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值。 (5.36) 計(jì)算圓周速度V。 (5.37) 計(jì)算齒寬b計(jì)算齒寬與齒高之比b/h。模數(shù)齒高b/h=23.6067/2.22=10.63 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=0.037m/s，七級精度，由【1】圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.02;直齒輪由【1】表10-2查得使用系數(shù)為由【1】表10-4用插值法查得七級精度，小齒輪相對支撐對稱布置時(shí)由于b/h=10.63，故可由【1】圖10-13查得故載荷

21、系數(shù)為 (5.38) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由【1】式10-10a得 (5.39)計(jì)算模數(shù)m5.3.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 (5.40)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18去彎曲疲勞系數(shù)彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，有機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12的 (5.41)計(jì)算載荷系數(shù)K (5.42)查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得查取應(yīng)力校正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得計(jì)算大小齒輪的并加以比較 (5.43) 大齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算 (5.44)對比計(jì)算結(jié)果

22、，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m小于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)1.19并就近取m=1.25。按接觸強(qiáng)度計(jì)算算得的分度圓直徑為d1=24.343,算出小齒輪的齒數(shù)為這樣設(shè)計(jì)出來的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5.3.5幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪寬度5.4順序翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用可調(diào)較凸輪推進(jìn)系統(tǒng)。三面翻廣告牌，包括有廣告牌框架和經(jīng)兩端中心軸呈一

23、排裝配在框架上作為廣告畫面載體的多根三棱柱及用于驅(qū)動的電機(jī)、主動齒輪、從動齒輪，在各個(gè)三棱柱的一端中心軸上與其同軸心設(shè)置有轉(zhuǎn)動盤，在轉(zhuǎn)動盤外側(cè)的盤面上沿圓周等分設(shè)置有三個(gè)凸柱體撥叉，在對應(yīng)于撥叉的一側(cè)與從動齒輪相連接設(shè)置有一沿三棱柱排列方向的傳動軸，在該傳動軸上分別對應(yīng)各轉(zhuǎn)動盤裝配有與凸柱體撥叉相配合的撥動槽輪，其槽輪的輪槽內(nèi)設(shè)置有撥動撥叉的凸起段，在凸起段的兩端其槽輪側(cè)槽壁上分別開設(shè)有供凸柱體撥叉進(jìn)出槽輪的開口。在裝配時(shí)，將槽輪同向逐一對應(yīng)轉(zhuǎn)動盤安裝在傳動軸上，并使轉(zhuǎn)動盤上的三個(gè)撥叉中的一個(gè)進(jìn)入槽輪的槽間，此時(shí)轉(zhuǎn)動槽輪通過槽輪內(nèi)凸起段的推動，將使三撥叉同時(shí)被驅(qū)動，其各撥叉由入口進(jìn)入槽輪至出口

24、滑出槽輪的行程即完成一次翻轉(zhuǎn)過程。也是完成一次三棱柱畫面的轉(zhuǎn)變過程。使每個(gè)槽輪在傳動軸上按一定相差角度進(jìn)行裝配，則可以實(shí)現(xiàn)排列多根的三棱柱按照一定次序進(jìn)行非同步波浪式的翻轉(zhuǎn)。順序翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的示意簡圖如下：圖5.2順序翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖6傳動軸的設(shè)計(jì)及校核6.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)校核已知用550W的電機(jī)經(jīng)皮帶輪帶動此軸，且軸為單向轉(zhuǎn)動。輸入端與大皮帶輪相連，輸入端為蝸桿。此軸用滾動軸承定位，一對滾動軸承的功率為0.98。已知傳入渦輪蝸桿的功率為384W。1 已知高速軸上的功率p，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T1P=384W轉(zhuǎn)速n=1400/2.4=583.3r/min轉(zhuǎn)矩T1=9550*384/583.3=6286.6N

25、.mm2 求作用在皮帶上的力FF=2T1/D=2*6286.6/170.4=73.79N (6.1)3 求作用在蝸桿上的力前面已經(jīng)算出作用在蝸桿上的力矩：T2=9550*384*0.98/1400/2.4=6160.9N.mm (6.2) (6.3) (6.4)其中：T2為蝸桿上的扭矩Ft2為蝸桿上的切向力 d2為蝸桿上的分度圓直徑Fr3為蝸輪上的徑向力Fa3為蝸輪上的軸向力為蝸桿的螺旋升角Fa2為蝸桿上的軸向力T3為蝸輪上的轉(zhuǎn)矩d3為蝸輪上的分度圓直徑Ft3為蝸輪上的切向力 又由前面知道=5.714 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖如下圖所示：圖6.1 蝸輪軸2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各

26、段直徑和長度a)齒根圓處的直徑為38mm，它與蝸桿相接處的直徑也就為38mm，由于蝸桿的螺旋線的長度為L=70mm并且在倒角處要留有4mm，所以L應(yīng)該擴(kuò)展為78mm。根據(jù)軸承的要求，故軸肩處直徑為36mm，根據(jù)箱體要求，軸肩部和38軸段長共為15mm。右端因軸承為16mm，故預(yù)留18.5mm，左端不僅與軸承配合，還應(yīng)與帶輪配合，故需留出61mm。b）軸上零件的軸向定位因軸與蝸桿作為一體，且軸上無需安裝別的零件，所以軸承與軸的配合應(yīng)采用過渡配合來實(shí)現(xiàn)，除此之外軸與皮帶輪的連接采用模鍵配合。c）初步選擇滾動軸承軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力，且又主要是承受軸向力，故應(yīng)該選用單列向心推力軸承。5 選擇軸

27、的材料該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45號鋼，只有蝸桿部分有特殊加工要求，參看蝸桿的設(shè)計(jì)。由表15-1查的：6 求軸上的載荷由所確定的軸的結(jié)構(gòu)圖，可確定出簡支梁的支撐距為78+15*2+8*2=124m列出軸的空間受力圖圖6.2 軸的空間受力圖7 判斷危險(xiǎn)剖面進(jìn)行校核時(shí)，因?yàn)锽C處A處的剖面是承受最大彎矩的剖面。故此處只需校核A處BC處剖面的強(qiáng)度即可。1）剖面A處由于A處剖面只承受扭矩的作用，故只需校核剖面上的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度扭剖面模量WT=0.2d=5400mm (6.5)剖面上的扭矩為T=6286.6N.mm t=T/WT=6286.6/5400=1.16MPa (6.6)由【1】表15-2查

28、得45鋼t=3040取30 故tt則A剖面處的強(qiáng)度足夠2）C處的強(qiáng)度校核a）求垂直平面內(nèi)的受力在垂直平面內(nèi)，軸受三個(gè)力的作用，F(xiàn)r2,R1,R2.Fr2由以上計(jì)算中可知為24.64N。又因BC=CD=62mm，故R1=R2=1/2(24.64)=12.32N.則C處的垂直面內(nèi)彎矩為Mc1=12.32*62=763.84N.mmb）求水平面內(nèi)的彎矩水平面內(nèi)的軸受三個(gè)力的作用Ft2、R1、R2其中Ft2前面已經(jīng)求出為 246.44，由于BC=CD則R1=R2=1/2*24644=123.22N則Mc2=R1*BC=123.22*62=7639.64N.mm則合成彎矩MC=Mc1+Mc2=7677.

29、7N.mmc）軸受皮帶輪傳遞扭矩的作用，T=6286.6N.mm，因扭矩剪應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，則=0.59d）求出計(jì)算彎矩Mca=Mc+（ T） (6.7) =7677.7+(0.59*6286.6) =8526.7N.mme）抗彎模量的計(jì)算W=d/32=5384.3mm (6.8)f)的計(jì)算按表15-3中選取，因?yàn)檩d荷性質(zhì)為脈動循環(huán)變應(yīng)力，=0=95MPag）截面雖有緊配合，且有軸肩，故應(yīng)有應(yīng)力集中，但此處的彎矩很小，單又有一定的扭矩，故亦應(yīng)做精確校核，剖面C和A處由于應(yīng)力較小，故不必作精確的校核。1）剖面右側(cè)抗彎矩剖面模量W=0.1d*30=2700mm抗扭矩剖面模量WT=0.2d=0.

30、2*30=5400mm剖面左側(cè)的彎矩M=（12.32*8）+（123.22*8） =990.7N.mm剖面上的扭矩為T=6286.6N.mm剖面上的彎曲應(yīng)力為b=M/W=990.7/2700=0.37MPa剖面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為Tt=T/WT=6286.6/5400=1.16MPa剖面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)=1.69=1.38又由附表3-1可得軸的敏性系數(shù)為q=2.01，q=1.525故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附3-4）為 K=1+q(-1)=1+2.01(1.69-1)=2.39 (6.9)K=1+q(q-1)=1+1.525(1.28-1)=1.58 (6.10)由附圖3-2的尺寸

31、系數(shù)0=0.72：由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.82。軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸經(jīng)表面強(qiáng)化處理由附圖3-9得q=1.3，綜合系數(shù)為K=(K/0+1/-1)1/q=2.62 (6.11) (6.12)又由3-2得材料的特性系數(shù)取0.1取0.05于是計(jì)算安全系數(shù)Sca (6.13) (6.14) (6.15)顧可知其安全。2) 對于剖面左側(cè)抗彎剖面模數(shù) (6.16)抗扭剖面模數(shù) (6.17)彎矩及彎曲應(yīng)力為M=990.7N.mm (6.18)扭矩及扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為T=6286.6N.mm (6.19)其它數(shù)據(jù)同右側(cè) 但左側(cè)軸不用加工,故則 所以軸在剖面左側(cè)的安全系數(shù)為 (

32、6.20) (6.21)2)根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足軸承的要求及能夠安裝的要求,在軸上車出兩道的退刀槽,槽寬為1.3mm,退刀槽到mm軸徑處及至下端處必須留夠軸承安裝長度,故上端取19mm,下端取21mm。中間部分要用鍵連接蝸輪,因此取長些,蝸輪寬度為45mm,又為了滿足在同一箱體中蝸桿的要求,故中間部分長取80mm。上端mm的軸中間要銑出一個(gè)槽和其他軸配合,故應(yīng)大些。類比同類產(chǎn)品,與之配合的軸寬或軸徑為28mm,則它應(yīng)大一倍左右,在此取mm,要使配合平穩(wěn),此段長應(yīng)大些,但太大又增加廣告牌鋼板長度,與傳動機(jī)構(gòu)軸相比,此處取30mm。因?yàn)檩S即有軸向力,又有徑向力,故選用單列向心推力球軸承。3)軸上零件的軸向定位 軸和軸承的配合借過度配合來保證,蝸輪和軸的軸相定位靠平鍵來保證,查得鍵的剖面為b*h=8*84)選擇軸的材料該軸無特殊要求,因而用調(diào)制處理的45號鋼,由于軸因此該軸在剖面I右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。結(jié) 論本次設(shè)計(jì)的三面翻廣告牌的重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容為其傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在選定電動機(jī)的前提下，首先經(jīng)由帶傳動降低轉(zhuǎn)速，然后用渦輪蝸桿傳動大范圍的降低傳動比。最后經(jīng)由齒輪傳動精確的完成三面翻廣告牌的三棱柱的間歇翻轉(zhuǎn)。在這次設(shè)計(jì)中，帶傳動的設(shè)