水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)以及三維仿真2

1、摘 要蛋窩升降系統(tǒng)主要用于種蛋編號或測定其各項指標，種禽產(chǎn)蛋后離開蛋窩，蛋窩升起，使種蛋進入預定區(qū)域，然后蛋窩回位，不影響下一只種禽產(chǎn)蛋。設(shè)計過程包括零部件設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝分析、計算等，設(shè)計結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題在于蛋窩翻轉(zhuǎn)時的升降要平穩(wěn)，抬高的高度適宜，種禽產(chǎn)蛋過程中穩(wěn)固。在本論文中，參考了眾多升降機的結(jié)構(gòu)和動力，設(shè)計出符合本論文的機構(gòu)，并且對各零件機構(gòu)進行受力分析以及工藝分析，使其實現(xiàn)所要實現(xiàn)的功能。關(guān)鍵詞：自動升降 結(jié)構(gòu)設(shè)計 零部件設(shè)計 受力分析 工藝分析abstractnest egg lifting system is mainly used for egg number or the

2、determination of the indicators, to leave the nest after egg laying poultry, egg nest egg rises, make into a predetermined area, and then return the egg nest, not under the influence of a bird egg. the design process including parts design, structure design, process analysis and calculation, the key

3、 problem lies in the structural design of lifting nest egg when flipped to smooth, elevation height is appropriate, in the process of laying solid breeder. in this paper, with reference to the structure and dynamics of many lifts, designed in line with the organization, and all parts of the body for

4、ce analysis and process analysis, to achieve the functions to achieve.key words: analysis of the process; automatic lifting; structure design;parts design;stress analysis目 錄前言12設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù)22.1機械制造技術(shù)基礎(chǔ)22.2金屬工藝學22.3畫法幾何與機械制圖32.4互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)32.5可編程控制器原理及應用32.6實習經(jīng)歷和生活經(jīng)驗33文獻綜述53.1施工升降機結(jié)構(gòu)分析計算系統(tǒng)研究與開發(fā)53.2剪叉式液壓升降機

5、的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化53.3介紹兩種電動升降機裝置63.4 plc控制系統(tǒng)設(shè)計63.5機械設(shè)計中的材料的選擇和應用64總體方案的確定74.1機構(gòu)選型74.2其他部件的確定8理論分析及設(shè)計計算95.1零件校核95.2標準件校核126制造工藝分析146.1鑄造156.2機加156.3拋光156.4電鍍167技術(shù)經(jīng)濟分析168結(jié)論19參 考 文 獻2121前言論文主要是設(shè)計水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)及三維模擬，這是一個將自動化加入到水禽養(yǎng)殖的過程中，通過自動化設(shè)備來解放和發(fā)展生產(chǎn)力，由于一些列的自動化設(shè)備，能促使人能在不用通過現(xiàn)場觀察來了解水禽的生活狀態(tài)和身體情況。每個水禽都有自己的編號，通過產(chǎn)蛋房及里面的設(shè)

6、備來確定該水禽的產(chǎn)蛋情況以及可以通過該水禽產(chǎn)的蛋來分析水禽的身體狀況。投資養(yǎng)殖業(yè)，一個是大規(guī)模，另外一個是可持續(xù)。在目前的情況下，只要給與足夠的時間，國家養(yǎng)殖設(shè)備自動化必將快速發(fā)展，養(yǎng)殖設(shè)備自動化道路已融于我國發(fā)展方向，相信不久的將來會更加的普及2。針對設(shè)計要求，可以得知該設(shè)計過程會設(shè)計一系列的問題，考慮到蛋窩翻轉(zhuǎn)時的升降要平穩(wěn)，抬高的高度適宜，種禽產(chǎn)蛋過程中穩(wěn)固，平穩(wěn)的蛋窩翻轉(zhuǎn)使蛋能完好無損的從蛋窩傳送到滑道上。為了平穩(wěn)，我設(shè)想讓蛋窩翻轉(zhuǎn)角度適當減小，蛋窩升降機構(gòu)配合穩(wěn)定，各個工件的鏈接方式，通過螺絲、銷釘、軸承或者鍵等來鏈接。蛋窩與滑道的接觸部位盡可能的圓滑。抬高的高度是為了讓蛋下滑到底的

7、時候能使蛋不破損，因為蛋的大小存在差異，所以滑道的設(shè)計尺寸會偏大，為了防止蛋滑出滑道，所以滑道設(shè)計的盡可能的收攏，在滑道低端選擇圓弧以及其他材料來保證蛋的完整3。2設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù)在大學期間，因機械設(shè)計基礎(chǔ)及其自動化設(shè)計，接觸并學習了甚多有關(guān)機械的科目。對于水禽蛋自動升降系統(tǒng)這個機構(gòu)來說，可謂就是為了綜合這些知識點所創(chuàng)造的畢業(yè)設(shè)計題目。首先，我所構(gòu)想的這個升降系統(tǒng)是基于一定的背景的：1.水禽產(chǎn)蛋位置就是在我所設(shè)計的產(chǎn)蛋區(qū)，這個可以通過某些東西或者劇本設(shè)定；2.產(chǎn)房口設(shè)計是每次只能進一個，在里面有一個水禽的前提下其他水禽無法進入；3.產(chǎn)門設(shè)有感應器，一是感應到有水禽進入，讓系統(tǒng)進行特定的指令，二是

8、掃描出水禽“身份”，每個水禽都被套上一個標識。在水禽離開之后又是有系統(tǒng)做出特定的動作，并且將所收集的信息儲存下來。在此基礎(chǔ)下，我們所設(shè)計的水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)就能達到預期的效果：種蛋編號或測定其各項指標。以下就是在我大學四年所儲存的知識，位該設(shè)計提供了設(shè)計的依據(jù)。2.1機械制造技術(shù)基礎(chǔ)此科目的名字就表現(xiàn)出了我設(shè)計該系統(tǒng)的基礎(chǔ)依據(jù)來處，該書提到了機構(gòu)的組成和運動簡圖，機械設(shè)計的概論，現(xiàn)代設(shè)計法應用概述，常用機構(gòu)以及其他各類機構(gòu)，機構(gòu)的組合與應用，機械傳動（包含了帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等）。單此科目所涉及的內(nèi)容就可以大概的構(gòu)造出升降系統(tǒng)的機構(gòu)。水禽蛋窩自動升降，我采用鏈傳動，通過電機提供動力，將

9、蛋窩這整個結(jié)構(gòu)與鏈條鏈接，帶動蛋窩升降。有鏈條就會用到齒輪，然后通過螺絲將齒輪固定到升降板上，為了保證齒輪的活動能力，用了軸承與軸套，在蛋窩結(jié)構(gòu)中，通過合頁鏈接蛋窩與擋片，通過用彈簧來為蛋窩提供向上的力使蛋能停留在蛋窩中。2.2金屬工藝學 金屬工藝學是研究制造金屬機件的工藝方法學科。水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)的機構(gòu)零件，有些有其特定的金屬特性要求，而該門課所設(shè)計的就有金屬材料的基本知識；關(guān)于這些金屬所具有的特性，有哪些參數(shù)是比較突出顯著的；如何制造這些金屬并且通過一些方法來獲取自己想要的特性，比如鑄造，鍛造；涉及到金屬的熱處理，還有機械加工，以及表面處理（拋光、電鍍等），焊接和粘接等。對于水禽蛋窩自

10、動升降系統(tǒng)來說，選取的金屬材料應有怎樣物理參數(shù)才能滿足設(shè)計的要求，比如固定板、齒輪，就應該有硬度高，對于彈簧，就要韌性好；在金屬加工方面，比如水禽蛋窩和滑道，表面處理就比較苛刻，尤其是滑道，竟可能的通過拋光來實現(xiàn)其要求的表面粗糙度。2.3畫法幾何與機械制圖主要內(nèi)容有制圖基本知識和技能，投影和視圖包含了主視圖、俯視圖、側(cè)視圖以及剖視圖等，點、線、面的投影，零件圖、零件、裝配圖、部件的測繪等。在大一至大四期間，除了手繪圖紙，我們還學習了二維畫圖，運用的是auto cad,還有三維制圖，有proe,ug,所學的這些都是我完成水禽升降系統(tǒng)3d仿真的基礎(chǔ)。 2.4互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 這門課是我設(shè)計零件

11、圖所需尺寸公差等級的依據(jù)，這門課包含了圓柱公差與配合，讓我在設(shè)計的時候能設(shè)計出自己想要的配合（間隙、過渡以及過盈配合），長度測量基礎(chǔ)、形狀和位置公差及檢測，檢測手段多樣而且精度不一，表面粗糙度及檢測、滾動軸承的公差和配合、光滑工件尺寸檢驗及量規(guī)設(shè)計等內(nèi)容。在老師教我們的時候就說單單標注理想尺寸是不行的，只有有公差帶或者一些加工工藝的要求才能制造出來。即使是在實習期，也是深感選取尺寸公差和標注尺寸標注正確的重要性。2.5可編程控制器原理及應用 這本書介紹了可編程控制器的來源、現(xiàn)狀以及發(fā)展，我主要學習的系列三菱fx3u系列(fx3u，fx3uc，fx2n)為例，整體全書論述了可編程控制器的元件、構(gòu)

12、成原理、硬軟件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)等，以及控制系統(tǒng)的設(shè)計及編程方法，包括開關(guān)量控制、位置控制、模擬量控制、通信、數(shù)據(jù)i/o、網(wǎng)絡等方面的內(nèi)容。運用plc編程來控制水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)的控制，達到自己預期的效果。2.6實習經(jīng)歷和生活經(jīng)驗紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。其實，選這題很大一部分原因就是實習的期間，我去生產(chǎn)一線上接觸過設(shè)備。我的實習公司就是一家生產(chǎn)設(shè)備的，設(shè)備比較復雜，分很多個模組組成一臺機器，并且是通過plc來控制的。由該設(shè)備的一個模組升降馬達這塊讓我覺得跟我所選的題目特別的相似。每次新的體驗都會有不一樣收獲，第一次實習是參與生產(chǎn)，了解的是設(shè)備的組裝、調(diào)試，了解了一臺設(shè)備的整體性能和功能，

13、并且知道各種零件、如何組裝才能得到預期的運動效果；第二次實習則是有關(guān)水龍頭的生產(chǎn)設(shè)計及其工藝制程制作，雖然目前只是跟著同事學習，并未參與，但是也確確實實知道尺寸、設(shè)計過程是如此艱難，需要很多嚴謹?shù)牟襟E、反復的實 驗、不斷地改善才能達到量產(chǎn)的層次。3文獻綜述我在網(wǎng)上搜尋了很久，直接與水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)的研究是微乎其微的，所看的內(nèi)容幾乎都是大型的升降機、升降臺，都是屬于工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的升降，并未涉及關(guān)于像本課題所研究小質(zhì)量的升降，所以在此基礎(chǔ)上我擴大了我的搜索范圍，并且深入的探究了本論題，關(guān)于此設(shè)計的一些前人的研究成果、后期的發(fā)展方向，和類似系統(tǒng)的參照、對比，找出異同，引用可利用的觀念或技術(shù)，來

14、實現(xiàn)完成此設(shè)計任務。自動升降系統(tǒng)，很容易的想象到我們平日里乘坐的電梯。往大了說，跟升降臺也是類似，而本課題所研究的升降機，是關(guān)于垂直運送水禽蛋，所以原理感覺是類似，但是這個規(guī)模相對說是極其微小的。升降機是很多高空作業(yè)要用到的升降設(shè)備，升降機的種類較多，各自的特點和適用范圍也有所不同。3.1施工升降機結(jié)構(gòu)分析計算系統(tǒng)研究與開發(fā)施工升降機被用于垂直運輸建筑材料、人員和施工設(shè)備，故作為建筑施工現(xiàn)場的關(guān)鍵大型設(shè)備。其種類可分為固定式、車載式、車載式等。施工升降機作為垂直運送的機械，由本體、升降臺、起升機構(gòu)和貼墻結(jié)構(gòu)組成，當然還包安全設(shè)施和括控制系統(tǒng)。施工升降機工作原理：由葉片泵液壓油形成一定的壓力，經(jīng)

15、各種閥、濾油器等一系列功能閥進入液缸下端，使活塞運動，提升重物，上端回油經(jīng)換向閥回到油箱，完成一個周期，通過溢流閥進行調(diào)整額定壓力，通過壓力表讀取壓力表的參數(shù)。特點是保護措施齊全，籠內(nèi)承載空間大，安全穩(wěn)固，占地面積小，傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)輕巧等等4。3.2剪叉式液壓升降機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化剪叉式液壓升降機是液壓升降裝置，有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、維護方便等特點。該文獻中介紹了一組液壓缸推動一組剪叉臂的模型、一組液壓缸推動兩組剪叉臂的模型、一組液壓缸推動三組剪叉臂的模型。這樣看來其實該升降機的原理與施工升降機類似 5。電梯結(jié)構(gòu)鋼絲繩通過驅(qū)動裝置（曳引機）的曳引帶動，這樣可獲得轎廂和對重做上下運動。其方式分曳

16、引式和液壓式，此文介紹的是曳引式6。3.3介紹兩種電動升降機裝置本文講的是一個工作車間里面的實際問題，由此公司的機械化運動改進出了兩種電機升降裝置：電動葫蘆裝置、自動升降機。電動葫蘆裝置原理：從動輪裝載葫蘆的主軸上，主動輪與電動機的主軸相接，電源接通后主動輪帶動從動輪開始傳動，繩索通過從動輪帶動主軸轉(zhuǎn)動而開始升降。電動葫蘆具有體積較小，自身重量輕，操作容易。自動升降機原理：動力由電動機經(jīng)過主軸帶動了蝸桿與渦輪。渦輪與卷揚滾筒同時安裝在一根軸上，由軸承支撐著，渦輪的傳動帶動了卷揚滾筒轉(zhuǎn)動。這兩種升降機都是屬于工業(yè)用途的，主要是通過了解機構(gòu)、工作方式來實現(xiàn)水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)的設(shè)計7。3.4 pl

17、c控制系統(tǒng)設(shè)計水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)，從命題中就可以看出這是可控制的自動化系統(tǒng)，所以參照對比集中系統(tǒng)，選取適合本設(shè)計的系統(tǒng)。本文獻分析了影響plc控制系統(tǒng)的主要因素, 從原理、實現(xiàn)方式等方面進行分析和比較plc控制系統(tǒng)。本文從硬件和軟件兩個方面進行了具體的設(shè)計研究8。plc控制器數(shù)字量輸出類型分為繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出三種類型。plc系統(tǒng)具有可信賴、穩(wěn)定性、強大的功能、靈活易學、價格還便宜的特點9。3.5機械設(shè)計中的材料的選擇和應用機械材料的選擇是機械設(shè)計需要重視的首要問題，必須要按要求來選擇零件，同時，零件必須要符合要求。科學合理的機械材料能夠大大提升機械的使用率，提高機械的壽命。

18、在機械材料選擇方面首要考慮性價比，其次再是環(huán)保性。在選擇材料的時候一定要堅持材料的實用性和使用性原則，需要具體問題具體分析，據(jù)零部件的實際要求來選??；還有要根據(jù)材料自身載荷以及機械的載荷具體分析，防零部件到最后不能繼續(xù)使用；選用較低消耗的材料以及污染較低的材料；可循環(huán)利用回收原則。本文對機械設(shè)計材料的選用進行分析研究，得到以下結(jié)論：機械材料選用要以環(huán)保為基礎(chǔ)，堅持經(jīng)濟性，保證實用性13。基于這些選取原則，還有個人對材料的認知，以及這次畢業(yè)設(shè)計所需的要求，選擇鋼鐵作為主要的材料，銅或銅合金做一些特殊零部件。4總體方案的確定在文獻綜述中所查找的內(nèi)容，以及沒有寫出來的文獻，外加上本人的實習時的所見所

19、聞，以及生活常識，有了整體構(gòu)思和方案，確定了機構(gòu)參數(shù)、運動參數(shù)、標準件與常用件的選擇、非標準件的設(shè)計。對于水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)這個設(shè)計，其實我參照的最多的還是實習時所接觸的一種設(shè)備中的模組。在文獻中，前面幾篇都是大型的升降機，而且都工業(yè)機型，而且還是那種能左右橫移的，而有的文獻所提到的升降機構(gòu)則是從上面給與動力，更多的是屬于拉升效果。查了眾多升降機的機型，發(fā)現(xiàn)我所接觸的卷包機的其中一個模組：升降馬達模組適合此設(shè)計。升降馬達模組，是一種由電機提供動力的裝置，而且最為貼切的就是這個升降系統(tǒng)是屬于超小型的，對于水禽蛋升降運送，運用那種工業(yè)作業(yè)機械屬于殺雞用牛刀了。4.1機構(gòu)選型動力機：在動力選擇上，

20、我選擇交流ac感應/可逆電機。首先，升降就要求電機能正反轉(zhuǎn)，所選取的電機適用于頻繁的起動停止，或者正逆轉(zhuǎn)停止切換場合。電機殼藉由輸入電源電壓的調(diào)整達到簡易式的電機輸出與轉(zhuǎn)矩的調(diào)整。需要注意的就是該類電機為電容啟動運轉(zhuǎn)型，所以務必使用所附的電容器來讓電機起動運轉(zhuǎn)，電機起動后電容器也必須隨時保持連接狀態(tài)。傳動機構(gòu)：把動力從機器的某處傳遞到另一處的。根據(jù)原理不同，傳動方式可分為：流體傳動、機械傳動、電氣傳動與復合傳動。典型傳動機構(gòu)包括鏈傳動機構(gòu)、齒輪傳動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)渦輪蝸桿傳動機構(gòu)以及凸輪機構(gòu)14。在本設(shè)計中，行程短，不需要高速運轉(zhuǎn)，且電機工作階段不用擔心噪音影響到周圍。執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)使用電

21、力、電機或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動作用。機電一體化系統(tǒng)的核心，其基本特性有：可控制，人性化，小型化，集成性與高性能化。本設(shè)計的執(zhí)行機構(gòu)則是蛋窩與前板組合成的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)水禽蛋的上升下降，并且上升到一定高度的時候蛋會從蛋窩滾向滑道，從滑道運向指定的收集處?？刂蒲b置：控制裝置是能夠?qū)δ吃O(shè)備、裝置、機構(gòu)、參數(shù)等實現(xiàn)控制的裝置（設(shè)備）。蛋窩自動升降這個系統(tǒng)整體上采用的是plc控制，通過感應器提供信號給plc，在由plc控制給信號給繼電器，繼電器的通斷來提供電源給電機運轉(zhuǎn)，電機轉(zhuǎn)動帶動鏈條實現(xiàn)蛋窩的升降，繼電器作為該系統(tǒng)的直接控制裝置。4.2其他部件的確定水禽蛋滑道，該設(shè)計是通過水禽蛋自身重力，沿著滑道滑向

22、蛋收集處，因蛋的大小、表面粗糙度、蛋殼的硬度以及保證不破壞蛋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的要求，故設(shè)計的滑道首先蛋滑動的部位要較高的光滑度，垂直高度在保證水禽蛋能下落的情況下極可能低，在滑道與蛋收集處要有緩沖的裝置以及圓弧倒角的處理，為了防止蛋滑出去，滑道截面選取三分之二圓。在零件組裝的過程中大多數(shù)都是屬于螺絲螺母連接，對于要滾動的零件比如齒輪，其內(nèi)部用了軸承，前板與大板的相對位移用過零件圓軸的滾動來減小摩擦力。通過合頁以及彈簧來連接前板和蛋窩，使其在連接成為可改變角度的機構(gòu)，實現(xiàn)蛋窩的翻轉(zhuǎn)，從而使蛋從蛋窩滑向滑道。通過感應器來提供信號，讓plc接受信號作出相應的動作來控制整個升降系統(tǒng)。這些機構(gòu)系統(tǒng)選擇的確定，來

23、實現(xiàn)所需要的的功能：每次有水禽進入產(chǎn)蛋房，蛋窩處于靜止狀態(tài)，水禽在蛋窩上產(chǎn)蛋后或者感應器感應到水禽已離開，plc接到信號發(fā)出指令讓蛋窩以特定的速度開始上升，當?shù)案C上限感應器（前板與蛋窩大約成120°角）感應到時停止上升，此過程蛋從蛋窩轉(zhuǎn)移向滑道，當滑道感應器感應到有蛋經(jīng)過時蛋窩下降，plc接收到某編號水禽在某時間段產(chǎn)蛋，如果有需要還會對該蛋做出標識指明是該編號的水禽所產(chǎn)的蛋；或者在即使沒有產(chǎn)蛋但在特定的時間內(nèi)滑道感應器未感應到有蛋，蛋窩下降，給出信號plc做出判斷該編號水禽并未產(chǎn)蛋，當?shù)案C回到初始位置感應器給plc信號，產(chǎn)房可接待下一個水禽產(chǎn)蛋，使其過程有條不紊的進行。該系統(tǒng)能準確的

24、掌控各個水禽的產(chǎn)蛋情況，通過對水禽蛋的對比、分析以及對蛋對應的水禽查看分析，比人工收集蛋以及對水禽狀況的了解更加全面、準確。理論分析及設(shè)計計算通過眾多文獻和自己的經(jīng)驗，最終確定了設(shè)計的總體方案，而對于這個方案是否符合實際，能否實現(xiàn)想自己想要的效果或者或在實施的過程中又會遇到何種困難，都要做出理論的分析，通過設(shè)計計算，獲取數(shù)據(jù)來提供強有力的論據(jù)，證明設(shè)計的合理性、可靠性以及符合設(shè)計要求。在該階段，需要確定結(jié)構(gòu)參數(shù)、運動參數(shù)、標準件與常用件的選擇及強度校核、非標準件的設(shè)計計算及校核。由設(shè)計的圖紙、設(shè)計猜想以及設(shè)計題目提取參考參數(shù)：水禽蛋（以鴨子作為參考對象）重量：60g-70g；蛋窩上升下降速度：

25、v1=12m/min=0.2m/s;所選取的彈簧彈力系數(shù)k=70n/m，彈簧原長l=0.32m，當?shù)案C升到最大相知高度的時候蛋窩與前板成120°角，在蛋即將滑向滑道的時候此刻電機所需提供的力需要最大，彈簧的彈力，此刻上齒輪固定的螺絲受力；在上升或者下降的過程中彈簧的彈力；蛋窩上升下降的速度；蛋從滑道頂端滑向最底部的時候計算是否會磕壞蛋。鏈條強度、拉力計算蛋窩：聚乙烯材質(zhì)，密度為0.95g/cm³，根據(jù)我所設(shè)計的蛋窩的規(guī)格以及加上水禽蛋的重量計算可得蛋窩質(zhì)量m1=0.5kg；前板：鋼材，密度為7.85g/cm³，根據(jù)我所設(shè)計的前板的規(guī)格計算可得前板質(zhì)量m2=2.5k

26、g；大板：鋼材，因為力方面并未在哪里設(shè)計，故只需計算其硬度。電機座：鋁型材，電機與電機座通過螺絲緊固，電機座與大板也是螺絲緊固，一般來說，該結(jié)構(gòu)穩(wěn)固牢靠，沒有過多的力的計算。5.1零件校核齒輪：鋼材，需要高硬度，其齒屬于標準齒，嚴格意義上來說是鏈輪，其鏈輪齒數(shù)z=12,節(jié)距=12.7，齒頂圓直徑d=4cm。鏈條：與齒輪相互嚙合，從而起到傳動的作用。連接在鏈條上的結(jié)構(gòu)就會隨著鏈條運動而上升下降。鏈傳動公式：z1n1p=z2n2p等式左邊是主動輪的參數(shù)，右邊是從動輪的參數(shù)，z是齒數(shù)，n是每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，p是節(jié)距因從動輪與主動輪是統(tǒng)一規(guī)格，故從動輪n2與主動輪轉(zhuǎn)速n1關(guān)系n1=n2。上齒輪螺絲10x35

27、，齒輪內(nèi)套有軸承，之后套在該螺絲上，為了保證軸承良好的活動能力，加了軸套。下齒輪與電機上的旋轉(zhuǎn)軸連接在一起，兩齒輪之間由一條剛好與齒輪相嚙合的鏈條16。四個圓軸受到前板與蛋窩結(jié)構(gòu)作用力以及與大板的摩擦力（可忽略不計），8*110螺絲與鏈條鏈接，8*45與前板鏈接，保持前板的平衡。處于勻速上升或下降的時候?qū)椈桑ú挥嬜灾兀┦芰Ψ治觯篺彈y=m1g，又彈簧與前板、蛋窩成等腰直角三角形，直角邊l=30cm,f彈1=m1g=(0.5*10*2)7n當?shù)案C上升到上限的時候蛋窩與前板成120°角，此時分析彈簧彈力f彈2=kx， 圖1 彈簧常態(tài)受力分析圖2 彈簧拉伸受力分析由數(shù)學三角形法則得 x=

28、(2*（3/2）*30-32)cm 20cm故 f彈2=（0.2*70）n=14n前板與蛋窩總重m=3kg,由蛋窩上升速度v1=0.2m/s,可知鏈條速度v2=v1=0.2m/s，由線速度公式=2rn得n=v1/2r =(0.1/(2*0.02) r/s0.8r/s由于本設(shè)計鏈條傳動比為1:1，故電機轉(zhuǎn)速為n電=n=0.8r/s。由前板與蛋窩組成的結(jié)構(gòu)以及與鏈條鏈接的零件、摩擦力等，統(tǒng)一換算成鏈條對上齒輪的拉力 f拉=（m1+m2+m余）g+f齒+f軸50n轉(zhuǎn)矩公式：t=9950p/n其中p表示功率，單位是kw，n表示轉(zhuǎn)速，單位r/min，9950是常數(shù)；又力矩公式：m=f×l，其中

29、m是力f對轉(zhuǎn)動軸o的力矩，單位是n*m,l表示力臂，單位是m，凡是使物體產(chǎn)生逆時針方向轉(zhuǎn)動效果的，定為正力矩，反之為負力矩。由此公式得p=f×r×n×60×1000/9950 10w又功率p=fv,p雖為瞬時功率，但是蛋窩勻速上升，故p瞬=p額，f為作用力,v為物體運動速度。故電機的工作功率 p=f拉×v=50n×0.2m/s =10w當?shù)案C上升到最大上限的時候，此時f拉=f拉+f彈3，f彈3=（f彈2-f彈1）×3/2，得f拉56n，此時電機的工作功率為電機的最大功率，pmax= f拉×v =56n×0

30、.2m/s =11.2w故選取電機型號為8r25s(b)-2，其電壓規(guī)格單相220/230v，電容器規(guī)格2f/450v，功率25w。在此設(shè)計的結(jié)構(gòu)中，所用的螺絲螺母以及鏈條都是標準件，所采用的軸承是帶邊軸承，標準件，鏈輪的設(shè)計也是依據(jù)國標所涉及。鏈條特性和重要指標：拉力：國標iso9633 2001:8000n（約816kg）；小軸嵌合力：國標iso9633 2001:780n(約80kg)；剛性以及耐磨耗，由上面計算確定電機的型號可知，鏈條符合拉力和小軸嵌合力要求。校核鏈輪的強度：鏈輪齒數(shù)和z總=z1+z2=24，所選取的鏈條節(jié)距p=12.7,中心距a=500mm,鏈條速度v=0.2m/s，

31、設(shè)計功率pd=ka×p,其中ka為工作情況系數(shù)，取ka=1，有效圓周力 ft=1000pd/v=(1000×12/1000/0.2)=60n，滾子鏈的靜強度計算:鏈條極限拉伸載荷q=124600n，鏈條靜強度n=q/ft =124600/60 20763，滿足強度要求。5.2標準件校核受剪切螺栓聯(lián)接：其受力特點為螺栓守在前后不許要預緊，橫向載荷靠螺栓桿與螺栓孔壁之間的相互擠壓傳遞。擠壓強度條件：p= f /(do×lmin)p剪切強度條件：= f/(do2/4) lmin孔壁與螺栓桿擠壓面的最小高度，單位為mm，設(shè)計時應使lmin1.25do,表1 螺栓聯(lián)接的許用

32、應力和安全系數(shù)聯(lián)接情況受載情況許用應力和安全系數(shù)s松聯(lián)接軸向靜載荷= s/s。s=1.2-1.7(未淬火鋼取小值)緊聯(lián)接軸向靜載荷橫向靜載荷= s/s。控制預緊力時s=1.2-1.5不控制預緊力時，s查表7.9鉸制孔用螺栓連接橫向靜載荷 = s/2.5。被聯(lián)接件未鋼時，= s/1.25；被聯(lián)接件未鋼時，p= b/2-2.5橫向變載荷 = s/3.5-5p按靜載荷的p值降低20%-計算由上述公式，可校核上齒輪的強度，計算時應以最大應力計算，故f=56n，do=10mm,lmin=2mm, p= s/s,式中s表示安全系數(shù)，s表示極限屈服強度，查表得s =900mpa,s=1.25,即p=（900

33、/1.25）mpa= 720mpa，p= f /do×lmin =56/（10×15） =2.8mpa<p剪切強度: = s/s,s=2.5，得=360mpa,= f/(do2/4) =56/(×10×10/4)mpa =0.71mpa<故齒輪上的螺絲符合強度要求。表2 緊螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)s（不控制預緊力時）材料靜載荷變載荷m6-m16m16-m30m30-m60m6-m16m16-m30碳素鋼合金鋼4-33-22-1.310-6.56.55-44-2.52.57.5-55對于螺栓組m8×110進行強度校核：f=28n，do=8m

34、m,lmin=8mm，p= s/s =（640/1.25）mpa = 512mpa，= s/s =(640/2.5) mpa=256mpa,p= f /do =3.5 mpa<p= f/(do2/4) =0.56 mpa<故聯(lián)接鏈條的兩個螺絲符合強度要求。對固定馬達座的螺栓組進行強度校核：f=25n，do=8mm,lmin=2mm，p= s/s =（640/1.25）mpa = 512mpa，= s/s =(640/2.5) mpa =256mpa,p= f /do =3.125 mpa<p= f/(do2/4)=8 mpa<故聯(lián)接鏈條的兩個螺絲符合強度要求18。6制造

35、工藝分析把原材料、半成品加工成成品的生產(chǎn)過程叫機械制造加工，其囊括了產(chǎn)品的圖紙設(shè)計、工藝過程的規(guī)劃、購買原材料、機械加工與熱處理等一系列工序，其中工藝又細分為樣品制作計劃、工藝試做、工裝制作與改善、量試準備、量試執(zhí)行和量試檢討。工藝在生產(chǎn)過程中占據(jù)了最重要的地位，其包括了鍛壓、鑄造、沖壓、焊接、機加工、熱處理、裝配和試驗等。巧的是，我目前所在的的部門是生產(chǎn)技術(shù)中心，職能就是對這些工藝制作sop，標準化設(shè)計。雖然只是剛來沒多久，但是一件產(chǎn)品從設(shè)計到樣品的制作過程。機械制造工藝目前在全球表現(xiàn)出自動化、環(huán)?；?、網(wǎng)絡化、虛擬化及全球化的發(fā)展趨勢。就本設(shè)計而言，大部分零件都是屬于鋼材，不同零件要求不一樣

36、，所以鋼材也有所區(qū)分。在此，我就根據(jù)制造過程分成：鑄造、機加、拋光、電鍍四大塊。6.1鑄造鍛鋼和不定期的形式，將復雜的室內(nèi)使用。metallschmieden可用于schmelzporosität等缺陷消除在熔化過程的組織優(yōu)化，得到一個完整的metallfluss。因此，鍛件的機械性能一般鑄件的材料相同的材料的überlegen.die鍛造材料主要成分的各種碳鋼、legierungsstahl。schmiedeverfahren包括自由鍛造，鍛造連桿，和具體的ringrollen而不是偽造的。而對于聚乙烯這種材質(zhì)，直接購買原材料，之后通過數(shù)控車床進行加工，得到自己想要的外形

37、，或者可以通過3d打印來制作。6.2機加對于制造工藝第一步鑄造出來的材料，進行機加工。重鑄、壓鑄方法等到材料需要先去毛邊。在我目前所了解的壓鑄、重鑄工藝，先是要根據(jù)產(chǎn)品進行設(shè)計模具，由于熱脹冷縮的原因所以會在模具的型腔里面構(gòu)造槽，金屬液冷卻收縮的時候由槽里面原料補充，這樣就不會產(chǎn)生所生產(chǎn)產(chǎn)品有缺陷。有了這些槽就產(chǎn)生了更多的余量，所以在機加工前需要進行切邊。6.3拋光在我目前的公司，拋光的目的是為使鋅合金拋光品在工藝尺寸設(shè)計時有據(jù)可依,以保證其表面處理后尺寸符合產(chǎn)品設(shè)計要求。 遵循不同表面處理工藝統(tǒng)一尺寸的原則: 考考同一拋光品會用於不同表面處理顏色，雖然不同表面處理顏色的膜厚有所不同，但為方便

38、製程物料管理，拋光品受表面處理膜厚影響的尺寸不因應不同的表面處理工藝加以區(qū)分，須兼顧到所有表面處理。烤漆對於膜厚較厚的工藝、如烤漆，必要時在重點尺寸部位採取隔離的方式。遵循表面處理工藝優(yōu)先原則:由於表面處理膜厚的影響因素較多, 膜厚的波動幅度較大,故拋光品工藝尺寸設(shè)計時在成形、機加、拋光制程能力足夠時,盡量將公差留給表面處理製。遵循風險原則：程拋光品工藝尺寸設(shè)計應考考表面處理膜厚會在理論最大值和理論最小值(內(nèi)部尺寸最小值為0)之間波動。遵循內(nèi)外區(qū)別的原則：根據(jù)表面處理時工件內(nèi)外膜厚不同的程度區(qū)分為以下情形:1)超強:外部(或內(nèi)部)與相接面成直角或銳角的部位, 膜厚超出正常值；2)強: 外部與連

39、接面有過渡倒角或圓角部位, 膜厚正常值；3)中:與表面相近的開放沉孔或平面, 膜厚減半；4)弱:深孔或平面.不考考膜厚。我接觸過砂輪、麻輪以及布輪，根據(jù)不同材質(zhì)和表面情況有不同的加工方法，而且根部不同的粗糙度要求選取不同轉(zhuǎn)速的輪依次進行加工。320#以上屬于精拋，240#及以下屬于粗拋。6.4電鍍電鍍是最神奇的一個步驟，在通過好幾個不同的水池后完成電鍍，使金屬表面得到自己想要的顏色已近物理屬性。電鍍分了好幾課，有關(guān)于材質(zhì)的分類，還有不同顏色也有不同課。在電鍍課看著從金屬本質(zhì)顏色演變成客戶所需要的顏色，其中的化學變化以及全自動過程無一不開闊著自己的視野。7技術(shù)經(jīng)濟分析技術(shù)經(jīng)濟分析是指對各種技術(shù)方

40、案進行的計算、比較與論證。其目的就是為了選擇最優(yōu)方案。技術(shù)經(jīng)濟分析方法主要有調(diào)查研究：搜集數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)實際的問題。：在調(diào)查的基礎(chǔ)上進行經(jīng)濟、數(shù)學計算。論證分析：通過對綜合的資料、影響因素和計算結(jié)果的整體分析，從而作出科學評價。技術(shù)經(jīng)濟分析就是比較不同工藝方案的生產(chǎn)成本，選出最合適的方案。生產(chǎn)成本指生產(chǎn)一個零件或者一部設(shè)備所必須的一切費用，含有與工藝過程直接有關(guān)的費用與無關(guān)的費用。零件全年工藝成本：s年=vn+c，單件成本：s單=v+c/n在a圖中，a是小批量，b為大批量，a、b之間為中批量。年產(chǎn)量越大，單件成本越低，當n，s單v。圖3 單件成本與產(chǎn)量之間的關(guān)系圖4 投資定值時單件成本與

41、產(chǎn)量之間的關(guān)系在b圖中，不變費用c年為投資定值，無論生產(chǎn)數(shù)量多少其值不變。s年卻隨著產(chǎn)量n的增加而增加，s與n成正比。圖5 年產(chǎn)量與方案對于工藝方案基本投資相近或在現(xiàn)有的情況下，可以比較工藝成本。工序基本相同的可比較單件成本，相差甚遠的比較全年工藝成本。方案好壞與零件年產(chǎn)量有關(guān)。工藝成本相同時的年產(chǎn)量為臨界年產(chǎn)量nk,若nnk，選，若nnk，選。8結(jié)論對于大學這四年來說，畢業(yè)設(shè)計是一次異常難得機會，讓我們能理論結(jié)合實際進行設(shè)計。通過這次水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)的設(shè)計和三維圖，讓我不再是對單純的理論知識學習，而且大學四年所學科目繁多，卻又沒機會結(jié)合這些所學科目，實際設(shè)計與理論結(jié)合讓我所學科目都在此派

42、上了用場，鍛煉了我的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際問題的能力，與此同時也更加熟練的運用軟件，提高我查閱文獻資料、設(shè)計規(guī)范等專業(yè)能力水平。正如學校讓我們寫畢業(yè)設(shè)計所要求的那樣，設(shè)計的意義在于訓練我們進行資料查新、文獻檢索與歸納概括的能力。我通過水禽蛋窩自動升降系統(tǒng)設(shè)計與三維仿真研究工作，使我對機器的工作原理和設(shè)計過程有比較深刻的理解，在以后的工作中能因本次設(shè)計獲益匪淺。該設(shè)計的意義在于綜合應用四年來所學知識，獨立完成一臺機器的設(shè)計，既是對學生所學知識的鞏固與拓展，也是對綜合能力的考核與檢驗。畢業(yè)設(shè)計作為一個學期的任務，本身就比較繁瑣復雜，但卻更能由真正的收獲。各種機械結(jié)構(gòu)選用，零部件的安裝方式方法，設(shè)計

43、所需傳動的選擇，電機標準件的選擇等等，都是隨著設(shè)計的不斷深入而更加的熟練。與導師的溝通交流讓我能理智的選題，通過導師充分的講解，以及自己所提的問題所給的答案，讓我在設(shè)計之初就能有一個大致的概念。之后再一步步的設(shè)計過程中，凡是又無法解決的問題都會跟導師請教。對于自己大致的概念在一步一步的進行設(shè)計的時候，突然就發(fā)現(xiàn)些部分跟自己所想的不太一樣，不那么容易實現(xiàn)或者說不太符合實際。就是蛋窩中的蛋如何運送到滑道中，在此我想過將蛋窩底部設(shè)個門，由氣缸控制，升到指定位置控制氣缸，將蛋從蛋窩中送至滑道；也想過用類似機械手將蛋夾移，但是后來選了最簡單，也就是此次的設(shè)計方案。對于有些矛盾，讓我很難做出解決的方案，這也就讓我意識到，一次完美的設(shè)計