裝配圖電冰箱升降平臺(tái)設(shè)計(jì)
裝配圖電冰箱升降平臺(tái)設(shè)計(jì),裝配,電冰箱,升降,平臺(tái),設(shè)計(jì)
電冰箱升降平臺(tái)設(shè)計(jì)
作者姓名：專業(yè)班級(jí)：
指導(dǎo)老師：
摘 要
電冰箱是現(xiàn)代人們生活必需的家用電器，和大部分的工業(yè)產(chǎn)品一樣，在批量化生產(chǎn)的過程中，電冰箱的制造也是流水線的。一般的工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)中必須保證一道工序向下一道工序的轉(zhuǎn)移連接，然而生產(chǎn)活動(dòng)常常局限于生產(chǎn)場地、技術(shù)要求以及裝配工藝等各種條件的限制，這一系列的問題促使人們不斷完善現(xiàn)代流水制造業(yè)產(chǎn)品線的機(jī)械化、自動(dòng)化甚至智能化。比如當(dāng)對(duì)某一產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)在不同工序段有不同高度要求時(shí)，人們引入了“升降設(shè)備”，本設(shè)計(jì)就是針對(duì)于電冰箱生產(chǎn)線的升降環(huán)節(jié)展開一系列設(shè)計(jì)。對(duì)于一種機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)而言，首先必須了解產(chǎn)品的作用和意義，因此對(duì)市場要有必要的調(diào)查和了解，比如常用電冰箱的尺寸、重量以及材料種類，同時(shí)要切合實(shí)際地考察企業(yè)的產(chǎn)能要求、生產(chǎn)節(jié)拍和勞動(dòng)效率。進(jìn)而對(duì)應(yīng)列出出合理尺寸以及工作條件的“升降設(shè)備”初步要求，以此為本設(shè)計(jì)的大綱。按照此要求，通過機(jī)械原理設(shè)計(jì)，一一進(jìn)行草圖繪制、運(yùn)動(dòng)分析、力學(xué)校核，結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際選擇出最優(yōu)的方案。以此為藍(lán)本再進(jìn)行CAD圖紙制作，材料確定以及動(dòng)力確定。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，可以通過生活工作實(shí)踐，總結(jié)改進(jìn)方案，盡可能將最終成果最優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：流水線 升降設(shè)備 設(shè)計(jì)
Design of refrigerator lifting platform
Abstract：Refrigerator is the modern people living necessary household appliances, like most of the industrial products, in the process of mass production, refrigerator manufacturing and assembly line. General industrial products must ensure that the procedure in production procedure, the transfer of the down connection, but production activities are often limited to the production site, technical requirements as well as the assembly process and so on various constraints, this a series of problems, people constantly improve mechanization, automation and intelligence of modern water manufacturing product line. Such as when a product production in different processes with different height requirements, people "lifting equipment is introduced, the design is in the refrigerator production line of the elevator link launched a series of design. For a kind of mechanical equipment design, must first understand the function and significance of the product, so the market should have the necessary investigation and understanding, such as common refrigerator size, weight and material types, at the same time to practical studies on enterprise capacity requirements, production rhythm and labor efficiency. Thus corresponding to list out the reasonable size and working conditions for "lifting equipment" preliminary requirements, in order for this design outline. According to this requirement, through the principle of mechanical design, sketch map, motion analysis, mechanical checking one by one, in combination with actual production life choose the optimal solution. As a blueprint for the CAD drawings, materials and power. Throughout the design process, can pass life practice, summarizes the improvements, as far as possible to optimal outcomes.
Key words：assembly line,lifting equipment,design
目 錄
第1章 前言 1
第2章 設(shè)計(jì)概要說明 3
2.1設(shè)計(jì)目的 3
2.2預(yù)計(jì)生產(chǎn)指標(biāo) 3
2.3升降平臺(tái)設(shè)計(jì)原則 3
第3章 升降機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì) 4
3.1預(yù)期成果簡述 4
3.2升降機(jī)機(jī)構(gòu)方案對(duì)比 4
3.3升降平臺(tái)分析 9
3.4驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 14
結(jié)論 19
致謝 20
參考文獻(xiàn)： 21
成都理工大學(xué)2015屆學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）
第1章 前言
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，升降機(jī)作為工程機(jī)械中一種實(shí)用有效的組成部分，它被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)場所。追述升降機(jī)的歷史，我們可以直觀地看到，從最早的人力、畜力以及水力到如今液壓結(jié)合電力為主要的動(dòng)力來源，從單純的繩索提物到后來的滑輪操作再到現(xiàn)在剪叉式升降機(jī)、套筒式升降機(jī)、升縮式升降機(jī)、折臂式升降機(jī)、升縮臂式升降機(jī)?？梢赃@么說“對(duì)垂直運(yùn)送的需要”是伴隨著人類文明進(jìn)程的每一刻。
“現(xiàn)代升降機(jī)”，更準(zhǔn)確地描述它是十九世紀(jì)蒸汽機(jī)發(fā)明之后的產(chǎn)物。第一臺(tái)液壓升降機(jī)誕生于1845年，當(dāng)時(shí)人們使用的傳動(dòng)件為水。到了1853年，美國人發(fā)明自動(dòng)安全裝置，大大地提高了“鋼纜曳引升降機(jī)”的安全性能 。從這之后，人們廣泛地在生產(chǎn)生活中使用升降機(jī)。一開始升降機(jī)的動(dòng)力是“蒸汽”，因此在帶有升降機(jī)的大廈必須要有一個(gè)鍋爐房。等到了1880年，德國人“西門子”發(fā)明使用電力的升降機(jī)，其機(jī)械性能和普及度從此得到了極大的發(fā)展。 張喜.超高層施工電梯支撐體系內(nèi)力及穩(wěn)定分析,2011.
而在中國，上海是第一個(gè)引入升降機(jī)的城市。早在在1907年，當(dāng)時(shí)六層高的匯中飯店安裝了升降機(jī)，即電梯。隨著時(shí)間的發(fā)展和變化，如今我國也成為了升降機(jī)的主要生產(chǎn)國之一。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的升降機(jī),產(chǎn)品型號(hào)各異，提升高度從幾米到百米不等?？梢哉f升降機(jī)已經(jīng)廣泛用于工業(yè)安裝、廠房維護(hù)、倉庫、設(shè)備檢修物業(yè)管理、機(jī)場、車站、港口、化工、機(jī)械、醫(yī)藥、電子電力等方方面面。 起重運(yùn)輸機(jī)械,2001.
電冰箱是現(xiàn)代人們生活必需的家用電器，和大部分的工業(yè)產(chǎn)品一樣，在批量化生產(chǎn)的過程中，電冰箱的制造也是流水線的。一般的工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)中必須保證一道工序向下一道工序的轉(zhuǎn)移連接，然而生產(chǎn)活動(dòng)常常局限于生產(chǎn)場地、技術(shù)要求以及裝配工藝等各種條件的限制，這一系列的問題促使人們不斷完善現(xiàn)代流水制造業(yè)產(chǎn)品線的機(jī)械化、自動(dòng)化甚至智能化。比如當(dāng)對(duì)某一產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)在不同工序段有不同高度要求時(shí)，人們引入了“升降設(shè)備”，本設(shè)計(jì)就是針對(duì)于電冰箱生產(chǎn)線的升降環(huán)節(jié)展開一系列設(shè)計(jì)。對(duì)于一種機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)而言，首先必須了解產(chǎn)品的作用和意義，因此對(duì)市場要有必要的調(diào)查和了解，常用電冰箱的尺寸、重量以及材料種類，同時(shí)要切合實(shí)際地考察企業(yè)的產(chǎn)能要求、生產(chǎn)節(jié)拍和勞動(dòng)效率。進(jìn)而對(duì)應(yīng)列出出合理尺寸以及工作條件的“升降設(shè)備”初步要求，以此為本設(shè)計(jì)的大綱。按照此要求，通過機(jī)械原理設(shè)計(jì)，一一進(jìn)行草圖繪制、運(yùn)動(dòng)分析、力學(xué)校核，結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際選擇出最優(yōu)的方案。以此為藍(lán)本再進(jìn)行CAD圖紙制作，材料確定以及動(dòng)力確定。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，可以通過生活工作實(shí)踐，總結(jié)改進(jìn)方案，盡可能將最終成果最優(yōu)化。
設(shè)計(jì)之初的第一方案是剪叉式升降機(jī)，也就是剪式升降機(jī)?！凹羰缴禉C(jī)”為剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)，類似剪刀。這樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)使其升降有十分高的穩(wěn)定性，另外它還具有款或的作業(yè)平臺(tái)以及較好的承載能力，這讓人們高空作業(yè)范圍變得更大、而且適合多人同一時(shí)間作業(yè)。[1]從而使作業(yè)效率更高，同時(shí)安全更有保障。而導(dǎo)軌式升降機(jī)對(duì)場合要求比較高，因?yàn)槠渥陨硪簤合到y(tǒng)的大小比較難解決狹小空間中使用這種升降設(shè)備。
“剪叉式機(jī)構(gòu)”具有兩種工作狀態(tài)，分別是收納狀態(tài)和展開狀態(tài)，在其不被使用的時(shí)候，它可以收縮成體積以便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，在其使用的時(shí)候，它可以迅速方便地展開成型，這樣縮短了搭建時(shí)間，從而提高了工作效率。在實(shí)際的生產(chǎn)生活中它主要被用于輸送在不同高度生產(chǎn)流水線上的武平，并和叉車等搬運(yùn)車輛配套，從而了實(shí)現(xiàn)快速裝卸貨物，達(dá)到了提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的效果。但是任何選擇有它的長處，則必然有它的短板。剪式升降平臺(tái)任然相對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在制作精度調(diào)試和后期維護(hù)上有一定的難度，這對(duì)于工人的技能專業(yè)程度要求很高。同時(shí)剪式機(jī)構(gòu)用到的材料中并不全是剛性材料，其中在傳動(dòng)件上須采用更有風(fēng)險(xiǎn)的“繩索件”，而所有的剪式機(jī)構(gòu)用到的材料必須保證其在最惡劣的工況下，最大應(yīng)力都不能超過材料的許用應(yīng)力，這是保證剪式升降平臺(tái)整體實(shí)現(xiàn)其功能的必備條件。 王愛彬.車輛工程,2010.
這無疑降低了其工作能力，變相增加了平臺(tái)成本。
第二方案，“偏心輪式機(jī)構(gòu)”。偏心輪指裝在軸上的圓形零件，它的軸孔并非圓心，而是偏向一邊。它的運(yùn)動(dòng)原理是指它在繞“軸孔”旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)往復(fù)產(chǎn)生一個(gè)高低的高度差，類似凸輪機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到升降的作用。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，以旋轉(zhuǎn)為驅(qū)動(dòng)條件，而這種驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中十分常見。[10]另外偏心輪制造標(biāo)準(zhǔn)簡明，模具單一，以離心澆鑄制造毛培，其次進(jìn)行車削粗、精加工。材料選擇則選擇耐磨高硬度兼具韌性的高力黃銅。整體設(shè)計(jì)的難度和后期使用的便捷性、實(shí)用性都得到了保障。
第2章 設(shè)計(jì)概要說明
2.1設(shè)計(jì)目的
該設(shè)計(jì)為電冰箱生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品打包流水線中一部分環(huán)節(jié)，通過該升降平臺(tái)來提升電冰箱，使之改變高度輸送至下一個(gè)生產(chǎn)包裝環(huán)節(jié)。通過該平臺(tái)設(shè)計(jì)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
2.2預(yù)計(jì)生產(chǎn)指標(biāo)
表2-1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
生產(chǎn)能力
200萬 臺(tái)/年
工作制度
3 班
生產(chǎn)節(jié)拍
15臺(tái)/分鐘
工人數(shù)量
200 人
勞動(dòng)生產(chǎn)率
1萬 臺(tái)/(人·年)
2.3升降平臺(tái)設(shè)計(jì)原則
1、 保證傳送帶工作節(jié)拍與裝配線同步；
2、 保證產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性；
3、 操作簡單便利。
第3章 升降機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)
3.1預(yù)期成果簡述
1、設(shè)計(jì)一臺(tái)能高速度地將電冰箱裝上平板車的升降機(jī)，確保電冰箱升降過程安全，平穩(wěn)、省力、高效地運(yùn)到平板車上。在這個(gè)升降平臺(tái)中，對(duì)關(guān)鍵的零件進(jìn)行受力分析，對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析以及對(duì)驅(qū)動(dòng)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。從機(jī)械原理、力學(xué)校核以及創(chuàng)新點(diǎn)處進(jìn)行探討和研究。從而對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)以來相關(guān)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行綜合系統(tǒng)性的重復(fù)學(xué)習(xí)和應(yīng)用。比如利用工程力學(xué)和材料力學(xué)所學(xué)載荷強(qiáng)度校核、彎矩、扭矩、剛度、和材料結(jié)構(gòu)；通過材料力學(xué)和工程力學(xué)中的用失效應(yīng)力除以安全系數(shù)，就可以得到許用應(yīng)力[σ]便可以建立強(qiáng)度條件：σ ≤ [σ] ，選擇合適的材料。
2、結(jié)合工作實(shí)習(xí)的實(shí)際情況，將工作中的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)以致用，用以踐學(xué)的目的。為接下來的學(xué)習(xí)工作提供一個(gè)有效的過渡。提高個(gè)人工作的業(yè)務(wù)能力和水平。
3、完成裝配圖及主要零件圖。
3.2升降機(jī)機(jī)構(gòu)方案對(duì)比
3.2.1單剪式升降平臺(tái)
圖3-1 單剪式升降平臺(tái)草圖
分析：
以整個(gè)系統(tǒng)作為考慮的平衡系統(tǒng)。由于AC、BD桿為剛體，其長度不變，而A、B、C、D、E為光滑鉸鏈，約束反力不考慮。因此主動(dòng)力只有：重力Q，推力P和滑塊B的摩擦阻力F。
以A為原點(diǎn)，建立X、Y坐標(biāo)系，如圖2-1所示：
B點(diǎn)坐標(biāo)：
M點(diǎn)坐標(biāo)：
將以上二式變化成：
主動(dòng)力在坐標(biāo)軸上的投影為：
由，設(shè)B上的正壓力為N
3.2.2多剪切式升降平臺(tái)
圖3-2 雙剪式升降機(jī)草圖
受力分析同“3.2.1單剪式升降平臺(tái)”類似，其外加力：
3.2.3T型架滑輪式升降平臺(tái)（π型架滑輪式升降平臺(tái)）
圖3-3 T型架子升降平臺(tái)草圖
（多臺(tái)）
3.2.4房梁架滑輪式升降平臺(tái)
方案類似“3.2.3T型架滑輪式升降平臺(tái)（π型架滑輪式升降平臺(tái)）”，只是將滑輪安裝件安置于車間房梁上。
3.2.5剪式—滑輪升降平臺(tái)
P
α
Q
圖3-4 剪式—滑輪升降平臺(tái)草圖
圖3-5 滑輪力分析
由3.2.1“單剪式升降平臺(tái)”的計(jì)算，并考慮直接提升設(shè)次力為N
升降平臺(tái)的懸掛系統(tǒng)又撓性鋼絲繩組成，由升降平臺(tái)的慣性引起的附加力矩對(duì)機(jī)構(gòu)影響不大。
3.2.6偏心輪機(jī)構(gòu)升降平臺(tái)
N
N
H
h
圖3-6 偏心輪升降平臺(tái)草圖
偏心輪指裝在軸上的圓形零件，它的軸孔并非圓心，而是偏向一邊。在電冰箱的打包生產(chǎn)線上，為了電冰箱在移動(dòng)過程中穩(wěn)定，電冰箱在傳送帶上的放置是“臥式”的，一般電冰箱“躺臥”時(shí)的高度不超過“0.5m”，這和平時(shí)生活中我們看到的升降舞臺(tái)的升降高度一樣。因此可以設(shè)計(jì)和升降舞臺(tái)類似的以“偏心輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)”為原理的升降平臺(tái)。
如草圖2-5所示，在偏心輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，只要做到以下高度升降要求即可完成對(duì)電冰箱生產(chǎn)線升降平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求“H-h≥0.5m”，這樣的偏心輪在日常生產(chǎn)生活中不常見，但在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我所在實(shí)習(xí)的“嘉善金春機(jī)械有限公司”生產(chǎn)過程中有類似訂單要求、甚至更大尺寸要求的偏心輪加工訂單。
運(yùn)動(dòng)過程：
設(shè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)偏心輪恒角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則隨著偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心和接觸件的距離產(chǎn)生變化，從而達(dá)到起升下降的作用。因此驅(qū)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩M恒定，抬升接觸面壓力N差生變化。
3.2.7 方案確定
比較分析了以上六種方案，方案五、方案六都可以選擇。因?yàn)榉桨肝濉凹羰健喩灯脚_(tái)”綜合了方案一、二、三、四的優(yōu)點(diǎn)，相比運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，剛性好，升降過程中兩端里的變化小等特點(diǎn)。而方案六在運(yùn)動(dòng)過程中偏心輪旋轉(zhuǎn)中心和重心之間長度不發(fā)生變化因而它系統(tǒng)最穩(wěn)定，另外其結(jié)構(gòu)完整簡單，運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)清晰，剛性最佳等特點(diǎn)。再根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)要求結(jié)合實(shí)習(xí)工作的實(shí)際情況，我選擇方案六作為本次設(shè)計(jì)的最終方案。
3.3升降平臺(tái)分析
3.3.1 起升機(jī)構(gòu)載荷特點(diǎn)
1、為恒轉(zhuǎn)矩—升降平臺(tái)起升或下降時(shí)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上由偏心輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量產(chǎn)生的力矩方向不變，切轉(zhuǎn)速恒定，且偏心輪旋轉(zhuǎn)中心和重心之間長度不發(fā)生變化，只與它們之間的角度變化有關(guān)。
2、為位能負(fù)載—偏心輪機(jī)構(gòu)提升平臺(tái)時(shí)是阻力負(fù)載，即各種負(fù)載之和這算到軸上的轉(zhuǎn)矩的方向與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)折算到軸上的方向相反；偏性輪機(jī)構(gòu)下降平臺(tái)時(shí)是動(dòng)力負(fù)載，即各種負(fù)載之和折算到軸上的轉(zhuǎn)矩方向與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)折算到軸上的方向相同。
3、升降平臺(tái)的支撐懸掛系統(tǒng)為剛性的板件，但接觸面面積小（相切），且采取潤滑處理。因此由此引起的附加力矩對(duì)機(jī)構(gòu)影響不大。
4、在實(shí)際生產(chǎn)中，升降平臺(tái)啟動(dòng)和它的制動(dòng)時(shí)間相比其穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)間相十分短暫的。因此，可得穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的起升載荷作為機(jī)構(gòu)的計(jì)算載荷。
3.3.2材料的選擇
40Cr是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)使用范圍最廣的鋼之一，“40Cr”是GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)。它具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性以及低的缺口敏感性。同時(shí)它的淬透性良好，切削性能優(yōu)秀，當(dāng)其硬度達(dá)到HB174～229時(shí)，相對(duì)切削加工性為60%。所以該鋼在實(shí)際生產(chǎn)生活中適合于制作中型塑料模具。
在整個(gè)升降平臺(tái)中最主要的受力件為傳動(dòng)軸，偏心輪以及軸桿等件之間的滑動(dòng)軸承，這一部分的材料要求保證了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，安全性。在實(shí)習(xí)過程中我了解到一般工業(yè)機(jī)械中零件失效占整個(gè)產(chǎn)品維修率的比重最大，而“電冰箱生產(chǎn)線升降平臺(tái)”在實(shí)際應(yīng)用中零件的失效一般以有如下形式：
斷裂，即機(jī)械零件在靜應(yīng)力作用下，因?yàn)槟骋粋€(gè)危險(xiǎn)剖面上的應(yīng)力超越了機(jī)械零件材料本身的強(qiáng)度極限時(shí)，機(jī)械零件發(fā)生斷裂，如生活中螺栓被過力擰斷；除此之外，當(dāng)機(jī)械零件在變應(yīng)力作用下，它表面應(yīng)力最大處的應(yīng)力超越它的極限時(shí)，會(huì)出現(xiàn)微裂紋，繼續(xù)在變應(yīng)力作用下，這個(gè)裂紋將會(huì)不斷擴(kuò)大，等到一個(gè)時(shí)間點(diǎn)它的靜強(qiáng)度不夠時(shí)，機(jī)械零件就會(huì)發(fā)生“疲勞斷裂”，如軸的長期疲勞斷裂。此時(shí)，我們必須分清楚“疲勞斷裂”與第一種“靜應(yīng)力斷裂”有本質(zhì)上的區(qū)別。疲勞斷裂時(shí)，機(jī)械零件所受應(yīng)力是遠(yuǎn)低于材料的抗拉強(qiáng)度極限的，并且零件在疲勞斷裂之前是沒有明顯的塑性變形的。我們接下來討論的是危險(xiǎn)部位的材料在“靜應(yīng)力”作用情況下的斷裂校核。
（1）易損件分析
在本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸和偏心輪相連的軸承座上的薄壁管材料是最易發(fā)生斷裂的，如下圖3-1
易發(fā)生斷裂的
軸承座薄壁管
圖3-7 軸承座處連接
40Cr：抗拉強(qiáng)度=980 MPa ，抗剪強(qiáng)度=490MPa
令薄壁管壁厚為10mm，內(nèi)徑是2000mm。其受到的是來自內(nèi)部一個(gè)應(yīng)力作用。假設(shè)應(yīng)力大小σ為10Mpa
升降平臺(tái)抬升載荷（自重加升降平臺(tái)重量之和）（15臺(tái)1500kg）
設(shè)2N=Q1+Q2=15000N+1000N=16000N
N=8000N，接觸面積A=0.0001m2
σ=N÷A=80Mpa，滿足
薄管定義：
管的厚度/管內(nèi)徑＜0.07
10÷(2000－2×10)=0.00505 ＜0.07 成立
薄管承受圓周方向應(yīng)力的計(jì)算式
σ=PD/2t
T為管壁厚 單位為mm；P為管內(nèi)介質(zhì)壓力 單位為Mpa；D為管子外徑 單位為mm
σ=鋼管許用應(yīng)力Mpa
令管內(nèi)壓等于10 Mpa
設(shè)安全因素＞1.25安全
t=15mm，σ=10×2000÷（2×15）=670 MPa
安全因素：980÷670=1.46 ＞1.25 結(jié)果安全
薄管承受橫方向應(yīng)力的計(jì)算式
σ=PD/4t
σ=10×2000÷4÷10=500MPa
安全因素：980÷500=1.96 ＞1.25 結(jié)果安全
t=15mm
σ=10×2000÷4÷15=340MPa
安全因素：980÷340=2.88235 ＞1.25 結(jié)果安全
選用Cr40符合要求
（2）關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件分析
偏心輪、傳動(dòng)桿和軸承屬于關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件，在擠壓運(yùn)動(dòng)過程中要求有較高的強(qiáng)度耐磨性和耐腐蝕性（相比軸承座薄壁管要求低），但同時(shí)必須擁有一定過得韌性，因此在此處Cr40顯然不適合。在我實(shí)習(xí)的“嘉善金春機(jī)械有限公司”專門從事“無油自潤滑軸承”以及相關(guān)件的生產(chǎn)和經(jīng)營，我了解到“高力黃銅”是一種兼具我上述特性的材料。
“高力黃銅”是一種具有較強(qiáng)的耐磨性能的合金，它強(qiáng)度高、硬度大、耐腐蝕性強(qiáng)。它主要是銅鋅合金，當(dāng)下標(biāo)準(zhǔn)的高力黃銅，它的布氏硬度應(yīng)該大于200，抗壓強(qiáng)度應(yīng)該大于600MPa,延伸率大于10%。高力黃銅應(yīng)用十分廣泛，主要被用于制作軸瓦和襯套，在國內(nèi)以高力黃銅為銅為基體，同時(shí)嵌入石墨孔的滑動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)正蓬勃發(fā)展。銅合金和非金屬材料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，既兼具了高承載，又實(shí)現(xiàn)了少油潤滑，甚至無油潤滑。是一種新型的人造材料，正廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面。
根據(jù)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)最終選擇：
表3-1材料選擇
關(guān)鍵零件名稱
材料
軸承座薄壁管
Cr40
軸承
高力黃銅
偏心輪
高力黃銅
傳動(dòng)桿
高力黃銅
3.3升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是：確保電冰箱安全、平穩(wěn)、省力、高效地轉(zhuǎn)運(yùn)到下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
為此，本升降平臺(tái)采用整體浮動(dòng)式，以使下一生產(chǎn)設(shè)備（傳送帶或者平板車）完全接觸，讓電冰箱進(jìn)入下一生產(chǎn)換屆后比較緊湊，減小運(yùn)輸過程中的晃動(dòng)；在平臺(tái)升段采用活動(dòng)板件，以消除平臺(tái)與下一生產(chǎn)設(shè)備接觸線的縫隙，同時(shí)活動(dòng)板件能確保點(diǎn)兵線在推升過程中不傾倒。
為減小平臺(tái)厚度，平臺(tái)斷采用滑動(dòng)魔法，為減小推動(dòng)阻力，并與儲(chǔ)存平臺(tái)連接在一個(gè)平面上，本升降平臺(tái)任然傾斜4°；平臺(tái)上設(shè)有操作通道，方便電冰箱的推運(yùn)和設(shè)備維護(hù)。
本升降平臺(tái)以下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)平臺(tái)的大小，考慮到結(jié)構(gòu)的需要和一些特殊情況，設(shè)計(jì)時(shí)以能裝載的最大尺寸。
2、主要部件設(shè)計(jì)中的兩個(gè)問題：
（1）由于具體結(jié)構(gòu)的需要，驅(qū)動(dòng)軸為外延伸較長的軸，在升降過程中承受較大的彎矩，使接觸套和桿之間容易發(fā)生附著性和內(nèi)聚性的磨損。在這種情況下，除了會(huì)早成疲勞破壞外，還會(huì)出現(xiàn)較深的表皮剝落，大大地限制了軸承和傳動(dòng)桿的使用壽命。為此，必須強(qiáng)調(diào)潤滑！單如果采用常規(guī)的潤滑方式（即用稀油、油膏和固體潤滑劑），不可避免地會(huì)造成潤滑劑的損耗巨大，潤滑劑掉落到地板踏板面上和起重設(shè)備的軌道上，潤滑裝置維護(hù)工作量繁重等問題。為了能解決這一問題，并且結(jié)合我在生產(chǎn)工作實(shí)習(xí)中的經(jīng)驗(yàn)，擬采用關(guān)鍵部位固體鑲嵌基的潤滑新方式，即在關(guān)鍵零件和部件如軸承，傳動(dòng)桿（連接部位）以鉆幾個(gè)孔，將潤滑棒（用二硫化銅；膠狀石墨<粘結(jié)材料為環(huán)氧樹脂膠>；銅和鉛均可）擠壓如空中并用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)。當(dāng)產(chǎn)生軌道摩擦?xí)r，潤滑劑涂到摩擦表面上，并隨著輪緣磨損，即在往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間只有接觸是潤滑劑才會(huì)擠出，在非接觸時(shí)則逐漸消耗，這樣有效地減小了潤滑劑的消耗。
這方面的考量主要是我所在實(shí)習(xí)的“嘉善金春機(jī)械有限公司”是一家專業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營“自潤滑軸承”的廠家，其中一個(gè)主要的產(chǎn)品就是“固體鑲嵌軸承”即“JDB”，它是金屬基鑲嵌式固體自潤滑軸承(簡稱JDB)是一種兼有金屬軸承特點(diǎn)和自潤滑軸承特點(diǎn)的新穎潤滑軸承，由金屬基體承受載荷，特殊配方的固體潤滑材料起潤滑作用。JDB固體鑲嵌軸承的優(yōu)點(diǎn)主要有：硬度性能好、耐磨性能高、抗壓強(qiáng)度高、壽命長、無給油可使用、高載荷、低轉(zhuǎn)速的情況，仍可發(fā)揮優(yōu)越的性能、優(yōu)越的耐藥品性、耐腐蝕性、設(shè)計(jì)靈活、簡單、方便，豐富的標(biāo)準(zhǔn)品，可配標(biāo)準(zhǔn)軸心使用。
從實(shí)際的實(shí)習(xí)工作中，我了解到可以在軸承件、偏心輪和桿件運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵部位采用“高力黃銅”，或改良套件使用以“高力黃銅”為主體同時(shí)鑲嵌“石墨油孔”的“JDB”加工方式。這樣的好處有以下幾點(diǎn)：
①．無需供油裝置、注油孔、油槽加工供油裝置的費(fèi)用、加工費(fèi)、組裝費(fèi)等多余的成本和時(shí)間的節(jié)省，能大幅降低制造成本。
②．運(yùn)動(dòng)成本的降低大幅度降低潤滑油的使用量與設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，另外也免除了由于供油不足造成的風(fēng)險(xiǎn)。
③．設(shè)計(jì)時(shí)間的縮短無油化可以使設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)等大幅簡化，降低成本。
④．使用無油自潤滑軸件和桿件可以提高機(jī)械性能，延長使用壽命及提高可靠性。
⑤．潤滑油的回收和環(huán)保無需廢油回收處理，有利于環(huán)境保護(hù)。
（2） “緩沖器”用來吸收升降平臺(tái)下降至出事位置時(shí)的動(dòng)能，減緩沖擊，確保安全生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)將采用“塑料-彈簧復(fù)合式”緩沖器，這是一種新型的結(jié)構(gòu)，它具有體積小、重量輕、吸能大、壽命長等特點(diǎn)，但由于目前還沒有系統(tǒng)給的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，故本設(shè)計(jì)采用類比法。
3平臺(tái)傾斜4°時(shí)推動(dòng)15臺(tái)冰箱的阻力：
f
F
G
4°
圖3-8 阻力草圖
F=(f1+f2)(G·cos4°)×15+f3(G·cos4°)×3-（G×15）sin4°
式中：f1——裝運(yùn)裝置與電冰箱的啟動(dòng)摩擦系數(shù)，為0.1
f2——向心球軸承的摩擦系數(shù)，為0.002
f3——裝運(yùn)裝置與鋼板間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，為0.6
G——一臺(tái)電冰箱的毛重，此處取100kg(最常見電冰箱范圍高頻值)
F=（0.1+0.002）×100×cos4°×15+0.6×100×cos4°×3-100×18×sin4°
=342.1
3.4驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
3.4.1能耗分析
1、數(shù)據(jù)參數(shù)
偏心輪的數(shù)據(jù)參數(shù)：
直徑d=1.4m，厚度a=0.01m，H=1.0m，h=0.4m，e=△=H-h=0.6m＞0.5m，滿足
傳動(dòng)桿的數(shù)據(jù)參數(shù)：
長度L=2m，橫截面半徑r=0.02m
偏心輪和傳動(dòng)桿的材質(zhì)均采用“高力黃銅”，大約密度ρ=8.5g/cm3
2、升降平臺(tái)抬升載荷（自重加升降平臺(tái)重量之和）產(chǎn)生能耗（15臺(tái)提升100kg）
設(shè)2N=Q1+Q2=15000N+1000N=16000N，
N=8000N，
再設(shè)偏心輪和抬升桿接觸面積為A=0.0001m2，
則σ=N÷A=80MPa（高力黃銅可滿足）
3、抬升載荷所產(chǎn)生能耗
W=2N·△=9600N·m
傳遞損耗算為10％
則W1=W÷90％=10667N·m
傳動(dòng)桿的空轉(zhuǎn)能耗
如果以偏心輪圓心做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量==64.12kg·m2，
根據(jù)“平行軸原理”偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=75.9kg·m2，
傳動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.0043kg·m2（總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量算可以忽略不計(jì)）
根據(jù)表1-1中“生產(chǎn)節(jié)拍：1臺(tái)/分鐘”則傳動(dòng)桿的角速度ω=2π÷t=[1/30]π（rad/s）
根據(jù)“Ek=1/2·Jω2”，則傳動(dòng)桿空轉(zhuǎn)能耗W2=Ek=0.42N·m
W總=(W1+W2/2)+W2/2≈10667N·m
__W1+W2/2為滿載能耗，時(shí)間30s（抬升）
__W2/2為空載能耗，時(shí)間30s（下降）
3.4.2驅(qū)動(dòng)裝置的選擇
因?yàn)椋\(yùn)動(dòng)原理：傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)→偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)→升降平臺(tái)升降
所以，驅(qū)動(dòng)裝置可以選擇為：三相異步電動(dòng)機(jī)
A.根據(jù)“3.3.3能耗分析”載重靜止時(shí)可得W=10667N·m，t=30s
P靜=W÷t÷η電÷η傳÷η軸=3.66kw
B.確定機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間率
JC％=t/T·100％=1/6×100％=16.7％
式中：t-起升機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間
T-起升機(jī)構(gòu)工作循環(huán)周期
C.根據(jù)JC％，確定電動(dòng)機(jī)功率，用來滿足電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間和電動(dòng)機(jī)不過熱的要求:
查電機(jī)表可得K電=09。
則≥0.9×3.66=3.294kw
按照電持續(xù)率JC25％，選JZRH221-6型繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，其功率為：
Pe=4.2kw，轉(zhuǎn)速n=915rpm
3.4.3升降平臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制
1、繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)及升降平臺(tái)負(fù)載的機(jī)械特性：
n
a
r2+RN1
r2+RN1+RN2
r2+RN1+RN2+RN3
3
2
1
M
0
圖3-9 機(jī)械特性圖
2、采用三級(jí)起、制動(dòng)：
為了防止因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過大，形成的沖擊性轉(zhuǎn)矩將傳動(dòng)桿瞬間崩斷，在起動(dòng)時(shí)，現(xiàn)在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入足夠大的電阻，使對(duì)應(yīng)機(jī)械特性的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)為a點(diǎn)，由于a點(diǎn)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載的轉(zhuǎn)矩，平臺(tái)不能被提升，其能將平臺(tái)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相抵消，做好提升平臺(tái)的準(zhǔn)備。
減小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入的電阻，機(jī)械特性有1變?yōu)?，這是的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)，平臺(tái)上升，為了快起動(dòng)過程，再減小轉(zhuǎn)子回路的串電阻，對(duì)應(yīng)的機(jī)械性能為3，轉(zhuǎn)速加快，最后切除全部電阻，電動(dòng)機(jī)在固有特性上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)平臺(tái)平穩(wěn)上升。
再增大轉(zhuǎn)子回路的電阻，使之恢復(fù)到第2機(jī)械特性，使電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，此時(shí)行程開關(guān)動(dòng)作，電磁搶閘失電閉合，電動(dòng)機(jī)斷電，平臺(tái)在規(guī)定高度的位置上。
升降平臺(tái)下降時(shí)，先讓電動(dòng)機(jī)在第1機(jī)械特性，然后讓電磁搶閘的電釋放。電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速變負(fù)，平臺(tái)下降，讓降至規(guī)定位置時(shí)，行程開關(guān)動(dòng)作，電磁搶閘失電閉合，電動(dòng)機(jī)斷電。
3、求三級(jí)起動(dòng)的電阻值：
A.JZRH221-6型繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)：
額定功率：Pe=4.2kw，轉(zhuǎn)速n=915rpm，
定子額定電流：I1e=11.5A，
轉(zhuǎn)子額定電流：I2e=15A，
轉(zhuǎn)子繞組開路電壓：E2e=185V，
過載倍數(shù)λM=2.5。
B.求電阻值
額定轉(zhuǎn)差率：Se=（no-ne）/no=(1000-915)÷1000=0.085
轉(zhuǎn)子每根電阻：r2≈（SeE2E）/√3I2e=0.605Ω
各級(jí)起動(dòng)電阻：
由R3：R2=R2：R1=R1：r2=λM
R1=λM·r2=2.5×0.605=1.5125Ω，
R2=λM·R1=2.5×1.5125=3.7813Ω，
R3=λM·R2=2.5×3.7813=9.4531Ω。
各分級(jí)電阻為：
RN1=R1-r2=1.5125-0.605=0.908Ω，
RN2=R2-R1=3.7813-1.5125=2.269Ω，
RN3=R3-R2=9.4513-3.7813=5.672Ω。
4、主電路圖：
RN1=0.908Ω，
RN2=2.269Ω，
RN3=5.672Ω。
D
1C 1C
2C 2C
3C 3C
DT
C
RD
DK
圖3-10 主電路圖
結(jié)論
“電冰箱升降平臺(tái)設(shè)計(jì)”，這個(gè)命題非常切合生產(chǎn)實(shí)際，除了電冰箱生產(chǎn)線，其他工業(yè)產(chǎn)品的流水線也有參考的意義和價(jià)值。然而同時(shí)此命題由于缺乏由上一生產(chǎn)過程以及下一生產(chǎn)過程、狀況和數(shù)據(jù)的描述，在設(shè)計(jì)上可能存在與實(shí)際存在偏差的地方，這是設(shè)計(jì)者所不能保證的。整個(gè)設(shè)計(jì)從方案對(duì)比開始都是結(jié)合現(xiàn)有社會(huì)生產(chǎn)生活實(shí)際，來源于已有的前人成果，在此之上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。綜合各方面情況下來，設(shè)計(jì)的最主要?jiǎng)?chuàng)新應(yīng)該保證：質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、使用簡單方便。然而同時(shí)，此設(shè)計(jì)在自動(dòng)化程度上還有可以改進(jìn)的地方，比如引入PLC控制，進(jìn)一步對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行無人化、智能化改造。
致謝
畢業(yè)論文是大學(xué)最后一項(xiàng)重要的作業(yè)，為了給自己的大學(xué)畫上圓滿的句號(hào)，我從一開始對(duì)于論文的寫作抱著十分的熱情。在論文的寫作的過程中，從一開始的收集資料到確定下題目，再到反復(fù)從資料中選取對(duì)于自己論文有用的信息，這過程實(shí)在是艱難。心里也從最開始的煩躁到后來一點(diǎn)點(diǎn)的接受。如今，這篇論文最終完成，這些復(fù)雜的心情也都隨之煙消云散，取而代之的是完成論文的喜悅。生活的經(jīng)歷都是人生的財(cái)富，在寫作的過程中得到的感悟和體會(huì)永遠(yuǎn)都不會(huì)失去，將陪伴我一生。
在我論文完成的過程中，首先，我必須要感謝導(dǎo)師給我的一系列的指導(dǎo)和各種幫助，還有大學(xué)四年中各科老師對(duì)我的諄諄教誨，正是因?yàn)槔蠋煹膰?yán)格的要求，才能我在學(xué)習(xí)上更加的嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待，以及在各個(gè)科目中所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)。從他們的身上，我對(duì)會(huì)計(jì)行業(yè)有了更加全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)于自己以后工作能力的提升有所幫助，對(duì)于自己以后的人生也有更深的感悟。
其次，我還要感謝我身邊所有的朋友和同學(xué)，相聚就是緣分，同學(xué)朋友與我朝夕相處在大學(xué)生活中，是大學(xué)生活最重要的組成部分。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中，無論是學(xué)習(xí)還是生活，同學(xué)朋友都給予我了最多的幫助和支持，只因?yàn)槟銈兊年P(guān)愛，我才能度過這美好的四年，有了你們對(duì)我的關(guān)愛，才讓這大學(xué)生活在我心里打下更深的烙印，感謝你們，我的生活因你們而更加精彩。
最后，我要感謝的是我的父母和家人，家是我永遠(yuǎn)的港灣，沒有人能夠比家人對(duì)我付出更多地愛和更多地耐心，家人給我的永遠(yuǎn)不變的溫暖讓我深深地體會(huì)到了到了生活的美好，讓我有好的條件讀完大學(xué)，感謝家人對(duì)我一如既往的支持和對(duì)我的付出，家人是我取的進(jìn)步的動(dòng)力。
謝謝！
參考文獻(xiàn)：
[1]高希功. 剪叉式液壓升降機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D].濟(jì)南大學(xué),2014.
[2]俞啟灝. 國產(chǎn)施工升降機(jī)今后的發(fā)展[J]. 北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2005,04:35-37.
[3]鄭立. 室內(nèi)移動(dòng)軌道式升降機(jī)可靠性與舒適性研究[D].上海交通大學(xué),2009.
[4]趙明君,劉劍雄,常安民,李軍. 剪叉式升降機(jī)受力分析及有限元仿真[J]. 新技術(shù)新工藝,2013,03:18-20.
[5]劉俊誼,楊剛,張萬軍,陳徐均,沈海鵬. 剪叉式提升機(jī)構(gòu)受力特性分析[J]. 解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,02:133-138.
[6]李建濤. 升降機(jī)PLC控制系統(tǒng)淺析[J]. 科技與企業(yè),2014,19:63.
[7]敖峰,于靜靜. 叉形升降平臺(tái)建模及靜力學(xué)分析[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2014,35:79.
[8]李正宇. 用PLC完成升降電梯的自動(dòng)控制[J]. 電子技術(shù)與軟件工程,2015,03:184-185.
[9]祥濤. 底頂多支點(diǎn)起重運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)與研究[D].北京化工大學(xué),2011.
[10]章繼紅. 偏心輪推桿行星傳動(dòng)強(qiáng)度理論研究[D].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.
[11]Contents and Abstracts of Journal of Mechanical Engineering Vol. 45,No.3～4,2009[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering,2009,02:297-316.
[12]Late Precambrian Scissors--Type Opening--Closing Tectonics and Its Dynamics in South China[J]. Acta Geologica Sinica(English Edition),1996,02:109-122.
[13] Ming Liu School of Civil Engineering Chang'an University Xi'an,Shaanxi Province,China. Reliability Analysis of Seismic Shear-Type Structures[A]. International Communication Sciences Association, Hong Kong.Proceedings of 2010 International Conference on Broadcast Technology and Multimedia Communication(Volume 3)[C].International Communication Sciences Association, Hong Kong:,2010:4.
[14]劉樹青,王興松,汪木蘭. 剪式機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模與仿真[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2011,11:1881-1886.
[15]謝力生. 剪式液壓升降臺(tái)相關(guān)參數(shù)的確定[J]. 工程機(jī)械,2008,11:46-49+89.
[16]陳向陽,關(guān)富玲,陳務(wù)軍,胡其彪,楊玉龍. 復(fù)雜剪式鉸結(jié)構(gòu)的幾何分析和設(shè)計(jì)[J]. 空間結(jié)構(gòu),1998,01:45-51.
20
收藏