大作业最终王红梅

1、机械创新设计课程设计机械创新设计课程作业题 目：自带遮阳遮雨板公交车院 （部）：机电工程学院专 业： 机械工程及自动化班 级： 机械123姓 名： 王红梅 王盼盼 夏金玉 指导教师： 马爱梅完成日期： 2015年5月31日 步距精度5% 温升 80 Max 环境温度-20+50 绝缘电阻100M Min 技术数据(Specifications)型 号 步距角 电机长度(mm)保持转矩(Nm)额定电流(A)相电阻()相电感(mH) 转子惯量(g.cm2)电机重量(kg)2HB42-331.8330.160.954.22.5380.22HB42-38380.2540.282HB42-47470.3

2、680.353.1.2滚珠丝杠的设计 确定滚珠丝杠副的导程因电机与丝杠直联，2)确定当量载荷可求得：3)确定当量转速4）预期额定动载荷 = 1 * GB3 按预期工作时间估算。按表3-24查得：轻微冲击取按表3-22查得：精度等级1-3取按表3-23查得：可靠性97%取已知得： = 2 * GB3 拟采用预紧滚珠丝杠，按最大负载计算，按表3-25查得：中预载取：，代入得 取以上两种结果的最大值 5)确定允许的最小螺纹小径估算丝杠允许的最大轴向变形量。已知：重复定位精度，定位精度重复定位精度定位精度取两种结果的最小值估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式已知：行程为，有6）确定滚

3、珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式（2） 由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-3其相应的参7)确定滚珠丝杠副预紧力8）行程补偿值与与拉伸力9)预拉伸力10)确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格本滚珠丝杠副采用两端固定的支承形式，选背靠背60度角接触推力轴承，经计算选7602030TVP轴承。其主要参数为：11)验算系统刚度则得12)验算滚珠丝杠压杆稳定性13)验算临界转速 16)验算丝杠轴拉压强度3.2.功能分解图3-1功能图3.3功能原理分析 遮阳板的展开与收起与家用窗帘收卷或者卷拉门有些类似，但是遮阳遮雨板的驱动装置 需要更好的性能。

4、自动遮阳遮雨板可用伸缩式、弹起式、卷帘式、滑动式来实现暂停和加速，以实现遮阳遮雨的功能。3.4功能分解 3.4.1功能树3.4.2形态学矩阵图3-2矩阵综合表方案组合可能组合的方案数N为 N=6 x 5 x 2 x 3=180 3.5原理方案评选 考虑公交车需要经常停车、启动，遮阳遮雨板需要经常弹出和收回，因此选定以下三种方案方案1电动机齿轮传动（B1）轨道（C1）塑料方案2电动机蜗杆传动（B2）轨道（C1）塑料方案3电动机滚轴丝杠（B5）轨道（C1）塑料3.6评价目标 对一个产品或技术方案进行科学的评价，首先应确定其评价目标以作为评价的依据，然后再对评价目标给予定性或定量的评价。在总评价目标

5、的分解和各个分目录评价价值的组合过程中，仍然采用系统工程分析方法。下表是自带遮阳遮雨板公交的评价目标。性能参数 传动比，单位重量输出矩阵，效率加工工艺性工艺性，装配合理性，零件加工精度，标准件比例，系列运行参数寿命，运行可靠度，可维护性经济性制造成本，运行成本社会性噪声，震动，伸展性能，外观造型，耐用度，经济性 经过评价目标的综合分析，得出第三种方案最合理，最经济，耐用性好，装配合理，运行共可靠，因此选定第一种方案为最终方案。图3-3自带遮阳遮雨板公交车原理方案图3.7设计方案论证3.7.1设计原理 汽车到站后停止车，电机启动，带动传动装置，使传动装置之间相互运动，遮阳遮雨板伸出和缩回，起到遮

6、阳遮雨的作用。3.7.2方案选择方案1电动机齿轮传动（B1）轨道（C1）塑料采用电动机作动力来带动齿轮，齿轮与齿轮啮合，此设备由电机、导轨、齿轮遮阳板，底座组成。机构复杂程度适中，在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不 齿轮传动远的两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。方案2电动机蜗杆传动（B2）轨道（C1）塑料 电动机带动，蜗轮蜗杆传动，导轨带动遮阳板运动。此方案中独特之处是用了蜗杆传动，蜗轮蜗杆传动的特点是传动比要比齿轮大，结构非常紧凑 ，传动也很平稳，无噪音，但是发热量大，齿面容易磨损

7、，而且成本高。蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低，应用不是特别广泛。方案3电动机滚轴丝杠（B5）轨道（C1）塑料 第三种方案也是电机作动力，不同的是选用了滚轴丝杠这一构件，滚轴丝杠省动力，驱动力矩仅为滑动丝杠副的1/3，具有较高的运动效率，可以更加省电。高精度的保证，滚珠丝杠副都是由高水平的机械 HYPERLINK /z/a/index_57_1.html t _blank 设备连贯生产出来的，制作精度更高。微进给可能，滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给。高速进给，滚珠丝杠副由于运动效率高、发热小，所以可实现高速

8、进给(运动)。但是成本太高，对于公交车而言，不适用，对于精度要求比较的机床可以用。进给速度太快，遮阳板要求慢进给。 综上所述：方案一采用齿轮传动，应用广泛，效率高，传动平稳，传动比精确，工作可靠，寿命长，成本低。方案二采用蜗轮蜗杆传动，应用不广泛，传动平稳，结构紧凑，但是齿面发热量大，容易磨损，传动比低，成本高。方案三精度高，效率高，进给速度太快，成本太高，经比较选用方案一。采用组合创新法将齿轮丝杠导轨结合起来，提高了实用性和安全性，为乘客带来更多的方便。4机构设计4.1机构一图3-4滚珠丝杠传动4.2机构二图3-4遮阳板运动过程运动说明：随着摇杆的逆时针转动，带动连杆的运动，从而带动滑块(遮

9、阳板）的左右移动，从而实现运动目标。4.3机构三图3-5双滑块机构运动说明：最下角为动力机构，随着摇杆的转动，从而推动滑块的移动。4.4机构四图3-6滑块往复运动运动说明：最下角为动力机构，随着摇杆的转动，从而推动滑块的移动。5 结构设计5.1主要零件三维图 图5-1齿 轮 图5-2齿 轮 图5-3导 轨 图5-5 电 机 图5-4固定垫 图5-6 螺栓 图5-8螺 母 图5-8 公 交 车 图5-9上 盖 图5-11丝 杠 图5-10 轴 承 图5-12轴 承 座5.2装配图三维图 5.2.1遮阳遮雨板未伸出时图5-13电动机未启动。5.2.2遮阳遮雨板伸出过程图5-13电动机启动。电动机启

10、动，带动齿轮转动，齿轮带动丝杠，遮阳遮雨板在导轨上来回运动。5.2.3遮阳遮雨板完全伸出后图5-14电动机停止等待乘客上车下车，电机停止转动，乘客上下车后，电机重新启动，遮阳遮雨板在导轨上返回运动。5.2.4公交车的整体外观造型6结 论 自带遮阳遮雨板公交车是为了满足人们对乘坐公交车的需求，适应现代社会发展的需要，体现了设计的人性化。这种新型公交车可以使人们在天气炎热或者阴雨天气在公交站牌上车时不被暴晒或者淋湿。该种设计是对公交车的创新，在满足公交车正常使用的情况下，又能满足人们随着生活质量的提高，对公共设施的要求也不断提高。随着科学技术的发展可以将遮阳板换成新型材料，采用更加简便的驱动装置，

11、增加感应装置增加安全性，是整个过程运行更加平稳，控制更加简单，将动力装置更换为更加环保节能的太阳能装置，实现绿色设计。谢 辞 为了更好地完成这次创新设计课程设计，也为了学习到更多的专业知识，我们组做出了不懈的努力。通过这次创新设计，我们组握了很多以前课本所学的内容，感觉自己在理论联系实际的能力上有所提高。当然，还发现了许多不足，例如课本知识未能完全理解。通过这次设计，我们懂了怎么去自学，怎样去查阅资料，为将来工作之路又打下了一笔结实的基础。 利用创新性思维进行创新设计，学会运用各种思维方法去思考和解决问题，提高家的创新能力，增强了同组人员以及马老师的感情，谢谢老师的指导及关心。参数文献1 高志 , 黄纯颖编 机械创新设计. 北京: 高等教育出版社,20132 王晶 . 第二届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品集. 北京：高等教育出版社,20073 翁海珊 , 王晶 . 第一届全国大学生机械创