可隱藏式電動(dòng)投影屏幕的研究與設(shè)計(jì)【2013年最新整理畢業(yè)論文】

1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 可隱藏式電動(dòng)投影屏幕的研究與設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械三班 學(xué)生姓名 郭志威 學(xué)生學(xué)號(hào) 201038686167 指導(dǎo)教師 張木青 提交日期 年 月 日 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是 本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解華南理工大學(xué)廣州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：按照有關(guān)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學(xué)廣州學(xué)院圖書館有權(quán)保存學(xué)位論 文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用復(fù)印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日 作者聯(lián)系電話： 電子郵箱： I 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或 1304139763 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 II 摘 要 隨著時(shí)代的信息化以及多 媒體技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化會(huì)議室視聽設(shè)備的組成 將會(huì) 越來越完善、先進(jìn) 。 會(huì)議 的 模式呈現(xiàn)出了多元化狀態(tài) 。例如： 在政府行政部門中，會(huì)議系統(tǒng)在各種會(huì)議及文件學(xué)習(xí)中具有舉足輕重的作用，使得政府領(lǐng)導(dǎo)之間的工作交流更加便捷 ； 在教育中，會(huì)議系統(tǒng)可充分利用 多媒體教育網(wǎng)絡(luò)，以此 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育，為 社會(huì)各界人士 提供多層次、 多選擇， 多樣化的教育服務(wù) 。所以，現(xiàn)代會(huì)議系統(tǒng)在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。 針對(duì)辦公場(chǎng)所實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一種可隱藏式電動(dòng)投影屏幕，并對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析與受力分析，對(duì)其主要結(jié)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析與計(jì)算，以完善機(jī)器結(jié)構(gòu)和工作 原理。該種形式的電動(dòng)投影屏幕適合辦公場(chǎng)所的設(shè)計(jì)工作，其傳動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)通過二級(jí)皮帶傳動(dòng)和一 III 級(jí)減速器實(shí)現(xiàn)減速，并通過凸緣聯(lián)軸器與屏幕軸相連。該機(jī)器采用一級(jí)蝸桿減速器能夠很大程度上減小減速器的設(shè)計(jì)尺寸；可隱藏式電動(dòng)投影屏幕，關(guān)閉時(shí)完全隱藏在天花板內(nèi)，能夠大大減少占用空間?？呻[藏式電動(dòng)投影屏幕的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)卷簾和放簾作業(yè)。 關(guān)鍵詞 ： 屏幕 ；減速；可隱藏 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 IV Abstract With the rapid development of information technology and the era of multimedia technology , the composition of a modern conference room audio-visual equipment will be more complete and modern . Mode meeting showing a diverse state. For example: In the executive branch of government , the conference system has at various meetings and documents a pivotal role in learning , making the work exchange between government leaders more convenient ； in education , multimedia conferencing systems can take advantage of educational networks , in order to achieve distance education , provide community multi-level, multi- select , diverse educational services. So, modern conferencing systems have wide applications in various industries . Office space for the actual situation , to design a motorized projection screen can be hidden , and the key structural stress analysis and motion analysis , technical analysis and calculation of parameters of its main structure to improve the machine structure and working principle . The forms of motorized projection screen suitable for the design of office space , the drive motor way through secondary and primary belt drive gear reducer to achieve , and the screen is connected to the shaft through a coupling flange . The machine uses can greatly reduce the level of worm gear reducer design dimensions ； electric projection screen can be hidden when closed completely hidden in the ceiling , can greatly reduce the space occupied . Can achieve hidden reversing electric projection screen roller blinds and curtains to put the job . Key Words： Can conceal； Decelerate； Hold the act V 目 錄 摘 要 . Abstract . 第一章 緒論 .1 第二章 可隱藏式電動(dòng)投影屏幕機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì) .2 2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu) .2 2.2 投影屏幕尺寸及要求 .3 2.3 屏幕轉(zhuǎn)角及自由度的確定 .4 2.4 中心軸位置確定 .5 2.5 中心軸的長度 .6 2.6 電動(dòng)投影屏幕總傳動(dòng)比及分配 .6 第三章 電動(dòng)投影屏幕受力分析 .8 3.1 主要部件的質(zhì)量 .8 3.2 阻力矩及電機(jī)功率 .8 第四章 減速器設(shè)計(jì) .9 4.1 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 .9 4.2 電機(jī)的選擇 .9 4.3 計(jì)算 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比 .10 4.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .10 4.4.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 .10 4.4.2 確定各軸輸入功率 . 11 4.4.3 確定各軸輸入轉(zhuǎn)矩 . 11 4.5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .12 4.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 4.6.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .14 4.6.2 聯(lián)軸器的選擇 .17 4.6.3 減速器的潤滑與密封的選擇 .17 第五章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .18 5.1 皮帶設(shè)計(jì)計(jì)算 .18 5.2 皮帶設(shè)計(jì)計(jì)算 .22 第六章 控制技術(shù) .24 6.1 PLC 概述 .24 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 VI 6.2 PLC 的選型原則 .24 第七章 系統(tǒng)其余部件的選型 .26 7.1 光電開關(guān) .26 7.2 外觀處理 .26 結(jié)論 .27 參考文獻(xiàn) .29 致 謝 .30 1 緒論 1 1 緒論 投影機(jī) 自從 90 年代左右進(jìn)入我國市場(chǎng)以來，其發(fā)展勢(shì)頭迅猛，市場(chǎng)銷量日漸增多，截止 2014 年為止，預(yù)測(cè)銷量大概達(dá)到 90 萬臺(tái)。投影儀市場(chǎng)的增大，也帶動(dòng)了與其配套的投影屏幕的完善和發(fā)展。隨著投影機(jī)的功能享受不斷擴(kuò)展，目前已經(jīng)由政府、教育、企業(yè)領(lǐng)域延伸到個(gè)人家庭領(lǐng)域中，而其 價(jià)格 也越來越大眾化。這也是預(yù)示著投影屏幕生產(chǎn)廠商的機(jī)遇降臨。中國投影幕市場(chǎng)將越來越大，與之伴隨的是各投影幕廠商的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈。隨著中國投影幕市場(chǎng)的不斷成熟，其競(jìng)爭(zhēng)格局也逐漸開始發(fā)生變化。投影幕是投影系統(tǒng)里最直接的一環(huán)，是畫面直接顯示的地方，其重要性不用多說。但大部分的消費(fèi)者對(duì)投影幕有著這樣的一個(gè)誤解：認(rèn)為投影屏幕是投影機(jī)的一個(gè)附帶品，只要選擇最好的投影機(jī)，至于是什么樣的投影屏幕，其直接展示在眼前的效果都應(yīng)該差不了多少。但是，伴隨著人們教 育水平的提高，用戶對(duì)投影知識(shí)的理解程度也越來越高，投影屏幕也越來越受到消費(fèi)者的高度重視。而且隨著投影畫面顯示技術(shù)的不斷發(fā)展、創(chuàng)新以及用戶對(duì)畫面享受水平要求的提高，畫面大、亮度高、分辨率高、對(duì)比度高以及更好的視覺保護(hù)效果的投影顯示屏幕便成為市場(chǎng)的最迫切需求。 從如今的投影市場(chǎng)看，我國國內(nèi)的中高檔投影屏幕市場(chǎng)一直以來基本被國外的廠商享有。國內(nèi)廠商長期以來被困于技術(shù)程度的限制，只能著重于中端甚至于低端市場(chǎng)。而當(dāng)前最關(guān)鍵的一點(diǎn)還是因?yàn)橹暗闹懈邫n投影幕市場(chǎng)并不及現(xiàn)在大，反而是最大的投影屏幕市場(chǎng)教育市場(chǎng)一直以來都因?yàn)?費(fèi)用的問題而盡量選取中端或者低端投影幕。但是隨著中高端投影幕市場(chǎng)的日益擴(kuò)展，國內(nèi)的廠商也意識(shí)到這一點(diǎn)，因此越來越重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。特別是隨著投影幕技術(shù)的不斷成熟與資本積累的完成，我國的投影屏幕龍頭企業(yè)也慢慢向中高檔的屏幕市場(chǎng)發(fā)起進(jìn)攻。隨著投影屏幕的低端市場(chǎng)利潤日益遞減，中高端市場(chǎng)已經(jīng)成了這些企業(yè)開發(fā)新利潤增長點(diǎn)的重要目標(biāo)。從之前的北京 2009Infocommmm 展上，大量的投影屏幕生產(chǎn)商參展 產(chǎn)品 即可一見。而在展會(huì)上紅葉、白雪等知名品牌也集中展出了中高端的投影幕，因此可以預(yù)示，我們國家的投影屏幕市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開始進(jìn)入白熱化階段。 隨著數(shù)字技術(shù)和顯示技術(shù)的高速發(fā)展，目前全世界正在進(jìn)入一個(gè)創(chuàng)新的高清時(shí)代，畫面的數(shù)字化和高清晰度成為消費(fèi)者消費(fèi)的主要欲望和需求。高清時(shí)代的出現(xiàn)，改變了人們習(xí)慣上的視覺需求，對(duì)消費(fèi)者來講，高清是一場(chǎng)時(shí)代生活?yuàn)蕵贩绞阶兏?。其清晰的畫面、?xì)膩的畫質(zhì)，這些展示無不給處于舊畫面時(shí)代的人們帶來了強(qiáng)而有力的視覺 效果撞擊。而展現(xiàn)在直接投影顯示上，投影屏幕最終顯示的影像決定了帶給觀眾的享受，因此為在經(jīng)營這塊市場(chǎng)的屏幕生廠商帶給了希望。而能否提供最佳視覺效果的高清屏幕將會(huì)是消費(fèi)者選擇消費(fèi)的重要一環(huán)。華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 第二章 可隱藏式電動(dòng)投影屏幕機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì) 2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu) 可隱藏式電動(dòng)投影屏幕的主要結(jié)構(gòu)如 圖 2-1 所示 (1、屏幕 2、屏幕軸 3、皮帶 4、減速機(jī) 5、電機(jī)上固定座 6、機(jī)殼 7、中心軸固定座 8、皮帶輪 )。該電動(dòng)投影屏幕的屏幕是通過中心軸與可控電機(jī)形成皮帶聯(lián)接，中心軸與電機(jī)或者減速器的底座相連，電機(jī)固定在減速器底座上。電機(jī)的輸 出扭矩通過兩級(jí)帶傳動(dòng)傳至一級(jí)蝸桿減速器的蝸桿軸上，蝸輪軸將輸出扭矩通過凸緣聯(lián)軸器或法蘭盤傳到屏幕軸，從而實(shí)現(xiàn)屏幕軸的屏幕和收放動(dòng)作。 圖 2-1 電動(dòng)投影屏幕 主要結(jié)構(gòu) 電動(dòng)投影屏幕做收幕動(dòng)作時(shí)，電機(jī)通過減速器帶動(dòng)屏幕軸轉(zhuǎn)動(dòng)，拴在屏幕軸上的屏幕卷在屏幕軸上，完成收幕動(dòng)作；電動(dòng)投影屏幕作鋪簾作業(yè)時(shí)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，通過屏幕配重向下力，完成放幕動(dòng)作。 如下圖 2-1.1工作狀態(tài) . 第二章 可隱藏式電動(dòng)投影屏幕機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì) 3 屏幕 可隱藏機(jī)體 天花板 投影機(jī) 圖 2-1.1 2.2 投影屏幕尺寸及要求 幕厚 mmx 5 ，幕寬 mmB 2319 ，幕長 mmL 15811 。如圖 2-2 收幕或鋪簾作業(yè) 5 mmin內(nèi)結(jié)束；屏幕軸轉(zhuǎn)速 min31 rn 。華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 長 1581mm 圖 2-2 寬 2319mm 2.3 屏幕轉(zhuǎn)角及自由度的確定 屏幕軸收幕過程中忽略屏幕的壓縮量，屏幕以屏幕軸為中心按 阿基米德螺旋規(guī)律運(yùn)動(dòng)。屏幕軸每轉(zhuǎn) 1周，屏幕半徑變化量為 mmx 5 。 屏幕半徑 由公式（ 1）給出： 2 525.020 rr (1) 為屏幕軸轉(zhuǎn)角。為屏幕軸半徑；式中： r 阿基米德螺旋長度的微分方程 由公式（ 2）給出： drrddB )2( 0 (2) 為屏幕軸轉(zhuǎn)角。為屏幕半徑；式中： r 第二章 可隱藏式電動(dòng)投影屏幕機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì) 5 積分得： 20 4 rB 代入基本尺寸整理得： 03 7 7 047.102 解方程得屏幕軸轉(zhuǎn)角為： rad39.56 屏幕軸回轉(zhuǎn)圈數(shù) 為： 122 39.562 電機(jī)通過減速器帶動(dòng)屏幕軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，屏幕軸在屏幕配重上下空間內(nèi)一方面作上下鉛錘運(yùn)動(dòng)。如圖 2-3 圖 2-3 自由度 由公式 （ 3）給出： HLa PPnF 23 (3) 為高副。為低副；為運(yùn)動(dòng)構(gòu)件數(shù)；為機(jī)構(gòu)自由度；式中： HLa PPnF 機(jī)構(gòu)中有 3個(gè)運(yùn)動(dòng)件， 3 個(gè)低副， 1個(gè)高副，故 : 213233 aF 2.4 中心軸位置確定 為使機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)正確選擇中心軸的位置，否則電動(dòng)投影屏幕工作時(shí)屏幕中心軸收幕完畢后會(huì)出現(xiàn)空間不足，進(jìn)而對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的壽命大打折扣。屏幕寬度方向?yàn)?X軸，高度方向?yàn)?Z軸。 屏幕軸最高位置 由公式 （ 4）給出： 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 mmrHH 78)30512(08.19)( 01 (4) 為屏幕軸半徑。為收幕后圈數(shù)；為屏幕高度；式中： 01 rH 頂桿最大伸張量發(fā)生在屏幕軸最高位置和殼體前端拐點(diǎn)處。故： 2121212120121 hxBrHxR (5) 為屏幕軸半徑。為收幕后圈數(shù)；為屏幕高度；式中： 01 rH 即 21222122 2.1703.09025.05.2 xx 解方程得 mmx 04.3 中心軸的坐標(biāo)為 (3.04， 0) 2.5 中心軸的長度 頂桿最大伸張量 1R 由公式 （ 6）給出： 2120121 rHxR (6) 為屏幕軸半徑。為收幕后圈數(shù)；為屏幕高度；式中： 01 rH 中心軸坐標(biāo) (3 04， 0) 中心軸的最小垂直距離 由公式 （ 7）給出： 21222 BACBzAxR (7) 為直線方程的系數(shù)。、為最小伸張量；式中： CBAR 2 代入數(shù)據(jù)得： mmR 91.11185.05.2004.3185.0 21222 頂桿的滑動(dòng)距離 R 為： mmRRR 23.291.114.421 設(shè)計(jì)中心軸長度時(shí)必須滿足：屏幕寬度 2319 mm；傳動(dòng)軸長度 45HRC,可從手冊(cè)中查得 蝸輪的基本許用應(yīng)力 MPaH 268 。 應(yīng)力循環(huán)次 52 1094.3)153006020(5.8716060 hLjnN 壽命系數(shù) 498.11094.3 1010 8 5787 NK HN 則 M P aM P aK HHNH 2 1 82 6 84 9 8.1 mmmma 131.155218 9.21601 5 0 8 7 721.132 取中心距 mma 160 ，因 62i ，完全滿足要求， 取模數(shù) mmm 4 ，蝸桿分度圓直徑mmd 711 。這時(shí) 44.01 ad ， 從圖 11 18 中可查得接觸系數(shù) 0.3Z ，因?yàn)?, ZZ 因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 軸向齒距 mmp a 566.12 ；直徑系數(shù) mmq 65.5 ；齒頂圓直徑 mmd a 791 ；齒根圓直徑 mmd f 611 ；分度圓導(dǎo)程角 0369.10 ；蝸桿軸向齒厚 mms a 14.3 。 蝸桿齒數(shù) 11z ；蝸輪齒數(shù) 622 z ；變位系數(shù) 02 x ；驗(yàn)算傳動(dòng)比 6216212 zzi，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為 062 6262 ，是允許的。 蝸輪分度圓直徑 ；24862422 mmmzd 蝸輪喉圓直徑 ；2561422482 222 mmhdd aa 蝸輪齒根圓直徑 ；23825.01422482 222 mmhdd ff 蝸輪喉母圓半徑 ；322562116021 22 mmdar ag FFaF YYmdd KT 221253.1 當(dāng)量齒數(shù)： 94.640369.10c o s62c o s 3322 ZZv 根據(jù) 02 x ， 94.642 VZ ，從圖 11 19 中可查得齒數(shù)系數(shù) 27.22 FaY 。 螺旋角系數(shù) 9 2 8 3 1.01400 3 6 9.1011401 Y 許用彎應(yīng)力 FNFF K 從表 11 8中查得由鑄錫磷青銅制造得蝸輪得基本許用彎曲應(yīng)力 MPa56 ， 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 壽命系數(shù)為 1 0 9 0 3.11094.3 109 56 FNK M P aM P aF 106.6210903.156 ，MP aF 9407.592831.027.2424871 1 5 0 8 7 721.153.1 FF ，可見彎曲強(qiáng)度是滿足的。 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿是動(dòng)力傳動(dòng)屬于通用機(jī)械減速器，從 GB/T1008 圓柱 3蝸桿，蝸輪精度中選擇 8 級(jí)精度，側(cè)隙種類為 f 標(biāo)注為 8f ，查表得蝸桿，蝸輪齒面精度均為 1.6 而蝸桿頂圓為 1.6，蝸輪頂 圓為 3.2。 4.6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.6.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 該軸是蝸桿軸，其所選材料是 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 該軸的轉(zhuǎn)速為 min/14401 rn ，功率為 kwp 45.31 ，轉(zhuǎn)矩為 mNT 88.221 。 蝸桿軸所受各力的大小為： Nd TFF at 06.425071150877221121 , Nd TFF ta 96.5 9 1 4 32487 3 3 3 8 5 1222221 NFFF trr 53.525520t a n96.59143t a n221 根據(jù) 3 110min npAd ，其 中 1120 A ，于是得 mmd 9.1735044.1112 3m in ，輸出軸的最小直徑顯然是帶輪，為了使選的軸直徑與帶輪的孔徑相適應(yīng)，取 mmd 35min 。 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)與受力圖 如圖 4-2 所示。 為滿足小帶輪的軸向定位要求，段的左端制出軸肩，故取 d =45mmmm；段長度取 L - 40mmmm。因軸承同時(shí)受有軸向力和徑向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) d =50mmmm 初步選取 0 組基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承，軸承代號(hào)是 30210,其尺寸是 mmmmmmTDd 75.219050 ，故d - =d - =50mmmm, 右端采用軸肩定位，由手冊(cè)查得軸肩高度 h=3mmmm,于是d - =50mmmm.而 L - =56mmmm。由于蝸桿螺旋部分半徑不大，蝸桿的齒根圓直徑與軸的比值小于 1.7 時(shí)一般將蝸桿的螺旋部分與軸加工成整體，蝸桿齒寬 1b 按 mb )45.10(1 算，于是 mmb 35.913.6)405.1(1 取 1b =92mmmm 。 支 承 跨 度第四章 減速器設(shè)計(jì) 15 mmdL a 298284)1.19.0( 2 ,取 L=294mmmm。小帶輪與軸的軸向定位采用平鍵聯(lián)接 ,軸段由手冊(cè)選用平鍵為 mmmmmm 3266 ，小帶輪與軸的配合為 H7/K6，軸承與軸的軸向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 mm6。 在水平面上 NLL dFLFR arH 1245110 115709569912/3231 NRFR HrH 254124599112 負(fù)號(hào)表示 力的方向于受力簡(jiǎn)圖中所設(shè)方向相反。 在垂直平面上 NFRR tVV 13602/21 軸承上的總支承反力 NRRR VH 8.184313601245 2221211 軸承上的總支承反力 NRRR VH 92222222 校核軸的強(qiáng)度 對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼，由表 10.1 查得 MPaB 650 ， MPa3001 ， MPa1551 ， 由表 10.1 注 查得材料的等效系數(shù) 2.0 ， 1.0 。 鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由表 10.4 查得 6 25.1,8 25.1 KK 絕對(duì)尺寸系數(shù)，由附圖 10.1 查得 76.0,8.0 軸磨削加 工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)由附圖 10.2 查得 92.0 。 安全系數(shù) 49.1402.035.88.092.0 825.13001 maKS 85.114.51.04.576.092.0 625.11551 maKS 17.985.1149.14 85.1149.14 2222 SSSSS 查表 10.5 得許用安全系數(shù) 5.13.1 S ，顯然 SS ，故 C-C剖面安全。 小帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力 MP ad h lTP 4.88)1050(840 2 8 3 0 0 044 取鍵、軸、聯(lián)軸器的材料都為鋼，查表 6.1 得 M PaP 150120 。顯然， PP ，故強(qiáng)度足夠。 齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 M P adhl TP 37.38)1170(1050 28300044 取鍵、軸、齒輪的材料都為鋼，查表 6.1 得 M PaP 150120 。顯然， PP ，故強(qiáng)度足夠。由表 11.13 查得 70309 軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承、的內(nèi)部軸向力分別為 NFS r 52.7378.18434.04.0 11 NFS r 76.5529.13814.04.0 22 比較兩軸承的受力，因 2121 aa FFRR 及 ，故只需校核軸承。 根據(jù) 對(duì)軸的校核可知 ,軸所受到的徑向載荷為： NFFF NHNVr 70.1 2 6 03.82502.953 2212121 NFFF NHNVr 00.8813.82599.305 2222222 軸向載荷為： NYFS r .19.3508.12 70.12602 11 NYFS r 7.2448.12 00.8812 22 又知 NFa 35.726 ， 12 SFS a 。因此 NSF a 7.24421 ， NFSF aa 05.97122 。 軸的當(dāng)量載荷 21 PP和 33.010.100.88105.97133.019.070.12607.2442211eFFeFFrara 11 rFP )( 22222 arp FYFXfP 查表可知徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為 4.02 X ， 8.12 Y ， 2.1pf 。所以：NFP r 7.126011 。 滾子軸承的壽命指數(shù) =310 ,按表 13 6取載荷 系數(shù) 2.1pf ， ,溫度系數(shù) 0.1tf 。于是，計(jì)算壽命： 6310366 1031.235.2520100.4673.10460106010 pCnLrn hh LL 所選軸承滿足壽命要求。 4.6.2 聯(lián)軸器的選擇 本設(shè)計(jì)用到一個(gè)聯(lián)軸器，用來連接輸出軸和屏幕軸。聯(lián)軸器的選擇主要考濾它的孔徑和它受的轉(zhuǎn)矩而且載荷平穩(wěn)無沖擊，同時(shí)構(gòu)造簡(jiǎn)單，軸的剛性大，對(duì)中性也較好。根據(jù)所選的電機(jī)的傳動(dòng)軸軸徑和輸入軸的軸徑，選擇凸緣聯(lián)軸器（ GB/T5843-86）聯(lián)軸器的型號(hào) 選為 YL7。對(duì)所選的聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為： mmNmNT 1 6 0 0 0 0 01 6 0 0 第四章 減速器設(shè)計(jì) 17 于是： mmNmmNTKT Aca 11167918590703.13 因?yàn)?caT T ，可見聯(lián)軸器的強(qiáng)度是符合要求的。 4.6.3 減速器的潤滑與密封的選擇 蝸輪圓周速度： smndV /22.1601000 73.045.346601000 22 蝸桿圓周速度： smndV /8.4601000 11 由于 V 較小，采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度約為一個(gè)齒高，但不應(yīng)超過滾動(dòng)軸 承最下面滾動(dòng)體的中心線，否則容易漏油，為防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)過多的潤滑油流入軸承，在軸承內(nèi)側(cè)加擋油板。對(duì)于軸承的潤承，由于蝸輪 V1.5mm/s，不宜采用飛濺潤滑，宜采用潤滑脂潤滑，為了防止在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤滑脂被飛濺起來的油稀釋應(yīng)在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)。 因?yàn)樵摐p速器為蝸輪蝸桿減速器，查機(jī)械手冊(cè)可選蝸輪蝸桿潤滑油代號(hào) 320，軸承選用 ZGN 2 潤滑脂。 計(jì)算可得，各軸與軸承接觸處的線速度 smv 10 ，且根據(jù)潤滑要求，所以采用氈圈密封。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 18 第五章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5.1 皮帶設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算功率是根 據(jù)需要傳遞的名義功率及考慮載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長短等因素共同確定的。 計(jì)算功率 由公式（ 13）給出： PKP Aca (13) 。為為 工況系數(shù)名義功率，式中： AKP 按教材表 8 7，查得工作情況系數(shù) AK ，選取1.1AK 。所以， kWkWPKP Aca 65.15.11.1 。 皮帶型號(hào)根據(jù)設(shè)計(jì)功率 caP 和小帶輪轉(zhuǎn)速 0n 確定，查教材圖 8 11 可選取 Z 型帶。 由教材表 8 6和表 8 8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 mmd d 751 。 帶的速度 由公式（ 14）給出： 100060 01 ndv d (14) 。為為 10 小帶輪基準(zhǔn)直徑電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，式中： ddn 代入數(shù)據(jù)得： smsmndv d 50.56 0 0 0 0 1 4 0 0751 0 0 060 01 。 因?yàn)?5mm/s v 30mm/s，故帶速合適。 根據(jù) 112 dd did ，計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2dd ， mmmmdid dd 300754112 ,根據(jù)教材表 8 8，圓整為 mmd d 3152 。 根據(jù) 21021 27.0 dddd ddadd 初步確定中心距， mmamm 780273 0 ，選取中心距 mma 5000 。 帶所需的基準(zhǔn)長度 由公式（ 15）給出： 02122100 422 addddaL ddddd (15) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準(zhǔn)長度，帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度，式中： aLL dd 第五章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19 代 入數(shù)據(jù)得： mmL d 16425004 75315315752500220 。查教材表 8 2，確定帶的基準(zhǔn)長度 mmL d 1600 。 帶的實(shí)際中心距 由公式（ 16）給出： 2 00 dd LLaa (16) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準(zhǔn)長度，帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度，式中： aLL dd 代入數(shù)據(jù)得： mmmmLLaa dd 4792 164216005002 00 。所以中心距的變化范圍為 470mmmm 542mmmm。 帶的包角 由公式（ 17）給出： add dd 3.57180 121 (17) 。為為 21 為實(shí)際中心距大帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑， add dd 代入數(shù)據(jù)得： 90151479 3.57753151803.57180 121 add dd 。 由 mmd d 751 和 min14000 rn ，查教材表 8 4a得 kWP 064.10 。根據(jù)min14000 rn ， 41i 和 Z型帶，查教材表 8 4b得 kWP 03.00 。查教材表 8 5 得96.0aK ，表 8 2得 16.1LK 。 于是 kWKKPPP Lar 73.116.1924.003.0064.100 。皮帶的根數(shù) Z 為95.073.1 65.1Pr caPZ 。所以，選取皮帶根數(shù) 1Z 。 單根帶初拉力 由公式（ 18）給出： 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 2m i n0 )5.2(500)( qvZvK PKFacaa (18) 。為為度質(zhì)量為帶每米長為包角修正系數(shù)，為帶的根數(shù)，帶的速度，計(jì)算功率， qKZvP aca 代入數(shù)據(jù)得： NNF 2585.506.05.51924.0 65.1)923.05.2(500)( 2m i n0 。 應(yīng)使帶的實(shí)際初 拉力 min0 )(FF 。 壓軸力 由公式（ 19）給出： 2s in)(2)( 1m in0m in FZF p (19) 為小輪包角。為帶的根數(shù)，初拉力， 1m i n0 為 ZF 代入數(shù)據(jù)得： NNFZF p 5002151s i n258122s i n)(2)( 1m i n0m i n 。 計(jì)算功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率及考慮載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長短等因素共同確定的。 計(jì)算功率 由公式（ 20）給出： PKP Aca (20) 。為為 工況系數(shù)名義功率，式中： AKP 按 教材表 8 7，查得工作情況系數(shù) AK ，選取1.1AK 。所以， kWkWPKP Aca 584.144.11.1 。 皮帶型號(hào)根據(jù)設(shè)計(jì)功率 caP 和小帶輪轉(zhuǎn)速 0n 確定，查教材圖 8 11 可選取 Z 型帶。 由教材表 8 6和表 8 8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 mmd d 801 。 帶的速度 由公式（ 21）給出： 100060 01 ndv d (21) 。為為 10 小帶輪基準(zhǔn)直徑電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，式中： ddn 代入數(shù)據(jù)得： smsmndv d 86.56 0 0 0 0 1 4 0 0801 0 0 060 01 。 第五章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 21 因?yàn)?5mm/s v 30mm/s，故帶速合適。 根據(jù) 112 dd did ，計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2dd ， mmmmdid dd 320804112 ,根據(jù)教材表 8 8，圓整為 mmd d 3552 。 根據(jù) 21021 27.0 dddd ddadd 初步確定 中心距， mmamm 8705.304 0 ，選取中心距 mma 5000 。 帶所需的基準(zhǔn)長度 由公式（ 22）給出： 02122100 422 addddaL ddddd (22) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準(zhǔn)長度，帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度，式中： aLL dd 代入數(shù)據(jù)得： mmL d 17215004 80355355802500220 。查教材表 8 2，確定帶的基準(zhǔn)長度 mmL d 1600 。 帶的實(shí)際中心距 由公式（ 23）給出： 2 00 dd LLaa (23) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準(zhǔn)長度，帶的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)長度，式中： aLL dd 代入數(shù)據(jù)得： mmmmLLaa dd 5.4392 172116005002 00 。所以中心距的變化范圍為 415.5mmmm 487.5mmmm。 帶的包角 由公式（ 24）給出： add dd 3.57180 121 (24) 。為為 21 為實(shí)際中心距大帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑， add dd 代入數(shù)據(jù)得： 901445.439 3.57803551803.57180 121 add dd 。 由 mmd d 801 和 min3500 rn ，查教材表 8 4a 得 kWP 064.10 。根據(jù)華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 min14000 rn ， 41i 和 Z型帶，查教材表 8 4b得 kWP 03.00 。查教材表 8 5 得96.0aK ，表 8 2得 16.1LK 。 于是 kWKKPPP Lar 73.116.1924.003.0064.100 。皮帶的根數(shù) Z 為95.073.1 65.1Pr caPZ 。所以，選取皮帶 根數(shù) 1Z 。 單根帶初拉力 由公式（ 25）給出： 2m i n0 )5.2(500)( qvZvK PKFacaa (25) 。為為度質(zhì)量為帶每米長為包角修正系數(shù)，為帶的根數(shù)，帶的速度，計(jì)算功率， qKZvP aca 代入數(shù)據(jù)得： NNF 27686.506.05.51924.0 65.1)923.05.2(500)( 2m i n0 。 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 min0 )(FF 。 壓軸力 由公式（ 26）給出： 2s in)(2)( 1m in0m in FZF p (26) 為小輪包角。為帶的根數(shù)，初拉力， 1m i n0 為 ZF 代入數(shù)據(jù)得： NNFZF p 5322144s i n276122s i n)(2)( 1m i n0m i n 。 5.2 皮帶設(shè)計(jì)計(jì)算 皮帶傳動(dòng)為具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，從理論上講它有很好的工作可靠性。但是，在實(shí)際使用過程中，當(dāng)不能保證它們的正常嚙合條件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)脫離與掉鏈現(xiàn)象。脫離瞬間，皮帶傳動(dòng)的從動(dòng)輪會(huì)出現(xiàn)丟速，并且伴有劇烈的沖擊與振動(dòng)。所以，脫離的發(fā)生會(huì)嚴(yán)第五章 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 23 重的破壞皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)質(zhì)量，并損壞傳動(dòng)皮帶。 為了避免脫離，在設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)該采取以下措施： 合理的設(shè)計(jì)張緊裝置。設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真考慮張緊裝置的設(shè)計(jì)，使傳動(dòng)傳動(dòng)軸在最大教荷下工作時(shí)，保證松邊張力仍可維持平衡點(diǎn)處在圍齒區(qū)間 內(nèi)。張緊裝置設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，包括合理地確定張緊量，皮帶磨損伸長后的補(bǔ)償，以及安放位置等。 正確選擇皮帶寬度與中心距。選擇皮帶與中心合距時(shí)，要考慮保證圍齒區(qū)間內(nèi)有足夠多的輪齒參加工作，使平衡點(diǎn)不容易完全移到圍齒區(qū)外。在設(shè)計(jì)多軸傳動(dòng)的鏈傳動(dòng)時(shí)，這一因素更是重要。 正確確定松邊垂度。從不發(fā)生脫離的角度確定松邊垂度，應(yīng)該保證皮帶松邊實(shí)際長度比理論長度小于一個(gè)鏈節(jié)距，這對(duì)小節(jié)距長中心距的傳動(dòng)十分重要。因?yàn)樵谶@種情況下，每個(gè)皮帶鉸鏈磨損量的累積，容易使松邊實(shí)際長度增加到比理論長度超過一個(gè)鏈節(jié)距。 限制傳動(dòng)軸最大嚙 合作用角。如果限于空間尺寸無法安裝張緊裝置及增大圍鏈齒數(shù)時(shí)，防止脫離有效的措施是設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)的小嚙合作用角傳動(dòng)軸。只要嚙合作用角小于摩擦角，滾子的向外移動(dòng)就不會(huì)出現(xiàn)，從而也不會(huì)出現(xiàn)脫離。如圖 5-1 圖 5-1 防脫落隔片 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 第六章 控制技術(shù) 6.1 PLC 概述 可編程邏輯控制器 (PLC)是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置 ,是自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 ,是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 11目前 ,PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng) ,為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè) 備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。主要原因在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案 ,適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。 PLC 之所以得到迅速的發(fā)展和越來越廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗哂幸恍┝己玫奶攸c(diǎn) PLC 集三電 (電控、電儀、電傳 )于一體，實(shí)現(xiàn)三電一體化 ； PLC 的輸入 /輸出系統(tǒng)完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量信號(hào)的輸出和輸入，在 PLC 內(nèi)部具備計(jì)數(shù)器、中間繼電器等的許多控制功能，而且還具有良好的聯(lián)網(wǎng)通信功能 ； PLC 的硬件結(jié)構(gòu)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，安裝方便、接線簡(jiǎn)單，而且可以通過不 同的模塊組合，適應(yīng)不同規(guī)模、功能復(fù)雜程度的各種控制要求 ； PLC 能直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，非常有利于系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)控， PLC可采用梯形圖編程和語句編程多種方式，給編程人員帶來了極大的方便 ； PLC 性能穩(wěn)定，可靠性高，且具有較高的性能 /價(jià)格比。 12 6.2 PLC 的選型原則 目前市場(chǎng)上的 PLC 產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有 :日本的 OMRON C40/C60、MITSUBISHI、 FUJJF50、 Panasonic FP，德國的 SIEMENS57-300/400，韓國的 LG 等。近幾年， PLC 產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性價(jià)比越來越高，這是眾多自動(dòng)化工程技術(shù)人員選用 PLC 的重要原因。 13PLC 的選型應(yīng)注意以下方面 : 1.PLC 控制系統(tǒng)規(guī)模的確定 l)一般依據(jù)工廠生產(chǎn)工藝流程確定，單機(jī)或者小規(guī)模生產(chǎn)過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關(guān)量為主， FO 點(diǎn)數(shù)小于 128 點(diǎn) ；建議選用微型 PLC，如 C40/C60、 F50、 57-200等。 2)如果生產(chǎn)過程是復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)控制，應(yīng)該選用具有模擬量控制、 PID 控制等功能的 PLC， FO 點(diǎn)數(shù)在 128-512 點(diǎn)之間 ；建議選用中檔 PLC， 如 0MR0NC2000， SIEMENS57-300等。 3)如果生產(chǎn)過程是大規(guī)模過程控制、 DCS 系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制，應(yīng)該選用具有通信聯(lián)網(wǎng)、智能控制、數(shù)據(jù)庫、中斷控制、函數(shù)運(yùn)算的高檔 PLC， FO 點(diǎn)數(shù)在 512 點(diǎn)以上 ；第六章 控制技術(shù) 25 建議選用高檔 PLC，如 oMRONeZ000H， sIEMENs57-400 等，再和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線 Profibus 結(jié)合實(shí)現(xiàn)工廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的無縫通訊和完美控制。 2.PLC 編程方法的確定 l)一般的手持編程器編程。它只能用商家規(guī)定語句表中的語句表 (STL)編程。這種方式效率低，但對(duì)于系統(tǒng)容量小， 用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，造價(jià)也較低，這主要用于微型 PLC，如三菱機(jī)電 Fl-40MR 的編程器 (F1-20PE)。 2)圖形編程器編程。該編程器采用梯形圖 (LAD)編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價(jià)格較高，主要用于微型 PLC 和中檔 PLC，如 FUJIF50、 OMRONC40/60 的編程器。 3)個(gè)人計(jì)算機(jī)或兼容機(jī)加 PLC 軟件包編程。這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的 PLC 開發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，主要用于中高檔 PLC 系統(tǒng)的硬件 組態(tài)和軟件編程，如 SIEMENSSTEPS.O 軟件包。 14 基于以上原則，本設(shè)計(jì)選定采用 OMRON 公司的 CPM2A 型，采用圖形編程器編程。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 第七章 系統(tǒng)其余部件的選型 7.1 光電開關(guān) 光電開關(guān)主要用于檢測(cè)箱體是否到位， 15基于檢測(cè)范圍與檢測(cè)精度的考慮，選用上海普邦傳感器公司生產(chǎn)的 PCBA-R2MNA-D3Y2 型光電式接近開關(guān)，具體參數(shù)見圖 8-1 圖 8-1 PCBA-R2MNA-D3Y2 型光電式接近開關(guān)參數(shù) 7.2 外觀處理 1.殼體上蓋板可做 噴漆與貼膜 ,具體根據(jù)辦公室環(huán)境相匹配的風(fēng)格。 2.殼體采用 POM，易加工。 第八章 結(jié)論 29 第八章 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是可隱藏式電動(dòng)投影屏幕的設(shè)計(jì)。該機(jī)主機(jī)固定在天花板內(nèi)部，減速器馬達(dá)放置該主機(jī)上部，通過皮帶與中心軸聯(lián)軸器橫貫全屏的屏幕軸相連。接動(dòng)電動(dòng)投影屏幕控制開關(guān)的按鈕，電動(dòng)投影屏幕組即直接驅(qū)動(dòng)屏幕桿轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)屏幕桿沿著棚面向上方轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，屏幕桿即帶動(dòng)屏幕邊自旋轉(zhuǎn)收幕隱藏在天花板內(nèi)。反之，令電動(dòng)投影屏幕驅(qū)動(dòng)屏幕桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，屏幕便在自重作用下天花板面