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1、安徽建筑大学 课程 设 计 设 计 题 目 手自一体螺旋丝杆升降机 学 生 姓 名 专 业 班 级 指 导 老 师 学 院 院 长 评 阅 人 2015 年 11 月20 日毕业设计真实性承诺及指导教师声明学生毕业设计真实性承诺郑重声明：本人所提交的毕业设计是在 指导教师指导下，独立进行设计工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含其他个人或集体已经公开发表的研究成果。对本设计做出具体贡献的个人和集体，均已在设计说明书以明确方式标明。如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担相应的法律责任和一切后果。学生(签名)： 日 期
2、： 指导教师关于学生毕业设计真实性审核的声明郑重声明：本人已经对学生 毕业设计所涉及的内容进行了严格审核，确定其设计成果均由学生在本人指导下取得，对他人成果的引用已经明确说明引用的出处，如出现抄袭等学术不端行为，本人愿负连带责任。指导教师（签名）： 日 期： 注：此声明由指导教师和学生本人亲笔签名。摘 要本次设计的题目是手自提一体螺旋丝杆升降机的设计，螺旋丝杆升降机是一种常用的举升举升装置。它主要包括驱动电机，减速机，传动轴，丝杆螺母，滑块滑轨，升降平台组成。工作时，利用升降机上的电机和减速器带动丝杆驱动式装置中的丝杆作旋转运动，从而使得螺母作直线运动，而平台是固定在螺母上的，因此平台沿着滑轨
3、上下运动。本次设计的丝杆升降平台可以以10米/分钟的提升速度来提升100kg的物品。在本设计中，对电机的选用，减速机的选用，传动轴的设计校核，以及丝杆滑块导轨进行了详细的设计计算，保证产品满足使用要求。 关键字：丝杆升降机 滚珠丝杆 滑块导轨 目录摘要2第一章 绪论51.1背景和意义51.2国内外研究现状61.2.1国外研究现状61.2.2国内发展现状61.3本文研究的内容6第二章 螺旋丝杆升降机方案设计82.1 任务分析82.2方案确定8第三章 滚珠丝杆升降结构设计143.1 设计参数确定143.2 滚珠丝杆的设计计算及选择143.2.1求丝杠的静载荷143.2.1确定动载荷及其使用寿命14
4、3.2.1滚珠丝杠的选取143.2.1稳定性计算143.2.1刚度验算143.3 滚珠丝杆的设计计算及选择143.2.1求丝杠的静载荷143.2.1确定动载荷及其使用寿命14第四章 滑块导轨的选择计算 144.1滑块导轨的介绍 204.2滑块导轨的选择流程204.3导轨的负荷计算204.4滑块导轨的选用 21第五章 电机减速机的选型计算145.1相关计算145.2 电机的选用145.3减速机选用145.4 电机扭矩的校核14第六章 传动轴的设计计算146.1主轴的结构设计与计算146.2轴的校核14总结21致谢22参考文献23 第一章 绪论1.1背景和意义现代科学技术不断发展，极大地推动了不同
5、学科的交叉与渗透。在机械工程领域，由于微电子技术的迅速发展及其向机械工业的渗透，从而使机械工业的技术结构、产品、功能与构成、生产方式及管理体系发展了巨大变化，工业生产已经由“机械电气化”迈入了“机电一体化”的发展阶段。自动托盘系统是一个比较复杂的机电一体化系统，它在现代仓储物流，商品零售等作业过程中正越来越多地取代传统手工作业。它是集机械、电子、计算机等高新技术于一体的。它广泛应用于仓库自动作业。在快餐店，药店等零售业的运用也日趋广泛。在本题主要是设计自动托盘的机械部分设计，主要完成托盘的出架和入架的动作。货物先是通过某种动作到升降机上的，然后升降机运动到了要存放该红货物的货架前，如是进入到了
6、该设计的范畴。该课题就是研究升降机在货架前以后的动作。之后的动作是货物的入架或出架动作，货物的入架是单片机得到信息后给电动机得电正转，使丝杆运动利用拔杆把升降机中的托盘推出并进入到要存放该货物的货架中，当托盘完全进入货架后，单片机给电动机一个信息使它停止正转，到止托盘的入架动作完成。其中托盘的出架动刚好相反，它是利用拔杆与托盘上的拉扣连接后将其拉入升降机中完成动作。它们的连接是利用单片机给电磁铁信息使它动作连接拔杆与拉扣。该设计中用到了电磁铁和接近开关，在托盘的入、出架时拔杆与托盘都是通边电磁铁联接为一体的，使托盘的出、入架更为精确高效。而在判断电磁铁该何时动作使拔杆与拉扣连接是用到了接近开关
7、，它为单片机反馈拔杆与拉扣之间距离的信息，告知单片机现在可以连接拔杆与托盘了。从而实现高效准确的托盘出、入货架。本课题是自动托盘作业系统中出架与入架的机械实现部分。其设计目的是为了实现仓库存取的自动化作业，更深入地理解机电一体化系统的设计与工作过程。1.2国内外研究现状随着国内丝杆升降机水平的政策调整，出现了飞速发展的局面，及时了解丝杆升降机相关行业的资讯就显得特别重要，下面我们来了解一下丝杆升降机发展趋势、前景： 丝杆升降机与工程机械相关的基建项目主要是道路、铁路、城市公交、水利、电力、航空等6方面的投资。对于升降机械来说，中小吨位的升降机械国内制造企业基本可以满足，但是在作业性能、可靠性、
8、吊装的精准上参差不齐，不能满足现代施工、安装、作业的需求。大型轮式升降机在04年之前主要为进口，国内基本没有制造商，徐重经过近7年的不断探索，已拥有完全自主知识产权，从130t-150t相对完善的大吨位全地面升降机系列。但是面对国家不同投资项目的需求，通用型的大吨位升降机产品已不能完全满足项目使用需求，要想全面占领国内市场，必须从基建项目特殊工况需求中出发，针对性开发大吨位轮式升降机市场。丝杆升降机产业的发展轮式升降机产业如何将全球金融危机转化为产业发展的又一机遇？企业如何将国家刺激政策转化为企业发展的机遇？我们认为，第一、整合技术资源进行产品系列的升级；第二、抓住国家4万亿投资的重大及热点建
9、设项目，针对性开发、改进产品，适应建设项目对轮式升降机的需求。针对于此，公司及时调整发展方向，主营丝杆升降机，蜗轮丝杠升降机，螺旋丝杠升降机等多种产品。整合技术资源进行产品系列的升级:面对当期用户市场走向，针对国家重点投资建设项目对全系列升降机产品进行了市场态势分析，详细划分了各中吨位产品区间的作业应用范围，同时以为用户提供更大的起重作业性能、可靠性、吊装的精准性为系列产品升级的指导思想，结合公司已形成的智能控制技术、组合平衡重技术、整体优化技术、单缸插销技术以及人性化设计等成熟技术，将前期积累的成熟技术应用在系列产品的升级中。丝杆升降机解读国家基础建设的投资政策及投资流向，与升降机械相关的铁
10、路、公路、基础设施建设中，中型起重设备需求量最大，安装的速度、设备的出勤率、安装的精确度已成为施工单位购买设备的首要考虑条件。目前国内市场通用升降机，基本为各生产厂家不断完善产品系列时期所推出的产品，相对忽视了对产品可靠性的改进，对结构创新、新技术的运用推广为用户带来更大的使用性能，创造更大的利润空间，造成产品与用户市场的部分脱节。效果也都不太好。1.3 本文研究的主要内容本课题要求是对螺旋丝杆升降机进行设计。其主要设计内容为：1、螺旋丝杆升降机的方案设计； 2、滚珠丝杠副的选择与计算 3、直线滚动导轨副的选择计算；4、伺服电机的选择计算；5、传动轴的设计校核；6、螺旋丝杆升降机的零件图及装配
11、图；第二章 丝杆升降机方案设计2.1设计要求本次设计的是丝杆升降平台，是利用电机带动丝杆旋转实现平台升降的一个设备，实现的技术要求如下：（1） 要把电机的旋转运动转化为载物升降平台的直线运动。（2） 载物品台尺寸满足：1500mm800mm。（3） 最大升降重量（包括升降平台）：250kg。（4） 最大升降速度10米/分钟。（5） 升降台行程1700mm。（6） 升降平台在导轨上来回行使。（7） 设备总体尺寸： 189010902380mm2.2方案设计依据工作原理及技术要求，设备应包括驱动系统，传动系统，丝杆滑块升降系统组成。总体布局设计：由于设备尺寸较大，所以采用四组滑块支撑升降台，左右两
12、个升降丝杆螺母与平台螺栓连接，两组丝杆同步升降带动载物台上下运动。为了节省空间，将动力传动结构布置在设备上方。丝杆手动升降是通过直角减速机手轮带动的。传动系统设计:设备左右两侧升降丝杆必须同步运行，否则会卡住，因此丝杆的用一根传动轴带动，考虑到所需要的扭矩较大，传动结构应包含减速装置。由于电机传动系统布置在设备上方，与丝杆轴心成垂直关系，因此丝杆的驱动可以采用直角减速机带动。总的传动路径为：电机-减速机-传动轴-直角减速机-丝杆螺母滑块-升降平台上下运动。由于设备需要较高的精度，采用伺服电机传动；又提升重物所需扭矩较大，因此采用减速机放大扭矩，且电机输出轴与传动轴垂直，因此在电机输出轴与传动轴
13、之间采用了蜗轮蜗杆减速机减速机。为了防止平台碰撞，在机架上下面设计了防撞缓冲块。综合，设备结构示意图如图2.所示。图2.1a 丝杆升降机结构图1.伺服电机 2.蜗杆涡轮减速机 3.滚珠丝杆 4.螺母 5.升降台 6.机架 7.限位缓冲块图2.1b 丝杆升降机结构图1.传动轴 2.直角减速机3.手轮第三章 滚珠丝杆升降结构设计3.1设计参数的确定根据设计任务，取设计参数为：两跟丝杆升降载物总重250KG,所以单根丝杆承重125kg，丝杆行程1700mm，丝杆最大运行速度167m/s,加速度时间 定位精度要求为0.01mm。3.2滚珠丝杠的设计计算及选择3.2.1 滚珠丝杠副的支承形式支承应限制丝
14、杠的轴向窜动.较短的丝杠或垂直安装的丝杠,可以一端固定,一端无支承.水平安装丝杠较长时, 可以一端固定,一端游动;对于精密和高精度机床的滚珠丝杠副,为了提高丝杠的拉压刚度,可以两端固定.为了补偿热膨胀和减少丝杠下垂,两端固定丝杠时还可以进行预拉伸。一般情况下,应以固定端作为轴向定位基准,从固定端起计算丝杆杠副的长度误差.此外,应尽可能固定端作为驱动端。考虑到本设计的结构与要求,为了便于安装且铝合金机架本身刚度不是很大，采用两端固定的支撑方式图3.2滚珠丝杆固定形式3.2.2 滚珠丝杠副的传动特点1.传动效率高 效率高达90%95%,耗费的能量仅为滑动丝杠的1/3。2.运动具有可逆性 即可将回转运动变为直线运动,又可将直线运动变为回
