老年助力車的設(shè)計(jì)(CAD圖紙+三維模型+說(shuō)明書)

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I The design of old bicycle Specialty： Student Number： Student： Supervisor： Abstract：With the aging of the population?problem is becoming more and more?serious,?the elderly and disabled?travel,?there is a?problem?in any country.?How?to solve this problem,?which reflectsthe?developed?degree of a?society from the?level of science and technology?to the humanistic care?and other aspects of the.?Our?attention to?this situation?or?not,?that is?no?easy installation?in?vehicles?off?disabilities?on facilities,?this situation?there are many inharmonious?factors,?more?make the?populationdifferentiation,?a decline in social?humanistic concern?degree.?The?arrangement oflifting?system for?disabled people?in the car,?can improve?the above situation. The?disabled?to pedal?accessibility,?and realize the?company by personnel,?andtrained personnel?to operate this set of machinery,?control?to complete the?disabledspecial automobile?seat lifting?system,?to?enable the disabled?smoothly on the trainobjective.?Should first?in-depth discussion?from the?feasibility?scheme of the mechanism,?through the?hands?of?the power unit,?and then after?repeated?and carefulfeasibility,?safety analysis?and?correction of motion,. the system?function analysis,?and get?and the formation of?system's overall?structure,?and?according to the characteristics of the system,?to select the?most suitable?system?scheme?the. Key words：Electric vehicle；Environmental protection and energy saving；Car door II 目 錄 緒論 1 1. 老年助力車發(fā)展概述 1 2. 課題研究的背景及意義 2 3. 老年助力車的發(fā)展趨勢(shì) 4 4. 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 6 5. 老年助力車總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 5.1 老年助力車的總體方案圖 10 5.2 老年助力車的工作原理 10 6. 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 6.1電機(jī)的選型計(jì)算 12 6.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 6.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 6.4 軸承的選擇 18 6.5 鍵的選擇 19 6.6 齒輪的強(qiáng)度校核 20 6.7 傳動(dòng)軸強(qiáng)度的校核 20 7. 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 21 結(jié)論 22 參考文獻(xiàn) 23 致謝 24 III 緒論 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。 研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來(lái)的需要。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過(guò)程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、調(diào)整、操作、維護(hù)、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機(jī)械和成套機(jī)械裝備，以保證機(jī)械產(chǎn)品在長(zhǎng)期使用中的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。研究機(jī)械產(chǎn)品在制造過(guò)程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過(guò)度耗費(fèi)方面的問(wèn)題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機(jī)械工程的一項(xiàng)特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機(jī)械的種類繁多，可以按幾個(gè)不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動(dòng)力機(jī)械、物料搬運(yùn)機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械等；按工作原理可分為熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。另外，機(jī)械在其研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用等過(guò)程中都要經(jīng)過(guò)幾個(gè)工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機(jī)械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個(gè)分支系統(tǒng)，如機(jī)械科研、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械運(yùn)用和維修等。 1 老年助力車發(fā)展概述 汽車是現(xiàn)代社會(huì)的重要交通工具，為人們提供了便捷、舒適的出行服務(wù)，然而車輛對(duì)環(huán)境造成的污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了人們的生活環(huán)境和起居環(huán)境。所以鑒于這些歷史原因，老年助力車車以其環(huán)保節(jié)能，經(jīng)久耐用，外觀多樣化等等諸多特點(diǎn)文明于世。以鋰電池為主要電動(dòng)來(lái)源的特征使得老年助力車車能夠在任何時(shí)候，任何地方只要有充電樁的地方都能夠充電。目前，我國(guó)正在大力研發(fā)高徐電能的鋰電子充電樁。通過(guò)在指定的區(qū)域設(shè)置一定數(shù)量的充電樁，使得老年助力車車的使用率將會(huì)大大提高，并且由于鋰電池蓄電能力強(qiáng)，經(jīng)久耐用，所以一般人們只要偶爾幾天充一次電就能夠保持一段時(shí)間，這對(duì)于汽油，柴油等傳動(dòng)的動(dòng)力源泉來(lái)說(shuō)，是一場(chǎng)歷時(shí)性的變革。 在未來(lái)的幾年里，老年助力車車的使用將會(huì)越來(lái)越普遍，越來(lái)越多的人們將會(huì)選擇老年助力車，與此同時(shí)，充電樁的使用數(shù)量將會(huì)普及到我國(guó)的各個(gè)角落，由于電能便宜，綠色無(wú)污染，所以人們將會(huì)越來(lái)越喜歡這種方式，長(zhǎng)此以往，我國(guó)的環(huán)境，氣候?qū)?huì)得到更一步的改變。 老年助力車的發(fā)展離不開人們思想覺悟的提升，相信在不久的將來(lái)，老年助力車的普及度和量產(chǎn)性將會(huì)越來(lái)越高。 2 課題研究的背景及意義 近年以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，老年助力車在汽車工業(yè)中的地位也日益顯著，?當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。 對(duì)于選擇老年助力車左前 的設(shè)計(jì)作為這次的題目，我覺得當(dāng)今各大汽車公司所生產(chǎn)的老年助力車，都耗時(shí)，成本高，使用不靈活等等，存在著各種各樣的缺陷。因此，好的老年助力車 的設(shè)計(jì)可以提高老年助力車的使用年限，降低老年助力車 的維修成本，保證人身安全和大力地倡導(dǎo)了環(huán)保節(jié)能等等當(dāng)今社會(huì)汽車工業(yè)發(fā)展主題。 當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)老年助力車的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。我們這些即將大學(xué)畢業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，要進(jìn)行對(duì)本專業(yè)所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行綜合的運(yùn)用和掌握，為此我們要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，要自己動(dòng)手進(jìn)行思考問(wèn)題，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價(jià)值的第一步。 傳統(tǒng)的老年助力車 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，門鎖安裝繁瑣，且安全系數(shù)不高，而本課題所設(shè)計(jì)的新型老年助力車 ，能夠?qū)崿F(xiàn) 的自鎖和無(wú)人時(shí)報(bào)警等等諸多功能，與傳統(tǒng)的老年助力車 相比，各方面功能得到了顯著的提高。但從另一方面來(lái)說(shuō)，特別與發(fā)達(dá)國(guó)家的老年助力車 相比，還是有一定的差距，因此新型老年助力車 的設(shè)計(jì)具有重要意義。 老年助力車體積小，變速靈活，價(jià)格成本低廉很受歡迎，越來(lái)越多的人們選擇老年助力車作為載人的工具。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，老年助力車必須滿足當(dāng)今人們對(duì)節(jié)能，環(huán)保等方面的需求，能夠在不污染大氣環(huán)境的情況下，能夠很好地替代機(jī)動(dòng)車輛的不足，以及結(jié)合機(jī)動(dòng)車輛的所有優(yōu)勢(shì)。目前市面上的老年助力車大多都是采用傳統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)，在某些特定的區(qū)域，這種結(jié)構(gòu)形式的老年助力車非常不受歡迎。由于以往的老年助力車 采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，這樣就造成傳動(dòng)精度不好控制，保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用較高;同時(shí)存在一定的安全隱患。因此，對(duì)整機(jī)的安全性要求較高，操作時(shí)也會(huì)給工作人員帶來(lái)強(qiáng)烈的震動(dòng)，使得操作很不舒服。所以研究開發(fā)出一種新式的老年助力車 勢(shì)在必行！ 3 老年助力車的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)今，發(fā)展以老年助力車為代表的新能源汽車是我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)提升國(guó)際地位，特別是提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措。過(guò)去的幾年中，政府有關(guān)部門為了鼓勵(lì)老年助力車的發(fā)展，相繼出臺(tái)了一批扶植措施，這些政策不但對(duì)老年助力車技術(shù)研發(fā)起到了積極的作用，還對(duì)我國(guó)老年助力車的產(chǎn)業(yè)化有著不小的推動(dòng)。如此優(yōu)良的政策環(huán)境和市場(chǎng)預(yù)期下，我國(guó)目前的老年助力車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展熱情不斷高漲，這也帶動(dòng)了以上游供應(yīng)、關(guān)鍵零部件制造、整車組裝和配套設(shè)施建設(shè)為主的老年助力車體產(chǎn)業(yè)系的孵化。中國(guó)是當(dāng)今世界第一的汽車消費(fèi)大國(guó)，世紀(jì)之交的2000年10月“鼓勵(lì)轎車進(jìn)入家庭”第一次被堂堂正正的寫入“十五”規(guī)劃的建議中，短短十年的發(fā)展，中國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展讓世界矚目。隨著，越來(lái)越多的人開始關(guān)注地球環(huán)境，全球汽車產(chǎn)業(yè)的風(fēng)向標(biāo)也集體指向了“環(huán)保、節(jié)能、高效”。中國(guó)大力扶植發(fā)展老年助力車的產(chǎn)業(yè)政策更是引領(lǐng)了世界汽車行業(yè)的發(fā)展走勢(shì)。4月22日是“世界地球日”，2011國(guó)際老年助力車示范城市及產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上午在滬開幕，國(guó)家科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼和上海市市長(zhǎng)韓正上午共同為“中國(guó)（上海）老年助力車國(guó)際示范城市”揭牌。上海成為中國(guó)首個(gè)老年助力車國(guó)際示范城市，嘉定區(qū)被指定為老年助力車國(guó)際示范區(qū)，以嘉定為核心的老年助力車國(guó)際示范城市規(guī)劃和實(shí)施方案同時(shí)公布?，F(xiàn)代老年助力車一般可分為三類：純老年助力車（PEV）、混合動(dòng)力汽車（HEV）、燃料電池老年助力車（FCEV）。但是近幾年在傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車的基礎(chǔ)上，又派生出一種外接充電式（Plug-In）混合動(dòng)力汽車，簡(jiǎn)稱PHEV。純老年助力車（PEV）是指完全由動(dòng)力蓄電池提供電力驅(qū)動(dòng)的老年助力車，雖然它已有134年的悠久歷史，但一直僅限于某些特定范圍內(nèi)應(yīng)用，市場(chǎng)較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在價(jià)格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時(shí)間長(zhǎng)等嚴(yán)重缺點(diǎn)。 混合動(dòng)力老年助力車（HEV）由于完全由動(dòng)力蓄電池驅(qū)動(dòng)的純老年助力車，其性能/價(jià)格比長(zhǎng)期以來(lái)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車，難于與傳統(tǒng)汽車相競(jìng)爭(zhēng)，上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)各大汽車公司都著手開發(fā)混合動(dòng)力汽車。豐田在1997年率先向市場(chǎng)推出Prius混合動(dòng)力汽車，并在日本、美國(guó)和歐洲各國(guó)市場(chǎng)上均獲得較大成功，累計(jì)產(chǎn)銷量已超過(guò)60萬(wàn)輛。隨后本田、福特、通用和歐洲一些大公司，也紛紛向市場(chǎng)推出各種類型的混合動(dòng)力汽車。 特別要說(shuō)的是混合動(dòng)力老年助力車是指具備兩個(gè)動(dòng)力總成、而其中有一個(gè)可以釋放電能的汽車?；旌蟿?dòng)力汽車按混合方式不同，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種；按混合度的不同，又可分為微混合、輕度混合和全混合三種。目前我國(guó)若干汽車企業(yè)研制的混合動(dòng)力汽車，大多采用輕度混合或微混合方案，主要是考慮這二種方案的技術(shù)難度較小，生產(chǎn)成本也較低。但是根據(jù)研究表明，混合動(dòng)力汽車的節(jié)油率幾乎與汽車功率的混合度和汽車的生產(chǎn)成正比上升。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，研制全混合老年助力車是一種必然趨勢(shì)。 外接充電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）是最新的一代混合動(dòng)力汽車類型，近年來(lái)受到各國(guó)政府、汽車企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的普遍關(guān)注。國(guó)內(nèi)外專家認(rèn)為，PHEV有望在幾年后得到廣泛的推廣使用。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，法國(guó)城鎮(zhèn)居民80%以上日均駕車?yán)锍躺儆?0km，在美國(guó)，汽車駕駛者也有60%以上日均行駛里程少于50km，80%以上日均行駛里程少于90km。PHEV特別適合于一周有5天僅駕車用于上下班，行駛里程50～90km之間的工薪族使用。PHEV是在混合動(dòng)力汽車上增加了純電動(dòng)行駛工況，并且加大了動(dòng)力電池容量，使PHEV采用純電動(dòng)工況可行駛50～90km，超過(guò)這一里程，即必須起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，采用混合驅(qū)動(dòng)模式。所以PHEV的電池容量一般達(dá)5～10kW·h，約是純老年助力車電池容量的30～50%，是一般混合動(dòng)力汽車電池容量的3～5倍，可以說(shuō)它是介于混合動(dòng)力汽車與純老年助力車之間的一種過(guò)渡性產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車和一般混合動(dòng)力汽車（HEV）對(duì)比，PHEV由于更多的依賴動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)汽車，因此它的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高，二氧化碳和氮氧化物排放更少。由于動(dòng)力電池容量的加大，每輛車的售價(jià)至少比一般HEV高2000美元左右。 而最后將要提到的是燃料電池老年助力車（FCEV）。國(guó)家科技部將研發(fā)燃料電池客車和燃料電池轎車列為“十五”和“十一五”計(jì)劃“863”重大科技項(xiàng)目。并已取得一系列重大科技成果，但是在多年實(shí)踐中，也暴露出：燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性壽命短；燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本居高不下；燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性很差；燃料電池汽車的使用成本過(guò)于高昂等一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)詬病。即便存在如此多的問(wèn)題，從環(huán)境效應(yīng)和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，燃料電池汽車是未來(lái)老年助力車的發(fā)展方向是無(wú)需置疑的。燃料電池雖然是理想的清潔能源，但是目前它的性價(jià)比太低，要達(dá)到可以進(jìn)入市場(chǎng)的性價(jià)比，可說(shuō)是任重而道遠(yuǎn)，必須從基礎(chǔ)材料和基本理論上有重大突破，才可能進(jìn)入汽車市場(chǎng)。但目前燃料電池技術(shù)尚未成熟，產(chǎn)品還沒(méi)有一個(gè)可以被市場(chǎng)接受的價(jià)值等式，安全供給氫氣仍是一個(gè)技術(shù)難題，其市場(chǎng)前景既決定于技術(shù)、成本的突破程度，政府行為和產(chǎn)業(yè)政策對(duì)市場(chǎng)的影響更具有決定性作用 但是，我們注意到，早在鼓勵(lì)老年助力車政策出臺(tái)之前，社會(huì)上就存在著這樣一種討論：究竟是在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展柴油汽車還是從“0”開始做老年助力車呢？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，至今我們還在爭(zhēng)論不休。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，相比老年助力車，柴油動(dòng)力的發(fā)展可在政府政策的鼓勵(lì)下快速形成市場(chǎng)響應(yīng)，市場(chǎng)推廣難度小，消費(fèi)者認(rèn)知度高，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修保養(yǎng)費(fèi)用低，產(chǎn)品適應(yīng)度強(qiáng)，但限于國(guó)內(nèi)油品的品質(zhì)較差，柴油車的推廣還是受了一定的束縛。 我國(guó)目前的老年助力車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助政策，主要對(duì)代表未來(lái)老年助力車發(fā)展方向的混合動(dòng)力、純電動(dòng)和燃料電池汽車給予補(bǔ)貼。在這3種類型中，由于混合動(dòng)力汽車技術(shù)基本成熟、生產(chǎn)成本較低、基本不需要另行建設(shè)配套基礎(chǔ)設(shè)施，并且企業(yè)適應(yīng)性較強(qiáng)，基本可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、批量化生產(chǎn)，因而是示范推廣的重點(diǎn)。對(duì)純電動(dòng)和燃料電池汽車，由于技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，并且需要另行建設(shè)有關(guān)充電裝置、加氫站等配套基礎(chǔ)設(shè)施，短期內(nèi)還不具備大規(guī)模推廣的條件。我認(rèn)為，為形成相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備、搶占未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)，有必要進(jìn)行小規(guī)模的商業(yè)化示范推廣。 4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 本課題是針對(duì)老年助力車的畢業(yè)設(shè)計(jì)。具體包括以下內(nèi)容： (1)查閱各種關(guān)于老年助力車的資料和各種參考文獻(xiàn)，確定老年助力車的結(jié)構(gòu)原理和組成部分。 (2)對(duì)確定好方案的老年助力車?yán)肧olidworks、CAD制圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制，設(shè)計(jì)出老年助力車的裝配圖和零件圖。 (3)老年助力車結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)和繪制，圖紙符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 (4)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 ? 5 老年助力車總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1 老年助力車的總體方案圖 本次設(shè)計(jì)的老年助力車采取的方案布局圖如下： 5.2 老年助力車的工作原理 本次設(shè)計(jì)的老年助力車的工作原理為：通過(guò)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傘齒輪傳動(dòng)控制動(dòng)力輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)老年助力車的行駛，根據(jù)控制方法的不同，老年助力車的轉(zhuǎn)速或者方向也有所不同。駕駛?cè)藛T只需要操作方向盤就能夠控制車輛行駛了，該車環(huán)保，節(jié)能，并且運(yùn)行平穩(wěn)。 6 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1電機(jī)的選型計(jì)算 已知整個(gè)老年助力車中車身的重量，我們?nèi)】傊亓繛?200Kg，動(dòng)力輪轉(zhuǎn)速為1~2r/min。即： 具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: N=＝0.18(KW) G－電機(jī)的負(fù)載 －傳動(dòng)效率，取0.75 所以根據(jù)N＝0.10kw，n＝1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4電機(jī)的結(jié)構(gòu)。 6.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1初步計(jì)算 （1）材料選擇 因傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用45#(調(diào)質(zhì)），硬度241HB~286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB~286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級(jí)。 （2）節(jié)錐角的計(jì)算 （3.11） （3.12） （3.13） 由文獻(xiàn)[2]表可知， （3.14） 式中，齒頂高系數(shù)，。 取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取大齒輪齒數(shù)。 （3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16） （4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18） （5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻(xiàn)[3]表可知， 齒頂高 mm （3.20） 齒頂圓直徑 mm （3.21） mm （3.22） 齒根高 mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25） （7）齒寬 由文獻(xiàn)[2]表可知，， mm （3.26） （8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27） 6.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸是組成精密機(jī)械的重要零件之一。一切作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，都必須在軸上才能傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。在本課題所使用的軸，承受的負(fù)荷比較小，尺寸也比較小，制造精度高，要求材料具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能。因此，選用材料45#，傳動(dòng)軸最大外圓直徑25，熱處理為對(duì)軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 此轉(zhuǎn)軸大致圖形如下： 6.4 軸承的選擇 軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個(gè)因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動(dòng)載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動(dòng)、安裝和拆卸。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對(duì)中性差的問(wèn)題，所以選用調(diào)心滾子軸承，因?yàn)檎{(diào)心磙子軸承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用（雙列向心）圓錐磙子軸承，有雙內(nèi)圈，并是可分離的軸承。 6.5 鍵的選擇 鍵聯(lián)結(jié)是通過(guò)鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。其中有類型也可以實(shí)現(xiàn)軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并能實(shí)現(xiàn)軸向動(dòng)聯(lián)結(jié)，于在圓錐篩的軸上主要通過(guò)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向固定所以，只需選用常見的普通平鍵，鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鍵的長(zhǎng)度根據(jù)軸轂的長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的b×h根據(jù)徑來(lái)確定。 6.6 齒輪的強(qiáng)度校核 （Ⅰ）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （1）接觸應(yīng)力的計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]表可知，齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.28） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 計(jì)算載荷系數(shù) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn)[4]表可知，取 平均分度圓直徑 mm 平均分度圓圓周速度 m/s 由文獻(xiàn)[4] 圖（a）可知，按，得； 由文獻(xiàn)[4] 圖（b）可知，按，齒輪懸臂布置，； 由文獻(xiàn)[4]表可知，； ② 由文獻(xiàn)[1]表可知，彈性系數(shù)； ③ 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 計(jì)算得， MPa （1） 接觸疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4] 表可知，許用接觸應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.29） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa ②最小安全系數(shù) ③由文獻(xiàn)[1，10-13]可知，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由文獻(xiàn)[1] 圖10-19可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ④尺寸系數(shù) ⑤工作硬化系數(shù)，按 ⑥潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)， 計(jì)算得， MPa （3）由于MPaMPa，故安全。 （Ⅱ）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）齒根應(yīng)力的計(jì)算 由文獻(xiàn)[4]表可知，彎曲應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.30） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由文獻(xiàn)[1]表可知， ， ② 由文獻(xiàn)[1]表可知， ， 計(jì)算得， MPa （2）彎曲強(qiáng)度的齒根許用應(yīng)力 由文獻(xiàn)[4]表可知，齒根許用應(yīng)力計(jì)算公式，即 （3.31） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 彎曲疲勞極限MPa ③ 齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) ④ 彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù) ⑤ 彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ④ 彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 計(jì)算得， （3） 由于MPaMpa，故安全。 6.7 傳動(dòng)軸強(qiáng)度的校核 軸的強(qiáng)度計(jì)算一般可分為三種：1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度或剛度計(jì)算；2）按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算；3）精確強(qiáng)度校核計(jì)算。 當(dāng)軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點(diǎn)及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時(shí)，可按照彎曲或者彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設(shè)計(jì)中的帶傳動(dòng)對(duì)軸的力，其作用點(diǎn)取在輪緣寬度的中點(diǎn)。計(jì)算時(shí)，通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的雙支點(diǎn)梁，一般軸的支點(diǎn)近似取為軸承寬度中點(diǎn)。 由于本設(shè)計(jì)所用軸主要是受彎曲強(qiáng)度，很少的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，應(yīng)校核軸的彎曲強(qiáng)度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對(duì)軸的力，中間是軸承座的兩個(gè)支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。所以考慮圓錐篩對(duì)軸產(chǎn)生作用力時(shí)，僅是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在這里，假設(shè)圓錐篩為實(shí)心，對(duì)軸的作用力取其重力的。 篩的材料為不銹鋼，密度是=7.38㎏/,錐篩大端直徑為D=，小端直徑是d=360，H=1140，h=510，所以錐篩的體積 即0.2; 所以,篩的重力約為 故取G==3846.5N。 軸徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)的，所以要校核軸的彎曲強(qiáng)度，軸的強(qiáng)度校核也就是找出危險(xiǎn)截面，看危險(xiǎn)截面是否滿足軸徑條件，如果危險(xiǎn)截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據(jù)軸的實(shí)際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計(jì)算危險(xiǎn)截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據(jù)許用彎曲應(yīng)力校核的，即由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不超過(guò)許用彎曲應(yīng)力，一般計(jì)算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)用公式繪出當(dāng)量彎矩圖，式中是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，?。粚?duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，??；對(duì)于對(duì)稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩取。 是材料在對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 是材料在靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 是材料在脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力； 在錐篩的設(shè)計(jì)過(guò)程中，軸的材料為45#鋼，其基本參數(shù)為，，，；應(yīng)滿足 下列條件： 或 W為軸的抗彎截面系數(shù)； 軸的受力，軸左端是錐篩對(duì)軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對(duì)軸的壓力。 由材料力學(xué)的相關(guān)知識(shí)可得： 解得： 由 得： 軸所受的轉(zhuǎn)矩如下： =； 所以，= 可知軸承的危險(xiǎn)截面在左邊軸承支撐處，根據(jù)軸的校核條件可以算出： ； 即： 所以：根據(jù)校核，截面強(qiáng)度足夠，其它截面也是足夠安全的。 7 三維軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是20噸老年助力車的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定題，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計(jì)作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時(shí)先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時(shí)必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會(huì)有出錯(cuò)，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時(shí)必須通過(guò)配合后在衡量尺寸，再進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。 工具集的確方便了作圖，通過(guò)選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時(shí)需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時(shí)要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過(guò)修改或添加零件使其滿足要求。 作三維圖時(shí)要靈活變通，解決問(wèn)題的方法總比問(wèn)題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時(shí)，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時(shí)也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 規(guī)則的零件，要學(xué)會(huì)使用一些能夠節(jié)省時(shí)間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時(shí)間才弄清原因所在。在一可活動(dòng)子裝配體上，即使活動(dòng)范圍會(huì)產(chǎn)生干涉，也不能對(duì)其設(shè)定活動(dòng)范圍，如高級(jí)配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動(dòng)范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會(huì)將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會(huì)對(duì)子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒(méi)有工具則無(wú)法制出 零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。進(jìn)行零件建模前，一般應(yīng)進(jìn)行深入的特征分析，搞清零件是由那幾個(gè)特征組成，明確各個(gè)特征的形狀，他們之間的相對(duì)位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進(jìn)行建模。一個(gè)復(fù)雜的零件，可能是許多個(gè)簡(jiǎn)單特征經(jīng)過(guò)相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時(shí)，特征的生成順序十分重要，不同的建模過(guò)程雖然可以構(gòu)造出同樣的實(shí)體零件，但其造型過(guò)程及實(shí)體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實(shí)體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實(shí)體模型的應(yīng)用。 尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個(gè)特征相交時(shí)出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過(guò)程中，必須要選好第一個(gè)草繪平面，這很關(guān)鍵，這個(gè)平面決定了往后建模的所用到的命令，簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)圓柱可以作一個(gè)圓形然后拉伸，也可以作一個(gè)長(zhǎng)方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。 由于此設(shè)計(jì)的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對(duì)稱關(guān)系，所以為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，經(jīng)常會(huì)用到鏡向特征命令。 一張完整的工程圖應(yīng)具備以下4方面的內(nèi)容。 一組視圖：用一組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖）確、完整、清晰地表達(dá)零件各部分的結(jié)構(gòu)形狀。 尺寸：確定零件各部分形狀的大小和位置 技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗(yàn)是應(yīng)達(dá)到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標(biāo)等。 標(biāo)題欄：注明零件名稱、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號(hào)等內(nèi)容。 單擊【新建文件】圖標(biāo)，系統(tǒng)顯示新建SolidWorks文件對(duì)話框，雙擊該對(duì)話框中得裝配體選項(xiàng)，即可進(jìn)入裝配體工作模式。 調(diào)入第一個(gè)零件模型并放置在裝配體的原點(diǎn)處，即零件原點(diǎn)與裝配體原點(diǎn)重合。調(diào)入一個(gè)與第一個(gè)零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個(gè)零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項(xiàng)進(jìn)行零件操作。 結(jié) 論 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分掌握了設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目的步驟和需要掌握的知識(shí)點(diǎn)，不僅需要復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是老年助力車的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 在這里，向所有幫助我的老師和同學(xué)表示由衷的感謝，謝謝你們，因?yàn)橛心銈兊膸椭椭笇?dǎo)，我才能完成論文，謝謝大家。 參考文獻(xiàn) [1] 張軍 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王勇領(lǐng).系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社，1991.7 [20]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 致 謝 直到今天，老年助力車的設(shè)計(jì)總算是完成了，心里一下子輕松了很多。至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來(lái)對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類的老年助力車的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來(lái)對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。因?yàn)橛心銈兊膸椭?，我的論文才能夠順利完成，也讓我從中學(xué)到了很多知識(shí)，謝謝所有幫助我的老師和同學(xué)們。 20