汽车多向调节电动座椅传动机构设计【三维CATIA模型】【全套含CAD图纸】
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毕业设计说明书
摘 要
座位是该人接触中最亲密的部分,人们对骑车者的乘坐评价主要取决于座位的感觉。现代汽车的驾驶员座椅和前排乘客座椅大多是电动可调节的,也称为电动座椅。因此,电动座椅是直接影响汽车质量的关键部件之一。
汽车的电动座椅由驾驶员座椅控制。从服务目标出发,电动座椅必须满足方便和舒适的两个要求。也就是说,驾驶员可以通过按钮操作将座椅调节到最佳位置,使得驾驶员可以获得最佳视野,并且操纵方向盘,踏板,换档杆等的便利性可以是获得。舒适且最习惯于骑行角度。为了满足这些要求,世界主要汽车生产国的制造商已经使用机械和电子手段来制造可调节的电动座椅。
该解决方案设计有电动座椅传动装置。通过座椅调节器,座椅水平地前后移动,座椅上下移动,并且座椅靠背的角度旋转在六个方向上调节。
汽车电动座椅的结构主要包括:可逆直流微电机(驱动装置),传动装置,连接机构,蜗轮,蜗杆,滚珠丝杠和水平滑动导轨的组合。座椅由座垫,靠背,头枕,骨架,悬架和调节机构组成。
关键词:汽车电子;电动座椅;蜗轮;蜗杆;螺杆
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Abstract
the chair is contacts the closest part with the human, the people many are make to the passenger vehicle smooth appraisal through chair's feeling. The modern passenger vehicle's driver chair and the front part crew member chair many are electrically operated adjustable, also calls the electrically operated chair. Therefore, the electrically operated chair is one of immediate influence passenger vehicle quality key components.
Passenger vehicle electrically operated chair by driver's chair primarily. Embarks from the target client, the electrically operated chair must satisfy the convenience and the comfortable two big requests. That is driver through keybutton operation, may also adjust the chair in the best position, causes the driver to obtain the best field of vision, obtains easy to operate operation and so on steering wheel, footboard, gearshift lever conveniences, but may also obtain is most comfortable and the most custom rides the angle. In order to satisfy these requests, the world automobile production power's related factory unexpectedly uses the machinery and the electronic technology method, makes electrically operated chair which may adjust.
This scheme is a kind of mechanical design and manufacturing, ergonomics and electronic technology combining can adjust the electric chair eight direction. General electric chair system by two-way motor and transmission device and seat regulator, etc. Through the seat regulator seat level movement, realize front seats and seat move after the end of the move, the seat of the direction of rotation Angle of eight.
The auto electric chair of the structure are mainly: reversible dc micro motors (drives), transmission device, the connection, Angle transfer worm and worm, ball screw, horizontal sliding guide etc. Electric chair cushion, seat, by magic, skeleton, suspension and adjusting mechanism etc.
Keywords: Automotive Electrical; electric chair; turbine, worm, screw
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 - 4 -
1.1 研究背景 - 4 -
1.2 汽车座椅的国内外现状 - 7 -
1.2.1国外研究情况 - 7 -
1.2.2国内研究情况 - 8 -
1.3 课题设计的意义 - 8 -
1.4 课题研究的主要内容 - 10 -
第二章 传动机构设计的总体方案 - 2 -
2.1 座椅的组成 - 2 -
2.2 坐垫升降部分方案设计 - 2 -
2.3 坐垫前后移动部分方案设计 - 3 -
2.4 靠背倾斜部分方案设计 - 4 -
第三章 传动机构的选取与设计 - 5 -
3.1 齿轮传动 - 5 -
3.1.1 齿轮传动优缺点 - 5 -
3.1.2 传动类型的选取 - 5 -
3.2 螺旋传动 - 6 -
3.2.1螺旋传动的优缺点 - 6 -
3.2.2螺旋传动的选取 - 7 -
3.3 连杆传动机构的选取 - 8 -
第四章 传动机构的设计 - 10 -
4.1电机的选择与计算 - 10 -
4.1.1电动机的转速 - 10 -
4.1.2 有效功率 - 10 -
4.1.3 选择电动机型号 - 11 -
4.2 传动比的分配 - 11 -
4.3 各轴转速 - 11 -
4.4 蜗轮蜗杆设计 - 11 -
4.4.1选择蜗杆传动类型 - 11 -
4.4.2 选择材料 - 12 -
4.4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 - 12 -
4.4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 - 13 -
4.4.5 校核齿根弯曲疲劳强度 - 14 -
4.4.6 验算效率 - 15 -
4.4.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定 - 16 -
4.5 滚珠丝杠设计 - 17 -
4.5.1 选择滚珠丝杠型号及其工作条件 - 17 -
4.5.2 降速比计算 - 17 -
4.5.3 惯量计算 - 17 -
4.5.4 电动机力矩计算 - 17 -
4.5.5 刚度计算 - 18 -
4.5.6 反向死区 - 18 -
4.5.7 传动刚度变化引起的定位误差 - 18 -
4.6 垂直调节滚珠丝杠支承轴承验算 - 19 -
4.7 垂直调节螺杆验算 - 19 -
4.7.1 螺杆的强度计算 - 19 -
4.7.2 螺杆稳定性计算 - 20 -
4.8 垂直调节机构支承轴承验算 - 20 -
结 论 - 22 -
致 谢 - 24 -
参考文献 - 26 -
第一章 绪论
1.1 研究背景
现代汽车不仅仅是一种载体,它们已经是“人,汽车和环境”的组合。作为车辆使用者的直接支撑,座椅在机舱部件中是至关重要的。汽车座椅的主要功能是为驾驶员提供易于操作,舒适,安全且不易疲劳的驾驶员座椅。座椅设计应满足以下五个基本要求:
一是合理安排座位;
其次,座椅的形状应符合人体的生理功能;
第三,座椅应有调节机构;
第四,座椅具有良好的振动特性;
第五,座椅必须非常安全可靠;
座椅安装位置的大小很重要,这直接影响用户的便利性和舒适性。座椅布置体现了人体工程学的要求。驾驶员座位是最关键的座位。它的基本要求是布局合理,操作方便,即驾驶员在骑行时可方便地操作方向盘,操纵杆和踏板。由于欧洲人和亚洲人的规模不同,一些国家的席位非常广泛,一些国家的席位相对较小。由于男女在同一区域的区别,高大与小的区别,驾驶员座椅必须有适应大多数人身体的调节机制。 “大多数人”的概念,汽车设计师使用二维人体模型,根据高度将总人口分成不同的组:5?5?f所有驾驶员都短于或等于这个尺寸)剩下的95?更高; 95?95?f所有驾驶员都是短或等于这个尺寸,剩下的5?更高)。
汽车行业的总应用范围在5?95?之间,其中包括人口的90%。例如,该设计可以调节座椅和踏板之间的距离,以适应尽可能多的驾驶员。一般来说,这里使用5?f女性和95?f男性身体模型。
过去,这辆车专门用于运输。今天的汽车设计理念提倡人与车的融合。座椅是这个设计理念中非常重要的一部分。现代汽车座椅涉及电子,人体工程学,工业设计等。随着汽车技术的发展,汽车座椅筏从简单的部件发展到更复杂和精确的部件。 。
由于座椅是衡量汽车档次的重要依据,汽车设计师非常重视电动座椅的设计,从材料到形状,尽可能多。在造型方面,考虑到人体尺寸,体重,骑行姿势和体压分布等因素,人体工程学研究成果和先进技术被用于创造舒适和久坐的座椅。例如,梅赛德斯 - 奔驰E级轿车的六向可调电动座椅根据人体轮廓设计,为人体腰部和臀部提供最佳侧向支撑。在材料方面,由于座椅也起到汽车装饰的作用,座椅面料的颜色应与汽车的整体颜色相匹配。除了出色的质地外,它还具有良好的手感,让人在坐起时感觉舒适。一种感觉。汽车座椅的调节可以手动或电动完成。
最早的手动调节座椅于1921年推出。手动调节方法要求会员通过手柄放松座椅的锁定机构,然后通过改变车身的姿势和位置来移动座椅,最后放松手柄。用于将座椅固定在所选位置的锁定机构。 。
该调节模式的主动施力侧是座椅上的乘客,并且座椅的调节不是很方便。
在中高端汽车中,制造商提供电动可调座椅。电动座椅由座垫,靠背,头枕,骨架,悬架和调节机构组成。调节机构包括控制器,可逆直流电动机和传动部件。它是电动座椅中最复杂和最关键的部分。可逆直流电动机必须具有小体积和大负载能力。在操作期间需要机械传动部件。稳定性好,噪音低。控制器的控制按钮设置在驾驶员操作的方便位置,通常在门内侧的扶手上或座垫侧面。
通常有三个以上的可逆直流电动机由控制器控制并驱动传动部件的某个方向。传动部件具有蜗杆轴,蜗轮,小齿轮和齿条。调节时,蜗杆轴在电机驱动下驱动蜗轮转动,使小齿轮拧入或拧出,即座椅下降或升高。如果蜗轮与齿条啮合,则蜗轮旋转以移动齿条,这使得座椅向前或向后移动。
当调节电动调节座椅时,座椅是施力,并且乘客可以通过简单地拉动控制按钮来移动座椅而不主动改变身体的姿势。电动座椅还提供更精确的调节位置。电动座椅的使用使驾驶员能够轻松找到最适合他的驾驶姿势,提供良好的视野,提高驾驶安全性,并且可以有效地减少驾驶疲劳。电动调节的座椅在调节时,座椅是施力方,乘客只需扳动控制键就可以令座椅移动,无需主动改变身体的座姿。电动座椅还可以提供更加精准的调节位置。电动座椅的使用,让驾驶员能够轻松的找到最适合自己的驾驶姿势,提供良好的视野,提高了行车安全性,并能有效减轻驾驶疲劳。
1.2 汽车座椅的国内外现状
1.2.1国外研究情况
最最早的手动调节座椅于1921年在英国投入使用。手动调节方法要求会员通过手柄放松座椅的锁定机构,然后通过改变车身的姿势和位置来移动座椅,最后放松锁定机构的手柄以将座椅固定在所选位置。 。 1954年,凯迪拉克埃尔多拉多汽车首次推出了一款4向电动座椅。
自动汽车座椅实际上是人体工程学和电子技术的结合,可以自动适应不同车身乘员的乘坐舒适性要求。这种微电脑控制的电动座椅出现在20世纪80年代。 1983年,日产和丰田分别用于塞德里克和皇冠车。
人因工程学是一门新兴的边缘学科,起源于欧洲,并在美国形成。它已经发展了60多年。人因工程学研究如何在工作,家庭生活和休闲中考虑人类健康,安全,舒适和工作效率的学科。人,机,环境的和谐统一是其核心指导思想。 1968年,国际人体工程学学会(IEA)举办了第一次关于瑞士席位主题的国际会议。在这次会议之后,世界各地都设置了座椅设计的高潮。到目前为止,这项运动仍在全面展开蜗杆传动广泛用于汽车座椅的电动调节。
1922年,美国制造了一种扁平直齿轮传动装置,称为Wilhelm蠕虫(WildhaberWarm)。在20世纪50年代,日本人开发了这种技术,即在世界市场上销售的平面蠕虫驱动器(Plana蠕虫)
1953年,尼曼教授为蜗杆驱动做出了新的贡献,发明了凹弧形齿圆柱蜗杆传动,现在被称为“Cavex蠕虫”。
此外,日本自1972年以来发表了一些关于新蠕虫驱动的文章,并取得了一定的成果。
1.2.2国内研究情况
丰田普瑞维亚于1990年推出,很早就通过各种渠道进入中国市场。它也为中国汽车电动座椅制造业的发展打开了大门。越来越多的汽车制造商开始在中国销售电动座椅。这款车在中国汽车制造商努力完善电动座椅的演绎之后,使其更加完美和完善。
1991年9月5日至9日,中国汽车工程学会汽车电气委员会在杭州召开1991年汽车电气报告会。会议指出,汽车电气自动化的发展,汽车电动座椅的设计和生产是中国赶上国外汽车。身体电气的重要方向。
到目前为止,中国豪华汽车制造商已将电动座椅视为其车辆不可或缺的一部分。随着技术的不断成熟和制造价格普遍下降,车身电器目前正在转向家用车型。
1.3 课题设计的意义
座椅是汽车的基本配件。随着人们生活水平的提高,对汽车座椅舒适性的要求也越来越高,汽车座椅的调节也更加简单,方便,快捷。目前,汽车座椅位置的调整主要基于手动调节的机械和电动控制。
汽车的电动座椅由驾驶员座椅控制。从服务目标出发,电动座椅必须满足方便和舒适的两个要求。也就是说,驾驶员可以通过按钮操作将座椅调节到最佳位置,使得驾驶员可以获得最佳视野,并且操纵方向盘,踏板,换档杆等的便利性可以是获得。舒适且最习惯于骑行角度。为了满足这些要求,世界主要汽车生产国的制造商已经使用机械和电子手段来制造可调节的电动座椅。
驾驶员座椅对方向盘,操纵杆和踏板的可接近性决定了人体的姿势。姿势由座椅的布置和形状决定。如果驾驶员的姿势不理想,很容易疲劳甚至造成压力。因此,日本和欧洲和美国的驾驶员座椅的设计有基本姿势,头部,肩部,手臂,腹部,腿部和其他活动空间的参考数据,这不能是任意的。
汽车座椅由座垫,靠背,侧背支撑,头枕等组成,它们具有一定的表面形状,座椅表面和靠背的形状曲线应与后座曲线相匹配。人体处于放松状态,座椅座位在乘员坐下后表面形状和体压分布可使乘员的肌肉处于最放松的状态,可以支撑腰椎,不会因为不良而导致麻木血液循环,长时间骑行时不易疲劳。通过对座椅前后上下的有限调节,靠背的倾斜角度以及头枕的上下位置,可以使大多数人感到安慰。
座椅的弹簧性能是座椅振动特性的关键。测试表明,虽然当车辆行驶时地板振动很大,但由于座椅弹簧的作用,仍然可以在座椅上获得良好的舒适性。如果弹簧性能不好,那么汽车的舒适性会很差。目前,大多数座垫采用整体泡沫聚氨酯垫,通过螺旋弹簧或S形弹簧嵌入泡沫聚氨酯中,结构简单,成本低,无噪音。
对于汽车的低背座椅,头枕是座椅上的配件。随着汽车速度的提高,对人身安全越来越重要。在发生追尾事故时,由于后部撞击的影响,汽车突然向前移动。由于惯性,乘员的头部突然向后倾斜,并且颈椎受到大的加速力并且容易受伤。通过头枕支撑,减少头部的自由运动可以减少对颈椎的影响。 1998年,安装在沃尔沃汽车上的WHIPS(头颈保护系统)可以使靠背头枕和乘员在发生追尾碰撞的同时向后移动,有效避免颈椎受伤。
目前,汽车座椅已与安全带和安全气囊相结合,为乘员提供安全保护。汽车座椅本身的坚固性,车身连接的可靠性以及靠背的强度都符合行业法规和测试标准。这不仅仅是安装它的问题。
随着现代技术的发展,汽车座椅配备气动装置,气压由发动机舱的气泵提供,座椅靠背有四个气压室,实现腰部的保护椎骨。靠背分为上下两部分,角度可以单独调节,使腰部和肩部同时紧贴靠背,以保护安全。靠背上有一个电脑控制的电子振荡器,以及按摩保健。用。
1.4 课题研究的主要内容
解决方案的想法是电动座椅利用电动机的动力来调节座椅前后位置和靠背的倾斜度,并自动适应驾驶员的乘坐舒适性要求。不同体型的占用者。电动座椅可以满足方便和舒适。驾驶员可以通过按下按钮将座椅调整到最佳位置以获得最佳视野。操纵方向盘,踏板,换档杆和其他控制部件很容易。方便,您还可以获得舒适和最习惯的骑行角度。
我的设计是研究和设计一个电动可调座椅。汽车座椅位置的调节主要有三个方向,即座垫的高度调节,座垫的水平位置调节和座椅靠背倾斜角度的调节。
通过前一时期的仔细比较和研究,确定了每个体育组织计划的构成。可逆电动机设计为动力源,蜗轮,滚珠丝杠,平面连杆机构,它们相互结合,达到调节座椅位置的目的。。
第二章 传动机构设计的总体方案
2.1 座椅的组成
现代汽车的电动座椅由座垫,座椅靠背,座椅枕头,骨架,悬架和调节机构组成。调节机构包括控制器,可逆直流电动机和传动部件。它是电动座椅中最复杂和最关键的部分。可逆直流电动机必须具有小体积和大负载能力。在操作期间需要机械传动部件。稳定性好,噪音低。控制器的控制按钮设置在驾驶员可以轻松操作的位置,通常位于门内侧的扶手上。
通常有三个以上的可逆直流电动机由控制器控制并驱动传动部件的某个方向。传动部件具有蜗杆轴,蜗轮,小齿轮和齿条。调节时,蜗杆轴在电机驱动下驱动蜗轮转动,使小齿轮拧入或拧出,即座椅下降或升高。如果蜗轮与齿条啮合,则蜗轮旋转以移动齿条,这使得座椅向前或向后移动。目前,先进的调节机构可以调节座椅的水平运动和垂直运动,座椅靠背的角运动和枕头的高度运动,即所谓的“六向可调”。乘员可以根据他或她的身体将座椅调节到最舒适的位置。
现在根据需要调整该位置的运动计划。
2.2 坐垫升降部分方案设计
解决方案1:座椅,分别位于座椅两侧的一对椅架,驱动构件和被动构件。座椅有一个主体和一对固定在主体左右两侧的接头;所述一对椅架各自具有与所述组配合的第一支腿,所述第一支腿的外边缘沿所述轴线提供齿条;驱动件具有固定在座体上的电动机,以及与电动机连接的驱动传递件。被动构件具有可枢转地安装在座椅主体上的第一轴。第一轴驱动地连接到驱动构件,并且齿轮分别设置在第一轴的相对端,并且两个齿轮分别与第一轴的齿条啮合。第一条腿。
选项2:它由蜗杆轴,蜗轮,心轴等组成。在调节时,由DC电动机产生的扭矩驱动蜗杆轴以驱动蜗轮以驱动主轴进出蜗轮以上下驱动座椅。
选项3:它由蜗杆轴,蜗轮,滚珠丝杠和连杆机构组成。调整时,直流电机产生的转矩驱动蜗杆轴,驱动蜗轮转动,带动滚珠丝杠旋转,驱动与滚珠丝杠配合的螺母前进或后退。螺母与连杆机构连接,连杆机构使座椅移动。升起和降落。
由于工业技术的成熟,汽车车身零件的完整性,结合运动部件的可靠性和易维护性等因素。重点在于汽车座椅起伏的可重复性对运动机构的寿命和安全要求的重复性。结合所有运动器材设计的要求,充分利用资源,尽量使用相同的材??料和类似的运动设计,因此选择滚珠丝杠解决方案3。
2.3 坐垫前后移动部分方案设计
方方面1:设置在座椅或脚凳中的一个上的基体;设置在可动部分上的可动体,可动体与基体相配合,与基体相对地伸长或缩回;固定在基体或可动体的顶面或底面中的一个上的齿条,齿条形成为板状,可动体的延伸部在收缩方向上延伸并具有齿;小齿轮容纳在基体和可移动体的另一个中并与齿条啮合;用于驱动小齿轮的驱动单元;并且,引导机构设置在基体和可动体上,以沿着可动体的伸展和缩回方向引导可动体。
选项2:由蜗杆,蜗轮,齿条和导轨组成。机架安装在导轨上。调节时,直流电机通过蜗杆产生两侧蜗轮到蜗轮的扭矩,并由齿条驱动,使座椅伸缩移动。
选项3:它由蜗杆轴,蜗轮和滚珠丝杠组成。调整时,直流电机产生的转矩驱动蜗杆轴,驱动蜗轮转动,带动滚珠丝杠旋转,驱动与滚珠丝杠配合的螺母前进或后退。由于螺母连接到上导轨,因此座椅前后移动。
由于工业技术的成熟,汽车车身零件的完整性,结合运动部件的可靠性和易维护性等因素。重点在于汽车座椅起伏的可重复性对运动机构的寿命和安全要求的重复性。结合所有运动器材设计的要求,充分利用资源,尽量使用相同的材??料和类似的运动设计,因此选择滚珠丝杠解决方案3。
2.4 靠背倾斜部分方案设计
解决方案1:由双向控制开关,控制电机,蜗杆,蜗轮,蜗轮轴,蜗轮盖和座椅靠背调节轴组成。双向控制开关将电源连接到电动机以控制电动机的旋转方向。控制电机轴的延伸部分为蜗杆,蜗杆与蜗轮啮合,蜗轮和蜗轮轴一体化,蜗轮轴中的空心平槽插入座椅的平头中后调节轴。按下双向控制开关可以控制电机轴,即蜗杆顺时针或逆时针旋转。蜗杆驱动蜗轮旋转并改变旋转方向并将其传递到蜗轮轴。蜗轮轴驱动座椅靠背调节轴以使座椅靠背向前倾斜。或向后倾斜以达到调节座椅靠背的目的。
选项2:靠背调节机构的主要部件是铰链销,链轮,内齿轮(30齿),外齿轮(29齿)等。铰链销具有偏心凸轮,凸轮中间轴A与安装在座垫侧的外齿轮同轴;铰链销的中间轴B与安装在座椅靠背侧的链轮同轴,并与内齿轮同轴旋转。当靠背和头枕调节开关沿A或B方向放置时,靠背调节电机操作并驱动链轮旋转,安装在链轮上的铰链销也以相同的转向旋转。由于外齿轮安装在座垫侧,铰链销的中间轴B利用偏心凸轮绕中间轴A旋转。以这种方式,内齿轮与外齿轮啮合,并且每次铰链销旋转时,啮合齿轮旋转12°。
经过仔细研究和比较,由于选项2的实施需要大量的零件和特殊的生产设计环节,鉴于程序的简单易操作1,你还可以使用以前车的车身部件,集成了以前的设计链接,所以选择1。.
第三章 传动机构的选取与设计
3.1 齿轮传动
3.1.1 齿轮传动优缺点
齿轮传动是一种机械传动装置,它使用两个齿轮的齿轮齿相互啮合以传递动力和运动。根据齿轮轴的相对位置,它分为平行轴正齿轮传动,交叉轴锥齿轮传动和交错轴斜齿轮传动。它具有结构紧凑,效率高,寿命长的特点。
齿轮传动是指主轮和从动轮齿直接传递运动和动力。
在所有机械变速器中,齿轮变速器是最广泛用于在任何两个轴之间传递运动和动力的。
齿轮传动的特点是:齿轮传动平稳,传动比准确,运行可靠,效率高,使用寿命长,动力,速度和尺寸范围大。例如,传输功率可以小到几十万千瓦;速度可达300m / s;齿轮直径可以从几毫米到超过二十米。但是,制造齿轮需要特殊设备,啮合驱动器会产生噪音。声。
3.1.2 传动类型的选取
a.一个。直齿轮传动
对于平行轴之间的传动,一般传动比可达8,单20,2至45,最大60,3至200,最大300.传动功率可达100,000千瓦,速度可达100,000转,圆周速度可达300米/秒。单级效率为0.96至0.99。正齿轮驱动器适用于中速和低速驱动器。斜齿轮传动平稳运行,适用于中速和高速传动。人字齿轮传动适用于传递高功率和高扭矩的变速箱。啮合齿轮有三种:外齿轮传动装置,由两个外齿轮啮合,两个车轮的转向相反。内齿轮传动装置由内齿轮和小外齿轮啮合。转向是一样的;齿轮齿条驱动器可以将齿轮的旋转改变为齿条的线性运动,反之亦然。
普通齿轮传动:允许的载荷范围和速度都很大;传动比恒定;外形尺寸小;工作可靠,效率高。制造和安装精度要求很高。当精度低时,传输噪声很大,没有过载保护。
湾蠕虫驱动器
交错轴驱动的主要形式,轴交错角一般为90°。蜗杆传动可以获得大的传动比,单级通常为8至80,传动运动高达1500,传动功率为4500 kW,蜗杆速度为30,000 rpm,圆周速度为70 rpm。女士。蜗杆传动平稳,传动比准确,可自锁,但自锁时传动效率小于0.5。蜗轮在齿面之间具有大的滑动,产生更多的热量,并且传动效率低,通常为0.45至0.97。传动平稳无声,结构紧凑,传动比较大,可制作自锁蜗杆。自锁蜗杆传动效率很低;中高速传动蜗轮环圈需要昂贵的抗摩擦材料(如青铜),制造精度要求高,道具昂贵。
蜗杆传动:传动平稳无声,结构紧凑,传动比较大,可制成自锁式蜗杆。自锁蜗杆传动效率很低;中高速传动蜗轮环圈需要昂贵的抗摩擦材料(如青铜),制造精度要求高,道具昂贵。
螺旋传动:传动平稳无声,减速比大,可将旋转转为线性往复运动。滑动螺杆可制成自锁螺旋机构;工作速度普遍较低。低。
3.2 螺旋传动
3.2.1螺旋传动的优缺点
利通过螺钉和螺母的啮合传递动力和运动的机械传递。它主要用于将旋转运动转换为线性运动并将扭矩转换为推力。根据工作特点,螺旋驱动螺旋分为力传递螺旋,导电螺旋和调节螺旋。 1传动力螺旋:主要是传动功率,它采用小扭矩产生大的轴向推力,一般间歇工作,工作速度低,而且通常需要自锁,如螺旋压力机和螺旋千斤顶螺旋。 2导电螺旋:主要用于传动,通常需要高运动精度,一般长时间连续工作,工作速度也很高,如机床的进给螺杆(螺杆)。 3调整螺旋:用于调整和固定零件或零件之间的相对位置,一般不经常旋转,需要自锁,有时需要高精度,如螺旋机和精密仪器微调机构。根据螺纹之间的摩擦特性,螺杆传动可分为滑动螺杆传动和滚动螺杆传动。滑动螺杆传动可分为普通滑动螺杆传动和静压螺杆传动。
3.2.2螺旋传动的选取
a. 滑滑动螺杆驱动
所谓的滑动螺杆传动是一种常见的滑动螺杆传动。滑动螺旋通常使用梯形和锯齿形螺纹,梯形螺纹是最广泛使用的锯齿螺纹,用于单侧力。由于工艺强度低,强度低,很少使用矩形螺纹;对于小的力和精度调节机构,有时使用三角形螺纹。
通常,螺纹提升和摩擦系数不大,因此尽管轴向力F相对较大,但是扭矩T相当小。力传递螺旋使用该工作原理来获得机械增益。升力越小,机械增益的影响越显着。滑动螺杆传动效率低,一般为30-40℃,可自锁。此外,磨损大,寿命短,并且可能发生蠕变。
湾滚动螺杆传动
螺旋驱动器,使用滚动元件实现螺纹面之间的滚动摩擦,也称为滚珠丝杠驱动。滚动元件通常是滚珠并且还具有滚子。滚动螺杆传动的摩擦系数,效率,磨损,寿命,抗蠕变性能,传动精度和轴向刚度略差于静压螺杆传动,但远优于滑动螺杆传动。滚动螺杆传动的效率一般在90℃以上。它不是自锁的,具有传动的可逆性;但结构复杂,制造精度高,抗冲击性差。它已广泛用于需要高精度或高效率的机床,飞机,轮船和汽车。根据球循环模式,滚动螺杆传动的结构分为外循环和内循环。外循环的引导是一个导管,它将螺母中的几圈球连接成一个闭合的环。用于内部循环的变换器,一个螺母上通常有2到4个变换器,螺母中的球分别连接成2到4个闭合循环,每个球仅在环中移动。外循环螺母易于加工,但径向尺寸较大。为了提高传动精度和轴向刚度,除了使用球和螺纹选项之外,通常还使用各种调节方法来实现预紧。
在JB / T3162-1991中,滚动螺杆驱动器称为滚珠螺杆副。该标准规定滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠副(称为P型)和传动滚珠丝杠副(称为T型)。前者是通过旋转角度和引线控制轴向位移量的滚珠丝杠副,后者是不管旋转角度如何都传递动力的滚珠丝杠副。副。
3.3 连杆传动机构的选取
由通过低对(旋转对,移动对)和每个构件上的每个点的移动平面耦合多个刚性构件的机构彼此不平行,这也称为空间低辅助机制。在空间连杆机构中,连接到框架的部件通常相对于固定轴旋转,移动或前后移动,并且还可以围绕固定点旋转;其余未连接到框架的连杆通常用于复杂的空间运动。空间连杆机构可以将一个轴的旋转转换为任意轴的旋转或任何方向的运动,也可以将某个方向的运动转换为任意轴的旋转,还可以实现一些空间位移或连接僵硬的身体。杆上的点轨迹近似于某个空间曲线。与平面连杆机构相比,空间连杆机构往往具有结构紧凑,运动多样,操作灵活可靠的特点,但设计困难,制造复杂。空间联系通常用于农业机械,轻工业机械,纺织机械,运输机械,机床,工业机器人,假肢和飞机起落架。
空间联动机制通常指的是单自由度空间闭链机制,但随着工业机器人和假肢技术的发展,多自由度空间开链机制也有很多用途。单自由度单环平面连杆机构仅包含四个旋转对,单自由度单环空间连杆机构应具有七个旋转对,这是一个空间七杆机构。当在空间连杆机构中使用诸如球对或圆柱对的多自由度运动对时,可以减少所包括的部件的数量以形成简单且稳定的空间四杆机构或三个 - 酒吧机制。为了表示空间连杆机构的类型,R,P,C,S和H通常用于表示旋转对,移动对,圆柱对,球形对和螺旋对。一般空间链接机制从连接到帧的运动对开始,并且由一些符号顺序地表示。常见的空间四杆机构由RSSR,RRSS,RSSP和RSCS组成。这些机制有两个球对。结构相对简单,但双球关节线周围自由旋转的局部自由度会影响高速性能。所有旋转短轴都与点相交的球形四杆机构也是广泛使用的空间连杆机构,例如万向节机构。此外,还有一些特殊的空间连接,例如Bennett机构,其运动的次轴角度和部件尺寸需要满足某些特殊关系。
运动分析和综合空间联动机构的分析与综合比平面联动机构更难,这极大地影响了空间联动机构的推广应用。用于研究空间联系的方法是基于描述性几何的图形方法和使用诸如向量,偶数,矩阵和张量的数学工具的分析方法。图形方法有一定的局限性,更多的应用是促进电子计算机操作的分析方法。空间联系分析中一个重要而又困难的问题是位移分析。对于具有多于4个极点的空间链接,当输入输出时难以避免或消除中间运动变量。通常,数值迭代方法用于求解多个非线性方程或求解高阶代数方程。对于最难以执行位移分析的空间7R机构,输出位移的代数方程最多为32次。空间连杆机构的运动合成的基本问题如下:(1)当活动构件的运动规律恒定时,框架从动件可根据多个相应位置或大致根据某一函数关系移动;姿态运动实现了空间刚体的引导;图3的实施例要求连杆上的点可以近似于沿给定空间曲线的运动。由于这些问题类似于平面连杆机构的综合问题,平面Bammersell理论可以分析地扩展到空间刚体的引导问题和其他运动合成问题。此外,还有一些综合方法使用结构闭合等效条件来建立设计方程并采用优化技术。
第四章 传动机构的设计
4.1电机的选择与计算
4.1.1电动机的转速
a. 计算滚珠丝杠的转速
nw = 60V/(πd)/P=60×0.2/(3.14×0.032×5)=159.7 r/min
b. 计算电动机的转速
由于选择了蜗轮传动装置,导螺杆直接连接到蜗轮
而蜗杆传动的单击传动比8 ~40
所以电动机转速nd为400 ~2000
4.1.2 有效功率
a. 传动装置的总效率
蜗杆传动的效率η1= 0.80
弹性联轴器的效率η2= 0.99
滚动轴承的效率 η3=0.99
滚动丝杠效率 η4=0.95
齿啮合效率 η5=0.97
总效率
η=η1×η2×η3×η4×η5 = 0.80×0.99×0.99×0.85×0.97=0.723
b. 工作机的功率
Pw = FV/1000ηw = 3000×0.2/1000×0.95=6.3W
c. 电动机的输出功率
Pd=Pw/η=6.3/0.723=8.73W
4.1.3 选择电动机型号
网上查找直流12V电动机得到
电动机型号 额定功率(w) 转速(r/min) 电压 转矩 转动惯量(不大于)
110SZ10HS 36 500 12 686 0.56
110SZ61 150 1700 12 843 0.56
根据上述两种可行的直流电动机的比较,在相同条件下,可调节速度为1700的电动机,性能较高,因此选用110SZ61型电动机。
4.2 传动比的分配
由于所选电机速度为1700 r / min且滚珠丝杠初始速度为159.7 r / min,因此总传动比最初设定为i = 10。
电动机和蜗杆轴通过联轴器连接,蜗轮与滚珠丝杠连接。因此,蜗轮传动比是总传动比i = 10
4.3 各轴转速
蜗杆轴与电动机转速相同 n1 = 1700 r/min
滚珠丝杠与蜗轮转速相同 n2 = n1/i = 170 r/min
4.4 蜗轮蜗杆设计
4.4.1选择蜗杆传动类型
根据GB / T 10085-1988的建议,锥形圆柱蜗杆(ZK蜗杆),面包圆柱蜗杆(ZK蜗杆)是一种非线性螺旋曲线蜗杆。它不能在车床上加工,只能在铣床上铣削并在磨床上磨削。在加工过程中,除了工件的螺旋运动之外,工具同时围绕其自身轴线旋转。此时,铣刀(或砂轮)的弯曲表面的包络表面是蜗杆的螺旋齿表面,并且I-1和N-N部分上的齿廓是弯曲的。蜗杆易于磨削,蜗杆精度高,越来越多地使用。
4.4.2 选择材料
考虑到蜗杆传动功率不大,速度中等,因为它是汽车内饰件,工作尺寸不大,或者可以选择45钢,因为效率更高,蜗杆螺旋齿面需要淬火,硬度为45-55HRC,蜗杆采用锡磷青铜ZCuSn10P1铸造而成。
4.4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计
根据闭式蜗杆传动的设计标准,首先根据齿面接触疲劳强度设计齿面接触疲劳强度。驾驶中心距离距
a. 确定作用在蜗杆上的转矩T2
按Z1=4 估取效率N=0.8 则
b. 确定载荷系数K
因工作载荷稳定 。 估取Kb=1选取Ka=1 Kv=1.05 则
c. 确定弹性影响系数Ze
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故
d. 确定接触系数ZP
先假定蜗杆分度圆直径d,和传动中心距a的比值d/a=0.5 查得Zp=2.6
e. 确定许用接触应力[σH]
根据涡轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC。
查得蜗轮的基本许用运力[σH]`=268MPa
应力循环次数
寿命系数
则
f. 计算中心距
取中心距A=40.2mm ,因i=10 ,取m=2蜗杆分度圆直径d1=22.4mm .
这时
查得接触系数Zp`=2.57 因为 Zp’0.68 P=0.67Fr+1.41Fa
因Fa/Fr=1500/1200>0.68 且工作平稳
取fp=1 得轴承当量动载荷
预期寿命Ln`=5000h
求该对轴承应具有的基本额度动载荷值
选择7204AC 基本额度动载荷为14000N
故选择一对7204AC轴承进行双端支承C合适
4.7 垂直调节螺杆验算
4.7.1 螺杆的强度计算
选用45钢为制造材料,σs=240Mpa S=1.5
[σ]=240/1.5=160Mpa
因为d1=20mm
螺杆满足强度要求
4.7.2 螺杆稳定性计算
Ss=2.5 ~ 4.0 取 Ss=3
根据螺杆柔度 入s 值大小选用不同公式计算Far(螺杆临界载荷)
μ取0.6 l=80
当 入s<40时,可以不必进行稳定性校核。
4.8 垂直调节机构支承轴承验算
由于所选择的螺旋桨一端的支撑方式与滚珠螺钉的应力相同,先前的分析表明,7024AC轴承的蒸汽是合适的,所以其他轴承的计算方法不同。端部支承轴承
估算螺杆上受力
径向力Fa = 1500N
轴向力 Fr = 1200N
轴承转速与蜗轮相同 n =170r/min
由滚动轴承样本查得 6000轴承安装时当量动载荷可按下式计算
当Fa/Fr小于等于e时 Pr = Fr
当Fa/Fr大于e时 Pr = 0.56 Fr + Y Fa
因为Fa/Fr = 1500/1200 > 0.68 且工作平稳,取f = 1
由于选取6024深沟球轴承,此轴承基本额定静载荷6650N,动载荷12800N
其相对应e值Fa/Co = 0.27 在0.17 ~0.28之间 对应的Y值1.31 ~1.15 。
用线性插值法求Y值
则 X=0.56 Y=1.47
当量动载荷 P = 0.56×1200+1.47×1500=2877N
该轴承的寿命:
轴承符合设计要求。
毕业设计说明书
结 论
经过这几个月,我的毕业设计完成了,其中包括详细的规格说明以及图纸,让我了解了很多东西,但也很深。这个项目的设计经过了很长时间的研究。日积月累是以汽车的状态为基础,选择其中的一个部件进行设计,不仅可以应用于现实生活,而且可以从书中,我从书中了解到的理论知识。书籍,密切相关的现实生活,现实的理论实现和现实的联系。。
通过这个设计或者,我已经了解到,电动座椅是机械工程、人的工程和电子技术的组合,电动座椅系统通常由双向引擎、传动装置和座椅调节装置组成。汽车电动座椅的结构主要由各种组成部分组成,如可逆直接流(发动机)微型发动机、传动装置、连接装置等。汽车电动座椅的结构包括:一个可移动直接流(发动机)微型发动机、一个传动装置、一个连接装置。离子,调节器,蜗牛,蜗牛,滚子球,水平拖拉机。电动座椅包括垫子、垫子、垫子、骷髅、悬浮和调节装置。
电动座椅设计好了吗?1.A.最好根据人体的轮廓,为人体的腰部和臀部提供尽可能最佳的水平支持;关于材料的选择,由于座椅也用于装饰车厢,座椅的颜色应与总体色调一致。如果您发现有错误,请尽管发表评论!或者,体重、位置和身体压力分布,应用工程研究成果和先进技术,努力创造舒适耐用的地方。LSL应根据身体的需要设计,以确保最好的横向支持的腰部和人的大腿。在材料中,椅子也扮演角色。车厢装饰,座位表面的颜色应符合车厢的整体色调,质量好,手感觉良好,让坐在座位上的人感到舒适哦。
电气座椅的目的是提高运输的舒适性和安全性,因此设计?还是电子座椅需要好的材料工程,工程学,建筑,电子和设计?最后,作者希望,这一文本将有助于该国目前的汽车工业发展。
致 谢
转眼间,大学四年匆匆而过,时间是短暂的,但是其点点滴滴却一辈子留在我的记忆中。依然记得自己刚步入大学时候的迷茫;与舍友一块去探秘美丽的校园;在自己生病的时候,舍友陪我看病、给我送饭的场景;在自己遇到生活上或者学习上的困难时候,老师不断地在精神上给予引导;现在的我只想对你们说声感谢!感谢生命种有你们。
我的舍友们,是你们陪伴我走过大学四年的时光,陪我走过人生中最辉煌的时刻,同时也是我最青春年华的时候。因为某些事情意见不合,我们也曾争吵过,但说过闹过之后我们还是最亲密的。但同时,你们也是教会我做事最多的人,我们一块学习,一块生活,一块玩耍,一块旅游,在这些经历中,我们逐步成为最亲密的朋友关系。也许,以后我们会生活在天南海北,但是,我们的心是在一起的。对于我来说,你们不是我人生岁月中的过客,而是亲人。
我的老师们,是您教会我如何在大学这个小社会为人处事,告诉我如何处理处理好人与人之间的关系。是您用生动,有趣的课堂氛围来让我们记住书本上的知识。您的知识,带给了我很大的启示也给予我提供了工作上的就业机会。本次毕业设计的完成离不开您的悉心指导,在此我要感谢指导的我毕业设计指导XX老师,是您认真负责的监督我完成毕业设计,也给予我在遇到难点时给予我解决问题的思路与路径,让我少走了很多的弯路。
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最后,再次感谢在我大学生涯中出现的每一位人,是你们见证了我的成长,是你们见证了我的青春,感谢你们,感恩生命中的每一位人。
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