I 摘要 座椅是與人接觸最密切的部件，人們對轎車平順性的評價多是通過座椅的感受作出的。現(xiàn)代轎車的駕駛者座椅和前部乘員座椅多是電動可調(diào)的，又稱電動座椅。因此，電動座椅是直接影響轎車質(zhì)量的關(guān)鍵部件之一。 轎車電動座椅以駕駛者的座椅為主。從服務(wù)對象出發(fā)，電動座椅必須要滿足便利性和舒適性兩大要求。也就是說駕駛者通過鍵鈕操縱，既可以將座椅調(diào)整到最佳的位置上，使駕駛者獲得最好視野，得到易于操縱方向盤、踏板、變速桿等操縱件的便利，還可以獲得最舒適和最習(xí)慣的乘坐角度。為了滿足這些要求，世界汽車生產(chǎn)大國的有關(guān)廠家都竟相 采用機械和電子技術(shù)手段，制造出可調(diào)整的電動座椅。 本方案 設(shè)計的 電動座椅由雙向電動機、傳動裝置和座椅調(diào)節(jié)器等組成。通過座椅調(diào)節(jié)器實現(xiàn)座椅水平前后移動、座椅上下移動、座椅靠背的角度旋轉(zhuǎn) 六個方向的調(diào)節(jié)。 汽車電動座椅的結(jié)構(gòu)主要有 : 可逆直流微型電動機 ( 驅(qū)動裝置 ) 、傳動裝置、連接機構(gòu)、蝸輪、蝸桿、滾珠絲杠、水平滑動導(dǎo)軌等部件組合而成。座椅由坐墊、靠背、靠枕、骨架、懸掛和調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。 關(guān)鍵詞 ： 汽車電器；電動座椅 ；蝸輪、蝸桿、螺桿 全套圖紙， 扣扣 414951605 is to s s is of by s is in to of to so on is In to s is a of by of of of of of dc by 錄 摘要 . . 第一章 緒論 . - 1 - 述 . . - 1 - 動座椅設(shè)計研究的現(xiàn)狀 . - 2 - . - 2 - . - 3 - 動座椅設(shè)計的背景 . - 3 - 文的主要研究工作 . - 3 - 第二章 研究方案的選取 . - 5 - 述 . - 5 - 椅坐 墊升降部分 . - 5 - 椅坐墊前后移動部分 . - 6 - 椅靠背傾斜部分 . - 6 - 第三章 選用傳動的特點 . - 8 - 輪傳動 . - 8 - 輪傳動特點 . - 8 - 輪傳動類型 . - 8 - 旋傳動 . - 9 - . - 9 - . - 9 - a. 滑動螺旋傳動 . - 9 - b. 滾動螺旋傳動 . - 10 - 間連桿機構(gòu) . - 10 - 第四章 機構(gòu)設(shè)計 . - 12 - . - 12 - 擇電動機的轉(zhuǎn)速 . - 12 - 作機的有效功率 . - 12 - 擇電動機型號 . - 12 - 動比分配 . - 13 - 算各軸轉(zhuǎn)速 . - 13 - 輪蝸桿設(shè)計 . - 13 - . - 13 - 擇材料 . - 13 - 齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計 . - 14 - 桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 . - 15 - 核齒根彎曲疲勞強度 . - 16 - 算效率 . - 16 - 度等級公差和表面粗糙度的確定 . - 17 - 珠絲杠設(shè)計 . - 18 - 擇滾珠絲杠型號及其工作條件 . - 18 - 速比計算 . - 18 - 量計算 . - 18 - 動機力矩計算 . - 19 - 度計算 . - 19 - 向死區(qū) . - 19 - 動剛度變化引起的定位誤差 . - 20 - 后調(diào)節(jié)滾珠絲杠支承軸承驗算 . - 20 - 直調(diào)節(jié)螺桿驗算 . - 21 - 桿的強度計算 . - 21 - 桿穩(wěn)定性計算 . - 21 - 直調(diào)節(jié)機構(gòu)支承軸承驗算 . - 22 - 結(jié)論 . - 23 - 致 謝 . - 24 - 參考文獻(xiàn) . - 25 - 附 錄 - 25 - - 1 - 第一章 緒論 述 由于座椅是衡量轎車檔次的重要依據(jù)，因此轎車設(shè)計師十分重視電動座椅的設(shè)計，從材料到形狀，盡 量做得完美無缺。在造型方面，充分考慮人體尺寸、人體重量、乘坐姿勢和體壓分布等因素，應(yīng)用人體工程學(xué)的研究成果和先進(jìn)技術(shù)，制造出乘坐舒適、久坐不乏的座椅。例如奔馳 E 級轎車的六向可調(diào)式電動座椅均按人體輪廓要求設(shè)計，能為人體的腰部和臀部提供最佳的橫向支持。在材料方面，由于座椅還起到車廂裝飾的作用，因此座椅面料的顏色要與車廂的總色調(diào)配合一致，除了質(zhì)地優(yōu)良，還要有良好的手感，使人們一坐上去就有一種舒適的感覺。 汽車座椅的調(diào)節(jié)可以通過手動或電動的方式來完成。 最早的手動調(diào)節(jié)座椅在 1921年面世。手動調(diào)節(jié)方式需要成員先通過 手柄放松座椅的鎖止機構(gòu)，之后通過改變身體的座姿和位置來帶動座椅移動，最后將鎖止機構(gòu)的手柄放松，將座椅固定在所選擇的位置上。 這種調(diào)節(jié)方式的主動施力方是座椅上的乘客，座椅調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)起來也不是十分的方便。 在中高檔轎車上，生產(chǎn)商都會提供可電動調(diào)節(jié)的座椅。 電動座椅是由座墊、靠背、靠枕、骨架、懸掛和調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。其中調(diào)節(jié)機構(gòu)由控制器、可逆性直流電動機和傳動部件組成，是電動座椅中最復(fù)雜和最關(guān)鍵的部分，可逆性直流電動機必須體積小，負(fù)荷能力要大；而機械傳動部件在運行時要求有十分良好的平穩(wěn)性，噪音要低?？刂破鞯目刂奇I鈕設(shè) 置在駕駛者操縱方便的地方，一般在門內(nèi)側(cè)的扶手上面或座墊側(cè)面。 可逆性直流電動機一般有三個以上，它們受控制器控制并分別驅(qū)動某個調(diào)整方向的傳動部件。傳動部件有蝸桿軸，蝸輪、齒軸和齒條等。調(diào)整時，蝸桿過去的轎車以交通為唯一目的，今天的轎車設(shè)計思想則倡導(dǎo)人與車的融合，座椅就是這個設(shè)計思想中極其重要的環(huán)節(jié)。現(xiàn)代轎車座椅涉及到電子學(xué)、人體工程學(xué)、工業(yè)設(shè)計學(xué)等方面的領(lǐng)域，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，轎車座椅巳從一個簡單的部件發(fā)展到一個比較復(fù)雜和精確程度要求比較高的部件。 - 2 - 軸在電動機的驅(qū)動下，帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，從而將齒軸旋入或旋出，即座椅下降或上升。如果蝸輪又與齒條嚙合，蝸輪轉(zhuǎn)動將齒條移動，即令座椅前移或后移。 電動調(diào)節(jié)的座椅在調(diào)節(jié)時，座椅是施力方，乘客只需扳動控制鍵就可以令座椅移動，無需主動改變身體的座姿。電動座椅還可以提供更加精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)位置。 電動座椅的使用，讓駕駛員能夠輕松的找到最適合 自己的駕駛姿勢，提供良好的視野，提高了行車安全性，并能有效減輕駕駛疲勞。 動座椅設(shè)計研究的現(xiàn)狀 外研究現(xiàn)狀 最早的手動調(diào)節(jié)座椅在 1921年在英國投入使用。手動調(diào)節(jié)方式需要成員先通過手柄放松座椅的鎖止機構(gòu)，之后通過改變身體的座姿和位置來帶動座椅移動，最后將鎖止機構(gòu)的手柄放松，將座椅固定在所選擇的位置上。 1954年卡迪拉克汽車 汽車首先推出 4路電動座椅。 自動汽車座椅實際是人體工程與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它能自動適應(yīng)不同體型乘員乘坐舒適性的要求。這種應(yīng)用微機控制的電動座椅 出現(xiàn)于 80年代，1983年日本日產(chǎn)（ 豐田（ 司分別在公爵（ 轎車和皇冠（ 轎車上使用。 人因工程是一門新興的邊緣學(xué)科 ,起源于歐洲 ,形成于美國。發(fā)展至今已經(jīng)有 60多年的歷史。人因工程研究的是在工作中、家庭生活與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學(xué)科。人、機和環(huán)境和諧統(tǒng)一是其核心指導(dǎo)思想。 1968年 ,國際人機工程學(xué)學(xué)會 (瑞士召開了以座椅為主題的第一次國際學(xué)術(shù)研討會 ,這次會議之后 ,在全世界掀起了座椅設(shè)計的高潮。至今這場運動仍如火如荼。 蝸桿傳動廣泛應(yīng)用于汽車座椅的電動調(diào)節(jié)。 1922年美國創(chuàng)制成平面直齒蝸桿傳動，被譽為威氏蝸桿 (五十年代，日本人發(fā)展了此項技術(shù)，這就是他們在世界市場上推銷的，有相當(dāng)競爭能力的平面蝸桿傳動 ( 1953年西德尼曼 (授為蝸桿傳動作出了新的貢獻(xiàn)，發(fā)明了凹圓弧齒圓柱蝸桿傳動，這就是當(dāng)今世界聞名的 “ 此外，日本于 1972年以來陸續(xù)發(fā)表了一些有關(guān)新型蝸桿傳動的文章，并己 - 3 - 取得了一定的成果。 內(nèi)研究現(xiàn)狀 豐田普 瑞維亞于 1990年推出，很早就通過各種渠道進(jìn)入中國市場，也是打開了中國汽車電動座椅制造發(fā)展之門，之后越來越多的汽車廠家開始在中國發(fā)售電動座椅的轎車，之后的中國汽車制造力求完美的詮釋電動座椅，使之更加完善，功能更加齊全。 動座椅設(shè)計的背景 座椅是汽車的基本附屬器件，隨著人們生活水平的提高，對汽車座椅的舒適性需求也越來越高，需求對汽車座椅地調(diào)節(jié)能夠更加簡單、方便、快捷。目前，汽車座椅位置的調(diào)節(jié)多采用基于手動調(diào)節(jié)方式的機械和電動控制兩種方式。 轎車電動座椅以駕駛者的座椅為主。從服務(wù)對象出發(fā)，電動座椅必須要滿足便利性和舒適性兩大要求。也就是說駕駛者通過鍵鈕操縱，既可以將座椅調(diào)整到最佳的位置上，使駕駛者獲得最好視野，得到易于操縱方向盤、踏板、變速桿等操縱件的便利，還 可以獲得最舒適和最習(xí)慣的乘坐角度。為了滿足這些要求，世界汽車生產(chǎn)大國的有關(guān)廠家都竟相采用機械和電子技術(shù)手段，制造出可調(diào)整的電動座椅。 文的主要研究工作 方案的思路就是電動座椅是利用電動機的動力來調(diào)整座椅前后的位置和靠背的傾斜度 , 自動適應(yīng)不同體型的駕駛員與乘員的乘坐舒適性要求。電動座椅能滿足便利性和舒適性 , 駕駛員通過按鍵操縱 , 既可以將座椅調(diào)整到最佳的位1991 年 9 月 5 日至 9 日 ,中國汽車工程學(xué)會汽車電器委員會在杭州召開了1991年度汽車電器學(xué)術(shù)報告會議，會議指出發(fā)展汽車電器的自動化，汽車電動座椅的設(shè)計生產(chǎn)就是我國趕超國外汽車車身電氣的一個重要方向。 至今，中國的高級轎車廠商紛紛將電動座椅視為車輛不可缺失的組成部分。隨著技術(shù)的不斷成熟，制造價 格普遍降低，該車身電器目前正在向家用車型向轉(zhuǎn)移。 - 4 - 置上 , 以獲得最好視野 , 得到易于操縱方向盤、腳踏板、變速桿等操縱件的便利 , 還可以獲得舒適和最習(xí)慣的乘坐角度。 我的設(shè)計就是研究設(shè)計一種電動調(diào) 節(jié)式座椅，其汽車座椅位置的調(diào)節(jié)主要有三個方向，即坐墊高度調(diào)節(jié)、坐墊水平位置調(diào)節(jié)及座椅靠背傾角的調(diào)節(jié)。 通過前期的仔細(xì)對比研究，確定了每個運動機構(gòu)方案的構(gòu)成。分別設(shè)計可逆電動機為動力源，蝸輪蝸桿、滾珠絲杠、平面連桿機構(gòu)，并將它們互相組合，以達(dá)到調(diào)節(jié)座椅位置的目的。 - 5 - 第二章 研究方案的選取 述 現(xiàn)根據(jù)需要調(diào)整部位的運動擬定方案。 椅坐墊升降部分 方案 1：一椅座、一對分別位于該椅座兩側(cè)的椅架、一驅(qū)動構(gòu)件及一被動構(gòu)件。該椅座具有一本體及一對固設(shè)于該本體左右兩側(cè)的組接部；該對椅架各具有一配合該組接部的第一椅腳 ,該第一椅腳外緣沿其軸向設(shè)有一齒條；該驅(qū)動構(gòu)件具有一固定于該椅座本體的馬達(dá) ,及一與該馬達(dá)傳動連接的主動傳動件；該被動構(gòu)件具有一樞設(shè)于該椅座本體上的第一軸桿 ,該第一軸桿與該主動傳動件傳動連接 ,于該第一軸桿兩相反端分別設(shè)有一齒輪 ,該二齒輪分別嚙合于該各第一椅腳的齒 條。 方案 2：由蝸桿軸，蝸輪，心軸等組成。調(diào)整時，直流電動機產(chǎn)生的力矩帶動蝸桿軸，驅(qū)動蝸輪傳動，使心軸在蝸輪內(nèi)旋進(jìn)或旋出，帶動座椅上下運動。 方案 3：由蝸桿軸，蝸輪，滾珠絲杠，連桿機構(gòu)組成。調(diào)整時，直流電動機產(chǎn)生的力矩帶動蝸桿軸，驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動并帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，帶動由與滾珠絲現(xiàn)代轎車的電動座椅是由座墊、座背、座枕、骨架、懸掛和調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。其中調(diào)節(jié)機構(gòu)由控制器、可逆性直流電動機和傳動部件組成，是電動座椅中最復(fù)雜和最關(guān)鍵的部分，可逆性直流電動機必須體積小，負(fù)荷能力要大；而機械傳 動部件在運行時要求有十分良好的平穩(wěn)性，噪音要低?？刂破鞯目刂奇I鈕設(shè)置在駕駛者操縱方便的地方，一般在門內(nèi)側(cè)的扶手上面。 可逆性直流電動機一般有三個以上，它們受控制器控制并分別驅(qū)動某個調(diào)整方向的傳動部件。傳動部件有蝸桿軸，蝸輪、齒軸和齒條等。調(diào)整時，蝸桿軸在電動機的驅(qū)動下，帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，從而將齒軸旋入或旋出，即座椅下降或上升。如果蝸輪又與齒條嚙合，蝸輪轉(zhuǎn)動將齒條移動，即令座椅前移或后移。目前先進(jìn)的調(diào)節(jié)機構(gòu)可以調(diào)節(jié)座椅的水平移動和垂直移動，座背的角度移動和靠枕的高度移動，即所謂 “ 六向可調(diào)式 ” 。乘員可以根據(jù)自己的身 材將座椅調(diào)整到最舒適的位置。 - 6 - 杠配合的螺母前進(jìn)或后退，螺母上連接了連桿機構(gòu)，連桿機構(gòu)運動帶動座椅的上升與下降。 由于現(xiàn)在工業(yè)技術(shù)的成熟，汽車車身配件的完整程度，結(jié)合運動部件的可靠性和便于維修等因素。重點考慮汽車坐墊上下運動的重復(fù)性對運動機構(gòu)壽命和安全要求。更結(jié)合全部 運動機構(gòu)設(shè)計的要求，充分利用資源，盡量采用相同的材料和類似運動設(shè)計方案，所以選擇有滾珠絲杠的方案 3。 椅坐墊前后移動部分 方案 1：基體 ,其設(shè)置在所述車座或墊凳中之一處；可移動體 ,其設(shè)置在可移動部處 ,所述可移動體裝配到所述基體上 ,從而相對于所述基體延伸或縮回；齒條 ,其固定到所述基體或所述可移動體的頂面或底面中之一上 ,所述齒條形成為板狀形狀 ,其在所述可移動體的延伸和縮回方向上延伸 ,并且具有齒；小齒輪 ,其容置于所述基體和所述可移動體中的另一個之內(nèi)并且與所述齒條相嚙合；驅(qū)動單元 ,用來驅(qū)動小齒輪；以及引導(dǎo)機 構(gòu) ,其設(shè)置在所述基體和所述可移動體處以沿著所述可移動體的延伸和縮回方向引導(dǎo)所述可移動體。 方案 2：由蝸桿，蝸輪，齒條，導(dǎo)軌組成。齒條安裝在導(dǎo)軌上，調(diào)整時，直流電動機產(chǎn)生力矩經(jīng)過蝸桿傳至兩側(cè)的蝸輪上，經(jīng)齒條帶動，使座椅伸縮移動。 方案 3：由蝸桿軸，蝸輪，滾珠絲杠組成。調(diào)整時，直流電動機產(chǎn)生的力矩帶動蝸桿軸，驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動并帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，帶動由與滾珠絲杠配合的螺母前進(jìn)或后退。由于螺母與上軌連接在一起，所以帶動座椅前后移動。 由于現(xiàn)在工業(yè)技術(shù)的成熟，汽車車身配件的完整程度，結(jié)合運動部件的可靠性和便于維修等因素。 重點考慮汽車坐墊上下運動的重復(fù)性對運動機構(gòu)壽命和安全要求。更結(jié)合全部運動機構(gòu)設(shè)計的要求，充分利用資源，盡量采用相同的材料和類似運動設(shè)計方案，所以選擇有滾珠絲杠的方案 3。 椅靠背傾斜部分 方案 1：由雙向控制開關(guān)、控制電機、蝸桿、蝸輪、蝸輪軸、蝸輪室蓋和座椅靠背調(diào)節(jié)軸組成。雙向控制開關(guān)將電源與電機相連 ,控制電機的轉(zhuǎn)動方向?？刂齐姍C軸的延伸部分為蝸桿 ,蝸桿與蝸輪嚙合 ,蝸輪與蝸輪軸為一體 ,蝸輪軸內(nèi)有一空心扁槽與座椅靠背調(diào)節(jié)軸的扁頭插入聯(lián)接。按動雙向控制開關(guān) ,使控制電 - 7 - 機軸 ,即蝸桿順時針或逆時針旋轉(zhuǎn) ,蝸桿驅(qū)動 蝸輪轉(zhuǎn)動并將轉(zhuǎn)動方向改變后傳遞給蝸輪軸 ,蝸輪軸驅(qū)動座椅靠背調(diào)節(jié)軸 ,使座椅靠背前傾或后仰轉(zhuǎn)動 ,達(dá)到調(diào)節(jié)座椅靠背的目的。 方案 2：靠背調(diào)節(jié)機構(gòu)的主要部件是鉸鏈銷釘、鏈輪、內(nèi)齒輪 ( 30 個齒 ) 、外齒輪 ( 29 個齒 ) 等。鉸鏈銷釘有一個偏心凸輪 , 凸輪中間軸 鉸鏈銷釘?shù)闹虚g軸 B 與安裝在座椅靠背側(cè)的鏈輪同軸 , 并與內(nèi)齒輪同軸轉(zhuǎn)動。 當(dāng)靠背與頭枕調(diào)節(jié)開關(guān)置于 A 或 B 方向時 , 靠背調(diào)節(jié)用的電動機運轉(zhuǎn) ,并帶動鏈輪轉(zhuǎn)動 , 安裝在鏈輪上的鉸鏈銷釘也以同樣的轉(zhuǎn)向一起轉(zhuǎn)動。由于外齒輪安裝在座 墊側(cè) , 因而鉸鏈銷釘?shù)闹虚g軸 B 圍繞著帶偏心凸輪的中間軸 A 旋轉(zhuǎn)。這樣 , 內(nèi)齒輪就與外齒輪嚙合 , 鉸鏈銷釘每轉(zhuǎn)一圈 , 所嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動 12 經(jīng)過仔細(xì)研究和比較，由于方案 2 的實施需要大量的零件配備和專門的生產(chǎn)設(shè)計環(huán)節(jié)，鑒于方案 1 的簡單易操作性，又可以利用以前汽車的車身部件，綜合前面的設(shè)計環(huán)節(jié)，故選擇方案 1. - 8 - 第三章 選用傳動的特點 輪傳動 輪傳動特點 齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點。 齒輪傳動是指用主、從動輪輪齒直接、傳遞運動和動力的裝置。 在所有的機械傳動中，齒輪傳動應(yīng)用最廣，可用來傳遞任意兩軸之間的運動和動力。 齒輪傳動的特點是：齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達(dá) 300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設(shè)備，嚙合傳動會產(chǎn)生噪聲。 輪傳動類型 a. 圓柱齒輪傳動 用于平行軸間的傳動，一般傳動比單級 可到 8,最大 20，兩級可到 45,最大60，三級可到 200，最大 300。傳遞功率可到 10萬千瓦 ,轉(zhuǎn)速可到 10 萬轉(zhuǎn)分，圓周速度可到 300 米 /秒。單級效率為 齒輪傳動適用于中、低速傳動。斜齒輪傳動運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適用于中、高速傳動。人字齒輪傳動適用于傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩的傳動。圓柱齒輪傳動的嚙合形式有 3種 :外嚙合齒輪傳動，由兩個外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合齒輪傳動，由一個內(nèi)齒輪和一個小的外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相同；齒輪齒條傳動，可將齒輪的轉(zhuǎn)動變?yōu)辇X條的直線移動，或者相反。 普通齒輪傳動：載 荷和速度的許用范圍大；傳動比恒定；外廓尺寸??；工作可靠，效率高。制造和安裝精度要求較高。精度低時傳動噪音較大，無過載保護(hù)。 - 9 - b. 蝸桿傳動 交錯軸傳動的主要形式，軸線交錯角一般為 90 。蝸桿傳動可獲得很大的傳動比，通常單級為 8 80,用于傳遞運動時可達(dá) 1500；傳遞功率可達(dá) 4500 千瓦 ;蝸桿的轉(zhuǎn)速可到 3萬轉(zhuǎn)分；圓周速度可到 70米秒。蝸桿傳動工作平穩(wěn)，傳動比準(zhǔn)確，可以自鎖，但自鎖時傳動效率低于 桿傳動齒面間滑動較大 ,發(fā)熱量較多，傳動效率低，通常為 動平穩(wěn)無聲，結(jié)構(gòu)緊湊， 傳動比較大，可做成自鎖蝸桿。自鎖蝸桿傳動效率很低；中高速傳動蝸輪齒圈需貴重的減磨材料（如青銅），制造精度要求較高，道具費用昂貴。 蝸桿傳動：傳動平穩(wěn)無聲，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比較大，可做成自鎖蝸桿。自鎖蝸桿傳動效率很低；中高速傳動蝸輪齒圈需貴重的減磨材料（如青銅），制造精度要求較高，道具費用昂貴。 螺旋傳動：傳動平穩(wěn)無聲，降速比大，可將轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€往復(fù)移動，滑動螺旋可做成自鎖螺旋機構(gòu)；工作速度一般很低。 旋傳動 旋傳動特點 利用螺桿和螺母的嚙合來傳遞動力和運動的機械傳動。主要用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn) 換成直線運動，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成推力。按工作特點，螺旋傳動用的螺旋分為傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋。 傳力螺旋 :以傳遞動力為主 ,它用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力 ,一般為間歇工作 ,工作速度不高，而且通常要求自鎖，例如螺旋壓力機和螺旋千斤頂上的螺旋。 傳導(dǎo)螺旋：以傳遞運動為主，常要求具有高的運動精度，一般在較長時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度也較高，如機床的進(jìn)給螺旋（絲杠）。 調(diào)整螺旋：用于調(diào)整并固定零件或部件之間的相對位置，一般不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，要求自鎖，有時也要求很高精度，如機器和精密儀表微調(diào)機構(gòu)的螺旋。按螺紋間摩擦性質(zhì)，螺旋 傳動可分為滑動螺旋傳動和滾動螺旋傳動?；瑒勇菪齻鲃佑挚煞譃槠胀ɑ瑒勇菪齻鲃雍挽o壓螺旋傳動。 旋傳動類型 a. 滑動螺旋傳動 - 10 - 通常所說的滑動螺旋傳動就是普通滑動螺旋傳動。滑動螺旋通常采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋，其中梯形螺紋應(yīng)用最廣，鋸齒形螺紋用于單面受力。矩形螺紋由于工藝性較差強度較低等原因應(yīng)用很少 ;對于受力不大和精密機構(gòu)的調(diào)整螺旋，有時也采用三角螺紋。 一般螺紋升程和摩擦系數(shù)都不大，因此雖然軸向力 F 相當(dāng)大，而轉(zhuǎn)矩 T 則相當(dāng)小。傳力螺旋就是利用這種工作原理獲得機械增益的。升程越小則機械增益的效果越顯著 ?；瑒勇菪齻鲃拥男实?，一般為 30 40，能夠自鎖。而且磨損大、壽命短，還可能出現(xiàn)爬行等現(xiàn)象。 b. 滾動螺旋傳動 用滾動體在螺紋工作面間實現(xiàn)滾動摩擦的螺旋傳動，又稱滾珠絲杠傳動 有用滾子的。滾動螺旋傳動的摩擦系數(shù)、效率、磨損、壽命、抗爬行性能、傳動精度和軸向剛度等雖比靜壓螺旋傳動稍差，但遠(yuǎn)比滑動螺旋傳動為好。滾動螺旋傳動的效率一般在 90以上。它不自鎖，具有傳動的可逆性；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，抗沖擊性能差。它已廣泛地應(yīng)用于機床、飛機、船舶和汽車等要求高精度或高效率的場合。滾動螺 旋傳動的結(jié)構(gòu)型式，按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)的導(dǎo)路為一導(dǎo)管 ,將螺母中幾圈滾珠聯(lián)成一個封閉循環(huán)。內(nèi)循環(huán)用反向器，一個螺母上通常有 2 4個反向器，將螺母中滾珠分別聯(lián)成 2 4個封閉循環(huán)，每圈滾珠只在本圈內(nèi)運動。外循環(huán)的螺母加工方便，但徑向尺寸較大。為提高傳動精度和軸向剛度，除采用滾珠與螺紋選配外，常用各種調(diào)整方法以實現(xiàn)預(yù)緊。 在 3162，將滾動螺旋傳動稱為滾珠絲桿副。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾珠絲桿副分為定位滾珠絲桿副（稱 傳動滾珠絲桿副（稱 T 類）。前者是通過旋轉(zhuǎn)角度和導(dǎo)程控制軸向位移量 的滾珠絲桿副，后者是與旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)用于傳遞動力的滾珠絲桿副。 間連桿機構(gòu) 由若干剛性構(gòu)件通過低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）聯(lián)接，而各構(gòu)件上各點的運動平面相互不平行的機構(gòu)，又稱空間低副機構(gòu)。在空間連桿機構(gòu)中，與機架相連的構(gòu)件常相對固定的軸線轉(zhuǎn)動、移動，或作又轉(zhuǎn)又移的運動，也可繞某定點作復(fù)雜轉(zhuǎn)動；其余不與機架相連的連桿則一般作復(fù)雜的空間運動。利用空間連桿機構(gòu)可將一軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槿我廨S的轉(zhuǎn)動或任意方向的移動，也可將某方向 - 11 - 的移動轉(zhuǎn)變?yōu)槿我廨S的轉(zhuǎn)動，還可實現(xiàn)剛體的某種空間移位或使連桿上某點軌跡近似于某空間曲線。與平 面連桿機構(gòu)相比，空間連桿機構(gòu)常有結(jié)構(gòu)緊湊、運動多樣、工作靈活可靠等特點，但設(shè)計困難，制造較復(fù)雜?？臻g連桿機構(gòu)常應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械、輕工機械、紡織機械、交通運輸機械、機床、工業(yè)機器人、假肢和飛機起落架中。 空間連桿機構(gòu)常指單自由度空間閉鏈機構(gòu) ,但是隨著工業(yè)機器人和假肢技術(shù)的發(fā)展 ,多自由度空間開鏈機構(gòu)也有不少用途。單自由度單環(huán)平面連桿機構(gòu)只含 4 個轉(zhuǎn)動副 ,而單自由度單環(huán)空間連桿機構(gòu)所含轉(zhuǎn)動副應(yīng)為 7 個 ,此即空間七桿機構(gòu)。空間連桿機構(gòu)中采用多自由度的運動副如球面副或圓柱副時，所含構(gòu)件數(shù)即可減少而形成簡單穩(wěn)定的空間四桿機構(gòu) 或三桿機構(gòu)。為了表明空間連桿機構(gòu)的組成類型 ,常用 R、 P、 C、 S、 動副、圓柱副、球面副、螺旋副。一般空間連桿機構(gòu)從與機架相連的運動副開始，依次用其中的一些符號來表示。常用空間四桿機構(gòu)的組成類型有 構(gòu)這些機構(gòu)因含有兩個球面副 ,結(jié)構(gòu)比較簡單，但繞兩球心連線自由轉(zhuǎn)動的局部自由度影響高速性能。所有轉(zhuǎn)動副軸線匯交一點的球面四桿機構(gòu) ,也是一種應(yīng)用較廣的空間連桿機構(gòu)，如萬向聯(lián)軸節(jié)機構(gòu)。此外，還有某些特殊空間連桿機構(gòu)，如貝內(nèi)特機構(gòu)，其運動副軸線夾角和構(gòu)件尺度要求滿足某 些特殊關(guān)系。 運動分析和綜合 空間連桿機構(gòu)的分析綜合均較平面連桿機構(gòu)復(fù)雜困難，這在很大程度上影響空間連桿機構(gòu)的推廣應(yīng)用。研究空間連桿機構(gòu)的方法有以畫法幾何為基礎(chǔ)的圖解法和運用向量、對偶數(shù)、矩陣和張量等數(shù)學(xué)工具的解析法。圖解法有一定的局限性，應(yīng)用較多的是便于電子計算機運算的解析法。空間連桿機構(gòu)分析中重要而又困難的問題是位移分析。對多于 4桿的空間連桿機構(gòu)，由輸入求輸出位移時因中間運動變量不易避開或消去，一般要用數(shù)值迭代法聯(lián)解多個非線性方程式或求解高次代數(shù)方程式。對最難進(jìn)行位移分析的空間 7輸入求輸出位 移的代數(shù)方程式高達(dá) 32 次。對空間連桿機構(gòu)進(jìn)行運動綜合的基本問題是： 當(dāng)主動件運動規(guī)律一定時，要求連架從動件能按若干對應(yīng)位置或近似按某函數(shù)關(guān)系運動； 要求連桿能按若干空間位置姿態(tài)運動而實現(xiàn)空間剛體的導(dǎo)引； 要求連桿上某點能近似沿給定空間曲線運動。由于這些問題和平面連桿機構(gòu)的綜合問題相仿，所以平面的巴默斯特爾理論可解析地推廣于空間剛體的導(dǎo)引問題和其他運動綜合問題。此外尚有利用機構(gòu)封閉性等同條件建立設(shè)計方程式和采用優(yōu)化技術(shù)等綜合方法。 - 12 - 第四章 機構(gòu)設(shè)計 動機選擇計算 擇電動機的轉(zhuǎn)速 a. 計算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 60V/(d)/P=60)=159.7 r/b. 計算電動機的轉(zhuǎn)速 由于選用蝸輪蝸桿傳動，絲杠與蝸輪直接連接 而蝸桿傳動的單擊傳動比 8 40 所以電動機轉(zhuǎn)速 400 2000 作機的有效功率 a. 傳動裝置的總效率 蝸桿傳動的效率 1= 彈性聯(lián)軸器的效率 2= 滾動軸承的效率 3=滾動絲杠效率 4=齒嚙合效率 5=總效率 =12345 = b. 工作機的功率 000w = 3000000c. 電動機的輸出功率 w/= 選擇電動機型號 網(wǎng)上查找直流 12V 電動機得到 - 13 - 電動機型號 額定功率 (w) 轉(zhuǎn)速 (r/電壓 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動慣量（不大于） 110 36 500 12 686 10 150 1700 12 843 據(jù)以上兩種可行直流電動機對比可見，在其他條件大致相同下，轉(zhuǎn)速 1700 的電機可調(diào)及性能高，所以選擇 110電動機。 動比分配 由于選擇的電動機轉(zhuǎn)速為 1700 r/滾珠絲杠初定轉(zhuǎn)速 159.7 r/以總傳動比初步定為 i = 10。 電動機與蝸桿軸用聯(lián)軸器連接，蝸輪與滾珠絲杠鍵連接。所以蝸輪蝸桿傳動比即為總傳動比 i = 10 算各軸轉(zhuǎn)速 蝸桿軸與 電動機轉(zhuǎn)速相同 1700 r/珠絲杠與蝸輪轉(zhuǎn)速相同 n1/i = 170 r/輪蝸桿設(shè)計 擇蝸桿傳動類型 根據(jù) 10085薦，采用錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ 桿），面包絡(luò)圓柱蝸桿 (桿 ) 這是一種非線性螺旋曲面蝸桿。它不能在車床上加工，只能在銑床上銑制并在磨床上磨削。加工時，除工件作螺旋運動外，刀具同時繞其自身的軸線作回轉(zhuǎn)運動。這時，銑刀 (或砂輪 )回轉(zhuǎn)曲面的包絡(luò)面即為蝸桿的螺旋齒面，在 面上的齒廓均為曲線。這種 蝸桿便于磨削，蝸桿的精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。 擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大，速度中等，由于做為汽車車內(nèi)零部件，工作尺寸不大，還是可以選用 45 鋼，因為效率高一些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45桿用鑄錫磷青銅 屬模鑄造。 - 14 - 齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計再校核齒根彎曲疲勞強度。由公式傳動中心距 a. 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 估取效率 N= b. 確定載荷系數(shù) K 因工作載荷穩(wěn)定 。 估取 選取 則 c. 確定彈性影響系數(shù) 選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 d. 確定接觸系數(shù) 假定蝸桿分度圓直徑 d，和傳動中心距 a 的比值 d/a=查得 .6 e. 確定許用接觸應(yīng)力 H 根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于 45 查得蝸輪的基本許用運力 H=268力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 3 lz 6 222 9 1 0 PT n1 1 1 . 0 5 1 . 0 5 K K 12160 p82 17006 0 6 0 1 1 0 0 0 0 1 . 0 2 1 010hN j n L 78 810 0 . 7 3 2 41 . 0 2 1 0 - 15 - 則 f. 計算中心距 取中心距 A=因 i=10 ,取 m=2 蝸桿分度圓直徑 這時 查得接觸系數(shù) 因為 P= r=1500/1200且工作平穩(wěn) 取 得軸承當(dāng)量動載荷 預(yù)期壽命 5000h 求該對軸承應(yīng)具有的基本額度動載荷值 選擇 7204基本額度動載荷為 14000N 故選擇一對 7204承進(jìn)行雙端支承 C 合適 m i n m a ) 3 4ko 2 1 ( 0 . 6 7 1 2 0 0 1 . 4 1 1 5 0 0 ) 2 9 1 9 32 6660 6 0 1 7 0 5 0 0 02 9 1 9 1 0 3 4 31 0 1 0 N - 21 - 直調(diào)節(jié)螺桿驗算 桿的強度計算 選用 45 鋼為制造材料， s=240S=240/60為 0桿滿足強度要求 桿穩(wěn)定性計算 根據(jù)螺桿柔度 入 s 值大小選用不同公式計算 桿臨界載荷） 取 l=80 當(dāng) 入 s 工作平穩(wěn)，取 f = 1 由于選取 6024 深溝球軸承，此軸承基本額定靜載荷 6650N，動載荷 12800N 其相對應(yīng) e 值 o = 間 對應(yīng)的 Y 值 用線性插值法求 Y 值 則 X=Y=量動載荷 P = 200+500=2877N 該軸承的壽命 : 軸承符合設(shè)計要求。( 1 . 3 1 1 . 1 5 ) ( 0 . 2 8 0 . 1 7 )1 . 3 1 1 . 4 70 . 2 8 0 . 1 7Y 66 31 0 1 0 1 2 8 0 0( ) ( ) 2 3 7 2 26 0 6 0 1 7 0 2 8 7 7 預(yù) 期 壽 命 - 23 - 結(jié)論 通過本次設(shè)計我了解到電動座椅是一種機械設(shè)計制造學(xué)、人體工程學(xué)與電子技術(shù)相結(jié)合的綜合產(chǎn)物。電動座椅系統(tǒng)一般由雙向電動機、傳動裝置和座椅調(diào)節(jié)器等組成。通過座椅調(diào)節(jié)器實現(xiàn)座椅水平前后移動、座椅上下移動、 座椅靠背的角度移動。 汽車電動座椅的結(jié)構(gòu)主要有 : 可逆直流微型電動機 ( 驅(qū)動裝置 ) 、傳動裝置、連接機構(gòu)、調(diào)角器、蝸輪、蝸桿、滾珠絲杠、水平滑動導(dǎo)軌等部件組合而成。電動座椅由坐墊、靠背、靠枕、骨架、懸掛和調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。 由于座椅是衡量轎車檔次的重要依據(jù) , 因此電動座椅在具體設(shè)計時應(yīng)該需要引起相關(guān)設(shè)計人員高度重視 ,尤其是座椅的材料和形狀。在工藝結(jié)構(gòu)造型方面 , 則需要充分考慮人體尺寸、人體重量、乘坐姿勢和體壓分布等因素 , 應(yīng)用人體工程學(xué)的研究成果和先進(jìn)技術(shù) , 力爭制造出能夠滿足乘坐舒適、久坐不乏的座椅。電動座椅靠背最好能夠按照人體輪廓要求設(shè)計 , 能為人體的腰部和臀部提供最佳的橫向支持。在材料 選材方面 , 由于座椅還起到車廂裝飾的作用 , 因此座椅面料的顏色要與車廂的總色調(diào)配合一致 , 質(zhì)地優(yōu)良 , 還要有良好的手感 , 使人們一坐上去就有一種舒適的感覺。 電動座椅的目的是可以帶給人們更多的乘車舒適與安全。因此電動座椅的設(shè)計需要很好的材料學(xué)、人體工程學(xué)、