目录摘要31绪论41.1遮阳伞的简介41.2遮阳伞的结构41.3遮阳伞的工作原理61.3.1遮阳伞的升降装置61.3.2遮阳伞的撑开装置82遮阳伞的升降装置设计102.1升降传动装置的总体设计102.2 遮阳伞动力部分设计及其电机的选择122.2.1 遮阳伞的动力方案选择122.2.2 电机的选择142.3升降传动装置的参数计算152.3.1链条的选用与计算152.3.2 链轮的设计计算172.3.3 主动轴的设计计算182.3.4 从动轴的设计计算192.3.5 联轴器与离合器的设计202.3.6 升降驱动装置与遮阳伞主干的联接232.3.7 遮阳伞升降装置总成253 遮阳伞的撑开装置设计263.1 遮阳伞撑开装置的总体设计263.2 电机的选择273.2.1 动力方案的选择273.2.2 电机选择283.3 撑开装置的参数计算293.3.1 确定传动装置的总传动比293.3.2 动力参数的计算303.4 撑开装置机械部分设计313.4.1 齿轮的设计计算323.4.2 减速器高速轴的设计计算373.4.3 减速器低速轴的设计计算393.4.4 联轴器与离合器的设计413.4.5 减速箱与遮阳伞主干的联接423.4.6 遮阳伞的撑开装置总成434升降装置减速箱工艺工装设计464.1 减速箱零件分析464.2 减速箱加工工艺474.3 减速箱工装夹具设计495 Pro/Engineer简介525.1 Pro/ENGINEER软件的特点525.2 Pro/ENGINEER功能模块简介53总结与体会56致谢词57参考文献58摘要 目前市场上的遮阳伞大多数都是靠人工用手来打开或关闭，对于体积庞大的遮阳伞来说，一个人用手来打开或关闭它是相当困难的，针对这一难题，本设计就对传统的遮阳伞进行了创新设计，本设计在传统遮阳伞的基础上增加了两个自动装置：一是自动升降装置；一是自动撑开和收合装置。有了这两个装置之后，人们不但可以用传统的方法打开和收合遮阳伞，还可以用自动装置来打开和收合遮阳伞，这给人们的操作带来了极大的方便。本次设计主要设计了遮阳伞的的自动升降装置和撑开装置，以及自动装置与手动装置互相转换的离合机构，并对它们进行了相关设计计算，对主要零件的工艺工装也进行了设计，另外运用Pro/E软件对整个遮阳伞进行了三维建模。【关键词】：遮阳伞 自动装置 设计 三维建模Abstract Most sunshade umbrellas on the market were open or closed by hand. It was pretty difficult for users to open or close the bulky stuff. Therefore, based on the traditional design, it was innovatively designed to avoid this inconvenience. In this new design, automatic lifting device and automatic opening and closing device were added. With these two new devices, the sunshade umbrellas could be open or closed automatically as well as by hand. This inevitably brought great convenience to users. This design was mainly aimed at the design of the sunshade umbrellas automatic lifting device, automatic opening and closing device and the clutch institutions of the mutual conversion of the automatic and manual devices. And the associated design was certainly calculated. The main spare parts of the process tooling were also designed. In addition, the Pro/E software was used for the three-dimensional modeling of the entire sunshade umbrella. 【Key words】: sunshade umbrellas; automatic devices; design; three-dimensional modeling1绪论1.1遮阳伞的简介 在户外娱乐休闲场所，在岗亭处等，我们都可以看到遮阳伞，尤其是对于海滩的娱乐场所，遮阳伞更是不可缺少的遮阳工具。这种遮阳伞与传统的伞有很大的区别，其区别首先就反应在他们的外形上，对于传统的伞，家家户户都有，但是对于我们要介绍的遮阳伞就未必熟悉了，他们外观最大区别就在于，这种新型的遮阳伞体积更大，且伞主干在伞骨架的一侧并非像传统一样立于伞骨中间。尤其是新型的遮阳伞既可以手动，还可以通过电动实现伞架的升降与撑开，这给人们在伞的使用上带来了极大的方便。1.2遮阳伞的结构遮阳伞工作时的总体结构尺寸如图1-1所示。图1-1 遮阳伞撑开与收起时的高度尺寸如图1-1所示，由于遮阳伞的主杆是不能伸缩的，根据大多数的人的身高与人对遮阳伞的操作方便这两个方面，遮阳伞的主干高度约为2300mm，遮阳伞的撑开装置固定在伞柱的下方约500mm处，而升降装置有两种方案，一种是也将其固定在伞柱的下方，为了升降的方便，升降装置的位置应在撑开装置的上方，所以可以固定在伞柱下端约800mm处，升降的距离大约在1m左右，一种是升降装置与伞的支撑杆一起上升或下降。图1-2 遮阳伞的整体结构轴测图图1-3 遮阳伞的整体结构正视图 在图1-2、图1-3中所示的遮阳伞可以看出，这类遮阳伞的升降装置与撑开装置都固定在伞主干的下端，对于伞的升降只是支撑杆带着伞架的上下移动，对于伞的撑开，这是通过伞干内的绳索来执行。并且这种遮阳伞，无论是伞的升降还是还是撑开都可以用电动和手动来实现。1.3遮阳伞的工作原理1.3.1遮阳伞的升降装置遮阳伞的升降装置时用来实现遮阳伞的与支撑杆在伞主干上升降的，其升降动作可以通过电机带动和手动两种方式来执行。电动时，电机固定不动，通过传动输送装置将伞的支撑杆与伞骨架一起升至工作位置，当到达工作位置时可以通过传感器来停止电机工作，也可以直接通过人的观察来关闭电机；人工手动时，可以拨开离合器，直接通过人来摇动升降手柄实现伞的升降，当伞到达工作位置后，停止摇动升降手柄，并拨回拨叉以实现自锁。如果要收合遮阳伞就可以直接拨开离合器，通过伞的自重下降来实现收合。图1-4 遮阳伞升降装置总装图图1-5 遮阳伞升降装置控制部分从图1-5中可知道遮阳伞的升降装置的控制部分主要构成有：蜗轮蜗杆减速电机、离合器、传动轴、摇手以及传动输送装置（图中为链轮和链条）等。采用蜗轮蜗杆减速电机是因为其只能单向运转，这样就可以实现自锁，当电机转动，离合器啮合就可以带动主动轴旋转，这样就可以使传动输送装置带动伞支撑杆和伞架上升了，当伞的支撑杆到达工作位置时可以通过传感器来实现电机的停转和自锁；如果要手动，就可以先拨开离合器，再摇动手柄就可以实现伞的上升，当支撑杆和伞架到达工作位置后，再拨合离合器来实现自锁。遮阳伞的电动与手动方式就是通过拨开与拨合离合器来实现的，并且二者的自锁功能都需要离合器处于拨合状态，1.3.2遮阳伞的撑开装置图1-6 遮阳伞撑开装置总装图如图1-6所示，遮阳伞的撑开装置主要组成部分有：蜗轮蜗杆减速电机、离合器、一级直齿圆柱齿轮以及绳索等。与伞的升降装置一样，选用蜗轮蜗杆减速电机可以用其来实现自锁的功能，在撑开装置中，绳索绕在减速器的从动轴上，通过伞柱内与伞骨架的中心杆内的滚轮一直连接到伞架上。当电的时候，通过一级直齿圆柱齿轮减速装置带动从动轴运转而实现绳索的缠绕，从而达到展开遮阳伞的目的，当伞架展开后电机停止工作并自锁；当要手动的时候，拨开离合器再摇动手柄，通过转动从动轴来实现伞架的展开，当伞架展开后拨合离合器即可实现自锁。伞架的收合也是通过拨开离合器，解除自锁状态来收合。图1-7 遮阳伞撑开装置手动部分细节图图1-7所示，可以清楚地看到手动摇手工作时的状态，以及绕线轴（即从动轴）和滚轮等。绳索就是通过滚轮来引导的。图1-8 遮阳伞撑开装置电动部分细节图 如图1-8所示，可以清楚地看到电机、电机垫块、离合器以及一级减速装置等。2 遮阳伞的升降装置设计2.1升降传动装置的总体设计 从市场上已经出现的遮阳伞传动方式分析，可知遮阳伞传动部分的动作有：伞的支撑杆和伞架相对于伞立柱做直线运动，行程较长，支撑杆在伞立柱的某个个位置可以固定不动。如果要实现自动升降方式，对传动机构就提出了两方面的要求：1）能带动传动机构做较大行程的直线往复运动；2）在行程中间的任意位置能够固定。经分析比较，现以第一个要求为主要的考虑因素，提出了以下两种方案：1、丝杆螺母传动考虑到传动装置运动行程较长，且要求能够自锁，所以采用丝杆螺母传动。该传动方案如下图所示：图2-1 丝杆螺母传动简图 但是经过分析后，这种传动形式有以下几个不利因素：1）立柱空间有限，丝杆螺母很容易与撑开伞的绳索和电源线、控制线等干涉。 2）带自锁的螺母副传动效率低。如果采用丝杆螺母传动，在选定了电机功率后，中间变速机构将会相当复杂。3）不便于安装，传动机构全部放置在立柱旁边显然不利于安装和维护。2、链传动链传动也是一种常见的将旋转运动变为直线运动的传动形式。使用链传动有以下几个优势：1） 平均传动比准确，无滑动；2） 传动效率高，承载能力高；3） 可进行远距离传动或输送；4） 成本低以及对使用环境的要求不高等。另外，考虑到速度不高，为简化结构，可以采用1:1的的传动比，这样就可以不用减速装置，遮阳伞的升降部分进行了优化。图2-2 链传动简图经初步分析以上两种方案，现决定选用第二种方案，即链传动方案，来实现遮阳伞的支撑杆与伞架的升降动作。2.2 遮阳伞动力部分设计及其电机的选择2.2.1 遮阳伞的动力方案选择由于设计要求遮阳伞需要在某个位置自锁，也就是电机输出轴到主动轮之间要加自锁装置，前面已经提到采用蜗轮蜗杆来实现。但是纯粹的自行设计一套蜗轮蜗杆机构是不太合适的，首要问题是箱体设计会比较复杂，这必将加大制造成本。而且蜗轮蜗杆自身的制造成本也相对较高。通过实际市场调研，得到了以下3种方案：（1）电机+齿轮减速装置+电磁制动器由于最终链轮的转速不高，初步按50r/min设计，链条的速度小于3m/s，所以要加上齿轮减速装置。市面上有直接将减速装置和电机做成一体的成品，输出转速可以满足要求。再加一级电磁制动来实现输出轴自锁。（2）电机+铝合金方箱蜗轮蜗杆减速器这种方案的柔性较大，NMRV系列的铝