机械设计课程设计三面翻转式广告牌课程设计.docx

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机械设计课程设计三面翻转式广告牌课程设计

机械设计

三面翻转式广告牌课程设计

班级：

姓名：

学号：

三面翻转式广告牌基本介绍…………………………………………………3

三面翻转式广告牌优点………………………………………………………3

三面翻转式广告牌的发展……………………………………………………3

三面翻转式广告牌技术………………………………………………………3

三面翻转式广告牌翻动模式…………………………………………………3

三面翻转式广告牌的功能实现………………………………………………3

三面翻转式广告牌的保养维护………………………………………………4

三面翻转式广告牌的部分项目名称技术参数………………………………4

课程设计基本构思……………………………………………………………6

课程设计意义…………………………………………………………………6

课程设计工作原理……………………………………………………………6

课程设计基本思路……………………………………………………………6

课程设计整体过程……………………………………………………………7

课程设计中标准零件的选用…………………………………………………7

抽芯铆钉………………………………………………………………………7

轴承……………………………………………………………………………8

螺栓、螺母、垫圈，螺钉……………………………………………………10

滚子链链节……………………………………………………………………11

梅花形弹性联轴器……………………………………………………………12

课程设计中部分可变零件的选用……………………………………………13

由单链节和长短销组合的排链………………………………………………13

单个广告板……………………………………………………………………13

传动链轮………………………………………………………………………14

导向链轮………………………………………………………………………14

顶板……………………………………………………………………………15

渐进式翻转广告牌的设计总结………………………………………………15

翻转式广告牌的设计展望……………………………………………………16

参考资料………………………………………………………………………16

摘要：

三面翻广告牌起源于欧洲，是一种面向21世纪的广外广告媒体。

由一组并排定位的铝制三棱柱构成。

通过PLC控制器控制、电机驱动，使所有三棱柱围绕自身中心轴转动，按照预先设置好的方式进行不同形式、顺序的翻转，定格，形成三幅动态画面。

　　具有同一面积可三倍表现的空间和视觉动感的优势。

既优于普通路牌，又区别于霓虹灯、电子屏幕等：

其独特的动态效果，不断变幻的画面更容易吸引行人的注意力，达到了一个广告的最大效应。

可广泛使用在户外，如车站、机场、码头、体育场、大型建筑的墙面和楼顶等处，以及户内如民览会、商场、娱乐场、门头装饰等场所，可大大提高黄金广告位的利用率，并达到美化城市效果。

关键词：

广告板翻转传动链条链轮

三面翻转式广告牌基本介绍

三面翻转式广告牌的发展：

　　面翻是现代广告中新兴的，表现形式它由一组特制三棱柱铝型材并排定位构成的，通过电机驱动使三棱柱不断转动形成的三幅广告宣传画面，独有的动感广告展现和三倍增值空间。

三面翻转式广告牌广告牌诞生于90年代初，由于其卓越的产品特性很快流行于欧美各国。

北京鼎立三面翻转式广告牌认为它不仅富有韵律的动态效果以及三倍的表现空间，更有较低的运行成本和高效免维护的特点。

三面翻转式广告牌广告牌在国外受广告主青睐主要凭其两点：

一是其动态的传播方式，二是它能最简洁地完成一个故事情节的铺陈。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

三面翻转式广告牌优点：

三面翻转式广告牌比之普通户外路牌，三面翻转式广告牌广告牌具备两大特点和优势：

一是承载广告量大，是普通户外路牌的三倍；二是引人注目，间歇性的翻转和停顿，更能够引发过往人群的关注，实现更大的广告效果。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

三面翻转式广告牌技术：

三面翻转式广告牌广告牌是由一级并排定位的三棱柱构成。

三棱柱由特制铝型材制成，通过电机驱动所有的三棱柱围绕自身中心轴转动，利用三棱柱的三个侧面可形成三幅画面。

逻辑控制器是三面翻转式广告牌控制系统的核心，接受来自接近开关的输入信号经过系统逻辑处理后控制广告牌电机的启停。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

三面翻转式广告牌翻动模式：

三面翻转式广告牌广告牌常见以下几种翻动模式：

波浪式：

从一侧顺序翻至另一侧。

开幕式：

从中间顺序翻向两边（需使用两台或多台电机）。

闭幕式：

从两边顺序翻向中间会合（需使用两台或多台电机）。

快速变化式：

所有棱柱同时翻动（适用于小面积）。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

三面翻转式广告牌的功能实现：

三面翻转式广告牌需要实现以下功能：

自动复位功能：

多个电机转动到同一位置后停止使所有分画面保持在同一画面。

　　时间调整功能：

调整每一幅画面的停留时间。

定时开关功能：

每天最大4个时间段,停止时需保持画面停止到位

显示和修改设定参数功能：

随时监控工作状态。

过载保护功能：

当实际画面翻转时间超过设计画面翻转时间时，系统认为电机过载并停机。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

三面翻转式广告牌的保养维护：

　　1.基础支架：

三面翻转式广告牌广告牌应安装在牢固的金属支架或建筑物的墙面上。

基础支架由购方自行

　　设计制作，并需要严格的基础抗压和支架抗风强度计算，使之达到金属支架和三面翻转式广告牌广告牌自

　　重对基础的抗压要求，达到当地最大风力的抗风要求。

如果三面翻转式广告牌广告牌安装在金属支架上，

　　应把支架背面，用铁板全部封闭，以免背后透光，影响画面效果。

　　对基础支架制作精度要求：

a.横梁要求水平，立柱要求竖直。

b.在画面长度方向要求不平直

　　度小于10毫米，在画面高度方向要求上下横梁不平行度小于20毫米。

对基础支架制作强度要求：

　　下横梁是支撑三面翻转式广告牌广告牌重量的承重结构，要求在与三面翻转式广告牌广告牌连接的每一个点产生的弹性

　　变形不得超过2毫米。

　　特别提醒：

基础支架设计、制作，应找具有等级资质的专业技术人员设计、制作。

　　2.安装步骤：

按尺寸要求，先装上下外框（要求外框内角为90度）固定在支架上，再将左右外框与上下框相连接，最后安装三棱柱画面。

　　3.更换画面：

首先关闭电源，将三棱柱向上提20毫米，然后从底部横向移动三棱柱，三棱柱上端就会自动脱开。

　　画面通常是用带背胶的即时贴制成，可将其纵向截成140毫米宽若干条，编好号码，按顺序贴在三棱柱上（在拆装和搬动过程中，三棱柱不能受到强烈撞击，防止三棱柱永久变形，变形的三棱柱会导致运行故障）。

　　维护保养

　　在开始保养打开装有机械装置的边框之前，应首先关闭主电源。

　　1.齿轮：

在电机和传动主轴之间的钢制齿轮，每连续运转半年应加润滑黄油一次。

　　2.塑料齿轮：

在三棱柱传动中的凸轮盘是用合成材料制作，本身具有自润滑功能，不需要加任何润滑剂。

　　3.画面和外框清洗：

用低压喷水枪清洁，然后擦干（不要在霜冻季节清洗）。

　　其它

　　画面制作及照明：

三面翻转式广告牌广告牌除了裸牌及基础支架以外，还涉及画面制作、照明。

　　a.画面制作：

电脑喷绘。

建议：

300dpi。

材料：

高质量户外贴

　　b.一般隔2-2.5米设置一套灯具,根据高度选择规格250W-400W高色温泛光灯。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

三面翻转式广告牌的部分项目名称技术参数：

三棱柱

　　面宽98-162mm厚0.6mm-1.2mm

　　弯曲度≯0.04%,扭曲度≯0.04%

　　优质铝合金，6063T5；

边框

　　宽度：

可变厚度：

可变壁厚：

0.8mm-1.6mm

　　弯曲度≯0.03%,扭曲度≯0.03%

　　优质铝合金，6063T5

电机

　　日本松下同步低速马达，电压220V；频率50HZ；功率90W

　　日本进口松下电机

传动轴

　　φ10实心轴

　　优选铝合金6063T5

传动系统

作业设计采用非完整排链传动执行

画面停留时间

　　1-999秒

　　用户可自行设定

画面翻转时间

　　8-15秒

　　由出厂设定

三棱柱间隙

　　8-10mm（根据牌子规格的大小来确定）

　　画面高,则间隙大

控制系统

可自由设定画面转动时间

　　可以控制每个画面停留时间

　　并具备多重安全性能保护；电流超负荷保护、传动过载保护

　　画面自动复位保护

　　自动保护功能

　　三棱柱双向弹性避让保护、主轴过载保护、堵转保护、电机失效保护、风力超限保护等

能耗

　　100平方米日耗电约2度（不含灯光照明）

　　按每天工作16小时计

重量

约22-25kg/m2

课程设计基本构思

课程设计意义：

在现在的市场中，渐进式翻转的广告牌已经占领了主导地位，因为它的工作中不会像快速翻转式那样要全部同时翻转，所以电机的工作有较高的保证，但是就自身而言，因为每个广告板工作的不同步性，会使得设计结构较为复杂，执行机构的标准性要求较高，并且每个广告板要分别采用定位装置，用以限定其处于正常工作位置。

设计中以自己认为比较合理的方式完成广告牌的功能的翻转效果，并且将可以考虑到的改进及强度要求通过设计计算完成对机械设计课程的实践运用。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

课程设计工作原理：

前文已经提到过，三面翻转式广告牌的工作效果分为快速翻转式（所有广告板同时转动），波浪式翻转（广告板从广告牌的一侧开始翻转到另一侧）；这种波浪式翻转也称为渐进式翻转。

渐进式翻转结构因为工作的不同时性，所以执行机构有间歇性，设计中使用不完全链条和较为复杂的导向机构。

设计采用的并排式无错位链条传动执行，即排式链节没有错位排列，因此确定小链轮为并排式，充当导向轮，链条中间的一排只有十一节，配合每个广告板上的三十三齿大链轮，使它们在一个工作周期内只能转动三分之一圆周。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

课程设计基本思路：

因为渐进式翻转广告牌的翻转工作时只有部分的广告板在翻转，由此选用电机的功率可以比较小，并且在翻转中完成的整个广告牌的翻转需要耗时也比较长，电机采用一般的交流两相即可，但是因为每个广告板的翻转要求速度比较慢，主动链轮和电机转速数值要求比较小。

在传动执行中电机启动时以及不完全链条与传动执行大链轮啮合时都会有冲击，采用缓冲式联轴器对冲击的零部件进行保护。

整个工作机构在工作中所需动力较小，对链轮和链条的啮合包角也就没有太强的要求，而且按照实际效果在课程设计的工作中，不完全的链条段充当了齿条的角色，“拨动”链轮进行旋转，从而完成工作效果。

课程设计整体过程

课程设计中标准零件的选用：

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

抽芯铆钉：

选用现在装修常用的两种规格，在国标标准中公称直径为4，但是根据市场销售，包装上注明的尺寸，选用D3.8*8和D3.8*12两种铝制抽芯铆钉。

D3.8*8表示直径d：

3.8mm长度l：

8mm，用于固定广告牌由铁皮卷折制成的空三棱柱与端面封盖，主要受力为较小的径向剪切力。

D3.8*12表示直径d：

3.8mm长度l：

12mm，用于组装广告牌顶端的横架，由此铆钉将0.8mm厚度的折制铁皮与4mm厚的铝板铆接，主要受力为较大的轴向拉力。

其他尺寸在国标中均有，这种抽芯铆钉基于公称4的标准抽芯铆钉制造，其他尺寸均采用其规定标准尺寸。

开口型扁圆头抽芯铆钉（摘自GB/T12618-1990）

ｄ|公称:

ｄ|min:

3.91

ｄ|max:

4.09

dk|max:

8.29

dk|min:

7.71

K|max:

1.5

K|min:

1.1

d1≈:

2.18

l1（min）:

6.8

r（max）:

0.5

ｌ公称:

8～20

l2（max）:

l+3.5

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

轴承：

深沟球轴承（摘自GB/T276-1994）

深沟球轴承：

61905，d：

25mm，D：

42mm，B：

9mm

课程设计中主要使用此类轴承限制同轴心的转动不使其偏动，此类连接装于主动轴的限位，以及单个广告板的顶端同轴心旋转

基本尺寸/mm|d:

基本尺寸/mm|Ｄ:

基本尺寸/mm|B:

安装尺寸/mm|da（min）:

27.4

安装尺寸/mm|Da（max）:

安装尺寸/mm|ra（max）:

0.3

其他尺寸/mm|d2≈:

30.2

其他尺寸/mm|D2≈:

36.8

其他尺寸/mm|r（min）:

0.3

基本额定载荷/kN|Cr:

7.0

基本额定载荷/kN|C0r:

4.50

极限转速/（r/min）|脂:

14000

极限转速/（r/min）|油:

18000

重量/kg|W≈:

0.038

轴承代号|60000型:

61905

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

单向推力球轴承（摘自GB/T301-1995）

推力球轴承：

51104，d：

20mm，D：

35mm，T：

10mm

此类轴承主要用在单个广告板的底端确保广告板在轴向的定位与转动

轴承代号|51000型:

51104

基本尺寸/mm|d:

基本尺寸/mm|D:

基本尺寸/mm|T:

安装尺寸/mm|da（min）:

安装尺寸/mm|Da（max）:

安装尺寸/mm|ra（max）:

0.3

其他尺寸/mm|d1（min）:

其他尺寸/mm|D1（max）:

其他尺寸/mm|r（min）:

0.3

基本额定载荷/kN|Ca:

14.2

基本额定载荷/kN|C0a:

24.5

最小载荷常数|A:

0.004

极限转速/（r/min）|脂:

4800

极限转速/（r/min）|油:

6700

重量/kg|W≈:

0.036

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

螺栓、螺母、垫圈，螺钉：

设计中共用到普通细牙六角螺栓、盘头螺钉两种不同螺纹连接，以及普通六角螺栓的配合连接件：

弹簧垫圈，六角螺母。

广告牌中用到普通六角螺栓，盘头螺栓

设计中用到六角螺栓两种长度但均是M8*1级全螺纹螺栓

l：

16mm，用于设计中的多处薄板与薄板的连接；

l：

20mm，用于设计中的多处支架与薄板的连接。

配合使用的还有M8*1级的弹簧垫圈与普通六角螺母。

设计中用到盘头螺栓：

M6*1级，l：

8mm，用于固定三角形端盖与广告牌单轴。

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

滚子链链节：

滚子链链节（摘自GB/T1243-1997）

采用国标标准链：

05B

ISO链号:

05B

节距p|mm:

滚子直径d1max|mm:

内节内宽b1min|mm:

销轴直径d2max|mm:

2.31

套筒孔径d3min|mm:

2.36

链条通道高度h1min|mm:

7.37

内链板高度h2max|mm:

7.1l

外或中链板高度h3max|mm:

7.11

抗拉载荷|单排|min|kN:

4.4

抗拉载荷|双排|min|kN:

7.8

抗拉载荷|三排|min|kN:

11.1

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

梅花形弹性联轴器：

LM型弹性联轴器（摘自GB/T5272-2002）

型号:

LM1/LMD1/LMS1

①|弹性件硬度|a/HA|80±5:

①|弹性件硬度|b/HD|90±5:

许用转速[n]|LM|r/min:

15300

许用转速[n]|LMD,LMS|r/min:

8500

轴孔直径d1、d2、dz|mm:

12、14

轴孔长度|Y型|L|mm:

轴孔长度|J、Z型|L|mm:

轴孔长度|L推荐|mm:

L0推荐|LM|mm:

L0推荐|LMD|mm:

L0推荐|LMS|mm:

D|mm:

D1|LM|mm:

D1|LMD、LMS|mm:

弹性件型号:

MT1-a,MT1-b

重量|LM/LMD/LMS|kg:

0.66/1.21/1.33

②|LM/LMD/LMS|kg·m^2:

0.0002/0.0008/0.0013

许用安装误差|径向ΔY|mm:

0.2

许用安装误差|轴向ΔX|mm:

1.2

许用安装误差|角向Δα（°）:

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

课程设计中部分可变零件的选用：

由单链节和长短销组合的排链：

•渐进式的翻转排链中间部分只有十一节齿链，而两边的部分是完全齿链，其绕动方式也只是沿外围完全绕合即可，故在图示中单排完全齿链节数为：

282总共排链将使用链节数是：

575

•如此类推，在广告板面每多加一对，将使用链节数会多出：

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

单个广告板：

•

图中设计的广告板是3m高，0.15m宽，0.5mm厚，通过软件分析，质量是2.7kg，由此可近似，广告板高度单位质量：

0.9kg/m

•推力球轴承的许用承受能力远远大于此值

•推力球轴承滚珠12个，可计算其将受到应力：

2.3MPa，符合一般钢质的应力要求

•一般的实际制造中将不会使用底端的推力球轴承，会将底端轴的尖端磨圆用于定位，这样的计算可得最大应力为27MPa，也小于普通钢质的应力要求

•在有轴承的情况下，应力的增量：

0.75MPa/m

•没有轴承的情况下，应力的增量：

9MPa/m

•广告板翻转需要的动力；在有轴承的情况下，按照轴承的传动平均摩擦系数：

0.03~0.12，本题目中推力球轴承的受力很小，按照0.03计算，也就是每个广告面的底端能保证正常转动所需的力是：

0.75N，按照0.12计算得到所需力的大小是：

3N，取平均值，可以按照2.5N计算，这样再加上每个广告板的链轮耗力，总计可以近似为5N；如果广告牌由80个广告板组成，也就是6m宽，那么需要工作用力400N

•按照普通钢质之间的摩擦系数：

0.05~0.20，计算在没有轴承的情况下，3m的广告板翻转需要的力为：

5N，加上顶端链轮的摩擦单个广告板的翻转用力为7.5N，6m的广告牌用力就是600N

•有轴承的情况下，广告牌每加宽1m需要加力66.67N

•无轴承的情况下，广告牌每加宽1m需要加力100N

•渐进式翻转，因为每个广告板都要定位，同时又在工作的时候不是所有广告板一起翻转，所以可以直接让底端轴端头做成平端，不添加润滑以增大摩擦力。

•实际中渐进式翻转同时翻转的最多的广告板是6个，将摩擦系数按照0.7计算，电机的有效负载也就是114N，加上大链轮的阻力15N，共计：

129N

•而这一结构中的绕合比快速式的翻转结构简单很多，可以简化每个导向链轮的阻力：

0.5N/g

•按照上述推理，6m的广告牌80个广告板，就会有82个导向链轮，额外阻力41N，电机的驱动力也就共计为170N

•然后可得驱动力的增量：

6Ｎ／ｍ（只有多出来的导向轮会产生额外阻力）

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

传动链轮：

广告板传动的大链轮：

３３齿

分度圆计算p/【sin（180/z）】

可得此分度圆ｒ：

４２．０８ｍｍ

链轮齿顶圆ｒ：

44.58mm

链轮齿根圆ｒ：

39.58mm

链轮与轴之间采用过盈配合，这样可以在任意角度上调整广告板的角度方向，而且结构简单

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

导向链轮：

•

渐进式导向链轮：

１５齿

•分度圆半径：

21.74mm

•齿顶圆：

dmax=d+p（1-1.6/z）-d1

　　　　　dmin=d+1.25p–d1

•齿顶圆半径：

24.24mm

•齿根圆半径：

19.24mm

•用在顶板上与固定轴间隙配合，轴端用偏心的顶盖螺母固定即可，但是主动的链轮与轴过盈配合，并且穿销防止脱转

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

顶板：

顶板的轴间尺寸：

•横向间隔：

160mm

•纵向间隔：

192mm

•两个间隔尺寸分别同时考虑到链条的链节尺寸，链条的绕合方式，以及，广告板的单板宽度

•快速翻转式的交叉绕合，每组之间可以穿入链节24节

•渐进式的直接绕合，每组之间需穿入20节

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

渐进式翻转广告牌的设计总结

基础支架：

•广告牌由于自身重量较大，三面翻广告牌应安装在牢固的金属支架或建筑物的墙面上。

基础支架由购方自行设计制作，并需要严格的基础抗压和支架抗风强度计算，使之达到金属支架和三面翻广告牌自重对基础的抗压要求，达到当地最大风力的抗风要求。

如果三面翻广告牌安装在金属支架上，应把支架背面，用铁板全部封闭，以免背后透光，影响画面效果。

对基础支架制作精度要求：

a.横梁要求水平，立柱要求竖直。

•b.在画面长度方向要求不平直度小于10毫米，在画面高度方向要求上下横梁不平行度小于20毫米。

对基础支架制作强度要求：

　　下横梁是支撑三面翻广告牌重量的主要承重部分，要求三面翻广告牌所连接的每一个接点在安装后，不超过2mm的弹性变形

翻转式广告牌的设计展望

传统三面翻的质量问题和解决方案

•　　最新型三面翻与传统三面翻的区别

　　三面翻广告牌由很多元件组成，但三面翻广告牌中最核心的部件只有两个：

梅花（又名：

双三角）和拨轮。

这些部件由于长时间的转动，因而时常老化磨损，时间再长一点三面翻中就会出现间隙，并使其中的铝合金三梭柱错位。

这些给三面翻广告牌带来最直接的影响就是：

画面外观不平整，甚至发生页片的碰撞、卡死现象。

而三面翻广告牌一旦出现故障需要更换零部件时，必须将几乎所有的零部件全部拆下，重新装配，这对用户的后期服务承诺也造成了影响。

　　1.最新型三面翻传动部件的材料

　　①主要传动部件：

拨轮采用铜铝合金压铸成型工艺，完全解决了塑料部件老化的问题，

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