50T電動(dòng)平車設(shè)計(jì)說明書-曾開英開英

重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 50T電動(dòng)平車設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2008級(jí)-4班 學(xué)生姓名 曾開英 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 譚勇虎 職稱 講師 評(píng)閱教師 李 翔 職稱 講師 2012 年 5 月 24 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 年 月 日重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要摘 要電動(dòng)平車平車是一種電動(dòng)有軌廠內(nèi)運(yùn)輸車輛，用于車間內(nèi)產(chǎn)品的過跨運(yùn)輸。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、容易維護(hù)、承載能力大、污染小等特點(diǎn)。廣泛用于機(jī)械制造和冶金企業(yè)的生產(chǎn)車間，作為車間內(nèi)部運(yùn)輸重物過跨之用。本文即在廣泛閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行電動(dòng)平車樣機(jī)的設(shè)計(jì)。在本次的設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)電動(dòng)平車這一設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行了電動(dòng)平車車架的設(shè)計(jì)、車輪的選用、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、電纜卷筒的選用等工作。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，有三個(gè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。第一：車輪的選用。車輪雖是標(biāo)件，但車輪的選用是進(jìn)行后面設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，所以首先應(yīng)確定出車輪的相關(guān)參數(shù)，尤其是車輪的直徑。第二：傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，共提出了兩種傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并利用三維建模對(duì)兩種傳動(dòng)方案進(jìn)行了比較，最終根據(jù)安裝的合理性選擇了第二種傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。第三：行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在這塊的設(shè)計(jì)中，進(jìn)行了主動(dòng)輪軸和從動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)對(duì)主動(dòng)輪軸進(jìn)行了校核工作。為進(jìn)一步檢驗(yàn)主動(dòng)輪軸的強(qiáng)度是否符合要求，利用對(duì)主動(dòng)輪軸進(jìn)行了有限元分析。關(guān)鍵詞：電動(dòng)平車 車架 傳動(dòng)系統(tǒng) 行走機(jī)構(gòu)I重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACTABSTRACTElectric flat car is an electric transport vehicle in rail factory, used in the workshop of the products across the transportation. It is simple in structure, easy to use, easy to maintain, carrying capacity, low pollution etc. It is widely used in mechanical manufacturing and metallurgical enterprise of the production workshop, as workshop internal transport heavy with a cross. This article is under the widely read and research, and on the basis of production practice from the scene to finish the 50T electric flat car prototype design.In the design process, aim at the electric flat car task to finish the design of the electric flat car, such as its wheel frame, the frame of transmission system, the wheel system, the choice of the cable drum. There are three points include in the design process. First: the selection of the wheel. The wheel is the bid, but the selection of the wheel is the basis of design work behind, so first should determine the related parameters of the wheels, especially the diameter of the wheel. The second: transmission system design. In the design process, there are two transmission design scheme of the system, and compared the two transmission schemes by using 3d modeling, and according to installation, we chose the second. Third: the design of the walk institutions .In this design, we will do the active wheel and driven axle design work, at the same time checkout the stiffness of the active wheel. To further test the strength of the active wheel whether meet the requirements of active wheel of a finite element analysis.Keywords: electric flat car; frame; the transmission system; the walk institutionsII重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄目 錄摘 要IABSTRACTII1 引 言11.1 電動(dòng)平車的相關(guān)概念11.2 電動(dòng)平車的分類11.3 電動(dòng)平車的主要技術(shù)參數(shù)22 電動(dòng)平車的總體設(shè)計(jì)33 電動(dòng)平車車輪的選用53.1 車輪的材料選用53.2 車輪的結(jié)構(gòu)選用53.3 車輪的直徑選用64 電動(dòng)平車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算74.1 電動(dòng)機(jī)的選用74.1.1電動(dòng)機(jī)的類型選用74.1.2 電動(dòng)機(jī)的功率選用74.1.3 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選用84.1.4 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選用84.2 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比94.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)94.3.1 各軸轉(zhuǎn)速94.3.2 各軸功率104.3.3 各軸轉(zhuǎn)矩104.3.4 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表104.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)104.4.1 已知條件104.4.2 設(shè)計(jì)步驟和方法104.4.3 帶輪的輪槽124.4.4 判斷帶輪的結(jié)構(gòu)形式134.4.5 選擇帶輪處的周向定位零件154.5減速器的計(jì)算與選用154.6制動(dòng)器的計(jì)算與選用164.6.1 制動(dòng)器的類型選用164.6.2 制動(dòng)器的型號(hào)選用164.7傳動(dòng)齒輪的計(jì)算164.7.1已知條件174.7.2 設(shè)計(jì)步驟和方法175 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)225.1主動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì)225.1.1確定主動(dòng)輪軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)225.1.2主動(dòng)輪軸的校核235.2 從動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì)266 電動(dòng)平車車架的設(shè)計(jì)286.1 車架的材料選用286.2 車架的結(jié)構(gòu)選用287 電纜卷筒的選用308 三維建模329 電動(dòng)平車主動(dòng)輪軸的有限元分析359.1 有限元法的概念359.2 有限元法的計(jì)算過程359.2.1 問題和求解域的確定359.2.2 域的離散化的求解359.2.3 狀態(tài)變量以及控制方法的確定359.2.4 單元推導(dǎo)359.2.5 總裝求解359.2.6 聯(lián)立方程組的求解以及結(jié)果分析359.3 有限元的優(yōu)勢(shì)369.4 主動(dòng)輪軸有限元分析的前處理369.4.1 三維建模即簡(jiǎn)化369.4.2單元選擇與網(wǎng)格劃分379.4.3 模型加載和邊界條件379.5 有限元分析結(jié)果389.6 結(jié)果分析3910 結(jié)論40參考文獻(xiàn)41致 謝42重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言1 引 言在現(xiàn)代廠房，車庫內(nèi)貨物轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，電動(dòng)平車以其裝卸方便、承載能力強(qiáng)、易于操作而充當(dāng)著重要的角色。此種車輛具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、承載能力大、不怕臟、維護(hù)容易、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。同時(shí)，因具有堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和容易清理等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為企業(yè)廠房?jī)?nèi)部短距離定點(diǎn)頻繁運(yùn)載重物的首選運(yùn)輸工具。1.1 電動(dòng)平車的相關(guān)概念電動(dòng)平車，又稱平車、電動(dòng)平板車、過跨車、臺(tái)車、地爬車等，是一種廠內(nèi)有軌電動(dòng)運(yùn)輸車輛，一般情況下是臺(tái)面平整無廂蓋，特殊情況下是臺(tái)面非平面但無廂蓋，車體無方向盤只能依靠軌道前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎；其次它是使用電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的車輛，在減速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)運(yùn)行；再次它是一種軌道型運(yùn)輸車輛，為保證平車的正常行駛，需要在地面上鋪設(shè)軌道，軌道一般采用工字型面接觸道軌。1.2 電動(dòng)平車的分類電動(dòng)平車可分為以下三大類：低壓軌道供電式電動(dòng)平車、卷筒供電式電動(dòng)平車和蓄電池供電時(shí)電動(dòng)平車。低壓軌道供電式電動(dòng)平車，運(yùn)行軌道兼作導(dǎo)電軌，滑觸線連接軌道進(jìn)行供電。地面降壓變壓器控制柜將單相或三相交流電壓降至單相或三相電壓，經(jīng)與軌道相接觸的滑觸線饋送給平車，再經(jīng)車載升壓變壓器控制柜將單向或三向電壓升為單相或三相交流電。給平車用單相電容電機(jī)或三相起重冶金用電機(jī)提供電力。由于此車不用電纜，故安全可靠、不怕臟、不怕燙，不妨礙交叉運(yùn)輸，易實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)化，給廠區(qū)的運(yùn)輸布置以很大的方便。但平常軌道施工要求較高，須保證軌道絕緣，超過一定的運(yùn)行距離后軌道應(yīng)加銅排補(bǔ)償線。運(yùn)行距離較長(zhǎng)時(shí)必須增加降壓變壓器個(gè)數(shù)。由于軌道供電式電動(dòng)平車啟動(dòng)時(shí)流經(jīng)軌道的啟動(dòng)電流非常大，可達(dá)，此時(shí)在軌道的末端存在很大的電壓降，造成單相電容電機(jī)啟動(dòng)困難，故在最大載重噸位為以下時(shí)，低壓軌道供電式電動(dòng)平車使用單相低壓軌道供電，使用單向電容電機(jī)。最大載重噸為以上時(shí)，采用低壓軌道供電，使用起重冶金用電機(jī)。卷筒供電式電動(dòng)平車，直接以電纜卷筒供給交流電。電纜卷筒為磁滯耦合式，確保電纜受力均勻且不易拉壞。交流電給電動(dòng)平車上的起重冶金用電機(jī)提供電力，電機(jī)拖動(dòng)平車運(yùn)行。平車運(yùn)行時(shí)電纜卷筒自動(dòng)將電纜卷起或放出，受卷線筒供電長(zhǎng)度影響，一般平車的最大運(yùn)行距離小于。蓄電池供電式電動(dòng)平車，以蓄電池供電。蓄電池給直流牽引電機(jī)提供電力，直流電機(jī)拖動(dòng)電動(dòng)平車運(yùn)行。與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)具有不易燒損，起動(dòng)力矩大，過載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。和低壓軌道供電式電動(dòng)平車、卷筒供電式電動(dòng)平車相比，它具有更大的機(jī)動(dòng)性靈活性和安全性能，且運(yùn)行距離不受限制，對(duì)軌道無絕緣要求，因此施工方便費(fèi)用低廉。1.3 電動(dòng)平車的主要技術(shù)參數(shù)軌道電動(dòng)平車的主要技術(shù)參數(shù)有七項(xiàng)：供電方式、載重噸位、臺(tái)面尺寸、臺(tái)面高度、軌道長(zhǎng)度、軌道間距、操作方式，其中最主要的技術(shù)參數(shù)為供電方式和載重噸位，軌道電動(dòng)平車一供電方式確定其型號(hào)，一載重噸位確定其規(guī)格。47重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 電動(dòng)平車的總體設(shè)計(jì)2 電動(dòng)平車的總體設(shè)計(jì)平車主要由電氣控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)電系統(tǒng)、車體和車輪組組成。平車的電控系統(tǒng)主要包括：配套變壓器、回轉(zhuǎn)警示燈、限位開關(guān)裝置等。在本設(shè)計(jì)過程中，由于專業(yè)的限定，主要進(jìn)行了傳動(dòng)裝置、車體和車輪的設(shè)計(jì)及導(dǎo)電系統(tǒng)的選用工作。而對(duì)于電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，可由機(jī)電專業(yè)方向的同學(xué)來完成。平車的傳動(dòng)裝置由減速器、帶輪、電機(jī)、制動(dòng)輪、制動(dòng)器組成，用于驅(qū)動(dòng)平車行走。在本次設(shè)計(jì)中共設(shè)計(jì)了兩種傳動(dòng)系統(tǒng)方案，分別如圖2.1和 圖2.2 所示。通過對(duì)安裝合理性的對(duì)比后，選用了第二種傳動(dòng)方案。傳動(dòng)裝置放置在平車下部的一側(cè)，為了方便對(duì)平車的傳動(dòng)裝置進(jìn)行檢修，臺(tái)面設(shè)置檢視孔。平車的車體為鋼結(jié)構(gòu)，臺(tái)面平鋪鋼板，焊接的車架。車架由型鋼工字鋼和鋼板焊接而成。而平車的供電系統(tǒng)，則直接以電纜卷筒供給交流電。電纜卷筒為磁滯耦合式，確保電纜受力均勻且不易拉壞。圖2.1 傳動(dòng)方案11制動(dòng)器；2電機(jī)；3帶傳動(dòng)；4減速器；5聯(lián)軸器；6車輪、圖2.2 傳動(dòng)方案21制動(dòng)器；2電機(jī)；3帶傳動(dòng)；4減速器；5齒輪；6車輪重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 電動(dòng)平車車輪的選用3 電動(dòng)平車車輪的選用車輪是起重機(jī)的行走部件，用來支承整電動(dòng)平車重量并使其行走的裝置，可分為有軌運(yùn)行和無軌運(yùn)行的車輪，本處采用的是有軌運(yùn)行車輪。3.1 車輪的材料選用車輪的材料應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式和起重的工作級(jí)別等因素來確定。對(duì)機(jī)械驅(qū)動(dòng)而且速度大于時(shí)，中級(jí)及中級(jí)以上的工作類型，建議采用不低于的鑄鋼，并進(jìn)行表面淬火（火焰淬火或高頻淬火），硬度不低于，淬火深度不小于，這有助于提高車輪表面的耐磨度和壽命。對(duì)人力驅(qū)動(dòng)或機(jī)械驅(qū)動(dòng)輕級(jí)工作類型，速度小于時(shí)，可采用鑄鐵車輪，表面硬度為。在本設(shè)計(jì)中，由任務(wù)書和傳動(dòng)方案的擬定及查閱起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，電動(dòng)平車的驅(qū)動(dòng)方式為機(jī)械驅(qū)動(dòng)，工作級(jí)別為中級(jí)，運(yùn)行速度為，綜合這幾大因素，選定車輪材料為的鑄鋼，并進(jìn)行表面淬火，淬火要求表面硬度，淬火深度不少于（距離踏面深處硬度不小于）。3.2 車輪的結(jié)構(gòu)選用車輪按輪緣形式可分為雙緣的、單緣的和無緣的三種。通常情況下，大車車輪采用雙輪緣，小車車輪多采用單輪緣。輪緣的作用是導(dǎo)向和防止脫軌。車輪的踏面可做成圓柱形、圓錐形和鼓形三種，大多數(shù)起重機(jī)采用前兩種。由設(shè)計(jì)任務(wù)書知，車輪組運(yùn)行要求不是很高,而且為了降低電動(dòng)平車制造成本,所以采用單輪緣式小車車輪,代號(hào)為。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。 圖3.1 單緣車輪3.3 車輪的直徑選用車輪的大小主要根據(jù)輪壓來決定，輪壓增加直徑變大，但過大，則設(shè)備費(fèi)用增大，同時(shí)車輪轉(zhuǎn)速變低使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。因此，當(dāng)車輪直徑不能再增大時(shí)，常用增加車輪數(shù)目來使車輪的輪壓降低。為了使各輪輪壓平均分布，在車輪數(shù)目超過四個(gè)時(shí)，須采用鉸鏈均衡架裝置。 初步將車輪的數(shù)目設(shè)計(jì)為，電動(dòng)平車自重為，則由上所述，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和載重量知最大輪壓為： （3.1）通過查閱8表6-1及表6-2，選踏面為圓柱形的單緣車輪，選定，數(shù)目為。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 電動(dòng)平車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算4 電動(dòng)平車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算如上所述，選擇第二種傳動(dòng)方案。傳動(dòng)方案的簡(jiǎn)圖如圖4.1所示。圖4.1 傳動(dòng)方案1制動(dòng)器；2電機(jī)；3帶傳動(dòng)；4減速器；5齒輪；6車輪設(shè)計(jì)參數(shù)：1運(yùn)輸重量：2軌距：3行走速度：,行走距離：4. 臺(tái)面尺寸：4.1 電動(dòng)機(jī)的選用4.1.1電動(dòng)機(jī)的類型選用冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī)是用于驅(qū)動(dòng)各種型式的起重機(jī)械和冶金設(shè)備中的輔助機(jī)械的專用系列產(chǎn)品。它具有較大的過載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度，特別適用于短時(shí)或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)、有時(shí)過負(fù)荷及有顯著地振動(dòng)與沖擊的設(shè)備。系列為繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，系列為籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。冶金及起重用電動(dòng)機(jī)大多采用繞線轉(zhuǎn)子，但對(duì)于以下電動(dòng)機(jī)以及在啟動(dòng)不是很頻繁而電網(wǎng)容量又許可滿壓?jiǎn)?dòng)的場(chǎng)所，也可采用籠式轉(zhuǎn)子。所以選擇、系列冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī)4.1.2 電動(dòng)機(jī)的功率選用電動(dòng)機(jī)的功率用額定功率表示，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率。功率小于工作要求則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載，發(fā)熱大而過早損壞；功率過大，則增加成本，且由于電動(dòng)機(jī)不能滿載運(yùn)行，功率因素和效率較低，能量不能充分利用而造成浪費(fèi)。工作機(jī)所需電動(dòng)機(jī)輸出功率應(yīng)根據(jù)工作機(jī)所需功率和中間傳動(dòng)裝置的效率等確定。工作機(jī)所需功率為： （4.1） 式中： 安全系數(shù)，其值為； 摩擦系數(shù)，其值為；平車的載重量，其值為；平車自重，其值為； 行走速度，其值為； 重力加速度（），其值為。工作機(jī)所需電動(dòng)機(jī)輸出功率為： （4.2）式中：帶傳動(dòng)效率；滾動(dòng)軸承效率； 齒輪傳動(dòng)效率。查2表1-7的、。查2表12-7選擇電動(dòng)機(jī)額定功率為。4.1.3 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選用具有相同額定功率的同類電動(dòng)機(jī)有幾種不同的同步轉(zhuǎn)速。低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)級(jí)數(shù)多，外輪廓尺寸較大，質(zhì)量較重，價(jià)格較高，但可使總傳動(dòng)比及傳動(dòng)裝置的尺寸減少，高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反，應(yīng)綜合考慮各種因素選取適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)負(fù)荷的不同性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)常用的工作制分為S2(短時(shí)工作制)、S3(斷續(xù)周期工作制)、S4（包括啟動(dòng)的斷續(xù)周期性工作制）、S5(包括電制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制)四種。電動(dòng)機(jī)的額定工作制為S3，每一工作周期為，即相當(dāng)于等效啟動(dòng)6次/h。電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率為，工作時(shí)間/一個(gè)工作周期：工作時(shí)間包括起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間。如前所述，選擇電動(dòng)機(jī)為S3(斷周期)工作制（即6h/次），電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率的轉(zhuǎn)速，其值為。4.1.4 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選用根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率和轉(zhuǎn)速，由2表12-7確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：。4.2 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比為，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為。根據(jù)如前所述的在已知總傳動(dòng)比要求時(shí)，合理選擇和分配各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)計(jì)算傳動(dòng)比。車輪的轉(zhuǎn)速： （4.3）式中：車輪直徑，其值為； 行走速度，其值為。總傳動(dòng)比：， （4.4）取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 ， （4.5）則減速器低速級(jí)傳動(dòng)比 （4.6）減速器高速級(jí)傳動(dòng)比；取。式中：電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，其值為 ；車輪轉(zhuǎn)速，其值為。4.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)機(jī)械傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，它是設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件的重要依據(jù)。為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，需先計(jì)算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。一般按電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間運(yùn)動(dòng)傳遞的路線推算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。4.3.1 各軸轉(zhuǎn)速 軸 ：=； （4.7） 軸 ：=； （4.8） 軸 ：=。 （4.9）4.3.2 各軸功率 軸：； （4.10） 軸：； （4.11） 軸：。 （4.12）4.3.3 各軸轉(zhuǎn)矩 軸：=； （4.13） 軸 =； （4.14） 軸 =。 （4.15）4.3.4 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表表4.1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表軸名運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)矩軸382.3518.20454.58軸72.2817.122261.98軸19.1216.278126.494.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.4.1 已知條件工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率，小帶輪轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比為，每天工作小時(shí)，載荷變動(dòng)大，重載啟動(dòng)。4.4.2 設(shè)計(jì)步驟和方法 確定計(jì)算功率計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的 （4.16）式中：計(jì)算功率，；工作情況系數(shù)，見1表8-7；所需傳遞的額定功率，；則。 （4.17） 選擇V帶的類型由1查表8-7可得工作情況系數(shù)。根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，由1P157圖8-11選取V帶的類型為普通C帶。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)V帶的帶型，參考查1圖8-6和1表8-8確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑。2）驗(yàn)算帶速參考查1，按式（8-13）計(jì)算帶的速度。帶速不宜過低或過高，一般應(yīng)使,最高不超過30m/s。驗(yàn)算帶的速度 （4.18）滿足要求，故此帶速合適。 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑由計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。 （4.19） 驗(yàn)算傳動(dòng)比實(shí)際傳動(dòng)比 （4.20）誤差，符合要求 確定中心距，并選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。1) 根據(jù)帶傳動(dòng)總體尺寸的限制條件或要求的中心距，結(jié)合式1（8-20）初定中心距。故有即代入數(shù)據(jù)得，現(xiàn)取初定中心距0=410mm2) 計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng)由1式（8-22）有 （4.21）由帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列見1表8-2，選定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。3) 計(jì)算中心距a及其變動(dòng)范圍傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為， （4.22）取整為； （4.23）。 （4.24） 驗(yàn)算小帶輪上的包角由1式8-7可知，小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角。又由1式8-6可知，小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力。因此，打滑只可能在小帶輪上發(fā)生。為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使由此知 （4.25） 確定帶的根數(shù) （4.26）為了使各根V帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)少于5根。否則，應(yīng)選擇橫截面積較大的帶型，以減少帶的根數(shù)。查表8-4a（見1）由插值法得；查表8-4b（見1）由插值法得；查表8-5（見1）由插值法得；查表8-2（見1）有。于是得： （4.27）取z=5根 計(jì)算單根V帶的初拉力由式（8-26）（見1），并計(jì)入離心力和包角的影響，可得單根V帶所需的最小初拉力為 （4.28）由1表8-3查的， （4.29）故有。 （4.30）4.4.3 帶輪的輪槽帶輪的輪槽與所選用的帶的型號(hào)相對(duì)應(yīng)。由前面的內(nèi)容知，選用的為帶型為B型帶。輪槽的界面形狀如圖5.2所示： 圖4.2 輪槽的界面形狀輪槽的截面尺寸：表4.2 輪槽的界面尺寸槽型與相對(duì)應(yīng)的取；，與相對(duì)應(yīng)的為；，與相對(duì)應(yīng)的為。4.4.4 判斷帶輪的結(jié)構(gòu)形式V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪（為安裝帶輪的軸的直徑，）時(shí)，可采用實(shí)心式；當(dāng)時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)，同時(shí)時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)時(shí)，可采用輪輻式。判斷大帶輪的結(jié)構(gòu)形式安裝大帶輪的軸徑，大帶輪的基準(zhǔn)直徑。很明顯，且，故大帶輪采用輪輻式。其結(jié)構(gòu)形式如圖5.3 所示。尺寸計(jì)算如下：，取。 （4.31） （4.32） （4.33），取。 （4.34），即。 （4.35）。 （4.36）。 （4.37） （4.38）圖4.3 大帶輪結(jié)構(gòu)形式判斷小帶輪的結(jié)構(gòu)形式安裝小帶輪的軸徑，小帶輪的基準(zhǔn)直徑。很明顯，且，故小帶輪采用腹板式。其結(jié)構(gòu)形式如圖5.4 所示。圖4.4 小帶輪的結(jié)構(gòu)形式尺寸計(jì)算如下：，取。 （4.39）。 （4.40）。 （4.41）， （4.42）取。 ，取。 （4.43）4.4.5 選擇帶輪處的周向定位零件大帶輪處的鍵的選擇由，查得鍵的長(zhǎng)度, （4.44）按鍵的長(zhǎng)度系列取即選鍵小帶輪帶輪處的鍵的選擇由，查得鍵的長(zhǎng)度, （4.45）按鍵的長(zhǎng)度系列取即選鍵4.5減速器的計(jì)算與選用由前面的計(jì)算知減速器總的傳動(dòng)比為，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中的減（變）速器、電機(jī)與電器后知道，可以選用ZLY型標(biāo)準(zhǔn)減速器。減速器的承載能力受機(jī)械強(qiáng)度和熱平衡許用功率兩方面的限制。因此選用減速器必須經(jīng)過以下兩個(gè)步驟。選用減速器的公稱輸入功率應(yīng)滿足 查減（變）速器、電機(jī)與電器表15-2-8、表15-2-9、表15-2-10分別得工況系數(shù)，啟動(dòng)系數(shù)，可靠度系數(shù)。由前面的計(jì)算結(jié)果知，負(fù)載功率，綜上有減速器的機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算功率。 （4.46） 由計(jì)算結(jié)果選用ZLY180-20-II，其公稱輸入功率，滿足要求。校核熱平衡許用功率，應(yīng)滿足。 由表15-2-11表15-2-13分別得環(huán)境溫度系數(shù)、載荷率系數(shù)、公稱功率利用系數(shù)。綜上有減速器的熱平衡功率，減速器ZLY180-20-II的，很明顯。因此可以選定ZLY180-20-II減速器。4.6制動(dòng)器的計(jì)算與選用4.6.1 制動(dòng)器的類型選用制動(dòng)器類型的選擇應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件來選定。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1）需要應(yīng)用的機(jī)器或機(jī)構(gòu)的工作性質(zhì)和工作條件。例如對(duì)于起重機(jī)的起升和變幅機(jī)構(gòu)都必須采用常閉式制動(dòng)器。而對(duì)于水平運(yùn)行的車輛及起重機(jī)械的運(yùn)行和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等，為了控制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小以便準(zhǔn)確停車，則多采用常開式制動(dòng)器。2）應(yīng)充分注意制動(dòng)器的任務(wù)。例如支持物品的制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須有足夠的裕度，即應(yīng)保證一定的安全系數(shù)。對(duì)于安全性有高度要求的機(jī)構(gòu)，需裝設(shè)雙重制動(dòng)器，如運(yùn)行融化金屬或易燃、爆炸物品的起升機(jī)構(gòu)，規(guī)定必須裝設(shè)兩個(gè)制動(dòng)器，其中每一個(gè)制動(dòng)器都應(yīng)能單獨(dú)安全地支持鐵水包等運(yùn)送物品，而不致墜落。3）應(yīng)考慮應(yīng)用的場(chǎng)所。例如安裝制動(dòng)器的地點(diǎn)有足夠的空間時(shí)，則可選用外抱塊式制動(dòng)器，空間受限制處，則可 采用內(nèi)蹄式、帶式或盤式制動(dòng)器。根據(jù)對(duì)各類常用制動(dòng)器的性能特點(diǎn)及應(yīng)用說明的比較，選定制動(dòng)器的類型為：外抱塊式制動(dòng)器中的YW系列電力液壓塊式制動(dòng)器，4.6.2 制動(dòng)器的型號(hào)選用制動(dòng)轉(zhuǎn)矩： （4.47）根據(jù)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小，選定制動(dòng)器的型號(hào)為，與其對(duì)應(yīng)的推動(dòng)器型號(hào)為：。制動(dòng)器的主要尺寸如下：表4.3 制動(dòng)器的主要尺寸制動(dòng)器規(guī)格額定退距額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩基本尺寸123200-22010160200250250190180651810170133901002001502005705001204.7傳動(dòng)齒輪的計(jì)算4.7.1已知條件斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，輸入功率為，小齒輪轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比為，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命為年，每年工作天，每天工作小時(shí)，中等沖擊，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。4.7.2 設(shè)計(jì)步驟和方法 選定齒輪材料、精度等級(jí)及齒數(shù)1）根據(jù)工作要求選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2）精度等級(jí)選用級(jí)精度。3）材料選擇：由1表10-1選擇小齒輪材料選用鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為。大齒輪也選用鋼(調(diào)質(zhì))，齒面硬度為,二者材料硬度差為。4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 （4.48）1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a.試選載荷系數(shù)b.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： c.由1表10-7選取齒寬系數(shù)d.由1表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)e.由1圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限f.由式110-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （4.49） （4.50）g.由1圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù),h.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效率為1%，安全系數(shù)S=1.由式（10-12）得： （4.51） （4.52） （4.53）2）計(jì)算a.試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 （4.54） b.計(jì)算圓周速率 （4.55）c.計(jì)算齒寬 （4.56）d.計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) （4.57）齒高 （4.58） （4.59）e.計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，級(jí)精度，由1圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)直齒輪 由1表10-2查得使用系數(shù)由1表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)由，查1圖10-13得故載荷系數(shù) （4.60）f.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑.由1式（10-10a）得 （4.61）f.計(jì)算模數(shù) （4.62）按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算由1式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （4.63）1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a.由1圖10-2c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限b.由1圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),c.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù),由1式（10-12）得 （4.64） （4.65） d.計(jì)算載荷系數(shù) （4.67）e.査取齒形系數(shù)由1表10-5查得，f.査取應(yīng)力糾正系數(shù)由1表10-5查得，g.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 （4.68） （4.69）大齒輪的數(shù)值大2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 （4.70）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) （4.71）取大齒輪齒數(shù) 取這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算分度圓直徑 （4.72） （4.73）2）計(jì)算齒輪寬度 （4.74）取，3）齒頂圓直徑： （4.75） （4.76）4）齒根圓直徑： （4.78） （4.79）幾何尺寸列表表4.4 幾何尺寸列表判斷齒輪的結(jié)構(gòu)形式1）判斷小齒輪的結(jié)構(gòu)形式小齒輪的齒頂圓直徑，由1齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)論知，高速級(jí)的小齒輪應(yīng)采用腹板式結(jié)構(gòu)又，為軸徑，其值為。，兩個(gè)取，。，取 （4.80） （4.81）取。2）判斷大齒輪的結(jié)構(gòu)形式大齒輪的齒頂圓直徑，由1齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)論知，高速級(jí)的大齒輪應(yīng)采用腹板式結(jié)構(gòu)。又，為軸徑，。， （4.82）取，。，取 （4.83） （4.84）取。齒輪的周向定位1）小齒輪的周向定位由，查得鍵的長(zhǎng)度, 按鍵的長(zhǎng)度系列取即選鍵2）大齒輪的周向定位由，查得鍵的長(zhǎng)度, 按鍵的長(zhǎng)度系列取即選鍵。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電動(dòng)平車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由車輪軸和車輪組成，軸上還安裝有軸承、軸套、鍵等零件。車輪的選用在前面一進(jìn)行了相關(guān)的說明，在本章中著重介紹車輪軸的設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需定出軸的合理外形和全部尺寸.主要考慮以下因素:軸的加工工藝, 加工工藝軸上安裝的零件的類型,尺寸,數(shù)量以及和軸連接的方法;載荷的性質(zhì),大小, 方向及分布情況軸的加工工藝等.設(shè)計(jì)時(shí),必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體分析.但必須滿 足:軸應(yīng)具有良好的制造工藝性;軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置;軸上的零 件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整等。5.1主動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì)5.1.1確定主動(dòng)輪軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)已知條件:軸的輸入功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 主動(dòng)輪軸上安裝有主動(dòng)輪組和大齒輪，及用于與車架連接的支座。與支座的連接為軸承連接,軸與主動(dòng)輪組以及大齒輪的連接為鍵連接,且大齒輪和軸承都需要在軸向設(shè)置定位軸肩.輪組跨距為 1435mm,車架寬度為 2000mm.考慮到以上因素, 設(shè)計(jì)主動(dòng)輪軸結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。圖5.1 主動(dòng)輪軸主動(dòng)輪軸上段和段裝圓錐滾子軸承和軸套，根據(jù)輪徑選用的軸承的型號(hào)為；軸與滾動(dòng)軸承配合為過渡配合,此處選軸的直徑尺寸公差為 m6；段和段裝主動(dòng)輪組，車輪和軸的配合為間隙很小的配合,采用 H7/h6 配合；段裝大齒輪；裝彈性擋圈；段裝軸套和軸承，軸承型號(hào)為；段裝大齒輪。此外，為了使軸與車架安裝合理, 故需約束軸的總長(zhǎng)為 1940mm。軸承各段的直徑值和長(zhǎng)度如圖6.1 所示。軸上零件的周向定位和運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。 段、段和段采用圓頭平鍵連接,根據(jù)段、段直徑由2表 4-1 查得平鍵截面，鍵長(zhǎng)。大齒輪的周向定位和動(dòng)力傳遞也是通過平鍵實(shí)現(xiàn)的,采用圓頭鍵連接,同樣根據(jù)此段軸徑由2表 4-1查得平鍵截面，鍵長(zhǎng)。大齒輪的軸承用的周向采用彈性擋圈緊固。在軸的端頭處加工 245的倒角。5.1.2主動(dòng)輪軸的校核按初步校核軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，由1表15-3取。于是得。由前面的設(shè)計(jì)過程知，主動(dòng)輪軸的。故主動(dòng)輪軸的直徑設(shè)計(jì)已經(jīng)滿足了最小直徑的設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)在對(duì)主動(dòng)輪軸進(jìn)行精確校核。 做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：L5L4FNH1F1FNV1L3L2L1DCBAEFNV1FNH1圖5.2 主動(dòng)輪軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行數(shù)值計(jì)算查滾表2.6.19知軸承32224的支撐點(diǎn)位置，軸承32928的支撐點(diǎn)位置。圓周力： （5.1）徑向力： （5.2）軸向力： （5.3）車輪力： （5.4）車輪對(duì)軸的支承力與車輪力相同。；。水平面內(nèi)受力分析如下：FNH1FEBCDAL2L3L4L5圖5.3 水平面內(nèi)受力情況由豎直方向力平衡得 （5.5）由有 （5.6） （5.7）聯(lián)立式子（6.5）（6.6）(6.7)有,，則 （5.8） （5