軌道小車的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)（PDF圖紙和說(shuō)明書(shū)）

軌道小車的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)（PDF圖紙和說(shuō)明書(shū)）,軌道,小車,機(jī)械,系統(tǒng),設(shè)計(jì),pdf,圖紙,以及,說(shuō)明書(shū),仿單 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)　　院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 設(shè)計(jì)(論文)題目： 實(shí)驗(yàn)軌道小車機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 年2月 25日 開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求 1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效； 2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇； 4．有關(guān)年月日等日期，按照如“2012年4月26日”方式填寫(xiě)。  1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě) 1500字左右的文獻(xiàn)綜述（包括研究進(jìn)展，選題依據(jù)、目的、意義） 文 獻(xiàn) 綜 述 1、研究進(jìn)展 隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人工作業(yè)已慢慢被智能機(jī)械所取代，各行各業(yè)每年都會(huì)投入大量的人力、物力用于智能機(jī)械的研究，從而減少人力操作，減少勞動(dòng)力，降低勞務(wù)支出，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)的最大化。 軌道小車的應(yīng)用廣泛，現(xiàn)階段在大多數(shù)工廠中軌道小車主要用于運(yùn)輸傳送物品。 軌道式物流傳輸系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)如下： (1)軌道式系統(tǒng)屬于高端的傳輸系統(tǒng)，長(zhǎng)期使用可靠性強(qiáng)。 (2)由于傳輸小車的體積較大，系統(tǒng)單次傳輸?shù)膫鬏斄枯^大，可容納量大，且可承載高負(fù)荷，避免了人工搬運(yùn)過(guò)程中的危險(xiǎn)事故，簡(jiǎn)單便捷的實(shí)現(xiàn)了大載荷的運(yùn)輸，傳送。 (3)系統(tǒng)的傳輸效率高，小車可同時(shí)運(yùn)輸，系統(tǒng)的運(yùn)力擴(kuò)展性強(qiáng)，且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)傳輸速度。 (4)系統(tǒng)的整體故障率低，故障定位和故障排除都非常方便，維護(hù)成本低。 (5)系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性好，國(guó)內(nèi)外成功的使用經(jīng)驗(yàn)已完全能證明軌道系統(tǒng)在應(yīng)用中的可靠性和必要性。 軌道式傳輸系統(tǒng)在醫(yī)療應(yīng)用方面也有著較大的市場(chǎng)。軌道式電動(dòng)小車傳輸系統(tǒng)可以 用來(lái)傳送輸液袋、血液、小型手術(shù)包，各病區(qū)治療包等，消毒物品、大量藥品、實(shí)驗(yàn)組織樣本、X光片、各類文件等[14-16]···· 人工運(yùn)輸存在著很多弊端,像人員流與物品流混雜，患者和遞送員工在電梯、走廊和樓梯跑動(dòng)，增加了交叉感染或疾病傳播的危險(xiǎn)性；由于在電梯等多處排隊(duì)等候，使走道擁擠，患者就醫(yī)速度慢，環(huán)境差；人工運(yùn)輸物流傳輸?shù)乃俣嚷?，甚至影響搶救時(shí)間；患者檢驗(yàn)標(biāo)本送達(dá)不及時(shí)，影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；醫(yī)護(hù)人員的工作量大，遞送人工成本高；人工運(yùn)輸過(guò)程無(wú)法保證安全可靠，易出現(xiàn)碰撞，翻倒，丟失等現(xiàn)象。軌道小車傳送的出現(xiàn)，使醫(yī)療運(yùn)輸變得更加安全，可靠，且節(jié)省時(shí)間，減少運(yùn)輸過(guò)程的財(cái)務(wù)支出。 軌道式傳送的一次性投資較大，但就日常營(yíng)運(yùn)情況和實(shí)際使用情況，軌道式物流 傳輸系統(tǒng)存在著極大的優(yōu)越性，更能滿足和切合我國(guó)在相應(yīng)領(lǐng)域的實(shí)際需求并真正解決問(wèn)題。當(dāng)然軌道式物流傳輸系統(tǒng)也有一定的不足：①系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝比較復(fù)雜，需要專門(mén)的井道間；②系統(tǒng)造價(jià)較高，通常為35～40萬(wàn)/站點(diǎn)(隨軌道長(zhǎng)度，小車數(shù)量及復(fù)雜程度等因素而變)[17]。 軌道小車也普遍應(yīng)用于鐵路軌道的檢測(cè)，像德國(guó)GEDO-CE軌道檢測(cè)小車，用于校準(zhǔn)軌道參數(shù)，獲取和整理現(xiàn)有的軌道數(shù)據(jù)；GEDO CE軌道檢測(cè)小車用于無(wú)渣軌道鋪設(shè)過(guò)程中各項(xiàng)精密指標(biāo)的控制，主要通過(guò)內(nèi)置的高精密傳感器和外置的高精密全站儀測(cè)量實(shí)現(xiàn)[20]。在鐵路軌道、道路橋梁軌道的測(cè)量矯正過(guò)程中起到了及其重要的作用。 目前，軌道小車的控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，最早被應(yīng)用的技術(shù)是基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)。在單片機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)研發(fā)實(shí)現(xiàn)了一種以光電傳感器為敏感元件以AT89C51單片機(jī)為控制核心的電動(dòng)循跡小車的智能控制系統(tǒng)；在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上，使小車的電動(dòng)機(jī)采用PID算法閉環(huán)調(diào)速，形成了對(duì)小車調(diào)速的另一種控制系統(tǒng)。隨著智能控制的不斷發(fā)展，繼而又有人提出了模糊-PID控制算法[19]，使控制系統(tǒng)的性能又有了進(jìn)一步的提升；當(dāng)然，還有在工業(yè)中被普遍應(yīng)用的PLC控制系統(tǒng)。 針對(duì)控制系統(tǒng)，PLC 系統(tǒng)在工業(yè)控制中有著非常重要的作用，由于PLC 的功能非常強(qiáng)大，能夠抵抗較強(qiáng)的干擾，可靠性比較高，同時(shí)編程簡(jiǎn)單，操作方便，因此，在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前，隨著科技的不斷進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多的被應(yīng)用于各行各業(yè)中，西門(mén)子控制電機(jī)， 基于PLC 系統(tǒng)的電機(jī)自動(dòng)控制采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，保證了系統(tǒng)的高效性與實(shí)時(shí)性，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)采集的獨(dú)立完成，同時(shí)其抗干擾的能力比較強(qiáng)，可靠性高，具有非常高的控制精度。 2.選題依據(jù) 目前，實(shí)驗(yàn)用軌道小車主要應(yīng)用于鐵路軌道的檢測(cè)，校核參數(shù)等。其控制精度越高，檢測(cè)數(shù)據(jù)越精確，軌道的參數(shù)越準(zhǔn)確，這與我國(guó)的鐵路建設(shè)有著緊密的聯(lián)系。近幾年，全國(guó)范圍內(nèi)，地鐵，高鐵，都在緊鑼密鼓的修建中，城市軌道交通的完善被提上了日程，交通的完善將會(huì)減少交通事故的發(fā)生率。并且實(shí)驗(yàn)用軌道小車的完善和進(jìn)步也間接影響著人們?nèi)蘸蟮纳罟?jié)奏和人身安全。就目前軌道小車的發(fā)展，主要是基于單片機(jī)原理的控制，其應(yīng)用范圍存在著巨大的局限性，且對(duì)車速的控制精度不高。特別是當(dāng)車上載有高精密測(cè)試儀器時(shí)，對(duì)軌道小車的車速要求和控制精度的要求明顯要更高。若軌道小車不能及時(shí)剎車或車速的控制不精準(zhǔn)，車的頭部則會(huì)與實(shí)驗(yàn)隧道內(nèi)表面碰撞，會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)延誤工程進(jìn)度。軌道實(shí)驗(yàn)用小車在此過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用。對(duì)它的設(shè)計(jì)和改進(jìn)也成為了我此次選題的依據(jù)。 3.選題目的 中南大學(xué)高速鐵路工程實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行高速列車軌道的檢測(cè)項(xiàng)目，為實(shí)現(xiàn)軌道檢測(cè)需要實(shí)驗(yàn)用軌道數(shù)控小車，通過(guò)控制軌道小車的速度來(lái)檢測(cè)軌道參數(shù)。使實(shí)驗(yàn)用軌道小車不僅能穩(wěn)定的在固定軌道上運(yùn)行，而且要保證車身重量不得大于350kg。通過(guò)PLC調(diào)節(jié)電機(jī)電壓實(shí)現(xiàn)在一定長(zhǎng)度的軌道上的自由調(diào)速。 4．選題意義 針對(duì)軌道物流傳送，鐵路軌道實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，軌道小車成為了物流運(yùn)輸、鐵路軌道檢測(cè)過(guò)程中重要的組成部分之一。如果小質(zhì)量軌道小車的自由調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)，并在醫(yī)療運(yùn)輸，機(jī)械廠房作業(yè)，軌道檢測(cè)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，它將減少企業(yè)在運(yùn)輸過(guò)程中的勞動(dòng)力支出，減少人工作業(yè)過(guò)程中人身安全事故的發(fā)生率。且保證傳送物品的安全穩(wěn)定性。降低運(yùn)輸過(guò)程中的意外損耗，節(jié)省運(yùn)輸時(shí)間，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 實(shí)驗(yàn)用軌道小車的運(yùn)動(dòng)控制精度的提高將為中國(guó)的鐵路事業(yè)做出重大貢獻(xiàn)。列車速度的提升與軌道的精度要求有著密不可分的聯(lián)系，如果在軌道的檢測(cè)方面有所突破，列車的速度提升也是指日可待的?！皶r(shí)間就是金錢(qián)”是當(dāng)今社會(huì)的主流理念，列車速度的提升為人類社會(huì)帶來(lái)的福音也是不可估量的。 2．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題要研究或解決的問(wèn)題： 數(shù)控軌道小車的設(shè)計(jì)要求 （1）整車外形尺寸：<1700*700*670mm； （1） 整車負(fù)載能力：≥350kg； （2） 整車自重：≤350kg； （3） 啟動(dòng)加速段為5米（不含車身長(zhǎng)度），最高加速到4m/s； （4） 在25米長(zhǎng)的試驗(yàn)段內(nèi)，數(shù)控電瓶車應(yīng)能在1m/s~4m/s的速度范圍內(nèi)任意設(shè)定并穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行平穩(wěn)度要求在±0.1m/s內(nèi)； （5） 剎車段長(zhǎng)度為≤5米（不含車身長(zhǎng)度），數(shù)控電瓶車應(yīng)能在該段內(nèi)完成剎車直至完全靜止； （6） 車輪直徑偏差不得大于0.1mm； （7） 兩車軸平行度偏差不得大于0.5mm； （8） 數(shù)控電瓶車的輪距為575mm; （9） 控制系統(tǒng)采用PLC為主控元件，觸摸屏為人機(jī)交互設(shè)備，觸摸屏可以設(shè)定車速，顯示運(yùn)行距離，設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，設(shè)定運(yùn)行距離，設(shè)定剎車位置； （10） 數(shù)控電瓶車采用電瓶供電，供電電壓96V； （11） 數(shù)控電瓶車動(dòng)力采用無(wú)刷直流電機(jī)，功率為7kw； （12） 數(shù)控電瓶車控制系統(tǒng)具備緊急停止按鈕，在緊急狀態(tài)時(shí)，能在5米內(nèi)完成剎車至靜止?fàn)顟B(tài)。 主要問(wèn)題：在30m軌道上，加速段為5m，且在30m的軌道上實(shí)現(xiàn)速度的可調(diào)范圍為1m/s~4m/s剎車段長(zhǎng)度不大于5m。根據(jù)計(jì)算初步確定軌道小車采用幾輪驅(qū)動(dòng)。在此要求下，計(jì)算軌道小車的加速度選定范圍；計(jì)算驗(yàn)證在選定加速度范圍內(nèi)是否滿足原始速度范圍要求。 進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證車身總重量小于350kg，且車輪間距為575mm，車身總長(zhǎng)度不得大于1700mm.設(shè)置剎車裝置使小車在允許的軌道范圍內(nèi)完全靜止。 軌道小車示意圖： 前進(jìn)方向 基本工作原理:電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)齒輪的小齒輪運(yùn)動(dòng)，通過(guò)一對(duì)平行軸斜齒圓柱減速，且減速比為10:1，減速齒輪的大齒輪帶動(dòng)中間軸運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)1：1換向齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)最終帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)。 減速裝置：通過(guò)平行軸斜齒圓柱齒輪一級(jí)減速，減速比為10:1； 換向裝置：通過(guò)兩組1:1錐齒輪實(shí)現(xiàn)方向轉(zhuǎn)換; 緩沖裝置：采用彈性緩沖裝置——聚氨脂緩沖器; 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：T型車輪實(shí)現(xiàn)在T型軌道上的運(yùn)行; 控制系統(tǒng)采用PLC為主控元件，觸摸屏為人機(jī)交互設(shè)備，觸摸屏可以設(shè)定車速，顯示運(yùn)行距離，設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，設(shè)定運(yùn)行距離，剎車位置。采用電瓶供電供電電壓96V。 在滿足要求的情況下，計(jì)算設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)：動(dòng)力元件，傳動(dòng)構(gòu)件，控制系統(tǒng)，執(zhí)行元件 以及輔助元件各部分的具體構(gòu)造。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中要滿足的裝配原理，設(shè)計(jì)選用各需要標(biāo)準(zhǔn)件。最后計(jì)算空載下小車 總重量是否滿足原始設(shè)計(jì)、裝配要求。在solidworks空間模擬裝配進(jìn)行驗(yàn)證，最后 投入生產(chǎn)加工做出成品。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴、紀(jì)名剛 ， 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.高等教育出版社, 2012. 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