可旋轉升降軌道車用擺渡車的設計

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1、畢業(yè)設計（論文）可旋轉升降軌?道車用擺渡車?的設計 1 可旋轉升降軌?道車用擺渡車?概括 1.1 可旋轉升降軌?道車用擺渡車?的設計背景 2000年6?月1日起，沿海城市和其?他土地資源稀?缺城市，禁止使用實心?黏土磚，代之以新型墻?體材料，其中混凝土砌?塊是目前新型?墻體應用最廣?泛的一種，混凝土砌塊成?型疊放后，由于小型叉車?的震動，使剛成型的砌?塊破碎或裂紋?，造成大量廢品?；小型叉車人工?在地面上拖拉?，不僅勞動強度?大，小型叉車車輪?磨損快，而且20mm?厚的混凝土地?面在這種情況?下只能用3年?又需要重新打?地平。 本課題的可旋?轉升降軌道車?用擺渡車就是?解決企業(yè)現存

2、?這一問題中的?一個重要的環(huán)?節(jié)，它的功能是自?動，準確地將可旋?轉升降軌道車?由升板機工作?位置送至料場?各個軌道上，因此本課題旨?在通過對已有?的擺渡車進行?改進設計，達到實現送車?到位、對軌準確、運行平穩(wěn)、與生產環(huán)節(jié)配?套以及提高企?業(yè)生產效率，降低工人勞動?強度的目的。 1.2 可旋轉升降軌?道車用擺渡車?的概括 可旋轉升降軌?道車用擺渡車?，顧名思義，就是給可旋轉?升降車配用的?擺渡車，用來運送可旋?轉升降車的。升降軌道車載?著剛成型的磚?塊，要運送到各個?儲藏的軌道上?。在運送中用擺?渡車來載旋轉?升降車，在運送中實現?擺渡車的自動?控制，變速控制是擺?渡車適時的變?速，應運

3、行平穩(wěn)，安全的將旋轉?升降車規(guī)定的?軌道。 下圖是可選裝?升降軌道車用?擺渡車的工作?基地圖： 圖1-1 擺渡車工作及?地圖 擺渡車未工作?時，在零號軌道上?。工作時，可旋轉升降軌?道車載滿磚塊?后，通過它所在的?軌道行走到擺?渡車上，擺渡車再根據?事實情況，把旋轉升降車?運送到各個軌?道上，擺渡車會在對?應的軌道前準?確停止，精確對軌，旋轉升降車在?行走進那個軌?道，將磚塊安放好?。這就是擺渡車?的主要工作情?況。 擺渡車在工作?過程中，即運送升降車?到各個軌道時?，最主要的是要?求送車到位、對軌準確、并且運行平穩(wěn)?。送車不到位，或者對軌不準?確，可旋轉升降車?都沒法達到軌?道送

4、磚塊；運行不穩(wěn)就童?謠會像小型叉?車的震動，使剛成型的砌?塊破碎或裂紋?，造成大量廢品?。這就給設計提?出了一定的要?求。 另外，擺渡車的穩(wěn)速?運行速度也有?一定的要求，速度不能太慢?，太慢雖然影響?企業(yè)的效率；也不能太快，太快同樣易造?成砌塊破碎或?裂紋。那么，最好是在擺渡?車啟動的時候?慢速，啟動后改為快?速行駛，快要到達軌道?時再換成慢速?，這樣就又經濟?又平穩(wěn)。 2 擺渡車車架的?設計 擺渡車的車架?選擇了用槽鋼?焊接而成。槽鋼是截面為?凹槽形的長條?鋼材。槽鋼分普通槽?鋼和輕型槽鋼?。槽鋼主要用于?建筑結構、車輛制造和其?它工業(yè)結構，槽鋼還常常和?工字鋼配合使?用。 擺渡車

5、的框架?結構如下圖： 圖2-1 擺渡車框架圖? 擺渡車是運送?將可旋轉升降?車的，上面必須附有?可旋轉升降車?的軌道，軌道的寬度和?旋轉升降車的?相同，長度和擺渡車?的軌道相同。擺渡車需要有?電機提供動力?，要有減速器改?變速度，將電動機的速?度轉變成小車?的速度。擺渡車是用電?路控制車的行?進、變速、停止。車上安有開關?，以及安裝開關?支架，支架上安有行?程開關。 綜合起來，可估算擺渡車?的總體大?。很嚰?800?2300mm?；車架中間是子?車旋轉升降車?的軌道，軌道長是72?02300mm?；車架上要安放?減速器，電動機等部件?，分別在車架和?軌道中間用槽?鋼加固。 3 擺渡

6、車行走部?分的設計 可旋轉升降軌?道車用擺渡車?行走部分包括?電動機、減速器、連接的鏈輪，和車軸車輪等?部件。對行走部分設?計主要包括：電動機的選擇?；減速器和鏈輪?傳動別的分配?；減速器的設計?；鏈輪的設計；車軸車輪的設?計。 行走部分的在?工作情況為：電動機提供動?力，由于轉速較高?，電動機的輸出?軸和減速器的?輸入軸由聯軸?器連接，經二級減速器?減速后，減速器的輸出?軸再由鏈輪和?擺渡車車軸鏈?接，同時也是第三?級減速，鏈輪帶動車軸?的轉動。車軸由軸承和?軸承座和車架?鏈接在車架上?，車軸轉動使擺?渡車行進。按照擺渡車行?走部分的工作?情況分別設計?各個部分。 3.1 電動機、聯

7、軸器的選擇? 3.1.1 電動機的選擇? 選擇電動機時?要算出車的承?重，查出鋼與鋼的?滾動摩擦系數?，算的摩擦力，進而的出電動?機提供的最小?動力，最后由電動機?的傳遞效率的?出電動的的功?率。 每塊磚的重量?是3.5kg，每層磚的重量?是210kg?,7層磚的重量?是1470k?g。磚的總重量 小車的重量為?2954N，則擺渡車承受?的總重量G=17360N?，鋼與鋼的摩擦?系數=0.05，壓力F=G=17360N?，則 摩擦力f=173600.05=668N 工作機所需功?率按下式計算? (3.1)

8、 電動機的輸出?功率按下式計?算： (3.2) 式中，為電動機軸至?滾筒軸之間傳?動裝置的總效?率，其值按下式計?算： (3.3) 電動機所需功?率Pd,從電動機到車?軸之間總效率?為 設, , ,分別為鏈傳動?的效率。分別為=0.85，=0.85，=0.8 則總效率 電機所需功率?為: 型號Y160?M-6。功率7.5kW，電動機的轉速?960r/min。 3.1.

9、2 聯軸器的選擇? 根據傳遞載荷?的大小，軸轉速的高低?，被聯接兩部件?的安裝精度等?，參考各類聯軸?器特性，選擇一種合用?的聯軸器類型?。具體選擇時可?考慮以下幾點?： （1) 所需傳遞的轉?矩大小和性質?以及對緩沖減?振功能的要求?。例如，對大功率的重?載傳動，可選用齒式聯?軸器；對嚴重沖擊載?荷或要求消除?軸系扭轉振動?的傳動，可選用輪胎式?聯軸器等具有?高彈性的聯軸?器。 （2）聯軸器的工作?轉速高低和引?起的離心力大?小。對于高速傳動?軸，應選用平衡精?度高的聯軸器?，例如膜片聯軸?器等，而不宜選用存?在偏心的滑塊?聯軸器等。 （3）兩軸相對位移?的大

10、小和方向?。當安裝調整后?，難以保持兩軸?嚴格精確對中?，或工作過程中?兩軸將產生較?大的附加相對?位移時，應選用撓性聯?軸器。例如當徑向位?移較大時，可選滑塊聯軸?器，角位移較大或?相交兩軸的聯?接可選用萬向?聯軸器等。 （4）聯軸器的可靠?性和工作環(huán)境?。通常由金屬元?件制成的不需?潤滑的聯軸器?此較可靠；需要潤滑的聯?軸器，其性能易受潤?滑完善程度的?影響，且可能污染環(huán)?境。含有橡膠等非?金屬元件的聯?軸器對溫度、腐蝕性介質及?強光等比較敏?感，而且容易老化?。 （5）聯軸器的制造?、安裝、維護和成本。在滿足便用性?能的前提下，應選用裝拆方?便、維護簡單、成本低的

11、聯軸?器。例如剛性聯軸?器不但結構簡?單，而且裝拆方便?，可用于低速、剛性大的傳動?軸。一般的非金屬?彈性元件聯軸?器(例如彈性套柱?銷聯軸器、彈性柱銷聯軸?器、梅花形彈性聯?軸器等)，由于具有良好?的綜合能力，廣泛適用于一?般的中、小功率傳動。 本次設計中的?聯軸器是連接?電動機車減去?氣的輸入軸，轉速較大，選用了GYH?3凸緣聯軸器?。 3.2 傳動比的分配? 因為擺渡車母?車車軸外徑d?=200mm，周長C=0.628m。要求擺渡車行?進速度V=8米/分，R=12.74r/min， 需要的總傳動?比為，鏈傳動分為3?，減速器分為2?5。 3.3 減速器的設計? 電動機由聯

12、軸?器直接和減速?器的輸入軸相?連接，減速器的傳動?比分為25。設計成二級減?速器，兩級的傳動比?分別為5.5和 4.57，每級的傳動效?率約為85%。減速器設計成?展開式，這種樣式結構?簡單，但齒輪相對于?軸承的位置不?對稱，因此要求軸有?較大的剛度。高速級齒輪布?置在遠離轉矩?輸入端，這樣，軸在轉矩作用?下產生的扭轉?變形和軸在彎?矩作用下產生?的彎曲變形可?部分地互相抵?消，以減緩沿齒寬?載荷分布不均?勻的現象。用于載荷比較?平穩(wěn)的場合。并假設預定壽?命為1000?0小時來設計?減速器。 3.3.1 齒輪材料的選?擇 齒輪傳動通過?輪齒互相嚙合?來傳遞空間任?意兩軸間的運?動和動力

13、，并可以改變運?動的形式和速?度。在齒輪的設計?與制造過程中?，不僅要考慮材?料的性能能夠?適應零件的工?作條件，使零件經久耐?用，而且要求材料?有較好的加工?工藝性能和經?濟性，以便提高零件?的生產率，降低成本，減少消耗。 常用的齒輪材?料為各種牌號?的優(yōu)質碳素結?構鋼、合金結構鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬?材料等。一般多采用鍛?件或軋制鋼材?。當齒輪結構尺?寸較大，輪坯不易鍛造?時，可采用鑄鋼。開式低速傳動?時，可采用灰鑄鐵?或球墨鑄鐵。低速重載的齒?輪易產生齒面?塑性變形，輪齒也易折斷?，宜選用綜合性?能較好的鋼材?。高速齒輪易產?生齒面點蝕，宜選用齒面硬?度高的材料。擺渡車所用的?減速器上

14、的兩?個齒輪選用了?45鋼和40?Cr材料。 另外，大、小齒輪硬度時?應注意使小齒?輪的齒面硬度?比大齒輪的齒?面硬度高30?-50HBS，這是因為小齒?輪受載荷次數?比大齒輪多，且小齒輪齒根?較薄，強度低于大齒?輪。為使兩齒輪的?輪齒接近等強?度，小齒輪的齒面?要比大齒輪的?齒面硬一些。 3.3.2 齒輪結構的設?計 對于第一級減?速,減速器輸入軸?直接和電動機?相連轉速為9?60r/min，效率為95%.減速器的輸入?軸的傳遞功率?為5.225kw，由減速器的輸?入軸和中間傳?動軸來完成第?一級減速。則 傳遞功率 P=5.225000?00(kW) 傳遞轉矩 T=51.9724

15、2 (N.m) 齒輪1轉速 n1=960 (r/min) 傳動比 i=5.50017 齒輪2轉速 n2=174.54 (r/min) 有公式計算出?: 齒輪1齒數 Z1=20 齒輪1分度圓?直徑 d1=50.05 (mm) 齒輪1齒頂高? ha1=2.25000 (mm) 齒輪1齒根高? hf1=2.81250 (mm) 齒輪1全齒高? h1=5.06250 (mm) 齒輪2齒數 Z2=110 齒輪2分度圓?直徑 d2=253.25000 (mm) 齒輪2齒頂高? ha2=2.25000 (mm) 齒輪2齒根高? hf2=2.81250 (mm

16、) 齒輪2全齒高? h2=5.06250 (mm) 模數 m=2.5 中心距 A=146.950000? (mm) 齒數比 U=5.5 圖3-1 第一級傳動齒?輪 對于第二級減?速,是中間軸和輸?出軸來完成，輸入功率為5?.225kw，傳遞效率為8?5%，輸出功率為4?.44kw。則傳遞轉矩 T=242.91028 (N.m) 齒輪1轉速 n1=174.54 (r/min) 傳動比 i=4.56791 齒輪2轉速 n2=38.21 (r/min) 齒輪1齒數 Z1=28 齒輪1分度圓?直徑 d1=69(mm) 齒輪1齒頂高? ha1=2.5 (mm)

17、 齒輪1齒根高? hf1=3.125 (mm) 齒輪1全齒高? h1=5.625 (mm) 齒輪2分度圓?直徑 d2=328 (mm) 齒輪2齒數 Z2=130 齒輪2齒頂高? ha2=2.50000 (mm) 齒輪2齒根高? hf2=3.12500 (mm) 齒輪2全齒高? h2=5.62500 (mm) 模數 m=2.5 實際中心距 A=197 (mm) 齒數比 U=4.64 圖3-2 第二級傳動齒?輪 3.3.3 減速器軸的材?料的選擇 軸的材料種類?很多，選擇時應主要?考慮如下因素?： （1）軸的強度、剛度及耐磨性?要求； （2

18、）軸的熱處理方?法及機加工工?藝性的要求； （3）軸的材料來源?和經濟性等?！　? 軸的常用材料?是碳鋼和合金?鋼。碳鋼比合金鋼?價格低廉，對應力集中的?敏感性低，可通過熱處理?改善其綜合性?能，加工工藝性好?，故應用最廣，一般用途的軸?，多用含碳量為?0.25～0.5%的中碳鋼。尤其是45號?鋼，對于不重要或?受力較小的軸?也可用Q23?5A等普通碳?素鋼。 合金鋼具有比?碳鋼更好的機?械性能和淬火?性能，但對應力集中?比較敏感，且價格較貴，多用于對強度?和耐磨性有特?殊要求的軸。如20Cr、20CrMn?Ti等低碳合?金鋼，經滲碳處理后?可提高耐磨性?；20CrMo

19、?V、38CrMo?Al等合金鋼?，有良好的高溫?機械性能，常用于在高溫?、高速和重載條?件下工作的軸?。 值得注意的是?：由于常溫下合?金鋼與碳素鋼?的彈性模量相?差不多，因此當其他條?件相同時，如想通過選用?合金鋼來提高?軸的剛度是難?以實現的。低碳鋼和低碳?合金鋼經滲碳?淬火，可提高其耐磨?性，常用于韌性要?求較高或轉速?較高的軸。 軸的毛坯多用?軋制的圓鋼或?鍛鋼。鍛鋼內部組織?均勻，強度較好，因此，重要的大尺寸?的軸，常用鍛造毛坯?。 3.3.4 估算軸的最小?直徑 開始設計軸時?，通常還不知道?軸上零件的位?置及支點情況?，無法確定軸的?受力情況，只有待

20、軸的結?構設計基本完?成后，才能對軸進行?受力分析及強?度計算。因此，一般在進行軸?的結構設計前?先按純扭轉受?力情況對軸的?直徑進行估算?。 設軸在轉矩T?的作用下，產生剪應力τ?。對于圓截面的?實心軸，圓軸扭轉的強?度條件為： （3.4） 由上式可得軸?的直徑計算公?式： （3.5） 式中A—計算常數，與軸的材料和?承載情況有關?。由上式求出的?

21、直徑值，需圓整成標準?直徑，并作為軸的最?小直徑。如軸上有一個?鍵槽，可將值增大3?%—5%，如有兩個鍵槽?可增大7%—10%。 對于輸入軸，由聯軸器直接?和電動機相連?，由上面公式（3.4）可算出輸入軸?的最小直徑為?30mm。而設計出的第?一級傳動的小?齒輪分度圓較?小，無法和軸裝配?，所以設計成齒?輪軸的形式。 圖 3-3減速器輸入?軸 對于傳動軸，減速器的中間?傳遞者，一端安有大齒?輪和減速器的?輸入軸嚙合，本身作為第二?級傳動配有小?齒輪。由上面的公式?（3.4）計算出傳動軸?的最小直徑為?35mm.第二級傳動小?齒輪的分度圓?直徑為69，同樣要做成齒?輪軸的形式，以防強

22、度不夠?或無法裝配。 圖3-4 減速器傳動軸? 對于輸出軸承?是重要的傳動?部分，軸的一端裝有?鏈輪，通過鏈和擺渡?車車軸相連，傳載的動力較?大。由上面的公式?（3.4）計算出傳動軸?的最小直徑為?45mm. 3.4 擺渡車軸的設?計 擺渡車的車軸?，其長度遠遠大?于車軸的直徑?，是細長軸，且?guī)в墟I槽，結構上不完全?對稱。車軸上裝有軸?承，軸承按在軸承?座上并通過軸?承座固定在車?架上，軸的兩端安有?車輪。下面就對車軸?上選配的軸承?和車軸進行設?計。 3.4.1 車軸軸承的選?擇 由于深溝球軸?承使用維護方?便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下?承載能力較高?。所以，車

23、軸上選用的?是深溝球軸承?，代號為621?5GB/T276-1994。 下面校核滾動?軸承的壽命： KM4線圈得?電，電動機慢速反?轉，擺渡車慢速行?駛。KM4動斷觸?點閉合自鎖，動合觸點斷開?互鎖。當到達零號軌?道時觸碰行程?開關SQ5，電路斷開，電動機停轉，擺渡車停止。 與四號軌道相?對應的六號軌?道也是同樣的?控制方法，只是方向相反?，在電路的控制?上相對四號軌?道的控制來說?，就是先讓電動?機慢速反轉，到達軌道后停?止，返回時讓電動?機正轉，到達零號軌道?停止。 4.2.2 一號軌道電路?分析 一號軌道距離?零號軌道較遠?，要有變速過程?。變速是由時間?繼電器來控制?的

24、，擺渡車慢速啟?動時時間繼電?器同樣開始計?時，時間到了自動?切換到快速運?行。下如是擺渡車?往返一號軌道?的控制電路圖?： 圖4-4 擺渡車往返一?號軌道控制電?路 如上圖所示，按下SB1 ，電路接通， KM2線圈得?電,電動機慢速正?轉，擺渡車車慢速?行駛。KM2動斷觸?點閉合自鎖，動合觸點斷開?互鎖，同時KT1線?圈得電，開始計時。延遲時間到后?KT1延時斷?開觸點斷開，延遲閉合觸點?閉合。KM2線圈失?電， KM1線圈得?電，動斷觸點閉合?自鎖，動合觸點斷開?互鎖電動機快?速正轉，擺渡車快速行?駛。當快要到達第?一軌道碰到行?程開關SQ1?，KM1線圈失?電，線圈斷開，KM2線

25、圈得?電，電動機變成慢?速正轉，擺渡車慢速行?駛。直到碰到行程?開關SQ2，KM2線圈失?電，電路斷開，電動機停轉，擺渡車到達一?號軌道停止。 返回時，按下SB2 ，電路接通， KM4線圈得?電,電動機慢速反?轉，擺渡車車慢速?行駛。KM4動斷觸?點閉合自鎖，動合觸點斷開?互鎖，同時KT2線?圈得電，開始計時。延遲時間到后?KT2延時斷?開觸點斷開，延遲閉合觸點?閉合。KM4線圈失?電， KM3線圈得?電，動斷觸點閉合?自鎖，動合觸點斷開?互鎖電動機快?速反轉，擺渡車快速行?駛。當快要到達零?號軌道碰到行?程開關SQ3?，KM3線圈失?電，線圈斷開，KM4線圈得?電，電動機變成慢?速反轉，擺

26、渡車慢速行?駛。直到碰到行程?開關SQ8，KM4線圈失?電，電路斷開，電動機停轉，擺渡車返回零?號軌道停止。 結束語 完成了任務書?所要求的任務?，實現了擺渡車?的基本性能，滿足工作的要?求；電氣控制方式?也實現了變速?，使擺渡車能夠?平穩(wěn)運行，達到預期的目?的；改進了電氣控?制的方式，用電液聯合控?制的方式控制?縱向推動機構?，達到了預期的?目的。 但是設計中還?存在一些問題?可以繼續(xù)改進?。由于車架簡單?，外形看起來缺?少一定的美觀?；本次電路控制?簡單，沒有考慮周全?，可根據今后實?際的使用情況?加以改進；另外，今后可

27、在擺渡?車上添加縱向?的導向機構，和縱向自動推?動機構，進一步實現擺?渡車的自動化?。 參考文獻 [1] 濮良貴，紀名剛，機械設計，第7版，北京：高教出版社，2001 [2] 黃繼昌．機械機構設計?手冊．人民郵電出版?社，1996年6?月．667～4． [3] 吳總澤. 機械設計課程?設計手冊. 北京：高教出版社，2006年1?月．1937～42，82，100～120． [4] 海心，趙華.機電傳動控制?.高等教育出版?社. [5] James　A．Sulliv?an．Fluid

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