PAGE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2012年5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(yè)（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(wàn)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(wàn)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(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)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(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)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(shuō)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PAGEI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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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)重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)ABSTRACTPAGEIIABSTRACTElectricflatcarisanelectrictransportvehicleinrailfactory,usedintheworkshopoftheproductsacrossthetransportation.Itissimpleinstructure,easytouse,easytomaintain,carryingcapacity,lowpollutionetc.Itiswidelyusedinmechanicalmanufacturingandmetallurgicalenterpriseoftheproductionworkshop,asworkshopinternaltransportheavywithacross.Thisarticleisunderthewidelyreadandresearch,andonthebasisofproductionpracticefromthescenetofinishthe50Telectricflatcarprototypedesign.Inthedesignprocess,aimattheelectricflatcartasktofinishthedesignoftheelectricflatcar,suchasitswheelframe,theframeoftransmissionsystem,thewheelsystem,thechoiceofthecabledrum.Therearethreepointsincludeinthedesignprocess.First:theselectionofthewheel.Thewheelisthebid,buttheselectionofthewheelisthebasisofdesignworkbehind,sofirstshoulddeterminetherelatedparametersofthewheels,especiallythediameterofthewheel.Thesecond:transmissionsystemdesign.Inthedesignprocess,therearetwotransmissiondesignschemeofthesystem,andcomparedthetwotransmissionschemesbyusing3dmodeling,andaccordingtoinstallation,wechosethesecond.Third:thedesignofthewalkinstitutions.Inthisdesign,wewilldotheactivewheelanddrivenaxledesignwork,atthesametimecheckoutthestiffnessoftheactivewheel.Tofurthertestthestrengthoftheactivewheelwhethermeettherequirementsofactivewheelofafiniteelementanalysis.Keywords:electricflatcar;frame;thetransmissionsystem;thewalkinstitutions重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄目錄摘要 IABSTRACT II1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(guò)程 359.2.1問(wèn)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PAGE371引言在現(xiàn)代廠房，車庫(kù)內(nèi)貨物轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)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(guò)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(wú)廂蓋，特殊情況下是臺(tái)面非平面但無(wú)廂蓋，車體無(wú)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?tīng)C，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(guò)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(guò)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(wú)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。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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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(wú)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(lái)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(wú)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(lái)決定，輪壓增加直徑變大，但過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)載，發(fā)熱大而過(guò)早損壞；功率過(guò)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?？倐鲃?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=1\*GB3①Ⅰ軸：=；（4.7）=2\*GB3②Ⅱ軸：=；（4.8）=3\*GB3③Ⅲ軸：=。（4.9）4.3.2各軸功率=1\*GB3①Ⅰ軸：；（4.10）=2\*GB3②Ⅱ軸：；（4.11）=3\*GB3③Ⅲ軸：。（4.12）4.3.3=1\*GB3①Ⅰ軸：=；（4.13）=2\*GB3②Ⅱ軸=；（4.14）=3\*GB3③Ⅲ軸=。（4.15）4.3.4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Ⅰ軸382.3518.20454.58Ⅱ軸72.2817.122261.98Ⅲ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=1\*GB3①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(jiàn)[1]表8-7；——所需傳遞的額定功率，；則。（4.17）=2\*GB3②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[1]P157圖8-11選取V帶的類型為普通C帶。=3\*GB3③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(guò)低或過(guò)高，一般應(yīng)使,最高不超過(guò)30m/s。驗(yàn)算帶的速度（4.18）滿足要求，故此帶速合適。=4\*GB3④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）=5\*GB3⑤驗(yàn)算傳動(dòng)比實(shí)際傳動(dòng)比（4.20）誤差，符合要求=6\*GB3⑥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(jiàn)[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）=7\*GB3⑦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）=8\*GB3⑧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(guò)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(jiàn)[1]）由插值法得；查表8-4b（見(jiàn)[1]）由插值法得；查表8-5（見(jiàn)[1]）由插值法得；查表8-2（見(jiàn)[1]）有。于是得：（4.27）取z=5根=9\*GB3⑨計(jì)算單根V帶的初拉力由式（8-26）（見(jiàn)[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。=1\*GB3①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=2\*GB3②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=1\*GB3①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=2\*GB3②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(guò)以下兩個(gè)步驟。=1\*GB3①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。=2\*GB3②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(lái)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(shuō)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=1\*GB3①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)。=2\*GB3②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[1]10-13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）=3\*GB3③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)。=4\*GB3④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）=5\*GB3⑤幾何尺寸列表表4.4幾何尺寸列表=6\*GB3⑥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，。，?。?.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，。，?。?.83）（4.84）取。=7\*GB3⑦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(shuō)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(guò)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(guò)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2×45°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(guò)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?，F(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：L5LL5L4FNH1F1FNV1L3L2L1DCBAEFNV1FNH1圖5.2主動(dòng)輪軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖=2\*GB3②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。；；；；。=3\*GB3③水平面內(nèi)受力分析如下：FNH1FFNH1FEBCDAL2L3L4L5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）（5.9）（5.10）=4\*GB3④垂直面內(nèi)受力分析如下：FFNV2FNV1FEBCDAL2L3L4L5圖5.4垂直面內(nèi)的受力情況由豎直方向力平衡得（5.11）由有（5.12）聯(lián)立式子（6.11）（6.12）有,,則（5.13）（5.14）（5.15）=5\*GB3⑤總彎矩（5.16）（5.18）=6\*GB3⑥計(jì)算扭矩（5.19）則=7\*GB3⑦根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出水平面彎矩MH的彎矩圖和鉛垂面彎矩MV的彎矩圖水平面的彎矩圖以及扭矩圖如下：3895205.12N3895205.12N?m1215809.52N?m2679431.63N?mBCDEFA圖5.5水平面彎矩圖256499.67N256499.67N?m12473379.86N?m848786.31N?mBCDEFA圖5.6垂直面彎矩圖CC_8126490N?mm圖5.7扭矩圖=8\*GB3⑧判斷危險(xiǎn)截面由計(jì)算知，截面D是危險(xiǎn)截面，=9\*GB3⑨按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度。進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面D）的強(qiáng)度，其中扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，且為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，由[1]P373知折合系數(shù)，軸的計(jì)算應(yīng)力（5.20）查[1]表有.因此，故安全。5.2從動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì)從動(dòng)輪軸上安裝有從動(dòng)論組,還有用于與車架連接的支座。軸與從動(dòng)輪組以鍵為連接,與支座的連接為軸承連接,且軸承需要在軸向設(shè)置定位軸肩。輪組跨距為，車架寬度為?？紤]到以上因素,設(shè)計(jì)從動(dòng)輪軸結(jié)構(gòu)如圖2.12所示。圖5.8從動(dòng)輪軸從動(dòng)輪軸上段和段裝圓錐滾子軸承和軸套，選用的軸承型號(hào)為；軸與滾動(dòng)軸承配合為過(guò)渡配合,此處選軸的直徑尺寸公差為m6；段和段裝從動(dòng)輪組，車輪和軸的配合為間隙很小的配合,采用H7/h6配合；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)度如圖所示。段和段的鍵的選用同主動(dòng)輪軸。從動(dòng)輪軸的結(jié)構(gòu)與主動(dòng)輪軸相似,但由于不受轉(zhuǎn)矩和齒輪壓軸力,只受自身載重和自重載荷,且由前面主動(dòng)輪軸的校核可知從動(dòng)輪軸強(qiáng)度條件肯定滿足,故不需再校核其強(qiáng)度。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)6電動(dòng)平車車架的設(shè)計(jì)6電動(dòng)平車車架的設(shè)計(jì)電動(dòng)平車的車架是一種移動(dòng)的金屬結(jié)構(gòu)。它一方面承受重量，另一方面它又支撐著行走機(jī)構(gòu)，是整個(gè)電動(dòng)平車的基礎(chǔ)。且電動(dòng)平車車架的重量往往占整個(gè)電動(dòng)平車重量的大部分。因此，采用一些合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不但可以節(jié)約電動(dòng)平車本身所消耗的鋼材，而且有助于降低成本。當(dāng)然，自重也是電動(dòng)平車車架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，但是在車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該考慮其它方面的要求。首先，要滿足剛度和強(qiáng)度的要求。而且外形尺寸要小，加工簡(jiǎn)單，適合大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，使用維修方便，等一系列因素。這許多因素往往是相互矛盾的，這要結(jié)合使用和制造條件來(lái)綜合考慮。而且，車架的材料的選用也十分重要，正確的材料選用可以更好的保證車架的剛度和強(qiáng)度。6.1車架的材料選用根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，電動(dòng)平車車體金屬結(jié)構(gòu)使用的材料主要是鋼材。鋁合金比鋼的比重小，延伸率大，彈性模量?jī)H為鋼的三分之一，而且造價(jià)高，在電動(dòng)平車的車體設(shè)計(jì)中尚未采用。而且鋼具有可焊性，普通碳素鋼是制造電動(dòng)平車金屬結(jié)構(gòu)最常用的材料。根據(jù)化學(xué)成分和脫氧方法，分為、、、四個(gè)質(zhì)量等級(jí)。電動(dòng)平車金屬結(jié)構(gòu)主要承載構(gòu)件應(yīng)符合GB700-88《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定采用。力學(xué)性能居中，主要用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁等．也可用于制造強(qiáng)度要求一般的普通零件、如螺釘、螺母、螺栓、銷軸、拉桿等。其有關(guān)特性如表6.1所示。表6.1鋼的特性鋼號(hào)密度屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度沖擊功6.2車架的結(jié)構(gòu)選用車架用于支承和安裝傳動(dòng)系統(tǒng)、車輪系統(tǒng)等部件。在設(shè)計(jì)時(shí)，要求有足夠的輕度和具有一定的剛度，質(zhì)量輕，制造安裝方便。因?yàn)樗禽^大的一個(gè)部件，所以在保證強(qiáng)度、剛度足夠的前提下，減輕它的重量，對(duì)于降低小車輪輪壓、減輕負(fù)載和節(jié)約鋼材方面具有一定的意義。車架的型式，有鑄造，鉚接和焊接三種。鑄造車技具有架子堅(jiān)固的特點(diǎn)，工作時(shí)軸承座不易移動(dòng)和變位的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是鑄造和加工比較麻煩，而且比鉚接和焊接的車架重。鉚接的車架和鑄造的車架相比，具有重量輕的特點(diǎn)，曾被大量采用。今年來(lái)，因焊接工藝的發(fā)展，已被焊接車架鎖替代。焊接的車架由型鋼（槽鋼、工字鋼、角鋼）和港版焊接而成。型鋼的剛度較好。根據(jù)車架的設(shè)計(jì)要求，選用焊接的車架。該車架由型鋼——工字鋼和鋼板焊接而成。該種車架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，自重小。其三維建模圖如圖6.1所示。圖6.1車架重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)7電纜卷筒的選用7電纜卷筒的選用電纜卷盤又稱電纜卷筒或電纜卷線器，以其安裝空間小、維護(hù)方便、使用可靠及成本低等特點(diǎn)取代滑觸線而成為移動(dòng)傳輸領(lǐng)域（動(dòng)力、數(shù)據(jù)及流體介質(zhì)）的主流解決方案。電纜卷盤根據(jù)驅(qū)動(dòng)形式分為非電動(dòng)式和電動(dòng)式兩大類；按電纜排列方式分為軸向單排和軸向多排兩種；按集電滑環(huán)位置分為滑環(huán)內(nèi)裝式和滑環(huán)外裝式兩種形式；按卷繞材料分為電纜卷筒和軟管卷筒。其中非電動(dòng)式包括：彈力（）式、重錘（）式、磁耦合式（）；電動(dòng)式包括：磁耦合式（）、力矩電機(jī)式（）、磁滯式（）和變頻控制式（）。在本設(shè)備中，選用磁滯式電纜卷筒，其型號(hào)為公司生產(chǎn)的。公司生產(chǎn)的系列采用輕型磁力耦合器作為滑差器件，能滿足高頻機(jī)連續(xù)工況的要求，工作過(guò)程中電纜所受張力基本恒定，可有效保護(hù)所卷電纜的內(nèi)芯和電纜護(hù)套，易損件少，應(yīng)用于電動(dòng)平車、起重機(jī)吊具夾鉗等。：驅(qū)動(dòng)單元：永磁耦合器：；三相電機(jī)：；；扭矩范圍：；外形尺寸圖：圖7.1外形尺寸圖表7.1卷繞參數(shù)表序號(hào)電纜參數(shù)集電環(huán)載流量安裝高度卷繞參數(shù)卷盤尺寸電纜規(guī)格外徑重量方式方式長(zhǎng)度力矩1-2-3-4-5-重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)8三維建模8三維建模三維建模是隨著圖形硬件的發(fā)展而發(fā)展的，為工程的設(shè)計(jì)帶來(lái)了諸多便利。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，選用了這一三維軟件軟件對(duì)電動(dòng)平車進(jìn)行三維建模，首先建立單個(gè)零件的三維模型，然后對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行裝配，完成電動(dòng)平車的數(shù)值化樣機(jī)。為節(jié)約篇幅，在這里只列舉出主要部分的部裝圖和最后的數(shù)值化樣機(jī)的三維模型圖。詳見(jiàn)如下：圖8.1傳動(dòng)系統(tǒng)圖8.2制動(dòng)器圖8.3主動(dòng)輪軸裝配圖8.4從動(dòng)輪軸裝配圖8.5彈簧平衡架8.6車架圖8.7電動(dòng)平車重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)9電動(dòng)平車主動(dòng)輪軸的有限元分析9電動(dòng)平車主動(dòng)輪軸的有限元分析9.1有限元法的概念有限元法是通過(guò)電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用而迅速發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代計(jì)算方法，它的基本概念是首先用有限個(gè)單元的未知解代替無(wú)限個(gè)單元的未知解，然后對(duì)有限個(gè)單元的未知解進(jìn)行求解。它的求解過(guò)程是利用數(shù)學(xué)近似的方法通過(guò)對(duì)真實(shí)的物理系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，將求解域看成是由許多小的互連子域組成，對(duì)每一單元假設(shè)都存在一個(gè)合適的近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)解域的滿足條件，從而得到問(wèn)題的解。有限元計(jì)算精度高，雖然無(wú)法得到實(shí)際問(wèn)題的準(zhǔn)確解，但也能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀的計(jì)算精度要求，因而成為行之有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的手段。9.2有限元法的計(jì)算過(guò)程9.2.1問(wèn)題和求解域的確定根據(jù)設(shè)計(jì)中的實(shí)際問(wèn)題近似確定求解域的物理性質(zhì)以及幾何區(qū)域。9.2.2域的離散化的求解進(jìn)行有限元的網(wǎng)格劃分，即將求解域近似劃分為具有不同大小和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元組成的離散域。顯然網(wǎng)格劃分得越細(xì)則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越精確，但同時(shí)計(jì)算量和誤差都將增大，因此域的離散化求解是有限元法的核心技術(shù)之一。9.2.3狀態(tài)變量以及控制方法的確定用一組包含問(wèn)題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示一個(gè)具體的物理問(wèn)題。為方便有限元的求解，通常將微分方程式轉(zhuǎn)化為等價(jià)的泛函形式。9.2.4單元推導(dǎo)構(gòu)造一個(gè)適合的單元近似解，即對(duì)列式進(jìn)行有限單元的推導(dǎo)，其中包括選擇或建立合理的單元坐標(biāo)系，建立正確的單元函數(shù)，并給出單元各種狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而建立單元矩陣，單元矩陣在結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣。為保證問(wèn)題求解的收斂性，要遵循單元推導(dǎo)的原則。對(duì)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用而言，重要的是注意每一種單元的解題性能和約束。例如所劃分的單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時(shí)不僅精度低，而且存在缺秩的可能性，最終將導(dǎo)致無(wú)法求解。9.2.5總裝求解將單元進(jìn)行總裝從而形成離散域的總矩陣方程組，即聯(lián)合方程組，用于反映對(duì)近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足特定的連續(xù)條件。總裝是在相鄰單元的結(jié)點(diǎn)間進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（如果可導(dǎo)）連續(xù)性地建立在結(jié)點(diǎn)處。9.2.6聯(lián)立方程組的求解以及結(jié)果分析求解聯(lián)立方程組可用直接法、迭代法和隨機(jī)法。求解結(jié)果為單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過(guò)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值進(jìn)行比較來(lái)評(píng)價(jià)，據(jù)此確定是否需要重復(fù)計(jì)算?？傊?，有限元分析大致可分成個(gè)階段：前處理階段、求解階段和后處理階段。前處理階段是建立有限元模型，并完成單元網(wǎng)格劃分；后處理階段則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡(jiǎn)便提取有效信息，了解計(jì)算結(jié)果。9.3有限元的優(yōu)勢(shì)有限元法是一種借助于電子計(jì)算機(jī)求解結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)特性等問(wèn)題的數(shù)值解法。由于有限元法具有計(jì)算格式規(guī)范統(tǒng)一、精度高以及適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故在短短多年間已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、航空、船舶、土木、核工程以及海洋工程等許多領(lǐng)域，現(xiàn)已成為現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一種重要工具。特別是隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和軟、硬件環(huán)境的不斷完善以及高檔計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)工作站的逐步普及，為有限元分析的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了更為良好的條件，并展示出更為廣闊的工程應(yīng)用前景。9.4主動(dòng)輪軸有限元分析的前處理9.4.1考慮到有限元分軟件的建模能力較弱，首先在Pro/E環(huán)境中建立主動(dòng)輪軸的三維實(shí)體模型，分別如圖9.1所示。圖9.1主動(dòng)輪軸三維圖進(jìn)行有限元分析之前，首先要獲得零件的相關(guān)材料屬性，這些材料屬性包括：材料名稱、材料密度、材料的楊氏模量、材料的泊松比等。在這次設(shè)計(jì)的電動(dòng)平車設(shè)計(jì)中，主動(dòng)輪軸的材料均為45。該材料的相關(guān)參數(shù)如下：材料名稱楊氏模量泊松比材料密度模型單位采用屈服強(qiáng)度極限作為該材料的極限應(yīng)力，由于取得安全系數(shù)為，此時(shí)該材料的許用應(yīng)力為（9.1）9.4.2單元選擇與網(wǎng)格劃分將建好的三維模型導(dǎo)入應(yīng)力分析環(huán)境中，對(duì)模型進(jìn)行智能網(wǎng)格劃分，然后對(duì)其容易損壞的關(guān)鍵部位進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分。網(wǎng)格劃分結(jié)果如下圖9.3所示。主動(dòng)輪軸網(wǎng)格劃分參數(shù)設(shè)置：平均元素大小最小元素大小分級(jí)系數(shù)最大轉(zhuǎn)角細(xì)分網(wǎng)格元素大小停止條件h優(yōu)化閥值收斂結(jié)果等效應(yīng)力幾何圖元選擇所有圖9.2主動(dòng)輪軸有限元網(wǎng)格劃分結(jié)果9.4.3模型加載和邊界條件現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的更新日新月異，性能提高速度也非常之快。所以本文在計(jì)算機(jī)能力大幅提高的前提下，經(jīng)過(guò)對(duì)主動(dòng)輪軸的形狀和受力進(jìn)行詳細(xì)的分析，得出在后處理前把銅塊模型加載主動(dòng)輪軸上，對(duì)銅塊劃分單元，然后建立面-面接觸單元，在銅塊上加載力矩的間接方法。這種方法可稱為滑塊間接傳遞應(yīng)力法。圣維南原理表明：如果把物體小部分邊界上的面力，變換為分布不同但靜力等效的面力（主矢量相同，對(duì)于同一點(diǎn)的主距也相同），那么近處的應(yīng)力分布將有顯著的改變。但遠(yuǎn)處所受的影響可以忽略不計(jì)。根據(jù)圣維南原理，將力矩等效為銅塊兩頭，這樣不會(huì)影響接觸面的受力，還能模擬在實(shí)際工作工程中主動(dòng)輪軸的傾角關(guān)系，所以這種情況可以對(duì)主動(dòng)輪軸進(jìn)行高度的模擬。但代價(jià)是計(jì)算量會(huì)加大，但是現(xiàn)在的高性能計(jì)算機(jī)可以解決這個(gè)問(wèn)題，而最后分析結(jié)果也說(shuō)明現(xiàn)在計(jì)算機(jī)完全可以滿足這個(gè)條件。圖9.3為主動(dòng)輪軸最終加載模型。圖9.3主動(dòng)輪軸加載模型9.5有限元分析結(jié)果前處理完成以后，然后進(jìn)行求解。分別生成分析報(bào)告，主動(dòng)輪軸的等效應(yīng)力圖和位移圖分別如圖9.4和圖9.5所示。圖9.4主動(dòng)輪軸等效應(yīng)力圖9.5主動(dòng)輪軸等效位移9.6結(jié)果分析在判斷零件的分析是否滿意時(shí)，首先應(yīng)考慮零件的最大應(yīng)