軌道小車的機械系統(tǒng)設計（PDF圖紙和說明書）

軌道小車的機械系統(tǒng)設計（PDF圖紙和說明書）,軌道,小車,機械,系統(tǒng),設計,pdf,圖紙,以及,說明書,仿單 摘 要 軌道車作為鐵路設備維修、大修、基建等施工部門執(zhí)行任務的主要工具，是鐵路運輸工作中重要的組成部分。機械傳動式軌道車傳動系統(tǒng)試驗裝置的研制是一項具有現(xiàn)實意義的研究，其主要應用于車輛段大修完成后的軌道車機械傳動系統(tǒng)的變速箱、換向箱和動力輪對進行空載試驗。 然而，我國軌道車串供系統(tǒng)試驗裝置的使用權僅限于金鷹、秦嶺兩大軌道車生產廠家。而在各地軌道車檢修車輛段中的應用幾乎沒有。論文首先對國內外軌道車實驗裝置的研發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作出了分析，結合了智能試驗的功能要求，對測控系統(tǒng)的各個單元進行設計開發(fā)。 根據(jù)軌道車傳動系統(tǒng)中變速箱、換向箱和動力輪對的組成原理、結構特點和運轉要求，提出測試實驗的內容和方法。 關鍵詞：軌道車；機械傳動系統(tǒng)；試驗裝置；控制系統(tǒng) The Design of the Rail car’s mechanical system Abstract Rail cars,as the main means of conveyance in the mission of the construction sector such as the railway equipment maintenance,overhaul and infrastructure construction,are an important part of the rail transportation. The research and manufacture of the test device of transmission system of mechanical driving rail cars is of practical significance,the results which are mainly used in no-load test of transmission,reversing box and power wheel of the mechanical transmission system after the completion of the rail car overhaul. However, there has been no use of rail transmission system test equipment in the overhaul of rail car depot.In this thesis, the research and development status and developing trend of the domestic and international rail car testing device are first analysed, and then each unit of control system are designed and developed, for the functional requirements of the intelligent test. According to the composition principle, structural features,operating requiremen- ts of the transmission,reversing box,power wheels,test content and methods are prop- osed. Keywords: rail car; mechanical transmission system; test equipment, control system; 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1 緒論 4 1.1前言和意義 4 1.2實驗用軌道小車概述 5 1.3實驗用軌道小車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 5 1.4設計題目 6 1.5本章小結 6 2 軌道小車運動學分析設計 7 2.1運動學分析計算 7 2.2運動方案小結 10 2.3主要運動參數(shù) 10 2.4本章小結 10 3 實驗用軌道小車各部分設計方案的選擇 11 3.1驅動機構的選擇 11 3.2傳動裝置的選擇 12 3.3本章小結 14 4 實驗用軌道小車機械結構設計計算 15 4.1電機的選擇 15 4.2傳動轉置參數(shù) 16 4.3減速裝置的設計 17 4.3.1斜齒圓柱齒輪設計 17 4.3.2減速齒輪幾何尺寸參數(shù) 21 4.4換向裝置設計校核 22 4.5防撞緩沖裝置的選擇 25 4.6本章小結 27 5 軌道小車車體零部件的設計選擇及三維造型 28 5.1中間軸的設計與校核 28 5.2車輪的結構設計 32 5.3軸4的設計與校核 33 5.4主要軸承和鍵的校核 34 5.5電池選型及固定 37 5.5.1電池型號的選擇 37 5.5.2電池固定架的設計 39 5.5.3軌道小車總體質量計算校核 41 6 實驗軌道小車實體展示 42 總結 43 致 謝 44 參考文獻 45 本科畢業(yè)設計說明書 實驗軌道小車機械系統(tǒng)設計 1 緒論 1.1前言和意義 隨著社會的發(fā)展進步，人工作業(yè)已慢慢被智能機械所取代，各行各業(yè)每年都會投入大量的人力、物力用于智能機械的研究，從而減少人力操作，減少勞動力，降低勞務支出，實現(xiàn)經(jīng)濟利潤的最大化。 軌道小車的應用廣泛，現(xiàn)階段在大多數(shù)工廠中軌道小車主要用于運輸傳送物品。廣泛應用于機械加工廠軌道式物流傳輸；用做醫(yī)療機械，用來傳送輸液袋、血液、小型手術包，各病區(qū)治療包，消毒物品、大量藥品、實驗組織樣本、X光片、各類文件等；用于鐵路軌道檢測，用于校準軌道參數(shù)，獲取和整理現(xiàn)有的軌道數(shù)據(jù)等。軌道小車傳送的出現(xiàn)，使運輸變得更加安全，可靠，且節(jié)省時間，減少運輸過程的財務支出。軌道式傳送的一次性投資較大，但就日常營運情況和實際使用情況，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在相應領域的實際需求并真正解決問題。 1.2實驗用軌道小車概述 該課題——實驗用軌道小車運用于中南大學高速鐵路工程實驗室在進行高速列車軌道的檢測項目，通過控制軌道小車的速度來檢測軌道數(shù)據(jù)參數(shù)。使實驗用軌道小車不僅能穩(wěn)定的在固定軌道上運行，而且要保證車身重量不得大于350kg。通過PLC調節(jié)電機電壓實現(xiàn)在一定長度的軌道上的自由調速。 軌道小車的優(yōu)勢： (1)軌道式系統(tǒng)屬于高端的傳輸系統(tǒng)，長期使用可靠性強。 (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，且可承載高負荷，避免了人工搬運過程中的危險事故，簡單便捷的實現(xiàn)了大載荷的運輸，傳送。 (3)系統(tǒng)的傳輸效率高，小車可同時運輸，系統(tǒng)的運力擴展性強，且可以根據(jù)需要調節(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，維護成本低。 (5)系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性好，國內外成功的使用經(jīng)驗已完全能證明軌道系統(tǒng)在應用中的可靠性和必要性。 1.3實驗用軌道小車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 目前，軌道小車的控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況，最早被應用的技術是基于單片機的控制系統(tǒng)。在單片機的基礎上，通過研發(fā)實現(xiàn)了一種以光電傳感器為敏感元件以AT89C51單片機為控制核心的電動循跡小車的智能控制系統(tǒng)；在基于單片機的基礎上，使小車的電動機采用PID算法閉環(huán)調速，形成了對小車調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)的性能又有了進一步的提升；當然，還有在工業(yè)中被普遍應用的PLC控制系統(tǒng)。 針對控制系統(tǒng)，PLC 系統(tǒng)在工業(yè)控制中有著非常重要的作用，由于PLC 的功能非常強大，能夠抵抗較強的干擾，可靠性比較高，同時編程簡單，操作方便，因此，在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。目前，隨著科技的不斷進步，自動控制技術已經(jīng)越來越多的被應用于各行各業(yè)中，西門子控制電機， 基于PLC 系統(tǒng)的電機自動控制采用國際標準PROFIBUS 現(xiàn)場總線標準，保證了系統(tǒng)的高效性與實時性，不但能夠實現(xiàn)對設備數(shù)據(jù)采集的獨立完成，同時其抗干擾的能力比較強，可靠性高，具有非常高的控制精度。 1.4設計題目 （1） 整車外形尺寸：<1700*700*670mm； （2） 整車負載能力：≥350kg； （3） 整車自重：≤350kg； （4） 啟動加速段為5米左右（不含車身長度），最高加速到4m/s； （5） 在30米長的試驗段內，數(shù)控電瓶車應能在1m/s~4m/s的速度范圍內任意設定并穩(wěn)定運行，運行平穩(wěn)度要求在±0.1m/s內； （6） 剎車段長度為≤5米左右（不含車身長度），數(shù)控電瓶車應能在該段內完成剎車直至完全靜止； （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，觸摸屏為人機交互設備，觸摸屏可以設定車速，顯示運行距離，設定啟動時間，設定運行距離，設定剎車位置； （10） 數(shù)控電瓶車采用電瓶供電，供電電壓96V； （11） 驅動系統(tǒng)采用無刷直流電機，額定功率7KW、額定轉速3000轉、額定電壓96V；經(jīng)過1:10減速機構減速后，帶動驅動軸旋轉；車輪直徑0.35米，車輪最高轉速300rpm。 （12）試驗儀器的電纜，由電纜拖鏈進行收放，防止損壞。 1.5本章小結 本章介紹了實驗用軌道小車的基本概念，應用領域，發(fā)展軌道小車的重要性及設計目的。并介紹了它的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與方向以及該題目的設計要求。 2 軌道小車運動學分析設計 2.1運動學分析計算 加速階段：要使速度達到1m/s~4m/s的范圍，已知車身質量≦350kg,實驗設備≧350kg，計算過程取600kg計算. 若取， 采用兩輪驅動： 最大靜摩擦力近似與滑動摩擦力 ； 滾動摩擦 （滾動摩擦力?最大靜摩擦力，故滾動摩擦力忽略不計） 初步假設，在水平面運動: ; 相較于加速度，的加速度在內達到的速度差距較大，故兩輪驅動不能實現(xiàn)。 改用四輪驅動： 最大靜摩擦力近似與滑動摩擦力 ； 滾動摩擦 （滾動摩擦力?最大靜摩擦力，故滾動摩擦力忽略不計） 初步假設，在水平面運動: 若v取最大值,則可得 根據(jù)要求要在5m之內加速到4m/s在水平面無法實現(xiàn) 圖 2-1 運動簡圖 方案一：將加速端加高使重力的分力提供一部分加速度 設角θ如圖所示，則 恰好取到臨界值，考慮到空氣阻力和滾動摩擦等因素的影響，所以取h=1/20m時很難達到，所以為保證達車子速度可在1~4m/s進行試驗此方案不成立。 方案二：加長加速段距離 取加速段s=5.5m通過PLC調控可在1~4m/s內運行， 方案二較方案一結構簡單且方便操作經(jīng)濟實用，經(jīng)與甲方協(xié)商選擇加長加速段長度取s=5.5m在水平面運行。 加速度： 2.2運動方案小結 在水平軌道上運行，四輪驅動，取加速段長度s=5.5m 2.3主要運動參數(shù) 加速度： 初步取m=600kg， 車輪需做功的最大值： 已知小車位移、加速度， 可知小車加速時間： 最大靜摩擦力： 需消耗最大功率： 車輪運動所需最大扭矩： 2.4本章小結 本章針對本課題——實驗用軌道小車機械系統(tǒng)設計，根據(jù)題目要求計算選擇運動方案，確定幾輪驅動。計算主要參數(shù)為下面的設計做準備。 3 實驗用軌道小車各部分設計方案的選擇 3.1驅動機構的選擇 驅動機構根據(jù)動力源的不同常用有氣壓驅動，液壓驅動，機械驅動，電氣驅動等。 這里選用直流無刷永磁電機，該電機的優(yōu)點： ①無碳刷，無火花。 ②轉速調整大。 ③效率高，轉矩大。 ④啟動電流小，噪音低。 ⑤體積小，重量輕。 ⑥高可靠性的雙霍爾出線方式。 大多數(shù)電瓶車都選用直流無刷永磁電機，故此處選用此種驅動裝置。 圖3-1 直流無刷永磁電機 3.2傳動裝置的選擇 常用傳動裝置： 齒輪傳動——圓柱齒輪、圓錐齒輪、諧波齒輪、擺線針輪、蝸輪蝸桿。 螺旋傳動——螺母絲桿、T型絲桿、普通滑動絲桿等 同步帶傳動、鏈傳動、鋼帶傳動、鋼絲繩傳動等 根據(jù)本題要求初步選用齒輪傳動，相較于蝸輪蝸桿，齒輪傳動的齒輪傳動優(yōu)點： 可傳遞空間任意軸間的運動和動力，即軸可以平行，交叉或交錯；轉動平穩(wěn)，其傳動比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動比是常數(shù)；適應范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高；結構緊湊等優(yōu)點。 蝸桿傳動缺點：傳動效率較低，不宜在大功率下長期連續(xù)工作；為了減磨耐磨，蝸輪齒圈需用貴重的青銅制造，成本較高。故針對該課題選用齒輪傳動。 方案一：如圖所示 圖3-2 傳動機構簡圖1 電動機1縱向放置，通過聯(lián)軸器帶動一對直齒圓錐齒輪傳動，錐齒輪2減速的減速比為5:1；然后帶動中間軸轉動，再通過兩端的各一對直齒錐齒輪3實現(xiàn)2級減速，速比為2:1，同時錐齒輪3實現(xiàn)換向。從而實現(xiàn)小車的運動。 方案一電機的縱向放置，使電機放置位置的縱向占用尺寸較大，要使車身的總體重心在車體的中間位置，中間軸要下移，從而使錐齒輪3的作用力作用于軸4的端部位置，使4軸所受彎矩較大，故該放案不合適。 方案二 電動機橫向放置，使中間傳動軸置于車體中間位置，且此時重心的偏移量也較小。 圖3-3傳動機構示意簡圖2 在該方案下提出兩種傳動設計： 設計①電動機2橫向放置，通過聯(lián)軸器帶動一對斜齒圓柱齒輪3傳動，圓柱齒輪3減速的減速比為5:1；然后帶動中間軸轉動，再通過兩端的各一對直齒錐齒輪4實現(xiàn)2級減速，速比為2:1，同時錐齒輪3實現(xiàn)換向。從而實現(xiàn)小車的運動。 設計②電動機2橫向放置，通過聯(lián)軸器帶動一對斜齒圓柱齒輪3傳動，齒輪3減速的減速比為10:1；然后帶動中間軸轉動，再通過兩端的各一對直齒錐齒輪3，1:1傳動實現(xiàn)換向。從而實現(xiàn)小車的運動。 比較：設計①錐齒輪4既要實現(xiàn)2:1減速又要實現(xiàn)換向，這就要求錐齒輪4的中心線有較高的垂直精度，同時保證2:1減速的傳動平穩(wěn)性。這就使錐齒輪4的機械加工制造工藝要求增大。設計②將圓柱齒輪3的傳功比增大到10:1，而錐齒輪4變?yōu)?:1傳動只要實現(xiàn)換向即可，降低了對錐齒輪的工藝性要求只需保證中心線的垂直度即可。相對于設計①，設計②結構簡單且成本較低。故選擇設計②。 總結：傳動機構方案選擇方案二（如圖二所示）的設計② 3.3本章小結 本章主要講述了驅動元件，傳動機構的選擇方案及選擇方法。選擇的過程中的比較優(yōu)缺點分析。 4 實驗用軌道小車機械結構設計計算 結構設計：動力元件 減速裝置 緩沖裝置 控制裝置 4.1電機的選擇 斜齒圓柱齒輪單級減速10:1減速，1:1換向錐齒輪裝置傳動效率為，電機效率聯(lián)軸器效率，軸承效率，減速齒輪效率。 車輪轉速： 經(jīng)過1：10減速機構，故電機的轉速： 選取電機GC90系列電動機平板車用直流無刷電機 額定電壓 額定轉速 額定功率 最大功率 質量 GC-90 DC96V 表4-1 電機參數(shù) 3000r/min 4KW 1.3 16Kg 4.2傳動轉置參數(shù) 1) 各軸轉速 2） 各軸功率 3） 各軸轉矩 功率P/KW 轉矩T/(n·m) 轉速n/(r/min) 傳動比 1軸 922.5 79.55 218.38 1:1 1:10 2軸 2167.4 88.4 218.38 3軸 2353 9.3 2183.8 表4-2 各軸參數(shù) 4.3減速裝置的設計 4.3.1斜齒圓柱齒輪設計 1、選齒輪類型精度等級，材料及齒數(shù) 1>取7級精度減速器 2>有[機械設計]選擇小齒輪材料為40Cr，調質硬度為280HBS；大齒輪的材料為 45鋼（調質）硬度為240HBS；兩者硬度差為40HBS。 3>選擇小齒輪的齒數(shù) 閉式齒輪為提高傳動平穩(wěn)性，減小沖擊振動小齒輪的齒數(shù)可取,取大齒輪的齒數(shù) 4>選取螺旋角，初選螺旋角 2、 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計公式 （4-1） （1） 確定公式內的計算數(shù)值 1>試選載荷系數(shù) 2>計算小齒輪傳遞的扭矩 3>由《機械設計》表10-7選取齒寬系數(shù) 4>由《機械設計》表10-6查的材料的彈性影響系數(shù) 5>由《機械設計》圖10-21查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限 6>計算應力循環(huán)次數(shù) 7>由《機械設計》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 8>計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%，安全系S=1由式（10-12）得 9>選取區(qū)域系數(shù)： 10>由圖10-26查得 則 11>許用接觸應力 （2） 計算 1>試算小齒輪的分度圓直徑，由計算公式得 2>計算圓周速度 3>計算齒寬b及模數(shù) 4>計算縱向重合度 5>計算載荷系數(shù)K 查表得； 根據(jù)，七級精度由圖10-8查； 由表10-4查得； 由圖10-13查的； 6>按實際的載荷系數(shù)糾正所算得的分度圓直徑 7>計算模數(shù) 3、 按齒輪彎曲強度設計 （4-2） （1） 確定計算參數(shù) 1>計算載荷系數(shù) 2>根據(jù)縱向重合度； 從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 3>計算當量齒數(shù) 4>查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 5>由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限； 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 7>計算大小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值較大 （2） 設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)??；可滿足彎曲疲勞強度的同時滿足接觸疲勞強度，因此需按接觸疲勞強度算得的分分度圓直徑來計算齒數(shù) 則?。? 4.3.2減速齒輪幾何尺寸參數(shù) (1)計算中心距mm 將中心距圓整為112mm (2) 按圓整后的中心距修正螺旋角 誤差小于，所以不用修正參數(shù) （3） 計算大小齒輪的分度圓直徑 齒輪寬度： 圓整后 齒頂圓直徑： 小齒輪小齒輪做成實心結構； 大齒輪大齒輪做成腹板式結構。 4.4換向裝置設計校核 選用直齒圓錐齒輪換向，換向錐齒輪的傳動比為1:1； 1>選擇直齒圓錐齒輪材料為40Cr，并經(jīng)過調質及表面淬火處理齒面硬度為48-55HRC。 2>精度為7級 3>初步設定兩個錐齒輪的齒數(shù)相同；; 齒頂高 齒根高 錐距 平均模數(shù)： 當量齒數(shù)： 如圖所示： 圖4-1 換向直齒錐齒輪 齒輪齒根彎曲疲勞強度較核： 齒根彎曲疲勞強度校核公式： (1)各參數(shù)值的計算 直錐齒輪的載荷系數(shù)； 查表10-2得； 動載荷系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 查表10-9可得 分別為齒型系數(shù)及應力校正系數(shù)。 按當量齒數(shù)查表10-5得 取， 查表10-20d得 （2） 將參數(shù)引入式 所選齒輪滿足齒輪齒根彎曲疲勞強度。 齒輪齒面接觸疲勞強度校核： （4-3） 校核公式： 查表10-6得, 查表10-21e得 已知： ； 取, 代入公式： 所選齒輪滿足齒面接觸疲勞強度的要求。 4.5防撞緩沖裝置的選擇 常用的緩沖裝置有： 盤形緩沖器、彈簧摩擦式緩沖器、橡膠緩沖器、液壓緩沖器。 綜合考慮緩沖裝置的緩沖性能，安裝簡易程度以及性價比這里選用聚氨脂緩沖器。 在車子鋼板的一端上下放兩個角鋼用螺定固定，將聚氨脂緩沖器固定到角鋼上。 圖4-2 聚酯氨緩沖器 選用JHQ-C-5 100×100 型號的聚酯氨緩沖器； 行程75mm,緩沖力66kN 緩沖做功： 運動做功: 緩沖做功大于運動做功，所以可以實現(xiàn)緩沖防撞的作用。 4-5-1 選擇參數(shù)見下圖4-3： 圖4-3 緩沖器選型參數(shù) 購買淘寶鏈接： http://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.w7340967-5689418124.10.eor7eN&id=35746834352 圖4-4 緩沖器安裝方式 4.6本章小結 本章主要講述了減速裝置、換向裝置、緩沖裝置的設計選用計算過程，將選擇方案具體化。 5 軌道小車車體零部件的設計選擇及三維造型 5.1中間軸的設計與校核 1、 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調制處理根據(jù)表15-3取于是得 （5-1） 軸的兩端與聯(lián)軸器相連，取軸I的軸徑為，則與之相連的聯(lián)軸器選用尼龍聯(lián)軸器NL4，； 2、 軸的結構設計 圖5-1 中間軸結構簡圖 采用軸用彈性擋圈30，實現(xiàn)定位。 ，選用角接觸球軸承，根據(jù)軸承的標準選用71807C。 , ; 根據(jù)軸承定位原則，。 ； 根據(jù)減速大齒輪的結構尺寸參數(shù)選取，； 結構設計，將齒輪置于箱體中間位置，即兩軸承中間，從而取得 ，； 根據(jù)車身要求長寬高<1700×700×670mm， 故選取，； 3、 中間軸的校核 T 圖5-2 中間軸運動示意圖 齒輪中心到兩軸承支撐點的距離 水平面內： Fa Fr FNV2 FNV1 圖5-3水平面受力圖 MV1 MV2 圖5-4 水平面彎矩圖 垂直面內： Ft FNH2 FNH1 圖5-5 垂直面受力圖 圖5-6 垂直面彎矩圖 T3 圖5-7 扭矩圖 按彎拒合成應力校核軸的強度： 只校核軸上承受最大彎距和扭矩的截面（即危險截面）的強度， 取,軸的計算應力 軸的材料為45鋼調制處理， 查表15-1知 故所設計軸滿足要求。 5.2車輪的結構設計 實驗軌道小車在8kg*30m輕軌軌道鋼上運動，根據(jù)軌道鋼的結構尺寸參數(shù)選取 車輪直徑，厚度，總厚度 為減輕車身重量，設計車輪為輪輻式結構。具體見圖紙LX-007 圖5-8 車輪三維結構圖 5.3軸4的設計與校核 圖5-9 軸4結構簡圖 選取軸的材料為45鋼，調質處理根據(jù)表15-3取于是得 軸的兩端與聯(lián)軸器相連，取軸I的軸徑為 根據(jù)車輪厚度和車軌間距575mm，選； 采用軸用彈性擋圈25，實現(xiàn)定位。 為便于安裝軸承， 選用角接觸球軸承，根據(jù)軸承的標準選用71806C。 , ; 根據(jù)軸承定位原則，。 ； 根據(jù)換向齒輪的結構尺寸參數(shù)選取，； 使與該齒輪上的錐齒輪處于軸心線上，結構設計，從而取得 ; 根據(jù)車身要求長寬高<1700×700×670mm，故選取。 5.4主要軸承和鍵的校核 1、軸承的校核 這里只計算主要軸承的校核，輸出軸4上用于支撐的軸承，根據(jù)車身結構和支撐需要，此處選用帶立式座外球面球軸承UCP205 25×36.5×34 圖5-10 軸承受力圖 一、設計參數(shù) 　　徑向力 Fr=62.7 (N) 　　軸向力 Fa=62.7 (N) 　　軸頸直徑 d1=25 (mm) 　　轉速 n=218.38 (r/min) 　　要求壽命 Lh'=5000 (h) 　　溫度系數(shù) ft=1 　　潤滑方式 Grease=油潤滑 二、被選軸承信息 　 基本額定動載荷 C=14000 (N) 　　基本額定靜載荷 Co=7880 (N) 　　極限轉速(油) nlimy=15000 (r/min) 帶立式座外球面球軸承UCP205 25×36.5×34 三、當量動載荷 　　接觸角 a=0 (度) 　　負荷系數(shù) fp=1.2 　　判斷系數(shù) e=0.177 　　徑向載荷系數(shù) X=0.56 軸向載荷系數(shù) Y=2.434 當量動載荷 （5-2） P=225.269 (N) 軸承所需基本額定動載荷 C'=908.126 (N) 四、校核軸承壽命 壽命系數(shù)： 根據(jù)公式： （5-3） 軸承壽命 Lh=18319588 (h) 已知軸承的預計壽命為=10000h 驗算結果合格 額定壽命修正： 可靠度系數(shù) a1 = 1 材料系數(shù) a2 = 1 運轉條件系數(shù) a3 = 1 修正后壽命計算公式： Lna = 240038(10^6 轉) 修正后結果：合格 2、 主要鍵的選擇與校核 這里只計算車輪與軸連接處鍵的選擇與校核，其它同理可得， 已知此處軸的直徑， 選取單圓頭平鍵GB/T 鍵C 傳遞的轉矩 T ==39375 N·mm 　軸的直徑 d =24 mm 　鍵的類型　stype =C型 　鍵的截面尺寸　b×h =8x7 mm 　鍵的長度　L =32 mm 　鍵的有效長度　L0 =28.000 mm 　接觸高度　k =2.800 mm 　材 料　Met =鋼 　載荷類型　PType =靜載荷 　許用應力?。? [p] =50 MPa 按工作面壓強計算，公式為： 計算應力　p =41.853 MPa 校核計算結果： p ≤ [p] 滿足 5.5電池選型及固定 5.5.1電池型號的選擇 減速段 加速段 圖5-11 小車運動軌跡簡圖 1、電容量計算 1>前進過程 加速段：加速度 加速段功率 且， 電量 勻速段：滑動摩擦力 勻速段電量 （較小可以忽略不計） 減速段近似等于加速段 前進過程總時間 總電量 2>返回階段 若以1m/s的速度返回 經(jīng)過加速、勻速、減速后停在出發(fā)點，計算過程同上，經(jīng)計算得返回階段 總時間 小車一個往返過程總時長 總耗電量 ： 實驗半個小時，即運動： 個往返， 耗電總量： ； 實驗1個小時往返70次，耗電量9AH； 在此過程中通過電流的最大值： 2、根據(jù)上述參數(shù)，參照下表選取電池規(guī)格 松下的電池串聯(lián)（單個12V) 24AH定電流放電時間表 38AH定電流放電時間表 選擇電池型號參考參數(shù) 表5-1 電池選型參數(shù)表 所選電池參數(shù)： 電池型號 容量 個數(shù) 電流 放電時間 總質量 LC-PD1224 24AH 8 27.1A 30min 68kg 表5-2 選取電池參數(shù) 5.5.2電池固定架的設計 電池保持架由30×30角鋼焊接而成。 下部固定電池,單個電池 （l×b×h=181×77×175)， 電池的擺放方式如下 圖5-12 電池擺放方式 圖5-13 電池固定架三維圖 其上部嵌入式下沉槽用于固定控制柜。 5.5.3軌道小車總體質量計算校核 數(shù)控小車總體質量計算 數(shù)量 質量(kg) T6轉向器 2 M=21×2=42 NL4尼龍聯(lián)軸器 2對 M=1×2=2 十字滑塊聯(lián)軸器 1對 M=0.318 減速器 1 M=13 90臥式電動機 1 M=16 軸承 4 M=4×0.8=3.2 車輪 4 M≈20.74×4=83（碳鋼） 承載鋼板 1 M≈23.4（鋁合金）68（碳鋼） 振動儀 2 M=2×150=300 支撐鋼板 5 M=4×M支撐架+M支撐板=2.48×4+2.07=12 車輪端蓋 4 M=0.857×4=3.43 軸 1 M=4.27 蓄電池24AH 8 M=7×8=56 JHQC型聚氨酯緩沖器 2 M=2×0.85=1.7 總計 ∑M=571+1.7=571.7 M=607.3(底板選碳鋼的情況） 表5-3 小車質量計算表 6 實驗軌道小車實體展示 實體展示： 圖6-1 小車實體展示 總結 畢業(yè)設計是學生在校期間十分重要的綜合型實踐教學環(huán)節(jié)，是學生全面運用所學的基礎理論、專業(yè)知識和技能，對實際問題進行研究或設計的綜合訓練。畢業(yè)設計旨在檢驗學生的工作能力、創(chuàng)新能力和科學精神，促使學生學習綜合理論知識、實踐技能來解決專業(yè)問題，在設計過程中鍛煉對資料的信息的獲取和獨立分析能力，提高對本專業(yè)外文的閱讀能力，使所學的理論知識得到鞏固，將所學的知識和技能應用到實際當中解決問題，同時培養(yǎng)創(chuàng)新意識和精神，使綜合素質得到一定的提高。 致 謝 本次設計是在尊敬的龔中良老師的悉心指導下完成的，老師嚴瑾的治學態(tài)度和精益求精的工作作風使我受益匪淺。在此，我首先向導師表示誠摯的感謝！本次畢業(yè)設計是大學三年間所學知識的綜合運用，通過這次設計把三年所學的基礎理論和專業(yè)課程作了一個總結和回顧，加深了對理論的理解，能夠掌握機械設計的全套思路，為以后的發(fā)展大下了一定的基礎。 在設計過程中，我查閱了大量的的圖書資料以及網(wǎng)路資料，尤其是在對各類設計手冊的查閱中，我的知識面得到了很大的提高；通過對該課題的獨立設計，在遇到問題，解決問題的過程中，使我對機械知識有了一個更加深入的了解，對機械這門學科有了進一步的理解。也使我獨立設計的能力有了極大的提高。 在課題的設計中，我得到了老師和同學們給我的很大支持和幫助，在此我向他們表示衷心的感謝。在設計過程中遇到不懂得地方，及時與老師，同學討論，解決難題。同時，感謝大學四年來各科老師對我的教育，感謝學院給予的良好學習環(huán)境使我避免了很多彎路，感謝中南林業(yè)科技大學給我提供的良好學習平臺。 當然，由于我的設計水平有限，實踐經(jīng)驗不足，在設計中難免存在一些錯誤。懇請老師們給予批評指正。 參考文獻 [1] 濮良貴、紀名剛 ， 機械設計（第八版）.高等教育出版社, 2012. [2] 朱輝等，畫法幾何及工程制圖（第六版）.上?？萍技夹g出版社，2009. [3] 潘存云等，機械原理.中南大學出版社，2011. [4] 成大先，機械設計手冊（第五版).化學工業(yè)出版社，2008. [5] 楊黎明，機械設計簡明手冊.國防工業(yè)出版社，2008. [6] 王少懷，機械設計師手冊.電子工業(yè)出版社，2006. [7] 黃靖遠等，機械設計學（第三版）.機械工業(yè)出版社，2011. [8] 理論力學（I）（第七版）.高等教育出版社，2009. [9] 吳宗澤等，機械設計課程設計手冊（第四版）.高等教育出版社，2012. [10] 徐卓農等，電子與電工技術（第二版).北京大學出版社，2011. [11] 邢啟恩等，三維設計基礎與典型范例.電子工業(yè)出版社，2008. [12] 洪江等，動畫演示與運動分析實例解析.機械工業(yè)出版社，2006. [13] 鄭建民等，機電一體化系統(tǒng)設計（第三版）.高等教育出版社，2012. [14] 何偉峰、馬筠，智能化軌道小車物流傳輸系統(tǒng)在醫(yī)學的應用，中國醫(yī)學裝 備雜志2012年11月第9卷第11期. [15] Scriba PC,Berger J.Healthe care research:the challenge initiative of the Federal Physicians'Board[J].DtschMedWochenschr,2007, 132(25-26):1424-1426. [16] Guest JF,Helter MT,Morga A,et al.Costeffectiveness of using continuous positive airway pressure in the treatment of severe Obstructive sleep apnoea/hypopnoea syndrome in the UK[J].Thorax, 2008,63(10):860-865. [17] 倪雪梅，一種軌道小車的設計，機械 2012 年增刊 總第39 卷. [18] 趙寧寧，基于PLC的電機自動控制設計，科技向導期刊 2013年20期. [19] http://wenku.baidu.com/view/af991dfa941ea76e58fa0467.html. [20] http://wenku.baidu.com/view/6f5056126c175f0e7cd137e4.html. [21] 趙欣，張家棟等，軌道參數(shù)智能測試系統(tǒng)[M],中國儀器儀表，2002,1. [22] 盧秉恒.《 機械制造技術基礎 三版》.北京: 機械工業(yè)出版社,2007. 42