軌道小車的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計（PDF圖紙和說明書）

軌道小車的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計（PDF圖紙和說明書）,軌道,小車,機(jī)械,系統(tǒng),設(shè)計,pdf,圖紙,以及,說明書,仿單 實習(xí)報告 學(xué)生姓名： 學(xué)　 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)年級： 題 目： 實驗軌道小車機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 實習(xí)時間： 實習(xí)地點： 指導(dǎo)教師： 評閱教師： 年4月9日 轉(zhuǎn)眼間為期一個半月的畢業(yè)實習(xí)結(jié)束了。畢業(yè)實習(xí)是在完成全部基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)后所進(jìn)行的實踐環(huán)節(jié)，也是大學(xué)生不可缺少的一個重要旅程。 實習(xí)目的 通過到工廠實習(xí)，了解和掌握了石材機(jī)械生產(chǎn)工藝和流程，鞏固和理解了已學(xué)過的理論和專業(yè)課程內(nèi)容，培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的能力，提高實踐能力、動手能力、觀察問題、分析問題以及解決問題的能力，為后續(xù)畢業(yè)工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 單位簡介 我所實習(xí)的單位是長沙銳諾機(jī)電科技有限公司位于長沙市長沙晚報附近， 是一家機(jī)械電子一體化的公司。 實習(xí)內(nèi)容及進(jìn)度 此次實習(xí)時間從2014年3月1日開始，根據(jù)單位對我的情況進(jìn)行了如下的安排： 第一階段：2014年3月1日——3月15日，企業(yè)給我們安排了入職培訓(xùn)，主要進(jìn)行聽課、聽講座、到現(xiàn)場了解機(jī)械設(shè)備的運轉(zhuǎn)原理和常見的一些故障問題，通過幾天的學(xué)習(xí)和了解我對公司的實力和自己的能力有了一個大概的定位。為自己的職業(yè)發(fā)展路線和踏入社會做了良好的鋪墊。 第二階段：2014年3月16日開始領(lǐng)導(dǎo)為我安排了師傅，我先從設(shè)備工藝方面學(xué)起，到基層鍛煉，在師傅的安排和指導(dǎo)下，結(jié)合自己的專業(yè)理論知識，進(jìn)行實際動手操作。并且熟悉企業(yè)的結(jié)構(gòu)、發(fā)展方向、主要事務(wù)。而且還熟悉了數(shù)控車床、鉗工、電焊的基本操作方法和原理。 按照公司的安排，對新員工入職培訓(xùn)，也是對實習(xí)前的一個重要課程，總共分為了六講，為了確保培訓(xùn)期間正常的紀(jì)律，規(guī)定了培訓(xùn)紀(jì)律，盡可能調(diào)動我們學(xué)習(xí)的積極性。并且讓我們上臺講解我們對于某些事的見解，鍛煉了我們的膽量，也練習(xí)我們的口才。培訓(xùn)的內(nèi)容都有獨到之處，這一切的一切為我做畢業(yè)設(shè)計做了充分的準(zhǔn)備。 1、積極的心態(tài)。跟對人，做對事，個人就會成功；選對人，做對事，團(tuán)隊就能成功。我們是即將畢業(yè)的學(xué)生，也許對工廠的環(huán)境不大適應(yīng)，這時我們應(yīng)積極融入環(huán)境——適度自我約束——積極主動做事——努力鉆研產(chǎn)品知識——認(rèn)真細(xì)致的職業(yè)精神。 2、 企業(yè)制度。俗話說“無規(guī)矩不成方圓”，公司建立了一套完善的考勤制度，目的是保證公司員工有規(guī)矩的上班，愛護(hù)公司財物，攜手共建身邊的環(huán)境。 3、職業(yè)生涯規(guī)劃。一個人有追求、目標(biāo)，才有奔跑的方向?！懊魅諒?fù)明日”，因此每個人應(yīng)該有自己的職業(yè)生涯規(guī)劃，時時鞭笞自己。 數(shù)控車床 與普通車床相比，同是車床，數(shù)控車床的優(yōu)勢是不言而喻的！數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點于一身，是國內(nèi)使用量最大、覆蓋面最廣的一種數(shù)控車床?？赡芤驗樽约菏菍W(xué)過計算機(jī)的緣故，所以我對數(shù)控車床通過編程來控制車床加工感到特別的親切，上手特別的快。之前擔(dān)心的耐性和準(zhǔn)確性問題消失得無影無蹤：只要有嚴(yán)密準(zhǔn)確的思維，輸入正確的程序，車床就會執(zhí)行相應(yīng)的操作，完全不用擔(dān)心人為的差錯，而且數(shù)控車床還可以加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件--如果是通過普通車床來應(yīng)付它們的話，普通車床將會顯得那么的無力。由此，我不禁聯(lián)想到，現(xiàn)代科技是第一生產(chǎn)力，我們大學(xué)生的肩上更有著不可推卸的重責(zé)！科技，將為我們帶來日新月異的變化！ 鉗工 鉗工工廠設(shè)備較為簡單，因為多數(shù)都是人工體力勞動。在這一天內(nèi)，為了讓我們熟悉鉗工基本的工作操作以及鍛煉我們的動手能力與意志，我們要做一枚m12的螺母。從劇斷鐵柱到銼磨平行平面，從打孔到擰螺紋，件件不是輕松的活。 由于時間關(guān)系，老師也沒多說什么，就是介紹了一下臺虎鉗，銼刀和鋸的使用方法，然后就叫我們用鐵棒為材料加工一個M12的六角螺母，要把螺母的上下兩面用銼刀挫平，還要挫出六個側(cè)面，當(dāng)然還要鉆孔，最后還要倒六個30度的角。 其實一開始，師傅就告訴我們今天來實習(xí)的目的一個是練手藝，因為鉗工主要就是靠手工加工，另一個就是體驗生活。雖然下午干的的確比較辛苦，但心里面還是挺充實的！ 焊接 焊接是通過加熱或加壓（或兩者并用），并且用（或不用）填充材料，使焊體形成原子間結(jié)合的一種加工方法。聽了師傅的介紹，我才知道目前60％-70％的金屬出廠后還要經(jīng)過焊接（再加工）才能使用。由此可見焊接在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用之廣泛。焊接方法種類很多，而我們要學(xué)習(xí)的僅僅是熔化焊中使用最廣泛的兩種--電焊和氣焊。 實習(xí)體驗及心得 實踐是真理的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，通過一個多月的畢業(yè)實習(xí)，我了解到很多工作常識，而且讓我對專業(yè)知識得到了現(xiàn)實中的檢驗，讓學(xué)校抽象的課程在現(xiàn)實的實物中得到呈現(xiàn)。提高了我對專業(yè)理論知識的認(rèn)識，也明白了抽油機(jī)的工作原理，設(shè)備安裝工藝的要求和必備的技術(shù)，還了解了圖紙設(shè)計和資料歸檔的一些工作流程。這一個多月的實習(xí)使我知道了許多，有辛酸，也有快樂，這是我大學(xué)生活中一筆寶貴的財富，對我以后的人生路將有很大的影響，在以后的人生旅途中，它會時不時的鞭策我，提醒我如何沉著冷靜，腳踏實地的做好每一件事!更讓我明白了團(tuán)結(jié)就是力量這個硬道理。 這次實習(xí)也讓我明白無論做哪家公司的員工都要有高度的責(zé)任感強(qiáng)；比如你在檢驗時，你所測量的工件是否合格，全掌握自己的責(zé)任。做事要具有高度的責(zé)任心。而責(zé)任心來自兩方面，強(qiáng)制責(zé)任心，自主責(zé)任心。強(qiáng)制責(zé)任心就是通過規(guī)范的內(nèi)部控制制度實現(xiàn)，嚴(yán)格要求，互相監(jiān)督，賞罰分明。自主責(zé)任心來自于檢驗人員的職業(yè)道德和價值觀，認(rèn)真對待每一個數(shù)據(jù)，高度負(fù)責(zé)對待每一件事。 通過這次實習(xí)，也讓我感受到了自己素養(yǎng)不足，知識的匱乏和面對困難的勇氣，卻也磨礪了我的意志，使我有了耐心，學(xué)會了一個人靜靜的思考。我相信再大的困難我都有信心去面對!培養(yǎng)自己的長遠(yuǎn)眼光，勤于思考，善于總結(jié)。把自己不明白的沒學(xué)會的知識好好向同事學(xué)習(xí)，來彌補自己的不足。我相信只要今后我繼續(xù)努力下去，我就一定會做好的。我會繼續(xù)不斷努力的學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識，不斷學(xué)習(xí)提高自身專業(yè)素質(zhì)，更好的勝任社會崗位要求。 摘 要 軌道車作為鐵路設(shè)備維修、大修、基建等施工部門執(zhí)行任務(wù)的主要工具，是鐵路運輸工作中重要的組成部分。機(jī)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(yīng)用于車輛段大修完成后的軌道車機(jī)械傳動系統(tǒng)的變速箱、換向箱和動力輪對進(jìn)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(quán)僅限于金鷹、秦嶺兩大軌道車生產(chǎn)廠家。而在各地軌道車檢修車輛段中的應(yīng)用幾乎沒有。論文首先對國內(nèi)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(jié)合了智能試驗的功能要求，對測控系統(tǒng)的各個單元進(jìn)行設(shè)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(jié)構(gòu)特點和運轉(zhuǎn)要求，提出測試實驗的內(nèi)容和方法。 關(guān)鍵詞：軌道車；機(jī)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(shè)計題目 6 1.5本章小結(jié) 6 2 軌道小車運動學(xué)分析設(shè)計 7 2.1運動學(xué)分析計算 7 2.2運動方案小結(jié) 10 2.3主要運動參數(shù) 10 2.4本章小結(jié) 10 3 實驗用軌道小車各部分設(shè)計方案的選擇 11 3.1驅(qū)動機(jī)構(gòu)的選擇 11 3.2傳動裝置的選擇 12 3.3本章小結(jié) 14 4 實驗用軌道小車機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 15 4.1電機(jī)的選擇 15 4.2傳動轉(zhuǎn)置參數(shù) 16 4.3減速裝置的設(shè)計 17 4.3.1斜齒圓柱齒輪設(shè)計 17 4.3.2減速齒輪幾何尺寸參數(shù) 21 4.4換向裝置設(shè)計校核 22 4.5防撞緩沖裝置的選擇 25 4.6本章小結(jié) 27 5 軌道小車車體零部件的設(shè)計選擇及三維造型 28 5.1中間軸的設(shè)計與校核 28 5.2車輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 32 5.3軸4的設(shè)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(shè)計 39 5.5.3軌道小車總體質(zhì)量計算校核 41 6 實驗軌道小車實體展示 42 總結(jié) 43 致 謝 44 參考文獻(xiàn) 45 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 實驗軌道小車機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 1 緒論 1.1前言和意義 隨著社會的發(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，減少勞動力，降低勞務(wù)支出，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利潤的最大化。 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輸傳送物品。廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工廠軌道式物流傳輸；用做醫(yī)療機(jī)械，用來傳送輸液袋、血液、小型手術(shù)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(zhǔn)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(wù)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(yīng)領(lǐng)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(xué)高速鐵路工程實驗室在進(jìn)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(diào)節(jié)電機(jī)電壓實現(xiàn)在一定長度的軌道上的自由調(diào)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(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(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，國內(nèi)外成功的使用經(jīng)驗已完全能證明軌道系統(tǒng)在應(yīng)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?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(jī)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(jī)的基礎(chǔ)上，使小車的電動機(jī)采用PID算法閉環(huán)調(diào)速，形成了對小車調(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，同時編程簡單，操作方便，因此，在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，隨著科技的不斷進(jìn)步，自動控制技術(shù)已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用于各行各業(yè)中，西門子控制電機(jī)， 基于PLC 系統(tǒng)的電機(jī)自動控制采用國際標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，保證了系統(tǒng)的高效性與實時性，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)采集的獨立完成，同時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。 1.4設(shè)計題目 （1） 整車外形尺寸：<1700*700*670mm； （2） 整車負(fù)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(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)定運行，運行平穩(wěn)度要求在±0.1m/s內(nèi)； （6） 剎車段長度為≤5米左右（不含車身長度），數(shù)控電瓶車應(yīng)能在該段內(nèi)完成剎車直至完全靜止； （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，顯示運行距離，設(shè)定啟動時間，設(shè)定運行距離，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） 驅(qū)動系統(tǒng)采用無刷直流電機(jī)，額定功率7KW、額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)、額定電壓96V；經(jīng)過1:10減速機(jī)構(gòu)減速后，帶動驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)；車輪直徑0.35米，車輪最高轉(zhuǎn)速300rpm。 （12）試驗儀器的電纜，由電纜拖鏈進(jìn)行收放，防止損壞。 1.5本章小結(jié) 本章介紹了實驗用軌道小車的基本概念，應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展軌道小車的重要性及設(shè)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(shè)計要求。 2 軌道小車運動學(xué)分析設(shè)計 2.1運動學(xué)分析計算 加速階段：要使速度達(dá)到1m/s~4m/s的范圍，已知車身質(zhì)量≦350kg,實驗設(shè)備≧350kg，計算過程取600kg計算. 若取， 采用兩輪驅(qū)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(shè)，在水平面運動: ; 相較于加速度，的加速度在內(nèi)達(dá)到的速度差距較大，故兩輪驅(qū)動不能實現(xiàn)。 改用四輪驅(qū)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(shè)，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(nèi)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(shè)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(dá)到，所以為保證達(dá)車子速度可在1~4m/s進(jìn)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(diào)控可在1~4m/s內(nèi)運行， 方案二較方案一結(jié)構(gòu)簡單且方便操作經(jīng)濟(jì)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(jié) 在水平軌道上運行，四輪驅(qū)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(jié) 本章針對本課題——實驗用軌道小車機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)題目要求計算選擇運動方案，確定幾輪驅(qū)動。計算主要參數(shù)為下面的設(shè)計做準(zhǔn)備。 3 實驗用軌道小車各部分設(shè)計方案的選擇 3.1驅(qū)動機(jī)構(gòu)的選擇 驅(qū)動機(jī)構(gòu)根據(jù)動力源的不同常用有氣壓驅(qū)動，液壓驅(qū)動，機(jī)械驅(qū)動，電氣驅(qū)動等。 這里選用直流無刷永磁電機(jī)，該電機(jī)的優(yōu)點： ①無碳刷，無火花。 ②轉(zhuǎn)速調(diào)整大。 ③效率高，轉(zhuǎn)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(jī)，故此處選用此種驅(qū)動裝置。 圖3-1 直流無刷永磁電機(jī) 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(zhuǎn)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(yīng)范圍廣（傳遞速度、功率范圍都大）；壽命長；效率高；結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)簡圖1 電動機(jī)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(zhuǎn)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(jī)的縱向放置，使電機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)示意簡圖2 在該方案下提出兩種傳動設(shè)計： 設(shè)計①電動機(jī)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(zhuǎn)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(shè)計②電動機(jī)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(zhuǎn)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(shè)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(jī)械加工制造工藝要求增大。設(shè)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(shè)計①，設(shè)計②結(jié)構(gòu)簡單且成本較低。故選擇設(shè)計②。 總結(jié)：傳動機(jī)構(gòu)方案選擇方案二（如圖二所示）的設(shè)計② 3.3本章小結(jié) 本章主要講述了驅(qū)動元件，傳動機(jī)構(gòu)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(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 結(jié)構(gòu)設(shè)計：動力元件 減速裝置 緩沖裝置 控制裝置 4.1電機(jī)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(jī)效率聯(lián)軸器效率，軸承效率，減速齒輪效率。 車輪轉(zhuǎn)速： 經(jīng)過1：10減速機(jī)構(gòu)，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速： 選取電機(jī)GC90系列電動機(jī)平板車用直流無刷電機(jī) 額定電壓 額定轉(zhuǎn)速 額定功率 最大功率 質(zhì)量 GC-90 DC96V 表4-1 電機(jī)參數(shù) 3000r/min 4KW 1.3 16Kg 4.2傳動轉(zhuǎn)置參數(shù) 1) 各軸轉(zhuǎn)速 2） 各軸功率 3） 各軸轉(zhuǎn)矩 功率P/KW 轉(zhuǎn)矩T/(n·m) 轉(zhuǎn)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(shè)計 4.3.1斜齒圓柱齒輪設(shè)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(jī)械設(shè)計]選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)質(zhì)硬度為280HBS；大齒輪的材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)）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(qiáng)度設(shè)計 由設(shè)計公式 （4-1） （1） 確定公式內(nèi)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(jī)械設(shè)計》表10-7選取齒寬系數(shù) 4>由《機(jī)械設(shè)計》表10-6查的材料的彈性影響系數(shù) 5>由《機(jī)械設(shè)計》圖10-21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 6>計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7>由《機(jī)械設(shè)計》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 8>計算接觸疲勞許用應(yīng)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(yīng)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(qiáng)度設(shè)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(dāng)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(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)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(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)??；可滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，因此需按接觸疲勞強(qiáng)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(jié)構(gòu)； 大齒輪大齒輪做成腹板式結(jié)構(gòu)。 4.4換向裝置設(shè)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(diào)質(zhì)及表面淬火處理齒面硬度為48-55HRC。 2>精度為7級 3>初步設(shè)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(dāng)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(qiáng)度較核： 齒根彎曲疲勞強(qiáng)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(yīng)力校正系數(shù)。 按當(dāng)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(qiáng)度。 齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)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(qiáng)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(jié) 本章主要講述了減速裝置、換向裝置、緩沖裝置的設(shè)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(shè)計選擇及三維造型 5.1中間軸的設(shè)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(diào)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(jié)構(gòu)設(shè)計 圖5-1 中間軸結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)選用71807C。 , ; 根據(jù)軸承定位原則，。 ； 根據(jù)減速大齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)選取，； 結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)： 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(nèi)： 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(yīng)力校核軸的強(qiáng)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(qiáng)度， 取,軸的計算應(yīng)力 軸的材料為45鋼調(diào)制處理， 查表15-1知 故所設(shè)計軸滿足要求。 5.2車輪的結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)選取 車輪直徑，厚度，總厚度 為減輕車身重量，設(shè)計車輪為輪輻式結(jié)構(gòu)。具體見圖紙LX-007 圖5-8 車輪三維結(jié)構(gòu)圖 5.3軸4的設(shè)計與校核 圖5-9 軸4結(jié)構(gòu)簡圖 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)選用71806C。 , ; 根據(jù)軸承定位原則，。 ； 根據(jù)換向齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)選取，； 使與該齒輪上的錐齒輪處于軸心線上，結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速(油) nlimy=15000 (r/min) 帶立式座外球面球軸承UCP205 25×36.5×34 三、當(dāng)量動載荷 　　接觸角 a=0 (度) 　　負(fù)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(dāng)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(yù)計壽命為=10000h 驗算結(jié)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(zhuǎn)條件系數(shù) a3 = 1 修正后壽命計算公式： Lna = 240038(10^6 轉(zhuǎn)) 修正后結(jié)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(zhuǎn)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(yīng)力　： [p] =50 MPa 按工作面壓強(qiáng)計算，公式為： 計算應(yīng)力　p =41.853 MPa 校核計算結(jié)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(jìn)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(jìn)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(zhì)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(shè)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(zhì)量計算校核 數(shù)控小車總體質(zhì)量計算 數(shù)量 質(zhì)量(kg) T6轉(zhuǎn)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(jī) 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(zhì)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(jié) 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在校期間十分重要的綜合型實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生全面運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和技能，對實際問題進(jìn)行研究或設(shè)計的綜合訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計旨在檢驗學(xué)生的工作能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)精神，促使學(xué)生學(xué)習(xí)綜合理論知識、實踐技能來解決專業(yè)問題，在設(shè)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(xué)的理論知識得到鞏固，將所學(xué)的知識和技能應(yīng)用到實際當(dāng)中解決問題，同時培養(yǎng)創(chuàng)新意識和精神，使綜合素質(zhì)得到一定的提高。 致 謝 本次設(shè)計是在尊敬的龔中良老師的悉心指導(dǎo)下完成的，老師嚴(yán)瑾的治學(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在此，我首先向?qū)煴硎菊\摯的感謝！本次畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)三年間所學(xué)知識的綜合運用，通過這次設(shè)計把三年所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)課程作了一個總結(jié)和回顧，加深了對理論的理解，能夠掌握機(jī)械設(shè)計的全套思路，為以后的發(fā)展大下了一定的基礎(chǔ)。 在設(shè)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(shè)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(shè)計，在遇到問題，解決問題的過程中，使我對機(jī)械知識有了一個更加深入的了解，對機(jī)械這門學(xué)科有了進(jìn)一步的理解。也使我獨立設(shè)計的能力有了極大的提高。 在課題的設(shè)計中，我得到了老師和同學(xué)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(shè)計過程中遇到不懂得地方，及時與老師，同學(xué)討論，解決難題。同時，感謝大學(xué)四年來各科老師對我的教育，感謝學(xué)院給予的良好學(xué)習(xí)環(huán)境使我避免了很多彎路，感謝中南林業(yè)科技大學(xué)給我提供的良好學(xué)習(xí)平臺。 當(dāng)然，由于我的設(shè)計水平有限，實踐經(jīng)驗不足，在設(shè)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(xiàn) [1] 濮良貴、紀(jì)名剛 ， 機(jī)械設(shè)計（第八版）.高等教育出版社, 2012. 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