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1、毕业设计（论文）可旋转升降轨道车用摆渡车的设计1 可旋转升降轨道车用摆渡车概括1.1 可旋转升降轨道车用摆渡车的设计背景2000年6月1日起，沿海城市和其他土地资源稀缺城市，禁止使用实心黏土砖，代之以新型墙体材料，其中混凝土砌块是目前新型墙体应用最广泛的一种，混凝土砌块成型叠放后，由于小型叉车的震动，使刚成型的砌块破碎或裂纹，造成大量废品；小型叉车人工在地面上拖拉，不仅劳动强度大，小型叉车车轮磨损快，而且20mm厚的混凝土地面在这种情况下只能用3年又需要重新打地平。本课题的可旋转升降轨道车用摆渡车就是解决企业现存这一问题中的一个重要的环节，它的功能是自动，准确地将可旋转升降轨道车由升板机工作位
2、置送至料场各个轨道上，因此本课题旨在通过对已有的摆渡车进行改进设计，达到实现送车到位、对轨准确、运行平稳、与生产环节配套以及提高企业生产效率，降低工人劳动强度的目的。1.2 可旋转升降轨道车用摆渡车的概括可旋转升降轨道车用摆渡车，顾名思义，就是给可旋转升降车配用的摆渡车，用来运送可旋转升降车的。升降轨道车载着刚成型的砖块，要运送到各个储藏的轨道上。在运送中用摆渡车来载旋转升降车，在运送中实现摆渡车的自动控制，变速控制是摆渡车适时的变速，应运行平稳，安全的将旋转升降车规定的轨道。下图是可选装升降轨道车用摆渡车的工作基地图：图1-1 摆渡车工作及地图摆渡车未工作时，在零号轨道上。工作时，可旋转升降
3、轨道车载满砖块后，通过它所在的轨道行走到摆渡车上，摆渡车再根据事实情况，把旋转升降车运送到各个轨道上，摆渡车会在对应的轨道前准确停止，精确对轨，旋转升降车在行走进那个轨道，将砖块安放好。这就是摆渡车的主要工作情况。摆渡车在工作过程中，即运送升降车到各个轨道时，最主要的是要求送车到位、对轨准确、并且运行平稳。送车不到位，或者对轨不准确，可旋转升降车都没法达到轨道送砖块；运行不稳就童谣会像小型叉车的震动，使刚成型的砌块破碎或裂纹，造成大量废品。这就给设计提出了一定的要求。另外，摆渡车的稳速运行速度也有一定的要求，速度不能太慢，太慢虽然影响企业的效率；也不能太快，太快同样易造成砌块破碎或裂纹。那么，
4、最好是在摆渡车启动的时候慢速，启动后改为快速行驶，快要到达轨道时再换成慢速，这样就又经济又平稳。2 摆渡车车架的设计摆渡车的车架选择了用槽钢焊接而成。槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。槽钢主要用于建筑结构、车辆制造和其它工业结构，槽钢还常常和工字钢配合使用。摆渡车的框架结构如下图：图2-1 摆渡车框架图摆渡车是运送将可旋转升降车的，上面必须附有可旋转升降车的轨道，轨道的宽度和旋转升降车的相同，长度和摆渡车的轨道相同。摆渡车需要有电机提供动力，要有减速器改变速度，将电动机的速度转变成小车的速度。摆渡车是用电路控制车的行进、变速、停止。车上安有开关，以及安装开关支架，支架上安
5、有行程开关。综合起来，可估算摆渡车的总体大小：车架28002300mm；车架中间是子车旋转升降车的轨道，轨道长是7202300mm；车架上要安放减速器，电动机等部件，分别在车架和轨道中间用槽钢加固。3 摆渡车行走部分的设计可旋转升降轨道车用摆渡车行走部分包括电动机、减速器、连接的链轮，和车轴车轮等部件。对行走部分设计主要包括：电动机的选择；减速器和链轮传动别的分配；减速器的设计；链轮的设计；车轴车轮的设计。行走部分的在工作情况为：电动机提供动力，由于转速较高，电动机的输出轴和减速器的输入轴由联轴器连接，经二级减速器减速后，减速器的输出轴再由链轮和摆渡车车轴链接，同时也是第三级减速，链轮带动车轴
6、的转动。车轴由轴承和轴承座和车架链接在车架上，车轴转动使摆渡车行进。按照摆渡车行走部分的工作情况分别设计各个部分。3.1 电动机、联轴器的选择3.1.1 电动机的选择选择电动机时要算出车的承重，查出钢与钢的滚动摩擦系数，算的摩擦力，进而的出电动机提供的最小动力，最后由电动机的传递效率的出电动的的功率。每块砖的重量是3.5kg，每层砖的重量是210kg,7层砖的重量是1470kg。砖的总重量小车的重量为2954N，则摆渡车承受的总重量G=17360N，钢与钢的摩擦系数=0.05，压力F=G=17360N，则摩擦力f=173600.05=668N工作机所需功率按下式计算 (3.1)电动机的输出功率
7、按下式计算： (3.2)式中，为电动机轴至滚筒轴之间传动装置的总效率，其值按下式计算： (3.3)电动机所需功率Pd,从电动机到车轴之间总效率为设, , ,分别为链传动的效率。分别为=0.85，=0.85，=0.8则总效率电机所需功率为:型号Y160M-6。功率7.5kW，电动机的转速960r/min。3.1.2 联轴器的选择根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度等，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。具体选择时可考虑以下几点： （1) 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动
8、的传动，可选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。 （2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。 （3）两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如当径向位移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。 （4）联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器此较可靠；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质
9、及强光等比较敏感，而且容易老化。 （5）联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下，应选用装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便，可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器(例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形弹性联轴器等)，由于具有良好的综合能力，广泛适用于一般的中、小功率传动。本次设计中的联轴器是连接电动机车减去气的输入轴，转速较大，选用了GYH3凸缘联轴器。3.2 传动比的分配因为摆渡车母车车轴外径d=200mm，周长C=0.628m。要求摆渡车行进速度V=8米/分，R=12.74r/min，需要的总传动比为，链传动分
10、为3，减速器分为25。3.3 减速器的设计电动机由联轴器直接和减速器的输入轴相连接，减速器的传动比分为25。设计成二级减速器，两级的传动比分别为5.5和 4.57，每级的传动效率约为85%。减速器设计成展开式，这种样式结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。用于载荷比较平稳的场合。并假设预定寿命为10000小时来设计减速器。3.3.1 齿轮材料的选择齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形
11、式和速度。在齿轮的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造时，可采用铸钢。开式低速传动时，可采用灰铸铁或球墨铸铁。低速重载的齿轮易产生齿面塑性变形，轮齿也易折断，宜选用综合性能较好的钢材。高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿面硬度高的材料。摆渡车所用的减速器上的两个齿轮选用了45钢和40Cr材料。另外，大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度
12、比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。3.3.2 齿轮结构的设计对于第一级减速,减速器输入轴直接和电动机相连转速为960r/min，效率为95%.减速器的输入轴的传递功率为5.225kw，由减速器的输入轴和中间传动轴来完成第一级减速。则传递功率 P=5.22500000(kW)传递转矩 T=51.97242 (N.m)齿轮1转速 n1=960 (r/min)传动比 i=5.50017齿轮2转速 n2=174.54 (r/min)有公式计算出: 齿轮1齿数 Z1=
13、20齿轮1分度圆直径 d1=50.05 (mm)齿轮1齿顶高 ha1=2.25000 (mm)齿轮1齿根高 hf1=2.81250 (mm)齿轮1全齿高 h1=5.06250 (mm) 齿轮2齿数 Z2=110齿轮2分度圆直径 d2=253.25000 (mm)齿轮2齿顶高 ha2=2.25000 (mm)齿轮2齿根高 hf2=2.81250 (mm)齿轮2全齿高 h2=5.06250 (mm)模数 m=2.5中心距 A=146.950000 (mm)齿数比 U=5.5图3-1 第一级传动齿轮对于第二级减速,是中间轴和输出轴来完成，输入功率为5.225kw，传递效率为85%，输出功率为4.44
14、kw。则传递转矩 T=242.91028 (N.m)齿轮1转速 n1=174.54 (r/min) 传动比 i=4.56791齿轮2转速 n2=38.21 (r/min) 齿轮1齿数 Z1=28齿轮1分度圆直径 d1=69(mm)齿轮1齿顶高 ha1=2.5 (mm)齿轮1齿根高 hf1=3.125 (mm)齿轮1全齿高 h1=5.625 (mm)齿轮2分度圆直径 d2=328 (mm) 齿轮2齿数 Z2=130齿轮2齿顶高 ha2=2.50000 (mm)齿轮2齿根高 hf2=3.12500 (mm)齿轮2全齿高 h2=5.62500 (mm)模数 m=2.5实际中心距 A=197 (mm)
15、齿数比 U=4.64图3-2 第二级传动齿轮3.3.3 减速器轴的材料的选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素： （1）轴的强度、刚度及耐磨性要求； （2）轴的热处理方法及机加工工艺性的要求； （3）轴的材料来源和经济性等。 轴的常用材料是碳钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。 合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温
