1664-轉(zhuǎn)盤換軌電動平車系統(tǒng)—電動平車設(shè)計,轉(zhuǎn)盤,電動,平車,系統(tǒng),設(shè)計
湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書1目 錄摘要 ......................................................................3ABSTRACT ..................................................................31 引言 ..................................................................41.1 電動平車簡介 .......................................................41.1.1 軌道供電式電動平車 ...........................................41.1.2 蓄電池式 .....................................................42 設(shè)計任務(wù)及確定系統(tǒng)方案 .............................................52.1 設(shè)計內(nèi)容簡介 .......................................................52.2 主要技術(shù)參數(shù) .......................................................52.3 系統(tǒng)方案確定 .......................................................62.3.1 平車動作描述 .................................................62.3.2 平車運動程序設(shè)計 .............................................62.3.3 電氣控制 .....................................................62.3.4 電動平車技術(shù)要求 .............................................83 電動平車機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................93.1 原動機選擇 .........................................................93.1.1 方案比較 ....................................................103.1.2 方案確定 ....................................................103.2 電動平車傳動裝置總體設(shè)計 ..........................................123.2.1 平車車輪設(shè)計 .................................................123.2.2 平車總傳動比 .................................................123.2.3 傳動比的分配 ................................................133.2.4 平車傳動裝置的運動和動力參數(shù) .................................133.3 電動平車傳動機構(gòu)設(shè)計 ...............................................143.3.1 減速器的選擇與計算 ...........................................143.3.2 鏈傳動設(shè)計 ...................................................153.4 電動平車輪軸的設(shè)計 ..................................................173.4.1 主動軸的設(shè)計及校核 ............................................173.4.2 從動軸的機構(gòu)設(shè)計 ..............................................23湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書23.5 滾動軸承的選擇和計算 ...............................................253.5.1 滾動軸承的選擇 ................................................253.5.2 滾動軸承壽命計算及潤滑 ........................................253.6 連接的選擇和計算 ..................................................283.6.1 鍵連接的選擇和計 算 ............................................284 整條生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 .....................................304.1 PLC 選擇 ....................................................304.2 運動分析 .......................................................304.3 四種運動情況分析 ...............................................314.4 輸入點 地址分配 .................................................334.5 輸出點地址分配 .................................................354.6 控制柜 設(shè)計 .....................................................364.7 電 動平 車電氣控制 ...............................................37本章 附錄 .......................................................39總結(jié) .....................................................................64參考文獻(xiàn) .................................................................65附錄 科技文章翻譯 ........................................................67湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書3轉(zhuǎn)盤換軌電動平車系統(tǒng)—電動平車設(shè)計摘要自動生產(chǎn)線轉(zhuǎn)盤換軌電動平車系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)車間，它提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，可根據(jù)廠房空間具體設(shè)計，是許多企業(yè)的首選方案。本書主要介紹了轉(zhuǎn)盤電動平車系統(tǒng)中電動平車的設(shè)計，包括整個系統(tǒng)的簡介、電動平車的整體設(shè)計及電氣控制系統(tǒng)設(shè)計。電動平車傳動機構(gòu)的設(shè)計計算。關(guān)鍵詞：電動平車，傳動機構(gòu)，電動轉(zhuǎn)盤，設(shè)計計算，控制系統(tǒng)設(shè)計。Trolley wheel flat car system —electric flat car design ABSTRACTAutomatic production line for trolley wheel flat car system has been widely used in various production workshop,It improves productivity and lower production costs it can space in accordance with the specific plant design and it's the first choice for many enterprises program.This book introduces the electric wheel flat car flat car electric system design, including brief description of the entire system, electric flat car's overall design and electric Control System design, electric flat car body design。Key words： Electric flat car, transmission, electric wheel, design calculations, control system design.湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書4第一 章 引言在現(xiàn)代廠房、車庫內(nèi)貨物轉(zhuǎn)運過程中，電動平車以其裝卸方便、承載能力強、易操縱而充當(dāng)著重要的角色，電動平車主要有以下形式.1.1.1 軌道供電式電動平車KPJ 系 列 是 卷 筒 供 電 電 動 平 車 ， 以 電 纜 卷 筒 交 流 380V 供 電 。 電 纜 卷 筒 為 磁 滯 耦合 式 ， 確 保 電 纜 受 力 均 勻 不 易 拉 壞 。 交 流 380V 給 平 車 上 YZ 起 重 冶 金 用 電 機 提 供電 力 ， 電 機 拖 動 平 車 運 行 。 平 車 運 行 時 電 纜 卷 筒 自 動 將 電 纜 卷 起 或 放 出 ， 受 卷 線 筒供 電 長 度 影 響 ， 一 般 最 大 運 行 距 離 小 于 200m。KPD 系 列 是 36V 單 相 （ 三 相 ） 低 壓 軌 道 供 電 電 動 平 車 ， 以 軌 道 滑 觸 線 供 電 。 地面 降 壓 變 壓 器 控 制 柜 將 單 相 （ 三 相 ） 交 流 380V 降 壓 至 單 相 （ 三 相 ） 36V， 經(jīng) 軌 道滑 觸 線 饋 送 給 平 車 ， 再 經(jīng) 車 載 升 壓 變 壓 器 升 壓 為 單 相 （ 三 相 ） 交 流 380V。 給 平 車用 單 相 電 容 電 機 提 供 電 力 （ 三 相 時 為 YZ 起 重 冶 金 用 電 機 ） 。 由 于 不 用 電 纜 ， 故 安全 可 靠 、 不 怕 燙 ， 不 怕 砸 ， 不 妨 礙 交 叉 運 輸 ， 易 實 現(xiàn) 遙 控 和 自 動 化 ， 給 廠 區(qū) 運 輸 布置 以 很 大 方 便 。 但 其 軌 道 施 工 要 求 較 高 ， 須 保 證 軌 道 絕 緣 ， 超 過 一 定 的 運 行 距 離 時軌 道 應(yīng) 加 銅 排 補 償 線 。 運 行 距 離 較 長 時 還 必 須 增 加 降 壓 變 壓 器 個 數(shù) 。由 于 KPD 平 車 起 動 時 流 經(jīng) 軌 道 的 起 動 電 流 非 常 大 （ 達(dá) 1000A） ， 此 時 軌 道 末 端有 很 大 的 電 壓 降 ， 造 成 單 相 電 容 電 機 起 動 困 難 ， 故 單 相 KPD 平 車 最 大 載 重 噸 位 為50 噸 ， 載 重 50 噸 以 上 時 采 用 三 相 36V 低 壓 軌 道 供 電 ， YZ 起 重 冶 金 用 電 機 。產(chǎn) 品 KPDZ 既 繼 承 了 KPD 平 車 的 優(yōu) 點 又 避 免 了 原 型 號 起 動 困 難 ， 運 行 距 離 短 的 缺點 。 KPDZ 平 車 以 車 載 整 流 裝 置 將 軌 道 上 的 單 相 （ 或 三 相 ） 交 流 36V 整 流 成 直 流36V， 拖 動 直 流 牽 引 電 機 使 平 車 運 行 ， 直 流 電 機 與 交 流 電 機 相 比 有 不 易 燒 損 ， 起 動 力矩 大 ， 過 載 能 力 強 的 優(yōu) 點 。 即 使 由 于 軌 道 絕 緣 老 化 等 原 因 ， 在 欠 壓 的 工 況 下 仍 能 可靠 工1.1.2 蓄電池式KPX 系 列 是 蓄 電 池 電 動 平 車 ， 以 蓄 電 池 供 電 。 蓄 電 池 給 直 流 牽 引 電 機 提 供 電 力 ，直 流 電 機 拖 動 平 車 運 行 。 直 流 電 機 與 交 流 電 機 相 比 有 不 易 燒 損 ， 起 動 力 矩 大 ， 過 載能 力 強 的 優(yōu) 點 。 運 行 距 離 不 受 限 制 。 它 比 KPJ、 KPD 兩 種 系 列 平 車 具 有 更 大 的 安 全性 能 和 機 動 性 靈 活 性 ， 運 行 距 離 不 受 限 制 ， 對 軌 道 無 絕 緣 要 求 ， 故 施 工 方 便 費 用 低湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書5廉 。平 車 都 可 以 加 裝 工 業(yè) 無 線 遙 控 裝 置 。它比 KPJ、KPD 兩種系列平車具有更大的安全性能和機動性靈活性，能在彎道、道岔上行駛，運行距離不受限制，對軌道無絕緣要求，故施工方便費用低廉。2 設(shè)計任務(wù)書及系統(tǒng)方案2.1 設(shè)計內(nèi)容簡介本課題是應(yīng)某企業(yè)電氣設(shè)備裝配車間的一條自動生產(chǎn)線要求而確定的，本電動平車系統(tǒng)共有 A、B、C、D 四條軌道，兩縱兩橫，電動平車應(yīng)能夠在這四條軌道上自動行駛，換軌通過轉(zhuǎn)盤裝置。電動平車共有十六個工位，只要給出控制指令平車即可自動行駛到指定工位。其示意圖如圖 2-1 所示。湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書62.2 主要技術(shù)參數(shù)軌道長度：兩條 30m，兩條 18.5m；電動平車額定速度 30m/min,功率 2kW，48v 蓄電池供電；轉(zhuǎn)盤設(shè)計轉(zhuǎn)速 0.5r/min,功率 0.75kW，直徑 3200mm 的線速度為 5m/min。2.3 系統(tǒng)方案確定2.3.1 平車動作描述電動平車系統(tǒng)共有 A、B、C、D 四條軌道，通過轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)換。假如電動平車起始位置停在A 軌道上，目的地是 B 軌道，操作順序：圖 2-1 系統(tǒng)簡圖湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書7在電動平車操作面板上的起始位置 A、B、C、D 四個鍵，設(shè)置起始位置為 A；目的地A、B、C、D 四個鍵，設(shè)為 B。①按啟動按鈕；②轉(zhuǎn)盤接通 A 軌道；③電動平車向轉(zhuǎn)盤運動；④電動平車運動至轉(zhuǎn)盤軌道上；⑤鎖緊；⑥轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動接通 B 軌道；⑦電動平車解除鎖緊；⑧電動平車從轉(zhuǎn)盤向 B 軌道運動；⑨按停止鍵平車可停任何位置；不按停止鍵平車在終端限位是停。假如電動平車起始位置，目的地為其他地方，按 1 類似步驟設(shè)置操作。同一軌道上，按電動平車前進(jìn)、后退、停止鍵操作。電動平車及轉(zhuǎn)盤設(shè)點動調(diào)整。電動平車額定速度 30m/min,功率 2kW。1、轉(zhuǎn)盤設(shè)計轉(zhuǎn)速 0.5r/min,功率 0.75kW，直徑 3200mm 的線速度為 5m/min，設(shè)電動機停止時間 4s，則停車后轉(zhuǎn)盤外圓周行程為 。m1670524??2、轉(zhuǎn)盤在 設(shè) 3 個位置；每個位置的傳感器動作狀態(tài)保持連續(xù)，即應(yīng)在平車06預(yù)停車信號后滑行段位置信號保持。2.3.2 平車運行程序設(shè)計方案1、平車從某條線上，人工按鍵設(shè)置起始位置，目的線路，起始后平車按指令從起始位置順序通過轉(zhuǎn)盤，往指定軌道運行。2、按停車鍵，平車可停任意位置；未按停車鍵，平車按設(shè)置程序一直運行至終點限位停車。3、平車上控制電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停，通過遙控信號傳遞操作指令。4、平車的位置方向由地面控制系統(tǒng)布線控制。5、操作按鍵設(shè)平車或地面控制柜上。6、兩臺平車編號區(qū)別，當(dāng)平車運行與另一臺平車距離小于 1～2m 時，由傳感器檢測信號，控制距離減小方向不能運行。2.3.3 電氣控制1、電動平車采用 48V 蓄電池供電，設(shè)二個位置的充電機充電。2、轉(zhuǎn)盤及傳感器采用預(yù)埋線路；控制柜內(nèi)設(shè) PLC 程序控制。3、平車與地面控制柜采用無線遙控器控制。4、可手動調(diào)節(jié)平車及轉(zhuǎn)盤運動。湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書82.3.4 平車技術(shù)要求1.車架的材料機械性能不得低于 Q236-A 或 Q235-A.F 的性能。焊條，焊絲與焊劑應(yīng)以被焊材料相適宜。2.車架焊接的焊縫坡口形式尺寸應(yīng)符合 GB985 和 GB986.3.焊縫不得有裂縫，氣孔和夾雜等缺陷。4.焊縫上的熔渣和兩側(cè)的飛濺物必須清除。圖 2-2 動平車外形圖（圖中 A=2500MM，L=4000MM,B=2000MM,H=530M,C=1435MM）湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書95.車架臺面在 1m 范圍內(nèi)的直線度為 4.0mm。6.鋼板，型材，鑄，鍛件表面除銹應(yīng)達(dá)到 GB8923 中的 St2 級。7.產(chǎn)品出廠前所有外露加工面應(yīng)進(jìn)行防銹處理。3 電動平車設(shè)計由電動平車設(shè)計要求，即運行速度、供電設(shè)備、控制要求及外形總體尺寸，電動平車系統(tǒng)采用電動機驅(qū)動，通過擺線針輪減速器和滾子鏈傳動將運動傳至電動平車驅(qū)動輪軸實現(xiàn)平車的運動，控制部分采用 PLC 電氣控制。3.1 原動機選擇由于供電裝置為 48v 蓄電池，且電動平車所用電機主要起牽引作用，故選用 ZQ 系列直流牽引電機。直流牽引電機比普通直流電機性能更好，能承受頻繁的啟動和劇烈的過負(fù)載沖擊，且允許溫度在 以上，適合在自動生產(chǎn)線上使用。015標(biāo)準(zhǔn)電動機的功率由額定功率表示。所選電動機的額定功率應(yīng)等于或大于工作要求的功率。所需電動機功率為ηwdp=-工作機實際需要的電動機輸出功率，kW；dP-工作機需要的輸入功率，kW；w-為電動機至工作機之間的傳動裝置的總效率。η由設(shè)計要求工作機所需輸入功率為 2kW，即 為 2kW。傳動裝置包括彈性器，減速器，wP鏈傳動，查表分別設(shè)其傳動效率為 ， ， 。 。則總傳動效率9.0=η5.19.02=n835.9021×=n483.ηWdP由于考慮到電動平車整體結(jié)構(gòu)和傳動的緊湊轉(zhuǎn)速較低的電動機為宜，查[3]表 4-13選用 ZQ-4B 電動機。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 3-1 所示額定電壓 v 額定功率 kw 額定電流 A 額定轉(zhuǎn)矩N·m額定轉(zhuǎn)速 /minr湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書1048 3.5 105 35 960表 3-1 電機參數(shù)直流牽引電動機故障電氣主要是電機不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速偏高，轉(zhuǎn)速偏低，電機漏電，火花大，繞組過熱，絕緣電阻低，電機受潮，出現(xiàn)頭電纜線及換向器過熱。機械故障主要是尼龍軸襯發(fā)熱磨軸和失油快，電機振動大，軸承過熱響聲大，電動機內(nèi)有異常響聲等在工作中應(yīng)注意。3.1.1 方案比較 由原動件的選擇，知電動機轉(zhuǎn)速為 960r/min，而電動平車運行轉(zhuǎn)速小于這個值。須在原動件與運行件之間裝減速器，通過減速器將轉(zhuǎn)速減低。而減速器輸出軸與主動輪軸件需要傳動裝置。方案一選用滾子鏈傳動，這種傳動價格便宜，且適用于較復(fù)雜的環(huán)境，采用滴油潤滑潤滑方便，但是其傳動需要較大的空間，且存在噪音。方案二：選用開式齒輪傳動，這種傳動結(jié)構(gòu)緊湊，傳動可靠性高，且噪音小，但由于工作環(huán)境灰塵較多對傳動機構(gòu)影響較大，且不便潤滑。3.1.2 方案確定由于平車外形尺寸要求，且為使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，及考慮到工作環(huán)境多為礦山及某些需要運輸重大物件的場合惡劣換件要求，選用方案一。采用擺線針輪減速器和鏈傳動做為傳動裝置，又考慮到鏈傳動的不均勻性，將鏈傳動設(shè)置在低速級。電動平車穿的方案簡圖如圖1- 電動機；2-聯(lián)軸器；3-擺線針輪減速器；4-小鏈輪；5-鏈條；6-大鏈輪；7主動輪軸；8-主動輪對車身采用鋼架結(jié)構(gòu)（車架）和蓋板組合，車架由空心鋼梁焊接而成，蓋板為鋼板，車架和改版通過焊接連接，車身與輪軸之間通過支座和螺栓連接，車身結(jié)構(gòu)如圖所示。湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書113.2 電動平車傳動裝置總體設(shè)計3.2.1 車輪的設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，車輪直徑 D=500mm，且為軌道車輪組。由于運行要求不是很高且為了降低電動平車制造成本，采用單輪緣式小車車輪,代號為 DL。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書123.2.2 計算總傳動比由電動平車運行速度要求 v=30m/min 和車輪直徑 D=500mm?？捎嬎丬囕嗈D(zhuǎn)速為103019./min5wvnrD????式中，v 為車輪速度，m/min; D 為車輪直徑,mm。則傳動裝置的總傳動比為9605.241.mwni??式中， 為電動機額定轉(zhuǎn)速， ； 為電動平車車輪轉(zhuǎn)速， 。/inrw/minr3.2.3 傳動比的分配由傳動比推薦鏈傳動傳動比在 2-3.5 之間，故選取傳動比為 23 的擺線針輪減速器作為高速級傳動，即傳動比分配為擺線針輪減速器傳動比 123i?滾子鏈傳動傳動比 150.642.185i3.2.4 平車傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速電動機輸出軸 =960dn/mir減速器輸入軸 = =9601n減速器輸出軸 219604.73/iri?平車輸出輪軸 3219n.85n?2、各軸功率電動機輸出功率 .dPkW減速器輸入軸功率 102.15.92.13kW????減速器輸出軸功率 2308平車輸出輪軸功率 3.8.6P3、各軸轉(zhuǎn)矩湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書13電動機輸出軸轉(zhuǎn)矩 2.15950902.916ddPTNmNmn??????減速器輸入軸轉(zhuǎn)矩 12.1..7??減速器輸出軸轉(zhuǎn)矩 2734.7i ??車輸出輪軸轉(zhuǎn)矩 34..850.9650T??運動和動力參數(shù)見表 4-1電動機輸出軸減速器輸入軸減速器輸出軸平車輸出輪軸轉(zhuǎn)速 r/min 960 960 41.739 19.099功率 kW 2.215 2.193 2.083 2.000轉(zhuǎn)矩 Nm?21.919 21.700 474．147 994.570表 4-13.3 電動平車傳動機構(gòu)設(shè)計3.3.1 減速器的選擇a）選擇減速器類型減速器的選擇首先依據(jù)傳動比進(jìn)行選型，由于電動平車車輪轉(zhuǎn)速較低而電動機轉(zhuǎn)速相對較高，故要求減速器能實現(xiàn)較大減速比例。若選用普通圓柱齒輪減速器則需選用三級減速箱，但三級減速箱安裝尺寸較大會使這個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不緊湊?？紤]到工作及結(jié)構(gòu)要求，選用擺線針輪減速器較為合適。擺線針輪減速器，是應(yīng)用行星傳動原理，采用擺線針輪嚙合，行星輪齒廓為變幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線，中心線齒廓為圓形。具有傳動比大、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、故障少、壽命長、運轉(zhuǎn)可靠平穩(wěn)、噪聲低、拆裝方便、容易維修、過載能力強、慣性力矩小等特點?？蓱?yīng)用于礦山、冶金、起重、運輸?shù)刃袠I(yè)。工作條件：輸入軸轉(zhuǎn)速 1500；工作環(huán)境溫度-15～40℃；可正反雙向運轉(zhuǎn)。b)減速器選型計算1、傳動比為 23湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書142、計算功率kwKPRAZc 25.1.53=×=式中，查表 4-1 知工作機功率=2.193kW， 為選用系數(shù)由[4]表 6.72 和表 6.73AK取 ； 為可靠度系數(shù)，查[4]表 6.54 取 =1.25。2.1=AKR R3、計算輸出轉(zhuǎn)矩=572.309N.mACniPT8.9η751?式中， 為減速器輸入功率 ; 為減速器傳動比； 為減速器效率； 為減速1PkWi 1?1n器輸入轉(zhuǎn)矩?？紤]到計算功率和計算輸出轉(zhuǎn)矩，查[4]表 6.66 和表 6.69 得:5 號機型，傳動比為23 的輸入功率為 5.5 ，輸出許用轉(zhuǎn)矩為 740.5 。則 5 號機型滿足要求。故選kNm?用 ZWD3.5-5A-23 型擺線針輪減速器。3.3.2 鏈傳動設(shè)計a) 滾子鏈傳動設(shè)計計算1) 選小鏈輪齒數(shù)取 =181z大鏈輪齒數(shù) = =2.185×18=39.33 取 392i2）實際傳動比= = =2.167i21z8393）鏈輪轉(zhuǎn)速小鏈輪轉(zhuǎn)速 =41.739r∕min1n大鏈輪轉(zhuǎn)速 = = =19.261r∕min2i67.3944）修正功率 = =3.385kwZAcaKP42.1×式中由查表 9-7，工況系數(shù) =1.1， 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)， =1.42A ZK5) 鏈條節(jié)距 由修正功率 =3.385kW 和小鏈輪轉(zhuǎn)速 =41.739r∕minpc 1n查表 9-11 上選得節(jié)距 p 為 24A-1 查表 9-1 的節(jié)距 p=38.1mm。6）初定中心距 因為結(jié)構(gòu)上未限定，取 =（30-50p）=1143-1905mm0a0a湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書15取 =12000a7） 鏈長節(jié)數(shù) L16.0π2-210=+=zzpP取 =100 節(jié)OX8）理論中心距 a查機械設(shè)計 9-7 得 =0.24891f= P[2 -（ ）]=0.2489 38.1 [2 100-(18+39)} 1356mm01fPL2z+×≈9）鏈速 vm／s48.0160379.461 ≈×pzn10）有效圓周力 F48.20==vPe11）鏈輪水平布置時壓軸力系數(shù) 15.FPK則壓軸力 =1.15 4340=4991NPF≈e×12）鏈條潤滑方式的選定根據(jù)鏈號 24A-1 和鏈條速度 =0.48 m／s，由[1]圖 14.2-4 選用潤滑范圍即用油v壺潤滑。13）鏈條標(biāo)記根據(jù)設(shè)計計算結(jié)果，采用單排 24A-1 滾子鏈，節(jié)距為 38.1 節(jié)數(shù)為 100 節(jié)，其標(biāo)記為：24A-1×100 GB／T1243-1997b)滾子鏈的靜強度計算由[1]式 14.2-1 ≥[n]=852.47043126.4=+×=fCAFKQn可知滾子鏈的靜強度滿足要求。式中 n－靜強度安全系數(shù)；湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書16Q－鏈條極限拉伸載荷（N） ，查[1]表 14.2-4 為 86.7kN；－工況系數(shù)，查[1]表 14.2-4 為 1.0；AK－離心力引起的拉力，由于鏈速小于 4m／s，可忽略不計；cF－懸垂拉力， =742.52f -2-21093.78.01×=×qaKFff由[1]圖 14.2-6 得， =20， 由[1]表 14.2-9 得，滾子鏈每米質(zhì)量f， [n] －許用安全系數(shù)，取 8-1.83mkgq=3.4 電動平車輪軸的設(shè)計3.4.1 主動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計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)計時，必須針對不同情況進(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。軸的校核計算應(yīng)根據(jù)軸的受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并選取其適合的許用應(yīng)力，主動輪軸結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書17a) 主動輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主動輪軸上安裝有主動論組和大鏈輪，及有用于與車架連接的支座。與支座的連接為軸承連接，軸與主動輪組以及大鏈輪的連接為鍵連接，且大鏈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?？紤]到以上因素，設(shè)計主動輪軸結(jié)構(gòu)如圖所示。主動輪軸上 ab 段和 hi 段裝圓錐滾子軸承和軸套，由于選用的軸承的寬度為61.5mm，內(nèi)徑為 120mm，設(shè)計軸套長度為 81mm，故 ab 段和 hi 段長度為 141.5mm，直徑為 120mm；又軸與滾動軸承配合為過渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。bc 段和 gh 段裝主動輪組，由 6.1 車輪的設(shè)計知車輪軸徑為 130mm，車輪厚度為 130mm，故 bc 段長度為 130mm，直徑為 130mm；由車輪和軸的配合為間隙很小的配合，故采用 H7/h6 配合。由于 ab 段和 bc 段直徑已定故 b 初軸肩高度為 5mm，又車輪右端需要軸向定位，故在 c 處設(shè)計高度為 8mm 的軸肩，同理 h 處和 g 處分別設(shè)有 5mm 和 8mm 的軸肩。軸上 ef 段裝配大鏈輪及鏈輪擋盤，因為擋盤需用螺釘軸向定位，故需在軸上開設(shè)螺紋孔，為以免減小軸的強度需在軸上 ef 段設(shè)計軸肩。綜合考慮軸的強度和鏈輪結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計 ef 段直徑為 186mm；又由于鏈輪及鏈輪擋盤寬度要求，設(shè)計 ef段長度為 73mm，且根據(jù)鏈輪擋盤與軸的安裝尺寸在距離 f 處 10mm 處開設(shè)兩個對稱的 m6 的螺紋孔；鏈輪和軸之間的配合為間隙很小的滑動配合，故才 H7/h9 的配合要求。軸上 de 段處設(shè)置軸肩以用于鏈輪左側(cè)的軸向定位，由于鏈輪沒有軸向力，故此處軸肩高度和寬度均不用很大，分別取 30mm 和 20mm。為了使軸與車架安裝合理，故需約束軸的總長為 1940mm；為了滿足大鏈輪和相應(yīng)小鏈輪的位置要求，滿足鏈傳動的要求，需設(shè)計 di 段長度為 684mm。至此已經(jīng)初步確定了軸的各段的直徑和長度。軸上零件的周向定位，采用鍵連接，實現(xiàn)軸上零件的周向定位和運動及動力的傳遞。bc 段和 gh 段采用圓頭平鍵連接，根據(jù) bc 段直徑由[7]表 6-1 查得平鍵截面b×h=32mm×18mm，鍵槽用銑削刀加工，長度為 100mm。鏈輪的周向定位和動力傳遞也是通過平鍵實現(xiàn)的，此處采用平頭鍵連接，同樣根據(jù)此段軸徑由[7]表 6-1 查得平鍵截面 b×h=32mm×18mm，鍵長為 28mm。鏈輪擋盤的周向采用螺釘定位，用m6 的螺釘擰在軸與擋盤之間定位。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的。在軸的端頭處加工 2×45°的倒角。b) 主動輪軸的校核湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書18初步校核軸的最小直徑，由[7]式（15-2）估算最小直徑。選取軸的材料為 45剛，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)簡明機械手冊表 1.6 得 A=118mm83.5209.18330min ==mPAd式中， 分別為軸的額定功率和轉(zhuǎn)速，其值由表 4-1 查得。3,由 6.2.1.2 設(shè)計的軸的結(jié)構(gòu)可知軸的最小直徑滿足要求，現(xiàn)在對軸進(jìn)行精確校核。軸的計算簡圖和彎矩圖如圖 6-3 所示。計算圖中各力—鏈輪的壓軸力，由 5.2 滾子鏈的計算中得 =4282N；F FT—專遞的轉(zhuǎn)矩，由表 4-1 查得 T=994.57 ；mN.—車及載重對軸的壓力，當(dāng)載重為 30t 自重為 6t 時，1=（30+6）×1000×10× =9× ；F1440N—車輪對軸的支撐力跟 相等；1F—左輪水平向支反力，1HNF324.045=×==F- =4991-1404.324=3586.676N2H1湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書19根據(jù)圖 6-3 中受力情況，做出軸的彎矩圖和扭矩圖如圖 6-4 所示：a 水平面受力分析圖c 彎矩圖圖 6-4 主動輪軸的彎矩圖和扭矩圖湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書20由圖 6-2 和圖 6-4 可知，d 截面為危險截面，算出 d 截面的總彎矩和扭矩： N.m 159608156022???MT=994570N.mm按彎扭組合成應(yīng)力校核軸的強度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)[7]式（15-5）及上面所算的 d 截面的彎矩和扭矩，以及軸運動時需正反轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，取 =1，軸的計算應(yīng)力α=51.4M 3222146.0)9570(59)(×+=+WaTMcaδ aP前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由[7]表 15-1 查得 。因此[]aM601-=δ，故安全。[]1-
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