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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 湘潭大学 兴湘学院 毕业论文 题 目： 转盘换轨电动平车系统的设计 电动转盘的设计 专 业： 机械设计制造及自动化 学 号： 2006183923 姓 名： 晏力争 指导教师： 陈格平 完成日期： 2010 湘潭大学 兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 转盘换轨电动平车系统的设计 电动转盘的设计 专 业： 机械设计制造及自动化 学 号： 2006183923 姓 名： 晏力争 指导教师： 陈格平 完成日期： 2010 1 目 录 摘要 . 3 . 3 1 引言 . 4 动平车简介 . 4 道供电式电动平车 . 4 电池式 . 4 2 设计任务及确定系统方案 . 5 计内容简介 . 5 要技术参数 . 5 统方案确定 . 6 车动作描述 . 6 车运动程序设计 . 6 气控制 . 6 动平车技术要求 . 8 3 电动平车机械结构设计 . 9 动机选择 . 9 案比较 . 10 案确定 . 10 动平车传动装置总体设计 . 12 车车轮设计 . 12 车总传动比 . 12 动比的分配 . 13 车传动装置的运动和动力参数 . 13 动平车传动机构设计 . 14 速器的选择与计算 . 14 传动设计 . 15 动平车轮轴的设计 . 17 动轴的设计及校核 . 17 动轴的机构设计 . 23 动轴承的选择和计算 . 25 动轴承的选择 . 25 2 动轴承寿命计算及润滑 . 25 连接的选择和计算 . 28 连接的选择和计算 . 28 4 整条生产线电气控制系统的设计 . 30 择 . 30 动分析 . 30 种运动情况分析 . 31 入点地址分配 . 33 出点地址分配 . 35 制柜设计 . 36 动平车电气控制 . 37 本章 附录 . 39 总结 . 64 参考文献 . 65 附录 科技文章翻译 . 67 3 转盘换轨电动平车系统 电动平车设计 摘要 自动生产线转盘换轨电动平车系统已被广泛应用于各种生产车间，它提高了生产效率，降低了生产成本，可根据厂房空间具体设计，是许多企业的首 选方案。 本书主要介绍了转盘电动平车系统中电动平车的设计，包括整个系统的简介、电动平车的整体设计及电气控制系统设计。电动平车传动机构的设计计算。 关键词：电动平车，传动机构，电动转盘，设计计算，控制系统设计。 in t it in its of s 第一 章 引言 4 在现代厂房、车库内货物转运过程中，电动平车以其装卸方便、承载能力强、易操纵而充当着重要的角色，电动平车主要有以下形式 . 道供电式电动平车 列是卷筒供电电动平车，以电缆卷筒交流 380V 供电。电缆卷筒为磁滞耦合式，确保电缆受力均匀不易拉坏。交流 380V 给平车上 重冶金用电机提供电力，电机拖动平车运行。平车运行时电缆卷筒自动将电缆卷起或放出，受卷线筒供电长度影响，一般最大运行距离小于 200m。 列是 36V 单相（三相）低压轨道供电电动平车，以轨道滑触线供电。地面降压变压器控制柜将单相（三相）交流 380V 降压至单相（三相） 36V，经轨道滑触线馈送给平车，再经车载升压变压器升压为单相（三相）交流 380V。给平车用单相电容电机提供电力（三相时为 重冶金用电机）。由于不用电缆，故安全可靠、不怕烫，不怕砸，不妨碍交叉运输，易实现遥控和自动化，给厂区运输布置以很大方便。但其轨道施工要求较高，须保证轨道绝缘，超过一定的运行距离时轨道应加铜排补偿线。运行距离较长时还必须增加降压变压器个数 。 由于 车起动时流经轨道的起动电流非常大（达 1000A），此时轨道末端有很大的电压降，造成单相电容电机起动困难，故单相 车最大载重吨位为50 吨，载重 50 吨以上时采用三相 36V 低压轨道供电， 重冶金用电机 。 产品 继承了 车的优点又避免了原型号起动困难，运行距离短的缺点。 车以车载整流装置将轨道上的单相（或三相）交流 36V 整流成直流 36V，拖动直流牵引电机使平车运行，直流电机与交流电机相比有不易烧损，起动力矩大，过载能力强的优点。即使由于轨道绝缘老化等原因，在 欠压的工况下仍能可靠工 湘潭大学 兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 转盘换轨电动平车系统 的设计 电动转盘的设计 学号： 2006183923 姓名： 晏力争 专业： 机械设计制造及自动化 指导教师： 陈格平 系主任： 周友 行 一、主要内容及基本要求 设计内容：本课题主要是应某企业电气设备装配车间的一条自动生产线要求而确定的电动平车系统共有 A、 B、 C、 D 四条轨道，两纵两横，电动平车应能够在这四条轨道上自动行驶，换轨通过转盘装置。电动平车共有十六个工位，只要给出控制，指令平车即可自动行驶 到指定工位。根据任务的分配主要完成转盘装置的设计，以及电动转盘的程序设计，并且考虑电动平车轨道的铺设。 技术参数：电动转盘的主要技术参数为 :转速为 率 盘直径为3200道的技术参数为：两条轨道的长度为 30m。 基本要求：独立完成设计内容，提交一份按照标准格式编制的设计计算说明书，不少于50 页，里面包含英文摘要及一篇与设计相关的不少于 3000 个英文词汇的翻译资料。另外要提供转盘的总转配图，轨道安装图及其重要零部件的零件图，图纸工作量不少于 2张 0 型图。 二、重点研究的问题 电动转 盘传动方案的设计以及轨道铺设方案的设计。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 查阅资料、调研 一到三周 2 开题报告、制订设计方案 四到五周 3 进行设计并画出装配图 六到十周 4 写出说明书初稿并画出相关的零件图 十到十三周 5 修改和完善说明书以及转配图与零件图 十四到十五周 6 答辩 2009 年 6 月 四、应收集的资料及主要参考文献 设计参考资料 : 1. 电力拖动系统 2. 电动车辆工作原理 3. 电力机车轨道安装技术 4. 机电传动控制 5. 新编实用电工手册 6. 电气控制与 制技术 7. 机械设计手册 8. 机械零件设计手册等 湘潭大学 兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2006183923 姓名 晏力争 专业 机械设计制造及自动化 毕业 论文（设计）题目： 转盘换轨电动平车系统的设计 电动转盘的设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 生产、科研、 社会 等实际 相 结合 。 能力 、综合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸 是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 评阅人： 2010年 6月 日 目录 摘 要 第一章 引言 . 1 1 转盘自动生产线简介 . 1 2 电动转盘简介 . . 1 第二章 电动转盘车设计 . 2 1 电动转盘机械设计 . 2 1传动方案设计 .,. 2 一 传动方案简介 . 2 二 传动方案比较及选择 . 3 1减速机的选择 . 5 一 减速机的选择 . 5 二 摆线针轮减速器原理 . 6 三 摆线针轮行星减速器使用和特点 . 6 四 传动系统各轴的转速功率和转矩计算 . 7 1设计过程中的相关计算 . 9 一 齿轮的设计 . . 9 二 轴的设计和校核 . 14 1） 齿轮 轴 的设计和校核 . 14 2） 中心轴的设计和校核 . 18 三 轴承的寿命计算 . 22 1） 安装的齿轮轴上的圆锥棍子轴承的寿命计算 . 23 2） 中心轴上的圆锥滚子轴承的寿命计算 . 24 2 电动转盘电器控制设计 . 27 2电动转盘程序设计 . 27 一 地址分配 27 二 梯形图 27 三 功能图 29 第三章 轨道的选择和安装 30 1 轨道的选择 . 30 2 轨道的安装 . 30 第 四 章 准确对轨 . 32 1 电磁制动器的简介 . 32 2 电磁制动器的选择 . 33 参考文献 : . . 34 附录 ： . 35 毕 业 设 计 说 明 书 1 总结： . 35 中 文资料 . 36 英 文翻译 . . 40 电动转盘的设计 摘 要 : 转盘换轨平车系统是工厂车间的一条自动化生产线，通过转盘的换轨作用，实现平车在不同方向轨道上的自动行驶，从而提高工厂的自动化的程度。本文 从传动方案选择到相关部件的设计与校核， 较为详细地介绍了电动转盘的设计过程。 关 键 词 : 转盘换轨平车系统 电动转盘 设计 is an in to in of In a of 业 设 计 说 明 书 1 第 一 章 引言 1 转盘自动生产线 转盘自动生产线是由 电动平车在轨道上运动通过自动转盘换轨的全自动自动生产线。 转盘换轨电动平车系统是一种全自动化送料系统，利用先进的电气控制技术来控制系统 16 工位的送料，与传统的系统相比，本系统通过用先进的电气控制来控制平车和转盘的运行，有很多传统控制系统无法比拟的优越性能，如具有结构紧凑、断电自锁、响应速度快、控制精度高、噪声低、不产生电磁干扰等突出优点。 2 电动转盘车 在工厂实际中，往往存在着几条不平行轨道之间的连接，这时可以使用电动转盘来达到换向的目的，电动转 盘也是本次设计所要设计的内容。 图 毕 业 设 计 说 明 书 2 第 二 章 电动转盘车设计 1 电动转盘机械设计 1动方案 设计 一 传动方案简介 方案一： 从电机输出的转动首先通过一个减速器减速，再通过一对锥齿轮传动的换向作用改变运动的方向，最后通过一对圆柱齿轮啮合运动来带动转盘的转动，达到预期的目的。 图 案一的示意图 方案二： 选用一个电机直连的卧式减速机作为动力的输入端，再通过一对锥齿轮的啮合运动转换从减速机中输出的速度的方向，并且带动转盘转动。其运动示意图如图 所示 . 方案 三： 选用一个电机直连的立式减速机作为动力的输入端，再通过一对直齿轮的啮合运动带动转盘的转动，其运动示意图如图所示。 毕 业 设 计 说 明 书 3 图 案二的示意图 图 案三的示意图 二 传动方案的比较 及选择 从上面的方案中可以看到在方案一中要通过两级齿轮的传动，是结构变得复杂，同时影响传动的准确性。在方案二中虽然只有一级齿轮的传动，提高了传动的精度，但是卧式减速机需要水平布置，受转盘直径大小以及减速机本身尺寸的限制使得该方案较难实现。方案三中具备了方案 二的 优 点，传动精度较高，同时由于在垂直方向上并没有限毕 业 设 计 说 明 书 4 制，可以克服方案二实现中存在的困难。 经过以上的讨论，最终选择方案三作为本次设计的传动方案。 毕 业 设 计 说 明 书 5 1 减速机的选择 一 减速机的选择 考虑到 摆线针轮行星减速器的性价比和相关使用特点，我们决定选用选用电机直连式摆线针轮行星减速器 已知条件 : 工作时间：每日八小时 由于转盘的转速为 0.5 r/圆柱齿轮单级传动比为 38，所以减速机的低 速轴转速为 1.5 r/12 r/ 转盘实际所需的功率 P=速机的效率按 算，直齿齿轮效率按 算，所以减速机输出轴所输出的功率应该大于 电动机频率为 50 输出轴的联接方式为联轴器，没有轴向力。 选型： 根据已知条件，选用电机的额定功率为 阅机械设计手册决定选用摆线针轮减速机 相关的功能系数如下表所示 表 速器相关参数 机型号 输出转速电机功率（ 输出转矩（ ） 传动比 2 1 1 1810 473（ 43 11） 毕 业 设 计 说 明 书 6 减速机的外形和安装尺寸如下所示： 表 E P 2D 3D 4D n d K D e t h 285 99 20 4 340 310 270 6 11 217 60 80 53 64 195 503 因为所选减速器输出轴的转速为 3 2 所以分配给齿轮幅的传动比为 i= 二 摆线针轮减速器原理 摆线 针轮行星减速器全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部 分、输出部分。 在输入轴上装有一个错位 180的双偏心套，在偏心套上装有两个滚柱轴承，形成个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的 滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿轮相啮合，以组成少齿差内啮合减速机构，（为了减少摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套）。 当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廊曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制之故，摆线轮的运动成为即有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向上转过一个齿差从而得到减速，再借助 W 输出机 构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转 三 摆线针轮行星减速器使用和特点 1：摆线针轮行星减速器的使用范围 摆线针轮减速机是依照少齿差行星传动原理，摆线针齿啮合实现减速的一种机械，该机分卧室，立式，双轴型和直联接等装配方式，是冶金，矿山，建筑，化工，纺织，轻工等行业的首选设备。 2：摆线针轮减速器的主要特点： a,减速器比大，效率高：一级传动减速机比为 级组合可达数万，且针齿啮合系套式滚动摩擦，齿合表面无相 滑动，故一级减速效率达 94% b,运转平衡，噪音低：在运转中同时接触的齿数较多，重合度大，运转平衡，过载能力强，振动和噪音低，各种规格的机型噪音在 85毕 业 设 计 说 明 书 7 c,使用可靠，寿命长：因主要零件是采用高碳合金钢处理（ 在精磨而成，且摆线齿与针齿套合传递至针齿形成滚动摩擦时，摩擦系数小，使啮合区无相对滑动，磨损极小。所以经久耐用。 b,结构紧凑，体积小：与同功率的其它减速机比，重量体积小 1/3 以上由于行星传动，输入轴和输出轴在同一轴线上，以获得尽可能小的尺寸。 四 传动系统各轴的转速 、 功率和转矩计算 表 齿轮 联轴器 减速器 传动效率 减速机输出轴 转速 0n =3.2 r/ 功率 0P =矩 0T = 齿轮轴 转速 1n =率 1P =W 转矩 1T =2925 中心轴 转速 2n =0.5 r/率 2P =W 转矩 2T = 毕 业 设 计 说 明 书 8 表 上的相关参数 转速功率 (转矩 减速机输出轴 轮轴 925 中心轴 毕 业 设 计 说 明 书 9 1设计过程中的相关计算 一 齿轮的设计 1 选定齿轮的精度等级，材料及齿数 1） 电动转盘为一般的工作机器，速度不高，故选用 7级精度 2） 材料选择。 由 机械设计 表 100质 )，硬度为280齿轮材料为 45钢（调质）小齿轮齿数4，大齿轮齿数4=54 度设计 由设计计算公式 212 进行计算 (1)确定公式内的各计算数值 1) 试选载荷系数 2) 计算小齿轮传递的转矩。 1T = 5 5 =)由 机械设计 表 10)由 机械设计 表 10Z =2 5)由 机械设计 图 10=600大齿轮的接触疲劳强度极限 =5506)由 机械设计 式 10 1N =601nj 60 1 8 300 10=810 2N = 710 7)由 机械设计 图 102 业 设 计 说 明 书 10 8）计算接触疲劳许用应力。 取失效率为 1%，安全系数 S=1，由 机械设计式 （ 10 1H = 1 s =690H = SK 2 =7152)计算 1)代入 H中较小的值 . 1 9 0 0 0 =197)V 0V = 1160 1000=3)b b=d 1) 11高 ). 计算载荷系数 . 毕 业 设 计 说 明 书 11 根据 0V = 7级 精度， 机械设计 图 10直齿轮 , 由 机械设计 表 10K =1 由 机械设计 表 10级精度，齿轮相对支承非对称布置时， = 机械设计 图 10k =荷系数 K= )机械设计 式 (10 1d =3 ). 计算模数 m。 m=11. 按齿根弯曲强度设计 由 机械设计 式 (10弯曲强度的设计公式为 m 1312F a Y ) 公式内的计算数值 1) 机械设计 图 10=500齿毕 业 设 计 说 明 书 12 轮的弯曲强度极限 2=380 2) 机械设计 图 10) 取安全系数 S=由机械设计 式 (10 1F = 11F = 22) . 计算载荷系数 K K= A V F K K=) . 查齿形系数 . 由 机械设计 表 10 1 2) . 查取应力校正系数 由 机械设计 表 10 1 27) . 计算大 ,小齿轮的a 并加以比较 111a =22a =齿轮的数值大一些 (2) . 设计计算 毕 业 设 计 说 明 书 13 m 比计算的结果，齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根疲劳强度计算的模数，于齿轮模数 m 的主要取决于弯曲强度所决定的承载能力。齿面疲劳强度所决定的承载能力 ,仅与齿轮直径 (即模数与齿数的乘积 )有关，m=10触强度算得的分度圆直径 1d =Z = 14 大齿轮齿数 2Z =1Z =154 这样计算出的齿轮传动，满足了齿面接触疲劳强度 ,又满足了齿根弯曲疲劳强度，做到结构紧凑，避免浪费。 4. 几何尺寸计算 (1)计算分度圆直径 1d =m 1Z =1540d =m 2Z =2402)计算中心距 a= 1228903)计算齿轮宽度 b=d 1d=120 2B =120 1B =115 业 设 计 说 明 书 14 表 轮的参数 齿数 模数 (齿宽 (分度圆直径(大齿轮 154 10 120 1540 小齿轮 24 10 115 240 5齿轮的结构设计 根据机械设计的有关理论，对于圆柱齿轮，若齿根到键槽底部的距离 e 2 应该与轴做成一体叫做齿轮轴。对于小齿轮， m=10，故将小齿轮做成齿轮轴的形式，对于小齿轮的结构设计将在轴的有关设计中讨论。 大齿轮的分度圆直径较大，可以做成腹板式的结构，并在腹板上开孔以减轻齿轮的重量，根据机械设计手册中的有关理论和公式，设计出齿轮的结构，具体的数据见大齿轮的零件图中的标 注。 二 轴的设计和较核 通过以上的计算可知轴的转速，功率和转矩等相关数据如下表所示： 表 轴上的相关参数 转速（ 功率（ 转矩（ ） 齿轮轴 3 2 0 98 2925 中心轴 0 5 0 96 齿轮轴的设计与校核 毕 业 设 计 说 明 书 15 1） 初步确定轴的最小直径 先按机械设计中式（ 15步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理。根据机械设计中表 15取 0A =112，于是得 130 1PA 出轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径，为了使所选轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩 T ，考虑到转矩的变化很小，故取 所以，按照计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件，同时 考虑减速成器的输出轴的直径为 60机械设计手册，选用 公称转矩为 3150。半联轴器的孔径 d=70 取 1d =70联轴器的长度为 L=104时选取与减速器输出轴联接的半联轴器的型号，长度为 L=104记为 1160 10470 1045843 2） . 轴的结构设计 . 拟定轴上的零件的装配方案如下图所示 : 图 轮轴上的转配方案 . 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 毕 业 设 计 说 明 书 16 I为了满足半联轴器的轴向定位要求，在 1d 轴段的右侧需制出一轴肩，故取2d =80联轴器与轴配合的毂孔长 104选取 1d 轴段的长度 1L =80。 初步选择滚动轴承。 因轴承时受有径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。参照工 作要求及 2d =80轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组的单列圆锥滚子轴承 30216，其尺寸为 d D T=80 140 选取 2L =56 轴承的上端采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得 30216 型轴承的定位轴肩的高度 h=5此，取 3d =90步选取 3L =30 因为要将齿轮做成齿轮轴的形式，齿轮的分度圆直径为 240了使轴的直径不至于有太大的变化，设置了 4d 轴段，取 4d =160度 4L =15 5d 轴段为齿轮轴段，已知齿轮的分度圆直径为 240宽为 115取 4L =115 V 取 5d =160度 5L =15 轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。按 1d =70机械设计手册得平键面 b h=20 12,长度为 70联轴器与轴的配合为 76滚动轴承的周向定位 是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 取轴端面的倒角为 2 45。 3） . 求轴上的载荷 求作用在齿轮上的力 已经齿轮的分度圆直径为 d=m z=240 2 2925240=24375 N 毕 业 设 计 说 明 书 17 N N 圆周力 径向力 轴向力 方向如下图所示： 图 轴所受的载荷是从轴上的零件上传来的，。计算时，常将轴上的分布载荷化为集中的力，其作用点取为载荷分布段的中点。因此根据轴的结构简图画出中心轴所受载荷的计算简图。从机械设计手册中查得中查得 于轴承 30336， a=此作为简到梁的轴的支承距 2L 3L =63108 从轴的结构简图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 将计算出的截面 M ， 4). 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受的最在弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）强毕 业 设 计 说 明 书 18 度。根据式（ 15上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转应力脉动 循环，取轴的计算应力 = 221=面已经确定了轴的材料为 45钢，调质处理，由表 15 =60 因此 1 。 故齿轮轴是安全的 。 表 载荷 水平面 垂直面 支反力 F 1 539369N 2 75251N 弯矩 M 总弯矩 1M = 扭矩 T T=2925000N 2 中心轴的设计与校核 1） 先按机械设计中式（ 15步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据机械设计中表 15 0A =112，于是得 130 1PA 轴的最小直径为 1d =180） 毕 业 设 计 说 明 书 19 I考虑到中心轴的主要作用是与工作台边接，以保证工作台的径向旋转精度，并承受径向力和颠覆力矩。因此要将轴径设计得尽量大一些，所以选择 2d =240 初步选择滚动轴承。 因轴承时受有径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。对于 2d 轴段，参照工作要求及 2d =240轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组的单列 圆锥滚子轴承 32048，其尺寸为 d D T=240 360 76，故选取2L =240于 1d 轴段，参照工作要求及 1d =180轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组的单列圆锥滚子轴承 30336，其尺寸为 d D T=180 380 83，故选取 1L =310 图 心轴的装配方案 3d 轴段为安装齿轮的轴段， 齿轮的分度圆直径为 1540了使得齿轮的传动更加平衡，同时参考齿轮设计的相关理论，初步选取 3d =340轮的齿宽为 120时考虑到齿轮是轴向布置要有轴向的紧固装置，所以初步选取 3L =200 毕 业 设 计 说 明 书 20 取 4d =4004L =50 V 5d 轴段的主要作用就是通过螺栓与转盘紧固在一起，从而保证转盘的径向旋转精度，并承受径向分力和颠覆力矩，所以初步选取 5d =800度 5L =50 6d 段的主要作用是保证中心轴与转盘连接的准确性，所以初步选取 6d =500 长度 6L =120 图 中心上的相关尺寸 3） . 求轴上的载荷 求作用在齿轮上的力 由齿轮轴的校核过程中我们知道： 毕 业 设 计 说 明 书 21 24375 N N N 轴所受的载荷是从轴上的零件上传来的，。计算时，常将轴上的分布载荷化为集中的力，其作用点取为载荷分布段的中点。因此根据轴的结构简图画出中心轴所受载荷的计算简图。从机械设计手册中查得中查得 于轴承 30336， a=于轴承 32048， a=此作为简到梁的轴的支承距 2L 3L =200230 从轴的结构简图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 将计算出的截面 M ， 表 中心轴上的受力参数 载荷 水平面 垂直面 支反力 F 1 63368N 2 70139N 弯矩 M 2331970N 3720779N 总弯矩 1M =4391159N 扭矩 T T=18343600N 4). 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受的最在弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）强度。根据式（ 15上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转应力脉动循环，取轴的计算应力 = 221=面已经确定了轴的材料为 45钢，调质处理，由表 15 =60 因此 毕 业 设 计 说 明 书 22 1 。 故中心轴是安全的 . 三 轴承的寿命计算 1 安装 在齿轮轴上的圆锥滚子轴承的寿命计算 查机械设计手册可知道圆锥滚子轴承 30216 的基本额定动载荷160本额定静载荷 0C =212 1） . 求两轴承受到的径向载荷 1 2将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系（如下图所示）。在轴的设计与校核的过程中我们已经得出相应力的数值： 1 2 1 539369N 2 75251N 所以 12211N V N =22N V N =）求两轴承的计算轴向力 对于圆锥滚子轴承，按表机械设计表 13承的派生轴向力 2 中 3 值）。由机械设计手册查得圆锥滚子 轴承 30216的 Y= 因为 ,所以 Y=以 12N 2222062 N 由机械设计手册查得 45 钢的密度为 785 g/ 3 毕 业 设 计 说 明 书 23 所以轴承所承受的外加轴受载荷为10 N=5024 N 因为1 2dF以轴承 1“放松”的状态，只承受其本身的派生轴向力1 1N 而被“压紧”的轴承 2的总轴向力为 2dF 3). 求轴承当量动载荷 1P 和 2P 因为 112表 13轴 承 1 1X =1 1Y =0 轴承 2 2X = 2Y =轴承运转中有中等冲击载荷 ,按表 13 1P = 11 11 =N 2P = 22 22 = N 4). 验算轴承寿命 因为 1P 2P ，所以按照轴承 1的受力大小验算 61060n 1=h 2 中心轴上的圆锥滚子轴承的寿命计算 查机械设计手册可知道圆锥滚子轴承 30336 的基本额定动载荷1090本额定静载荷 0C =1500KN,e=Y=. 圆锥滚子轴承 32048毕 业 设 计 说 明 书 24 的基本额定动载荷 920本额定静载荷 0C =1730KN,e=Y= 1） . 求两轴承受到的径向载荷 1 2将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系（如下图所示）。在轴的设计与校核的过 程中我们已经得出相应力的数值： 1 2 1 63368N 2 以 12211N V N =2222N V N =）求两轴承的计算轴向力 对于圆锥滚子轴承，按表机械设计表 13承的派生轴向力 2中 3 值）。因为 ,所以 11222N 因为中心轴是固定在转盘上的 ,所以在轴向上轴承几乎不受外加的轴向力 ,故可以认为轴承在轴向上不受外加的力。轴承在轴向上只受到派生的轴向力。 1而被“压紧”的轴承 2的总轴向力为 2 由机械设计中表 13轴承 1 1x =1 1Y =0 轴承 2 2X =1 2Y =0 毕 业 设 计 说 明 书 25 按轴承运转中有中等冲击载荷 ,按表 13 1P = 1122 =N 2P = 22 22 =N 4). 验算轴承寿命 因为 1P 2P ，所以按照轴承 2受力大小验算 61060n 2=h 毕 业 设 计 说 明 书 26 2 电动转盘电器控制设计 2动转盘的程序设计 根据电动转盘所要实现的功能，我们知道电动转盘只要实现正转 90和反转 90两个动作，通过可编程控制器 以实现以上功能。 一 地址分配 为控制电动平车能够准确的停在转盘轨道上，我们在轨道 1，轨道 2 与转盘轨道相衔接的地方分别布置了，接近开关；在轨道 3 与转盘轨道相衔接的地方也布置了接近开关，并且在转盘上两条轨 道的中间处分别布置了接近开关，现将地址分配如下 : 输入点：小车在轨道 1 上： 小车在轨道 2 上： 道 1 上的接近开关 : 轨道 2 上的接近开关： 道 3 上的接近开关： 转盘轨道 1 上的接近开关： 盘轨道 2 上的接近开关： 出点 : 电动转盘正转： 电动转盘反转： 梯形图 毕 业 设 计 说 明 书 27 毕 业 设 计 说 明 书 28 三 功能图 U = D N D U = N 0 N D U = D N D U = D N 0 N D D 业 设 计 说 明 书 29 第三章 轨道的选择和安装 在转盘换轨电动平车系统中，电动平车轨道安装是处于机械和土建之间的一个工程领域。轨道安装的质量将影响整个系统的工作质量，只有保证轨道安装质量，才能确保整个系统的运行质量。 1 轨道的选择 电动平车运行轨道为钢轨，钢轨的顶部是凸状的，底部是具有一定宽度的平板，增加了与基础的接触面；轨道的截面多为工字形，具有良好的抗弯强度。钢轨的通常用含碳、锰较高的钢材 (C= )轧制而成。常用的型号有，考虑到该设计电动平车载重和运转速度等方面的原因，选用 2 轨道的安装 目前轨道联接大致有 :压板固定法、钩形螺栓固定法等 。压板由螺母旋紧力将轨道紧固在起重机承轨梁上。当 电动平车 由某种机械或电气原因，引起运行“啃道”，势必造成大车轮缘对轨道产生一横向推力，此力由轨道传至压板 (压板安装时需调整距离，故将螺栓孔制成长孔 )，即使压板安装时，加防松木契或方垫点焊，大吨位 电动平车 轨道也难以保证不发生位移。因压板固定法只有垂直压力而无横向力，所以轨道横向位移是不可避 免的。 钩形螺栓固定法 ， 此种联接法由螺母将联接件固定在承轨梁上，钩形螺栓从轨腰孔穿过 形螺栓具有较大的横向力而垂直力很小。当起重机轮压反复作用，轨道垫板易串出轨底，使轨道发生标高变化，引起 电动平车 运行“爬坡”或产生“颠波”，而无法正常运行。另外，此种联接方法，轨腰要钻孔，增加了机械加工量，从而加大工程费用。 从上述两种联接形式看，都存在一定缺陷。压板固定法具有较大的垂直压力，而无横向力，易使轨道产生横向位移 ;钩形螺栓固定法，具有较大的横向力，而无垂直压力，又增加机械加工量。 经多年对轨 道使用、调修经验证明 :将上述两种联接方法联合运用，即两对压板联接法，间隔一对钩形螺栓固定法是行之有效的。这样即发挥出压板联接垂直压力大的优势，保证轨底垫板不易串出，标高不变 ;又充分运用钩形螺栓固定法横向力大的优点，保证轨道不产生旁弯，大车不易发生“啃道”。此种结构方式即保证轨道的安装精度不易发生变化，又保证轨道联接的可靠性。因此也不用经常调整轨道标高、旁弯紧固压板螺母，而提高了 电动平车 的利用率，又保证其安全可靠地运行。 毕 业 设 计 说 明 书 30 按设计任务要求轨距为 1435道间中心间距为 1700道长度为 道与转盘衔接。示意图于图 9 图 毕 业 设 计 说 明 书 31 第四章 准确对轨 有轨电动平车要在轨道上运行，这就要求 转盘上的轨道和地面上的轨道能够很好的对接，否则会有翻车的危险。驱动装置在接到控制系统的通车指令之后由于惯性并不能够马上停止运行，这就要求我们 要充分考虑准确对轨的问题。为此我们考虑用电磁制动器来实现电动转盘的准确对轨。 1 电磁制动器的简介 电磁制动器俗称抱闸，结构各式各样，但原理基本相同，一般有制动电磁铁、制动臂、制动瓦、制动衬料、制动弹簧、手动松闸装置以及弹簧拉杆、调整螺栓、螺母组成。制动器弹簧有两个，分别安装在两个制动臂上，由一根双头螺杆连在一起。制动瓦上的闸片常采用厚度为 10右的石棉刹车片，用铆钉固定在制动瓦上，铆钉的埋入深度为闸片厚度的三分之一到二分之一。 电磁制动器的转矩是通过干摩擦面的摩擦产生，其电磁铁线圈由 24图中是制动器安装在轴上的一种典型结构，定子 4安装在机架上并固定之，轴与法兰轮毂 2连接，相对与定子 4只能转动，无轴向移动。当轴苏要制动时，给定子线圈 5通电，定子的磁力牵引衔铁 1压向摩擦垫 3，完成轴的制动过程。当需要松闸时，定