摆渡小车设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 密级： 学号： 2012130984 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 预制厨卫排气道生产用摆渡小车的设计 学 院： 机 械 工 程 学 院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 12 级机设本一班 学生姓名： 冯 平 指导老师： 张如华 熊小明 完成日期： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完 全意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 江西科技学院 可以将本论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 江西科技学院本科生毕业论文（设计） I 摘要 机器工业是一个国度的重要工业，机器工业的发展无时不刻都在影响着国度经济的成长，人类的 进步离不开机器工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对生产线摆渡小车进行改良和优化是当务之急。生产生产线摆渡小车的企业，必须充分考虑到在生产线摆渡小车运行中可能出现的问题，尽量使生产线摆渡小车的自动化程度越高越好，从而减少人工搬运产品的时间，国内 生产线摆渡小车 的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。 目前，国内生产线摆渡小车的研发也在向朝着运行高速化、功能复合化、控制智能化的方向发展，廉价，简单，方便成了生产线摆渡小车发展的主题。 本次设计在题目是生产线摆渡小车的设计，通过初期的制定该摆渡小车的方案，然后进行细化，对标准件例如电机、轴承进行选型计算，然后对该摆渡小车里面的关键零部件例如车架和轴等进行校核计算并进行有限元分析，通过这一系列的论证，从而来证明该生产线摆动小车的可行性和可借鉴性。 关键词： 生产线摆渡小车，方案， 校核，有限元分析 江西科技学院本科生毕业论文（设计） is an of a of of s be of In s by of at a In of of is a of to in to of so as to of to a At of to of of to of is of of as on as a of to of 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 录 第 1 章引言 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的内容 . 3 内外发展现状 . 3 第 2 章生产线摆渡小 车总体结构的设计 . 5 产线摆渡小车的总体方案图 . 5 产线摆渡小车的工作原理 . 6 械传动部分的设计计算 . 6 机的选型计算 . 6 承的设计计算 . 8 的设计 . 9 动推杆的设计计算 . 9 第 3 章各主要零部件强度的校核 . 10 动轴强度的校核计算 . 13 承强度的校核计算 . 14 第 4 章摆渡小车中主要零件的三维建模 . 15 架的三维建模 . 16 子的三维建模 . 17 臂的三维建模 . 19 渡小车的三维建模 . 20 第 5 章主要零件的有限元强度分析 . 21 动轴的有限元分析 . 22 架有限元分析 . 23 第 6 章 结论 . 24 参考文献 . 25 附录 . 26 致谢 . 27 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 1 第 1 章 引言 我国生产的生产线摆渡小车结构简陋，转运效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的生产线摆渡小车的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，生产线摆渡小车的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的生产线摆渡小车很有必要。相信此种生产线摆渡小车的出现将会大大提高产品的转运能力和效率，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来 显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（ 实施，世界生产线摆渡小车的生产以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础 ,19世纪 80年代，美国的 过几年的运行，为该公司带来了不菲的财富。继美国 国的 入了相当大的人力和精力来开发研制生产线摆渡小车，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。目前，全 球各大机械人厂家为了提高产品的竞争力，都积极进行生产线摆渡小车的开发工作。现在国外等著名生产线摆渡小车的品牌中，都有生产线摆渡小车的销售，全世界生产线摆渡小车的应用越来越广泛。值得注意的一点是，生产线摆渡小车的市场，由最初的欧洲，日本，早已进入到北美市场，因此生产线摆渡小车是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的生产线摆渡小车销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 随着我国经济快速发展，城市人口不断增多和日益火爆的商业，房地产日益增多，传统排气管道存在容易破 损、强度不好等不足，此外传统的排气管道大多为人工制作，工序需要手工，产物质量不一，生产能力无法供应日益增多的市场需要，将制约预制排气道行业的成长。因此工厂开始使用新型预制厨卫排气管道自动化生产线。 摆渡小车是形成循环自动化生产线的重要构成部分。摆渡小车是厂房及别的工业运输的重要设备之一，普遍应用于煤矿，炼金等产业。在自动生产线上，工序之间的产物常用摆渡小车来转移，摆渡小车能够实时、可靠地、安全将货物从一个位置转运到另外一个地方。每个工序之间的产物普遍使用有轨摆渡小车来转移。排气管道靠人 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 2 工搬运，不仅效率低，工 人的人生安全也难以得到保障，不利于车间快速化的生产流程。 摆渡小车的设计，对于解放繁重的体力劳动，提高劳动生产率，降低排气管道生产成本和保证生产安全，增加工厂经济收益有着重要意义。 目前机械式摆渡小车将逐渐被全自动生产摆渡小车所代替。传统的机械式的生产线摆渡小车已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的生产线摆渡小车来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的生产线摆渡小车，然而我国机械人业所需的生产线摆渡小车全部依赖进口，这使得国产机械人配备生产线摆渡小车后，成本增加很大 ，而装备自行开发生产生产线摆渡小车，其成本提高不大，说明生产线摆渡小车的市场远景令人乐观。传统的摆渡小车的产物图如下图 1、图 2所示： 图 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 3 图 结合厨卫排气道生产的设计需求，对摆渡小车进行结构设计、运动仿真。 （ 1）根据设计要求和设备功能进行方案拟定 （ 2）根据方案设计出摆渡小车的结构设计和其他零件设计。 （ 3）通过相应软件建立摆渡小车三维实体模型 （ 4）对车架进行有限元强度和刚度校验。 （ 5）运 动仿真通过构建机构模型，分析其自动运动规律，进行机构干预等分析。 内外发展状况 摆渡小车在现代工厂生产线上，充当着工件的转运工作，生产线上的重要环节，并在厂家生产过程中越来越重要的重要，现在已经普遍应用于很多生产行业。为了提高摆渡小车的工作效率，切实为工场提供实用的摆渡小车，提高生产的效率，减少工人的劳动强度，给工厂带来更大的利益，世界各国对摆渡小车也展开 了一系列的研究，更多的事将工业技术应用到摆渡小车上，从而让设备安全化，快速化。摆渡小车适应性强、可靠性好、搬运功能的一体化，在世界各国很多行业得到普遍应用。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 4 机场货物转运和高速公路建设是国内外摆渡小车应用很广泛的领域，目前有很多相关的文献介绍这些方面。沥青混凝土摆渡小车在国际上有悠久的发展过程，它的产品和技术也在不断的成熟和改进，美国大多数州的运输部门把沥青混凝土摆渡小车纳入施工规范，我国在近几年开始到沥青摆渡小车对提高路面施工质量有很好的帮助，正在着手推广应用 中国的摆渡小车是基于柔性制造系统的发展，这几 十年以来，计算机技术的发达和市场对产品数量的需求的增加，当代制造技术日益受到重视，因此对于自动化生产的要求不断提高，而作为关键部位的摆渡小车必将获得迅速成长和普及应用，比如说：摆渡小车在冶金、墙材、港口、煤矿、码头货仓、矿井等行业得到了日益广泛和深度的应用。 我们在 2002来自于王健的以前的资料，他数十年的废寝忘食建造了一个简单的生产线摆渡小车，开纯机械时代。王健更设计出多功能复合生产线摆渡小车，在这之后，台湾教授颜洪森以传动的生产线摆渡小车为基础，开发了一系列的生产线摆渡小车，如四连杆式，六连杆式等等生产 线摆渡小车，查建中和其他人一起以凸轮机构为对象，共同钻研考虑怎样改良按压力引发的角度以及零部件的分理。总之，传统的对象加上科学的分析和先进的理论，使得生产线摆渡小车在国内的研究范围和深度得到了极大的丰富和发展。 何人最先取得此项专利已无可知晓，只了解到外国科学家在十九世纪末建造出了一部类似于生产线摆渡小车的机械，整体部分是用齿轮以及连接杆件机构组装，但是却没有做出实物来加以佐证 而相关资料中并没有找到对这个作品的介绍，所以那个时候有关生产线摆渡小车的研究还仅能思组成以及运动起来的规律。同期，又有两位发明家麦吉以及弗兰科创作了首部彻底用计算机操纵的生产线摆渡小车。接下来几年有关此机器的设计被充分的融入了运行操纵理论。 1979年席罗思在行进生产线摆渡小车里加入了操纵水平行走的仪器，同样在腿上加入了保持和校对偏向的装置。 20世纪末布朗、罗布特以及莎普恩斯研究了加入了液压部件和直流电机的相应生产线摆渡小车。这都意味着人类对机械体系的认识已从简单的考虑迈入了整体操纵、计算机和高新科技的相互融汇贯通的康庄大道。 从广阔的视野、各种各样的 活动，还有和学术报告、规范标准以及另外别的角度的的详细内容，我们得到了包含定位、性质以及应用生产线摆渡小车的大环境。生产 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 5 线摆渡小车已发展到注重提高生产效率，成品质量稳定性。最近，超多的市场已经建立了生产线摆渡小车的商业用途，像生产线摆渡小车，它的应用已经渗透到家庭家居生活等。出色的生产线摆渡小车技术不仅实现创建一个新的市场，也为提高人们的生活水品做出了非常重要的贡献。在一个国家或地区有生产线摆渡小车具有普遍偏向的方式。今后，会更加流行正在蓬勃发展的生产线摆渡小车。 能减少劳动力的生产线摆渡小车。即使在大规模对产品进行去皮的活动，这是越来越多的生产线摆渡小车的使用。根据生产线摆渡小车技术应用在通讯，家电，汽车，医疗设备和其他，生产线摆渡小车已被广泛认可。它是一种动力，看来像它会导致一个新的行业。生产线摆渡小车研发情况固然都在被上述所整理，然而这些仍然是显示出要把生产线摆渡小车推向消费者。欧美等发达国家成立有相应计划，本国也需求更好的战略，方能维持积极地有力发展。新服务生产线摆渡小车对于市场具有应用性很强的领域，比如孜孜不倦的创新产品、医疗项目、相关福利以及防不胜防的自 然性或人为性灾难。在另一方面，虽然产自日本的工业生产线摆渡小车依然是行业里最好的，但其他国家都在奋起直追。在关于实际使用中，美国提出了很多观点。在美国有建立国家计划项目，欧洲也是，如 们的国家也需要更好的政策，才能保持健康的发展前景。 第 2 章 生产线摆渡小车总体结构的设计 产线摆渡小车的总体方案图 生产线摆渡小车主要应用于产品输送线的产品的周转搬运方面，摆渡小车是形成可循环自动化生产线的重要组成部分，摆渡小车是 工场和别的工业运输的重要设备之一，普遍使用于煤矿，炼金等行业。在自动生产线上，工序之间的产物通常用摆渡小车来转移，摆渡小车能够实时、安全、可靠地将货物从一个位置转运到预定的地方。排气管道靠人工搬运，不仅效率低，工人的人生安全也难以得到保障，不利于车间快速化的生产流程。生产其总体方案图如下图 1 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 6 1产线摆渡小车总体方案图 产线摆渡小车的工作原理 本次设计的生产线摆渡小车主要是靠行走电机驱动车轮转动，从而驱使整个摆渡小车运行，而该摆渡小车上面装有摆杆，电动缸的装置，由于这些 传动机构、执行机构的辅助，摆渡小车能够实、安全、可靠地将货物从一个位置转移到预定的地方。 械传动部分的设计计算 已知车架、传动轴，轴承 以及其他零部件 的总 重量 400他重量（假设放入的产品的总重量为 100取总重量为 500 渡小车车轮转动速率为12r/： 00010500 具体的电机设计计算如下 : 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01(t 60 m/ 有速度可知每秒上升 50 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0 机转速 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 7 电 机 0 0 / m i 0 0 5电 机 式中： 启动转矩 0 0 0 0 (21 必须转矩 : )( 里取 根据以上得出数据，我们选用电机型号为 110电机厂家为机电产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 8 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为 110机额定功率取 大转矩为 定转矩为 定转速为 3000r/ 已知轴承预计寿命 20 365 8=58400 小时； (1）已知 n =轴承径向反力： 初先两轴承是深沟球轴承 6208 型。 根据课本 11轴承内部轴向力 (2) a= 故任意取一端为压紧端，现取 1 端为压紧端 (3)计算当量载荷 据课本 （ 11 f P=据课本 11得 P1=fp(1 )= P2=fp(1 )= (4)轴承寿命计算 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 9 2 故取 P= 深沟球轴承 =3； 轴作为机器设备的重要零件之一，对于它的设计有着非常重要的意义，其上面一般都装有轴承，轴承座或者传动带轮、链轮等等，轴作为传递的扭矩的重要零 件，在各种各样的机械设备中都有用到。为了满足轴的强度和刚度以及对其上面的各个零部件进行方便拆卸，通常将轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零部件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的全部零部件融合在一起。 因为轴体不仅要传送扭矩，还得经受住弯矩，是以本人研究的阶梯性轴作为转动轴。由于确定了车轮的参数，相应的其他车轮的参数也随之确定。接下来的工作便是计算轴体的直径了。轴体的研究需要凭借扭转强度来调整弯曲的强度，因为可用作轴的原料比较多，所以必须得明确轴的应用环 境，还有规定诸如刚度，强度以及别的机构机能。可以使用热处理这种方法，当然也要琢磨怎样使加工简单并且花费较少，用研究计算所得的数据以确定轴体的用料，由于 45 号钢为中碳钢，为可调质钢，由于其通过热处理后，表面硬度可以得到提高，并且 45 号钢的综合力学性能较强，材料成本也比较低，故使用 45 号钢当成轴体的材料，它需要 40切应力。然后必要做正火或者调质处理来确保它的力学性能。 动缸的设计计算 生产线摆渡小车的推送产品的动作主要是靠电动缸来完成的，由系统工况可知，假设产品的重量我们假定为 200定 摆渡小车的移动速度为 20s,则有下列计算： F=00000N. 功率 P=500w=机扭矩 T=9550P/n=400=电动缸扭矩 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 10 由式 F=2T/I =可得电动缸推力为 60N,其中， 是传递效率， I 是导程。 第 3 章 各主要零部件强度的校核 动轴强度的校核计算 按弯扭合成应力校核轴的强度 校核轴上承受最大 弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度，取 ，轴的计算应力 3252232 （ 选定轴的材料为 45钢，调质处理， 601 此， 1 安全。 （ 7）精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面 引起的应力集中最严重，而受载的情况来看，截面 应力集中 不大，故 需校核截面 V。 截面 抗弯截面系数 3 dW （ 抗扭截面系数 5 4 8 8 0 01 4 3 （ 截面 为 （ 截面 为 32000001 T 截面上的弯曲应 4 4 00 6 6 5 70 （ 截面上的扭转切应力 8 8 0 03 2 0 0 0 0 01 T （ 轴的材质为 45钢，调质处理。 640B 2751 1551 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 11 用插入法求出 k， 面质量系数为： 轴未经表面强化处理， 1q固得综合系数为 取 取 所以轴在截面 V 左侧的安全系数为 751 （ （ 222 SS （ 故该轴在截面 V 左侧的强度是足够的。 截面 抗弯截面系数 3 dW 抗扭截面系数 4 3 9 4 0 01 3 3 截面 为 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 12 面 为 3200000T 截面上的弯曲应力 9 7 00 6 6 5 70 面上的扭转切应力 9 4 0 03 2 0 0 0 0 01 T面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及因 ， 轴的材料的敏感系数为 q， (1 (1 轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为 综合系数为 左侧的安全系数为 7 51 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 13 222 SS 故该轴在截面 V 左侧的强度是充足的。 承强度的校核计算 滚动轴承为双列圆锥滚子轴承 6204，由文献 2表 得 862N，1490N， 83.0e ， Y 。 轴承所受支反力合力 222 （ 因为双列圆锥滚子轴承，派生轴向力彼此抵消。 0文献 2表 得， ， 0 0 51 （ 按轴承 9310366 （ hL h= 年 由于生产线摆渡小车的运转平稳，必须选 择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 14 第 4 章 摆渡小车中主要零件的三维建模 4架 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 15 4子 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 16 4臂 4渡小车 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 17 第 5 章 主要零件的有限元强度分析 动轴的有限元分析 本次生产线摆渡小车的关键零部件是传动轴有限元强度校核部分，先对传动轴零件进行强度校核如下： 根据以上分析，现在给传动轴添加一个 5000体过程如下： 本次考虑到系统工况，在传动轴第一台阶处添加一个力，具体效果如下图所示： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 18 本次生产线摆渡小车的关键零部件之一是车架有限元强度校核部分，先对车架零件进行强度校核如下： 机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。见下图： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 19 即物料和车架上面的所有零部件等等给的压力为 G=4000N（ 400(1005000N; 根据以上分 析，现在给机架添加一个 5000N 的力，具体过程如下： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 20 然后对车架进行有限元应力应变分析 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 21 故该车架满足强度要求。 第 6 章 设计总结 通过本次设计 ,让我学习到了许多知识，特别是对传动机构的应用方面，是我收获最大的地方。本次的设计的传动机构包含了电机驱动传动轴机构这一最典型的机构，通过查找与它相关的设计资料，到计算带动车轮转动所需要在输出扭矩从而对该机构进行设计，包括传动轴的校核，例如强度校核部分的设计，都花费了我好多精力。同时，也让我学到了好多知识。 在相关 的实际问题的讨论中，我的导师总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工作的按时保 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 22 质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提高。这些宝贵的品质影响着我，毫无疑问，它们对我以后的工作，学习，生活都会起到深远而长久的良好影响。也能为人生打下一个夯实地基础！ 在具体的研究设计过程中，同学们也在平日的学习与生活中提供了无私与周到的帮助，充分用他们的工作热情感染着我，鼓励着我，让我少走了很多弯路，再次一并致谢！另外也感谢我 的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。 最后，感谢学校各位领导与老师给了我在江西科技学院学习生活四年以及参加这次毕业设计的宝贵的锻炼机会，它使我深刻认识到在知识的汪洋大海面前我是多么无知和微不足道。这是一个最好的时代，也是尊重知识，充分进修知识，掌握知识的时代。只 有持续的不间断地学习，才不会在激烈的竞争中落后于别人，也才能用自己的真才实学为社会做出自己应有的贡献。知识是无止境的，无价的，我愿在求真的道路上下而求索！ 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 23 参考文献 1张福学编著 M子工业出版社， 2000： 592何发昌著，邵远编著 M等教育出版社， 1996：773张利平著 . 实用技术速查手册 M学工业出版社， 154李宝仁著 . 气动技术 低成本综合自动化 M械工业出版社， 05宋学义著 . 生产线摆渡小车速查手册 . 北京：机械工业出版社 M， 996陈奎生著 . 气与气压传动 . 武汉：武汉理工大学出版