可移动式升降台设计毕业设计.doc

大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 12 目 录 摘要摘要 . ABSTRACTABSTRACT . 第第 1 1 章章 绪论绪论 .1 1.11.1 升降台的简介升降台的简介.1 1.21.2 传动方式的比较及液压传动的特点传动方式的比较及液压传动的特点.1 1.31.3 液压传动技术的发展概况及在升降台上的应用液压传动技术的发展概况及在升降台上的应用.2 1.41.4 本项目要解决的问题本项目要解决的问题.3 2.12.1 升降台的整体结构设计升降台的整体结构设计.4 2.22.2 升降台的机构分析升降台的机构分析.5 2.2.1 单剪式液压升降台的结构简化.5 2.2.2 单剪式液压升降台的受力分析.5 2.2.3 液压缸的选择.8 2.2.4 杆件的校核.10 第第 3 3 章章 移动装置的设计移动装置的设计 .12 3.13.1 小车的结构设计小车的结构设计.12 3.23.2 链传动设计链传动设计.14 3.33.3 传动轴的校核传动轴的校核.16 3.3.1 轴的强度校核.16 3.3.2 轴的刚度校核.19 3.3.3 轴承的校核.20 第第 4 4 章章 控制系统设计控制系统设计 .21 结论结论 .23 参考文献参考文献 .24 致谢致谢 .25 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 13 摘要 升降台主要应用于物流过程中高度差之间的货物输送、传递等，如与流水线、 专用设备等配套使用；货物装卸；大型设备举升等，不同的工况要求可选择不同的 台面形式（如：滚轴、滚珠、转盘等） 。产品承载量大、行程范围广、安全高效，是 现代工业提高工效之必备。 可移动式液压升降台是在原升降台的工作基础之上，将移动装置与升降台配合 使用，摆脱了过去升降台固定不动的模式，使升降台实现货物或原料的快速装卸， 不仅提高了升降台的工作效率，同时可以使升降台不再受工作场地的限制，扩大了 升降台的使用范围。同时在控制系统上使用电气控制，用简单的接触器、开关等， 控制升降台的起动、停止、上升、下降等工作步骤，方便，快捷，大大的节省了人 力，提高了生产效率，因此在工厂等生产单位得到了广泛的应用。 在本设计中，分别从升降台，移动装置，控制装置三个方面着手研究。升降台的 设计部分，着重对升降台的机构分析，机构设计，液压缸的选择以及各重要部件的 强度进行了详细的计算和准确的校核；移动装置部分，主要是对装置的的传动设计 的选择以及传动件的强度与刚度进行了深入的分析；控制部分则主要对控制系统的 原理进行了详细的阐述。 通过以上的设计研究，可以确保产品各部件能够安全稳定的工作，各部分装置之 间能够协调配合，以满足可移动式液压升降台的工作需要。 关键词：移动；液压；升降台 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 14 Abstract Lifting table mostly appltes to the transportation and transfer of goods when there is difference in degree in goods flow process and so on. For instance, to assort with pipeline and specialized facility,To load and unload goods,To lift major equipment. Different working condition requires different flats form（for instance：Rolling shaft, bearing ball, turnplate and more）.The bearing capacity of this product is large, journey scope is expand and safety is height render.All of these are necessary when modern industry want to improve work efficiency. Removable hydraulic pressure lifting table lifting table should use mixing shifter and lifting table basic on original lifting table. It gets rid of sedentary mode of past lifting table and makes quick dispatch of goods or raw material be true.It not only improves efficiency of lifting tablework,but also could get rid of the limit of working space of lifting table and enlarge the range of use of lifting table.At the same time,if uses electric control in control system with simple contactor, switch and more,it could control the start, stop, upgrade and decline of lifting table. All of these are convenience，immediacy and can economize human power, improve production efficiency. Wherefore,it comes into widely application in production of industry. In this paper,I test from lifting table ，shifter and monitor three aspects. In the part of lifting tabledesinging，this paper will analyses institution of lifting table, institute on desinging， selection of hydraulic cylinder as well as detailed counts intensity of each important nodal and checks. In the part of shifter, this paper primarily designs transfer motion and intensity of driving medium as well as analyses rigidity. Control section detailed expounds the theory of control system. Through foregoing design studies, it could ensure each assembly that be able to operate stably， timing between each several part device in terms of satisfacting the demand of hydraulic pressure lifting tablework. Keyword：Remove；Hydraulic pressure；Lifting table 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 15 前前 言言 升降台主要应用于物流过程中高度差之间的货物输送、传递等，如与流水线、专用设备等配套使用； 货物装卸；大型设备举升等，不同的工况要求可选择不同的台面形式（如：滚轴、滚珠、转盘等） 。产品 承载量大、行程范围广、安全高效，是现代工业提高工效之必备。 升降台可以分为固定式和移动式两种。 固定式升降台是用于建筑物层高间运送货物的专用液压升降台产品主要用各种工作层间物上下运送； 立体车库地下车库层高间汽车举升等。固定式液压升降机液压系统设置防坠、超载安全保护装置，各楼层 和升降台工作台面均可设置操作按钮，实现多点 控制。产品结构坚固，承载量大，升降平稳，安装维护 简单方便，对比于其它电动升降机，是经济实用的低楼层间替代电梯的理想货物输送设备。 移动式升降台是实现货物快速装卸的专用辅助设备，它的高度调节功能使货车与库房的货台之间架 起一座桥梁，叉车等搬运车辆通过它能直接驶入货车内部进行货物的批量装卸，仅需单人作业，即可实现 货物的快速装卸。它使企业减少大量劳力，提高工作效率，获取更大经济效益。移动式升降台采用高强度 优质铝合金材料，具有造型美观、体积小、重量轻、升降平衡、安全可靠等优点，并能够上下操作，与电 动升降机广泛用于工厂、宾馆、餐厅、车站、机场影剧院、展览馆等场所，是保养机具、油漆装修、调换 灯具、电器、清洁保养等用途的最佳安全伴侣。 每种传动方式各有其特点、用途和适用范围。 机械传动是通过齿轮、齿条、带、链条等机件传递动力和进行控制，其优点是：传动准确可靠、制 造容易、操作简单、维护方便和传动效率高。缺点是；远距离传动较困难，结构比较复杂等。 电力传动是利用电力设备并调节电参数来传递动力和进行控制。主要优点是：能量传递方便；信号 传递迅速；标准化程度高；易于实现自动化等。缺点是：运动平稳性差，易受外界负载的影响；惯性大， 起动及换向慢；成本较高；受温度、湿度、振动、腐蚀等环境因素影响大。为了改善其传动性能，往往与 机械或液压传动结合使用。 气压传动是用压缩空气作为工作介质进行能量传递控制。优点是：结构简单；成本低；易于实现无 级调速；阻力损失小；动作迅速反应快；防火、防爆，对工作环境适应性好。缺点是：空气易压缩，负载 对传动特性的影响很大；工作压力低，只适用于小功率传动。 液压传动是利用液体作为工作介质利用液体的压力进行能量传递控制。与其他传动方式相比，液压 传动有其独特的优点： （1）单位功率的重量轻，即能以较轻的设备重量获得很大的力和力矩。例如，液压缸的力与重量比， 比直流电动机约大 100 倍；中等功率液压马达与一般直流电动机相比较，其转矩与惯量大 1020 倍，功 率与重量比大 810 倍。因此，液压传动的结构紧凑，重量轻，功率与重量比大，利用液压传动容易获得 很大的驱动力和转矩。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 16 （2）由于体积小，重量轻，因而惯性小，起动制动迅速。例如起动一个中等功率的电动机需要几秒 钟，而起动相当功率的液压马达则只需 0.1s 左右。所以利用液压传动易于实现平稳地频繁起、停、换向 或变速。 （3）在运行过程中能方便的进行无级调速；调速范围大，而且低速性能好。 （4）易于实现自动化。液压传动的控制调节比较简单，操作比较方便、省力，易于实现自动。特别 是与电力传动配合使用，更易于实现省力化、自动化和远距离操作。 （5）易于实现过载保护，工作安全可靠。液压系统的工作压力很容易由压力控制，只要设法控制压 力在规定限度内，就可以达到防止过载、避免事故的目的，是工作安全可靠。 （6）液压系统的各种元件可随设备的需要任意安排，可以把液压马达或液压缸安置在远离原动机的 任意位置，不需中间的机械传动环节。如果液压马达或液压缸在工作是本身位置也在变动，只要采用挠性 管道联接就可以，这是机械传动难以实现的。 （7）液体工作介质具有弹性和吸振能力，是液压传动运转平稳、可靠。运转时可自润滑，且易于散 热，所以使用寿命长。 （8）易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 液压传动虽然存在许多优点，但也存在一些缺点： （1）液压传动以液体作为工作介质，在液压元件相对运动中无法避免泄露，再加上液体压缩性，难 以实现严格的传动比。 （2）液体粘度和温度有密切关系，当粘度随温度变化是，将直接影响泄露、压力损失及通过元件的 流量。所以液压系统不宜在很高和很低的温度下工作。 （3）液压系统中能量要经过两次转换，故传动效率低。工作可靠性目前还不如电力和机械传动。 （4）液压元件的制造精度要求高。使用、维护要求有一定的专业知识和较高的技术水平。故障原因 较难确定。 总的来说，液压传动有许多优越性，但其缺点也不能忽视。为了提高其竞争能力，液压传动技术一 直不断发展，借助现代科技的支持及相关学科的科技成果；液压技术不断发展，使其缺点逐步被 克服，性能不断提高，应用领域不断扩大。液压传动技术将会得到更加广泛的应用 1。 液压传动相对于机械传动来说，是一门新兴技术。液压技术的发展是与流体力学的理论研究成果和 工程材料、液压介质等相关学科的发展紧密相连的。1650 年帕斯卡提出了封闭静止液体中压力传播的帕 斯卡原理;1686 年牛顿揭示了粘性流体的内摩擦定律:到 18 世纪，流体力学的两个重要方程连续性方程 和伯努利能量方程相继建立，这些理论为液压技术的发展奠定了理论基础。1795 年英国人布拉默发明了 世界上第一台水压机，是他首先利用水不仅进行能量传递，而且传递控制信号，标志现代液压技术工程应 用的开始。 随着我国社会主义经济建设的迅速发展，液压升降台众多起重运输机械中的一员，在越来越多的行 业和各种不同的场合得到了广泛应用。事实上，由于液压升降台具有的独特性能，在某些行业和作业场所 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 17 它已成为必不可少的起重设备。 80 年代中期，我们借鉴国外先进经验，为适应这个国民经济发展的需要，把重载液压升降台作为一 种专门技术，开始了专业化设计和生产，以便适应不同行业，不同场所，除高空操作以为的各种液压升降 起重运输作业。其所具有的特点有： （1）载重量大，载重量从一吨到几十吨甚至上百吨。 （2）提升高度小，除少数特殊要求外，绝大部分作业高度在几百毫米到几米之间。 （3）以载货升降作业为主。 进入二十一世纪，科技发展水平得到了迅猛的发展，各种高新技术纷纷出现。机械工业也向着快速， 高效的方向发展。智能化是面向 21 世纪制造技术的发展趋势之一。智能制造技术(IMT)是将人工智能融入 制造电动升降机过程的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动， 在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状 态和具备自组织能力。智能化是柔性自动化和集成自动化的新发展和重要组成部分2。 本次设计在重载液压升降平台的基础上，加上简单的运动装置，使其可以做短距离的移动，以方便装 运货物。 在本设计论文中，要解决的问题有三个： 一. 升降台的设计问题。在设计升降台的过程中，首先要确定升降台的结构， 然后选择适当的液压缸作为驱动升降台运动的原动力。在设计计算的过程中，要解决驱使升降台上升的过 程中，支撑力最大的时刻的上升角和力的大小。 二. 可移动装置的设计。在本次设计中，移动装置选择的一辆结构简单的小 车。在设计过程中，除进行合理的结构设计外，还要选择适当的传动方式，以完成小车运动的要求。 三. 控制系统的设计问题。在控制系统的设计中，要考虑整个工作过程中， 需要完成的几个工步，然后按照需要设计控制电路。保重设备顺利工作。 第 1 章 绪论 1.1 升降台的简介 升降台主要应用于物流过程中高度差之间的货物输送、传递等，如与流水线、专用设备等 配套使用；货物装卸；大型设备举升等，不同的工况要求可选择不同的台面形式（如：滚轴、 滚珠、转盘等） 。产品承载量大、行程范围广、安全高效，是现代工业提高工效之必备。 升降台可以分为固定式和移动式两种。 固定式升降台是用于建筑物层高间运送货物的专用液压升降台产品,主要用各种工作层间物 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 18 上下运送；立体车库地下车库层高间汽车举升等。固定式液压升降机液压系统设置防坠、超载 安全保护装置，各楼层和升降台工作台面均可设置操作按钮，实现多点控制。产品结构坚固， 承载量大，升降平稳，安装维护简单方便，对比于其它电动升降机，是经济实用的低楼层间替 代电梯的理想货物输送设备。 移动式升降台是实现货物快速装卸的专用辅助设备，它的高度调节功能使货车与库房的货 台之间架起一座桥梁，叉车等搬运车辆通过它能直接驶入货车内部进行货物的批量装卸，仅需 单人作业，即可实现货物的快速装卸。它使企业减少大量劳力，提高工作效率，获取更大经济 效益。移动式升降台采用高强度优质铝合金材料，具有造型美观、体积小、重量轻、升降平衡、 安全可靠等优点，并能够上下操作，与电动升降机广泛用于工厂、宾馆、餐厅、车站、机场、 影剧院、展览馆等场所，是保养机具、油漆装修、调换灯具、电器、清洁保养等用途的最佳安 全伴侣。 1.2 传动方式的比较及液压传动的特点 每种传动方式各有其特点、用途和适用范围。 机械传动是通过齿轮、齿条、带、链条等机件传递动力和进行控制，其优点是：传动准确 可靠、制造容易、操作简单、维护方便和传动效率高。缺点是；远距离传动较困难，结构比较 复杂等。 电力传动是利用电力设备并调节电参数来传递动力和进行控制。主要优点是：能量传递方 便；信号传递迅速；标准化程度高；易于实现自动化等。缺点是：运动平稳性差，易受外界负 载的影响；惯性大，起动及换向慢；成本较高；受温度、湿度、振动、腐蚀等环境因素影响大。 为了改善其传动性能，往往与机械或液压传动结合使用。 气压传动是用压缩空气作为工作介质进行能量传递控制。优点是：结构简单；成本低；易 于实现无级调速；阻力损失小；动作迅速反应快；防火、防爆，对工作环境适应性好。缺点是： 空气易压缩，负载对传动特性的影响很大；工作压力低，只适用于小功率传动。 液压传动是利用液体作为工作介质利用液体的压力进行能量传递控制。与其他传动方式相 比，液压传动有其独特的优点： （1）单位功率的重量轻，即能以较轻的设备重量获得很大的力和力矩。例如，液压缸的力 与重量比，比直流电动机约大 100 倍；中等功率液压马达与一般直流电动机相比较，其转矩与 惯量大 1020 倍，功率与重量比大 810 倍。因此，液压传动的结构紧凑，重量轻，功率与重 量比大，利用液压传动容易获得很大的驱动力和转矩。 （2）由于体积小，重量轻，因而惯性小，起动制动迅速。例如起动一个中等功率的电动机 需要几秒钟，而起动相当功率的液压马达则只需 0.1s 左右。所以利用液压传动易于实现平稳地 频繁起、停、换向或变速。 （3）在运行过程中能方便的进行无级调速；调速范围大，而且低速性能好。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 19 （4）易于实现自动化。液压传动的控制调节比较简单，操作比较方便、省力，易于实现自 动。特别是与电力传动配合使用，更易于实现省力化、自动化和远距离操作。 （5）易于实现过载保护，工作安全可靠。液压系统的工作压力很容易由压力控制，只要设 法控制压力在规定限度内，就可以达到防止过载、避免事故的目的，是工作安全可靠。 （6）液压系统的各种元件可随设备的需要任意安排，可以把液压马达或液压缸安置在远离 原动机的任意位置，不需中间的机械传动环节。如果液压马达或液压缸在工作是本身位置也在 变动，只要采用挠性管道联接就可以，这是机械传动难以实现的。 （7）液体工作介质具有弹性和吸振能力，是液压传动运转平稳、可靠。运转时可自润滑， 且易于散热，所以使用寿命长。 （8）易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 液压传动虽然存在许多优点，但也存在一些缺点： （1）液压传动以液体作为工作介质，在液压元件相对运动中无法避免泄露，再加上液体压 缩性，难以实现严格的传动比。 （2）液体粘度和温度有密切关系，当粘度随温度变化是，将直接影响泄露、压力损失及通 过元件的流量。所以液压系统不宜在很高和很低的温度下工作。 （3）液压系统中能量要经过两次转换，故传动效率低。工作可靠性目前还不如电力和机械 传动。 （4）液压元件的制造精度要求高。使用、维护要求有一定的专业知识和较高的技术水平。 故障原因较难确定。 总的来说，液压传动有许多优越性，但其缺点也不能忽视。为了提高其竞争能力，液压传 动技术一直不断发展，借助现代科技的支持及相关学科的科技成果；液压技术不断发展，使其 缺点逐步被克服，性能不断提高，应用领域不断扩大。液压传动技术将会得到更加广泛的应用 1。 1.3 液压传动技术的发展概况及在升降台上的应用 液压传动相对于机械传动来说，是一门新兴技术。液压技术的发展是与流体力学的理论研 究成果和工程材料、液压介质等相关学科的发展紧密相连的。1650 年帕斯卡提出了封闭静止液 体中压力传播的帕斯卡原理;1686 年牛顿揭示了粘性流体的内摩擦定律:到 18 世纪，流体力学的 两个重要方程连续性方程和伯努利能量方程相继建立，这些理论为液压技术的发展奠定了理 论基础。1795 年英国人布拉默发明了世界上第一台水压机，是他首先利用水不仅进行能量传递， 而且传递控制信号，标志现代液压技术工程应用的开始。 随着我国社会主义经济建设的迅速发展，液压升降台作为众多起重运输机械中的一员，在 越来越多的行业和各种不同的场合得到了广泛应用。事实上，由于液压升降台具有的独特性能， 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 20 在某些行业和作业场所它已成为必不可少的起重设备。 80 年代中期，我们借鉴国外先进经验，为适应这个国民经济发展的需要，把重载液压升降 台作为一种专门技术，开始了专业化设计和生产，以便适应不同行业，不同场所，除高空操作 以外的各种液压升降起重运输作业。其所具有的特点有： （1）载重量大，载重量从一吨到几十吨甚至上百吨。 （2）提升高度小，除少数特殊要求外，绝大部分作业高度在几百毫米到几米之间。 （3）以载货升降作业为主。 进入二十一世纪，科技发展水平得到了迅猛的发展，各种高新技术纷纷出现。机械工业也 向着快速，高效的方向发展。智能化是面向 21 世纪制造技术的发展趋势之一。智能制造技术 (IMT)是将人工智能融入制造电动升降机过程的各个环节，通过模拟人类专家的智能活动，取代 或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干 扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。智能化是柔性自动化和 集成自动化的新发展和重要组成部分2。 1.4 本项目要解决的问题 本次设计在重载液压升降平台的基础上，加上简单的运动装置，使其可以做短距离的移动， 以方便装运货物。 在本设计论文中，要解决的问题有三个： 一. 升降台的设计问题。在设计升降台的过程中，首先要确定升降台的结构， 然后选择适当的液压缸作为驱动升降台运动的原动力。在设计计算的过程中，要解决驱使升降 台上升的过程中，支撑力最大的时刻的上升角和力的大小。 二. 可移动装置的设计。在本次设计中，移动装置选择的一辆结构简单的小 车。在设计过程中，除进行合理的结构设计外，还要选择适当的传动方式，以完成小车运动的 要求。 三. 控制系统的设计问题。在控制系统的设计中，要考虑整个工作过程中， 需要完成的几个工步，然后按照需要设计控制电路。保重设备顺利工作。 第 3 章 移动装置的设计 关于移动装置的设计，根据本次设计的升降台的工作情况和场地，可以设计一辆小车，将 升降台固定在小车之上，使升降台可以随着小车的运动给实现可移动的要求。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 21 3.1 小车的结构设计 小车的尺寸设定为：宽为 1580mm，长为 3907mm，高为 839mm,选用 13mm 厚的钢板焊接而成。 底部用 26mm 厚，250mm 宽的钢板。小车的移动方式为在导轨上滑动（如图 3-1） 。根据承载要求， 轨道选择重轨，尺寸如图 3-2。 （a） (b) 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 22 (c) 图 3-1 小车机构设计图 图 3-2 重轨机构尺寸图 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 23 小车的动力来源与电动机，通过链传动，将动力传递到小车后部的轴上。轴两端与滚轮连 接。则轴转动带动滚轮在导轨上滑动，是小车运动。 3.2 链传动设计10 根据工作需要，选择电动机的功率为 P=11kw,满载转速为,传动比为 i=311。min730rn 在电动机与链传动之间，放置一个一级减速器，将电动机的转速降低。根据条件，选择的减速 器的型号为：ZDY 2505.612。因为减速器的传动比为 i=5.6，所以经减速器传递出的实 际转速为： min 134 6 . 5 750 1 2 r i n n 1.选择链轮的齿数， 1 Z 2 Z 假定链速，通过查小链轮齿数的选择表，选择小轮齿数为，则smv36 . 0 1 Z17 1 Z 从动轮的齿数为。51173 2 Z 2.计算功率 ca P 通过查工作情况系数表13，选择平稳载荷，则，则：1 A K kwkwPKP Aca 11111 3.确定链条的链节数 p L 因为链传动中，两轮轴线不在同一水平面，则初定中心距为： pa25 0 则链节数为： 节 2 12 0 210 22 2 ZZ a pZZ p a Lp 节17.85 取节。86 p L 4.确定链条的节距 p 根据 A 系列滚子链的额定功率曲线图，按小链轮转速估计，链工作在功率曲线顶点左侧时， 可能出现链板疲劳破坏。由小链轮齿数系数和链长系数表13可查得小链轮赤数系数为 89 . 0 191719 08 . 1 08 . 1 1 ZKz 96 . 0 10086100 26 . 0 26 . 0 pL LK 选双排链，由多排链系数表查13得多排链系数，故得所需传递的功率为7 . 1 p K 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 24 kwKKKPP pLzca 57 . 7 7 . 196 . 0 89 . 0 11 0 根据小链轮转速及功率，由 A 系列滚子链的额定功率曲线图min134 2 rn kwP57 . 7 0 选链号为 20A。同时也正实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由滚子链规格和 主要参数表查得链节距 p=31.75mm。 5.确定链长 L 及中心距 a m pL L p 73 . 2 1000 75.3186 1000 2 12 2 2121 2 8 224 ZZZZ L ZZ L p a pp 22 2 1751 8 2 5117 86 4 75.31 =807mm 中心距减小量 mmaa42 . 2 807003 . 0 003 . 0 实际中心距 mmaaa58.80442 . 2 807 取 mma804 6.验算轮速 s m pZn v2 . 1 100060 75.3117134 100060 11 与原假设相符。 7.验算小链轮毂孔 k d 由链轮毂孔最大许用直径表查得小链轮毂孔许用最大直径，大于减速器的mmdk93 max 输出轴的轴径 D=32mm，故合适。 8.作用在轴上的压轴力 eFpp FKF 有效圆周力 NN v p Fe916767.9166 2 . 1 11 10001000 按倾斜布置取压轴力系数故,15 . 1 Fp K NFp10542916715 . 1 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 25 3.3 传动轴的校核14 传动轴为小车的核心部分。是小车可以实现工作需要的关键。本次设计的传动过程为：由 电动机产生动力，经减速器降低转速，然后通过链传动，将动力传递到传动轴，使轴转动。同 时，轴的两端与滚轮相连接。则带动滚轮在导轨上滚动，以实现小车的运动。所以，传动轴是 动力传动的枢纽，其强度是保证小车能否正常工作的关键。 校核轴主要是要保证轴的强度和刚度能够满足工作的需要。因此要分别校核这两部分。 3.3.1 轴的强度校核 校核轴的强度，首先要分析轴受载和应力情况，采取相应的计算方法，并恰当的选取其许 用应力。 在本设计中，传动轴主要承受的是弯矩，故应按弯曲强度条件计算。 1.作出轴的计算简图（即力学模型） 该传动轴所受到的力，主要有链传动中作用在轴上的压轴力，和两端轴承对轴的支撑力。 其受力分析如图 3-3a。 2.计算弯矩，并画出弯矩图 因为链轮放置的位置，轴受到的力最大，则此处截面为危险截面。以该处为原点，计算弯 矩。由已知得： NFF pH 372.9129866 . 0 1054230cos NFF pN 52715 . 01054230sin mmLmmL1059,463 21 （1） 计算水平面内各力的弯矩 根据力矩平衡得： NF LL L F HNH 17.6352 21 2 1 NF LL L F HNH 2 . 2777 21 1 2 则水平面内的弯矩为： )(71.294105446317.6352 111 mmNLFM NHH )( 8 . 29410541059 2 . 2777 222 mmNLFM NHH （2）计算垂直面内的各力的弯矩 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 26 根据力矩平衡得： NF LL L F NNV 54.3667 21 2 1 NF LL L F NNV 46.1603 21 1 2 则垂直面内的弯矩为： )(02.169807146354.3667 111 mmNLFM NVN )(14.1698064105946.1603 222 mmNLFM NVN 则总弯矩为： )(603.3396063 2 1 2 11 mmNMMM NH )(241.3396060 2 2 2 22 mmNMMM NH 其弯矩图如图 3-4b、c、d。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 27 图 3-4 轴的强度校合图 （4） 校核轴的强度 选择轴的直径 d=100mm,且轴不受扭矩的作用，则轴的弯矩强度条件为： 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 28 1 2 W M W M ca 其中，轴的计算应力，单位为； ca a MP M 轴所受的弯矩，单位为；mmN W 轴的抗弯截面系数，单位为； 3 mm 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。 1 因为传动轴的最危险截面处为装链轮的那一段，所以其截面带有键槽。通过查抗弯，抗扭 截面系数计算公式表，查得抗弯截面系数的公式为： d tdbtd W 232 2 3 通过查表，确定 b=28mm,t=10mm,轴的材料选择为 45 号钢，回火处理，其许用弯曲应力为 。将各已知量带入上面公式，得： a MP55 1 1 1 1 13.39 aca MP W M 1 2 2 13.39 aca MP W M 所以，证明轴的强度满足工作的需要。 3.3.2 轴的刚度校核 传动轴的中间直径为 D=100mm。则主轴的惯性矩力为： 444 10491100 64 14 . 3 64 DI 在链轮处，压轴力产生的转角为： rad lEI blPb 0011 . 0 1010491102001015226 104631015221046310542 6 12493 6262322 1 由压轴力产生的挠度为： 0 6 222 bal lEI Pba y 通过查轴的允许挠度及允许偏转角表，得： mmly6088 . 0 0004 . 0 rad0016. 0 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 29 通过比较，可得，轴的刚度满足工作的需要。 3.3.3 轴承的校核 轴承的校核主要是求出轴承的寿命，保证轴承能够长时间的工作。 本设计中，轴承选择的是圆锥滚子轴承15。在整个结构中，轴承所受的力主要是轴作用在 轴承上的径向力。轴作用在轴承上的轴向力很小，可以忽略不记。因为轴承在运动中承受中等 冲击，通过查表16确定起载荷系数为。所以，滚动轴承的当量动载荷为：2 . 1 p f NFfP rp 31.384893.32062 . 1 11 NFfP rp 09.880208.73352 . 1 22 其中， NFFF NVNHr 93.320646.160328.2777 222 1 2 11 NFFF NVNHr 08.733554.366736.6352 222 2 2 22 根据轴承的寿命计算公式17得： 左侧的轴承寿命为： h P C n L r 38.50982431 31.3848 54.185800 134 1667016670 3 10 3 10 1 10 右侧的轴承寿命为： h P C n L r 148.3233712 09.8802 54.185800 134 1667016670 3 10 3 10 2 10 由以上数据可得，轴承的寿命满足工作需求。 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 30 第第 4 4 章章 控制系统设计控制系统设计 机械系统在工作过程中，各执行机构应根据生产要求，以一定的顺序和规律运动。各执行 机构运动的开始、结束及其顺序一般由控制系统保证。早期机械系统中，人作为控制系统的一 个关键环节起着决定作用。随着科学技术的发展，控制系统自动化程度的提高，在一些控制系 统中，人的作用被某些控制装置所取代，从而形成了自动控制系统。 自动控制系统是指由控制装置和被控对象所构成的，能够对被控对象的工作状态进行自动 控制的系统。机械系统控制的主要任务通常包括： （1）使各执行机构按一定的顺序和规律运动； （2）改变各与运动构件的运动方向和速度大小； （3）使各运动构件间有协调的动作，完成给定的作业环节要求； （4）对产品进行检测、分类以及防止事故，对工作中出现的不正常现象及时报警并消除18。 本设计中，可移动式液压升降台的工作顺序为：在装料地装料，然后小车运动到工作地点； 当到达工作地点后，升降台上升，将原料送到工作台；当原料卸完后，升降台收缩；当降低到 最低点后，小车移动到装料地。 在可移动式液压升降台的运动过程中，需要控制的几个工步为：小车的起动，停止；液压 升降台的上升，下降。 图 4-1 为控制系统的电路图。其优点是结构简单，安全可靠，且能很好的实现工作需要。 图 4-1 电气控制电路图 由图可知，整个电气控制系统分为：总开关、电源指示、小车电机、油泵电机、小车控 大连水产学院本科毕业论文（设计） 移动装置的设 计 31 制、油泵上电、升电磁阀、降电磁阀八个部分19。 它的工作原理是： 当总开关合上后，指示灯 HL1 亮，表明电路已经通电。 在小车的运行控制部分，当按下起动按钮 SB2 时，接触器 KM1 线圈得电，则 KM1 开关闭合， 实现自锁，此时 SB2 可松开，线圈仍然通电。在小车电机部分的 KM1 开关也闭合，电机得电开 始正转，小车前进；当小车运行到指定的地点时，按下按钮 SB1，线圈 KM1 断电，则各触点断开， 电机停止转动，小车停止；当小车装载完货物后，按下按钮 SB3，线圈 KM2 得电，则开关 KM2 闭 合。此时，控制部分实现自锁，电机部分，电机开始得电反转，小车后退；当到达工作地点后， 按下 SB1，线圈 KM2 断电，电机停转，小车停止运动。此时，合上开关 QS2，则油泵通电。按下 SB5，线圈 KM3 得电，开关 KM3 闭合，油泵电机得电开始运转。当按下 SB6，线圈 YV1 得电，则 升电磁阀得电，液压钢开始上升。松开 SB6，升电磁阀断电，液压缸停止上升。当按下 SB7 时， 线圈 YV2 得电，则降电磁阀通电，液压缸开始下降；松开 SB7，降电磁阀断电，液压缸停止下降。 在工作过程中，有可能在按下 SB2 后，不小心又按到了 SB3，此时，电机短路，小车不能 运动，甚至会损害电机。为了防止这中以外发生，在控制系统中设置当按下 SB2 时，与 SB3 相 连接的瞬时动断触点断开，这样，即使此时在按下 SB3，线圈 KM2 也不能得电。整个系统可以安 全、顺利的实现工作要求。同理，当按下 SB3 时，与 SB2 相连接的瞬时动断触点 1 断开，使线 圈 KM1 不能得电20。 为了保证电路安全，在从总开关引出导线时，连接熔断器，并且在接入