自行小车,行车毕业设计.pdf

编号编号 江南大学 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题目 题目 轻型两车组悬挂式自行小车轻型两车组悬挂式自行小车 的结构设计的结构设计 机电 系系 机械工程及其自动化 专业专业 学 号 学生姓名 指导教师 职称 讲 师 职称 2011 年 5 月 22 日 Error No bookmark name given Error No bookmark name given Error No bookmark name given 江南大学太湖学院本科毕业设计 论文 江南大学太湖学院本科毕业设计 论文 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 轻型两车组 悬挂式自行小车的结构设计 是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的成果 除了在毕业设计 论文 中特别加以标注引 用 表示致谢的内容外 本毕业设计 论文 不包含任何其他个 人 集体已发表或撰写的成果作品 班 级 机械 72 学 号 0723084 作者姓名 2011 年 5 月 20 日 I 江南大学太湖学院江南大学太湖学院 机机 电电 系系 机械工程及其自动化机械工程及其自动化 专业专业 毕毕 业业 设设 计论计论 文文 任任 务务 书书 一 题目及专题 一 题目及专题 题目 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 专题 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 自行小车输送系统是车间物流生产线中的一种专用装备 它 自带驱动系统 通过承载物料的小车沿轨道按给定程序自行运行 从而到达对物料进行转运的目的 自行小车既可以在厂房钢结构 下悬吊的轨道上作为悬挂输送机来运行 又可以在地坑中预埋的 轨道上作为底面输送小车来工作 能满足不同的工艺要求 因此 在物流输送领域有着广泛的应用 本课题所研究的是轻型两车组 悬挂式自行小车 载重不超过 300kg 具有实际意义 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 1 熟悉整个输送系统的结构及设计参数 2 根据所输送工件的结构特点和相关参数 完成自行小车总体结 构的设计草图 3 根据设计参数和输送要求 完成相关计算 主要包括电机功率 计算及选型 车组水平受力转弯受力分析 驱动轴的设计计算 走轮接触强度计算 轴承 键的选用等等 II 4 根据计算结果 确定自行小车结构尺寸 完成总装图 要求完成 1 设计说明书一份 不少于 30 页 2 自行小车总体装配图 1 张 相关部件图及零件图若干 四 接受任务学生 四 接受任务学生 机械 72 班班 姓名姓名 周 云 鑫 五 开始及完成日期 五 开始及完成日期 自自 2010 年年 10 月月 25 日日 至至 2011 年年 5 月月 22 日日 六 设计 论文 指导 或顾问 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教 研 室 主 任教 研 室 主 任 学科组组长研究所所学科组组长研究所所 长长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2010 年年 10 月月 25 日日 Error No bookmark name given III 摘摘 要要 传统小的轨道车是采用地面进行铺轨进行定点传送 如果出现积压就会出现物流堆 积 并占用空间大 不能实现高效的运输方式 轻型两车组悬挂式自行小车是悬挂在空中的轨道上按照固定轨道行驶的积放式运输 小车 自行小车由主车 副车 均衡梁 积放装置 电动葫芦 电路控制系统组成 自行小车在结构采用简单实用的设计方法 在不影响性能的情况下最简化的设计每一 个零部件 每个小车都采用单轮来进行移动 再加上四个导轮来辅助进行控制 小车均衡 梁的长度设计保证了小车在转弯时的可靠性 积放式小车可以有效的安排小车的起重 运 输 存储等功能 本课题所研究的小车具有高效的运输能力 导向准确 互不干涉 安全可靠等优点 被广泛用于国内很多车间工厂中的物流系统 关键词 关键词 悬挂式 积放式 自行小车 两车组 物流系统 IV Abstract The traditional small rail cars is transmitted by laying the ground IT will appear logistics accumulationif appear at the backlog and it take up the large space Cannot achieve high efficiency and modes of transport The two Light hanging type car was hanging in the air by the orbit of the product put type transport dollyto the fixed rail driving self by self vice car balance beams accumulate put device electric hoist circuit control systems By using simple practical car in structure design method Design each parts do not affect performance in the most simplified each car use single wheel for mobile and plus four guide rollers to assist control The length of the car balance beam design guarantees the reliability of the car in corners product put type car can effectively arrange car lifting transportation storage and other functions This topic research by the car has a efficient transport capacity guide accurate non interference safe and reliable it is widely used for many domestic workshop factory in logistics system Key words Suspension type Product put type To car Two the Logistics system V 目目 录录 1 绪论 1 1 1 自行小车概述 1 1 2 轨道概述 1 1 3 积放式运输机 1 1 4 物流系统概述 2 1 4 1 物流系统中的传送装备 2 1 5 国内外研究的概述 5 1 6 本课题的研究内容和所用解决的问题 5 2 总体方案设计 7 2 1 悬挂式自行小车和地面式自行小车 7 2 1 1 悬挂式和地面式自行小车的对比 8 2 2 1 两车组悬挂式自行小车和三车组悬挂式自行小车的比较 9 2 3 悬挂式自行小车技术要求 10 3 自行小车的参数设计 11 3 1 自行小车运行机构驱动计算 11 3 1 1 已知的参数 11 3 1 2 正常运行时的计算 11 3 1 3 刹车时计算 11 3 1 4 电机减速机 SEW 的选择 12 3 1 5 电动葫芦的选择 13 3 1 6 水平车转弯受力分析 14 3 2 轴的强度校核 14 3 3 梁的计算 18 4 自行小车的主要部件设计 20 4 1 自行小车的总体结构 20 4 2 主小车的设计 20 4 2 1 主车体的设计 22 4 2 2 主车轮的设计 23 4 2 3 导轮的设计 23 4 2 4 锁的设计 24 4 2 5 集电门板的设计 24 4 3 小车副车的设计 25 4 3 1 副车体的设计 27 4 3 2 轴承座的设计 28 4 3 3 副车轴的设计 28 4 3 4 副车轮的设计 28 4 4 均衡梁的设计 29 VI 4 4 1 梁的设计 30 4 5 尾积放装置的设计 30 5 总结与展望 32 5 1 结论 32 5 2 展望 32 致 谢 33 参考文献 34 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 1 1 绪论绪论 轨道车是铁路设备维修 车辆制造 基建等施工部门执行任务的主要运输工具 1 轨 道车分重型和轻型两种 能由搭乘人员随时撤出线路的 称为轻型轨道车 不能由搭乘人 员随时撤出线路的 称为重型轨道车 按传动方式轨道车有机械传动 液压传动 电传动 其中目前最多的是液压传动 目前轨道车是物流 交通中比较普遍运用的方式之一 1 1 自行小车概述自行小车概述 轻型两车组悬挂式自行小车结构由主车 副车 集电器支架 尾积放装置 均衡梁 电机 工件组成 因其无污染 低噪音 定位准确 速度变化范围大 适用范围广等特点 现已被广泛用于汽车制造 摩托车制造 低压电器制造 邮政等各种领域 现在越来越多 的企业特别是制造型企业不断的扩大经营项目和生产规模 并多企业生产线的输送系统的 效率要求越来越高 这就在很多的大中型制造企业都会拥有多条设备的物流输送线 这样 方便了物资的传递和检验 给制造型企业带来了更多经济效益 目前自行小车输送线在车 间物流输送领域是比较先进的 在国外很多企业的输送线上它已被使用很多年的历史了 现在很多国内的企业也积极引进并改进自行小车的传输系统 它的结构简单 操作方便 可靠性较为稳定 传递速度较快 2 目前自行小车输送线在车间物流输送领域是比较先进 的 自行小车属于轨道运行车的一种 所以对自行小车的保养包括对轨道 轨道衔接 小 车本身动力系统 传动系统 车体车架结构的保养 自行小车是在特定的空中轨道上运行 的电动小车 可组成一个承载的 全自动的物料搬运系统 系统中的每个小车具有独立驱 动 物料有轨道 平移道岔 转盘 升降机段等组成 形成立体输送网络 有多种控制方 式 3 集中控制 分散控制 集散控制方式 1 2 轨道概述轨道概述 轨道的定义比较广有下面几种定义 用条形的钢材铺成的供火车 电车等行驶的路线 天体在宇宙间运行的路线 也 叫轨迹 物体运动的路线 多指有一定规则的 如原子内电子的运动和人造卫星的运行 都有一定的轨道 行动应遵循的规则 程序或范围 生产已经走上轨道 轨道一般由钢轨 轨枕 联结零件 道床以及道岔等组成 本次设计的供字型小车运 行的轨道只是由钢轨或者铝合金轨 联结零件 道岔和升降段组成 并不需要铁路交通中 铁轨用到的道床和轨枕 1 3 积放式运输机积放式运输机 积放式输送机以其可靠的载荷控制能力 非常适用于各种生产 装配以及整条生产线 上的各个工位间的生产过程需要协调配合的输送线 积放式输送机可以在整条生产线正常 运行的状态下使载荷分别停止或运行且相互间不会干涉 输送的载荷可以在线上储存 较 长的载荷可以在密集的存储区内斜向积存以节省空间 采用整体式 宽推杆和升降爪 可 将链条的张力平均分配给推杆和推杆外链片 使其应力达到最小 不仅可以使承载车组快 速平稳地运行 也提高了使用寿命 承载轨道采用高碳 合金锰钢 提高了输送机的承载 能力和使用安全性 积放式输送机一般由动力系统 牵引直轨 牵引弯轨 承载直轨 承 载弯轨 承载车组 合流道岔 分支道岔 停止器及电控系统 4 等组成 江南大学学士学位论文 2 1 4 物流系统概述物流系统概述 物流系统就是指在供应链管理活动中的各种物流功能 随着采购 生产 销售活动而 发生 并使物的流通效率提高的系统 这种系统大致由作业系统和信息系统组成 工商物 流系统知识与应用是国内较为突出的研究成果 一 物流系统 是由物流各要素所组成的 物流各要素之间是存在有机联系的综合 体 二 物流系统主要受内部环境以及外部环境的要素影响 使物流系统整体构成十分 复杂 其外部存在过多的不确定因素 其内部存在着相互依赖的物流功能因素 三 物流系统的成功要素是使物流系统整体优化以及合理化 并服从或改善社会大 系统的环境 物流系统的一般规律 一 物流系统是客户服务的产物 5 确定物流服务水平是物流系统的关键 二 物流服务与物流成本之间的关系 效益背反现象 是物流系统中最常见的现象 不仅物流各部门和各功能之间存在 效 益背反 物流服务与物流成本之间也存在 效益背反 三 高水平物流服务必然是高成本 成本与服务的权衡 处于高水平的物流服务时 成本增加而物流服务水平不一定能按 比例地相应提高 物流系统基本模式 一 物流系统基本模式 和一般系统一样 具有输入 转换及输出三大功能 通过输 入和输出使系统与社会环境进行交换 使系统和环境相依而存 而转换则是这个系统带有 特点的系统功能 二 一般来讲物流系统的输入是指物流成本 而物流系统的输出是由企业效益 竞 争优势以及客户服务三部分组成 物流系统设计应满足的要求 6 1 物流系统运行应安全 可靠 快速 要求合理设计物流运输通道和合理配置物 流装备 同时还应配置良好的管理系统 2 物流系统要有一定的柔性 即灵活性 可变性及可重组性 3 流动路线尽可能短 保证物流的高效 也节省物流系统建设的投资 减少物流 的迂回 交叉 往返等无效搬运 4 合理规划物流系统的流动速度 尽可能减少在制品积压 缩短物料的停滞等待 时间 加强库存管理和生产计划管理 尽量实现 零库存生产 5 毛坯 在制品 产品的储存量 应能保证三班制时无人或少人运行时的需要 或能保证易损坏装备在快速排除故障时间内生产还能继续进行 1 4 1 物流系统中的传送装备物流系统中的传送装备 传送装备是物流中的重要装备 不仅起到将各物流站 加工单元 装配单元衔接起来 的作用 而且具有物料的暂存和缓冲功能 合理选择传送装备 7 可使各工序之间的衔接 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 3 更加紧密 有助于提高生产率 常见的传送装备有滚道式 链式 悬挂式等多种 1 滚道式传送机 这是一种结构简单 使用最广泛的传送装备 它由一系列以一定的间距排列的滚子组 成 用于传送成件货物或托盘货物 货物和托盘的底部必须有沿传送方向的连续支承面 为保证货物在滚子上移动时的稳定性 该支承面至少应该接触四个滚子 即滚子的间距应 小于货物支承面长度的 1 4 滚道可以是无动力的 货物由人力推动 滚道也可以布置成一定的坡度 使货物能靠 自身重力从一处自然移动到另一处 这种重力式滚道的优点是结构简单 但缺点是传送机 的起点和终点要有高度差 如果传送距离较长 必须分成几段 在每段的终点设一个升降 台 把货物提升至一定的高度 使物料再次沿重力式滚道移动 重力式滚道的另一个缺点 是移动速度无法控制 有可能发生碰撞 导致货物的破损 虽然有一种限速滚子 当转动 速度超过设计值时 它会产生一定的阻力 达到限速的目的 但结构比较复杂 在一定程 度上抵消了重力式滚道结构简单的优点 为了达到稳定的运输速度 可以采用机动滚道传 送机 8 图 1 1 滚道式传送机 2 悬挂式传送机 悬挂式传送机具有很多优点 把物料挂在钩子上或其它装置上 可利用建筑结构搬运 重物 普通悬挂传送机是最简单的架空传送机械 它有一条由工字钢一类的型材组成的架 空单轨线路 承载滑架上有一对滚轮 承受货物的重力 沿轨道滚动 吊具挂在滑架上 如果货物太重 可以用平衡梁把货物挂到两个或四个滑架上 滑架由链条牵引 悬挂传送 机的上 下料作业是在运行过程中完成的 可通过架空线路的升降实现自动上料 悬挂式传送机主要用于在制品的暂存 物料可以在悬挂传送系统上暂时存放一段时 间 直到生产或装运为止 避免了在车间地面暂存所造成的劳动力和空间的浪费 另外尤 其适合于批量产品的喷漆 挂在钩子上的产品自动通过喷漆车间 接牵引链受喷漆或浸漆 安全性是在悬挂传送系统设计和实施中应考虑的重要因素 图 1 2 多滑架输送 3 链式输送机 链式输送机是用绕过若干链轮的无端链条作牵引构件 由驱动链轮通过轮齿与链节的 江南大学学士学位论文 4 啮合将圆周牵引力传递给链条 在链条上或固接着一定的工作构件上输送货物 链式输送机的类型很多 主要有链板输送机 刮板输送机和埋刮板输送机 链条有滑 动和滚动之分 运送物料的方式可以是滑移或载运 输送机由于所选用链条种类及运送物 料的方式不同而有不同的型式 滑动链条类输送机的构造简单 运行的零部件较少 造价 比较低廉 而冲击 滚动链条的输送机与滑动链条的输送机比较 前者在输送物料时更为 平滑 摩擦阻力较小 所需的驱动也较低 为了保证滚轮的寿命 这类链条不宜用于粗糙 污浊 含有细砂粒物料的输送 用特殊形状的链片制成的链条 可以用来安装各种附件 如托板等 用链条和托板组 成的链板输送机是又一种广泛使用的连续输送机械 如果链条辊子的支承力方向垂直于链 条的回转平面 则可以制成水平回转的链板输送机 如果托板铰接在链条上 可以侧向倾 翻 则可以制成自动分选机 在需要把货物卸出的地点使托板倾翻 即可使货物滑到相应 的输送分选溜槽内 链板输送机用链条牵引 用固定在链条上的板片承载货物 靠啮合驱动传递牵引力 它与带式输送机相比 优点是板片上能承放较重的件货 链条挠性好 强度高 可采用较 小直径的链轮和传递较大的牵引力 缺点是自重 磨损 消耗功率都较带式输送机大 而 且 链板输送机和其他啮合驱动的输送机或提升机一样 在链条运动中会发生动载荷 使 工作速度受到限制 此外 链式输送机的造价较高 维修保养费用也较高 此外 输送装置还包括链式滚床和带式滚床等传送机构 此二类滚床将在下章中具体 介绍 在此就不赘述了 4 有轨运输小车 图 1 3 是采用有轨自动运输小车 Railing Guided Vehicle RGV 的生产系统 RGV 沿直 线导轨运动 机床和辅助装备在导轨一侧 安放托盘或随行夹具的台架在导轨的另一侧 RGV 采用直流或交流伺服电动机驱动 由生产系统的中央计算机控制 RGV 适用于运送 尺寸和质量均较大的托盘或随行夹具 而且传送速度快 控制系统简单 成本低廉 缺点 是它的铁轨一旦铺成后 改变路线比较困难 适用于运输路线固定不变的生产系统 图 1 3 采用 RGV 搬运物料的生产系统 5 无轨运输小车 无轨运输小车也称自动引导小车 Automated Guided Vehicle AGV AGV 是现代物 流系统的关键装备 得到广泛的应用 它是指装备有电磁或光学自动引导装置 能够沿既 定的引导路径行驶 具有小车编程与停车选择装置 安全保护以及各种运载功能的运输小 车 AGV 主要由车体 电源和充电系统 驱动装置 控制系统 通信装置 安全装置等组 成 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 5 1 5 国内外研究的概述国内外研究的概述 物流系统是指在一定的时间和空间里 由所需输送的物料和包括有关设备 输送工具 仓储设备 人员以及通信联系等若干相互制约的动态要素构成的具有特定功能的有机整 体 随着计算机科学和自动化技术的发展 物流管理系统也从简单的方式迅速向自动化管 理演变 其主要标志是自动物流设备 发展至今 物流系统是典型的现代机械电子相结合的系统 现代物流系统由半自动化 自动化以至具有一定智能的物流设备和计算机物流管理和控制系统组成 任何一种物流设 备都必须接受物流系统计算机的管理控制 接受计算机发出的指令 完成其规定的动作 反馈动作执行的情况或当前所处的状况 智能程度较高的物流设备具有一定的自主性 能 更好地识别路径和环境 本身带有一定的数据处理功能 现代物流设备是在计算机科学和电子技术的基础上 结合传统的机械学科发展来的机 电一体化的设备 从物流系统的管理和控制来看 计算机网络和数据库技术的采用是整个 系统得以正常运行的前提 仿真技术的应用使物流系统设计处于更高的水平 物流已经成 为并行工程的基础和 CIMS 的组成部分 物流系统技术是先进制造技术中的重要组成部分 集机械设计 计算机科学 管理学 和自动化控制技术等于一身的综合技术 上世纪 90 年代末 全世界的制造者和分销商继续承受着各种压力 其中包括 产品 定单更小 更频繁 产品需求不断变化且更加用户化和服务价值升高等 经营者们必须使 工厂的运行适应定单的混合 更短的定单周转时间和更高的生产能力 必须采取一定的策 略来适应不断提高要求的库存管理 运行的柔性以及各种过程集成的程度 在供应链中集 中对一些过程进行转移 结合或消除 使得工厂以及仓库的物流和信息流更加有效 在这 些变化的要求下现代物流技术从各个方面显示出一些新的发展趋势 从广义上讲 物流泛指物质实体及其载体的场所 或位置 的转移和时间占用 即指物 质实体的物理流动过程 它是在生产和消费从时间和空间上被分离并日益扩大的形势下为 有机地衔接 供 和 需 保证社会生产顺利地进行 并取得良好的经济效益而发展起 来的一门科学 物流所要解决的问题是物流活动的机械化 自动化和合理化 以实现物流 系统的时间和空间效益 自行小车在国内外车辆制造 工厂物品运输上发挥了重要的重要 自行小车的技术正 在不断的发展 已经不仅仅是单纯的按特定轨道运输了 加入了很多新的元素 比如板链 的无极变速 无线通信技术 我国目前的整体工业制造水平相对发达国家而言还有很大的差距 这里面包含了材 料 机械加工等诸多因素 随着国国民经济的不断发展人民生活水平的不断提高对汽车需 求的增大 国内的汽车厂家将会不断的扩大生产规模 自行小车作为自动化的生产设备 其安静 高速 定位准确 智能化操作简便等优点将会越来受到重视 其需求量将越来越 大 作为国内的生产企业应该抓住这个机会学习国内的先进技术与管理不断的提高自身的 技术水平 以便从容面对全球化的浪潮 1 6 本课题的研究内容和所用解决的问题本课题的研究内容和所用解决的问题 本课题所研究的内容为轻型两车组悬挂式自行小车 轻型两车组悬挂式自行小车是自 江南大学学士学位论文 6 行小车的一种 其结构简单具有安静 安全 快速 目的明确 结构简单容易修理和技术 改造等优点 因此在物流输送领域有着广泛的应用 本课题所研究的轻型两车组悬挂式自 行小车是江苏天奇物流系统工程的设计产品用于工厂中的物流运输 比较实用 本设计所要解决的的主要问题如下 1 熟悉整个输送系统的结构及设计参数 2 根据所输送工件的结构特点和相关参数 完成自行小车总体结构的设计草图 3 根据设计参数和输送要求 完成相关计算 主要包括电机功率计算及选型 车组水平 受力转弯受力分析 驱动轴的设计计算 走轮接触强度计算 轴承 键的选用等等 4 根据计算结果 确定自行小车结构尺寸 完成总装图 5 完成重要零部件的部件图或零件图 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 7 2 总体方案设计总体方案设计 传送装备在物流系统中起着非常重要的作用的地位 传送装备的优劣直接决定着物流 系统的工作效率 进而影响企业的生产经营的效率 因此企业都在寻找高效的传送装备 自行小车是物流系统中非常常用的一种传送装置 自行小车按照运行方式的不同可分为悬 挂式和地面轨道式 本章将对这两种自行小车进行详细的的对比 从而选择更适合的 2 1悬挂式自行小车和地面式自行小车悬挂式自行小车和地面式自行小车 图 2 1 地面式自行小车 图 2 2 悬挂式自行小车 地面式自行小车和悬挂式自行小车都属于自行小车输送系统的领域 是一种用于输送 货物的输送设备 由图 2 1 图 2 3 可知地面式自行小车及是轨道安装在地面的自行小车 而悬挂式自行小车则是轨道式安装在空中的自行小车 地面式自行小车是通过牵引器拖动 货物运动 悬挂式自行小车是通过悬挂梁把货物吊起来然后再空中运送 两者结构上类似 这两种自行小车都由车体装置 传送装置和电力装置组成 可以通过电力控制控制车 辆的速度 江南大学学士学位论文 8 2 1 1 悬挂式和地面式自行小车的对比悬挂式和地面式自行小车的对比 悬挂式自行小车与地面式自行小车相比 具有以下优点 1 更加安全因为在空中运输 与地面有地面有一定的距离 2 更加高速 在空中运行可以有更快的速度 3 可以进行更加有效的安装 比如在车辆制造上可以实行安装 4 这样可以压缩空间可以使空间达到更加有效的利用 由上述的对比可知 在承载能力不是要求特别高的情况下 悬挂式自行小车比地面自 行小车的优势更加明显 因此本文采用悬挂式自行小车 2 2 两车组悬挂式自行小车和三车组悬挂式自行小车两车组悬挂式自行小车和三车组悬挂式自行小车 图 2 3 两车组悬挂式自行小车 1 主小车 2 副小车 3 轨道 4 电动葫芦 5 均衡梁 两车组悬挂式自行小车是由一个主车和一个副车组成 只有一个均衡梁 1 个电动葫 芦 9 假设电动葫芦吊起的货物的重量为 G 那么除去车体电机 及均衡梁的重量 主车和 副车所受的作用反力为 0 5G 两车体所受作用反力相同 设每个电动葫芦所能承受的最大重量为 G 每一个小车所能承受的最大重量为 G1 那么两 车组悬挂式自行小车所能承受的最大重量是 G 0 5GG1 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 9 图 2 4 三车组悬挂式自行小车 1 主小车 2 副小车 3 轨道 4 电动葫芦 5 上层均衡梁 6 下层均衡梁 该三车组悬挂式自行小车是由一个主车两个副车组成 有两个均衡梁 两个电动葫芦 假设每个电动葫芦吊起的重量都为 G 那么除去车体电机及均衡梁的重量 副车二所受反 作用力为 G 主车和副车一所受的反作用力都为 0 5G 对于三车组悬挂式自行小车来说 假如两个电动葫芦所能承受的重量都为 G 每个小车能 承 受 的 大 最 重 量 为 G1 那 么 三 车 组 悬挂 式 自 行 小 车 所 能承 受 的 最 大 重 量 是 2 1 GGG 2 111 GGGGG 2 2 1 两车组悬挂式自行小车和三车组悬挂式自行小车的比较两车组悬挂式自行小车和三车组悬挂式自行小车的比较 两者的载重量作比较 三车组悬挂式自行小车的载重量大于两车组的载重量 适用与 重型的起吊物件 两车组的适用于轻型的起吊物件 从结构上考虑 两车组的悬挂式自行小车的电动葫芦只有一个 不需要安排重物吊在 哪个电动葫芦上 三车组的悬挂式自行小车的均衡梁长 所需的最小转弯半径大 两车组 的悬挂式自行小车的均衡梁短 所需的最小转弯半径小 对其消耗能量上来考虑 三车组悬挂式自行小车的整体重量大于两车组小车的重量 F VW V 是小车的瞬时速度 F 是小车所有的牵引力 因为小车要做匀速运动 所以 V 恒定 而 摩 擦 力牵 引 力 FF 在摩擦系数一定的情况下 小车的重量越大 摩擦力 F 越大 所以 在同样的速度 V 的情况下 空载三车组悬挂式自行小车的 W 大于空载两车组悬挂式自行 小车的 W 而三车组悬挂式自行小车有两个电动葫芦 吊起重物的时候需要安排两边的重物重量 值才能吊起最大的承受重量 相对于两车组的要复杂点 本次设计自行小车的载重不大于 300KG 而两者都满足载重条件 再对结构进行比较 确定选择两车悬挂式自行小车 三车组需要两个电动葫芦的吊起重量进行分配比较麻烦 从行走转弯过程所需的转弯半径来考虑 两车组的悬挂式的自行小车的最小转弯半径小 江南大学学士学位论文 10 从消耗能量上来考虑 在吊起相同质量的重物的情况下 三车组悬挂式自行小车所消耗的 功率大于两车组所消耗的功率 综合以上情况考虑 选择两车组悬挂式自行小车 2 3 悬挂式自行小车技术要求悬挂式自行小车技术要求 1 小车在无制动情况下 用单手推动应能灵活 平稳的滑移 2 偏心轮结构 可调节导轮间隙在 0 3mm 具体间隙量应保证小车能平稳通过直轨 弯 轨 道岔等无卡阻 3 各转动部分应灵活无卡阻现象 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 11 3 自行小车的参数设计自行小车的参数设计 3 1自行小车运行机构驱动计算自行小车运行机构驱动计算 3 1 1 已知的参数已知的参数 表 3 1 已知的参数 参数内容 参数代号 量 单位 主车重量 G1 260 N 副车重量 G2 300 N 工件 吊具重量 G3 5000 N 均衡梁 G4 270 N 电机 G5 180 N 承载车组数 m 2 副车数量 j 1 行走速度 v 40 m min 走轮直径 D 160 mm 滑动摩擦 u 0 4 有量纲滚动摩擦因数 k 0 3 mm 无量纲滚动摩擦因素 0 0375 根据这些参数对自行小车正常运行 刹车时 水平转弯时的数据进行计算 再确定自 行小车的结构尺寸 德马克电动葫芦型号 集电器 3 1 2 正常运行时的计算正常运行时的计算 车体的总质量计算 60G5G3 G4 G2JG1G 根据车体质量和有量纲滚动摩擦因数可以算出电机扭距 受阻力距 电机扭距为 T M21 63GU1 2T k 小车的转速为 n r m 79 57D 1000v n 电机的功率为 P 0 2 1 6 3n 9 5 5 0 T 1 2P 自行小车所受的牵引力为 F 32400 216344P VF 3 1 3 刹车时计算刹车时计算 对主副车轮所受摩擦力 滑动距离及制动时间进行分析计算 10 这里我们假设 已减速到 V1 5m min 主车轮承载的是主车体本身的重量及部分的工件 吊具的重量 工件 吊具的重量由所 江南大学学士学位论文 12 有车组一起承担 可以得出 主车轮所受滑动摩擦力 110G3 m G1 F1 副车轮承载的是副车体本身的重量和部分工具 吊具的重量 副车体的数量为 m 1 计 算副车轮受滚动摩擦力 10G m 1 mG2 j F2 所受总摩擦力 1 2 0 9FFF 21 滑动距离 0 0 0 1f 7 2 0 0 0V GS 2 1 制动时间 0 0 4 1f 6 0 0V Gt 1 3 1 4 电机减速机电机减速机 SEW 的选择的选择 电动机的种类繁多 其分类方法也很多 通常按电源及结构原理进行分类 根据电 源 电动机可分为直流电动机和交流电动机 交流电动机分为异步电动机和同步电动机 同时 异步电动机又以转子结构的不同 分为鼠笼型电动机和绕线型电动机两种 鼠笼型 电动机又有单鼠笼 双鼠笼和深槽式 3 种 根据结构和运转原理 直流电动机可分为串激 并激 复激和他激 4 种 异步电动机有单相和三相两种 由于异步电动机结构简单 成 本低 坚固耐用 维护又方便以及有较好的运行性能 加之当前的动力电源主要是三相 所以在煤矿应用最多的是三相异步电动机 另外 还可按电动机的转速 额定电压 尺寸 大小 安装结构型式 外壳防护型式 冷却方式 工作定额等进行分类 此外 减速电机是一种新兴的具有高科技含量的电机类型 13 减速电机是指减速机和 电机 马达 直联的集成体 这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机 通常由专业的 减速机生产厂进行集成组装好后成套供货 广泛应用于钢铁冶金 环保水处理 起重运输 物料搬运 轻工 港口 机场 汽车生产 电力等各行各业 使用的优点是简化设计 节 省空间 延长使用寿命 降低噪音 提高扭矩和负载能力 减速电机的电机接线盒经过一 定设计改造 可以直接连接变频器 适用于分布式控制应用 不仅可以完成简单驱动 还 能够实现复杂定位控制 减速电机的主要特点有 1 减速电机结合国际技术要求制造 具有很高的科技含量 2 节省空间 可靠耐用 承受过载能力高 功率可达 95KW 以上 3 能耗低 性能优越 减速机效率高达 95 以上 4 振动小 噪音低 节能高 选用优质段钢材料 钢性铸铁箱体 齿轮表面经过高频热 处理 5 经过精密加工 确保定位精度 这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置 了各类电机 形成了机电一体化 完全保证了产品使用质量特征 6 产品才用了系列化 模块化的设计思想 有广泛的适应性 本系列产品有极其多 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 13 的电机组合 安装位置和结构方案 可按实际需要选择任意转速和各种结构形式 由上节的计算可知 电机的功率为 0 21kW 速度为 40m min 电机的重量为 180N 基于电动机的以上特点 本文选用减速电机作为输送机床的驱动装置 查 SEW 减速 电机的规格表 选用如下减速电机 表 3 2 电机减速机参数 车体的总质量计算 60G5G3 G4 G2JG1G 根据车体质量和有量纲滚动摩擦因数可以算出电机扭距 受阻力距 电机扭距为 T M21 63GU1 2T k 小车的转速为 n r m 79 57D 1000v n 电机的功率为 0 2 1 6 3n 9 5 5 0 T 1 2P 可以通过上面的数据得出所用的电机减速机 SEW 型号为 HS40DT63L4 BMG 79rpm B 20 轴 3 1 5 电动葫芦的选择电动葫芦的选择 根据设计要求 自行小车的载重不超过 300KG 电动葫芦分为单链和双链两种 型号如表 3 3 图 3 1 因为载重不能超过 300KG 所以这里选择型号为 1N 2F 的电动葫芦 外部尺寸如下 C 440 C1 440 L1 235 L2 110 b2 176 d1 240 e 28 F 28 主起升速度为 4M MIN 精起升速度为 1M MIN 表 3 3 德马克电动葫芦选型表 序号 运 行 速 度 m min 电机减速机 SEW 备 注 名义 实际 型号 功率 KW 重 量 KG 1 20 21 1 HS40DT63K4 BMG 42rpm B 0 12 17 2 30 32 7 HS40DT63N4 BMG 65rpm B 0 18 17 3 40 39 7 HS40DT63L4 BMG 79rpm B 0 25 18 江南大学学士学位论文 14 图 3 1 德马克电动葫芦 3 1 6 水平车转弯受力分析水平车转弯受力分析 图 3 2 小车转弯时的受力分析图 小车在转弯时的功率 P 0 25KW 轨道弯曲半径 R 1000mm 小车在行走的过程受到电机的扭矩 扭矩传递给主车的一个力 主车总的行走分力 37 P V 60000 F 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 15 主车受滚动摩擦阻力 72 G4 G3 G1 f F 为副车对主车的一个牵制力 F 为主车对副车的拉力 F 的分力 si 302 si nf F F 1 F 的分力 s i n 302 2F F 11 c oF F 1 t g FF 12 根据上图分析可知 1 8 02 算得 c o2 s i n Si n 同样根据上图可以计算出 承载副车受滚动摩擦阻力 6 7 G n G f 23 而力学定义可得 f F2 6 7 t g F1 计算得 2 arcsin 2 1 min fFfa 2 1 8 0 min 19 52143 度 140 9571 度 由这些数据可以得出均衡梁的最大长度 1885 2Rc os s i nRs i n Lma x 也就是说 当最小转弯半径为 1000mm 时 为了保证自行小车顺利转弯 而不出现卡 死现象 均衡梁的长度不能超过 1885 033 mm 因此 取均衡梁长度 L 1400mm 3 2 轴的强度校核轴的强度校核 进行轴的强度校核计算 11 时 应根据轴的具体受载及应力情况 采取相应的计算方法 并恰当的选用其许用应力 本小车的轴为副小车的传动轴 只承受弯矩的作用 江南大学学士学位论文 16 图 3 3 轴的设计结构示意图 已知 a 33 6 b 62 4 L 115 再根据下表中的数据 已知参数 表 3 4 已知数据 名称 代号 规格 参数 单位 主车重量 G1 260 N 副车重量 G2 300 N 工件 吊具重量 G3 5000 N 均衡梁 G4 270 N 电机 G5 180 N 主车 副车车轮重量 G 110 N 轴所受载荷是从轴上零件传来的 计算时 常将轴上的分布载荷简化为集中力 其作 用点取为载荷分布断的中点 轴受到水平方向的力和垂直方向上的力 因为驱动装置对称位置设计了一个主车轮分担了一半压力 所以求出驱动轮压力 N GGGGGG F g 29 2 54321 NF V P gF18 99375 225516 324 滚动摩擦力 图 3 4 轴的受力简图 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 17 由静力平衡公式 0 y F 0 21 g FFF 0 z F 0 21 FgFF 0 A M 0 1 bFbaFg 0 A M 0 1 bFbaFg 算的 NF7 5 4 3 6 1 NF7 2 4 8 6 2 NF6 4 3 4 5 1 2 4 6 4 6F 2 作出弯矩图 图 3 5 轴垂直方向上的弯矩图 图 3 6 轴水平方向上的弯矩图 根据轴的弯矩图可知 B 点为轴的危险截面 7 B 处 mNMMM vHB 33 155930 22 对于直径为 d 的圆轴 弯曲应力公式为 W M 根据抗弯截面公式得出 B 点抗弯截面系数 2 7 0 01 0 3 dW 1 W M 所以满足条件 江南大学学士学位论文 18 3 3梁的计算梁的计算 图 3 6 梁的结构示意图 横梁起吊位置受到向下的力 F 左边连接副小车吊杆位置所受的力为 F1 右边连接主小车吊杆位置所受的力为 F2 中间连接葫芦丝位置在均衡梁的正中间位置 均 衡梁的总长为 L 图 3 7 梁的受力示意图 图 3 8 梁的剪力图和弯矩图 根据力平衡原理 21 FFF 力矩平衡原理 0 A M 0 B M 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 19 所以 FFF 2 1 21 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 LxaxLFxM lxlFxF LxoxFxM LxoFxF s s 梁的材料是方管尺寸是 80 80 5 根据矩形的抗弯截面系数公式 2 8 1 6 6 7 0 6 8 0 33 W 弯曲应力为 13 62 4 W F L W M 梁的材料是 Q235 A Q234 根据 GB T 700 查的许用弯曲应力 158MPa 235MPa 根据计算结果 所以梁满足抗弯条件 11 江南大学学士学位论文 20 4 自行小车的主要部件设计自行小车的主要部件设计 4 1自行小车的总体结构自行小车的总体结构 自行小车的总体结构由主车 副车 均衡梁 尾积放装置组成 自行小车的总体结构 主视图如下 图 4 1 自行小车总体结构主视图 1 主小车 2 集电器 3 副小车 4 集电器支架 5 电动葫芦丝 6 尾积放装置 7 均衡梁 主小车是整个自行小车的驱动车 它上面装有电机 是整个自行小车的驱动系统 副 车和主车组合在一起起到一个固定支撑 移动的作用 均衡梁连接主小车和副小车 起到 固定主副车位置和支撑重要的重要 下面是电动葫芦丝 它是用来直接吊起重物并将它固 定在均衡梁上 4 2主小车的设计主小车的设计 主小车是整个自行小车的动力来源 它由电动机主车体 车轮 其他零部件组成 主小车是由电机 轴 主车轮 主车体 导轮和锁组成 辅助的设备有集电门板 集 电器 集电支架 插头 插座 电机减速机是通过内六角螺栓 垫圈和弹簧垫圈和主车体相连的 电机减速机通过传 动轴和车轮相连 电机产生转动力矩 然后再通过传动轴传递主车轮上 与轨道的接触部分有一个主车轮和 8 个导轮组成 锁的作用是在小车停止的时候固定 小车的 不让小车滑动 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 21 图 4 2 主小车主视图 12 开口销 13 销 14 集电门板 15 螺栓 16 螺母 图 4 3 主小车剖视图 1 电机减速机 2 主车体 3 主车车轮 4 端盖 5 螺栓 6 弹簧垫圈 7 弹性销 8 导轮 9 销 10 开口销 11 垫圈 22 垫圈 23 内六角螺栓 24 弹簧垫圈 江南大学学士学位论文 22 图 4 4 主小车剖俯视图 17 锁 18 插头 19 插座 20 螺钉 21 螺钉 22 垫圈 4 2 1 主车体的设计主车体的设计 图 4 5 主车体主视图 1 车后骨架 2 支承块 3 车腹板 4 走轮支架板 5 车前骨架 6 挡板 8 支座 9 固定支架 主车体是由碳素钢组成的钢结构 它们的材料都是 Q235 A 是普通的碳素钢材料 车的前后是骨架 车的上部是一个走轮支架板 用来固定走轮的位置 车体的下部是 一个车腹板 它与车的前后骨架相结合 腹板下部连有支座 挡板与车前骨架相连 起到 固定车腹板得作用 固定支架与车后骨架相连 起到固定主车体的位置的作用 前后骨架 上各一个支承块得作用也是起到固定小车在轨道上位置的作用 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 23 4 2 2 主车轮的设计主车轮的设计 图 4 6 主车车轮 1 主车车轮外圈 2 主车车轮轮芯 车轮外圈是用 MC 尼龙制成的 胶层技术参数如下 表 4 1 胶层技术参数 序号 参数项目 参数数值 1 胶层硬度 邵尔 A92 2 2 扯断强度 24 2MPa 3 扯断伸长率 300 4 扯断永久变形 12 2 5 阿克隆磨耗 3 023 0 车轮内圈是车轮轮芯 它是动力传动机构的最终点 它的转动带动整个小车的走动 车轮通过螺栓 弹性销 弹性垫圈和端盖相接 4 2 3 导轮的设计导轮的设计 图 4 7 导轮 江南大学学士学位论文 24 1 导轮轴 2 轴用挡圈 3 小导轮 4 轴承 5 孔用挡圈 6 螺母 7 垫圈 8 弹簧垫圈 导轮是由小导轮 导轮轴和其他国标零件组成 小导轮是导轮与导轨的接触部分 分 为小导轮外圈和小导轮内圈 内圈的材料是 45 钢 外圈的材料的聚氨酯 胶层的技术参 数和主车轮的一致 导轮的引导传动皮带通过障碍物或转换传动皮带方向时所用的一种滑轮 图 4 8 导轮轴 导轮轴左边的轴线和右边的轴线不左侧与右侧轴线不重合 这是因为主车总成那张图 中 表明了导轮与导轨间的间隙为 0 3mm 这个偏心结构就是为了调整间隙用的 4 2 4 锁的设计锁的设计 本设计课题中主小车的锁是用来控制车在停止的时候的状态 防止小车的无动力滑 动 图 4 8 锁 1 手柄 2 挡圈 3 弹簧 4 螺母 5 弹簧座 6 锁螺钉 三角形的控制手柄用来控制锁的开关 推动手柄通过弹簧装置将刹车片顶上 4 2 5 集电门板的设计集电门板的设计 集电门板是用来固定集电器的的装置 结构如图 4 9 集电器门板是由门板和固定支架组成 安装在小车一侧 用来固定集电器的位置 材 料是不锈钢 Q235 A 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 25 图 4 9 集电门板 1 门板 2 固定支架 4 3 小车副车的设计小车副车的设计 图 4 10 副小车的剖视图 1 副车体 2 轴承座 3 螺栓 4 弹垫 5 平垫 6 端盖 7 副车轴 8 挡圈 9 轴承 10 轴承 11 挡圈 12 轴套 13 副车轮 14 平键 15 压板 16 止动片 17 螺栓 18 弹性销 19 导轮 20 平垫 21 圆柱销 22 开口销 江南大学学士学位论文 26 图 4 11 副小车的主视图 23 螺栓 24 弹垫 25 平垫 26 螺母 27 螺栓 28 螺母 图 4 12 副小车的剖俯视图 29 锁 30 销 31 开口销 32 集电门板 33 螺钉 34 平垫 35 螺钉 36 插头 37 插座 副小车是从动小车 车上没有电机 动力系统 由副车体 轴承座 副车轴 端盖 轴套 副车轮 压板和止动片组成 副车轮和副车轴相连 一端用压板止动片和螺栓固定 轴上有轴套 轴承 轴承有轴承座固定 12 轻型两车组悬挂式自行小车的结构设计 27 4 3 1 副车体的设计副车体的设计 图