卡车底盘翻转器设计【11张CAD图纸+文档全套】
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华侨大学机电及自动化学院本科毕业设计(论文)题 目卡车底盘翻转装置院(系)别专 业级 别学 号姓 名指导老师17 摘 要摘要正文改革开放三十年，我国的经济有了巨大的发展。作为经济运行的动脉，公路货运运输发挥了巨大作用。我国卡车生产在过去的三十年中保持了一个强劲的发展势头。在可以预计的未来，我国卡车市场需求将会更大。在这种情况下，如何改进生产，提高效率，提高产能，成了每一个有意争霸中国卡车市场的商家所不得不考虑的问题。本设计是一个传统的机械改良设计。为了克服原有卡车底盘翻转器所存在的复杂，操作繁琐的缺点，提出了改良改良重点在于底盘装配中的翻转方式，由原有的依赖工艺孔进行的翻转改为工业皮带翻转，避免了工艺孔的加工，同时也给适配不同宽度及长度的底盘带来了方便，省略了长度适配电机，减少了电机数。改良后的翻转装置成对使用，但相互独立，在出故障的情况下可以灵活调整，不影响整个生产线的运行，可维护性好。设计的重点，在于根据方案工作方法进行的受力分析，通过实际工作中底盘车架的宽度，及工作台高度等尺寸，进行最初的机械几何位置的确定，继而分析最大与最小两种极端受力情况，从而选定弹簧，电机等零件的标准与性能。方案细节确定后，再对选定的重要零件进行受力与寿命分析，在确认达到要求后，画出总装配图。以下就是本卡车底盘装配翻转器的具体设计过程，以上所述步骤，都将在以下展开具体的分析。关键词：卡车底盘装配，翻转，设计，受力分析ABSTRACT英文摘要正文Three years of reform and opening up, Chinas economy has a huge development. As the economic operation of the arteries, road freight transport has played a significant role. Truck production in China over the past three decades has maintained a strong momentum of development. In the foreseeable future, Chinas truck market will be greater. In this case, how to improve production, improve efficiency, increase capacity, became interested in hegemony each truck market, Chinese businesses are forced to consider. This design is a traditional mechanical design improvements. In order to overcome the existing truck chassis, the existence of complex turning device, the operation cumbersome paper proposed improvements. Improved focus on the flip assembly chassis mode, the original hole and some rely on technology to industrial adhesive tape for the flip turn, to avoid technical hole processing, but also to fit the chassis of different width and length brought convenience, omit the length of the adaptation motor, reducing the number of the motor. The improved turning device pairs, but independent of each other, in the case of a fault can be flexibly adjusted, does not affect the operation of the entire production line, good maintainability. Design focuses on methods of work carried out under the stress analysis program, through practical work in the width of the chassis frame, and table height measurements, were initially identified the location of the mechanical geometry, and then analyzed by two extreme maximum and minimum power situation, which selected springs, motors and other parts of the standards and performance. Programme details are confirmed, then the important parts for the selected stress and life analysis, to request confirmation, to draw the assembly drawing. The following is the assembly of the truck chassis, turn the specific device design process, the above steps, will start in the following specific analysis. Keywords：truck chassis assembly, flip, design, stress analysis第一章 绪论11.1 汽车生产流水线的意义11.2我国卡车工业未来展望11.3 卡车底盘结构及装配2第二章 传统卡车底盘翻转器32.1传统卡车底盘翻转器的结构与工作方式32.2原有传统卡车底盘翻转器的缺点4第三章.卡车底盘翻转器的方案选择53.1设计思路53.2设计方案选择6第四章 详细设计过程84.1基本受力分析84.2电机选择分析114.2.1翻转电机功率分析：114.2.2起重电机的功率分析：114.3轴承校核12第五章结束语13致 谢14参 考 文 献15第一章 绪论1.1 汽车生产流水线的意义 众所周知，现代工业生产中广泛运用的流水线来源于20世纪初的汽车生产流水线。美国人亨利.福特于1903年创立了福特汽车公司。1908年生产出世界上第一辆T型车。1913年,该公司又开发出了世界上第一条流水线,缔造了一个至今仍未被打破的世界纪录。流水线之前,汽车工业完全是手工作坊型的。每装配一辆汽车要728个人工小时,当时汽车的年产量大约12辆.这一速度远不能满足巨大的消费市场的需求。福特应用创新理念和反向思维逻辑提出在汽车组装中，汽车底盘在传送带上以一定速度从一端向另一端前行前行中，逐步装上发动机，操控系统，车厢，方向盘，仪表，车灯，车窗玻璃、车轮，一辆完整的车组装成了第一条流水线使每辆T型汽车的组装时间由原来的12小时28分钟缩短至10秒钟，生产效率提高了4488倍！流水线是把一个重复的过程分为若干个子过程，每个子过程可以和其他子过程并行运作福特的流水线不仅把汽车放在流水线上组装，也花费大量精力研究提高劳动生产率福特把装配汽车的零件装在敞口箱里，放在输送带上，送到技工面前，工人只需站在输送带两边，节省了来往取零件的时间而且装配底盘时，让工人拖着底盘通过预先排列好的一堆零件，负责装配的工人只需安装，这样装配速度自然加快了。他在一年之中生产几十万辆汽车，这个新的系统既有效又经济.结果他把汽车的价格削减了一半，降至每辆260美元，1913年,美国人均收入为5301美元,1914年,一个工人工作不到四个月就可以买一辆T型车。1.2我国卡车工业未来展望卡车作为一种重要的运输工具，广泛地运用于各行各业的生产建设中。我国在改革开放三十年后，经济有了很大的发展，这当中各种卡车的贡献功不可没。随着我国加入WTO,成为世贸组织成员国以及西部大开发的战略实施，经济开始进入新一轮的增长中。相比过去，我国目前的公路网有了很大的发展，预计未来，高速公路，国道相互配合的公路系统还将进一步完善。这些客观条件将拉动我国未来一段时间内对于载重卡车的巨大需求。据中国商用汽车网2010年04月19日消息，2010年第一季度，我国卡车市场需求稳步上升，仅重型卡车一项，全国第一季度(含非完整车辆、半挂牵引车)产量27.64万辆，同比增长1.57倍；销售26.76万辆，同比增长1.62倍。其中，重卡整车产销6.09万辆和5.76万辆，同比增长82.99%和82.25%；重卡非完整车辆产销12.13万辆和11.26万辆，同比增长95.52%和1.05倍。 可见我国卡车生产行业肩负着确保国民经济顺利运行的重任，同时也具有巨大的商业获利空间，如何提高卡车生产产能，降低成本，服务国民，创造收入，将是摆在中国卡车生产商面前的一个重要问题。 1.3 卡车底盘结构及装配底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。在此之中车架是汽车上各部件的安装基础，通常由纵梁和横梁组成，连接汽车的各零部件，承受来自车内外的各种载荷；如发动机、变速器、车身通过弹性支承安装于车架上；前、后桥通过悬架连接在汽车车架上；而转向器则直接安装在车架上。因此，卡车底盘装配时，以车架为中心，在流水线上装配。不同部分的安装位置不同，有的在车架上方，有的在车架下面，装配时需要吊起，翻转。 第二章 传统卡车底盘翻转器2.1传统卡车底盘翻转器的结构与工作方式 传统的卡车底盘翻转器，由三个电机组成，分别为负责提升底盘的起重电机，调整装置与底盘长度配合的长度微调电机，翻转底盘的翻转电机。其结构如下图所示。图1 卡车翻转装置原方案所有的图要有图号，标题1. 翻转装置为起重梁及其下部的部分构成。起重梁由起重电机吊在横梁下方，可由起重电机带动升降；2. 左端翻转电机输出轴带动并排（图中为绘图方便画成上下排列，实际是等高的两个销轴）两个主动销轴配合入底盘架的两个工艺孔内，驱动旋转，由于不同车型工艺孔的大小不同，车型变化时需同时更换相应的销轴；3. 右端一个销轴装配入底盘架右端横梁中轴线的工艺孔内，底盘架以此为轴翻转，工艺孔直径变化时也同样需要更换销轴；4. 采用一个重块防止块翻，当底盘架处于竖直位置时，该重块处于最下端位置，所以可以防止底盘中心高于旋转轴线导致块翻；5. 车型长度变化大时，移动长度调节板，其上的连接孔与起重梁上不同位置的定位孔对准后用螺钉固定；6. 车型长度变化不大或需进一步精确调节时，启动长度微调电机，电机输出轴为丝7. 杠，丝杠位置固定，故丝杠旋转时驱动与螺母相连的翻转挂件移动，到精确位置后停止。2.2原有传统卡车底盘翻转器的缺点 作为流水线生产上的重要环节，卡车底盘翻转器应该具有结构简单，操作灵活，通用性强，调整方便的特点，个别环节故障时不应影响到总体的作业流程。在保证以上特点的情况下，还应尽量控制设备的尺寸与质量。对比以上要求，通过观察，发现，传统的卡车底盘翻转器具有以下几点不足：1. 起重、翻转都分别由一部电动机驱动，电动机功率大，重量大；2. 横梁、长度调节电机、丝杠、螺母、配重等在翻转过程中都随着运动，运动部分重量大、惯性大，晃动严重，随之而来的是需采用更大的立柱、龙门架等固定翻转装置，消耗材料多、成本高；3.长度调节不方便，浪费时间、耗费工人体力，作业时需停止装配线行进，不利于多品种、小批量混流生产，通用性差，不便于进行生产线改进。4.需在底盘架两端加工工艺孔，增加了工艺步骤，不利于降低整车成本；5.出现故障时无替代备件，需要全线停产维修，可维护性差，经济性不好。第三章.卡车底盘翻转器的方案选择3.1设计思路 新的方案应该克服原有方案的种种缺点，特别是原有方案复杂的结构。为此，提出采用带传动或者链传动为底盘固定翻转的方案。方案草图如下： 工作步骤：1. 翻转器落下，将两套翻转组件上的工业皮带（或者金属链）分别绕过底盘架两端；2. 操纵控制器，使电动葫芦（电动起重机）将翻转器及底盘向上提起；3. 到达设定翻转高度后，电动葫芦停止，翻转电机启动，此时工业皮带已经与底盘架紧密夹紧，电机轴带动齿轮及工业皮带转动，工业皮带夹着底盘做翻转动作；4. 底盘架翻转180后，翻转电机停止，电动葫芦启动，使底盘下降至装配线上；5. 取下工业皮带，并将工业皮带转回原位，升起翻转器；6. 整个工作过程采用PLC控制，为遥控操作方式，控制过程使两组带动葫芦和两个翻转电机的控制信号同步。 工作特点：1. 翻转器之间的距离可以根据底盘长度（即车长）随意移动，移动范围大、适用车型广；2. 翻转高度可以根据车轮间距（即车宽）调节，仅需改变电动葫芦的提升高度就可以完成调整；3. 由于工业皮带（或者金属链）为柔性的，所以可以适用不同宽度的底盘；4. 工业皮带齿与底盘架接触牢固，接触点多，且可根据底盘结构自由调节，所以不再需要在车底盘架上加工翻转用的工艺孔。3.2设计方案选择工业皮带传动方案特点：是结构简单，传动效率高，带轮容易制造，价格低廉，缓冲吸振。工业皮带具有弹性，配合带齿，可以很好地贴合车架，进行翻转；金属链条传动方案特点：链传动无弹性滑动和整体打滑现象，能保持平均传动比，传动比率较高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力比较小；链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸比较小，结构较为紧凑；方案比较：虽然金属链条在传动上较工业皮带传动具有优势，但是，考虑到卡车底盘的吨位较大，而在这种频繁的高负荷情况下，金属传动链和链轮容易磨损，而且两者制造不易。虽然金属链条的传动较为准确，但在此装置中，对于传动精度要求不是很高，相比之下，工业皮带与带轮显得经济廉价，而且工业皮带只要强度合适，较同等条件下的金属链条耐用，另外，工业皮带具有弹性，可以较好贴合车架，这是金属链条所无法比拟的，因此，选择工业皮带传动方案。 第四章 详细设计过程4.1基本受力分析 基本资料与设定：卡车底盘上的车架宽度定为1500mm左右，重量为6000kg 支撑臂长度为1060mm,支撑杆长度为500mm 支撑臂展开角度最大时，即时，受力分析如下 （4.1）所有公式要标号 由上式得： 当支撑臂展开角度最小时，即时，受力分析如下：由上式得： 由以上分析得： 由设计手册查得弹簧：弹簧丝直径d=30mm 弹簧直径D=120mm 最大工作负荷单圈刚度 单圈最大负荷变形 验算：最大工作负荷公式为所选弹簧材料为60Si2CrVA 许用扭转应力=633MPa =39950N最大负荷力 所以，所选弹簧符合设计要求可以采用。 4.2电机选择分析 4.2.1翻转电机功率分析： 底盘转动惯量为 底盘翻转所需功率： (Kw.h) 根据生产率，总装配线的节拍为480秒，即在480秒内需完成翻转和装配工作，所以翻转所用时间应该限制在60秒内，且需两次翻转，所以，底盘的翻转速度至少应为2rad/min 由此代入功率计算公式中得，底盘所需翻转功率，但因为底盘翻转由两台翻转电机同步完成，所以翻转电机功率，由设计手册选择额定功率为16W的YS三相异步电动机。 4.2.2起重电机的功率分析：再分析计算一下皮带轮的电机减速器输出转数。翻转时间内车架转动180，那么其角速度为，带轮臂即车架宽度处的线速度，皮带在带轮上走过的线速度与此相等，则带轮的角速度为，换算后就是电机减速器输出的转速。在翻转过程中，起重电机也将底盘提升到合适的高度，以使底盘在翻转过程中避免与装配工作台发生碰撞。现设定工作台高度为0.5m，而底盘在装配传动轴和轮毂后的最大宽度为23米，依据几何关系推算，底盘至少应被提升2m,以避免碰撞。由之前的分析可知，单次翻转工作时间在30s内，则提升工作应在底盘翻转至法向位置时即把底盘提升至安全高度，因此提升时间应在15s以内。起重所需功率为。由于翻转器成对使用，因此，起重也由两个电机负责，所以起重电机的功率 ，由设计手册选择额定功率为5.5Kw的Y132S1-2三相异步
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