毕业设计（论文）-斜井矿车轨道运输单向挂钩制动式矿车设计

斜井矿车轨道运输单向挂钩制动式矿车设计收纳箱上盖注塑模具设计及型腔加工仿真Inclinedtramtransportone-wayhooktypeminecarbrakedesignPAGEII摘要本课题是斜井矿车轨道运输单向制动式矿车设计，主要内容分为矿车的结构设计和制动系统的结构设计。经过研究，我们发现在斜井矿中，矿车是必不可少的一部分，它不仅可以将矿中的物件运输出来，而且用起来方便成本低。但是在有些时候也会发生一些绳断的情况，这样会造成很大的损失，更严重的还有可能造成人员的伤亡，所以为了防止上述的情况发生，需要采取一些措施，那么制动系统就成了一个必不可少的部分。本课题中主要做的是单相挂钩制动式系统，通过认真分析制品的结构，选择利用CAD软件对矿车装配图和零件图进行设计与结构优化，并可以从图中简明的看出结构及工作原理。利用CAD软件进行画图，最大限度低降低了材料和能源消耗，提高加工效率。设计制动系统过程中，由于缺乏设计经验，对于它的工作原理和工作方式不太了解，但通过CAD软件对制品的绘画和查阅相关资料后，最后成功绘制出了本次设计。关键词斜井防跑车；单相挂钩制动式；矿车AbstractThistopicisinclinetramroadtransportaunidirectionalbrakingcardesign,themaincontentofpointsforstructuredesignofthetramcarandthestructuredesignofthebrakesystem.Aftertheresearch,wefoundthatinslopemine,harvesterisanindispensablepartof.Itcannotonlytheobjecttransportinthemine,anduseconvenientwithlowcost.Butinsomecasesalsosomeropeoff,itwillcausegreatlossandmoresevereandmaycausepersonnelcasualties,soinordertopreventtheoccurrenceoftheabovesituationandneedtotakesomemeasures,thenbrakingsystembecameanessentialpart.Thistopicmainlysingle-phaselinkedbrakesystem,throughacarefulanalysisoftheproduct'sstructure,choosetouseCADsoftwaretocarassemblydrawingandpartsdrawingdesignandstructureoptimization,andcanbefromconciseofitcanbeseenthatthestructureandworkingprinciple.DrawingwiththeCADsoftware,themaximumlimitoflowmaterialandenergyconsumption,improvetheefficiencyofprocessing.Designofbrakesystemintheprocess,duetothelackofdesignexperience,fortheworkingprincipleandworkingmodeofdon'tknowmuchabout,butbyCADsoftwareofproductdrawingandaccesstorelevantinformation,finallysucceededindrawingthethisdesignKeywordsBullSinglephasebrakeMinecarPAGE29目录摘要 IAbstract II1绪论 11.1选题的背景与意义 11.2发明内容 11.3工作原理 31.4工作过程 52选值 72.1车体设计 72.2制动系统参数选择 73主要零部件的计算 83.1轴的计算 83.1.1车轮轴的计算 83.1.2制动轴的计算 93.1.3校核轴的强度 103.1.4轴的弯曲刚度校核计算 113.2弹簧的设计 143.2.1疲劳强度的验算 163.3弯杆组，连杆机构的设计 173.4、销的选择 173.4.1销轴抗剪切强度计算 193.4.2销轴抗弯强度验算 203.5轴承的设计 213.5.1轴承的类型选择 223.5.2滚动轴承的尺寸选择 233.5.3轴承装置的设计 24结论 27致谢 28参考文献 291绪论1.1选题的背景与意义斜井矿车轨道运输是在矿山中经常使用的一种运输方式，其工作方式是通过安装在斜井上方的绞车牵引矿车组进行运输，矿车运行时经常出现断绳、断链或断销等危险现象而使矿车或矿车组列跑车的问题，致使伤亡事故经常发生。目前常用的防跑车装置具有以下几种形式，一是在矿井中通过传感器检测矿车的运行速度，如果发现失速情况利用挡车网或者挡车栏阻挡矿车。这种方式有很多不足之处：拦截装置重量较大，现场安装搬运及维修不便，难于普及使用；拦截装置只能使用一次，不仅浪费材料，还破坏了矿井生产的连续性，处理事故耗时，工程量又大。另一种是在矿车上安装电子检测装置，用制动爪或抱轨机构对矿车制动。这种方式也有缺陷：设备调试、维护程序复杂等繁杂，设备中所使用的电子产品不能在较恶劣环境中使用，长时间使用后电子产品性能可能会不稳定，有时还会在关键时刻失灵；更坏的情况，一个斜井要多次阻拦才能达到比较好的效果，这不仅增加使用成本，而且还达不到完全阻拦的效果。所以，为了解决上述不足，现在发明了一种单相挂钩制动式矿车，每节矿车上都有制动防跑装置。这种装置简单，易维修，成本低。1.2发明内容单向挂钩制动式矿车有以下结构，包括矿车前端机架上的制动防跑车装置，与前节矿车相连的拉杆，它穿过机架上的孔，而且可在机架内滑动，在机架内侧的拉杆上有一个固定挡块；拉杆的另一端传过一直固定在机架上的导向套，在导向套的内侧连接了一个压簧，把压簧套装在拉杆上，拉杆的端部连接了一个导向板，压簧的另一头与导向板接触；这个系统还具有一个制动拉杆组和弯杆组，制动拉杆组有两个对称的制动长板，两个制动板的一端由制动轴连在一起，制动轴上套装了一个可以围绕它转动的制动套筒，制动齿条轨道上的齿槽可以被制动套筒抓捕，在制动拉杆组的另一端具有矩形连接套，在矩形连接套上打了一个圆形的孔洞，车轮轴穿过矩形连接套上的长圆孔与制动杆组铰接；弯杆组由两个相连并且相互对称的90°弯板组成，弯杆组以90°形成的。在拉杆的中部与弯杆组其中一边的中间中部通过销轴I铰接，弯杆组的两个弯板的顶端孔用连接轴相连接，在弯杆组的两个弯板之间的连接轴上装一个可以旋转的转动轮；制动拉杆组上的中部位置与弯杆组的一端通过销轴II铰接。如果发生绞车的断绳或者抓钩掉落的情况，矿车前面便失去了牵引力，因为在导向套内的弹簧收缩，弹性恢复力，压簧推动着导向板以及拉杆向着与矿车前进方向相反的方向移动，在机架的安装孔中拉杆可以滑动，拉杆通过销轴I带动弯杆组转动，弯杆组的转动通过销轴II带动制动拉杆组围绕车轮轴转动，当弯杆组转动，并带动制动轴连同其上的制动套筒进入到制动齿条导轨的齿槽中时，制动套筒就会抓捕齿槽，可以迅速阻止矿车跑车。当矿车恢复牵引时，拉杆克服压簧的弹性力在机架的安装孔向前移动，同时拉杆带动弯杆组围绕铰接点反向转动，弯杆组拉动制动拉杆组围绕车轮轴反向转动，制动拉杆组一端的制动轴连同制动套筒脱离制动轨道，由于制动拉杆组抓捕端制动轴与制动套筒之间是滚动摩擦，所以制动拉杆组在从制动齿条轨道中转出式阻碍力矩小，所以制动拉杆组能从制动齿条轨道中轻松转出；所述的制动拉杆组的上方的限位块用于限制制动拉杆组的极限位置；机架内侧拉杆上的挡块用于限制矿车牵引过程中拉杆的极限位置并将牵引力通过挡块直接作用到机架上。本矿车中的制动装置采用的是简单的机械传动装置，无需另设动力，体积小，制造成本低，易于安装，便于维护；由于完全是即时抓捕，抓捕后对矿车、轨道斜井两侧设备及人员无任何损伤。进一步的，矩形连接套内的盲孔为圆形，盲孔的一端通过螺塞将碟簧组固定在矩形连接套内，碟簧组的另一端连接一个滑板，所述滑板始终与车轮轴相接触；车轮轴的两侧用固定挡圈和可拆挡圈限制矩形连接套的移动。制动时，制动拉杆组在与车轮轴的铰接点处转动，车轮轴在矩形连接套的长圆孔内相对滑动，同时推动滑板压缩碟簧组，将制动力缓冲作用到车轮轴上，从而实现制动车的平缓制动在中间齿式轨道上，联接在制动车后面的矿车组也制动在轨道上。进一步的，本装置还具有一个开关机构，所述开关机构包括偏心轮、轮轴和拨杆，偏心轮通过轮轴连接在机架之间，偏心轮与轮轴通过键相连，轮轴与拨杆通过键相连，拨杆带动偏心轮及轮轴围绕机架上的孔旋转并挤压弯杆组上的导轮。当矿车在水平巷道运输过程中，不希望制动系统工作，可以通过开关机构将制动装置关闭，拨杆通过轮轴带动偏心轮旋转，偏心轮通过挤压导轮，使弯杆组转动的同时带动制动拉杆组转动，制动拉杆组带动制动轴及制动套筒从制动齿条导轨的齿槽中拉出，由于制动套筒与制动轴之间是滚筒摩擦，所以制动拉杆组转动的过程中阻碍力矩很小。制动装置关闭后，矿车可以在牵引力的作用下自由行驶；偏心轮与导轮滚动接触，阻力矩小，使操作过程更加顺畅，提高设备零部件使用寿命。进一步的，拨杆的一端开有固定孔，机架上开有两个定位孔，定位销穿过拨杆上的固定孔将其固定在机架的定位孔上；定位销与拨杆动联接，定位销的销轴上开有两个环形槽，拨杆的侧面开有螺纹孔，螺钉的一端通过弹簧连接一个钢球，螺钉安装在螺纹孔内，且钢球与其中一个环形槽相互配合；拨杆与其中一个定位孔相连时，偏心轮与导轮之间具有间隙，拨杆与另一个定位孔相连时，偏心轮与导轮之间相接触。将定位销从机架上定位孔外拔，由于弹簧的弹性力，钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合将定位销固定，此时拨杆不受约束；然后转动拨杆180°，并将定位销插入另一个定位孔上，钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合可以防止定位销丢失。进一步的，制动套筒的外圆周面上均布若干滚花。提高制动滚筒与制动齿条导轨之间的摩擦力，使制动性能更加可靠。本实用新型结构简单，在斜巷中变坡点向下任何一点由于断绳、脱钩等造成跑车事故时可以机械制动，平巷使用时亦可通过开关机构关闭制动装置，适用范围更广；同时安装、拆卸、维护方便。1.3工作原理图1-1原理图1、拉杆；2、机架；3、挡块；4、制动齿条轨道；5、弯杆组；6、导向板；7、导向套；8、压簧；9、制动拉杆组；9-1、矩形连接套；10、限位块；11、车轮轴；12、滑板；13、碟簧组；14、螺塞；15、销轴I；16、销轴II；17、拨杆；18、定位销；19、连接轴；20、导轮；21、偏心轮；22、轮轴；23、制动轴；24、制动套筒；25、固定挡圈；26、可拆挡圈；27、钢球；28、弹簧；29、螺钉。安装在矿车前端机架2上的制动防跑车装置，斜巷中间铺设一条制动齿条轨道4；制动防跑车装置包括与前节矿车相连的拉杆1，拉杆1穿过机架2上的安装孔并可在机架2内滑动，机架2内侧的拉杆1上固定有挡块3；拉杆1的另一端穿过固定在机架上的导向套7，导向套7内侧连接一个压簧8，压簧8套连在拉杆1上，拉杆1的端部连接一个导向板6，压簧8的另一端与导向板6相接触；制动防跑车装置还具有一个弯杆组5和一个制动拉杆组9，弯杆组5由两个对称相连的90°弯板组成，拉杆1的中部与弯杆组5其中一边的中部通过销轴I15铰接，弯杆组5的两个弯板的顶端孔中穿过连接轴19，连接轴19上且在弯杆组5的两个弯板之间套连一个可围绕其旋转的导轮20；制动拉杆组9包括两个对称的制动板，两个制动板的一端通过制动轴23连接在一起，制动轴23上套有可以围绕其旋转的制动套筒24，制动套筒24抓捕制动齿条轨道4上的齿槽，制动拉杆组9的另一端具有矩形连接套9-1，矩形连接套上开有长圆孔，车轮轴11穿过矩形连接套9-1上的长圆孔与之铰接；弯杆组5的一端与制动拉杆组9上中部位置通过销轴=1\*ROMANI=1\*ROMANI16铰接；所述制动拉杆组9的上方具有固定在机架2上的限位块10。一旦发生绞车牵引钢丝绳断绳或者脱钩的情况，矿车前端连接部分便失去了牵引力，由于导向套内压簧的弹性恢复力，压簧8推动导向板6以及拉杆1向着与矿车前进方向相反的方向移动，拉杆1在机架2的安装孔中滑动，拉杆1通过销轴I15带动弯杆组5转动，弯杆组5的转动通过销轴II16带动制动拉杆组9围绕车轮轴11转动，当弯杆组5转动到制动轴23连同其上的制动套筒24进入到制动齿条导轨4的齿槽中时，制动套筒24抓捕齿槽，可以迅速阻止矿车跑车。当矿车恢复牵引时，拉杆1克服压簧8的弹性力在机架的安装孔向前移动，同时拉杆1带动弯杆组5围绕铰接点反向转动，弯杆组5拉动制动拉杆组9围绕车轮轴11反向转动，制动拉杆组9一端的制动轴23连同制动套筒24脱离制动轨道，由于制动拉杆组9抓捕端制动轴23与制动套筒24之间是滚动摩擦，所以制动拉杆组9在从制动齿条轨道中转出时阻碍力矩小，所以制动拉杆组9能从制动齿条轨道中轻松转出；所述的制动拉杆组的上方的限位块10用于限制制动拉杆组的极限位置；机架内侧拉杆上的挡块3用于限制矿车牵引过程中拉杆的极限位置并将牵引力通过挡块直接作用到机架上。矩形连接套9-1内的盲孔为圆形，盲孔的一端通过螺塞14将碟簧组13固定在矩形连接套9-1内，碟簧组13的另一端连接一个滑板12，所述滑板12始终与车轮轴11相接触；车轮轴11的两侧用固定挡圈25和可拆挡圈26限制矩形连接套9-1的移动。制动时，制动拉杆组9在与车轮轴11的铰接点处转动，车轮轴11在矩形连接套9-1的长圆孔内相对滑动，同时推动滑板12压缩碟簧组13，将制动力缓冲作用到车轮轴11上，从而实现制动车的平缓制动在中间齿式轨道上，联接在制动车后面的矿车组也制动在轨道上。矿车上还具有一个开关机构，所述开关机构包括偏心轮21、轮轴22和拨杆17，偏心轮21通过轮轴22连接在机架2之间，偏心轮21与轮轴22通过键相连，轮轴22与拨杆17通过键相连，拨杆17带动偏心轮21及轮轴22围绕机架2上的孔旋转并挤压弯杆组5上的导轮20。当矿车在水平巷道运输过程中，不希望制动系统工作，可以通过开关机构将制动装置关闭，拨杆17通过轮轴22带动偏心轮21旋转，偏心轮通过挤压弯杆组上导轮20，使弯杆组转动的同时带动制动拉杆组转动，制动拉杆组带动制动轴23及制动套筒24从制动齿条导轨4的齿槽中拉出，由于制动套筒24与制动轴23之间是滚筒摩擦，所以制动拉杆组9转动的过程中阻碍力矩很小；制动装置关闭后，矿车可以在牵引力的作用下自由行驶；偏心轮与导轮滚动接触，阻力矩小，使操作过程更加顺畅，提高设备零部件使用寿命。拨杆17的一端开有固定孔，机架2上开有两个定位孔，定位销18穿过拨杆17上的固定孔将其固定在机架2的定位孔上；定位销18与拨杆17动联接，定位销18的销轴上开有两个环形槽，拨杆17的侧面开有螺纹孔，螺钉29的一端通过弹簧28连接一个钢球27，螺钉29安装在螺纹孔内，且钢球27与其中一个环形槽相互配合；拨杆17与其中一个定位孔相连时，偏心轮21与导轮20之间具有间隙，拨杆与另一个定位孔相连时，偏心轮21与导轮20相接触。将定位销18从机架2上定位孔外拔，由于弹簧28的弹性力，钢球27与定位销18上的另一圈环形孔啮合将定位销固定，此时拨杆17不受约束；然后转动拨杆180°，并将定位销插入另一个定位孔上，钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合可以防止定位销丢失。开关机构关闭时，偏心轮21与导轮20相接触。1.4工作过程当矿车正常前行，前部矿车与图中矿车通过拉杆1相连，本制动式矿车通过后部矿车通常联接装置与后面矿车组相连。牵引力拉动拉杆1在机架2的安装孔中向前移动，同时带动导向板6压缩压簧8向车前进方向运动，拉杆1的运动通过销轴I15带动弯杆组5顺时针转动，弯杆组5的转动通过销轴II16带动制动拉杆组9绕车轮轴11逆时针转动，将制动拉杆组上的制动轴23及制动套筒24从制动齿条导轨4的齿槽中拉出，作用在拉杆1上的牵引力同时通过拉杆1上的挡块3作用到机架2上从而带动矿车前行，拉杆1后面联接的其他杆件不受牵引力。当牵引矿车绞车的牵引钢丝绳断绳后，在压簧8的弹性恢复力下，拉杆1连同导向板6向着矿车前进方向相反的方向移动，拉杆1通过销轴I15带动弯杆组5逆时针转动，弯杆组5通过销轴II16带动制动拉杆组9绕车轮轴11顺时针转动，制动拉杆组9一端的制动轴20与制动套筒21卡在制动齿条轨道4的齿槽内，由于车轮轴11上固定挡圈25和可拆卸挡圈26的限位，制动拉杆组9沿着长圆孔移动时不脱离轨道中心线，使得制动套筒24挂在制动齿条轨道4上；与此同时，矩形连接套9-1内侧的碟簧组13推动滑板12从而将制动力缓冲作用到车轮轴11上，实现制动车的平缓制动在中间制动齿条轨道上，联接在制动车后面的矿车组也制动在轨道上。当矿车在平巷中前行时，可以开启开关机构，使矿车上的整个制动装置不起作用，拔出定位销18，钢球27在弹簧28的作用下卡在定位销的环形槽上，同时定位销脱离机架2上的定位孔，转动拨杆17，拨杆17通过轮轴22带动偏心轮21转动，当拨杆转动至机架上另一个定位孔的位置时，给定位销18施加向下的压力，使钢球27卡在定位销另一个环形槽上，并将定位销18插入机架的定位孔上，如图4所示，此时偏心轮21通过挤压导轮20从而带动弯杆组5顺时针转动，弯杆组5通过销轴I15带动拉杆1向车前移动，直至挡块3与机架2接触，同时弯杆组5带动制动拉杆组9逆时针转动，使制动套筒24与制动齿条轨道4脱离，直至制动拉杆组9紧贴限位块10。当矿车在斜巷中前行时，关闭开关机构，偏心轮21远离弯杆组5，从而使制动装置的启闭完全由施加在拉杆1上的牵引力控制。2选值2.1车体设计对于矿车的原来的参数我们设计起来比较麻烦，因此在原来的基础上我自己选用了一些参数，如下矿车长度：1500mm矿车宽度：500mm轴间距：1200mm矿车高度：500mm车重1t车速1m/s2.2制动系统参数选择制动系统是本次设计的主要部分，其最主要的分为三个部分，拉杆、弯杆组和制动杆组。因此我选用以下参数。拉杆：400mm弯杆组：400mm制动杆组1000mm3主要零部件的计算3.1轴的计算3.1.1车轮轴的计算轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功能是支撑回转零件及传递运动和动力。轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和运动能力设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于以下因素：一是载荷的性质、大小、方向及分布情况；二是轴在机器中的安装位置及形式；三是轴的加工工艺；等四是轴上安装的零件类型、尺寸、数量以及和轴链接的方法。由于有很多因素影响轴的结构，而且其结构形式又要随着具体的情况不同而所产生变化，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同的情况进行具体分析。但是，不管在哪种情况下，轴的结构都应该满足：轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置。轴的工作能力计算是指轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只要对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。由于矿车是靠牵引力，速度并不是很快，不需要振动稳定性的计算。图3-1轴的常用材料及主要力学性能轴的直径轴的材料选择最广泛应用的45所以A0P=fvf=mgsin30=5000NP=5000N×1m/s=5kWd≥55mm因此车轮轴可选55mm。3.1.2制动轴的计算轴的扭转强度条件为式中：————扭转切应力，MPaT————轴所受扭矩，N*mmWT轴的抗扭截面系数，mm3n轴的转速，r/minP轴传递的功率，kWd轴的直径，mm许用扭转切应力，MPa表3-1轴常用材料的值轴的材料Q235A、20Q275、354540Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr13/MPa15-2520-3525-4535-55A0149-126135-112126-103112-97由于这是个制动轴，n=0，因此不能用这个计算轴的直径。弯曲应力式中：M轴所受的弯矩，N*mmW轴的抗弯截面系数，mm3d≥8d取10mm，l=50mm。3.1.3校核轴的强度已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面作弯矩合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力通常由弯矩所产生的弯曲应力是对称循环变应力，二有扭矩所产生的扭转切应力则常常不是对称循环变应力。为了考虑两者循环特性的不同的影响，引人折合系数，则计算应力为（1-1）式中弯曲应力为对称循环变应力。当扭转切应力为静应力是，取；档扭转切应力为脉动循环变应力时，取；若扭转切应力为对称循环变应力时，则取。对于直径为d的圆轴，弯曲应力为扭转切应力将和代人值（1-1），则轴的弯扭合成强度条件为式中：M轴所受的弯矩，N*mmW轴的抗弯截面系数，mm3轴的计算用力，MPaT轴所受的扭矩，N*mm由于本设计中的制动轴不承受扭矩，所以T=03.1.4轴的弯曲刚度校核计算轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。轴的弯曲刚度以挠度或偏转角来度量。轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受承载式的变形量，并控制其不大于允许值。若为光轴，可直接用材料力学中的公式计算器挠度或偏转角；若为阶梯轴，计算精度要求不高的话，可用当量直径法做近似计算。常见的轴大多可视为简支梁。图3-2梁的计算分段列出弯矩方程AC段（0≤x1≤a）：CB段（a≤x2≤l）：M（x2）=FAx2-F（x2-a）=Fbx2/l-F（x2-a）列出挠曲先近似微分方程。AC段:CB段：确定积分常数C1=C2，D1=D2代入可知D1=D2=0求转角方程和挠度方程。将C1，D1，C2，D2值代入，整理后得AC段EICB段EIEI两端转角及最大挠度θθ当a＞b时，可断定θBθ时，ω有极值，所以要求最大挠度，应首先确定转角θ为零的截面位置。可知截面A的转角θAθ若a＞b，则为正。可见从截面A到截面C，转角由负变为正，改变了符号。因此对于光滑连续的挠曲线来说，的截面必然出现在AC段内。令x0即为挠度为最大值的截面横坐标。以x0代入，求得最大挠度为ω当集中力F作用于跨度中点是，得即最大挠度发生于跨度中点。这也可由挠曲线的对称性直接看出。另一端极端情况实际中力F无线接近于右端支座，以至b2与l2相比可以省略，得x0=0.577l可见，及时在这种极端情况下，发生在大挠度的截面仍然在跨度中点附近，也就是说挠度为最大值的截面总是靠近跨度中点，所以可以用跨度中点的挠度近似的代替最大挠度，在式中令求出跨度中点的挠度为这时用代替所引起的误差为可见在简支梁中，只要挠曲线无拐点，总可以用跨度中点的挠度代替最大挠度，并且不会引起很大误差。3.2弹簧的设计在本制动系统设计中有一根弹簧，因此需要对弹簧进行设计。弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性形变。弹簧在各类机械中十分广泛，主要用于：控制机构的运动，制动器、离合器中的弹簧减震和缓冲，如汽车、火车储存及输出能量，如钟表弹簧测量力的大小，如弹簧测力计按照所承受的载荷不同，弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧4种。在本设计中所用到的是压簧图3-3车的受力图矿车重1t，G=mg=1000*10=10000NF=sina*G普通的圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：外径D2、中径D、内径D1、节距p、螺旋升角a及弹簧丝直径d。式中，a为弹簧的螺旋升角，对圆柱螺旋压缩弹簧一般应在5-9度范围内选取。选择旋绕比C，C=5根据公式K=（4C-1）/（4C-4）+0.615/C=1.3105查表可得到弹簧的许用应力试算弹簧丝直径d2，F为最大值d2≥7.6mmD=Cd=8*8=64mm所以向导套与弹簧之间的间隙为5mm。3.2.1疲劳强度的验算假设弹簧的自由长度为H0，F1和为安装载荷和预压变形量，F2和为工作时的最大载荷和最大变形量。当弹簧所受载荷在F1和F2之间不断循环变化时，可得到弹簧材料内部所产生的最大和最小循环切应力分别为疲劳强度安全系数计算值Sca及强度条件可按公式式中：弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，Mpa，按变载荷作用次数N查表可得；SF弹簧疲劳强度的设计安全系数，当弹簧的设计机选和材料的力学性能数据精确性高时，取SF=1.3—1.7；档精确性低是，取SF=1.8—2.2.静应力强度验算静应力强度安全系数计算值Ssca的计算公式及强度条件为式中，为弹簧材料的剪切屈服极限。静应力强度的设计安全系数Ss的选取与SF相同。由上文可知道弹簧的中径D=64mm，弹簧丝直径d=8mm所以弹簧的内径D1=D-d=56mm外径D2=D+d=72mm从上面的原理图中可以看出，在弹簧的外面包裹着向导套，因为弹簧和向导套之间有一定的间隙，由上文可知间隙为5mm，所以向导套之间的距离为72+5=77mm。由于是压簧，无预应力，因此n=Fmax=5000Nn=15因此弹簧的总圈数为15。查表可得有效圈数为13.5。3.3弯杆组，连杆机构的设计图3-4连杆机构在这个运动连结构中，由于机构之间只做相对转动，因此这是低副设某平面运动连，共包含N个构件、PL个低副、PH个高副。其中某个构件固定，则余下n=N-1个活动构件。在未组成运动链之前，共有3n个自由度；当组成运动链后，由于受到2PL+PH个约束，整个运动链相对于机架的自由度为F=3n-2PL-PH式是运动链相对于固定构件的自由度计算公式。因此F=6-4-0=2在这里的自由度为2。 3.4、销的选择销按用途可分为定位销、连接销和安全销。定位销是用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配是的重要辅助零件；连接销用于连接，可传递不大的载荷；安全销可作为安全装置中的过载剪断元件。销有多种类型，如圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等，这些销均已经标准化。在本设计中，拉杆和弯杆组以及弯杆组和制动杆组之间选用销轴连接，，销轴一般用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴可分为无开口销和开口销。图3-5销轴在本设计中我选用的是开口销，开口销工作可靠，拆卸方便。销轴引用标准

GB/T90.1

紧固件

验收检(GB/T90.1-2002,IDC

ISO

3269:2000)

GB/T90.2

紧固件

标志包装

GB/T91

开口销(GB/T91-2000,eqv

ISO

1234:1997)

GB/T1237

紧固件标记方法(GB/T1237-2000

eqv

ISO

8991:1986)

GB/T5267.1

紧固件

电镀层(GB/T5267/1-2002,IDT

ISO

4042:1999)

GB/T11376

金属的磷酸盐转化膜(GB/T

11376-1997,

EQV

ISO

9717:1990)销轴在工作中主要受到剪切力和正压力的作用，因此，在设计时，应对销轴的剪切强度进行计算，在满足剪切强度的条件下，再进行挤压强度或许用比压验算。3.4.1销轴抗剪切强度计算图3-6销轴的受力图在F的作用下，销轴所受到的剪应力为式中d为销轴的直径，剪应力应小于许用剪应力。对于45号钢=125Mpa。所以F为矿车的牵引力F=mgsin30=5000Nd＞5mm取d=12mml=50mm3.4.2销轴抗弯强度验算σ式中M销轴承受的最大弯矩W=销轴抗弯截面模数许用弯曲应力，对于45号钢所以校核成功。图3-7销轴如上图所示，零件15就是本设计中的销轴，它将零件1和零件5铰接起来，使得这两个零件可以转动。3.5轴承的设计在轴承中它的，根据摩擦性质的不同，可以将轴承分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承两大类。滚动轴承由于摩擦系数小，启动阻力小，且因已经标准化，选用、润滑、维护都很方便，因此在一般机器中应用较广。但是，由于滑动轴承具有某些优势，，如在工作转速特高、特大振动和冲击、径向空间尺寸受到限制，以及在水或腐蚀性介质中工作等场合，仍占有重要地位。因此滑动轴承在车辆等之间使用广泛。滑动轴承有很多的类型，按其承受载荷方向的不同，可分为径向轴承和止推轴承，根据表面润滑状态不同，可分为流体润滑轴承、不完全流体润滑轴承和自润滑轴承。根据流体润滑承载机理的不同，可分为流体动力润滑轴承和流体静力润滑轴承。在本设计中选用滚动轴承。图3-8滚动轴承滚动轴承由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4等4部分组成。内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座孔装配。通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也可以用于外圈回转二内圈不动，或者同时动。3.5.1轴承的类型选择轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承；较大的纯轴向载荷可选用推力滚子轴承。纯径向载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。都承受的时候可选用圆锥滚子轴承、角接触球轴承等。在本设计中，选用向心轴承。图3-9滚动轴承受力图当轴承工作的某一瞬间，如上图，径向载荷Fr通过轴颈作用于内圈，位于上半圈的滚动体不受此载荷的作用，而由下半圈的滚动体将此载荷传到外圈上。假设内外圈除了与滚定体接触共同产生的局部接触变形外，他们的几何形状并不改变。这时在载荷Fr的作用下，内圈的下沉量就是在Fr作用线的接触变形量。按变形协调关系，不在载荷Fr作用线上的其他个点的径向变形量δi=δocos（3.5.2滚动轴承的尺寸选择轴承的失效形式是内外圈滚到或滚动体上的点蚀破坏。这时在安装、润滑、维护良好的条件下，由于大量重复的承受变化的接触应力所致。咱哥轴承，其中一个套圈或滚动体首次出现疲劳扩展之前，一套全相对于另一个的转速称为轴承的寿命。从上文轴的计算可以求得滚动轴承的内径为55，因此内径的代号为11。因此可选用6211。轴承的寿命与剁手载荷的大小有关，载荷越大，接触应力也就越大，因而在发生点蚀破坏前所能经历的应力变化次数就越少，寿命就会越短。不同型号的轴承有不同的基本额定动载荷值，从中可以看出不同轴承的承载特性。L式中：基本额定寿命，106rC基本额定动载荷，kNP轴承所受的载荷，kN因为是滚子轴承，所以对于轴承6211，其基本额定动载荷为43.2kN，P等于径向载荷Fr，Fr约等于5kN，将C和P代入公式3.5.3轴承装置的设计轴承能够稳定的工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还要正确设计轴承装置。其设计的主要目的是正确解决轴承的配置、安装、调节、紧固、密封、润滑等问题。在安装轴和轴承的外壳或其他零件时，其必须有足够的刚性，因为这些零件的变形又要阻滞滚动体滚动，从而使轴承提前破坏。。对于一根轴上的两个支撑的座孔，必须尽可能保持同心，以免轴承内外圈产生过大的偏斜。一般来说，一根轴需要两个支点，每个支点要有一个或更多的轴承组合。常用的装配方法有三种，一是双支点各单向固定，二是一支点双向固定，另一支点游动，三是两端游动支撑。在本设计中，选用第一种。这种轴承配置常用两个反向安装的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，两个轴承各限制轴在一个方向测轴向移动。安装时通过调整轴承外圈或内圈的轴向位置，可视轴承达到理想的游隙或所要求的预紧程度。但是这种方式，因转动时轴的温度一般高于外壳的温度，轴的轴向和径向热膨胀将大于外壳的热膨胀，这时可以增加预调的间隙，避免可能卡死的情况发生。紧固滚动轴承轴向的方法很多，内圈紧固的常用方法有几种，一是用螺钉固定,二是用圆螺母和止动垫圈紧固，三是用轴用弹性挡圈嵌在轴的沟槽内，四是用紧定衬套、止动垫圈和圆螺母紧固图3-10内圈禁锢的常用方法由于设计中的轴向力不大，以及转速不高，可选用第一种紧固方式。内圈的另一端，常以轴肩作为定位面。为了使便于轴承拆卸，轴肩的高度应低于轴承内圈的厚度。外圈轴向紧固的常用方法有：一用螺纹环紧固，二用轴承盖紧固，三是用轴用弹性挡圈嵌入轴承外圈的止动槽内紧固，四是用嵌入外壳沟槽内的空用弹性挡圈紧固。由于外圈不与轴承直接连接，又因为设计的轴承转速不高，所以可以用第四种。因为是滚动轴承，所以还需要配合，内圈与轴颈及外圈与外壳孔的配合就是轴承的配合。轴承的内外圈，按其尺寸比例可认为是薄壁零件，容易变形。当把滚动轴承装入外壳孔或装到轴上后，轴颈及外壳孔形状将影响滚动轴承的内外圈的不圆度。因此，除了对轴承的内外径规定了直径公差外，还规定了平均内径和平均外径的公差，相当于轴承在正确制造的轴上或外壳孔中装配后，它的内径或外径的尺寸公差。滚动轴承是标准件，为使轴承便于呼唤和大量生产，轴承内控与轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准，轴承外径与外壳孔的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。内外圈分别于轴和外壳孔相配合的公差带，均按国家标准的圆柱公差与配合选取。由于dm的公差带在零线下，而圆柱公差标准中基准孔的公差带在零线之上，所以轴承内圈与轴的配合比圆柱公差标准中规定的基孔制同类配合要紧的多。本设计中的所连接的轴轴向不移动，采用整体式外壳，并且是球轴承，因此公差带选用K7、M7。为了提高轴承精度装置的刚性，增加轴承的旋转精度，减小工作时轴的振动，采用预紧的滚动轴承。但在矿车上不太需要多高的旋转精度，因此可以不必预紧。在工作中，润滑对于滚动轴承有很大的意义，润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起减小接触应力、防止锈蚀、散热