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轨道 小车 机械 系统 设计 PDF 图纸 说明书

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毕业设计(论文)开题报告 学生姓名： 学 号： 学院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化班 设计(论文)题目： 实验轨道小车机械系统设计 指导教师： 年2月 25日 开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇；4有关年月日等日期，按照如“2012年4月26日”方式填写。1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写1500字左右的文献综述（包括研究进展，选题依据、目的、意义）文 献 综 述1、研究进展 随着社会的发展进步，人工作业已慢慢被智能机械所取代，各行各业每年都会投入大量的人力、物力用于智能机械的研究，从而减少人力操作，减少劳动力，降低劳务支出，实现经济利润的最大化。 轨道小车的应用广泛，现阶段在大多数工厂中轨道小车主要用于运输传送物品。轨道式物流传输系统主要优点如下： (1)轨道式系统属于高端的传输系统，长期使用可靠性强。 (2)由于传输小车的体积较大，系统单次传输的传输量较大，可容纳量大，且可承载高负荷，避免了人工搬运过程中的危险事故，简单便捷的实现了大载荷的运输，传送。 (3)系统的传输效率高，小车可同时运输，系统的运力扩展性强，且可以根据需要调节传输速度。 (4)系统的整体故障率低，故障定位和故障排除都非常方便，维护成本低。 (5)系统传输的稳定性和安全性好，国内外成功的使用经验已完全能证明轨道系统在应用中的可靠性和必要性。 轨道式传输系统在医疗应用方面也有着较大的市场。轨道式电动小车传输系统可以用来传送输液袋、血液、小型手术包，各病区治疗包等，消毒物品、大量药品、实验组织样本、X光片、各类文件等14-16 人工运输存在着很多弊端,像人员流与物品流混杂，患者和递送员工在电梯、走廊和楼梯跑动，增加了交叉感染或疾病传播的危险性；由于在电梯等多处排队等候，使走道拥挤，患者就医速度慢，环境差；人工运输物流传输的速度慢，甚至影响抢救时间；患者检验标本送达不及时，影响检验结果的准确性；医护人员的工作量大，递送人工成本高；人工运输过程无法保证安全可靠，易出现碰撞，翻倒，丢失等现象。轨道小车传送的出现，使医疗运输变得更加安全，可靠，且节省时间，减少运输过程的财务支出。 轨道式传送的一次性投资较大，但就日常营运情况和实际使用情况，轨道式物流传输系统存在着极大的优越性，更能满足和切合我国在相应领域的实际需求并真正解决问题。当然轨道式物流传输系统也有一定的不足：系统的设计和安装比较复杂，需要专门的井道间；系统造价较高，通常为3540万/站点(随轨道长度，小车数量及复杂程度等因素而变)17。轨道小车也普遍应用于铁路轨道的检测，像德国GEDO-CE轨道检测小车，用于校准轨道参数，获取和整理现有的轨道数据；GEDO CE轨道检测小车用于无渣轨道铺设过程中各项精密指标的控制，主要通过内置的高精密传感器和外置的高精密全站仪测量实现20。在铁路轨道、道路桥梁轨道的测量矫正过程中起到了及其重要的作用。目前，轨道小车的控制系统的发展状况，最早被应用的技术是基于单片机的控制系统。在单片机的基础上，通过研发实现了一种以光电传感器为敏感元件以AT89C51单片机为控制核心的电动循迹小车的智能控制系统；在基于单片机的基础上，使小车的电动机采用PID算法闭环调速，形成了对小车调速的另一种控制系统。随着智能控制的不断发展，继而又有人提出了模糊-PID控制算法19，使控制系统的性能又有了进一步的提升；当然，还有在工业中被普遍应用的PLC控制系统。针对控制系统，PLC 系统在工业控制中有着非常重要的作用，由于PLC 的功能非常强大，能够抵抗较强的干扰，可靠性比较高，同时编程简单，操作方便，因此，在工业控制中的应用越来越广泛。目前，随着科技的不断进步，自动控制技术已经越来越多的被应用于各行各业中，西门子控制电机， 基于PLC 系统的电机自动控制采用国际标准PROFIBUS 现场总线标准，保证了系统的高效性与实时性，不但能够实现对设备数据采集的独立完成，同时其抗干扰的能力比较强，可靠性高，具有非常高的控制精度。2.选题依据目前，实验用轨道小车主要应用于铁路轨道的检测，校核参数等。其控制精度越高，检测数据越精确，轨道的参数越准确，这与我国的铁路建设有着紧密的联系。近几年，全国范围内，地铁，高铁，都在紧锣密鼓的修建中，城市轨道交通的完善被提上了日程，交通的完善将会减少交通事故的发生率。并且实验用轨道小车的完善和进步也间接影响着人们日后的生活节奏和人身安全。就目前轨道小车的发展，主要是基于单片机原理的控制，其应用范围存在着巨大的局限性，且对车速的控制精度不高。特别是当车上载有高精密测试仪器时，对轨道小车的车速要求和控制精度的要求明显要更高。若轨道小车不能及时刹车或车速的控制不精准，车的头部则会与实验隧道内表面碰撞，会造成巨大的经济损失，同时延误工程进度。轨道实验用小车在此过程中有着至关重要的作用。对它的设计和改进也成为了我此次选题的依据。 3.选题目的中南大学高速铁路工程实验室在进行高速列车轨道的检测项目，为实现轨道检测需要实验用轨道数控小车，通过控制轨道小车的速度来检测轨道参数。使实验用轨道小车不仅能稳定的在固定轨道上运行，而且要保证车身重量不得大于350kg。通过PLC调节电机电压实现在一定长度的轨道上的自由调速。4选题意义针对轨道物流传送，铁路轨道实验检测发展的必然趋势，轨道小车成为了物流运输、铁路轨道检测过程中重要的组成部分之一。如果小质量轨道小车的自由调速可以实现，并在医疗运输，机械厂房作业，轨道检测等行业得到广泛应用，它将减少企业在运输过程中的劳动力支出，减少人工作业过程中人身安全事故的发生率。且保证传送物品的安全稳定性。降低运输过程中的意外损耗，节省运输时间，提高企业的经济效益。实验用轨道小车的运动控制精度的提高将为中国的铁路事业做出重大贡献。列车速度的提升与轨道的精度要求有着密不可分的联系，如果在轨道的检测方面有所突破，列车的速度提升也是指日可待的。“时间就是金钱”是当今社会的主流理念，列车速度的提升为人类社会带来的福音也是不可估量的。 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题要研究或解决的问题：数控轨道小车的设计要求（1）整车外形尺寸：1700*700*670mm；（1） 整车负载能力：350kg；（2） 整车自重：350kg；（3） 启动加速段为5米（不含车身长度），最高加速到4m/s；（4） 在25米长的试验段内，数控电瓶车应能在1m/s4m/s的速度范围内任意设定并稳定运行，运行平稳度要求在0.1m/s内；（5） 刹车段长度为5米（不含车身长度），数控电瓶车应能在该段内完成刹车直至完全静止；（6） 车轮直径偏差不得大于0.1mm；（7） 两车轴平行度偏差不得大于0.5mm；（8） 数控电瓶车的轮距为575mm;（9） 控制系统采用PLC为主控元件，触摸屏为人机交互设备，触摸屏可以设定车速，显示运行距离，设定启动时间，设定运行距离，设定刹车位置；（10） 数控电瓶车采用电瓶供电，供电电压96V；（11） 数控电瓶车动力采用无刷直流电机，功率为7kw；（12） 数控电瓶车控制系统具备紧急停止按钮，在紧急状态时，能在5米内完成刹车至静止状态。 主要问题：在30m轨道上，加速段为5m，且在30m的轨道上实现速度的可调范围为1m/s4m/s刹车段长度不大于5m。根据计算初步确定轨道小车采用几轮驱动。在此要求下，计算轨道小车的加速度选定范围；计算验证在选定加速度范围内是否满足原始速度范围要求。进行机械结构设计，保证车身总重量小于350kg，且车轮间距为575mm，车身总长度不得大于1700mm.设置刹车装置使小车在允许的轨道范围内完全静止。轨道小车示意图：前进方向基本工作原理:电动机通过联轴器带动齿轮的小齿轮运动，通过一对平行轴斜齿圆柱减速，且减速比为10:1，减速齿轮的大齿轮带动中间轴运转，从而带动1：1换向齿轮的运转最终带动车轮转动，实现四轮驱动。减速装置：通过平行轴斜齿圆柱齿轮一级减速，减速比为10:1；换向装置：通过两组1:1锥齿轮实现方向转换;缓冲装置：采用弹性缓冲装置聚氨脂缓冲器;执行机构：T型车轮实现在T型轨道上的运行; 控制系统采用PLC为主控元件，触摸屏为人机交互设备，触摸屏可以设定车速，显示运行距离，设定启动时间，设定运行距离，刹车位置。采用电瓶供电供电电压96V。在满足要求的情况下，计算设计机械系统：动力元件，传动构件，控制系统，执行元件以及辅助元件各部分的具体构造。 根据机械设计中要满足的装配原理，设计选用各需要标准件。最后计算空载下小车总重量是否满足原始设计、装配要求。在solidworks空间模拟装配进行验证，最后投入生产加工做出成品。 参考文献 1 濮良贵、纪名刚 ， 机械设计（第八版）.高等教育出版社, 2012. 2 朱辉等，画法几何及工程制图（第六版）.上海科技技术出版社，2009. 3 潘存云等，机械原理.中南大学出版社，2011. 4 成大先，机械设计手册（第五版).化学工业出版社，2008. 5 杨黎明，机械设计简明手册.国防工业出版社，2008. 6 王少怀，机械设计师手册.电子工业出版社，2006. 7 黄靖远等，机械设计学（第三版）.机械工业出版社，2011. 8 理论力学（I）（第七版）.高等教育出版社，2009. 9 吴宗泽等，机械设计课程设计手册（第四版）.高等教育出版社，2012.10 徐卓农等，电子与电工技术（第二版).北京大学出版社，2011.11 邢启恩等，三维设计基础与典型范例.电子工业出版社，2008.12 洪江等，动画演示与运动分析实例解析.机械工业出版社，2006.13 郑建民等，机电一体化系统设计（第三版）.高等教育出版社，2012.14 何伟峰、马筠，智能化轨道小车物流传输系统在医学的应用，中国医学装备杂志 2012年11月第9卷第11期.15 Scriba PC,Berger J.Healthe care research:the challenge initiative of the Federal PhysiciansBoardJ.DtschMed Wochenschr,2007,132(25-26):1424-1426.16 Guest JF,Helter MT,Morga A,et al.Costeffectiveness of using continuous positive airway pressure in the treatment of severe obstructive sleep apnoea/hypopnoea syndrome in the UKJ.Thorax,2008,63(10