礦用順槽無軌膠輪車的車架設計

1、 目 錄第1章 緒 論31.1 國內(nèi)無軌膠輪車的技術(shù)現(xiàn)狀與提高31.2 國外無軌膠輪車的應用情況101.3 無軌膠輪車的應用前景11第2章 無軌膠輪車介紹122.1 無軌運輸在我國煤礦的應用122.2 無軌膠輪車的制動系統(tǒng)及其蓄能器132.3 無軌膠輪車的柴油機與變矩器匹配17第3章 無軌膠輪車的車架結(jié)構(gòu)183.1 總體方案設計183.2 現(xiàn)有無軌膠輪車車架的結(jié)構(gòu)形式19第4章 車架各零部件的三維建模204.1 UG三維設計軟件簡介204.2 焊接件1各零部件的三維建模224.2.1 側(cè)板的三維建模過程224.2.2 墊片的三維建模過程234.2.3 上板的三維建模過程244.2.4 Han1

2、-1的三維建模過程264.2.5 Han1-2三維建模過程274.2.6 Han1-3三維建模過程294.3 焊接件2各零部件的三維建模314.3.1 Han2-1三維建模過程314.3.2 Han2-2三維建模過程334.4 焊接件3各零部件的三維建模364.4.1 Han3-2三維建模過程364.4.2 Han3-3三維建模過程374.4.3 Han3-4三維建模過程394.4.4 Han3-5三維建模過程414.5 焊接件4各零部件的三維建模424.5.1 Han4-3三維建模過程424.5.2 Han4-4三維建模過程434.5.3 Han4-5三維建模過程454.5.4 Han4-6

3、三維建模過程484.6 焊接件6各零部件的三維建模514.6.1 Han6-3的三維建模過程514.6.2 Han6-4的三維建模過程53第5章 車架總成的裝配555.1 裝配說明555.2 焊接件1的裝配565.3 焊接件2的裝配595.4 焊接件3的裝配615.5 焊接件4的裝配645.6 焊接件6的裝配675.7 車架總成的裝配68第6章 車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與分析696.1 現(xiàn)有車架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化696.2 汽車車架支座及焊接接頭的有限元分析71總 結(jié)79致 謝80參考文獻81第1章 緒 論1.1 國內(nèi)無軌膠輪車的技術(shù)現(xiàn)狀與提高從上世紀90年代，國內(nèi)煤礦開始采用井下無軌膠輪車輔助運輸，以神華沖東

4、礦區(qū)為代表，從英國、美國、澳大利亞等國引進了防爆無軌膠輪車，成功地用無軌膠輪車輔助運輸替代了傳統(tǒng)的軌道運輸系統(tǒng)和作業(yè)方式，這是煤礦井下輔助運輸?shù)囊淮胃锩?。煤礦井下采用無軌膠輪車輔助運輸，越來越顯現(xiàn)出其方便快捷、安全高效的優(yōu)勢。近幾年，隨著我國煤炭事業(yè)的快速發(fā)展，防爆無軌膠輪車的研發(fā)制造也發(fā)展迅速。國產(chǎn)無軌膠輪車的發(fā)展，為我國煤礦的安全生產(chǎn)做出了貢獻。一、我國防爆無軌膠輪車的現(xiàn)狀近幾年防爆無軌膠輪車勢頭迅猛，一批專業(yè)的和非專業(yè)的制造廠都在上馬制造防爆無軌膠輪車。我國防爆無軌膠輪車的研發(fā)制造，學習和借鑒了一些國外的技術(shù)和經(jīng)驗，通過幾年的使用實踐，技術(shù)性能有所進步，但由于發(fā)展晚，缺乏科研技術(shù)力量，缺

5、乏系統(tǒng)研發(fā)，缺乏配套部件、器件的生產(chǎn)使我國的無軌膠輪車的設計制造技術(shù)，仍處于發(fā)展階段。目前我國防爆無孰車主要有3種類型。1改裝型利用現(xiàn)有的地面民用運輸車輛，進行防爆改裝，用于煤礦井下。代表車型有WqC2J、WqC3J(圖1.2)wr202J(圖1.1)、WC3ZFB、wc3FB、wc20FB等材料車和FBZL16等裝載車。豐要作為礦井運送材料、人受和鏟裝。人原材料車整體結(jié)構(gòu)，兩輪驅(qū)動，承載能力23t，載員1220人，發(fā)動機功率4565KW。圖1.1 wr202J人員運輸車圖1.2 WqC3J材料車2開發(fā)型借鑒國外防爆膠輪車車型機構(gòu)，根據(jù)中國國情，自行開發(fā)設計制造。代表車型有WCQ一3B等。Wc

6、Q-3B車型具有自卸功能，兩段中央鉸接結(jié)構(gòu)，4輪驅(qū)動，工程車輛車設計，承載能力3t，載員20人，發(fā)動機功率50kW(圖1.3)。圖1.3 WCQ-3B工程自卸車3仿制型仿照國外防爆膠輪車基本原型，消化、吸收、制造，并有所改變。代表車型有Wc一40Y支架搬運車及Wc型材料車等。Wc一40Y支架搬承載能力40t(圖1.4)。wc材料車具有自卸功能，兩段中央鉸接結(jié)構(gòu)，發(fā)動機功率6585kw。圖1.4 WC-40Y支架搬運車二、我國防爆無軌膠輪車與國外同類型防爆膠輪車技術(shù)性能比較下面，就國產(chǎn)防爆腔輪車與國外同類型的技術(shù)參數(shù)做以對照比較人員材料車技術(shù)參數(shù)比較見表1.1。從表1.1中我們可以看到，國外產(chǎn)品

7、的主要特點有：1總功率配臀較大；2變速方式普遍采液力變矩器，液力變速；3采用四輪驅(qū)動方式，并采用手動載入自動脫離技術(shù)；4緊急制動作用于驅(qū)動輪；5驅(qū)動橋采用行星輪邊減速；6采用重型特制底盤。見圖1.5、圖1.6；7減震性能優(yōu)越。圖1.5 整體剛性縱向底盤圖1.6 特制無縫冷軋方鋼底盤表1.1 人員材料車主要技術(shù)參數(shù)比較表表1.2 支架搬運車主要技術(shù)參數(shù)比較表從表1.2我們可以看出，國產(chǎn)的框架式支架搬運車的功率配置、行走系統(tǒng)液壓泵配置、行走馬達的配置都高于國外設備，特別是行走選用了高速變量達，并采用了DA技術(shù)，使功率更加匹配，調(diào)速性能更加優(yōu)越。但是，還要進一步提高和改進，不斷完善車輛性能。三、我國

8、防爆無軌膠輪車的技術(shù)提高 我國無軌膠輪車的研發(fā)制造技術(shù)，近幾年有了很大的提高和進步，總體來看，還需要大幅度的提高和改進。1下大氣力，深入系統(tǒng)研究防爆無軌膠輪車是用于煤礦井下的一種特殊的專用運輸車輛，膠輪車的技術(shù)是一個系統(tǒng)工程，需要全方位進行專業(yè)研究。動力系統(tǒng)，防爆系統(tǒng)，進、排氣系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，驅(qū)動方式，制動系統(tǒng)，啟動系統(tǒng)，保護系統(tǒng)，照明系統(tǒng)等，作到相互匹配合理，設計制造出適應煤礦井下的、性能優(yōu)良的車輛。2提高關鍵部件的可靠性部件的可靠性，是整車可靠性的基礎，沒有部件的可靠性，整車的可靠性只能是一句空話。提高柴油發(fā)動機、變速箱、車橋、底盤等關鍵部件的可靠性，改變目前故障率高，服務壽命短的現(xiàn)狀，使

9、其服務壽命提高3-5年，從而提高整車的服務壽命。3提高主要部件的性能發(fā)電機、起動機、監(jiān)測監(jiān)控裝置、燈光、信號裝置、蓄電池等部件的性能要進一步提高，要研發(fā)技術(shù)特性優(yōu)良，運行可靠，服務壽命長的產(chǎn)品，減少車輛的日常維護量，降低運行費用，降低用戶生產(chǎn)成本。4研究進排氣系統(tǒng)和尾氣處理要深入研究進排氣系統(tǒng)，降低防爆功率損耗，降低油耗，提高發(fā)動機的出力。探索尾氣處理的新方法，降低尾氣有害成分的排放量，消除尾氣處理容易造成防爆柵堵塞和清洗困難的現(xiàn)狀。5推廣使用先進技術(shù)，提高車輛性能 要學習借鑒國內(nèi)外運輸車輛的成熟經(jīng)驗和先進技術(shù)，提高防爆膠輪車的整車性能。1)提高發(fā)動機的輸出功率，降低尾氣污染。采用增壓發(fā)動機，

10、研究防爆電噴發(fā)動機。增壓進氣系統(tǒng)是用不同的方法去增大發(fā)動機進氣歧管的空氣壓力，使單位時間內(nèi)用更多的空氣進入氣缸，加大單位時間、單位容積內(nèi)的氧氣含量，使燃油充分燃燒，從而提高發(fā)動機輸出功率，并同時起到節(jié)能和減少廢氣排放污染的作用。現(xiàn)在流行的增壓裝置有渦輪增壓器和機械增壓器。近幾年研究的機械增壓器，利用發(fā)動機的輸出軸帶動增壓泵，整體結(jié)構(gòu)簡單、高效，從而改善了渦輪增壓器固有的缺陷。2)采用液力變矩、液力變速，提高傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，提高車輛重載工況的適應能力。3)采用液壓系統(tǒng)負載傳感式液壓動力載人系統(tǒng)，降低驅(qū)動功率的無效功耗。4)工作制動、駐車制動、緊急制動采用三合一液壓濕壓制動系統(tǒng)，制動作用于車

11、輪，確保制動系統(tǒng)安全可靠。5)采用四輪驅(qū)動，充分發(fā)揮發(fā)動機功率，提高車輛爬坡能力和道路的適應能力。6)生產(chǎn)標準化，產(chǎn)品系統(tǒng)化，功能多樣化，部件模塊化。1.2 國外無軌膠輪車的應用情況早在20世紀50年代初，北美的金礦開始使用無軌膠輪車。1959年英國率先在煤礦井下使用防爆柴油機無軌膠輪車。到70年代初，美國煤礦也開始使用它作為井下回采工作面煤炭、材料以及人員的運輸設備。尤其在綜采工作面搬家上顯示出強大的威力。如美國英格索蘭公司研制的蓄電池支架運輸車，目前已在美國煤炭工業(yè)中使用了多臺。美國布萊克維號井曾利用這種運輸車創(chuàng)紀錄的搬完一個工作面液壓支架。目前，世界許多先進采煤國家都大量生產(chǎn)和使用礦用無

12、軌膠輪車。無軌膠輪車性能可靠、運輸效率高，可保證礦井的高產(chǎn)高效及安全生產(chǎn)，并獲得極佳的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)在，美、澳、南非都有上千臺無軌膠輪車在煤礦井下工作，西歐、前蘇聯(lián)近年來都在研制發(fā)展這種運輸設備。著名的英國賽爾比、前蘇聯(lián)多爾然等新建大型礦井都采用了無軌膠輪車。隨著長壁綜采重型設備的發(fā)展，美國研制了蓄電池無軌膠輪車用于運輸，英國也研制出了各種型號的柴油機支架運輸無軌膠輪車，其主要動力為防爆低污染柴油機。無軌運輸設備按動力裝置分為柴油機膠輪車、蓄電池膠輪車和拖電纜膠輪車。近年來，國外在無軌車輛及其技術(shù)方面不斷開發(fā)和完善中，重載、多用途柴油機和徐電車膠輪車的牽引動力發(fā)展，趨向于采用對巷道空氣污染小而功

13、率交大的蓄電池組。1.3 無軌膠輪車的應用前景順槽用無軌膠輪車的應用不僅極大地提高了礦井的生產(chǎn)能力和運輸效率，而且也為安全生產(chǎn)提供了保障。首先，順槽用無軌膠輪化運輸大大降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。工人乘坐順槽無軌膠輪車上下班，大大縮減了路途時間，從而能有充足的精力投入生產(chǎn)。其次，簡化了輔助運輸環(huán)節(jié)，減少了事故點，提高了工效和安全性。第三，為綜采工作面快速搬家創(chuàng)造了優(yōu)越的條件。 通過幾年來的實踐，神東公司已總結(jié)出利用順槽用無軌膠輪車搬家的新辦法，6000余噸重的無軌膠輪車在大型立井中實現(xiàn)從井底至采區(qū)工作面的人員、材料和設備的直達運輸，在綜采工作面內(nèi)利用支架搬運車進行設備的搬家、安裝調(diào)整

14、和拆卸。這必將大幅度提高高產(chǎn)高效礦井輔助運輸效率。 隨著我國煤炭行業(yè)對輔助運輸?shù)穆浜缶置嬷萍s煤炭生產(chǎn)的認識逐步提高和重視，以及對無軌膠輪車所獨有的種種優(yōu)點的加深了解，相信我國煤礦輔助運輸順槽無軌膠輪車的發(fā)展，有望出現(xiàn)一個新的高潮。整套綜采設備，通過支架搬運車、無軌膠輪車的綜合配套高效裝運，從設備回撤、運輸、安裝及新工作面的調(diào)試等，僅需7天可以完成，并使搬家過程的安全系數(shù)大為提高。 順槽用無軌膠輪車在神東和兗州等礦區(qū)的成功應用充分證明：它是一種高效、快速、安全的輔助運輸設備，在我國具有廣闊的應用前景。第2章 無軌膠輪車介紹2.1 無軌運輸在我國煤礦的應用輔助運輸是指除了煤炭運輸以外的材料、設備及

15、人員運輸?shù)慕y(tǒng)稱，無軌運輸在我國是一種新的輔助運輸方式。在國外，如澳大利亞及一些歐州國家應用輔助運輸很多年，積累了許多成功的經(jīng)驗。無軌運輸具有轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少、使用靈活、爬坡能力大、機動靈活和一機多用的特點，另外不受軌道限制，投資費用低，減人提效。無軌運輸特別適用于煤層賦存淺、頂?shù)装鍡l件好、傾角不大的近水平煤層礦井。這種車輛可以從地面到采區(qū)直接運送人員、材料及設備。在我國山西、陜西、內(nèi)蒙等地，無軌運輸有著很好的發(fā)展前景。我國大同礦務局在80年代中期引進了澳大利亞諾依斯公司的支架運輸車，英國埃姆科公司的多用途鏟車；90年代初期，潞安礦務局引進了英國埃姆科公司880型無軌膠輪車；90年代中期，神東公司大柳

16、塔礦和活雞兔礦引進了英國埃姆科公司913HLD型無軌膠輪鏟車和人車，礦井全部無軌化。90年代末期，兗礦集團濟三煤礦也從國外引進了15臺無軌膠輪車，成功地解決了立井使用膠輪車的難題，為我國立井開采使用膠輪車樹立了一個成功的典范。應用表明：(1)應用無軌膠輪車，實現(xiàn)了單一化的一條龍輔助運輸，運輸線路簡單，大大減少了運輸轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，提高了工作效率；(2)大量減少輔助工和電機車、調(diào)度絞車等設備費用；(3)工作面安裝、搬家工期短，減少了停產(chǎn)時間，經(jīng)濟效益顯著。但進口膠輪車價格昂貴，每臺膠輪車需150300萬元人民幣。因此迫切需要研制適合我國國情、價格低廉的無軌膠輪車。從80年代中期開始，我國相繼研制成功了

17、DZY一16支架運輸車、wY一20膠輪運輸車、TY3061FB輕型自卸膠輪車、TY620FB中型客貨膠輪車、FB一950型防爆三輪運輸車。這些膠輪車在山西、陜西等地煤礦應用效果良好，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。由于受國內(nèi)防爆動力限制，國內(nèi)研制的膠輪車大多功率偏小。無軌膠輪車動力有防爆低污染柴油機、蓄電池和拖電纜式3種。從目前國內(nèi)應用的機型來看，都是以防爆低污染柴油機為動力。2.2 無軌膠輪車的制動系統(tǒng)及其蓄能器1制動系統(tǒng)簡介井下無軌車輛一般是在井下采區(qū)及巷道內(nèi)工作的，工作環(huán)境比較惡劣。為工作安全，人們對無軌車輛的制動系統(tǒng)及制動器格外重視，并先后開發(fā)了多種制動器，目前應用較廣泛、 技術(shù)較先進

18、、性能更可靠的制動器及制動系統(tǒng)有如下幾種：（1） LCB 制動器及制動系統(tǒng)。LCB 制動器是多盤濕式制動器的一種，又稱液體冷卻制動器，是一種由液壓力實施制動，無壓時由彈簧力復位的制動器，其液壓系統(tǒng)如圖2.1 所示。圖 2.1 LCB 制動器液壓系統(tǒng)由圖 2.1 可見，該系統(tǒng)中有兩個重要的閥：充液閥和腳踏制動閥，充液閥的作用是優(yōu)先給蓄能器回路供油，并將該回路的壓力保持在所設定的工作范圍內(nèi)，使制動時有充足的液壓力供給，保持行車制動安全可靠。待該系統(tǒng)回路的壓力足夠高時，充液閥自動換位，主泵向二次回路供油。腳踏制動閥的作用主要是控制前后橋制動器，是實施制動與解除制動的直接實施者，它可以控制制動力的大小

19、。數(shù)次制動后，充液回路及蓄能器內(nèi)的油液減少，壓力下降，待壓力下降至所設定的下限工作壓力時(所設下限工作壓力略高于制動器下限工作油壓)，充液閥在彈簧力作用下?lián)Q位，液壓泵恢復向充液回路及蓄能器供油，直到達到充液的上限壓力為止。如此，該回路又可在需要時及時地為車輛實施制動。（2） Posi - Stop 制動器及制動系統(tǒng)。Posi - Stop 制動液壓系統(tǒng)應用于由液壓解鎖彈簧制動的全封閉多盤濕式制動器，該制動器是世界上目前最為先進的制動器，集停車制動、緊急制動、工作制動于一體，三者合一，改變了以往車輛需另配置停車制動器的狀況，使車輛結(jié)構(gòu)簡化，,該制動器的全封閉整體結(jié)構(gòu)，使制動性能不受外界泥水的影響

20、，制動性能穩(wěn)定可靠，廣受歡迎，特別是美國克拉克公司生產(chǎn)的驅(qū)動橋都裝有這種制動器，其工作機理是彈簧制動液壓解鎖，如果制動系統(tǒng)的任何部位失效使液壓力損失，制動器都會立即制動，安全可靠。該制動器是一種失效保安型，極具實際應用價值。其液壓系統(tǒng)回路如圖 2.2 所示。圖 2.2 Posi - Stop 制動器液壓系統(tǒng)如圖 2.2 所示，該制動系統(tǒng)與 LCB 制動系統(tǒng)有所不同，所應用的元件有充液閥、蓄能器、電磁換向閥、梭閥、手動泵、腳踏制動閥等，圖示的位置，車輛是制動的。當車輛起動時，電磁閥換向，來自液壓泵的高壓油經(jīng)充液閥、蓄能器、電磁閥、梭閥、腳踏制動閥進入驅(qū)動橋的制動器，頂開制動器彈簧，制動解除，車輛

21、能夠運行。當需要制動時，須踏下腳踏制動閥，制動閥接通回油箱回路，制動器內(nèi)的油液經(jīng)制動閥返回油箱，制動器在彈簧力的作用下壓緊動靜盤，使車輛制動，車輛不能行走。當車輛的動力源(如發(fā)動機)有故障或液壓系統(tǒng)有泄露，油壓不足，車輛也被制動。為使車輛被拖動，必須使用手動泵或由北京礦冶研究總院最近研制的 ZSQ 型彈簧制動松閘器為制動器輸油，才能重新頂開制動彈簧，解除制動。2制動系統(tǒng)蓄能器選用公式的推導計算21 制動過程分析及公式推導LCB 制動系統(tǒng)和 Posi - Stop 制動系統(tǒng)是比較先進的制動系統(tǒng)，在國外，得到了廣泛應用，被應用到不同的井下車輛上，如井下自卸汽車、井下運人車、鏟運機和其它輔助車輛上。

22、國內(nèi)的科研機構(gòu)和廠家在研制井下車輛時也多采用這兩種制動結(jié)構(gòu)。在圖1、圖 2 中可看到，液壓泵給制動回路充液并不是連續(xù)的，而是間斷的，當蓄能器的壓力低于 10. 5Mpa 時，液壓泵就向蓄能器供應高壓油，當蓄能器的油壓超過 13.3Mpa 時，即達到所設定的壓力時，充液閥換位，充液停止，蓄能器內(nèi)的油壓始終穩(wěn)定在10. 513. 3Mpa，保持制動油壓充足。制動系統(tǒng)的制動液壓油由蓄能器供給，當需要制動時，即使在特殊狀態(tài)下，如發(fā)動機一旦熄火，或充液閥前任一管路破裂，系統(tǒng)也能制動，要求蓄能器需有一定的容量，保證蓄能器能夠獨立提供進行 37 次有效制動油液。顯然，蓄能器的容量是關鍵參數(shù)，在設計中必須選擇

23、正確。在制動過程中，車輛每制動一次，蓄能器就釋放一定的油量，其內(nèi)部油壓發(fā)生變化，氣體質(zhì)量不變，溫度不變，所以可用定量等溫的氣態(tài)方程描述。由定量等溫的氣態(tài)方程得出：當充入油量 V1 時：P0V0 = P1 (V0 - V1)，V1 = V0 -P0 V0/P1(2.1)當充入油量 V2 時：P0V0 = P2 (V0 - V2) ,V2 = V0 -P0 V0/P2 (2.2)全部制動油液量：Vx = V2 - V1 =（P0/P1-P0/P2）V0 ，得V0 =P1P2Vx/P0 (P2 - P1) =P1 Vx /P0 (1 -P1/P2) (2.3)式中，V0 蓄能器容積，L ；V1 最低

24、工作壓力時，進入蓄能器的油液量，L ；V2 最高工作壓力時，進入蓄能器的油液量，L ；P0 充氣壓力，Mpa ；P1 最低工作壓力，Mpa；P2 最高工作壓力，Mpa；Vx 全部制動油液量，L ，Vx = V2 -V1。所以，應用式(2.3)可求出蓄能器的容量，在設計中選擇正確容量的蓄能器。2. 2 實例計算某車輛為前后橋驅(qū)動，即 4 輪驅(qū)動，4制動器制動，在進行車輛液壓系統(tǒng)改造中，要求選擇適當?shù)男钅芷?，可獨立供應進行至少 3 次有效制動的油量，求蓄能器的容量。其中，蓄能器充氣壓力 P0 = 8. 4Mpa；最低工作壓力 P1 = 10. 5Mpa；最高工作壓力 P2 = 13. 3Mpa；每

25、個制動器的排量q = 39. 9mL。解：4 個制動器分別進行 3 次制動所需油量為：Vx = q4 3 = 39. 9 4 3 = 0. 4788L將 P0 ,P1 ,P2 ,Vx 代入式(3)得，V0 =10. 5/8. 4 (1 -10. 5/13. 3)0. 4788 = 2. 843L結(jié)合蓄能器標準 ,該制動系統(tǒng)可選用 3個1L 或者 2 個 1. 6L 的蓄能器，方能滿足使用要求。結(jié)論我們在研制井下無軌車輛時，基本采用了 Posi - Stop 制動系統(tǒng)，在選擇制動系統(tǒng)中的蓄能器的容量時，基本按照上述式子設計計算。所研制的車輛的制動性能明顯地穩(wěn)定可靠，安全性大大提高，整機性能明顯改

26、善，已應用于礦山，使用多年，沒有出現(xiàn)過制動失靈等現(xiàn)象。所研制車輛的制動系統(tǒng)達到國際先進水平，制動系統(tǒng)及其蓄能器的設計選用是合理的成功的。2.3 無軌膠輪車的柴油機與變矩器匹配液力變矩器自從上世紀 年代開始在輪胎式裝載機上使用以后，不但使得裝載機插入料堆平穩(wěn)，工作速度加快，而且在鏟取物料的過程中，還不會因插入阻力增大而使發(fā)動機熄火，從而極大地推動了裝載機的應用和發(fā)展。近年來，隨著國內(nèi)煤礦井下柴油機車的推廣應用，液力變矩器也越來越多地應用在煤礦井下柴油機車的傳動系統(tǒng)中，并顯示出了它的優(yōu)越性，如起步平穩(wěn)，自動變速，不會使發(fā)動機因超載而熄火，并能減緩傳動系統(tǒng)的沖擊而使操作平穩(wěn)、工作可靠。由于液力變矩器

27、具有以上諸多優(yōu)點，因此，在設計TY6/20FB型井下防爆低污染中型客貨膠輪車時也采用了液力機械傳動。設計任何一種井下輔助運輸車輛，當選定了發(fā)動機后，不是任選一種變矩器都能很好地適用該發(fā)動機的匹配關系的。眾所周知，煤礦井下膠輪車選用的防爆柴油機的速度特性曲線包括外特性和調(diào)速特性兩部分。外特性段近似于二次曲線，調(diào)速特性段近似于直線。而液力變矩器的輸入特性曲線則是一束負荷拋物線。匹配設計時，應使變矩器在傳動比 （ 為最高效率時的傳動比）的低、中速工況時的負荷拋物線與發(fā)動機外特性曲線中的 曲線相交在額定扭矩點的左方，如圖2.3所示，這樣才可使膠輪車的主要工作范圍處于發(fā)動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)區(qū)域，因而使發(fā)動機油

28、耗下降、運行特性平穩(wěn)、經(jīng)濟性提高、磨損減小。若變矩器在 工況時的負荷拋物線與發(fā)動機外特性曲線相交于發(fā)動機最大功率對應的點附近，則既能充分利用發(fā)動機的功率，又可使變矩器在高效率區(qū)段工作，因而發(fā)熱少，能充分發(fā)揮發(fā)動機功率。在變矩器制動工況時，即 時的負荷拋物線與線相交于外特性區(qū)段最大扭矩點時，膠輪車具有較大的起步力矩和一定的超載能力。所以發(fā)動機與液力變矩器匹配計算的意義重大。圖2.3 發(fā)動機 變矩器共同工作輸入特性曲線第3章 無軌膠輪車的車架結(jié)構(gòu)3.1 總體方案設計此次車架結(jié)構(gòu)設計工作主要分為實際測繪階段、三維建模階段、理論分析與優(yōu)化階段、二維出圖階段等四部分內(nèi)容，通過上述過程實現(xiàn)對現(xiàn)有車架結(jié)構(gòu)的

29、優(yōu)化設計工作，以利于山東達潤汽車有限公司對礦用無軌膠輪車的研發(fā)與生產(chǎn)工作。在實際測繪過程中采用精密的測繪工具，并通過多次測繪取平均值的方法降低測繪過程中的誤差，提高測繪精度，使各零部件的數(shù)據(jù)更為接近實際情況。三維建模階段，采用UG三維設計軟件，合理分配個零部件的樹關系，建立實體模型，并最終形成無軌膠輪車車架總成。理論分析與優(yōu)化階段，此階段是本次課程設計的難點，在此次優(yōu)化過程中要重點分析無軌膠輪車車架各零部件的結(jié)構(gòu)合理性與不合理性，并提出相應的優(yōu)化設計方案，以供山東達潤汽車有限公司技術(shù)部相關人員參閱，利于對礦用無軌膠輪車車的研發(fā)和生產(chǎn)工作。二維出圖階段是對已生成的三維實體模型抽出二維圖紙，并利用

30、AtuoCAD繪圖軟件修正相關圖形、尺寸，圖紙最終要達到下發(fā)生產(chǎn)的要求。3.2 現(xiàn)有無軌膠輪車車架的結(jié)構(gòu)形式此次測繪的無軌膠輪車車架采用邊梁式車架，車架的主要結(jié)構(gòu)成左右對稱，由兩根相互平行的主梁、4根橫梁和2塊腹板焊接在一起構(gòu)成復雜空間結(jié)構(gòu)。主梁采用400mmX200mm方鋼作為原材料，經(jīng)切割加工而成，橫梁采用150mmX150mm方鋼加工而成，橫梁兩端均與主梁用腳焊法焊接，梁主梁后方各有一個鏈輪箱用以安裝主動鏈輪作為無軌膠輪車的動力端，其三維實體模型如圖3.1，圖3.2圖3.1 現(xiàn)有無軌膠輪車車架總成（1）圖3.2 現(xiàn)有無軌膠輪車車架總成（2）第4章 車架各零部件的三維建模4.1 UG三維設

31、計軟件簡介Ugigraphics（簡稱UG）是一個交互式的CAD/CAM/CAE系統(tǒng)。CAD功能實現(xiàn)了目前制造行業(yè)中常規(guī)的工程技術(shù)、設計和繪圖功能的自動化。CAM功能則為使用UG設計模型描繪部分的現(xiàn)代機器工具提供了NC編程技術(shù)。利用它強大的混合式繪圖結(jié)構(gòu)，用戶就可以方便地繪制出復雜的實體以及造型特征。UG以豐富的模塊、強大的功能廣泛應用于航空航天、軍工、船舶、汽車、家電、電子、機械、玩具等行業(yè)。它可以用于產(chǎn)品造型設計、結(jié)構(gòu)設計、零件裝配設計、鈑金設計、模具設計、數(shù)控編程、設計分析等產(chǎn)品研發(fā)領域。近年來，UG以其迅猛的發(fā)展速度，用戶遍布各行各業(yè)，已被中國航天航空、汽車、機械、家用電器等部門的首選

32、軟件。UG擁有豐富的應用模塊，主要包括如下幾種：（1）基本環(huán)境：提供了所有應用模塊所共有的常規(guī)工具。（2）建模：用戶設計產(chǎn)品的幾何結(jié)構(gòu)。將基于約束的特征建模和顯示幾何建模方法無縫地結(jié)和起來。提供強勁的“復合建?！惫ぞ?，將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模于參數(shù)化建模合于一體。（3）裝配：包括構(gòu)建部件裝配的工具?；赪EVE技術(shù)，能夠建立局部的部件間關系。提供了并行、自上而下和自下而上的場頻開發(fā)方法。（4）外觀造型：提供了針對：“行業(yè)設計”應用模塊而特別創(chuàng)建的設計工具，用于建立復雜的曲面形狀。（5）制圖：用于創(chuàng)建和維護模型圖紙。快速獲得與三維實體模型完全相關的二維工程圖。（6）加工：用于

33、銑鉆車床和線切割等交互式編程和后處理。（7）機器構(gòu)建器：創(chuàng)建和用于集成的仿真和驗證機床。（8）高級仿真：提供有限元素建模和結(jié)果可視化的綜合工具，專門用來滿足專業(yè)分析的需求。（9）設計仿真：提供了有限元素建模和結(jié)果的工具，專門用來執(zhí)行初始設計的驗證研究。（10）運動仿真：用于運動仿真，是一種提供了仿真和評估機械系統(tǒng)位移復雜運動的工具。（11）NX鈑金：提供了設計直行制動器鈑金部件的工具。（12）航空鈑金：提供了機身中最常見的鈑金部件類型的設計工具。（13）成形、平整：用于更改鈑金特征的成形、未成形狀態(tài)。（14）柔性印刷電路設計：提供了設計柔性印刷電路的工具。（15）電氣管線布置：用于電氣線管布置

34、，提供了定義電力、信號、設置等的布線裝配和線束等。（16）機械管線布置：用于定義3D機械系統(tǒng)（如管線布置、管道和連接件）。（17）邏輯管線布置：用于2D圖表（PID-工藝和儀器繪制圖表）定義邏輯系統(tǒng)。（18）船舶設計：提供了包括從概念設計、結(jié)構(gòu)鋼規(guī)劃、詳細裝配和組建建模一直到每個圖紙生產(chǎn)的信息等。（19）注塑模向?qū)В禾峁┝嗽O計塑料注射模具和其他類型模具的工具，包括工程圖的自動操作和管理。（20）級進模向?qū)В禾峁┝嗽O計級進模的一系列工具?？蓪⒈馄秸{(diào)料變換成3D部件。（21）電極設計：用于需要將電子放電加工（EDM）的項目進行電極設計。（22）PMI：應用注釋工具在3D環(huán)境中記錄產(chǎn)品文檔。（23）

35、知識融合：將工程知識驅(qū)動的規(guī)則和設計意圖應用于幾何模型和裝配的第一個零部件。在本章節(jié)中，我們主要用到了UG軟件的三維建模功能。4.2 焊接件1各零部件的三維建模 側(cè)板的三維建模過程第一步，通過測繪所得數(shù)據(jù)繪制草圖，如圖4.1。圖4.1 側(cè)板草圖 第二步，拉伸草圖至側(cè)板厚度，如圖4.2。圖4.2 側(cè)板拉伸圖總體建模過程，如圖4.3。圖4.34.2.2 墊片的三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得數(shù)據(jù)繪制墊片草圖，如圖4.4。圖4.4 墊片草圖第二步，拉伸草圖至墊片厚度20mm，如圖4.5。圖4.5 墊片拉伸圖總體建模過程，如圖4.6。圖4.64.2.3 上板的三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得數(shù)據(jù)繪制上

36、板的草圖，如圖4.7。圖4.7 上板草圖第二步，將草圖拉伸13mm至所需厚度，如圖4.8。圖4.8 上板拉伸圖 第三步，選擇螺紋命令，打螺紋孔，如圖4.9。圖4.9 打螺紋孔總體建模情況如圖4.10圖4.10 總體建模情況4.2.4 Han1-1的三維建模過程第一步，根據(jù)測繪數(shù)據(jù)繪制han1-1草圖，如圖4.11。圖4.11 han1-1草圖第二步，拉伸草圖至所需尺寸，如圖4.12。圖4.12 han1-1拉伸圖han1-1總體建模過程如圖4.13圖4.13 han1-1總體建模過程4.2.5 Han1-2三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得尺寸，繪制han1-2草圖，如圖4.14。圖4.14 h

37、an1-2草圖第二步，選擇腔體命令，打四方孔，如圖4.15。圖4.15 打四方孔第三步，選擇倒圓角命令，倒四方孔圓角，如圖4.16。圖4.16 倒圓角第四步，選擇草圖命令和布爾運算，切去一端三角，如圖4.17圖4.17 切去一端三角第五步，選擇倒圓角命令，倒中間圓角，如圖4.18。圖4.18 倒圓角總體建模過程如圖4.19圖4.19 總體建模過程4.2.6 Han1-3三維建模過程第一步，根據(jù)測繪數(shù)據(jù)繪制han1-3的草圖，如圖4.20。圖4.20 han1-3草圖第二步，拉伸草圖至相關尺寸，如圖4.21。圖4.21 han1-3拉伸圖第三步，繪制草圖并利用布爾運算命令，切去一端三角，如圖4.

38、22。圖4.22 切一端三角第四步，選擇倒圓角命令，倒中間圓角，如圖4.23。圖4.23 倒中間圓角總體建模過程如圖4.24圖4.24 總體建模過程4.3 焊接件2各零部件的三維建模4.3.1 Han2-1三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得數(shù)據(jù)，點擊長方體命令，建立長方體如圖4.25。圖4.25 建立長方體第二步，點擊基準平面命令，在據(jù)長方體一邊25mm處建立一基準平面，如圖4.26。圖4.26 插入基準平面第三步，根據(jù)測繪所得數(shù)據(jù)，在長方體上打4個12mm的通孔，如圖4.27圖4.27 打12mm通孔整體建模過程如圖4.28。圖4.28 整體建模過程4.3.2 Han2-2三維建模過程第一步，

39、根據(jù)測繪所得尺寸繪制草圖，如圖4.29。圖4.29 han2-2草圖第二步，將草圖拉伸13mm至所需尺寸，如圖4.30。圖4.30 han2-2拉伸圖第三步，點擊基準平面命令，建立兩基準平面，如圖4.31。圖4.31 建立基準平面第四步，點擊孔命令，在相應位置打16mm的通孔，如圖4.32。圖4.32 打16mm的通孔第五步，點擊陣列命令，復制16mm的通孔到相應位置，如圖4.33。圖4.33 復制16mm的通孔第六步，點擊鍵槽命令，在板上打兩個鍵槽通孔，如圖4.34。圖4.34 打鍵槽通孔第七步，點擊陣列命令，復制鍵槽通孔至相應位置，如圖4.35。圖4.35 復制鍵槽通孔整體建模過程如圖4.

40、36。圖4.36 整體建模過程4.4 焊接件3各零部件的三維建模4.4.1 Han3-2三維建模過程第一步，點擊長方體命令，創(chuàng)建所需長方體，如圖4.37。圖4.37 創(chuàng)建長方體第二步，點擊基準平面命令，創(chuàng)建基準平面，如圖4.38。圖4.38 創(chuàng)建基準平面第三步，點擊鍵槽命令，在板上打連個鍵槽通孔，如圖4.39。圖4.39 打鍵槽通孔第四步，繪制草圖，并采用布爾運算，剪去板上半圓，如圖4.40。圖4.40 剪去板上半圓總體建模過程如圖4.41圖4.41 總體建模過程4.4.2 Han3-3三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得數(shù)據(jù)，繪制草圖，如圖4.42。圖4.42 han3-3草圖第二步，點擊拉伸命

41、令，將草圖拉伸13mm，如圖4.43。圖4.43 拉伸圖總體建模過程如圖4.44圖4.44 總體建模過程4.4.3 Han3-4三維建模過程第一步，點擊長方體命令，創(chuàng)建長方體，如圖4.45。圖4.45 創(chuàng)建長方體第二步，點擊基準平面命令，創(chuàng)建基準平面，如圖4.46。圖4.46 創(chuàng)建基準平面第三步，點擊孔命令，創(chuàng)建13mm通孔，如圖4.47。圖4.47 創(chuàng)建13mm通孔第四步，點擊鏡像命令，以第二步創(chuàng)建的基準平面為鏡像平面鏡像13mm通孔，如圖4.48。圖4.48 鏡像13mm通孔總體創(chuàng)建過程如圖4.49圖4.49 總體建模過程4.4.4 Han3-5三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得尺寸，點擊長

42、方體命令，創(chuàng)建長方體，如圖4.50。圖4.50 創(chuàng)建長方體第二步，點擊孔命令，在創(chuàng)建的長方體上打兩個14mm通孔，如圖4.51。圖4.51 打14mm通孔總體建模過程如圖4.52圖4.52 總體建模過程4.5 焊接件4各零部件的三維建模4.5.1 Han4-3三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得尺寸繪制草圖，如圖4.53。圖4.53 han4-3草圖第二步，點擊拉伸命令，將草圖拉伸至相應尺寸，如圖4.54。圖4.54 草圖拉伸總體建模過程如圖4.55圖4.55 總體建模過程4.5.2 Han4-4三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得尺寸，繪制草圖，如圖4.56。圖4.56 繪制草圖第二步，拉伸草圖10

43、mm厚，如圖4.57。圖4.57 草圖拉伸第三步，點擊孔命令，在板上打240mm通孔，如圖4.58。圖4.58 打240mm通孔總體建模過程如圖4.59圖4.59 總體建模過程4.5.3 Han4-5三維建模過程第一步，點擊長方體命令，創(chuàng)建長方體，如圖4.60。圖4.60 創(chuàng)建長方體第二步，點擊基準平面命令，創(chuàng)建2個基準平面，如圖4.61。圖4.61 創(chuàng)建2個基準平面第三步，點擊鍵槽命令，創(chuàng)建鍵槽，如圖4.62。圖4.62 創(chuàng)建鍵槽第四步，點擊孔命令，打6mm通孔，如圖4.63。圖4.63 打6mm通孔第五步，點擊螺紋命令，對第四步的孔進行攻螺紋，如圖4.64。圖4.64 攻螺紋第六步，選擇鏡

44、像命令，對螺紋孔進行鏡像，如圖4.65。圖4.65 鏡像螺紋孔總體建模過程如圖4.66圖4.66 總體建模過程4.5.4 Han4-6三維建模過程第一步，點擊圓柱命令，創(chuàng)建圓柱體，如圖4.67。圖4.67 創(chuàng)建圓柱體第二步，點擊基準平面命令，創(chuàng)建基準平面，如圖4.68。圖4.68 創(chuàng)建基準平面第三步，點擊孔命令，打16.5mm孔，如圖4.69。圖4.69 打16.5mm孔第四步，點擊螺紋命令，對16.5mm孔攻螺紋，如圖4.70。圖4.70 攻螺紋第五步，點擊孔命令，對圓柱體打階梯孔，如圖4.71。圖4.71 打階梯孔第六步，點擊環(huán)形陣列命令，對18mm螺紋孔做陣列，如圖4.72圖4.72 陣

45、列螺紋孔總體建模過程如圖4.73圖4.73 總體建模過程4.6 焊接件6各零部件的三維建模在焊接件6的建模過程中，由于有幾個零件是與焊接件4的零部件完全相同的，所以在此不再陳述相同零部件的三維建模過程，僅將不同的零部件的三維建模過程敘述如下：4.6.1 Han6-3的三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得尺寸，繪制草圖，如圖4.74。圖4.74 繪制草圖第二步，拉伸草圖至10mm厚，如圖4.75。圖4.75 拉伸草圖整體建模過程如圖4.76。圖4.76 整體建模過程4.6.2 Han6-4的三維建模過程第一步，根據(jù)測繪所得尺寸，繪制草圖，如圖4.77。圖4.77 繪制草圖第二步，拉伸草圖至10mm厚

46、，如圖4.78。圖4.78 拉伸草圖第三步，點擊孔命令，打240mm通孔，如圖4.79。圖4.79 打240mm通孔總體建模過程如圖4.80圖4.80 總體建模過程第5章 車架總成的裝配5.1 裝配說明在本章節(jié)中我們主要應用了UG的裝配功能，UG的裝配功能包括構(gòu)建部件裝配的工具?；赪EVE技術(shù)，能夠建立局部的部件間關系。提供了并行、自上而下和自下而上的場頻開發(fā)方法。在進行部件的裝配之前首先要建立一個空的文件，然后按照并行、自上而下或自下而上等方法逐步添加零部件，并選擇合適的配合方式，使各零部件之間建立位置關系，最終形成總的裝配部件，可供選擇的配合方式有面對面、平行、配對等。5.2 焊接件1的

47、裝配第一步，新建空文件，添加上板為絕對部件，如圖5.1。圖5.1 添加上板第二步，添加部件han1-4，確定定位方式，如圖5.2。圖5.2 添加部件han1-4第三步，添加部件han1-3，確定定位方式，如圖5.3。圖5.3 添加部件han1-3第四步，添加部件han1-2，確定定位方式，如圖5.4。圖5.4 添加部件han1-2第五步，添加部件側(cè)板，確定定位方式，如圖5.5。圖5.5 添加部件側(cè)板第六步，添加部件han1-1，確定定位方式，如圖5.6。圖5.6 添加部件han1-1焊接件1的總裝配圖如圖5.7。圖5.7 焊接件1裝配圖焊接件1的BOM清單如表5.1。表5.1 Han1 BOM

48、清單序號部件名稱編號材料用量尺寸備注han12A0101000焊接件1件1上板2A010107016Mn鋼板0.1750.777*0.225*131件2han1-12A010103016Mn 鋼板0.0220. 73*0.030*131件3側(cè)板2A010101016Mn鋼板0.0110.165*0.065*132件4han1-32A010105016Mn鋼板0.021件5han1-42A010106016Mn鋼板0.0220.335*0.065*13無圖 1件6han1-22A010104016Mn鋼板0.031件5.3 焊接件2的裝配第一步，新建空文檔，添加部件han2-1為絕對部件，如圖5.8。圖5.8 添加部件han2-1第二步，添加部件han2-2，確定定位方式，如圖5.9。圖5.9 添加部件han2-2焊接件2的裝配圖如圖5.10。圖5.10 焊接件2裝配圖焊接件2的BOM清單如表5.2。表5.2 han2 BOM清單序號部件名稱編號材料用量尺寸備注han22A0102000焊接件1件1han2-12A010201016Mn鋼板0.0640.97*0.065*131件2han2-22A010202016Mn鋼板0.2690.942*0.285*131件5.4 焊接件