畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-貨車礦粉整平機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)

武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)PAGE第8頁(yè)共23頁(yè)貨車礦粉整平機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)摘要本課題是完成貨車礦粉整平機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)。全文主要內(nèi)容如下：簡(jiǎn)要介紹貨車礦粉整平機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)；執(zhí)行件滾筒及推手的設(shè)計(jì)：主支承件龍門框架、底座及底輪、輪軸的設(shè)計(jì)；滾筒支承部件設(shè)計(jì)；滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)；滾筒起吊的動(dòng)力及傳動(dòng)設(shè)計(jì)及底輪的動(dòng)力及傳動(dòng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中有關(guān)支承部件的設(shè)計(jì)較多地選用了型鋼以及焊接的連接方式，以盡量節(jié)約材料消耗和降低成本。而有關(guān)動(dòng)力及傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，則采用應(yīng)用廣泛的動(dòng)力裝置三相異步電動(dòng)機(jī)以及鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等常用的傳動(dòng)形式，這些部件的設(shè)計(jì)一般都有其固定的設(shè)計(jì)套路，應(yīng)盡量采用。其他一些零部件的設(shè)計(jì)可以應(yīng)用《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《材料力學(xué)》中的方法與原則，但有些還需采用經(jīng)驗(yàn)值或借鑒其他一些機(jī)械的設(shè)計(jì)，但應(yīng)盡量查閱有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及公式。關(guān)鍵字：貨車，整平機(jī)，滾筒，框架，傳動(dòng)ThemechanicaldesignoforelevelingmachinefortraincarsAbstracts:TheprojectistocompletethemechanicaldesignoforelevelingmachineforTraincars.Themaincontentsofthepaperareasfollows:Introducetheoveralldesignoforelevelingmachinefortraincarsbriefly;thedesignoftherollertubeandthepushinghandswhichactastheimplementatiiveparts;thedesignofgantryframeworkwhichactasthemainsupportingpartsandthedesignofthebaseandbottomwheels;thedesignoftherollerbearingparts;ThedesignofthepowerequipmentsandtheGearingpartswhicharelinkedtotherollertube.Tominimizethematerialconsumptionandthecost,wecanusesteelandweldedconnectionsinthedesignofthesupportingcomponentsasmuchaspossible.Andinthedesignofthepowerequipmentsandthegearingparts,wechoosethree-phaseasynchronousmotor,chaindriveandothercommonlyusedforms.Itusuallyhasafixedroutinetodesignthesecomponents,anditshouldbeadopted.thedesignofotherpartscanbeappliedto"mechanicaldesign","MechanicsofMaterials"inthemethodsandprinciples.Butsomeweneedtouseexperiencetodeterminethevalueorrefertosomeothermechanicaldesigns.However,inthedesignweshouldalwaysrefertotherelevantnationalstandardsmanuals,relevantstandardsandformulas.KEYWORDS：traincars,levelingmachine,rollertube,frame,transmissions1緒論1.1我國(guó)礦物鐵路運(yùn)輸現(xiàn)狀我國(guó)資源豐富、經(jīng)濟(jì)總量較大，而區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源、原材料分布又不平衡。而鐵路則因運(yùn)能大、運(yùn)價(jià)低的優(yōu)勢(shì)，是中長(zhǎng)途貨物、區(qū)域及省際間物資調(diào)運(yùn)的首選運(yùn)輸方式。目前鐵路貨物平均運(yùn)距達(dá)820公里，是公路的13倍、內(nèi)河航運(yùn)的4倍，在運(yùn)輸?shù)闹饕涱愔?，平均運(yùn)距最長(zhǎng)達(dá)3400多公里；在26個(gè)貨類中有占貨運(yùn)總量1／4的17個(gè)貨類平均運(yùn)距在1000公里以上；跨省市的貨運(yùn)量也要占到鐵路貨運(yùn)總量的2／3以上作為綜合交通運(yùn)輸體系的骨干，我國(guó)鐵路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的大動(dòng)脈作用。我國(guó)鐵路一直是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵物資—煤炭、石油、鋼鐵、木材、糧食、化肥等的運(yùn)輸主體。鐵路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中目前在鐵路承運(yùn)的貨物中，能源、冶煉、建材等大宗物資占有相當(dāng)大的比重，其中煤炭運(yùn)輸一直占鐵路貨運(yùn)量的4成以上，全國(guó)煤炭產(chǎn)量的6成以上由鐵路調(diào)運(yùn)。煤炭是我國(guó)能源中的優(yōu)勢(shì)資源，至2008年底我國(guó)煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量探明保有儲(chǔ)量為10077億噸，資源探明率為19.9%。我國(guó)現(xiàn)有的煤炭經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量為1145億噸，占世界同類儲(chǔ)量的11.6%，按年產(chǎn)16億噸煤炭計(jì)算，至少可保證開采近百年。由于我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)難以改變，全國(guó)煤炭調(diào)運(yùn)的格局也基本無(wú)大的變化，對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)囊蕾嚥粫?huì)降低。2004年鐵路運(yùn)輸了煤炭9億9210萬(wàn)噸，占全國(guó)煤炭總運(yùn)量12億噸的80%以上，鐵礦石運(yùn)輸了5億630萬(wàn)噸。1.2開題研究的意義由以上的分析可知，鐵路運(yùn)輸在礦物的貨運(yùn)方面占有極其重要的地位，而且，每天的礦物鐵路運(yùn)輸量是巨大的。在礦物被開采出來(lái)之后，礦粉在向貨車車廂裝入的過(guò)程中，礦粉是堆積在車廂中的，為了增大貨運(yùn)量，以及避免在貨車拖運(yùn)過(guò)程中礦粉因車廂的搖晃而潑出車廂造成較大的浪費(fèi)，礦粉倒入車廂后需要對(duì)礦粉進(jìn)行整平。但在如今的礦粉裝載現(xiàn)場(chǎng)，卻有相當(dāng)一部分的礦粉整平工作，是由工人拿著鐵鍬來(lái)進(jìn)行的。毋庸置疑，這種工作方式對(duì)工人的體力消耗也是極大的，而且工作效率是極低的。因此，設(shè)計(jì)出一種貨車礦粉整平機(jī)，用機(jī)器操作完全或是部分代替工人的純體力勞動(dòng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。它一方面可以大幅度地降低工人的體力消耗，另一方面還可以極大地提高工作效率，增大產(chǎn)能。1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)中的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)生深化、拓寬、綜合所學(xué)知識(shí)的教學(xué)過(guò)程，還是培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和科學(xué)研究能力的過(guò)程，同樣還是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力的過(guò)程。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是貨運(yùn)列車礦粉整平機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)。要圓滿地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先我們要做好一些最基本的準(zhǔn)備：全面溫習(xí)并熟練掌握《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)電傳動(dòng)》等專業(yè)課知識(shí)；溫習(xí)《畫法幾何及工程制圖》，學(xué)習(xí)并熟練掌握CAXA電子圖板的操作；在設(shè)計(jì)過(guò)程中,還要注意培養(yǎng)自己的搜集資料，整合信息,分析信息,處理信息的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是深化、綜合所學(xué)知識(shí)的過(guò)程，又是學(xué)生鍛煉發(fā)散思維、創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過(guò)程。2總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)任務(wù)分析我的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是“貨車礦粉整平機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)”,這里的“貨車”是指貨運(yùn)列車。要對(duì)這樣的一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，首先可以考慮選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)。要把貨車上堆積的礦粉整平，我們可以很容易地想到設(shè)計(jì)一個(gè)推板。只要讓推板沿著車廂長(zhǎng)度方向按一定的速度往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次即可把一個(gè)車皮中的礦粉整平。推板只是執(zhí)行件，還需要確定動(dòng)力裝置，我們可以想到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，并可借鑒牛頭刨床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我們還可以借鑒于銑床銑削（順銑）的工作過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)裝入貨車車廂內(nèi)的礦粉進(jìn)行整平工作的運(yùn)動(dòng)要求，可以制作一個(gè)直徑適當(dāng)?shù)膱A柱滾筒，其軸向長(zhǎng)度大約是貨車車廂的寬度，然后讓滾筒的整個(gè)圓周上均勻地分布著比較多的小推手（刮板）。只要讓滾筒在沿車廂口邊緣作滾動(dòng)的同時(shí)沿車廂長(zhǎng)度方向作平行移動(dòng)，滾筒上的小推手就可把車廂內(nèi)堆積的礦粉整平。而對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置，我們還可以采用電動(dòng)機(jī)，中間傳動(dòng)選用皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等常見的傳動(dòng)形式，再配備相應(yīng)的支撐件即可。2.2總體方案的確定從以上的分析中，對(duì)于執(zhí)行件我們可以確定兩種方案：1.推板；2.滾筒上分布刮板。第一種方案，用一塊大推板直接推平堆積的礦粉，這樣需要的體力很大從而使其消耗的功率很大，相應(yīng)的動(dòng)力裝置也會(huì)比較龐大。而第二種方案，當(dāng)滾筒沿車廂長(zhǎng)度方向的移動(dòng)速度減小時(shí)，滾筒消耗的功率會(huì)降低。只要把滾筒沿車廂好長(zhǎng)度的移動(dòng)速度控制在一定的范圍，機(jī)器消耗的功率很比較小，從而動(dòng)力裝置不會(huì)太大。因此，最終方案的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選滾筒。然后是動(dòng)力及傳動(dòng)裝置。由上面的分析，相應(yīng)也有兩種方案：1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；2.電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，再選用鏈傳動(dòng)等常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。若采用桿件機(jī)構(gòu)的話，由于列車車廂比較長(zhǎng)，則所常用的桿件將會(huì)很長(zhǎng)，而再要讓它們有一定的剛度，桿將會(huì)很粗。由此可見桿件機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不是很理想。因此這里不采用桿件機(jī)構(gòu)，而應(yīng)用第二種方案。最終的整體方案如下：執(zhí)行部件是上述的滾筒刮板。讓滾筒在沿車廂口邊緣作滾動(dòng)的同時(shí)沿車廂長(zhǎng)度方向作平行移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車車廂中的礦粉進(jìn)行整平。而要讓滾筒作水平移動(dòng)，我們可以在進(jìn)行整平工作的地點(diǎn)，在鐵路的兩邊鋪設(shè)兩條一定長(zhǎng)度與列車鐵軌平行的軌道。再制作一個(gè)龍門型的金屬框架，框架底部布置四個(gè)輪子，可以在所鋪設(shè)的軌道上滾動(dòng)。然后把滾筒的兩端用輪子箍在框架的立柱上，這樣可以讓滾筒沿立柱上下移動(dòng)，以適應(yīng)不同的車廂高度。當(dāng)?shù)锥说妮喿釉趧?dòng)力裝置的驅(qū)動(dòng)下沿軌道滾動(dòng)時(shí)，框架就帶動(dòng)滾筒作水平移動(dòng)。然后是整平機(jī)械是動(dòng)力裝置。要滾筒能夠轉(zhuǎn)動(dòng)可以設(shè)置相應(yīng)的電機(jī)和減速器，以驅(qū)動(dòng)一端的軸即可。要使?jié)L筒能沿立柱上下移動(dòng)，可把滾筒的重量控制在一個(gè)比較大的值，如此滾筒就可以靠自身重量而自動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)；而要讓滾筒能向上移動(dòng)，則可以在龍門型的框架的頂端設(shè)置一根軸，再設(shè)置電機(jī)和減速器驅(qū)動(dòng)這根軸，軸兩端設(shè)有小滾筒，小滾筒上纏繞著鋼絲繩，兩鋼絲繩便可吊著推手滾筒兩端的軸而驅(qū)動(dòng)滾筒向上移動(dòng)。再就是機(jī)器沿所鋪設(shè)的軌道運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置。這就還需要設(shè)置相應(yīng)的電機(jī)、減速器驅(qū)動(dòng)框架底端的輪子。下面開始各部件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)書上指定的設(shè)計(jì)指標(biāo)有：1.對(duì)荷重63噸標(biāo)準(zhǔn)貨運(yùn)列車能實(shí)現(xiàn)礦粉整平；2.整平工作由一個(gè)操作工人現(xiàn)場(chǎng)操作完成，不要求自動(dòng)整平功能；3.單個(gè)車皮整平時(shí)間不超過(guò)8分鐘；4.結(jié)構(gòu)方案合理、維護(hù)簡(jiǎn)便。為方便之后的設(shè)計(jì)，首先要收集最基本的數(shù)據(jù)：63噸貨運(yùn)列車車廂及車輪的尺寸。通過(guò)查閱圖書館中的相關(guān)資料（如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）以及網(wǎng)絡(luò)，可知63噸貨運(yùn)列車尺寸為12500×2900×2050（mm），依次對(duì)應(yīng)的是長(zhǎng)、寬、高。3執(zhí)行件滾筒及推手的設(shè)計(jì)關(guān)于滾筒及推手的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師給予了一些補(bǔ)充設(shè)計(jì)條件：推手直徑800mm，推手推力大于300kg的力。下面是具體的設(shè)計(jì)：由于滾筒上需要布置比較多的推手，滾筒直徑會(huì)比較大，為了節(jié)省材料并且不至于使?jié)L筒過(guò)于笨重，滾筒可以采用空心的形式。為減少成本，滾筒可直接選用焊接鋼管中的直縫焊接鋼管。所選用的尺寸規(guī)格為：外徑325mm，壁厚10mm，長(zhǎng)度3200mm。然后是推手在滾筒上的布置。先可在滾筒圓周上沿其徑向均勻地鉆一些通孔，這些孔依次沿滾筒軸向錯(cuò)開一定的距離，且沿滾筒徑向依次錯(cuò)開一個(gè)角度，這兩個(gè)值分別確定為230mm、30°。再在這些孔內(nèi)穿插一些推手軸，然后在軸端安裝一些一定大小的鋼板作為推手。再就是這些零部件的安裝固定問(wèn)題：1）.推手軸在滾筒上的安裝。為防止推手軸沿滾筒軸孔的移動(dòng)以及繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，可沿滾筒徑向鉆一些銷孔，并在每根推手軸上也鉆一個(gè)銷孔，再往滾a)b)圖1滾筒裝配體如上圖，推手沿滾筒及圓周方向都是均布的，且關(guān)于滾筒的中間橫截面是對(duì)稱的，這有利于其工作時(shí)的受力平衡。圖2推手筒銷孔內(nèi)插入銷，并讓其穿過(guò)推手軸上的銷孔，便可實(shí)現(xiàn)推手軸的固定。這些銷直徑為8mm，但長(zhǎng)度卻有342mm，很細(xì)長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)的圓柱銷沒(méi)有這種尺寸規(guī)格，因此這種銷是自己設(shè)計(jì)的。為了防止銷在工作時(shí)滑出銷孔，再在銷的兩端都開開口銷孔，裝配時(shí)裝上開口銷，卡在滾筒銷孔外。2）.推手與推手軸的連接。如上圖所示，可在推手軸與推手板之間增加一個(gè)連接件，推手軸與連接件通過(guò)銷連接固定，推手板與連接件之間則通過(guò)螺栓螺母緊定。4主支承件龍門框架、底座及底輪、輪軸的設(shè)計(jì)對(duì)于龍門型的框架，為節(jié)約成本，可以直接選用型鋼。而為使龍門型框架受力平衡，可把同型號(hào)的槽鋼背對(duì)背焊接在一起作為一根立柱。這樣既可減少材料消耗，又可相對(duì)增強(qiáng)立柱強(qiáng)度。這里選槽鋼的型號(hào)為25b。再就是底座及立柱與底座的連接。因?yàn)榈鬃弦惭b車輪，而左邊的車輪與右邊的車輪并不能用一根軸直接連起來(lái)（因?yàn)橹虚g還有貨車車廂要通過(guò)），則兩邊的車輪每個(gè)輪子都需要有其獨(dú)立的軸，而這些軸還不能太短。支承架上要安裝若干個(gè)電動(dòng)機(jī)、減速器，還有滾筒，整個(gè)機(jī)器的重量還是比較大，若底端的這些車輪軸太短的話，車輪軸兩邊的支承軸承所承受的力會(huì)很不平衡，這會(huì)嚴(yán)重影響軸承的壽命。為此，可以如此設(shè)計(jì)底座：把兩根槽鋼的開口相對(duì)，添加鋼板將它們焊接在一起。左右兩邊各一對(duì)。車輪及軸即安裝在這一樣的焊接底座上。在需要安裝車輪的部位，為了增強(qiáng)支承的強(qiáng)度，再在槽鋼的凹槽處焊接比較厚的鋼板，然后橫向鉆孔穿過(guò)厚鋼板及槽鋼，如此則可哪知車輪軸及軸承。下面即是車輪軸、軸承及車輪的安裝布置圖。圖3車輪軸、軸承及車輪的安裝布置圖這里的車輪為自己設(shè)計(jì)的車輪，其軸向尺寸與標(biāo)準(zhǔn)的列車車輪一樣，其直徑設(shè)計(jì)為500mm，其上是軸孔孔徑設(shè)計(jì)為100mm。車輪的一端靠軸環(huán)定位，軸環(huán)長(zhǎng)度定為5mm，直徑定為110mm。軸的最左端的一段上安裝軸承，軸承選深溝球軸承，型號(hào)為6216。再往右的一端為軸承的定位軸肩，這一段的直徑設(shè)計(jì)為94mm，長(zhǎng)度為30mm。軸上開有鍵槽的一段安裝車輪，軸在這一段的長(zhǎng)度比車輪寬度短3mm，以利于車輪在另一端的固定。軸最右端的一段的右端也是安裝軸承，軸承型號(hào)也左邊的相同。此軸承與車輪之間設(shè)置一定位套筒，以給此軸承作軸向定位。軸在這一端的長(zhǎng)度為63mm。5滾筒支承部件設(shè)計(jì)由于滾筒要能轉(zhuǎn)動(dòng)，其兩端的軸都需要安裝軸承。而軸承需要有依托，若用特意彎曲的鋼板加上螺栓連接做成類似于滑動(dòng)軸承的剖分結(jié)構(gòu)夾緊軸承外圈，能實(shí)現(xiàn)軸承的安裝固定，但是這種結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度會(huì)比較低，所以不是很合理。較好的方案用鋼板鉆孔作為軸承的支撐結(jié)構(gòu)。而滾筒是要能沿龍門型框架的立柱上下移動(dòng)的。為此，我們可以制作這樣的一個(gè)滾筒支承架：支承架上下各有一個(gè)矩形的框架，它們是由四根車制的軸由螺栓連接起來(lái)的。而把滾筒軸承支承鋼板的上端焊接在上邊的矩形框架的短軸上，把鋼板的下端焊接在下邊的矩形框架的長(zhǎng)軸上。兩滾筒軸承支承鋼板對(duì)稱布置。兩矩形框的長(zhǎng)短軸的兩端都裝有移動(dòng)大小的輪子，這些輪子箍在龍門立柱上，使?jié)L筒支承架只能沿立柱上下移動(dòng)，而不會(huì)脫離立柱。這就要求槽鋼焊接立柱有四根。滾筒支承框架上面的兩根長(zhǎng)軸上可以連接相應(yīng)的部件，以安裝滾筒的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置?？傮w如下圖所示。圖4滾筒支承部件下面介紹各部分的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)為方便設(shè)計(jì)，把上下的兩個(gè)矩形框架的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)為相同。1).矩形框架長(zhǎng)軸部件這根軸是橫跨在列車車廂上的，如上面的部裝圖，軸上安裝的兩個(gè)輪子是箍在立柱槽鋼的縱向凹槽內(nèi)的。由于上面的長(zhǎng)軸上還要承受滾筒的動(dòng)力及傳動(dòng)這裝置的重量，這些軸不能設(shè)計(jì)得過(guò)小。在這里把軸的中間部分，即軸最粗部分的直徑設(shè)計(jì)為48mm?？紤]到軸的大小以及槽鋼凹槽的深度，長(zhǎng)軸上安裝的輪子的半徑至少為95mm，這里設(shè)計(jì)為128mm，使其不至于在與短軸部件連接時(shí)雨立柱發(fā)生干涉。這些長(zhǎng)軸的軸是不轉(zhuǎn)的，而上面安裝的輪子要能沿立柱滾動(dòng)，則軸上要安裝軸承。而要使輪子在軸向上固定，在結(jié)構(gòu)上可以安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承得到解決。如下圖左邊輪子的安裝。右邊的軸承的內(nèi)圈靠在右邊的軸肩上，外圈一側(cè)則靠在輪子上；而左邊軸承的外圈一側(cè)靠在輪子上。它們的左邊再旋上圓螺母，以壓緊左邊軸承的內(nèi)圈。這里使用的是雙螺母，以起防松作用。階梯軸在安裝軸承的一段的直徑設(shè)計(jì)為40mm，長(zhǎng)度為44mm，使輪子安裝后外端的軸承的內(nèi)圈稍伸出1～3mm，以利于輪子的軸向固定。所選的圓錐滾子軸承的型號(hào)為30208。因其軸向尺寸大約為19.8mm，這里把輪子的寬度設(shè)計(jì)為43.6mm。軸上切削有螺紋以旋螺母的一段直徑設(shè)計(jì)為39mm，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為22.6mm。軸最外端的一段直徑定為32mm。這兩端的長(zhǎng)度需綜合考慮矩形框架的連接以及它們與槽鋼立柱的相互位置關(guān)系。經(jīng)綜合考慮，這兩段的長(zhǎng)度均設(shè)計(jì)為174.9mm。而為了實(shí)現(xiàn)矩形框架中長(zhǎng)軸與短軸的連接，我們把長(zhǎng)軸、短軸在連接處各銑去一部分，從而在每個(gè)軸端都銑出了兩個(gè)平面，再在剩下的半圓軸上鉆孔，以用于螺栓連接，這里選M10的螺栓。圖5支承框長(zhǎng)軸部件２）．矩形框端軸部件這兩根短軸部件一方面是用于再添加其它零部件以安裝滾筒軸承；另一方面也起限位作用，其上的兩個(gè)輪子在整平機(jī)上是緊靠在槽鋼立柱的外側(cè)面的，它們主要是為了防止?jié)L筒在軸向的大幅竄動(dòng)。軸上的兩個(gè)輪子的安裝布置形式與框架長(zhǎng)軸上兩個(gè)輪子的安裝形式是相同的，連軸承的大小、型號(hào)都相同，只是兩軸承的距離大一些。在軸上安裝軸承的兩段為了保證裝軸承的部位的配合要求，兩軸承之間的一段在車制的時(shí)候稍稍車小一點(diǎn)，以利于提高兩裝軸承部位的制造精度。綜合考慮槽鋼立柱、矩形框長(zhǎng)短軸即兩限位輪子之間的相對(duì)位置，并考慮到預(yù)留一定的間隙余量，可計(jì)算得小限位輪中部的外徑為120mm，長(zhǎng)度比立柱側(cè)面寬度稍大，取為168mm。輪子兩端還設(shè)置有限位凸緣，其外徑為160mm，軸向長(zhǎng)度為13mm。軸端也設(shè)有雙圓螺母，一方面給軸承作軸向定位，另一方面也起防松作用。另外這兩根短軸上是還要連接滾筒兩端軸承安裝鋼板的，為簡(jiǎn)化連接，可把軸承安裝板直接焊接在上下兩根框架短軸中間最粗的部位。而為了增大焊接時(shí)鋼板與框架短軸的接觸面積，以增強(qiáng)連接強(qiáng)度，可以在框架短軸中段銑出一個(gè)平面。圖6支承框短軸部件6滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)工業(yè)上比較多地采用三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，這里動(dòng)力裝置也采用三相異步電動(dòng)機(jī)，用圓弧蝸桿減速器減速，它們之間用聯(lián)軸器直接相連。減速器輸出軸與滾筒軸之間的距離較大，用齒輪傳動(dòng)不合適，則采用鏈傳動(dòng)（常用的滾子鏈）。6.1電動(dòng)機(jī)的選擇首先要計(jì)算載荷。已知推手的推力大于300kg的力，滾筒直徑為800mm，則滾筒的阻力矩＞300×9.8N×0.4m=1176N·m滾筒的轉(zhuǎn)速不能過(guò)快，確定為20r/min，其轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=2π×rad/s=2.094rad/s則功率P=ω=1176×2.094w=2.46kw這里選Y100L-4型的三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為3kw，滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min。6.2減速器的選擇整個(gè)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為==71為方便設(shè)計(jì)，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比可選為1.，而減速器則可以選用傳動(dòng)比i=63（可選用的最大傳動(dòng)比）的減速器，這樣經(jīng)減速厚的轉(zhuǎn)速為滿足要求。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》并結(jié)合功率考慮，可知減速器輸入、輸出軸的中心距應(yīng)選為125mm。這樣的減速器的額定功率為3.5kw。確定了這些數(shù)據(jù)之后則可確定減速器的裝配尺寸。6.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)比已選為i=1，選用雙排鏈1）.鏈輪齒數(shù)主、從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速==20r/min，而推手直徑才只有0.4m，則鏈速v＜3m/s，選小鏈輪的齒數(shù)=23，則大鏈輪的齒數(shù)也為=232）確定額定功率鏈傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，載荷平穩(wěn)，選=1.0。再由=23查出=1.15，額定功率為=P=1×1.15×3×1.75×0.5=3.01kw3）初定中心距，確定鏈節(jié)距按a=（30～50）p，初定中心距=30p。由-=0，查表得=0，則鏈節(jié)數(shù)=++=2×30+（17+43）/2=83取鏈節(jié)數(shù)=84節(jié)4）確定鏈節(jié)距p主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速=20r/min選滾子鏈為20A，鏈節(jié)距p=31.78mm5）驗(yàn)算鏈速V==m/s=0.24m/s＜3m/s滿足要求。6)確定中心距因==0，則a==844.83mm7)鏈輪尺寸已知p=31.75mm，滾子外徑=19.05mm，排距=35.76mma)小鏈輪尺寸分度圓直徑：==233.17mm齒頂圓直徑：=d+1.25p-=233.17+1.25×31.76-19.05=254.34mm=d+(1-)-=231.74mm取=245mm齒根圓直徑：=d-=233.17-19.05=214.12mm齒側(cè)凸緣（或排間距）直徑：＜pcot-1.04h-0.76=106.45mmb)大鏈輪尺寸因傳動(dòng)比i=1，大鏈輪尺寸與小鏈輪完全相同：分度圓直徑=233.17mm齒頂圓直徑=360mm齒側(cè)凸緣直徑＜106.45mm這里取=93mm。6.4電動(dòng)機(jī)、減速器的安裝布置要安裝電動(dòng)機(jī)和減速器，只能在滾筒上方安裝（因?yàn)橄路接辛熊囓噹ㄟ^(guò)），為此，可以在滾筒上面的矩形框架的兩長(zhǎng)軸上橫跨兩根角鋼，角鋼與矩形框長(zhǎng)軸之間用螺栓連接起來(lái)，如下圖所示。角鋼便可作為電動(dòng)機(jī)和減速器的支撐底座。這里選等邊角鋼，規(guī)格為5.6，厚度為8mm。如下圖所示，在適當(dāng)?shù)牟课汇@孔；再在一定長(zhǎng)度厚度也為8mm的窄鋼彎成如圖中零件1，其相應(yīng)的地方也鉆孔，如此，再在孔內(nèi)裝上螺栓，擰上螺母，即可使角鋼固定在矩形框的長(zhǎng)軸上，從而可使角鋼與滾筒處于一定的相對(duì)位置。這樣，在角鋼上安裝上減速器后，可以保證減速器的輸出軸與滾筒輸入軸之間的中心距。圖7角鋼底座與支承框的連接而要在角鋼上安裝電動(dòng)機(jī)和減速器，只要在兩角鋼中間適當(dāng)?shù)奈恢蒙香@孔，便可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)和減速器的安裝固定，如下圖所示。在裝配的時(shí)候，要保證兩角鋼之間相距一定的距離，以利于電動(dòng)機(jī)和減速器地腳螺栓的安裝。圖8電動(dòng)機(jī)、減速器的安裝由于矩形框架的兩長(zhǎng)軸很長(zhǎng)，其剛度有可能不夠。在其上安裝電動(dòng)機(jī)和減速器后，長(zhǎng)軸不僅要承受它們的重力的作用，而且還要承受滾筒鏈傳動(dòng)的鏈拉力，于是應(yīng)采取一定的措施。在這里，我們可以制作兩個(gè)如下圖所示的部件，它類似如發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿。它們上端與下端分別夾持住矩形框架的上面及下面的長(zhǎng)軸，再用螺栓緊定。這樣，電動(dòng)機(jī)與減速器的重力便由矩形框的四根長(zhǎng)軸共同負(fù)擔(dān)，而且滾筒鏈傳動(dòng)鏈的拉力變?yōu)橄到y(tǒng)的內(nèi)力，從而使矩形框的軸的受力大大改善。圖9支承框上下長(zhǎng)軸的連接7滾筒起吊的動(dòng)力及傳動(dòng)設(shè)計(jì)如前面總體方案中所述，為了使?jié)L筒能沿槽鋼立柱上下移動(dòng)，可以在在龍門框架頂端設(shè)置電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)減速器減速驅(qū)動(dòng)與滾筒平行的長(zhǎng)軸，而軸兩外端都安裝有小滾筒，兩小滾筒上都繞上鋼絲繩，繩下端吊著下面大滾筒的兩端。如此，則在電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)下，滾筒便可在鋼絲繩的牽引下自如地沿立柱上下運(yùn)動(dòng)。另外，整平機(jī)在實(shí)施整平工作時(shí)，一般地要滾筒能鎖定在任一所需高度，也就是要矩形框架能停在任一所需高度，這需要采取一定的措施。一種方式是安裝制動(dòng)器；另一種方式是利用機(jī)械的自鎖性能，這里的傳動(dòng)裝置中需要應(yīng)用減速器，而蝸桿減速器由于其傳動(dòng)比大，而有自鎖性能。經(jīng)計(jì)算可知，整個(gè)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比很大，從而可以應(yīng)用蝸桿減速器，因此，這里采用蝸桿減速器，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。7.1傳動(dòng)比的計(jì)算先計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，以確定具體的傳動(dòng)形式。設(shè)吊起滾筒及其支承框架的起吊速度為0.05m/s，設(shè)繞鋼絲繩的起吊用小滾筒的直徑為0.2m，，則起吊時(shí)小滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω===0.5rad/s則轉(zhuǎn)速為n=×60=9.54r/min若選用的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min，則總傳動(dòng)比==190.67.2電動(dòng)機(jī)、減速器的選擇總傳動(dòng)比比較大，這里采用兩個(gè)減速器以實(shí)現(xiàn)計(jì)算功能，一個(gè)減速器已確定為蝸桿減速器；另一個(gè)減速器選用標(biāo)準(zhǔn)的直聯(lián)型擺線針輪減速器，這也是一種很常見的減速器。執(zhí)行件滾筒是上下移動(dòng)是靠把滾筒兩端同時(shí)起吊實(shí)現(xiàn)的。這里末級(jí)減速器的輸出軸與下一級(jí)的中間傳動(dòng)軸的連接方式有二：1).用齒輪傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)，則傳動(dòng)軸是一根長(zhǎng)軸：2).把減速器的輸出軸與傳動(dòng)軸直接相連，而滾筒是兩端同時(shí)起吊的，則末級(jí)減速器的輸出軸應(yīng)為兩端輸出，且下一級(jí)傳動(dòng)軸應(yīng)有兩根，分別與減速器的兩輸出軸相連。而蝸桿減速器有這種兩端輸出的形式可供選用。因此，這里選用第二種傳動(dòng)形式，與第一種方式相比，它省去了中間的齒輪傳動(dòng)或是鏈傳動(dòng)，既簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，有簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。選用這種方案，則必須把蝸桿減速器作為第二級(jí)減速器。我們把作第一級(jí)減速的擺線針輪減速器的傳動(dòng)比選為=11，則蝸桿減速器的傳動(dòng)比===17.3取=20接下來(lái)是電動(dòng)機(jī)及減速器的選擇1).電動(dòng)機(jī)的選擇經(jīng)粗略計(jì)算，吊起滾筒及其支承框架消耗的功率大約為2kw多。上面的計(jì)算中初定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min，則可選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y100L2-4，其額定功率為3kw，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。2).選定擺線針輪減速器查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)減速器的部分可知，這里應(yīng)選的直聯(lián)型擺線針輪減速器的型號(hào)為“A型5”，其傳動(dòng)比為11，額定傳動(dòng)功率為3.2kw，輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min。3)選定蝸桿減速器由上面的計(jì)算知，所選的蝸桿減速器的傳動(dòng)比為20，能傳動(dòng)的功率至少為3kw，查手冊(cè)知，我們可選用中心距為100mm，額定功率為3.75kw，輸入轉(zhuǎn)速為750r/min的圓弧蝸桿減速器。8底輪的動(dòng)力及傳動(dòng)設(shè)計(jì)底輪的動(dòng)力裝置還是采用三相異步電動(dòng)機(jī)。底部的四個(gè)輪子中，把其中的兩個(gè)設(shè)置為驅(qū)動(dòng)輪，左右兩邊一邊一個(gè)，對(duì)稱布置。如前所述，兩邊的車輪不能用一根軸直接相連，兩邊均需設(shè)置電動(dòng)機(jī)和減速器。這里選型號(hào)為Y100L-6的電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.5kw，滿載轉(zhuǎn)速為940/min。減速器還是選用圓弧蝸桿減速器，它與電動(dòng)機(jī)之間仍用聯(lián)軸器直接相連。減速器輸出軸與底驅(qū)動(dòng)輪軸之間選用一定傳動(dòng)比的鏈傳動(dòng)（滾子鏈）。8.1確定減速器的減速比及鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比先計(jì)算底輪轉(zhuǎn)速。貨車車廂的長(zhǎng)度為12.5m。設(shè)整平機(jī)沿車廂長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)過(guò)去的時(shí)間為70s，則其運(yùn)動(dòng)速度約為V==0.2m/s底輪的轉(zhuǎn)速約為n==r/s=0.127r/s=7.6r/min則傳動(dòng)部分的總傳動(dòng)比為===123.7把減速器的傳動(dòng)比設(shè)定為50，則鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比==2.47選鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為2.5。8.2確定減速器查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)減速器中的圓弧蝸桿減速器，傳動(dòng)比為50，輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min，功率大于1.5kw的減速器的中心距可確定為a=100mm，這樣便可確定減速器的裝配尺寸。8.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)這里選用雙排鏈。1）.鏈輪齒數(shù)顯然鏈速v＜3m/s，選小鏈輪的齒數(shù)=17，則大鏈輪的齒數(shù)為=i=2.5×1742.5取=432）確定額定功率鏈傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，載荷平穩(wěn)，選=1.0。再由=43查出=1.16，額定功率為=P=1×1.16×1.5×1.75×1.5=0.98kw3）初定中心距，確定鏈節(jié)距按a=（30～50）p，初定中心距=30p。由-=26，查表得=17.123，則鏈節(jié)數(shù)=++=2×30+（17+43）/2+17.123/30=90.57取鏈節(jié)數(shù)=92節(jié)4）確定鏈節(jié)距p主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速=2.5×7.6=19r/min選滾子鏈為16A（若選20A，從動(dòng)輪過(guò)大，甚至比車輪還大），鏈節(jié)距p=25.40mm5）驗(yàn)算鏈速V==m/s=0.14m/s滿足要求。6)確定中心距因==2.846，查表得=0.247，則a=p[2-(+)]=0.247×25.4×[292-（17+43）]=765.4mm7)鏈輪尺寸已知p=25.40mm，滾子外徑=15.88mm，排距=29.29mma)小鏈輪尺寸分度圓直徑：==138.2mm齒頂圓直徑：=d+1.25p-=138.2+1.25×25.4-15.88=154.73mm=d+(1-)-=145.98mm取=150mm齒根圓直徑：=d-=150-15.88=122.3mm齒側(cè)凸緣（或排間距）直徑：＜pcot-1.04h-0.76=110mmb)大鏈輪尺寸同理，可依次求得打鏈輪的尺寸為：分度圓直徑=347.97mm齒頂圓直徑：=363.82mm=356.52mm取=360mm齒側(cè)凸緣直徑＜321.18mm這里選＝140mm，在不影響強(qiáng)度的情況下減少材料消耗。9結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)接受本科教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，它是對(duì)我大學(xué)四年的所學(xué)知識(shí)及能力的一次綜合性檢驗(yàn),同時(shí)也是一次鍛煉和提高我們綜合能力的過(guò)程。從拿到我自己這個(gè)的設(shè)計(jì)課題，到搜集資料，再到方案分析選擇并一步步確定,以及繪制總裝圖和其它零件圖，撰寫說(shuō)明書到最后的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，雖然有很多步驟走得很艱難，很累，但如今圓滿完成自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺(jué)得收獲頗多。1.完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我成功地應(yīng)對(duì)了幾個(gè)挑戰(zhàn)：1）.設(shè)計(jì)題目的挑戰(zhàn)。我選的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，即《貨車礦粉整平機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)》是無(wú)任何現(xiàn)成參考資料的，所以大部分設(shè)計(jì)得自己想，或是借鑒其它現(xiàn)成的機(jī)械結(jié)構(gòu)，或是尋求指導(dǎo)老師的幫助。2）.時(shí)間上的挑戰(zhàn)。由于3月份本人差不多一直在忙于自己的研究生復(fù)試是事，我是在3月29號(hào)之后才開始寫開題報(bào)告，做英文翻譯，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才真正開始。與其他人相比，我可用于畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間少了一個(gè)月，因此我得加快進(jìn)度搞畢業(yè)設(shè)