軌道小車的機械系統(tǒng)設(shè)計（PDF圖紙和說明書）,軌道,小車,機械,系統(tǒng),設(shè)計,pdf,圖紙,以及,說明書,仿單 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 學(xué)　　院： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化班 設(shè)計(論文)題目： 實驗軌道小車機械系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師： 年2月 25日 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇； 4．有關(guān)年月日等日期，按照如“2012年4月26日”方式填寫。  1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 1500字左右的文獻綜述（包括研究進展，選題依據(jù)、目的、意義） 文 獻 綜 述 1、研究進展 隨著社會的發(fā)展進步，人工作業(yè)已慢慢被智能機械所取代，各行各業(yè)每年都會投入大量的人力、物力用于智能機械的研究，從而減少人力操作，減少勞動力，降低勞務(wù)支出，實現(xiàn)經(jīng)濟利潤的最大化。 軌道小車的應(yīng)用廣泛，現(xiàn)階段在大多數(shù)工廠中軌道小車主要用于運輸傳送物品。 軌道式物流傳輸系統(tǒng)主要優(yōu)點如下： (1)軌道式系統(tǒng)屬于高端的傳輸系統(tǒng)，長期使用可靠性強。 (2)由于傳輸小車的體積較大，系統(tǒng)單次傳輸?shù)膫鬏斄枯^大，可容納量大，且可承載高負荷，避免了人工搬運過程中的危險事故，簡單便捷的實現(xiàn)了大載荷的運輸，傳送。 (3)系統(tǒng)的傳輸效率高，小車可同時運輸，系統(tǒng)的運力擴展性強，且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)傳輸速度。 (4)系統(tǒng)的整體故障率低，故障定位和故障排除都非常方便，維護成本低。 (5)系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性好，國內(nèi)外成功的使用經(jīng)驗已完全能證明軌道系統(tǒng)在應(yīng)用中的可靠性和必要性。 軌道式傳輸系統(tǒng)在醫(yī)療應(yīng)用方面也有著較大的市場。軌道式電動小車傳輸系統(tǒng)可以 用來傳送輸液袋、血液、小型手術(shù)包，各病區(qū)治療包等，消毒物品、大量藥品、實驗組織樣本、X光片、各類文件等[14-16]···· 人工運輸存在著很多弊端,像人員流與物品流混雜，患者和遞送員工在電梯、走廊和樓梯跑動，增加了交叉感染或疾病傳播的危險性；由于在電梯等多處排隊等候，使走道擁擠，患者就醫(yī)速度慢，環(huán)境差；人工運輸物流傳輸?shù)乃俣嚷?，甚至影響搶救時間；患者檢驗標(biāo)本送達不及時，影響檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性；醫(yī)護人員的工作量大，遞送人工成本高；人工運輸過程無法保證安全可靠，易出現(xiàn)碰撞，翻倒，丟失等現(xiàn)象。軌道小車傳送的出現(xiàn)，使醫(yī)療運輸變得更加安全，可靠，且節(jié)省時間，減少運輸過程的財務(wù)支出。 軌道式傳送的一次性投資較大，但就日常營運情況和實際使用情況，軌道式物流 傳輸系統(tǒng)存在著極大的優(yōu)越性，更能滿足和切合我國在相應(yīng)領(lǐng)域的實際需求并真正解決問題。當(dāng)然軌道式物流傳輸系統(tǒng)也有一定的不足：①系統(tǒng)的設(shè)計和安裝比較復(fù)雜，需要專門的井道間；②系統(tǒng)造價較高，通常為35～40萬/站點(隨軌道長度，小車數(shù)量及復(fù)雜程度等因素而變)[17]。 軌道小車也普遍應(yīng)用于鐵路軌道的檢測，像德國GEDO-CE軌道檢測小車，用于校準(zhǔn)軌道參數(shù)，獲取和整理現(xiàn)有的軌道數(shù)據(jù)；GEDO CE軌道檢測小車用于無渣軌道鋪設(shè)過程中各項精密指標(biāo)的控制，主要通過內(nèi)置的高精密傳感器和外置的高精密全站儀測量實現(xiàn)[20]。在鐵路軌道、道路橋梁軌道的測量矯正過程中起到了及其重要的作用。 目前，軌道小車的控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，最早被應(yīng)用的技術(shù)是基于單片機的控制系統(tǒng)。在單片機的基礎(chǔ)上，通過研發(fā)實現(xiàn)了一種以光電傳感器為敏感元件以AT89C51單片機為控制核心的電動循跡小車的智能控制系統(tǒng)；在基于單片機的基礎(chǔ)上，使小車的電動機采用PID算法閉環(huán)調(diào)速，形成了對小車調(diào)速的另一種控制系統(tǒng)。隨著智能控制的不斷發(fā)展，繼而又有人提出了模糊-PID控制算法[19]，使控制系統(tǒng)的性能又有了進一步的提升；當(dāng)然，還有在工業(yè)中被普遍應(yīng)用的PLC控制系統(tǒng)。 針對控制系統(tǒng)，PLC 系統(tǒng)在工業(yè)控制中有著非常重要的作用，由于PLC 的功能非常強大，能夠抵抗較強的干擾，可靠性比較高，同時編程簡單，操作方便，因此，在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，隨著科技的不斷進步，自動控制技術(shù)已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用于各行各業(yè)中，西門子控制電機， 基于PLC 系統(tǒng)的電機自動控制采用國際標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，保證了系統(tǒng)的高效性與實時性，不但能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)采集的獨立完成，同時其抗干擾的能力比較強，可靠性高，具有非常高的控制精度。 2.選題依據(jù) 目前，實驗用軌道小車主要應(yīng)用于鐵路軌道的檢測，校核參數(shù)等。其控制精度越高，檢測數(shù)據(jù)越精確，軌道的參數(shù)越準(zhǔn)確，這與我國的鐵路建設(shè)有著緊密的聯(lián)系。近幾年，全國范圍內(nèi)，地鐵，高鐵，都在緊鑼密鼓的修建中，城市軌道交通的完善被提上了日程，交通的完善將會減少交通事故的發(fā)生率。并且實驗用軌道小車的完善和進步也間接影響著人們?nèi)蘸蟮纳罟?jié)奏和人身安全。就目前軌道小車的發(fā)展，主要是基于單片機原理的控制，其應(yīng)用范圍存在著巨大的局限性，且對車速的控制精度不高。特別是當(dāng)車上載有高精密測試儀器時，對軌道小車的車速要求和控制精度的要求明顯要更高。若軌道小車不能及時剎車或車速的控制不精準(zhǔn)，車的頭部則會與實驗隧道內(nèi)表面碰撞，會造成巨大的經(jīng)濟損失，同時延誤工程進度。軌道實驗用小車在此過程中有著至關(guān)重要的作用。對它的設(shè)計和改進也成為了我此次選題的依據(jù)。 3.選題目的 中南大學(xué)高速鐵路工程實驗室在進行高速列車軌道的檢測項目，為實現(xiàn)軌道檢測需要實驗用軌道數(shù)控小車，通過控制軌道小車的速度來檢測軌道參數(shù)。使實驗用軌道小車不僅能穩(wěn)定的在固定軌道上運行，而且要保證車身重量不得大于350kg。通過PLC調(diào)節(jié)電機電壓實現(xiàn)在一定長度的軌道上的自由調(diào)速。 4．選題意義 針對軌道物流傳送，鐵路軌道實驗檢測發(fā)展的必然趨勢，軌道小車成為了物流運輸、鐵路軌道檢測過程中重要的組成部分之一。如果小質(zhì)量軌道小車的自由調(diào)速可以實現(xiàn)，并在醫(yī)療運輸，機械廠房作業(yè)，軌道檢測等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，它將減少企業(yè)在運輸過程中的勞動力支出，減少人工作業(yè)過程中人身安全事故的發(fā)生率。且保證傳送物品的安全穩(wěn)定性。降低運輸過程中的意外損耗，節(jié)省運輸時間，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 實驗用軌道小車的運動控制精度的提高將為中國的鐵路事業(yè)做出重大貢獻。列車速度的提升與軌道的精度要求有著密不可分的聯(lián)系，如果在軌道的檢測方面有所突破，列車的速度提升也是指日可待的。“時間就是金錢”是當(dāng)今社會的主流理念，列車速度的提升為人類社會帶來的福音也是不可估量的。 2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題要研究或解決的問題： 數(shù)控軌道小車的設(shè)計要求 （1）整車外形尺寸：<1700*700*670mm； （1） 整車負載能力：≥350kg； （2） 整車自重：≤350kg； （3） 啟動加速段為5米（不含車身長度），最高加速到4m/s； （4） 在25米長的試驗段內(nèi)，數(shù)控電瓶車應(yīng)能在1m/s~4m/s的速度范圍內(nèi)任意設(shè)定并穩(wěn)定運行，運行平穩(wěn)度要求在±0.1m/s內(nèi)； （5） 剎車段長度為≤5米（不含車身長度），數(shù)控電瓶車應(yīng)能在該段內(nèi)完成剎車直至完全靜止； （6） 車輪直徑偏差不得大于0.1mm； （7） 兩車軸平行度偏差不得大于0.5mm； （8） 數(shù)控電瓶車的輪距為575mm; （9） 控制系統(tǒng)采用PLC為主控元件，觸摸屏為人機交互設(shè)備，觸摸屏可以設(shè)定車速，顯示運行距離，設(shè)定啟動時間，設(shè)定運行距離，設(shè)定剎車位置； （10） 數(shù)控電瓶車采用電瓶供電，供電電壓96V； （11） 數(shù)控電瓶車動力采用無刷直流電機，功率為7kw； （12） 數(shù)控電瓶車控制系統(tǒng)具備緊急停止按鈕，在緊急狀態(tài)時，能在5米內(nèi)完成剎車至靜止?fàn)顟B(tài)。 主要問題：在30m軌道上，加速段為5m，且在30m的軌道上實現(xiàn)速度的可調(diào)范圍為1m/s~4m/s剎車段長度不大于5m。根據(jù)計算初步確定軌道小車采用幾輪驅(qū)動。在此要求下，計算軌道小車的加速度選定范圍；計算驗證在選定加速度范圍內(nèi)是否滿足原始速度范圍要求。 進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證車身總重量小于350kg，且車輪間距為575mm，車身總長度不得大于1700mm.設(shè)置剎車裝置使小車在允許的軌道范圍內(nèi)完全靜止。 軌道小車示意圖： 前進方向 基本工作原理:電動機通過聯(lián)軸器帶動齒輪的小齒輪運動，通過一對平行軸斜齒圓柱減速，且減速比為10:1，減速齒輪的大齒輪帶動中間軸運轉(zhuǎn)，從而帶動1：1換向齒輪的運轉(zhuǎn)最終帶動車輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)四輪驅(qū)動。 減速裝置：通過平行軸斜齒圓柱齒輪一級減速，減速比為10:1； 換向裝置：通過兩組1:1錐齒輪實現(xiàn)方向轉(zhuǎn)換; 緩沖裝置：采用彈性緩沖裝置——聚氨脂緩沖器; 執(zhí)行機構(gòu)：T型車輪實現(xiàn)在T型軌道上的運行; 控制系統(tǒng)采用PLC為主控元件，觸摸屏為人機交互設(shè)備，觸摸屏可以設(shè)定車速，顯示運行距離，設(shè)定啟動時間，設(shè)定運行距離，剎車位置。采用電瓶供電供電電壓96V。 在滿足要求的情況下，計算設(shè)計機械系統(tǒng)：動力元件，傳動構(gòu)件，控制系統(tǒng)，執(zhí)行元件 以及輔助元件各部分的具體構(gòu)造。 根據(jù)機械設(shè)計中要滿足的裝配原理，設(shè)計選用各需要標(biāo)準(zhǔn)件。最后計算空載下小車 總重量是否滿足原始設(shè)計、裝配要求。在solidworks空間模擬裝配進行驗證，最后 投入生產(chǎn)加工做出成品。 參考文獻 [1] 濮良貴、紀名剛 ， 機械設(shè)計（第八版）.高等教育出版社, 2012. 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