轉盤換軌電動平車系統(tǒng)的設計-電動轉盤的設計,轉盤換軌電動平車系統(tǒng)的設計-電動轉盤的設計,轉盤,電動,平車,系統(tǒng),設計 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 轉盤換軌電動平車系統(tǒng)的設計電動轉盤的設計 學號： 2006183923 姓名： 晏力爭 專業(yè)： 機械設計制造及自動化 指導教師： 陳格平 系主任： 周友行 一、主要內容及基本要求 設計內容：本課題主要是應某企業(yè)電氣設備裝配車間的一條自動生產線要求而確定的電動平車系統(tǒng)共有A、B、C、D四條軌道，兩縱兩橫，電動平車應能夠在這四條軌道上自動行駛，換軌通過轉盤裝置。電動平車共有十六個工位，只要給出控制，指令平車即可自動行駛到指定工位。根據任務的分配主要完成轉盤裝置的設計，以及電動轉盤的程序設計，并且考慮電動平車軌道的鋪設。 技術參數：電動轉盤的主要技術參數為:轉速為0.5r/min，功率0.75KW,轉盤直徑為3200mm。軌道的技術參數為：兩條軌道的長度為30m。 基本要求：獨立完成設計內容，提交一份按照標準格式編制的設計計算說明書，不少于50頁，里面包含英文摘要及一篇與設計相關的不少于3000個英文詞匯的翻譯資料。另外要提供轉盤的總轉配圖，軌道安裝圖及其重要零部件的零件圖，圖紙工作量不少于2張0型圖。 二、重點研究的問題 電動轉盤傳動方案的設計以及軌道鋪設方案的設計。 三、進度安排 序號 各階段完成的內容 完成時間 1 查閱資料、調研 一到三周 2 開題報告、制訂設計方案 四到五周 3 進行設計并畫出裝配圖 六到十周 4 寫出說明書初稿并畫出相關的零件圖 十到十三周 5 修改和完善說明書以及轉配圖與零件圖 十四到十五周 6 答辯 2009年6月 四、應收集的資料及主要參考文獻 設計參考資料: 1. 《電力拖動系統(tǒng) 》 2. 《電動車輛工作原理》 3. 《電力機車軌道安裝技術》 4. 《機電傳動控制》 5. 《新編實用電工手冊》 6. 《電氣控制與PLC控制技術》 7. 《機械設計手冊》 8. 《機械零件設計手冊》等 湘潭大學興湘學院畢業(yè)論文 題 目： 轉盤換軌電動平車系統(tǒng)的設計 電動轉盤的設計 專 業(yè)：機械設計制造及自動化 學 號： 2006183923 姓 名： 晏力爭 指導教師： 陳格平 完成日期： 2010-6-2 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計說明書 題 目： 轉盤換軌電動平車系統(tǒng)的設計 電動轉盤的設計 專 業(yè)：機械設計制造及自動化 學 號： 2006183923 姓 名： 晏力爭 指導教師： 陳格平 完成日期： 2010-6-2 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 2006183923 姓名 晏力爭 專業(yè) 機械設計制造及自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 轉盤換軌電動平車系統(tǒng)的設計電動轉盤的設計 評價項目 評 價 內 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標，體現學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 2.難度、份量是否適當； 3.是否與生產、科研、社會等實際相結合。 能力 1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機應用能力； 5.工科是否有經濟分析能力。 論文 （設計）質量 1.立論是否正確，論述是否充分，結構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或實際應用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 2010年6月 日 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 目錄 摘要………………………………………………………………………………… Ⅰ 第一章 引言…………………………………………………………….............. 1 1 轉盤自動生產線簡介……………………………………………………… . 1 2電動轉盤簡介…………………….………………………………………….. 1 第二章 電動轉盤車設計…………………………………………………….. 2 1電動轉盤機械設計………………………………………………………….. 2 1-1 傳動方案設計……………………………………………………….,..... 2 一 傳動方案簡介………………………………………………………......... 2 二 傳動方案比較及選擇………………………………………………......... 3 1-2 減速機的選擇………………………………………………………........ 5 一 減速機的選擇………………………………………………………......... 5 二 擺線針輪減速器原理……………………………………………….…… 6 三 擺線針輪行星減速器使用和特點………………………………….…… 6 四 傳動系統(tǒng)各軸的轉速功率和轉矩計算…………………………….…… 7 1-3 設計過程中的相關計算………………………………………………... 9 一 齒輪的設計………………………………………………………….…... 9 二 軸的設計和校核……………………………………………………........ 14 1） 齒輪軸的設計和校核………………………………………………….. 14 2） 中心軸的設計和校核………………………………………………….. 18 三 軸承的壽命計算……………………………………………………........ 22 1） 安裝的齒輪軸上的圓錐棍子軸承的壽命計算……………………….. 23 2） 中心軸上的圓錐滾子軸承的壽命計算……………………………….. 24 2電動轉盤電器控制設計……………………………………………………. 27 2-1 電動轉盤程序設計……………………………………………………... 27 一 地址分配………………………………………………………………… 27 二 梯形圖…………………………………………………………………… 27 三 功能圖…………………………………………………………………… 29 第三章 軌道的選擇和安裝………………………………………………… 30 1 軌道的選擇………………………………………………………………. 30 2 軌道的安裝……………………………………………………………….. 30 第四章 準確對軌…………………………………………………………….. 32 1 電磁制動器的簡介……………………………………………………...... 32 2 電磁制動器的選擇……………………………………………………..... 33 參考文獻:……………………………………………………………………. …. 34 電動轉盤的設計 摘 要: 轉盤換軌平車系統(tǒng)是工廠車間的一條自動化生產線，通過轉盤的換軌作用，實現平車在不同方向軌道上的自動行駛，從而提高工廠的自動化的程度。本文從傳動方案選擇到相關部件的設計與校核，較為詳細地介紹了電動轉盤的設計過程。 關 鍵 詞: 轉盤換軌平車系統(tǒng) 電動轉盤 設計 Abstract: Dial-for-rail flat car system is an automated factory floor production line, through the wheel for the track in order to achieve flat car in different directions automatically track the traffic, thereby enhancing the degree of factory automation. In this paper, a more detailed description of the design process for electric wheel. Key words: Dial-for-rail flat car system; electric wheel; Design 34 第一 章 引言 1 轉盤自動生產線 轉盤自動生產線是由電動平車在軌道上運動通過自動轉盤換軌的全自動自動生產線。轉盤換軌電動平車系統(tǒng)是一種全自動化送料系統(tǒng)，利用先進的電氣控制技術來控制系統(tǒng)16工位的送料，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)通過用先進的電氣控制來控制平車和轉盤的運行，有很多傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)越性能，如具有結構緊湊、斷電自鎖、響應速度快、控制精度高、噪聲低、不產生電磁干擾等突出優(yōu)點。 2 電動轉盤車 在工廠實際中，往往存在著幾條不平行軌道之間的連接，這時可以使用電動轉盤來達到換向的目的，電動轉盤也是本次設計所要設計的內容。 圖1.1電動轉盤車 第二章 電動轉盤車設計 1 電動轉盤機械設計 1-1 傳動方案設計 一 傳動方案簡介 方案一： 從電機輸出的轉動首先通過一個減速器減速，再通過一對錐齒輪傳動的換向作用改變運動的方向，最后通過一對圓柱齒輪嚙合運動來帶動轉盤的轉動，達到預期的目的。 圖2.1 方案一的示意圖 方案二： 選用一個電機直連的臥式減速機作為動力的輸入端，再通過一對錐齒輪的嚙合運動轉換從減速機中輸出的速度的方向，并且?guī)愚D盤轉動。其運動示意圖如圖所示. 方案三： 選用一個電機直連的立式減速機作為動力的輸入端，再通過一對直齒輪的嚙合運動帶動轉盤的轉動，其運動示意圖如圖所示。 圖2.2 方案二的示意圖 圖2.3 方案三的示意圖 二 傳動方案的比較及選擇 從上面的方案中可以看到在方案一中要通過兩級齒輪的傳動，是結構變得復雜，同時影響傳動的準確性。在方案二中雖然只有一級齒輪的傳動，提高了傳動的精度，但是臥式減速機需要水平布置，受轉盤直徑大小以及減速機本身尺寸的限制使得該方案較難實現。方案三中具備了方案二的優(yōu)點，傳動精度較高，同時由于在垂直方向上并沒有限制，可以克服方案二實現中存在的困難。 經過以上的討論，最終選擇方案三作為本次設計的傳動方案。 1-2 減速機的選擇 一 減速機的選擇 考慮到擺線針輪行星減速器的性價比和相關使用特點，我們決定選用選用電機直連式擺線針輪行星減速器 已知條件: ①工作時間：每日八小時 ②由于轉盤的轉速為0.5 r/min，而圓柱齒輪單級傳動比為3~8，所以減速機的低速軸轉速為1.5 r/min ~12 r/min。 ③轉盤實際所需的功率P=0.5KW，減速機的效率按0.9計算，直齒齒輪效率按0.97計算，所以減速機輸出軸所輸出的功率應該大于0.86KW。 ④電動機頻率為50HZ ⑤輸出軸的聯接方式為聯軸器，沒有軸向力。 選型： 根據已知條件，選用電機的額定功率為1.1KW，減速機的輸出軸轉速軸轉速在1.5r/min-12r/min之間，查閱《機械設計手冊》決定選用擺線針輪減速機 XLD1.1-8165B-473，其相關的功能系數如下表所示 表2.1 減速器相關參數 機型號 輸出轉速 電機功率（KW） 輸出轉矩（） 傳動比 XLD1.1-8165B-473 3．2 1．1 1810 473（43×11） 減速機的外形和安裝尺寸如下所示： 表2.2減速器外形與安裝尺寸 CF M E P n d K D e t h DM L 285 99 20 4 340 310 270 6 11 217 60 80 53 64 195 503 因為所選減速器輸出軸的轉速為3．2，所以分配給齒輪幅的傳動比為i==6.4。 二 擺線針輪減速器原理 擺線針輪行星減速器全部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。 　 在輸入軸上裝有一個錯位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個滾柱軸承，形成H機構，兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉臂軸承的?滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒輪相嚙合，以組成少齒差內嚙合減速機構，（為了減少摩擦，在速比小的減速機中，針齒上帶有針齒套）。 　　當輸入軸帶著偏心套轉動一周時，由于擺線輪上齒廊曲線的特點及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運動成為即有公轉又有自轉的平面運動，在輸入軸正轉一周時，偏心套亦轉動一周，擺線輪于相反方向上轉過一個齒差從而得到減速，再借助W輸出機?構，將擺線輪的低速自轉運動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉 三 擺線針輪行星減速器使用和特點 1：擺線針輪行星減速器的使用范圍? ????擺線針輪減速機是依照少齒差行星傳動原理，擺線針齒嚙合實現減速的一種機械，該機分臥室，立式，雙軸型和直聯接等裝配方式，是冶金，礦山，建筑，化工，紡織，輕工等行業(yè)的首選設備。 ?2：擺線針輪減速器的主要特點： ????a,減速器比大，效率高：一級傳動減速機比為9-87.雙級傳動減速比為121-7569，多級組合可達數萬，且針齒嚙合系套式滾動摩擦，齒合表面無相滑動，故一級減速效率達94% ????b,運轉平衡，噪音低：在運轉中同時接觸的齒數較多，重合度大，運轉平衡，過載能力強，振動和噪音低，各種規(guī)格的機型噪音在85dB以下 ????c,使用可靠，壽命長：因主要零件是采用高碳合金鋼處理（HRC58-62),在精磨而成，且擺線齒與針齒套合傳遞至針齒形成滾動摩擦時，摩擦系數小，使嚙合區(qū)無相對滑動，磨損極小。所以經久耐用。 ????b,結構緊湊，體積?。号c同功率的其它減速機比，重量體積小1/3以上由于行星傳動，輸入軸和輸出軸在同一軸線上，以獲得盡可能小的尺寸。 四 傳動系統(tǒng)各軸的轉速、功率和轉矩計算 表2.3傳動裝置的傳動效率 齒輪 聯軸器 減速器 傳動效率 0.98 0.99 0.90 ①減速機輸出軸 轉速=3.2 r/min， 功率=1.1×0.9=0.99KW 轉矩 =2954.5 ②齒輪軸 轉速=3.2 功率=0.99×0.99=0.98 KW 轉矩=2925 ③中心軸 轉速=0.5 r/min 功率=0.98×0.98=0.96 KW 轉矩 =18343.6 表2.4 軸上的相關參數 轉速 功率(KW) 轉矩 減速機輸出軸 3.2 0.99 2954.5 齒輪軸 3.2 0.98 2925 中心軸 0.5 0.96 18343.6 圖2.4擺線針輪行星減速器 1-3 設計過程中的相關計算 一 齒輪的設計 1． 選定齒輪的精度等級，材料及齒數 1） 電動轉盤為一般的工作機器，速度不高，故選用7級精度 2） 材料選擇。 由《機械設計》表10-1中選擇小齒輪材料為40Cr(調質)，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質）小齒輪齒數=24，大齒輪齒數=6.4×24=153.6,取=154 2.按齒面接觸強度設計 由設計計算公式 進行計算 (1)確定公式內的各計算數值 1) 試選載荷系數Kt=1.3. 2) 計算小齒輪傳遞的轉矩。 ==2690000N.mm 3)由《機械設計》表10-7選取齒寬系數=0.5 4)由《機械設計》表10-6按齒面硬度的彈性影響系數=189.8 . 5)由《機械設計》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=600MPa, 大齒輪的接觸疲勞強度極限=550MPa. 6)由《機械設計》式10-13計算應力循環(huán)次數。 =60j=60×3.2×1×8×300×10=4.6× ==1.12× 7)由《機械設計》圖10-19取接觸疲勞壽命系數=1.15, =1.3 8）計算接觸疲勞許用應力。 取失效率為1%，安全系數S=1，由《機械設計》式（10-12）得 ==690MPa ==715MPa (2)計算 1).試計算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值. 2.32=197mm 2).計算圓周速度 ==0.03 3).計算齒寬b b==98.5 4).計算齒寬與齒高之比 模數 = =8.21 齒高 =2.25=18.45 =5.3 5). 計算載荷系數. 根據=0.03，7級精度，《機械設計》圖10-8查得動載荷系數=1.12. 直齒輪, ==1 由《機械設計》表10-2查得使用系數=1 由《機械設計》表10-4插值查得7級精度，齒輪相對支承非對稱布置時， =1.253 由=5.3，=1.253 查《機械設計》圖10-13得=1.35；載荷系數 K==1.403 6).按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，《機械設計》式(10-10a)得 ==222.6mm 7). 計算模數m。 m==9.3 3. 按齒根彎曲強度設計 由《機械設計》式(10-5)得彎曲強度的設計公式為 m (1) .確定公式內的計算數值 1) .由《機械設計》圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa;大齒輪的彎曲強度極限=380MPa； 2) .由《機械設計》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數=0.85=0.88 3) .計算彎曲疲勞許用應力。 取安全系數S=1.4，由《機械設計》式(10-12)得 ==303.57 ==238.86 4) . 計算載荷系數K K==1.512 5) . 查齒形系數. 由《機械設計》表10-5查得 =2.65 =2.14 6) . 查取應力校正系數 由《機械設計》表10-5查得 =1.58 =1.83 7) . 計算大,小齒輪的并加以比較 =0.01379 =0.01640 大齒輪的數值大一些 (2) . 設計計算 m8.108 對比計算的結果，齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根疲勞強度計算的模數，于齒輪模數m的主要取決于彎曲強度所決定的承載能力。齒面疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數與齒數的乘積)有關，取由彎曲強度算得的模數8.108mm并就近圓整為標準值m=10mm，接觸強度算得的分度圓直徑=222.6 ==24 大齒輪齒數 =6.4×=154 這樣計算出的齒輪傳動，滿足了齒面接觸疲勞強度,又滿足了齒根彎曲疲勞強度，做到結構緊湊，避免浪費。 4. 幾何尺寸計算 (1) 計算分度圓直徑 =m=1540mm =m=240mm (2) 計算中心距 a==890mm (3) 計算齒輪寬度 b==120mm 取=120mm, =115mm 表2.5 齒輪的參數 齒數 模數(mm) 齒寬(mm) 分度圓直徑(mm) 大齒輪 154 10 120 1540 小齒輪 24 10 115 240 5．齒輪的結構設計 根據機械設計的有關理論，對于圓柱齒輪，若齒根到鍵槽底部的距離e 2 m時（m為端面模數），應該與軸做成一體叫做齒輪軸。對于小齒輪，m=10，故將小齒輪做成齒輪軸的形式，對于小齒輪的結構設計將在軸的有關設計中討論。 大齒輪的分度圓直徑較大，可以做成腹板式的結構，并在腹板上開孔以減輕齒輪的重量，根據《機械設計手冊》中的有關理論和公式，設計出齒輪的結構，具體的數據見大齒輪的零件圖中的標注。 二 軸的設計和較核 通過以上的計算可知軸的轉速，功率和轉矩等相關數據如下表所示： 表2.6 軸上的相關參數 轉速（） 功率（KW） 轉矩（） 齒輪軸 3．2 0．98 2925 中心軸 0．5 0．96 18343.6 1 齒輪軸的設計與校核 1） 初步確定軸的最小直徑 先按《機械設計》中式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據《機械設計》中表15-3，取=112，于是得 =mm=75.5mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處的軸的直徑，為了使所選軸的直徑與聯軸器的孔徑相適應，故需要同時選取聯軸器的型號。 聯軸器的計算轉矩=，考慮到轉矩的變化很小，故取=1.3 所以=3082.5，按照計算轉矩應小于聯軸器的公稱轉矩的條件，同時 考慮減速成器的輸出軸的直徑為60mm，查《機械設計手冊》，選用GY8型凸緣聯軸器，其公稱轉矩為3150。半聯軸器的孔徑d=70 mm，故取=70mm，半聯軸器的長度為L=104mm。同時選取與減速器輸出軸聯接的半聯軸器的型號，長度為L=104mm，標記為GY8型凸緣聯軸器 5843-2003。 2）. 軸的結構設計 ①. 擬定軸上的零件的裝配方案如下圖所示: 圖2.5 齒輪軸上的轉配方案 ②. 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 I．為了滿足半聯軸器的軸向定位要求，在軸段的右側需制出一軸肩，故取=80mm，半聯軸器與軸配合的轂孔長104mm，故選取軸段的長度=80。 II． 初步選擇滾動軸承。 因軸承時受有徑向力和軸向力的作用，故選用圓錐滾子軸承。參照工作要求及=80mm，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組的單列圓錐滾子軸承30216，其尺寸為d×D×T=80×140×28.25，故選取=56mm。 軸承的上端采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得30216型軸承的定位軸肩的高度h=5mm，因此，取=90mm。初步選取=30mm。 III． 因為要將齒輪做成齒輪軸的形式，齒輪的分度圓直徑為240mm，為了使軸的直徑不至于有太大的變化，設置了軸段，取=160mm，長度=15mm。 IV．軸段為齒輪軸段，已知齒輪的分度圓直徑為240mm，齒寬為115mm，故取 =115mm。 V． 取=160mm，長度=15mm。 ③．軸上零件的周向定位 半聯軸器與軸的周向定位采用平鍵連接。按=70mm，查《機械設計手冊》得平鍵面b×h=20×12,長度為70mm，半聯軸器與軸的配合為。滾動軸承的周向定位 是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 ④． 取軸端面的倒角為2×45。 3）. 求軸上的載荷 ①．求作用在齒輪上的力 已經齒輪的分度圓直徑為 d=m×z=240mm 而 ===24375 N =×tanα=8871.8 N ==25939.3 N 圓周力，徑向力及軸向力的方向如下圖所示： 圖2.6齒輪上的受力圖 軸所受的載荷是從軸上的零件上傳來的，。計算時，常將軸上的分布載荷化為集中的力，其作用點取為載荷分布段的中點。因此根據軸的結構簡圖畫出中心軸所受載荷的計算簡圖。從《機械設計手冊》中查得中查得a值，對于軸承30336，a=28.1。因此作為簡到梁的軸的支承距＋=63mm＋108mm=171mm.根據結構簡圖畫出中心軸的計算簡圖如上圖所示。 從軸的結構簡圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F將計算出的截面C處的，，M的值列于表4.3。 4). 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受的最在彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）強度。根據式（15-5）及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉應力脈動循環(huán)，取α軸的計算應力 ==2.01MPa 前面已經確定了軸的材料為45鋼，調質處理，由表15-1查得=60MPa。 因此 。 故齒輪軸是安全的。 表2.7齒輪軸上的受力參數 載荷 水平面 垂直面 支反力F =32731.5N =－16075.3N =－539369N =－75251N 彎矩M =451715.93 =2114553.1 總彎矩 =2162263.1 扭矩T T=2925000 2 中心軸的設計與校核 1）.初步確定軸的最小直徑 先按《機械設計》中式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據《機械設計》中表15-3，取=112，于是得 =mm=172.6mm 取軸的最小直徑為=180mm 2）.軸的結構設計 ①.擬定軸上的零件的裝配方案如下圖所示， ②.根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 I．考慮到中心軸的主要作用是與工作臺邊接，以保證工作臺的徑向旋轉精度，并承受徑向力和顛覆力矩。因此要將軸徑設計得盡量大一些，所以選擇=240mm。 II． 初步選擇滾動軸承。 因軸承時受有徑向力和軸向力的作用，故選用圓錐滾子軸承。對于軸段，參照工作要求及=240mm，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組的單列圓錐滾子軸承32048，其尺寸為d×D×T=240×360×76，故選取=240mm。對于軸段，參照工作要求及=180mm，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組的單列圓錐滾子軸承30336，其尺寸為d×D×T=180×380×83，故選取=310mm。 圖2.7 中心軸的裝配方案 III．軸段為安裝齒輪的軸段， 齒輪的分度圓直徑為1540mm，為了使得齒輪的傳動更加平衡，同時參考齒輪設計的相關理論，初步選取=340mm，齒輪的齒寬為120mm，同時考慮到齒輪是軸向布置要有軸向的緊固裝置，所以初步選取=200mm。 IV． 取=400mm，=50mm。 V．軸段的主要作用就是通過螺栓與轉盤緊固在一起，從而保證轉盤的徑向旋轉精度，并承受徑向分力和顛覆力矩，所以初步選取=800mm，長度=50mm。 VI． 段的主要作用是保證中心軸與轉盤連接的準確性，所以初步選取=500mm， 長度=120mm。 圖2.8 中心上的相關尺寸 3）. 求軸上的載荷 ①．求作用在齒輪上的力 由齒輪軸的校核過程中我們知道： = 24375 N =8871.8 N =25939.3 N 軸所受的載荷是從軸上的零件上傳來的，。計算時，常將軸上的分布載荷化為集中的力，其作用點取為載荷分布段的中點。因此根據軸的結構簡圖畫出中心軸所受載荷的計算簡圖。從《機械設計手冊》中查得中查得a值，對于軸承30336，a=70.9；對于軸承32048，a=78.4。因此作為簡到梁的軸的支承距＋=200mm＋230mm=430mm.根據結構簡圖畫出中心軸的計算簡圖如上圖所示。 從軸的結構簡圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F將計算出的截面C處的，，M的值列于下表。 表2.8 中心軸上的受力參數 載荷 水平面 垂直面 支反力F =34781.1N =－16177.3N =－63368N =－70139N 彎矩M =2331970 =3720779 總彎矩 =4391159 扭矩T T=18343600 4). 按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受的最在彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）強度。根據式（15-5）及上表中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉應力脈動循環(huán)，取α軸的計算應力 ==0.0324MPa 前面已經確定了軸的材料為45鋼，調質處理，由表15-1查得=60MPa。 因此 。 故中心軸是安全的. 三 軸承的壽命計算 1 安裝在齒輪軸上的圓錐滾子軸承的壽命計算 查《機械設計手冊》可知道圓錐滾子軸承30216的基本額定動載荷=160KN，基本額定靜載荷=212KN。 1）. 求兩軸承受到的徑向載荷， 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系（如下圖所示）。在軸的設計與校核的過程中我們已經得出相應力的數值： =32731.5N =－16075.3N =－539369N =－75251N 所以 ==540361.2N ==76948.87N 2）求兩軸承的計算軸向力 對于圓錐滾子軸承，按表《機械設計》表13-7，軸承的派生軸向力=（其 中Y是對應于表13-5中 e的Y值）。由《機械設計手冊》查得圓錐滾子 軸承30216的Y=1.4。 因為Y值不能為0,所以Y=1.4，所以 ==192986.1 N ==32062 N 由機械設計手冊查得45鋼的密度為785 g/ ，初步估算齒輪軸的重量為502.4Kg， 所以軸承所承受的外加軸受載荷為=502.4×10 N=5024 N 因為＋，所以軸承1“放松”的狀態(tài)，只承受其本身的派生軸向力。即 ==192986.1 N 而被“壓緊”的軸承2的總軸向力為 =－=187962.1 N 3). 求軸承當量動載荷和 因為 =0.35 =2.44 由表13-5分別進行查表得徑向載荷系數和軸向載荷系數為 軸承1 =1 =0 軸承2 =0.4 =1.4 按軸承運轉中有中等沖擊載荷,按表13-6，=1.1- 1.8，取=1.5。則 =（＋）=810541.8 N =（＋）=440889.7 N 4). 驗算軸承壽命 因為＞，所以按照軸承1的受力大小驗算 ==6388.38 h 2 中心軸上的圓錐滾子軸承的壽命計算 查《機械設計手冊》可知道圓錐滾子軸承30336的基本額定動載荷=1090KN，基本額定靜載荷=1500KN,e=0.35，Y=1.7。. 圓錐滾子軸承32048的基本額定動載荷=920KN，基本額定靜載荷=1730KN,e=0.45，Y=1.3。 1）. 求兩軸承受到的徑向載荷， 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系（如下圖所示）。在軸的設計與校核的過程中我們已經得出相應力的數值： =34781.1N =－16177.3N =－63368N =－-70139N 所以 ==63463.4N ==71980.4N 2）求兩軸承的計算軸向力 對于圓錐滾子軸承，按表《機械設計》表13-7，軸承的派生軸向力=（其中Y是對應于表13-5中 e的Y值）。因為Y值不能為0,所以 ==18665.7 ==25707.3 N 因為中心軸是固定在轉盤上的,所以在軸向上軸承幾乎不受外加的軸向力,故可以認為軸承在軸向上不受外加的力。軸承在軸向上只受到派生的軸向力。 ==22665.4 而被“壓緊”的軸承2的總軸向力為 ==27684.8 N 由《機械設計》中表13-5分別進行查表得徑向載荷系數和軸向載荷系數為 軸承1 =1 =0 軸承2 =1 =0 按軸承運轉中有中等沖擊載荷,按表13-6，=1.1- 1.8，取=1.5。則 =（＋）=33998.1 N =（＋）=41527.5 N 4). 驗算軸承壽命 因為＜ ，所以按照軸承2受力大小驗算 ==88839.47 h 2電動轉盤電器控制設計 2-1電動轉盤的程序設計 根據電動轉盤所要實現的功能，我們知道電動轉盤只要實現正轉90°和反轉90°兩個動作，通過可編程控制器PLC可以實現以上功能。 一 地址分配 為控制電動平車能夠準確的停在轉盤軌道上，我們在軌道1，軌道2與轉盤軌道相銜接的地方分別布置了，接近開關；在軌道3與轉盤軌道相銜接的地方也布置了接近開關，并且在轉盤上兩條軌道的中間處分別布置了接近開關，現將地址分配如下: 輸入點：小車在軌道1上：X000 小車在軌道2上：X001 軌道1上的接近開關:X002 軌道2上的接近開關：X003 軌道3上的接近開關：X004 轉盤軌道1上的接近開關：X005 轉盤軌道2上的接近開關：X006 輸出點: 電動轉盤正轉：Y000 電動轉盤反轉： Y001 二 梯形圖 三 功能圖 LD X000 EU = M0 LD M0 O M1 AN X002 = M001 LD X005 EU = M2 O M3 AN T33 = M3 TON T33,10 LD T33 O M4 AN X004 = M4 LD X001 EU = M5 LD M5 O M6 AN X003 = M6 LD X006 EU = M7 LD M7 O M8 AN T34 = M8 TON T34,10 LD T34 O M9 AN X004 =M9 LD M1 O M6 = Y000 LD M4 O M9 = Y001 第三章 軌道的選擇和安裝 在轉盤換軌電動平車系統(tǒng)中，電動平車軌道安裝是處于機械和土建之間的一個工程領域。軌道安裝的質量將影響整個系統(tǒng)的工作質量，只有保證軌道安裝質量，才能確保整個系統(tǒng)的運行質量。 1 軌道的選擇 電動平車運行軌道為鋼軌，鋼軌的頂部是凸狀的，底部是具有一定寬度的平板，增加了與基礎的接觸面；軌道的截面多為工字形，具有良好的抗彎強度。鋼軌的通常用含碳、錳較高的鋼材(C=0.5％～0.8％、Mn=0.6％～1.5％)軋制而成。常用的型號有，考慮到該設計電動平車載重和運轉速度等方面的原因，選用P38鋼軌較合適。 2軌道的安裝 目前軌道聯接大致有:壓板固定法、鉤形螺栓固定法等。壓板由螺母旋緊力將軌道緊固在起重機承軌梁上。當電動平車由某種機械或電氣原因，引起運行“啃道”，勢必造成大車輪緣對軌道產生一橫向推力，此力由軌道傳至壓板(壓板安裝時需調整距離，故將螺栓孔制成長孔)，即使壓板安裝時，加防松木契或方墊點焊，大噸位電動平車軌道也難以保證不發(fā)生位移。因壓板固定法只有垂直壓力而無橫向力，所以軌道橫向位移是不可避免的。 鉤形螺栓固定法，此種聯接法由螺母將聯接件固定在承軌梁上，鉤形螺栓從軌腰孔穿過.再用螺母將軌道固定。鉤形螺栓具有較大的橫向力而垂直力很小。當起重機輪壓反復作用，軌道墊板易串出軌底，使軌道發(fā)生標高變化，引起電動平車運行“爬坡”或產生“顛波”，而無法正常運行。另外，此種聯接方法，軌腰要鉆孔，增加了機械加工量，從而加大工程費用。 從上述兩種聯接形式看，都存在一定缺陷。壓板固定法具有較大的垂直壓力，而無橫向力，易使軌道產生橫向位移;鉤形螺栓固定法，具有較大的橫向力，而無垂直壓力，又增加機械加工量。 經多年對軌道使用、調修經驗證明:將上述兩種聯接方法聯合運用，即兩對壓板聯接法，間隔一對鉤形螺栓固定法是行之有效的。這樣即發(fā)揮出壓板聯接垂直壓力大的優(yōu)勢，保證軌底墊板不易串出，標高不變;又充分運用鉤形螺栓固定法橫向力大的優(yōu)點，保證軌道不產生旁彎，大車不易發(fā)生“啃道”。此種結構方式即保證軌道的安裝精度不易發(fā)生變化，又保證軌道聯接的可靠性。因此也不用經常調整軌道標高、旁彎緊固壓板螺母，而提高了電動平車的利用率，又保證其安全可靠地運行。 按設計任務要求軌距為1435mm，軌道間中心間距為1700mm，軌道長度為18.5m，軌道與轉盤銜接。示意圖于圖9-1所示。 圖3.1軌道示意圖 第四章 準確對軌 有軌電動平車要在軌道上運行，這就要求轉盤上的軌道和地面上的軌道能夠很好的對接，否則會有翻車的危險。驅動裝置在接到控制系統(tǒng)的通車指令之后由于慣性并不能夠馬上停止運行，這就要求我們要充分考慮準確對軌的問題。為此我們考慮用電磁制動器來實現電動轉盤的準確對軌。 1電磁制動器的簡介 電磁制動器俗稱抱閘，結構各式各樣，但原理基本相同，一般有制動電磁鐵、制動臂、制動瓦、制動襯料、制動彈簧、手動松閘裝置以及彈簧拉桿、調整螺栓、螺母組成。制動器彈簧有兩個，分別安裝在兩個制動臂上，由一根雙頭螺桿連在一起。制動瓦上的閘片常采用厚度為10mm左右的石棉剎車片，用鉚釘固定在制動瓦上，鉚釘的埋入深度為閘片厚度的三分之一到二分之一。電磁制動器的轉矩是通過干摩擦面的摩擦產生，其電磁鐵線圈由24V直流電控制。下圖中是制動器安裝在軸上的一種典型結構，定子4安裝在機架上并固定之，軸與法蘭輪轂2連接，相對與定子4只能轉動，無軸向移動。當軸蘇要制動時，給定子線圈5通電，定子的磁力牽引銜鐵1壓向摩擦墊3，完成軸的制動過程。當需要松閘時，定子斷電，磁力消失，銜鐵盤1在預應力彈簧的牽引下復位，完成松閘。 圖4.1 電磁制動器 1—銜鐵盤； 2—法蘭輪轂； 3---摩擦墊 4—定子； 5—線圈； 6—電線 2 電磁制動器的選擇 為了實現電動轉盤的準確對軌，我們選用電磁制動器來實現，因為電磁制動器要安裝在減速機輸出軸與齒輪軸的聯軸器上，以聯軸器作為制動輪?？紤]到減速機輸出軸的直徑為60mm，查《機械設計手冊》決定選用DHD4-400型手動釋放型失電制動器 參考文獻: 【1】 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室.機械設計.北京：高等教育出版社，2005年. 【2】 成大先. 機械設計手冊單行本-軸承.北京：化學工業(yè)出版社，2004年. 【3】 成大先. 機械設計手冊（第五版）第二卷. 北京：化學工業(yè)出版社，2008年. 5-84——5-126，5-213——5-226. 【4】 成大先. 機械設計手冊（第五版）第三卷. 北京：化學工業(yè)出版社，2008年.14-12——14-48. 【5】 成大先. 機械設計手冊（第五版）第四卷. 北京：化學工業(yè)出版社，2008年.16-146——16-203. 【6】 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊.北京:高等教育出版社，2006年. 【7】 王永華.現代電氣控制及PLC應用技術(第二版).北京:北京航空航天大學出版社，2008年. 【8】 馬萍.900mm軌距礦車電動轉盤的設計[J].煤礦設計，2000年，第9期.29—30. 附錄： 總結 由于經驗不足和知識方面的缺陷，此次畢業(yè)設計還有很多不完善的地方。但通過這次設計，我學會了如何克服困難，提高了我處理事務的能力和運用知識能力。同時加深了我對所學知識的理解，拓寬了我的知識面。這些都將成為我以后學習和工作的寶貴資源。 在作此次畢業(yè)設計的過程中，本人得到了陳老師的精心指導，正是因為老師不斷的提供大量的資料來源，不僅為我設計出電動平車提供了大量的知識貯備，而且使我學會了從大量的資料中選擇出自己需要的東西。在此感謝老師和同學們的幫助，感謝培養(yǎng)我四年的學校。