多功能爬樓運載小車設計【含CAD圖紙、說明書】【三維SolidWorks】

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The design of a multifunctional carrier car, this car can carry goods and people can be dragged away, and labor is saved, and the multifunctional carrier car can also climb the stairs etc. The design of the use of the motor through the clutch to make the front and rear drive can be changed at any time, through the chain drive to drive the wheel or a single round of flat. The experimental results show that the device is stable, reliable, and has good performance. This design combines the requirements of the actual goods carrying power machinery. The main body of the vehicle is a metal frame structure, wide 600mm, long 800mm, high 900mm. When the vehicle is driven by a single wheel, the utility model can realize the load leveling, and the control switch is changed to drive the triangle wheel to rotate so as to realize the load climbing stairs. Keywords：Carrier vehicle; motor; super clutch  目錄 摘要 1 Abstract 2 第一章緒論 3 1.1搬運車概述 3 1.2本次課題研究目的和意義 3 1.3我國運載車發(fā)展現(xiàn)狀 4 第二章多功能運載爬樓小車方案設計 6 2.1方案擬定 6 2.2方案分析 6 第三章多功能爬樓小車機械結構設計 8 3.1蓄電池的選擇 8 3.2直流電機的設計 9 3.3聯(lián)軸器的設計 10 3.4鏈傳動的設計 11 3.5鏈輪結構設計 15 3.6主動軸的設計與校核 16 3.7從動軸的設計 19 3.8鍵的設計與校核: 21 3.9軸承的計算校核 22 第四章底架的設計與校核 23 4.1底架的設計 23 4.2底架的校核 24 4.3腳輪的設計選擇 27 4.4腳輪輪架的選擇 28 4.5腳輪軸承的選擇 28 結論 30 參考文獻 32 致 謝 33 第一章緒論 1.1搬運車意義概述 現(xiàn)在起搬運貨物作用的物流搬運設備被稱為搬運車。一些手動載物搬運車種類是現(xiàn)有的，如：手動液壓搬運車，高起升剪式搬運車，電子秤搬運車，手工托盤搬運車等 在搬運較重或較大等這類物品時，由于人力有限，會造成很多不便。沒有設備的幫助，運輸物品會出現(xiàn)很多不便。很難滿足人們對于商品運載的日常需要。對于這類商品運載過程中出現(xiàn)的問題，我們應當考慮如下幾點： （1）運載的設備應該盡可能多的解決商品運載所面臨的各種基本困難。 （2）運載的設備應可實現(xiàn)平地行駛和爬樓梯行駛，有效的解決了運輸困難。此多功能運載車旨在解決商品在平地運輸和爬樓梯運輸?shù)膯栴}。 1.2本次課題研究目的和意義 本題目具有很高的實用價值，是來自機械創(chuàng)新設計大賽，機械設計方面的知識涉及很廣，通過本此設計，大學中學到的專業(yè)知識能夠很好的用到實際工程中，培養(yǎng)學生進行實際工程設計的技能。 研究意義：現(xiàn)在起搬運貨物作用的物流搬運設備被稱為搬運車?，F(xiàn)有的一些手動載物搬運車種類：手動液壓搬運車，高起升剪式搬運車，電子秤搬運車，手工托盤搬運車等。 在搬運較重或較大等這類物品時，由于人力有限，會造成很多不便。沒有設備的幫助，運輸物品會出現(xiàn)很多不便。很難滿足人們對于商品運載的日常需要。對于這類商品運載過程中出現(xiàn)的問題，我們應當考慮如下幾點： （1）運載的設備應該盡可能多的解決商品運載所面臨的各種基本困難。 （2）運載的設備應可實現(xiàn)平地行駛和爬樓梯行駛，有效的解決了運輸困難。此多功能運載車旨在解決商品在平地運輸和爬樓梯運輸?shù)膯栴}。 目前市場上所采用的多功能運載的搬運車的發(fā)展狀況主要是包括如下： 1、主要就是顯著目前工業(yè)中大量的被人們使用的多功能運載車，它的重要的結構部件是由驅(qū)動裝置以及控制系統(tǒng)等等多部分原件部位來組成的?？刂频姆绞揭彩欠浅５膯我坏模瑧迷诰€式的操控數(shù)據(jù)編程，即用示教存貯的信息，工作時再來讀取出這些程序軟件的代碼信息，之后再向各個執(zhí)行部件來發(fā)出相關的指令符號，最后再通過執(zhí)行的機構按照指令程序再實現(xiàn)結構部分之間的運動過程。 2、是帶有真實感覺的多功能運載車。它有著很敏感的運載過程。它的基本情況比較第一種來說，還是要復雜得非常多，這種運載車從21世紀就已經(jīng)開始被廣泛用到實際生產(chǎn)的一個階段，很快也會被普遍應用的。 3、主要是實現(xiàn)高級智能化的一種運載車。這種運載車，它除了具有極其敏銳的觸覺和視覺等高級功能以外，它還還能夠根據(jù)人們運用上給出的一些指令認識到自身 ，以及周圍的復雜多變的環(huán)境情況，被識別對象的有無及其各種存在狀態(tài)這些，然后再按照這一個識別，來自動選擇各種程序進行一些各種形式的非常復雜的操作動作，及時的完成規(guī)定的復雜的任務。并且還能跟蹤工作對象的具體化變化情況，具有適應工作環(huán)境的高級功能。當然現(xiàn)在這種運載車還是處于研制和開發(fā)的一個階段，目前還沒有被大量的投入到實際運用中去。 我們有未來的幾年我們信心獲得一個更大的突破性發(fā)展在運載車的設計和生產(chǎn)能。因為隨著我們國家的科學技術的最近這些年快速發(fā)展發(fā)展跟運載車這方面不斷改進的相關技術，爬樓作業(yè)當中將由多功能的爬樓運載車在將來起到越來越重要的作用。而且將來的多功能運載車也會擁有更加的自動化、智能化、無人操作化等特點，我們設備的更高的要求將會滿足于時代生產(chǎn)。因此在這樣的一種形勢下，本次的設計以多功能運載車的結構設計為主要內(nèi)容，有著一定的認識對運載車的機構和應用，并更加有效的應用到設計中把實際的所學所看，解決在設計中碰到的難題，要通過查閱運載車的相關資料和老師幫助，完成本次的多功能運載車的主要設計。 1.3我國運載車發(fā)展現(xiàn)狀 一個國家的市場的發(fā)展程度由該國消費水平?jīng)Q定的。許多經(jīng)濟發(fā)達的國家家庭在世界中的消費都十分可觀。1994年，家庭消費為130億美元在英國，意大利為94億美元，西班牙為81億美元，德國為640億馬克。1996年法國家庭消費為462億法郎，占整個消費的49%。我國的消費在相對比之下就低很多了，在2001年國家總局公布《2001年中國群體現(xiàn)狀調(diào)查報告》，該報告指出我國城鄉(xiāng)居民全年消費平均為397.42元以家庭為單位，其中用于平均的92.09元用于購買家庭運載車械，表明我國在搬運的市場消費水平相對偏低。 從家庭所擁有的運載車械和一個國家的人口總數(shù)的比例來看，美國其運載車一年的銷量為300萬臺而其人口2.81億；韓國人口僅有4600多人，但在2002年運載車銷量卻達到100萬臺；而中國運載車一年的銷量僅在20萬臺左右但我們的人口卻高達13億，目前在中國家庭中運載車的普及率僅為1%。近年來與國外發(fā)達國家的家庭擁有量相比較，雖然我國對于家庭運載車械的消費有所增長，但是依然還有很大的差距。 從國際視角與西方發(fā)達國家比較產(chǎn)值，消費水平及產(chǎn)業(yè)吸納和就業(yè)人口比重三個方面，我國還都存在較大的差距，這些問題無不直接或間接的反映了當前我國整體上還處于起步和初級發(fā)展階段的搬運市場，近年來家庭運載車的總銷售額以一種緩慢的方式在進行增長，同時也預示了我過家庭運載車市場領域擁有巨大的開拓潛力。 我國家庭運載車發(fā)展主要還存在以下的問題：有效需求不足，運載車市場主體不成熟，家庭運載車發(fā)展的市場機遇。 本次設計沒有墨守常規(guī)，多功能的設計可以滿足各種需求，使其市場競爭力和存活力有了很大的提高，從而占據(jù)重要位置在運載車這一領域中。 帶式輸送機是通過輸送帶與物料直接的摩擦產(chǎn)生摩擦力，從而在摩擦力的帶動下達到運輸物料目的的連續(xù)輸送設備。因為帶式輸送機的運輸距離長、能夠連續(xù)輸送、運量大、配置靈活、造價維護相對便宜等優(yōu)點遠遠強于其他種類的輸送裝置，所以現(xiàn)在帶式輸送機廣泛應用于各行各業(yè)。 帶式輸送機的類型可以根據(jù)具體生產(chǎn)實際需求進行最合適的選擇，選擇可以根據(jù)輸送機的運行模式，例如勻速連續(xù)運轉、變速連續(xù)運轉或者不連續(xù)運轉。也可以根據(jù)具體線路也有其他各自的選擇，具體地形選擇直線、上坡、下坡或者曲線的線路。其主要由皮帶、傳動機構、托輥、滾筒、機架等組成。一般適用于塊狀、粉狀顆粒以及普通袋裝物料等，例如稻谷、煤塊、煤粉、砂石等。對于工作環(huán)境要求寬松，足以勝任平時的運輸工作。現(xiàn)以廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)物資的運輸，其中在礦場方面應用最為廣泛。 在連續(xù)輸送機的發(fā)展史中，帶式運輸機是留下的精髓，也是使用最廣泛的。因為帶式輸送機具有安全可靠。輸送量大。輸送距離長。維修方便簡單等優(yōu)點，在金屬礦物挖掘的輸送，輕工業(yè)和建筑行業(yè)的運營等各個部門都扮演著不可或缺的角色。 帶式輸送機的種類可按照不同的分法分為幾種類型如果依靠帶式輸送機的外形特點，可大致分為以下幾類： （1）槽形式帶式與平形式帶式輸送機。它們的輸送帶平面為平行或者槽型，槽型帶式輸送因為其輸送帶為槽型，物料在輸送時不易灑出，多運用于散裝物料的運輸中。 （2）夾帶式輸送機。該型號帶式輸送機上下各安裝有兩條輸送帶，物料在兩條輸送帶之間的空間通過摩擦力運輸，由于使用了兩點輸送帶，大大增加了其摩擦力，從而增大了運傾角。但由于其特點，輸送帶的損耗較大，日常維護成本較高。 （3）固定式圓管形帶式輸送機。該帶式輸送機其輸送帶在中間段通過裝置結構被卷成管狀，從而使得其具有較好的密封性，且在回程階段，也可以輸送物料。但由于將輸送帶卷城管裝，勢必對輸送帶的要求高于一般，使得其造價與平時使用成本和、維護成本增加。 如果依靠其輸送裝置用來區(qū)分帶式輸送機，又可分為以下幾類： （1）有輥式，帶式輸送機的承載階段由托輥提供一個向上的支持力。 （2）無輥式，這種帶式輸送機在承接階段沒有托輥裝置，或依靠上下布置的磁場斥力，又或靠高壓空氣和水提供支持力。無輥式輸送帶其驅(qū)動裝置仍為滾筒，由電動機提供動力,因其不存在上托輥，大大減小了運行時的阻力，生產(chǎn)效率更高, （3）直線驅(qū)動方式，通過改裝電動機，從而使電動機的外殼代替了滾筒裝置，主要是將電動機的外轉子，而通過固定內(nèi)轉子的方式，使得達到其目的。 如下圖1是開題報告時做的輸送機運動草圖 將輸送帶連接成一個封閉的環(huán)形運動場所，在使用張緊裝置使它們各部分張緊，然后在電動機的驅(qū)動下，憑借著驅(qū)動滾筒與輸送帶之間產(chǎn)生的摩擦力，驅(qū)使輸送帶連續(xù)的運轉，使其達到了將物品由裝載端運輸?shù)叫遁d端的目的。 其中包含了機架、驅(qū)動裝置、托輥、主動滾筒、從動滾筒、卸載裝置、清掃裝置、尾部改向裝置、安全保護裝置等設備構成了輸送機的基本樣式。電動機通過聯(lián)軸器將動力傳遞給減速器，經(jīng)過減速器將合適的轉速與轉矩提供給傳動滾筒，從而帶動輸送帶使得整個帶式輸送機完成輸送物料的目的，帶式輸送機的輸送帶與滾筒之間存在摩擦力，使得輸送帶能夠連續(xù)的運行，而物料與輸送帶之間的靜摩擦力，使得達到運送物料的目的。 帶式輸送機因其簡單的結構特點，故擁有其獨特的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)為以下幾個方面：因為帶式輸送機的輸送帶通過與物料之間的靜摩擦力同時運動，對比刮板輸送機的不能夠連續(xù)運輸，使得被運送的物料不易被擠壓受力，從而保證了物料的品質(zhì)，且運輸時運量大，阻力小效率高，電力消耗量僅為刮板輸送機的百分之二十至百分之三十之間；帶式輸送機的最大輸送距離可以達到十三公里，對比傳統(tǒng)刮板輸送機做對比，在一樣的運載能力和運輸距離下，帶式運輸機比刮板運輸機機位少，運載時斷點少，從而大大減小了使用和日常維護成本，由于其結構簡單，維護也較為便捷。帶式輸送機缺點是由于其輸送帶成本較高，建設成本較高，與其它運輸設備做對比，初期初期投資高且不適用于邊角鋒利的物料運輸。 如果依照帶式輸送機其結構特點可分為兩大類，普通帶式輸送機與鐵中帶式輸送機，普通帶式輸送機的輸送帶承載階段為槽型以保證運載物料時物料不會輕易的灑出，降低了運料運輸時的損耗，回程部分為降低成本，輸送帶為平行。輸送帶主要靠托輥對其的支持力。輸送帶的橫剖面外觀大多為平面幾何形，不同輸送帶決定著帶式輸送機不同的特點。由于設計內(nèi)容要求規(guī)定其輸送量40t/h,帶寬800mm,帶速2.0m/s,最大輸送長度6000mm,傾角+18度，傳動滾筒直徑500mm,托輥直徑89mm,根據(jù)運輸量及轉速等計算初步設定其為地面向上方運輸類似快遞等物品，因此選用普通式輸送機中的DTⅡ型固定式帶式輸送機。 本次課題設計了兩種皮帶輸送形式，平板型和槽型。 根據(jù)課題要求輸送機有15°的上傾角，在運輸物料時會向下滑動，使用平板型輸送機會有許多問題需要處理，而槽型輸送機根據(jù)其運輸特點就可以方便很多，所以本次設計選用槽型輸送機。 第二章多功能運載爬樓小車方案設計 2.1方案擬定 本次的多功能運載爬樓小車的方案設計，針對四個方面采用新型的設想。 1、一車兩用：平地行駛、爬樓梯行駛。 2、使用超越離合器實現(xiàn)運載車的不同驅(qū)動方式。 3、在平地行駛是安裝萬向輪來控制運動方向。 4、通過電力驅(qū)動節(jié)省人力，提高工作效率。 這一運載車適用于商場、零件加工廠等場所，當你在搬運一些體型較大、較重不易搬運的物品時此運載車可輕松幫你搬運，同時可爬樓梯，不需害怕沒有專用行駛通道，也正是因為此運載車的這一特點將使它成為貨物搬運的一件必不可少的搬運工具。 2.2方案分析 圖2-1多功能運載爬樓車的方案圖 由方案圖可知，此運載車框架主要由三角鐵焊接制造成，為實現(xiàn)運載車平地行駛與爬樓梯行駛模式切換要求，本產(chǎn)品通過電動機和超越離合器控制驅(qū)動的方式，實現(xiàn)單輪平地行駛和三角輪爬樓行駛。運載車把手可變換方向，從而可以更好的配合運載車平地行駛或爬樓行駛。 本次的多功能運載爬樓小車車主要由三部分組成：分別為金屬骨架的車底架和扶手、運載車的驅(qū)動系統(tǒng)、運載車的行駛輪部分。 此運載車的車底架由三角鐵焊接的框架，重量較輕，減輕整體重量，可承載更多貨物，運用焊接使框架結構更加穩(wěn)定牢固。 驅(qū)動系統(tǒng)依靠蓄電池供電，對直流電機供電，直流電機連接減速器帶動主動軸轉動，主動軸上有兩個主動鏈輪，主動鏈輪連接著前后的兩個行駛輪上的從動軸，從動軸上安裝著從動鏈輪，主動鏈輪帶動從動鏈輪，這樣就可以使得運載小車可以運行。 為實現(xiàn)運載車平地行駛與爬樓梯行駛模式切換要求，本產(chǎn)品通過電動機和超越離合器控制驅(qū)動的方式，實現(xiàn)單輪平地行駛和三角輪爬樓行駛。為使平地行駛和爬樓梯行駛相結合，故在電動機上裝載超越離合器。當電動機正轉時，帶動三角輪轉動，故而實現(xiàn)爬樓梯行駛。當電動機逆轉時。帶動單輪轉動，故而實現(xiàn)平地行駛。 在平地行駛時為控制載物車的行駛方向我們特在載物車上安裝一個萬向輪，在爬樓梯行駛時萬向輪抬起不影響爬樓行駛，在平地行駛時將萬向輪放下，即可在行駛時隨意調(diào)控方向。 應用中的三角輪爬樓梯行駛，在現(xiàn)有的一些爬樓梯行駛的輪子中三角輪在爬樓行駛時需要的里最小，更為省力。 扶手和底座通過M8螺釘相連，扶手是可以前后活動的，可調(diào)節(jié)位置。電動機提供動力、鏈條傳動，通過超越離合器控制運載車的前后驅(qū)動，以實現(xiàn)不同的行駛環(huán)境。 在平地行駛時以單輪為主動輪帶動運載車運動，同時有一萬向輪可調(diào)節(jié)運載車行駛方向；在爬樓梯行駛時以三角輪為主動輪帶動運載車運動。 第三章多功能爬樓小車機械結構設計 3.1蓄電池的選擇 蓄電池性能主要依靠冷啟動電流、儲備容量以及20 h放電容量等指標的優(yōu)異。上述幾個參數(shù)都需要在一定條件下測得，冷啟動電流是指蓄電池較短時間內(nèi)在溫度為零下十八度環(huán)境下可提供的最大電流。儲備容量是指蓄電池在充滿電的條件下，電流恒為二十五安培的情況下，一直輸出電流，直到無法穩(wěn)定輸出二十五安培的電流過程所持續(xù)的時間。二十小時放電容量是指蓄電池在溫度為二十七攝氏度的情況下，在二十小時內(nèi)所釋放的電量。 判斷蓄電池性能的好壞不能依靠單一的性能指標，一塊性能不錯的蓄電池各項指標都應優(yōu)異缺一不可。其中冷啟動電流指標是一項非常重要的指標。假如在對蓄電池選擇是單一的選擇儲備容量大的蓄電池，并沒有考慮冷啟動的要求，則會造成在設備啟動時候電流達不到電動機的啟動要求，從而使得電動機啟動不了，無法完成其相應的工作。在選擇蓄電池的時候，電池儲備容量也不是越大越好，充電的最佳時間放電深度為百分之五十至百分之七十時，通過使用這樣的充電方法，能夠使得蓄電池的壽命大大增加。，如果蓄電池儲備容量太過于大，相應充電時間和放電時間會有所增加，如實現(xiàn)上述充電方法的難度會大大增加，使得蓄電池的使用壽命大大減小，使得蓄電池老化加快嚴重浪費了生產(chǎn)資源。 如蓄電池采取兩組以及兩組以上，其之間的連接方式可選擇串聯(lián)或者并聯(lián)。 在工程機械上蓄電池的選擇通常選擇免維護鉛酸蓄電池，免維護鉛酸蓄電池通過使用稀硫酸做電解液，正負極材料為為二氧化鉛和絨狀鉛，因此該類型的電池有著抗腐蝕、抗震動、電解液的損耗較少，大大減小了平時維護的成本。 通過以上基準選擇，綜合考慮電池選擇風帆蓄電池，其具體的參數(shù)型號如下： 3.2直流電機計算與選型 本次的多功能運載小車在運轉的時候，按照行走輪的速度來確定計算，本次的行走輪的直徑為190mm，行走輪的運動速度為1.4 m/s,即滑動的滾輪速度為1.4 m/s，滾輪貼近機架的圓周直徑是190mm，由 得： 將上述數(shù)據(jù)帶入可得： 電機轉速即為： 電動機選擇蓄電池作為能源，其蓄電池電壓為24V，為了簡化機構降低成本，故電動機工作電壓也選擇為24V，通過上述計算可得電動機運行轉速為446 r/min，因滑動機架部分依靠單片機控制，電動機需安裝電子調(diào)速器，故電動機的額定轉速可選擇范圍較廣，故電動機工作轉速為500 r/min。經(jīng)過成本性能等方面考慮，我選擇臺灣東力電機的6IK120N減速電機。 上述電機的額定轉速為1800 r/min,減速器傳動比為3.6:1，最終可滿足設計要求的500 r/min轉速。電機的參數(shù)如表4-1所示。 經(jīng)過初選，還需進行如下驗算的電機選擇是否合適?；瑒訖C架上電機其主要目的就是使得在滑動機架上個零件完成左右運動，通過滾輪可將運動形式為滑動改為滾動。如存在整體機構功率的損耗，即為滾動摩擦所消耗的功率。上述計算可得機架的質(zhì)量為45.3 kg，取電動機需帶動物體的總質(zhì)量為50kg。取滾動摩擦系數(shù)為μ=0.18，則滑動摩擦重量即為 電動機的軸直徑為十四毫米，通過此參數(shù)可計算的其轉矩 表3-1 6IK120N減速電機具體參數(shù) 型號 機身長 cm 額定轉速 rpm 額定 電壓 V 額定 功率W 保持 轉矩 N·m 重量 kg 安裝 方式 6IK120N 25 500 24 120 3.5 5.5 臥式 安裝 取上述參數(shù)帶入下式： 為啟動時的轉動轉矩 P為啟動時的功率： 則實際所需的功率為： 通過上述計算可知滿足題目要求。 3.3聯(lián)軸器計算與設計 該裝置在運行時平穩(wěn)且載重較小無特殊要求，參考成本的要求和方便性，故選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機從動軸徑為14mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14， 聯(lián)軸器承受轉矩計算： 所以該選擇合適 圖3-1 聯(lián)軸器的型號 3.4鏈傳動的設計計算 滾子一鏈傳動的計算與設計 小鏈輪齒的數(shù)目為，大鏈輪齒的數(shù)目 計算鏈節(jié)距 P= PⅠ =0.12Kw，查得工礦系數(shù)KA=1.1，小鏈輪的運行轉速為60.8r/min，查機械設計手冊鏈傳動的功率和轉速表，得知 選定鏈輪型號為06B，節(jié)距為9.525mm，驗算鏈速 =1.34m/s < 15m/s 計算鏈速適宜 鏈節(jié)數(shù)與實際中心距的計算 由于本次設定的鏈條中心距不需要調(diào)整，按機械設計手冊上規(guī)定為<20p，本次選擇10P 鏈節(jié)數(shù)的計算 =26 取鏈節(jié)為26節(jié) 實際中心距的計算 =250.5 選擇中心距為a=250mm 計算對軸的作用力 取Kq=1.25， =822.1N 計算鏈輪的主要幾何尺寸 小鏈輪的主要幾何尺寸 (1)分度圓直徑的計算 d=p/sin(π/z)=60.89 mm (2)齒頂圓直徑(三圓弧-直線齒形)的計算 da=(p*(0.54+1.0/tan(π/z)))=65.28 mm (3)最大齒頂圓直徑(其它齒形)的計算 damax=d+1.25*p-d1=66.44 mm (4)最小齒頂圓直徑(其它齒形)的計算 damin=d+(1-1.6/z)*p-d1=63.3 mm (5)齒根圓直徑的計算 df=(d - d1)=54.54 mm (6)分度圓弦齒高(三圓弧-直線齒形)的計算 ha=(0.27 * p)=2.57 mm (7)最大分度圓弦齒高(其它齒形)的計算 hamax=(0.625+0.8/z)*p-0.5*d1=3.16 mm (8)最小分度圓弦齒高(其它齒形)的計算 hamin=0.5*(p-d1)=1.59 mm (9)最大齒根距離的計算 lx=df=54.54 mm (10)齒側凸緣直徑的計算 dg=p/tan(π/z)-1.04*h2-0.76=50.79 mm (11)齒寬的計算 bf1= 0.93*b1=5.32 mm (12)鏈輪齒總寬的計算 bfn=(ps - 1)*pt + bf1=5.32 mm (13)齒側倒角的計算 ba=0.13*p=1.24 mm (14)齒側半徑的計算 rx≈p=9.53 mm (15)齒側凸緣圓角半徑的計算 ra=0.04 * p=0.38 mm (16)量柱測量距的計算 量柱直徑 dR=d1,上偏差＋0.01 mm,下偏差 0 mm MR=d+dRmin=67.24 mm 大鏈輪的基本尺寸的計算 (1)分度圓直徑的計算 d=p/sin(π/z)=76 mm (2)齒頂圓直徑(三圓弧-直線齒形)的計算 da=(p*(0.54+1.0/tan(π/z)))=80.54 mm (3)最大齒頂圓直徑(其它齒形)的計算 damax=d+1.25*p-d1=81.55 mm (4)最小齒頂圓直徑(其它齒形)的計算 damin=d+(1-1.6/z)*p-d1=78.56 mm (5)齒根圓直徑的計算 df=(d - d1)=69.65 mm (6)分度圓弦齒高(三圓弧-直線齒形)的計算 ha=(0.27 * p)=2.57 mm (7)最大分度圓弦齒高(其它齒形)的計算 hamax=(0.625+0.8/z)*p-0.5*d1=3.08 mm (8)最小分度圓弦齒高(其它齒形)的計算 hamin=0.5*(p-d1)=1.59 mm (9)最大齒根距離的計算 lx=d*cos(π/(z*2))-d1=69.5 mm (10)齒側凸緣直徑的計算 dg=p/tan(π/z)-1.04*h2-0.76=66.05 mm (11)齒寬的計算 bf1= 0.93*b1=5.32 mm (12)鏈輪齒總寬的計算 bfn=(ps - 1)*pt + bf1=5.32 mm (13)齒側倒角的計算 ba=0.13*p=1.24 mm (14)齒側半徑的計算 rx≈p=9.53 mm (15)齒側凸緣圓角半徑的計算 ra=0.04 * p=0.38 mm (16)量柱測量距的計算 量柱直徑 dR=d1,上偏差＋0.01 mm,下偏差 0 mm MR=d*cos(90/z)+dRmin=82.2 mm 3.5設計鏈輪的結構 查設計手冊，其中鏈輪的連接型號為08B，連接節(jié)距 如圖3-2和表3-3所示，是根據(jù)設計手冊中鏈輪的基本結構設計的鏈輪主體 圖3-2鏈輪主體設計圖 表3-3鏈輪尺寸計算 ①小鏈輪的輪轂厚度h； 小鏈輪輪轂長度l：l=2.5h=25mm 小鏈輪輪轂直徑 ②大鏈輪的輪轂厚度h： 大鏈輪輪轂長度l：l=2.5h=26mm 大鏈輪輪轂直徑 3.6計算校核主動軸 根據(jù)主傳動電機連接聯(lián)軸器帶動主動軸轉動，主動軸轉動的轉速同電機輸出后的轉速相同。 主動軸的轉速即為主從動軸轉速：r/min 主動軸的輸入功率：KW 主動軸輸入轉矩： 主動軸的材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理 主動軸的形式如下 圖3-4主動軸 由，p=0.1088,C選擇110~160 ， 由于主動軸最小軸徑為14mm，主動軸中需要考慮和聯(lián)軸器相連接，由于電機的從動軸徑為14mm，選擇的聯(lián)軸器的軸徑為14mm，那么此主動軸的最小軸徑第一段軸徑為14mm。 段裝配聯(lián)軸器，取=14mm，配備選擇的聯(lián)軸器為LT1型，此段長度為L1=30mm 段是中間的傳動部分，此段連接兩個傳動的鏈輪，鏈輪的中間孔軸徑為25mm，這樣此段的長段軸徑為25mm，取=25mm，取269mm。 段為安裝軸承的軸段，選擇軸徑為20mm，此段的軸承選擇為6204軸承，6204軸承的內(nèi)孔直徑為20mm，考慮到軸承座的厚度，此段的長度為25mm。 主動軸上的圓周力為： 主動軸徑向力為： 垂直面的支反力為 垂直彎矩的大小為： 水平面的支承力為： 水平面彎矩大小為： 計算出危險截面當量彎矩為： 其中m-m,n-n處的截面當量最危險，彎矩為：（其中取折合系數(shù)） 危險截面處軸的直徑為： n-n截面: m-m截面: 由于，所以這個軸截面是安全的。 當量彎矩及軸受力分析如下圖； 圖3-5當量彎矩及軸受力分析 3.7設計與計算從動軸 選擇從動軸的材料、熱處理方式、許用應力。根據(jù)計算選擇如下，45鋼正火。其中硬度要求應該達到170~217HBS,抗拉強度不小于600MPa，屈服強度在355MPa之間。 軸直徑按下列公式算出d1，從動軸的功率P和扭矩T 最小從動軸的直徑計算（查《機械設計基礎》教材表15—3 取 c=110） 考慮鍵槽 與大鏈輪連接的從動軸軸徑我們?nèi)?0mm。 根據(jù)與大鏈輪相配合，本次設計中，取=30mm； 由于本次從動軸設計較為簡單，軸的大致形式如下： 中間軸段軸徑為30mm，兩端軸徑為25mm。 從動軸的校核 作用在從動軸上的圓周力： 徑向力： 求垂直面的支反力 計算垂直彎矩： 求水平面的支承力： 計算、繪制水平面彎矩圖： 求危險截面當量彎矩： 從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計算危險截面處軸的直徑： n-n截面: m-m截面: 由于，所以該軸是安全的。 ④彎矩及軸的受力分析圖如下 圖3-6從動軸的彎矩簡圖 3.8鍵的設計與校核: 電機輸出連接的半聯(lián)軸器端軸徑d1=14mm,查機械設計手冊中選鍵為查機械設計手冊得出 初選鍵長為45,校核所以所選鍵為: 與小鏈輪連接的主動軸直徑為25, 查機械設計手冊選擇鍵為查機械設計手冊得 初選鍵長為28,校核所以所選鍵為: 從動軸與大鏈輪連接的中間軸直徑為30, 查機械設計手冊選擇鍵為查機械設計手冊得 初選鍵長為28,校核所以所選鍵為: 3.9軸承的計算校核 主動軸的連接軸承的軸徑為20mm，從動軸兩端連接的軸承的軸徑為25mm。 6204軸承，則有：。 計算目錄和答案如下表所示： 計算目錄 計算答案 0.0317 0.31 1.1 942.2N ， 結論 （滿足壽命要求） 6205軸承，則有：。 計算目錄和答案如下： 計算目錄 計算答案 0.0311 0.31 1.1 921.2N ， 結論 （滿足壽命要求） 第四章底架的設計與校核 4.1底架的計算 底架的設計重量應為到電機的重量、減速器的總重量、蓄電池的重量和傳動裝置的重量的和。 G1=5Kg G2=10+5=15Kg G3 =10Kg G=G1+G2+G3=30Kg 式中G1為電動機和減速器質(zhì)量之和 G2為傳動裝置總質(zhì)量 G3為蓄電池的質(zhì)量設計所需承受重力G=300N。根據(jù) ，取L=1100mm，Nk=2883.3N N=4152N，Nk=883.3N G=3460N 由公式 有上述計算可得機架預選尺寸為，厚度厚為3mm，并含有加強筋。 4.2底架的校核 本次的底架由等邊角鋼30x30x3的焊接拼接組成，整體的框架雖然是1004x785x437，但是底架的重物基本是安置在基本重物的上方上。 計算整個角鋼底架的強度校核，按照分析可以分析底層的那段角鋼的強度校核即可。 本次的底架在靜止的狀態(tài)下，由于底架由三個腳輪支撐在底面上，從一個視圖上看就可以看出，相當于一個框架兩側是兩個支撐點，相當于簡支梁的兩個支撐點。由于本次的底架上有電機和減速器包括蓄電池分別帶動兩組鏈輪進行傳動，也就相當于在此簡支梁上分別受到兩個方向上的壓力，按照簡支梁的分類應如下類： 圖中的A和B點就為底架的兩個腳輪支撐點，圖中的C點和D點就是兩個電機帶動的裝置的重心點的位置，根據(jù)整體的底架裝置圖，將整個底架的按照此種簡支梁的形式分析簡圖如下： 由于電機和帶動的轉軸之間有帶傳動的距離，本次類似于承受重量的重心為兩者距離的一半，即為兩點之間的中點。 根據(jù)此種簡支梁的分析計算式如下 1、底架的反力和反力矩 P為方管上部所有重物的重量，根據(jù)三維實體得出上部的重量為35Kg，也就是 P=350N 2、底架的剪力校核 按照簡支梁計算中 ，此處在AC段，底架上AC段就是235mm處，CD處就是就是圖中兩個P之間的剪力，那么本次的底架 要滿足條件就是 A為角鋼30x30x3的橫截面積， 為材料的許用切應力，Q235A的許用切應力98MPa 6.19小于98，所以滿足要求，底架不會被剪切。 3、底架的彎矩校核 有公式，此處是在AC段的彎矩是最大的，由AC端距離為235mm，那么此處的彎矩最大為，Q235A材料的屈服強度為235，75小于235，所以底架彎矩校核合格。 4、底架擾度校核 有公式得出此底架最大擾度為 式中E為彈性模量，本次的等邊角鋼材料Q235A，其彈性模量為206GPa I：截面慣性矩，本次的等邊角鋼為30x30x3，此截面慣性矩為 （a、b為方管的邊長） ：就是AC段的長度為235mm L：長度為600mm ： =0.16mm 按整體方管的擾度需要滿足角鋼總長的1/400，整個底架的角鋼長度為600mm，那么底架方管的1/400，就是 計算出來的擾度，所以合格。 5、轉角的校核 底架轉角公式為 已知上面的數(shù)據(jù)代入上式 4.3腳輪的設計選擇 確定單個腳輪需要達到的承載能力是設計載重量的依據(jù)。腳輪最基本和最關鍵的要求是腳輪的承載能力強弱，而實際使用的情形又都有所區(qū)別，因此，應當留有一定的安全余量，在實際選擇腳輪的承載能力時，以免發(fā)生意外，四輪式安裝最常使用，以它的為例，通?？梢援a(chǎn)生以下兩種方法的選擇： 按三只腳輪承受全部重量選擇。適用于貨物裝運或設備移動過程中的方法是其中一只腳輪懸空，但是這樣腳輪沖力承受的較大，較差的地面狀況的場合，尤其是在較大總重量的情況下。 適用于地面狀況良好的方法，貨物裝運或設備移動過程中，腳輪沖擊承受的較小的場合。按四只腳輪承受總重量的120%選擇。 需要特別題出的是，對于那些會使腳輪受到?jīng)_擊很大情況，不僅能只注重選擇承載能力大的腳輪，而且殊設計的抗沖擊結構的的腳輪要是選擇之一。 腳輪主體；設于樞接座上的腳輪主體的是一輪子組，組成輪子組的結構有輪子、軸桿、密封體及護蓋，筒座設于該腳輪主體前方，而二嵌槽設于腳輪主體底部內(nèi)凹，于腳輪主體的筒座前端凹設有凹槽，設有嵌合槽在該凹槽兩側； 在腳輪主體底部凹面內(nèi)設有煞車系統(tǒng)，該煞車系統(tǒng)的組成包括煞車彈片、下部煞車旋鈕及按壓式煞車凸鈕等構件；在腳輪主體底部凹面上設有一定向系統(tǒng)，該定向系統(tǒng)的組成包括定位卡片、腳踏板及復合板； 在煞車系統(tǒng)煞車彈片的齒盤上方設有轉向齒盤，與煞車彈片一體成型，同時向上移位咬合轉向齒盤和該齒盤即形成卡合，使腳輪可同時達到煞車與轉向不動的目的。 腳輪車輪的選擇 車輪材質(zhì)：首先考慮使用路面的大小，障礙物、使用場地上殘留物質(zhì)（如鐵屑、油脂），所處環(huán)境狀況（如高溫、常溫或低溫）及車輪所能承載的重量等不同條件來決定選擇適合的車輪材質(zhì)。在粗糙的地面上使用，應當耐磨損、彈性好的橡膠，聚氨脂或超級人造膠輪子；在特殊的高溫或低溫下工作，或是工作環(huán)境溫差很大，應該選金屬輪子或特制的耐高溫輪子；在要求防止靜電產(chǎn)生的積累的地方，最好采用專門的防靜電輪，也可選用金屬輪（如果地面不要求保護的話）；工作環(huán)境中存在大量腐蝕性介質(zhì)時，應當相應地選擇具有良好抗腐蝕能力的輪子例如：橡膠輪不能耐酸、油脂和化學品，超級聚氨脂輪、高強度聚氨脂輪、尼龍輪、鋼鐵輪和耐高溫輪則能適用于不同的特殊環(huán)境。 輪徑大?。和ǔ＼囕喼睆接笥菀淄苿樱芍啬芰σ灿笸瑫r也較能保護地面不受損壞，輪徑大小的選擇首先應考慮承載的重量和荷重下搬運車的起動推力來決定。 車輪材質(zhì)軟硬：通常車輪有尼龍輪、超級聚氨脂輪、高強度聚氨脂輪、高強度人造膠輪、鐵輪、打氣輪。超級聚氨脂輪、高強度聚氨脂輪不論在室內(nèi)室外的地面行駛，都能滿足你的搬運要求；高強度人造膠輪則能適用于酒店、醫(yī)療器械、樓層、木地板、瓷磚地面等要求行走時噪音小寧靜的地面上行駛；尼龍輪、鐵輪適用于地面不平或地面上有鐵屑等物質(zhì)的場地；而打氣輪則適用于輕荷重及路面軟不平坦的場合。 溫度狀況：嚴寒和高溫的場合對腳輪的影響很大，聚氨脂輪在零下45℃下的低溫，轉動靈活自如，耐高溫輪在高溫275℃下轉動輕便。 4.4腳輪輪架的選擇 1、腳輪承載的重量通常是選擇適合的輪架的第一要素，在地板良好，搬運的貨物較輕且平滑，（每只腳輪承載在10-140kg），如超市、學校、醫(yī)院、辦公樓、酒店等地方，選擇以薄鋼板（2-4mm）沖壓成形的電鍍輪架最為適合，此電輪架有輪架輕，操作靈活，靜音又美觀等特點，此電鍍輪架依滾珠排列有雙排珠和單排珠之分。應用雙排珠是在常移動或搬運時。 2、在貨物搬運很頻繁且負荷較重每只腳輪承載在280-420kg，如工廠和倉庫等場所，選用5-6 mm的鋼板沖壓熱鍛并焊接的雙排滾珠的輪架則最為適合。 3、在使用荷重大且工廠內(nèi)行走距離長每只腳輪承載在350-1200k，如紡織工廠、汽車工廠、機械工廠等地方，選擇以8-12mm切割后焊接的輪架最為合適，活動輪架使用平面滾珠軸承和滾珠軸承在底板上，腳輪有能承受重負荷，轉動靈活、抗撞擊等特點。 4.5腳輪軸承的選擇 1、特爾靈軸承的定義：特爾靈是一種特殊工程塑料，有適用于潮濕和腐蝕性的地方，轉動的靈活性一般，阻力較大的特點。 2、滾柱軸承的定義：滾柱軸承的轉動靈活性一般，經(jīng)過熱處理的滾柱軸承能承載較重的負荷。 3、滾珠軸承的定義：是選用優(yōu)質(zhì)軸承鋼制作而成的滾珠軸承，有能承載較重的負荷的特點，轉動靈活和寧靜的場合非常適用其要求。 4、平面軸承的定義：高和特高負荷及高轉速的場合經(jīng)常使用。 依照不同的特殊要求，可以選擇適當?shù)母郊Ｒ３帜_輪轉動部位的清潔可以使用如防塵帽、密封圈和防纏蓋等物件，可令腳輪長期使用依然靈活如最開始一般，防止各種纖維的纏結；有效地阻止腳輪的轉動和轉向可以使用單掣和雙剎掣裝置，使您停留在任何位置都是可以。 結論 經(jīng)過近幾個月的辛苦努力以及老師的辛勤指導，終于在畢業(yè)之際完成了本次設計。在這幾個月里通過對已學知識的整理和圖書館的圖書查閱，對本次設計多功能運載小車的完成，提供了很大的幫助。使得自己的學習能力以及動手操作能力都有了翻天覆地的變化。學會了獨立思考去完成一件事。對我以后的工作和學習奠定了基礎。本次設計過程中的認識和體會如下： 首當我一開始拿到設計時我心里既開心又迷茫，不知如何下手開始做。我的設計論文題目是多功能爬樓運載小車。簡單理解就是運載小車既能在平路運載又可以進行爬樓運載。當我與指導老師見面后，他指導我如何下手，先簡單設計運載車的外型輪廓，然后在考慮車的腳輪、電動機、以及其他構件之間的配合。經(jīng)過老師的提點，我開始在圖書館、網(wǎng)上查找一些關于簡單運載車的構造原理。然后開始模仿設計自己的多功能爬樓運載小車，確定前期準備工作的要點。通過查找資料，我發(fā)現(xiàn)主要是對于車的平地行車和爬樓行車的轉換是本設計的難點。因此在車的輪子、電動機、以及蓄能電池的選擇以及減速器、聯(lián)軸器、軸承等一系列問題需要多加考慮和修改。經(jīng)過老師的指導和自己的查閱使我明白以下幾點： 1、經(jīng)過查閱資料以及考慮到車子的性能，最終選擇在電機的選取及對電機選擇的是直流電機，電能方面為了方便和實惠，采用蓄電瓶電池來進行供電，方便修理以及更換。減速器方面是根據(jù)電機來選擇的。由于本次設計爬樓行車需要爬樓所以對于減速器的轉速要求，必須要選擇與直流電機相匹配的減速器型號。 ?????2、本次設計聯(lián)軸器的選擇需要如下幾點，主要是考慮的行車需要爬樓，因此對于聯(lián)軸器所要承受的力矩要比平路行駛要大很多。在考慮到經(jīng)濟因素彈性注銷聯(lián)軸器構造簡單價格實惠、制造容易、工作時較為便利、后期的維修跟換也較為便利，因此最終決定使用彈性注銷聯(lián)軸器。通過對聯(lián)軸器的選擇查閱讓我對聯(lián)軸器有了更全面的了解，也為本次設計打下良好的基礎。 3、本次設計對于軸承方面采用深溝球軸承。其實對于使用此軸承是經(jīng)過深思熟慮后得出的。主要是因為本次設計的傳動軸主要受軸向力的作用，少量的徑向力可以忽略不計。因為在平地與爬樓轉換時需要軸承來支撐整個動力構造。所以對于軸承的設計是需要重要考慮的。通過軸的設計，對彎矩圖的分析有更進一步的幫助。 針對本次多功能運載爬樓小車，得出以下幾點總結要求： 1、熟悉簡單現(xiàn)有的運載小車的基本構造和功能，了解爬樓車需要的構造，在經(jīng)過結合從而設計出既能爬樓又能平地行駛的運載車。 2、針對多功能運載爬樓小車，如何進行合理的方案設計。以及最終方案的確定。 3、多功能運載小車的外形結構設計方案。 4、針對本次設計的裝備圖設計和完善。 5、應用機械軟件CAD對裝配圖和主要零部件圖進行繪制整理。 在設計過程中遇到很多的麻煩和困難。多虧老師的在設計的過程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，以及各種標準件如直流電機減速器，萬向腳輪等沒有親眼見過不知道其具體大小與工作情況，只能憑著手冊的說明而想像，彎管力矩的計算方法也沒有一條統(tǒng)一的式的，只能憑著經(jīng)驗式子來進行計算，其次由于條件不足缺乏實驗性，等等多種原因使我的設計是沒有完全的根據(jù)實際的情況來作合適、客觀地修改，而做出來的，難免有些缺點和不足，由于諸多原因，本次設計存在一些不足和有待改善的地方，希望老師能夠提出寶貴修改意見。 最后，由衷的感謝所有老師對我的悉心指導，使我大學里的最后一段時間里依然學習到了很多有用的知識。 參考文獻 【1】濮良貴 陳國立 吳定言《機械設計》 高等教育出版社 【2】鄒青 呼詠 《機械制造技術基礎》機械工業(yè)出版社 【3】熊詩波 黃長藝 《機械工程測試技術基礎》機械工業(yè)出版社 【4】盧秉恒《機械制造技術基礎》機械工業(yè)出版社 【5】成大先《機械設計手冊》第四版化學工業(yè)出版社 【6】樸蘭香，王國強，岳彥炯.帶式輸送機動態(tài)分析及軟件進展研究[J]. 中國礦業(yè) 【7】宋偉剛，柳洪義，帶式輸送機動力學及其計算機仿真的研究[J]機械工程學報 【8】波蘭T.w.zur.輸送帶的粘彈性能[J].起重運輸機械.1988 【9】宋偉剛，鄧永勝．現(xiàn)代帶式輸送機的設計方法[J].物流技術與應用 【10】楊達文，鮑師云．常用帶式輸送機的現(xiàn)狀[J]．起重運輸機械 【11】韓剛.帶式輸送機輸送帶彈性模量的測試[J].起重運輸機械 【12】 孫海波.淺談工程機械使用壽命[J]. 中小企業(yè)管理與科技(上旬刊). 2011(02) 【13】 丁林榮.工程機械產(chǎn)品的可靠性與可靠性試驗[J]. 工程機械. 1984(01) 【14】邱宣懷.機械設計.高等教育出版社，1997（第四版）. 【15】孫新民，等．現(xiàn)代設計方法實用教程[M]．北京：人民郵電出版社，1999． 【16】廖林清，等．現(xiàn)代設計方法[M] ．重慶：重慶大學出版社，2000． 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