毕业设计说明书散粮装车机喂料部分结构设计.pdf

机电工程学院毕业设计说明书设 计 题 目 : 散 粮 装 车 机 喂 料 部 分 结 构 设 计 学 生 姓 名 ： 刘 延 涛学 号 ： 20054740218专 业 班 级 ： 车 辆 工 程 0502指 导 教 师 ： 徐 芸2009 年 6 月 5 日 目 次1 前 言 .12 传 动 方 案 设 计 .23 喂 料 部 分 设 计 及 计 算 .33.1 已 知 原 始 数 据 .33.2 螺 旋 输 送 设 计 计 算 .33.3 电 机 的 选 择 .63.4 输 送 量 校 核 .63.5 减 速 机 的 选 择 .63.6 联 轴 器 的 选 择 .73.7 传 动 轴 轴 承 的 选 择 .73.8 机 壳 的 结 构 .7 3.9 传 动 轴 的 设 计 .73.10 链 传 动 设 计 计 算 .83.11 螺 旋 轴 的 设 计 .114 车 架 部 分 设 计 及 计 算 .144.1 车 架 设 计 .144.2 转 向 系 统 设 计 .164.3 车 轮 轴 设 计 .174.4 行 走 装 置 设 计 .194.5 支 撑 架 设 计 .21设 计 结 论 .23设 计 心 得 .24致 谢 .25参 考 资 料 .26 1 前 言 2 输 送 机 是 在 一 定 的 线 路 上 连 续 输 送 物 料 的 物 料 搬 运 机 械 ， 又 称 连 续 输 送 机 。 输送 机 输 送 能 力 大 ， 运 距 长 ， 还 可 在 输 送 过 程 中 同 时 完 成 若 干 工 艺 操 作 ， 所 以 应 用 十分 广 泛 。 汽 车 散 粮 装 车 机 是 一 种 散 粮 装 车 设 备 ， 也 是 一 种 输 送 机 械 ， 具 有 可 移 动 ，操 作 轻 巧 方 便 等 特 点 ， 可 以 很 好 的 完 成 散 粮 装 车 任 务 。散 料 装 汽 车 是 散 粮 接 收 发 放 系 统 中 必 不 可 少 的 重 要 组 成 部 分 。 装 车 机 效 率 决 定着 装 车 发 放 作 业 的 效 率 。 研 究 高 效 的 装 汽 车 作 业 散 料 装 车 机 具 有 良 好 的 实 际 应 用 价值 。 本 设 计 的 目 的 在 于 完 成 散 粮 装 车 机 喂 料 部 分 结 构 设 计 。 内 容 包 括 ： 查 阅 资 料 、方 案 设 计 ， 撰 写 方 案 论 证 报 告 ， 设 计 计 算 ， 绘 制 图 纸 （ 总 装 图 、 主 要 部 装 和 零 件 图 ） ，完 成 设 计 说 明 书 等 。 通 过 本 课 题 可 以 训 练 学 生 的 机 械 设 计 、 粮 食 工 程 、 工 程 材 料 、 计 算 机 应 用 等 综 合 运 用 能 力 。装 车 机 的 种 类 也 很 繁 多 ， 有 摇 臂 式 散 粮 装 车 机 ， 也 有 螺 旋 式 散 粮 装 车 机 ， 还 有刮 板 式 装 车 机 （ 扒 谷 机 ） 。 形 式 也 较 灵 活 ， 可 以 由 几 种 输 送 机 械 的 配 合 而 组 成 ， 也可 以 是 专 门 的 机 械 设 备 ， 但 其 主 体 一 定 还 是 输 送 机 械 。 可 以 采 用 带 式 输 送 机 ， 刮 板输 送 机 ， 螺 旋 输 送 机 等 输 送 机 械 ； 可 以 是 单 级 ， 也 可 以 是 多 级 ， 比 如 说 可 以 先 用 一个 喂 料 机 喂 料 ， 然 后 在 将 散 粮 通 过 皮 带 机 等 输 送 到 散 粮 车 上 。 有 鉴 于 此 ， 本 装 车 机的 基 本 组 成 为 ： 喂 料 部 分 ， 输 送 部 分 。 输 送 部 分 采 用 带 式 输 送 机 ， 喂 料 部 分 采 用 双向 螺 旋 式 喂 料 。2 传 动 方 案 设 计 本 次 设 计 喂 料 装 置 结 构 如 图 1所 示 。喂 料 部 分 传 动 路 线 为 ： 电 机 减 速 机 联 轴 器 传 动 轴 链 传 动 螺 旋 喂 料 。传 动 轴 轴 承 采 用 带 立 式 座 外 球 面 球 轴 承 UCP2系 列 ， 螺 旋 输 送 轴 采 用 带 凸 台 圆 形座 外 球 面 球 轴 承 UCFC2系 列 。 电 机 与 减 速 机 直 联 在 一 起 ， 减 速 机 采 用 行 星 摆 线 针 轮减 速 机 ， 联 轴 器 采 用 弹 性 柱 销 联 轴 器 ， 螺 旋 喂 料 采 用 双 向 反 螺 旋 喂 料 ， 螺 旋 轴 采 用无 缝 钢 管 制 成 ， 两 头 各 焊 接 一 个 轴 头 。 3 图 1 喂 料 部 分3 喂 料 部 分 设 计 及 计 算3.1 已 知 原 始 数 据本 次 设 计 装 车 机 主 要 原 始 数 据 如 表 1所 示 。表 1 已 知 工 艺 参 数 表 3.2 螺 旋 输 送 设 计 计 算本 次 设 计 采 用 双 向 反 螺 旋 式 喂 料 ， 如 图 1所 示 。表 2 各 种 散 拉 物 料 的 特 性 系 数规 格 型 号 ZCJ100输 送 物 料 散 粮装 车 能 力 Q（ t/h） 100物 料 密 度 0（ t/m3） 0.75 4 物 料 名 称 推 荐 填 充 系 数 A 值小 麦 0.30 0.40 75大 豆 0.20 0.30 45稻 谷 0.30 0.40 60表 3 倾 斜 修 正 系 数输 送 机 的 倾 斜 角 度 （ 0） 0 5 10 15 20修 正 系 数 0 1 0.9 0.8 0.7 0.65K1值叶 片 形 式 满 面 式 齿 式 带 式 浆 式K1 1.0 0.8 0.7 0.5(1) 确 定 螺 旋 直 径 D本 螺 旋 体 采 用 满 面 式 螺 旋 叶 片 ， 水 平 输 送 。 由 于 双 向 螺 旋 双 向 喂 料 ， 故 而 将 其输 送 量 折 合 为 75t/h计 算 ， 取 b=s/D为 0.9。 查 表 2得 A为 75， 为 0.5， 查 表 3 得 0为 1.0， K1为 1.0。将 上 述 数 据 带 入 公 式 得 螺 旋 直 径 式 （ 3-1）取 D=300mm， s=0.9D=270mm， 螺 旋 轴 径 d=0.2D=60mm。式 中 ， Q 输 送 量 （ t/h） ；b s/D比 值 ；A 物 料 特 性 系 数 ， 见 表 2； 填 充 系 数 ， 见 表 2； 物 料 密 度 （ t/m3） ； 0 倾 斜 修 正 系 数 ， 见 表 3； mm331110.750.5570.947 755.2 5.2 10047 KbA QD 0 5 htKsnDQ /1.751175.064.013827.03.04747 21002 K1 螺 旋 叶 片 的 形 式 对 输 送 量 的 影 响 系 数 ， 见 表 3。(2) 确 定 螺 旋 转 速 式 （ 3-2）验 算 转 速 式 （ 3-3）验 算 结 果 nnmax， 不 满 足 要 求 。 可 以 将 转 速 降 低 来 达 到 要 求 ， 取 n=138rpm。(3) 值 的 验 算将 有 关 数 据 代 入 公 式 得 ： 式 （ 3-4）(4) 校 核 输 送 量将 验 算 后 的 数 据 带 入 公 式 得 ： 式 （ 3-5）验 算 结 果 符 合 要 求 ， 取 Q=75t/h。(5) 驱 动 功 率 的 计 算已 知 Q=100t/h； L 平 =2m； H=0； 取 0 =1.2； 取 总 =0.9； K=1.4。 将 以 上 数 据 代 入公 式 得 式 （ 3-6）式 （ 3-7）式 中 ， L 平 输 送 机 水 平 投 影 长 度 （ m） ；H 倾 斜 输 送 时 物 料 提 升 高 度 （ m） ；0 物 料 的 总 阻 力 系 数 ， 对 于 谷 物 、 油 料 及 其 加 工 产 品 ， 0 =1.2 1.3；K 功 率 储 备 系 数 ， 一 般 为 1.2 1.4；总 传 动 装 置 的 总 效 率 ， 一 般 取 0.80 0.90。 100247 KsD Qn rpm1751175.05.027.03.047 752 DAnmax rpm1383.075 100247 KsnD Q 64.01175.013827.03.047 752 KWLQN 7.03.12367100367 0 平轴 KW15.185.0 7.04.1 总轴电 NkN 6 3.3 电 机 的 选 择根 据 以 上 计 算 数 据 可 选 电 机 为 Y90S-4型 ， 额 定 功 率 为 1.1KW， 但 考 虑 到 本 次 设计 任 务 为 100t/h， 而 且 在 实 际 作 业 中 有 各 种 不 可 预 料 的 因 素 ， 考 虑 到 以 上 各 种 因素 选 择 电 机 型 号 为 Y系 列 4极 Y90L-4电 机 ， 额 定 功 率 1.5KW， 满 载 转 速 1400rpm。3.4 输 送 量 校 核根 据 电 机 型 号 从 新 计 算 输 送 量 。 式 （ 3-8）式 （ 3-9） ， 满 足 设 计 要 求 。3.5 减 速 机 的 选 择由 于 螺 旋 轴 转 速 较 低 ， 而 且 不 能 有 很 大 的 地 方 安 装 减 速 机 ， 故 而 需 要 减 速 比 较大 且 体 积 小 的 减 速 机 。 本 次 设 计 采 用 行 星 摆 线 针 轮 减 速 机 。 根 据 电 机 转 速 和 螺 旋 轴转 速 初 步 确 定 减 速 比 为 2.101381400 nni 电减 式 （ 3-10）由 于 链 传 动 有 一 定 的 减 速 作 用 故 将 减 速 比 定 为 i=9。 减 速 机 输 出 转 速 为式 （ 3-11）输 出 功 率 为 KWPP 46.197.05.1 减电减 式 （ 3-12）输 出 轴 直 径 45mm， 输 出 转 矩 为 89.4N.m 式 （ 3-13）减 速 机 型 号 选 ZWD4型 。 将 电 机 与 减 速 机 直 联 ， 如 图 2所 示 。 15646.195509550 nPT 减 min/15691400 rn 减 KWNN 91.04.1 85.05.1K 总电轴 htNQ /1392.12 91.0367L367 0 平 轴htQ /100 7 图 2 ZWD4 型 摆 线 针 轮 减 速 机3.6 联 轴 器 的 选 择根 据 减 速 机 的 输 出 轴 径 45mm， 输 出 转 矩 为 89.4N.m。 查 机 械 设 计 手 册 ， 选 用 弹性 柱 销 联 轴 器 型 号 为 。 主 动 端 ： Z型 轴 孔 、 C型 键 槽 、 dz=45mm、L 1=84mm； 从 动 端 ： J1型 轴 孔 、 A型 键 槽 、 d2=40mm、 L=84mm。3.7 传 动 轴 轴 承 的 选 择考 虑 到 转 速 较 低 ， 且 传 动 轴 外 露 的 特 点 ， 宜 采 用 带 座 轴 承 。 根 据 联 轴 器 输 出 轴孔 直 径 40mm， 传 动 轴 轴 承 选 用 带 立 式 座 外 球 面 球 轴 承 UCP208。3.8 机 壳 的 结 构考 虑 到 装 车 机 需 要 进 入 仓 内 作 业 ， 为 了 方 便 出 入 粮 仓 ， 加 之 考 虑 到 后 面 输 送 部分 宽 度 840mm， 可 以 将 机 壳 加 宽 一 点 ， 取 机 壳 左 右 宽 度 为 2058mm。根 据 后 面 输 送 部 分 与 喂 料 部 分 的 结 合 长 度 ， 取 机 壳 前 后 长 度 为 519mm。机 壳 上 装 螺 旋 组 件 的 地 方 开 豁 口 ， 便 于 安 装 螺 旋 组 件 ， 安 装 完 以 后 用 钢 板 焊 接 。3.9 传 动 轴 的 设 计 根 据 联 轴 器 输 出 轴 的 直 径 d2=40mm， 半 联 轴 器 长 度 L=84mm， 带 立 式 座 外 球 面 球轴 承 UCP208宽 度 49.2mm可 定 该 段 轴 径 为 40mm， 长 度 为 148mm.中 间 轴 段 轴 径 为 50mm，长 度 根 据 喂 料 部 分 壳 体 长 度 可 定 为 460mm， 下 一 轴 段 与 第 一 轴 段 轴 径 相 同 为 45mm，长 度 可 由 链 传 动 确 定 ， 下 一 轴 段 与 小 链 轮 配 合 ， 轴 径 定 为 35mm， 由 小 链 轮 的 宽 度 可定 该 轴 段 长 度 ， 其 结 果 见 链 轮 设 计 部 分 。 8440 84453 1 JZCLX 8 3.10 链 传 动 设 计 计 算3.10.1 链 传 动 计 算(1) 输 入 功 率 KWPP 43.199.099.046.1 轴 承联减链 。 式 （ 3-14）(2) 输 入 转 速 rpmnn 156 减链 。 式 （ 3-15）(3) 减 速 比 为 13.192.10 链i ， 式 （ 3-16）输 出 转 速 为 rpmn 13813.1156 。 式 （ 3-17）(4) 选 择 链 轮 齿 数取 小 链 轮 齿 数 为 Z 1为 25， 大 链 轮 的 齿 数 为 2813.12512 链iZZ 。 式 （ 3-18）(5) 确 定 计 算 功 率查 机 械 设 计 手 册 得 工 况 系 数 KA为 1.2， 主 动 链 轮 齿 数 系 数 KZ为 1.31， 单 排 链 ，计 算 功 率 为 KW28.243.131.12.1 链PKKP ZAca 式 （ 3-19）(6) 选 择 链 条 型 号 和 节 距根 据 P ca=2.28KW及 n1=156rpm,可 选 链 型 为 12A， 链 条 节 距 为 p为 19.05mm。(7) 计 算 链 节 数 和 中 心 距初 选 中 心 距 a0=(30 50)P=(30 50) 19.05=700 952.5mm。 取 a0=710mm。 相 应的 链 长 节 数 为 5.106222 02121100 apZZZZpaLp 式 （ 3-20）取 L P=107。计 算 理 论 中 心 距 式 （ 3-21）mmZZZZLZZLpa pp 72328224 21222121 9 实 际 中 心 距 为 a =a- a=721mm， 其 中 a=0.003a=2mm 。(8) 计 算 链 条 长 度将 数 据 带 入 公 式 得 链 条 长 度 mpLL p 04.21000 式 （ 3-22）(9) 计 算 链 速 ， 确 定 润 滑 方 式 式 （ 3-23）由 V=1.24m/s和 链 号 12A， 查 得 应 用 滴 油 润 滑 。(10) 有 效 圆 周 力 式 （ 3-24）(11) 作 用 于 轴 上 的 拉 力 计 算压 轴 力 系 数 为 KFp为 1.18， 工 况 系 数 KA为 1.2， 则 作 用 于 轴 上 的 拉 力 为FP=KFpKA Fe=1.18 1.2 1169.35=1655.8N 式 （ 3-25）3.10.2 链 轮 计 算(1) 小 链 轮 计 算小 链 轮 基 本 参 数 见 下 表 4 表 4 小 链 轮 基 本 参 数 （ mm） 链 条 节 距 p 19.05链 条 滚 子 外 径 d1 11.91链 条 内 链 板 高 度 h 18.08链 条 排 距 p1 22.78链 条 内 链 节 内 宽 b1 12.57a) 分 度 圆 直 径 式 （ 3-26）圆 整 为 d 1=152mm。 Nv PFe 35.116924.1 43.110001000 mmZpd 99.15125180sin05.19180sin 001 smpnZv /24.1100060 05.1915625100060 11 10 b) 齿 顶 圆 直 径 式 （ 3-27）式 （ 3-27）式 中 ， d1 滚 子 直 径 。取 da1=164mm。c) 齿 根 圆 直 径 式 （ 3-28）d) 齿 高 式 （ 3-29） 式 （ 3-30）取 ha=5mm。式 中 ， d1 链 条 滚 子 外 径 。e) 轮 毂 厚 度根 据 传 动 轴 与 链 轮 配 合 处 轴 径 35mm可 得 小 链 轮 厚 度 为 式 （ 3-31）式 中 ， K为 常 数 ， 当 d150mm时 取 K=9.5。f) 轮 毂 长 度 式 （ 3-31）式 （ 3-32） 取 L=55mm。g) 齿 宽因 p=19.0512.7， 故bf=0.95b1=0.95 12.57=12mm。 式 （ 3-33）(2) 大 链 轮 计 算 mmdZpdda 92.15791.11256.1105.191526.11 1min mmdpdda 9.16391.1105.1925.115225.1 1max mmddd f 09.14091.111521 mmdpha 57.391.1105.195.05.0 1min mmdpZh a 54.691.115.005.19258.0625.05.08.0625.0 1max mmddKh k 85.1615201.06355.901.06 mmhL 81.4385.166.26.2 min mmhL 6.5585.163.33.3 11 基 本 参 数 和 计 算 公 式 按 照 小 链 轮 。 其 计 算 结 果 为 ： d2=170mm， da2=179mm，df2=158.23mm， 齿 高 、 齿 宽 同 小 链 轮 ， 轮 毂 厚 度 h， 轮 毂 长 度 L有 链 轮 轴 孔 决 定 ， 结果 在 螺 旋 轴 设 计 计 算 中 给 出 。3.11 螺 旋 轴 的 设 计(1) 已 知 数 据转 速 n=137rpm， 输 送 功 率 P=0.96KW， 无 缝 钢 管 直 径 为 60mm， 长 度 为 2008mm。(2) 选 择 轴 的 材 料 和 热 处 理 方 式根 据 转 速 和 功 率 可 选 无 缝 钢 管 材 料 为 Q235-A， 焊 接 轴 头 材 料 为 45钢 调 质 处 理 。(3) 初 估 轴 的 最 小 直 径 焊 接 轴 头 部 分 最 小 轴 径 为 与 链 轮 配 合 处 ， 此 处 有 一 个 键 槽 ， A值 需 增 加 5%， 取A=124， 于 是 得 mmnPAd 73.2313795.0124 330 轴 头 。 式 （ 3-34）估 算 无 缝 钢 管 直 径 mmnPAd 42.2983.01 113796.01241 1 3 433 430 钢 管 。 式 （ 3-35）式 中 ， 空 心 轴 内 外 径 比 值 ， 此 处 =50/60=0.83。无 缝 钢 管 直 径 d 钢 管 =6029.42mm， 满 需 要 求 。 因 焊 接 轴 头 与 链 轮 配 合 处 有 一 键 槽 ，故 将 计 算 得 出 的 轴 径 增 大 7%得 d 轴 头 =25.39mm， 但 因 轴 头 部 分 需 与 钢 管 焊 接 ， 根 据 钢管 内 径 50mm， 初 步 选 定 d 轴 头 =40mm。 则 链 轮 轮 毂 厚 度 为 mmddKh k 87.1717001.06405.901.06 。 式 （ 3-36）轮 毂 长 度 为 式 （ 3-37）式 （ 3-38）取 L=58mm。(4) 轴 的 结 构 设 计 mmhL 5987.173.33.3 mmhL 46.4687.176.26.2min 12 最 小 轴 径 处 根 据 链 轮 宽 度 58mm， 在 轴 端 加 装 轴 端 挡 圈 ， 根 据 轴 径 40mm， 轴 端 挡圈 公 称 直 径 为 50mm， 为 了 保 证 挡 圈 只 压 在 链 轮 毂 上 而 不 压 在 轴 端 ， 需 使 轴 端 长 度 比链 轮 宽 度 稍 短 ， 取 其 长 度 为 57mm， 接 下 来 一 段 应 与 轴 承 配 合 ， 两 者 之 间 应 有 一 个 轴肩 ， 取 其 轴 径 为 45mm， 于 此 同 时 选 定 轴 承 采 用 带 凸 台 圆 形 座 外 球 面 球 轴 承 UCFC209，根 据 其 轴 套 长 度 50mm， 且 该 段 尾 部 应 有 退 刀 槽 ， 取 其 长 度 为 51.2mm， 其 中 退 刀 槽 宽度 为 1mm， 接 下 来 一 段 轴 肩 需 与 无 缝 钢 管 焊 接 在 一 起 ， 钢 管 内 径 50mm， 故 该 段 轴 径也 应 为 50mm， 因 无 缝 钢 管 长 度 为 2008mm， 左 右 都 要 安 装 轴 承 ， 机 壳 两 端 挡 板 距 离2058mm， 挡 板 厚 度 4mm， 挡 板 距 轴 承 轴 套 1mm， 故 钢 管 端 部 距 轴 肩 距 离 为 22mm伸 入钢 管 长 度 为 63mm， 即 可 定 出 该 段 长 度 可 定 为 85mm， 即 可 满 足 要 求 。 最 右 端 轴 段 也 安 装 UCFC209轴 承 ， 长 度 只 需 比 轴 承 轴 套 宽 度 稍 宽 即 可 ， 取 其 长 度 为 50mm， 轴 径 为 45mm。(5) 轴 上 零 件 的 周 向 固 定链 轮 与 轴 的 周 向 固 定 采 用 平 键 连 接 ， 根 据 配 合 处 轴 径 40mm， 查 得 平 键 截 面 bh=12 8， 键 槽 用 键 槽 铣 刀 加 工 ， 根 据 配 合 轴 段 长 度 57mm， 取 键 长 L=50mm。 同 时 为了 保 证 链 轮 与 轴 配 合 有 良 好 的 对 中 性 ， 故 选 择 链 轮 轮 毂 与 轴 的 配 合 为 H8/h7； 轴 承与 轴 采 用 过 渡 配 合 H7/js6， 同 时 采 用 紧 定 螺 钉 连 接 也 可 起 到 一 定 的 周 向 固 定 作 用 ，选 紧 定 螺 钉 型 号 为 M8 10。(6) 确 定 轴 上 圆 角 、 倒 角 和 退 刀 槽 尺 寸轴 端 倒 角 1 45 0， 各 个 轴 肩 圆 角 半 径 为 R1， 退 刀 槽 1 0.4。(7) 求 轴 上 载 荷将 轴 当 成 简 支 梁 ， 两 个 轴 承 充 当 铰 链 ， 装 配 链 轮 端 悬 臂 ， 轴 上 所 受 载 荷 为 链 轮所 施 加 的 有 效 拉 力 和 压 轴 力 。 由 于 左 右 所 受 轴 向 力 相 同 ， 故 轴 所 受 轴 向 力 相 互 抵 消 。轴 的 计 算 简 图 见 下 图 3-（ a） 所 示 。Fe Fp(a) A B CFa Fa 13图 3 轴 的 载 荷 分 析 图图 中 ， L1=62mm， L2=2088mm。水 平 支 反 力 为 FH1， FH2。 见 图 3-b。 Fe FH1 FH2(b) A B CMH72500N.mm(c) A B CFp Fv1 Fv2(d) CA B102667 N.mm MV(e) A B C M125685N.mm(f) A B C T66920N.mm(g) A B C 14 式 （ 3-39）式 （ 3-40）垂 直 面 支 反 力 为 FV1， FV2。 见 图 3-d 式 （ 3-41）式 （ 3-42）(8) 绘 弯 矩 图水 平 弯 矩 图 M H见 图 3-c， 最 大 弯 矩 为 B点 弯 矩 。 MHB=72500 N.mm。垂 直 弯 矩 图 MV见 图 3-e， 最 大 弯 矩 为 B点 弯 矩 。 MVB=102667 N.mm。总 弯 矩 图 M见 图 3-f， 最 大 弯 矩 为 B点 弯 矩 。 2222 10266772500VBHBB MMM 125685N.mm。 式 （ 3-43）(9) 绘 扭 矩 图整 个 轴 长 范 围 内 仅 受 链 轮 处 扭 矩 ， 其 值 为 ：T=9550000P/n=9550000 0.91/137=66920N.mm。 式 （ 3-44）扭 矩 图 见 图 3-g。(10) 校 核 轴 的 强 度 从 上 面 的 分 析 可 以 知 道 轴 上 的 危 险 截 面 为 B处 ， 故 需 校 核 B处 强 度 。 按 第 三 强度 理 论 计 算 应 力 。 轴 上 所 受 扭 转 切 应 力 为 脉 动 循 环 变 应 力 ， 取 =0.6。轴 的 计 算 应 力 为 ： MPaW TMca 6.14451.0 669206.0125685 3 2222 。 式 （ 3-45）前 已 选 定 轴 的 材 料 为 45钢 ， 调 制 处 理 ， 查 得 -1=60MPa。 因 此 ca -1， 故安 全 。4 车 架 部 分 设 计 及 计 算4.1 车 架 设 计由 于 本 次 设 计 的 装 车 机 质 量 不 大 ， 且 其 行 驶 速 度 不 能 太 高 ， 大 约 为 人 的 步 行 速度 ， 故 其 行 驶 速 度 设 计 为 1m/s。 车 架 采 用 较 简 单 型 钢 焊 接 钢 结 构 。 见 下 图 4所 示 。 NFFF NLLFF HeH eH 12047.3435.1169 7.342088 6235.116921 121 NFFF NLLFF PVV PV 17058.166517.49 17.492088 628.165521121 15 图 4 车 架 焊 接 组 件1-纵 梁 ； 2-中 间 横 梁 ； 3-减 速 机 座 底 板 ； 4-端 部 横 梁中 间 横 梁 2用 工 字 钢 ， h=100， b=80。 两 端 横 梁 3和 两 边 纵 梁 1采 用 槽 钢 ， h=100mm，b=60mm。 将 槽 朝 外 ， 工 字 钢 焊 接 在 槽 钢 的 背 面 。车 架 要 与 下 面 的 车 轮 相 连 接 ， 由 于 焊 接 组 件 底 部 距 离 车 轮 轴 较 近 ， 且 装 车 机 工作 频 率 不 太 大 ， 工 作 环 境 路 面 良 好 ， 故 只 在 两 边 的 槽 钢 下 面 焊 接 有 两 块 钢 板 ， 不 必采 用 钢 板 弹 簧 将 钢 板 直 接 焊 接 在 车 轮 轴 上 。车 架 的 总 体 长 度 为 2000mm， 总 宽 度 为 840mm， 这 两 个 值 是 由 输 送 部 分 决 定 的 。为 使 车 架 受 力 均 匀 ， 将 中 间 设 计 两 个 横 梁 ， 且 最 左 端 中 间 横 梁 （ 第 一 横 梁 ） 2距 离 左 端 部 横 梁 （ 前 横 梁 ） 距 离 为 590mm， 跨 过 一 段 距 离 后 在 加 一 根 比 较 小 的 横 梁 ， 称为 副 横 梁 （ 第 二 横 梁 ） 。 这 两 根 横 梁 之 间 焊 接 一 块 厚 20mm的 正 方 形 钢 板 用 来 作 为 减速 机 座 底 板 。 两 根 横 梁 之 间 的 距 离 是 由 减 速 机 座 宽 度 决 定 的 ， 其 值 将 在 行 走 装 置 设计 中 给 出 。 右 端 中 间 横 梁 （ 第 三 横 梁 ） 距 离 右 端 端 部 横 梁 （ 后 横 梁 ） 距 离 可 定 为 529mm。由 于 车 架 中 间 部 分 受 力 最 大 ， 这 也 是 中 间 加 装 副 横 梁 的 原 因 之 一 ， 所 以 使 得 两 个 中间 横 梁 距 离 两 端 端 部 横 梁 的 距 离 不 一 致 。 16 4.2 转 向 系 统 设 计转 向 系 统 由 转 向 操 纵 机 构 和 转 向 器 、 转 向 传 动 机 构 组 成 。结 构 设 计 如 图 5所 示 。 图 5为 俯 视 图 。 图 5 转 向 系 统1-方 向 盘 ； 2-转 向 器 ； 3-转 向 操 纵 机 构 ； 4-转 向 拉 杆 ； 5-转 向 横 拉 杆 ； 6-转 向 节 ； 7-车 轮其 中 2转 向 器 采 用 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 ， 转 向 操 纵 机 构 3为 直 径 为 30mm的 Z字 形的 杆 件 ， 转 向 横 拉 杆 为 直 径 20mm的 杆 件 ， 两 端 焊 接 有 接 头 与 转 向 拉 杆 用 带 孔 螺 栓 连接 。 转 向 节 6是 转 向 系 统 的 重 要 部 分 ， 见 图 6所 示 。 转 向 节 与 车 轮 前 轴 的 连 接 如 图7所 示 。 两 车 轮 之 间 的 距 离 根 据 车 架 总 宽 度 定 为 1110mm， 左 右 都 留 出 84mm来 安 装 转向 节 。 17 图 6 转 向 节 图 7 转 向 节 与 车 轮 的 连 接1-转 向 横 拉 杆 ； 2-带 孔 螺 栓 M14 60； 3-转 向 操 纵 杆 ； 4-转 向 拉 杆 ； 5-前 梁 ； 6-主 销 ； 7-封 盖 ；8-螺 栓 M6 25； 9-转 向 节前 梁 端 部 制 有 主 销 孔 ， 与 转 向 节 的 上 下 主 销 转 向 节 9与 前 梁 5通 过 主 销 6连 接 ，主 销 两 端 有 封 盖 7通 过 螺 栓 8连 接 。 转 向 节 下 耳 上 有 凸 缘 ， 转 向 拉 杆 4通 过 球 头 销与 凸 缘 连 接 ， 从 而 使 转 向 拉 杆 拉 动 转 向 节 转 动 。 在 拉 杆 上 也 制 有 凸 缘 ， 凸 缘 与 转 向横 拉 杆 通 过 带 孔 螺 栓 连 接 ， 从 而 使 拉 杆 拉 动 左 车 轮 的 同 时 也 拉 动 转 向 横 拉 杆 带 动 右车 轮 转 动 。4.3 车 轮 轴 设 计 4.3.1 前 轮 轴 设 计前 轮 轴 需 与 转 向 节 相 连 ， 故 在 前 轮 轴 两 端 制 成 与 转 向 节 配 合 使 用 的 拳 部 ， 并 且要 有 一 定 的 倾 角 来 满 需 车 轮 主 销 内 倾 角 ， 主 销 内 倾 角 设 为 60然 后 再 将 前 梁 过 度 到 水平 圆 形 轴 段 。 由 于 机 器 整 体 重 量 不 大 ， 将 水 平 轴 端 直 径 设 计 为 60mm。 根 据 前 述 左右 车 轮 距 离 1110mm转 向 节 尺 寸 可 得 前 梁 总 长 度 为 945mm， 其 中 中 间 水 平 段 长 度 为569mm， 两 端 向 内 倾 斜 6 0。 结 构 如 图 8所 示 。 18 图 8 前 轮 轴4.3.2 后 轮 轴 设 计后 轮 轴 是 驱 动 轴 ， 上 面 安 装 有 驱 动 装 置 。 根 据 前 轮 轴 设 计 ， 后 轮 轴 轴 径 也 为 60mm。但 后 轮 轴 需 要 轴 壳 用 来 和 车 架 连 接 ， 即 所 谓 的 桥 壳 。 取 桥 壳 外 径 为 90mm， 桥 壳 用 厚度 为 5mm的 钢 管 制 成 ， 则 内 径 为 80mm， 后 轴 与 桥 壳 内 壁 距 离 为 10mm。 后 轴 总 长 度 有两 车 轮 距 离 决 定 。 后 轴 桥 壳 需 伸 进 车 轮 轮 毂 里 面 ， 用 一 对 圆 锥 滚 子 轴 承 和 端 部 凸 缘与 轮 毂 相 接 。 由 于 中 间 需 加 装 行 走 链 轮 ， 故 桥 壳 需 要 易 于 拆 卸 。 故 将 桥 壳 制 成 左 右两 半 ， 根 据 行 走 链 轮 在 轴 上 的 位 置 来 确 定 左 右 桥 壳 的 长 度 。 桥 壳 通 过 其 端 部 凸 缘 与一 对 带 菱 形 座 外 球 面 球 轴 承 UCFLU212连 接 ， 轴 承 轴 套 一 端 顶 住 链 轮 作 为 链 轮 的 轴 向 固 定 ， 链 轮 的 周 向 固 定 采 用 键 连 接 ， 选 用 。 其 结 构 如 图 9所 示 。 图 9 后 轴 、 链 轮 、 轴 承 、 桥 壳 的 装 配 关 系1-桥 壳 ； 2-螺 栓 ； 3-UCFLU212 轴 承 ； 4-行 走 链 轮 ； 5-后 轴 ； 19 4.4 行 走 装 置 设 计4.4.1 驱 动 装 置 设 计驱 动 装 置 同 样 采 用 喂 料 部 分 的 直 联 电 机 型 摆 线 针 轮 减 速 机 ， 电 机 同 样 采 用Y90L-4， 额 定 功 率 1.5KW， 满 载 转 速 1400rpm。 减 速 机 型 号 为 ZWD-4， 传 动 效 率 取 =0.97。4.4.2 传 动 装 置 设 计(1) 输 入 功 率 P 链装 车 机 速 度 不 能 太 快 ， 约 为 人 的 步 行 速 度 为 宜 ， 取 其 速 度 为 V=1m/s。 因 速 度 较低 ， 故 行 走 装 置 采 用 链 传 动 ， 则 链 传 动 输 入 功 率 为KW46.197.05.1P 链P 。 式 （ 4-1）(2) 链 轮 转 速前 轮 直 径 取 400mm。 则 后 轴 转 速 及 从 动 链 轮 转 速 为 ：rpmn 484.014.3 6012 式 （ 4-2）传 动 比 取 i=1.5， 则 主 动 链 轮 转 速 为 rpminn 72485.1 21 式 （ 4-3）(3) 选 择 链 轮 齿 数选 择 小 链 轮 齿 数 为 Z1=19， 则 大 链 轮 齿 数 为Z2=iZ1=19 1.5=28。 式 （ 4-4）(4) 确 定 计 算 功 率查 机 械 设 计 手 册 得 工 况 系 数 K A为 1.2， 齿 数 系 数 KZ为 1.31， 单 排 链 ， 则 计 算 功率 为 Pca=KAKZP链 =1.2 1.31 1.46=2.3KW。 式 （ 4-5）(5) 选 择 链 条 型 号 和 节 距根 据 Pca=2.3KW及 n1=72rpm， 查 机 械 设 计 手 册 ， 可 选 链 型 为 16A。 其 节 距 为p=25.4mm。(6) 计 算 链 节 数 和 中 心 距 20 初 选 中 心 距 a0=(30 50)P=(30 50) 25.4=762 1270mm。 取 a0=913mm。 相 应 的链 长 节 数 为 53.113222 02212100 apZZZZpaLp 。 式 （ 4-6）取 链 长 节 数 Lp=104。(7) 计 算 链 条 长 度将 数 据 带 入 公 式 得 链 条 长 度 为 mpLL p 64.21000 式 （ 4-7） (8) 计 算 链 速 ， 确 定 润 滑 方 式 式 （ 4-8）由 V=0.58m/s和 链 号 16A， 查 得 应 用 定 期 人 工 润 滑 方 式 润 滑 。(9) 计 算 有 效 圆 周 力 式 （ 4-9）(10) 计 算 作 用 于 轴 上 的 拉 力查 得 压 轴 力 系 数 为 K FP为 1.18， 工 况 系 数 KA为 1.2， 则 作 用 于 轴 上 的 拉 力 为FP=KFPKAFe=1.18 1.2 2517.24=3564.41N。 式 （ 4-10）4.4.3 链 轮 计 算(1) 小 链 轮 计 算小 链 轮 已 知 参 数 如 下 表 5 表 5 小 链 轮 参 数 （ mm）链 条 节 距 p 25.4链 条 滚 子 外 径 d 1 15.88链 条 内 链 板 高 度 h 18.54链 条 排 距 p1 29.29链 条 内 链 节 内 宽 b1 15.75 smpZnv /58.0100060 4.251972100060 11 NvPFe 24.251758.046.110001000 21 计 算 公 式 同 喂 料 部 分 ， 这 里 就 不 在 一 一 详 细 表 述 ， 只 列 出 最 终 结 果 如 下 表 6表 6 小 链 轮 计 算 参 数 （ mm）d da df ha h L bf154 165 138 13.5 18.5 75 15(2) 大 链 轮 计 算大 链 轮 基 本 参 数 参 数 同 小 链 轮 ， 其 计 算 结 果 如 表 7所 示 。表 7 大 链 轮 计 算 参 数 （ mm）d d a df ha h L bf227 239 211 14 30 100 15行 走 装 置 的 结 构 如 图 10所 示 图 10 行 走 装 置4.5 支 撑 架 设 计支 撑 架 是 支 撑 输 送 部 分 的 结 构 ， 其 高 度 应 有 输 送 部 分 倾 斜 角 度 而 定 。 本 此 设 计中 支 撑 架 的 结 构 如 图 11所 示 。支 撑 架 上 面 有 50mm宽 的 窝 边 ， 以 便 与 输 送 部 分 壳 体 相 连 ， 下 部 焊 接 在 车 架 上 。在 车 架 的 右 边 焊 接 有 座 板 2， 可 供 人 坐 在 上 面 控 制 装 车 机 的 操 作 。 座 板 2下 面 有 两根 角 钢 3焊 接 支 撑 。 其 中 宽 度 B=300mm， 高 度 H1和 H2由 输 送 部 分 的 倾 斜 角 度 和 支 22 撑 位 置 决 定 。 座 板 2时 候 厚 度 为 4mm的 钢 板 焊 接 在 一 起 的 边 长 300mm的 中 空 板 件 。 图 11 支 撑 架1-支 撑 架 ； 2-座 板 ； 3-座 板 支 架 ； 4-窝 边在 支 撑 架 的 前 边 （ H1边 ） 需 要 加 装 液 压 缸 ， 用 来 举 升 喂 料 部 分 ， 后 边 （ H2边 ）需 要 安 装 输 送 部 分 驱 动 电 机 。H1 H2B 23 设 计 结 论在 本 装 车 机 设 计 中 我 负 责 喂 料 部 分 和 车 架 的 设 计 。在 喂 料 部 分 中 ， 我 做 了 如 下 工 作 ： 喂 料 部 分 的 整 体 和 各 个 部 分 结 构 设 计 ； 各 种 标 准 件 的 选 择 ； 传 动 路 线 的 确 定 ； 传 动 轴 的 设 计 ； 链 传 动 的 设 计 ； 螺 旋 喂 料 的 设 计 计 算 ； 螺 旋 轴 的 校 核 。在 车 架 部 分 我 做 了 如 下 工 作 ： 车 架 焊 接 组 件 的 设 计 ； 转 向 系 统 设 计 ； 车轮 轴 的 设 计 ， 后 轮 轴 与 车 架 焊 接 组 件 的 连 接 ； 行 走 装 置 的 设 计 ； 支 撑 架 的 设计 。 相 比 于 以 往 的 装 车 机 ， 本 次 设 计 的 装 车 机 结 构 更 加 紧 凑 ， 直 接 将 两 种 输 送 机 械 结 合 在 一 起 ， 避 免 了 用 不 同 的 输 送 机 搭 配 组 成 装 车 机 所 带 来 的 一 些 麻 烦 ， 而 且 螺 旋轴 采 用 带 座 轴 承 ， 拆 装 方 便 。 操 作 更 加 方 便 ， 设 计 有 控 制 台 ， 可 以 直 接 按 控 制 台 上的 按 钮 就 可 以 实 现 装 车 机 的 行 走 ， 喂 料 部 分 的 举 升 等 操 作 ， 可 移 动 性 好 。 如 果 适 当增 加 螺 旋 喂 料 参 数 就 可 提 高 输 送 量 24 设 计 心 得通 过 这 几 个 月 的 毕 业 设 计 ， 使 我 对 毕 业 设 计 有 了 新 的 概 念 认 识 。 毕 业 设 计 不 仅仅 是 一 次 设 计 而 已 ， 它 更 是 一 次 练 兵 ， 是 我 们 走 出 校 园 ， 走 向 工 作 岗 位 的 一 次 实 战演 练 。 通 过 几 个 月 的 毕 业 设 计 可 以 使 我 们 将 大 学 四 年 里 学 到 的 东 西 得 到 应 用 ， 不 然我 们 就 只 是 纸 上 谈 兵 了 ， 我 们 以 后 在 工 作 岗 位 中 要 用 到 的 东 西 是 我 们 好 多 在 学 校 学不 到 的 东 西 ， 这 最 后 一 次 的 毕 业 设 计 正 是 我 们 学 这 些 我 们 学 不 到 的 东 西 的 一 个 好 机会 。 我 接 到 毕