公交车智能钱箱设计

本科毕业设计（论文） 题 目:公交车智能钱箱的设计 _ 英文题目：The design of intelligent bus box 学 院：_ 专 业：_姓 名：_学 号：_指导教师：_2015年11月23日 毕业设计（论文）独创性声明该毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解XX学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文）。保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 随着科技和社会的发展和进步，各种各样的公交车将会陆续出现在公路上面，与此同时，随着科技的发展和人类的进步，人们对当前物质生活水平的要求越来越高，而当今公交车钱箱的太过呆板，严重影响了一些特殊乘客的投币，相对于那些高个子来说，由于钱箱比较矮，所以投币不怎么方便，同样地，对于那些矮个子乘客来说，由于公交车钱箱高度固定，乘客个子太矮，同样不方便投币。所以传统的固定的公交车钱箱带来的诸多问题是人类当前必须解决的一个问题。对这个问题解决的程度如何，反映着一个社会从科技水平到人文关怀等各方面的发达程度。我国对这种现状的重视程度还是不够，这种现状存在着许多不和谐因素，更使群体分化加剧，社会人文关怀程度的下降。而如果能够大量配备公交车智能钱箱在公交车上面，将会大大避免以上阐述的那些现实问题，给那些特殊乘客一个舒心方便的乘车环境。 此次设计的公交车智能钱箱，可以通过传感器测试乘客的高度才实现该公交车智能钱箱的根据乘客的身高而升降，面板采用高品质的304不锈钢制作，环保，大方。相信通过本次的设计，可以大大提高智能型公交车钱箱在同类品牌中的提升力和影响力，为以后的智能钱箱的研发也具有一定的参考价值。 关键词：交通工具；公交车智能钱箱；结构；进步 XX学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）Abstract Along with the science and technology and the development and progress of society, all kinds of buses will gradually appear on the road above, at the same time, with the development of science and technology and human progress, people on the living standard of the increasingly high demand, and the bus box too dull, serious impact on some special passenger coin, relative to those of high man, because the box is relatively low, so the coin is not convenient, too, for those short passengers, because the bus box fixed height, the passenger is too short, the same coin is not convenient. So many problems of the traditional fixed bus box brings is a problem we must solve the current. How to solve this problem, reflects a society from the level of science and technology to the development of human care and other aspects. In our country, the status quo of this situation is not enough, this situation is a lot of disharmony factors, but also make the differentiation of the group, the degree of social humanities concern. And if it is equipped with a large number of buses in the bus intelligent box above, will greatly avoid the problems described above, for those special passengers a comfortable and convenient travel environment. The design of intelligent bus box, through the sensor test to achieve the height of the passenger bus intelligent box according to passengers to the height of lifting, panel with high quality 304 stainless steel production, environmental protection, and. I believe that through this design, can greatly improve the intelligent bus box in the similar brand promotion and influence, for the future development of intelligent box also has a certain reference value.Key word: cone crusher;centre-to-centre spacing;enduran; bending 目 录摘要IAbstractII1引言1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2发展状况2 1.3本课题研究的内容42公交车智能钱箱总体结构的设计6 2.1机械传动部分的设计计算8 2.1.1气缸缸筒设计与计算10 2.1.2缸底厚度的计算11 2.1.3缸筒发生完全塑性变形的压力计算13 2.1.4缸筒径向变形计算14 2.2直线轴承的设计计算153主要部分强度的校核计算15 3.1气缸的校核计算16 3.2活塞杆强度的计算17 3.3气缸的负载力分析和计算174设计总结18结论19致谢20参考文献21 1 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 公交车是人们重要的交通运输工具，无论是载人载物，旅行观光，或者是外出代步等等场合都要用到，在人们的日常生活中，无处不见公交车的踪影。随着公交车数量的增加以及公交车钱箱的不断创新，智能钱箱的开发和设计迫在眉睫，从而使得制造公交车智能钱箱的生产企业具有良好的发展前景。公交车智能钱箱的加工工艺的变化随着公交车智能钱箱制造材料，制造工艺的变化而变化，随着人们生活水平的提高提出了更高的要求，本文针对公交车智能钱箱的结构设计这一课题，提出了对这一事件的看法，并阐述了公交车智能钱箱的结构组成和工作过程，本课题的提出，适应了当代国际品牌进入国内市场后生产的需要，满足公交车智能钱箱的不断发展和创新的需求。随着科技和社会的发展和进步，各种各样的智能钱箱将会陆续出现在公路上面，与此同时，智能钱箱的更新换代也越来越频繁，通过外形结构，制造工艺以及人性使用等等方面不断地为乘客提供着更优越的使用环境，公交车智能钱箱的发展前景如何，将直接影响着人们生活，起居，乘车旅行等等多方面，我国正在加强对这种现状的重视程度，对公交车智能钱箱的更新换代提出了更多的要求。当今社会，机械工业是一个国家的支柱产业，机械工业的发展每分每秒都在影响着国家经济的发展，人类社会文明的进步与机械制造的发展密不可分。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对公交车智能钱箱进行改良和优化是当务之急。有大型公交车智能钱箱生产设备企业对设备的安全指标的有着一定生产的严格要求。国内公交车智能钱箱设备的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。公交车智能钱箱的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 本次设计是关于公交车智能钱箱结构的设计，通过对传统的公交车智能钱箱结构进行了改进和优化，使得此种类型的公交车智能钱箱结构的使用范围更广泛，更加灵活，而且对以后我们要设计的东西有很大的帮助。1.2 发展状况公交车智能钱箱的应用在外国更加普及，2001年，美国制造的高科技公交车智能钱箱，从板材的加工开始到加工装配完毕都自动进行，不用人手去接触，达到全自动生产。公交车智能钱箱还能进行自动升降，投币口自动开关等特征。德国的SMOART公司在传统的公交车智能钱箱的基础上通过安装位置感应器和光纤传感器来感应人体的性格特征，开发出具有改变自身颜色的多功能智能钱箱。随着科学技术的发展、制造技术的进步和人类生活水平的提高，以及社会对产品质量和品种的多样化的要求趋势日益增强。公交车作为人们常用的日常交通工具，变得越来越普及，所以对公交车钱箱的智能化程度的要求也越来越高，随着科技的发展，未来几年里，公交车上面能提供不同身高需求，能迅速升降、开合的公交车智能钱箱，并大幅度地降低维护和生产的成本，同时还要求具有智能功能，以适应未来社会主义发展的需要。1.3 本课题研究的内容 本次设计主要针对公交车智能钱箱进行设计，从公交车智能钱箱的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： 到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集各类公交车智能钱箱的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。分析公交车智能钱箱的结构与参数，确定设计总体方案，确定具体设计方案，公交车智能钱箱的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制以及编制说明书。2 公交车智能钱箱总体结构的设计2.1 机械传动部分的设计计算2.1.1气缸缸筒设计与计算缸筒与缸盖的连接方式 端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将活塞杆（柱塞）腔封闭，并起着为活塞杆导向、密封和防尘之作用。后端盖即缸底一端封闭，通常起着将气缸与其他机件的作用。 缸筒与端盖的联接方式有很多种，通过查找相关资料可以看出来。对缸筒的要求 缸筒的计算 查表缸径D取80mm行程80mm在初步确定缸筒内径D后，下一步的工作是确定气缸的壁厚。当气缸为薄壁气缸（ ）,d 可按下式计算： 式中 Pmax-气缸最高（或设计或额定）工作压力， ； D -气缸筒内径（活塞外径），-缸筒材料的许用应力， 。 对于脆性材料，许用应可表示为式中b -材料的抗拉强度或断裂强度； nb -安全系数，通常可取n=5， = 因为=所以=查表取壁厚为7.5mmds= 通过上述计算，可得气缸缸筒外径D1 为95 mm 缸筒壁厚的验算 计算求得缸筒壁厚值后，还应进行以下4个方面的验算，以保证气缸安全可靠的工作。 （1） 气缸的额定工作压力平Pn 应低于一定的极限值，以保证工作安全，即( =式中 D1,D-气缸外径和内径，m 或cm ； s s -缸筒材料的屈服强度， 。 = （2） 为了避免缸筒工作时发生塑性变形，气缸的额定工作压力应与塑性变形压力有一定的比例关系： 符合条件缸筒的径向变形量 值应该在允许范围内，而不能超过密封件允许的范围：=0.46mm为确保气缸安全的使用，缸筒的爆裂压力应大于耐压试验压力 =缸筒壁厚符合条件2.1.2缸底厚度的计算 平形无油孔：; 平形有油孔： d0 油口直径(mm)；2.1.3缸筒发生完全塑性变形的压力计算 缸筒发生完全塑性变形的压力计算公式为：式中：Ppl缸筒发生完全塑性变形的压力；s缸体材料的屈服强度。对于45钢正火处理，s340Mpa；D1缸体外径2.1.4缸筒径向变形计算 缸筒径向变形的计算公式为：式中：D 缸体材料在试验压力下的变形量；E缸体材料弹性模数；对于钢材E2.1105Mpa；缸体材料的泊松系数；对于钢材0.3；2.2直线轴承的设计计算 为了要智能钱箱保证平稳，需要有导向装置，这里就需要设计导向光杆和直线轴承配合智能钱箱升降。1直线轴承的选择 用于测试的POM工程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。硬度：硬度系数FH HRC58的硬度，hrc52-58，FH = 0.6-1.0 FH = 1。FT的温度系数：工作温度小于100C，FT = 1，温度100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。接触系数FC：每根轴装一套轴承，FC=1.0每根轴装二套轴承，FC=0.81每根轴装三套轴承，FC=0.72每根轴装四套轴承，FC=0.66载荷系数FW：小于15米/分钟的速度，无冲击，无振动，FW = 1.0-1.5；小于60米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.52.0；运行速度大于60米/分钟，或有更大的冲击，振动，FW = 2.05.0。时间是生命的LH =（100001）/ 2 * L（S * N1 * 60）（单位：小时小时）L：长度寿命 (万米)，LS：工作行程 (米)，N1：每分钟往复次数 已知行程L=0.2米，工作温度60oC，每分钟往复次数n1=20，微小冲击，轴承工作载荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望寿命Lh=5000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件：根据本次载荷重量为1000N，我们选用两个导向光杆加上丝杆螺母，这样滑动轴承的所受负载就平均分配，上下六个滑动轴承分别连接底板和连接上固定圆盘，两边轴承座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。本次设计中所选择的滑动轴承为带法兰形状的。3 主要部分强度的校核计算3.1气缸的校核计算气缸作为公交车智能钱箱的动力源，在智能钱箱的升降过程中起到了关键的作用，它是否能够长时间地稳定地把智能钱箱抬起和落下是前提，所以对它的强度的校核计算就尤为重要。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载率 ：气缸的实际负载F/气缸的理论负载100阻性负载惯性负载的运动速度v100mm/S100500 mm/S500 mm/S=0.80.650.50.3现在将移动速度控制3m/min。运动速度 ，取，所以实际气缸的负载大小为：;缸径的直径计算：由气缸缸径选型公式F=PXS可知（气压取值0.6Mpa)=39.9mm ，考虑到气缸推出和拉回的力的作用系数不同，在此工况下，根据经验公式，取k值为3，所以气缸缸径为D=39.9X3=119.7，圆整为D=120mm。根据标准气缸选型样本，选择缸径D=125MM，根据系统工况，气缸行程取600mm满足要求。气缸缸径尺寸系列8 1012162025324050638090100110125140160180200220250320400500630 活塞杆直径的确定 由d=0.3D ，根据经验数值，估取活塞杆直径 d=40mm 活塞杆直径系列 mm456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400缸筒长度的确定 缸筒长度S=L+B+30 L为活塞行程；B为活塞厚度 活塞厚度B=(0.61.0)D= 0.7125=87.5mm 由于气缸的行程L=600mm ,所以S=L+B+30=717.5mm 导向套滑动面长度A: 一般导向套滑动面长度A，在D80mm时, 可取A=(0.61.0)d。 所以A=36mm 最小导向长度H：根据经验，当气缸的最大行程为L，缸筒直径为D，最小导向长度为：HL/20+D/2 代入数据 即最小导向长度H800/20+110/2 =95 mm 活塞杆的长度l=L+B+A+80=600+87.5+36+95=818.5mm气缸筒的壁厚的确定气缸筒的壁厚计算： =PD/2 式中 缸筒壁厚（m）； D缸筒内径（m）； P工作压力（MPa）；许用应力（MPa） =b/n我们的缸体的材料选择45钢，b=600 MPa， =600/5 =120 MPa n为安全系数 P最大工作压力（MPa）。由此可知工作压力6.3MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.56.3=9.45MPa =PD/2 = 9.45125/2120 =4.9mm 参照下表 气缸筒的壁厚圆整取 = 8 mm材料气缸直径5080100125160200250320壁厚铸铁HT15-3378101012141616A3、455788991112铝合金ZL381212141417 气缸进排气口直径d0:气缸进排气口直径 mm气缸内径进排气口直径40850 631080 100 12515140 160 18020 所以取气缸排气口直径为15 mm3.2活塞杆强度的计算活塞杆是气缸的关键零部件，它的强度的好与坏直接影响到气缸的性能，所以对于活塞杆的校核就尤为重要。由公式FP0 FK/nK 可知：式中 FP0 活塞杆承受的最大轴向压力（N）； FP0=5000N FK 纵向弯曲极限力（N）； nK 安全系数 K活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4 代入数据 K =36/4=9mm 由于细长杆比L/K 85 m 即 FK = m EJ/ 实心圆杆： J = /64 式中 L气缸的安装长度 ； m 末端系数；选择固定自由 m = 1/4 E 材料弹性模量J 活塞杆横截面惯性矩； d活塞杆的直径（m） L 气缸的安装长度代入数据得 FK = 1.34 105 N 因为 FK/nK= 6.69 104 FP0 所以活塞杆的稳定性满足条件； 强度校核： 由公式 d Fp0/ =b/n钢的抗拉强度b=600 MPa 则 Fp0/ =13.3mm d ，所以强度满足要求； 3.3气缸的负载力分析和计算 已知公交车智能钱箱各个零件的重量以及其他零部件的总重量，我们可以求得气缸的工作载荷以及其他各个参数。 （1）工作载荷FR 查资料我们知道作用在活塞杆上的挤压力，弹力，拉力是比较多出现工作载荷的，在这里我们可得 铝合金板材所受的最大外力为： 式中0s-强度极限， ； A-截面面积， 。 由上式得气缸所受工作载荷约为48 （2）单活塞杆双作用缸气缸作伸出运动时，其阻力F所需提供的气力可表示为 h h h h h h m 式中 FL-工作阻力， ； Fa-惯性力，； Ff-摩擦阻力， ； FG-部件的自重， ； F-密封摩擦阻力， ；通常以气缸的机械效率来反映，一般取机械效率 m=0.95h=； FP2-背压阻力，。 由资料可得气缸的工作阻力并不是恒定的值，随着外界条件的改变它的工作阻力也会发生变化，惯性力和摩擦阻力F50KN 在设计气缸的时候我们先要确定活塞外径D和活塞杆直径d，活塞外径和活塞杆直径的确定需要找到气缸的负载情况，进行受力分析；在确定了受力情况时，选择合适的供液流量，我们就可以大致的确定活塞外径和活塞杆直径了。除D和d外，气缸的结构参数尚有活塞行程S、导向距离H和油口直径d等。气缸的行程应根据工作需要设定，为简化制造工艺和节约制造成本，应采用标准化行程尺寸系列参数。为减小活塞杆伸出时与缸体轴线的偏斜，气缸应有合理的导向长度。4 设计总结 通过本次设计，再次提出了利用三维软件的水平，并吸收了大量的经验，总结出以下几点。关于图纸的绘制方面，当零件的尺寸已经给出，不考虑图纸尺寸不合适的，基于三维零件图，装配时必须考虑的大小是合适的，因为AutoCAD绘图效果不好，也会引起的尺寸误差，和甚至出现欠定义大小，因此，必须通过在这个时候对零件进行测量，进行修改，直到符合要求。该工具是方便的输入数据映射，通过选择部分的类型，标准件，可以生成，但有时需要在工具集使用部分可能找不到，所以在这个时候随机应变，其他部分而不是通过修改或满足要求增加组件的使用。三维地图应该是灵活的，解决问题的方法总比问题多，当一个方法不能正常映射，试试另一种方法，它不仅可以完成零件的生产，而且还可以开发映射一个更好的主意，并打破了新思想的规则。 学习使用一些可以节省时间的命令，如镜像，阵列，能省则省”。在装配过沉重，曾给了我一个很大的障碍，是要花很多时间去找出为什么。在一个活跃的子组件，虽然活动范围会产生干扰，可以设置该复合物的活动范围，如先进的范围内，和角度范围，即使在这个范围内不影响母配体，不能设置。因为一旦设定的范围内，在父组件将被视为完全定义的组件模型，它将冲突分总成，将无法完成装配。看地图是最重要的任务是理解零件图，图表工具，没有工具是没有法律的零件图，所以不要急着写，想通过零件的结构，并认为通过线图，这是重中之重，映射。部分建模，一般应的特点进行深入分析，找出零件是由几个特点，摆脱所有的形状特点，它们之间的连接相对位置、表面，然后按主次特征造型的关系，按一定的顺序。一个复杂的部分，有许多简单的功能，通过切除或重叠相交。可理解性和实体模型。特别是在二维图纸，我们只能看到元器件的布局，并用虚线给说的内部特征，除了部分的相贯线，这条线各特征在路口出现。在选秀过程中零件，必须选择第一个草图平面，这是非常重要的，决定了后续的模型飞机的命令，使用简单的说，一个圆柱形围成一个圈，然后绘制，也可以作为一个长方体旋转，虽然他们的结果都是一样的，但草图平面和命令的使用。如果我们想要一个轴，那么我们应该选择第二个方法。由于该零件的设计不规则零件，用于为拉伸和旋转命令，许多零部件都是对称的，所以为了节省时间，提高效率，通常用于指挥镜特性。一个完整的工程图纸应该包含以下4个方面。一组视图：一组视图（包括视图，剖面，断面，局部视图）是正确的，完整的，对各部分的结构和形状表达清楚。尺寸：尺寸的确定和零件的形状各部分的位置技术要求：表明部分的一些要求必须在制造和检验完成，如表面粗糙度，尺寸公差，形位公差，材料和热处理的方法和指标。标题栏：注明产品名称，材料，数量，拉伸比和拉伸，等。单击新建图标以显示新的文件系统，SolidWorks文件”对话框中，单击“选项”对话框中的组件，你可以进入装配工作模式，进行以后的设计工作。结 论 几个月一眨眼就过去了，毕业论文也快接近尾声了，通过这次的毕业设计，我掌握了各种软件的使用，也学会了如何查找相关的设计资料了，每当遇到不清楚的地方，我的老师和身边的同学都能给予我及时的指导，确保我的设计进度。我所设计的是公交车智能钱箱的设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕业设计，让我系统地了解到了大学4年所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好。总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最后，感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。致 谢 光阴似箭，日月如梭，在此论文完成之际，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类公交车智能钱箱的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。参考文献1 尚书旗，刘曙光，王方燕公交车智能钱箱的应用现状与进展分析J花生学报，2003，(增刊) 2 张效鹏，张嘉玉花公交车智能钱箱的结构J莱阳农学院学报，1990，7(1) 3 王延耀，张岩，尚书旗，等公交车智能钱箱的试验研究J农业工程学报，1998，14(1) 4 王智才公交车智能钱箱发展前景J农机质量与监督，2002，(5) 5 石一兵 机械与设备M 北京：中国商业出版社 1992.6 6 李建东，等我国公交车智能钱箱研究应用现状及进展J花生学报，2006 7 肖旭霖 机械原理M 北京：科学出版社，2006 8 中国标准出版社第一编辑室 中国机械工业标准汇编M 北京：中国标准出版社，2004 9 唐增宝，何永然，刘安俊 机械设计课程设计M 武汉：华中理工大学出版社 1999.3 10 濮良贵，纪名刚 机械设计M 北京：高等教育出版社，2001 11 成大先 机械设计手册.单行本.机械传动M 北京：化学工业出版社 2004.1 12 L. 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