煤炭采样车底盘结构设计

本科毕业设计(论文) 题目： 煤炭采样车底盘结构的设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016年4月 摘 要 伴随着社会的高速发展，在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。汽车行业通过行业展会、科研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达国家之间的差距。 在新的市场需求的驱动下，煤炭采样车底盘的更新和优化升级更加迫切。国内煤炭采样车底盘生产企业充分挖掘市场潜力，大力研究发展稳固、牢固的煤炭采样车底盘，在机动车辆向绿色环保化的转变中挥积极作用。一般生产煤炭采样车底盘的企业对所生产的车身的安全指数都有严格的要求。各企业在生产煤炭采样车底盘的同时，都充分考虑到汽车在运行中可能会出现的种种问题，从而减少汽车因为车身不牢固以及由于底盘的联接问题在行驶过程中产生的噪音而引起的噪音大、污染重等现象。 国内煤炭采样车底盘的研发及制造要与全球号召的安全稳定、成本低廉的主题保持一致。加大汽车新型煤炭采样车底盘的研发及生产是行业发展的大趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 汽车行业的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前煤炭采样车底盘正向着稳定、高效、可靠、节能方向发展。 本文介绍了煤炭采样车底盘的结构组成、结构原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算，由于煤炭采样车底盘在多样化、安全稳定方面的优点日益突出，并且其使用和维护都很方便，相信在不久的将来，该新型煤炭采样车底盘的应用将会越来越普及。关键词：煤炭采样车底盘 稳定 结构 应用 Abstract Along with the rapid development of society, under the environment of global economic development. Chinas various industries in by the other countries the impact of advanced technology at the same time, opportunity to communicate with foreign brand enterprises has become more and more. Automobile industry through industry exhibitions, research cooperation and other ways, and constantly improve their own strength and core competitiveness, narrowing the gap between the developed countries. Driven by the new market demand, the automobile semi - load vehicle body is updated and optimized. Domestic automobile body production enterprises to fully tap the market potential, and vigorously research and development of a solid, strong car body, in a motor vehicle to the green environmental protection change in a positive role. General production of auto body enterprises on the production of the bodys safety index has strict requirements. The enterprise in the production of car body, at the same time, give full consideration to the car may arise in the operation of all sorts of questions, so as to reduce the vehicle because the body is not strong and the body connection problem in running the noise generated in the process caused by noise, heavy The development and manufacture of the domestic automobile semi bearing body should be consistent with the global call for security and stability, low cost and low cost. The development and production of the new type half bearing body structure is the major trend of the development of the industry, but also to meet the needs of the development of domestic infrastructure. The development of automobile industry is closely related to the progress of human society and the level of science and technology. With the development of science and technology, interdisciplinary mutual infiltration, mutual exchanges between the industry, widely used new structure, new materials, new technology, at present carrying body towards a stable, efficient, reliable, energy-saving direction. This paper introduces the semi auto bearing type body structure composition, structure principle and main parts design must have the theoretical calculation, because of the increasingly prominent advantages of car body in diverse, safe and stable, and the operation and maintenance are very convenient, I believe in not long future, the new semi bearing body structure will be applied more and more popular. Key words: semi bearing body stability structure application 目 录1 绪论1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2课题的内容2 1.3煤炭采样车底盘的结构4 1.4煤炭采样车底盘的分类6 2 煤炭采样车底盘结构的设计7 2.1采样车的选型7 2.2同类型产品的比较7 2.3发动机与车门的布置9 2.4外廊尺寸和有关总布置尺寸10 2.5车箱布置及横截面尺寸11 2.6座椅尺寸及操纵机构的布置13 2.7备胎、油箱和蓄电池的布置143 传动部分的设计计算15 3.1轴的设计计算16 3.2齿轮传动设计计算17 3.3悬架系统的设计18 3.4蓄电池的选型计算194 煤炭采样车底盘主要零部件的有限元分析21 4.1大梁的有限元强度分析225 煤炭采样车底盘零部件的三维建模22 5.1 驱动桥的三维建模22 5.2 传动齿轮的三维建模22 5.3 煤炭采样车底盘的三维建模22结 论23参考文献24致 谢251 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 目前，我国生产的煤炭采样车底盘结构简陋，稳定性始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的煤炭采样车底盘的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，煤炭采样车底盘的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的煤炭采样车底盘势在必行！ 相信此种煤炭采样车底盘的出现将会大大提高机动车辆的行驶稳定性和安全系数，相对生产煤炭采样车底盘，将会对其经济效益方面带来显著的提高，同时也在某种程度上推进了汽车工业的不断发展。 随着国际标准化的实施，世界煤炭采样车底盘以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础，着眼于产品零部件的标准化、系列化、规格化、通用化和专业化以及大批量生产。根据互换性、模数制、公差与配合的原理，使得组合、多变、拆装的煤炭采样车底盘已经进入全面系统设计的阶段，其功能与形式的结合更为完美。19世纪80年代，德国的MODTT公司将新开发的煤炭采样车底盘应用到该公司的子公司一个专业生产汽车的公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代煤炭采样车底盘的经验基础上，开发出了性能更佳，功率更大的煤炭采样车底盘。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行煤炭采样车底盘的研发工作。现在国外等著名煤炭采样车底盘的品牌中，都有煤炭采样车底盘的销售，全世界煤炭采样车底盘的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，煤炭采样车底盘的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此煤炭采样车底盘是汽车生产企业很乐意生产的汽车部件之一。西方资本主义国家有巨大的煤炭采样车底盘销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展煤炭采样车底盘的功率最大化，产能最优化的问题。自九十年代开始，煤炭采样车底盘的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国汽车工业发展的煤炭采样车底盘。 二十世纪以来，我国开始生产煤炭采样车底盘，于2003年自行设计出型号不同的煤炭采样车底盘之后，为了适应汽车生产厂家的需要，2004年又制造了针对大型煤炭采样车，货车的煤炭采样车底盘。为了满足煤炭采样车底盘生产工业发展需要，我国于2001年研制了大型煤炭采样车底盘。也曾设计制造出高稳定性的煤炭采样车底盘，经过多年实践摸索，于2011研制出新型煤炭采样车底盘，经运转实践证明效果很好。近几年又研制出PX1400/170型煤炭采样车底盘。 目前，煤炭采样车底盘是1970年开始仿制德国的煤炭采样车底盘而设计。2008年开始自行设计生产了煤炭采样车底盘。2009年又设计制造了大型煤炭采样车底盘。90年代已研制出针对大型煤炭采样车的煤炭采样车底盘的系列产品。后经多年反复研制与实践，相继克服了旧系统不足，零件强度低以及结构上的某些缺点，现己批量生产的新系列煤炭采样车底盘有I,II,III,IV,VI等五个规格十四种类型，然而我国机械人业所需的煤炭采样车底盘全部依赖进口，这使得国产机械人配备煤炭采样车底盘后，成本增加很大，而装备自行开发生产煤炭采样车底盘，其成本提高不大，说明煤炭采样车底盘的市场前景令人乐观。1.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对煤炭采样车底盘进行设计，从煤炭采样车底盘的整体方案出发，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： （1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集各类煤炭采样车底盘的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。 （2）分析煤炭采样车底盘的结构与参数 （3）确定设计总体方案。 （4）确定具体设计方案。 （5）煤炭采样车底盘图纸的绘制。 （6）说明书的编写和整理。1.3 底盘的组成 煤炭采样车底盘结构主要由：传动系：主要是由离合器、变速器、万向节、传动轴和驱动桥等组成。离合器：其作用是使发动机的动力与传动装置平稳地接合或暂时地分离，以便于驾驶员进行汽车的起步、停车、换档等操作。变速器：由变速器壳、变速器盖、第一轴、第二轴、中间轴、倒档轴、齿轮、轴承、操纵机构等机件构成，用于汽车变速、变输出扭矩。行驶系：由车架、车桥、悬架和车轮等部分组成。它的基本功用是支持全车质量并保证汽车的行驶。1.4 煤炭采样车底盘的分类常用的汽车专用车底盘有二类和三类之分，具体如下： 二类底盘是指带有驾驶室的底盘，经生产厂家试验，调试合格发放底盘合格证并有国家公告的产品。 二类底盘主要用于汽车改装厂，专用车或特种车等（其广泛用于油灌车、洒水车、吸粪车、吸污车、代工液体运输车、仓栅车、载货车、自卸车、随车吊、粉粒物料运输车、散装水泥车、高空作业车、清障车、牵引车等。 三类是指不带驾驶室的底盘，经生产厂家试验，调试合格发放底盘合格证并有国家公告的产品，三类底盘主要用于煤炭采样车厂或生产煤炭采样车的厂家。 二类底盘就是有驾驶室，无货厢等的底盘，一般1、3、5开头车辆的所用。 三类就是没有驾驶室，没有车身（货厢）等的底盘，一般为6开头车辆（煤炭采样车）所用的底盘。2 煤炭采样车底盘结构的设计2.1采样车的选型3.1需要了解的煤炭信息（1）采样单元和煤炭种类。采样单元是从一定量的煤中采取的一个总样所代表的煤量，一批煤可以是一个或者多个采样单元。子样数目有采样单元和煤炭的种类确定，而采样精密度决定于子样数目。一般可以根据皮带的运输流量或者每个运行周期的运行总量作为一个采样单元。煤炭的最大粒度，一般煤炭的标称最大粒度是指筛上物累计百分率最接近5%的筛子筛孔尺寸。粒度是确定采样头尺寸的指标，同时也确定了采样的质量。（2）皮带输送速度和流量。根据输送流量大小可以计算子样的质量。（3）皮带宽度和煤炭的水分及密度。根据煤炭的水分和密度可以确定驱动采样头的动力大小，根据皮带的宽度可以确定活动臂的长度以及采样斗的容积。3.2计算过程及应用实例某电厂皮带运输线的基本参数为：流量1000t/h，粒度不大于50mm，评价干基灰分大于20%的原煤，皮带输送速度为2m/s，每次运4h，要求每运行周期为一个批量采取一个总样。（1）子样数目的确定。依据GB455-1996商品煤样的采取方法，干基灰分大于20%的原煤每1000t的最少子样数目为60，则采样单元的最小总字样数目N：N=nm1000=6040001000=120式中：N采样的最小子样数目，个；n每1000t最小子样数目，个；m实际被采样的煤量，t。 （2）采样斗的尺寸。依据GB455-1996商品煤样的采取方法，采样斗的开口尺寸及刮板的宽度至少应为煤炭最大粒度的2.53倍。因此选用125150mm的采样斗。文中选用的尺寸为150mm。 （3）采样头的切割速度。依据美标ASTM.D中有关规定，取400mm/s。 （4）子样质量。中部采样子样质量=（流量开口尺寸）/（皮带速度）=21kg；端部采样子样质量=（流量开口尺寸）/（切割速度）=104kg； （5）每小时最小样品量。中部采样系统为630kg；端部采样系统为3120kg。2.2同类型产品的比较 采煤机的类型有很多，主要分为以下几种类型：1.中部采样机 中部采样机是在煤流皮带上获取煤流的整个断面的一种采样设备。这种采样又叫做皮带上切割采样。一般可以分为两种，一种为采样头不随皮带运动；另一种采样头跟皮带沿煤流方向运动。这样的采样设备要求：采样斗的宽度至少为煤料中最大粒度的3倍，以保证采样能覆盖所有粒度大小的煤质；采取的煤料质量（即子样质量）必须满足依据标准所规定的最小子样质量；采样斗必须与皮带充分接触。因为根据标准要求，所有采取的子样必须包括煤流完整断面。充分接触能避免“底煤”存在。整个取样过程中，包含取样斗中所有的煤料，无残留。2.端部采样机以各种不同的接斗，按照不同的切割方式，从输送皮带的卸料端煤流中采取必要的样品的设备为端部采样机。根据端部采样机的特点，这种采样手段能完全避免“底煤”残留。但是，在采样过程中，可能会因为采样斗的运动影响整个煤流的流动，造成不同密度和粒度的煤炭的分离。为了避免对煤流的影响，必须规定采样斗的运动速度，在美标ASTM.D.中规定采样器切割煤流的速度不能超过457mm/s。这样低的切割速度能较好地避免干扰煤流，但是这样造成了每个子样的质量都较大。这样在采用端部采样机时，需要配套较大的制样系统和余煤处理系统，这样导致了整个系统的体积较大，结构较为复杂，一般为国外进口设备，需要较高的维护费用和运行费用。2.3 发动机与车门的布置1、发动机布置煤炭采样车车身的总布置设计在很大程度上与发动机的布置相关联，发动机布置主要有前置、中置和后置三种。如图5-14所示。（1）发动机前置后驱（FR）方案发动机前置后驱方案是42型汽车的传统布置方案，主要应用于轻型煤炭采样车上，如图5-14（a）所示。这种方案结构简单，工作可靠，操纵方便，发动机的冷却效果好，前后轮的质量分配比较理想。但由于发动机前置，凸起于车厢地板表面之上，使得车厢的面积利用率差；传动轴从车厢地板下通过，导致地板平面离地距离较高，司机上下车不方便；此外发动机的噪声、气味和振动难以隔绝，很容易传入车厢内影响乘员的乘坐舒适性；有一扇司机门布置在轴距范围内，降低了车身的刚度。 针对中开门设计导致车身强度降低的缺点，可以采用车门前开的布置，这样可以改善车身的刚度，但是前悬必须得加长，可能出现前轴超载的现象。（2）发动机中置后驱（MR）方案发动机中置后轮驱动方案如图5-14（b）所示，传动系统的这种方案布置有利于实现较为理想的质量分配，车厢面积的利用率高，司机门可以布置在车辆前轴之间。但是发动机维修困难，所以对发动机的可靠性要求很高；由于中置车厢地板下，发动机冷却效果差，地板高度也难以降低；此外，发动机的噪声、气味和振动还是可以传入车厢内。所以这种布置方式只在部分大中型煤炭采样车上采用，并未获得推广。（a）发动机前置后轮驱动（b）发动机中置后轮驱动图5-14 煤炭采样车发动机布置方案2、煤炭采样车车门布置煤炭采样车车门有司机门、驾驶门和应急门三种。对于不同尺寸不同类型的车型，其布置形式各不相同。煤炭采样车司机门是司机上下车的出口，是煤炭采样车设计的重要组成部分，按通道宽度可分为单引道门和双引道门。单引道门主要用于司机上下车不频繁的长途煤炭采样车、旅游煤炭采样车和团体煤炭采样车上，轻型煤炭采样车应用也比较广泛；双引道则主要用于司机上下车频繁的煤炭采样车上。司机门在设计布置时候需满足国家标准的规定，一般布置在煤炭采样车右侧，其中至少应有一个司机门在车辆的前半部。但对在道路中央设置的公共汽车专用道上运营使用的公共汽车，由于公交站台位置的原因需在车身左侧上下司机时，允许在车身左侧开设司机门，而车身右侧则不允许再设司机门。一般司机门的数量设置如表5-1所示：表5-1 煤炭采样车司机门的最少数量-煤炭采样车类型级级、级车长L/mL1010L13.7L13.7L12L12司机门最少数量12312驾驶门是驾驶员上下车专用门，设置在方向盘同侧，一般中低档司机门中置的大型煤炭采样车和一些中型煤炭采样车采用。 应急门又称安全门，当煤炭采样车内发生危险时，司机可通过应急门进行紧急撤离，一般应用在特大型的长途或旅游煤炭采样车上。国家标准并未对应急门的布置做出明确限制，但是合理布置应急门的位置是相当重要的，通常布置在煤炭采样车右侧中部偏后位置。2.4 外廊尺寸和有关总布置尺寸国家标准对煤炭采样车的相关尺寸做了详细的规定。煤炭采样车的外廊尺寸见GB 1589-2004汽车外廓尺寸限界中的规定，煤炭采样车外廓尺寸的最大限值如表5-2所示： 表5-2 煤炭采样车外廓尺寸的最大限值外廓限值类型限值总高4m（对于定线行驶的双层煤炭采样车为4.2m）总宽（不包括后视镜）2.5m总长二轴煤炭采样车12m三轴煤炭采样车13.7m单铰接煤炭采样车18mGB/T 13094-1991煤炭采样车通用技术条件规定了煤炭采样车的其它总布置尺寸要求，如表5-3所示：表5-3 煤炭采样车其它总布置尺寸要求规定项目限值按近角12离去角9转弯半径12m转弯时的通道宽度6.7m最小离地间隙大型煤炭采样车270mm小型煤炭采样车240mm此外，煤炭采样车通用技术条件还对前、后悬长，轴距等许多总布置尺寸作了相应规定。如窗距的确定，需要满足10t顶置载荷作用的要求。2.5 座椅尺寸及操纵机构的布置煤炭采样车上座椅是最多的附件总成，其结构的安全性、乘坐舒适性和材料的环保性等与司机密切相关，越来越受到人们的重视。煤炭采样车座椅一般分为司机座椅和驾驶员座椅，两者在尺寸和结构设计上有着一定的区别。1、司机座椅的相关尺寸司机座椅的尺寸如5-20所示，不同型号的大煤炭采样车，其座椅座垫的前缘到搁脚支板的距离以及座垫和靠背的倾角都可以取为常数，但是布置在轮拱或后置发动机舱盖上的座椅，其高度一般需要相应的提高，这是就有必要为司机设计以搁脚的台阶或是稍微改变座垫和靠背的倾角。座垫距离地板的高度大约为450mm，一般不超过500mm。升高座椅的高度就有可能缩短座椅之间的间距，有时候为了增加车内的座位数，提高车内面积的利用率，就采用此方法，同时还要改变靠背的倾角和其他尺寸。 图5-20 大煤炭采样车司机座椅的布置和尺寸 图5-21 驾驶员座椅标准尺寸2、驾驶员座椅的相关尺寸驾驶员座椅的尺寸如图5-21所示。由试验研究结果可以获取驾驶员坐姿对其工作的影响，在座垫高度选定的情况下，随着方向盘倾角的减小，驾驶员作用在方向盘上的力随之增大。因此，为了减轻驾驶员的劳动强度，应该尽量减小方向盘的倾角。此外，还应合理的选择其他参数，以保证驾驶员的乘坐舒适性。由此可见，在载质量很大的汽车上，应布置倾角很小的方向盘。减小方向盘倾角之所以能够增大作用力，原因主要是当方向盘的倾角很小时，从手臂一直到肩膀的肌肉都参与工作；而当倾角很大时，则只有手臂到胳膊的这一段肌肉在用力。3、脚踏板的布置图5-22所示为踏板位置相对座椅的高度和相对于座椅对称平面的横向位置对踏板力的影响，可供布局时参考。显然，驾驶员可以施加最大作用力的踏板位置同时也是最舒适的位置。油门踏板要求操纵轻便，由于在形式过程中需要经常踩踏，驾驶员通常习惯与将脚掌搁置在油门踏板上面，所以脚后跟应支撑在地板上，而只靠改变小腿和脚掌的角度来进行操纵。因此，油门踏板均做成鞋底板形状，其摆动轴在下端，为了适应人的脚掌外张的特点，油门踏板上端也应适当的向外张开。在相当于发动机怠速运转的油门踏板位置，人体样板脚掌踩在踏板上，应使之大致垂直于小腿。图5-23所示为踏板的具体布置。 图5-22 踏板位置对驾驶员施力的影响 图5-23踏板的布置2.6 备胎、油箱和蓄电池的布置1、备胎煤炭采样车备胎的安放布置主要考虑两个方面的因素：轴荷分配和装卸的方便性。备胎的质量一般较大，可达80140kg，故其安放位置对车辆的轴荷分布有一定的影响，应在总布置开始阶段就应该开始考虑。同时要考虑只有驾驶员一人的时候，能够方便装卸备胎。一般说来，将备胎安装于垂直位置是最可取的，这样便于驾驶员滚动轮胎固定到夹持架，然后在举升安放于车架下，而如果想要一个人挪动平放的车轮并将其装到夹持架上是相当困难的。对于煤炭采样车来说，一般没有必要携带备胎。2、油箱煤炭采样车的油箱通常布置在轴距范围以内的车身一侧。主要从轴荷分配、加油方便及防火安全等方面来进行设计布置，同时还需考虑煤炭采样车用途因素，不同用途的煤炭采样车对油箱容积的要求是不同的。当发动机纵向布置在轴距范围内时，从轴荷分布均匀的角度出发，油箱应布置在车辆后端的车架下面，这样可以改善煤炭采样车的轴荷分配。现代煤炭采样车对防火要求也越来越高，对于煤炭采样车这样大量载人的车辆，防火安全更甚，所以在布置油箱的时候要进行充分考虑。一般油箱尽量布置在远离排气管的位置，而且不应布置在司机门附近，同时在布置油箱时候还必须考虑加油的方便性，此外还应考虑加油的速度，它取决于加油管口颈部的尺寸，加油速度一般不应低于100L/min。对于靠右行驶的车辆，油箱加油口应布置在车身左侧。3、蓄电池蓄电池在布置时候应与启动电机位于同一侧，并且尽量靠近发动机，以缩短线路的距离。当蓄电池到启动电机的距离较远时，电路的电阻就会增大，这样就会降低了到达启动电机的电压。煤炭采样车蓄电池通常由驾驶室内的远距离电磁开关来进行接通和断开的。大煤炭采样车上采用的是铅酸蓄电瓶，用支架固定在车身上，和导线一起约重60120kg。所以在布置时电瓶的位置对车辆轴荷的分布有一定的影响。此外，还要考虑蓄电池拆装的方便性和可接近性。3 传动部分的设计计算3.1轴的设计计算轴作为机器的一个关键组成部分，其为各类传动部件的安装，传动的扭矩和旋转运动围绕轴进行，而且经过轴承和机架连接。为了满足定位轴上的紧固件和容易加工和装配的轴类零件和拆卸，通常轴设计成阶梯轴。轴系的零件是由轴和它上边的零部件构成一个装配体系，研究轴的过程中不仅要研究轴体自己的数据，还要将系统里的全部零碎部件融合在一起。 传动轴是煤炭采样车底盘的最关键零件，对于保证煤炭采样车底盘正常运转和提高煤炭采样车底盘行驶能力有着重要的意义。传动轴设计首先是确定它的受力情况。煤炭采样车底盘行驶时，由于制造、安装、检修等原因，常会出现传动轴压在锥衬套下口的情况。我们就按传动轴处于最不利的这种情况，作为传动轴受力状态，并且按承受最大扭矩和正常扭矩F两种集中载荷（图4.9）计算传动轴的强度。用图解可以求得和对O点的力矩 （3.54） （3.55）将和分解到动锥平面和垂直于进动平面的力矩 （3.56） （3.57） （3.58） （3.59）式中 偏心套给传动轴的反力与进动平面的夹角，一般=1525。 此外，动锥在进动平面内还作用着旋回力矩和重力矩，故 （3.60） （3.61） （3.62） （3.63） 所以，动锥上各力对O点的总力矩为： 和被传动轴套给传动轴下端的实际反力和对O点的力矩所平衡，所以： （3.64） （3.65）已知或后，把动锥的传动轴看成悬臂梁，则其危险断面上的弯曲应力为 （3.66） （3.67）对于强度限为5065MPa的优质钢，=100120MPa；=200240MPa。利用上述方法，可以求得传动轴危险断面bb的直径。然后，根据煤炭采样车底盘的进动角、锥衬套的结构尺寸大小以及传动轴与锥衬套上下口间隙，便可决定传动轴下端直径的值。传动轴上部与动锥内孔相配合部位的轴向的尺寸，可按设计确定的破碎腔椎体部分尺寸并参考实际资料确定。传动轴与椎体内孔相配合部位的直径，可参考实际资料确定。3.2 齿轮传动设计计算1初步计算（1）材料选择 因传动尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用40Cr(调质），硬度241HB286HB，平均取为280HB，大齿轮用45钢（调质），硬度229HB286HB,平均取为240HB。选齿轮精度为7级。（2）节锥角的计算 （3.11） （3.12） （3.13）由文献2表可知， （3.14）式中，齿顶高系数，。取小齿轮齿数， （3.15） 取大齿轮齿数。（3）根据工作条件的要求，大端模数为 （3.16）（4）齿轮分度圆的直径 mm （3.17） mm （3.18）（5）锥距 mm （3.19） （6）齿轮齿顶、齿根圆直径由文献3表可知，齿顶高mm （3.20）齿顶圆直径mm （3.21）mm （3.22）齿根高mm （3.23） 齿轮基圆直径 mm （3.24） mm （3.25）（7）齿宽由文献2表可知， mm （3.26）（8）节圆周速度 m/s （3.27）3.3悬架系统的设计 悬架作为煤炭采样车底盘结构的一种，是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。 煤炭采样车底盘悬架的垂直弹性特性表示作用在悬架上的垂直载荷与在轮轴上方的变形之间的关系。 图2-1 悬架弹性特性曲线弹住特性上任意点的悬架刚度c，为： (2-1) 当簧下质量固定不动时，而又无减震器时，簧上质量的自由振动偏频仅与有效静挠度有关 (2-2)减振器阻力P与其活塞位移速度y之间的关系。经常用的是双向作用的，具有非对称特性及卸荷阀的减振器。在现有的减振器中，复原阻力系数比压缩阻力系数要大26倍。减震器的外特性主要指的是阻力-速度特性10，特性图如下图。图2-2 减震器的外特性3.4蓄电池的选型计算 首先要确定变电站直流负荷的容量及事故放电时间。其中直流容量需考虑经常性负荷，事故负荷，冲击负荷等，统计好负荷容量，又知道直流额定电压（220V居多），便可求出事故放电电流。 确定蓄电池个数：原则首先按浮充电运行时, 直流母线电压为1.05 Un 来确定电池个数, Nf = 1. 05 Un/ Uf , Uf 为单个电池的浮充电压,取2. 25 V。 根据直流母线允许的最低电压,并计及蓄电池至直流母线间的电压降来校验蓄电池的放电终止电压Ud ,应满足Ud 0. 86 Un/ Nf 。具体计算过程如下：Nf = 1. 05 Un/ Uf = 1. 05220/ 2. 25 = 102. 7 ,取104 个。Ud 0. 86 Un/ Nf = 0. 86220/ 104 = 1. 82 V ,取1. 85 V。 蓄电池容量的计算用电流换算法计算,根据直流负荷统计表绘出直流放电负荷曲线。查找相关资料可得容量换算系数Kc 。Krel = Kt Ka Kr 式中: Krel为可靠系数,一般取1. 4 Kt 为温度修正系数,一般取1. 10 Ka 为老化系数,一般取1. 10 Kr 为裕度系数,一般取1. 15再根据具体放电负荷曲线计算容量。根据以上分析，确定蓄电池电流为300Ah，放电时间率有20Hr。4 煤炭采样车底盘主要零部件的有限元分析大梁是煤炭采样车底盘的最关键部位，整个车的受力部分都集中在大梁部位，所以对它进行有限元强度分析是有必要的，先对它分析如下：大梁的三维零件图如下图所示：添加夹具：添加力：选择材料：分析结果如下：5 煤炭采样车底盘零部件的三维建模5.1 驱动桥的三维建模5.2 传动齿轮的三维建模5.3 煤炭采样车底盘的三维建模结 论直到今天，我的毕业设计总算完成了，心里充满感概和辛酸。这几个月以来，我一直不断地查询与设计相关的各种资料和文献，通过仔细分析和研究，我的论文总算完成了，再这里感到百感交集，今天，我的论文总算接近尾声了，心里充满了辛酸和苦辣，觉得自己大学四年所学的知识还远远不够，有的必要的需要掌握的知识也没有掌握好，只有希望以后自己更加努力工作，在工作中成长，在工作中学习，这样自己才会不断地进步，不断地提高自己，从而来实现自己的人身价值，让自己成为一个对社会，对人们有用的人。通过这次毕业设计，让我懂得了许多知识，感谢大家。感谢学校各位领导与老师给了我在滨海学院学习生活四年以及参加这次毕业设计的宝贵的锻炼机会，它使我深刻认识到在知识的汪洋大海面前我是多么无知和微不足道。这是一个最好的时代，也是尊重知识，充分学习知识，掌握知识的时代。只有持续的不间断地学习，才不会在激烈的竞争中落后于别人，也才能用自己的真才实学为社会做出自己应有的贡献。参考文献 1 张华 机械设备设计 北京：科学出版社，2004.52 李念 煤炭采样车底盘结构概述 北京：机械工业出版社，2005.13 张栋 煤炭采样车底盘的创新设计.高等教育出版社，2004.34 姜继海，宋锦春，高常识. 煤炭采样车底盘原理.高等教育出版社，2002.85 张春林，曲继方，张美麟.机械创新设计.机械工业出版社，2001.46 钱平.机械设计应用技术 机械工业出版社，2005.17 张辽远. 煤炭采样车底盘的设计与实现. 机械工业出版社，2002.88 黄斌. 机械机构设计.高等教育出版社，2011.9 9 黄长艺，严普强.机械工程测试技术基础. 机械工业出版社，2001.110 张桓，陈作模.机械原理.高等教育出版社，2000.811 王昆，何小柏，汪信远. 煤炭采样车底盘结构设计.高等教育出版社，1995.1212 徐锦康.机械设计. 高等教育出版社，2004.413 邓星钟.机电传动控制.华中科技大学出版社，2001.314 张凯.机械原理.机械工业出版社，2012.715 章宏甲，黄谊，王积伟. 煤炭采样车底盘的逆向设计.机械工业出版社，2000.516 胡泓，姚伯威.机电一体化原理及应用. 北京：国防工业出版社，2000.617 陈铁鸣 煤炭采样车底盘的创新. 高等教育出版社，2003.718 孙靖民.机械优化设计. 机械工业出版社，2005.117成大先主编.机械设计手册（第三版）.北京：化学工业出版社，1994。19 Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space致 谢 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，同时在重新温故了以前课堂所学的知识。在做毕业设计的过程中，遇到难解的问题，老师都会及时和我解释，那么仔细和认真，让后收益很多，我打心里感谢我的导师。 在相关的实际问题的讨论中，我的导师总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提高。也能为人生打下一个夯实地基础！在此致以教授我的导师深切感激和真挚感谢！另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。24