高鐵路基箱梁式整體研磨機(jī)的設(shè)計(jì)-說(shuō)明書(shū)

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 高鐵路基箱梁式整體研磨機(jī)的設(shè)計(jì)DESIGN OF HIGH-SPEED RAILWAY CONCRETE ARCHITRAVE OVERALL GRINDING MACHINE學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)： 指導(dǎo)老師及職稱： 湖南長(zhǎng)沙提交日期：2011 年 5 月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)

2、人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日目 錄 摘要1 關(guān)鍵詞1 1 前言1 2項(xiàng)目整體介紹2 2.1高鐵的意義2 2.2高速鐵路的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)2 2.3高鐵路基特點(diǎn)介紹2 2.4整體研磨機(jī)工作條件與要求2 3 整體方案設(shè)計(jì)3 3.1項(xiàng)目應(yīng)有的工作條件及參數(shù)分析3 3.2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3 3.2.1整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3 3.2.2磨盤(pán)核心部件簡(jiǎn)圖4 4電機(jī)選型4 4.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式4 4.2電機(jī)容量選擇6 5聯(lián)軸器的選擇6 5.1類型選擇7 5.2公稱轉(zhuǎn)矩7 5.3型號(hào)選擇7 6主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算8 6.1初步確定軸的最小直徑8

3、 6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8 6.2.1根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長(zhǎng)度8 6.2.2初選軸承9 6.3軸上零件的周向定位9 6.4確定軸上圓角和倒角尺寸9 6.5求軸上載荷10 6.6按彎扭合成力校核軸的強(qiáng)度11 6.7精確校核軸的疲勞強(qiáng)度12 7磨盤(pán)的設(shè)計(jì)14 8滾動(dòng)軸承的選擇和強(qiáng)度校核15 8.1初選軸承15 8.2軸承使用壽命計(jì)算15 9鍵連接的選擇和校核計(jì)算16 10結(jié)構(gòu)介紹16 10.1整體結(jié)構(gòu)介紹16 10.2分支機(jī)構(gòu)介紹17 10.2.1卷?yè)P(yáng)機(jī)17 10.2.2導(dǎo)軌的選擇17 10.2.3轱轆的選用與安裝19 10.2.4定位器20 10.2.5磨盤(pán)核心組件介紹21 10.2.6

4、梁式結(jié)構(gòu)介紹22 10.2.7液壓系統(tǒng)介紹23 10.2.8設(shè)備整體圖片展示23 11總結(jié)25 參考文獻(xiàn)27 致謝28高鐵路基箱梁式整體研磨機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 生：肖 杰指導(dǎo)老師：康 江（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 ）摘 要：本次設(shè)計(jì)的高鐵箱梁整體研磨機(jī)，框架采用箱梁式一體化設(shè)計(jì)，將九個(gè)磨盤(pán)整體安裝，可將高鐵路基一次性整體加工到位。又采用高速交流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)磨盤(pán)的突破性設(shè)計(jì)，節(jié)省傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減少一些中間環(huán)節(jié)的不穩(wěn)定性及其誤差。本設(shè)計(jì)旨在提高高鐵路基的修建精度和效率，將對(duì)高鐵的快速發(fā)展，乃至經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。關(guān)鍵詞：箱梁式；高鐵路基；研磨機(jī) Design of High-speed Rai

5、lway Concrete Architrave Overall Grinding MachineStudengt:Xiao JieTutor:Kang Jiang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha )Abstract: This project was a design of integrate grinding machine for high-speed rail road. In this project, the skeleton of the machine

6、was designed in a box-type way. It installed nine grinding chute integrally, which perfectly machined the substructure of the high-speed rail once and for all. Moreover, this project intended to drive the grinding chute by high-speed ac motor directly. With this design, not only the rolling teeth tr

7、ansmission could be cut down, but also errors and instability of the intermediate process could be reduced. This project was aimed at promoting the accuracy and efficiency in the building for substructure of the high-speed rail road. And it would bring profound impacts on the development of high-spe

8、ed rail road, and even more profound effects on the development of economy.Key words: box-type girder, substructure of the high-speed rail, grinding machine1 前言隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入更高速的發(fā)展時(shí)期。而地域上的區(qū)隔和差別，無(wú)疑阻礙了各地區(qū)平衡發(fā)展。就像木桶原理，決定木桶容量的不是最長(zhǎng)的那塊木板，而是最短的那塊。這種現(xiàn)象將導(dǎo)致發(fā)展速度的提高局限在某一范圍內(nèi)。因此，更方便、更快捷地連接各地區(qū)的交通工具，顯得尤為重要，“高鐵”應(yīng)運(yùn)而

9、生。目前，高鐵的建造價(jià)格相當(dāng)昂貴，達(dá)到每公里1.52億人民幣，甚至更高。這也是阻礙高鐵快速發(fā)展的主要原因。目前高鐵的建造技術(shù)受到很大局限，尤其是我國(guó)這方面技術(shù)起步較晚，而且一些國(guó)外先進(jìn)技術(shù)對(duì)中國(guó)實(shí)行封鎖。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，等于是“白手起家”，因此，技術(shù)上的創(chuàng)新和突破才是中國(guó)高速鐵路的發(fā)展道路。本次設(shè)計(jì)的研磨機(jī)，能將高鐵混泥土路面類似機(jī)械加工那樣，進(jìn)行整體磨削，將平面度誤差控制在1mm的高精度范圍內(nèi)，大大提高了建造速度和精度。從目前掌握的資料來(lái)看，此設(shè)計(jì)在國(guó)際上屬首創(chuàng)。2 項(xiàng)目整體介紹2.1 高鐵的意義高鐵，即高速鐵路，是指通過(guò)改造原有線路（直線化、軌距標(biāo)準(zhǔn)化），使?fàn)I運(yùn)速率達(dá)到每小時(shí)200公里以上，或

10、者專門(mén)修建新的“高速新線”，使?fàn)I運(yùn)速率達(dá)到每小時(shí)250公里以上的鐵路系統(tǒng)。2.2 高速鐵路運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)：（1）輸送能力大。這是高速鐵路的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)之一，目前各國(guó)高速鐵路都能滿足最小行車間隔4分鐘及以下的要求。（2）速度快。這是高速鐵路技術(shù)水平的最主要標(biāo)志，各國(guó)都在不斷提高列車速度，目前世界正常運(yùn)行速度達(dá)到300km/h。（3）安全性好。由于在全封閉環(huán)境中自動(dòng)化運(yùn)行，又有一系列的安全保障系統(tǒng)，所以安全程度是任何交通工具無(wú)法比擬的。（4）受氣候變化影響小，正點(diǎn)率高。由于全部采用自動(dòng)化控制，可以全天候運(yùn)行，除非發(fā)生地震。（5）舒適方便；能源消耗低，環(huán)境影響輕；經(jīng)濟(jì)效益好。中國(guó)目前高速鐵路有，京津城際，

11、昌九城際，石太客運(yùn)專線，長(zhǎng)吉城際鐵路，膠濟(jì)客運(yùn)專線，滬寧高鐵，武廣客運(yùn)專線，鄭西高速鐵路，溫福線，漢宜線，京滬線，福廈鐵路，成灌高鐵，滬杭高鐵，滬寧城際鐵路，廣珠城際鐵路，海南東環(huán)鐵路等，到2020年，計(jì)劃用6萬(wàn)億修建5萬(wàn)公里高速鐵路。2.3 高鐵路基特點(diǎn)介紹有渣軌道就是平常在普通鐵路上，我們所見(jiàn)的有石子鋪墊的鐵路，石子可以起一定的緩沖效果。而目前，高鐵路基普遍采用的是無(wú)渣軌道，就是混泥土軌道板，軌道板下面才是彈性更好的CA砂漿軟墊，能起到很好的緩沖作用，比有渣軌道更好、更受用。鋼軌則是直接固定在混泥土軌道板上。因此，對(duì)混泥土路面的強(qiáng)度和平面度要求極高。這要求在建筑工程上是難以達(dá)到的，因?yàn)榻ㄖ?/p>

12、工程上的最高精度等級(jí)為cm級(jí)，而在機(jī)械加工領(lǐng)域，精度等級(jí)是m級(jí)。所以結(jié)合建筑與機(jī)械的各方面優(yōu)勢(shì)，整合出一臺(tái)對(duì)建筑路面進(jìn)行機(jī)械加工的工程機(jī)械高鐵箱梁式整體研磨機(jī)。2.4 整體研磨機(jī)工作條件與要求（1）使用條件：正常晴雨天氣，二班輪換工作制（每年按300天計(jì)算）。（2）工作情況：在預(yù)鋪設(shè)軌道上移動(dòng)工作。（3）磨削材料：高強(qiáng)度混凝土。（4）磨削要求：較高頻率振動(dòng)下，平面度誤差不超過(guò)1mm。（5）磨削條件：九個(gè)磨盤(pán)雙排、間隔布置，高速干磨。3 整體方案設(shè)計(jì)3.1 項(xiàng)目工作條件及應(yīng)有的參數(shù)分析根據(jù)提供的材料及條件要求分析及設(shè)計(jì)結(jié)果如下：（1）從電機(jī)傳動(dòng)至磨盤(pán)，為保證傳遞效率，盡量減少中間的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。決定

13、采用聯(lián)軸器，連接電機(jī)輸出軸和主軸。（2）研磨機(jī)工作時(shí)，磨盤(pán)所受的阻力軸向、徑向都可能承受很大的壓力所以，傳動(dòng)軸承預(yù)選圓錐滾子軸承。（3）磨盤(pán)工作是，變向性很大，傳動(dòng)慣性矩也很大。磨盤(pán)的與主軸的連接則不能簡(jiǎn)單通過(guò)螺釘連接。參考國(guó)內(nèi)外某些小型路磨機(jī)的磨盤(pán)安裝特點(diǎn)，可將磨盤(pán)通過(guò)雙花盤(pán)，中間加橡皮花環(huán)，來(lái)傳動(dòng)和緩解沖擊變形。（4）根據(jù)精度要求1mm的情況，必須絕對(duì)減少震動(dòng)，因?yàn)槭歉嬖V電機(jī)傳動(dòng)，雖然引起共振的情況幾乎為零，但還是得考慮到重量的問(wèn)題。就是在允許的范圍內(nèi)，越重越好。3.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2.1 整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖1 整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1 Integral structure diagram 1

14、、磨盤(pán)核心組件 2、箱梁式框架3、轱轆 4、卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼索5、導(dǎo)軌 6、卷?yè)P(yáng)機(jī)3.2.2 磨盤(pán)核心部件傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。1、 電機(jī)2、 聯(lián)軸器3、 圓錐滾子軸承4、 雙花盤(pán)5、 磨盤(pán)6、 花環(huán)圖2 磨盤(pán)核心組件傳動(dòng)簡(jiǎn)圖Fig. 2 Grinding wheel core components transmission diagram4 電機(jī)選型4.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式電機(jī)，俗稱“馬達(dá)”，是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。按工作電源種類劃分：可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因

15、為直流電機(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)須恒維持90，這就要借由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場(chǎng)合也受到限制。交流電機(jī)沒(méi)有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到?，F(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來(lái)越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直交坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋＞C合考慮，本設(shè)備選用交流電機(jī)。交流電機(jī)又可分為：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)和三相電機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)由

16、定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機(jī)殼、端蓋等構(gòu)成。定子由機(jī)座和帶繞組的鐵心組成。鐵心由硅鋼片沖槽疊壓而成，槽內(nèi)嵌裝兩套空間互隔90電角度的主繞組（也稱運(yùn)行繞組）和輔繞組（也稱起動(dòng)繞組成副繞組）。主繞組接交流電源，輔繞組串接離心開(kāi)關(guān)S或起動(dòng)電容、運(yùn)行電容等之后，再接入電源。轉(zhuǎn)子為籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子，它是將鐵心疊壓后用鋁鑄入鐵心的槽中，并一起鑄出端環(huán)，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條短路成鼠籠型。單相異步電動(dòng)機(jī)又分為單相電阻起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，單相電容起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)和單相雙值電容異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與單相異步電動(dòng)機(jī)相似，其定子鐵心槽中嵌裝三相繞組（有單層鏈?zhǔn)健螌油氖胶蛦螌咏徊媸饺N結(jié)構(gòu)）。定子繞組成接入

17、三相交流電源后，繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子在感應(yīng)電流和氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相互作用下，又產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)柜（即異步轉(zhuǎn)柜），使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。此處選擇Y系列三相電機(jī)。 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)不僅滿足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的配套需要，而且還提高了國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的互換性，極大地方便了引進(jìn)設(shè)備的配套和維修。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)其外殼的防護(hù)等級(jí)不同，又可分為IP23（防護(hù)式）和IP44（封閉式）兩個(gè)基本系列，現(xiàn)將這兩個(gè)系列異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)簡(jiǎn)介如下。 1、Y系列（IP23）三相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) Y系列（IP23）為三相防護(hù)式籠型異步電動(dòng)機(jī)，其防護(hù)結(jié)構(gòu)型式不同于Y系列IP44的封閉式結(jié)構(gòu)，但卻比一般

18、防滴式結(jié)構(gòu)要優(yōu)越。它能防止手指觸及機(jī)殼內(nèi)帶電導(dǎo)體或轉(zhuǎn)動(dòng)部分；防止直徑大于12毫米的小形固體異物進(jìn)入；并防止沿垂直線成60度角或小于60度角的淋水滴入電動(dòng)機(jī)。因此，Y系列（IP23）三相異步電動(dòng)機(jī)的外殼防護(hù)等級(jí)較J2老系列有明顯的提高，從而使其的運(yùn)行更安全更可靠。該系列三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380伏，額定頻率為50赫茲，功率范圍則以5.5千瓦132千瓦，共有14個(gè)功率等級(jí)、6個(gè)機(jī)座號(hào)和45個(gè)規(guī)格。全系列電動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)、安裝尺寸均符合IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000、750及600轉(zhuǎn)/分，繞組采用B級(jí)絕緣材料，電動(dòng)機(jī)均為A形接法，其冷卻方式為IC01。2、Y系列

19、（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式籠型異步電動(dòng)機(jī)，它適用于拖動(dòng)無(wú)性能要求的各種機(jī)械設(shè)備，如鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、水泵和金屬切削機(jī)床等。其額定電壓為380伏，額定頻率為50赫茲功率范圍為0.55160千瓦，共有22個(gè)功率等級(jí)。電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000、750及600轉(zhuǎn)分，其冷卻方式為IC0141。在Y系列基本系列的基礎(chǔ)上，適當(dāng)變更部分電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或加工工藝，即可派生出許多不同類型的派生系列和專用系列。 Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)具有以下良好性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 （1）效率水平較高。 Y系列（IP44）小型三相異步電動(dòng)機(jī)

20、保持了J02系列電動(dòng)機(jī)效率水平比較高的優(yōu)點(diǎn)，其效率加權(quán)平均值比J02系列高出0.413%，達(dá)到了國(guó)際水平。由于電動(dòng)機(jī)效率水平的提高，就給社會(huì)帶來(lái)了巨大的節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益。 （2）起動(dòng)性能較好。Y系列（IP44）全系列電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩比J02系列電動(dòng)機(jī)的平均值高33%，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到JQ02系列高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的水平，其最小轉(zhuǎn)矩均保證在0.8倍的額定轉(zhuǎn)矩以上，并且大部分還達(dá)到或超過(guò)1倍的額定轉(zhuǎn)矩。因此，其起動(dòng)性能非常優(yōu)良，帶負(fù)載起動(dòng)也十分順利。（3）噪聲低振動(dòng)小。Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)規(guī)定有聲功率噪聲標(biāo)準(zhǔn)，按噪聲限值分為l級(jí)和2級(jí)，以供用戶選用。由于該系列采用電機(jī)專用軸承，因而運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲大為降

21、低，經(jīng)實(shí)測(cè)其噪聲低于J02系列實(shí)際水平約510分貝，振動(dòng)也比J02系列電動(dòng)機(jī)有較大地減小。 （4）防護(hù)性能較好。Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已滿足了對(duì)外界固體物和濺水的防護(hù)要求，這樣就能有效防止異物對(duì)電動(dòng)機(jī)和人體的危害。 （5）運(yùn)行可靠使用壽命長(zhǎng)。Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)的繞組均采用B級(jí)絕緣材料。當(dāng)海拔不超過(guò)1000米，冷卻空氣的溫度不超過(guò)40時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組的溫升限度（電阻法）不超過(guò)80K。因而，除極少數(shù)規(guī)格外電動(dòng)機(jī)一般均有15K以上的溫升裕度。較大的溫升裕度則能延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命，并提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。 （6）外形美觀大方。Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)的端

22、蓋、接線盒、風(fēng)罩等主要結(jié)構(gòu)部件的外形，都比傳統(tǒng)老產(chǎn)品要美觀、大方。全系列電動(dòng)機(jī)比J02系列的體積平均縮小15%，重量平均減輕12%。4.2 電動(dòng)機(jī)容量選擇（1）取各傳動(dòng)效率：聯(lián)軸器：； 滾動(dòng)軸承：；花盤(pán)：； 花環(huán)：則總效率為：（2）磨盤(pán)輸出功率PwPw=PV/1000=30001.1/1000=3.3KW（3）電動(dòng)機(jī)輸出功率PdPd= Pw/0.9132=3.61KW（4）電動(dòng)機(jī)額定功率Ped 所以，選定電機(jī)Y132S-4（模型見(jiàn)圖3），功率7.5KW，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，質(zhì)量102Kg，輸出扭矩：T=9550P/n=95507.5/1440=49.7Nm。

23、圖3 電機(jī)Y132S-4模型 Fig .3 Motor Y132S - 4 model5 聯(lián)軸器選擇5.1 類型選擇為了隔離振動(dòng)，方便安裝，故選擇彈性梅花聯(lián)軸器。特點(diǎn)：緩沖吸振，可補(bǔ)償較大的軸向位移，微量的徑向位移和角位移。多應(yīng)用于正反向變化多，啟動(dòng)頻繁的高速軸。5.2 公稱轉(zhuǎn)矩 T=9550P/n=95507.5/1440=49.7Nm 查參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)資料得，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：；5.3 型號(hào)選擇查參考資料，得電動(dòng)機(jī)Y132S-4軸伸的直徑D=38mm，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中，標(biāo)準(zhǔn)GB/T52722002，選用LM4型彈性梅花型聯(lián)軸器，其公稱扭矩為140,許用最大轉(zhuǎn)速為3800，軸徑為3242mm

24、之間，故適用（見(jiàn)圖4）。圖4 聯(lián)軸器Fig. 4 Coupling 6 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考資料，取A0=126103，則有：（外伸軸，?。?，根據(jù)各參數(shù)選擇d1min=24mm軸承處：（非外伸軸，?。?，根據(jù)聯(lián)軸器參數(shù)選擇d2min=38mm6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.2.1 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)資料中，標(biāo)準(zhǔn)GB/T52722002，選用LM4型彈性梅花型聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的孔d1=38mm。故取d12=38mm，聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=110mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=45mm，故取L1

25、2=50mm。6.2.2 初選軸承按工作要求，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)資料中，GB/T 297-1994，選取中窄(3) 系列圓錐滾子軸承33108。其尺寸為：DdB=75mm40mm26mm，則L34=26mm，L56=26mm，d34=40mm，d56=40mm；為了使下端軸承定位壓緊，下端面利用臺(tái)階定位，則L67=15mm，d67=48mm，為了使下端軸承定位壓緊，上端面則利用軸承座內(nèi)臺(tái)階定位，則取L45=40mm，又為了方便軸承的安裝，d45=40mm；而為了使上端軸承定位壓緊，利用軸用圓螺母定位，且與L34重合掉2mm，故L34實(shí)際上只有24mm，而取L23=15mm，d23=M40。取安裝

26、整個(gè)磨盤(pán)段d78=24mm，L78=42mm；最底端又是圓螺母鎖緊，故取d89=M24，L89=17mm。總軸長(zhǎng)為：L=50+15+24+40+26+15+42+17= 229mm。6.3 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d12=38mm，由表61（機(jī)械設(shè)計(jì)）查得平鍵截面bh=10mm8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=45mm，配合為，保證軸的直徑尺寸公差為k6。 因?yàn)槎嗵幚脠A螺母定位，所以，軸上L23 ，L89 兩處均開(kāi)有圓螺母止動(dòng)墊圈槽（見(jiàn)圖5）。6.4 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表152（機(jī)械設(shè)計(jì)），取軸端倒角為，各軸肩處的圓角如零件圖（5）所示。圖5 主

27、軸Fig. 5 Spindle6.5 求軸上的載荷磨盤(pán)的作用力：直徑為d=320mm圓周力： 徑向力： 軸上的作用力： 支反力： 彎 矩： 總彎矩： 扭 矩：6.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，以軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表資料查得，因此，故安全。6.7 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險(xiǎn)截面從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面和處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面B上的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑最大，故不必校核。由資料可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈

28、配合的小，因而該軸只需校核截面左右兩側(cè)即可。（2）截面左側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面左側(cè)的彎矩 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：=， =， =。因r/d=2/58=0.034，D/d=60/58=1.03按表經(jīng)插值后查得，；又可得軸的材料敏性系數(shù)為，。故按式可知：；。查可知尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，按式和式 得綜合系數(shù)為：； 又由資料得碳鋼的特性系數(shù)： 于是按式計(jì)算安全系數(shù)得 故可知其安全。 （3）截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面右側(cè)的彎矩 過(guò)盈配合處的,由插值法求出，并取，于是得：，軸按磨削加工，則表面質(zhì)量系數(shù)為

29、：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，按式和式得綜合系數(shù)為：；又由資料得碳鋼的特性系數(shù)：，于是按式計(jì)算安全系數(shù)得Sca= 故可知其安全。7 磨盤(pán)的設(shè)計(jì)根據(jù)條件，磨盤(pán)為高速干磨，即要求磨盤(pán)強(qiáng)度和耐高溫性能較強(qiáng)，且散熱方式相對(duì)較優(yōu)。故選用A即金剛石刀頭，為專磨高強(qiáng)度混凝土磨盤(pán)。磨盤(pán)直徑320mm，金剛石刀頭規(guī)格401010mm,總的刀頭28只，磨盤(pán)平面圖見(jiàn)附件圖紙，實(shí)物圖見(jiàn)圖7。圖6 磨盤(pán)Fig. 6 Grinding wheel 8 滾動(dòng)軸承的選擇和強(qiáng)度校核8.1 初選軸承33108, DdB=75mm40mm26mm；8.2 軸承使用壽命的計(jì)算（，n=1500r/min）軸承：選用33108，Cr=84.

30、8，C0r=110。Fr=，F(xiàn)t=。，；，。Fr1=Fr2=查機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6查得=1.2徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷： 所以由式，查機(jī)械設(shè)計(jì)表13-4可知，故可滿足預(yù)期壽命的要求。9 鍵連接的選擇和校核計(jì)算軸與聯(lián)軸器聯(lián)接鍵bh=10mm8mm,長(zhǎng)度為45。由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，且其材料為鋼，查可知輕微沖擊時(shí)=（100120），取=120，圓頭平鍵工作長(zhǎng)度為，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度為；查得，（機(jī)械設(shè)計(jì)）所以上述鍵為安全的10 結(jié)構(gòu)介紹10.1整體結(jié)構(gòu)介紹（如圖8）圖7 整體結(jié)構(gòu)介紹Fig. 7 Integral structure is introduced 1、卷?yè)P(yáng)機(jī) 2、卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼索 3、導(dǎo)軌 4

31、、轱轆 5、舉升液壓缸 6、磨盤(pán)核心組件 7、定位器 8、液壓站 9、手架 10、箱梁式整體框架本設(shè)備采用箱梁式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將九組磨盤(pán)組件安裝在一張整板上（見(jiàn)圖9），以保證加工的精度。內(nèi)外框架則采用液壓分離、定位器定位的結(jié)構(gòu)，定位器上下結(jié)構(gòu)中加減墊板，實(shí)現(xiàn)磨盤(pán)組的高度調(diào)整，以適應(yīng)不同的加工要求。行走系統(tǒng)則模擬火車的方式，采用雙內(nèi)邊緣火車輪，在預(yù)鋪設(shè)導(dǎo)軌上，由卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引移動(dòng)。 技術(shù)參數(shù)： （1）外形尺寸：長(zhǎng)寬高=6170mm3267mm1145mm； （2）磨削可調(diào)整距離：10mm； （3）額定總功率：7.5kw+97.5kw+2.2kw=77.2kw； （4）重量：總重3.5T，除去行走機(jī)構(gòu)

32、約重2.8T； （5）行走速度：1m/min。10.2 分支機(jī)構(gòu)介紹10.2.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)根據(jù)設(shè)備的重量、磨盤(pán)阻力以及行走機(jī)構(gòu)的要求等綜合考慮，選取某公司的卷?yè)P(yáng)機(jī)JM1。具體技術(shù)參數(shù)以及鋼索要求見(jiàn)圖9。圖8 卷?yè)P(yáng)機(jī)Fig .8 Hoist 10.2.2 導(dǎo)軌的選擇 高速鐵路軌道，按照重量比來(lái)分類，屬于輕型軌道。故查得國(guó)標(biāo)輕軌資料如下：輕 軌 (GB11264-89)表1 輕軌截面尺寸及理論質(zhì)量Table 1 Light rail section size and theoretical quality 型號(hào)kg/m截面尺寸mm理論質(zhì)量kg/m軌高底寬頭寬頭高腰高底高腰厚963.5063.5032

33、.1017.4835.7210.305.908.941269.8569.8538.1019.8537.7012.307.5412.201579.3779.3742.8622.2243.6513.508.3315.202293.6693.6650.8026.9950.0016.6710.7222.3030107.95107.9560.3330.9557.5519.4512.3030.10表2 輕軌用接頭夾板(GB11265-89)Table 2 Light rail use joint splint 型號(hào)kg/m主要尺寸mm孔數(shù)個(gè)理論質(zhì)量kg/塊長(zhǎng)度高度孔徑938543.131440.81124

34、0946.501441.391540953.541842.202251061.732243.803056171.482245.54表3 輕軌用墊板(GB11266-89)Table 3 With clear light 型號(hào)kg/m主要尺寸mm理論質(zhì)量kg/塊長(zhǎng)度寬度151801001.5222001202.2302201302.7從上選出型號(hào)15kg/m的軌道，作為研磨機(jī)軌道，如表標(biāo)記，截面模型如圖10。圖9 導(dǎo)軌Fig .9 Light rail 10.2.3 轱轆的選用與安裝考慮到設(shè)備的總高度，不能采用現(xiàn)成的火車輪，故設(shè)計(jì)成小號(hào)的，詳細(xì)尺寸見(jiàn)附件圖紙。安裝方法采用兩端加軸承、軸承座，整體

35、布局采用4輪式結(jié)構(gòu)。模型見(jiàn)圖11。圖10 轱轆Fig .10 Wheels 10.2.4 定位器因?yàn)橐簤焊撞荒艹惺軓较蜉d荷，所以本設(shè)備工作狀態(tài)是必須靠定位器定位。此次采用的定位方式為平面加多斜面定位方式，力求達(dá)到水平面的高精度定位。豎直光桿則是作為舉升的導(dǎo)軌，防止舉升時(shí)的偏斜。桿長(zhǎng)有限，是為了方便內(nèi)外框架的吊裝拆卸，以方便運(yùn)輸。結(jié)構(gòu)如圖12、13所示。圖11 定位器1Fig .11 Locator 1圖12 定位器2Fig .12 Locator 210.2.5 磨盤(pán)核心組件介紹（如圖14、15）、圖13 主視圖Fig .13 Main view 圖14 剖視圖Fig .14 Ripped o

36、pen view 10.2.6 箱梁式結(jié)構(gòu)介紹梁結(jié)構(gòu)材料采用槽鋼12b型，見(jiàn)圖16。（注：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上此型號(hào)槽鋼h=126mm，但目前市場(chǎng)上此型號(hào)槽鋼h改為120mm）圖15 槽鋼參數(shù)Fig .15 Channel parameters 箱式結(jié)構(gòu)則是在梁的基礎(chǔ)上，焊接板件。本設(shè)備底板采用20mm厚普通中厚板，材料為Q235A；邊板采用10mm厚Q235A鋼板。 本結(jié)構(gòu)采用內(nèi)、外框架分離式，方便運(yùn)輸與維修。內(nèi)框架采用梁加鋼板焊接而成，是為加工工藝考慮。因?yàn)榈装灞容^大，如果是單板加工，加工變形將會(huì)無(wú)法估計(jì)。但是加梁焊接，再進(jìn)行底面的機(jī)加工精銑，則可以達(dá)到要求。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖17。圖16 框架結(jié)構(gòu)Fig

37、 .16 Frame structure10.2.7 液壓系統(tǒng)介紹圖17 液壓系統(tǒng)Fig .17 Hydraulic system 此處的舉升液壓缸僅用作舉升，下降則是靠重力下降。但是四個(gè)液壓缸的同步要求較高，同步誤差不能1mm。10.2.8 設(shè)備整體圖片展示圖18 軸側(cè)視圖Fig .18 Shaft strakes 圖19 俯視、主視、上視三視圖Fig.19 Overlooking、Mainly regards、On visual Three views11 總結(jié) 時(shí)間匆匆流逝，轉(zhuǎn)眼間到了畢業(yè)答辯的時(shí)間，此時(shí)的心情既緊張又興奮，興奮的是幾個(gè)月的辛苦終于到了驗(yàn)收的時(shí)候了。緊張的是不知道畢業(yè)答辯

38、會(huì)是什么樣子，到目前為止，我依舊沒(méi)有太多的把握，只能全力以赴；對(duì)答辯充滿好奇的同時(shí)，我又有那么一點(diǎn)點(diǎn)的興奮，又有那么點(diǎn)退縮；回想幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程還真懷念??！雖說(shuō)是苦了一點(diǎn)，但苦中有甜啊，其中查閱了大量的資料，充實(shí)了自己的知識(shí)，彌補(bǔ)了自己不足。平時(shí)總覺(jué)得自己已經(jīng)懂得很多了，一旦設(shè)計(jì)起來(lái)，才發(fā)現(xiàn)自己其實(shí)還差的遠(yuǎn)，實(shí)踐才是最好的證明。在一個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)到了許多東西，不僅僅是畢業(yè)設(shè)計(jì)中的。也學(xué)到了不少其它的東西。設(shè)計(jì)中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關(guān)資料，老師也給了我很多的指導(dǎo)，在老師的指導(dǎo)下改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為了一個(gè)問(wèn)題苦苦思索，為一個(gè)問(wèn)題的圓滿解決而高興，其中的困惑、苦惱、興奮激動(dòng)只有

39、自己知道。或許開(kāi)始的時(shí)候還有一些膽怯，但當(dāng)一切將要結(jié)束時(shí)又有一絲懷念。我明白了不去試過(guò)，怎知道路的艱辛快樂(lè)?！芭笥选保覍?duì)自己說(shuō)，“加油??！黑暗將被黎明所沖破。我們已經(jīng)到了沖刺的時(shí)候了?！奔佑?，加油，再加油！為了我們這四年的成果，為了我們這一個(gè)月來(lái)的設(shè)計(jì)，再加一把勁，將勝利的果實(shí)盡最大可能全部收獲。時(shí)鐘一天天的過(guò)去，答辯的日子一天天的來(lái)臨，想著自己即將畢業(yè)，又將踏入新而陌生的社會(huì)，我絲毫不敢有半點(diǎn)怠慢，奮力拼搏是我向預(yù)定目標(biāo)不斷追求的體現(xiàn)。通過(guò)這大學(xué)四年中不算太長(zhǎng)時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的明白了這樣一個(gè)道理：沒(méi)有我們不懂的東西，只是我們尚未去了解。總結(jié)一個(gè)多月來(lái)的設(shè)計(jì)，體會(huì)如下：首先，任何工作都

40、的與人打交道，畢業(yè)設(shè)計(jì)也不例外，這就需要我們充分的利用好彼此的力量，充分的協(xié)作，針對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，站在不同的角度分析問(wèn)題，匯結(jié)大家的意見(jiàn)，最終達(dá)成一致，發(fā)揮了團(tuán)隊(duì)精神。其次，對(duì)待任何工作，責(zé)任心是必要的；這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的體會(huì)，我收獲至深。然更重要的是，在責(zé)任心的驅(qū)使下，又該采用何種方法完成，采用何種方法更省時(shí)省力，解決問(wèn)題的方案很多，永遠(yuǎn)堅(jiān)信“方法總比困難多”，我想首先分析任務(wù)本身，就拿畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，課題有了，關(guān)鍵是何處著手。何時(shí)何地查找相關(guān)資料等等，尋找突破口充分的解決好問(wèn)題。再次，遇到不懂的問(wèn)題，及時(shí)請(qǐng)教老師，抓緊設(shè)計(jì)的每分每秒，需要調(diào)整和改變的地方及時(shí)做出改動(dòng)，而不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。第四，時(shí)刻保持奮進(jìn)的頭腦，不斷接受新事物，挑戰(zhàn)新的問(wèn)題。千萬(wàn)記住秒針不停的劃圈，我們的思想也應(yīng)不斷的修