50t電動平車設(shè)計說明書畢設(shè)論文論文

PAGE重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目50T電動平車設(shè)計學(xué)院機械與動力工程學(xué)院專業(yè)班級機械設(shè)計制造及其自動化2008級-4班2012年5注意事項1.設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的設(shè)計（研究）工作及取得的成果，設(shè)計（論文）中引用他（她）人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設(shè)計（研究）所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計（論文）作者（簽字）：年月日重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計摘要PAGEI摘要電動平車平車是一種電動有軌廠內(nèi)運輸車輛，用于車間內(nèi)產(chǎn)品的過跨運輸。它具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、容易維護、承載能力大、污染小等特點。廣泛用于機械制造和冶金企業(yè)的生產(chǎn)車間，作為車間內(nèi)部運輸重物過跨之用。本文即在廣泛閱讀文獻的基礎(chǔ)上，從生產(chǎn)實際出發(fā)，進行電動平車樣機的設(shè)計。在本次的設(shè)計過程中，針對電動平車這一設(shè)計任務(wù)，進行了電動平車車架的設(shè)計、車輪的選用、傳動系統(tǒng)的設(shè)計、行走機構(gòu)的設(shè)計、電纜卷筒的選用等工作。在整個設(shè)計過程中，有三個設(shè)計重點。第一：車輪的選用。車輪雖是標件，但車輪的選用是進行后面設(shè)計工作的基礎(chǔ)，所以首先應(yīng)確定出車輪的相關(guān)參數(shù)，尤其是車輪的直徑。第二：傳動系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計過程中，共提出了兩種傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案，并利用三維建模對兩種傳動方案進行了比較，最終根據(jù)安裝的合理性選擇了第二種傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案。第三：行走機構(gòu)的設(shè)計。在這塊的設(shè)計中，進行了主動輪軸和從動輪軸的設(shè)計工作，同時對主動輪軸進行了校核工作。為進一步檢驗主動輪軸的強度是否符合要求，利用對主動輪軸進行了有限元分析。關(guān)鍵詞：電動平車車架傳動系統(tǒng)行走機構(gòu)重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計ABSTRACTPAGEIIABSTRACTElectricflatcarisanelectrictransportvehicleinrailfactory,usedintheworkshopoftheproductsacrossthetransportation.Itissimpleinstructure,easytouse,easytomaintain,carryingcapacity,lowpollutionetc.Itiswidelyusedinmechanicalmanufacturingandmetallurgicalenterpriseoftheproductionworkshop,asworkshopinternaltransportheavywithacross.Thisarticleisunderthewidelyreadandresearch,andonthebasisofproductionpracticefromthescenetofinishthe50Telectricflatcarprototypedesign.Inthedesignprocess,aimattheelectricflatcartasktofinishthedesignoftheelectricflatcar,suchasitswheelframe,theframeoftransmissionsystem,thewheelsystem,thechoiceofthecabledrum.Therearethreepointsincludeinthedesignprocess.First:theselectionofthewheel.Thewheelisthebid,buttheselectionofthewheelisthebasisofdesignworkbehind,sofirstshoulddeterminetherelatedparametersofthewheels,especiallythediameterofthewheel.Thesecond:transmissionsystemdesign.Inthedesignprocess,therearetwotransmissiondesignschemeofthesystem,andcomparedthetwotransmissionschemesbyusing3dmodeling,andaccordingtoinstallation,wechosethesecond.Third:thedesignofthewalkinstitutions.Inthisdesign,wewilldotheactivewheelanddrivenaxledesignwork,atthesametimecheckoutthestiffnessoftheactivewheel.Tofurthertestthestrengthoftheactivewheelwhethermeettherequirementsofactivewheelofafiniteelementanalysis.Keywords:electricflatcar;frame;thetransmissionsystem;thewalkinstitutions重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計目錄目錄摘要 IABSTRACT II1引言 11.1電動平車的相關(guān)概念 11.2電動平車的分類 11.3電動平車的主要技術(shù)參數(shù) 22電動平車的總體設(shè)計 33電動平車車輪的選用 53.1車輪的材料選用 53.2車輪的結(jié)構(gòu)選用 53.3車輪的直徑選用 64電動平車傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 74.1電動機的選用 74.1.1電動機的類型選用 74.1.2電動機的功率選用 74.1.3電動機的轉(zhuǎn)速選用 84.1.4電動機的型號選用 84.2計算總傳動比和分配各級傳動比 94.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 94.3.1各軸轉(zhuǎn)速 94.3.2各軸功率 104.3.3各軸轉(zhuǎn)矩 104.3.4運動和動力參數(shù)列表 104.4帶傳動設(shè)計 104.4.1已知條件 104.4.2設(shè)計步驟和方法 104.4.3帶輪的輪槽 124.4.4判斷帶輪的結(jié)構(gòu)形式 134.4.5選擇帶輪處的周向定位零件 154.5減速器的計算與選用 154.6制動器的計算與選用 164.6.1制動器的類型選用 164.6.2制動器的型號選用 164.7傳動齒輪的計算 164.7.1已知條件 174.7.2設(shè)計步驟和方法 175行走機構(gòu)的設(shè)計 225.1主動輪軸的設(shè)計 225.1.1確定主動輪軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計 225.1.2主動輪軸的校核 235.2從動輪軸的設(shè)計 266電動平車車架的設(shè)計 286.1車架的材料選用 286.2車架的結(jié)構(gòu)選用 287電纜卷筒的選用 308三維建模 329電動平車主動輪軸的有限元分析 359.1有限元法的概念 359.2有限元法的計算過程 359.2.1問題和求解域的確定 359.2.2域的離散化的求解 359.2.3狀態(tài)變量以及控制方法的確定 359.2.4單元推導(dǎo) 359.2.5總裝求解 359.2.6聯(lián)立方程組的求解以及結(jié)果分析 359.3有限元的優(yōu)勢 369.4主動輪軸有限元分析的前處理 369.4.1三維建模即簡化 369.4.2單元選擇與網(wǎng)格劃分 379.4.3模型加載和邊界條件 379.5有限元分析結(jié)果 389.6結(jié)果分析 3910結(jié)論 40參考文獻 41致謝 42重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計1引言PAGE371引言在現(xiàn)代廠房，車庫內(nèi)貨物轉(zhuǎn)運過程中，電動平車以其裝卸方便、承載能力強、易于操作而充當著重要的角色。此種車輛具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、承載能力大、不怕臟、維護容易、使用壽命長等特點。同時，因具有堅固耐用、經(jīng)濟實用和容易清理等諸多優(yōu)點，成為企業(yè)廠房內(nèi)部短距離定點頻繁運載重物的首選運輸工具。1.1電動平車的相關(guān)概念電動平車，又稱平車、電動平板車、過跨車、臺車、地爬車等，是一種廠內(nèi)有軌電動運輸車輛，一般情況下是臺面平整無廂蓋，特殊情況下是臺面非平面但無廂蓋，車體無方向盤只能依靠軌道前進、后退和轉(zhuǎn)彎；其次它是使用電力進行驅(qū)動的車輛，在減速電機的驅(qū)動下自動運行；再次它是一種軌道型運輸車輛，為保證平車的正常行駛，需要在地面上鋪設(shè)軌道，軌道一般采用工字型面接觸道軌。1.2電動平車的分類電動平車可分為以下三大類：低壓軌道供電式電動平車、卷筒供電式電動平車和蓄電池供電時電動平車。低壓軌道供電式電動平車，運行軌道兼作導(dǎo)電軌，滑觸線連接軌道進行供電。地面降壓變壓器控制柜將單相或三相交流電壓降至單相或三相電壓，經(jīng)與軌道相接觸的滑觸線饋送給平車，再經(jīng)車載升壓變壓器控制柜將單向或三向電壓升為單相或三相交流電。給平車用單相電容電機或三相起重冶金用電機提供電力。由于此車不用電纜，故安全可靠、不怕臟、不怕燙，不妨礙交叉運輸，易實現(xiàn)遙控和自動化，給廠區(qū)的運輸布置以很大的方便。但平常軌道施工要求較高，須保證軌道絕緣，超過一定的運行距離后軌道應(yīng)加銅排補償線。運行距離較長時必須增加降壓變壓器個數(shù)。由于軌道供電式電動平車啟動時流經(jīng)軌道的啟動電流非常大，可達，此時在軌道的末端存在很大的電壓降，造成單相電容電機啟動困難，故在最大載重噸位為以下時，低壓軌道供電式電動平車使用單相低壓軌道供電，使用單向電容電機。最大載重噸為以上時，采用低壓軌道供電，使用起重冶金用電機。卷筒供電式電動平車，直接以電纜卷筒供給交流電。電纜卷筒為磁滯耦合式，確保電纜受力均勻且不易拉壞。交流電給電動平車上的起重冶金用電機提供電力，電機拖動平車運行。平車運行時電纜卷筒自動將電纜卷起或放出，受卷線筒供電長度影響，一般平車的最大運行距離小于。蓄電池供電式電動平車，以蓄電池供電。蓄電池給直流牽引電機提供電力，直流電機拖動電動平車運行。與交流電機相比，直流電機具有不易燒損，起動力矩大，過載能力強的優(yōu)點。和低壓軌道供電式電動平車、卷筒供電式電動平車相比，它具有更大的機動性靈活性和安全性能，且運行距離不受限制，對軌道無絕緣要求，因此施工方便費用低廉。1.3電動平車的主要技術(shù)參數(shù)軌道電動平車的主要技術(shù)參數(shù)有七項：供電方式、載重噸位、臺面尺寸、臺面高度、軌道長度、軌道間距、操作方式，其中最主要的技術(shù)參數(shù)為供電方式和載重噸位，軌道電動平車一供電方式確定其型號，一載重噸位確定其規(guī)格。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計2電動平車的總體設(shè)計2電動平車的總體設(shè)計平車主要由電氣控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、導(dǎo)電系統(tǒng)、車體和車輪組組成。平車的電控系統(tǒng)主要包括：配套變壓器、回轉(zhuǎn)警示燈、限位開關(guān)裝置等。在本設(shè)計過程中，由于專業(yè)的限定，主要進行了傳動裝置、車體和車輪的設(shè)計及導(dǎo)電系統(tǒng)的選用工作。而對于電氣系統(tǒng)設(shè)計工作，可由機電專業(yè)方向的同學(xué)來完成。平車的傳動裝置由減速器、帶輪、電機、制動輪、制動器組成，用于驅(qū)動平車行走。在本次設(shè)計中共設(shè)計了兩種傳動系統(tǒng)方案，分別如圖2.1和圖2.2所示。通過對安裝合理性的對比后，選用了第二種傳動方案。傳動裝置放置在平車下部的一側(cè)，為了方便對平車的傳動裝置進行檢修，臺面設(shè)置檢視孔。平車的車體為鋼結(jié)構(gòu)，臺面平鋪鋼板，焊接的車架。車架由型鋼——工字鋼和鋼板焊接而成。而平車的供電系統(tǒng)，則直接以電纜卷筒供給交流電。電纜卷筒為磁滯耦合式，確保電纜受力均勻且不易拉壞。圖2.1傳動方案11—制動器；2—電機；3—帶傳動；4—減速器；5—聯(lián)軸器；6—車輪

、圖2.2傳動方案21—制動器；2—電機；3—帶傳動；4—減速器；5—齒輪；6—車輪重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3電動平車車輪的選用3電動平車車輪的選用車輪是起重機的行走部件，用來支承整電動平車重量并使其行走的裝置，可分為有軌運行和無軌運行的車輪，本處采用的是有軌運行車輪。3.1車輪的材料選用車輪的材料應(yīng)根據(jù)驅(qū)動方式和起重的工作級別等因素來確定。對機械驅(qū)動而且速度大于時，中級及中級以上的工作類型，建議采用不低于的鑄鋼，并進行表面淬火（火焰淬火或高頻淬火），硬度不低于，淬火深度不小于，這有助于提高車輪表面的耐磨度和壽命。對人力驅(qū)動或機械驅(qū)動輕級工作類型，速度小于時，可采用鑄鐵車輪，表面硬度為。在本設(shè)計中，由任務(wù)書和傳動方案的擬定及查閱《起重機械設(shè)計手冊》知，電動平車的驅(qū)動方式為機械驅(qū)動，工作級別為中級，運行速度為，綜合這幾大因素，選定車輪材料為的鑄鋼，并進行表面淬火，淬火要求表面硬度，淬火深度不少于（距離踏面深處硬度不小于）。3.2車輪的結(jié)構(gòu)選用車輪按輪緣形式可分為雙緣的、單緣的和無緣的三種。通常情況下，大車車輪采用雙輪緣，小車車輪多采用單輪緣。輪緣的作用是導(dǎo)向和防止脫軌。車輪的踏面可做成圓柱形、圓錐形和鼓形三種，大多數(shù)起重機采用前兩種。由設(shè)計任務(wù)書知，車輪組運行要求不是很高,而且為了降低電動平車制造成本,所以采用單輪緣式小車車輪,代號為。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3.1所示。圖3.1單緣車輪3.3車輪的直徑選用車輪的大小主要根據(jù)輪壓來決定，輪壓增加直徑變大，但過大，則設(shè)備費用增大，同時車輪轉(zhuǎn)速變低使傳動機構(gòu)復(fù)雜。因此，當車輪直徑不能再增大時，常用增加車輪數(shù)目來使車輪的輪壓降低。為了使各輪輪壓平均分布，在車輪數(shù)目超過四個時，須采用鉸鏈均衡架裝置。初步將車輪的數(shù)目設(shè)計為，電動平車自重為，則由上所述，根據(jù)設(shè)計要求和載重量知最大輪壓為：（3.1）通過查閱[8]表6-1及表6-2，選踏面為圓柱形的單緣車輪，選定，數(shù)目為。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計4電動平車傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算4電動平車傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算如上所述，選擇第二種傳動方案。傳動方案的簡圖如圖4.1所示。圖4.1傳動方案1—制動器；2—電機；3—帶傳動；4—減速器；5—齒輪；6—車輪設(shè)計參數(shù)：1．運輸重量：2．軌距：3．行走速度：,行走距離：4.臺面尺寸：4.1電動機的選用4.1.1電動機的類型選用冶金及起重用三相異步電動機是用于驅(qū)動各種型式的起重機械和冶金設(shè)備中的輔助機械的專用系列產(chǎn)品。它具有較大的過載能力和較高的機械強度，特別適用于短時或斷續(xù)周期運行、頻繁啟動和制動、有時過負荷及有顯著地振動與沖擊的設(shè)備。系列為繞線轉(zhuǎn)子電動機，系列為籠型轉(zhuǎn)子電動機。冶金及起重用電動機大多采用繞線轉(zhuǎn)子，但對于以下電動機以及在啟動不是很頻繁而電網(wǎng)容量又許可滿壓啟動的場所，也可采用籠式轉(zhuǎn)子。所以選擇、系列冶金及起重用三相異步電動機4.1.2電動機的功率選用電動機的功率用額定功率表示，所選電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作機所需的電動機輸出功率。功率小于工作要求則不能保證工作機正常工作，或使電動機長期過載，發(fā)熱大而過早損壞；功率過大，則增加成本，且由于電動機不能滿載運行，功率因素和效率較低，能量不能充分利用而造成浪費。工作機所需電動機輸出功率應(yīng)根據(jù)工作機所需功率和中間傳動裝置的效率等確定。工作機所需功率為：（4.1）式中：——安全系數(shù)，其值為；——摩擦系數(shù)，其值為；——平車的載重量，其值為；——平車自重，其值為；——行走速度，其值為；——重力加速度（），其值為。工作機所需電動機輸出功率為：（4.2）式中：——帶傳動效率；——滾動軸承效率；——齒輪傳動效率。查[2]表1-7的、、。查[2]表12-7選擇電動機額定功率為。4.1.3電動機的轉(zhuǎn)速選用具有相同額定功率的同類電動機有幾種不同的同步轉(zhuǎn)速。低轉(zhuǎn)速電動機級數(shù)多，外輪廓尺寸較大，質(zhì)量較重，價格較高，但可使總傳動比及傳動裝置的尺寸減少，高轉(zhuǎn)速電動機則相反，應(yīng)綜合考慮各種因素選取適當?shù)碾妱訖C轉(zhuǎn)速。根據(jù)負荷的不同性質(zhì)，電動機常用的工作制分為S2(短時工作制)、S3(斷續(xù)周期工作制)、S4（包括啟動的斷續(xù)周期性工作制）、S5(包括電制動的斷續(xù)周期工作制)四種。電動機的額定工作制為S3，每一工作周期為，即相當于等效啟動6次/h。電動機的基準負載持續(xù)率為，工作時間/一個工作周期：工作時間包括起動和制動時間。如前所述，選擇電動機為S3(斷周期)工作制（即6h/次），電動機的基準負載持續(xù)率的轉(zhuǎn)速，其值為。4.1.4電動機的型號選用根據(jù)電動機額定功率和轉(zhuǎn)速，由[2]表12-7確定電動機型號為：。4.2計算總傳動比和分配各級傳動比總傳動比為，帶傳動的傳動比為，高速級齒輪傳動的傳動比為，低速級齒輪傳動的傳動比為。根據(jù)如前所述的在已知總傳動比要求時，合理選擇和分配各級傳動機構(gòu)的傳動比應(yīng)考慮以下幾點計算傳動比。車輪的轉(zhuǎn)速：（4.3）式中：——車輪直徑，其值為；——行走速度，其值為。總傳動比：，（4.4）取帶傳動的傳動比，（4.5）則減速器低速級傳動比（4.6）減速器高速級傳動比；取。式中：——電動機滿載轉(zhuǎn)速，其值為；——車輪轉(zhuǎn)速，其值為。4.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)機械傳動裝置的運動和動力參數(shù)主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，它是設(shè)計計算傳動件的重要依據(jù)。為進行傳動件的設(shè)計計算，需先計算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。一般按電動機至工作機之間運動傳遞的路線推算各軸的運動和動力參數(shù)。4.3.1各軸轉(zhuǎn)速=1\*GB3①Ⅰ軸：=；（4.7）=2\*GB3②Ⅱ軸：=；（4.8）=3\*GB3③Ⅲ軸：=。（4.9）4.3.2各軸功率=1\*GB3①Ⅰ軸：；（4.10）=2\*GB3②Ⅱ軸：；（4.11）=3\*GB3③Ⅲ軸：。（4.12）4.3.3=1\*GB3①Ⅰ軸：=；（4.13）=2\*GB3②Ⅱ軸=；（4.14）=3\*GB3③Ⅲ軸=。（4.15）4.3.4表4.1運動和動力參數(shù)列表軸名運動和動力參數(shù)轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸382.3518.20454.58Ⅱ軸72.2817.122261.98Ⅲ軸19.1216.278126.494.4帶傳動設(shè)計4.4.1已知條件工作機實際需要的電動機輸出功率，小帶輪轉(zhuǎn)速為電動機的滿載轉(zhuǎn)速，傳動比為，每天工作小時，載荷變動大，重載啟動。4.4.2設(shè)計步驟和方法=1\*GB3①確定計算功率計算功率是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的（4.16）式中：——計算功率，；——工作情況系數(shù)，見[1]表8-7；——所需傳遞的額定功率，；則。（4.17）=2\*GB3②選擇V帶的類型由[1]查表8-7可得工作情況系數(shù)。根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，由[1]P157圖8-11選取V帶的類型為普通C帶。=3\*GB3③確定帶輪的基準直徑并驗算帶速1）初選小帶輪的基準直徑。根據(jù)V帶的帶型，參考查[1]圖8-6和[1]表8-8確定小帶輪的基準直徑。2）驗算帶速參考查[1]，按式（8-13）計算帶的速度。帶速不宜過低或過高，一般應(yīng)使,最高不超過30m/s。驗算帶的速度（4.18）滿足要求，故此帶速合適。=4\*GB3④計算大帶輪的基準直徑由計算大帶輪的基準直徑。（4.19）=5\*GB3⑤驗算傳動比實際傳動比（4.20）誤差，符合要求=6\*GB3⑥確定中心距，并選擇V帶的基準長度。1)根據(jù)帶傳動總體尺寸的限制條件或要求的中心距，結(jié)合式[1]（8-20）初定中心距。故有即代入數(shù)據(jù)得，現(xiàn)取初定中心距0=410mm2)計算相應(yīng)的帶長 由[1]式（8-22）有（4.21）由帶的基準長度系列見[1]表8-2，選定帶的基準長度。3)計算中心距a及其變動范圍傳動的實際中心距近似為，（4.22）取整為；（4.23）。（4.24）=7\*GB3⑦驗算小帶輪上的包角由[1]式8-7可知，小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角。又由[1]式8-6可知，小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力。因此，打滑只可能在小帶輪上發(fā)生。為了提高帶傳動的工作能力，應(yīng)使由此知（4.25）=8\*GB3⑧確定帶的根數(shù)（4.26）為了使各根V帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)少于5根。否則，應(yīng)選擇橫截面積較大的帶型，以減少帶的根數(shù)。查表8-4a（見[1]）由插值法得；查表8-4b（見[1]）由插值法得；查表8-5（見[1]）由插值法得；查表8-2（見[1]）有。于是得：（4.27）取z=5根=9\*GB3⑨計算單根V帶的初拉力由式（8-26）（見[1]），并計入離心力和包角的影響，可得單根V帶所需的最小初拉力為（4.28）由[1]表8-3查的，（4.29）故有。（4.30）4.4.3帶輪的輪槽帶輪的輪槽與所選用的帶的型號相對應(yīng)。由前面的內(nèi)容知，選用的為帶型為B型帶。輪槽的界面形狀如圖5.2所示：圖4.2輪槽的界面形狀輪槽的截面尺寸：表4.2輪槽的界面尺寸槽型與相對應(yīng)的?。?；；；；，與相對應(yīng)的為；，與相對應(yīng)的為。4.4.4判斷帶輪的結(jié)構(gòu)形式V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)。當帶輪（為安裝帶輪的軸的直徑，）時，可采用實心式；當時，可采用腹板式；當，同時時，可采用孔板式；當時，可采用輪輻式。=1\*GB3①判斷大帶輪的結(jié)構(gòu)形式安裝大帶輪的軸徑，大帶輪的基準直徑。很明顯，，且，故大帶輪采用輪輻式。其結(jié)構(gòu)形式如圖5.3所示。尺寸計算如下：，取。（4.31）（4.32）（4.33），取。（4.34），即。（4.35）。（4.36）。（4.37）（4.38）圖4.3大帶輪結(jié)構(gòu)形式=2\*GB3②判斷小帶輪的結(jié)構(gòu)形式安裝小帶輪的軸徑，小帶輪的基準直徑。很明顯，，且，故小帶輪采用腹板式。其結(jié)構(gòu)形式如圖5.4所示。圖4.4小帶輪的結(jié)構(gòu)形式尺寸計算如下：，取。（4.39）。（4.40）。（4.41），（4.42）取。，取。（4.43）4.4.5選擇帶輪處的周向定位零件=1\*GB3①大帶輪處的鍵的選擇由，查得鍵的長度,（4.44）按鍵的長度系列取即選鍵=2\*GB3②小帶輪帶輪處的鍵的選擇由，查得鍵的長度,（4.45）按鍵的長度系列取即選鍵4.5減速器的計算與選用由前面的計算知減速器總的傳動比為，查閱機械設(shè)計手冊中的《減（變）速器、電機與電器》后知道，可以選用ZLY型標準減速器。減速器的承載能力受機械強度和熱平衡許用功率兩方面的限制。因此選用減速器必須經(jīng)過以下兩個步驟。=1\*GB3①選用減速器的公稱輸入功率應(yīng)滿足查《減（變）速器、電機與電器》表15-2-8、表15-2-9、表15-2-10分別得工況系數(shù)，啟動系數(shù)，可靠度系數(shù)。由前面的計算結(jié)果知，負載功率，綜上有減速器的機械強度計算功率。（4.46）由計算結(jié)果選用ZLY180-20-II，其公稱輸入功率，滿足要求。=2\*GB3②校核熱平衡許用功率，應(yīng)滿足。由表15-2-11~表15-2-13分別得環(huán)境溫度系數(shù)、載荷率系數(shù)、公稱功率利用系數(shù)。綜上有減速器的熱平衡功率，減速器ZLY180-20-II的，很明顯。因此可以選定ZLY180-20-II減速器。4.6制動器的計算與選用4.6.1制動器的類型選用制動器類型的選擇應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件來選定。選擇時應(yīng)考慮以下幾點：1）需要應(yīng)用的機器或機構(gòu)的工作性質(zhì)和工作條件。例如對于起重機的起升和變幅機構(gòu)都必須采用常閉式制動器。而對于水平運行的車輛及起重機械的運行和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)等，為了控制動轉(zhuǎn)矩的大小以便準確停車，則多采用常開式制動器。2）應(yīng)充分注意制動器的任務(wù)。例如支持物品的制動器的制動轉(zhuǎn)矩必須有足夠的裕度，即應(yīng)保證一定的安全系數(shù)。對于安全性有高度要求的機構(gòu)，需裝設(shè)雙重制動器，如運行融化金屬或易燃、爆炸物品的起升機構(gòu)，規(guī)定必須裝設(shè)兩個制動器，其中每一個制動器都應(yīng)能單獨安全地支持鐵水包等運送物品，而不致墜落。3）應(yīng)考慮應(yīng)用的場所。例如安裝制動器的地點有足夠的空間時，則可選用外抱塊式制動器，空間受限制處，則可采用內(nèi)蹄式、帶式或盤式制動器。根據(jù)對各類常用制動器的性能特點及應(yīng)用說明的比較，選定制動器的類型為：外抱塊式制動器中的YW系列電力液壓塊式制動器，4.6.2制動器的型號選用制動轉(zhuǎn)矩：（4.47）根據(jù)制動轉(zhuǎn)矩的大小，選定制動器的型號為，與其對應(yīng)的推動器型號為：。制動器的主要尺寸如下：表4.3制動器的主要尺寸制動器規(guī)格額定退距額定制動轉(zhuǎn)矩基本尺寸123200-22010160200250250190180651810170133901002001502005705001204.7傳動齒輪的計算4.7.1已知條件斜齒圓柱齒輪傳動，輸入功率為，小齒輪轉(zhuǎn)速為，傳動比為，由電動機驅(qū)動，工作壽命為年，每年工作天，每天工作小時，中等沖擊，單向運轉(zhuǎn)。4.7.2=1\*GB3①選定齒輪材料、精度等級及齒數(shù)1）根據(jù)工作要求選用直齒圓柱齒輪傳動。2）精度等級選用級精度。3）材料選擇：由[1]表10-1選擇小齒輪材料選用鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為。大齒輪也選用鋼(調(diào)質(zhì))，齒面硬度為,二者材料硬度差為。4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。=2\*GB3②按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行計算，即（4.48）1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值a.試選載荷系數(shù)b.計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：c.由[1]表10-7選取齒寬系數(shù)d.由[1]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)e.由[1]圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限f.由式[1]10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（4.49）（4.50）g.由[1]圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù),h.計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效率為1%，安全系數(shù)S=1.由式（10-12）得：（4.51）（4.52）（4.53）2）計算a.試計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值（4.54）b.計算圓周速率（4.55）c.計算齒寬（4.56）d.計算齒寬與齒高之比模數(shù)（4.57）齒高（4.58）（4.59）e.計算載荷系數(shù)根據(jù)，級精度，由[1]圖10-8查得動載荷系數(shù)直齒輪由[1]表10-2查得使用系數(shù)由[1]表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時由，查[1]圖10-13得故載荷系數(shù)（4.60）f.按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑.由[1]式（10-10a）得（4.61）f.計算模數(shù)（4.62）=3\*GB3③按齒根彎曲強度計算由[1]式（10-5）得彎曲強度的設(shè)計公式為（4.63）1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值a.由[1]圖10-2c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限b.由[1]圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),c.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù),由[1]式（10-12）得（4.64）（4.65）d.計算載荷系數(shù)（4.67）e.査取齒形系數(shù)由[1]表10-5查得，f.査取應(yīng)力糾正系數(shù)由[1]表10-5查得，g.計算大、小齒輪的并加以比較（4.68）（4.69）大齒輪的數(shù)值大2)設(shè)計計算（4.70）對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強度算得的模數(shù)并就近圓整為標準值，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)（4.71）取大齒輪齒數(shù)取這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。=4\*GB3④幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑（4.72）（4.73）2）計算齒輪寬度（4.74）取，3）齒頂圓直徑：（4.75）（4.76）4）齒根圓直徑：（4.78）（4.79）=5\*GB3⑤幾何尺寸列表表4.4幾何尺寸列表=6\*GB3⑥判斷齒輪的結(jié)構(gòu)形式1）判斷小齒輪的結(jié)構(gòu)形式小齒輪的齒頂圓直徑，由[1]齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)論知，高速級的小齒輪應(yīng)采用腹板式結(jié)構(gòu)又，為軸徑，其值為。，兩個取，。，取（4.80）（4.81）取。2）判斷大齒輪的結(jié)構(gòu)形式大齒輪的齒頂圓直徑，由[1]齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)論知，高速級的大齒輪應(yīng)采用腹板式結(jié)構(gòu)。又，為軸徑，。，（4.82）取，。，取（4.83）（4.84）取。=7\*GB3⑦齒輪的周向定位1）小齒輪的周向定位由，查得鍵的長度,按鍵的長度系列取即選鍵2）大齒輪的周向定位由，查得鍵的長度,按鍵的長度系列取即選鍵。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計5行走機構(gòu)的設(shè)計5行走機構(gòu)的設(shè)計電動平車的運行機構(gòu)主要由車輪軸和車輪組成，軸上還安裝有軸承、軸套、鍵等零件。車輪的選用在前面一進行了相關(guān)的說明，在本章中著重介紹車輪軸的設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計需定出軸的合理外形和全部尺寸.主要考慮以下因素:軸的加工工藝,加工工藝軸上安裝的零件的類型,尺寸,數(shù)量以及和軸連接的方法;載荷的性質(zhì),大小,方向及分布情況軸的加工工藝等.設(shè)計時,必須針對不同情況進行具體分析.但必須滿足:軸應(yīng)具有良好的制造工藝性;軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置;軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整等。5.1主動輪軸的設(shè)計5.1.1確定主動輪軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計已知條件:軸的輸入功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩主動輪軸上安裝有主動輪組和大齒輪，及用于與車架連接的支座。與支座的連接為軸承連接,軸與主動輪組以及大齒輪的連接為鍵連接,且大齒輪和軸承都需要在軸向設(shè)置定位軸肩.輪組跨距為1435mm,車架寬度為2000mm.考慮到以上因素,設(shè)計主動輪軸結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。圖5.1主動輪軸主動輪軸上段和段裝圓錐滾子軸承和軸套，根據(jù)輪徑選用的軸承的型號為；軸與滾動軸承配合為過渡配合,此處選軸的直徑尺寸公差為m6；段和段裝主動輪組，車輪和軸的配合為間隙很小的配合,采用H7/h6配合；段裝大齒輪；裝彈性擋圈；段裝軸套和軸承，軸承型號為；段裝大齒輪。此外，為了使軸與車架安裝合理,故需約束軸的總長為1940mm。軸承各段的直徑值和長度如圖6.1所示。軸上零件的周向定位和運動及動力的傳遞。段、段和段采用圓頭平鍵連接,根據(jù)段、段直徑由[2]表4-1查得平鍵截面，鍵長。大齒輪的周向定位和動力傳遞也是通過平鍵實現(xiàn)的,采用圓頭鍵連接,同樣根據(jù)此段軸徑由[2]表4-1查得平鍵截面，鍵長。大齒輪的軸承用的周向采用彈性擋圈緊固。在軸的端頭處加工2×45°的倒角。5.1.2主動輪軸的校核按初步校核軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，由[1]表15-3取。于是得。由前面的設(shè)計過程知，主動輪軸的。故主動輪軸的直徑設(shè)計已經(jīng)滿足了最小直徑的設(shè)計要求?，F(xiàn)在對主動輪軸進行精確校核。做出軸的計算簡圖如下：L5LL5L4FNH1F1FNV1L3L2L1DCBAEFNV1FNH1圖5.2主動輪軸的計算簡圖=2\*GB3②進行數(shù)值計算查滾表2.6.19知軸承32224的支撐點位置，軸承32928的支撐點位置。圓周力：（5.1）徑向力：（5.2）軸向力：（5.3）車輪力：（5.4）車輪對軸的支承力與車輪力相同。；；；；。=3\*GB3③水平面內(nèi)受力分析如下：FNH1FFNH1FEBCDAL2L3L4L5圖5.3水平面內(nèi)受力情況由豎直方向力平衡得（5.5）由有（5.6）（5.7）聯(lián)立式子（6.5）（6.6）(6.7)有,，則（5.8）（5.9）（5.10）=4\*GB3④垂直面內(nèi)受力分析如下：FFNV2FNV1FEBCDAL2L3L4L5圖5.4垂直面內(nèi)的受力情況由豎直方向力平衡得（5.11）由有（5.12）聯(lián)立式子（6.11）（6.12）有,,則（5.13）（5.14）（5.15）=5\*GB3⑤總彎矩（5.16）（5.18）=6\*GB3⑥計算扭矩（5.19）則=7\*GB3⑦根據(jù)計算結(jié)果畫出水平面彎矩MH的彎矩圖和鉛垂面彎矩MV的彎矩圖水平面的彎矩圖以及扭矩圖如下：3895205.12N3895205.12N?m1215809.52N?m2679431.63N?mBCDEFA圖5.5水平面彎矩圖256499.67N256499.67N?m12473379.86N?m848786.31N?mBCDEFA圖5.6垂直面彎矩圖CC_8126490N?mm圖5.7扭矩圖=8\*GB3⑧判斷危險截面由計算知，截面D是危險截面，=9\*GB3⑨按彎扭合成強度校核軸的強度。進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面D）的強度，其中扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，且為對稱循環(huán)變應(yīng)力，由[1]P373知折合系數(shù)，軸的計算應(yīng)力（5.20）查[1]表有.因此，故安全。5.2從動輪軸的設(shè)計從動輪軸上安裝有從動論組,還有用于與車架連接的支座。軸與從動輪組以鍵為連接,與支座的連接為軸承連接,且軸承需要在軸向設(shè)置定位軸肩。輪組跨距為，車架寬度為?？紤]到以上因素,設(shè)計從動輪軸結(jié)構(gòu)如圖2.12所示。圖5.8從動輪軸從動輪軸上段和段裝圓錐滾子軸承和軸套，選用的軸承型號為；軸與滾動軸承配合為過渡配合,此處選軸的直徑尺寸公差為m6；段和段裝從動輪組，車輪和軸的配合為間隙很小的配合,采用H7/h6配合；此外，為了使軸與車架安裝合理,故需約束軸的總長為1940mm。軸承各段的直徑值和長度如圖所示。段和段的鍵的選用同主動輪軸。從動輪軸的結(jié)構(gòu)與主動輪軸相似,但由于不受轉(zhuǎn)矩和齒輪壓軸力,只受自身載重和自重載荷,且由前面主動輪軸的校核可知從動輪軸強度條件肯定滿足,故不需再校核其強度。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計6電動平車車架的設(shè)計6電動平車車架的設(shè)計電動平車的車架是一種移動的金屬結(jié)構(gòu)。它一方面承受重量，另一方面它又支撐著行走機構(gòu)，是整個電動平車的基礎(chǔ)。且電動平車車架的重量往往占整個電動平車重量的大部分。因此，采用一些合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不但可以節(jié)約電動平車本身所消耗的鋼材，而且有助于降低成本。當然，自重也是電動平車車架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要指標，但是在車架結(jié)構(gòu)設(shè)計時還應(yīng)該考慮其它方面的要求。首先，要滿足剛度和強度的要求。而且外形尺寸要小，加工簡單，適合大批量自動化生產(chǎn)，使用維修方便，等一系列因素。這許多因素往往是相互矛盾的，這要結(jié)合使用和制造條件來綜合考慮。而且，車架的材料的選用也十分重要，正確的材料選用可以更好的保證車架的剛度和強度。6.1車架的材料選用根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》，電動平車車體金屬結(jié)構(gòu)使用的材料主要是鋼材。鋁合金比鋼的比重小，延伸率大，彈性模量僅為鋼的三分之一，而且造價高，在電動平車的車體設(shè)計中尚未采用。而且鋼具有可焊性，普通碳素鋼是制造電動平車金屬結(jié)構(gòu)最常用的材料。根據(jù)化學(xué)成分和脫氧方法，分為、、、四個質(zhì)量等級。電動平車金屬結(jié)構(gòu)主要承載構(gòu)件應(yīng)符合GB700-88《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定采用。力學(xué)性能居中，主要用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁等．也可用于制造強度要求一般的普通零件、如螺釘、螺母、螺栓、銷軸、拉桿等。其有關(guān)特性如表6.1所示。表6.1鋼的特性鋼號密度屈服強度抗拉強度沖擊功6.2車架的結(jié)構(gòu)選用車架用于支承和安裝傳動系統(tǒng)、車輪系統(tǒng)等部件。在設(shè)計時，要求有足夠的輕度和具有一定的剛度，質(zhì)量輕，制造安裝方便。因為它是較大的一個部件，所以在保證強度、剛度足夠的前提下，減輕它的重量，對于降低小車輪輪壓、減輕負載和節(jié)約鋼材方面具有一定的意義。車架的型式，有鑄造，鉚接和焊接三種。鑄造車技具有架子堅固的特點，工作時軸承座不易移動和變位的特點，缺點是鑄造和加工比較麻煩，而且比鉚接和焊接的車架重。鉚接的車架和鑄造的車架相比，具有重量輕的特點，曾被大量采用。今年來，因焊接工藝的發(fā)展，已被焊接車架鎖替代。焊接的車架由型鋼（槽鋼、工字鋼、角鋼）和港版焊接而成。型鋼的剛度較好。根據(jù)車架的設(shè)計要求，選用焊接的車架。該車架由型鋼——工字鋼和鋼板焊接而成。該種車架結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，自重小。其三維建模圖如圖6.1所示。圖6.1車架重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計7電纜卷筒的選用7電纜卷筒的選用電纜卷盤又稱電纜卷筒或電纜卷線器，以其安裝空間小、維護方便、使用可靠及成本低等特點取代滑觸線而成為移動傳輸領(lǐng)域（動力、數(shù)據(jù)及流體介質(zhì)）的主流解決方案。電纜卷盤根據(jù)驅(qū)動形式分為非電動式和電動式兩大類；按電纜排列方式分為軸向單排和軸向多排兩種；按集電滑環(huán)位置分為滑環(huán)內(nèi)裝式和滑環(huán)外裝式兩種形式；按卷繞材料分為電纜卷筒和軟管卷筒。其中非電動式包括：彈力（）式、重錘（）式、磁耦合式（）；電動式包括：磁耦合式（）、力矩電機式（）、磁滯式（）和變頻控制式（）。在本設(shè)備中，選用磁滯式電纜卷筒，其型號為公司生產(chǎn)的。公司生產(chǎn)的系列采用輕型磁力耦合器作為滑差器件，能滿足高頻機連續(xù)工況的要求，工作過程中電纜所受張力基本恒定，可有效保護所卷電纜的內(nèi)芯和電纜護套，易損件少，應(yīng)用于電動平車、起重機吊具夾鉗等。：驅(qū)動單元：永磁耦合器：；三相電機：；；扭矩范圍：；外形尺寸圖：圖7.1外形尺寸圖表7.1卷繞參數(shù)表序號電纜參數(shù)集電環(huán)載流量安裝高度卷繞參數(shù)卷盤尺寸電纜規(guī)格外徑重量方式方式長度力矩1-2-3-4-5-重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計8三維建模8三維建模三維建模是隨著圖形硬件的發(fā)展而發(fā)展的，為工程的設(shè)計帶來了諸多便利。在本次設(shè)計過程中，選用了這一三維軟件軟件對電動平車進行三維建模，首先建立單個零件的三維模型，然后對各個零件進行裝配，完成電動平車的數(shù)值化樣機。為節(jié)約篇幅，在這里只列舉出主要部分的部裝圖和最后的數(shù)值化樣機的三維模型圖。詳見如下：圖8.1傳動系統(tǒng)圖8.2制動器圖8.3主動輪軸裝配圖8.4從動輪軸裝配圖8.5彈簧平衡架8.6車架圖8.7電動平車重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計9電動平車主動輪軸的有限元分析9電動平車主動輪軸的有限元分析9.1有限元法的概念有限元法是通過電子計算機的應(yīng)用而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法，它的基本概念是首先用有限個單元的未知解代替無限個單元的未知解，然后對有限個單元的未知解進行求解。它的求解過程是利用數(shù)學(xué)近似的方法通過對真實的物理系統(tǒng)進行模擬分析，將求解域看成是由許多小的互連子域組成，對每一單元假設(shè)都存在一個合適的近似解，然后推導(dǎo)求解這個解域的滿足條件，從而得到問題的解。有限元計算精度高，雖然無法得到實際問題的準確解，但也能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀的計算精度要求，因而成為行之有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析的手段。9.2有限元法的計算過程9.2.1問題和求解域的確定根據(jù)設(shè)計中的實際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)以及幾何區(qū)域。9.2.2域的離散化的求解進行有限元的網(wǎng)格劃分，即將求解域近似劃分為具有不同大小和形狀且彼此相連的有限個單元組成的離散域。顯然網(wǎng)格劃分得越細則離散域的近似程度越好，計算結(jié)果也越精確，但同時計算量和誤差都將增大，因此域的離散化求解是有限元法的核心技術(shù)之一。9.2.3狀態(tài)變量以及控制方法的確定用一組包含問題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示一個具體的物理問題。為方便有限元的求解，通常將微分方程式轉(zhuǎn)化為等價的泛函形式。9.2.4單元推導(dǎo)構(gòu)造一個適合的單元近似解，即對列式進行有限單元的推導(dǎo)，其中包括選擇或建立合理的單元坐標系，建立正確的單元函數(shù)，并給出單元各種狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而建立單元矩陣，單元矩陣在結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣。為保證問題求解的收斂性，要遵循單元推導(dǎo)的原則。對工程設(shè)計應(yīng)用而言，重要的是注意每一種單元的解題性能和約束。例如所劃分的單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時不僅精度低，而且存在缺秩的可能性，最終將導(dǎo)致無法求解。9.2.5總裝求解將單元進行總裝從而形成離散域的總矩陣方程組，即聯(lián)合方程組，用于反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足特定的連續(xù)條件?？傃b是在相鄰單元的結(jié)點間進行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（如果可導(dǎo)）連續(xù)性地建立在結(jié)點處。9.2.6聯(lián)立方程組的求解以及結(jié)果分析求解聯(lián)立方程組可用直接法、迭代法和隨機法。求解結(jié)果為單元結(jié)點處狀態(tài)變量的近似值。對于計算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計準則提供的允許值進行比較來評價，據(jù)此確定是否需要重復(fù)計算?？傊邢拊治龃笾驴煞殖蓚€階段：前處理階段、求解階段和后處理階段。前處理階段是建立有限元模型，并完成單元網(wǎng)格劃分；后處理階段則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡便提取有效信息，了解計算結(jié)果。9.3有限元的優(yōu)勢有限元法是一種借助于電子計算機求解結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)力學(xué)特性等問題的數(shù)值解法。由于有限元法具有計算格式規(guī)范統(tǒng)一、精度高以及適應(yīng)性強等優(yōu)點，故在短短多年間已廣泛應(yīng)用于機械、汽車、航空、船舶、土木、核工程以及海洋工程等許多領(lǐng)域，現(xiàn)已成為現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計中的一種重要工具。特別是隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展和軟、硬件環(huán)境的不斷完善以及高檔計算機和計算機工作站的逐步普及，為有限元分析的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了更為良好的條件，并展示出更為廣闊的工程應(yīng)用前景。9.4主動輪軸有限元分析的前處理9.4.1考慮到有限元分軟件的建模能力較弱，首先在Pro/E環(huán)境中建立主動輪軸的三維實體模型，分別如圖9.1所示。圖9.1主動輪軸三維圖進行有限元分析之前，首先要獲得零件的相關(guān)材料屬性，這些材料屬性包括：材料名稱、材料密度、材料的楊氏模量、材料的泊松比等。在這次設(shè)計的電動平車設(shè)計中，主動輪軸的材料均為45。該材料的相關(guān)參數(shù)如下：材料名稱楊氏模量泊松比材料密度模型單位采用屈服強度極限作為該材料的極限應(yīng)力，由于取得安全系數(shù)為，此時該材料的許用應(yīng)力為（9.1）9.4.2單元選擇與網(wǎng)格劃分將建好的三維模型導(dǎo)入應(yīng)力分析環(huán)境中，對模型進行智能網(wǎng)格劃分，然后對其容易損壞的關(guān)鍵部位進行網(wǎng)格細分。網(wǎng)格劃分結(jié)果如下圖9.3所示。主動輪軸網(wǎng)格劃分參數(shù)設(shè)置：平均元素大小最小元素大小分級系數(shù)最大轉(zhuǎn)角細分網(wǎng)格元素大小停止條件h優(yōu)化閥值收斂結(jié)果等效應(yīng)力幾何圖元選擇所有圖9.2主動輪軸有限元網(wǎng)格劃分結(jié)果9.4.3模型加載和邊界條件現(xiàn)代計算機的更新日新月異，性能提高速度也非常之快。所以本文在計算機能力大幅提高的前提下，經(jīng)過對主動輪軸的形狀和受力進行詳細的分析，得出在后處理前把銅塊模型加載主動輪軸上，對銅塊劃分單元，然后建立面-面接觸單元，在銅塊上加載力矩的間接方法。這種方法可稱為滑塊間接傳遞應(yīng)力法。圣維南原理表明：如果把物體小部分邊界上的面力，變換為分布不同但靜力等效的面力（主矢量相同，對于同一點的主距也相同），那么近處的應(yīng)力分布將有顯著的改變。但遠處所受的影響可以忽略不計。根據(jù)圣維南原理，將力矩等效為銅塊兩頭，這樣不會影響接觸面的受力，還能模擬在實際工作工程中主動輪軸的傾角關(guān)系，所以這種情況可以對主動輪軸進行高度的模擬。但代價是計算量會加大，但是現(xiàn)在的高性能計算機可以解決這個問題，而最后分析結(jié)果也說明現(xiàn)在計算機完全可以滿足這個條件。圖9.3為主動輪軸最終加載模型。圖9.3主動輪軸加載模型9.5有限元分析結(jié)果前處理完成以后，然后進行求解。分別生成分析報告，主動輪軸的等效應(yīng)力圖和位移圖分別如圖9.4和圖9.5所示。圖9.4主動輪軸等效應(yīng)力圖9.5主動輪軸等效位移9.6結(jié)果分析在判斷零件的分析是否滿意時，首先應(yīng)考慮零件的最大應(yīng)