半掛車單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置設(shè)計(jì)

目錄摘要 2Abstract 21緒論 31.1課題來源 31.2研究背景及意義 51.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 81.3.1在船舶制造業(yè)中應(yīng)用的激光焊接技術(shù) 81.4研究內(nèi)容 132試驗(yàn)平臺(tái)的需求分析和相關(guān)方案的設(shè)計(jì) 142.1導(dǎo)流管概述 142.1.1分析導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu) 142.1.2分析導(dǎo)流管的焊接要求 152.2焊接試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)參數(shù)和相關(guān)功能分析 162.2焊接試驗(yàn)平臺(tái)夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 172.3夾緊與變位平臺(tái)設(shè)計(jì) 203夾緊變位的設(shè)計(jì)算 233.1同步帶選型介紹 233.2有效張力的計(jì)算 243.3電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 27總結(jié) 29致謝 30參考文獻(xiàn) 摘要全套設(shè)計(jì)圖紙加V信153893706或扣3346389411隨著我國工業(yè)的發(fā)展，目前我國已經(jīng)成為車輛保有量大國，在世界上都有這巨大的影響力，尤其是運(yùn)輸行業(yè)，因此大型的運(yùn)輸車輛，如裝載貨車，半掛車等都是在運(yùn)輸行業(yè)中起到至關(guān)重要的地位。因此在半掛車的設(shè)計(jì)和各種優(yōu)化方面也顯得特別突出，考慮到半掛車的結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)出方便使用的結(jié)構(gòu)，運(yùn)貨方便等特性。在掛車頭拉掛車箱的時(shí)候，半掛車的支撐裝置就起到了很好的作用。怎么設(shè)計(jì)好的支撐裝置尤為重要。而且針對掛車復(fù)雜支撐裝置構(gòu)建的大功率大扭矩的支撐裝置也是非常重要的，為了實(shí)現(xiàn)半掛車的支撐裝置的高效性，靈活性，結(jié)構(gòu)簡化性，本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容就是設(shè)計(jì)一款半掛車的單級齒輪傳動(dòng)的支撐的結(jié)構(gòu)裝置。首先，本文介紹了課題任務(wù)的背景以及來源，分析了相關(guān)支撐設(shè)備研發(fā)的現(xiàn)狀以及支撐裝置在制造業(yè)的相關(guān)應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了單級齒輪傳動(dòng)設(shè)備研發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)路線。然后分析了單級齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及要求。介紹了相關(guān)單級齒輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)平臺(tái)的試驗(yàn)參數(shù)以及相關(guān)功能需求的分析，按照需求劃分出功能的相對應(yīng)的模塊，從而完成了平臺(tái)總體方案的設(shè)計(jì)。其次，對支撐裝置平臺(tái)上的各個(gè)功能模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了支撐機(jī)構(gòu)以及專用錐形齒輪，從而完成了對單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置功能部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和支撐桿的力學(xué)分析再加上零部件設(shè)計(jì)，從而完成了單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置的相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過比較滾珠絲杠傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)這兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)后，選擇了單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置齒輪的相關(guān)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行了單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及絲桿選型，從而完成了對單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置執(zhí)行部件的相關(guān)設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中選擇的絲桿型有較高精度的定位，并且在其可工作的范圍內(nèi)，能將支撐桿送到任意的位置，并且使它具有正確恰當(dāng)?shù)奈蛔?。同時(shí)我們還需要更需要更先進(jìn)的支撐傳動(dòng)技術(shù)來解決這種半掛車?yán)Ь砙1]。最后，對試驗(yàn)單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置平臺(tái)的相關(guān)功能部件進(jìn)行了建模仿真分析，得出了如下的結(jié)論相關(guān)依據(jù)。符合設(shè)計(jì)的合理性，符合結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性等相關(guān)技術(shù)問題。關(guān)鍵詞：大型支撐裝置、錐形齒輪、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、絲桿傳動(dòng)AbstractWiththedevelopmentofChina'sindustry,Chinahasbecomealargevehicleownershipcountry,whichhasgreatinfluenceintheworld,especiallyinthetransportindustry.Therefore,large-scaletransportvehicles,suchastrucks,semi-trailersandsoon,playavitalroleinthetransportindustry.Therefore,thedesignofsemi-trailerandvariousoptimizationaspectsareparticularlyprominent.Consideringthestructureofsemi-trailer,itisnecessarytodesignaconvenientstructure,convenientdeliveryandothercharacteristics.Whenthetrailerheadpullsthetrailerbox,thesupportingdeviceofthesemi-trailerplaysaverygoodrole.Howtodesignagoodsupportingdeviceisparticularlyimportant.Inordertorealizethehighefficiency,flexibilityandsimplificationofthesupportingdeviceofsemi-trailer,themaindesigncontentofthispaperistodesignasingle-stagegeartransmissionsupportingdeviceofsemi-trailer.Firstly,thispaperintroducesthebackgroundandsourceofthetask,analysesthecurrentsituationoftheresearchanddevelopmentofrelatedsupportingequipmentanditsapplicationinmanufacturingindustry,andputsforwardthedesignrouteoftheresearchanddevelopmentplatformofsingle-stagegeartransmissionequipment.Thenthestructurecharacteristicsandrequirementsofsingle-stagegearareanalyzed.Thispaperintroducesthetestparametersoftherelevantsingle-stagegeartransmissiondesignplatformandtheanalysisoftherelevantfunctionalrequirements,anddividesthecorrespondingfunctionalmodulesaccordingtotherequirements,thuscompletingtheoveralldesignoftheplatform.Secondly,thestructuraldesignofeachfunctionalmoduleonthesupportingdeviceplatformiscarriedout,andthesupportingmechanismandspecialbevelgearsaredesigned,thusthestructuraldesignofthefunctionalcomponentsofthesingle-stagegeartransmissionsupportdeviceiscompleted.Throughthedesigncalculationofgearsandthemechanicalanalysisofsupportingrods,togetherwiththedesignofspareparts,thedesignoftherelevantstructureofsingle-stagegeartransmissionsupportdeviceiscompleted.Aftercomparingtheadvantagesanddisadvantagesofthetwoschemesofballscrewdriveandrack-and-piniondrive,therelatedplatformofsingle-stagegeartransmissionsupportingdevicegearisselectedfordesign.Thentheheadstructuredesignandscrewselectionofthesingle-stagegeardrivesupportdevicearecarriedout,andtherelateddesignoftheexecutivepartsofthesingle-stagegeardrivesupportdeviceiscompleted.Inthisprocess,thescrewtypeselectedhasahighaccuracyofpositioning,andwithinthescopeofitsoperation,thesupportrodcanbesenttoanyposition,andithasthecorrectpositionandposture.Atthesametime,weneedmoreadvancedsupporttransmissiontechnologytosolvethissemi-trailerdilemma.Finally,therelevantfunctionalcomponentsofthetestsingle-stagegeardrivesupportplatformaremodeledandsimulated,andtherelevantbasisofthefollowingconclusionsisobtained.Itconformstotherationalityofthedesign,theoptimizationofthestructureandotherrelatedtechnicalissues.1緒論1.1課題調(diào)研本次課題源于半掛車支撐裝置技術(shù)[2]，對半掛車單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置的現(xiàn)狀分析，了解現(xiàn)在的支撐裝置的種類區(qū)別與各種半掛車支撐裝置的特定。本次設(shè)計(jì)的研究的對象是半掛車單級齒輪傳動(dòng)支撐裝置，在陸地動(dòng)力流體運(yùn)輸定位裝備中，半掛車的運(yùn)輸是比較常見且多樣的。\t"/tech/110114/_blank"半掛車支撐裝置，俗稱-支腿。利用了“立木頂千斤”的原理，位于半掛車車架前端，供半掛車與\t"/tech/110114/_blank"牽引車脫離后使用。支腿一般為手搖操縱雙速單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)的機(jī)械式的左右兩個(gè)支腿構(gòu)成。但是現(xiàn)在也出來一種電動(dòng)機(jī)裝置安裝在原支腿上就可以當(dāng)電動(dòng)使用了。支腿的主要部件有雙速齒輪箱、支撐套、支撐桿、傳動(dòng)螺桿（搖把）和支撐盤，結(jié)構(gòu)很簡單功能很重要。支腿雙速的解釋：搖動(dòng)支腿有兩個(gè)速度，分別適合空載和重載時(shí)。一檔慢速，是將搖桿拉出搖動(dòng)，適合重載。另一檔快速，是將搖動(dòng)桿推入齒輪箱的檔位，搖速加快適用于收起支腿或空載時(shí)。圖1.1支撐裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

操作支腿注意事項(xiàng)：1、空載時(shí)可以用快速檔也可以用慢速檔。但是重載時(shí)嚴(yán)禁用快速檔。\t"/tech/110114/_blank"2、脫離牽引車時(shí)要注意地面是否平整，必要時(shí)支撐盤下應(yīng)墊墊木以保證支撐面基本水平一致。3、支腿收起時(shí)一定要將搖桿收回原安放卡位。以防行走時(shí)出現(xiàn)“打腿”現(xiàn)象損壞支腿。保養(yǎng)事項(xiàng)：1、要時(shí)常檢查支腿螺栓的緊固情況，防止出現(xiàn)松動(dòng)失去支撐力。2、在使用一年或是三萬公里以后要加注鋰基\t"/tech/110114/_blank"潤滑脂保證齒輪部件正常使用。圖1.2安裝位置圖1.2半掛車支承裝置支腿分類單動(dòng)支腿是指兩邊單獨(dú)操作，有兩根搖把的，每根齒輪上都有車齒輪箱的。支腿的主要部件有雙速齒輪箱、支撐套、支撐桿、傳動(dòng)螺桿和支撐盤，結(jié)構(gòu)很簡單，功能很重要。聯(lián)動(dòng)支腿是指一邊操作兩邊起的，只有一根搖把，是有一根齒輪箱的和一根不帶的組成的。掛車升降支腿：升降支腿由支盤、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速機(jī)構(gòu)、支承腿、傳動(dòng)桿及手把等組成，設(shè)置在半掛車前端。當(dāng)牽引車與半掛車脫開后，用以支承半掛車停放。為了適應(yīng)半掛車高度的變化，支腿內(nèi)裝有螺旋升降機(jī)構(gòu)，使半掛車與牽引車的聯(lián)接與脫離都能順利地進(jìn)行。高度升降分快慢兩檔速度。手柄進(jìn)入時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)為高速升降，手柄拉出時(shí)為低速升降，當(dāng)支盤接觸地面后，支腿即承受載荷，此時(shí)只能用低速擋升降，否則將損壞支腿升降機(jī)構(gòu)。鋁合金支腿：此類型支腿為應(yīng)輕量化而生的產(chǎn)物，自重約30-40KG，以單動(dòng)型居多，功能和單動(dòng)型支腿基本一致，但很多老司機(jī)反映其使用效果不是很理想，滿載時(shí)支撐力不足，容易損傷，適用于不經(jīng)常脫掛的車型，主要亮點(diǎn)只是比傳統(tǒng)支腿輕近一半的自重。液壓型支腿：此類型支腿是傳統(tǒng)支腿的升級替代產(chǎn)品，也是機(jī)電液一體化在掛車行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用，此支腿整體可以說是一套集成的微型液壓系統(tǒng)，通過車載電源驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)油泵，產(chǎn)生至額定壓力后，由電磁閥通斷電來控制油路方向，實(shí)現(xiàn)油缸單獨(dú)或同時(shí)伸縮，即支腿的升降。此支腿自動(dòng)化程度高，在油缸的有效行程內(nèi)，支腿能自動(dòng)平衡，適用于各種路況，升降只需通過電動(dòng)控制開關(guān)操作，無需傳統(tǒng)搖把，省去了傳動(dòng)齒輪，可實(shí)現(xiàn)較大噸位支撐力，適用于追求高效的高頻率甩掛運(yùn)輸，但是自重較重，造價(jià)約是普通支腿的5倍左右，加之目前維修點(diǎn)較少，后期維修成本較高，導(dǎo)致目前市場應(yīng)用較少。此支腿同液壓支腿類似，省去了搖柄把手和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，自動(dòng)化程度高，在氣缸有效行程內(nèi)，支腿亦能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡，適用于各種路況，升降只需通過電動(dòng)開關(guān)操作，無需傳統(tǒng)的搖把，升降效率高，同樣適用高效的甩掛運(yùn)輸，自重相比液壓支腿較輕，還不用擔(dān)心油液泄露，目前仍因維修點(diǎn)較少，同液壓支腿一樣面臨同樣的問題。氣動(dòng)液壓組合型支腿:此種支腿是在以上液壓及氣動(dòng)支腿的原理基礎(chǔ)之上，通過利用氣動(dòng)支腿空載時(shí)的高速度和液壓支腿負(fù)重升降時(shí)的穩(wěn)定性，將兩者完美結(jié)合，操作時(shí)升降效率會(huì)更高。不過在沒有批量化生產(chǎn)普及之前，如若技術(shù)不成熟，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，故障幾率就會(huì)越多，在沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，政策規(guī)范的導(dǎo)向下，同樣會(huì)面臨以上液壓和氣動(dòng)支腿的尷尬處境。不過從支腿這一掛車配件上，我們也不難看出，傳統(tǒng)半掛車正在經(jīng)歷從制造到"智造"的轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變，有利于逐步提升半掛車的自動(dòng)化和智能化水平，保障運(yùn)行安全，提高使用效率和產(chǎn)品質(zhì)量，乃至可以提升整個(gè)物流行業(yè)的綜合競爭力。1.3設(shè)計(jì)研究對象分析本次課題主要設(shè)計(jì)到的是半掛車單級齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，從該裝置上看，如何著手我們得設(shè)計(jì)項(xiàng)目，我們從前面的分析著手，考慮到半掛車單級齒輪傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)，以及考慮到半掛車單級齒輪傳動(dòng)裝置的要求的，同時(shí)還應(yīng)該考慮到半掛車單級齒輪傳動(dòng)裝置的齒輪傳動(dòng)比，最后在結(jié)合絲杠的力學(xué)傳動(dòng)以及選型等方面的因素，開始于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。半掛車單級齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，包含的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的齒輪的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要考慮到齒輪設(shè)計(jì)的選型，然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的軸承搭配與齒輪傳動(dòng)要相配合，齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)好之后，還應(yīng)該考慮到傳動(dòng)拉伸升降的絲杠，絲桿在此過程中也是非常的重要的，絲杠在半掛車單級齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中直接起到提升整個(gè)半掛車的車重的上升或者下降等關(guān)鍵點(diǎn)，因此在選型設(shè)計(jì)上非常的重要，在半掛車單級齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該對其進(jìn)行力學(xué)的分析，導(dǎo)程的分析，絲桿螺母的分析以及在上升或者下降的過程中絲杠扭矩的分析等。在交通運(yùn)輸中的半掛車，具有的功能提現(xiàn)就是機(jī)動(dòng)靈活、倒車時(shí)候方便和適應(yīng)性優(yōu)良好的特點(diǎn)，這種車可以提高貨物運(yùn)輸?shù)难b載量，降低運(yùn)輸過程中的成本提升貨物運(yùn)輸?shù)哪芰Γ岣哌\(yùn)輸效率。由于裝載量和承載的重量不一樣的不同要求，對于半掛車的車架的承受載荷也是存在有不同的，該半掛車的軸距之間的距離較大，因而對車架的強(qiáng)度與剛度的要求也較高。同時(shí)在上升或者下降的時(shí)候影響到單級齒輪傳動(dòng)的力矩等因素，對半掛車車架的強(qiáng)度與剛度都需要進(jìn)行了分析計(jì)算。會(huì)根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算校核保證齒輪傳動(dòng)的可比性。本研究設(shè)計(jì)的單級齒輪傳動(dòng)裝置的的支撐裝置，填補(bǔ)了國內(nèi)對于大型復(fù)雜厚壁構(gòu)件的半掛車支撐的研發(fā)設(shè)計(jì)空窗，并且能夠應(yīng)用于國家大型重要裝備的制造工藝，例如大型陸運(yùn)裝備、客運(yùn)等。促進(jìn)了國內(nèi)車輛制造業(yè)的蓬勃發(fā)展和技術(shù)更新。2單級齒輪傳動(dòng)支承裝置的需求分析和相關(guān)方案的設(shè)計(jì)根據(jù)前面的額調(diào)研與分析，設(shè)計(jì)出對應(yīng)的方案，優(yōu)化平臺(tái)的可行的設(shè)計(jì)，解決應(yīng)用中的技術(shù)問題點(diǎn)，誰家更更合理的結(jié)構(gòu)。這一部分的內(nèi)容將展現(xiàn)半掛車單級齒輪傳動(dòng)支承裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)的需求，然后對半掛車單級齒輪傳動(dòng)支承裝置的功能需求進(jìn)行分析，最后整理得出半掛車單級齒輪傳動(dòng)支承裝置的總體方案。2.1齒輪傳動(dòng)支承裝置概述2.1.1傳動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)半掛車單級齒輪傳動(dòng)支承裝置是一種靠齒輪傳動(dòng)裝置，齒輪分為主動(dòng)輪，和從動(dòng)輪，主動(dòng)齒輪的設(shè)置于情況在主動(dòng)齒輪的支撐裝置的支腿箱體上，主動(dòng)齒輪的支撐裝置箱體通過活動(dòng)支承臂就可以加以支承。該變齒輪動(dòng)裝置的主動(dòng)齒輪特別地依靠自身重力搭靠在從動(dòng)齒輪上，使主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪在搭靠狀態(tài)下嚙合，[]從而取消了現(xiàn)有同類裝置中的主動(dòng)齒輪傳動(dòng)頂托裝置的結(jié)構(gòu)，達(dá)到了簡化了支承結(jié)構(gòu)，在這個(gè)方面尤其適于了單向旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)的機(jī)械使用。

半掛車單級齒輪傳動(dòng)支承裝置一種齒輪變速傳動(dòng)裝置，主要具有的具有主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪兩個(gè)齒輪副，在定位的結(jié)構(gòu)上還包括主動(dòng)齒輪箱體，定位輥?zhàn)?，活?dòng)支承臂和萬向聯(lián)軸器，在結(jié)構(gòu)的組合裝配上定位輥?zhàn)訒?huì)成對的設(shè)置在主動(dòng)齒輪安裝位置的的兩側(cè)，其輪周邊就是靠設(shè)在從動(dòng)齒輪輪周的軌道上，設(shè)計(jì)的和主動(dòng)齒輪和定位輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)軸都是由主動(dòng)齒輪箱體結(jié)構(gòu)起到的支承作用，主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)軸的軸向力由萬向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)為帶動(dòng)，裝配上的主動(dòng)齒輪箱體則是會(huì)通過銷軸與活動(dòng)支承臂的一端相鉸接，以此同時(shí)活動(dòng)支承臂裝置的的另一端通過與固定基座與球形鉸相連接，他們相連接的其特征主要是主動(dòng)齒輪依靠其自身重力搭靠在從動(dòng)齒輪上，與從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪在共同搭靠狀態(tài)下嚙合，進(jìn)而形成一個(gè)很完整的傳動(dòng)。2.1.2半掛車單級齒輪傳動(dòng)的要求半掛車，由于裝載量的不同要求，對于車架的承受載荷也有不同，該半掛車的軸距較大，因而對車架的強(qiáng)度與剛度的要求也較高。對車架的強(qiáng)度與剛度進(jìn)行了分析計(jì)算。本次誰家的單級齒輪傳動(dòng)裝置，在齒輪上安裝上具有一定的安裝要求。要保證轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)的要求平穩(wěn)并且均勻，在傳動(dòng)過程中無產(chǎn)生噪音，無沖擊的振動(dòng)要求，要求具有較強(qiáng)的承載能力。因此在裝配的時(shí)候就需要特別的注重齒輪傳動(dòng)的裝配要求技術(shù)。具體有以下幾種裝配要求：（1）齒輪孔與軸配合要符合技術(shù)要求，不得有偏心或者偏向的軸向偏移，為了保證規(guī)定的誤差范圍，我們需要測量規(guī)定的端面徑向跳動(dòng)誤差，在檢測此誤差是，可以將百分表的觸針放于齒輪的端面上，這樣就可以轉(zhuǎn)動(dòng)，從而測出轉(zhuǎn)動(dòng)軸的徑向跳動(dòng)誤差；（2）要保證齒輪準(zhǔn)確的裝載中心位置，這一點(diǎn)是為了防止在裝載是，一點(diǎn)的偏向?qū)е潞竺娴拇竺嫫频淖饔?，還會(huì)造成齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，還會(huì)卡齒輪，這是需要用到幾種檢測方法來檢測①利用塞尺法測量齒輪間的間隙，這種方法實(shí)用，是比較推薦的方法；②壓鉛絲法，即在齒輪間隙處放鉛絲，這樣測量最薄的尺寸間隙；③百分表測量法，用法就是將一端固定一端與百分表接觸，將齒輪從嚙合出轉(zhuǎn)到另一處的嚙合，測出讀數(shù)，擺針轉(zhuǎn)到讀數(shù)C，分度圓半徑R，指針長度L，即可計(jì)算得到Cn=CR/L，單位mm。2.2齒輪傳動(dòng)支撐裝置設(shè)計(jì)參數(shù)和相關(guān)分析本次題目的設(shè)計(jì)的條件此初步計(jì)算本次設(shè)計(jì)的計(jì)算參數(shù)包括：設(shè)計(jì)參數(shù)：底盤尺寸（長寬高）4000×2000×2000額定載貨質(zhì)量3000Kg自身質(zhì)量1200Kg最高車速100Km/h最大爬坡度30%發(fā)動(dòng)機(jī)功率最大80KW/4000r/pm，最大扭矩300Nm/2000rpm，軸距2600mm，輪距前后都為1400mm，最小轉(zhuǎn)向直徑12m，驅(qū)動(dòng)輪半徑280mm，主減速器傳動(dòng)比6.17，變速器一檔傳動(dòng)比6.4,。以上是本次設(shè)計(jì)題目的基本參數(shù)，在設(shè)計(jì)過程中會(huì)有部分的改動(dòng)量，以設(shè)計(jì)計(jì)算為準(zhǔn)。3.1縱梁強(qiáng)度計(jì)算車架縱梁及橫梁均采用Q235，屈服點(diǎn)[σ]=235Mpa，伸長率δ=26%，密度ρ=7.8×103kg/m3。Q235A具有良好的塑性、韌性、焊接性能和冷沖壓性能，以及一定的強(qiáng)度、良好（a）（b）（c）圖4（d）貫穿式橫梁結(jié)構(gòu)圖4半掛車縱梁和橫梁的連接的冷彎性能。軸荷分配如圖5所示，車架承受縱向單位線長度均勻載荷qa，有：FA——牽引銷所受力（N）；FB——后軸中心處所受力（N）；L——牽引銷到中間車軸的距離（m）；Lk——中間車軸到車架尾部的距離（m）?？蛰d：NLGqaka34.523101360009.8NLqLLLFaaakA321.9591028.14452313(1323.46)2(2)FBqaLaFAN34523132195936.8410滿載：NLGGqakea330.1531013400009.8NLqLLLFaaakA3146.3931028.143015313(1323.46)2(2)FBqaLaFAN33015313146393245.59610在滿載時(shí)進(jìn)行縱梁的強(qiáng)度校核支反力計(jì)算:G=40000×9.8=392000Nqmg/2l（l為縱梁總長，取一根縱梁計(jì)算）由上述計(jì)算得：q15628.97N由平衡力矩：0MA22f2*l2q*l1/2q*(l2l3)/20得f2116265Nf1G/2f275815N剪力的計(jì)算：圖5車架均布載荷圖CA段：()safxqx(0x<1.4)---------------------------①AB段：s()1afxfqx(1.4x8.23)-----------------------②BD段：()()safxqlx(8.23<x13)-----------------③彎矩的計(jì)算：CA段：2M(x)qx/2(0x<1.4)--------------------------①AB段：2M(x)f1(x1)qx/2(1.4x8.23)----------②BD段：2M(x)q(lx)/2(8.23<x13)-----------③由上述三式可計(jì)算出各彎矩最大的點(diǎn)為：A點(diǎn)的最大彎矩：MAqx/27.814kNm2；B點(diǎn)的最大彎矩：Mbq(lx)/260.393kNm2；由圖可知，最大彎矩出現(xiàn)在(l1,l1l2)段上，則有：21()[/21(1)]0010aadMxdqxfxlqxfdxdx；即1758154.86a15628.97fxmmq；22max/21(1)15678.974.85/275815(4.861)Mqaxfxl108.071KNm。通過計(jì)算，可以畫出車架縱梁的支反力、剪力、彎矩圖圖6縱梁剪力、彎矩圖危險(xiǎn)截面確定由經(jīng)驗(yàn)可知，縱梁的危險(xiǎn)截面一般為變截面處和最大彎矩處，通過結(jié)構(gòu)圖和計(jì)算可知距車架前端距離為LX，截面：H,δ1，δ2，B由此可計(jì)算抗彎截面系數(shù):3333211()(2)66BHbhBHBHHH=0.000546632m33333212()(2)66BHbhBHBHHH=0.00077676m33333213()(2)66BHbhBHBHHH=0.001323191m3截面處的彎矩:(1)/221LxqLxMfM1=23439NmM2=80718NmM3=108071Nm由彎曲應(yīng)力公式所計(jì)算出的彎矩分別計(jì)算各截面彎曲應(yīng)力:M1=42.86MPa2=103.92MPa3=81.67MPa剪切應(yīng)力：[]0.6[][]——材料許用剪切應(yīng)力對于工字梁截面，其腹板上的剪切應(yīng)力可看成是均布的，所以其剪切應(yīng)力可由如下公式計(jì)算：2Fsh--------------2h為腹板截面面積。由上述計(jì)算各截面的剪切應(yīng)力：τ1=29.49MPaτ2=12.27MPaτ3=0.038MPa由于縱梁同時(shí)承受剪力和彎矩，所以其應(yīng)力應(yīng)按下面公式計(jì)算：223[]許用應(yīng)力：12[]snn式中：s——材料屈服極限圖7縱梁截面示意圖n1——疲勞系數(shù)n1=1.2~1.4取n1=1.3n2——?jiǎng)虞d系數(shù)n2=1.8~2.2取n2=2.0所以可算出許用應(yīng)力為：[σ]=90.38kPa由第四強(qiáng)度理論，分別校核各個(gè)截面的強(qiáng)度：截面1：2222342.86329.4966.68KPa[]截面2：σ=86.07kPa≤[σ]截面3：σ=81.67kPa≤[σ]通過上述計(jì)算，縱梁強(qiáng)度符合要求。4回轉(zhuǎn)半徑設(shè)計(jì)該車距前1400，寬度2500，故回轉(zhuǎn)半徑R=（14002+12502）1/2=1876mm滿足掛車要求。5間隙半徑設(shè)計(jì)該車r=6830-4200=2630mm允許后懸為L=（26302-12502）1/2=2313mm滿足牽引車要求。6側(cè)傾穩(wěn)定性6.1整車最大傾翻穩(wěn)定角為35°（GB7258規(guī)定）。ψ=tg35°=0.7；其中ψ為車輪和路面間的附著系數(shù)。6.2車輛側(cè)翻穩(wěn)定性按式（1）計(jì)算。B/2hg≥ψ…………………（1）式中：B——等效輪距，m；hg——整車質(zhì)心至地面的高度，m；ψ——車輪和路面間的附著系數(shù)，取0.7。1840/（2×1148）=0.801≥0.72.2焊接試驗(yàn)平臺(tái)夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本次使用的夾緊結(jié)構(gòu)為螺紋緊固的結(jié)構(gòu)，夾緊力可以根據(jù)螺紋的長進(jìn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，，夾緊機(jī)構(gòu)分為2個(gè)夾緊支架，每個(gè)夾緊支架分為4個(gè)夾緊頭，每個(gè)夾緊頭分別安裝一個(gè)可調(diào)節(jié)的螺紋調(diào)節(jié)裝置，因?yàn)閷?dǎo)流柱的是一個(gè)流線性的結(jié)構(gòu)，所以夾緊的位置都是不一樣的因此每個(gè)夾緊的位置都是要不同的。圖2.1夾緊支架結(jié)構(gòu)布置圖對于細(xì)節(jié)邊角處理處，考慮到對材料的支撐變形等因素，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該選擇頂頭帶緩沖的橡膠頂頭，這樣起到不頂傷殼體，同時(shí)還有一種緩沖的作用，并且起到定位防滑的功效。圖2.2夾緊支架頂頭結(jié)構(gòu)圖2.2.2夾緊結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)夾緊支柱的的結(jié)構(gòu)采用十字支架的結(jié)構(gòu)，具有雙向?qū)αχ危鸬綄ΨQ支架的作用，從受力方面考慮，互相抵消力，起到防止局部載和過大的作用，中間固定則采用螺栓固定在中心軸上，同時(shí)可以根基實(shí)際情況對軸線上進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，此具有結(jié)構(gòu)使用方便，成本低的優(yōu)點(diǎn)。

圖2.3夾緊機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)圖整體結(jié)構(gòu)如上圖所示，下圖結(jié)構(gòu)則是對夾緊機(jī)構(gòu)的頂頭顯示。對于細(xì)節(jié)邊角處理處，考慮到對材料的支撐變形等因素，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該選擇頂頭帶緩沖的橡膠頂頭，這樣起到不頂傷殼體，同時(shí)還有一種緩沖的作用，并且起到定位防滑的功效。分為獨(dú)立的單元，每個(gè)單元互相獨(dú)立，成套加工，方便加工，減少加工的成本。圖2.3夾緊機(jī)構(gòu)頂頭部件圖2.3夾緊與變位平臺(tái)設(shè)計(jì)根據(jù)導(dǎo)流管的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，符合生產(chǎn)需求，夾緊不問需要做到對夾緊體做到不變形的作用，因?qū)Я鞴艿暮缚p復(fù)雜多樣，還需要設(shè)計(jì)合理的變位來做到焊縫的成功性來保證焊接的成功性，這邊我們采用伺服電機(jī)帶動(dòng)同步輪的方式啟動(dòng)變位結(jié)構(gòu)，因伺服電機(jī)的精度高，同步輪的精度可以滿足焊接的設(shè)計(jì)要求。整體設(shè)計(jì)方案如下圖。圖2.4整體設(shè)計(jì)方案圖圖2.5整體設(shè)計(jì)方案左視圖整體布局主要是采用方鋼底支架，在支架上搭載平臺(tái)，采用電機(jī)拉動(dòng)同步輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)變位，鄭州轉(zhuǎn)動(dòng)軸放于輥輪之上，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中依托在輥輪上進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)位置處于中心輥輪之間。具體構(gòu)造見下面的三維整體視圖。圖2.6整體設(shè)計(jì)方案三維圖設(shè)計(jì)的變位平臺(tái)變位軸裝配圖，依托于電機(jī)的支撐架，安裝電機(jī)，電機(jī)使用同步輪放于軸承座之上，利用軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)起到轉(zhuǎn)動(dòng)效果，下面展示變位的細(xì)節(jié)部分，以三維圖展示為主。圖2.7變位裝置三維圖3滾珠絲桿的設(shè)計(jì)計(jì)算一滾珠絲杠的主要尺寸參數(shù)1：公稱直徑(do)：指滾珠絲杠與螺紋滾道在理論角接觸狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑2：基本導(dǎo)程（ph）：指滾珠螺母相對于滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的行程。3：行程：轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠或螺母時(shí)，滾珠絲杠或滾珠螺母的軸向位移。二滾珠絲杠計(jì)算中的基本參數(shù)1、容許軸向載荷絲杠軸的扭曲載荷（P1）；絲杠軸的容許拉伸壓縮負(fù)荷（P2）；2、容許轉(zhuǎn)速絲杠軸的危險(xiǎn)速度（N1）；DN值(N2)；3、靜態(tài)安全系數(shù)（fs）4、滾珠絲杠的壽命額定壽命（總轉(zhuǎn)數(shù)L）工作時(shí)間壽命（Lh）運(yùn)行距離壽命（Ls）三滾珠絲杠的精度根據(jù)JIS規(guī)格（JISB1192-1997）標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲導(dǎo)程精度分為C0、C1、C2、C3、C5、C7、C8、C10共8個(gè)等級，最高級為C0級，最低為C10級。(注:滾珠絲杠的導(dǎo)程精度等級C0~C5用直線性及方向性表示精度，C7~C10用螺紋長度300mm累積導(dǎo)程誤差表示其精度。)四絲杠軸的選擇根據(jù)三維圖測量絲桿的長度及螺母長度如下：螺母全長為16mm，可知2根絲桿的長度分別為絲杠軸末端長度為452mm,289mm。所以根據(jù)行程長度1000mm決定的全長如下。452+32=484mm289+32=321mm所以絲杠軸長度定為484mm,321mm。五導(dǎo)程的選擇因?yàn)橐ＷC精度與負(fù)載力矩，電機(jī)應(yīng)該使用的是伺服電機(jī)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的額定的轉(zhuǎn)速3000min-1最高速度1m/s時(shí)，絲杠導(dǎo)程如下?？捎?jì)算得：因此，必須選擇10mm或以上的導(dǎo)程。因此，必須選擇7mm或以上的導(dǎo)程。六絲桿直徑選擇符合【導(dǎo)程精度與軸向間隙的選擇】部分中所規(guī)定的要求的滾珠絲杠型號：絲杠直徑為32mm以下的軋制滾珠絲杠；【絲杠軸的選擇】部分中所規(guī)定的要求：絲杠軸直徑導(dǎo)程7mm——16mm10mm——20mm絲杠軸直徑：10mm；導(dǎo)程：20mm最大速度：Vmax=1m/s；3000min-1七容許軸向載荷（1）最大軸向載荷的計(jì)算工作臺(tái)質(zhì)量：m1=20kg夾緊質(zhì)量：m2=60kg導(dǎo)向面的阻力：f=15N（無負(fù)荷時(shí)）導(dǎo)向面上的摩擦系數(shù)：u=0.003最大速度：Vmax=1m/s加速時(shí)間t1=0.15s重力加速度：g=9.807m/s2由此可知，所需數(shù)值如下:加速度去路加速時(shí)Fa1=u×（m1+m2）g+f+（m1+m2）a=0.003×80×9.807+15+80×6.67=550.95N去路等速時(shí)Fa2=u×（m1+m2）g+f=0.003×80×9.807+15=17.35N去路減速時(shí)Fa3=u×（m1+m2）g+f-（m1+m2）a=-516.25N返程加速時(shí)Fa3=-u×（m1+m2）g-f-（m1+m2）a=-550.95N返程等速時(shí)Fa3=-u×（m1+m2）g-f=-17.35N返程減速時(shí)Fa3=-u×（m1+m2）g-f+（m1+m2）a=516.25N作用在滾珠絲杠軸上的最大軸向載荷為：Famax=Fa1=550N因此，使用20mm絲杠直徑，20mm導(dǎo)程（最小溝槽谷徑17.5mm）滿足要求。所以，對于絲杠軸的挫曲載荷和容許壓縮拉伸負(fù)荷的計(jì)算選用10mm的絲杠軸直徑和20mm的導(dǎo)程。八絲桿軸的彎曲載荷與安裝方法相關(guān)的系數(shù)η=20考慮挫曲因素，螺母軸承間的安裝方法按固定—固定方式。安裝間距l(xiāng)a=484mm（推算）絲杠軸溝槽谷徑d1=17.5mm=20*17.54/4842*104=80073.98N滾珠絲杠的容許拉伸壓縮負(fù)荷P2=116×d12=35500N最大軸向載荷不得大于計(jì)算所得的挫曲載荷和容許拉伸壓縮負(fù)荷。九螺母的選擇使用軋制滾珠絲杠，絲杠直徑7mm、導(dǎo)程16mm及絲杠軸直徑10mm、導(dǎo)程為20mm的絲杠的螺母為大導(dǎo)程軋制滾珠絲杠WTF型，因此可以選擇：WTF0716-2(Ca=2.7KN、Coa=6.8KN)WTF1020-3(Ca=3.3KN、Coa=8.6KN)十驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的計(jì)算滾珠絲杠的導(dǎo)程根據(jù)馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇所以沒必要探討馬達(dá)的選擇速度。最高使用轉(zhuǎn)速：1500min-1馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速：3000min-1加速時(shí)所需的扭矩慣性矩每單位長度的絲杠軸慣性扭矩為1.23×10-3Kg*cm2/mm(參照尺寸表)，則絲杠軸全長484mm的慣性力矩如下：Js=1.23×10-3×484=0.595Kg/cm2=80*3.184*4.842*10-6+0.595*4.842=13.938Kg/m2角加速度ω==2100rad/s2Tmax=（Js+J）ω=30519.3N/mm=30.5193N/m計(jì)算加速時(shí)所產(chǎn)生的扭矩成為所需的最大扭矩Tmax=30.5193N/m十一電機(jī)選型計(jì)算根據(jù)公式查表可知電機(jī)的傳遞效率在0.75-0.92之間，這里選取中間值0.85計(jì)算則P=0.85×P1P1=11.278W為防止電機(jī)過載，需設(shè)置一個(gè)電機(jī)的安全系數(shù)K值