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/設計(論文)題目:系別:專業(yè):班級:姓名:學號:指導老師:完成時間:目錄緒論...............................................................03設計計算部分.......................................................071.系統(tǒng)工作原理及方案的確定......................................072.轉運行機構的設計...............................................081)確定機構運行方案.............................................082)車輪和軌道并驗算其強度.......................................083)運行阻力計算.................................................094)選電動機.....................................................105)驗算電動機發(fā)熱條件...........................................106)選擇減速器...................................................107)驗算運行速度和實際所需功率...................................118)驗算起動時間.................................................119)按起動工況校核減速器功率.....................................1210)驗算起動不打滑條件..........................................1211)選擇制動器..................................................1312)選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪....................................1313)選低速軸聯(lián)軸器..............................................1414)浮動軸設計..................................................153.運行機構的計算................................................161)確定回轉機構的總體方案.......................................162)軌道直徑計算.................................................163)中心樞軸計算.................................................164)選工業(yè)車輪...................................................174.輪傳動設計....................................................181)選定齒輪類型、精度等級及齒數(shù)..................................182)按接觸強度設計...............................................183)按齒根彎曲強度設計...........................................194)幾何尺寸計算.................................................215)驗算.........................................................21總結及鳴謝.........................................................22參考文獻...........................................................23緒論現(xiàn)代制造系統(tǒng)物流技術物流系統(tǒng)技術是先進制造技術中的重要組成部分,從其廣義內涵分析可以看出它已從以前簡潔的物料搬運發(fā)展到今日的集機械設計、計算機科學、管理學和自動化限制技術等于一身的綜合技術。進入90年頭末,全世界的制造者和分銷商接著承受著各種壓力,其中包括:產(chǎn)品定單更小、更頻繁,產(chǎn)品需求不斷變更且更加用戶化和服務價值上升等。經(jīng)營者們必需使工廠的運行適應定單的混合、更短的定單周轉時間和更高的生產(chǎn)實力。必需實行確定的策略來適應不斷提高要求的庫存管理、運行的柔性以及各種過程集成的程度。在供應鏈中集中對一些過程進行轉移、結合或消退,使得工廠以及倉庫的物流和信息流更加有效。在這些變更的要求下現(xiàn)代物流技術從各個方面顯示出一些新的發(fā)展趨勢。從廣義上講,物流泛指物質實體及其載體的場所(或位置)的轉移和時間占用,即指物質實體的物理流淌過程。它是在生產(chǎn)和消費從時間和空間上被分別并日益擴大的形勢下為有機地連接“供”和“需”,保證社會生產(chǎn)順當?shù)剡M行,并取得良好的經(jīng)濟效益而發(fā)展起來的一門科學。物流所要解決的問題是物流活動的機械化、自動化和合理化,以實現(xiàn)物流系統(tǒng)的時間和空間效益。物流系統(tǒng)是指在確定的時間和空間里,由所需輸送的物料和包括有關設備、輸送工具、倉儲設備、人員以及通信聯(lián)系等若干相互制約的動態(tài)要素構成的具有特定功能的有機整體。隨著計算機科學和自動化技術的發(fā)展,物流管理系統(tǒng)也從簡潔的方式快速向自動化管理演化,其主要標記是自動物流設備,如自動導引車(AGV-Automatedguidedvehicle)、自動存儲、提取系統(tǒng)(AS/RS-Automatedstorage/retrievesystem)、空中單軌自動車(SKY-RAV-Railautomatedvehicle)、堆垛機(Stackercrane)等,及物流計算機管理和限制系統(tǒng)的出現(xiàn)。發(fā)展至今,物流系統(tǒng)是典型的現(xiàn)代機械電子相結合的系統(tǒng)。現(xiàn)代物流系統(tǒng)由半自動化、自動化以至具有確定智能的物流設備和計算機物流管理和限制系統(tǒng)組成。任何一種物流設備都必需接受物流系統(tǒng)計算機的管理限制,接受計算機發(fā)出的指令,完成其規(guī)定的動作,反饋動作執(zhí)行的狀況或當前所處的狀況。智能程度較高的物流設備具有確定的自主性,能更好地識別路徑和環(huán)境,本身帶有確定的數(shù)據(jù)處理功能。現(xiàn)代物流設備是在計算機科學和電子技術的基礎上,結合傳統(tǒng)的機械學科發(fā)展來的機電一體化的設備。從物流系統(tǒng)的管理和限制來看,計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫技術的接受是整個系統(tǒng)得以正常運行的前提。仿真技術的應用使物流系統(tǒng)設計處于更高的水平。物流已經(jīng)成為并行工程的基礎和CIMS的組成部分。制造系統(tǒng)是將原材料、半成品加工出成品一起裝配成最終產(chǎn)品的一個系統(tǒng)。制造系統(tǒng)的全部活動都圍圍著物流過程而進行。一般由三個子系統(tǒng)組成。1)向物料供應商選購 原材料各部分成品。2)制造企業(yè)內部的物料搬運子系統(tǒng);3)將成品送往消費者手中成品運輸流通系統(tǒng)。對于制造系統(tǒng),在物流過程中常常更關切物料在制造企業(yè)內部的流淌,即物料搬運系統(tǒng)。在物料搬運系統(tǒng)中,一般企業(yè)有三種庫存過程:1)工前的庫存;2)加工過程的庫存;3)加工后的庫存。伴隨著這三種庫存有如下物流過程:原材料及半成品的入庫檢驗、毛坯的制造(鑄、鍛、沖、焊、切割、軋制及熱處理)、零件的加工(各種切削和非切削加工過程)、零件加工的在線檢測和成品檢驗、產(chǎn)品裝配及產(chǎn)品檢驗等。二.現(xiàn)代物流的發(fā)展方向自有生產(chǎn)以來就有物流,,但是物流作為一項特地的學問引起人們重視,作為一個特地的學科被探討,卻遠遠滯后于街道制造。在社會生產(chǎn)力的時期階段,人們把主要精力放在制造過程:探討高效率的加工機械;接受新材料等,力圖降低成本,提高生產(chǎn)率。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展,生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了三種明顯的趨勢:1).自動化水平越來越高。生產(chǎn)設備從手工到機械,直到自動化,生產(chǎn)率大大提高,生產(chǎn)節(jié)奏加快。2).柔性化水平也越來越高。隨著市場競爭的須要,多品種、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)日益增多。在歐美和日本的制造業(yè)中,中小批量生產(chǎn)者的產(chǎn)品稅在數(shù)量上約占85%,在產(chǎn)值上約占60%~70%。中小批睛生產(chǎn)者一批的數(shù)量通常為5~50件。3).生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,專業(yè)分工越來越細。隨著生產(chǎn)實力的提高,生產(chǎn)困難產(chǎn)品實力加強,加上生產(chǎn)效率的提高,生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。隨著生產(chǎn)水平面的提高,專業(yè)性化協(xié)作不斷發(fā)展,分工越來越細,生產(chǎn)式序和生產(chǎn)環(huán)節(jié)越來越困難。然而,在生產(chǎn)制造快速發(fā)展的初期,人們并沒有足夠重視物流。結果是,生產(chǎn)制造過程越自動化,越柔性化,生產(chǎn)規(guī)模越大,物流落后的沖突就越突出。生產(chǎn)制造系統(tǒng)的高效率和物流系統(tǒng)的低效率越來越不適應。三.現(xiàn)代生產(chǎn)物流的特點生產(chǎn)物流擔負運輸、儲存、裝卸物料等任務。物流系統(tǒng)是生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)組成有機整體的紐帶,是生產(chǎn)過程持續(xù)的基礎。傳統(tǒng)的生產(chǎn)物流,設備機器落后,物流設備是以手工、半機械化或機械化為主的,效率低,工人的勞動強度大。傳統(tǒng)的物流信息管理也特殊落后,物流信息分散、不精確、轉送速度慢。落后的生產(chǎn)物流牽制了生產(chǎn)的高速發(fā)展。隨著生產(chǎn)制造規(guī)模的不斷擴大、生產(chǎn)柔性化水平和自動化水平的日益提高,要求生產(chǎn)物流也要相應地發(fā)展。使之和現(xiàn)代生產(chǎn)制造系統(tǒng)相適應?,F(xiàn)代生產(chǎn)物流的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1.現(xiàn)代化的物流設備生產(chǎn)物流現(xiàn)代化的基礎,首先是接受快速、高效自動化的物流設備。最具典型的現(xiàn)代化物流設備有:1)自動化立體倉庫:改平面堆放為立體堆放。既有利于物料的周轉,有利于自動化的管理,又節(jié)約了庫房面積。2)自動引導運輸車(AGV):快速、精確地運輸。運輸路徑柔性傾,便于計算機管理和調度。3)自動上下料機器:裝卸料接受機器人,和加工設備同步協(xié)調。平安、快捷、便于計算機管理孔子限制。2.計算機管理和現(xiàn)代生產(chǎn)制造相適應的物流系統(tǒng),一般都具有結構困難、物流節(jié)奏快、物流線路困難、信息量大、適時性要求高等特點。傳統(tǒng)的憑主觀閱歷管理物流的方法已無法適應。接受計算機可以對物流系統(tǒng)進行動態(tài)管理和優(yōu)化。同時,通過計算機和其他系統(tǒng)適時聯(lián)機,發(fā)送和接收信息,使物流系統(tǒng)和生產(chǎn)制造、銷售等系統(tǒng)有機地聯(lián)系,可以提高物流系統(tǒng)的效益。3.系統(tǒng)和集成化生產(chǎn)物流系統(tǒng)的結構特點是:點多、線長、面寬、規(guī)模大。傳統(tǒng)的、隔裂的和相互獨立的,缺乏集成電路化和系統(tǒng)化。假如說大話傳統(tǒng)生產(chǎn)物流設備落后,搬運效率低下是影響生產(chǎn)整體效益提高的主要緣由之一的話,那么傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)物流的分散化和個體化則是牽制衙門委展的另一主要緣由?,F(xiàn)代生產(chǎn)物流是把物流系統(tǒng)有機葉子聯(lián)系起來,看成一個整體,從系統(tǒng)化、集成化的概念動身去設計、分析、探討和改進生產(chǎn)物流系統(tǒng),不追求系統(tǒng)內個別系統(tǒng)工程的高效和優(yōu)化,而是力求整體系統(tǒng)的高效和優(yōu)化?,F(xiàn)代繁重產(chǎn)物流的另一個特點是,把物流系統(tǒng)和生產(chǎn)制造系統(tǒng)融為一體,使之形成完事的生產(chǎn)系統(tǒng),以提高生產(chǎn)的整體效益。設計計算部分1.系統(tǒng)工作原理及方案的確定起重機械的基本參數(shù)有:起重量、起上升度、跨度、各機構的工作速度及各機構的工作級別。有些起重機械的生產(chǎn)率、外形尺寸、幅度、起重力矩等也是重要參數(shù)。這些參數(shù)說明起重機械的工作性能和技術經(jīng)濟指標,是設計起重機械的技術依據(jù),也是生產(chǎn)運用中選擇起重機械技術性能的依據(jù)。起重機械的工作級別也是起重機械的一個特殊重要的參數(shù)。設計起重機械時,必需考慮運用條件。因此,把起重機械劃分為若干工作級別,其目的是供應合理的結構和建立機械設計基礎的方法。作為制造的技術依據(jù),選擇滿足運用要求的特定起重機。行走式小型液壓起重機主要有行走系統(tǒng),電氣限制系統(tǒng)和液壓限制系統(tǒng)三部分組成。將小車底盤作為工作臺,電動機,液壓系統(tǒng)和吊臂都安裝在上面,由遙控裝置來限制電動機,通過電動機對液壓泵的限制,從而限制液壓馬達的轉速和液壓缸的活塞速度,以實現(xiàn)規(guī)定的動作。液壓泵驅動四個液壓馬達和兩個液壓缸以實現(xiàn)前輪的轉動,卷筒的轉動,轉盤的轉動,吊臂的伸縮和吊臂的升降,由于這幾個機構不是同時工作,泵的最大流量由這幾個機構中流量最大的機構所確定。由于電動機和泵的連接不愿定在同一軸線上,所以在電動機和泵之間裝上一個彈性聯(lián)軸器,以消退抖動。設計內容計算和說明結果1)確定機構運行方案2)車輪和軌道并驗算其強度2.有軌小車運行機構計算經(jīng)比較后,確定接受如圖一所示的傳動方案圖一:小車運行機構傳動簡圖車輪最大輪壓:小車質量估計為G=1200布:kg。假定輪壓均車輪最小輪壓:初選項車輪:由【1】附表達17可知,當運行速度v<60m/min時,,依據(jù)GB4628—84規(guī)定,工作級別為輕級時,初選車輪直徑D=350mm,后校核其強度。強度驗算:按車輪和軌道為線接觸及點接觸兩種狀況驗算接觸強度。車輪踏面乏累計算載荷:(由【2】式5—1)車輪材料,取ZG340—640,=340Mpa,=640Mpa。線接觸局部擠壓強度:(由【2】式5—2)式中:——許用線接觸應力常數(shù)(N/mm),由【2】表5—2查得k=6?!D速系數(shù),由【2】表5—3,車輪轉速時,=1.09。車輪直徑:D=350mm材料:ZG340—60軌道:P24設計內容計算和說明結果3)運行阻力計算l——車輪和軌道有效接觸強度,由【1】附表22,取l=b=26.13?!ぷ骷墑e系數(shù),由【2】表5—4,當為時=1因為PC’>Pc,故滿足要求。點接觸局部擠壓強度:(由【2】式5—3)式中:——許用點接觸應力強度,由【2】表5—2查得=0.132R——曲率半徑,車輪和軌道曲北半徑中的大值,車輪,軌道曲率半徑mm(由【1】附表2查得),故取R=300mm。m——由比值(r為、中的小值)所確定的系數(shù),==0.58,由【2】表5—5查得m=0.47。>,故滿足要求。依據(jù)以上計算結果,按規(guī)定直徑D=350的輪緣車輪,標記為:車輪DYL—350GB4628—84摩擦阻力矩:(由【2】式7—1)由【1】附表19,由D=350mm的車輪組的軸承型號為7518,據(jù)此選車輪組軸承為7518,軸承內徑和外徑的平均值=140mm,由【2】表7—1~7—3查得滾動摩擦系數(shù)k=0.0005,軸承摩擦系數(shù)=0.02,附加阻力系數(shù)=2.0,代入上式得滿載時運行阻力矩:=25.2kg.m=252N運行摩擦阻力:=1440N1440N設計內容計算和說明結果4)選電動機5)驗算電動機發(fā)熱條件6)選擇減速器當無載荷時:=2.1kg.m=21N.m=120N電動機靜功率:(由【2】式7—9)式中:——滿載時靜阻力,==1440N,——機構傳動效率,取=0.9。m——驅動電機臺數(shù),取m=1。初選電動機功率:(由【2】式7—10)=1.2*0.51=0.62kW式中:——電機功率增大系數(shù),由【2】中表7—6查得,=1.2。由【1】附表30選用電動機YZR—112M,=1.6kW,=845r/min,=0.11kg.,電動機質量=74kg。等效功率:(由【2】式6—20)=r=0.75*1.25*0.52=4.78式中:——工作級別系數(shù),由【2】表6—4查得=0.75。r——考慮起動及工作時間對發(fā)熱的影響系數(shù),由【2】表6—5查得=0.2,查圖6—6得r=1.25。<,故所選電動機滿足發(fā)熱條件。車輪轉速:n===18.2r/min120N選用電動機YZR—112M=1.6kW=845r/min電動機滿足發(fā)熱條件設計內容計算和說明結果7)驗算運行速度和實際所需功率8)驗算起動時間機構傳動比:==46.43查附表40選用ZSC—400—IV減速器:=49.86,=2.5kW,<。實際運行速度:v’=v=20*=18.63m/min誤差: =*100%=。故合適。實際所需電機等效功率:==0.478*=0.445kW<起動時間:(【2】式7—13)式中:=1.5=1.5×9550×=1.5×9550×=27.12N·滿載運行時折算到電機軸上的運行靜阻力矩:N·m空載運行時折算到電機軸上的運行靜阻力矩:N·m初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛軸矩:=0.26機構總飛輪矩:=1.15(0.11+0.26)=0.426kg·及均在許用范圍以內設計內容計算和說明結果9)按起動工況校核減速器功率10)驗算起動不打滑條件滿載起動時間:空載起動時間:由【2】表7—6相得,當v=20m/min=0.33m/s時tq舉薦值為3s。tq<tqo,故所選電動機滿足快速起動要求。起動狀況減速器傳遞的功率:式中:——計算載荷,——運行機構中同一級傳動的減速器個數(shù),=1所選減速器的N輕級=2.5>N。不計風阻及坡度阻力矩,只驗算空載及滿載起動兩種工況。空載起動時,主車輪和軌道接觸處的圓周切向力:(【2】式7—20)==79.36kg=793.6N式中:——主動輪壓——從動輪壓車輪和軌道的粘著力:(【2】式7—12)=600*0.12=72kg=720N<選電動機滿足快速起動要求設計內容計算和說明結果11)選擇制動器12)選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪式中:f——粘著系數(shù),對室外工作的起重機,取f=0.12。由于F0<T0,可能打滑解決的方法是在空載起動時增大起動電阻,延長起動時間。滿載起動時,主動車輪和軌道接觸處的圓周切向力:==233.9kg=2339N車輪和軌道的粘著力:==432kg=4320N>T故滿足起動不會打滑,所選電動機適合。由【2】查得,對于小車運行機構制動時間tz3~4s。取tz=4s。因此,所需制動器轉矩(【2】式7—16)==1.85N.m由【4】附表6—4—28選用TJ2A制動器,其制動轉矩。高速軸聯(lián)軸器計算轉矩:(【2】式6—26)=1.35*1.8*18.1=44N.m式中:——為電動機額定轉矩,==18.1N.mn——聯(lián)軸器的平安系數(shù),運行機構n=1.35?!獧C構剛性動載系數(shù),=1.2~2.0,取=1.8。滿足起動不會打滑,所選電動機適合TJ2A制動器設計內容計算和說明結果13)選低速軸聯(lián)軸器由【1】附表31查得電動機YZR—112M兩端伸出軸各為圓柱形d=32mm,l=80mm。由【1】附表37相ZSC—400減速器高速軸軸端為圓柱形=30mm,=55mm。故從【1】附表41選GICL1鼓形齒式聯(lián)由器,主動端A型槽=32mm,L=80,從支端A型鍵槽=30mm,L=55mmGICL1聯(lián)軸器ZBJ19013—89其公稱轉矩=630N.m>,飛輪矩=0.009kg.,質量G=5.9kg。高速軸制動輪:依據(jù)制動器已選定為TJ2A。由【1】附表16選制動輪直徑D=100mm,圓柱形軸d=32mm,L=80mm,制動輪100Y—32JB/ZQ4389—86。其飛輪矩=0.2kg.,質量=10kg。上聯(lián)軸器和制動輪飛輪矩之和:+=2.09和原估計0.26kg.基本相符,估上計算不需修改。低速軸聯(lián)軸器計算轉矩:==由【1】附表37查得ZSC—400減速器低速軸端為圓柱形d=65mm,L=85mm,取浮動軸裝聯(lián)軸器軸徑d=60mm,L=85mm,同【1】附表42選用兩個GICL3鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動端:Y型軸孔A型鍵槽,=65mm,L=85mm,標記為:DICLZ3聯(lián)軸器ZBJ19014—89由前面已按規(guī)定車輪直徑D=350mm,由【1】GICL1聯(lián)軸器制動輪100Y—32DICLZ3聯(lián)軸器設計內容計算和說明結果14)浮動軸設計=60mm,L=85mm,標記為:GICLZ3聯(lián)軸器ZBJ19014—89浮動軸徑: =d+(5~10)=60+5~10=60~70mm取=70mm。閱歷算,浮動軸滿足強度要求。浮動軸構造如圖四所示:圖二浮動軸GICLZ3聯(lián)軸器設計內容計算和說明結果1)確定回轉機構的總體方案2)軌道直徑計算3)中心樞軸計算3.回轉運行機構的計算經(jīng)比較后,確定接受圖五所示方案。圖三回轉機構轉動方案軌道直徑的大小,一般應保證不須要中心樞軸參心加工作條件下,回轉部分在工作狀態(tài)最大作用下不致傾翻,由【3】式9—17:式中:V——總垂直力,設上機構的質量為500kg故取V=5000+60000=65000N——超重機回轉部分的穩(wěn)定系數(shù),取=1.1?!鞔怪绷八綄軸力矩和,假設管的中心最多偏離支承中心1.5m,則:由【3】式9—18,則最小軌道半徑為:取D=2中樞軸工作時的水平力,由可得:軸的截面尺寸:(由【1】式7—2)設計內容計算和說明結果4)選定工業(yè)車輪式中:——最大的彎矩, ——許用彎曲應力,由【1】表7—16查得=160Mpa把以上數(shù)據(jù)代入上式可得:取d=60mm中心樞由的結構簡圖如下所示:圖四中心樞軸結構簡圖初定選用8個滾輪,假設上車架的重量為G’=700kg滾輪的輪壓:由【4】表9—1—31選用工業(yè)腳輪。中心樞軸d=60mm設計內容計算和說明結果1)選定齒輪類型、精度等級及齒數(shù)2)按接觸強度設計4.齒輪傳動設計考慮此減速器的功率不大,故大、小齒輪孝選用硬齒面。由【5】表10—1選得大、小齒輪的材料均為45,并經(jīng)淬火,齒面硬度為48~55HRC。精度等級為7級。由傳動比:選取小齒輪齒數(shù)為24,大齒輪齒數(shù)為240。由設計計算公式:(【5】式10—9a式中:——載荷系數(shù),取=1.2?!↓X輪傳遞的轉矩——材料的彈性影響系數(shù)。由【5】表10—6查得=189.8Mpa。——齒寬系數(shù),由【5】表10—7,取=0.6?!↓X輪接觸乏累強度極限,由【5】式10—21e相得u——齒數(shù)比,u=10把上

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