毕业设计论中文电动防爆胶轮车设计全套图纸.doc

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1、本科毕业设计(论文) 题目： 电动防爆胶轮车的设计 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3月 摘要汽车的诞生已有100多年的历史，伴随着近年来科技的不断发展，汽车技术的发展也不断加快。如今，汽车已经是一种非常普遍的交通工具。电动汽车是以电力为原始动力源，以电控代替机械传动，用控制电机转速的方式改变车速的无轨车辆的一种。虽然，国内外对电动汽车的研究进行的如火如荼，国家也投入巨资对电动汽车进行研究。但是，国内外目前研究的方向基本都指向市场化电动汽车，而由于煤矿井下的条件的特殊性，将电动汽车应用于井下可以减小井下的污染、提高安全性能，让

2、电动汽车服务于煤矿的井下与井上的辅助运输生产中。全套图纸，加153893706目前市面上的电动防爆胶轮车大多都是采用传统的结构，在某些特定的区域，这种结构形式的电动防爆胶轮车非常不受欢迎。由于以往的电动防爆胶轮车采用传统的结构形式，这样就造成传动精度不好控制，保养维护费用较高;同时存在一定的安全隐患。因此，对整车的安全性要求较高，车辆行走时也会给工作人员带来强烈的震动，使得机动车驾驶员很不舒服。虽然传通的电动防爆胶轮车精度较高，质量较好，但是价格也较昂贵，对于一般的用户难以接受。所以研究一种新式的电动防爆胶轮车势在必行！本文介绍了电动防爆胶轮车的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的

3、理论计算和相关强度校验，以及对其结构进行创新设计，该电动防爆胶轮车的优点是传动链短、效率高、易于井下煤炭作业、使用和维护都很方便，较适合在恶劣的环境下工作。关键词：电动防爆胶轮车；结构；振动；工作 II Abstract The car had been born 100 years of history, along with the continuous development of science and technology in recent years, the development of automobile technology is also accelerating. N

4、ow, the car is a very popular means of transportation. The electric car is electric power as the power source, to electronic instead of mechanical transmission with the motor speed control mode to change the speed of a trackless vehicle. Although the domestic and foreign research of the electric veh

5、icle and the like a raging fire, countries have also invested heavily in research on electric vehicles. But the direction of the current research at home and abroad basically point to market electric cars, and due to the special conditions of the mine, electric vehicle application in underground can

6、 reduction under the slim pollution, improve safety performance, make electric car service in the downhole and well of coal mine auxiliary transportation production. Currently on the market of electric explosion-proof rubber tyred vehicle are mostly using the traditional structure, in certain areas,

7、 the structural form of the electric explosion-proof rubber tyred vehicle very unpopular. Due to the previous electric explosion-proof rubber tyred vehicle uses the traditional structure, thus resulting in poor control of the transmission accuracy and maintenance cost is higher, and there are some s

8、ecurity risks. Therefore, the safety requirements of the vehicle is higher, when the vehicle will give a strong shock to the staff, making the vehicle driver is very uncomfortable. Although the transmission through the electric explosion-proof rubber tyred vehicle with higher precision, better quali

9、ty, but the price is more expensive, for the general user to accept. So the study of a new imperative electric explosion-proof rubber tyred vehicle! This paper introduces the electric explosion proof rubber tyred vehicle structure composition, working principle and main parts design must have the th

10、eoretic calculation and strength check, and to carry out innovative design of the structure, the advantages of the electric explosion proof rubber tyred vehicle is short drive chain, high efficiency, easy to underground coal operation, use and maintenance of very convenient, is suitable for work in

11、the harsh environment. 关键词：电动防爆胶轮车；结构；振动；工作Key words: Electric explosion-proof rubber tyred vehicle; structure; vibration; workII 目 录摘要IAbstractII1 绪论1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2本课题研究的内容2 1.3研究的意义32 电动防爆胶轮车的总体方案及结构设计4 2.1电动防爆胶轮车的总体方案6 2.2电动防爆胶轮车的结构和布置形式7 2.2.1电动防爆胶轮车的结构7 2.2.2布置方式73 传动部分的设计计算8 3.1电机的选型计

12、算10 3.2传动轴的设计计算11 3.3伞齿轮传动设计计算13 3.4螺栓的选型计算14 3.5蓄电池的选型计算154 各主要零件强度的校核计算17 4.1滚动轴承的校核及寿命计算20 4.2传动轴强度的校核计算21 4.3齿轮传动的校核计算215 主要零件的三维建模22 5.1伞齿轮的三维建模23 5.2传动轴的三维建模24 5.3脚轮的三维建模25 5.4电动防爆胶轮车的三维建模27总结28致谢29参考文献30III 1 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义本文设计的电动防爆胶轮车主要用于井下煤炭生产作业，我国生产的电动防爆胶轮车结构简陋，使用性能始终不高，虽然经过几十年的发展，近期

13、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，我国目前生产的电动防爆胶轮车的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，电动防爆胶轮车的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的电动防爆胶轮车势在必行！相信此种电动防爆胶轮车的出现将会大大提高对各种底面的适应能力和行驶速度，为生产电动防爆胶轮车企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了防爆汽车工业的不断发展。由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进

14、步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙

15、，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界电动防爆胶轮车以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的电动防爆胶轮车应用到该公司的子公司-一个生产电动防爆胶

16、轮车的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了电动防爆胶轮车的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制各种类型的电动防爆胶轮车，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大电动防爆胶轮车厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行电动防爆胶轮车的研发工作。现在国外等著名电动防爆胶轮车的品牌中，都有电动防爆胶轮车的销售，全世界电动防爆胶轮车的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，电动防爆胶轮车的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场。 目前国外特别是美国正在考虑发展电动防爆胶轮车的功率最大化，结构最优化的问题。自“九五”

17、期间电动防爆胶轮车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ATV工业发展的电动防爆胶轮车。 我国从1953年开始生产电动防爆胶轮车，于1958年自行设计制造功力在50、70、90、120、500等种类的电动防爆胶轮车之后，为了适应电动防爆胶轮车生产厂家的需要，1959年又制造了500、1000、1200等大功力的电动防爆胶轮车。 为了满足电动防爆胶轮车生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型电动防爆胶轮车。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了电动防爆胶轮车的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多

18、种可利用风能电能进行自动提供动力的电动防爆胶轮车，与同年12月投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170电动防爆胶轮车，其设计功率为15KW，实际达到18KW，是设计值的1.5倍。目前机械式电动防爆胶轮车将逐渐被全自动电动防爆胶轮车所代替。传统的机械式的电动防爆胶轮车已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的电动防爆胶轮车来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的电动防爆胶轮车，然而我国所需的电动防爆胶轮车全部依赖进口，其成本提高很大，但近年来，各种各样的电动防爆胶轮车陆续出现在路面上，说明电动防爆胶轮车的市场前景令人乐观。传统的电

19、动防爆胶轮车的产品图如下图1、图2所示：图1 图21.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对电动防爆胶轮车进行设计，从电动防爆胶轮车的整体方案出发，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）通过网络和图书馆查找各种关于电动防爆胶轮车的相关资料，对电动防爆胶轮车进行方案的比较和预定。（2）分析电动防爆胶轮车的结构与参数（3）确定设计总体方案（4）确定具体设计方案（5）电动防爆胶轮车的三维图的绘制、CAD装配图、零件图的绘制。（6）说明书的整理1.3 研究的意义 本论文主要研究运用SolidWorks对电动防爆胶轮车进行设计。通过对电动防爆胶轮车进行设计，来了解电动防爆

20、胶轮车的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来自于电动防爆胶轮车生产制造公司的生产实际，通过设计出电动防爆胶轮车，从而来掌握电动防爆胶轮车的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的电动防爆胶轮车结构简陋，使用性能始终不高，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，我国目前生产的电动防爆胶轮车的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，电动防爆胶轮车的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的电动防爆胶轮车势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了电动防爆胶轮车的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相

21、关强度校验，构建了电动防爆胶轮车总的指导思想，从而得出了该电动防爆胶轮车的优点是成本低廉，经济，并且路面适应能力强，运行平稳的结论。 通过设计电动防爆胶轮车，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用三维绘图软件，二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设计能力。 相信此种电动防爆胶轮车的出现将会大大提高电动防爆胶轮车的市场价值，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了防爆汽车工业的不断发展。2 电动防爆胶轮车的总体方案及结构设计2.1电动防爆胶轮车的总体方

22、案 本次设计的电动防爆胶轮车主要由车架，轮子，传动部分，蓄电池，电机以及传动轴等部分组成，通过蓄电池给电机提供动力，电机通过伞齿轮传动带动传动轴运行，从而驱使电动防爆胶轮车的后轮转动，继而电动防爆胶轮车就可以运行了，驾驶人员座在上面，通过驾驶手把控制电动防爆胶轮车的方向。具体方案图如下图3所示：图3 方案图2.2电动防爆胶轮车的结构和布置形式2.2.1电动防爆胶轮车的结构 电动防爆胶轮车的组成部分主要有机架部分；传动轴部分；车轮部分；滚动轴承部分；主动力部分；方向控制部分。2.2.2布置方式 通过蓄电池给电机提供动力，电机通过伞齿轮传动带动传动轴运行，从而驱使电动防爆胶轮车的后轮转动，继而电动

23、防爆胶轮车就可以运行了，驾驶人员座在上面，通过驾驶手把控制电动防爆胶轮车的方向。3 传动部分的设计计算3.1电机的选型计算 已知整个电动防爆胶轮车中机架及其他所有零件的重量，我们取总重量为200Kg，其中忽略齿轮传动的传动效率，计算所需要的电机功率，从而来选择电动机，具体的电机设计计算如下:具体的电机设计计算如下:1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，电机转速 3.负载转矩式中：4.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0。 根据以上得出数据，我们选用电机型号为160BL-A，此无电机厂家为机电产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 根

24、据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为92BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为1.5KW，额定转矩为7.62N.m，最大转矩为9N.m，额定转速为 3000r/min。3.2传动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。 传动轴是电动防爆胶轮车的最关键零件，对于保证电动防爆胶轮车正常运转和

25、提高电动防爆胶轮车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。电动防爆胶轮车行驶时，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） （

26、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，根据电动防爆胶轮车的进动角、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

27、参考实际资料确定。3.3 伞齿轮传动设计计算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

28、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）3.4螺栓的选型计算 螺栓的强度在机械联接中至关重要，特别是在重要的场合，其强度校核和计算尤其重要。其受力简图如上图所示，图中以合力代替均匀分布的作用力假设应力在剪切面内是均匀分布的，若为剪切面面积，则应力为：与剪切面相切，故为剪应力。2、挤压实用计算在工程上也使用相似剪切的计算方法，假设挤压应力是均匀分布的，则 挤压面面积为挤压面的正投影面积。对于平键接触面面

29、积就是挤压面面积；对于螺栓挤压面面积就是直径平面面积，其值为。3、强度条件 剪切和挤压的强度条件如下：剪切强度条件：挤压强度条件： 式中塑性材料：脆性材料：先按剪切强度设计：?d再用挤压强度条件设计，挤压力为，所以 d 最后得到螺栓的抗大强度和抗剪强度是合适的。3.5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

30、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

31、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 各主要零件强度的校核计算 4.1滚动轴承的校核及寿命计算（1）滚动轴承的选择滚动轴承为双列圆锥滚子轴承350324B，由文献2表得KN，KN，。（2）寿命验算 轴承所受支反力合力 N 对于双列圆锥滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 ，N由文献2表得， ， N 按轴承B的受力大小验算h h=年 由于电动防爆胶轮车的冲击力较大，必须选择较大寿命的轴承，又由于电动防爆胶轮车的冲击力，轴承并不能达到所计算的寿命。

32、 经审核后，此轴承合格。4.2传动轴强度的校核计算按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由文献可知，取，轴的计算应力 MPa 选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表可知，MPa。因此，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面IV和V引起的应力集中最严重，而V受的弯矩较大；从受载的情况来看，截面C的应力最大，但应力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。截面V左侧抗弯截面系数 mm 抗扭截面系数 mm 截面V左侧的弯矩M为 Mpa 截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应 Mpa 截面上的扭转切应力

33、MPa 轴的材料为45钢，调质处理。MPa，MPa，MPa。用插入法求出 ，轴按精车加工，可知，表面质量系数为： 轴未经表面强化处理，固得综合系数为 可知，碳钢的特性系数 取 取所以轴在截面V左侧的安全系数为 故该轴在截面V左侧的强度是足够的。截面V右侧抗弯截面系数 mm抗扭截面系数 mm截面V左侧的弯矩M为 MPa截面V上的扭矩T为 MPa 截面上的弯曲应力 MPa截面上的扭转切应力 MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及取：因， ，轴的材料的敏感系数为 ，故有效应力集中系数按文献1，附为 轴的截面形状系数为轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为综合系数为 所以轴在截面V左侧的安全系数为

34、故该轴在截面V左侧的强度是足够的。 4.3齿轮传动的校核计算（）校核齿面接触疲劳强度（1）接触应力的计算由文献4表可知，齿面接触应力计算公式，即 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数电动机驱动，载荷平稳，由文献4表可知，取平均分度圆直径 mm 平均分度圆圆周速度 m/s由文献4 图（a）可知，按，得；由文献4 图（b）可知，按，齿轮悬臂布置，；由文献4表可知，； 由文献1表可知，弹性系数； 节点区域系数 计算得， MPa（1） 接触疲劳强度的许用应力由文献4 表可知，许用接触应力计算公式，即 确定公式内的各计算数值 小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 最小安全系数 由文献1，10-13可知，计算应力循环系数 由文献1 图10-19可知，查得接触疲劳寿命系数 ， 尺寸系数 工作硬化系数，按 润滑油膜影响系数，计算得， MPa（3）由于MPaMPa，故安全。（）校核齿根弯曲疲劳强度（1）齿根应力的计算由文献4表可知，弯曲应力计算公式，即 （3.30）确定公式内的各计算数值 由文献1表可知， ， 由文献1表可知， ， 计算得， MPa（2）弯曲强度的齿根许用应力 由文献4表可知，齿根许用应力计算公式，即 （3.31）确定公式内的各计算数值 弯曲疲劳极限MPa 齿轮的应力修正系数 弯曲强度的最小安全系数 弯曲疲劳寿命系数 ， 弯曲疲劳的尺寸系数计算得， （3）由于MPaMpa，故安全。20