【正文】 確定各軸段直徑長(zhǎng)度： 1 段 根據(jù) mind （按 GB/T 11841996）圓整并取 d =35mm 并由 T 和 n選取聯(lián)軸器型號(hào)為 33 ?? ，取長(zhǎng)度 60l mm? 2段 這段主要是固定半聯(lián)軸器，同時(shí)要便于軸承的拆裝，選取 40d mm? 取軸承端蓋的厚度為 34mm，軸承端蓋外端面到半聯(lián)軸器左端面的距離為 16mm 第 35 頁(yè) 取 l 50mm? 3 段 這段軸主要是用來(lái)安裝軸承和定位套筒。查手冊(cè) AK = VK —— 動(dòng)載系數(shù)。 本設(shè)計(jì)采用液壓馬達(dá)作為動(dòng)力的輸出分別經(jīng)過(guò)一級(jí)減速箱和鏈傳動(dòng)后 第 27 頁(yè) 將動(dòng)力傳遞給截割部 。 2）步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn) ① 輸出功率小，體積也小，不需要專(zhuān)門(mén)的調(diào)整機(jī)構(gòu)。 維修方便，使用范圍廣。 液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)是密封性能差，易污染環(huán)境，防水性能由于油液粘溫性能差，限制液壓驅(qū)動(dòng)只能在常溫下工作。 液壓驅(qū)動(dòng)礦車(chē)清車(chē)機(jī)的工作原理是以壓力油作為驅(qū)動(dòng)力而進(jìn)行工作的，被驅(qū)動(dòng)件（如臂 部 等）的運(yùn)動(dòng)速度，決定于油液在油缸（ 直線(xiàn)油缸或回轉(zhuǎn)油缸）內(nèi)容積變化的快慢，而驅(qū)動(dòng)力的大小，則決定于油液的單位壓力及作用的有效面積。 裝形式 根據(jù)設(shè)計(jì)的工作要求和安裝位置，選用：尾部后耳環(huán)的安裝形式。 設(shè)計(jì)選用：螺紋連接形式。 則液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 1L ： ?1L 320＋ 60＋ 48=428 mm 考慮實(shí)際，取液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 1L =428mm，則缸體外形長(zhǎng)度 2L =471 mm。則液壓缸缸體的外徑 1D ： ??? ?DD mm 參照工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的外徑系列（ JB1068— 67） 將液壓缸外徑進(jìn)行圓整得 mm951 ?D 液壓缸壁厚的驗(yàn)算應(yīng)包括以下四個(gè)方面： （ 1）額定工作壓力 np 應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全： 21221 )(D DDp sn ?? ? MPa () 式中 np — 額定工作壓力， MPa； s? — 缸筒材料的屈服強(qiáng)度， MPa，設(shè)計(jì)選用缸筒材料為： 45 鋼，則[ s? ]=335 MPa。 pApAF ?? （ ） 39。 （ 1）驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 取截割頭的質(zhì)量 m1=50Kg，臂部質(zhì)量為 50Kg 則臂部所產(chǎn)生的阻力矩 M 為 mm9 0 0 0 0 06 0 05 0 01 2 0 05 0 0 ?????? NM 極限狀態(tài)下的夾角 （ 2）擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)缸力的計(jì)算 當(dāng) 滾筒位于最低點(diǎn) 時(shí) ,搖臂與液壓缸車(chē)呈 0120 SFM ?? 則 NF ? 當(dāng) 滾筒位于最高點(diǎn) 時(shí) ,搖臂與液壓缸車(chē)呈 088 SFM ?? 第 15 頁(yè) NF ? 取兩者之大 即 F= N 作為擺動(dòng)缸設(shè)計(jì)計(jì)算驅(qū)動(dòng)力。設(shè)計(jì)向上最大仰角度為 1? ＝ 15? ，向下最大俯角度為 2? ＝ 15? ，仰俯總行程為 30? 。采用的是雙向桿機(jī)構(gòu)。大致結(jié)構(gòu)如 下 圖 所示 第 12 頁(yè) 截齒座的設(shè)計(jì) 齒座結(jié)構(gòu)如右圖 其結(jié)構(gòu)既便于更換截齒，又能使截齒安裝后不會(huì)繞 軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高 在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕臂 部 的負(fù)載。我們選擇礦車(chē)清車(chē)機(jī)作為設(shè)計(jì)題目，無(wú)論從內(nèi)容的深度、分量以及覆蓋各科知識(shí)面的程度來(lái)衡量都是適當(dāng)?shù)?。俯仰液壓缸的行程?下 圖所示。 2） 液壓傳動(dòng)中有機(jī)械損失、壓力損失、泄漏損失，效率較低，所以不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。 工業(yè)機(jī)械較之其他如教育、醫(yī)療或科研等其他用處機(jī)械，顯示出的主要特點(diǎn)就是輸出功率大，需承受載荷重。并且，為了提高其抗瞬間振蕩沖擊的能力，應(yīng)留有一定的強(qiáng)度和功率余度。 （ 2）礦車(chē)清車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)是機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生一次比較完整的機(jī)電一體化整機(jī)設(shè)計(jì)。 增設(shè)了 傳動(dòng)軸中心距調(diào)整 裝置：降低工作噪聲，延長(zhǎng)使用壽命。氣動(dòng)式速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。橫向行走液壓缸的缸體 鉸接 在 地面 上，活塞桿與下車(chē)體底托盤(pán)連接。液壓控制部分的流量與壓力必須滿(mǎn)足該機(jī)縱向、橫向行走速度的要求。最近，福州大學(xué)又研制成全液壓礦車(chē)清理機(jī)控制系統(tǒng)，以液壓邏輯元件組成的邏輯控制回路取代由電器元件組成的控制線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)對(duì)清車(chē)機(jī)的自動(dòng)控制。據(jù)稱(chēng)，適應(yīng)性強(qiáng)；能利用部分現(xiàn)有配件和標(biāo)準(zhǔn)件，便于加工；與同類(lèi)產(chǎn)品相比成本低、省人、省力、省電、經(jīng)濟(jì)效益好。清車(chē)機(jī)的橫向行走部、縱向行走部、截割部都是由許多機(jī)械零件組合起來(lái)的，因此，結(jié)構(gòu)笨重、操作復(fù)雜、維修量大。 三、高 壓水射流聯(lián)合機(jī)械截齒清理 機(jī) 該種礦車(chē)清理裝置的工作機(jī)理包括高壓水射流清理和機(jī)械截齒清理兩部分。湘東鐵礦礦務(wù)局對(duì)北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院為南京鳳凰山鐵礦設(shè)計(jì)的 第 2 頁(yè) 低頻振動(dòng)清車(chē)機(jī)作了一些改進(jìn)，由原來(lái)比較復(fù)雜的單獨(dú)安裝簡(jiǎn)化為與翻籠固定在一起，由原來(lái)需要摘鉤、每次只能清理一輛礦車(chē)改為不需要摘鉤，每次能清理兩輛礦車(chē)。 但是，由于各個(gè)礦山的具體條件不同和清車(chē)機(jī)本身的某些不完善之處使它們的發(fā)展受到了一定的限制。經(jīng)常而及時(shí)地清掃礦車(chē)車(chē)箱是提高礦井軌道運(yùn)輸效率的重要因素。目前國(guó)內(nèi)礦車(chē)清理機(jī)械形式繁多，品種不一，而且造價(jià)較高。 部分金屬礦山在采用電動(dòng)高頻振動(dòng)清車(chē)機(jī)時(shí)，吸取了電動(dòng)低頻振動(dòng)清車(chē)機(jī)的長(zhǎng)處，由沖擊強(qiáng)度和剛度比較小的礦車(chē)底部或兩側(cè)改為沖擊強(qiáng)度和剛度比較大的礦車(chē)斗緣，以延長(zhǎng)礦車(chē)的 使用壽命：用比較簡(jiǎn)單的偏心軸皮帶輪取代比較復(fù)雜的振動(dòng)器，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 }近年來(lái)，廣東某礦在清車(chē)機(jī)上采用小功率振動(dòng)電機(jī)獲得了成功。但是由于耗電較多， 故它僅適用于存積物含水量較高的礦車(chē)。高壓水射流噴嘴隨截齒螺旋均勻分布，泵站提供的高壓水，經(jīng)高壓管路和旋轉(zhuǎn)密封進(jìn)入圓柱形筒體的中心孔，由各噴嘴噴出而形成高壓水射流，實(shí)現(xiàn)對(duì)粘結(jié)物的沖刷、冷卻潤(rùn)滑截齒和滅塵的作用。清掃器底座與小車(chē)鉸接， 能繞鉸點(diǎn)上下和左右擺動(dòng)。1986 年 l2 月，徐州礦山設(shè)備制造廠試制成功的適用于 l t 礦車(chē)的 YQ— l型液壓清車(chē)機(jī)通過(guò)了市級(jí)技術(shù)鑒定。為此，我針列該機(jī)使用上存在的這些缺點(diǎn)，對(duì)原清車(chē)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)液壓式雙圓盤(pán)截齒清車(chē)機(jī)。 礦車(chē)清車(chē)機(jī)組成圖 縱向行走機(jī)構(gòu)：由上車(chē)體、縱向行走輪軸、縱內(nèi)行走 液壓 缸等組成。截齒的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)鏈條傳動(dòng)的。清掃過(guò)程是，載重礦車(chē)進(jìn)入翻車(chē)機(jī)，翻車(chē)機(jī)連同礦車(chē)朝清車(chē)機(jī) 的相反方向旋轉(zhuǎn) 270 度完成卸載后開(kāi)動(dòng)清車(chē)機(jī)，割盤(pán)由液壓馬達(dá)通過(guò)鏈條帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，操縱 縱向 液壓換向閥，壓力油進(jìn)入液壓缸， 縱向 液壓缸 第 6 頁(yè) 伸出，使機(jī)身縱向前進(jìn)，將割盤(pán)伸入到礦車(chē)內(nèi)，割盤(pán)旋轉(zhuǎn)，截割粘車(chē)底煤。礦車(chē)清車(chē)機(jī)的設(shè)計(jì)正是通過(guò)具體設(shè)計(jì)來(lái)提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的能力、機(jī)電液一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，掌握實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方法有效途徑。作為一次整機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)各方面都有明確的原則要求。在綜合考慮了各種方案后，我選擇了以下方案： 1） 截割部實(shí)現(xiàn)粘結(jié)物的清理工作； 2） 行走部實(shí)現(xiàn)前后左右的行走； 3） 臂部實(shí)現(xiàn)截割部支撐與上下擺動(dòng)； 4） 控制部分實(shí)現(xiàn)整機(jī)的操作控制； 5） 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞和轉(zhuǎn)換。由于采用油液做工作介質(zhì)，能自行潤(rùn)滑，所以壽命長(zhǎng)； 6） 液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，易于設(shè)計(jì)，制造和推廣使用； 7） 液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，且元件排列布置靈活。 可行性和必要性分析 本次礦車(chē)清車(chē)機(jī)的設(shè)計(jì)，采用 的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。 俯仰液壓缸行程示意圖 設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容總結(jié) 本次設(shè)計(jì)要求，能夠鮮明地體現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)構(gòu)思。 截 割頭的設(shè)計(jì)要求 截割頭 截割力大小要適宜，力量過(guò)大則動(dòng)力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟(jì)，甚至?xí)p壞礦車(chē)；力量過(guò)小達(dá)不到清理礦車(chē)的目的。 材料一般選用硬質(zhì)合金，它具有剛度好、密度小、重量輕等特點(diǎn)。 臂部的各種運(yùn)動(dòng)常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既直接承受截割部的靜、動(dòng)載荷，而且自身又要擺動(dòng)，故受力復(fù)雜。 截割臂的 設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)綜合考慮，臂部結(jié)構(gòu)采用定軸式仰俯機(jī)構(gòu)。 因此，控制擺動(dòng)的液壓缸只要能使前伸臂繞軸擺動(dòng) 30? 即可。取液壓缸回油腔背壓為 2p =。 液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 ? 的比值 10/ ??D 的圓筒稱(chēng)為薄壁圓筒。 液壓缸缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 1L 應(yīng)大于活塞的行程 L 、缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 l與活塞的寬度 B 之和。 設(shè)計(jì)選用缸體與缸蓋的連接形式：法蘭連接，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖如 下 圖 所示。 選用密封圈密封的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低； （ 2）能自動(dòng)補(bǔ)償磨損； （ 3）密封性能可隨壓力加大而提高，密封可靠； （ 4）被密封的部位，表面不直接接觸，所以加 工精度可以放低 （ 5）既可用于固定件，也可用于運(yùn)動(dòng)件。簡(jiǎn)圖如圖 2.） 活塞 材料： 45 鋼； 主要表面粗糙度：活塞外圓柱表面粗糙度為 Ra= ； 技術(shù)要求：（ 1）外徑 D 的圓度、圓柱度不大于外徑公差之半 ；（ 2）活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)可取 f7f9 配合，內(nèi)徑與活塞桿的配合可取 H8。液壓系統(tǒng)中，借助于調(diào)節(jié)閥可以方便地改變系統(tǒng)的壓力、流量和方向，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整和緩沖定位，以適應(yīng)不同的工作要求。所以氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出力小。一類(lèi)為功率較大的異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一類(lèi)為功 率較小的步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)方案的 確定 針對(duì)于本設(shè)計(jì)，液壓驅(qū)動(dòng)還有以下主要的優(yōu)點(diǎn)： 1）液壓傳動(dòng)的各種元件，可以根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置； 2）重量輕，體積小，運(yùn)動(dòng)慣性小，反應(yīng)速度快； 3）操作方便，容易控制，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速； 4）可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)； 5）可以自動(dòng)行潤(rùn)滑，不需要另加潤(rùn)滑劑，使用壽命長(zhǎng)。大齒輪選用 45 鋼，正火 ，齒面硬度 2169~217HBS，取 2HBS =210HBS。齒輪和 右軸承從軸的右端裝入，齒輪左端靠軸肩定位齒輪和右軸承之間用定位套筒使右左端面得以定位，半聯(lián)軸器靠軸肩定位。 查 表 取 A=110 3m in 5 .51 1 0 4 1 .8 m m100d ?? 取 mind =46 （ 3）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 齒輪軸受力如下圖所示， 求軸承反力 H水平面內(nèi) 21 680 8 / 2 340 4HHR R N? ? ? V 豎直面內(nèi) 12= 247 8 / 2 123 9VVR R N?? 求彎矩圖 水平面內(nèi)彎矩的計(jì)算 340 4 59 541 .24HM Nm? ? ? 垂直面內(nèi)彎矩的計(jì)算 123 9 197VM N m? ? ? 彎扭組合的計(jì)算 第 44 頁(yè) 則 2 2 2 25 4 1 .2 1 9 7 5 7 6HVM M M Nm? ? ? ? ? 查手冊(cè)由 2735 /b N mm? ? 第 45 頁(yè) 得 ? ? 21 26 0 /b N m m? ? ? ， ? ? 21 72 /b N m m? ? ?， ? ? 20 12 6 /b N m m? ? 折算系數(shù) ? ?? ?1073 0 .5 8124bb?? ??? ? ? 取 ?? 當(dāng)量彎矩 22()eM M T??? 2 2 2 2( ) 5 7 6 ( 0 .6 5 2 5 .2 5 ) 6 5 6 .6caM M T Nm Nm?? ? ? ? ? ? ? （ 4）驗(yàn)算危險(xiǎn)截面強(qiáng)度 由圖知齒寬中點(diǎn)處受的彎矩最大，則 ? ?3 2ca 36 5 6 . 6 1 0 / m m = 4 6 . 7 / m m 0 . 1 5 2ca M NNW