重庆科技学院毕业设计（论文）题 目 50T电动平车设计 学 院 机械与动力工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化2008级-4班 2012 年 5 月 24 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
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在本次的设计过程中，针对电动平车这一设计任务，进行了电动平车车架的设计、车轮的选用、传动系统的设计、行走机构的设计、电缆卷筒的选用等工作在整个设计过程中，有三个设计重点第一：车轮的选用车轮虽是标件，但车轮的选用是进行后面设计工作的基础，所以首先应确定出车轮的相关参数，尤其是车轮的直径第二：传动系统的设计在设计过程中，共提出了两种传动系统的设计方案，并利用三维建模对两种传动方案进行了比较，最终根据安装的合理性选择了第二种传动系统的设计方案第三：行走机构的设计在这块的设计中，进行了主动轮轴和从动轮轴的设计工作，同时对主动轮轴进行了校核工作为进一步检验主动轮轴的强度是否符合要求，利用对主动轮轴进行了有限元分析关键词：电动平车 车架 传动系统 行走机构ABSTRACTElectric flat car is an electric transport vehicle in rail factory, used in the workshop of the products across the transportation. It is simple in structure, easy to use, easy to maintain, carrying capacity, low pollution etc. It is widely used in mechanical manufacturing and metallurgical enterprise of the production workshop, as workshop internal transport heavy with a cross. This article is under the widely read and research, and on the basis of production practice from the scene to finish the 50T electric flat car prototype design.In the design process, aim at the electric flat car task to finish the design of the electric flat car, such as its wheel frame, the frame of transmission system, the wheel system, the choice of the cable drum. There are three points include in the design process. First: the selection of the wheel. The wheel is the bid, but the selection of the wheel is the basis of design work behind, so first should determine the related parameters of the wheels, especially the diameter of the wheel. The second: transmission system design. In the design process, there are two transmission design scheme of the system, and compared the two transmission schemes by using 3d modeling, and according to installation, we chose the second. Third: the design of the walk institutions .In this design, we will do the active wheel and driven axle design work, at the same time checkout the stiffness of the active wheel. To further test the strength of the active wheel whether meet the requirements of active wheel of a finite element analysis.Keywords: electric flat car; frame; the transmission system; the walk institutions目 录摘 要 IABSTRACT II1 引 言 11.1 电动平车的相关概念 11.2 电动平车的分类 11.3 电动平车的主要技术参数 22 电动平车的总体设计 33 电动平车车轮的选用 53.1 车轮的材料选用 53.2 车轮的结构选用 53.3 车轮的直径选用 64 电动平车传动系统的设计与计算 74.1 电动机的选用 7电动机的类型选用 74.1.2 电动机的功率选用 74.1.3 电动机的转速选用 84.1.4 电动机的型号选用 84.2 计算总传动比和分配各级传动比 94.3 计算传动装置的运动和动力参数 9 各轴转速 94.3.2 各轴功率 104.3.3 各轴转矩 104.3.4 运动和动力参数列表 104.4 带传动设计 10 已知条件 104.4.2 设计步骤和方法 10 带轮的轮槽 12 判断带轮的结构形式 13 选择带轮处的周向定位零件 154.5减速器的计算与选用 154.6制动器的计算与选用 16 制动器的类型选用 164.6.2 制动器的型号选用 164.7传动齿轮的计算 16已知条件 17 设计步骤和方法 175 行走机构的设计 225.1主动轮轴的设计 22确定主动轮轴的结构和尺寸设计 22主动轮轴的校核 235.2 从动轮轴的设计 266 电动平车车架的设计 286.1 车架的材料选用 286.2 车架的结构选用 287 电缆卷筒的选用 308 三维建模 329 电动平车主动轮轴的有限元分析 359.1 有限元法的概念 359.2 有限元法的计算过程 35 问题和求解域的确定 35 域的离散化的求解 35 状态变量以及控制方法的确定 35 单元推导 359.2.5 总装求解 359.2.6 联立方程组的求解以及结果分析 359.3 有限元的优势 369.4 主动轮轴有限元分析的前处理 369.4.1 三维建模即简化 36单元选择与网格划分 379.4.3 模型加载和边界条件 379.5 有限元分析结果 389.6 结果分析 3910 结论 40参考文献 41致 谢 421 引 言在现代厂房，车库内货物转运过程中，电动平车以其装卸方便、承载能力强、易于操作而充当着重要的角色。
此种车辆具有结构简单、使用方便、承载能力大、不怕脏、维护容易、使用寿命长等特点同时，因具有坚固耐用、经济实用和容易清理等诸多优点，成为企业厂房内部短距离定点频繁运载重物的首选运输工具1.1 电动平车的相关概念电动平车，又称平车、电动平板车、过跨车、台车、地爬车等，是一种厂内有轨电动运输车辆，一般情况下是台面平整无厢盖，特殊情况下是台面非平面但无厢盖，车体无方向盘只能依靠轨道前进、后退和转弯；其次它是使用电力进行驱动的车辆，在减速电机的驱动下自动运行；再次它是一种轨道型运输车辆，为保证平车的正常行驶，需要在地面上铺设轨道，轨道一般采用工字型面接触道轨1.2 电动平车的分类电动平车可分为以下三大类：低压轨道供电式电动平车、卷筒供电式电动平车和蓄电池供电时电动平车低压轨道供电式电动平车，运行轨道兼作导电轨，滑触线连接轨道进行供电地面降压变压器控制柜将单相或三相交流电压降至单相或三相电压，经与轨道相接触的滑触线馈送给平车，再经车载升压变压器控制柜将单向或三向电压升为单相或三相交流电给平车用单相电容电机或三相起重冶金用电机提供电力由于此车不用电缆，故安全可靠、不怕脏、不怕烫，不妨碍交叉运输，易实现遥控和自动化，给厂区的运输布置以很大的方便。
但平常轨道施工要求较高，须保证轨道绝缘，超过一定的运行距离后轨道应加铜排补偿线运行距离较长时必须增加降压变压器个数由于轨道供电式电动平车启动时流经轨道的启动电流非常大，可达，此时在轨道的末端存在很大的电压降，造成单相电容电机启动困难，故在最大载重吨位为以下时，低压轨道供电式电动平车使用单相低压轨道供电，使用单向电容电机最大载重吨为以上时，采用低压轨道供电，使用起重冶金用电机卷筒供电式电动平车，直接以电缆卷筒供给交流电电缆卷筒为磁滞耦合式，确保电缆受力均匀且不易拉坏交流电给电动平车上的起重冶金用电机提供电力，电机拖动平车运行平车运行时电缆卷筒自动将电缆卷起或放出，受卷线筒供电长度影响，一般平车的最大运行距离小于蓄电池供电式电动平车，以蓄电池供电蓄电池给直流牵引电机提供电力，直流电机拖动电动平车运行与交流电机相比，直流电机具有不易烧损，起动力矩大，过载能力强的优点和低压轨道供电式电动平车、卷筒供电式电动平车相比，它具有更大的机动性灵活性和安全性能，且运行距离不受限制，对轨道无绝缘要求，因此施工方便费用低廉1.3 电动平车的主要技术参数轨道电动平车的主要技术参数有七项：供电方式、载重吨位、台面尺寸、台面高度、轨道长度、轨道间距、操作方式，其中最主要的技术参数为供电方式和载重吨位，轨道电动平车一供电方式确定其型号，一载重吨位确定其规格。
2 电动平车的总体设计平车主要由电气控制系统、传动系统、导电系统、车体和车轮组组成平车的电控系统主要包括：配套变压器、回转警示灯、限位开关装置等在本设计过程中，由于专业的限定，主要进行了传动装置、车体和车轮的设计及导电系统的选用工作而对于电气系统设计工作，可由机电专业方向的同学来完成平车的传动装置由减速器、带轮、电机、制动轮、制动器组成，用于驱动平车行走在本次设计中共设计了两种传动系统方案，分别如图2.1和 图2.2 所示通过对安装合理性的对比后，选用了第二种传动方案传动装置放置在平车下部的一侧，为了方便对平车的传动装置进行检修，台面设置检视孔平车的车体为钢结构，台面平铺钢板，焊接的车架车架由型钢——工字钢和钢板焊接而成而平车的供电系统，则直接以电缆卷筒供给交流电电缆卷筒为磁滞耦合式，确保电缆受力均匀且不易拉坏图2.1 传动方案11—制动器；2—电机；3—带传动；4—减速器；5—联轴器；6—车轮、图2.2 传动方案21—制动器；2—电机；3—带传动；4—减速器；5—齿轮；6—车轮3 电动平车车轮的选用车轮是起重机的行走部件，用来支承整电动平车重量并使其行走的装置，可分为有轨运行和无轨运行的车轮，本处采用的是有轨运行车轮。
3.1 车轮的材料选用车轮的材料应根据驱动方式和起重的工作级别等因素来确定对机械驱动而且速度大于时，中级及中级以上的工作类型，建议采用不低于的铸钢，并进行表面淬火（火焰淬火或高频淬火），硬度不低于，淬火深度不小于，这有助于提高车轮表面的耐磨度和寿命对人力驱动或机械驱动轻级工作类型，速度小于时，可采用铸铁车轮，表面硬度为在本设计中，由任务书和传动方案的拟定及查阅《起重机械设计手册》知，电动平车的驱动方式为机械驱动，工作级别为中级，运行速度为，综合这几大因素，选定车轮材料为的铸钢，并进行表面淬火，淬火要求表面硬度，淬火深度不少于（距离踏面深处硬度不小于）3.2 车轮的结构选用车轮按轮缘形式可分为双缘的、单缘的和无缘的三种通常情况下，大车车轮采用双轮缘，小车车轮多采用单轮缘轮缘的作用是导向和防止脱轨车轮的踏面可做成圆柱形、圆锥形和鼓形三种，大多数起重机采用前两种由设计任务书知，车轮组运行要求不是很高,而且为了降低电动平车制造成本,所以采用单轮缘式小车车轮,代号为其结构简图如图3.1所示 图3.1 单缘车轮3.3 车轮的直径选用车轮的大小主要根据轮压来决定，轮压增加直径变大，但过大，则设备费用增大，同时车轮转速变低使传动机构复杂。
因此，当车轮直径不能再增大时，常用增加车轮数目来使车轮的轮压降低为了使各轮轮压平均分布，在车轮数目超过四个时，须采用铰链均衡架装置 初步将车轮的数目设计为，电动平车自重为，则由上所述，根据设计要求和载重量知最大轮压为： （3.1）通过查阅[8]表6-1及表6-2，选踏面为圆柱形的单缘车轮，选定，数目为4 电动平车传动系统的设计与计算如上所述，选择第二种传动方案传动方案的简图如图4.1所示图4.1 传动方案1—制动器；2—电机；3—带传动；4—减速器；5—齿轮；6—车轮设计参数：1．运输重量：2．轨距：3．行走速度：,行走距离：4. 台面尺寸：4.1 电动机的选用4.1.1电动机的类型选用冶金及起重用三相异步电动机是用于驱动各种型式的起重机械和冶金设备中的辅助机械的专用系列产品它具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适用于短时或断续周期运行、频繁启动和制动、有时过负荷及有显著地振动与冲击的设备系列为绕线转子电动机，系列为笼型转子电动机冶金及起重用电动机大多采用绕线转子，但对于以下电动机以及在启动不是很频繁而电网容量又许可满压启动的场所，也可采用笼式转子。
所以选择、系列冶金及起重用三相异步电动机4.1.2 电动机的功率选用电动机的功率用额定功率表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机所需的电动机输出功率功率小于工作要求则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率过大，则增加成本，且由于电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，能量不能充分利用而造成浪费工作机所需电动机输出功率应根据工作机所需功率和中间传动装置的效率等确定工作机所需功率为： （4.1） 式中：—— 安全系数，其值为； ——摩擦系数，其值为；——平车的载重量，其值为；——平车自重，其值为； ——行走速度，其值为； ——重力加速度（），其值为工作机所需电动机输出功率为： （4.2）式中：——带传动效率；——滚动轴承效率； ——齿轮传动效率查[2]表1-7的、、查[2]表12-7选择电动机额定功率为4.1.3 电动机的转速选用具有相同额定功率的同类电动机有几种不同的同步转速低转速电动机级数多，外轮廓尺寸较大，质量较重，价格较高，但可使总传动比及传动装置的尺寸减少，高转速电动机则相反，应综合考虑各种因素选取适当的电动机转速。
根据负荷的不同性质，电动机常用的工作制分为S2(短时工作制)、S3(断续周期工作制)、S4（包括启动的断续周期性工作制）、S5(包括电制动的断续周期工作制)四种电动机的额定工作制为S3，每一工作周期为，即相当于等效启动6次/h电动机的基准负载持续率为，工作时间/一个工作周期：工作时间包括起动和制动时间如前所述，选择电动机为S3(断周期)工作制（即6h/次），电动机的基准负载持续率的转速，其值为4.1.4 电动机的型号选用根据电动机额定功率和转速，由[2]表12-7确定电动机型号为：4.2 计算总传动比和分配各级传动比总传动比为，带传动的传动比为，高速级齿轮传动的传动比为，低速级齿轮传动的传动比为根据如前所述的在已知总传动比要求时，合理选择和分配各级传动机构的传动比应考虑以下几点计算传动比车轮的转速： （4.3）式中：——车轮直径，其值为； ——行走速度，其值为总传动比：， （4.4）取带传动的传动比 ， （4.5）则减速器低速级传动比 （4.6）减速器高速级传动比；取。
式中：——电动机满载转速，其值为 ；——车轮转速，其值为4.3 计算传动装置的运动和动力参数机械传动装置的运动和动力参数主要是指各轴的转速、功率和转矩，它是设计计算传动件的重要依据为进行传动件的设计计算，需先计算出各轴的转速、功率和转矩一般按电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数4.3.1 各轴转速① Ⅰ轴 ：=； （4.7）② Ⅱ轴 ：=； （4.8）③ Ⅲ轴 ：= （4.9）4.3.2 各轴功率① Ⅰ轴：； （4.10）② Ⅱ轴：； （4.11）③ Ⅲ轴： （4.12）4.3.3 各轴转矩① Ⅰ轴：=； （4.13）② Ⅱ轴 =； （4.14）③ Ⅲ轴 = （4.15）4.3.4 运动和动力参数列表表4.1 运动和动力参数列表轴名运动和动力参数转速功率转矩Ⅰ轴382.3518.20454.58Ⅱ轴72.2817.122261.98Ⅲ轴19.1216.278126.494.4 带传动设计4.4.1 已知条件工作机实际需要的电动机输出功率，小带轮转速为电动机的满载转速，传动比为，每天工作小时，载荷变动大，重载启动。
4.4.2 设计步骤和方法① 确定计算功率计算功率是根据传递的功率P和带的工作条件而确定的 （4.16）式中：——计算功率，；——工作情况系数，见[1]表8-7；——所需传递的额定功率，；则 （4.17）② 选择V带的类型由[1]查表8-7可得工作情况系数根据计算功率和小带轮的转速，由[1]P157图8-11选取V带的类型为普通C带③ 确定带轮的基准直径并验算带速1）初选小带轮的基准直径根据V带的带型，参考查[1]图8-6和[1]表8-8确定小带轮的基准直径2）验算带速参考查[1]，按式（8-13）计算带的速度带速不宜过低或过高，一般应使,最高不超过30m/s验算带的速度 （4.18）满足要求，故此带速合适④ 计算大带轮的基准直径由计算大带轮的基准直径 （4.19）⑤ 验算传动比实际传动比 （4.20）误差，符合要求⑥ 确定中心距，并选择V带的基准长度1) 根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合式[1]（8-20）初定中心距。
故有即代入数据得，现取初定中心距0=410mm2) 计算相应的带长 由[1]式（8-22）有 （4.21）由带的基准长度系列见[1]表8-2，选定带的基准长度3) 计算中心距a及其变动范围传动的实际中心距近似为， （4.22）取整为； （4.23） （4.24）⑦ 验算小带轮上的包角由[1]式8-7可知，小带轮上的包角小于大带轮上的包角又由[1]式8-6可知，小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力因此，打滑只可能在小带轮上发生为了提高带传动的工作能力，应使由此知 （4.25）⑧ 确定带的根数 （4.26）为了使各根V带受力均匀，带的根数不宜过多，一般应少于5根否则，应选择横截面积较大的带型，以减少带的根数。
查表8-4a（见[1]）由插值法得；查表8-4b（见[1]）由插值法得；查表8-5（见[1]）由插值法得；查表8-2（见[1]）有于是得： （4.27）取z=5根⑨ 计算单根V带的初拉力由式（8-26）（见[1]），并计入离心力和包角的影响，可得单根V带所需的最小初拉力为 （4.28）由[1]表8-3查的， （4.29）故有 （4.30）4.4.3 带轮的轮槽带轮的轮槽与所选用的带的型号相对应由前面的内容知，选用的为带型为B型带轮槽的界面形状如图5.2所示： 图4.2 轮槽的界面形状轮槽的截面尺寸：表4.2 轮槽的界面尺寸槽型与相对应的取；；；；；，与相对应的为；，与相对应的为4.4.4 判断带轮的结构形式V带轮的结构形式与基准直径有关当带轮（为安装带轮的轴的直径，）时，可采用实心式；当时，可采用腹板式；当，同时时，可采用孔板式；当时，可采用轮辐式①判断大带轮的结构形式安装大带轮的轴径，大带轮的基准直径。
很明显，，且，故大带轮采用轮辐式其结构形式如图5.3 所示尺寸计算如下：，取 （4.31） （4.32） （4.33），取 （4.34），即 （4.35） （4.36） （4.37） （4.38）图4.3 大带轮结构形式②判断小带轮的结构形式安装小带轮的轴径，小带轮的基准直径很明显，，且，故小带轮采用腹板式其结构形式如图5.4 所示图4.4 小带轮的结构形式尺寸计算如下：，取 （4.39） （4.40） （4.41）， （4.42）取 ，取。
（4.43）4.4.5 选择带轮处的周向定位零件①大带轮处的键的选择由，查得键的长度, （4.44）按键的长度系列取即选键②小带轮带轮处的键的选择由，查得键的长度, （4.45）按键的长度系列取即选键4.5减速器的计算与选用由前面的计算知减速器总的传动比为，查阅机械设计手册中的《减（变）速器、电机与电器》后知道，可以选用ZLY型标准减速器减速器的承载能力受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制因此选用减速器必须经过以下两个步骤①选用减速器的公称输入功率应满足 查《减（变）速器、电机与电器》表15-2-8、表15-2-9、表15-2-10分别得工况系数，启动系数，可靠度系数由前面的计算结果知，负载功率，综上有减速器的机械强度计算功率 （4.46） 由计算结果选用ZLY180-20-II，其公称输入功率，满足要求②校核热平衡许用功率，应满足 由表15-2-11~表15-2-13分别得环境温度系数、载荷率系数、公称功率利用系数。
综上有减速器的热平衡功率，减速器ZLY180-20-II的，很明显因此可以选定ZLY180-20-II减速器4.6制动器的计算与选用4.6.1 制动器的类型选用制动器类型的选择应根据使用要求和工作条件来选定选择时应考虑以下几点：1）需要应用的机器或机构的工作性质和工作条件例如对于起重机的起升和变幅机构都必须采用常闭式制动器而对于水平运行的车辆及起重机械的运行和旋转机构等，为了控制动转矩的大小以便准确停车，则多采用常开式制动器2）应充分注意制动器的任务例如支持物品的制动器的制动转矩必须有足够的裕度，即应保证一定的安全系数对于安全性有高度要求的机构，需装设双重制动器，如运行融化金属或易燃、爆炸物品的起升机构，规定必须装设两个制动器，其中每一个制动器都应能单独安全地支持铁水包等运送物品，而不致坠落3）应考虑应用的场所例如安装制动器的地点有足够的空间时，则可选用外抱块式制动器，空间受限制处，则可 采用内蹄式、带式或盘式制动器根据对各类常用制动器的性能特点及应用说明的比较，选定制动器的类型为：外抱块式制动器中的YW系列电力液压块式制动器，4.6.2 制动器的型号选用制动转矩： （4.47）根据制动转矩的大小，选定制动器的型号为，与其对应的推动器型号为：。
制动器的主要尺寸如下：表4.3 制动器的主要尺寸制动器规格额定退距额定制动转矩基本尺寸123200-22010160200250250190180651810170133901002001502005705001204.7传动齿轮的计算4.7.1已知条件斜齿圆柱齿轮传动，输入功率为，小齿轮转速为，传动比为，由电动机驱动，工作寿命为年，每年工作天，每天工作小时，中等冲击，单向运转4.7.2 设计步骤和方法① 选定齿轮材料、精度等级及齿数1）根据工作要求选用直齿圆柱齿轮传动2）精度等级选用级精度3）材料选择：由[1]表10-1选择小齿轮材料选用钢（调质），齿面硬度为大齿轮也选用钢(调质)，齿面硬度为,二者材料硬度差为4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数② 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即 （4.48）1）确定公式内的各计算数值a.试选载荷系数b.计算小齿轮传递的转矩： c.由[1]表10-7选取齿宽系数d.由[1]表10-6查得材料的弹性影响系数e.由[1]图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限f.由式[1]10-13计算应力循环次数 （4.49） （4.50）g.由[1]图10-19取接触疲劳寿命系数,h.计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1.由式（10-12）得： （4.51） （4.52） （4.53）2）计算a.试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 （4.54） b.计算圆周速率 （4.55）c.计算齿宽 （4.56）d.计算齿宽与齿高之比模数 （4.57）齿高 （4.58） （4.59）e.计算载荷系数根据，级精度，由[1]图10-8查得动载荷系数直齿轮 由[1]表10-2查得使用系数由[1]表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时由，查[1]图10-13得故载荷系数 （4.60）f.按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径.由[1]式（10-10a）得 （4.61）f.计算模数 （4.62）③按齿根弯曲强度计算由[1]式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 （4.63）1）确定公式内的各计算数值a.由[1]图10-2c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限b.由[1]图10-18取弯曲疲劳寿命系数,c.计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,由[1]式（10-12）得 （4.64） （4.65） d.计算载荷系数 （4.67）e.査取齿形系数由[1]表10-5查得，f.査取应力纠正系数由[1]表10-5查得，g.计算大、小齿轮的并加以比较 （4.68） （4.69）大齿轮的数值大2) 设计计算 （4.70）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲强度算得的模数并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 （4.71）取大齿轮齿数 取这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。
④几何尺寸计算1）计算分度圆直径 （4.72） （4.73）2）计算齿轮宽度 （4.74）取，3）齿顶圆直径： （4.75） （4.76）4）齿根圆直径： （4.78） （4.79）⑤几何尺寸列表表4.4 几何尺寸列表⑥判断齿轮的结构形式1）判断小齿轮的结构形式小齿轮的齿顶圆直径，由[1]齿轮的结构设计的结论知，高速级的小齿轮应采用腹板式结构又，为轴径，其值为两个取，取 （4.80） （4.81）取2）判断大齿轮的结构形式大齿轮的齿顶圆直径，由[1]齿轮的结构设计的结论知，高速级的大齿轮应采用腹板式结构又，为轴径， （4.82）取，取 （4.83） （4.84）取。
⑦齿轮的周向定位1）小齿轮的周向定位由，查得键的长度, 按键的长度系列取即选键2）大齿轮的周向定位由，查得键的长度, 按键的长度系列取即选键5 行走机构的设计电动平车的运行机构主要由车轮轴和车轮组成，轴上还安装有轴承、轴套、键等零件车轮的选用在前面一进行了相关的说明，在本章中着重介绍车轮轴的设计轴的结构设计需定出轴的合理外形和全部尺寸.主要考虑以下因素:轴的加工工艺, 加工工艺轴上安装的零件的类型,尺寸,数量以及和轴连接的方法;载荷的性质,大小, 方向及分布情况轴的加工工艺等.设计时,必须针对不同情况进行具体分析.但必须满 足:轴应具有良好的制造工艺性;轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置;轴上的零 件应便于装拆和调整等5.1主动轮轴的设计5.1.1确定主动轮轴的结构和尺寸设计已知条件:轴的输入功率，转速和转矩 主动轮轴上安装有主动轮组和大齿轮，及用于与车架连接的支座与支座的连接为轴承连接,轴与主动轮组以及大齿轮的连接为键连接,且大齿轮和轴承都需要在轴向设置定位轴肩.轮组跨距为 1435mm,车架宽度为 2000mm.考虑到以上因素, 设计主动轮轴结构如图5.1所示。
图5.1 主动轮轴主动轮轴上段和段装圆锥滚子轴承和轴套，根据轮径选用的轴承的型号为；轴与滚动轴承配合为过渡配合,此处选轴的直径尺寸公差为 m6；段和段装主动轮组，车轮和轴的配合为间隙很小的配合,采用 H7/h6 配合；段装大齿轮；装弹性挡圈；段装轴套和轴承，轴承型号为；段装大齿轮此外，为了使轴与车架安装合理, 故需约束轴的总长为 1940mm轴承各段的直径值和长度如图6.1 所示轴上零件的周向定位和运动及动力的传递 段、段和段采用圆头平键连接,根据段、段直径由[2]表 4-1 查得平键截面，键长大齿轮的周向定位和动力传递也是通过平键实现的,采用圆头键连接,同样根据此段轴径由[2]表 4-1查得平键截面，键长大齿轮的轴承用的周向采用弹性挡圈紧固在轴的端头处加工 2×45°的倒角5.1.2主动轮轴的校核按初步校核轴的最小直径选取轴的材料为45钢，由[1]表15-3取由前面的设计过程知，主动轮轴的故主动轮轴的直径设计已经满足了最小直径的设计要求现在对主动轮轴进行精确校核① 做出轴的计算简图如下：L5L4FNH1F1FNV1L3L2L1DCBAEFNV1FNH1图5.2 主动轮轴的计算简图②进行数值计算查滚表知轴承32224的支撑点位置，轴承32928的支撑点位置。
圆周力： （5.1）径向力： （5.2）轴向力： （5.3）车轮力： （5.4）车轮对轴的支承力与车轮力相同③水平面内受力分析如下：FNH1FEBCDAL2L3L4L5图5.3 水平面内受力情况由竖直方向力平衡得 （5.5）由有 （5.6） （5.7）联立式子（6.5）（6.6）(6.7)有,，则 （5.8） （5.9） （5.10）④垂直面内受力分析如下：FNV2FNV1FEBCDAL2L3L4L5图5.4 垂直面内的受力情况由竖直方向力平衡得 （5.11）由有 （5.12）联立式子（6.11）（6.12）有,,则 （5.13） （5.14） （5.15）⑤总弯矩 （5.16） （5.18） ⑥计算扭矩 （5.19）则⑦根据计算结果画出水平面弯矩MH的弯矩图和铅垂面弯矩MV的弯矩图水平面的弯矩图以及扭矩图如下：3895205.12N•m1215809.52N•m2679431.63N•mBCDEFA图5.5 水平面弯矩图256499.67N•m12473379.86N•m848786.31N•mBCDEFA 图5.6 垂直面弯矩图C_8126490N•mm 图5.7 扭矩图⑧判断危险截面由计算知，截面D是危险截面，⑨按弯扭合成强度校核轴的强度。
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面D）的强度，其中扭转切应力为脉动循环变应力，且为对称循环变应力，由[1]P373知折合系数，轴的计算应力 （5.20）查[1]表有.因此，故安全5.2 从动轮轴的设计从动轮轴上安装有从动论组,还有用于与车架连接的支座轴与从动轮组以键为连接,与支座的连接为轴承连接,且轴承需要在轴向设置定位轴肩轮组跨距为，车架宽度为考虑到以上因素,设计从动轮轴结构如图 2.12所示图5.8 从动轮轴从动轮轴上段和段装圆锥滚子轴承和轴套，选用的轴承型号为；轴与滚动轴承配合为过渡配合,此处选轴的直径尺寸公差为 m6；段和段装从动轮组，车轮和轴的配合为间隙很小的配合,采用 H7/h6 配合；此外，为了使轴与车架安装合理, 故需约束轴的总长为 1940mm轴承各段的直径值和长度如图所示段和段的键的选用同主动轮轴从动轮轴的结构与主动轮轴相似,但由于不受转矩和齿轮压轴力,只受自身载重和自重载荷,且由前面主动轮轴的校核可知从动轮轴强度条件肯定满足,故不需再校核其强度 6 电动平车车架的设计电动平车的车架是一种移动的金属结构它一方面承受重量，另一方面它又支撑着行走机构，是整个电动平车的基础。
且电动平车车架的重量往往占整个电动平车重量的大部分因此，采用一些合理的结构设计，不但可以节约电动平车本身所消耗的钢材，而且有助于降低成本当然，自重也是电动平车车架结构的质量优劣的一个重要指标，但是在车架结构设计时还应该考虑其它方面的要求首先，要满足刚度和强度的要求而且外形尺寸要小，加工简单，适合大批量自动化生产，使用维修方便，等一系列因素这许多因素往往是相互矛盾的，这要结合使用和制造条件来综合考虑而且，车架的材料的选用也十分重要，正确的材料选用可以更好的保证车架的刚度和强度6.1 车架的材料选用根据《起重机设计手册》，电动平车车体金属结构使用的材料主要是钢材铝合金比钢的比重小，延伸率大，弹性模量仅为钢的三分之一，而且造价高，在电动平车的车体设计中尚未采用而且钢具有可焊性，普通碳素钢是制造电动平车金属结构最常用的材料根据化学成分和脱氧方法，分为 、、、四个质量等级电动平车金属结构主要承载构件应符合GB700-88《碳素结构钢》的规定采用力学性能居中，主要用于建筑结构、桥梁等．也可用于制造强度要求一般的普通零件、如螺钉、螺母、螺栓、销轴、拉杆等其有关特性如表6.1所示表6.1 钢的特性钢号密度屈服强度抗拉强度冲击功6.2 车架的结构选用车架用于支承和安装传动系统、车轮系统等部件。
在设计时，要求有足够的轻度和具有一定的刚度，质量轻，制造安装方便因为它是较大的一个部件，所以在保证强度、刚度足够的前提下，减轻它的重量，对于降低小车轮轮压、减轻负载和节约钢材方面具有一定的意义车架的型式，有铸造，铆接和焊接三种铸造车技具有架子坚固的特点，工作时轴承座不易移动和变位的特点，缺点是铸造和加工比较麻烦，而且比铆接和焊接的车架重铆接的车架和铸造的车架相比，具有重量轻的特点，曾被大量采用今年来，因焊接工艺的发展，已被焊接车架锁替代焊接的车架由型钢（槽钢、工字钢、角钢）和港版焊接而成型钢的刚度较好根据车架的设计要求，选用焊接的车架该车架由型钢——工字钢和钢板焊接而成该种车架结构简单，加工方便，自重小其三维建模图如图6.1所示图6.1 车架7 电缆卷筒的选用电缆卷盘又称电缆卷筒或电缆卷线器，以其安装空间小、维护方便、使用可靠及成本低等特点取代滑触线而成为移动传输领域（动力、数据及流体介质）的主流解决方案电缆卷盘根据驱动形式分为非电动式和电动式两大类；按电缆排列方式分为轴向单排和轴向多排两种；按集电滑环位置分为滑环内装式和滑环外装式两种形式；按卷绕材料分为电缆卷筒和软管卷筒其中非电动式包括：弹力（）式、重锤（）式、磁耦合式（）；电动式包括：磁耦合式（）、力矩电机式（）、磁滞式（）和变频控制式（）。
在本设备中，选用磁滞式电缆卷筒，其型号为公司生产的公司生产的系列采用轻型磁力耦合器作为滑差器件，能满足高频机连续工况的要求，工作过程中电缆所受张力基本恒定，可有效保护所卷电缆的内芯和电缆护套，易损件少，应用于电动平车、起重机吊具夹钳等驱动单元：永磁耦合器：；三相电机：；；扭矩范围：； 外形尺寸图：图7.1 外形尺寸图表7.1 卷绕参数表序号电。