煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)【三維SW模型】【含9張CAD圖紙+PDF圖】

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系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方法。 1. 將用戶(hù)需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的宏觀過(guò)程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶(hù)需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。 2. 將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 3. 將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問(wèn)題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段。 由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問(wèn)題的角度以及考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。 4. 設(shè)計(jì)元素法 用五個(gè)設(shè)計(jì)元素（功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類(lèi)似方法描述產(chǎn)品的原理解。 5. 圖形建模法 研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。 將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語(yǔ)義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類(lèi)型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。 6. “構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法 將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。 將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設(shè)計(jì)專(zhuān)家憑直覺(jué)設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。 7. 鍵合圖法 將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類(lèi)型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。 提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。 本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國(guó)結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專(zhuān)家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。 以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，以及從用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的功能需求→設(shè)計(jì)→加工→裝配→成品這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件愈來(lái)愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中初露鋒芒。目前，德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家正著力于研究超媒體技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP，以及標(biāo)準(zhǔn)虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言上基于虛擬環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)交換格式)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿(mǎn)足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn)，由于產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒(méi)有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)的方案設(shè)計(jì)工具軟件。作者認(rèn)為，綜合運(yùn)用文中四種類(lèi)型設(shè)計(jì)方法是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑。雖然這些方法的綜合運(yùn)用涉及的領(lǐng)域較多，不僅與機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識(shí)有關(guān)，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識(shí)，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)必須努力的方向。國(guó)外在這方面的研究已初見(jiàn)成效，我國(guó)設(shè)計(jì)學(xué)者也已意識(shí)到CAD技術(shù)與國(guó)際交流合作的重要性，及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。 基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。 The worlds Latest Mechanical Design Conceptssource：China Science and Technology JournalAbstract:According to scholars at home and abroad to carry out mechanicaldesign product design features of the main ideas, product design method of theprogramsummarizedassystematic,modularstructure,basedonproductcharacteristics of knowledge and wisdom. The characteristics of these methods andtheir organic connection between them and put forward to achieve the computerproduct design direction.Key words: Mechanical Product Design MethodDevelopment Trends Design documents will be Semantic Web as a design tool inthe design of its Semantic Web activity of the development of ASK, using nodes andlines to describe the design a network, nodes that components of the cell (such asdesign tasks, functions, components or processing equipment, etc. ), used to adjust thelines and definitions between nodes of different semantic relations, thus the designprocess all the activities and results of pre-built models so that the definition of theearly design requirements to the specific description of each structure can be definedby the relationship between the expression, achieved a computer-aided design process,the leap from the abstract to the concrete.Asystematic design methodThe main features of a systematic design method are: the design as designed by anumber of elements of a system, the independence of each design elements, eachelement of an organic link between the existence of, and is layered, with all the designelements , you can design systems to achieve the required task.Systematic design idea in the 70s by the German scholar Professor Pahl andBeitz, the system based on the theory they developed a general pattern of the design,advocacy design work should have organized. German Engineers Association, on thebasis of this design concept to develop a standard VDI2221 technology systems andproduct development design methods.1.The user needs functional characteristics as a product concept, structuredesign and part design, process planning, job control, etc. based on the macro fromthe product development process of starting the use of quality function deploymentmethod and system to user demand information reasonably and efficiently convertedto the various stages of product development, technical goals and operational controlprocedures method.2.The level of the product life of the organism as a system, and means ofliving systems theory, the product design process can be divided into successfulhierarchy of needs to achieve the functional requirements of the conceptual level andproduct level of the specific design. At the same time life-support systems used toexpress the abstract icons of the product functional requirements, system structureformation of product features.3.The mechanical design of the application of systems science into two basicquestions: First, to be designed as a system dealing with the products, the best way todetermine its component parts (modules) and their mutual relations1; is the productdesign process as a system, according to design objectives, a correct and reasonablydetermine the various aspects of the design work and various design stage.Because each designers point of research questions and to consider the questionof emphasis, to design a specific research methods used is also different. Here aresome representative of the systematic design methods.4.Design Element MethodWith the five design elements (functions, effects, effects vector, shape, elements,and surface parameters) describe the product solutions that a product to determinethe value of the five design elements, the product of all the features and characteristicsof the value of i.e. determined. Scholars in China have adopted similar methodsdesigned to describe the products original understanding.5.Graphic modeling methodAnd developed a design analysis and guidance systems KALEIT, with thelevel of clear graphic description of a products functional structure and its associatedabstract information, to the system structure and function relationship of graphicalmodeling, and functional connection between the layers 2.Assistance will be designed to be divided into two aspects of methodology andexchange of information using the Nijssen Information Analysis Method can be usedgraphic symbols, with a rich semantic model structure, can be described as integrationconditions, can be divided into types of constraints can be achieved in relationsbetween any combination of characteristics , the design method to solve integrationand information technology to realize the design process of information betweendifferent abstraction layers between the graphical modeling.6.Concept - Design methodProducts design is divided into concept and design in two stages. Conceptphase of the task is to find, choose and mix to meet the requirements of the originalunderstanding of design tasks. Design stage of work is a concrete realization of theoriginal understanding of the conceptual stage.Of the programs idea of specific described as: In accordance with theappropriate functional structure, seeking to meet the design requirements of theoriginal understanding of the task. The functional structure of the sub-function isperformed by the structural elements to achieve, and structural elements of thephysical connection between the definition of a feature vector, feature vector andstructural elements further the interaction between the formation of the functionaldiagram ( mechanical diagram). The program design is based on functional diagram,the first qualitative description of all of the feature vector and structural elements,and then quantitatively describe all the structural elements and the connection parts( feature vectors), the shape and location to be structure diagram3. Roper, H. usinggraph theory, by means of which he defines as the total design unit (GE), structuralelements (KE), functional structural elements (FKE), connect structural elements(VKE), Structural Parts (KT), structure element part (KET) concepts, as well asdescribe the structure element size, location, and transmission parameters of theinteractions between a number of kinds of schematics, the intuitive designprofessionals have done a formal design method a description of the formation of aneffective application of existing knowledge, methods, and applied to ideas anddesign stage.7.Bond Graph MethodFunction of the composition of system components will be divided into produceenergy, consumed energy, changing energy forms, such as various types of energytransfer, and to use bond graphs to express the function component solution, hoping tofunction-based model and bond graph combine to achieve functional structure theautomatic generation and functional structure with the bond graph automaticconversion between the search for bond graph generated by a number of designmethods.To promote the product on the basis of functional analysis, the product has somefeatures broken down into one or several modular basic structure, by selection andcombination of the basic structure of these modular form into different products.These basic structures can be parts, components, or even a system.The structure should have a standardized interface (connection and co-operationdepartment),andisserialized,universal,integrated,hierarchical,agile,economic-oriented, with interchangeability, compatibility and relevance. Chinascombination of software component technology and CAD technology, variant designcombined with the modular design, according to modular principle of classification,will be divided into descending Machining Center Machine Tool product level,component level, component level and component level, and use expert knowledgeand CAD technology to combine them into different species, different specificationsof functional blocks, and then by the combination of these functions into differentmodules of the overall program processing center.To design a directory as an alternative variation of the mechanical structure ofthe tool, the solution proposed by the design elements of a complete, structured layout,the formation of the solution set design catalogs. And in the solution set designed tocomment on each one listed in the directory solution additional information, is verybeneficial to design engineers select solution elements.The vigorous development of network technology, collaborative design andmanufacturing, as well as the product from the users functional requirements design processing assembly finished product of this realization of concurrentengineering possible. However, an important prerequisite to achieve these goals oneof the conditions is to realize the effect of product design three-dimensionalvisualization. To this end, three-dimensional graphics software, more and moreintelligent design software programs used in the product design, virtual realitytechnology and multimedia, hypermedia tools for product design is also its first debut.At present, Germany and other developed countries are focused on researchhypermedia technology, product data exchange standard STEP, as well as standardvirtual reality modeling language based on a standard exchange format for virtualenvironments) in the product design applications.Mechanical product design is moving in computer-aided realization of intelligentdesign and to meet the needs of distributed collaborative design and manufacture ofdirection, due to the computer product design Study on the implementation startedlate, not yet mature, to achieve the above objectives program design tools4. Authorbelieves that the integrated use of paper, four types of design method is an effectiveway to achieve this goal. Although the integrated use of these methods are moreinvolved in the field, not only with the mechanical design of the field-relatedknowledge, but also to the systems engineering theory, artificial intelligence theory,computer hardware and software engineering, network technology areas such asdomain knowledge, it is still product design must be working for. Abroad in researchin this area has achieved initial success, our scholars have been aware of CAD designtechnology and the importance of international exchange and cooperation, and itsmeasures to be taken.Feature-based design methodology of knowledge The main features are: using acomputer can identify the language to describe the characteristics of the product andits design experts in the field of knowledge and experience to establish the appropriateknowledge base and inference engine, re-use of stored domain knowledge and theestablishment of the inference mechanism to bring computer-aided product design.The mechanical system design is mainly based on the characteristics of a product,and design experts in the field of knowledge and experience to push volume anddecision-making, the completion of body type, the number of synthesis. To achievethis stage of computer-aided design, must study the automatic acquisition ofknowledge, expression, integration, coordination, management and use. To this end,the design and scholars at home and abroad program for the mechanical systemdesign knowledge of the automated processing done a lot of research work, theapproach can be summarized into the following several. 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目： 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2016年4月 摘 要 伴隨著社會(huì)的高速發(fā)展，在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境之下，我國(guó)各個(gè)行業(yè)在受到其他國(guó)家先進(jìn)技術(shù)沖擊的同時(shí)，與國(guó)外品牌企業(yè)的溝通交流的機(jī)會(huì)也變的越來(lái)越多。汽車(chē)行業(yè)通過(guò)行業(yè)展會(huì)、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實(shí)力和核心競(jìng)爭(zhēng)力，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。 在新的市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的更新和優(yōu)化升級(jí)更加迫切。國(guó)內(nèi)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場(chǎng)潛力，大力研究發(fā)展穩(wěn)固、牢固的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)，在機(jī)動(dòng)車(chē)輛向綠色環(huán)?；霓D(zhuǎn)變中揮積極作用。一般生產(chǎn)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的企業(yè)對(duì)所生產(chǎn)的車(chē)身的安全指數(shù)都有嚴(yán)格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的同時(shí)，都充分考慮到汽車(chē)在運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的種種問(wèn)題，從而減少汽車(chē)因?yàn)檐?chē)身不牢固以及由于底盤(pán)的聯(lián)接問(wèn)題在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪音而引起的噪音大、污染重等現(xiàn)象。 國(guó)內(nèi)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的安全穩(wěn)定、成本低廉的主題保持一致。加大汽車(chē)新型煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，同時(shí)也迎合了國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需求。 汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展與人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前煤炭采樣車(chē)底盤(pán)正向著穩(wěn)定、高效、可靠、節(jié)能方向發(fā)展。 本文介紹了煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算，由于煤炭采樣車(chē)底盤(pán)在多樣化、安全穩(wěn)定方面的優(yōu)點(diǎn)日益突出，并且其使用和維護(hù)都很方便，相信在不久的將來(lái)，該新型煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越普及。 關(guān)鍵詞：煤炭采樣車(chē)底盤(pán) 穩(wěn)定 結(jié)構(gòu) 應(yīng)用 Abstract Along with the rapid development of society, under the environment of global economic development. China's various industries in by the other countries the impact of advanced technology at the same time, opportunity to communicate with foreign brand enterprises has become more and more. Automobile industry through industry exhibitions, research cooperation and other ways, and constantly improve their own strength and core competitiveness, narrowing the gap between the developed countries. Driven by the new market demand, the automobile semi - load vehicle body is updated and optimized. Domestic automobile body production enterprises to fully tap the market potential, and vigorously research and development of a solid, strong car body, in a motor vehicle to the green environmental protection change in a positive role. General production of auto body enterprises on the production of the body's safety index has strict requirements. The enterprise in the production of car body, at the same time, give full consideration to the car may arise in the operation of all sorts of questions, so as to reduce the vehicle because the body is not strong and the body connection problem in running the noise generated in the process caused by noise, heavy The development and manufacture of the domestic automobile semi bearing body should be consistent with the global call for security and stability, low cost and low cost. The development and production of the new type half bearing body structure is the major trend of the development of the industry, but also to meet the needs of the development of domestic infrastructure. The development of automobile industry is closely related to the progress of human society and the level of science and technology. With the development of science and technology, interdisciplinary mutual infiltration, mutual exchanges between the industry, widely used new structure, new materials, new technology, at present carrying body towards a stable, efficient, reliable, energy-saving direction. This paper introduces the semi auto bearing type body structure composition, structure principle and main parts design must have the theoretical calculation, because of the increasingly prominent advantages of car body in diverse, safe and stable, and the operation and maintenance are very convenient, I believe in not long future, the new semi bearing body structure will be applied more and more popular. Key words: semi bearing body stability structure application 目 錄 1 緒論 1 1.1課題的來(lái)源與研究的目的和意義 1 1.2課題的內(nèi)容 2 1.3煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的結(jié)構(gòu) 4 1.4煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的分類(lèi) 6 2 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 2.1采樣車(chē)的選型 7 2.2同類(lèi)型產(chǎn)品的比較 7 2.3發(fā)動(dòng)機(jī)與車(chē)門(mén)的布置 9 2.4外廊尺寸和有關(guān)總布置尺寸 10 2.5車(chē)箱布置及橫截面尺寸 11 2.6座椅尺寸及操縱機(jī)構(gòu)的布置 13 2.7備胎、油箱和蓄電池的布置 14 3 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 3.1軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 17 3.3懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 3.4蓄電池的選型計(jì)算 19 4 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)主要零部件的有限元分析 21 4.1大梁的有限元強(qiáng)度分析 22 5 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)零部件的三維建模 22 5.1 驅(qū)動(dòng)橋的三維建模 22 5.2 傳動(dòng)齒輪的三維建模 22 5.3 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的三維建模 22 結(jié) 論 23 參考文獻(xiàn) 24 致 謝 25 1 緒論 1.1 課題的來(lái)源與研究的目的和意義 目前，我國(guó)生產(chǎn)的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，穩(wěn)定性始終不高，雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受?chē)?guó)產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國(guó)目前生產(chǎn)的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶(hù)的要求仍有較大差距，煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的生產(chǎn)也是如此，為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，開(kāi)發(fā)出一種新型的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)勢(shì)在必行！ 相信此種煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的出現(xiàn)將會(huì)大大提高機(jī)動(dòng)車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性和安全系數(shù)，相對(duì)生產(chǎn)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)，將會(huì)對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益方面帶來(lái)顯著的提高，同時(shí)也在某種程度上推進(jìn)了汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展。 隨著國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施，世界煤炭采樣車(chē)底盤(pán)以采用新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著眼于產(chǎn)品零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化、通用化和專(zhuān)業(yè)化以及大批量生產(chǎn)。根據(jù)互換性、模數(shù)制、公差與配合的原理，使得組合、多變、拆裝的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)已經(jīng)進(jìn)入全面系統(tǒng)設(shè)計(jì)的階段，其功能與形式的結(jié)合更為完美。19世紀(jì)80年代，德國(guó)的MODTT公司將新開(kāi)發(fā)的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)應(yīng)用到該公司的子公司—一個(gè)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)汽車(chē)的公司，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤(rùn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，能源危機(jī)引發(fā)全球性的節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，在總結(jié)第一代煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了性能更佳，功率更大的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)。當(dāng)前，全世界各大機(jī)械人廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，都大力進(jìn)行煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的研發(fā)工作。現(xiàn)在國(guó)外等著名煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的品牌中，都有煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的銷(xiāo)售，全世界煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。有一點(diǎn)值得注意的是，煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的市場(chǎng)，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)，因此煤炭采樣車(chē)底盤(pán)是汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)很樂(lè)意生產(chǎn)的汽車(chē)部件之一。西方資本主義國(guó)家有巨大的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)銷(xiāo)售市場(chǎng)，機(jī)械人工業(yè)是西方資本主義國(guó)家的機(jī)械工業(yè)之一。 目前國(guó)外特別是美國(guó)正在考慮發(fā)展煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的功率最大化，產(chǎn)能最優(yōu)化的問(wèn)題。自九十年代開(kāi)始，煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的開(kāi)發(fā)和研制已經(jīng)被列入美國(guó)的重大科技攻關(guān)計(jì)劃，以跟蹤世界技術(shù)的發(fā)展和開(kāi)發(fā)適合美國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)。 二十世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)，于2003年自行設(shè)計(jì)出型號(hào)不同的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)之后，為了適應(yīng)汽車(chē)生產(chǎn)廠家的需要，2004年又制造了針對(duì)大型煤炭采樣車(chē)，貨車(chē)的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)。 為了滿(mǎn)足煤炭采樣車(chē)底盤(pán)生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展需要，我國(guó)于2001年研制了大型煤炭采樣車(chē)底盤(pán)。也曾設(shè)計(jì)制造出高穩(wěn)定性的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐摸索，于2011研制出新型煤炭采樣車(chē)底盤(pán)，經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明效果很好。近幾年又研制出PX1400/170型煤炭采樣車(chē)底盤(pán)。 目前，煤炭采樣車(chē)底盤(pán)是1970年開(kāi)始仿制德國(guó)的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)而設(shè)計(jì)。2008年開(kāi)始自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)了煤炭采樣車(chē)底盤(pán)。2009年又設(shè)計(jì)制造了大型煤炭采樣車(chē)底盤(pán)。90年代已研制出針對(duì)大型煤炭采樣車(chē)的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的系列產(chǎn)品。后經(jīng)多年反復(fù)研制與實(shí)踐，相繼克服了舊系統(tǒng)不足，零件強(qiáng)度低以及結(jié)構(gòu)上的某些缺點(diǎn)，現(xiàn)己批量生產(chǎn)的新系列煤炭采樣車(chē)底盤(pán)有I,II,III,IV,VI等五個(gè)規(guī)格十四種類(lèi)型，然而我國(guó)機(jī)械人業(yè)所需的煤炭采樣車(chē)底盤(pán)全部依賴(lài)進(jìn)口，這使得國(guó)產(chǎn)機(jī)械人配備煤炭采樣車(chē)底盤(pán)后，成本增加很大，而裝備自行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)，其成本提高不大，說(shuō)明煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的市場(chǎng)前景令人樂(lè)觀。 1.2 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面： （1）到圖書(shū)館里查閱大量相關(guān)知識(shí)的資料，搜集各類(lèi)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。 （2）分析煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的結(jié)構(gòu)與參數(shù) （3）確定設(shè)計(jì)總體方案。 （4）確定具體設(shè)計(jì)方案。 （5）煤炭采樣車(chē)底盤(pán)圖紙的繪制。 （6）說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)和整理。 1.3 底盤(pán)的組成 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)主要由： 傳動(dòng)系：主要是由離合器、變速器、萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等組成。 離合器：其作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力與傳動(dòng)裝置平穩(wěn)地接合或暫時(shí)地分離，以便于駕駛員進(jìn)行汽車(chē)的起步、停車(chē)、換檔等操作。 變速器：由變速器殼、變速器蓋、第一軸、第二軸、中間軸、倒檔軸、齒輪、軸承、操縱機(jī)構(gòu)等機(jī)件構(gòu)成，用于汽車(chē)變速、變輸出扭矩。 行駛系：由車(chē)架、車(chē)橋、懸架和車(chē)輪等部分組成。它的基本功用是支持全車(chē)質(zhì)量并保證汽車(chē)的行駛。 1.4 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的分類(lèi) 常用的汽車(chē)專(zhuān)用車(chē)底盤(pán)有二類(lèi)和三類(lèi)之分，具體如下： 二類(lèi)底盤(pán)是指帶有駕駛室的底盤(pán)，經(jīng)生產(chǎn)廠家試驗(yàn)，調(diào)試合格發(fā)放底盤(pán)合格證并有國(guó)家公告的產(chǎn)品。 二類(lèi)底盤(pán)主要用于汽車(chē)改裝廠，專(zhuān)用車(chē)或特種車(chē)等（其廣泛用于油灌車(chē)、灑水車(chē)、吸糞車(chē)、吸污車(chē)、代工液體運(yùn)輸車(chē)、倉(cāng)柵車(chē)、載貨車(chē)、自卸車(chē)、隨車(chē)吊、粉粒物料運(yùn)輸車(chē)、散裝水泥車(chē)、高空作業(yè)車(chē)、清障車(chē)、牽引車(chē)等。 三類(lèi)是指不帶駕駛室的底盤(pán)，經(jīng)生產(chǎn)廠家試驗(yàn)，調(diào)試合格發(fā)放底盤(pán)合格證并有國(guó)家公告的產(chǎn)品，三類(lèi)底盤(pán)主要用于煤炭采樣車(chē)廠或生產(chǎn)煤炭采樣車(chē)的廠家。 二類(lèi)底盤(pán)就是有駕駛室，無(wú)貨廂等的底盤(pán)，一般1、3、5開(kāi)頭車(chē)輛的所用。 三類(lèi)就是沒(méi)有駕駛室，沒(méi)有車(chē)身（貨廂）等的底盤(pán)，一般為6開(kāi)頭車(chē)輛（煤炭采樣車(chē)）所用的底盤(pán)。 2 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1采樣車(chē)的選型 3.1需要了解的煤炭信息 （1）采樣單元和煤炭種類(lèi)。采樣單元是從一定量的煤中采取的一個(gè)總樣所代表的煤量，一批煤可以是一個(gè)或者多個(gè)采樣單元。子樣數(shù)目有采樣單元和煤炭的種類(lèi)確定，而采樣精密度決定于子樣數(shù)目。一般可以根據(jù)皮帶的運(yùn)輸流量或者每個(gè)運(yùn)行周期的運(yùn)行總量作為一個(gè)采樣單元。 煤炭的最大粒度，一般煤炭的標(biāo)稱(chēng)最大粒度是指篩上物累計(jì)百分率最接近5%的篩子篩孔尺寸。粒度是確定采樣頭尺寸的指標(biāo)，同時(shí)也確定了采樣的質(zhì)量。 （2）皮帶輸送速度和流量。根據(jù)輸送流量大小可以計(jì)算子樣的質(zhì)量。 （3）皮帶寬度和煤炭的水分及密度。根據(jù)煤炭的水分和密度可以確定驅(qū)動(dòng)采樣頭的動(dòng)力大小，根據(jù)皮帶的寬度可以確定活動(dòng)臂的長(zhǎng)度以及采樣斗的容積。 3.2計(jì)算過(guò)程及應(yīng)用實(shí)例 某電廠皮帶運(yùn)輸線的基本參數(shù)為：流量1000t/h，粒度不大于50mm，評(píng)價(jià)干基灰分大于20%的原煤，皮帶輸送速度為2m/s，每次運(yùn)4h，要求每運(yùn)行周期為一個(gè)批量采取一個(gè)總樣。 （1）子樣數(shù)目的確定。依據(jù)GB455-1996《商品煤樣的采取方法》，干基灰分大于20%的原煤每1000t的最少子樣數(shù)目為60，則采樣單元的最小總字樣數(shù)目N：N=nm1000=60×40001000=120 式中：N———采樣的最小子樣數(shù)目，個(gè)； n———每1000t最小子樣數(shù)目，個(gè)； m———實(shí)際被采樣的煤量，t。 （2）采樣斗的尺寸。依據(jù)GB455-1996《商品煤樣的采取方法》，采樣斗的開(kāi)口尺寸及刮板的寬度至少應(yīng)為 煤炭最大粒度的2.5~3倍。因此選用125~150mm的采樣斗。文中選用的尺寸為150mm。 （3）采樣頭的切割速度。依據(jù)美標(biāo)ASTM.D中有關(guān)規(guī)定，取400mm/s。 （4）子樣質(zhì)量。中部采樣子樣質(zhì)量=（流量×開(kāi)口尺寸）/（皮帶速度）=21kg；端部采樣子樣質(zhì)量=（流量×開(kāi)口尺寸）/（切割速度）=104kg； （5）每小時(shí)最小樣品量。中部采樣系統(tǒng)為630kg；端部采樣系統(tǒng)為3120kg。 2.2同類(lèi)型產(chǎn)品的比較 采煤機(jī)的類(lèi)型有很多，主要分為以下幾種類(lèi)型： 1.中部采樣機(jī) 中部采樣機(jī)是在煤流皮帶上獲取煤流的整個(gè)斷面的一種采樣設(shè)備。這種采樣又叫做皮帶上切割采樣。一般可以分為兩種，一種為采樣頭不隨皮帶運(yùn)動(dòng)；另一種采樣頭跟皮帶沿煤流方向運(yùn)動(dòng)。這樣的采樣設(shè)備要求： ①采樣斗的寬度至少為煤料中最大粒度的3倍，以保證采樣能覆蓋所有粒度大小的煤質(zhì)； ②采取的煤料質(zhì)量（即子樣質(zhì)量）必須滿(mǎn)足依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最小子樣質(zhì)量；③采樣斗必須與皮帶充分接觸。因?yàn)楦鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，所有采取的子樣必須包括煤流完整斷面。充分接觸能避免“底煤”存在。④整個(gè)取樣過(guò)程中，包含取樣斗中所有的煤料，無(wú)殘留。 2.端部采樣機(jī) 以各種不同的接斗，按照不同的切割方式，從輸送皮帶的卸料端煤流中采取必要的樣品的設(shè)備為端部采樣機(jī)。根據(jù)端部采樣機(jī)的特點(diǎn)，這種采樣手段能完全避免“底煤”殘留。但是，在采樣過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)椴蓸佣返倪\(yùn)動(dòng)影響整個(gè)煤流的流動(dòng)，造成不同密度和粒度的煤炭的分離。為了避免對(duì)煤流的影響，必須規(guī)定采樣斗的運(yùn)動(dòng)速度，在美標(biāo)ASTM.D.中規(guī)定采樣器切割煤流的速度不能超過(guò)457mm/s。這樣低的切割速度能較好地避免干擾煤流，但是這樣造成了每個(gè)子樣的質(zhì)量都較大。這樣在采用端部采樣機(jī)時(shí)，需要配套較大的制樣系統(tǒng)和余煤處理系統(tǒng)，這樣導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)的體積較大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般為國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，需要較高的維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。 2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)與車(chē)門(mén)的布置 1、發(fā)動(dòng)機(jī)布置 煤炭采樣車(chē)車(chē)身的總布置設(shè)計(jì)在很大程度上與發(fā)動(dòng)機(jī)的布置相關(guān)聯(lián)，發(fā)動(dòng)機(jī)布置主要有前置、中置和后置三種。如圖5-14所示。 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)（FR）方案 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)方案是4×2型汽車(chē)的傳統(tǒng)布置方案，主要應(yīng)用于輕型煤炭采樣車(chē)上，如圖5-14（a）所示。這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，操縱方便，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果好，前后輪的質(zhì)量分配比較理想。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)前置，凸起于車(chē)廂地板表面之上，使得車(chē)廂的面積利用率差；傳動(dòng)軸從車(chē)廂地板下通過(guò)，導(dǎo)致地板平面離地距離較高，司機(jī)上下車(chē)不方便；此外發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味和振動(dòng)難以隔絕，很容易傳入車(chē)廂內(nèi)影響乘員的乘坐舒適性；有一扇司機(jī)門(mén)布置在軸距范圍內(nèi)，降低了車(chē)身的剛度。 針對(duì)中開(kāi)門(mén)設(shè)計(jì)導(dǎo)致車(chē)身強(qiáng)度降低的缺點(diǎn)，可以采用車(chē)門(mén)前開(kāi)的布置，這樣可以改善車(chē)身的剛度，但是前懸必須得加長(zhǎng)，可能出現(xiàn)前軸超載的現(xiàn)象。 （2）發(fā)動(dòng)機(jī)中置后驅(qū)（MR）方案 發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)方案如圖5-14（b）所示，傳動(dòng)系統(tǒng)的這種方案布置有利于實(shí)現(xiàn)較為理想的質(zhì)量分配，車(chē)廂面積的利用率高，司機(jī)門(mén)可以布置在車(chē)輛前軸之間。但是發(fā)動(dòng)機(jī)維修困難，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性要求很高；由于中置車(chē)廂地板下，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻效果差，地板高度也難以降低；此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、氣味和振動(dòng)還是可以傳入車(chē)廂內(nèi)。所以這種布置方式只在部分大中型煤炭采樣車(chē)上采用，并未獲得推廣。 （a）發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng) （b）發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng) 圖5-14 煤炭采樣車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)布置方案 2、煤炭采樣車(chē)車(chē)門(mén)布置 煤炭采樣車(chē)車(chē)門(mén)有司機(jī)門(mén)、駕駛門(mén)和應(yīng)急門(mén)三種。對(duì)于不同尺寸不同類(lèi)型的車(chē)型，其布置形式各不相同。 煤炭采樣車(chē)司機(jī)門(mén)是司機(jī)上下車(chē)的出口，是煤炭采樣車(chē)設(shè)計(jì)的重要組成部分，按通道寬度可分為單引道門(mén)和雙引道門(mén)。單引道門(mén)主要用于司機(jī)上下車(chē)不頻繁的長(zhǎng)途煤炭采樣車(chē)、旅游煤炭采樣車(chē)和團(tuán)體煤炭采樣車(chē)上，輕型煤炭采樣車(chē)應(yīng)用也比較廣泛；雙引道則主要用于司機(jī)上下車(chē)頻繁的煤炭采樣車(chē)上。司機(jī)門(mén)在設(shè)計(jì)布置時(shí)候需滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般布置在煤炭采樣車(chē)右側(cè)，其中至少應(yīng)有一個(gè)司機(jī)門(mén)在車(chē)輛的前半部。但對(duì)在道路中央設(shè)置的公共汽車(chē)專(zhuān)用道上運(yùn)營(yíng)使用的公共汽車(chē)，由于公交站臺(tái)位置的原因需在車(chē)身左側(cè)上下司機(jī)時(shí)，允許在車(chē)身左側(cè)開(kāi)設(shè)司機(jī)門(mén)，而車(chē)身右側(cè)則不允許再設(shè)司機(jī)門(mén)。一般司機(jī)門(mén)的數(shù)量設(shè)置如表5-1所示： 表5-1 煤炭采樣車(chē)司機(jī)門(mén)的最少數(shù)量- 煤炭采樣車(chē)類(lèi)型 Ⅰ級(jí) Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí) 車(chē)長(zhǎng)L/m L≤10 10＜L≤13.7 L≥13.7 L≤12 L＞12 司機(jī)門(mén)最少數(shù)量 1 2 3 1 2 駕駛門(mén)是駕駛員上下車(chē)專(zhuān)用門(mén)，設(shè)置在方向盤(pán)同側(cè)，一般中低檔司機(jī)門(mén)中置的大型煤炭采樣車(chē)和一些中型煤炭采樣車(chē)采用。 應(yīng)急門(mén)又稱(chēng)安全門(mén)，當(dāng)煤炭采樣車(chē)內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，司機(jī)可通過(guò)應(yīng)急門(mén)進(jìn)行緊急撤離，一般應(yīng)用在特大型的長(zhǎng)途或旅游煤炭采樣車(chē)上。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)應(yīng)急門(mén)的布置做出明確限制，但是合理布置應(yīng)急門(mén)的位置是相當(dāng)重要的，通常布置在煤炭采樣車(chē)右側(cè)中部偏后位置。 2.4 外廊尺寸和有關(guān)總布置尺寸 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤炭采樣車(chē)的相關(guān)尺寸做了詳細(xì)的規(guī)定。煤炭采樣車(chē)的外廊尺寸見(jiàn)GB 1589-2004《汽車(chē)外廓尺寸限界》中的規(guī)定，煤炭采樣車(chē)外廓尺寸的最大限值如表5-2所示： 表5-2 煤炭采樣車(chē)外廓尺寸的最大限值 外廓限值類(lèi)型 限值 總高 4m（對(duì)于定線行駛的雙層煤炭采樣車(chē)為4.2m） 總寬（不包括后視鏡） 2.5m 總長(zhǎng) 二軸煤炭采樣車(chē) 12m 三軸煤炭采樣車(chē) 13.7m 單鉸接煤炭采樣車(chē) 18m GB/T 13094-1991《煤炭采樣車(chē)通用技術(shù)條件》規(guī)定了煤炭采樣車(chē)的其它總布置尺寸要求，如表5-3所示： 表5-3 煤炭采樣車(chē)其它總布置尺寸要求 規(guī)定項(xiàng)目 限值 按近角 ≥12° 離去角 ≥9° 轉(zhuǎn)彎半徑 ≤12m 轉(zhuǎn)彎時(shí)的通道寬度 ≤6.7m 最小離地間隙 大型煤炭采樣車(chē) ≥270mm 小型煤炭采樣車(chē) ≥240mm 此外，《煤炭采樣車(chē)通用技術(shù)條件》還對(duì)前、后懸長(zhǎng)，軸距等許多總布置尺寸作了相應(yīng)規(guī)定。如窗距的確定，需要滿(mǎn)足10t頂置載荷作用的要求。 2.5 座椅尺寸及操縱機(jī)構(gòu)的布置 煤炭采樣車(chē)上座椅是最多的附件總成，其結(jié)構(gòu)的安全性、乘坐舒適性和材料的環(huán)保性等與司機(jī)密切相關(guān)，越來(lái)越受到人們的重視。煤炭采樣車(chē)座椅一般分為司機(jī)座椅和駕駛員座椅，兩者在尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有著一定的區(qū)別。 1、司機(jī)座椅的相關(guān)尺寸 司機(jī)座椅的尺寸如5-20所示，不同型號(hào)的大煤炭采樣車(chē)，其座椅座墊的前緣到擱腳支板的距離以及座墊和靠背的傾角都可以取為常數(shù)，但是布置在輪拱或后置發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋上的座椅，其高度一般需要相應(yīng)的提高，這是就有必要為司機(jī)設(shè)計(jì)以擱腳的臺(tái)階或是稍微改變座墊和靠背的傾角。座墊距離地板的高度大約為450mm，一般不超過(guò)500mm。升高座椅的高度就有可能縮短座椅之間的間距，有時(shí)候?yàn)榱嗽黾榆?chē)內(nèi)的座位數(shù)，提高車(chē)內(nèi)面積的利用率，就采用此方法，同時(shí)還要改變靠背的傾角和其他尺寸。 圖5-20 大煤炭采樣車(chē)司機(jī)座椅的布置和尺寸 圖5-21 駕駛員座椅標(biāo)準(zhǔn)尺寸 2、駕駛員座椅的相關(guān)尺寸 駕駛員座椅的尺寸如圖5-21所示。由試驗(yàn)研究結(jié)果可以獲取駕駛員坐姿對(duì)其工作的影響，在座墊高度選定的情況下，隨著方向盤(pán)傾角的減小，駕駛員作用在方向盤(pán)上的力隨之增大。因此，為了減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)該盡量減小方向盤(pán)的傾角。此外，還應(yīng)合理的選擇其他參數(shù)，以保證駕駛員的乘坐舒適性。由此可見(jiàn)，在載質(zhì)量很大的汽車(chē)上，應(yīng)布置傾角很小的方向盤(pán)。 減小方向盤(pán)傾角之所以能夠增大作用力，原因主要是當(dāng)方向盤(pán)的傾角很小時(shí)，從手臂一直到肩膀的肌肉都參與工作；而當(dāng)傾角很大時(shí)，則只有手臂到胳膊的這一段肌肉在用力。 3、腳踏板的布置 圖5-22所示為踏板位置相對(duì)座椅的高度和相對(duì)于座椅對(duì)稱(chēng)平面的橫向位置對(duì)踏板力的影響，可供布局時(shí)參考。顯然，駕駛員可以施加最大作用力的踏板位置同時(shí)也是最舒適的位置。 油門(mén)踏板要求操縱輕便，由于在形式過(guò)程中需要經(jīng)常踩踏，駕駛員通常習(xí)慣與將腳掌擱置在油門(mén)踏板上面，所以腳后跟應(yīng)支撐在地板上，而只靠改變小腿和腳掌的角度來(lái)進(jìn)行操縱。因此，油門(mén)踏板均做成鞋底板形狀，其擺動(dòng)軸在下端，為了適應(yīng)人的腳掌外張的特點(diǎn)，油門(mén)踏板上端也應(yīng)適當(dāng)?shù)南蛲鈴堥_(kāi)。在相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的油門(mén)踏板位置，人體樣板腳掌踩在踏板上，應(yīng)使之大致垂直于小腿。圖5-23所示為踏板的具體布置。 圖5-22 踏板位置對(duì)駕駛員施力的影響 圖5-23踏板的布置 2.6 備胎、油箱和蓄電池的布置 1、備胎 煤炭采樣車(chē)備胎的安放布置主要考慮兩個(gè)方面的因素：軸荷分配和裝卸的方便性。備胎的質(zhì)量一般較大，可達(dá)80~140kg，故其安放位置對(duì)車(chē)輛的軸荷分布有一定的影響，應(yīng)在總布置開(kāi)始階段就應(yīng)該開(kāi)始考慮。同時(shí)要考慮只有駕駛員一人的時(shí)候，能夠方便裝卸備胎。 一般說(shuō)來(lái)，將備胎安裝于垂直位置是最可取的，這樣便于駕駛員滾動(dòng)輪胎固定到夾持架，然后在舉升安放于車(chē)架下，而如果想要一個(gè)人挪動(dòng)平放的車(chē)輪并將其裝到夾持架上是相當(dāng)困難的。對(duì)于煤炭采樣車(chē)來(lái)說(shuō)，一般沒(méi)有必要攜帶備胎。 2、油箱 煤炭采樣車(chē)的油箱通常布置在軸距范圍以?xún)?nèi)的車(chē)身一側(cè)。主要從軸荷分配、加油方便及防火安全等方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)布置，同時(shí)還需考慮煤炭采樣車(chē)用途因素，不同用途的煤炭采樣車(chē)對(duì)油箱容積的要求是不同的。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置在軸距范圍內(nèi)時(shí)，從軸荷分布均勻的角度出發(fā)，油箱應(yīng)布置在車(chē)輛后端的車(chē)架下面，這樣可以改善煤炭采樣車(chē)的軸荷分配?，F(xiàn)代煤炭采樣車(chē)對(duì)防火要求也越來(lái)越高，對(duì)于煤炭采樣車(chē)這樣大量載人的車(chē)輛，防火安全更甚，所以在布置油箱的時(shí)候要進(jìn)行充分考慮。一般油箱盡量布置在遠(yuǎn)離排氣管的位置，而且不應(yīng)布置在司機(jī)門(mén)附近，同時(shí)在布置油箱時(shí)候還必須考慮加油的方便性，此外還應(yīng)考慮加油的速度，它取決于加油管口頸部的尺寸，加油速度一般不應(yīng)低于100L/min。對(duì)于靠右行駛的車(chē)輛，油箱加油口應(yīng)布置在車(chē)身左側(cè)。 3、蓄電池 蓄電池在布置時(shí)候應(yīng)與啟動(dòng)電機(jī)位于同一側(cè)，并且盡量靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，以縮短線路的距離。當(dāng)蓄電池到啟動(dòng)電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，電路的電阻就會(huì)增大，這樣就會(huì)降低了到達(dá)啟動(dòng)電機(jī)的電壓。煤炭采樣車(chē)蓄電池通常由駕駛室內(nèi)的遠(yuǎn)距離電磁開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行接通和斷開(kāi)的。大煤炭采樣車(chē)上采用的是鉛酸蓄電瓶，用支架固定在車(chē)身上，和導(dǎo)線一起約重60~120kg。所以在布置時(shí)電瓶的位置對(duì)車(chē)輛軸荷的分布有一定的影響。此外，還要考慮蓄電池拆裝的方便性和可接近性。 3 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸作為機(jī)器的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，其為各類(lèi)傳動(dòng)部件的安裝，傳動(dòng)的扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圍繞軸進(jìn)行，而且經(jīng)過(guò)軸承和機(jī)架連接。為了滿(mǎn)足定位軸上的緊固件和容易加工和裝配的軸類(lèi)零件和拆卸，通常軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸系的零件是由軸和它上邊的零部件構(gòu)成一個(gè)裝配體系，研究軸的過(guò)程中不僅要研究軸體自己的數(shù)據(jù)，還要將系統(tǒng)里的全部零碎部件融合在一起。 傳動(dòng)軸是煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的最關(guān)鍵零件，對(duì)于保證煤炭采樣車(chē)底盤(pán)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和提高煤炭采樣車(chē)底盤(pán)行駛能力有著重要的意義。 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)首先是確定它的受力情況。煤炭采樣車(chē)底盤(pán)行駛時(shí)，由于制造、安裝、檢修等原因，常會(huì)出現(xiàn)傳動(dòng)軸壓在錐襯套下口的情況。我們就按傳動(dòng)軸處于最不利的這種情況，作為傳動(dòng)軸受力狀態(tài)，并且按承受最大扭矩和正常扭矩F兩種集中載荷（圖4.9）計(jì)算傳動(dòng)軸的強(qiáng)度。 用圖解可以求得和對(duì)O點(diǎn)的力矩 （3.54） （3.55） 將和分解到動(dòng)錐平面和垂直于進(jìn)動(dòng)平面的力矩 （3.56） （3.57） （3.58） （3.59） 式中 —偏心套給傳動(dòng)軸的反力與進(jìn)動(dòng)平面的夾角，一般=15°~25°。 此外，動(dòng)錐在進(jìn)動(dòng)平面內(nèi)還作用著旋回力矩和重力矩，故 （3.60） （3.61） （3.62） （3.63） 所以，動(dòng)錐上各力對(duì)O點(diǎn)的總力矩為： 和被傳動(dòng)軸套給傳動(dòng)軸下端的實(shí)際反力和對(duì)O點(diǎn)的力矩所平衡，所以： （3.64） （3.65） 已知或后，把動(dòng)錐的傳動(dòng)軸看成懸臂梁，則其危險(xiǎn)斷面上的彎曲應(yīng)力為 （3.66） （3.67） 對(duì)于強(qiáng)度限為50~65MPa的優(yōu)質(zhì)鋼，=100~120MPa；=200~240MPa。 利用上述方法，可以求得傳動(dòng)軸危險(xiǎn)斷面b—b的直徑。然后，根據(jù)煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的進(jìn)動(dòng)角、錐襯套的結(jié)構(gòu)尺寸大小以及傳動(dòng)軸與錐襯套上下口間隙，便可決定傳動(dòng)軸下端直徑的值。傳動(dòng)軸上部與動(dòng)錐內(nèi)孔相配合部位的軸向的尺寸，可按設(shè)計(jì)確定的破碎腔椎體部分尺寸并參考實(shí)際資料確定。傳動(dòng)軸與椎體內(nèi)孔相配合部位的直徑，可參考實(shí)際資料確定。 3.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1初步計(jì)算 （1）材料選擇 因傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr(調(diào)質(zhì)），硬度241HB~286HB，平均取為280HB，大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度229HB~286HB,平均取為240HB。選齒輪精度為7級(jí)。 （2）節(jié)錐角的計(jì)算 （3.11） （3.12） （3.13） 由文獻(xiàn)[2]表可知， （3.14） 式中，齒頂高系數(shù)，。 取小齒輪齒數(shù)， （3.15） 取大齒輪齒數(shù)。 （3）根據(jù)工作條件的要求，大端模數(shù)為 （3.16） （4）齒輪分度圓的直徑 mm （3.17） mm （3.18） （5）錐距 mm （3.19） （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻(xiàn)[3]表可知， 齒頂高 mm （3.20） 齒頂圓直徑 mm （3.21） mm （3.22） 齒根高 mm （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24） mm （3.25） （7）齒寬 由文獻(xiàn)[2]表可知，， mm （3.26） （8）節(jié)圓周速度 m/s （3.27） 3.3懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 懸架作為煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)的一種，是保證車(chē)輪或車(chē)橋與汽車(chē)承載系統(tǒng)(車(chē)架或承載式車(chē)身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動(dòng)以及調(diào)節(jié)汽車(chē)行駛中的車(chē)身位置等有關(guān)裝置的總稱(chēng)。 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)懸架的垂直彈性特性表示作用在懸架上的垂直載荷與在輪軸上方的變形之間的關(guān)系。 圖2-1 懸架彈性特性曲線 彈住特性上任意點(diǎn)的懸架剛度c，為： (2-1) 當(dāng)簧下質(zhì)量固定不動(dòng)時(shí)，而又無(wú)減震器時(shí)，簧上質(zhì)量的自由振動(dòng)偏頻僅與有效靜撓度有關(guān) (2-2) 減振器阻力P與其活塞位移速度y之間的關(guān)系。經(jīng)常用的是雙向作用的，具有非對(duì)稱(chēng)特性及卸荷閥的減振器。在現(xiàn)有的減振器中，復(fù)原阻力系數(shù)比壓縮阻力系數(shù)要大2—6倍。減震器的外特性主要指的是阻力-速度特性[10]，特性圖如下圖。 圖2-2 減震器的外特性 3.4蓄電池的選型計(jì)算 首先要確定變電站直流負(fù)荷的容量及事故放電時(shí)間。其中直流容量需考慮經(jīng)常性負(fù)荷，事故負(fù)荷，沖擊負(fù)荷等，統(tǒng)計(jì)好負(fù)荷容量，又知道直流額定電壓（220V居多），便可求出事故放電電流。 確定蓄電池個(gè)數(shù)： 原則首先按浮充電運(yùn)行時(shí), 直流母線電壓為1.05 Un 來(lái)確定電池個(gè)數(shù), Nf = 1. 05 Un/ Uf , Uf 為單個(gè)電池的浮充電壓,取2. 25 V。 根據(jù)直流母線允許的最低電壓,并計(jì)及蓄電池至直流母線間的電壓降來(lái)校驗(yàn)蓄電池的放電終止電壓Ud ,應(yīng)滿(mǎn)足Ud ≥0. 86 Un/ Nf 。具體計(jì)算過(guò)程如下： Nf = 1. 05 Un/ Uf = 1. 05×220/ 2. 25 = 102. 7 ,取104 個(gè)。Ud ≥0. 86 Un/ Nf = 0. 86×220/ 104 = 1. 82 V ,取1. 85 V。 蓄電池容量的計(jì)算用電流換算法計(jì)算,根據(jù)直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表繪出直流放電負(fù)荷曲線。查找相關(guān)資料可得容量換算系數(shù)Kc 。Krel = Kt ×Ka ×Kr 式中: Krel為可靠系數(shù),一般取1. 4 Kt 為溫度修正系數(shù),一般取1. 10 Ka 為老化系數(shù),一般取1. 10 Kr 為裕度系數(shù),一般取1. 15再根據(jù)具體放電負(fù)荷曲線計(jì)算容量。 根據(jù)以上分析，確定蓄電池電流為300Ah，放電時(shí)間率有20Hr。 4 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)主要零部件的有限元分析 大梁是煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的最關(guān)鍵部位，整個(gè)車(chē)的受力部分都集中在大梁部位，所以對(duì)它進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析是有必要的，先對(duì)它分析如下： 大梁的三維零件圖如下圖所示： 添加夾具： 添加力： 選擇材料： 分析結(jié)果如下： 5 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)零部件的三維建模 5.1 驅(qū)動(dòng)橋的三維建模 5.2 傳動(dòng)齒輪的三維建模 5.3 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的三維建模 結(jié) 論 直到今天，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)總算完成了，心里充滿(mǎn)感概和辛酸。這幾個(gè)月以來(lái)，我一直不斷地查詢(xún)與設(shè)計(jì)相關(guān)的各種資料和文獻(xiàn)，通過(guò)仔細(xì)分析和研究，我的論文總算完成了，再這里感到百感交集，今天，我的論文總算接近尾聲了，心里充滿(mǎn)了辛酸和苦辣，覺(jué)得自己大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，有的必要的需要掌握的知識(shí)也沒(méi)有掌握好，只有希望以后自己更加努力工作，在工作中成長(zhǎng)，在工作中學(xué)習(xí)，這樣自己才會(huì)不斷地進(jìn)步，不斷地提高自己，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的人身價(jià)值，讓自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)，對(duì)人們有用的人。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我懂得了許多知識(shí)，感謝大家。感謝學(xué)校各位領(lǐng)導(dǎo)與老師給了我在濱海學(xué)院學(xué)習(xí)生活四年以及參加這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的寶貴的鍛煉機(jī)會(huì)，它使我深刻認(rèn)識(shí)到在知識(shí)的汪洋大海面前我是多么無(wú)知和微不足道。這是一個(gè)最好的時(shí)代，也是尊重知識(shí)，充分學(xué)習(xí)知識(shí)，掌握知識(shí)的時(shí)代。只有持續(xù)的不間斷地學(xué)習(xí)，才不會(huì)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中落后于別人，也才能用自己的真才實(shí)學(xué)為社會(huì)做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn) [1] 張華 機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì) 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 李念 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 張棟 煤炭采樣車(chē)底盤(pán)的創(chuàng)新設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3 [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí). 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Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，同時(shí)在重新溫故了以前課堂所學(xué)的知識(shí)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到難解的問(wèn)題，老師都會(huì)及時(shí)和我解釋?zhuān)敲醋屑?xì)和認(rèn)真，讓后收益很多，我打心里感謝我的導(dǎo)師。 在相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題的討論中，我的導(dǎo)師總是孜孜不倦的引導(dǎo)著我，幫助著我。每周一次的進(jìn)度檢查和問(wèn)題討論，促使我在正確的道路上大步前進(jìn)，不僅工作的按時(shí)保質(zhì)保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。也能為人生打下一個(gè)夯實(shí)地基礎(chǔ)！在此致以教授我的導(dǎo)師深切感激和真摯感謝！ 另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺(jué)受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫Γ膭?lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿(mǎn)的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 23