毕业设计（论文）-室内用家具物品搬运车的设计

毕业设计中文摘要室内用家具物品搬运车的设计摘要21世纪来临伴随着社会发生了翻天覆地的变化，家具种类也在增加，在工厂搬运或者需要搬家时，面对各种大小形状不一的家具常常费时费力，目前市场上流通的家具搬运车只有用来定点运输的普通功能，遇到某些家具体型较大，重量较高，难以有一个好办法，工厂和家庭的货物运输市场需求越来越多。本文设计的一个小型家庭用的家具物品搬运车对于清洁工作中需要移动家具的短距离搬运需求来说非常实用。小型搬运车便捷，可以帮助使用者提高劳动效率，有着广阔的应用前景。针对我国目前市场上家具搬运车存在的不足，本次设计电动的家具搬运车，主要是在搬运车的传动装置和起降装置的部分，功能的实用性和操作的便捷方面。具体设计内容为：先确定搬运车机械系统的整体方案，再对托盘、轴、起升机构、传动机构等关键零部件进行设计，并根据使用和工艺的要求确定具体参数，最后确定各个机构部件的尺寸和进行校核。该家具搬运车驱动轮为后轮并通过后轮转向，后轮通过链轮和减速器离合器连接控制小车的行走，液压机构主要是用于家具的搬运工作。本文设计的室内用家具物品搬运车通过电动机的电力驱动减少了劳动强度，提高了搬运效率。液压起降装置对于搬运过程中保护了使用者的安全，较好实现了家具的定点搬运。关键词：搬运车；室内；减速器；家具毕业设计英文摘要DesignofindoorfurnituregoodscarrierAbstractWiththe21stcenturycome,thegreatchangeshavetakenplaceinoursociety,andtherearemoreandmorekindsoffurnitureinthemarket.Whenwemoveinfactoriesorneedtomove,itoftentakestimeandefforttodealwithfurnitureofdifferentsizesandshapes.Atpresent,thefurniturecarriersincirculationinthemarketonlyhavethecommonfunctionoffixed-pointtransportation.Whenweencountersomefurniturewithlargersizeandhigherweight,thefurniturecarrierscanonlybeusedforfixed-pointtransportation,Itisdifficulttohaveagoodway,factoriesandfamiliesofgoodstransportmarketdemandisincreasing.Inthispaper,asmallhouseholdfurnituregoodscarrierisdesigned,whichisverypracticalfortheshortdistancetransportationneedsofmovingfurnitureinthecleaningwork.Thesmallcarrierisconvenientandcanhelpusersimprovelaborefficiency.Ithasawideapplicationforeground.InviewoftheshortcomingsoffurniturecarriersinChina'scurrentmarket,theelectricfurniturecarriersareredesigned,mainlyasfollowsInthetransmissiondeviceandtake-offandlandingdeviceofthetruck,thepracticalityoffunctionsandtheconvenienceofoperation.Thespecificdesignmethodisasfollows:firstdeterminetheoverallschemeofthemechanicalsystemofthetruck,thendesignthekeycomponentssuchaspallet,shaft,liftingmechanismandtransmissionmechanism,anddeterminethespecificparametersaccordingtotherequirementsofuseandprocess,andfinallydeterminethesizeofeachmechanismcomponentandcheckit.Thedrivingwheelofthefurniturecarrieristherearwheel,whichturnsthroughtherearwheel.Therearwheelisconnectedwiththereducerclutchtocontrolthewalkingofthecar.Thehydraulicmechanismismainlyusedforcarryingfurniture.Theindoorfurnituretruckdesignedinthispaperisdrivenbyelectricmotor,whichreducesintensityoflaborandraisestransportationinfluence.Thehydraulictake-offandlandingdeviceprotectsthesafetyofusersintheprocessoftransportation,andbetterrealizesthefixed-pointtransportationoffurniture.Keywords:carrier;Indoor;retarder;furniture目录TOC\o"1-4"\h\z\u1绪论 室内用家具物品搬运车的设计1绪论1.1课题的背景及意义21世纪的科学技术的日新月异的发展和更新，自动搬运设备更多应用于物流和运输行列，随着工业化的不断发展，越来越需要更加智能化和电动的搬运设备来代替人工，设计一种新型的室内用家具物品搬运车显得尤为重要。随着搬运车需求的不断提升，搬运车的种类、功能和数量有了显著的变化，并且操作规模也在增多。目前的国内市场上存在的家具搬运车大多为手动搬运车，使小车移动通常需要我们人来拉动或拖动。当在室内家具搬运车上有较重的家具时，搬运者通常需要更加费力的推动它移动，劳动强度非常的大。因此显而易见在家具搬运过程中，一方面造成的人工的浪费，另一方面也造成了宝贵时间的浪费，从而导致了室内家具搬运车的工作效率低下。但是即使是这种效率低下的搬运车设备，在各类家具搬运以及短途的货物搬运过程中还是被大量的应用，还仍然是最普遍的。当今时代随着社会的迅猛发展，搬运行业更为发达但是人力资源却更加稀缺，设计一款更加省时省力的电动搬运车明显更有实用意义，更高的使用效率已经成为炙手可热的项目。虽然当今市场上有了更加新颖的设计，一些半电动搬运车[1]，搬运方式为电动升降，行走还需要人力推动，只是简单的将液压升降装置改为电动升降装置，像这样的改进也仅仅是杯水车薪，仅适用于搬运的家具或货物比较轻便时，当有需要搬运较重物体时，小车行走主要依靠人力，鉴于此，开发设计一种新式的半电动家具搬运车就显得更为重要和紧迫，从而能轻松推动搬运车行走，提高工作效率，对于当前的家具和货物搬运行业有极为深远的影响。1.2国内外的研究现状及发展状况1.2.1国内外的研究状况随着环保观念的增强，国内的搬运车在产品生产和市场营销方面呈现结构调整，手动搬运车也在向电动方向靠陇。搬运车历经许多年的不断发展进步，我国在搬运车的研发和产品设计开发中发挥了越来越重要的作用，正在成长为世界上搬运车研发投入大国。尽管国内搬运车产品的研究和生产晚于国外几十年，不得不承认国外的技术高于国内，但是我们国内的产品系列也是比较全面的，其中也包括家具搬运车。国内手动搬运车如下图1所示，国外手动搬运车如下图2所示，国内产品和国外产品同样受到人们亲睐，也正因如此，搬运车市场被巨大的市场潜力激发。图1国内手动搬运车图2国外手动搬运车目前世界上各个国家也都在进行搬运车的研究发展历程如下：第一代搬运车动力形式为纯手动，第一代产品总是具有划时代意义的，我们经历了从单纯的人力搬运转变到机械化搬运的伟大变革，对于这个科技和革新日益迅速的今天，从节省人力方面而言，在短距离的搬运过程中仍然十分重要，它的省力，经济实惠特点非常受人们欢迎。第二代的搬运车动力形式为内燃机，可以输出很强的动力，相应的其额定的载重量相比其他动力的搬运车更高。即便这样，我们不容忽视的是，内燃机靠燃烧化石能源工作，它的缺点也是非常明显的。所以这一代的搬运车产品并没有得到很好的普及，除了施工单位和一些其他的场所被应用，大多数行业并不会采用，在食品卫生行业更是明令禁止使用。第三代搬运车动力形式为电动[1]，它的智能化程度可与第四代产品想媲美，有了上一代的经验，这一代的纯电动搬运车是基于环保理念和节能减排理念下设计的一款全新产品，搬运车以电池供电，是在搬运车史上绝无仅有的一次全新的技术理念革新。纯电动搬运车由于其工作过程中不会产生废气，而且几乎无噪音，节省人力，效率高等特点，非常适合当今的社会，在一些近距离的搬运过程行业成为了首选。但是好景不长，纯电动搬运车也由于自身特点存在一些固有的缺陷，很明显的是由于它采用纯电动搬运，举升和行走都是依靠电瓶活着电池供电驱动的，当然由于体积，经济性的因素电池不可能无限大，电池容量的限制了它的额定载重质量，所以其功率小，连续作业时常短，相比于手动搬运车，纯电动搬运车优势并不明显，并且由于一些方面的原因，它的设计更新没有继续下去，导致产品研发停滞不前，所以它的应用也并不普及。第四代搬运车主要是无人搬运车，AGVS尚处于萌芽状态，无人搬运车的工作方式主要通过编入程序来实现搬运工作，在现在看来确实是一种非常智能的产品，但是比较惋惜的是，目前这种搬运车还未实现，需要更进一步的技术推动，有很大的未来发展潜力。1.2.2搬运车产品的发展趋势及尚待研究的问题通过对搬运车的研究现状分析，虽然已经发展到了第四代产品，仍有许多问题：货物如何放上搬运车的搬运托盘（即搬运托盘的升降）。目前存在的前三代产品分别采用的升降方式是液压升降机构、内燃机动力升降和电力驱动升降。内燃机能源利用效率不高，用内燃机工作来作为动力太过于浪费能源，并且对环境污染很严重，噪音也过大，所以并不适用。电力驱动升降虽然没有像内燃机那样浪费资源，排放废气污染环境，但是其动力不足，导致载重量过低，单次搬运货物较少，并且由于它是纯电动搬运车，所以行走也是电力驱动，导致其太过依赖电池的容量，从而工作时间被大大压缩，所以电力驱动升降也并不十分切合实际生产。液压起升装置，它的工作原理主要是依靠高压油的压力作用实现起升，在上升时，油缸上行主要时是依靠液压油的输出来使活塞杆上行，并带托盘上升，在下降时，叶片泵部件被关闭，控制阀处于打开状态并开始泄油，托盘平台在重力作用下开始下降，油缸中的高压油泄出，为了提高托盘工作时的稳定性采用交叉式的刚体机械体，并且具有很强的载重能力，使得单次运输货物更多，提高了工作效率，液压系统比较平稳，所以会更加安全。所以采用液压升降系统是目前最完美的一种选择。搬运车的移动。目前存在的前三代产品分别采用的是，纯人力手工推（拉）动、内燃机动力驱动和电力驱动行走。用人力来拉动或者推动搬运车移动。当搬运车托盘上有较重的货物时，人也需要更加费力的推动它，劳动强度非常大。这就导致了运送货物时，不但浪费人力资源，也会浪费更多的时间，从而导致搬运车工作效率低下。内燃机驱动则还是与升降有一样的问题，太过于浪费能源，并且对环境污染很严重，噪音也过大，并且禁止用于食品行业，所以内燃机搬运车不会得到长久的发展，理应被淘汰。而电力驱动搬运车移动在相比之下则显得鹤立鸡群，因为绝大多数工作环境都是平整的场地，所以并不需要耗费很多电力，对电池容量要求并不十分苛刻。并且电力驱动不会有尾气的排放，完全不会对环境造成污染，并且能解放人力，一定程度上提高了效率。综上所述，目前最好的产品应该是将第一代搬运车和第三代搬运车二者综合，采用液压升降，电力驱动行走。形成“第五代”全新的产品，同时，这也是本设计课题的目标。2技术任务书(JR)总体方案确定的依据是完成室内家具的搬运，保证车上的家具不受损坏并且平稳的搬起和放下。既可以节约人力，又不会因为搬运失误而家具掉落造成把人砸伤等生活事故。当前，一些国内外知名网站以及市场上已经有了类似的该课题的作品，确定家具搬运车的整体结构和布局，以及家具搬运车的工作原理和主要技术参数。主要包括各个零部件的设计和校核以及电动机的选型和一些其它的细节的选型、设计工作。该家具搬运车驱动轮为后轮并通过后轮转向，后轮通过链轮和减速器离合器连接控制小车的行走，液压机构主要是用于家具的搬运工作。从而实现可离合的电力驱动搬运车的设计过程，完成本次课题的设计任务。2.1家具搬运车的整体布局(1)机架：机架采用高速钢[4]焊接而成，刚性和强度均满足需求。作为家具搬运车的主要承重构件保证符合使用要求。(2)液压系统：液压系统包括手柄、液压装置、脚踏板、链条、货叉架和货叉。液压装置通过轴安装在底座上并于控制杆连接，手柄、脚踏板和链条控制液压装置，货叉架和货叉安装在底座上，由液压装控制升降工作[3]。(3)传动系统：传动系统包括电动机、减速器-离合器、链轮、链条、车轮(后轮)几个部分。为了不影响使用，电动机焊接在机架上部[2]，减速器-离合器也采用焊接的方式安装在底座上，减速器的输出轴和搬运车后轮上都安装有链轮用来传动2.2家具搬运车工作原理室内用家具物品搬运车的组成部分和工作原理如下：室内用家具物品搬运车主要包括传动系统、液压装置和机座构成，传动装置有电动机、减速器-离合器和链轮。液压系统组要由脚手柄、液压缸和托盘组成。机座部分由控制杆、舵柄和底座组成。首先，启动电动机电源，通过减速器-离合器控制小车的行走，到达工作地后，起升家具时，先将货叉伸入到家具底部，然后将搬运车后轮制动防止打滑，然后扳动手柄带动链条，压轮压迫泵芯，让泵缸体中的高压油流进活塞液压缸中，从而使得活塞杆向上运动，带动托盘平台和货叉架、货叉上移。当托盘到达最高处时，高压油通过安全阀流回油箱中，手柄处于停止状态，避免构件损坏，下降时踩动脚踏板，打开泄油阀，在托盘和重物的自重做通下活塞杆液压缸的高压油流回油箱，活塞杆下降从而托盘回到最低位置，卸下家具，拉出货叉，从而实现家具的搬运功能。2.3家具搬运车主要技术参数结合具体使用要求，拟定室内用家具物品搬运车的设计主要技术参数包括最大载荷、最大行驶速度、驱动轮静摩擦系数、驱动轮直径、电机型号、电机功率、额定输出扭矩、限定转速、空载转速。表1主要技术参数参数项目具体数据最大载荷(kg)1200最大行驶速度(km/h)2.5～3驱动轮静摩擦系数0.05驱动轮直径(mm)180电机型号MY1020-700W电机功率(W)500额定输出扭矩(N·M)1.9限定转速(r/min)2500空载转速(r/min)31503设计计算说明书(SS)3.1家具搬运车的机架部分零部件的设计3.1.1家具搬运车工作机构原理的设计家具搬运车的工作原理简图[2]如下图3所示，液压缸活塞杆2为原动件，液压缸活塞杆2上升时，带动旋转架3和支撑板4逆时针转动、支撑板6顺时针转动，带动托盘5上升，两轮不动，实现家具搬运车的举升功能。1.空心轴2.液压缸活塞杆3.旋转架.4.支撑板5.托盘6.支撑板图3机构工作原理简图上图中有6个运动机构，高副低副数为1和8，自由度数是F=3×6-2×8-1=1，原动件为1个，根据计算结果可知该机构的运动形式唯一。3.1.2家具搬运车的关键零部件的设计家具搬运车货叉的设计及校核初选搬运车得货叉长是1100mm。下图4是家具搬运车的托盘货叉示意图。图4家具搬运车货叉货叉使用的是高拉伸槽钢。通过使货叉能够顺利插入托盘底部从而把家具抬起。初步选择Q235槽钢[2]、型号为16A，其h=160mm，按照使用需求设计的家具搬运车最大载重为2000kg，设计要求如下表表2家具搬运车设计参考数据参数项目具体参数型号CBY额定起重量（Kg）2000起升高度（mm）115货叉低放高度（mm）85货叉高放高度（mm）200货叉面长度（mm）1100外形尺寸（mm）长1480宽500高1120自重（Kg）72~100叉轮尺寸单轮Ф74X93/70双轮Ф74X70大轮尺寸Ф180X50单货叉受1000kg的力作用，所以应该选择双轮，对承载货物重量设计定值，符合设计范围。下图5是双货叉的受力和力矩图。图a重力受力图图b剪切力受力图图c力矩图图5货叉受力和力矩图1.计算剪切应力由从图5b中可知剪切力Fs，剪切应力为ττ=Fs/A(3-1)Fs=10000N，A槽钢截面面积，通过查《机械设计手册》[5]表2—14选热轧槽钢型号16b，得到Aτ＝10０００N/25.16×１０因为τ<[τ]，则货叉设计安全。2.计算弯曲应力由图5c可得弯矩M=2.75X106N·mm，W抗弯截面系数，《查机械设计手册》[5]表2—15热轧槽钢型号16σ＝Ｍ要求σ<[σ]，[σ]=170MPa，则货叉设计安全。选择固定货叉车轮的部位到或货叉顶部为33铰接处轴的设计及校核1.家具搬运车的货叉和升降的支撑部件5和6的铰接轴d的选择搬运车承载的最大搬运重量为2000kg，单货叉承重为1000kg。所以其铰接处受力为G=2/2×1000×9.8=9800N作用力为剪切应力，交接轴的选40Gr钢，调质处理。可查《机械设计》[6]表15—1，得硬度为241~286HBS,剪切疲劳极限为[τ]=200MPa，查《机械设计》[6]表4—11，得最小安全储备系数为n1=1.45，材料安全系数[7]为n2=1.1，因此n=n1·n2=1.6[τ]≥4nGπd≥4nG=4X1.6×9800=4X1.6×9800=9.98mm(3-7)按工艺要求取d=20mm，取货叉轮的轴和其他轴均为d2.搬运车的货叉的横梁和升降支撑部件铰接轴d的选择图6中分析了横梁和支撑架的受力情况，横梁受重力和切向作用力的作用。GGF21mm18mm图6横梁和支撑架的受力分析图因为F×18=G×21，G=3920N，F=4573N，为剪切应力，铰接轴选40Gr钢[7]，调质处理。查《机械设计》[6]表15—1，得硬度为241~286n=n1[τ]≥4nGπd2所以d≥4nFπτ按工艺要求取d=14mm，货叉下部的横梁不受力。取其另端的铰连接轴为d=15mm3.2起降装置的液压系统设计3.2.1液压系统工作原理为了使设计的液压缸结构紧凑，下图7作为设计原理图1/6.液压缸2.3.单向阀4.油缸5.截止阀图7基于千斤顶的原理图图8是该设计到最后得到的是搬运车的液压回路1/6.液压缸2/5.单向阀3.油箱4.截止阀图8：液压搬运车回路原理图具体工作原理是杠杆向上做往复运动，单向阀5打开，液压缸6中的高压油进入液压缸1中，截止阀4打开，单向阀2关闭，平台上行；在重力作用下，截止阀4打开，单向阀5关闭，液压缸1中的高压油流向油缸3，单向阀2打开高压油向液压缸1，平台下行。3.2.2各液压元件的设计、计算与校核为了让液压装置结构紧凑，把整个液压原件都设计在液压缸内，并让液压缸和油箱的轴线处于同一水平线上，把其余的其他部件安装在液压缸底盘上。液压缸设计及校核1.液压缸材料选择本设计为了要让使液压系统能够结构简约，液压缸为45钢[7]制造，正火处理。查《机械设计》[6]表15-1，得硬度162~217HBS，抗拉强度为σb=570MPa，屈服极限为σs2.液压缸的内壁直径的设计参考表3是1.5吨的各运动副驱动力的数据。表31.5吨的各运动副驱动力的数据FXBFYBFXDFYDFXKFYKFXHFYHFXGFYGFNJFMJFYMFC-0.14-0.23-0.140.77-0.73-0.03-0.730.425-0.73-0.030.460-1.00.17-0.14-0.2-0.130.76-0.60-0.020.600.43-0.60-0.020.470-1.00.18-0.16-0.09-0.150.66-0.180-0.180.43-0.180.010.430-1.00.18-0.24-0.65-0.251.47-1.530.15-1.530.33-1.530.150.170-1.00.21上表的数据计算可以得到，该液压元件[8]的最大载荷是F=45600N，液压杆最大L=200-85=105mm，选Pmax=F/A=4FπD2(A为液压缸内部总面积，D为液压缸内壁的直径)所以D==4X45600=40.76mm(4-2)查《机械电子手册》[9]液压缸内壁直径D=50mm，查《液压与气压传动》[10]表4.2取活塞杆直径为d=0.7Pmax=F/A==4X45600=19MPa(4-3)3.液压缸外直径的计算与确定查《液压与气压传动》[10]，为了让液压装置紧凑，液压缸壁厚必须薄。因为，D/δ≥10时为薄壁。δ≥PyD(其中Pmax≥16MPa时，1.25Pmax=PyPmax≤16MPa时，1.5Pmax=Py)所以Py=1.5Pmax=28.5所以[σ]=σbδ≥P=28.5X50=6.0mm(4-6)所以D/δ=50/6=8.3≤10为厚壁。因此[σ]≥σs+（其中，Dw取安全系数为n=5，所以Dw≥D=50=61.5mm(4-8)按工艺要求取液压缸外径为62mm。油箱的设计与校核伸缩臂套材料选工程用铸造钢ZG310-570[11]，查《机械设计》[6]表2-5，得硬度为≥153HBS，抗拉强度为σb=570MPa，油面不能超过油桶高度的80%，估算得最大流量是总油量的90%，但推程S=115mm，液压缸内壁的直DL=1=225687.5mm3≈2.3升(4-9)需要的最少油量L需=L/90%=2.5,设计的供油油箱的最小容积为L筒=L需/80%=2.3/80%=3.13升，又因液压缸与油箱中心轴线统一，则D_==83mm(4-10)按工艺要求取油箱的上直径内为87mm。油路的设计要让液压装置更加紧凑，各个液压元件都设计在液压缸内，因此油管不能选择太大，但是也不能选择太小影响工作压力，为此取油管内径为d截止阀和单向阀的设计与校核液压系统设计的最大压力是Pmax=19MPa，取截止阀的开启系数为n=F=1=412N(4-11)截止阀弹簧的设计取截止阀的弹簧的最大工作载荷为开启的1.5倍。所以截止阀的弹簧的最大工作载荷Fmax=1.5F=1.5×412=618N1.根据工作实际情况选择材料和许用应力初选碳素弹簧钢丝D级，估算得弹簧钢丝d为3.0mm，查《机械设计》[6]表16—3，选σB=1710MPa，根据《机械设计》[6]表16—2，可知τ=0.5σB=0.5×1710=2.根据强度条件计算弹簧钢丝直径取旋转绕比C=5,则有《机械设计》[6]式（16—4K===1.3(4-14)所以根据《机械设计》[6]（16—12）得d≥=8X1.5X5X6.18/3.14X855=3.4mm(4-15)取弹簧钢丝直径d=3.5mm，因为D=C×3.5mm=17.5mm，则取标准值3.压缩量的计算查《机械设计》[6]表16—2，取切变模量G=80000MPa，取标准有效工作圈数n=3，安全阀的开启力为F=412N，由《机械设计》[6]λ==8X412X16=3.375mm(4-16)4.弹簧原长度计算弹簧原长度H==30.5mm5.校核极限工作载荷F=3.14X855X3.=弹簧的极限压缩量λ==10mm(4-19)6.结构设计选取圆柱螺旋压缩弹簧，直径d=3.5mm，中经D=16mm，n=3，预压缩量λ=3.375mm，H0=30.5mm，Flim=1264N,λlim=10mm。查《机械设计》[6]单向阀弹簧的设计1.材料选择和许用应力的计算现选用碳素弹簧钢丝B级，直径d=0.4mm中径D=5mm，暂选σB=2060MPa，查[τ]=0.3σB=0.3x2060=618MPa则切变模量G=80000MPa2.根据强度条件计算弹簧钢丝直径[11]先取旋绕比C=D/d=5/0.4=12.5则有《机械设计》[6]式（16—4）得曲度系数K==4X5=1.1(4-22)3.弹簧的压缩量的计算查得切变模量G=80000MPa，为了减小弹簧尺寸，取较小的标准有效工作圈数n=6，取单向阀的开启力F=1N。弹簧λ==8X1X53=2.93mm(4-23)4.弹簧原长度计算弹簧原长度Hο==512=14.9mm(4-24) 5.校核极限工作载荷Flim==3.14X618X0.=2.82N(4-25)弹簧的极限压缩量λ=8=8.14mm(4-26)6.压力损失的设计弹簧的预压力为F=1N,初选单向阀油塞的体积为1300mm3，铁的密度ρ铁为7.9X10^(-3)g/mm^3，单向阀油塞重量为10g，F开=1+0.1=1.1N(4-27)因为油路直径d=5mmP失==4X1.1=0.05MPa(4-28)吸油压力比供油压力小很多，满足设计条件，设计合理。7.进行结构设计选取圆柱螺旋压缩弹簧[12]，直径d=3.5mm，中经D=16mm，λ=3.375mm，Flim=1264N，H0=30.5mm，n=3，λ_lim=10mm。导杆用于定位，查《机械设计》[6]表16—泵的设计取泵油缸的直径d=φ16mm，最大压力Pmax=19MPa，油泵杆的长度是l=24mm，操作杆长L=775mm，泵缸壁厚10mm。Fmax===11824N=12.1kgf(4-29)泵的最大位移S=50mm。V==1=10048mm33.3传动系统的结构设计3.3.1减速器设计减速比与减速形式设计由于在冷启动时机器都需要有大转矩[13]，因此由T=F×r=μmgr，得到T=0.05×2000×10×0.18/2=90，冷启动时所需的扭矩为27N·M，根据需求速度2.5～减速器最低减速比为18.69，减速器减速比应为16～22，搬运车可供安装减速器空间较小，且电机输入端与减速器输出端共轴，宜采用行星齿轮减速器。基于以上考虑，该设计采用减速比相同的两级行星齿轮减速器，为5.1～5.8，减速器形式为2Z-X（A）。行星齿轮传动配齿设计计算2Z-X（A）型行星的传动之中，它的各个轮齿数目和传动比的相互关系是iaxb=角度变位情况下同心条件为za+zccosαzc邻接条件为2rac<Lc在本次课题设计之中，初选太阳轮齿数15个，内齿轮齿数可以为66,69,72，行星轮齿数分别为25.5,27,28.5，当行星轮齿数为25.5，28.5时，当行星齿轮齿数为27时，由于太阳轮齿数为15，小于17，太阳轮需要变位，此时，行星轮得齿数应为26，选择行星轮数为3个，能让载荷较为均匀分布。综上，太阳轮齿数为15，行星轮数为3。齿数Zc=26，内齿轮的齿数的Zb=69，齿轮的模数m=1.25，传动比单级为5.6，两级为行星齿轮传动和啮合参数设计计算本次设计中太阳轮齿数为15，小于17所以需要变位。根据《机械原理》[14]，对齿轮的相关参数进行计算。我们应按最大的啮合角选择变位系数和设计来增大齿轮接触强度，ZΣ=αac'=arccos得ac齿轮副αac'=26.2011°，根据公式a'=a×cosααac'，得ac齿轮副实际中心距a'=26.837mm，圆整中心距a'=26.5mm，根据公式αac'=a×cosαa'，ac啮合角αacac齿轮副变位系数之和XΣac=0.782，根据bc齿轮副啮合角计算bc齿轮副变位系数和，得齿数比u=ZcZa=2615=1.73齿轮的齿顶高降低系数为∆y=xΣ-y，齿轮到此为止，第一级和二级减速器齿轮设计完成，要防止齿轮轮齿的根切导致齿轮失效，确保中心距并满足同心条件，增强齿轮的作用。3.3.2减速器效率设计计算行星齿轮在传动中的功率损失主要是啮合损失。该课题对行星齿轮传动的中心轮用啮合功率法计算传动效率，φa=Paxηaxb=ηxab其中φx=1-ηx=ΣΣφmx=Σφmaφmxε=12πz1tanα通过代入公式计算得，得太阳轮a齿顶的圆压力角αa=36.94°，行星轮齿的顶圆压力角αc=31.32°，内齿轮的齿顶圆压力角αb=15.12°φmax=3.142φmbx=3.142Σφnηaxb=1-4.65.6×0.0224=0.9816=98.16%此为一级齿轮传动的效率，该方案为两级齿轮传动，且两级传动所采用齿轮参数相同，所以该减速器总效率为η=98.16%×98.16%=96.35%，效率较高。3.3.3行星齿轮传动的受力分析及强度设计计算齿轮材料选择设计选择行星齿轮要满足性能要求、工作稳定性和经济效益，选择材料：太阳轮应选45钢，调质处理，HB硬度230；行星轮选用Q235钢，淬火处理，HB硬度200；内齿轮选用40Gr钢，调质处理，HB硬度260[15]。行星齿轮传动受力分析设计计算行星齿轮机构输入轴转动和扭矩方向相同，而输出轴转动和扭矩方向相反如下图9运动简图所示，图10是行星轮在传动中的受力分析。图9传动简图图10构件的受力分析传动机构受力[16]如图上图所示，进行受力分析的计算可知，行星轮c在中心轮a处的切向力Fca=2000T1da'中心轮a在行星轮c上的切向力是Fac=-Fca=-67.26N切向力在内此轮b在行星轮c的作用力是Fbc=Fac=-67.26N切向力在转臂x对于行星轮c的作用力是Fxc=-2Fac=134.4N在转臂x上所受力矩为Tx=npFcxr内齿轮b上所受切向力为Fcb=-Fbc=67.26N行星齿轮传动强度校核在行星齿轮的传动之中，齿轮损坏主要包括轮齿[17]折断、齿面磨损和点蚀等。行星齿轮在工作时当齿面接触应力多次长时间超过齿轮材料的最大极限应力时，齿轮齿面表层会产生许多细小裂纹，裂纹增多导致形成疲劳点蚀[18]。必须增加齿轮轮齿强度来抗轮齿折断，计算小齿轮分度圆直径d1d1=Kd3T45钢对45钢配对的齿轮副，直齿轮的传动Kd=768，T1=0.89N·M，KA为取值1，KH∑取值1.8，KHp取值1.15，ϕd取值0.5，d1=768×30.89×1×1.8×1.15×2.730.5×7002所选太阳轮模数m=1.25，z=15，分度圆直径d=1.25*15=18.75>17.5，满足要求。依据齿根弯曲强度求齿轮模数m，公式为m=Km3T1KAKF∑K对于直齿轮传动Km=12.1，KF∑取值1.9，KFp取值1.225，YFa1取值2.35m=12.1×30.89×1×1.9×1.225×2.350.5×152×206所选齿轮模数m=1.25>0.719，满足要求。根据《机械原理》[14]，进行齿根弯曲强度校核。齿根应力σF=σF0KAσF0=Ftbm齿根许用应力按下式计算σFp=σFlim根据公式，各自校核第一级齿轮传动中的太阳轮、行星轮、内齿轮强度σF0a=σσσσσσσσ经过计算可知，第一级太阳轮、行星轮、内齿轮齿根应力均小于许用齿根应力，且差距较大，安全系数较高，故校核成功。由于第二级的行星传动受力情况与第一级相同，因此处不做校核。3.3.4离合器设计离合器是作为我们在机械传动系统中的与减速器共同作用的一种传动设备[20]，一般情况下用在电动机和工作元件之间，主要是为了实现电机动力的传递和脱离。本次设计课题方案中，由于减速器减速比较大，且减速器内部采用油脂润滑，从输出端反向到输入端减扭作用明显，所以将离合器安装于减速器的输出轴与第二级的d行星架输出轴之间，当离合器断开时，输出端旋转不影响减速器内部，阻力较小。本次设计课题离合器设计方案采用牙嵌式的离合器，减速器内部空间较小，用途简单，离合器需要连接的两部分共轴，且轴向不能移动，采用结合套实现离合功能。该接合套为内花键结构，花键模数和齿数均与行星架输出轴和减速器输出轴外花键相同，接合套可在轴上自由滑动，依靠花键退刀槽限位，当接合套与行星架输出轴和减速器输出轴同时结合时，动力由行星架输出轴传接到接合套再传递到减速器输出轴上，这个时候，离合处于闭合状态；当接合套滑动到行星架输出轴端时，行星架和减速器的输出轴分离，减速器动力不会传递到输出端，输出端反向力矩也不会传递到减速器内部，这个时候，离合器处于的是分离状态。考虑到这个离合器主要用于半电动搬运车，并不需要经常切断离合，将离合器设计为常闭状态。当需要断开离合器时，通过旋转手柄，挤压接合套，使接合套轴向滑动到行星架输出轴一端，动力切断；当需要闭合离合器时，反向旋转手柄，接合套轴向滑动，同时连接两轴，动力恢复。离合器操纵装置为一可旋转手柄，旋转角度为90°，且在安装基座上有2个限位槽，可防止接合套在弹簧的作用下自行行动，并可明确离合器操纵反馈。3.3.5链传动和链轮的设计1.选择链轮齿数小链轮齿数是Z1，大链轮齿数Z22.计算功率工况系数KA=1，主动链轮齿数系数KZ=1.22，采用单排链，计算功率为Pca3.选链型号以及中心距的选择根据Pca=1.39Kw，n3=337.45r/min，查《机械设计》[6]表9-1可选16A。查4.计算链节数以及中心距选择中心距a0取a相应的链长节数为Lp0=取链长节数L中心距计算系数f1=0.24958，amax5.计算链速v，确定润滑方式v=n因为v=2.43m/s以及链号16A，查《机械设计》[6]表9-9可知应采用滴油润滑。6.计算压轴力FpFe链轮水平放置的压轴力系数KFpFp7.设计结论链条型号为16A，z2=34；链节数为Lp=112，链轮齿数为z1=17，中心距为a=1100mm。链轮圆盘中心开有一个Ø14的通孔，同时开有一个4使用说明书4.1操作说明书本文设计的室内用家具物品搬运车适合在日常的家具物品搬运过程的使用，因此在日常作业过程中要严格按照操作说明书使用，避免造成安全问题，具体操作步骤如下：（1）首先要做好前期工作的准备。在使用之前先检查搬运车各个零件和功能是否正常，检测搬运车的电路有无问题，确认无误之后将搬运车离合器处于分离状态并按下搬运车电源开关，使小车空载运转几分钟，等到搬运车车电机平稳运转之后开始使用；（2）接下来使离合器结合控制行驶方向让搬运车到达工作地后制动小车并将离合器分离，将货叉伸入家具底部后用受拉动手柄使液压装置托盘上升将家具抬起，推动小车到达目的地后将离合器分离，脚踩踏板使得液压装置托盘下降将家具放下，完成一次搬运；（3）最后完成搬运工作后，将小车放置在安全位置，关闭搬运车电源开关。4.2注意事项为了保证拟设计的搬运车能正常工作，避免造成安全问题，在操作中应注意以下几点：（1）本次设计的室内用家具物品搬运车电机供电方式为拉线式电源供电，在使用中要注意不要触碰电线防止造成安全事故，如在工作中发生异常一定要及时关闭电源开关；（2）在机器运转中杜绝触摸电机和电线；（3）在使用中一定要使家具放平稳后在搬运；（4）要定期检查液压装置并给轴承处加润滑油。5标准化审查报告准化审查，结果如下：（1）设计图纸和文件：图纸和文件所用编号原则符合以下标准：GB/T17710—1999 数据处理校验系统；JB/T5054.8—1991 产品图样既涉及文件通用和借用件管理办法；JB/T8823—1998 机械工业企业计算机辅助管理信息分类编码导则。（2）产品图样及设计文件符合以下标准：GB/T10609.1—1989技术制图标题栏；GB/T10609.2—1989技术制图明细栏；GB/T14689—1993就似乎制图图纸幅面和格式。结论本文设计的室内用家具物品搬运车能够快速高效的完成家具和物品的搬运任务，完成了家具搬运车的整体方案设计，主要包括机架部分、起降装置和传动系统。它的好处是结构简单、使用便捷、成本较低，具体的结论如下：(1)完成了搬运车机架部分的设计，主要包括托盘、货叉和铰接轴，采用高硬质钢材料焊接而成，确保设计要求和使用安全。(2)完成了起降装置的设计，主要由油缸、截止阀、单向阀、液压缸组成，零部件安装在液压缸底部。在工作时，通过液压缸内油的压力变化实现托盘的升降，这样的设计结构简单，使用效率高，可以快速实现短距离的家具搬运工作。(3)完成了传动系统的设计，主要包括减速器-离合器、链、链轮和车轮，传动形式是链传动，好处是传动效率高，电机的动力通