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河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
指導(dǎo)教師：孫有亮 趙芳
設(shè)計(jì)題目: 水泥電桿搬運(yùn)栽桿機(jī)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人：馮沖
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
計(jì)算與說(shuō)明
結(jié)果
1.1水泥電桿的搬運(yùn)起立方法和技術(shù)現(xiàn)狀
1.2本設(shè)計(jì)成果的優(yōu)點(diǎn)
1.3機(jī)械工業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用
1.4我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的情況
2.1概述
2.2主要工作裝置的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)
2.3確定總體設(shè)計(jì)方案
2.3.1性能要求的確定
2.3.1.1所能起立電桿的長(zhǎng)度、直徑及最大重量的確定
2.3.1.2最大起升高度的確定
2.3.1.3垂直度調(diào)整精度的確定
2.3.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求
2.3.3設(shè)計(jì)思路
2.4設(shè)計(jì)目的
3.1提供動(dòng)力的機(jī)械的選用
3.1.1提供動(dòng)力的機(jī)械選用原則
3.1.2選用叉車(chē)做為提供動(dòng)力的機(jī)械
3.2傳動(dòng)方案的選擇
3.2.1傳動(dòng)方案的選用原則
3.2.2傳動(dòng)方案的確定
4.1概述
4.2門(mén)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1立柱截面的選擇
4.2.2導(dǎo)向滾輪形式的選擇
4.3門(mén)架強(qiáng)度剛度校核
4.3.1門(mén)架的外載荷
1、 滾輪Ⅰ-Ⅳ的輪壓
1) 載荷重量Q
2) 叉架和貨叉的重量G
3) 滾輪間距
4) 貨重重心至立柱中心的距離a
5) 叉架和貨叉的重心至立柱中心的距離b
6) 滾輪Ⅰ-Ⅳ的輪壓
2、 滾輪Ⅴ-Ⅷ的輪壓
1) 滾輪間距
2) 滾輪Ⅴ-Ⅷ的輪壓
3、 滾輪1的輪壓
1) 叉架上側(cè)滾輪間距
2) 叉架側(cè)滾輪與正滾輪中心距
3) 貨重重心至叉架下側(cè)滾輪中心距K
4) 門(mén)架相對(duì)縱向平面傾角
5) 門(mén)架最大前傾角
6) 滾輪1的輪壓
4、 滾輪4的輪壓
1) 叉架重心至叉架下滾輪中心距c
2) 滾輪4的輪壓
5、 滾輪5的輪壓
1) 內(nèi)門(mén)架側(cè)滾輪間距
2) 叉架重心至內(nèi)門(mén)架上滾輪中心距n
3) 內(nèi)門(mén)架側(cè)滾輪與正滾輪中心距
4) 滾輪5的輪壓
6、 滾輪8的輪壓
4.3.2門(mén)架強(qiáng)度剛度校核
1、 應(yīng)力圖解
2、 變形圖解
4.4由接觸強(qiáng)度校核滾輪直徑
1、 許用接觸應(yīng)力
2、 綜合當(dāng)量彈性模量
3、 滾輪Ⅰ-Ⅳ直徑校核
1) 滾輪踏面寬度b
2) 直徑校核
4、 滾輪Ⅴ-Ⅷ直徑校核
5、 滾輪1-8直徑校核
4.5起重鏈及其固定螺栓、鏈輪、鏈輪軸承的選擇
4.5.1起重鏈的選擇
1、 鏈類(lèi)型的選擇
2、 鏈條最大工作載荷
3、 安全系數(shù)S
1) 速度v
2) 安全系數(shù)S
4、 破斷載荷
5、 選鏈的型號(hào)
4.5.2選鏈的固定螺栓
1、 許用應(yīng)力
2、 螺栓公稱(chēng)直徑d
4.5.3鏈輪尺寸的確定
1、 輪直徑
1) 鏈節(jié)距p
2) 輪直徑
2、 輪緣間寬
1) 銷(xiāo)軸長(zhǎng)度b
2) 輪緣間寬
3、 輪緣直徑
1) 鏈條通道高度
2) 銷(xiāo)軸直徑
3) 輪緣直徑
4.5.4鏈輪軸承的校核
1、 徑向荷載
2、 基本額定動(dòng)荷載
3、 基本額定靜荷載
4、 載荷系數(shù)
5、 當(dāng)量動(dòng)荷載P
6、 鏈輪轉(zhuǎn)速n
7、 壽命計(jì)算
4.6起升油缸的設(shè)計(jì)
1、 油缸內(nèi)外徑的計(jì)算
1) 油缸類(lèi)型的選擇
2) 外荷載W
3) 工作壓力p
4) 油缸機(jī)械效率
5) 油缸內(nèi)徑D
6) 油缸外徑
7) 柱塞直徑
2、 柱塞桿按強(qiáng)度校核
1) 許用應(yīng)力
2) 強(qiáng)度校核
3、 柱塞桿按穩(wěn)定性校核
1) 慣性半徑i
2) 長(zhǎng)細(xì)比
3) 臨界推力
4) 安全系數(shù)n
5) 穩(wěn)定性校核
5.1概述
5.2旋轉(zhuǎn)盤(pán)傳動(dòng)計(jì)算
1、 選擇液壓馬達(dá)
1) 工作機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
2) 工作機(jī)最大功率
3) 傳動(dòng)裝置總效率
4) 最大輸出功率
5) 選擇液壓馬達(dá)
2、 分配傳動(dòng)比
1) 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速
2) 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比
3) 低速級(jí)傳動(dòng)比
4) 高速級(jí)傳動(dòng)比
3、 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
1) 各軸轉(zhuǎn)速
2) 各軸輸入功率
3) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩
第1章 前言
1.1水泥電桿的搬運(yùn)起立方法和技術(shù)現(xiàn)狀
目前水泥電桿的搬運(yùn)栽桿方法很多，技術(shù)水平參差不齊。這里主要介紹一下目前電力公司大批量搬運(yùn)栽桿的實(shí)際情況，在長(zhǎng)距離、大批量搬運(yùn)電桿中主要用大型運(yùn)輸車(chē)輛，在小距離移動(dòng)和栽桿中主要運(yùn)用汽車(chē)起重機(jī)。目前的主要栽桿技術(shù)是首先固定電桿上端，然后進(jìn)行吊運(yùn)移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)電桿坑進(jìn)行栽桿。傳統(tǒng)的技術(shù)方法中，主要是起重機(jī)吊運(yùn)栽桿的方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)用了大型機(jī)械化設(shè)備，減少了體力勞動(dòng)，并且極大的提高了工作效率，適用于大部分工作場(chǎng)地和工作環(huán)境，但是傳統(tǒng)方法有一定的缺陷
：1、所需施工人員多。包括吊車(chē)操作人員、負(fù)責(zé)桿洞人員、負(fù)責(zé)前后照應(yīng)人員、其他人員，至少需要6人以上。2、易受城市環(huán)境干擾。易受道路、線(xiàn)路旁其他設(shè)施限制。若吊車(chē)無(wú)法就位，或吊臂無(wú)法架起，則立桿工作難以進(jìn)行。3、校正電桿困難。由于施工方法固有的缺陷，導(dǎo)致校正電桿十分不便。4、安全性差。若吊點(diǎn)選擇不當(dāng)，很可能導(dǎo)致電桿突然傾倒，造成人員傷亡。5、施工效率低。由于以上種種困難與不便，導(dǎo)致施工效率低下。
1.2本設(shè)計(jì)成果的優(yōu)點(diǎn)
本設(shè)計(jì)成果提高了工程質(zhì)量和效率，水泥電桿搬運(yùn)栽桿機(jī)是主要由叉車(chē)的機(jī)身和專(zhuān)用的栽桿工作裝置組成，以叉車(chē)機(jī)身為驅(qū)動(dòng)裝置控制專(zhuān)用的栽桿工作裝置來(lái)完成搬運(yùn)栽桿工作。主要工作過(guò)程由裝夾、提起、水平移動(dòng)、提高、旋轉(zhuǎn)、對(duì)準(zhǔn)、扦插、掩埋等獨(dú)立工作步驟組成。利用它施工時(shí)僅需機(jī)器操作人員、回填土夯實(shí)桿基人員，大大減少施工人員數(shù)量；機(jī)器的工作裝置結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)器機(jī)動(dòng)性好，受環(huán)境限制??；機(jī)器具有專(zhuān)門(mén)的垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)，方便校正電桿。同時(shí)該機(jī)器能大大提高施工的安全性與效率。這種機(jī)器的應(yīng)用將是對(duì)立桿作業(yè)的重大革命。
1.3機(jī)械工業(yè)在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用
機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志。這是因?yàn)楣I(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度，都會(huì)通過(guò)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來(lái)。人們所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。同時(shí)，不論是集中進(jìn)行大量生產(chǎn)還是迅速完成多品種、小批量生產(chǎn)，都只有使用機(jī)器才便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，尤其是便于實(shí)現(xiàn)高度的機(jī)械化、電氣化和自動(dòng)化。因此機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù)，在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。所以通過(guò)大量設(shè)計(jì)制造和廣泛應(yīng)用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度，加速我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。
70年代以來(lái)工程機(jī)械發(fā)展的特點(diǎn)可以概括為以下幾個(gè)方面：1．工程機(jī)械品種，產(chǎn)量劇增，并向多功能高效發(fā)展。2．液壓機(jī)械迅速發(fā)展。3．普遍重視產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，以及新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料的應(yīng)用。4.專(zhuān)業(yè)化程度不斷提高，重視質(zhì)量、管理。5．重視實(shí)驗(yàn)與研究工作，提高科技人員的比例。
1.4我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的情況
我國(guó)的工程機(jī)械行業(yè)，如機(jī)械制造業(yè)等在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)有了較快的發(fā)展，但由于我國(guó)的工業(yè)基礎(chǔ)薄弱以及工作中的缺點(diǎn)錯(cuò)誤等原因致使行業(yè)的發(fā)展尚存在一系列的問(wèn)題有待解決，如：
1）品種和數(shù)量不能滿(mǎn)足建設(shè)的需要。供需之間矛盾較大。
2）產(chǎn)品性能較落后，質(zhì)量亦有待提高。由于生產(chǎn)管理、工藝水平以及材質(zhì)等影響，產(chǎn)品質(zhì)量較差、使用壽命較短。
3）新產(chǎn)品研制及老產(chǎn)品更新周期長(zhǎng)，影響發(fā)展與供求。
4）研究和試驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱、條件較差，影響行業(yè)水平的提高。
可以預(yù)期，隨著四個(gè)現(xiàn)代化總方針實(shí)施，工程機(jī)械行業(yè)必將得到高速度地發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)和國(guó)防建設(shè)提供足夠鐵、優(yōu)質(zhì)的礦山、工程機(jī)械，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化的宏偉目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。
第2章 總體設(shè)計(jì)
2.1概述
總體設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它是對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)械的總的設(shè)想，總體設(shè)計(jì)的成敗，關(guān)系到整部機(jī)械的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，直接決定了機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗?？偡桨敢坏┐_定,即成為詳細(xì)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)文件。
總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)的進(jìn)行，一般由主任工程師主持進(jìn)行。在接受設(shè)計(jì)任務(wù)以后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究。收集國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)械的有關(guān)資料，了解當(dāng)前國(guó)內(nèi)外裝載機(jī)的使用、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研情況，并進(jìn)行分析比較，制定總的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計(jì)機(jī)型符合有關(guān)的方針、政策。在滿(mǎn)足使用要求的基礎(chǔ)上，力求結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)性好、壽命長(zhǎng)。
總體設(shè)計(jì)的原則大致包括3個(gè)方面：
總體設(shè)計(jì)原則：
1.遵守“三化”：零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。
2.采用“四新”：新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝。
3.滿(mǎn)足“三好”：好制造、好使用、好維修。
（1）系統(tǒng)性原則
即是要把所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品看作是一個(gè)系統(tǒng)的一部分，總體設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮系統(tǒng)的特性，這些特性包括產(chǎn)品與人、工作環(huán)境、運(yùn)輸安裝條件、其它機(jī)器、相關(guān)法律法規(guī)以及產(chǎn)品本身各組成部分的關(guān)系。
（2）合理布局原則
產(chǎn)品的總體布局是總體設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)后面的零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的制造和運(yùn)行有重大影響?？傮w設(shè)計(jì)應(yīng)遵循便于發(fā)揮功能、結(jié)構(gòu)緊湊、層次分明、比例協(xié)調(diào)的原則。
（3）全面評(píng)價(jià)原則
最后優(yōu)選總體方案要堅(jiān)持全面評(píng)價(jià)的原則。不僅要評(píng)價(jià)整體功能，也評(píng)價(jià)局部功能，不僅評(píng)價(jià)基本功能也要評(píng)價(jià)附屬功能。評(píng)價(jià)信息中定量信息的比例應(yīng)盡可能提高，定性信息應(yīng)盡可能地減少，難以量化的定性信息應(yīng)盡可能具體化。評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則不僅包括技術(shù)方面的要求，也應(yīng)包括經(jīng)濟(jì)和社會(huì)方面的內(nèi)容。制定總則之后，便可以編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設(shè)計(jì)的成功。
2.2主要工作裝置的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)
水泥電桿搬運(yùn)栽桿機(jī)的工作過(guò)程由裝夾、提起、水平移動(dòng)、提高、旋轉(zhuǎn)、對(duì)準(zhǔn)、扦插等組成，主要裝置有夾持裝置、旋轉(zhuǎn)盤(pán)、提升機(jī)構(gòu)（門(mén)架裝置）、垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)，要求其具有安全性好，精準(zhǔn)快速，適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)，具有一定的叉車(chē)基礎(chǔ)技術(shù)支持，易于投入生產(chǎn)和普遍推廣。其基本構(gòu)造和工作特點(diǎn)敘述如下：
（1）夾持裝置
夾持裝置用來(lái)夾抓電桿、控制電桿的裝置，它的工作平穩(wěn)與否決定了整個(gè)夾抓過(guò)程的成功與否。夾持裝置要求有足夠的夾緊力，以免電桿在豎立時(shí)松脫，又要保證電桿不被夾壞。這需在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行校核計(jì)算。機(jī)器能對(duì)倒放在地面上的電桿進(jìn)行夾持，同時(shí)在立好電桿后，夾持裝置能方便的松開(kāi)退出（能通過(guò)倒車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)）。除此之外目前電桿多為拔梢桿。綜上，夾持裝置的結(jié)構(gòu)需仔細(xì)考慮。
（2）旋轉(zhuǎn)盤(pán)
旋轉(zhuǎn)盤(pán)主要作用是將提升到一定高度的電桿從水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)到垂直狀態(tài)，它與叉架連接，而夾持裝置與其連接。
（3）提升機(jī)構(gòu)（門(mén)架裝置）
提升機(jī)構(gòu)的主要功能是提高電桿的裝置，它不僅是主要工作裝置之一，而且是其他工作裝置的整體支架。它借用叉車(chē)的門(mén)架機(jī)構(gòu)。
（4）垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)
垂直調(diào)整裝置是在電桿旋轉(zhuǎn)豎起以后進(jìn)行微調(diào)，使其垂直于地面，保證準(zhǔn)確插入電桿坑。要實(shí)現(xiàn)機(jī)器操作人員一人在駕駛室里就能對(duì)電桿的垂直度進(jìn)行判斷并對(duì)其進(jìn)行方便有效的調(diào)整，這需結(jié)合立桿作業(yè)要求的垂直度精度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)?？v向垂直度調(diào)整利用門(mén)架結(jié)構(gòu)的傾斜油缸進(jìn)行；橫向垂直度調(diào)整利用旋轉(zhuǎn)盤(pán)的慢速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行。
（5）叉車(chē)車(chē)身
水泥電桿搬運(yùn)栽桿機(jī)采用的是叉車(chē)車(chē)身，水泥桿的重心位于四個(gè)車(chē)輪所圍成的支撐平面之外，有穩(wěn)定性問(wèn)題；其底盤(pán)系統(tǒng)與汽車(chē)、拖拉機(jī)、運(yùn)輸車(chē)輛相比，有前輪驅(qū)動(dòng)、后輪轉(zhuǎn)向、車(chē)速較低、爬坡度大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、自重較大等特點(diǎn)。叉車(chē)由發(fā)動(dòng)機(jī)、輪式底盤(pán)、和門(mén)架系統(tǒng)組成。叉車(chē)底盤(pán)與工程機(jī)械的地盤(pán)相仿，也采用剛性懸架，由傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和行走支撐裝置組成，門(mén)架是叉車(chē)的工作裝置，門(mén)架系統(tǒng)的工作需要液壓系統(tǒng)的支持。
制定總則之后，便可以編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設(shè)計(jì)的成功。制定總則之后，便可以編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設(shè)計(jì)的成功。
2.3確定總體設(shè)計(jì)方案
查《供配電線(xiàn)路作業(yè)培訓(xùn)教材》[1]西南交通大學(xué)《裝卸機(jī)械液壓傳動(dòng)》編寫(xiě)小組．裝卸機(jī)械液壓傳動(dòng)．北京：人民鐵道出版社，1979
，得常用混凝土電桿的技術(shù)數(shù)據(jù)：
常用混凝土電桿的長(zhǎng)度為10~15m，直徑為150~390mm不等，最大質(zhì)量為1780kg。由此擬定栽桿機(jī)所能起立的電桿長(zhǎng)度范圍為10~15m，夾持裝置所能夾持電桿的直徑范圍為150~400mm，最大起重量為1800kg。
起升高度與電桿重心位置有關(guān)?；炷岭姉U重心的簡(jiǎn)便計(jì)算方法可采用以下公式 [2]徐少?gòu)?qiáng)，胡國(guó)新主編．輸配電線(xiàn)路施工手冊(cè)．北京：中國(guó)水利水電出版社，2005
：
混凝土電桿重心計(jì)算結(jié)果如下：
（1）10m混凝土電桿的重心在距桿根的4.5m處。
（2）12m混凝土電桿的重心在距桿根的5.3m處。
（3）15m混凝土電桿的重心在距桿根的6.5m處。
由此擬定最大起升高度為6.6m。
混凝土電桿的垂直度精度要求為：直線(xiàn)桿的傾斜不應(yīng)大于梢徑的1/2；耐張桿、轉(zhuǎn)角桿應(yīng)向外預(yù)偏不大于1個(gè)梢徑[3]胡培生，丁榮編．供配電線(xiàn)路作業(yè)培訓(xùn)教材．北京：中國(guó)電力出版社，2007
。如圖2-1所示，有以下關(guān)系式：
圖2-1 電桿垂直度分析
通過(guò)對(duì)各型號(hào)電桿數(shù)據(jù)的計(jì)算，擬定栽桿機(jī)垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)的精度為0.5°。
綜合考慮各方面因素，參考現(xiàn)有叉車(chē)性能[4]浙江省電力公司編．10kV配電線(xiàn)路現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)應(yīng)用手冊(cè)．北京：中國(guó)水利水電出版社，2007
，如表2-1所示：
表2-1 栽桿機(jī)性能要求
性能要求
值
所能起立電桿長(zhǎng)度h(m)
10~15
夾緊機(jī)構(gòu)所能夾持電桿的直徑d(mm)
150~400
最大起升高度H(mm)
6600
（續(xù)表2-1）
性能要求
值
最大起重量M(kg)
1800
最大起升速度v(mm/s)
300
鉛垂面旋轉(zhuǎn)速度（快速）
10
鉛垂面旋轉(zhuǎn)速度（慢速）
0.5
傾斜機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)速度
0.5
1）該機(jī)器適用于電力公司在市區(qū)和城鎮(zhèn)內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模栽水泥電桿工程；
2）能夠完成水泥電桿搬運(yùn)栽桿中的裝夾、提起、水平移動(dòng)、提高、旋轉(zhuǎn)、對(duì)準(zhǔn)、扦插等主要工作過(guò)程；
3）要求裝夾牢固，有足夠的摩擦力并且不會(huì)因?yàn)檠b夾力過(guò)大而損壞水泥電桿；
4）要求提起、水平移動(dòng)、提升過(guò)程工作平穩(wěn)、高效，采用液壓推動(dòng)方式；
5）要求旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩足夠，機(jī)器主體穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
6）在對(duì)準(zhǔn)和扦插過(guò)程實(shí)現(xiàn)駕駛員可視性，要求安裝反光裝置；
7）實(shí)現(xiàn)單人操作，占空間小、使用維護(hù)簡(jiǎn)單；
8）設(shè)計(jì)壽命為正常使用狀態(tài)下10年。
1、提升機(jī)構(gòu)（門(mén)架裝置）參考大連叉車(chē)總廠生產(chǎn)的FD250叉車(chē)的門(mén)架裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。FD250叉車(chē)的門(mén)架裝置最大起升高度6600mm，最大起升速度300mm/s。門(mén)架傾角 前/后3/10，門(mén)架高度（貨叉落地）4490mm，為二級(jí)門(mén)架。車(chē)身質(zhì)量為43700kg，額定起重量是22000kg，載荷中心距1220mm。
2、旋轉(zhuǎn)盤(pán)參考叉車(chē)屬具回轉(zhuǎn)叉的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)[5]北京機(jī)械工程學(xué)會(huì)物料搬運(yùn)分會(huì)編．物料搬運(yùn)設(shè)備手冊(cè)．北京：人民交通出版社，2002.3
。即液壓馬達(dá)后接一級(jí)蝸輪蝸桿減速、一級(jí)圓柱齒輪減速。
3、夾持裝置采用工業(yè)機(jī)器人夾持器的一種典型結(jié)構(gòu)：滑槽式手爪[6]石一兵編．小型搬運(yùn)裝卸機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：中國(guó)鐵道出版社，1981
。通過(guò)油缸活塞桿推動(dòng)滑槽，滑槽通過(guò)銷(xiāo)子推動(dòng)手爪合并，產(chǎn)生加緊動(dòng)作和加緊力，當(dāng)活塞桿回退時(shí)，手爪松開(kāi)。這種手爪開(kāi)合行程較大，方便松開(kāi)退出。
4、縱向垂直度調(diào)整利用門(mén)架結(jié)構(gòu)的傾斜油缸進(jìn)行；橫向垂直度調(diào)整利用旋轉(zhuǎn)盤(pán)的慢速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行。
5、增加可視機(jī)構(gòu)，通過(guò)鏡面反射使駕駛員能夠看見(jiàn)電桿扦插入電桿坑的情況，吊重垂線(xiàn)以用于調(diào)整電桿的垂直度。
總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖2-2所示。
圖2-2 總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
1—夾緊油缸； 2—齒圈； 3—蝸桿（與液壓馬達(dá)相連）； 4—鏈輪； 5—起重鏈； 6—輪架； 7—起升油缸； 8—內(nèi)門(mén)架； 9—外門(mén)架； 10—傾斜油缸；
2.4設(shè)計(jì)目的
1．培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和技能，分析和解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的能力，熟悉生產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和方法。
2．培養(yǎng)學(xué)生懂得工程技術(shù)工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。
3．培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，進(jìn)行工程計(jì)算、圖樣繪制及編寫(xiě)技術(shù)文件的能力。
第3章 動(dòng)力與傳動(dòng)設(shè)計(jì)
機(jī)器的組成部分是動(dòng)力機(jī)部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。本章主要完成動(dòng)力機(jī)的選用，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、機(jī)械特性及輸出的空間位置，以及傳動(dòng)系統(tǒng)與最終工作裝置的完全適合。
3.1提供動(dòng)力的機(jī)械的選用
1）與工作現(xiàn)場(chǎng)和能源條件相適應(yīng)。
室內(nèi)工作或者近距離移動(dòng)式的產(chǎn)品，應(yīng)選用體積小的二次電動(dòng)機(jī)械。野外工作或者遠(yuǎn)距離移動(dòng)式的產(chǎn)品應(yīng)選用體積稍大的一次動(dòng)力機(jī)械（如柴油機(jī)、汽油機(jī)、汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的工程機(jī)械等）
2）與工作終端機(jī)機(jī)械特性相匹配
主要是指由動(dòng)力機(jī)械-傳動(dòng)裝置-工作機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo)：動(dòng)力機(jī)械和工作機(jī)處于最佳工況；動(dòng)力機(jī)械和工作機(jī)的工作地點(diǎn)穩(wěn)定；動(dòng)力機(jī)械和傳動(dòng)裝置符合工作機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速等方面的要求。
3）適應(yīng)產(chǎn)品的工作制度
4）工作可靠、操作與維修簡(jiǎn)便
5）費(fèi)用低廉，動(dòng)力機(jī)械滿(mǎn)足產(chǎn)品工作現(xiàn)場(chǎng)的特殊要求，如防蝕、防水等。
本設(shè)計(jì)的工作地點(diǎn)主要在市區(qū)或是城鎮(zhèn)的電力架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，工作環(huán)境比較惡劣,所以采用柴油機(jī)叉車(chē)。由于水泥電桿搬運(yùn)栽桿機(jī)與叉車(chē)有部分工作過(guò)程相似，所以采用叉車(chē)的門(mén)架裝置作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，然后經(jīng)過(guò)增加一些特殊的機(jī)構(gòu)來(lái)適應(yīng)本設(shè)計(jì)的工作要求。采用此方案符合機(jī)械設(shè)計(jì)的“三化”（零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、部件通用化） “四新”（新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝） “三好”（好制造、好使用、好維修）原則。
3.2傳動(dòng)方案的選擇
傳動(dòng)的類(lèi)型有許多種。按工作原理分為機(jī)械式、電力式、流體式、磁力式；按運(yùn)動(dòng)速度分為固定傳動(dòng)比、變傳動(dòng)比，變傳動(dòng)比又分為有級(jí)與無(wú)級(jí)以及周期性規(guī)律變化；按能量傳動(dòng)方向分為單流式、分流式、匯流式以及混流式等；傳動(dòng)方案的選用是比較繁雜的工作，需要對(duì)傳動(dòng)的各類(lèi)型有廣泛的知識(shí)，并掌握它們各自的特點(diǎn)以及相互關(guān)系，才能選擇出最好的方案。
選擇方案的基本原則有以下9點(diǎn)：
1）電氣傳動(dòng)用做動(dòng)力機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)；機(jī)械傳動(dòng)是傳動(dòng)裝置中支撐性的部件，用做傳動(dòng)比和精度要求較高的場(chǎng)合；液壓傳動(dòng)不僅擔(dān)負(fù)傳動(dòng)功能同時(shí)也適用于實(shí)現(xiàn)工作部分的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2）功率是方案選擇的重要因素
對(duì)于一些小功率的傳動(dòng)裝置，在滿(mǎn)足工作性能的前提下應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，初始費(fèi)用低廉的方案。對(duì)于大功率的傳動(dòng)系統(tǒng)，為了節(jié)省和降低成本，在選擇方案時(shí)應(yīng)著重考慮傳動(dòng)效率。
3）工作機(jī)變速的要求
若動(dòng)力機(jī)本身的調(diào)速性能能夠適應(yīng)工作機(jī)的要求，可選用直聯(lián)方式的固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置；若動(dòng)力機(jī)調(diào)速性能不能滿(mǎn)足要求，應(yīng)選用有級(jí)變速傳動(dòng)。
4）標(biāo)準(zhǔn)化
5）固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)應(yīng)優(yōu)先選用機(jī)械式傳動(dòng)裝置。
6）有級(jí)變速傳動(dòng)
變速比較頻繁而精度要求高時(shí)宜采用直齒圓柱齒輪變速裝置，如機(jī)床主軸箱、進(jìn)給箱等。
7）無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)
機(jī)械、電力和流體傳動(dòng)等都可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
8）按能量流動(dòng)方向選擇
9）考慮起動(dòng)、制動(dòng)、逆向、過(guò)載空載的工況下的要求，在各種情況下制動(dòng)裝置、過(guò)載保護(hù)等的安裝設(shè)置。
根據(jù)以上的選用原則考慮到本設(shè)計(jì)機(jī)械的工作要求特做出以下選擇：動(dòng)力輸出的叉車(chē)部分仍采用叉車(chē)自身的傳動(dòng)系統(tǒng)；對(duì)于設(shè)計(jì)內(nèi)容中主要的門(mén)架裝置、旋轉(zhuǎn)盤(pán)和夾持裝置部分則采用液壓傳動(dòng)。具體的工作順序?yàn)椋簥A持裝置打開(kāi)對(duì)準(zhǔn)電桿，調(diào)整夾持裝置的高度使電桿進(jìn)入鉗口，夾持裝置夾緊，提供足夠的壓力使鉗口夾緊電桿，門(mén)架裝置起升，當(dāng)平穩(wěn)后液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在工作機(jī)械動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)夾持裝置豎起電桿，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況用旋轉(zhuǎn)盤(pán)和叉車(chē)門(mén)架的傾斜油缸調(diào)整垂直度，調(diào)整完畢后門(mén)架下降將電桿扦插到電桿坑內(nèi)。
第4章 提升機(jī)構(gòu)（門(mén)架裝置）的設(shè)計(jì)[7]徐灝主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992
4.1概述
門(mén)架是裝卸車(chē)或堆垛機(jī)工作機(jī)構(gòu)的主體部件，其重量占整機(jī)自重相當(dāng)大的比例。它的設(shè)計(jì)好壞，直接關(guān)系到整車(chē)的穩(wěn)定性、自重的減輕、視野的改善等重要指標(biāo)。
門(mén)架是起升機(jī)構(gòu)的骨架，也是叉架運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。為了使貨物能達(dá)到一定的起升高度，并且還要減少外形尺寸，叉車(chē)門(mén)架做成可以上下伸縮的形式。大部分叉車(chē)的門(mén)架是兩級(jí)式門(mén)架，通常外側(cè)的一節(jié)是不升降的，稱(chēng)為外門(mén)架；內(nèi)側(cè)的一節(jié)可以沿著外門(mén)架上下伸縮，稱(chēng)為內(nèi)門(mén)架。外門(mén)架以下橫梁鉸接在車(chē)架上或前橋上，形成門(mén)架傾斜動(dòng)作的鉸接支撐；外門(mén)架的另一支點(diǎn)通過(guò)傾斜機(jī)構(gòu)在與車(chē)架鉸接。
門(mén)架傾斜機(jī)構(gòu)的核心裝置是傾斜油缸，傾斜油缸的伸縮即實(shí)現(xiàn)門(mén)架前傾和后傾，亦即實(shí)現(xiàn)貨叉的前傾、后傾。
起升機(jī)構(gòu)由起升油缸、鏈輪及輪架、起重鏈和叉架等組成。起升油缸安裝在外門(mén)架的下橫梁上。而油缸活塞桿的上端與輪架相連，鏈輪裝在輪架上，在鏈輪上繞有起重鏈，其一端固定在外門(mén)架上，另一端繞過(guò)鏈輪與叉架相連接。起升油缸頂起鏈輪，通過(guò)鏈輪帶動(dòng)起重鏈，起重鏈牽引叉架，使叉架升降。由于貨叉或其他取物裝置是安裝在叉架上的，從而實(shí)現(xiàn)貨叉和貨物的升降動(dòng)作[8]陶新良主編．電動(dòng)叉車(chē)和電動(dòng)牽引車(chē)的構(gòu)造與維修．北京：中國(guó)物資出版社，2006.4
。
4.2門(mén)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用兩級(jí)式門(mén)架，最大起升高度6600mm，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4-1所示。
圖4-1 門(mén)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1—傾斜油缸； 2—外門(mén)架； 3—內(nèi)門(mén)架； 4—起升油缸； 5—輪架； 6—起重鏈； 7—鏈輪； 8—叉架；
成批生產(chǎn)的裝卸車(chē)其門(mén)架立柱多由沖壓和軋制成形，小批生產(chǎn)可用鋼板焊接而成，其截面形狀和排列形式見(jiàn)圖4-2，可歸納為三大類(lèi)：(a) 重疊式；(b) 并列式；(c) 綜合式。
目前，門(mén)架立柱截面的排列形式多為綜合式，尤其適合于多級(jí)門(mén)架。其優(yōu)點(diǎn)是提高了門(mén)架的剛度和強(qiáng)度；使?jié)L輪的間距加大減小輪壓；運(yùn)動(dòng)阻力比重疊式的小等。
(a) 重疊式； (b) 并列式； (c、d、e) 綜合式。
圖4-2 門(mén)架立柱斷面和排列形式
鑒于綜合式門(mén)架的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用(e)的形式。
查《小型搬運(yùn)裝卸機(jī)械設(shè)計(jì)》 [9]鄭江，許瑛 主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：中國(guó)林業(yè)出版社；北京大學(xué)出版社，2006.8
[10] 陸玉主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械公寓出版社，2006.12
附錄十七，由起重量選擇外門(mén)架與內(nèi)門(mén)架立柱截面尺寸。
門(mén)架截面形式如圖4-3所示
圖4-3 門(mén)架截面
導(dǎo)向滾輪包括側(cè)向滾輪和縱向滾輪（正滾輪）。為了增大滾輪間距，減小輪壓，使結(jié)構(gòu)緊湊，可將正滾輪和側(cè)滾輪做成一體，稱(chēng)為綜合式導(dǎo)向滾輪，見(jiàn)圖4-4。
圖4-4 綜合式導(dǎo)向滾輪
實(shí)踐表明，滾輪與導(dǎo)向槽的間隙通常為1毫米，過(guò)大或過(guò)小均是不利的。滾輪的間距對(duì)于小型裝卸車(chē)通常為門(mén)架高度的1/6左右。在允許的情況下（即在門(mén)架總高度不增加時(shí)），滾輪間距越大越好。
整個(gè)門(mén)架的結(jié)構(gòu)參照現(xiàn)有門(mén)架進(jìn)行設(shè)計(jì)，安裝尺寸按標(biāo)準(zhǔn)尺寸設(shè)計(jì)。
門(mén)架結(jié)構(gòu)的效果圖如圖4-5，4-6所示：
圖4-5 門(mén)架（前面）
圖4-6 門(mén)架（后面）
4.3門(mén)架強(qiáng)度剛度校核
根據(jù)門(mén)架的受力狀況，其強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的受力狀態(tài)作如下考慮：貨物升至最大高度；載荷的重心Q偏離裝卸車(chē)縱向軸線(xiàn)的距離e等于最大叉間距的1/4；門(mén)架最大前傾角；考慮路面不平和側(cè)滾輪與立柱的間隙而引起的框架相對(duì)縱向平面傾角，如圖4-7所示。
叉架滾輪以成對(duì)的水平集中力偶傳給內(nèi)門(mén)架立柱。一組（正滾輪）垂直作用于門(mén)架平面的立柱上，另一組（側(cè)滾輪）則作用于門(mén)架平面內(nèi)的立柱上。因此，要分別計(jì)算這兩個(gè)方向上框架的內(nèi)力和應(yīng)力。
現(xiàn)在將叉架上的正滾輪命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。內(nèi)門(mén)架上的正滾輪命名為Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ。叉架上的側(cè)滾輪叫做1，2，3，4。內(nèi)門(mén)架上的側(cè)滾輪叫做5，6，7，8。見(jiàn)圖4-7。滾輪上的壓力按力矩平衡來(lái)確定。
圖4-7 門(mén)架外載荷受力分析
在門(mén)架計(jì)算時(shí)，重點(diǎn)放在內(nèi)門(mén)架。應(yīng)為它的受力情況復(fù)雜且兩立柱間的連接沒(méi)有外門(mén)架那樣牢固，尤其是叉架的滾輪間距要小得多。因此，內(nèi)門(mén)架承受的集中載荷比外門(mén)架要大，這對(duì)強(qiáng)度和剛度都是不利的。所以，重點(diǎn)應(yīng)對(duì)內(nèi)門(mén)架進(jìn)行內(nèi)力分析和強(qiáng)度計(jì)算。
利用SolidWorks軟件建立門(mén)架的三維模型，材料為16Mn合金鋼，利用SimulationXpress插件進(jìn)行有限元分析。輸入以上得出的各輪壓，得最低安全系數(shù)3.53462e+006。
最大應(yīng)力，屈服力
最大位移
4.4由接觸強(qiáng)度校核滾輪直徑
接觸應(yīng)力校核公式為：
由上式得：
取
鋼制滾輪時(shí)，
4.5起重鏈及其固定螺栓、鏈輪、鏈輪軸承的選擇
片式鏈較環(huán)形鏈工作更為可靠。選片式鏈。
查[6]表31.1-45
根據(jù)，查[6]表31.1-47。
查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6074-1995
所選軸承為N2206E，查[6]表28.2-8
查[6]表28.2-8
查[8]表12.9
4.6起升油缸的設(shè)計(jì)[11]西南交通大學(xué)《裝卸機(jī)械液壓傳動(dòng)》編寫(xiě)小組．裝卸機(jī)械液壓傳動(dòng)．北京：人民鐵道出版社，1979
因油缸行程較大，選柱塞式油缸
選定工作壓力為
初估
查[9]表4-1，取
查[9]表4-1，得
，取
普通碳鋼，取
取
第5章 旋轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)
5.1概述
旋轉(zhuǎn)盤(pán)在本設(shè)計(jì)中是很重要的一部分工作結(jié)構(gòu)，它連接著夾持裝置與門(mén)架裝置，聯(lián)系著電桿水平提起與豎直扦插的工作過(guò)程，旋轉(zhuǎn)盤(pán)工作的穩(wěn)定與否決定著整個(gè)栽桿工作能否順利進(jìn)行，也決定著本設(shè)計(jì)的成功與否。
旋轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)方案是采用液壓馬達(dá)作為旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置，后接一級(jí)蝸桿傳動(dòng)減速，一級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)減速。蝸桿傳動(dòng)還能起到自鎖作用，保證電桿在任一角度能可靠停留。液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的角度是用閥來(lái)直接控制的。首先接通閥，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)電桿旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電桿旋轉(zhuǎn)到左右垂直方向時(shí)，馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn)，然后調(diào)整前后垂直度，先接通閥推動(dòng)前后調(diào)整油缸，達(dá)到前后垂直后，進(jìn)行扦插。
旋轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5-1所示：
圖5-1 旋轉(zhuǎn)盤(pán)簡(jiǎn)圖
1—蝸桿（與液壓馬達(dá)相連）； 2—齒圈；
5.2旋轉(zhuǎn)盤(pán)傳動(dòng)計(jì)算
，e為電桿最大中心偏距。
由最大輸出功率，查[6]表37·6-20
查[10]表2-1，
強(qiáng)度足夠。
變形很小，剛度足夠。
接觸強(qiáng)度足夠。
接觸強(qiáng)度足夠。
接觸強(qiáng)度足夠。
片式鏈
選LH1622
取
取
取
取
滿(mǎn)足要求。
柱塞式油缸
強(qiáng)度足夠。
安全。
選YM-B102B
輸出轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
額定壓力
理論排量
將所算數(shù)據(jù)填入表5-1
表5-1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
軸號(hào)
功率P/W
轉(zhuǎn)矩T/(N·m)
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比i
效率η
液壓馬達(dá)軸
1948.00
66.900
279
1
0.99
Ⅰ軸
1928.52
66.012
279
39.8
0.45
Ⅱ軸
859.16
1170.468
7.01
4.2
0.96
Ⅲ軸
825.05
4718.100
1.67
1
0.99
工作機(jī)軸
816.80
4670.922
1.67
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
計(jì)算與說(shuō)明
結(jié)果
4、 計(jì)算高速級(jí)蝸桿傳動(dòng)
5) 類(lèi)型與材料
6) 幾何尺寸
a) 模數(shù)
b) 蝸桿頭數(shù)
c) 蝸輪齒數(shù)
d) 實(shí)際中心距
e) 齒頂高系數(shù)
f) 頂隙系數(shù)
g) 蝸桿分度圓直徑
h) 蝸桿齒頂圓直徑
i) 蝸桿齒根圓直徑
j) 蝸輪分度圓直徑
k) 法面模數(shù)
l) 蝸輪喉圓直徑
m) 蝸輪齒根圓直徑
n) 蝸輪齒頂圓弧半徑
o) 蝸輪齒根圓弧半徑
p) 蝸輪頂圓直徑
q) 導(dǎo)程角
r) 軸向齒形角
s) 法向齒形角
t) 蝸桿軸向齒厚
u) 蝸桿法向齒厚
v) 蝸桿分度圓齒厚
w) 蝸桿螺紋長(zhǎng)
5、 計(jì)算低速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)
1) 選材，初步確定參數(shù)
a) 選材
小齒輪
大齒輪
b) 初選參數(shù)
小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
齒寬系數(shù)
初估小齒輪分度圓直徑
初選螺旋角
齒寬
齒輪圓周速度
精度等級(jí)
2) 確定許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
尺寸系數(shù)
接觸疲勞極限
安全系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
3) 分析失效并確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
4) 按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度公式設(shè)計(jì)
a) 小齒輪轉(zhuǎn)矩
b) 確定載荷系數(shù)K
使用系數(shù)
動(dòng)載系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
載荷系數(shù)K
c) 齒形系數(shù)
當(dāng)量齒數(shù)
齒形系數(shù)
d) 應(yīng)力修正系數(shù)
e) 重合度系數(shù)
縱向重合度
端面重合度
端面壓力角
基圓螺旋角
當(dāng)量齒輪端面重合度
重合度系數(shù)
f) 螺旋角系數(shù)
g) 比較、的大小
h) 模數(shù)
i) 中心距
j) 螺旋角
k) 分度圓直徑
l) 齒寬
6、 選擇聯(lián)軸器
1) 初算軸徑
a) 選擇聯(lián)軸器材料
b) C值
c) 初算軸徑
2) 選聯(lián)軸器
a) 工況系數(shù)
b) 計(jì)算轉(zhuǎn)矩
c) 選擇聯(lián)軸器類(lèi)型
d) 選擇聯(lián)軸器型號(hào)
7、 潤(rùn)滑
1) 傳動(dòng)件潤(rùn)滑
a) 潤(rùn)滑方式
b) 蝸輪浸油深度
2) 滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑
8、 軸系部件設(shè)計(jì)
1) 選擇軸承
2) 軸的設(shè)計(jì)校核
Ⅰ軸：
a) 作用在蝸桿上的力
切向力
軸向力
徑向力
b) 軸上荷載
空間受力圖
V面受力圖
求得支座反力及力偶
畫(huà)V面彎矩圖
H面受力圖
求得支座反力
畫(huà)H面彎矩圖
疊加彎矩圖
扭矩圖
c) 彎扭合成應(yīng)力校核
許用應(yīng)力
求值
Ⅱ軸：
a) 作用在蝸輪上的力
切向力
軸向力
徑向力
b) 軸上荷載
空間受力圖
V面受力圖
求得支座反力及力偶
畫(huà)V面彎矩圖
H面受力圖
求得支座反力
畫(huà)H面彎矩圖
疊加彎矩圖
扭矩圖
c) 彎扭合成應(yīng)力校核
抗彎截面系數(shù)W(有鍵槽)
求值
3) 軸承的校核
Ⅰ軸上軸承的校核：
a) 徑向荷載
b) 基本額定動(dòng)荷載
c) 基本額定靜荷載
d) 載荷系數(shù)
e) 當(dāng)量動(dòng)荷載P
f) 壽命計(jì)算
Ⅱ軸上軸承的校核：
a) 徑向荷載
b) 基本額定動(dòng)荷載
c) 基本額定靜荷載
d) 載荷系數(shù)
e) 當(dāng)量動(dòng)荷載P
f) 壽命計(jì)算
齒圈上軸承的校核：
a) 徑向荷載
b) 基本額定動(dòng)荷載
c) 基本額定靜荷載
d) 載荷系數(shù)
e) 當(dāng)量動(dòng)荷載P
f) 壽命計(jì)算
4) 鍵的設(shè)計(jì)校核
Ⅰ鍵的選擇和計(jì)算（Ⅰ鍵位于Ⅰ軸上）
a) 選擇鍵的類(lèi)型，材料，確定鍵的尺寸
b) 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度
工作長(zhǎng)度
鍵與輪轂鍵槽接觸高度
值
Ⅱ鍵的選擇和計(jì)算（Ⅱ鍵位于Ⅱ軸上，連接蝸輪）
a) 選擇鍵的類(lèi)型，材料，確定鍵的尺寸
b) 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度
工作長(zhǎng)度
鍵與輪轂鍵槽接觸高度
值
Ⅲ鍵的選擇和計(jì)算（Ⅲ鍵位于Ⅱ軸上）
a) 選擇鍵的類(lèi)型，材料，確定鍵的尺寸
b) 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度
工作長(zhǎng)度
鍵與輪轂鍵槽接觸高度
值
5.3固定架與轉(zhuǎn)盤(pán)螺栓連接的校核
6.1概述
6.2夾持裝置夾持直徑范圍的確定
6.3夾緊力的計(jì)算
1、 液壓缸理論驅(qū)動(dòng)力
2、 液壓缸驅(qū)動(dòng)力
1) 安全系數(shù)
2) 工作條件系數(shù)
3) 液壓缸驅(qū)動(dòng)力
3、 液壓缸內(nèi)徑d
4、 由電桿不被夾壞而校核夾持力
6.4強(qiáng)度校核
1、 缸筒豎直強(qiáng)度校核
提升過(guò)程中的受力狀態(tài)：
1) 所受拉力F
2) 截面面積A
3) 正應(yīng)力
扦插過(guò)程中的受力狀態(tài)：
1) 所受彎矩M
2) 抗彎截面系數(shù)W
3) 正應(yīng)力
2、 銷(xiāo)軸強(qiáng)度校核
提升過(guò)程中的受力狀態(tài)：
1) 受力圖求得支座反力
2) 彎矩圖
3) 最大正應(yīng)力
3、 夾爪板強(qiáng)度校核
扦插過(guò)程中的受力狀態(tài)：
1) 所受彎矩M
2) 抗彎截面系數(shù)W
3) 正應(yīng)力
6.5螺栓組連接校核
以扦插過(guò)程中的受力狀態(tài)為例進(jìn)行計(jì)算。
1) 螺栓組受力分析圖
2) 橫向荷載F
3) 翻轉(zhuǎn)力矩M
4) 扭轉(zhuǎn)力矩T
5) 聯(lián)接結(jié)合面最大摩擦力
6) 每個(gè)螺栓所受的預(yù)緊力
7) 由M引起的最大軸向力
8) 螺栓受的總拉力
9) 許用應(yīng)力
10) 校核螺栓強(qiáng)度
11) 保證上端不分離
結(jié)合面有效面積A
抗彎截面系數(shù)W
值
12) 保證下端不壓潰
許用擠壓應(yīng)力
值
7.1裝夾過(guò)程演示
7.1.1夾持裝置張開(kāi)狀態(tài)
7.1.2夾持裝置閉合狀態(tài)（外缸筒隱藏）
7.1.3夾持裝置特寫(xiě)（外缸筒隱藏）
7.1.4夾持裝置閉合狀態(tài)
7.2起升過(guò)程演示
7.2.1起升過(guò)程
7.2.2起升到最大高度
7.3旋轉(zhuǎn)過(guò)程演示
7.3.1旋轉(zhuǎn)過(guò)程
7.3.1旋轉(zhuǎn)過(guò)程（背面）
7.3.2電桿旋轉(zhuǎn)到豎直位置
7.4扦插過(guò)程演示
7.5三維軟件的學(xué)習(xí)心得
使用普通圓柱蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)軟件。
過(guò)程如下：
1.開(kāi)始。
2.輸入傳動(dòng)參數(shù)，確定傳動(dòng)齒數(shù)。
3.選擇蝸輪蝸桿材料。
4.蝸輪強(qiáng)度校核。
5.幾何尺寸計(jì)算，最終完成設(shè)計(jì)。
查[8]表8-1
查[8]表8-1
查[8]表8-7
查[8]表8-8
查[8]圖8-26
查[8]表8-6
查[8]圖8-22(a)
查[8]表8-6
本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)是開(kāi)式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，其主要失效形式為輪齒折斷。
查[8]表8-2
查[8]圖8-8
查[8]圖8-11
查[8]表8-3
查[8]圖8-20
查[8]圖8-21
查[8]表8-31
取
查[10]表3-1
查[8]表14-1
查[6]表22·2-2，考慮所選液壓馬達(dá)輸出軸徑。
考慮齒輪圓周速度，潤(rùn)滑所需油量，參考[10]表4-3，確定以下參數(shù)。
查[6]表28·2-14
在以上所得數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，綜合考慮，對(duì)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸的材料為45鋼調(diào)制。以下對(duì)軸的校核。
查[8]表13-1
查[10]表14-26
查[6]表28.2-14
查[6]表28.2-14
查[8]表12-9
軸承2：
軸向荷載
軸承1：
軸向荷載
查[8]表12-8，得
，則
查[6]表28.2-14
查[6]表28.2-14
查[8]表12-9
軸承2：
軸向荷載
軸承1：
軸向荷載
查[8]表12-8，得
，則
查[6]表28.2-6
查[6]表28.2-14
查[8]表12-9
選A型普通平鍵，鍵的材料為45鋼。查[8]表3-2，。查[8]表3-1，確定鍵的尺寸為寬b=8mm，高h(yuǎn)=7mm，長(zhǎng)L=32mm。
選A型普通平鍵，鍵的材料為45鋼。查[8]表3-2，。查[8]表3-1，確定鍵的尺寸為寬b=20mm，高h(yuǎn)=12mm，長(zhǎng)L=56mm。
選A型普通平鍵，鍵的材料為45鋼。查[8]表3-2，。查[8]表3-1，確定鍵的尺寸為寬b=18mm，高h(yuǎn)=11mm，長(zhǎng)L=70mm。
5.3固定架與轉(zhuǎn)盤(pán)螺栓連接的校核
固定架與轉(zhuǎn)盤(pán)的螺栓連接，因其受力狀況比夾持裝置螺栓連接的受力狀況好，故在此不對(duì)其進(jìn)行校核。只要夾持裝置螺栓連接校核通過(guò)，其校核一定通過(guò)。
第6章 夾持裝置的設(shè)計(jì)
6.1概述
夾持裝置用來(lái)夾抓電桿、控制電桿的裝置，它的工作平穩(wěn)與否決定了整個(gè)夾抓過(guò)程的成功與否。夾持裝置要求有足夠的夾緊力，以免電桿在豎立時(shí)松脫，又要保證電桿不被夾壞。這需在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行校核計(jì)算。機(jī)器能對(duì)倒放在地面上的電桿進(jìn)行夾持，同時(shí)在立好電桿后，夾持裝置能方便的松開(kāi)退出（能通過(guò)倒車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)）。除此之外目前電桿多為拔梢桿,桿錐度為1:75，因此夾爪的接觸面也應(yīng)為錐度為1:75的錐面。
夾持裝置采用工業(yè)機(jī)器人夾持器的一種典型結(jié)構(gòu)：滑槽式手爪[12]徐灝主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992
。通過(guò)油缸活塞桿推動(dòng)滑槽，滑槽通過(guò)銷(xiāo)子推動(dòng)手爪合并，產(chǎn)生加緊動(dòng)作和加緊力，當(dāng)活塞桿回退時(shí)，手爪松開(kāi)。這種手爪開(kāi)合行程較大，方便松開(kāi)退出。
夾持裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6-1所示：
圖6-1 夾持裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
6.2夾持裝置夾持直徑范圍的確定
計(jì)算電桿夾持位置的直徑，即電桿重心附近位置的直徑。
10m混凝土電桿的重心在距桿根的4.5m處；12m混凝土電桿的重心在距桿根的5.3m處；15m混凝土電桿的重心在距桿根的6.5m處。
常用電桿的錐度為1:75，即每米直