运输集装箱装卸车设计.doc

本科论文目 录摘 要1Abstract2引 言31 设计目标51.1集装箱装卸车的分类51.1.1按集装箱运输车用途分类51.1.2按集装箱运输车的气缸位置分类61.2国内外研究现状和发展趋势71.2.1我国运输集装箱装卸车的现状分析71.2.2国外运输集装箱装卸车的发展动向81.2.3 运输集装箱装卸车发展趋势82设计要求92.1 产品设计客观条件92.2 实现产品的功能的材料和要求92.3 设计成果部分93 设计方案113.1 电动机的选择113.2传动设计123.3 轴的计算203.3.1轴的选取203.3.2轴的直径203.4 轴承选取224 三维建模245 整体渲染36结 论37致 谢38参考文献39本科论文摘 要现阶段接触的集装箱搬运过程中，大都依靠其他机械辅助装卸，而且很多情况下，不仅使集装箱的转运效率大大降低，还在转运和装卸的过程中产生大额的装卸费用，这些不利因素对于整个行业的制约极其明显。目前国外正向着提高效率、自动操作、装卸灵活轻便,专业化方向发展。我想设计一种方便快捷，省时省力的一种集装箱装卸车来改善这一缺点。改变以往传统集装箱装卸需要多人配合的局限性，节约人力资源，减少企业投入，提高效率。这个设计的装卸车功能既能够装卸地面上的集装箱，也能够装卸车上的集装箱，需要明确集装箱装卸车的作业步骤，确保装卸车过程安全可控，装卸过程不偏载不偏重，确保安全。关键词：装卸车；气缸； 效率； 安全； 动力 AbstractWith the rapid development of today's society, machinery will gradually replace manpower, which is the inevitable result of the development of machinery industry in recent years. In the development history of the machinery industry, the invention of each type of machinery plays a different role, but those previously used to produce and have been handed down to today's machinery, but also has an irreplaceable role. One example is the reciprocating piston compressor. Reciprocating piston compressor is a kind of air compression equipment, in the field of mechanical manufacturing and related industries have an indelible role, at the same time in the operation is also very convenient, the price is not very high. And reciprocating piston compressor has high safety.This design content is reciprocating piston compressor design, its principle of action is the force passed through the crankshaft to the connecting rod, then the connecting rod to the piston, finally make the piston do up and down reciprocating movement.Automatic sorting process is accomplished accurately, rapidly and safely through RFID logistics sorting system.Baggage tracking read rate has been increased distinctly,tracking loss rate has been reduced evidently,resources are fully utilized,information identification will be more accurate,baggage logistics sorting efficiency has been significantly improved. The reciprocating up and down movement makes the volume in the cylinder change to some extent. When moving down, the volume increases and when moving up, it is opposite. Reciprocating piston compressors require, for example, a certain strength and a safe enough braking system. Reciprocating piston compressors come in many types and are often used by machinery companies and large manufacturing plants.Keywords: Compressor; Cylinder; The piston; The crankshaft. power引 言现阶段接触的集装箱搬运过程中，大都依靠其他机械辅助装卸，而且很多情况下，现场并不具备机械装卸能力，往往还要人工辅助装卸。这样，不仅使集装箱的转运效率大大降低，还在转运和装卸的过程中产生大额的装卸费用，这些不利因素对于整个行业的制约极其明显。目前国外正向着提高效率、自动操作、装卸灵活轻便,专业化方向发展。我想设计一种方便快捷，省时省力的一种集装箱装卸车来改善这一缺点。改变以往传统集装箱装卸需要多人配合的局限性，节约人力资源，减少企业投入，提高效率。这个设计的装卸车功能既能够装卸地面上的集装箱，也能够装卸车上的集装箱，需要明确集装箱装卸车的的作业步骤，确保装卸车过程安全可控，装卸过程不偏载不偏重，确保安全。集装箱装卸车的工作方式是电动机带动曲轴转动，曲轴带动连杆，连杆与活塞相连接，这时装卸车的进气阀关闭，排气阀打开，空气或其他介质从气缸内排出，完成装卸车进气的过程。目前国内市场上的国产装卸车还有较大的市场缺口，为此，我国每年都要向国外采购一批装卸车，但是随着近年来我国工业的高速发展，相关技术人员积累以及快速的技术更迭，国内装卸车厂商也相应加大研发力度，相应的制造设备也进行改造，国产的装卸车在质量和产量上都有了大幅度的提高。随着工业的发展，智能化成为越来越多领域的发展趋势，我国也对工业领域的发展高度重视，相信未来我国在往复活塞式装卸车领域在国际市场有自己的一席之地。本次设计的目标为集装箱装卸车，旨在设计出一款可以适用于多种场合，而且结构相较其他装卸车更为紧凑，尽量减少设备的体积。通过UG进行三维建模与装配，可以直观感受本产品的三维外形，并对相关的零件进行二维图输出，达到国家相关加工图纸要求，完成一整套的设计产品输出。1 设计目标本次设计是关于集装箱装卸车的结构设计。课题来自实习企业的工作项目。集装箱装卸车是通过活塞在气缸内作往复运动来压缩和输送气体的集装箱装卸车。后来经过多年的发展，国内外涌现多种样式的集装箱装卸车。本次设计的目标为各种集装箱装卸车中，最典型、应用最广的曲轴驱动集装箱装卸车。1.1 集装箱装卸车的分类集装箱装卸车由于应用范围较广，目前可以按以下方法进行分类。装卸车主要是用来输送气体并提高气体压力的一种装置，装卸车按工作原理可以大致分为两种，一种为速度型装卸车，一种是容积式装卸车。速度型装卸车的工作原理主要就是通过从而达到压缩气体的目的。速度型装卸车又可以细分为三类，一是轴流式、二是离心式，三是混流式。容积式装卸车的工作原理是靠在气缸内作往复或者回转运动的活塞，使气体在固定的范围内容积缩小而达到提高气体压力的目的8。容积式装卸车可以细分为回转式与往复式。本次设计目标为集装箱装卸车在工作原理上属于容积式装卸车类型，主要是靠活塞在气缸内做往复运动压缩气体从而达到提高气体压力。1.1.1按装卸车气量与压力分类装卸车可以按照排气量分为微型装卸车、小型装卸车、中型装卸车与大型装卸车四类。微型装卸车排气量：V1m3/min。小型装卸车排气量：1m3/minV10m3/min。中型装卸车排气量：10m3/minV100m3/min。大型装卸车排气量：V100m3/min。1.1.2按装卸车的气缸位置分类就和你装卸车的结构跟气缸位置是有着密不可分的联系的。就现在来看，我们国家在市面上所具有的装卸车，立式装卸车的结构特点为气缸是垂直分布。卧式装卸车的结构特点为气缸在分布是在中心线做水平布置，且都在曲轴的一侧。对称平衡式装卸车在结构分布上与卧式装卸车类似气缸都是作水平布置，主要差别在对称平衡装卸车气缸分布在曲轴两侧。在两个主轴承之间，相对的两列气缸成180度分布。对置型装卸车的结构特点与对称平衡式基本相同，不通点在于对置型装卸车的相邻的两对气缸不成180度分布。可是问题来了：当货物进入系统时，可能会因为条形码标签被遮挡、条形码损坏、读卡器角度偏移或探头被遮挡，常常导致行李滞留问题。但在实际操作中，综合识别率只能达到90-95%。这将导致部分条码无法被识别，分拣工作只能通过人工方式完成5。在这一过程中，旅客容易遇到一系列的问题，如行李提取等待时间长、行李丢失等。使用RFID行李物流自动分拣系统将在很大程度上避免这些问题。角式装卸车的结构特点为气缸中心线之间有一定的夹角，但是夹角角度不等于0°或180°。本次设计的集装箱装卸车的结构类型采用的是立式装卸车结构，在结构上较为简单，可靠。1.2研究的目的与意义 集装箱装卸车相较于其他装卸车压力范围广，在低压装卸车到超高压装卸车领域都适用。而且工作效率较高，且拥有较强的适应性，主要体现在可以选择广泛的排气量范围，而且可以应用于不同的介质，比如液体，只需要进行稍微的改进。通电后通过产生磁性相斥原理来驱动若干小车环形运动，每个小车上方放置一托盘用于放置货物，当货物经过扫码段时，扫描条码信息判读，如信息吻合则推臂式分拣机构执行动作，将行李进行分拣进入相应的滑槽。环形托盘分拣系统弊端在于系统需要磁力对于能耗需求过高，若干小车环形运动结构过于复杂易降低设备的可靠性从而造成分拣效率降低，推臂式分拣机构易对行李货物造成损害。装卸车在我们的日常生活中应用较为广泛，且在工业以及化工产业都有较为重要的地位，但是目前的装卸车市场。1.2国内外研究现状和发展趋势1.2 .1我国装卸车的现状分析集装箱装卸自动化近年来有了很大的发展,特别是岸边集装箱起重机运转的自动化技术已开始进入实用阶段,集装箱装卸车起初在西欧开始研发并投入生产，此后经过了一段时间经原苏联之手才慢慢地传入我们国家，回过头来看看装卸车的变化，本次装卸车设计，整体动力的来源选择是电动机，在传送带上经过信号扫描段，当天线接收到信息且判读正确时，单片机发出指令控制继电器衔铁吸和，从而控制水平分流机构方式分拣设备进行分拣，使行李落入相应的滑槽内，从而达到分拣效果，该方案传送带结构简单可靠，易于操作，平稳不易使行李掉落，水平分流机构对行李货物伤害较小。装卸车具有很多不同的种类，可是我们国家大部分不同种类的装卸车都是模仿国外的装卸车进行研究并生产使用，所以研究人员在研究和生产的过程中难免会疏忽一些小的细节。这样的结果并不是我们想要的，这与国家的科技指导方针是不符合的，为此，我们必须加强自主创新，在我们设计装卸车的过程中，同时要对装卸车的总体性能进行研究，这将是摆在目前设计工作者，教育工作者的首要任务。从70年代末期开始，中国实行改革开放政策国民经济大力发展，基本建设任务增多许多，促使装卸车的大量生产，生产厂家也逐渐增多。至今装卸车的生产与设计已较为成熟，现如今装卸车的品种繁多和使用较广泛。1.2.2国外集装箱装卸车的发展动向就现在来看,国外的集装箱装卸车有以下几个优点要比我们国家先进：他们对集装箱装卸车设备进行简化，使它本身的重量减少，这样还可以使制造的费用降低一些,其次就是别的国家采用更新装卸车的部分零件，来达到提高某些性能的功能，还有就是国外的集装箱装卸车设备趋于大型化,由于全球的经济发展不断地提高,集装箱装卸车设备的体积也不断地在变大，释放和提升重物的高度也增多了一些，同时为了可以降低一些生产的成本，装卸车的使用场地和它所使用的范围也在不断地扩大。1.2.3 集装箱装卸车发展趋势集装箱装卸车已有百余年历史，因为较其他有较为优异的性能，集装箱装卸车有不可取代的优势。集装箱装卸自动化近年来有了很大的发展,特别是岸边集装箱起重机运转的自动化技术已开始进入实用阶段,集装箱装卸车起初在西欧开始研发并投入生产，此后经过了一段时间经原苏联之手才慢慢地传入我们国家，回过头来看看装卸车的变化，装卸车具有很多不同的种类，可是我们国家大部分不同种类的装卸车都是模仿国外的装卸车进行研究并生产使用，所以研究人员在研究和生产的过程中难免会疏忽一些小的细节。2设计要求2.1 产品设计客观条件本次集装箱装卸车设计在设计和图纸绘制的过程中，旨在利用最少的经费和最少的时间，设计出一种高效、耐用、可靠的装卸车产品。在整体设计时，需要综合考虑产品的装配工艺以及零件在机械加工过程中的可制造性，在零件的设计时应该在达到整体功能要求的前提下优先选择简单的结构，减少产品的加工生产时间。本方案选取了尼龙传送带，并且具有凹凸不平的表面以增大摩擦力，传送带两侧打有网孔，在两端的支撑轴上有穿孔齿轮防止发生传送带跑偏的情况；提升张紧装置采用的是T型结构张紧轴，通过调整T型结构来调整传送带张紧程度。本次装卸车设计，整体动力的来源选择是电动机，在传送带上经过信号扫描段，当天线接收到信息且判读正确时，单片机发出指令控制继电器衔铁吸和，从而控制水平分流机构方式分拣设备进行分拣，使行李落入相应的滑槽内，从而达到分拣效果，该方案传送带结构简单可靠，易于操作，平稳不易使行李掉落，水平分流机构对行李货物伤害较小。2.2 实现产品的功能的材料和要求在外购件的选取时尽量选用目前市场上的主流产品和成熟型号， 此次设计采用的是YCT系列三相异步电动机。水平分流机构设置了一限位开关，其作用在于当执行分拣动作后即将复原，为了防止复原过程中损坏设备，由一限位开关开控制其单臂的复位位置。电动机带拖拉的输送带设备的结构特点是，输送材料装载在与电动机拖拉机构相连的承重部件中或输送带上。物料通过传送带机构的连续运动进行输送。设备特点：适用范围广，一般固体材料和产品，除粘度高的材料外，也可由其运输；运输能力强，尤其是若改用鳞板输送机则更便于货物转向；牵引链强度高，可用于长途运输；在输送过程中可进行分类、干燥、冷却或组装；运行平稳可靠。集装箱装卸车需要较大的传动比又因内部空间较小所以选择结构紧凑的V带，并且V带的标准化也易于制造。加工零部件的材质大部分采用45钢等常用钢材，这类钢材除了拥有较好的可铸造性和良好的切削性能，还拥有较好的综合机械性能。传动机构部分，固定传送带底座，使齿轮充分咬合，接通电源观察齿轮运转是否正常，通过听觉观察齿轮异响以及声音异常，安装传送带试运行一圈，观察两段是否发生传送带跑偏情况，通过使用张紧轴来调整传送带的松紧程度以增加使用寿命。从而控制了电机执行动作，引导货物离开传送带。反之，如果没有识别到相应的信息，电动机不会执行任何动作考虑到生产中的加工工艺及经济性并结合最终的曲轴性能。选取轴材料为40Cr，40Cr材料是我们在机械制造领域常见的钢材，主要应用于各种轴类零件，因为其在调制处理后具有较高的切削性能，较高的强度和耐磨性，拥有良好的综合机械性能。2.3 设计成果部分本次设计全程采用UG和CAD进行三维模型设计和二维图纸的设计，可以通过多种途径进行三维建模，还可以利用其自身强大而丰富的标准件库实现产品的设计，UG还可以进行工程图输出，可以将设计好的三维图纸转化成二维图纸，最终采用CAD软件对输出的二维图进行修改，达到国家标准，采用三维和二维并用的设计方式，保证的设计产品的真实性和可靠性。本次设计成果包括：毕业设计说明书：1本；集装箱装卸车的零件三维造型及装配，电子文件，一套；集装箱装卸车的所有非标零件图（标准CAD图电子文件）电子文件一套；集装箱装卸车的装配图（标准CAD图电子文件）：1张，非标件数量在20-40之间；相对最复杂的非标零件打印图纸：3张；往复式活塞装卸车的装配图打印图纸：1张；往复式活塞装卸车实物或原理展示模型：1件。3 设计方案本次设计课题是集装箱装卸车结构设计。课题来源于实习企业的相关项目。本次设计主要针对集装箱装卸车的动力选取、传动系统设计，以及整体结构作为主要的设计目标，整体的装卸车原理图如图3.1所示。 图3.1 装卸车原理图3.1 电动机的选择电动机的工作条件：（1）工作平稳，室内工作，噪声小；（2）电机每天工作不超过8小时，每年工作进300天；（3）三相交流（220v/380v）电源；满足整个机器的传动效率和减小主要部件磨损 降低整机的噪音和增加机器的平稳型保障操作人员的安全。参考常见的装卸车电机功率，综合考虑本次的设计要求，从图3.2电动机选型图中选取点动机型号，将本次往复活塞式装卸车设计的电动机型号选择为110ST-M06020，电动机的主功率为1.2KW,电动机的额定转速为2000r/min，额定力矩为6N.m图3.2 电动机选型图3.2传动设计 机械的传动方式有很多种，带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点15。综合考虑皮带低廉的价格，加工方式简单，安装方便，所以本次设计采用皮带传动。传动选择V带传动，因为本次集装箱装卸车需要较大的传动比又因内部空间较小所以选择结构紧凑的V带，并且V带的标准化也易于制造。（1） 选择V带带型现在已知电机型号的功率P=1.2KW，转速n=2000r/min。电机每天工作时长不大于8h。根据已知的电动机参数，对往复活塞式装卸车的传动进行设计。确定计算功率：计算功率的PCa是根据传递的功率P和带的工作条件来确定的 （3-1）式中： PCa是计算功率，kW； KA 是工作情况系数； P 是所需传递的额定功率，如电动机的额定功率或名义的负载功率，Kw11。选择V带带型：表3.1 V带设计工况系数KA工况KA重载启动空、轻载启动每天工作小时数/h1010-16161010-1616载荷变动最小液体搅拌机1.01.11.21.11.21.3装卸车属于轻载启动，所以工况系数KA为1.0根据计算所得：表3.2 普通V带轮直径系列（2） 确定带轮的基准直径dd并验算带速v当带传动的功率和转速一定时，减少主动轮的直径，可以有效降低带速，但是这样就导致单根带的传递效率下降，过小就导致带的弯曲应力加大。基准直径dd50566371758090100112槽型Z外径da54606775798794104116图3.3 普通V带选型图带速过高，将会降低带的使用寿命，带速过低，则单根V带的传递功率减少。验算带速v的大小： （3-2）（4） 计算大带轮的基准直径本次设计的往复活塞式装卸车的每分钟的工作周期为800次，所以大带轮的转速为800r/min系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。 （3-3）式中n1和n2主动轮和从动轮的转速，r/min。 （3-4）根据带轮的基准长度取值标准，大带轮的基准直径标准值为180mm。（5） 确定窄V带的中心距和基准长度Ld根据一般初选带传动的中心距范围： （3-5）本次设计尽量让机器整体的尺寸缩小，所以中心距尽量取较小值根据带的基准长度计算公式： （3-6）根据带的基准长度计算实际中心距a17。 （3-7）为了考虑带轮的带动弹性、代偿的误差、制造误差、以及因带的松弛给出中心距的变化范围如下：最小的中心距 amin （3-8）最大中心距 amax （3-9）（6） 验算小带轮包角 a1我们通常让小带轮上的包角a1小于大带轮上的包角a2，小带轮上的临界摩擦力小于大带轮上的临界摩擦力。打滑通常发生在小带轮上。为了提高带传动工作能力，应使 a1120°。 如图3.4所示图3.4 窄V带包角 （3-10）因此符合要求。（7） 确定带的根数z实际工作条件下与实验条件不同，因此需要对单根V带的基本额定功率予以修正，从而得到单根V带的额定功率 （3-11）式中： KL -当带长不等于实验规定的特定带长时的修正系数15。根据dd1=71mm和n1=2000r/min Ka -当包角不等于180°时的修正系数-当传动比不等于1时，单根V带额定功率的增量。 图3.5 Z型普通V带基准而定功率和功率增量图表3.3 包角修正系数Ka包角a1/（°）180175170165155150145140135Ka1.000.990.980.960.930.920.910.890.88表3.4 Z型V带带长修正系数KL基准长度Ld/mm63071080090010001120125014001600型号ZKL0.960.991.01.041.071.081.111.141.54计算V带的根数z。 （3-12）取3根。（8） 计算作用在轴上的力FP （3-14）式中：a1-小带轮包角（9） 带轮尺寸设计表3.5 V带轮槽截面尺寸项目符号槽型YZAB基准线上槽深bd5.38.51114基准宽度hamin1.62.02.753.5基准线下槽深hfmin4.77.08.714.0槽间距e8±0.312±0.315±0.319±0.3外径fmin67911.5带轮宽±0.6±0.6±0.8±1.0槽间距累计极限偏差BB=(z-1)e+2f z轮槽数外径第一槽对称面至端面的最小距离dada=dd+2ha轮槽角32°相应的基准直径dd6034°8011819036°6038°80118190极限偏差±0.5°带轮宽B： （3-15）式中：f-第一槽对称面至端面的最小距离Z-轮槽数e-槽间距小带轮外径d1 （3-16）式中：dd-带轮基准直径ha-基准线上槽深 大带轮外径d1（10）装卸车传动主要设计结论选用普通Z型V带3根，带的基准长度800mm。带轮的基准直径dd1=71mm，dd2=180mm，中心距控制在a=182-218mm。单根带的初拉力F0=49.54N.3.3 轴的计算3.3.1轴的选取曲轴是装卸车极为关键的零件之一，极大程度影响装卸车成品的寿命和可靠性。轴承担周期性的气体压力力矩及惯性力20。根据工作性质要求轴将活塞上的气体转变为旋转的动力并传递动力，因此曲轴是公认最为符合条件的轴类零件。3.3.2轴的直径求出轴功率P2、转速n2以及转矩T2。其中功率P2取决于带传动输出功率即输入功率及传动比，带传动效率取常值 （3-17）往复活塞式装卸车的计算传动比: （3-18）轴的转速 （3-19） （3-20）式中：P2-轴上的功率N2-转速-带传动的传动效率i-带传动的传动比T2-转矩考虑到生产中的加工工艺及经济性并结合最终的曲轴性能。选取轴材料为40铬（40Cr），调质处理。根据表3.3取A=113,于是初步确定轴的最小直径： （3-21） -轴的最小直径表3.7 轴常见的几种材料的A0值轴的材料Q235、20354540CrA0149126135112126103112973.4 轴承选取轴承的正确选用对工作性能有着重大影响，影响其中包括使用寿命、费用及维修时间。轴承是我们在机械行业中较为常见的标准件，应用较为广泛，轴承在机械零件中主要起到固定和支撑的作用21。在轴承的选取上，一般情况下，通常在与小轴配合上选择球轴承，在与大轴配合上通常采用滚子轴承。对于与小轴配合使用的轴承，轴承中的所有的种类都适合，一般情况下，通常采用深沟球轴承22。 本次装卸车设计中的轴为曲轴，而曲轴的工作条件复杂受力成周期性变化，所以尽可能选取承载能力较高的轴承型号。本次设计中的轴承在运动过程中仅承受径向载荷，在众多选择中深沟球轴承都适用于本次设计的使用场景，深沟球轴承有以下优点：（1）精度较高。（2）成本低，易于制造。根据本次设计的工作条件以及相关配合轴的尺寸，轴承内圈的尺寸为20mm，工作时轴承的径向载荷=286.8N，轴承转速为787r/min，运动时无冲击，预期计算寿命为20000h，根据以上给定的设备运行情况，选取合适的轴承型号。滚动轴承的当量动载荷;当量动载荷的一般计算公式为 （3-22）但是对于仅承受径向载荷的轴承 （3-23）按照式（3-23）求得的当量动载荷仅为理论值，实际运行环境中，因为多种因素的影响， （3-24）fd 是载荷系数Fr 是径向载荷 表3.8 载荷系数表载荷性质强大冲击1.01.2中等冲击1.21.8无冲击或轻微冲击1.83.0轴承应有的额定动载荷值 （3-25）式中：P-当量动载荷n-转速-预期计算寿命 -指数，球轴承数值为3 本次设计的轴承型号，根据计算以及综合考虑具体的使用情况，按照设计手册选择C=9.38KN的6004轴承。4 三维建模根据以上计算，我们得到带轮相关的一系列参数，现根据这些数据使用UG进行三维建模，首先UG的建模环境下，使用草图命令，作出如图4.1所示的小带轮草图。图4.1伸缩臂草图示意图我们已经能够得到一个回转体，为本次建模小带轮的基本轮廓， 具体如图4.2所示图4.2伸缩臂三维图接着我们在回转体中心利用孔命令建立一个直径与电机直径相等的孔，最后完善键槽等细节，最终得到如图4.3所示的小带轮完整三维模型。图4.3 集装箱吊具主架三维图对于大带轮的建模设计参照小带轮建模，对于配合面的距离要保持一致，保证V带在旋转过程中保持在同一平面内，避免因错位导致皮带易磨损造成的传递效率损失，首先建立大带轮模型草图，如图4.4所示。图4.4 吊具主架固定草图对草图进行回转操作，我们得到如图4.5所示的回转体，为本次大带轮的基本轮廓，整体回转中心的孔需要与其配合的曲轴直径大小相等。图4.5 吊具主架固定三维图由于大带轮的基准直径较大，所以大带轮相应的重量也会增加，为了减轻整体重量，在不影响整体结构强度的前提下，对大带轮做了相应的减重处理。以及键槽尺寸完全按照标准参数进行建模，最终获得大带轮模型如图4.6所示。图4.6 大带轮三维图以上为本次往复活塞式装卸车设计的传动部分的建模，还没有涉及到主体部分的建模，以下将详细描述整体结构的建模过程。往复活塞式装卸车的结构主要由活塞、活塞环、气缸、连杆、曲轴、进气阀、出气阀、机体、轴承、端盖等部分组成，其中轴承等零件为标准件，在上边的计算过程中已经进行了选取，在建模的过程中，可以根据轴承型号以及内外圈大小和宽度等数据直接从重用库里进行调取，进气阀与出气阀等为外购件，为能够实现具体功能的部件，在建模过程中可以对其大致的三维外形进行建模。其余部件都需要自己进行设计，有不少于20个非标件部分，结构设计要合理，装配工艺要尽量简单，再设计过程中，尽量使结构更简单，零件尺寸更小巧，材料要根据部件的结构用途等综合选取。首先，对往复活塞式装卸车的活塞进行建模，首先确定本次设计活塞的基本尺寸，在UG中进行建模，本次建模使用圆柱命令得到一个圆柱体，在圆柱体上进行凸台操作，最终得到活塞的大致轮廓模型图，具体如图4.7所示。对于活塞环的具体个数设计，因为在活塞运动过程中，第一道活塞环承受着主要的压力差，而且具体的的压力大小，随着转速的提高，压力差也增高。而第二道活塞环相应的承受压力差就不会太大，随后各级换逐渐减少，所以在设计的时候环数不易过多，环数过多反而会增加气缸的磨损程度，增大摩擦系数，减少活塞运动的传动效率以及降低及其本身的使用寿命。图4.7 活塞大致轮廓图我们已经对活塞的基本尺寸进行了初步建模，但是活塞上还具有其他的要素，还需设计与连杆的连接，为了方便加工制造，尽量使活塞部件简单，最终经过设计与建模得到活塞的三维图如图4.8所示。图4.8 活塞三维图接下来，我们对与连接活塞与曲轴相连接的部件连杆进行设计，连杆是将回转运动转化成直线运动的重要部件，在设计连杆过程中要注意连杆的结构强度，除此之外，还要注意连杆尺寸，避免连杆在运动过程中与其他部件干涉。我们使用草图命令得到如图4.9所示的连杆草图。图4.9连杆草图最初，对连杆进行设计的时候，考虑在与曲轴连接的位置采用分离设计，经过考虑机器的装配工艺以及回转箱体的尺寸设计，本次对连杆的设计采用一体化设计，而与连杆连接的曲轴则采用分离式设计，能够更好实现机器的装配工艺。图4.10 连杆三维图接下来设计与连杆相连的曲轴，曲轴是本次设计的关键部位，采取分离设计，如图4.11所示为曲轴较短一侧。图4.11短侧曲轴三维图在曲轴的加工过程中，在保证工件精度的前提下可以采取焊接的方式，可以有效降低零件的加工难度。图3.15为曲轴较短的一侧，另一侧曲轴则是需要与带轮进行连接，本次设计传递扭矩的是用平键的方式，限制带轮在轴上的轴向运动采取的是螺纹螺母配合。如图4.12为曲轴的另一侧。图4.12另一侧曲轴三维图连接两个曲轴的为一个短轴具体形状如图4.13所示图4.13曲轴连接件三维图曲轴的整体装配效果图如图4.14所示，图4.14曲轴整体效果图接下来设计的是机体，机体是支撑气缸、曲轴连杆机构及其他零部件重量并保证各零部件之间的相对位置正确的本体，是本次设中最重要的部件，用于连接其余各部件的零件。为方便加工，本次设计的机体为规则零件，具体三维模型如图34.15所示图4.15机体三维图与机体相连的还有端盖，起到限制轴承位置，以及保证箱体密封性的零件，图4.16是一侧的端盖示意图。图4.16一侧端盖三维图因为整体装配工艺问题，另一侧端盖不宜采取如上端盖样式进行设计，另一侧端盖的具体模型图如图4.17所示图4.17另一侧端盖三维图轴承套位于机体与端盖中间的部件，轴承套的设计是为了方便机体零件的加工，轴承套主要是用来安装轴承以及用于密封的石墨盘根和盘根顶环，是本次设计较为重要的一个零件。轴承套三维模型如图4.18所示图4.18轴承套三维图关于本次往复活塞式装卸车的其余部件，本文不再做过多赘述，整体设计非标件数量为21件。外购件为2件，其余标准件。对以上的所有零件进行装配，优先加载机体，给机体进行固定命令限制其运动，以机体为连接件，优先连接气缸，依次将活塞、活塞轴、活塞铜套、连杆约束到装配体，再将曲轴与连杆、轴承连接，将其整体约束到机体上，最终将其它的零部件依次约束到装配体上，最终得到如图4.19所示的整体装配图。图4.19零件整体装配图至此，我们已经完成了往复活塞式装卸车的三维建模，为了方便检测整体机器是否干涉，方便观察零件的内部结构图