摘 要本设计的课题来源于生产实践，主要任务是设计可以在矿山井下、露天、粉尘、潮湿、空气质量不好的比较恶劣的环境中工作的，并要求具有安全的可操作空间的单轨吊承载小车。本文在概述单轨吊的基本结构、功能的基础上，对单轨吊的承载小车的结构进行了设计，并对各个结构部分进行了设计计算。重点是单轨吊承载小车的正常行驶机构、以及刹车系统的设计及校核。在设计过程中，我们分析了承载小车的安装结构，主要对承载小车的轮轴、承载轮、壳体、肋板等进行了设计，实现承载小车的安装使用；在承载小车上安装了导向轮，可以实现承载小车的安全转弯；在承载小车上安装的刹车系统，实现了小车的安全刹车。在设计中，我们完成了对承载轮及其轮轴、导向轮及其轮轴等部分的设计计算以及校核并绘制了装配图、零件图，完成了对于单轨吊承载小车的设计。关键词：单轨吊承载小车；轮轴；滚动轴承；刹车系统AbstractThe task of the graduation design comes from practice. The main task is to design the carrying vehicles of the suspended locomotive that can be used in the bad circumstances like under the mine, in the open, dusty, humid, poor air quality and etc, and also with the operational safety of space.In the base of summarizing the basis structure and function of the suspended locomotive, the main structure of the carrying vehicles of the suspended locomotive is designed, and the designing calculations of every segment are carried on. Especially, the designing and proofreading of moving mechanical and breaking system of the carrying vehicles of the suspended locomotive are carried on. In the course of designing, we analyze the installation structure of the carrying vehicles, and mainly design the axle, carrying wheel, hull and ribbing to implement the installation and employ of the carrying vehicles; we build in guide pulley on the carrying vehicles to implement the safe swerve; we build in breaking system on the carrying vehicles to implement the safe breaking. In the course of designing, carrying wheels and axle, guide pulley and axle and etc, are designed and calculated. After calculation and checking, we draw assembly drawing and part drawing. In the end, we complete the design of the carrying vehicles of the suspended locomotive. Keywords: carrying vehicles of the suspended locomotive；wheels and axles; rolling bearing; the breaking system目 录摘 要IAbstractII1 绪 论12 轴的概述22.1轴的用途及分类22.2轴设计的主要内容32.3选用轴材料应考虑的因素42.4轴的毛坯52.5轴的处理52.6轴的结构设计53 承载轮轮轴的设计93.1轴的尺寸、强度计算93.2按安全系数校核计算183.3轴的刚度计算213.4验算轴承寿命243.5根据计算结果修改设计254 滚动轴承254.1滚动轴承的类型和代号264.2滚动轴承的选择304.3滚动轴承的尺寸选择和性能计算364.4滚动轴承装置的设计425 对承载小车各主要部件的设计、计算及校核515.1承载轮的结构、尺寸设计535.2吊销的结构、尺寸设计555.3衬套的结构、尺寸设计575.4托板的结构、尺寸设计585.5承载小车板筋和肋板的结构、尺寸设计605.6隔套的结构、尺寸设计615.7壳体和定位板的结构、尺寸设计625.8导向轮轮轴、导向轮的结构、尺寸设计636 弹簧的计算666.1弹簧的分类666.2弹簧的材料676.3圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算676.4圆柱螺旋压缩弹簧的校核计算707 液压缸的设计707.1液压缸概述707.2液压缸的设计计算718 制动杆的设计748.1制动杆的强度校核748.2制动杆的尺寸计算759 技术经济分析78参考文献80致 谢81附 录83101 绪 论防爆蓄电池牵引单轨吊车，是一种多功能、高效率、多用途的煤矿运输设备，它不仅可运送设备、人员、材料还能完成井下提升、吊装等任务。该机车行驶于悬吊单轨系统中，不受底板条件限制。机车具有良好的通过能力。通过调节轨道悬吊链可调整导轨高度，因此轨道维护非常方便。机车由承载小车；1#、2#司机室；控制梁架；驱动部；蓄电池组装置；悬挂装置等组成。控制梁架是电牵引单轨吊机车的主要核心组件，它的构成主要由两大部分组成（1）防爆电控箱（2）液压站系统。它不仅为机车提供电源动力和液压动力，而且是整个机车的检测、控制执行的核心部分。防爆电控箱由：两台专用逆变器；一套控制中心；直流接触器；本安电源；开头电源、数字状态显示盘和控制按钮等组成，用来完成牵引驱动电机、液压站油泵电机的驱动、整机信号的连锁、检测、控制以及输出执行等工作任务。液压站系统的任务实为起梁架提供液压动力、完成驱动轮与导轨夹紧等任务。单轨吊特别适用于通风不良、有易燃易爆气体、粉尘，运距变化，多弯道巷道内完成各种运输工作。与常见的井下运输机械相比，具有安全系数高、适应范围广等特点，是当前亟待开发的大型井下运输设备。在矿山运输机械的研究开发方面，早在50、60年代，世界一些主要采煤国家就开始着手解决本国煤矿井下辅助运输机械化问题。至70、80年代已相继建立了具有自已特色的煤矿辅助运输系统及装备，并产生了巨大的经济效益。我国煤矿辅助运输机械化起步较晚，直至70年代后期才开始这方面的研制工作。到目前已研制并定型生产的产品有柴油机单轨吊、绳牵引卡轨车、柴油机胶套轮齿轨卡轨车和无轨胶轮车等。这些产品的研制成功并定型生产，改变了我国煤矿无国产辅助运输设备可选的状况。有些设备如CK-66和JCP-8/600(900)柴油机胶套轮齿轨卡轨车，在我国许多煤矿生产实践中已经达到了推广应用，并产生了巨大的经济和社会效益。与小绞车等传统的辅助运输设备相比，能大量减少人员、节约时间，而且事故大大减少，工人劳动强度大大降低。我国一些煤矿如神华公司大柳塔煤矿引进的无轨胶轮车运输系统，也在生产中发挥了巨大的作用，取得了可喜的成绩。目前国内还没有自主产权的单轨吊设备，绝大部分均依赖进口，价格比较高，维护保养费用昂贵；国产单轨吊如果能在设计上再完善一点，选材上再可靠一点，制造上再精细一点，并注意维护和保养，在工程施工中同样也会发挥很好的作用，以高性价比的优势与进口设备抗衡，并完全有可能取代进口设备。该说明书简要地介绍了单轨吊承载小车的设计的全过程，如有介绍不够完善或表达尚不够完善的地方，望读者批评指正，我一定竭尽全力使该设计做到最好。望各位读者不吝赐教。2 轴的概述2.1轴的用途及分类轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。根据轴和轴线的形状和功用的不同，轴可以分为直轴、曲轴和软轴三种类型。直轴按受载情况不同又分为：（1）转轴 同时受弯矩及转矩；有时还受较大的轴向力的作用，如蜗杆轴等。在机械中最为常用。（2）心轴 只受弯矩、不受转矩或转矩很小；心轴又分为固定心轴（轴不转动）和转动心轴（轴转动）两种。如支承滑轮的轴。（3）传动轴 主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小，如汽车中的传动轴等。直轴根据外形的不同还可以分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配、定位和固定；阶梯轴则正好相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。经分析，承载小车的轮轴为一固定心轴。直轴一般都制成实心的，在那些由于机器的要求需要在轴中装设其他零件或者减小轴的质量具有特别重大作用的场合，则将轴制成空心的。空心轴内径与外径的比值通常为，以保证轴的刚度及扭转稳定性。曲轴用以作直线运动与转动的相互转换，轴上受弯矩及转矩，其剖面上应力较为复杂。常用于活塞式内燃机、压缩机，以及冲、剪、压榨机床。软轴的曲线可以自由弯曲，工作时可随时改变轴线形状和工作机的位置，并能缓和冲击和振动；但只能传递转矩或运动，且从动端转速一般不均匀。常用于某些木工机械、混凝土振捣器、风镐、铸件清理及仪器的操纵系统等。2.2轴设计的主要内容轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行刚度计算，以防工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。2.3选用轴材料应考虑的因素轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的要求。设计轴时应按照经济、合理、适用的原则，根据具体情况选用轴的材料。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中45号优质碳素钢最常用。不重要或受力较小的轴可以采用Q235A等普通碳素钢。对于要求强度高、尺寸与