齒條-鏈傳動(dòng)貨叉設(shè)計(jì)【全套含11張CAD圖紙】
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齒條-鏈傳動(dòng)貨叉設(shè)計(jì)作 者 姓 名 夏書領(lǐng) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名 范維華 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 山東輕工業(yè)學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目 錄摘 要 1第一章 概述31.1物流知識(shí)31.1.1物流的定義31.1.2物流系統(tǒng)的組成31.1.3常用輸送機(jī)構(gòu)及功能31.2堆垛機(jī)貨叉51.2.1概述51.2.2技術(shù)現(xiàn)狀61.2.3應(yīng)用情況6 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書62.1設(shè)計(jì)題目62.2目的意義62.3設(shè)計(jì)內(nèi)容72.4設(shè)計(jì)任務(wù)7第三章 貨叉的總體設(shè)計(jì)方案73.1.1齒輪齒條直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理73.1.2貨叉直線差動(dòng)行程增倍機(jī)構(gòu)的工作原理73.2電動(dòng)機(jī)功率輸出到齒輪軸的傳動(dòng)方案93.3中叉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方案103.4上叉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方案10第四章 電機(jī)的選擇與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算104.1電機(jī)的選擇114.2同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算114.3中叉齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算144.4上叉鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算17第五章 傳動(dòng)軸及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算185.1齒輪軸的設(shè)計(jì)185.1.1最小直徑185.1.2軸上各零件的布置方案185.1.3軸的校核185.2鏈輪軸的設(shè)計(jì)205.2.1最小直徑205.2.2軸上各零件的布置方案205.2.3軸的校核215.3軸承的校核225.3.1 齒輪軸軸承的校核225.3.2鏈輪軸軸承的校核23第六章總結(jié) 24參考文獻(xiàn)25致謝2628摘 要現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)物流管理中,產(chǎn)品和原材料采用現(xiàn)代化立體倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)是發(fā)展方向?,F(xiàn)代儲(chǔ)運(yùn)立體倉(cāng)庫(kù)通常由固定的立體貨架和自動(dòng)化堆垛機(jī)兩部分組成,由堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)化入庫(kù)出庫(kù)。貨物的存取主要有貨叉完成,考慮到堆垛機(jī)的特殊工作環(huán)境,貨叉應(yīng)采用雙向伸縮貨叉,因此雙向伸縮貨叉成為提升現(xiàn)代物流工作效率的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)雙向伸縮貨叉難度很大,但意義更大。立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)的貨叉伸縮機(jī)構(gòu),要求在存物取貨特定的狹小空間內(nèi)雙向伸縮,為了盡可能合理利用立體貨架空間,動(dòng)伸縮貨叉機(jī)構(gòu)在滿足剛度要求的前提下,應(yīng)盡可能降低自身高度,結(jié)構(gòu)也不宜復(fù)雜龐大。而且對(duì)動(dòng)作行程,靈活性和可靠性都有特殊要求,是堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。采用齒輪齒條傳動(dòng)的三層貨叉直線差動(dòng)行程增倍機(jī)構(gòu)能夠合理解決了上述難題 。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)齒條-鏈傳動(dòng)雙向伸出貨叉的結(jié)構(gòu),要求從實(shí)際出發(fā)設(shè)計(jì)適合現(xiàn)代物流存儲(chǔ)的設(shè)備。本次設(shè)計(jì)使用的軟件主要有二維軟件CAXA和CAD 。并在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了必要校核計(jì)算。關(guān)鍵詞:雙向伸縮 三層貨叉 直線差動(dòng) 行程增倍ABSTRACTThe management of modern logistics industry, products and raw materials, the use of modern high-rise warehouse storage and transportation is the development direction of flow. Modern three-dimensional warehouse storage and transportation is usually fixed and automated three-dimensional shelf stacker is composed of two parts, from automated stacker storage to achieve a library of materials. Access to the goods to complete the main fork, taking into account the special crane working environment should be used two-way fork telescopic fork, the telescopic fork as a way to enhance the efficiency of modern logistics key. Design of bi-directional telescopic fork is very difficult, but more meaningful.Three-dimensional warehouse stacker forks of the extendable body of material goods in the survival of the small space a specific two-way flexibility, in order to make rational use of three-dimensional shelf space, moving telescopic fork stiffness in meeting the requirements of agencies under the premise should be may reduce its height, the structure of the complex should not be huge. But also to the action travel, flexibility and reliability are the special requirements of the structural design of the stacker of a hard nut to crack. Rack and pinion drive using the three linear differential Fork trip times by institutions to a reasonable solution to the above-mentioned problems.The design task is to design rack - Chain Drive two-way fork out the structure, starting from the actual design requirements for storage of modern logistics equipment. The design software used mainly in two-dimensional software CAXA and CAD. And on this basis, the calculation of the necessary checking.Key words:Two-way three-tier telescopic fork by linear differential travel times第一章 概述1.1物流知識(shí)1.1.1物流的定義 “ 所謂物流,就是把完成品從生產(chǎn)線的終點(diǎn)有效地移動(dòng)到消費(fèi)者手里的廣范圍的活動(dòng),有時(shí)也包括從原材料的供給源到生產(chǎn)線的始點(diǎn)的移動(dòng)”。美國(guó)物流管理協(xié)議會(huì)在下這個(gè)物流定義的同時(shí)還列舉了物流活動(dòng)的諸種要素。即貨物運(yùn)輸、倉(cāng)庫(kù)保管、裝卸、工業(yè)包裝、庫(kù)存管理、工廠和倉(cāng)庫(kù)選址、訂貨處理、市場(chǎng)預(yù)測(cè)和客戶服務(wù)?,F(xiàn)代物流系統(tǒng)是實(shí)施CIMS技術(shù)后在全面信息集成和高度自動(dòng)化環(huán)境下,以用戶的需求為中心以市場(chǎng)反饋的信息為依據(jù)快速安排和合理變更生產(chǎn)計(jì)劃有效地實(shí)施了生產(chǎn)管理與控制強(qiáng)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的物流管理系統(tǒng)?,F(xiàn)代物流系統(tǒng)具有很強(qiáng)的時(shí)空性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。從整體上講它精簡(jiǎn)組織結(jié)構(gòu),減少縱向管理層次增加橫向的管理范圍,以靈活多變,基于項(xiàng)目的組織結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的階梯式組織結(jié)構(gòu),并且盡可能縮小中央管理部門的功能,把更多的權(quán)限下放到業(yè)務(wù)部門?,F(xiàn)代物流系統(tǒng)使技術(shù)資源、設(shè)備資源和人才資源等都能夠得到最大程度的利用作業(yè)的敏捷性大大提高對(duì)市場(chǎng)需求變化的適應(yīng)能力顯著增強(qiáng)。1.1.2物流系統(tǒng)的組成立體倉(cāng)庫(kù)、各類緩沖站以及從事物料搬運(yùn)任務(wù)的運(yùn)輸設(shè)備是物流系統(tǒng)的三大要素。整個(gè)物流系統(tǒng)的開發(fā)就是圍繞它們展開的。物流系統(tǒng)的目標(biāo)就是高效率、合理化地利用全部?jī)?chǔ)運(yùn)機(jī)械,對(duì)從毛坯采購(gòu)入廠到成品銷售出廠全過(guò)程中的物流進(jìn)行控制和管理,滿足生產(chǎn)各單元的需求,達(dá)到降低生產(chǎn)成本、降低物流故障率、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)化生產(chǎn)的過(guò)程。對(duì)物流系統(tǒng)的要求是能夠按準(zhǔn)確的時(shí)間,將準(zhǔn)確的物料,以準(zhǔn)確的質(zhì)量,運(yùn)送到準(zhǔn)確的地點(diǎn)。制造行業(yè)的物流系統(tǒng)主要包括以下三方面:毛坯、半成品、成品所構(gòu)成的工件流;刀具、夾具所構(gòu)成的工具流;貨箱、托盤及輔助設(shè)施所構(gòu)成的配套流。物料在流動(dòng)過(guò)程中可以停留在加工機(jī)床、各類緩沖站以及立體倉(cāng)庫(kù)中,從事物料運(yùn)輸任務(wù)的機(jī)構(gòu)是各種配套搬運(yùn)設(shè)施,整個(gè)物流系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制下配合生產(chǎn)作業(yè)協(xié)調(diào)運(yùn)行。物流系統(tǒng)主要完成兩種工作:一是將原材料、零件毛坯、工具等運(yùn)入系統(tǒng)或立體倉(cāng)庫(kù):二是把原材料、零件毛坯、工具等由系統(tǒng)或倉(cāng)庫(kù)內(nèi)運(yùn)出。CIMS集成后的現(xiàn)代物流系統(tǒng),上述過(guò)程可以在計(jì)算機(jī)控制下自動(dòng)完成。1.1.3常用輸送機(jī)構(gòu)及功能輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)送的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等儲(chǔ)存物料的方法有平面布置的托盤庫(kù)也有儲(chǔ)存量較大的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。物料輸送系統(tǒng)的形式和種類比較多對(duì)不同的制造車間、工作環(huán)境和生產(chǎn)要求要采用不同的物料輸送方式和輸送裝置。目前比較實(shí)用的主要有以下幾種:輸送系統(tǒng):輸送系統(tǒng)主要包括鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、輥式輸送機(jī)等,采用輸送帶、傳送鏈等形式進(jìn)行運(yùn)輸,在CIMS環(huán)境下輸送線系統(tǒng)設(shè)有多個(gè)全自動(dòng)工位,采用傳感器、識(shí)別碼等控制裝置對(duì)物料或送料托盤進(jìn)行精確到位傳輸,這些傳感器與輸送線一起采用計(jì)算機(jī)控制組成各種復(fù)雜功能的輸送系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)使現(xiàn)代企業(yè)的工人綜合勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低,提高工作效率所采用的重要輸送裝置,適用于裝配批量大、工件龐大或細(xì)密的零件生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)器人:世界上工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品雖然逐年增多,但是市場(chǎng)卻是在螺旋式發(fā)展。由于工業(yè)機(jī)器人可以完成高度智能化的工作,也能夠完成現(xiàn)代人不能完成的任務(wù),因此,在物料輸送系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用;但是由于它價(jià)格昂貴和搬運(yùn)重量有限,需要修改編程等創(chuàng)新工作,還不能完全取代運(yùn)送小車,而常常與小車配套應(yīng)用。在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中,工業(yè)機(jī)器人多用于加工機(jī)床的裝料和卸料而運(yùn)送工作則是用小車來(lái)完成。在一些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中,運(yùn)輸路線短,零件重量小,則可用機(jī)器人完成大部分的物料搬運(yùn)任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)輸送系統(tǒng)主要由搬運(yùn)機(jī)器人、機(jī)器手、工件自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、自動(dòng)啟動(dòng)裝置、自動(dòng)傳輸裝置組成適合于工件自動(dòng)搬運(yùn)的場(chǎng)合尤其是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的自動(dòng)化程度較高的流水線、聯(lián)合工業(yè)等場(chǎng)合,極大地提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。自動(dòng)小車:自動(dòng)小車分為有軌和無(wú)軌兩種所謂有軌是指有地面或空間的機(jī)械式導(dǎo)向軌道。地面有軌小車結(jié)構(gòu)牢固,承載力大,造價(jià)低廉,技術(shù)成熟,可靠性好,定位精度高,多采用直線或環(huán)線雙向運(yùn)行:高架有軌小車(空間導(dǎo)軌)相對(duì)于地面有軌小車,車間利用率高,結(jié)構(gòu)緊湊,速度高。有軌小車采用導(dǎo)軌或埋在地下的導(dǎo)線引導(dǎo)小車運(yùn)行,速度快,機(jī)動(dòng)性能好,停靠準(zhǔn)確與加工設(shè)備的接合也比較容易有利于把人和輸送裝置的活動(dòng)范圍分開安全性好但承載能力小。無(wú)軌小車即自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV),是一種由計(jì)算機(jī)控制,能按照一定的程序沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛,將貨物送到規(guī)定的地方自動(dòng)完成運(yùn)輸任務(wù)的運(yùn)輸工具,并具有停車選擇裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載裝置的輸送小車。由于其控制性能好,系統(tǒng)很容易按其需要改變作業(yè)計(jì)劃,靈活地調(diào)度小車的運(yùn)行;由于沒有機(jī)械軌道可方便地重新布置或擴(kuò)大預(yù)定運(yùn)行路徑和運(yùn)行范圍以及增減運(yùn)行的車輛數(shù)量,有極好的柔性,在現(xiàn)代物流運(yùn)送中得到了廣泛應(yīng)用。堆垛機(jī):它是立體倉(cāng)庫(kù)中主要完成輸送搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械,是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī),通常一個(gè)巷道配備一臺(tái)堆垛機(jī),有時(shí)兩個(gè)巷道或多個(gè)巷道共同使用一臺(tái)堆垛機(jī)。堆垛機(jī)的縱向丫和垂向Z運(yùn)行采用變頻調(diào)速控制,使各機(jī)構(gòu)高效運(yùn)行、換速平穩(wěn),大大提高倉(cāng)庫(kù)的使用可靠性,縮短作業(yè)周期。堆垛機(jī)一般分為有軌和無(wú)軌兩種。有軌堆垛機(jī)是在高層貨架的窄巷道內(nèi)作業(yè)的起重機(jī)可大大提高倉(cāng)庫(kù)的面積和空間利用率。按照用途的不同可分為單元型、揀選型、單元-揀選型三種;按照控制方式的不同可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)三種:按照轉(zhuǎn)移巷道方法的不同可分為固定式、轉(zhuǎn)移式和轉(zhuǎn)移車式三種。在物料輸送機(jī)構(gòu)中大多應(yīng)用條碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)條碼技術(shù)是信息管理系統(tǒng)的一部分。應(yīng)用條碼的目的主要是為實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確地獲取信息,可以極大地加快物資投送,節(jié)省工作時(shí)間,提高輸送、搬運(yùn)效率。物品的信息極多,除了品名、規(guī)格、數(shù)量、生產(chǎn)廠名等基本信息外,還可能有生產(chǎn)批號(hào)、流水號(hào)、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期、發(fā)運(yùn)地點(diǎn)、到達(dá)地點(diǎn)、收貨單位、承運(yùn)單位、包裝類型、運(yùn)單號(hào)等。條碼自動(dòng)識(shí)別在物料輸送機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用則有很多突出的特點(diǎn)主要特點(diǎn)如下:認(rèn)址速度快,效率高。存儲(chǔ)信息量大,系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別能力強(qiáng)操作準(zhǔn)確。在物料輸送機(jī)構(gòu)中有時(shí)不僅需要對(duì)整個(gè)包裝箱進(jìn)行識(shí)別而且還需要識(shí)別包裝箱內(nèi)的物品。實(shí)際工作中經(jīng)常不能確定條碼標(biāo)簽方向和位置可以采用多路器傳遞多臺(tái)掃描器來(lái)讀入信息,提高可靠性。1.2堆垛機(jī)貨叉1.2.1概述堆垛機(jī)貨叉顧名思義就是在堆垛機(jī)上存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu),裝設(shè)在堆垛機(jī)載物臺(tái)上。貨叉可以橫向伸縮,以便向兩側(cè)貨格送入(或取出)貨物。貨叉根據(jù)其叉子的數(shù)量不同,可以分為單叉貨叉、雙叉貨叉和多叉貨叉。最常見的是前兩種,多叉貨叉多用于特長(zhǎng)貨物的堆垛。貨叉一般采用三級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉,由上叉、中叉、下叉及起導(dǎo)向作用的滾針軸承等組成,以減少巷道的寬度,且使之具有足夠的伸縮行程。貨叉的動(dòng)作,包括伸叉、微起升(或微下降)、收叉三個(gè)動(dòng)作。貨叉的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種:齒輪-齒條方式和鏈輪-鏈條方式。下叉安裝在載物臺(tái)上,中叉可在齒輪齒條或鏈輪鏈條的驅(qū)動(dòng)下,從下叉的中點(diǎn)向左或向右移動(dòng)大約自身長(zhǎng)度的一半上叉可從中叉的中點(diǎn),向左或向右伸出比自身長(zhǎng)度一半稍長(zhǎng)的長(zhǎng)度。上叉由兩根輥?zhàn)渔溁蜾摻z繩驅(qū)動(dòng),鏈條或鋼絲繩的一端固定在下叉或載物臺(tái)上,另一端固定在上叉上。貨叉機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理基本相同,是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)限力矩聯(lián)軸器、減速機(jī)、鏈輪和鏈條帶動(dòng)貨叉?zhèn)鲃?dòng)齒輪(或鏈輪)使上叉或中叉作伸縮運(yùn)動(dòng)。限力矩聯(lián)軸器可防止貨叉伸出時(shí)發(fā)生卡住或遇障礙物而損壞電動(dòng)機(jī)。1.2.2技術(shù)現(xiàn)狀 現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)物流管理中,產(chǎn)品和原材料采用現(xiàn)代化立體倉(cāng)庫(kù)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)是發(fā)展方向?,F(xiàn)代儲(chǔ)運(yùn)立體倉(cāng)庫(kù)通常由固定的立體貨架和自動(dòng)化堆垛機(jī)2部分構(gòu)成,由堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)化入庫(kù)出庫(kù)。而貨叉是有軌巷道堆垛機(jī)裝置中重要的存物取貨機(jī)構(gòu)。貨叉下?lián)隙龋嵌讯鈾C(jī)的一項(xiàng)非常重要的性能參數(shù),直接關(guān)系到堆垛機(jī)是否能正常工作。因結(jié)構(gòu)型式、材料及加工熱處理工藝的限制,同等狀況下,目前國(guó)內(nèi)立體堆垛機(jī)的貨叉下?lián)隙纫葒?guó)外大20%30%。改進(jìn)貨叉結(jié)構(gòu),合理選材,提高工藝手段,是減少貨叉下?lián)隙龋WC堆垛機(jī)工作性能的重要措施。世界主要工業(yè)國(guó)家都把著眼點(diǎn)放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上,更加注重實(shí)用性和安全性。在堆垛機(jī)貨叉方面,我們應(yīng)當(dāng)看到和世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),找出不足,打破傳統(tǒng)思路,推出新的外形和更高性能的堆垛機(jī)。 貨叉技術(shù)趨于穩(wěn)定,基本上采用:齒輪-齒條方式和鏈輪-鏈條方式。堆垛機(jī)伸縮貨叉應(yīng)用一種能使原動(dòng)機(jī)動(dòng)作行程增倍的雙向驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。隨著物流技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,提高了貨物進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)的效率,也相對(duì)地解放了勞動(dòng)力,減少了安全事故的發(fā)生。 貨叉技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用日漸廣泛,技術(shù)也從一開始的引進(jìn)外國(guó)技術(shù)到自行設(shè)計(jì)、自主研發(fā)。我們國(guó)內(nèi)的貨叉技術(shù)發(fā)展迅速,貨叉為我們帶來(lái)的諸多好處日益明顯,成為我們自主設(shè)計(jì)貨叉的動(dòng)力。雖然我們貨叉技術(shù)迅速發(fā)展但我們與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距也是顯而易見的,我們必須正視這些問題,再接再厲才能在貨叉技術(shù)領(lǐng)域有自己的一席之地。1.2.3 應(yīng)用情況 堆垛機(jī)貨叉主要應(yīng)用于以標(biāo)準(zhǔn)托盤存取的集裝化單元貨物和貨物體積、質(zhì)量較大的場(chǎng)合。目前堆垛機(jī)貨叉廣泛應(yīng)用于煙草行業(yè),煙草行業(yè)也是物流系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛和技術(shù)最成熟的行業(yè)。煙草行業(yè)的立體倉(cāng)庫(kù)中堆垛機(jī)在狹小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)貨物的存取,貨物的存取依靠伸縮貨叉。伸縮貨叉的應(yīng)用不但使貨物的存取方便快捷,而且出錯(cuò)率大幅降低,為煙草行業(yè)的迅速發(fā)展提供了技術(shù)保障。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1 設(shè)計(jì)題目 齒條-鏈傳動(dòng)貨叉設(shè)計(jì)2.2 目的意義 隨著現(xiàn)代物流工程的發(fā)展,立體庫(kù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。堆垛機(jī)作為立體庫(kù)的配套設(shè)備是現(xiàn)代煙草倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的重要設(shè)備之一,其主要功能是將條煙進(jìn)行予分揀后,再通過(guò)瀑布通道進(jìn)行和單,從而完成條煙按戶分揀的工作任務(wù)。全自動(dòng)條煙連續(xù)分揀機(jī)對(duì)整個(gè)分揀系統(tǒng)的可靠運(yùn)行將起到關(guān)鍵地作用。2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)任務(wù)是濟(jì)南蘭劍物流科技有限責(zé)任公司的在研項(xiàng)目,已進(jìn)行過(guò)前期的研發(fā)工作,這次設(shè)計(jì)主要根據(jù)瀑布分揀系統(tǒng)的要求,對(duì)全自動(dòng)通道分揀機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括通道分揀機(jī)供料部分,升降部分和按條分揀部分三個(gè)子任務(wù)。要求分揀準(zhǔn)確,效率高,可靠性高,并具有一定的智能化。此系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),結(jié)構(gòu)緊湊,效率高,而且目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)此種類型的定型產(chǎn)品,屬開發(fā)設(shè)計(jì)。2.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 對(duì)分揀機(jī)的工作原理有全面細(xì)致的理解,結(jié)合光、機(jī)、電等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成分揀機(jī)總體設(shè)計(jì)圖紙和機(jī)架設(shè)計(jì)圖紙,寫出設(shè)計(jì)論文。該課題具有很好的創(chuàng)新性。完成本設(shè)計(jì)應(yīng)用大學(xué)本科階段的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí),任務(wù)明確,工作量適宜,適合作為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。第三章 貨叉的總體設(shè)計(jì)方案3.1貨叉的工作原理3.1.1齒輪齒條直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理 下圖所示為1個(gè)滾動(dòng)齒輪和 2個(gè)齒條組成的直線差動(dòng)機(jī)構(gòu),如圖所示從動(dòng)齒條2在滾動(dòng)齒輪的上方,根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理,滾動(dòng)齒輪與固定齒條的節(jié)點(diǎn)為二者的速度瞬心,當(dāng)滾動(dòng)齒輪相對(duì)于固定齒條1滾動(dòng)時(shí),從動(dòng)齒條2將沿滾動(dòng)齒輪中心運(yùn)動(dòng)方向,以滾動(dòng)齒輪中心2倍的速度平行移動(dòng).這樣,就形成了從動(dòng)齒條2相對(duì)于滾動(dòng)齒輪中心速度與行程的增倍機(jī)構(gòu),為滿足堆垛機(jī)貨叉伸縮的動(dòng)作要求提供了依據(jù)。圖3.1.11.固定齒條 2. 從動(dòng)齒條 3.滾動(dòng)齒輪3.1.2貨叉直線差動(dòng)行程增倍機(jī)構(gòu)的工作原理圖2所示為設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)3層貨叉直線差動(dòng)機(jī)構(gòu),圖2a為3層貨叉中間斷面圖,圖2b為層貨叉伸展開的示意圖,圖2c為3層貨叉收縮后的結(jié)構(gòu)示意圖。固定貨叉1固定在巷道轉(zhuǎn)運(yùn)小車的自動(dòng)升降平臺(tái)上,其上安裝有固定齒條和原動(dòng)機(jī)一雙向液壓3在液壓缸2活塞桿端安裝2個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)齒輪4,滾動(dòng)齒輪4上方設(shè)置有固定在中層貨叉 上的從動(dòng)齒條,這樣,當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)齒輪4在固定齒條上滾動(dòng)時(shí),通過(guò)從動(dòng)齒條驅(qū)使中層貨叉以活塞桿雙倍的速度與行程沿滾輪中心運(yùn)動(dòng)方向平移。根據(jù)貨叉存物取貨的雙向伸縮行程要求,僅采用雙層貨叉行程增倍機(jī)構(gòu)是不夠的,還必須實(shí)現(xiàn)第3層貨叉的行程增倍直線差動(dòng)。為此,在中間貨叉端設(shè)置有2個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪,這2個(gè)鏈輪相當(dāng)于滑輪組的2個(gè)動(dòng)滑輪 如圖2c所示,與左端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的右端,與右端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的左端。與齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)的速度、行程增倍機(jī)構(gòu)原理相同,當(dāng)中間貨叉5水平移動(dòng)時(shí),通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng),上叉就以中間貨叉2倍的速度與行程沿滾輪中心移動(dòng)方向水平移動(dòng)。這樣,當(dāng)雙向液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞桿且滾動(dòng)齒輪4水平行走1/6固定貨叉長(zhǎng)度的行程時(shí),中間貨叉5相對(duì)固定貨叉1水平移動(dòng)1/3的固定貨叉長(zhǎng)度行程; 而上叉8相對(duì)中間貨叉5水平移動(dòng)了2/3的固定貨叉長(zhǎng)度行程;相對(duì)固定貨叉1水平移動(dòng)了1個(gè)固定貨叉長(zhǎng)度行程,最終滿足了貨叉伸縮行程的動(dòng)作要求。同時(shí),為了最大限度地縮小貨叉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸,雙向液壓缸的液壓泵站設(shè)置在巷道轉(zhuǎn)運(yùn)小車上。 3層貨叉直線差動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):在上叉的全部行程中,中間貨叉5相對(duì)下叉1行走1/3行程;上叉8相對(duì)中間貨叉5行走2/3行程,上叉與中間貨叉之間、中間貨叉與下叉之間均有合適的導(dǎo)向接觸面長(zhǎng)度,保證3層貨叉伸出時(shí)的相對(duì)剛度要求。同時(shí),3層貨叉相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),采用了滾輪與滾道的純滾動(dòng)摩擦,最大限度地減小了工作摩擦阻力。加上滾道鑲條和滾輪偏心軸的調(diào)整手段,可最大限度減小3層貨叉間運(yùn)動(dòng)間隙。這些都間接保障了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)靈活性。 最重要的是,3層貨叉采用了齒輪齒條組成的直線差動(dòng)行程增倍機(jī)構(gòu),能使雙向驅(qū)動(dòng)液壓缸用固定貨叉自身長(zhǎng)度的1/3行程,滿足上層貨叉雙向伸縮固定貨叉自身長(zhǎng)度的工作要求。圖3.1.2 3層直線差動(dòng)貨叉結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖1.固定叉 2.鏈輪 3.雙向液壓缸 4.滾動(dòng)齒輪 5.中間貨叉6.中間叉滾輪 7鏈條 8.上叉 9.上叉滾輪3.2電動(dòng)機(jī)功率輸出到齒輪軸的傳動(dòng)方案電機(jī)到齒輪軸的傳動(dòng)采用同步帶傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn):同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。同步帶通常是以鋼絲繩或玻璃纖維繩等為抗拉層、氯丁橡膠或聚氨酯橡膠為基體、工作面上帶齒的環(huán)狀帶。工作時(shí),帶的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進(jìn)行嚙合傳動(dòng)。由于抗拉層承載后變形小,能保持同步帶的周節(jié)不變,故帶與帶輪間沒有相對(duì)滑動(dòng),從而保證了同步傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)時(shí)的線速度可達(dá)到50米/秒(有時(shí)允許達(dá)100米/秒),傳動(dòng)功率可達(dá)300KW,傳動(dòng)比可達(dá)10(有時(shí)允許達(dá)20),傳動(dòng)效率可達(dá)0.98。 同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是:1.無(wú)滑動(dòng),能保證固定的傳動(dòng)比;2.預(yù)緊力較小,軸和軸承上所承受的載荷?。?.帶的厚度小,帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量小,故允許線速度較高;4.帶的柔性好,故所用帶輪的直徑可以較小。其主要缺點(diǎn)是安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格,且價(jià)格較高。圖3.1.1 同步帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng)主要用于要求傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確的中小功率的傳動(dòng)中。本次設(shè)計(jì)中,由于提升貨物時(shí)需要定位精確,而傳動(dòng)的功率較小,故選用同步帶傳動(dòng)。同步帶最基本的參數(shù)是節(jié)距P(帶上相鄰兩個(gè)齒中心軸線間沿節(jié)線度量的距離)。由于抗拉層在工作時(shí)長(zhǎng)度不變,所以就以中心線位置定為帶的節(jié)線,并以節(jié)線周長(zhǎng)作為帶的公稱長(zhǎng)度。國(guó)產(chǎn)的同步帶的帶號(hào)有:MXL最輕型;XXL超輕型;XL特輕型;L輕型;H重型;XH特重型;XXH超重型。同步帶的標(biāo)記為:帶長(zhǎng)代號(hào) 帶型 帶寬帶號(hào)。3.3 中叉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方案原動(dòng)機(jī)-電動(dòng)機(jī)及下叉安裝在巷道轉(zhuǎn)運(yùn)小車的自動(dòng)升降平臺(tái)上,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng),齒條安裝在中叉上,從而帶動(dòng)中叉運(yùn)動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn):a.傳動(dòng)效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中,以齒輪傳動(dòng)的效率最高。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要,因?yàn)榧词剐手惶岣?%,也有很大的經(jīng)濟(jì)意義b.結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下,齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。c.工作可靠,壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng),工作十分可靠,壽命可達(dá)一、二十年,這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)械尤為重要。d.傳動(dòng)比穩(wěn)定 與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比,齒輪傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象,因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比。.但齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高,價(jià)格較貴,且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。3.4上叉運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方案 在中間貨叉端設(shè)置有2個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪,這2個(gè)鏈輪相當(dāng)于滑輪組的2個(gè)動(dòng)滑輪,與左端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的右端,與右端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的左端。齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)的速度、行程增倍機(jī)構(gòu)原理相同 當(dāng)中間貨叉水平移動(dòng)時(shí),通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng),上叉就以中間貨叉2倍的速度與行程沿滾輪中心移動(dòng)方向水平移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)三層貨叉的伸縮倍增運(yùn)動(dòng)。鏈傳動(dòng)的特點(diǎn):鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比,鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象,因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比,傳動(dòng)效率較高;又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊,所以作用于軸上的徑向壓力比較小;在同樣使用的條件下,鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊。同時(shí)鏈傳動(dòng)能在高溫及速度低的情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比,鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度較低,成本低廉;在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)(中心距最大可達(dá)10米)時(shí),其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便的多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)時(shí):在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng);運(yùn)動(dòng)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比;磨損后易發(fā)生跳齒;工作時(shí)有噪聲;不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。鏈傳動(dòng)的功率一般在100KW以下,鏈速一般不超過(guò)15米/秒,傳動(dòng)鏈有短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等類型。第四章 電機(jī)的選擇與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1電機(jī)的選擇已知:上層貨叉的速度V=0.1m/s,存取貨物重量G=100kg,貨叉長(zhǎng)500mm,伸出550mm.電機(jī)功率計(jì)算: 由貨叉常用場(chǎng)合選摩擦系數(shù)f為:0.1 故電機(jī)的計(jì)算功率 P= F * V (4-1-1) = f * G * V = 0.110000.1W = 10W由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得:滾動(dòng)軸承選深溝球軸承其傳動(dòng)效率:0.99;電機(jī)減速器的效率:0.96;齒輪齒條傳動(dòng)的效率:0.97;滾子鏈傳動(dòng)的效率:0.96;摩擦輪傳動(dòng)的效率:0.85;余量系數(shù)為1.3電動(dòng)機(jī)的選用功率:Pe = (4-1-2) = =17.3W綜合各種因素電機(jī)選用參數(shù)如下:型號(hào):YYCJ90-40 極數(shù):4 功率:40W 電壓:220V 頻率:50Hz 電流:0.35A 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩:215mN.m 額定轉(zhuǎn)矩:294 mN.m 額定轉(zhuǎn)速:1300r/min4.2同步帶的設(shè)計(jì)算1.設(shè)計(jì)功率:PdKAP = 1.240W = 48W (4-2-1)根據(jù)Pd和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速n1,由 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1317,確定帶型為L(zhǎng)型,Pb=9.525。2.小帶輪齒數(shù)z1根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13168,小帶輪齒數(shù)z1zmin=12,根據(jù)表13160選定小帶輪齒數(shù)z1133. 小帶輪直徑d1 d1 = (4-2-2) = =39.4mm4. 帶速 V= = =0.05m/s (4-2-3)5. 傳動(dòng)比 i=1106. 大帶輪直徑d2 = i*d1=39.4mm (4-2-4)7. 大帶輪齒數(shù) z2=iz1=1*13=138. 初定中心距 0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2) (4-2-5)55.2 a0 157.7根據(jù)行走輪直徑和電機(jī)位置,a0選為101mm.9. 初定帶的節(jié)線長(zhǎng)度Lop及齒數(shù)zbLop = 2a0 + (4-2-6)=2*101+3.14*39.4*2/2 =325.8mm查表13-1-52,選取LOP=330.2mm10. 實(shí)際中心距a = a0+=101+2.2=103.2mm (4-2-7)a確定為105mm11. 小帶輪嚙合齒數(shù) Zm= ent () = ent (6.5) (4-2-8)12. 基準(zhǔn)額定功率p0 由表13-1-72 選定帶的額定功率為 0.1kw13. 帶寬 bs bs0 (4-2-9) =25.4* =13.46mm查表13-1-51選定帶寬為19.1mm14. 作用在軸上的力 Fr = (4-2-10) =0.048*103/0.05 =0.96*103N4.3中叉齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算初選減速器減速比為50,則電機(jī)帶減速器后的額定轉(zhuǎn)速為26r/min.1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)a. 選直齒圓柱齒輪;b. 貨叉為一般工作機(jī)械,速度不高,故選用7級(jí)精度(GB/0095-88);c. 材料選擇。選擇齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,齒條材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS;d. 初選齒輪齒數(shù)為Z=20。2. 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 設(shè)計(jì)公式為dt2.32 (4-3-1)a. 確定公式內(nèi)各參數(shù)的值。(1).試選載荷系數(shù)Kt=1.2(2).計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T= (4-3-2)=1.47*N.mm(3).選齒寬系數(shù)=0.45(4).查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8 (5).按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限,齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限(6)取齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)kH=0.90, 齒條接觸疲勞壽命系數(shù)kH=0.95(7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1,安全系數(shù)S=1,由公式=求得:齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力=540MPa,齒條的接觸疲勞許用應(yīng)力=522.5Mpa。b. 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算(1) 計(jì)算齒輪的分度圓直徑dt2.32 (4-3-3) =2.32 =36.5mm(2).計(jì)算圓周速度v= (4-3-4) = =0.05m/s(3).齒寬b=*dt=0.45*36.5=16.425mm (4-3-5)(4).計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) mt=36.5/20=1.825mm (4-3-6) 齒高 h=2.25mt=2.25*1.825=4.11mm (4-3-7) =16.425/4.11=3.996(5).計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.05m/s,7級(jí)精度,由圖可查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.002 直齒輪,KH=KF=1由表查得使用系數(shù)KA=1.25由表查得7級(jí)精度,齒輪懸臂布置時(shí),KH=1.189由=3.996,KH=1.189,查得KF=1.14;故載荷系數(shù) K=KAKvKHKH=1.002*1*1.25*1*1.189=1.489 (4-3-8)(6).按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由公式得: d=dt=36.5=39.222mm (4-3-9)(7).計(jì)算模數(shù)m m=d/z=39.222/20=1.96mm (4-3-10)3.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m (4-3-11)a. 確定公式內(nèi)各參數(shù)的值(1).查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(2).查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.83;齒條的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=0.88;(3).計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由公式得: 齒輪的許用應(yīng)力=296.43Mpa (4-3-12) 齒條的許用應(yīng)力=238.86Mpa (4-3-13)(4).計(jì)算載荷系數(shù)K K=KAKvKFKF=1.002*1.25*1*1.14=1.428 (4-3-14) (5).查取齒形系數(shù)查得齒輪的齒形系數(shù)YFa=2.80 (6).查取應(yīng)力校正系數(shù)查得YSa=1.55(7).計(jì)算 =0.01464 (4-3-15)b. 設(shè)計(jì)計(jì)算m (4-3-16) =1.51mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.51并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=39.222mm,算出齒輪齒數(shù)z=d/m=39.222/2 =20這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng),既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度,又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊,避免浪費(fèi)。4.幾何尺寸的計(jì)算a.計(jì)算分度圓直徑 d=mz=2*20=40mm (4-3-17)b計(jì)算齒輪齒條寬度 b=*d=0.45*40=18mm, (4-3-18)取齒輪寬度B=17mm,齒條寬度為B=16mm.c.計(jì)算齒頂圓直徑 da=d+2ha*m=40+2*2=44mm (4-3-19)d.計(jì)算齒根圓直徑 df=d-2(ha+c)m=40-2*1.25*2=35mm (4-3-20)e.計(jì)算齒輪齒條的節(jié)距 P=m=2 (4-3-21)f.計(jì)算齒頂高h(yuǎn)a=m=1*2=2 (4-3-22)g.計(jì)算齒根高 hf=(+)m=(1+0.25)*2=2.5 (4-3-22)4.4上叉鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算已知上叉運(yùn)動(dòng)速度為v=0.1m/s,即鏈輪的線速度為v=0.1m/s,傳遞的功率P=40W1.選擇鏈輪齒數(shù)z=172.計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率PcaPca= (4-4-1) 查表得KA=1.0,Kz=1.23,Kp=1.0 Pca=1.23*40=49.2W (4-4-2)3. 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距P 由平均鏈速公式v= (4-4-3)可確定n=44r/min,P=8mm4. 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)左端鏈輪中心距左端的距離為37.3mm,右端上叉鏈條固定處距右端的距離58.8mm,右端下叉鏈條固定處距右端的距離為63.8mm.而鏈條繞鏈輪半個(gè)圓周,由公式d=43mm.由這些數(shù)據(jù)可計(jì)算鏈條長(zhǎng)度:L=*43/2+2*500-2*37.3-63.8-58.8=870.3mm. 由鏈節(jié)距P=8mm,可計(jì)算鏈節(jié)數(shù): Lp=870.3/8=108.79節(jié),鏈條節(jié)數(shù)圓整為110節(jié)。右端鏈輪中心距右端的距離為37.3mm,左端上叉鏈條固定處距左端的距離58.8mm,左端下叉鏈條固定處距左端的距離為63.8mm.而鏈條繞鏈輪半個(gè)圓周,由公式d=43mm. (4-4-4)由這些數(shù)據(jù)可計(jì)算鏈條長(zhǎng)度:L=*43/2+2*500-2*37.3-63.8-58.8=870.3mm. 由鏈節(jié)距P=8mm,可計(jì)算鏈節(jié)數(shù): Lp=870.3/8=108.79節(jié), (4-4-5)鏈條節(jié)數(shù)圓整為110節(jié)。5. 計(jì)算壓軸力Fp有效圓周力Fe=1000=1000=400N (4-4-6)鏈輪水平布置時(shí)的壓軸系數(shù)KFp=1.15,則壓軸力Fp=KFp*Fe=1.15*400=460N (4-4-7)6. 鏈輪參數(shù)計(jì)算a.分度圓直徑: d=43.5mm, (4-4-8)b.齒頂圓直徑:damin=d+P(1-1.6/z)-d1 (4-4-9) 其中d1=5mm, =43+8(1-1.6/17)-5 =45.2mm Damax=d+1.25P-d1 (4-4-10) =43+1.25*8-5 =48mm 取齒頂圓直徑da=48mmc. 齒根圓直徑:df=d-d1=43-5=38mm (4-4-11)第五章 傳動(dòng)軸及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1最小直徑 D A0= 110 =12.7mm (5-1-1)A0的值取自機(jī)械設(shè)計(jì)表153,因?yàn)檩S上有兩個(gè)鍵槽,故將軸的最小直徑提高至原來(lái)的1.15倍。圓整后 dmin =15mm.5.1.2軸上各零件的布置方案主動(dòng)輪軸上安裝著齒輪,同步帶輪,以及一對(duì)深溝球軸承6202。根據(jù)后面的應(yīng)力計(jì)算分析可知軸的材料選為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)最小軸徑,以及軸承的內(nèi)徑、帶輪的內(nèi)徑確定軸上各段的徑向尺寸,根據(jù)貨叉高度確定軸的總長(zhǎng)度。各段長(zhǎng)度由安裝在軸上的零件尺寸確定。軸上的零件要有兩個(gè)方向的定位,一個(gè)是軸向定位,一個(gè)是周向定位。帶輪的軸向定位采用鍵聯(lián)結(jié),軸向定位由軸肩和套筒完成。軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的,軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中,軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度,應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。為此,軸肩處應(yīng)采用較大的過(guò)渡圓角半徑來(lái)降低應(yīng)力集中。但對(duì)定位軸肩,還必須保證零件得到可靠的定位。為此我采用如下圖所示的定位方案:5.1.3 軸的校核 圖5.1.1 軸已知:帶輪壓軸力Fr=960N,齒輪直徑d=40mm,傳遞的轉(zhuǎn)矩Me=T=1.47*N.mm,則齒輪的徑向力,F(xiàn)r=2=267.5N (5-1-2)1.求支反力 根據(jù)力和力矩的平衡可求的A、D兩點(diǎn)的支反力, FA=607.5N,FD=620N2.計(jì)算彎矩 AB段:Mmax=607.5*16=9720N.mm BC段:Mmax=340*44+4280=19240N.mmMmin=-20N.mm3.計(jì)算扭矩AB段:T=0BC段:T=Me=1.47*N.mmCD段:T=Me=1.47*N.mm4.作圖如下:A0B,16,齒輪Fr=267.5N,M=9720N。mmC,44,帶輪Fr=960NM=19240N.mmD75M=-20N.mm圖5.1.2由上圖,和計(jì)算的數(shù)據(jù)可知,C點(diǎn)所在的截面為危險(xiǎn)截面。應(yīng)用第三強(qiáng)度理論來(lái)校核。5.應(yīng)用第三強(qiáng)度理論校核有公式,其中=0.3;W=0.1=337.5(d=15mm) = =58.5Mpa, (5-1-3)由表查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力58.5MPa60Mpa,故上述軸的設(shè)計(jì)合理。5.2 鏈輪軸的校核5.2.1最小直徑 D A0= 110 =10.65mm (5-1-4)A0的值取自機(jī)械設(shè)計(jì)表153,綜合各種因素取D=12mm5.2.2軸上零件的布置方案鏈輪軸上裝有鏈輪、軸承6201、彈性擋圈。鏈輪的軸向固定通過(guò)定位軸肩來(lái)實(shí)現(xiàn),由于該鏈輪為張緊輪不需要周向定位不用加鍵,彈性擋圈的固定需要擋圈槽來(lái)實(shí)現(xiàn)。軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的,軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中,軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度,應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。其布置方案如下圖所示:圖5.2.1 鏈輪軸5.2.3軸的校核已知:鏈輪的壓軸力Fp=460N,鏈輪的轉(zhuǎn)矩T=95.5*, (5-2-1)則T=95.5*=8.68*N.mm=Me1.求支反力:FA=460N2.計(jì)算彎矩AB段:Mmax=9200N.mm,BC段:M=9200N.mm3.計(jì)算扭矩AB段:T=0,BC段:T=Me=8.68*N.mm4.做彎矩圖與扭矩圖如下:5. 5.應(yīng)用第三強(qiáng)度理論校核有公式,其中=0.3;W=0.1=172.8(d=12mm) = = 55.3MPa (5-2-2)由表查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力58.5MPa60Mpa,故上述軸的設(shè)計(jì)合理。C,36B,20M=9200NT=8680N.mmA,0圖5.2.2 彎矩和扭矩圖5.3軸承的校核5.3.1 齒輪軸軸承的校核1.計(jì)算軸向力和徑向力齒輪的徑向力:Fr1=2*tan=2*tan (5-3-1) =267.5N帶輪的壓軸力Fr2=960N軸承承受的徑向力:Fr= Fr1+ Fr2 (5-3-2) =267.5+960 =1227.5N齒輪的圓周力:Ft=2=2=735N, (5-3-3)即軸承的軸向載荷Fa=735N2.計(jì)算比值=735/1227.5=0.60,深溝球軸承的判斷系數(shù)e最大為0.44, aA載荷NNDE =1227.5Ne,X=0.56,選擇的軸承為深溝球軸承6202,則其額定靜載荷Co=3.72kN=735/3720=0.198,則取Y=1.253.初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P,根據(jù)公式:P=fp(XFr+Yfa) (5-3-4)查表取fp=1.2,則P=1.2(0.56*1227.5+1.25*735)= 1927.38N
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