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1、移動可伸縮帶式輸送機設(shè)計摘 要 本文主要參考了一些普通帶式輸送機的設(shè)計方法，并研究了一些常見的輕型輸送機所具備的特點，設(shè)計一個集三種功能：伸縮、移動、變幅為一體的創(chuàng)新型多功能帶式輸送機的設(shè)計方案，該方案著重于伸縮機構(gòu)部分的分析以及討論。 本文中對海內(nèi)外運輸機的近年發(fā)展狀況、今后發(fā)展趨向、以及設(shè)計目的、設(shè)計方向和意義進行了概述，核心內(nèi)容對伸縮輸送機普遍應(yīng)用的伸縮形式和傳動形式進行了分析。本文的設(shè)計方案是以QD80帶式運輸機的設(shè)計方案為基礎(chǔ)，并合理的在QD80輸送機中選擇一部分可用零部件，其中最核心的伸縮方案為自主設(shè)計，設(shè)計中的伸縮機構(gòu)是采用螺母螺桿之間的傳動以達成輸送機可伸縮的設(shè)計要求，并通過相

2、關(guān)計算得出了伸縮機構(gòu)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，針對帶式輸送機在多種環(huán)境下的輸送狀態(tài)都進行了相應(yīng)的模型簡化，以及進行相應(yīng)情況的受力分析，通過計算得出的結(jié)果應(yīng)該確保在某些極限運輸狀態(tài)下的整體機構(gòu)的可靠性與安全性。其中的傳動機構(gòu)部分是由電機帶動減速齒輪，經(jīng)減速后傳動到螺母螺桿機構(gòu)來組成的。文中對伸縮機構(gòu)詳細設(shè)計的同時，在可移動、可變幅功能上也進行了設(shè)計，以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的計算，其中所涉及的部分零部件可由采購以及廠家定制等方法獲得，同時也對帶式送輸機的多功能、多用途創(chuàng)新展開了設(shè)想。關(guān)鍵詞 帶式輸送機；伸縮；移動；變幅全套圖紙加扣 3346389411或3012250582-VII-Design of Telescopi

3、c Mobile Belt ConveyorAbstract This article refers to the general design of the belt conveyor, and analysis of some of the common characteristics of light conveyor,the design of an innovative multi - functional belt conveyor with three functions: telescopic, mobile and variable amplitude is designed

4、. The scheme focuses on the analysis and discussion of the telescopic mechanism. In this paper, the development situation, future development trend, design purpose, design direction and significance of the domestic and foreign transport aircraft are summarized. The core content analyzes the telescop

5、ic form and the transmission form of the telescopic conveyor. The design of this paper is based on the design of the QD80 Belt Conveyor, and it is reasonable to select a part of the available parts in the QD80 Conveyor. The most important telescopic scheme is to design the telescopic mechanism. The

6、telescopic mechanism is the screw between the application screw In order to achieve the scalable design requirements of the conveyor, through the relevant calculation of the corresponding data of the telescopic mechanism for the belt conveyor in a variety of environments are carried out under the co

7、rresponding model of the simplified model, and the corresponding circumstances of the force Analysis, through the calculation of the results should ensure that in some extreme transport state of the overall body of the reliability and security. One part of the transmission mechanism is driven by the

8、 motor reduction gear, after deceleration and transmission to the nut screw mechanism to form. In this paper, the design of the telescopic mechanism is designed in the same way as the movable and variable amplitude function, and the calculation of the corresponding data. Some of the parts involved c

9、an be obtained by purchasing and factory customization. The multi-purpose, multi-purpose innovation of the transport machine was envisaged.Keywords Belt-conveyor,telescopic,mobile,change-angle目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 國內(nèi)外帶式輸送機的發(fā)展狀況11.2 帶式輸送機發(fā)展趨勢11.3 設(shè)計帶式輸送機的目的和意義2第2章 總體方案確定32.1 設(shè)計方向32.2 方案選擇32.2.1

10、子母機架式（抽屜式）32.2.2 折疊式42.2.3 大型輸送機式42.2.4 云梯式52.3 伸縮傳動系統(tǒng)選擇52.4 章節(jié)小結(jié)5第3章 輸送機設(shè)計計算63.1 原始數(shù)據(jù)及工作條件63.1.1 物料名稱和輸送能力63.1.2 成件物品單位重量63.1.3 輸送機布置形式及主要尺寸63.1.4 給料點，卸料點的數(shù)目和位置73.1.5 工作環(huán)境73.1.6 輸送物品的特殊要求73.2 輸送帶速度原則73.3 輸送帶帶寬計算73.4 輸送能力計算73.5 相關(guān)數(shù)據(jù)計算83.5.1 傳動滾筒功率計算83.5.2 電動機功率計算93.5.3 最大張力計算93.5.4 輸送帶層數(shù)計算93.6 輸送帶的選

11、擇103.7 驅(qū)動裝置選用103.8 托輥的選用113.9 改向滾筒的選用113.10 章節(jié)小結(jié)12第4章 伸縮機構(gòu)設(shè)計134.1 機構(gòu)的設(shè)想134.2 螺母螺桿機構(gòu)134.3 選用材料134.4 相關(guān)數(shù)據(jù)計算144.4.1 原始數(shù)據(jù)144.4.2 耐磨性144.4.3 驗算自鎖154.4.4 螺桿強度154.4.5 螺桿穩(wěn)定性164.4.6 螺桿的剛度174.4.7 螺桿的橫向振動184.4.8 動力計算184.4.9 螺母螺桿裝置布置194.4.10 聯(lián)結(jié)螺母和伸長架的螺栓選擇194.5 螺桿減速裝置194.6 選用電動機型號204.7 減速齒輪設(shè)計204.7.1 原始數(shù)據(jù)204.7.2

12、選擇材料，確定試驗齒輪的疲勞極限應(yīng)力204.7.3 接觸強度初步確定中心距，并初選主要參數(shù)204.7.4 校核齒面接觸疲勞強度214.7.5 校核齒輪彎曲疲勞強度234.7.6 齒輪主要參數(shù)244.8 聯(lián)動部件254.9 小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計254.9.1 初步估算軸徑254.9.2 小齒輪外型與制造形式264.10 選用聯(lián)軸器264.11 小齒輪用滾動軸承274.11.1 原始數(shù)據(jù)274.11.2 軸承選用與壽命計算284.12 小齒輪強度校核284.13 螺桿軸承選用304.13.1 已知數(shù)據(jù)304.13.2 壽命計算304.14 軸承座324.15 傳動鍵設(shè)計324.16 重新校核螺桿強度32

13、4.17 章節(jié)小結(jié)33第5章 輸送機機架設(shè)計345.1 機架的要求345.2 機架的材料選擇355.3 機架形式與零件布置355.3.1 輸送機橫截面布置設(shè)計355.3.2 輸送機側(cè)面布置設(shè)計365.4 機架質(zhì)量估算365.5 輸送機整體重量估算375.6 輸送機支撐架形式375.7 固定鉸支座和液壓缸受力分析和安裝位置設(shè)計375.8 伸長架穩(wěn)定性計算385.9 定制液壓缸395.10 工業(yè)腳輪、伸長架用滑輪及其他產(chǎn)品395.11 章節(jié)小結(jié)40結(jié)論41致謝42參考文獻43附錄A45附錄B51第1章 緒論1.1 國內(nèi)外帶式輸送機的發(fā)展狀況 國外近年來運輸機發(fā)展迅速，部分原因是多樣化的功能與其逐步

14、擴張，主要表現(xiàn)為帶式輸送機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，具體應(yīng)用有高傾角式輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機等多種多功能型輸送機的誕生。另一方面原因則是因為帶式輸送機自身的發(fā)展十分迅速，同時帶式輸送機的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備近年來得到了很快速的發(fā)展，其中距離長、運量大、帶速高等要素已經(jīng)成為了眾多帶式輸送機現(xiàn)今的主要發(fā)展方向，其中是以帶式輸送機的運輸動態(tài)分析以及監(jiān)控為主要核心，使得帶式輸送機的安全性、可靠性以及運行性能得到了提高。同時，國產(chǎn)帶式輸送機在功能性上種類很多，在其他方面也有了很大的進步和創(chuàng)新1。但是針對生產(chǎn)技術(shù)方面國內(nèi)和國外的差距還是比較明顯的，差距主要體現(xiàn)于技術(shù)和產(chǎn)品的相結(jié)合，國

15、外在這方面發(fā)展比較迅速，技術(shù)系統(tǒng)比較完善。1.2 帶式輸送機發(fā)展趨勢 近些年來，國內(nèi)隨著對能源持續(xù)增長的需求，使得資源開采的速度逐漸加快。而且傳統(tǒng)帶式運輸機大范圍應(yīng)用于開采資源，在其中扮演著很重要的角色。現(xiàn)今得到迅猛發(fā)展的生產(chǎn)技術(shù)和條件，以及逐漸得到完善的各項技術(shù)和不斷成熟的輸送帶接頭技術(shù)，使得帶式運輸機方面的一系列技術(shù)步入了一個嶄新的發(fā)展階段。帶式輸送機在礦山運輸?shù)氖褂弥幸呀?jīng)慢慢的代替了傳統(tǒng)的汽車運輸，它運輸物料的種類多、在運輸路線方面有很強的適應(yīng)性，裝載物料方面并且可靠，而且使用消耗低，這些特點都讓帶式輸送機的使用得到了很大范圍的發(fā)展2。參考近年來中國市場發(fā)展的趨勢來看，煤炭行業(yè)以及相對應(yīng)

16、的開采量的增大、碼頭和港口的貨物運輸?shù)男枨蟆㈦娏π袠I(yè)的發(fā)展以及糧食行業(yè)的持續(xù)發(fā)展擴大，這些都會極大的擴張對帶式輸送機市場的發(fā)展與需求?？v觀國內(nèi)外市場，由于國產(chǎn)輸送機的性價比很高，所以競爭力很強，綜合國內(nèi)外的發(fā)展趨勢來看，對國內(nèi)所產(chǎn)的帶式輸送機的需求量都很大。同時由于國內(nèi)外的需求趨勢，距離長、功率大、運量大已經(jīng)成為了主要的發(fā)展方向3，所以，對于使用性能、機器的質(zhì)量和安全性這些必要方面都會有很高的技術(shù)要求。 但是國內(nèi)現(xiàn)今的真實情況是低端產(chǎn)品占據(jù)了絕大多數(shù)的市場，由于日益提高的生產(chǎn)水平和技術(shù)，國內(nèi)帶式輸送機的發(fā)展趨勢也在朝著功能多樣化方向、使用自動化方向、運輸能力大型化方向以及能源低耗綠色化方向逐漸

17、改變和靠攏4。第一，多樣化。應(yīng)該擴展運輸物料的種類以及更多的運輸環(huán)境，比如運輸易爆、高溫以及粘性、易結(jié)團等特殊物料，以及實現(xiàn)在各種惡劣環(huán)境中的運輸：高溫、低溫、放射性、腐蝕性以及易燃性等環(huán)境。第二，自動化。將自動化控制應(yīng)用于帶式輸送機中，使得操作更簡單方便，并對傳統(tǒng)輸送機的結(jié)構(gòu)構(gòu)造進行改進，使其能夠適應(yīng)自動化的需求。第三，大型化。帶式輸送機的大型化表現(xiàn)在很多方面，不單單是輸送機的體積更大，輸送距離的增長，輸送機可變幅傾角的增大以及輸送能力的加強都是大型化的一部分?，F(xiàn)今的技術(shù)水平已經(jīng)能夠達到400公里以上的水力輸送，并且已經(jīng)接近15公里的單機長度，以及“帶式輸送道”的出現(xiàn)更是讓遠距離輸送得到了極

18、大的發(fā)展，但是多種“大型化”的功能之間的相結(jié)合還是國內(nèi)外正在發(fā)展的方向，主要問題在于能夠滿足多功能大型化相結(jié)合的輸送機結(jié)構(gòu)的設(shè)計。第四，綠色化。帶式輸送機在運輸過程中會產(chǎn)生噪音、粉塵和廢氣等廢料，而減低這些廢料的排放尤為重要，在減排的同時低耗也是綠色化發(fā)展的重要部分，節(jié)能減排在今后的發(fā)展趨勢中也是必不可少的5。1.3 設(shè)計帶式輸送機的目的和意義 噪聲低、壽命長、效率高、密封好、占地小、運行穩(wěn)定以及可靠性高等都是帶式輸送機的特點，而且?guī)捷斔蜋C能夠在多粉塵，泥濘潮濕等惡劣環(huán)境中正常工作，這也讓它在各種行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用6。同時近年來國際網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，使得帶式輸送機在初期設(shè)計，功能開發(fā)以及生

19、產(chǎn)制造和多線路銷售得到了快速的發(fā)展，這也大大的提高了帶式輸送機的在市場中的競爭力。 帶式輸送機如今在礦山開采的物料運輸中起著越來越重要的作用，并且應(yīng)用也更加廣泛。本課題為更清晰的了解研究帶式輸送機的機構(gòu)組成和工作原理，選擇以可移動，可變幅以及可伸縮為主要功能進行設(shè)計。本課題研究主要要克服的難題在于可伸縮功能的實現(xiàn)與多功能之間的結(jié)合和完美協(xié)調(diào)，使得運輸機在工作中可實現(xiàn)傾角變幅、機架伸縮以及移動的多種運輸環(huán)境的不同需求?，F(xiàn)今帶式輸送機正在逐步的向自動化、智能化以及操作更加人性化的發(fā)展方向靠攏，這也主要是本選題的擴展研究方向以及研究意義。第2章 總體方案確定2.1 設(shè)計方向 傳統(tǒng)的輕型帶式輸送機多數(shù)

20、為固定式，可移動式輸送機也只能在固定方向上移動，使得運輸條件很固定，不適用于多數(shù)運輸條件。并且傳統(tǒng)輸送機的輸送距離都是固定的，局限性很大，所以根據(jù)現(xiàn)今帶式輸送機的發(fā)展趨勢，本設(shè)計要讓伸縮、傾斜、移動這幾個功能并存于一臺帶式輸送機中，實現(xiàn)多環(huán)境多條件下的物料運輸。2.2 方案選擇經(jīng)查閱參考資料之后，發(fā)現(xiàn)可移動于可傾斜著兩個功能比較容易實現(xiàn)，但是可伸縮這個功能則比較難以實現(xiàn)。輸送機機架內(nèi)部應(yīng)該存在一定自由空間使得皮帶可以折疊并且隱藏在機架內(nèi)，在伸長架伸出時使用，同時還要讓折疊部分在正常運輸過程中可以運轉(zhuǎn)，不會影響輸送機的正常使用7。通過在輸送機的底部安裝導(dǎo)輪和滾輪的方式來實現(xiàn)移動的要求，在輸送架底

21、部安裝變幅式液壓缸讓傾斜功能得到實現(xiàn)。而用來實現(xiàn)可伸縮功能的方法則有很多參考方案8。2.2.1 子母機架式（抽屜式） 輸送機的整體框架分為兩部分來設(shè)計，其中的一部分為主體設(shè)計，另一重要部分則是輸送機機架的可伸縮的部分。在原有運輸距離不足時，伸縮部分伸出以加長運輸距離，使得運輸機具有可伸縮的功能。如下圖所示圖2-1 子母架式輸送機2.2.2 折疊式 機架主體機架的設(shè)計方式參考于衛(wèi)星所用的折疊太陽能帆板，主體機架采用折疊式，并且上下對稱，滿足折疊要求，當需要伸長時，將折疊部分打開，則使運輸物料的距離得到伸長，達到了預(yù)想的伸縮效果。如下圖所示： 圖2-2 折疊式輸送機2.2.3 大型輸送機式 該類型

22、的輸送機設(shè)計區(qū)別于傳統(tǒng)式輸送機，需要有特定的運輸軌道和軌道接頭，通常只運用在大型運輸機中。如下圖所示： 圖2-3 大型輸送機2.2.4 云梯式 這種類型的伸縮結(jié)構(gòu)與消防車所用的云梯的結(jié)構(gòu)相似，并且廣泛運用于消防車中，因為其伸縮距離很長，從數(shù)十米到百米不等。如下圖所示：圖2-4 云梯式輸送機 這幾種主流方案相對比，總結(jié)出抽屜式伸縮結(jié)構(gòu)最簡單，最容易實現(xiàn)，而且具有很強的操作性，同時要比其他方案更好的結(jié)合移動、傾斜、伸縮的功能。所以綜合考慮將子母式作為本設(shè)計的伸縮機構(gòu)的設(shè)計方案。2.3 伸縮傳動系統(tǒng)選擇 子母架是母架內(nèi)嵌套子架構(gòu)成，需要子架時從母架伸出。本設(shè)計考慮的傳動方法有三種：手動和液壓傳動、機

23、械傳動：有蝸輪蝸桿式和螺母螺桿式，蝸輪和螺母隨蝸桿或螺桿移動，固定連接于子架上。本設(shè)計中選擇使用機械傳動。蝸輪蝸桿伴隨著子架的伸出，蝸輪蝸桿會由于中心偏移導(dǎo)致無法完全咬合，這是它的不足之處。反觀螺母螺桿，它可以傳遞力，也沒有蝸輪蝸桿的弊端，所以選用螺母螺桿機構(gòu)作為本設(shè)計的可伸縮部分的傳動系統(tǒng)。2.4 章節(jié)小結(jié) 本章主要介紹了通過多方面對比，以及優(yōu)缺點的衡量，確定輸送帶伸縮機構(gòu)的類型，以及選擇伸縮傳動系統(tǒng)的選擇，使得總體設(shè)計合理可靠，以及避免由于方案選擇問題影響后面設(shè)計的進行，選擇出最合適合理的方案，才能使輸送帶整體機構(gòu)的設(shè)計能夠順利進行。-66-第3章 輸送機設(shè)計計算3.1 原始數(shù)據(jù)及工作條件

24、3.1.1 物料名稱和輸送能力 本文所設(shè)計的帶式輸送機無法應(yīng)用于零散累貨物的運輸，主要運輸對象為包裝物以及包裝箱體等外形規(guī)則貨物。其中食品類包裝物的輸送效果最佳，例如袋裝面粉以及大米等食品包裝物。本文所設(shè)計帶式輸送機的額定輸送量預(yù)定為1000件/h。3.1.2 成件物品單位重量本文設(shè)計的帶式輸送機所能輸送貨物的最大的單位重量是490.5N/件，等同于50kg/件。3.1.3 輸送機布置形式及主要尺寸 輸送機布局簡圖如下圖所示：圖3-1輸送機的整體布局簡圖位于輸送機的中間位置安裝驅(qū)動滾筒。本輸送機主機長（伸長前）為5m,子架伸出之后總機長能夠達到8m，同時最大能達到的傾斜角度為15度。3.1.4

25、 給料點，卸料點的數(shù)目和位置 正常輸送貨物時在機頭和機尾裝卸貨物即可，有特殊需要時也可在機身中段裝卸，但要注意執(zhí)行操作時的工作人員的安全性。3.1.5 工作環(huán)境 帶式輸送機普遍應(yīng)用于室外的露天礦場，也可以應(yīng)用于室內(nèi)，通常只能在晴天或陰天下工作，并且需要讓機器處于干燥干凈無灰塵的工作環(huán)境中。-1040度之間是輸送機最適宜的工作溫度9。3.1.6 輸送物品的特殊要求 本設(shè)計輸送機不適用于具有毒性、粘性以及強腐蝕性的物料。3.2 輸送帶速度原則 是輸送機在運輸包裝成件的物品時的帶速范圍，本設(shè)計為計算方便選取為本機帶速。3.3 輸送帶帶寬計算 輸送成件包裝的物品時，物品橫向的尺寸應(yīng)與帶寬B存留一個50

26、100mm的安全距離,對于輪胎類型的大型低重心貨物來說，貨物的橫向尺寸可以等于帶寬。輸送機在單位長度輸送載荷的規(guī)定如下表：表3-1單位載荷帶寬B，300,400500,650800,1000,1200允許單位載荷q 150300400500600 本輸送機設(shè)計中輸送的物品最大單位質(zhì)量為50kg，重量為490.5N。由上表可知，輸送機的帶寬選擇是最合適的。3.4 輸送能力計算成件物品運輸能力 （3-1） 因為輸送機可輸送眾多種類以及多種尺寸的貨物，所以此方面設(shè)計簡化為單件貨物在運輸過程中占輸送帶的長度是1m，貨物之間間隔為2m，考慮到操作方便的原因，輸送機最多允許同時運輸三件貨物。件/h 經(jīng)計算

27、得最大輸送能力大于1000件/h，符合設(shè)計要求。3.5 相關(guān)數(shù)據(jù)計算3.5.1 傳動滾筒功率計算 （3-2） 查， 此公式是以散裝物料為例計算得出的功率，所以該功率值對于包裝成件的物料應(yīng)該更加適用。3.5.2 電動機功率計算 （3-3） 3.5.3 最大張力計算 （3-4） 代入包角計算，查干燥條件下光面滾筒得3.5.4 輸送帶層數(shù)計算 （3-5）本設(shè)計考慮了棉質(zhì)帆布芯四種型號，依次計算合理層數(shù)。如表3-2所示 CC-18： 層 CC-25： 層 CC-35： 層 CC-56： 層表3-2輸送帶參數(shù)表帶芯分類棉質(zhì)帆布芯維尼綸帆布芯尼龍芯徑向扯斷強度，N/(mm層)182535563650701

28、12224每層厚度mm0.50.560.851.20.40.50.60.851 計算得知，可以選擇型號為CC-18的帶芯，并且最小層數(shù)為2。3.6 輸送帶的選擇輸送帶帶芯為棉質(zhì)帆布芯，帶芯型號為CC-18，帶寬，如下表所示：表3-3棉帆布芯參數(shù)表帶芯分類芯層參數(shù)膠覆蓋厚度輸送帶帶寬輸送帶厚度mm質(zhì)量扯斷強度層數(shù)N/mm厚度mm上膠mm下膠mm800mm最大工作張力,KN棉帆布182=361.01.51.52.8841.59 定貨長度L28=16m，可以選用20m，則其整體重量：3.7 驅(qū)動裝置選用由于本機型偏小，所以傳動直接采用驅(qū)動滾筒來實現(xiàn)。經(jīng)計算得出電動機的功率為，所以選則，名義轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動

29、滾筒的直徑,質(zhì)量為。 電動驅(qū)動滾筒的安裝尺寸示意圖如圖所示： 圖3-2電動滾筒示意圖電動滾筒相關(guān)參數(shù)如下表所示：表3-4電動滾筒參數(shù)表帶寬BDLL1L2lHhbd8003209001100240190954060203.8 托輥的選用托輥的主要起到承托起輸送帶的作用，分為平行上托輥和平行下托輥，本設(shè)計是輕型輸送機，由于輸送的物料均為包裝成件，合理的運輸最大數(shù)量以及比較理想的運輸情況，所以托輥方便人為自主選擇和調(diào)控。 由于有些物料的質(zhì)量很大但是尺寸較小，為了輸送過程中的安全可靠，則將上托輥的間距選定為350mm，并根據(jù)總長度預(yù)計選用22個，其中安裝在主機架上14個，伸長架上8個。而下托輥對應(yīng)選用

30、4個，其中安裝在主機架上3個，伸長架上1個。3.9 改向滾筒的選用 為滿足設(shè)計需求，改向滾筒需要選擇3個，具體規(guī)格為，單個滾筒重量為45,5kg，需要根據(jù)具體使用要求來進行配合安裝。改向滾筒示意圖如下圖所示：圖3-3改向滾筒示意圖改向滾筒相關(guān)參數(shù)如下表所示表3-5改向滾筒參數(shù)表帶寬B滾筒長L滾筒直徑D滾筒總長L1滾筒軸徑db允許最大負荷N滾筒總質(zhì)量kg80090016410043526700045.53.10 章節(jié)小結(jié) 本章主要介紹了對于輸送帶機構(gòu)部分零部件選擇，包括輸送帶，驅(qū)動裝置選擇，以及改向滾筒，托輥選用，選用原則主要圍繞合理適用，符合設(shè)計要求，并且經(jīng)濟實惠。確定了伸縮機構(gòu)的伸縮方式之后

31、，進行的輸送帶基本構(gòu)件尺寸的計算，以方便選擇，以及對輸送能力，輸送帶最大張力等基本要素的計算，以便于下一步零部件的選擇和其他計算。第4章 伸縮機構(gòu)設(shè)計4.1 機構(gòu)的設(shè)想伸縮的運動也就是機構(gòu)在直線上的往復(fù)運動，是由伸縮機構(gòu)部分完成的。液壓缸和柱塞缸還有機械傳動機構(gòu)：蝸輪蝸桿、齒輪齒條和螺母螺桿等機構(gòu)通?？梢詫崿F(xiàn)直線上的往復(fù)運動10。現(xiàn)今液壓缸市場中的產(chǎn)品種類非常多，可以直接訂購合理的產(chǎn)品用于設(shè)計當中，不需額外自主設(shè)計。所以選用傳統(tǒng)的機械傳動。4.2 螺母螺桿機構(gòu)螺旋傳動機構(gòu)可以用來將旋轉(zhuǎn)和直線的運動進行相互轉(zhuǎn)換，主要組成件為螺母與螺桿，在運動轉(zhuǎn)換過程中也有力和能力的相互傳遞。軸向間隙的調(diào)整及消除

32、可選用剖分式螺母（開合螺母），而螺旋傳動機構(gòu)中，最常見的螺紋種類為梯形螺紋11。如下圖所示： 圖4-1螺母螺桿傳動示意圖4.3 選用材料螺桿材料選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230250HBS；螺母材料選擇ZQAl9-4，剖分式制造。4.4 相關(guān)數(shù)據(jù)計算4.4.1 原始數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)計要求，螺母安裝在螺桿上的運動距離為，其軸向力，傾斜時，還有重力分力作用于螺母。螺母帶動伸長架移動速度需要合理，選取螺桿最大轉(zhuǎn)速 。4.4.2 耐磨性1. 螺桿中徑 （4-1） 2. 查GB5796-86可知,選取，其公稱直徑，螺距，外螺紋小徑。3. 螺紋導(dǎo)程 （4-2） 最高螺桿轉(zhuǎn)速，則，所以螺母直線速度 螺母在螺桿上的移動時間為

33、4. 螺母旋合長度5. 旋合圈數(shù) 通常旋合的圈數(shù)要求要小于1012，計算結(jié)果滿足要求。6. 螺紋工作高度 7. 螺紋表面工作壓強 許用應(yīng)力，校驗合格。4.4.3 驗算自鎖1. 螺紋升角 （4-3）2. 當量摩擦角 （4-4） 查滑動螺旋傳動的摩擦特性得滑動摩擦系數(shù) ，取 梯形螺紋，牙型半角 當量摩擦系數(shù) 當量摩擦角 反行程自鎖條件 計算得出的結(jié)果滿足設(shè)計要求。為能合理的實現(xiàn)伸縮功能，輸送架應(yīng)該在有一定傾斜角度時也能保持穩(wěn)定，驗證得出自鎖能滿足要求。4.4.4 螺桿強度 1.螺旋傳動的轉(zhuǎn)矩 （4-5） 2.當量應(yīng)力 （4-6） 3.強度條件 查45鋼調(diào)質(zhì) 螺桿滿足強度條件。4.4.5 螺桿穩(wěn)定性

34、 1.柔度 （4-7） 本設(shè)計中螺桿的一端可以移動，另一端則固定安裝。 2.臨界載荷 3.校驗 4.4.6 螺桿的剛度 1.軸向載荷F導(dǎo)致螺紋導(dǎo)程所產(chǎn)生的變形 2.轉(zhuǎn)矩T導(dǎo)致螺紋導(dǎo)程所產(chǎn)生的變形量 3.螺紋導(dǎo)程所產(chǎn)生變形的總量 在軸向載荷F與其運動的方向相同時取負號。 4.單位長度變形量 ，安全。4.4.7 螺桿的橫向振動 1.臨界轉(zhuǎn)速 簡化后得 2.工作轉(zhuǎn)速，同時考慮效率 滿足設(shè)計初衷。4.4.8 動力計算 驅(qū)動功率 （4-8） 4.4.9 螺母螺桿裝置布置 螺母螺桿應(yīng)在符合一定要求下安放于輸送架的內(nèi)部，最基本的要求應(yīng)保證滿足伸長架的自由往返，并且不接觸皮帶。其中螺母選用開合式，并且應(yīng)滿足與

35、伸長架之間的連接足夠緊密，并且在螺桿上需要配置限位裝置。本設(shè)計中，選取電機作為螺桿的驅(qū)動裝置。如下圖所示圖4-2螺母螺桿傳動機構(gòu)示意圖4.4.10 聯(lián)結(jié)螺母和伸長架的螺栓選擇 本設(shè)計選用4個性能等級為4.6的M16鉸制孔專用螺栓聯(lián)接，螺栓所受力為橫向力。4.5 螺桿減速裝置螺桿的旋轉(zhuǎn)運動是通過電動機帶動來實現(xiàn)的，而三相異步電動機的轉(zhuǎn)速通常有等，而在螺桿設(shè)計環(huán)節(jié)中所選定轉(zhuǎn)速為，所以需要另行設(shè)計安裝一個減速裝置。具體的推導(dǎo)過程為：兩齒輪傳遞過程中，傳遞力不變，設(shè)參數(shù)：大齒輪直徑，齒數(shù)，小齒輪直徑，齒數(shù)，傳動比為i，小齒輪計算轉(zhuǎn)矩為，齒輪傳遞圓周力為，齒輪模數(shù)為m。根據(jù)傳遞原理，有， 假設(shè)選用原動機

36、轉(zhuǎn)速1000r/min 原動機功率4.6 選用電動機型號 查詢資料選用Y90S型號的電動機，額定轉(zhuǎn)速，P=0.75kW。4.7 減速齒輪設(shè)計 因為傳動比，所以選取直齒輪一級減速就可以滿足減速要求。4.7.1 原始數(shù)據(jù) 已知傳動比，工作時間30000h。4.7.2 選擇材料，確定試驗齒輪的疲勞極限應(yīng)力 小齒輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度229286HBS 大齒輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度229286HBS 大小齒輪精度選為6級。 參照MQ級質(zhì)量標準，經(jīng)查得齒面的接觸疲勞極限 查得齒輪所用材料的彎曲疲勞強度的基本值4.7.3 接觸強度初步確定中心距，并初選主要參數(shù) （4-9） ，取。 按經(jīng)驗公式，取標準模數(shù)，

37、取 4.7.4 校核齒面接觸疲勞強度 （4-10） 使用系數(shù) 動載系數(shù) 查6級齒輪精度 計算 查， 查得，代入 計算安全系數(shù) 壽命系數(shù) ：先計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查 ，潤滑油膜影響系數(shù) ，查得 工作硬化系數(shù)，查得，接觸強度計算的尺寸系數(shù) 一般可靠 ，取 由此可得 4.7.5 校核齒輪彎曲疲勞強度 （4-11） ，查得， 計算安全系數(shù) 查 對調(diào)質(zhì)鋼， 由一般可靠度 安全。4.7.6 齒輪主要參數(shù)表4-1齒輪參數(shù)表項目 名稱小齒輪大齒輪模數(shù)m齒數(shù)Z壓力角分度圓直徑齒頂高 齒根高全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬b取 取 中心距4.8 聯(lián)動部件 主要的聯(lián)動部件分為大小齒輪、聯(lián)軸器和小齒輪、螺桿的軸承及其軸承

38、座，還需選擇合適的大齒輪的傳動鍵。設(shè)計過程中涉及到的聯(lián)動部件如果找不到十分合適的部件，則還需要另行自主設(shè)計。4.9 小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)齒輪的直徑和軸的直徑的比來確定是否將二者做成齒輪軸。4.9.1 初步估算軸徑 （4-12） 查 A=118107，取A=115 因為需要安裝聯(lián)軸器，另應(yīng)配合安裝鍵安裝，所以軸的直徑應(yīng)該有5%10%的增加量，同時為方便選擇標準軸承，選擇軸徑。4.9.2 小齒輪外型與制造形式小齒輪，根據(jù)機械設(shè)計手冊中的設(shè)計原則，應(yīng)用鍛造來加工直徑小的小齒輪，并且根據(jù)齒輪與軸的直徑比可知應(yīng)加工成齒輪軸。下圖為齒輪軸的示意圖。4.10 選用聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器的工作原理是以銷或者鍵以及過

39、盈配合為聯(lián)接方式將兩個軸在一個套筒內(nèi)聯(lián)接，下圖為本設(shè)計所用套筒示意圖。聯(lián)軸器的套筒采用45鋼進行制造，針對一些低速軸和非重要傳動軸可以采用鑄鐵進行制造，出于安全性考慮，本設(shè)計都采用45鋼。圖4-3齒輪軸示意圖 圖4-4 平鍵套筒聯(lián)軸器根據(jù)上文已選電機得：電機的轉(zhuǎn)動軸直徑為24mm，長度為50mm，鍵槽的寬度為8mm，齒輪軸直徑以及鍵槽的寬度與電機保持一致，以方便聯(lián)軸器的安裝使用。如下表所示表4-2套筒聯(lián)軸器主要尺寸軸直徑d(H7)許用轉(zhuǎn)矩NmD0LlCC1緊定螺釘GB71-1985平鍵GB1096-1979241254075201.01.0M610828 電機與小齒輪由上文可知：扭矩聯(lián)軸器的許

40、用扭矩，所以本設(shè)計選用的聯(lián)軸器符合使用要求。4.11 小齒輪用滾動軸承4.11.1 原始數(shù)據(jù) 已知小齒輪上的圓周力 徑向力 小齒輪上的作用力 軸直徑為20mm，軸的轉(zhuǎn)速，本設(shè)計要求該軸承的使用壽命不小于30000h，同時可靠性不低于90%。 齒輪所選用的傳動形式為圓柱直齒傳動，所以認定為齒輪軸不受到軸向力的作用，只收到徑向力的作用。4.11.2 軸承選用與壽命計算 深溝球軸承選用60000型，查GB/T276-1994得，齒輪軸安裝軸承的那部分軸直徑，選用型號為61805，其外徑，寬，采用脂潤滑，軸承極限轉(zhuǎn)速為，總重?；绢~定靜載荷 基本額定動載荷 單個軸承受支反力 徑向當量動載荷 壽命 所選

41、軸承滿足條件。4.12 小齒輪強度校核 小齒輪受力如下圖所示圖4-5 小齒輪的受力示意簡圖 受力分析齒輪軸扭矩彎矩如下圖所示 圖4-6 齒輪軸的扭矩彎矩示意簡圖 由4.8.4知 按第三強度理論校核 45鋼許用應(yīng)力，校核安全。4.13 螺桿軸承選用 螺桿僅受到軸向力的作用，所以軸承的選擇上應(yīng)著重考慮軸向力的承受能力。所以應(yīng)采用角接觸軸承7000C系列，經(jīng)查GB/T292-1994,得知螺桿的直徑為42mm，為方便選擇標準軸承，將螺桿安裝軸承部分的直徑設(shè)計為40mm，選用的軸承的型號為7008C，其孔徑為40mm,軸承最大直徑為68mm，寬為15mm，a=14.7, 該軸承額定靜載荷,額定動載荷,

42、采用脂潤滑方式時，其極限轉(zhuǎn)速為，油潤滑方式時，其極限轉(zhuǎn)速為，總重。4.13.1 已知數(shù)據(jù) 已知大齒輪上的圓周力 徑向力 大齒輪上的作用力 軸徑為，軸的轉(zhuǎn)速，本設(shè)計要求該軸承的最大壽命不小于350h，在使用頻率不高的情況下，平均每次最多連續(xù)工作45分鐘，可以使用28000次，并做出假設(shè)：每日工作時間為10個小時，每小時伸縮次數(shù)為一次，則一年一共伸縮3600次，則可使用7.8年。并且可靠性不低于90% 螺桿實際軸向力。4.13.2 壽命計算 螺桿軸零件受力如下圖所示圖4-7 螺桿軸各零件受力示意簡圖 軸向力，徑向力，圓周力， 由力學(xué)原理 。， 軸承作用反力 ，線形插值求， 計算附加力 比較和， 計

43、算壽命滿足條件。4.14 軸承座軸承座可選擇標件，也可以根據(jù)具體設(shè)計要求進行自主設(shè)計。由于小齒輪所選用的軸承尺寸比較小，所以需要另行設(shè)計，而螺桿軸的軸承座則可選擇標件即可。經(jīng)查GB/T7813-1987可知,軸承座選則SN型，其代號為SN 208,總重W=2.6kg。軸承座為方便安裝配合其他零件，自主設(shè)計最優(yōu)。4.15 傳動鍵設(shè)計選擇普通圓頭平鍵進行聯(lián)接，需要進行擠壓強度的驗算。軸徑，大齒輪齒寬。經(jīng)查詢機械設(shè)計手冊得，由于軸徑，所以查得對應(yīng)平鍵截面尺寸，經(jīng)查詢GB/T1567-2003,得齒輪的齒寬，選取鍵的長度。鍵的工作長度，許用擠壓應(yīng)力。校核強度設(shè)計用鍵滿足要求，代號GB/T1567 鍵1

44、2836，軸深5mm，轂深3.3mm。4.16 重新校核螺桿強度 通過計算所得出的功率小于所選電機的功率，則螺桿軸所受的圓周力會相應(yīng)的增加，所以螺桿強度應(yīng)該進行重新校核。 由4.14.1可知螺桿運轉(zhuǎn)過程中的實際軸向力，由4.4.2可知螺桿的直徑以及所受到的軸向力之間的關(guān)系為，將帶入式中可得螺桿的最小直徑，本設(shè)計中所選擇的螺桿直徑，所以符合設(shè)計要求，其相關(guān)的參數(shù)可由F推導(dǎo)得出，亦在安全許用范圍之內(nèi)，所以校核安全。4.17 章節(jié)小結(jié)本章主要介紹了齒輪聯(lián)動傳動部分的設(shè)計，其中涉及小齒輪機構(gòu)的設(shè)計，聯(lián)軸器的選用，軸承的選擇，以及小齒輪強度的校核，螺桿軸承的選用等多個零部件的計算及選用，以滿足設(shè)計的合理

45、性。螺桿減速裝置的選擇以及計算，主要針對于疲勞強度的計算和校核，齒輪主要參數(shù)的確定，以及電機型號的選擇。伸縮機構(gòu)的設(shè)計以及大量的計算，其中包括機構(gòu)的設(shè)想以及材料的選擇，本章最重要的部分就是針對伸縮機構(gòu)的大量計算，以用于驗證設(shè)計的合理性以及機構(gòu)性能的驗證。第5章 輸送機機架設(shè)計5.1 機架的要求 輸送機的機架基本功能就是安裝輸送機其他零部件，并且整體強度可以承載所有零部件總重，整體空間足夠，避免零部件之間相互干涉。機架的設(shè)計在滿足這些基本要求的前提下需盡可能的美觀，使用合理12。 通常市場上常見的輸送機機架為焊接式和整體式，并且在此方面沒有相關(guān)的設(shè)計標準，具體形式還需進行自主設(shè)計。焊接式機架中D

46、T型通用帶式輸送機的機架應(yīng)用比較廣泛，可供選擇，如下圖5-1，圖5-2所示。 圖5-1 焊接式機架 圖5-2 整體式機架 機架除焊接式外也有將焊接與整體相互結(jié)合的形式。如下圖所示 圖5-3 組合式機架輸送機總體的規(guī)格以及用途是決定輸送架形式的主要因素，在本設(shè)計中的輸送機總長為8m，屬于偏小型輸送機，而對于小型輸送機來說，整體式實用更加方便，合理并且美觀。所以本設(shè)計中采用整體式機架。根據(jù)本設(shè)計具體情況，整體式機架可以配合輸送機中的驅(qū)動滾筒和托輥以及傳動機構(gòu)部件等主要部件安裝，采用對稱形式，這樣安裝設(shè)計可以保證整體穩(wěn)定并且使得零部件穩(wěn)定。本設(shè)計中的機架為整體式，部分零部件的安裝需要采用支撐板或肋板

47、與主機架焊接的方式相互連接固定。 5.2 機架的材料選擇 選用Q235，容易制造、成型，焊接性能好。5.3 機架形式與零件布置5.3.1 輸送機橫截面布置設(shè)計 由3.73.9可以查得零件的選用尺寸，本設(shè)計中的零件尺寸設(shè)計需要配合相關(guān)零件的設(shè)計結(jié)果，以方便安裝配合。機架中需要在一些部位添加支撐板或加強板，機架整體的橫截面可以設(shè)計為“C”形。機架橫斷面的設(shè)計如下圖所示 圖5-4輸送機機架橫斷面設(shè)計簡圖如圖所以，主機架的總高度H動力驅(qū)動滾筒的直徑+上托輥的高度+改向滾筒的直徑，初步設(shè)計高度，主機架的邊長。伸長架的總高度選用改向滾筒的直徑，初步設(shè)計高度,伸長架的邊長。機架的平均厚度初定為。5.3.2

48、輸送機側(cè)面布置設(shè)計輸送機側(cè)面布置如下圖所示 圖5-5輸送機整體側(cè)面布置簡圖 如上圖所示，簡圖中圓頭部分的長度不計在設(shè)計總長內(nèi)，圓頭部分的設(shè)計僅用于安裝使用方便。根據(jù)設(shè)計要求主機架總體長度，輸送機伸長架的長度。5.4 機架質(zhì)量估算 查Q235鋼密度為， 主機架橫截面面積 主機架質(zhì)量 伸長架橫截面面積 伸長架質(zhì)量 5.5 輸送機整體重量估算輸送機總體質(zhì)量包括輸送帶、上下托輥、滾筒、主機架及伸長架、零部件，總重量估算為1429kg。5.6 輸送機支撐架形式 由于本設(shè)計中有可傾斜這個功能，所以設(shè)計輸送機整體支撐架時要實現(xiàn)此功能。本設(shè)計采用一端安裝液壓缸，另一端安裝鉸支來實現(xiàn)傾斜功能。鉸支和鉸支座之間采

49、用螺栓連接，鉸支座固定可使輸送機整體傾斜一個不大于15的傾角13-14。根據(jù)螺桿部分的計算數(shù)據(jù)可定螺栓直徑D=40mm。這種連接方常見于吊車中。5.7 固定鉸支座和液壓缸受力分析和安裝位置設(shè)計輸送機傾斜示意圖如下圖所示圖5-6計算示意圖本設(shè)計中輸送機的離地高度定為500mm，設(shè)系數(shù)x為鉸支座距離輸送機整體尾端的水平距離，設(shè)計要求輸送機傾斜15時為保安全輸送，尾端不可碰觸地面。根據(jù)現(xiàn)有條件得以下幾何關(guān)系選定系數(shù),，考慮第一種情況，帶式輸送機處于初始長度時進行輸送，假設(shè)輸送機的全部受力集中于中心點，簡化模型。 受力圖如圖所示圖5-7輸送機的整體受力簡圖1 考慮第二種情況，帶式輸送機處于伸長狀態(tài)時的

50、長度為8m長時，如圖所示圖5-8 輸送機的整體受力簡圖25.8 伸長架穩(wěn)定性計算 輸送機完全伸出和完全收回是兩種極限情況下的狀態(tài)，需要通過懸臂梁模型來驗證極限狀態(tài)下螺桿與伸長架之間的穩(wěn)定性18-19。 圖5-9 伸長架懸臂梁模型簡圖根據(jù)上圖可知，輸送機未運轉(zhuǎn)，直考慮伸長架受力，靜止時皮帶的張緊力，拉力F，和螺母所受拉力數(shù)值相同。已知伸長架部分的總重力G=3257.185N皮帶的靜止張緊力 由力矩平衡 算出F=134N，校核是安全的。同理得完全收回狀態(tài)下，F(xiàn)=1628.6N,所以經(jīng)過校核得知安全。5.9 定制液壓缸 傾斜機構(gòu)所選用的液壓缸需要安裝于距離尾部3.8m的位置，在輸送機處于完全傾斜狀態(tài)

51、的時候，其伸長高度為，如果按液壓缸原長為0.5m來進行設(shè)計，則液壓缸許用行程應(yīng)為0.484m。但是由于輸送機的移動是通過在整體的底部需要安裝上四個腳輪來實現(xiàn)的，整體高度會有所提高20-21，所以液壓缸許用行程應(yīng)為0.5m，液壓缸的推力為12kN，壓力為11.5kN，其余相關(guān)具體參數(shù)需進行咨詢廠家定制。5.10 工業(yè)腳輪、伸長架用滑輪及其他產(chǎn)品輸送機的移動功能是用過工業(yè)腳輪來實現(xiàn)的，本設(shè)計采用4個腳輪，每個腳輪需能承受5kN的力。本設(shè)計為減小伸長架伸出時所受的阻力，決定安裝2個V型滑輪，每個滑輪需能承受2.5kN的力。輸送機整體參數(shù)如下表所示： 表5-1：輸送機參數(shù)表項目參數(shù)輸送機原始長度5m輸

52、送機伸長長度3m最大變幅仰角15輸送帶帶寬800mm輸送機整體質(zhì)量1.43t輸送物品形式成件物品輸送速度1 m/s輸送量1000件/h驅(qū)動功率1.5kW單件物品質(zhì)量上限50kg輸送機單次伸縮時間45s5.11 章節(jié)小結(jié) 本章主要介紹了鉸支和液壓缸的計算和選用，應(yīng)滿足輸送機的使用要求，合理可靠，方便操作等條件。輸送機機架的設(shè)計，這部分是整體機構(gòu)的骨架，要滿足強度，零部件合理布局等條件，并且要方便使用，便于操作。結(jié)論本文中著重針對可伸縮功能部分，伸縮方式選擇，傳動機構(gòu)選擇以及聯(lián)接方式的確定進行了大篇幅詳細的探討與計算，對各傳動部件在各種極限運輸情況下的強度進行了檢驗校核，以及減速齒輪的設(shè)計和校核，

53、以確保輸送機的正常功能使用。移動可伸縮帶式輸送機是一種現(xiàn)今應(yīng)該廣泛、結(jié)構(gòu)簡單的大運輸量、運輸距離長并且運輸可靠的物料運輸機械，主要工作原理為驅(qū)動滾筒通過傳送帶與轉(zhuǎn)向滾筒之間的摩擦力帶動轉(zhuǎn)向滾筒，使得皮帶運轉(zhuǎn)，這種運輸方式簡單環(huán)保節(jié)能，在現(xiàn)今很多運輸系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。本設(shè)計首先從多種伸縮方案選擇最優(yōu)設(shè)計的方案，并對該伸縮方案進行詳細探討及設(shè)計，并根據(jù)初期設(shè)計要求進行功能分析，考慮相互安裝配合問題，進行逐步方案確定，并著重針對連接部分以及傳動部分進行校核計算，以確保整機的安全可靠性，并能滿足設(shè)計的要求。 致謝在本次畢業(yè)設(shè)計過程中我十分的感謝我的導(dǎo)師趙金濤老師，在他的悉心教導(dǎo)以及極其認真負責(zé)

54、的教學(xué)態(tài)度下，使我的很多難題和想法得到了解決和肯定，并給了我個非常大的鼓勵，趙老師在畢業(yè)設(shè)計的過程中給予了我很大的幫助，也增強了我的責(zé)任感。這次設(shè)計內(nèi)容的質(zhì)量也是在趙老師的嚴格要求以及一絲不茍的態(tài)度下不斷得到完善和補充，使我受益匪淺。這是我首次做畢業(yè)設(shè)計，過程中碰到了很多以前未遇到的問題和困難，在趙老師細心的幫助下，這些問題都被一一解決，在此期間使我學(xué)到了更多的知識和經(jīng)驗。在此，我要對悉心指導(dǎo)我，并給予我很大幫助的導(dǎo)師再次表示我由衷的感謝以及真誠的敬意。同時，也向?qū)Ρ驹O(shè)計進行仔細評審，并給予我寶貴意見及建議的各位老師，表示我衷心的感謝！參考文獻1 運輸機械設(shè)計選用手冊編委會運輸機械設(shè)計選用手冊M北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004：20-382 張鉞.新型帶式輸送機設(shè)計手冊M北京冶金工業(yè)出版社，2001：13-463 現(xiàn)代機械傳動手冊編委會.現(xiàn)代機械傳動手冊M北京機械工業(yè)出版社，2002:40-464 機械工程手冊、電子工程手冊編委會機械工程手冊M北京機械工業(yè)出版社，2007:5-7