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1、 武 漢 理 工 大 學 畢 業(yè) 論 文 論文題目 步進式工件輸送機 系 別 專 業(yè) 班 級 學 號 學生姓名 指導教師（簽名） 完成時間 2013 年

2、 5 月 摘要 在科技飛速發(fā)展的今天，各種行業(yè)的競爭越來越激烈，生產(chǎn)效率的提高則變得尤為重要。在生產(chǎn)過程中，原材料的搬運時間和搬運費用占有的比例相當大，而且在搬運過程中，工人的勞動量消耗大，容易發(fā)生各種生產(chǎn)事故。所以各種類型的自動輸送機的用處也越來越大。輸送機已經(jīng)成為了自動生產(chǎn)線上的重要組成部分，它可以為制造型工廠實現(xiàn)“無人工廠”成為現(xiàn)實。 自動化生產(chǎn)線利用自動輸料裝置，將被加工的工件從一個工位自動輸送到下一個工位，或者從一臺設(shè)備自動輸送到下一臺設(shè)備，將生產(chǎn)線的各臺設(shè)備聯(lián)結(jié)成為一個整體。本文以步進式工件輸送機的設(shè)計為核心，步進式工件輸送機的功能是間歇地輸送工件到達預定的位置

3、，通過步進電機為動力源，減速器將電動機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)。采用曲柄滑塊機構(gòu)，達到定時定量定距離的步進式工件輸送功能。 關(guān)鍵詞：自動輸送機； 曲柄滑塊機構(gòu)； 定時定量定距離 Design of step type workpiece conveyor Abstract The rapid development in science and technology today, a variety of industry competition increasingly

4、fierce, the production efficiency is particularly important. In the process of production, transportation timts. So the use of various types of automatic conveyor is more and more big. Conveyor has become an important part of the automatic production line, it can realize manufacturing factory "unman

5、ned factory" to become a reality. Automatic production line with automatic feeding device, the workpiece will be processed from one station to the next station delivery, or from one device automatically transported to the next piece of equipment, eaice connected to the production line as a whole. T

6、he design of the step type workpiece conveyor as the core, step-by-step workpiece conveyor function is intermittently conveying workpiece to a predetermined position, by a common motor as the power source, the rotary motor d achieve fixed time quantitative distance step-by-step workpiece conveying f

7、unction. Key words: Automatic conveyor crank slider mechanism fixed time quantitative and distance 目錄 第一章 前言 1 1.1 背景介紹 1 1.2 國內(nèi)外輸送機發(fā)展史，現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢 1 1.3 輸送機的分類和特點 4 1.4 本輸送機的適用范圍 4 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容和擬解決的問題 5 1.6 輸送機的工作原理和動作簡介 5 1.7 連桿機構(gòu)的特點和作用 7 1.8 本課題的研究方法、步驟及措施 7 第二章 設(shè)計要求與設(shè)計用途 9 2.

8、1 設(shè)計要求 9 2.2 性能數(shù)據(jù)要求 9 2.3 設(shè)計用途 10 第三章 設(shè)計方案的比較 11 3.1 設(shè)計方案 11 3.2 方案分析 11 第四章 動力源的選擇及電路圖的設(shè)計 12 4.1 電動機的選擇 12 4.2 減速器的選擇 13 4.3 電路圖的設(shè)計 14 第五章 參數(shù)綜合 15 5.1 工件的的限制 15 5.2 運動參數(shù)計算 15 5.3 滑桿的拉壓強度及變形 18 5.4 銷釘?shù)膹姸扔嬎?19 5.5 零件的尺寸配合設(shè)計 20 5.6 重要連接的尺寸公差與配合的選擇 24 第六章 潤滑的作用及潤滑劑的選擇 26 6.1 潤滑在輸送機上的作

9、用 26 6.2 輸送機關(guān)鍵部位的潤滑 26 6.3 潤滑方式的選擇 26 第七章 優(yōu)缺點對比與總結(jié) 28 7.1 輸送機的分類 28 7.2 總結(jié) 28 參考文獻 30 致謝 31 III 第一章 前言 1.1 背景介紹 在科技飛速發(fā)展的今天，工業(yè)自動化水平也越來越高。市場愈加需要各種各樣的性能優(yōu)良、效率高、價格低廉、質(zhì)量可靠、能耗低的機械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、市場競爭力和經(jīng)濟效益的重要因素則是產(chǎn)品設(shè)計。在機械產(chǎn)品設(shè)計中，首先要做的是進行機械運動方案的設(shè)計和構(gòu)思、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的運用和創(chuàng)新設(shè)計。所以要求設(shè)計者應(yīng)用各類典型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運動原理、工作特

10、點、設(shè)計方法及在系統(tǒng)中的作用等知識，根據(jù)使用要求和功能分析，選擇合理的工藝動作過程，選用或創(chuàng)新機構(gòu)形式并且巧妙地組合成新的機械運動方案，從而設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠穩(wěn)定、實用性強的機械產(chǎn)品。 企業(yè)為了贏得市場，必須不斷設(shè)計和改善自己的產(chǎn)品，使其產(chǎn)品能符合市場的需求。新產(chǎn)品的設(shè)計與制造，其中設(shè)計是產(chǎn)品開發(fā)的第一步，是決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、市場競爭力和經(jīng)濟效益的最重要因素。 輸送機可以在生產(chǎn)線上連續(xù)輸送物料，又稱為連續(xù)輸送機。不同的輸送機有各自的優(yōu)點和缺點，在不同的行業(yè)，可以選擇適合的輸送機以達到最優(yōu)的輸送效果。輸送機可以在水平、垂直和傾斜方向進行以組成空間輸送線，一般輸送

11、線路是固定的。輸送機的輸送距離長，輸送能力大。輸送過程中，如果有必要，還可以在輸送過程中對工件進行若干加工操作，應(yīng)該比較廣泛?，F(xiàn)代的工業(yè)加工生產(chǎn)中，隨處可見輸送機的身影。輸送機既可以進行碎散物料的輸送，也可以成配合，形成流水作業(yè)輸送線。所以輸送機設(shè)備在現(xiàn)代的各種企業(yè)工業(yè)中，應(yīng)用廣泛。輸送機在自動化生產(chǎn)流水線上的運用，能提高工廠的生產(chǎn)效率，保障工人的生命安全和減輕工人的勞動強度。為實現(xiàn)生產(chǎn)自動化和車間無人化提供了可靠的條件。 1.2 國內(nèi)外輸送機發(fā)展史，現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢 1.2.1 發(fā)展史 在中國古代，就有作為灌溉用高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，現(xiàn)代的斗式提升機和刮板輸送機，都是由其發(fā)展而來[5

12、]。 中國古代作為灌溉用高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車 17世紀中期，開始出現(xiàn)架空索道輸送物料 1868年，英國出現(xiàn)帶式輸送機 1887年，英國出現(xiàn)螺旋輸送機 1905年，瑞士出現(xiàn)鋼帶式輸送機 如今，自動輸送機受電機、化工、機械制造、冶金工業(yè)等技術(shù)影響，不斷完善。從實現(xiàn)車間內(nèi)部的自動輸送，逐步發(fā)展到完成企業(yè)的內(nèi)部輸送，企業(yè)與企業(yè)之間的輸送甚至城市與城市之間的物料自動輸送，如今，自動輸送機已經(jīng)成為物料輸送自動化、機械化不可缺少的組成部分[5]。 1.2.2 輸送機的發(fā)展現(xiàn)狀 上個世紀我國煤礦用帶式輸送機經(jīng)過不懈努力，取得了可觀的成績，國內(nèi)外專家對帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)

13、和新產(chǎn)品的開發(fā)等系列產(chǎn)品發(fā)展到多功能、可以適應(yīng)特殊用途的各種帶式輸送機系列產(chǎn)品。進入21世紀以來，隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展和需要，我國對大傾角固定帶式輸送機，高產(chǎn)高效率工作面順槽可伸縮帶式輸送機及長運距、大運量帶式輸送機等新型輸送機設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵零部件進行了理論研究，試驗及產(chǎn)品開發(fā)。 放眼國內(nèi)外，輸送機技術(shù)的發(fā)展主要有一下三個方面： 1、設(shè)備功能多元化、應(yīng)用范圍不斷的擴大化，如現(xiàn)階段出現(xiàn)的大傾角帶式輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機等機型，在這些方面都取得了很好的發(fā)展效果。 2、經(jīng)典系列輸送機本身的技術(shù)向長運距、大運量、高帶速等大型輸送機方向發(fā)展。 3、輸送機本身所用的關(guān)鍵零

14、部件向著高性能、高可靠性、低耗能等環(huán)保方向發(fā)展。 1.2.3 輸送機的未來發(fā)展趨勢 隨著生產(chǎn)效率的不斷提高。輸送機的身影也越來越多的出現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)線上。如今，輸送機產(chǎn)業(yè)的開發(fā)正在穩(wěn)步地發(fā)展和完善中，輸送機在工作效率等一系列的問題上也越來越被人們所注意，那么，輸送機產(chǎn)業(yè)在未來的不斷發(fā)展中將會得到怎樣的優(yōu)化和改善呢？主要可以向以下幾個方面進行改善和優(yōu)化： ①大型化發(fā)展 大型化發(fā)展是指向大輸送能力、大輸送傾角和大輸送長度等幾個方面。在水力輸送裝置方面，輸送長度可以達到440公里以上。帶式輸送機的輸送長度已將近15公里，而且已經(jīng)出現(xiàn)由若干臺“帶式輸送道”組成的可以進行兩地之間物料輸送的輸送管道。

15、有些國家正在探索大運量、長距離、高效率、可連續(xù)輸送并且更加完善的輸送機結(jié)構(gòu)。 ②擴大輸送機的使用范圍：開發(fā)出可以在高溫、低溫、有反射性、有腐蝕性等惡劣環(huán)境下進行工作，以及能夠輸送一些易燃、易爆、易結(jié)團、有粘性的物料的輸送機。 ③滿足一些特定的物料輸送要求：使在郵局中應(yīng)該能夠滿足要求的分選作用。 ④降低能量消耗、節(jié)約能源：這個問題已經(jīng)成為輸送技術(shù)行業(yè)內(nèi)科研工作的一個重要課題。并且將1噸物料輸送1公里平均消耗的能量作為輸送機選型的一個重要指標。 ⑤保護環(huán)境，降低污染：開發(fā)出廢氣少、噪音低、粉塵少的輸送機，減少對環(huán)境的污染。 1.3 輸送機的分類和特點 自動輸料裝置輸送工件的方法可分為依

16、靠重力輸送和強制輸送兩大類。依靠重力輸送的機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省能源，但可靠性不高，一般用于滾動和滑動輸送外形簡單的中小形回轉(zhuǎn)體工件。凡依靠外加能源來實現(xiàn)的輸送都屬于強制輸送，這類裝置的結(jié)構(gòu)型式主要有皮帶式、鏈式、輥式、步伐式、懸掛式以及機械手抓取輸送式等。在輸送不同種類的物料時，需要用不同的方法或者方式進行輸送，所以出現(xiàn)了各種功能的輸送機，如帶式輸送機、螺旋輸送機、斗式提升機。不同的輸送機，有各自的優(yōu)點和缺點，在輸送物料不同的情況下，需要選擇最優(yōu)的輸送機。 1.4 本輸送機的適用范圍 本設(shè)計采用擋板推動，節(jié)奏緊湊，每完成一個往復運動都會將物料往前推進一個步長，能夠定時定量定距離的將物料從一個

17、工位輸送到下一個工位上，主要適用于食品、制造、包裝、醫(yī)藥、化工等輕工業(yè)行業(yè)的隔料、定量、輸送的需求。由于是步進式輸送，故可以在輸送過程中對物料進行加工，如面包表面噴奶油，盒裝物料貼標簽等。輸送的物料可以是顆粒狀、塊狀以及不規(guī)則的物料。 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容和擬解決的問題 1.5.1 研究內(nèi)容 本課題研究對象是步進式工件輸送機，設(shè)計出一臺利用擋板推動實現(xiàn)物料輸送功能的輸送機，擋板推動意味著此輸送機可以輸送的物料范圍較廣，顆粒狀、塊狀以及不規(guī)則的物料都可以進行輸送。并且與其械設(shè)計等知識及CAD 、Pro/E等軟件設(shè)計零件實體模型，并實現(xiàn)功能的模擬仿真。主要從以下幾個方面入手： 1）

18、根據(jù)功能要求，分解運動，擬定運動循環(huán)圖。 2）進行輸送架平歇移動機構(gòu)的選型，實現(xiàn)上述2個動作的配合。 3）機械運動方案的和選擇。 4）根據(jù)選定的傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）畫出機構(gòu)運動簡圖(機械運動示意圖)。 6）對機械傳動系統(tǒng)行機構(gòu)進行運動尺寸計算 7）確定各零件結(jié)構(gòu)尺寸，完成零件圖（CAD） 8）完成裝配圖(二維用手繪，三維用Pro/E) 9）總結(jié)。 1.5.2 課題擬解決的主要問題 1.加工過程要求若干個相同的被輸送的工件間隔相等，在導軌上依次間歇移動。 2.根據(jù)設(shè)計要求，由于輸運動，所以當輸送架回程時應(yīng)該在豎直方向提升一定的高低，避免物料在

19、停歇時受到輸送架的不應(yīng)有的回碰，而不能達到步進式輸送的功能。 3.各零件之間的尺寸需要配合好，能使輸送板完成整個往復運動，不至于卡死。 4.對課題所設(shè)計的輸送機與現(xiàn)在有的各種類型的輸送機進行較系統(tǒng)地對比，分析該設(shè)計產(chǎn)品的優(yōu)異性和主要社會效益。 1.6 輸送機的工作原理和動作簡介 1.6.1 工作原理 圖1-1 步進式工件輸送機的機構(gòu)運動簡圖 由圖1-1步進式工件輸送機的機構(gòu)運動簡圖可以看出，此輸送機有5個活動構(gòu)件，低副有6個，高副有1個（即軸承導輪與擋板的軌道之間的接觸），局部自由度有1個，由公式 =35-（26+1）-1=1 一個自由度，一個原動件，符合設(shè)計要求。此步進式

20、輸送機采用的是曲柄滑塊機構(gòu)。電動機提供原始動力后，通過減速器，將電動機的轉(zhuǎn)速降低，從輸出軸中將動力傳送到圓盤上，圓盤的轉(zhuǎn)動帶動連桿1，連桿1與連桿2相連，連桿2受到導軌的限制，作左右往復運動，從而帶動連桿3，連桿3帶動軸承導輪，軸承導輪受到擋板的軌道限制，軸承導輪會順著擋板的軌道運動，而軸承導輪與輸送架相連，所以軸承導輪的運動軌跡與輸送架的運動軌跡相同，即輸送架的運動軌跡受擋板的軌道限制，由擋板的軌道形狀可以看出，此輸送機能夠完成步進式輸送功能。 1.6.2 輸送架的動作簡介 步進式工件輸送機是一種能夠間歇地輸送工件，而且工件之間間距保持穩(wěn)定步長的傳送機械。工件按一定的時間間隔滑落到輸送軌

21、道，輸送架作往復直線運動，工作時，輸送架最左側(cè)的擋板推動始點位置的工件向右移動一個步長后，豎直方向抬高一段距離，然后返回到初始位置，當?shù)谝粋€擋板返回時，始點位置又掉落新的工件，第一個擋板輸送始點位置的工件的同時，第二個擋板則輸送之前第一個擋板輸送過來的那個工件，如此周而復始，就可以實現(xiàn)工件的步進式輸送。由圖1-2輸送板的運動軌跡可知，輸送板在來回運動中存在高度差200mm，故工件的高度不能大于200mm。 圖1-2 輸送板的運動軌跡 1.7 連桿機構(gòu)的特點和作用 連桿機構(gòu)的共同特點是原動件的運動都要經(jīng)過一個不與機架直接相連的中間構(gòu)件才能傳動從動件[3]。 1.7.1 連桿機構(gòu)具有的

22、傳動特點 （1）連桿機構(gòu)中的運動副一般均為低副（故又稱其為低副結(jié)構(gòu)），其運動副兩元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對保證工作的可靠性有利[3]。 （2）在連桿機構(gòu)中，在原動件的運動規(guī)律不變的條件下，可用改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律[3]。 （3）在連桿機構(gòu)中，連桿上各點的軌跡是各種不同形狀的曲線（稱為連桿曲線），其形狀隨著各構(gòu)件相對長度的改變而改變，故連桿曲線的形式多樣，可用來滿足一些特定的工作需要[3]。 利用連桿機構(gòu)還可很方便地達到改變運動的傳遞方向、擴大行程、實現(xiàn)增力和遠距離傳動 目的[3]。

23、 1.7.2 連桿機構(gòu)存在的缺點 （1）由于連桿機構(gòu)的運動必須經(jīng)過中間構(gòu)件進行傳遞，因而傳動路線較長，易產(chǎn)生較大的誤差累計，同時也使機械效率降低[3]。 （2）在連桿機構(gòu)運動中，連桿及滑塊所產(chǎn)生的慣性力難以用一般平衡方法加以消除，因而連桿機構(gòu)不宜用于高速運動[3]。 此步進式工件輸送機采用的是曲柄滑塊機構(gòu)，是由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而來的，曲柄滑塊機構(gòu)的作用是可以將曲柄的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復直線運動[3]。 1.8 本課題的研究方法、步驟及措施 1.8.1 研究方法 本課題為應(yīng)用研究。主要采用參考文獻法和計算機輔助設(shè)計法進行。在文獻研究方法上，強調(diào)理論探索；在計算機輔助設(shè)計法上，強

24、調(diào)實踐分析。最后通過文獻法和計算機輔助設(shè)計法有機結(jié)合，以三維仿真或樣機及說明書實現(xiàn)設(shè)計。 1.8.2 研究措施 1.仔細的研讀本課題，了解本課題的研究動態(tài)、意義、目的及其主要內(nèi)容。 2.查閱報刊雜志等國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，了解選題有關(guān)的社會背景，目前存在的觀點問題和意見，為課題研究提供理論依據(jù)，使課題及時反映所研究的現(xiàn)實情況。 3.通過參考文獻、計算機輔助設(shè)計方法完成設(shè)計 第二章 設(shè)計要求與設(shè)計用途 2.1 設(shè)計要求 輸送過程中，要求被輸送的工件之間間隔相等，相鄰的工件間隔即輸送機步

25、長a=200mm，工件在輸送軌道上向左依次間歇移動，每個工件經(jīng)移動距離后間歇，再耗時移動距離后間歇……考慮到動停之間的時間比比值特殊，受力較大，以及成本、耐用度、維修方面的因素，不宜采用凸輪、槽輪等高副機構(gòu)來實現(xiàn)上述要求，所以應(yīng)采用平面連桿機構(gòu)。 2.2 性能數(shù)據(jù)要求 圖2-1 步進輸送機模型圖 根據(jù)上述的功能確定輸送機的設(shè)計尺寸及要求如下： 輸送平臺距地面高度為50cm。 輸送擋板的運動軌跡如圖中ABCD所示，擋板在A處接收工件后，沿著軌跡AB把工件輸送一個步長a，再沿著軌跡BC，使擋板離開軌道一段高度b，然后擋板沿著軌跡CDA返回到擋板的原始位置，輸送另一個工件。 單次輸送

26、的距離為200mm 輸送擋板在水平方向時始終保持平動。 輸送擋板的運動軌跡中BC段和AD段的距離等于200mm。 2.3 設(shè)計用途 可以在產(chǎn)品生產(chǎn)線上進行物料的步進式輸送，在輸送過程中輸送機是在時間間隔相等、距離相等地將一定的物料輸送到指定的工位，所以在停頓的時間內(nèi)，可以對物料進行加工。加工時間要與輸送機完成一次往復運動所需的時間相等。在輸送過程中由于采用擋板推動工件，并且擋板的運動速度不會太快，對工件的損害較小，碰撞較小，不至于對工件外形產(chǎn)生大的變形，故可以輸送一些硬質(zhì)較低的物料，如面包、糕點、盒裝食品、藥品等。在輸送過程中運動平穩(wěn)，方便于精密工件的加工。此輸送機采用擋板推動，可以產(chǎn)

27、生較大的推力，能適用于不同重量的工件的輸送。 本步進式工件輸送機采用曲柄滑塊機構(gòu)。電動機帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，通過連桿帶動，以實現(xiàn)輸送擋板的左右往復運動。再配合一根能上下擺動的連桿和跑道形軌道，以實現(xiàn)輸送擋板的上下運動。采用連桿機構(gòu)，運動平穩(wěn)、連續(xù)。由于機構(gòu)大部分是連桿相連，維護、檢修較為方便。 第三章 設(shè)計方案的比較 3.1 設(shè)計方案 方案一：采用液壓裝置和凸輪機構(gòu)，以達到設(shè)計要求。采用液壓動力裝置推動擋板往復運動，再利用凸輪機構(gòu)推動擋板上下的往復運動。由液壓裝置和凸輪機構(gòu)的配合，實現(xiàn)擋板的曲線運動。

28、方案二：利用連桿機構(gòu)，減速器，步進電機。通過步進電機，可以獲得運動所需的動力，減速器可以獲得所需的速度，連桿機構(gòu)實現(xiàn)不同的節(jié)奏，速度比，步長和滑架的運動軌跡。 3.2 方案分析 經(jīng)過分析，方案一機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)造較為普通，而且運行時的噪音低，運動行程明確。缺點是該機構(gòu)有兩個自由度，所以運動難以控制，不夠平穩(wěn)。而且液壓機構(gòu)的成本高，維護檢修復雜。方案二對于方案一存在問題可以很好地實現(xiàn)，而且步進電機容易選擇，減速器和連桿機構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可靠性高，能承受一定的沖擊，所以方案二比較合理。方案二的設(shè)計過程中，步進電機的選擇和減速器的減速比選擇、曲柄滑塊機構(gòu)與連桿的尺寸配合設(shè)計和分析是本課題的重點。

29、 第四章 動力源的選擇及電路圖的設(shè)計 3.輸出軸 2.減速機 1.電機 圖4-1 動力源 由圖4-1可以看出，此輸送機的動力源是由電動機通過減速器的減速，動力通過輸出軸傳送出來。 4.1 電動機的選擇 在電動機工作中，只需使電動機的額定功率大于或者等于電動機的實際功率，即就可以了。 電動機的輸出功率為 （4-1） 式中 ：輸送機工作時所需的輸出功率； ：傳動裝置總效率。 輸送機所需功率，由工作阻力和傳動參數(shù)計算得： （4-2） 式中 F為工作時的阻力，輸送機在工

30、作時最大阻力不超過2000N； v為輸送機的輸送速度，由于采用曲柄滑塊機構(gòu)，輸送架的速度不是勻速，但是為了避免與工件接觸時損壞工件，所以在輸送過程中最大速度不超過0.4m/s。 所以。 傳動裝置總效率為 （4-3） 由于任何機械都存在一定的功率損耗，所以傳動裝置的總效率1 為了合理的選擇電動機，根據(jù)電動機主軸轉(zhuǎn)速要求和各傳動比范圍，可以計算出電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍，包括電動機的可選轉(zhuǎn)速范圍和傳動裝置的總傳動比合理范圍，由上述計算可知，電動機的額定功率，即。根據(jù)工作狀況和計算，選擇的電動機為三相異步電動機B3Y2-90S-4JB/T8680.1-1998。 其主要性能如下

31、表 表4-1 電動機主要參數(shù) 型號 Y2-90S-4 額定功率（KW） 1.1 額定轉(zhuǎn)矩 2.3 轉(zhuǎn)速r/min 1400 4.2 減速器的選擇 根據(jù)工作機要求可知，減速器需要有較大的傳動比和改變傳動方向，輸送機在工作時輸送速度不能太快，而由上所選的電動機轉(zhuǎn)速為1400r/min。轉(zhuǎn)速過大，容易導致安全事故，且不符合設(shè)計要求。輸送擋板在接觸工件時如果速度太大，會造成劇烈的震動，并且容易損壞工件和輸送機，所以應(yīng)該使用減速器來獲得較低的轉(zhuǎn)速。減速器的作用主要有兩個：獲得低轉(zhuǎn)速；獲得大轉(zhuǎn)矩。 輸送機在工作時，輸送板的往復次數(shù)約為10次/分鐘。所以減速器的傳動比

32、 （4-4） 式中 n為電動機轉(zhuǎn)速，即n=1400r/min； 為輸送板的輸入轉(zhuǎn)速，即n=10r/min。 所以。 綜上所述，減速器的傳動比應(yīng)該大于或者等于140，所以減速器的選擇為長城NMRV140-50H8渦輪蝸桿減速器，該減速器減速比為140。 4.3 電路圖的設(shè)計 工作原理說明： 按下啟動按鈕SB2，接觸器KM線圈通電吸合并自鎖，電機運轉(zhuǎn)并且運行燈工作。當工作結(jié)束時，按下SB1，KM失電。電機停止工作并且運行燈關(guān)閉。在夜間工作時，可按下旋轉(zhuǎn)按鈕SA，進行照明工作。（其工作不受主電路通斷的影響）。 表4-2 電器元件表 序號 符號 名稱 型號

33、規(guī)格 數(shù)量 1 M 異步電動機 YS-90S-4 1.1KW.380V.1400r/min 1 2 QF 低壓斷路器 C45N 550V.32A 1 3 KM 交流接觸器 CJ21-10 380V.10A線圈電壓220V 1 4 SB1 控制按鈕 LAY3 紅 1 5 SB2 控制按鈕 LAY3 綠 1 6 SA 旋轉(zhuǎn)開關(guān) NP2 220V 1 7 HL 指示信號燈 ND16 380V.5A 2 8 EL 照明燈 220V.40W 1 9 FU 熔斷器 KT18 250V.4A 2

34、 第五章 參數(shù)綜合 5.1 工件的的限制 根據(jù)以上設(shè)計要求，物料在輸送過程中間隔相同，為200mm。軌跡曲線BC段的距離為200mm，輸送滑道的寬度為300mm，相鄰的兩個擋板之間間隔為200mm。所以此輸送機可以輸送的工件要求長度≤300mm，高度≤200mm，寬度≤200mm。以免工件在停歇是受到輸送擋板不應(yīng)有的回碰。另外由于此輸送機采用擋板推動實現(xiàn)輸送功能，所以不能輸送一些粘性較大的物料。擋板與輸送道之間存在一定的間隙，所以此輸送機不能輸送粉狀的物料。在擋板接觸工件的瞬間具有一定的速度，意味著擋板和工件會有一定的碰撞，所以此輸送機不能輸送一些易燃、易爆、易碎的物料。 5.2 運動參

35、數(shù)計算 5.2.1輸送板的運動計算 7 1 2 4 6 3 5 圖5-1運動分析 圖5-2 輸送板運動軌跡 圖5-3 連桿1與圓盤4連接點的運動軌跡 由上述電動機和減速器的選擇中，可以得知輸送板的往復運動速度為10次/分鐘。由圖5-1可以看出連桿1和圓盤4連接，當連桿1和圓盤4的連接點運動到最左邊和最右邊時，連桿1、連桿2、連桿3呈水平狀態(tài)。由圖5-2輸送板的運動軌跡可以看出，此時，輸送板分別運動到軌道的兩個半圓的中點，由圖5-3連桿1與圓盤4連接點運動軌跡可知，此時連接點分別運動到F點和E點上。所以，當連接點在上運動時，輸送板推動工件前進一個步長，即=20

36、0mm，在上運動時，輸送板往上抬高H，即H=200mm，在上運動時，輸送板向后移動一個步長，在上運動時，輸送板向下運動H，從而輸送下一個工件。就這樣反復運動，達到步進式連續(xù)輸送的功能。由于圓盤的旋轉(zhuǎn)速度是恒定的，所以連接點的轉(zhuǎn)速也是固定的，即。而占整圓的，由此可以得出，工件的輸送狀態(tài)是：經(jīng)過一個擋板推動1移動一個步長后，停歇5，再由下一個擋板推動，由此實現(xiàn)步進式連續(xù)輸送功能。所以輸送機每6秒會輸送一批物料到指定的工位上，有6秒的時間對這批物料進行加工。 5.2.2 曲柄滑塊的運動學特性 圖5-4 曲柄滑塊機構(gòu) 取A為坐標的原點，X軸水平向右，Y軸豎直向上。在任意時刻t，機構(gòu)的位置如圖

37、5-3所示，假設(shè)C點的矢徑為： （5-1） C點的坐標為其矢徑在坐標軸上的投影： （5-3） 根據(jù)圖形可知： （5-4） 所以： 式中，是曲柄長與連桿長之比。將上式代入的表達式中，并考慮到，就得到了滑塊的運動方程： （5-6） 若將此式對時間求導數(shù)，其運算較繁瑣。在工程

38、實際中，值通常不大于，故可在上式中將根式展開成的冪級數(shù)并略去起的各項而作近似計算： （5-7） （5-8） 上式再對時間取導數(shù)，便可以得到速度和加速度的表達式： （5-9） （5-10） 其中都是的周期函數(shù)。 5.3 滑桿的拉壓強度及變形 輸送機在工作時，滑桿往復運動，受到兩根連桿的拉力或壓力，所以需要計算滑桿橫截面上的應(yīng)力和變形，確?；瑮U在容許載荷范圍和容許變形范圍內(nèi)工作。 5-3-1 滑桿的拉壓強度計算

39、 a b 圖5-5 滑桿的受力分析 由于輸送機在工作時，受到的最大阻力。由圖5-5a、b滑桿的受力分析可知，此滑桿受到最大的拉力或者壓力為滑桿的橫截面積，由公式 此時滑桿受到的拉壓應(yīng)力為，滑桿材料采用的是Q235A，查書的Q235A的抗拉強度為遠小于材料的抗拉強度，所以滑桿受到的最大應(yīng)力在容許荷載范圍內(nèi)，符合要求。 5.3.2 滑桿的軸向變形 a b 圖5-6 滑桿的軸向拉伸、壓縮圖 由于

40、輸送機在工作時，受到最大阻力。由圖5-6a、b滑桿的軸向拉伸、壓縮圖，其變形前的長度，變形后長度為，其長度的該變量為 （5-12） 由公式 （5-13） E為材料抵抗拉伸（壓縮）變形的能力，查書得Q235A的抵抗拉伸（壓縮）變形能力。 所以 （5-14） 所以滑桿的伸長率 查書得Q235A的容許伸長率，滑桿的伸長率遠小于容許伸長率，所以此滑桿的伸長率符合要求。并且在最大阻力下，滑桿的伸長率可以忽略不計，不會影響輸送機的正常工作 5.4 銷釘?shù)膹姸扔嬎?

41、輸送機在工作時，銷釘受到兩連桿的剪切和擠壓應(yīng)力，為了確保銷釘能正常工作，所以需要對銷釘?shù)募羟袕姸群蛿D壓強度校核。 5.4.1 銷釘?shù)募羟袕姸刃：? 圖5-7 銷釘?shù)氖芰D 由圖5-7銷釘?shù)募羟惺芰D可知，銷釘受剪面上的最大剪力為，銷釘材料的容許剪應(yīng)力，所以受剪面上的剪應(yīng)力計算為 滿足剪切強度條件。 5.4.2 銷釘?shù)臄D壓強度校核 由圖5-7銷釘?shù)氖芰D可知，銷釘受最大擠壓應(yīng)力為，銷釘材料的容許擠壓應(yīng)力，所以受擠壓面上的擠壓應(yīng)力計算為 （5-17） 滿足擠壓強度條件。 5.5 零件的尺寸配合設(shè)計 4 2 3 5 1 圖5-8 輸送機的

42、總裝配圖 由圖5-8輸送機的總裝配圖可以看出，電動機通過減速器的減速，動力通過傳動軸傳送到圓盤1，使得圓盤1轉(zhuǎn)動，再通過三根連桿，將動力傳送到輸送板5上。 在圖5-8中，圓盤1與連接桿2的連接中點的運動軌跡將直接影響到輸送板5的運動軌跡，所以要想輸送板能完成圖5-2的運動軌跡，則圓盤1與連桿2的連接點距離d是一個重點，如果距離d太小，那么輸送板將不能完成上半段的運動軌跡或者下半段的運動軌跡，這樣就不能達到連續(xù)輸送的效果，而且輸送架在回程時豎直方向沒有提高一段距離，則會回碰工件。如果距離d太大，則輸送板運動到左極限位置或者右極限位置時會卡死在極限位置上。為了簡化計算，在尺寸方面需要設(shè)計當圓盤

43、1與連桿2的連接點運動到左極限位置或者右極限位置時，輸送板也相應(yīng)的運動到左極限位置或者右極限位置，所以當圓盤1與連桿2的連接點運動到極限位置時，三根連桿應(yīng)該處于水平狀態(tài)，要使三根連桿能同時處于水平狀態(tài)，則需要考慮多個尺寸的配合。 5.5.1 圓盤的尺寸設(shè)計 由圖5-8可以看出，圓盤1與連桿2的連接點距離將直接影響到輸送機是否能實現(xiàn)步進式輸送的功能，而連接點在水平方向的位移與輸送板在水平方向的位移相等，由圖5-2輸送板的運動軌跡可以看出，輸送架左右移動的距離為 所以圓盤1中心點與連桿2的連接點距離如圖5-9所示。 圖5-9 圓盤 5.5.2 輸送架的尺寸設(shè)計 由于工件在輸送過

44、程每次前進的距離為一個步長，所以要求輸送架相鄰的兩個擋板之間間隔相等，并且都等于輸送機的步長。在高度方面，由于輸送架運動時存在高度差，所以輸送架擋板的高度。如圖5-10所示。 圖5-10 輸送架 5.5.3 輸送架支撐架的尺寸設(shè)計 由于輸送架與輸送架支撐架焊接，輸送架在豎直方向的運動距離為200mm，并且輸送架的板厚度為20mm，所以支撐架的豎直長度應(yīng)該大于220mm，為了避免輸送架與擋板碰撞，所以應(yīng)該留有一定的間隙，取225mm，輸送滑道的寬度為300mm，所以支撐架的小軸長度為300mm，并且支撐架兩端與軸承連接，軸承的長度為20mm，所以支撐架的大軸尺寸為260mm，具體尺

45、寸如圖5-11所示。 圖5-11 輸送架支撐架 5.5.4 軌道擋板的尺寸設(shè)計 動力傳送到輸送板5上，輸送板5與輸送板支撐架4相連，而支撐架上連接著軸承導輪，軸承導輪受到軌道擋板3的軌道限制，所以輸送架的運動軌跡會和軸承導輪中心點的運動軌跡相同，軸承導輪的直徑，為了保證軸承導輪的運動平穩(wěn)，所以軌道擋板的軌道寬度為32。由于擋板與滑板側(cè)板焊接，滑板側(cè)板高度為50mm，為了避免輸送架運動到最低點時與滑板碰撞，所以擋板的高度為 。 軌道擋板各尺寸如圖5-12所示。 圖5-12 軌道擋板 5.5.5 連桿2軌道擋板的尺寸設(shè)計 由圖5-8輸送機的總裝配圖可以看出，連桿2與滑桿連接

46、，連桿2會上下擺動，為了使連桿2不至于卡死，所以應(yīng)該在滑桿底板上開槽，而槽的長度應(yīng)該大于或等于連桿2運動到極限位置時與軌道擋板的重合長度，連桿2的長度為430mm，而連桿2與圓盤的連接點中心點距離軌道擋板的距離為15mm，所以滑桿底板的槽長度。連桿2厚度為10mm，與槽的寬度采用間隙配合，所槽的寬度取，如圖5-13所示。 圖5-13 滑桿底板 5.6 重要連接的尺寸公差與配合的選擇 5.6.1 連桿間的配合 圖5-14 連桿間的配合 考慮到圓柱銷釘要與連桿2和其他連桿的孔配合，并且配合性質(zhì)要求不同，所以考慮使用基軸制配合。 為了使圓柱銷在連桿與導軌內(nèi)定位穩(wěn)定，連桿2與圓柱銷

47、之間采用，該配合即使在振動較大的情況下也可以保證定位的可靠，裝配時只需用銅錘或小壓力壓入即可。 其他連桿與圓柱銷采用，該配合多用于溫度影響不大的一般轉(zhuǎn)速配合，能夠保證連桿的運動順暢，并且沖擊和振動不至于太大。如圖5-14所示。 5.6.2 軸承的配合 考慮到設(shè)計中的軸承需要充當導輪的作用，在輪槽中運動，所以設(shè)計使軸承與輸送架的頂桿過盈配合，讓軸承內(nèi)圈定位在頂桿上，外圈在輪槽中轉(zhuǎn)動。 支撐架的桿與軸承內(nèi)圈采用過盈配合，拆裝方便，定位可靠。 軸承外圈與輪槽為間隙配合，由于本設(shè)計的軸承為一般轉(zhuǎn)速，并且溫度影響不大，軸承外圈與軌道之間的配合采用間隙配合，該配合廣泛應(yīng)用于普通軸承的支承處。

48、第六章 潤滑的作用及潤滑劑的選擇 潤滑是指在兩個相對運動的摩擦表面之間加入潤滑劑從而使兩個摩擦面之間形成一層潤滑膜，這樣可以將直接接觸的兩個摩擦表面分隔開，降低兩個摩擦面的摩擦力，從而減少零件的損耗，延長輸送機的使用壽命。 6.1 潤滑在輸送機上的作用 潤滑在輸送機上的作用主要有一下幾個： （1）降溫冷卻 使用潤滑劑可以減少零件間相互摩擦產(chǎn)生的摩擦熱，潤滑劑的流動，可以帶走零件間產(chǎn)生的熱量，這樣可以起到冷卻的作用，使輸送機能夠保持在適當?shù)臏囟龋? （2）降低摩擦、減少磨損 選擇合適的潤滑劑，可以使兩個相互接觸的零件之間形成一層潤滑膜，將干摩擦變?yōu)闈櫥瑒┓肿又g的摩擦，從而減少了零件之

49、間的相互磨損和產(chǎn)生的噪音，延長輸送機的使用壽命； （3）防銹 由于潤滑劑能覆蓋在零件的摩擦表面，可以阻止零件和周圍空氣、腐朽性氣體、水蒸氣等直接接觸，防止零件生銹； （4）緩沖減振 潤滑劑在零件接觸面上，由于潤滑劑的剛性比較小，可以起到緩沖和減振的作用； （5）清洗 潤滑劑在流動過程中，能夠?qū)赡Σ帘砻娴幕覊m等雜質(zhì)清洗，減輕了零件的磨粒磨損。 6.2 輸送機關(guān)鍵部位的潤滑 在輸送機中，有些零件間相對運動較大，摩擦力也較大，磨損較快，所以要對這些關(guān)鍵部位進行潤滑： （1） 在減速器上，渦輪蝸桿的潤滑； （2） 所有銷釘連接、螺栓連接的地方的潤滑； （3） 連桿與軌道接觸的地方的潤

50、滑； （4） 軸承的潤滑以及與軌道之間接觸面的潤滑。 6.3 潤滑方式的選擇 潤滑劑以及潤滑方式的合理選擇，可以確保機器的安全長期運轉(zhuǎn)， （1）減速器的潤滑:采用浸油潤滑，這種潤滑方法簡單可靠而費用低，潤滑強度高，工作時零件散熱快。可以使位于不同平面的傳動件得到很好的潤滑，潤滑油選擇渦輪蝸桿油。 （2）軸承的潤滑:為了保證軸承的安全運轉(zhuǎn)，對軸承進行潤滑可以減少摩擦和磨損，避免軸承表面因點蝕而失效，軸承的潤滑還具有散熱、防銹、緩沖等作用軸承的潤滑方式有脂潤滑與油潤滑兩種。相對于油潤滑，脂潤滑具有良好的粘附性、抗壓性、不滴落、抗腐蝕等特點。而且脂潤滑不需要特殊的供油系統(tǒng)，封密裝置簡單、維

51、修費用低、潤滑脂成本低等特點，本設(shè)計的軸承運轉(zhuǎn)速度低，所以選擇脂潤滑?？紤]到此輸送機在室溫條件下工作，所以潤滑劑應(yīng)具有一定的耐水性，所以選擇通用鋰基潤滑脂，該潤滑脂具有良好的耐水性，適用于溫度在-20～120℃范圍內(nèi)各種機械的摩擦部位的潤滑。 第七章 優(yōu)缺點對比與總結(jié) 7.1 輸送機的分類 在生產(chǎn)線上，由于物料的不同，出現(xiàn)了不同的輸送機，選擇合適的輸送機，能保障物料安全的輸送、提高輸送效率、減少輸送成本等優(yōu)點。輸送機根據(jù)輸送工件的方法，可以分為依靠重力輸送和強制輸送

52、。凡依靠外加能源實現(xiàn)輸送的都屬于強制輸送，本設(shè)計才用電動機為動力源，所以屬于強制輸送。 國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)的輸送機有帶式輸送機、斗式提升機和螺旋輸送機等。 7.1.1 各種輸送機的優(yōu)點和適用領(lǐng)域 1.帶式輸送機 依靠摩擦驅(qū)動，達到連續(xù)輸送物料的機械。其特點是能輸送碎散和成件的物料、輸送能力大、輸送距離長。廣泛應(yīng)用于煤礦、化工、糧食、建材等行業(yè) 2.螺旋輸送機 依靠旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料往前輸送。其特點是制作成本低，不漏料等，能輸送碎散和粉狀的物料。廣泛應(yīng)用于建材、化工、糧食等行業(yè)。 3.斗式提升機 利用固定于無端牽引構(gòu)件上的料斗，垂直提升物料的一種連續(xù)輸送機械。其特點是輸送量大、運動平穩(wěn)、

53、使用壽命長等。廣泛應(yīng)用于糧食，建材等行業(yè)。 7.1.2 優(yōu)缺點對比 在上述幾種輸送機中，帶式輸送機應(yīng)用最為廣泛，其特點比較明顯，相比于帶式輸送機，本設(shè)計的步進式輸送機的優(yōu)勢是能夠定時定量定距離的將工件從一個生產(chǎn)線輸送到下一個生產(chǎn)線，但是輸送量和輸送距離不及帶式輸送機。螺旋輸送機雖然能輸送碎散和粉狀的物料，但是如果物料是塊狀的，則有可能出現(xiàn)卡死在螺旋葉片上，本輸送機則可以輸送快狀的物料，但是輸送擋板跟滑道之間存在一定的間隙，所以不能輸送粉狀的物料。斗式提升機輸送量大，能輸送粉狀和顆粒狀等摩琢性小的物料，但是也不能輸送塊狀的物料，因為斗式提升機采用掏取式裝料，在裝料過程中如果碰到塊狀物料，有可

54、能碰壞或使物料變形，本輸送機對物料的碰撞較小，可以輸送塊狀物料，但是在輸送過程中有一段間歇時間，故不能豎直提升物料。 7.2 總結(jié) 在這次畢業(yè)設(shè)計中，從剛開始查詢大量資料和文獻，了解到國內(nèi)外輸送機的發(fā)展現(xiàn)狀，并且了解了一些輸送機的結(jié)構(gòu)、功能以及使用范圍，如帶式輸送機、螺旋輸送機、斗式提升機等，比較這些輸送機的優(yōu)點和不足。然后開始想象機構(gòu)的大致模型，比較方案，再通過CAD畫出草圖，然后通過pro/E畫出各個零件圖、裝備、做出動畫。鞏固了專業(yè)知識，并且學到了一些曾經(jīng)不會的知識。我設(shè)計的這個步進式工件輸送機，可以實現(xiàn)工件的步進式輸送功能，并且輸送的工件范圍比較廣，即可以輸送一些碎散的工件，也可以

55、輸送整件的工件。在輸送過程中，節(jié)奏緊湊，可以定時定量的把工件從一個生產(chǎn)線輸送到下一個生產(chǎn)線。 此步進式工件輸送機是由步進電機作為動力源，電動機通過減速器的減速，動力通過輸出軸傳送到圓盤上，采用曲柄滑塊機構(gòu)，可以將曲柄的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復直線運動，通過板的軌道限制，使輸送板的運動軌跡固定。與其他輸送機相比，此步進式輸送機可以定時定量定距離地輸送工件，并且即可以輸送散碎的工件，也可以輸送成件的工件。輸送過程節(jié)奏緊湊，運動平穩(wěn)，摩擦較小，噪音較低。雖然在工件的尺寸方面有限制，但是如果要輸送大型的工件，只需將此輸送機的一些尺寸相應(yīng)的進行修改，就可以達到要求。 通過這次步進式工件輸送機的畢業(yè)設(shè)

56、計，綜合應(yīng)用了機械設(shè)計專業(yè)理論，結(jié)合生產(chǎn)實際，比較輸送機之間的優(yōu)點和缺點，使我所學的知識的到鞏固、深化和擴展，學習到了機械專業(yè)關(guān)于設(shè)計方面的一些方法，掌握了一些通用機械零件、機械傳動裝置的設(shè)計原理和過程，再設(shè)計過程中，碰到了許多困難，深深的感覺到自己掌握的知識與實際使用還有很大的距離，所以在今后對于這方面還需要繼續(xù)加強學習和實踐。 本設(shè)計由于個人能力有限，所以設(shè)計的機械必然會存在一些欠缺和不足。但是通過這次畢業(yè)設(shè)計，確實給我?guī)砹嗽S多收獲，畢業(yè)設(shè)計涉及到許多方面的知識通過設(shè)計計算、畫圖等方法提高了我對機械機構(gòu)設(shè)計以及一些標準件的選擇等方面的應(yīng)用認識能力?？偠灾?，這次畢業(yè)設(shè)計讓我在各個方面的

57、知識都受益匪淺。 參考文獻 [1] 全燕鳴.機械制造自動化[M].廣州:華南理工大學出版社,2008. [2] E Kessler,K Gmbner,K J Grimmer.bico-Tec -a new type of belt conveyor with horizontal curves[J].Bulk Solids Handing,1993,13(4):741-747 [3] 孫桓等.機械原理[M].北京:高等教育出版社，2006. [4] 楊家軍等.機械創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)[M].北京:科學出版社,2008. [5] 步進輸送機的設(shè)計. [6] 關(guān)慧貞,馮辛安.機械制造裝

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59、[J],2011,5:15-17 [14] 胡鳳蘭.互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2010. [15] 邱小林等.工程力學[M].北京:北京理工大學出版社,2009. 致謝 經(jīng)過半年的工作，本畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)基本完成了，作為一個大學生，由于個人的能力有限，經(jīng)驗不足，在這次設(shè)計中有許多方面可能考慮不周。在整個過程中，指導老師的督促和指導以及學校在各方面提供的支持，是我能完成設(shè)計的重要保障。在這里很感謝我的指導老師，在我遇到困難的時候，總是能耐心地指導我，幫助我。其次就是感謝我的輔導員，輔導員在我們的生活上總是無微不至的關(guān)心和幫助，在學校有工作安排時，總是第一時間通知我們，而且時時刻刻鼓勵我們認真對待自己的生活、學習和工作。同時還要感謝我的同學，有你們的支持、鼓勵和幫助，我的畢業(yè)設(shè)計才能夠按期地完成。最后，感謝我的母校在大學四年對我的栽培，衷心地感謝你們。 31