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摘 要
本文首先對上料機構(gòu)的發(fā)展歷史及發(fā)展現(xiàn)狀做了簡單的介紹；并在下文中針對包裹上料的要求與需求進行了上料裝置的設(shè)計，包括了上料裝置和與之配合部分的推件機構(gòu)的設(shè)計。通過簡單料斗式上料機構(gòu)的設(shè)計，為以后對機械方向及有關(guān)設(shè)備的更好的研究打下基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：上料裝置；推件機構(gòu)
VI
Abstract
First,the development history and the current development situation of the feeding device are introduced in this paper.then,feeding device and co-ordinated with pusher mechanism are designed for the requirements and needs for the package courier feeding.Through the simple feeding mechanism’s design,lays the foundation for later at a deeper level of study.
Key words:Feeding device;P usher mechanism
目 錄
摘 要 ……………………………………………………………………Ⅲ
Abstract …………………………………………………………………Ⅳ
1 緒 論 ……………………………………………………………………1
2 快遞上料裝置系統(tǒng)方案的選擇 …………………………………………3
2.1 方案種類 ……………………………………………………………3
2.2 方案詳述 ……………………………………………………………3
2.3 方案的確定 …………………………………………………………3
3 快遞上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………5
3.1 快遞上料裝置上料斗的設(shè) …………………………………………5
3.2 快遞上料裝置上料導軌的設(shè)計 ……………………………………5
3.3 快遞上料裝置料斗上行方式選擇 …………………………………6
3.3.1 鏈條的選用 …………………………………………………6
3.3.2 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………7
3.3.3 鏈傳動的使用和維護 ………………………………………9
4 上料傳動設(shè)計……………………………………………………………11
4.1 傳動方案確定………………………………………………………11
4.2 電動機的選擇………………………………………………………11
4.3 減速器的設(shè)計………………………………………………………14
5 推件裝置的設(shè)計…………………………………………………………17
5.1 推薦裝置方案選定…………………………………………………17
5.2 推件裝置機構(gòu)設(shè)計…………………………………………………17
5.3 齒輪設(shè)計……………………………………………………………18
5.4 推件機構(gòu)電動機的選用……………………………………………20
5.4.1 電動機類型的選擇 …………………………………………20
5.4.2 電動機功率的確定 …………………………………………20
5.4.3 電動機轉(zhuǎn)速的確定 …………………………………………21
II
6 結(jié) 論……………………………………………………………………23
參考文獻……………………………………………………………………24
附 錄………………………………………………………………………25
致 謝………………………………………………………………………26
III
第1章 緒論
1緒 論
上料裝置廣泛運用于各行各業(yè)中，如建筑、機械制造、火力發(fā)電、糧食生產(chǎn)等。從上料機到提升機，各式各樣的上料裝置，我們隨眼可見。上料裝置的出現(xiàn)，在很大程度上改變了意外工人們肩挑手提的狀況，極大的解放和發(fā)展了生產(chǎn)力。
機械、材料等行業(yè)的快速發(fā)展使得人們對于上料裝置有了更進一步的要求。為了應對各種新出現(xiàn)的要求，必須在上料裝置的研發(fā)設(shè)計上投入更多的精力和金錢，立足于機械制造設(shè)計企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和先進的制造工藝手段，為生產(chǎn)企業(yè)用戶提供更好的機械設(shè)備，滿足其需求。
1.1上料機的發(fā)展概況及發(fā)展現(xiàn)狀
社會經(jīng)濟的快速繁榮與人們生活方式等的轉(zhuǎn)變，帶動運輸工程、機械制造行業(yè)的快速發(fā)展，與之相適應的上料輸送裝置越來越受到人們的重視，對上料輸送裝置的要求也與之不斷加強。中國在很早之前就已設(shè)計出來并投入使用的高轉(zhuǎn)筒車和用于提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機和料斗式上料機的原型，那時我們遙遙領(lǐng)先于世界各國。然而真正構(gòu)造了上料輸送機雛形的卻是1880年于德國LMG公司設(shè)計的裝載在鏈斗挖掘機尾部上由蒸汽機驅(qū)動的帶式輸送機。1887年，在美國首先設(shè)計制造了螺旋式運輸機，并運用于生產(chǎn)中；1905年，瑞士人設(shè)計制造出了鋼帶式運輸機；1905年，在德國和英國出現(xiàn)了慣性輸送機。之后，上料輸送機在機械制造行業(yè)、電機制造、冶金制造行業(yè)不斷進步的驅(qū)動下，不斷發(fā)展完善，逐步由簡單、短距離運輸向復雜、長距離、多材質(zhì)運輸方向發(fā)展，成為物料搬運自動化和機械化不可取代的一部分，稱為企業(yè)不可缺少的重要設(shè)備。
我國上料機械發(fā)展與世界先進技術(shù)同步進行，在17世紀中期時，上海的機械公司就已經(jīng)能夠提供用于輸送散狀物料的索道。但隨著時間的推移，我國對于上料輸送裝置的重視與投入不斷減小，導致制造工藝和技術(shù)改造能力在今天明顯落后于國外發(fā)展水平。上料機械設(shè)備的創(chuàng)新科研脫節(jié)；進行創(chuàng)新研究的組織匱乏，產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝水平發(fā)展力量不足；上料機械產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性問題還比較突出，甚至每年還需進口大量的上料機械設(shè)備。現(xiàn)在國內(nèi)對于上料機構(gòu)的研究多基于螺旋上料與振動上料這兩種基本上料方式。而國外對上料機構(gòu)的研究范圍就更加廣泛，設(shè)計思路也更加靈活，最新研究成果是真空上料機。前沿研究方向的差異無疑體現(xiàn)了我們與國外思維方式的差距。
1.2 快遞上料裝置設(shè)計的目的和要求
由上述分析可知，中國的上料裝置發(fā)展尚且落后于國外多數(shù)國家。本次我的研究課題是一種快遞包裹上料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即設(shè)計一種用于將快遞包裹起升并運送至快遞貨車
27
廂、集裝存儲設(shè)備的輔助運送裝置。要求該裝置的結(jié)構(gòu)要簡單省力，運輸方便快捷、拆卸、裝配方便，安全可靠性高，整機機構(gòu)緊湊、布置合理。通過對使用條件、功能及操作簡便等條件的分析，選擇一種合適方案。根據(jù)所選的方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、具體零部件的設(shè)計、校核計算，最終確定裝置各部位尺寸結(jié)構(gòu)。由簡單的上料裝置設(shè)計了解基本的上料裝置工作方式和設(shè)計方法，為以后先進上料裝置研究做好基礎(chǔ)。
1.3畢業(yè)設(shè)計的意義
畢業(yè)設(shè)計是對我們大學四年所學知識的一個檢測。通過本次的設(shè)計過程，我對各類上料運輸裝置有了個簡單粗略的了解。對于料斗式上料機有了深刻的了解，包括對料斗上料機運行方式、電動機的選擇以及與之配合使用的推件裝置都有了更深刻的理解。同時，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學會了如何把學習到的理論性知識有效的運用到解決實際問題中，不僅更好地掌握了課本上的知識，又提高了自己解決問題的能力。學會了怎樣快速有效的查閱資料，怎樣篩選有用的信息，而這些對于我們以后的工作都是有很大幫助的。本次設(shè)計使我受益很大，大大提高了我各方面的能力。
第2章 快遞上料裝置系統(tǒng)方案的選擇
2快遞上料裝置系統(tǒng)方案的選擇
2.1 方案種類
該裝置的使用目的在于能夠?qū)鹕⑦\送至快遞貨車廂或集裝存儲設(shè)備中?，F(xiàn)在我們常見到的快遞包裹上料裝置主要分為傾斜帶式輸送機和料斗式上料機兩大類。
2.2 方案詳述
傾斜帶式輸送機主要由支撐架、運送帶、起支撐作用的托輥、滾筒、張緊機構(gòu)、傳動裝置等幾部分組成。它是一種可以將物品放在給定的輸送線上，從起始的上料點運送到最后的落料點，從而構(gòu)成一條完整的運輸流程。傾斜式帶式輸送機不僅能夠?qū)ι⑺槲锪线M行運輸，也能夠?qū)Π惏b好的物品進行運送。傾斜式帶式輸送機主要是由上下兩端點的滾筒以及與其緊密連接的閉合運送帶構(gòu)成。驅(qū)使輸送帶運動的滾筒稱為主動滾筒，另外一個用于改變輸送帶運動方向的滾筒稱為改向滾筒。電動機通過與其連接的減速器帶動主動滾筒運動，因為主動滾筒與運輸帶之間存在很大摩擦力，從而能夠帶動輸送帶運動。主動滾筒大多裝在落料端，從而使得其有很大牽引力作用，利于帶動運輸帶運動。物料由上料端放入，落在運動的輸送帶上，通過輸送帶與物品之間的摩擦力使得物料運動將其送到落料端掉落。由上述輸送帶工作原理可知傾斜式帶式輸送帶可實現(xiàn)不間斷的流水作業(yè)。
根據(jù)現(xiàn)有的國內(nèi)外料斗式上料機類產(chǎn)品的現(xiàn)狀，主要有兩種設(shè)計方案。第一種是使用機械式結(jié)構(gòu)作為上料機構(gòu)，即采用電動機驅(qū)動類卷揚機的提升機構(gòu)來實現(xiàn)將料斗提升的方法。另外一種則是利用液壓系統(tǒng)作為提升機構(gòu)。利用液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，從而?qū)動料斗上升。比較這兩種方案可以發(fā)現(xiàn)第一種方案更簡單，對制造或安裝的要求較低。而第二種方案中液壓系統(tǒng)效率低，在運行時產(chǎn)生的大量熱量會造成很大的能量逸散。且其傳動比不固定。當采用液壓油為傳動介質(zhì)時需要注意防火。液壓元器件的精度要求高。所以兩種方案中選擇第一種方案。料斗式上料機主要由機架，軸承，齒輪，料斗，電機等組成。電動機通過減速箱帶動鏈條轉(zhuǎn)動，鏈條兩端連接于料斗上，從而帶動料斗上下運動。
2.3 方案的確定
傾斜式帶式輸送機工作的可靠性較高。在很多需要不間斷運行的重要工作機構(gòu)，例如火力發(fā)電廠中煤的輸送以及沿海船只貨物的裝載與卸下等都采用帶式輸送機。在需要時，帶式輸送機可以連續(xù)不間斷的工作。帶式輸送機機身可以伸縮，機尾可以隨著距離的需要伸長或縮短。但其機身的長度一般最短都會達到五米甚至更長?，F(xiàn)階段快遞行業(yè)逐漸趨向私人化，這時對上料機構(gòu)就提出了占地面積更小更方便的要求。而料斗式上料機雖然在連續(xù)性工作等方面不及傾斜式輸送帶，但相對于占地面積更小與便攜式要求，更能滿足需求。所以本次設(shè)計選擇料斗式上料機。
該上料裝置的設(shè)計包括了料斗的設(shè)計，鏈條的選用，電動機的選擇以及推件機構(gòu)的設(shè)計。
上料部分基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖2.1 上料系統(tǒng)圖
1.上料架 2.料斗 3.導軌
第3章 快遞上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
3快遞上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 快遞上料裝置上料斗的設(shè)計
3.1.1 料斗的結(jié)構(gòu)
料斗是上料機構(gòu)的載物構(gòu)件，用于承載包裹。由于快遞包裹多為形狀規(guī)則的長方體，所以料斗設(shè)計為無蓋的長方體結(jié)構(gòu)。料斗的下方安裝有滑輪，從而使料斗能夠沿著導軌運動。料斗的上方開口，當料斗上升到一定位置時，通過導軌的彎曲部時，由于包裹自身的重力作用從而實現(xiàn)包裹的卸料。
3.1.2 料斗的尺寸確定
現(xiàn)在的包裹多為小件且其形狀多為規(guī)則，故料斗形狀為無蓋的長方體結(jié)構(gòu)。暫定料斗的厚度為1cm。料斗尺寸如下圖所示。
圖3.1 料斗的尺寸
3.2 快遞上料裝置上料導軌的設(shè)計
3.2.1 導軌的作用與設(shè)計要求
當料斗沿著承載導向件作往復運動時，承載導向件上的導軌起到支撐和導向的作用，即支撐料斗以及確保料斗在外力（包裹和料斗自身的重量）的作用下，可以沿著設(shè)定的方向作往復運動。
對導軌設(shè)計要求如下：
1.具有很好地導向精度。導向精度是指運動部件在導軌上運動時能夠沿著給定的軌道運動，不會出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。
2.運動平穩(wěn)無振動。工作時，應做到速度均勻平穩(wěn)，不會出現(xiàn)可見的振動。在較低速度下不會有震蕩現(xiàn)象。
3.擁有足夠的剛度和強度。料斗所受到的所有外力均由導軌面承受，所以導軌應該有足夠大的剛度和強度。
4.耐磨性好。導軌的耐磨性是指導軌在經(jīng)過長久的使用后，仍能保證一定的使用精度。導軌在長期運行的過程中會產(chǎn)生磨損，但其磨損量應盡量小，并且在磨損后導軌能夠?qū)崿F(xiàn)自動補償。
5.結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。在滿足導軌其它設(shè)計要求的條件下，應該讓導軌的構(gòu)造更簡單，從而便于加工、安裝、更換，實現(xiàn)低成本。
3.2.2 導軌的設(shè)計
為了能夠省力，上料機構(gòu)導軌的的布置多采用傾斜一定的角度。
所以在本次設(shè)計中將傾斜角度定位60度，導軌的長度由機架的長度和高度決定。如下圖所示。
圖3.2 導軌的三維模型 圖3.3 上料架
3.3 快遞上料裝置料斗上行方式選擇
3.3.1鏈條的選用
本裝置采用鏈條作為上料機構(gòu)料斗上行的傳動方式。與鋼絲繩及其他的傳動裝置設(shè)施相比較，鏈條的設(shè)計制造與裝配的精度要求相對較低，從而使得設(shè)計制造更為方便。鏈輪齒的受力狀況良好，能夠承載的力更大。同時，鏈條能夠起到一定的緩和沖沖和減振作用。設(shè)置于機架下方橫軸上的第一鏈輪在電機的帶動下轉(zhuǎn)動，帶動鏈條運動從而帶動位于機架上端橫軸上的第二鏈輪轉(zhuǎn)動，從而達到使料斗上升的目的。
鏈條結(jié)構(gòu)用下列項目表示：鏈條的節(jié)距、排數(shù)、抗拉載荷等。一般來說，鏈條的排數(shù)越多，鏈條所具有的承載及傳動的能力越高。但鏈條的制造與裝配精度受限，各排鏈承載的載荷會不均勻，所以排數(shù)不應該過多。
因為快遞包裹重量很小，設(shè)其最大為200KG，且包裹上料的精度要求不是很高，初步選擇ISO鏈號為05B單排，節(jié)距為8的鏈條。該類鏈條被廣泛應用于化工、冶金、農(nóng)業(yè)、采礦、運輸、紡織、起重等各種動力傳動和機械中。
表3.1 鏈條主要尺寸和抗拉載荷
3.3.2鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
鏈輪的設(shè)計正確與否在鏈條傳動的運行過程中起著至關(guān)重要的作用。正確的設(shè)計有利于延長鏈條的使用壽命、提高鏈條的傳動質(zhì)量、降低鏈條與鏈輪之間的磨損。
1、 鏈輪的齒形
鏈輪的齒形與一般齒輪的齒形相似，但其齒廓不是共軛齒廓，其鏈輪齒形的設(shè)計可以有較大的選擇性。鏈輪齒形沒有具體的設(shè)計規(guī)定，僅僅有最大齒槽和最小齒槽形狀及其極限參數(shù)的規(guī)定，見表3.2。鏈輪齒形應該具備以下一些基本性能：保證鏈節(jié)能夠自由、平穩(wěn)的嚙合；鏈條與鏈輪在嚙合時的撞擊應盡量的小；當鏈節(jié)距因磨損而增長時，鏈輪仍能夠滿足運行條件的能力；便于加工。
常用的齒形一般為：兩圓弧齒形、直線---圓弧齒形。
鏈輪軸面兩側(cè)齒形設(shè)計為圓弧或直線，是為了方便鏈節(jié)的嚙入與嚙出。
表3.2 最大和最小齒槽形狀
名稱
符號
計 算 公 式
最大齒槽形狀
最小齒槽形狀
齒側(cè)圓弧半徑
滾子定位圓弧半徑
滾子定位角
2、鏈輪尺寸結(jié)構(gòu)
表3.3 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸
名 稱
符 號
計 算 公 式
說 明
分度圓直徑
d
齒頂圓直徑
若為三圓弧-直線齒形，則
可在與范圍內(nèi)選取，
但當選用時，應注意用展
成法加工時有可能發(fā)生頂切。
齒根圓直徑
分度圓弦齒高
若為三圓弧-直線齒形，則
最大齒根距離
奇數(shù)齒
偶數(shù)齒
齒側(cè)凸緣直徑
h---內(nèi)鏈板高度
3、鏈輪的材料與熱處理
鏈輪的輪齒應該具備足夠的接觸強度和耐磨性，所以齒面多采取熱處理。常用材料及處理方式與應用范圍見表3.4。
表3.4 鏈輪材料、熱處理及齒面硬度
3.3.3 鏈傳動的使用和維護
對鏈條及鏈輪的正確使用和維護有利于減低鏈條的磨損，從而可以提高鏈傳動的使用壽命。在對鏈傳動的使用和維護中，應注意以下幾個方面：
1.合理控制誤差，包含制造誤差和裝配誤差
合理控制節(jié)距誤差，規(guī)定節(jié)距和實際制造節(jié)距只差應該小于百分之二；兩鏈輪輪齒端面之間的偏移應該小于中心距的百分之二；兩傳動軸應實現(xiàn)平行，否則會導致鏈條的滾子對齒面的偏斜，由此產(chǎn)生的高單邊壓力，會導致滾子過載或碎裂。
2.合理使用潤滑方式及潤滑劑
良好的潤滑能夠有效地減小磨損，降低摩擦損失，降低沖擊力，從而延長鏈條的使用壽命。潤滑方式和潤滑液的選擇應和鏈速和鏈條節(jié)距相適應。
本結(jié)構(gòu)采用開式傳動，鏈條可定期拆卸。拆卸下的鏈條先用煤油清洗，干燥后浸入適當溫度的潤滑油中片刻（銷軸垂直放入潤滑油中），盡量排除鏈條間隙中的空氣，使油浸入其中，取出冷卻后擦去鏈條表面的潤滑油，安裝回去繼續(xù)使用。
第4章 上料傳動設(shè)計
4 上料傳動設(shè)計
4.1 傳動方案確定
確定傳動方案是由電動機經(jīng)過帶傳動至減速器，再由聯(lián)軸器由鏈條連接機架下端軸齒輪，帶動鏈輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)將料斗上升至合適位置。如下圖所示：
圖4.1上料傳動方式
本設(shè)計采取二級傳動方式，先采用帶傳動，第二級傳動是單級圓柱齒輪減速器。
帶傳動能夠承載的力較小，在傳動相同轉(zhuǎn)矩時，其構(gòu)造尺寸較其他形式更大，但其在傳動時可實現(xiàn)過載保護，同時還可以緩和沖擊和振動，所以布置在電動機和減速器之間，來降低傳動的轉(zhuǎn)矩。
齒輪傳動的效率很高，其可達到的功率和速度的范圍很廣，使用的壽命相較其他傳動裝置也較長，是當今機械設(shè)備中應用最為普遍的機構(gòu)之一。
總體而言，該傳動方案能夠滿足該上料機的工作條件的要求，適合該上料機的工作要求、工作可靠，除此之外，其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高。
4.2 電動機的選擇
4.2.1 電動機類型的選擇
選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式。因為該上料裝置經(jīng)常需要啟動、制動和正、反轉(zhuǎn)，所以要求電動機的轉(zhuǎn)動慣量要小，過載能力要大，故選用適用于起重及冶金用的Y型三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
4.2.2 電動機功率的確定
工作機構(gòu)所需功率：
式中 ： ----------工作機構(gòu)的工作阻力，N；
----------料斗上行線速度，m/s；
----------工作機構(gòu)的效率。
料斗承重設(shè)為200KG，因為導軌傾斜角度為60度，所以由計算得=1000N。料斗上行過程要求低速平穩(wěn)無明顯振動，故其上行速度設(shè)定要求為=0.2m/s。本傳動機構(gòu)為鏈傳動，所以=0.96。將上面各值代入公式得：
電動機所需功率為：
由電動機至工作機構(gòu)的傳動裝置總效率為：
式中 、、、、分別為帶傳動、渦輪傳動的軸承、錐齒輪傳動、聯(lián)軸器及鏈條的效率。查相關(guān)資料，取=0.96、=0.99、=0.95、=0.99、=0.96，則。
選取電動機額定功率P，使得，查有關(guān)資料Y型異步電動機的技術(shù)參數(shù)，選取=3KW。
4.2.2 電動機轉(zhuǎn)速的確定
齒輪線速度一般指的是齒輪分度圓的線速度。齒輪線速度與齒輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：
式中：-----------齒輪線速度，米/秒；
-----------齒輪分度圓直徑，米；
n------------轉(zhuǎn)速，r/s，每秒轉(zhuǎn)速。
主動齒輪齒數(shù)，從動齒輪數(shù)，從動齒輪的線速度由上文可知。
鏈輪分度圓直徑的計算公式：
式中 ----------鏈輪分度圓直徑，mm；
----------鏈條節(jié)距，mm；
Z-----------鏈輪齒數(shù)。
本次設(shè)計中鏈條節(jié)距均選擇，，，則主動鏈輪和從動鏈輪的分度圓直徑分別為：
mm
從動鏈輪的轉(zhuǎn)速為：
主動鏈輪和從動鏈輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：
則主動鏈輪的轉(zhuǎn)速為：
按推薦的合理傳動比范圍，取V帶傳動的傳動比單級圓柱齒輪傳動比，總傳動比的合理范圍，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有710r/min、960r/min、1420r/min，再根據(jù)計算出的功率，由查表可知三種適用的電動機型號，其技術(shù)參數(shù)的比較情況如下表。
綜合考慮電動機和傳動裝置的質(zhì)量、尺寸及各級傳動比，比較三個方案可以得出：方案1中電動機轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量和外廓尺寸較大。方案3中的電動機轉(zhuǎn)速高，但其傳動裝置的尺寸也較大。方案2適中，比較合適。因此選擇電動機型號為Y132S-6，所選的電動機的額定功率為P=3KW，滿載轉(zhuǎn)速=960r/min，傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊適中。
4.3 減速器的設(shè)計
傳動裝置的總傳動比為:
分配各級傳動比，則：
因，取V帶的傳動比為（因V帶，故所取傳動比合理），則圓柱齒輪減速器的傳動比為：
4.3.1 齒輪的設(shè)計
由于傳動比為，傳動比值較低，所以可以選擇圓柱直齒輪。減速器所需結(jié)構(gòu)因緊湊，同時因傳動的轉(zhuǎn)矩與功率均很小，所以選擇軟齒面齒輪。小齒輪與大齒輪均采用40Cr，進行調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)相關(guān)減速器設(shè)計手冊選擇精度要求為7級精度。
查閱《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖11.25及圖11.26可得接觸疲勞極限與彎曲疲勞極限：
小齒輪：，。
大齒輪：，。
、 是齒面接觸疲勞強度安全系數(shù)和齒根彎曲疲勞強度安全系數(shù)，其值查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表11.9可得：
、為接觸疲勞壽命系數(shù)與彎曲疲勞壽命系數(shù)，其值查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖11.27與11.28可得：
小齒輪：
大齒輪：
2)大小齒輪直徑計算
式中： ----------材料彈性系數(shù)；
---------節(jié)點區(qū)域系數(shù)；
-----------載荷系數(shù)；
-----------主動輪上的轉(zhuǎn)矩，；
-------齒輪材料的許用接觸應力，Mpa。
齒面接觸疲勞許用應力：
=
取載荷系數(shù)K=1.1，齒寬系數(shù)，小齒輪轉(zhuǎn)矩， 。又因為所選齒輪為標準齒輪，故，得小齒輪最小直徑為：
mm
故大齒輪直徑：mm
所以兩齒輪中心距，由機械設(shè)計手冊齒輪傳動中心距表可以查得：可以取值265mm。
3）模數(shù)的確定
綜合考慮取模數(shù)
因為齒輪傳動比
所以
4）齒數(shù)的確定
因為，所以該齒數(shù)的設(shè)計合理。
兩齒輪的尺寸參數(shù)如下：
小齒輪：
大齒輪：
第5章 推薦裝置的設(shè)計
5 推件裝置的設(shè)計
當上料裝置完成包裹的向上運輸過程、包裹落入運輸車或集裝箱時，由于包裹是在自身的重力作用下完成傾倒過程，所以包裹會在掉落點堆積。為了更好地進行下一步對包裹的整理、避免包裹在上料機構(gòu)落料點堆積影響下一次包裹的運輸，故進一步設(shè)計了配合上料機使用的包裹推件裝置。
5.1推件裝置方案選定
本機構(gòu)在電動機的帶動下，被要求作為執(zhí)行機構(gòu)從而完成勻速或近似勻速的往復運動，從而實現(xiàn)推件和復位。在實際應用中，有許多相似機構(gòu)，如：毛紡針梳機導條機構(gòu)、牛頭刨床傳動裝置等。要實現(xiàn)推件機構(gòu)的推件及復位功能，如果使用齒輪齒條機構(gòu)，在做往復運動時，由于輪齒間的間隙，會導致振動和噪音；若使用單齒輪機構(gòu)，也有一些局限性。所以，本裝置采用組合機構(gòu)的方式來滿足上述要求。例如，采用轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)串聯(lián)；再如用齒輪機構(gòu)、非圓齒輪機構(gòu)和正弦機構(gòu)串聯(lián)等。其中，前者是純低副機構(gòu)，構(gòu)件在接觸點承受壓強小、磨損少，運用于重載時效果良好，并且使用時限時間長。但其運動機構(gòu)間存在間隙，當運行次數(shù)增多時，運動誤差較大。后者結(jié)構(gòu)緊湊，長時間運行誤差小，但非圓齒輪在設(shè)計和制造上存在較大困難。故，本機構(gòu)采用了偏心齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)推件塊的往復運動。當回轉(zhuǎn)中心不在幾何中心時會產(chǎn)生一個偏心距，三個普通的漸開線直齒輪嚙合運動時會產(chǎn)生非圓機構(gòu)的效果。而圓形齒輪在制造時更容易。將三個嚙合齒輪組成的偏心齒輪機構(gòu)與一導桿相連，適當?shù)脑O(shè)計各組成的參數(shù)和安裝位置，運動時推動與導桿相連的推件板實現(xiàn)往復運動的推件過程。
5.2推件裝置機構(gòu)設(shè)計
由上文論述知，本裝置采用由普通圓形漸開線直齒輪組成的偏心輪機構(gòu)。其機構(gòu)如下圖所示：
圖5.1 推件機構(gòu)三維模型
本機構(gòu)由固結(jié)于箱體上的內(nèi)嚙合齒輪、主動齒輪、傳動齒輪、傳動軸、滾子軸承和箱蓋等幾部分組成。主動齒輪通過平鍵與傳動軸相連，當傳動軸在電動機的帶動下轉(zhuǎn)動時，從而帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動。傳動齒輪與主動齒輪外嚙合、與內(nèi)嚙合齒輪內(nèi)嚙合，當主動齒輪運動時，傳動齒輪同時和內(nèi)嚙合齒輪、主動齒輪嚙合，從而圍繞內(nèi)嚙合齒輪做圓周運動。導桿連接在傳動齒輪一側(cè)，另一端與推薦板相連，在傳動齒輪帶動下，從而實現(xiàn)往復運動。
圖5.2 推件機構(gòu)裝配圖
5.3 齒輪的設(shè)計
選擇齒輪材料，熱處理方法，精度等級，齒輪齒數(shù)、和。該推件機構(gòu)要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以三個齒輪均采用45號鋼并進行調(diào)質(zhì)處理。因為推件要求過程平穩(wěn)，沒有沖擊，所以齒輪的轉(zhuǎn)速較慢，齒輪精度選取7級精度，硬齒面齒輪傳動。齒輪模數(shù)選取m=4，各齒輪尺寸參數(shù)如下：
內(nèi)嚙合齒輪：
；
；
；
。
主動齒輪：
；
；
；
。
傳動齒輪：
；
；
；
。
2）校核齒根彎曲疲勞強度
式中：------------主動輪的轉(zhuǎn)矩，；
b------------輪齒的接觸寬度，mm；
m-----------模數(shù)，mm；
----------主動輪齒數(shù)。
齒根彎曲疲勞許用應力為：
式中: ----------彎曲疲勞壽命系數(shù)；
--------彎曲疲勞極限；
----------齒根彎曲疲勞強度安全系數(shù)。
主動齒輪與傳動齒輪的彎曲疲勞極限，：
查閱《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖11.26，取，。
彎曲疲勞壽命系數(shù),:
查閱《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖11.27，取，。
查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表11.9，取彎曲疲勞安全系數(shù),則主動齒輪和傳動齒輪的齒根彎曲疲勞許用應力、分別為：
齒輪的齒形系數(shù)，和應力修正系數(shù), ：
查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表11.12和表11.13得
計算主動齒輪和傳動齒輪的 值，比較兩個值的大小，取大值代入校核公式：
校核計算：
彎曲疲勞強度滿足條件。
5.4推件機構(gòu)電動機的選用
因為推件機構(gòu)是上料機構(gòu)的輔助設(shè)備，是和上料機構(gòu)屬于兩個不同的系統(tǒng)，所以推件機構(gòu)需要自己的電動機帶動。
5.4.1 電動機類型的選擇
選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式。因為該推件機構(gòu)在上料機構(gòu)工作的同時進行工作，經(jīng)常需要啟動、制動，所以要求電動機的轉(zhuǎn)動慣量小，過載能力大。按工作條件的要求，選擇使用一般常用的Y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
5.4.2 電動機功率的確定
工作機構(gòu)所需功率：
由上文已知，包裹的質(zhì)量為200KG。因為車廂為鋼鐵材質(zhì)，摩擦阻力較大，故設(shè)摩擦系數(shù)為0.6，所以由計算可知：
由于推件距離較近，并推件機構(gòu)在運行過程中要求平穩(wěn)，無明顯沖擊力，所以設(shè)推件塊速度為0.1m/s。所以：
由電動機至工作機構(gòu)的傳動裝置總效率為：
式中 、、、分別為帶傳動、渦輪傳動的軸承、錐齒輪傳動、聯(lián)軸器的效率。查相關(guān)資料，取=0.96、=0.99、=0.95、=0.99，則：
選取電動機額定功率P，使得，查有關(guān)資料Y型異步電動機的技術(shù)參數(shù)，選取=1.5KW。
5.4.3電動機轉(zhuǎn)速的確定
已知推件桿的工作速度為0.1m/s，故可計算出傳動齒輪的轉(zhuǎn)速為8.8r/min。按推薦的合理傳動比范圍，取V帶傳動的傳動比二級圓柱齒輪傳動比，總傳動比的合理范圍，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有940r/min、1400r/min，再根據(jù)計算出的功率，由查表可知三種合適的電動機型號，其技術(shù)參數(shù)的比較情況如下表。
綜合考慮電動機和傳動裝置的質(zhì)量、尺寸大小及各級傳動比的大小，比較三個方案可以得出：方案2中電動機轉(zhuǎn)速過高，同時質(zhì)量和外廓尺寸較大。方案1適中，比較合適。本機構(gòu)所需轉(zhuǎn)速宜較低，從而實現(xiàn)機構(gòu)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少機構(gòu)運行過程中的沖擊。因此選擇電動機型號為，所選的電動機的額定功率為，滿載轉(zhuǎn)速，傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊適中。
結(jié)論
6 結(jié) 論
對于機械設(shè)備了解的缺失，可能在包裹上料裝置具體的設(shè)計上存在一些問題，但通過本次的設(shè)計使我對上料裝置有了更好地了解。包括料斗式上料機的導軌設(shè)計、料斗上行方式以及與之配合使用的推件裝置。在設(shè)計過程中，我了解了鏈條的選用標準、鏈輪的設(shè)計以及電動機的選用，在設(shè)計中加強了對于各種計算公式得使用。本次的設(shè)計給了我很大啟發(fā)，讓我認識到自身在機械設(shè)計中的不足，同時認識到機械設(shè)計行業(yè)對于經(jīng)驗的要求，只有不斷接觸才能不斷進步。
通過本次設(shè)計，我學習到了許多，學會了怎樣有效的篩選信息、如何快速的查閱資料。學會了咋解決一些機械技術(shù)類問題的方法，對我的幫助很大。我即將走上工作崗位，這最后一次的大學學習機會為我打下了更好的基礎(chǔ)，開闊了我的眼界。我相信在機械行業(yè)會越走越遠。
參考文獻
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附錄
附 錄
1.上料機構(gòu)裝配圖，CAD2007繪制，A0；
2.料斗圖，CAD2007繪制，A2；
3.鏈條圖，CAD2007繪制，A4；
4.主動鏈輪，CAD2007繪制，A4；
5.推件機構(gòu)裝配圖，CAD2007繪制，A1;
6.推件軸，CAD2007繪制，A4。
致 謝
大學四年的時光到這個時候就已經(jīng)快結(jié)束，在此我想對我的母校，在學習與生活上給予我?guī)椭c支持的老師和同學們表達我衷心的感謝。
在本次畢業(yè)設(shè)計與論文的書寫過程中，我的指導老師姜小菁老師給了我很大的幫助。從開題報告到論文大綱，再到設(shè)計方案的選定，姜老師嚴格要求，諄諄教導，為此我再次表示由衷的謝意。畢業(yè)論文的寫作是我們大學生涯中最后一次系統(tǒng)性的學習，畢業(yè)論文的完成，也就意味著我們新的學習生活的開始。
為期一個學期的論文寫作其實是一個非常痛苦的過程，從選擇方案到搜集資料、查詢文件，從寫稿到修改完成，經(jīng)歷了煩躁、痛苦與無奈，而此刻無疑是喜悅，甚至有點成就感。這種感覺就像行走于沙漠中的人，歷經(jīng)萬難最終看到綠洲時的感受，慶幸自己沒有在中途放棄。
大的成功源自于小的積累，這次能夠順利做完畢業(yè)設(shè)計，完成畢業(yè)論文的書寫，主要在于各位任課老師四年來的用心教導，讓我能夠?qū)W習到所需知識，并在此次設(shè)計中體現(xiàn)出來。最后，我向機電學院所有耐心負責指導教育我們的老師們再次表示衷心的感謝：謝謝你們四年的教導！
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