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摘 要
本文首先對(duì)上料機(jī)構(gòu)的發(fā)展歷史及發(fā)展現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)單的介紹；并在下文中針對(duì)包裹上料的要求與需求進(jìn)行了上料裝置的設(shè)計(jì)，包括了上料裝置和與之配合部分的推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)簡(jiǎn)單料斗式上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為以后對(duì)機(jī)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(jī)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(jì) …………………………………………………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(dǎo)軌的設(shè)計(jì) ……………………………………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(jì) ……………………………………………7
3.3.3 鏈傳動(dòng)的使用和維護(hù) ………………………………………9
4 上料傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………11
4.1 傳動(dòng)方案確定………………………………………………………11
4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇………………………………………………………11
4.3 減速器的設(shè)計(jì)………………………………………………………14
5 推件裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………………17
5.1 推薦裝置方案選定…………………………………………………17
5.2 推件裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………17
5.3 齒輪設(shè)計(jì)……………………………………………………………18
5.4 推件機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的選用……………………………………………20
5.4.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 …………………………………………20
5.4.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定 …………………………………………20
5.4.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 …………………………………………21
II
6 結(jié) 論……………………………………………………………………23
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………24
附 錄………………………………………………………………………25
致 謝………………………………………………………………………26
III
第1章 緒論
1緒 論
上料裝置廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)中，如建筑、機(jī)械制造、火力發(fā)電、糧食生產(chǎn)等。從上料機(jī)到提升機(jī)，各式各樣的上料裝置，我們隨眼可見(jiàn)。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(jī)械、材料等行業(yè)的快速發(fā)展使得人們對(duì)于上料裝置有了更進(jìn)一步的要求。為了應(yīng)對(duì)各種新出現(xiàn)的要求，必須在上料裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)上投入更多的精力和金錢，立足于機(jī)械制造設(shè)計(jì)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和先進(jìn)的制造工藝手段，為生產(chǎn)企業(yè)用戶提供更好的機(jī)械設(shè)備，滿足其需求。
1.1上料機(jī)的發(fā)展概況及發(fā)展現(xiàn)狀
社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速繁榮與人們生活方式等的轉(zhuǎn)變，帶動(dòng)運(yùn)輸工程、機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展，與之相適應(yīng)的上料輸送裝置越來(lái)越受到人們的重視，對(duì)上料輸送裝置的要求也與之不斷加強(qiáng)。中國(guó)在很早之前就已設(shè)計(jì)出來(lái)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(jī)和料斗式上料機(jī)的原型，那時(shí)我們遙遙領(lǐng)先于世界各國(guó)。然而真正構(gòu)造了上料輸送機(jī)雛形的卻是1880年于德國(guó)LMG公司設(shè)計(jì)的裝載在鏈斗挖掘機(jī)尾部上由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)。1887年，在美國(guó)首先設(shè)計(jì)制造了螺旋式運(yùn)輸機(jī)，并運(yùn)用于生產(chǎn)中；1905年，瑞士人設(shè)計(jì)制造出了鋼帶式運(yùn)輸機(jī)；1905年，在德國(guó)和英國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。之后，上料輸送機(jī)在機(jī)械制造行業(yè)、電機(jī)制造、冶金制造行業(yè)不斷進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)下，不斷發(fā)展完善，逐步由簡(jiǎn)單、短距離運(yùn)輸向復(fù)雜、長(zhǎng)距離、多材質(zhì)運(yùn)輸方向發(fā)展，成為物料搬運(yùn)自動(dòng)化和機(jī)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(guó)上料機(jī)械發(fā)展與世界先進(jìn)技術(shù)同步進(jìn)行，在17世紀(jì)中期時(shí)，上海的機(jī)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(shí)間的推移，我國(guó)對(duì)于上料輸送裝置的重視與投入不斷減小，導(dǎo)致制造工藝和技術(shù)改造能力在今天明顯落后于國(guó)外發(fā)展水平。上料機(jī)械設(shè)備的創(chuàng)新科研脫節(jié)；進(jìn)行創(chuàng)新研究的組織匱乏，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝水平發(fā)展力量不足；上料機(jī)械產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)題還比較突出，甚至每年還需進(jìn)口大量的上料機(jī)械設(shè)備。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)于上料機(jī)構(gòu)的研究多基于螺旋上料與振動(dòng)上料這兩種基本上料方式。而國(guó)外對(duì)上料機(jī)構(gòu)的研究范圍就更加廣泛，設(shè)計(jì)思路也更加靈活，最新研究成果是真空上料機(jī)。前沿研究方向的差異無(wú)疑體現(xiàn)了我們與國(guó)外思維方式的差距。
1.2 快遞上料裝置設(shè)計(jì)的目的和要求
由上述分析可知，中國(guó)的上料裝置發(fā)展尚且落后于國(guó)外多數(shù)國(guó)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(jì)，即設(shè)計(jì)一種用于將快遞包裹起升并運(yùn)送至快遞貨車
27
廂、集裝存儲(chǔ)設(shè)備的輔助運(yùn)送裝置。要求該裝置的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單省力，運(yùn)輸方便快捷、拆卸、裝配方便，安全可靠性高，整機(jī)機(jī)構(gòu)緊湊、布置合理。通過(guò)對(duì)使用條件、功能及操作簡(jiǎn)便等條件的分析，選擇一種合適方案。根據(jù)所選的方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、具體零部件的設(shè)計(jì)、校核計(jì)算，最終確定裝置各部位尺寸結(jié)構(gòu)。由簡(jiǎn)單的上料裝置設(shè)計(jì)了解基本的上料裝置工作方式和設(shè)計(jì)方法，為以后先進(jìn)上料裝置研究做好基礎(chǔ)。
1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)檢測(cè)。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)過(guò)程，我對(duì)各類上料運(yùn)輸裝置有了個(gè)簡(jiǎn)單粗略的了解。對(duì)于料斗式上料機(jī)有了深刻的了解，包括對(duì)料斗上料機(jī)運(yùn)行方式、電動(dòng)機(jī)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(shí)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何把學(xué)習(xí)到的理論性知識(shí)有效的運(yùn)用到解決實(shí)際問(wèn)題中，不僅更好地掌握了課本上的知識(shí)，又提高了自己解決問(wèn)題的能力。學(xué)會(huì)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(duì)于我們以后的工作都是有很大幫助的。本次設(shè)計(jì)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\(yùn)送至快遞貨車廂或集裝存儲(chǔ)設(shè)備中?，F(xiàn)在我們常見(jiàn)到的快遞包裹上料裝置主要分為傾斜帶式輸送機(jī)和料斗式上料機(jī)兩大類。
2.2 方案詳述
傾斜帶式輸送機(jī)主要由支撐架、運(yùn)送帶、起支撐作用的托輥、滾筒、張緊機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)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(diǎn)運(yùn)送到最后的落料點(diǎn)，從而構(gòu)成一條完整的運(yùn)輸流程。傾斜式帶式輸送機(jī)不僅能夠?qū)ι⑺槲锪线M(jìn)行運(yùn)輸，也能夠?qū)Π惏b好的物品進(jìn)行運(yùn)送。傾斜式帶式輸送機(jī)主要是由上下兩端點(diǎn)的滾筒以及與其緊密連接的閉合運(yùn)送帶構(gòu)成。驅(qū)使輸送帶運(yùn)動(dòng)的滾筒稱為主動(dòng)滾筒，另外一個(gè)用于改變輸送帶運(yùn)動(dòng)方向的滾筒稱為改向滾筒。電動(dòng)機(jī)通過(guò)與其連接的減速器帶動(dòng)主動(dòng)滾筒運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橹鲃?dòng)滾筒與運(yùn)輸帶之間存在很大摩擦力，從而能夠帶動(dòng)輸送帶運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)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(dòng)運(yùn)輸帶運(yùn)動(dòng)。物料由上料端放入，落在運(yùn)動(dòng)的輸送帶上，通過(guò)輸送帶與物品之間的摩擦力使得物料運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)不間斷的流水作業(yè)。
根據(jù)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外料斗式上料機(jī)類產(chǎn)品的現(xiàn)狀，主要有兩種設(shè)計(jì)方案。第一種是使用機(jī)械式結(jié)構(gòu)作為上料機(jī)構(gòu)，即采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)類卷?yè)P(yáng)機(jī)的提升機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)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(jī)構(gòu)。利用液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，從而驅(qū)動(dòng)料斗上升。比較這兩種方案可以發(fā)現(xiàn)第一種方案更簡(jiǎn)單，對(duì)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(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的大量熱量會(huì)造成很大的能量逸散。且其傳動(dòng)比不固定。當(dāng)采用液壓油為傳動(dòng)介質(zhì)時(shí)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(jī)主要由機(jī)架，軸承，齒輪，料斗，電機(jī)等組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速箱帶動(dòng)鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條兩端連接于料斗上，從而帶動(dòng)料斗上下運(yùn)動(dòng)。
2.3 方案的確定
傾斜式帶式輸送機(jī)工作的可靠性較高。在很多需要不間斷運(yùn)行的重要工作機(jī)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(jī)。在需要時(shí)，帶式輸送機(jī)可以連續(xù)不間斷的工作。帶式輸送機(jī)機(jī)身可以伸縮，機(jī)尾可以隨著距離的需要伸長(zhǎng)或縮短。但其機(jī)身的長(zhǎng)度一般最短都會(huì)達(dá)到五米甚至更長(zhǎng)?，F(xiàn)階段快遞行業(yè)逐漸趨向私人化，這時(shí)對(duì)上料機(jī)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(jī)雖然在連續(xù)性工作等方面不及傾斜式輸送帶，但相對(duì)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(jì)選擇料斗式上料機(jī)。
該上料裝置的設(shè)計(jì)包括了料斗的設(shè)計(jì)，鏈條的選用，電動(dòng)機(jī)的選擇以及推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
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(dǎo)軌
第3章 快遞上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3快遞上料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 快遞上料裝置上料斗的設(shè)計(jì)
3.1.1 料斗的結(jié)構(gòu)
料斗是上料機(jī)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(zhǎng)方體，所以料斗設(shè)計(jì)為無(wú)蓋的長(zhǎng)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(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。料斗的上方開(kāi)口，當(dāng)料斗上升到一定位置時(shí)，通過(guò)導(dǎo)軌的彎曲部時(shí)，由于包裹自身的重力作用從而實(shí)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(wú)蓋的長(zhǎng)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(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
3.2.1 導(dǎo)軌的作用與設(shè)計(jì)要求
當(dāng)料斗沿著承載導(dǎo)向件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，承載導(dǎo)向件上的導(dǎo)軌起到支撐和導(dǎo)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(fù)運(yùn)動(dòng)。
對(duì)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)要求如下：
1.具有很好地導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠沿著給定的軌道運(yùn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。
2.運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)振動(dòng)。工作時(shí)，應(yīng)做到速度均勻平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)可見(jiàn)的振動(dòng)。在較低速度下不會(huì)有震蕩現(xiàn)象。
3.擁有足夠的剛度和強(qiáng)度。料斗所受到的所有外力均由導(dǎo)軌面承受，所以導(dǎo)軌應(yīng)該有足夠大的剛度和強(qiáng)度。
4.耐磨性好。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久的使用后，仍能保證一定的使用精度。導(dǎo)軌在長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生磨損，但其磨損量應(yīng)盡量小，并且在磨損后導(dǎo)軌能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償。
5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。在滿足導(dǎo)軌其它設(shè)計(jì)要求的條件下，應(yīng)該讓導(dǎo)軌的構(gòu)造更簡(jiǎn)單，從而便于加工、安裝、更換，實(shí)現(xiàn)低成本。
3.2.2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
為了能夠省力，上料機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌的的布置多采用傾斜一定的角度。
所以在本次設(shè)計(jì)中將傾斜角度定位60度，導(dǎo)軌的長(zhǎng)度由機(jī)架的長(zhǎng)度和高度決定。如下圖所示。
圖3.2 導(dǎo)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(jī)構(gòu)料斗上行的傳動(dòng)方式。與鋼絲繩及其他的傳動(dòng)裝置設(shè)施相比較，鏈條的設(shè)計(jì)制造與裝配的精度要求相對(duì)較低，從而使得設(shè)計(jì)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(shí)，鏈條能夠起到一定的緩和沖沖和減振作用。設(shè)置于機(jī)架下方橫軸上的第一鏈輪在電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)位于機(jī)架上端橫軸上的第二鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到使料斗上升的目的。
鏈條結(jié)構(gòu)用下列項(xiàng)目表示：鏈條的節(jié)距、排數(shù)、抗拉載荷等。一般來(lái)說(shuō)，鏈條的排數(shù)越多，鏈條所具有的承載及傳動(dòng)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(huì)不均勻，所以排數(shù)不應(yīng)該過(guò)多。
因?yàn)榭爝f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(hào)為05B單排，節(jié)距為8的鏈條。該類鏈條被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、農(nóng)業(yè)、采礦、運(yùn)輸、紡織、起重等各種動(dòng)力傳動(dòng)和機(jī)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(jì)
鏈輪的設(shè)計(jì)正確與否在鏈條傳動(dòng)的運(yùn)行過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。正確的設(shè)計(jì)有利于延長(zhǎng)鏈條的使用壽命、提高鏈條的傳動(dòng)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(jì)可以有較大的選擇性。鏈輪齒形沒(méi)有具體的設(shè)計(jì)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(jiàn)表3.2。鏈輪齒形應(yīng)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(shí)的撞擊應(yīng)盡量的?。划?dāng)鏈節(jié)距因磨損而增長(zhǎng)時(shí)，鏈輪仍能夠滿足運(yùn)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(jì)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(hào)
計(jì) 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(hào)
計(jì) 算 公 式
說(shuō) 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(dāng)選用時(shí)，應(yīng)注意用展
成法加工時(shí)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(yīng)該具備足夠的接觸強(qiáng)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(yīng)用范圍見(jiàn)表3.4。
表3.4 鏈輪材料、熱處理及齒面硬度
3.3.3 鏈傳動(dòng)的使用和維護(hù)
對(duì)鏈條及鏈輪的正確使用和維護(hù)有利于減低鏈條的磨損，從而可以提高鏈傳動(dòng)的使用壽命。在對(duì)鏈傳動(dòng)的使用和維護(hù)中，應(yīng)注意以下幾個(gè)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(shí)際制造節(jié)距只差應(yīng)該小于百分之二；兩鏈輪輪齒端面之間的偏移應(yīng)該小于中心距的百分之二；兩傳動(dòng)軸應(yīng)實(shí)現(xiàn)平行，否則會(huì)導(dǎo)致鏈條的滾子對(duì)齒面的偏斜，由此產(chǎn)生的高單邊壓力，會(huì)導(dǎo)致滾子過(guò)載或碎裂。
2.合理使用潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑
良好的潤(rùn)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(zhǎng)鏈條的使用壽命。潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑液的選擇應(yīng)和鏈速和鏈條節(jié)距相適應(yīng)。
本結(jié)構(gòu)采用開(kāi)式傳動(dòng)，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(dāng)溫度的潤(rùn)滑油中片刻（銷軸垂直放入潤(rùn)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(rùn)滑油，安裝回去繼續(xù)使用。
第4章 上料傳動(dòng)設(shè)計(jì)
4 上料傳動(dòng)設(shè)計(jì)
4.1 傳動(dòng)方案確定
確定傳動(dòng)方案是由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)至減速器，再由聯(lián)軸器由鏈條連接機(jī)架下端軸齒輪，帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)將料斗上升至合適位置。如下圖所示：
圖4.1上料傳動(dòng)方式
本設(shè)計(jì)采取二級(jí)傳動(dòng)方式，先采用帶傳動(dòng)，第二級(jí)傳動(dòng)是單級(jí)圓柱齒輪減速器。
帶傳動(dòng)能夠承載的力較小，在傳動(dòng)相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，其構(gòu)造尺寸較其他形式更大，但其在傳動(dòng)時(shí)可實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，同時(shí)還可以緩和沖擊和振動(dòng)，所以布置在電動(dòng)機(jī)和減速器之間，來(lái)降低傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。
齒輪傳動(dòng)的效率很高，其可達(dá)到的功率和速度的范圍很廣，使用的壽命相較其他傳動(dòng)裝置也較長(zhǎng)，是當(dāng)今機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最為普遍的機(jī)構(gòu)之一。
總體而言，該傳動(dòng)方案能夠滿足該上料機(jī)的工作條件的要求，適合該上料機(jī)的工作要求、工作可靠，除此之外，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高。
4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
4.2.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇
選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式。因?yàn)樵撋狭涎b置經(jīng)常需要啟動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)，所以要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，過(guò)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(dòng)機(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
4.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定
工作機(jī)構(gòu)所需功率：
式中 ： ----------工作機(jī)構(gòu)的工作阻力，N；
----------料斗上行線速度，m/s；
----------工作機(jī)構(gòu)的效率。
料斗承重設(shè)為200KG，因?yàn)閷?dǎo)軌傾斜角度為60度，所以由計(jì)算得=1000N。料斗上行過(guò)程要求低速平穩(wěn)無(wú)明顯振動(dòng)，故其上行速度設(shè)定要求為=0.2m/s。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為鏈傳動(dòng)，所以=0.96。將上面各值代入公式得：
電動(dòng)機(jī)所需功率為：
由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置總效率為：
式中 、、、、分別為帶傳動(dòng)、渦輪傳動(dòng)的軸承、錐齒輪傳動(dòng)、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(dòng)機(jī)額定功率P，使得，查有關(guān)資料Y型異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選取=3KW。
4.2.2 電動(dòng)機(jī)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(dòng)齒輪齒數(shù)，從動(dòng)齒輪數(shù)，從動(dòng)齒輪的線速度由上文可知。
鏈輪分度圓直徑的計(jì)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(jì)中鏈條節(jié)距均選擇，，，則主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪的分度圓直徑分別為：
mm
從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速為：
主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：
則主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速為：
按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比，總傳動(dòng)比的合理范圍，故電動(dòng)機(jī)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(jì)算出的功率，由查表可知三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)的比較情況如下表。
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的質(zhì)量、尺寸及各級(jí)傳動(dòng)比，比較三個(gè)方案可以得出：方案1中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量和外廓尺寸較大。方案3中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，但其傳動(dòng)裝置的尺寸也較大。方案2適中，比較合適。因此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6，所選的電動(dòng)機(jī)的額定功率為P=3KW，滿載轉(zhuǎn)速=960r/min，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊適中。
4.3 減速器的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為:
分配各級(jí)傳動(dòng)比，則：
因，取V帶的傳動(dòng)比為（因V帶，故所取傳動(dòng)比合理），則圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為：
4.3.1 齒輪的設(shè)計(jì)
由于傳動(dòng)比為，傳動(dòng)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(shí)因傳動(dòng)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(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)相關(guān)減速器設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇精度要求為7級(jí)精度。
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)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(qiáng)度安全系數(shù)和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，其值查《機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算
式中： ----------材料彈性系數(shù)；
---------節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；
-----------載荷系數(shù)；
-----------主動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩，；
-------齒輪材料的許用接觸應(yīng)力，Mpa。
齒面接觸疲勞許用應(yīng)力：
=
取載荷系數(shù)K=1.1，齒寬系數(shù)，小齒輪轉(zhuǎn)矩， 。又因?yàn)樗x齒輪為標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)齒輪傳動(dòng)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?yàn)辇X輪傳動(dòng)比
所以
4）齒數(shù)的確定
因?yàn)?，所以該齒數(shù)的設(shè)計(jì)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(jì)
5 推件裝置的設(shè)計(jì)
當(dāng)上料裝置完成包裹的向上運(yùn)輸過(guò)程、包裹落入運(yùn)輸車或集裝箱時(shí)，由于包裹是在自身的重力作用下完成傾倒過(guò)程，所以包裹會(huì)在掉落點(diǎn)堆積。為了更好地進(jìn)行下一步對(duì)包裹的整理、避免包裹在上料機(jī)構(gòu)落料點(diǎn)堆積影響下一次包裹的運(yùn)輸，故進(jìn)一步設(shè)計(jì)了配合上料機(jī)使用的包裹推件裝置。
5.1推件裝置方案選定
本機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，被要求作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)從而完成勻速或近似勻速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推件和復(fù)位。在實(shí)際應(yīng)用中，有許多相似機(jī)構(gòu)，如：毛紡針梳機(jī)導(dǎo)條機(jī)構(gòu)、牛頭刨床傳動(dòng)裝置等。要實(shí)現(xiàn)推件機(jī)構(gòu)的推件及復(fù)位功能，如果使用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于輪齒間的間隙，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)和噪音；若使用單齒輪機(jī)構(gòu)，也有一些局限性。所以，本裝置采用組合機(jī)構(gòu)的方式來(lái)滿足上述要求。例如，采用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)；再如用齒輪機(jī)構(gòu)、非圓齒輪機(jī)構(gòu)和正弦機(jī)構(gòu)串聯(lián)等。其中，前者是純低副機(jī)構(gòu)，構(gòu)件在接觸點(diǎn)承受壓強(qiáng)小、磨損少，運(yùn)用于重載時(shí)效果良好，并且使用時(shí)限時(shí)間長(zhǎng)。但其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間存在間隙，當(dāng)運(yùn)行次數(shù)增多時(shí)，運(yùn)動(dòng)誤差較大。后者結(jié)構(gòu)緊湊，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行誤差小，但非圓齒輪在設(shè)計(jì)和制造上存在較大困難。故，本機(jī)構(gòu)采用了偏心齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)推件塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)回轉(zhuǎn)中心不在幾何中心時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)偏心距，三個(gè)普通的漸開(kāi)線直齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生非圓機(jī)構(gòu)的效果。而圓形齒輪在制造時(shí)更容易。將三個(gè)嚙合齒輪組成的偏心齒輪機(jī)構(gòu)與一導(dǎo)桿相連，適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)各組成的參數(shù)和安裝位置，運(yùn)動(dòng)時(shí)推動(dòng)與導(dǎo)桿相連的推件板實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推件過(guò)程。
5.2推件裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
由上文論述知，本裝置采用由普通圓形漸開(kāi)線直齒輪組成的偏心輪機(jī)構(gòu)。其機(jī)構(gòu)如下圖所示：
圖5.1 推件機(jī)構(gòu)三維模型
本機(jī)構(gòu)由固結(jié)于箱體上的內(nèi)嚙合齒輪、主動(dòng)齒輪、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸、滾子軸承和箱蓋等幾部分組成。主動(dòng)齒輪通過(guò)平鍵與傳動(dòng)軸相連，當(dāng)傳動(dòng)軸在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從而帶動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪外嚙合、與內(nèi)嚙合齒輪內(nèi)嚙合，當(dāng)主動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)齒輪同時(shí)和內(nèi)嚙合齒輪、主動(dòng)齒輪嚙合，從而圍繞內(nèi)嚙合齒輪做圓周運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)桿連接在傳動(dòng)齒輪一側(cè)，另一端與推薦板相連，在傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)下，從而實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖5.2 推件機(jī)構(gòu)裝配圖
5.3 齒輪的設(shè)計(jì)
選擇齒輪材料，熱處理方法，精度等級(jí)，齒輪齒數(shù)、和。該推件機(jī)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以三個(gè)齒輪均采用45號(hào)鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。因?yàn)橥萍筮^(guò)程平穩(wěn)，沒(méi)有沖擊，所以齒輪的轉(zhuǎn)速較慢，齒輪精度選取7級(jí)精度，硬齒面齒輪傳動(dòng)。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(dòng)齒輪：
；
；
；
。
傳動(dòng)齒輪：
；
；
；
。
2）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
式中：------------主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩，；
b------------輪齒的接觸寬度，mm；
m-----------模數(shù)，mm；
----------主動(dòng)輪齒數(shù)。
齒根彎曲疲勞許用應(yīng)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(qiáng)度安全系數(shù)。
主動(dòng)齒輪與傳動(dòng)齒輪的彎曲疲勞極限，：
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11.26，取，。
彎曲疲勞壽命系數(shù),:
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11.27，取，。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11.9，取彎曲疲勞安全系數(shù),則主動(dòng)齒輪和傳動(dòng)齒輪的齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力、分別為：
齒輪的齒形系數(shù)，和應(yīng)力修正系數(shù), ：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11.12和表11.13得
計(jì)算主動(dòng)齒輪和傳動(dòng)齒輪的 值，比較兩個(gè)值的大小，取大值代入校核公式：
校核計(jì)算：
彎曲疲勞強(qiáng)度滿足條件。
5.4推件機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的選用
因?yàn)橥萍C(jī)構(gòu)是上料機(jī)構(gòu)的輔助設(shè)備，是和上料機(jī)構(gòu)屬于兩個(gè)不同的系統(tǒng)，所以推件機(jī)構(gòu)需要自己的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。
5.4.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇
選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式。因?yàn)樵撏萍C(jī)構(gòu)在上料機(jī)構(gòu)工作的同時(shí)進(jìn)行工作，經(jīng)常需要啟動(dòng)、制動(dòng)，所以要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過(guò)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(dòng)機(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
5.4.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定
工作機(jī)構(gòu)所需功率：
由上文已知，包裹的質(zhì)量為200KG。因?yàn)檐噹麨殇撹F材質(zhì)，摩擦阻力較大，故設(shè)摩擦系數(shù)為0.6，所以由計(jì)算可知：
由于推件距離較近，并推件機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中要求平穩(wěn)，無(wú)明顯沖擊力，所以設(shè)推件塊速度為0.1m/s。所以：
由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置總效率為：
式中 、、、分別為帶傳動(dòng)、渦輪傳動(dòng)的軸承、錐齒輪傳動(dòng)、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(dòng)機(jī)額定功率P，使得，查有關(guān)資料Y型異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選取=1.5KW。
5.4.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
已知推件桿的工作速度為0.1m/s，故可計(jì)算出傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為8.8r/min。按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比，總傳動(dòng)比的合理范圍，故電動(dòng)機(jī)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(jì)算出的功率，由查表可知三種合適的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)的比較情況如下表。
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的質(zhì)量、尺寸大小及各級(jí)傳動(dòng)比的大小，比較三個(gè)方案可以得出：方案2中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，同時(shí)質(zhì)量和外廓尺寸較大。方案1適中，比較合適。本機(jī)構(gòu)所需轉(zhuǎn)速宜較低，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中的沖擊。因此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為，所選的電動(dòng)機(jī)的額定功率為，滿載轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊適中。
結(jié)論
6 結(jié) 論
對(duì)于機(jī)械設(shè)備了解的缺失，可能在包裹上料裝置具體的設(shè)計(jì)上存在一些問(wèn)題，但通過(guò)本次的設(shè)計(jì)使我對(duì)上料裝置有了更好地了解。包括料斗式上料機(jī)的導(dǎo)軌設(shè)計(jì)、料斗上行方式以及與之配合使用的推件裝置。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我了解了鏈條的選用標(biāo)準(zhǔn)、鏈輪的設(shè)計(jì)以及電動(dòng)機(jī)的選用，在設(shè)計(jì)中加強(qiáng)了對(duì)于各種計(jì)算公式得使用。本次的設(shè)計(jì)給了我很大啟發(fā)，讓我認(rèn)識(shí)到自身在機(jī)械設(shè)計(jì)中的不足，同時(shí)認(rèn)識(shí)到機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)對(duì)于經(jīng)驗(yàn)的要求，只有不斷接觸才能不斷進(jìn)步。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到了許多，學(xué)會(huì)了怎樣有效的篩選信息、如何快速的查閱資料。學(xué)會(huì)了咋解決一些機(jī)械技術(shù)類問(wèn)題的方法，對(duì)我的幫助很大。我即將走上工作崗位，這最后一次的大學(xué)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)為我打下了更好的基礎(chǔ)，開(kāi)闊了我的眼界。我相信在機(jī)械行業(yè)會(huì)越走越遠(yuǎn)。
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附錄
附 錄
1.上料機(jī)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(dòng)鏈輪，CAD2007繪制，A4；
5.推件機(jī)構(gòu)裝配圖，CAD2007繪制，A1;
6.推件軸，CAD2007繪制，A4。
致 謝
大學(xué)四年的時(shí)光到這個(gè)時(shí)候就已經(jīng)快結(jié)束，在此我想對(duì)我的母校，在學(xué)習(xí)與生活上給予我?guī)椭c支持的老師和同學(xué)們表達(dá)我衷心的感謝。
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)與論文的書寫過(guò)程中，我的指導(dǎo)老師姜小菁老師給了我很大的幫助。從開(kāi)題報(bào)告到論文大綱，再到設(shè)計(jì)方案的選定，姜老師嚴(yán)格要求，諄諄教導(dǎo)，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(xué)生涯中最后一次系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，畢業(yè)論文的完成，也就意味著我們新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始。
為期一個(gè)學(xué)期的論文寫作其實(shí)是一個(gè)非常痛苦的過(guò)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(wú)奈，而此刻無(wú)疑是喜悅，甚至有點(diǎn)成就感。這種感覺(jué)就像行走于沙漠中的人，歷經(jīng)萬(wàn)難最終看到綠洲時(shí)的感受，慶幸自己沒(méi)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(jì)，完成畢業(yè)論文的書寫，主要在于各位任課老師四年來(lái)的用心教導(dǎo)，讓我能夠?qū)W習(xí)到所需知識(shí)，并在此次設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來(lái)。最后，我向機(jī)電學(xué)院所有耐心負(fù)責(zé)指導(dǎo)教育我們的老師們?cè)俅伪硎局孕牡母兄x：謝謝你們四年的教導(dǎo)！
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