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摘 要
滾筒輸送機是現(xiàn)代最主要的散狀物料輸送設(shè)備之一。滾筒是滾筒輸送機的主要傳部件，它的作用有兩個：一是傳遞動力，二是改變輸送帶運行方向。滾筒輸送機滾筒的設(shè)計質(zhì)量，關(guān)系到整個輸送機系統(tǒng)的性能、安全性和可靠性。目前，國內(nèi)滾筒的設(shè)計一般采用近似公式，對于中小型滾筒已經(jīng)能夠滿足工程需求，但對于大型滾筒這種設(shè)計方法其結(jié)果與工程實際有一定的差距，它的安全性和可靠性難以保障。由于缺乏精確的計算方法，如果盲目的增大安全系數(shù)，會使結(jié)構(gòu)尺寸變大，重量增加，強度得不到顯著的提高同時又增加了成本。
本設(shè)計簡要介紹了輥子輸送機的作用，在對輥子輸送機特點和形式了解之后，對輥子輸送機總體方案進行設(shè)計?？傮w方案確定后是各個零部件的設(shè)計，重點對輥子輸送機的主要參數(shù)、鏈傳動牽引力理論計算、輥子間距、輥子直徑、支撐架、腳、軸承等零件進行設(shè)計，選擇合適的動力源和合適的傳動系統(tǒng)及速度控制系統(tǒng)，為合理地設(shè)計輥子輸送機提供了依據(jù)。在總體方案和個零件的參數(shù)確定后，應(yīng)用Pro/E軟件對個零件建模和運動仿真。
關(guān)鍵字：作用；主要參數(shù)；設(shè)計；建模；仿真
Abstract
Roller conveyor is the main equipment of bulk material conveying. The drum is the main transmission part in roller conveyor, it has two functions: one is to transfer power, the two is to change the running direction of the conveying belt. The design quality of roller conveyor roller, related to the performance, security and reliability of the whole conveyor system. At present, the domestic roller design general use of the approximate formula, for small and medium-sized roller has been able to meet the engineering requirements, but for large drum the design method and the results and engineering practice have a certain gap, its security and reliability are difficult to guarantee. Due to the lack of accurate calculation method, if blindly increase safety coefficient, make the structure size, weight, strength can not be improved significantly and increase the cost of.
This design introduce the roller conveyor briefly. After know about characteristics and form of roller conveyor,design the overall scheme of roller conveyor . It is the design of various components after the overall scheme is given. Focusing on the designing of the main parameter, chain drive traction theoretical calculations, roller spacing, roller diameter, cage, feet, bearings and other parts of roller conveyor , select the appropriate power source and a suitable transmission and speed control systems, in older to provide the basis for the rational design of roller conveyor . After the overall program and parameter are determined ,then ,in application the softer of Pro/E to build the construction of three-dimensional model and motion simulation.
Keyword: effect; main parameters; design; modeling; simulation
目錄
摘 要 1
Abstract 2
目錄 4
第一章 緒論 7
1.1 現(xiàn)代輥子輸送機的運行特性 7
1.2 現(xiàn)代輥子輸送機的技術(shù)水平 7
1.3 電動輥子研制成功 8
1.4 輥子機架的新發(fā)展 8
1.5 選題的背景： 9
1.6 選題意義： 9
第二章 總體方案的設(shè)計 10
2.1 輥子輸送機特點及應(yīng)用范圍 10
2.2 結(jié)構(gòu)形式 10
2.3 傳動方式的選擇 11
2.3.1鏈傳動 11
2.3.2帶傳動 11
2.3.3齒輪傳動 11
2.4輸出方式的選擇 11
2.4.1 動力式輥子輸送機 11
2.4.2 限力式輥子輸送機 12
2.4.3 觸點控制式輥子輸送機 12
2.5 輥子形式的選擇 12
2.5.1 圓柱形輥子輸送機 12
2.5.2 圓錐形輥子輸送機 12
2.5.3 輪形輥子輸送機 12
2.6輥子支撐方式的選擇 13
2.6.1 定軸式輥子輸送機 13
2.6.2 轉(zhuǎn)軸式輥子輸送機 13
第三章 滾筒的設(shè)計 14
3.1 滾筒的長度和滾筒之間的間距的確定 14
3.2 滾筒直徑的確定 14
3.3 滾筒厚度的確定 15
第四章 鏈條和鏈輪的選擇和設(shè)計 17
4.1 鏈條的選擇 17
4.2 鏈輪的選擇 18
第五章 滾動軸承的選擇與校核 21
5.1 軸承的選擇 21
5.2 軸承的校核 23
第六章 脹套和鍵的選擇 25
6.1 脹套的選擇 25
6.2 鍵的選擇與校核 27
第七章 電動機及變頻器的選擇； 30
7.1 電動機功率的計算： 30
7.2 電動機額定轉(zhuǎn)速的計算： 33
7.3 電動機的查表選擇 33
7.4 變頻器的選擇 34
第八章 支撐架的設(shè)計及驗算： 35
第九章 腳的設(shè)計 37
第十章 三維模型及零件圖、裝配圖 38
10.1 輥子的造型及生成零件圖 38
10.2 支撐架的造型及零件圖的生成 40
10.3 帶座軸承的造型及裝配圖 41
10.4 鏈輪的三維模型及工程圖 43
10.5 腳及各種輔助的固定鋼條的造型 44
10.6 總裝配圖、爆炸圖和工程圖 44
第十一章 運動仿真及其動畫的生成 48
11.1 支撐板、腳和固定板的裝配 48
11.2 帶座軸承和輥子的裝配 48
11.3 螺栓和擋柱等零件的裝配 49
11.4 仿真動畫的生成 49
第十二章 控制系統(tǒng)設(shè)計 52
12.1 電機的調(diào)速方法 52
12.2 通用變頻器調(diào)速系統(tǒng) 53
總結(jié)與展望 55
參考文獻 56
致謝 58
第一章 緒論
有關(guān)輥子輸送機方面的理論研究,無論是國內(nèi)國外均比較少見。但是在國外,各種結(jié)構(gòu)形式的輥子輸送機已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。雖然沒有得到較多的有關(guān)理論方面的資料,但是從現(xiàn)在可查到文獻可以看出,前蘇聯(lián)、德國、美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家在輥子輸送機的研究方面有一定的進展。在輥子輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,包括輥子輸送機的輥子本身結(jié)構(gòu)、輥子的安裝固定結(jié)構(gòu)、輥子的傳動方式、實現(xiàn)物品積放的結(jié)構(gòu)方式、彎曲輸送段的結(jié)構(gòu),以及類似回轉(zhuǎn)臺、傳感控制器、轉(zhuǎn)載裝置、極限力矩聯(lián)軸器等其它附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,美國、德國、法國、英國前蘇聯(lián)等工業(yè)發(fā)達國家有許多專利發(fā)明。比如,德國研究發(fā)明了一種減少積放壓力的結(jié)構(gòu),這在如何減少積放壓力方面是相當(dāng)杰出的。從現(xiàn)有的文獻可知國內(nèi)僅僅有幾種比較老式的輥子輸送機驅(qū)動傳動結(jié)構(gòu)形式.在諸如上述結(jié)構(gòu)設(shè)計方面遠遠落后于國外。
1.1 現(xiàn)代輥子輸送機的運行特性
(1) 具有直線輸送、彎道輸送、直角轉(zhuǎn)運、機動運行或依靠重力輸送的性能。
(2)可以借用升降臺補足因工藝和設(shè)備要求的高差,而使生產(chǎn)線路聯(lián)成一體;也可用提升機將不同樓層的生產(chǎn)線聯(lián)成一體,組成三維的生產(chǎn)線。
(3)工件在運行過程中可受控暫停,以便完成某道工序或等待進行下一道工序;也可定距積存和放行。
(4)在輸送機上可以水平回轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),以校正工藝需求的工件姿態(tài)。
1.2 現(xiàn)代輥子輸送機的技術(shù)水平
(1) 運行平穩(wěn)跳動性能:可做到在24m長的輥子輸送機上其輥面高差僅達3mm,并同時有5/9的輥子承載;同速性:可做到絕對同速。
（2）對中性能跑偏量僅達2/1000。
（3）定位性能定位誤差為lmm。
（4）拼裝性能全部采用活聯(lián)接?？梢赃m應(yīng)工藝流程的變動很方便的改裝?；静捎秒妱踊蚺涮滓簤航M件。
（5）可用微機全自動控制。
（6）外觀十分講究。金屬構(gòu)件大量采用異形鋼材或鋁合金材。
1.3 電動輥子研制成功
由于高等級絕緣微型油浸式電機的問世,使外徑小至60mm的輥子,也可依賴自身的動力,得到0.04一0.4m/s的線速度。這種YD型油浸式電動輥子,其核心技術(shù)是從西德引進的。它的絕緣好,壽命長,允許溫升高,噪音低,并采用新型密封膠密封和特殊防漏措施,因而可應(yīng)用在低噪音要求或粉塵大、空氣潮濕的場所。這種電動輥子由于沒有外露的驅(qū)動減速機構(gòu),在輥子輸送機生產(chǎn)線上常用作過渡動力使用(見圖1),也可作為短程輸送的動力源。在一些復(fù)雜的生產(chǎn)線上使用相當(dāng)普遍(據(jù)稱在咸陽顯像管生產(chǎn)線上裝有399只電動輥子)。國內(nèi)售價不算貴,以價Ф60,L=600輥子為例,約400元/個。
圖1 電動輥子的應(yīng)用場合
1.4 輥子機架的新發(fā)展
由于冷彎型鋼和中空異形斷面鋁合金軋制型材的研制成功和大量生產(chǎn),使中輕型輥子輸送機機架的外觀不僅十分美觀,且使現(xiàn)場的安裝十分方便。圖2所示的鋁合金機架斷面,除輥子支承部位壁厚為3mm以外,其余均只有Zmm,各個槽目可分別安裝輥子軸頭,支承鏈輪的T形螺栓、支腿、中間支撐、護罩、電控線、控制元件等,其自重僅2.skg/m,但剛度卻很好(當(dāng)支點距離為1.8m,中心受壓6000N時,撓度只有1/1000)。成本約100元/m,由于它成形后不須加工、涂漆、且可彎成弧段,因此其實際成本僅比鋼架貴5一10%。
圖2 鋁合金機架斷面
1.5 選題的背景：
在飛速發(fā)展的今天，工業(yè)化生產(chǎn)占著重要地位，任何機械產(chǎn)品都是經(jīng)過一步步加工，一步步改善而成的。隨著技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品的加工也有了突飛猛進的發(fā)展，流水線的生產(chǎn)提高了加工效率。由此，輸送機也越來越重要了。輸送機的產(chǎn)生不僅節(jié)省了運輸時間，也節(jié)約了人力資源，大大提高了運輸?shù)男?。本次課程設(shè)計研究的是滾筒式輸送機。滾筒輸送機適用于各類箱、包、托盤等件貨的輸送，散料、小件物品或不規(guī)則的物品需放在托盤上或周轉(zhuǎn)箱內(nèi)輸送。能夠輸送單件重量很大的物料，或承受較大的沖擊載荷，滾筒線之間易于銜接過濾，可用多條滾筒線及其它輸送機或?qū)C組成復(fù)雜的物流輸送系統(tǒng)。
1.6 選題意義：
輸送機的產(chǎn)生不僅節(jié)省了運輸時間，也節(jié)約了人力資源，大大提高了運輸?shù)男?。本設(shè)計以滾筒式輸送機為例，對相關(guān)的機械機構(gòu)進行設(shè)計 ，涉及工業(yè)工程涉及、機械制造等相關(guān)的知識，考察了學(xué)生對相關(guān)知識的運用。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，也能讓學(xué)生學(xué)到更多的知識，幫助他們在步入社會以后更多的適應(yīng)工作崗位的要求。
第二章 總體方案的設(shè)計
2.1 輥子輸送機特點及應(yīng)用范圍
輥子輸送機可以沿水平或較小的傾斜角度輸送具有平底部件的成件物品,如板、棒、管、型材、托盤、箱類容品以及具有平底或直棱的各種工件。它具有結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)可靠、維護方便、經(jīng)濟、節(jié)能等傳統(tǒng)優(yōu)點外，其突出的優(yōu)點是與生產(chǎn)工藝過程有良好的相容性與配套性，以及功能的多樣性，具體表現(xiàn)在：
布置靈活，容易分段和連接，可根據(jù)需要，由直線、圓弧、水平、傾斜、 分支、合流等區(qū)段以及輔助裝置，組成開式、閉式、平面、立體等各種形式的輸送線路。
功能多樣，可以按重力式、動力式、積放式等多種輸送方式輸送或積存 物品，可以在輸送過程中升降、移動、翻轉(zhuǎn)物品，可以結(jié)合輔助裝置，按直角、平行、上下等方式實現(xiàn)物品在輥子輸送機之間或輥子輸送機與其它輸送設(shè)備之間的轉(zhuǎn)運。
便于和工藝設(shè)備銜接配套，銜接方式簡易緊湊，有時可以直接作為工藝設(shè)備的物料輸入和輸出段。輥子間的空隙部位便于布置各種裝置和設(shè)備。
物品輸送平穩(wěn)，停靠精確，便于對輸送過程中的物品進行加工、裝配、試驗、分揀、包裝等各種工藝性操作，便于對輸送過程實現(xiàn)自動控制。
2.2 結(jié)構(gòu)形式
無動力
鏈傳動
(A) 按輸出方式 動力式 帶傳動
齒輪傳動
積放式
圓柱形 定軸式
(B) 按輥子形式 圓錐形 （C）按輥子支撐方式
輪形 轉(zhuǎn)軸式
2.3 傳動方式的選擇
2.3.1鏈傳動
承載能力大，通用性好，布置方便，對環(huán)境適應(yīng)性強，可在經(jīng)常接觸 油、水及溫度較高的地方工作，是最常用的一種動力式輥子輸送機。在多塵環(huán)境中工作時鏈條容易磨損，高速運行時噪音較大。
鏈傳動分單鏈傳動和雙鏈傳動。單鏈傳動結(jié)構(gòu)布置緊湊，適用于輕載、低速、持續(xù)運行的場合。雙鏈傳動適用于載荷較大，速度較高，起、制動比較頻繁的場合。
2.3.2帶傳動
運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，對環(huán)境污染少，允許高速運行，但不適宜在接觸 油污的地方工作。
帶傳動分平帶傳動、V型帶傳動、O型帶傳動。平帶傳動承載能力較大，V型帶傳動次之，O型帶最小。V帶或O帶傳動均適宜于輥子輸送機圓弧段。O帶傳動布置較為靈活。
2.3.3齒輪傳動
承載能力較大，傳動精度高，使用壽命長，對環(huán)境適應(yīng)性強，適用于重載，運行精度較高，起制動頻繁，經(jīng)常逆轉(zhuǎn)的場合
因為貨物質(zhì)量為1.2噸，需要根據(jù)需要調(diào)速，所以傳動方式選為輥子對輥子鏈驅(qū)動的傳動方式。
2.4輸出方式的選擇
2.4.1 動力式輥子輸送機
動力式輥子輸送機本身有驅(qū)動裝置,輥子轉(zhuǎn)動呈主動狀態(tài),可以嚴(yán)格控制物品運行狀態(tài)，按規(guī)定的速度精確、平穩(wěn)、可靠地輸送物品，便于實現(xiàn)輸送過程的自動控制。按傳動方式分為鏈傳動、帶傳動、齒輪傳動。
2.4.2 限力式輥子輸送機
限力式：輥子內(nèi)部有軸向摩擦片或徑向摩擦環(huán)，一般輸送情況下起傳遞力矩的作用，物品受阻停止和積放情況下，因運行阻力矩超過限定的輥子力矩，結(jié)果使摩擦片（環(huán)）打滑，輥子與驅(qū)動裝置間處于柔性連接狀態(tài)。輥子的阻力矩略高于正常輸送時運行阻力矩。
2.4.3 觸點控制式輥子輸送機
觸點控制式：一般為帶傳動，當(dāng)需要物品停止和積存時，停止器動作，通過物品對觸點的的作用，控制機械或氣動系統(tǒng)，使輥子和傳動系統(tǒng)脫離。積存狀態(tài)下物品間擠壓力很小，需要時還可使物品保持一定距離。適于輸送和積存易碎怕壓物品，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
所以根據(jù)使用要求應(yīng)該選擇帶有動力系統(tǒng)的輸出形式。
2.5 輥子形式的選擇
2.5.1 圓柱形輥子輸送機
圓柱形輥子輸送機通用性好，可以輸送具有平直底部的各類物品，板、棒、管、托盤、箱類容器及餐有平底和直棱的工件。允許物品的寬度在較大范圍內(nèi)變動，一般作用在輥子輸送機線路的直線段。也可以用作圓弧段。但物品在圓柱形輥子輸送機圓弧段上運行時存在滑動和錯位現(xiàn)象。為改善這種情況。多做雙列布置。
2.5.2 圓錐形輥子輸送機
圓錐形輥子輸送機用于輥子輸送機線路圓弧段，多與圓柱形輥子輸送機直線段配套使用。可以避免物品在圓弧段運行時發(fā)生滑動和錯位現(xiàn)象，保持正常方位。制作成本高于圓柱形輥子輸送機
2.5.3 輪形輥子輸送機
輪形輥子輸送機自重輕，運行阻力小。分邊輥和多輥兩類
邊輥輸送機：輥子沿機架兩側(cè)布置，輸送機中間部位可布置其它設(shè)備。適用于輸送底部剛性較大的物品。輥子無輪緣的邊輥輸送機要求物件寬大于輪間寬度，必要時設(shè)置水平導(dǎo)向裝置。有輪緣的邊輥輸送機具有導(dǎo)向作用，但對物品寬度尺寸有嚴(yán)格限制，多用于專用生產(chǎn)線中，輸送寬度尺寸為一定規(guī)格箱、托盤及工件。
多輥輸送機：結(jié)構(gòu)輕便，可以作為輥子輸送機直線段和圓弧段。適用于輸送板、箱、托盤等平底物品。
所以根據(jù)使用要求應(yīng)該選擇輪形輥子輸送機。
2.6輥子支撐方式的選擇
2.6.1 定軸式輥子輸送機
定軸式輥子輸送機輥子繞定軸旋轉(zhuǎn)，輥子轉(zhuǎn)動部分自重輕，運行阻力小，輥子與機架整體裝配性好，是通用的輥子支承形式
2.6.2 轉(zhuǎn)軸式輥子輸送機
轉(zhuǎn)軸式輥子輸送機輥子連軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸支承在兩端固定的軸承座內(nèi)。轉(zhuǎn)軸式輥子便于安裝、調(diào)整、拆卸。多用于重載和運轉(zhuǎn)精度要求高的場合，造價比定軸式高。
貨物質(zhì)量偏大，所以選擇轉(zhuǎn)軸式的輥子。
第三章 滾筒的設(shè)計
3.1 滾筒的長度和滾筒之間的間距的確定
滾筒長度：
式中 為物體的寬度，單位 mm；
為寬度欲量，一般取
本設(shè)計中要求傳送的托盤為長寬的矩形托盤，既，取，所以滾筒的長度為。
3.2 滾筒直徑的確定
滾筒直徑可由下式進行確定
式中 為滾筒傳遞的功率；
為滾筒的轉(zhuǎn)速；
為滾筒許用扭切應(yīng)力，選取45鋼為滾筒材料，因滾筒是空管結(jié)構(gòu)，所以需要適當(dāng)降低，查《機械設(shè)計手冊》得，45鋼的許用扭切應(yīng)力，本次計算中取為。
下面求滾筒傳遞的功率和滾筒的轉(zhuǎn)速：
原始數(shù)據(jù)：已知托盤和零件質(zhì)量為75KG；
傳動方式：鏈傳動；
托盤的極限速度為0.5m/s；
查得滾筒上的面膠的動摩擦因數(shù)為0.5。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇電機，選擇步驟如下：
滾筒所受滑動摩擦力為
所需傳送功率
箱子達到極限速度0.6m/s時，鏈輪的轉(zhuǎn)速為
，
所以 ，為了方便設(shè)計，取滾筒的直徑為。
3.3 滾筒厚度的確定
式中 為滾筒所受的最大切應(yīng)力；
為滾筒受到的最大彎矩；
為空心滾筒的抗彎截面系數(shù)；
為材料的許用應(yīng)力；
本設(shè)計中托盤的尺寸為，輸送機在傳送托盤時，至少有三個滾筒支撐托盤，則每個滾筒的載荷系數(shù)為
式中 為每個滾筒的載荷系數(shù)；
為托盤和工件的總重量，由前面可知；
為托盤的邊長，由前面可知；
所以 ，由圖10-3可得
700
700
圖3-2 滾筒載荷分布示意圖
為材料的許用應(yīng)力，。根據(jù)GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于45鋼，對靜載下的材料安全系數(shù)可取，帶入數(shù)據(jù)據(jù)計算得
為空心滾筒的抗彎截面系數(shù)，對于圓環(huán)截面，由材料力學(xué)知識可得
式中 為空心滾筒的抗彎截面系數(shù)；
為滾筒的外徑；
為滾筒的內(nèi)徑；
將上述結(jié)果帶入公式得：
求得：，取。
所以滾筒的厚度為 。
第四章 鏈條和鏈輪的選擇和設(shè)計
4.1 鏈條的選擇
表4-1 A系列滾子鏈的基本參數(shù)和尺寸 (GB/T1243-97)
鏈 號
節(jié)距p
(mm)
排距Pt
(mm)
滾子外徑
d1(mm)
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1(mm)
銷軸直徑
d2(mm)
內(nèi)鏈板高
度h2(mm)
單排極限拉伸
載荷FQ（KN）
單排每米質(zhì)量q(kg/m)
08A
12.70
14.38
7.95
7.85
3.98
12.07
13.8
0.60
10A
15.875
18.11
10.16
9.40
5.09
15.09
21.8
1.00
12A
19.05
22.78
11.91
12.57
5.96
18.08
31.1
1.50
16A
25.40
29.29
15.88
15.75
7.94
24.13
55.6
2.60
20A
31.75
35.76
19.05
18.90
9.54
30.18
86.7
3.80
24A
38.10
45.44
22.23
25.22
11.11
36.20
124.6
5.60
28A
44.45
48.87
25.40
25.22
12.71
42.24
169.0
7.50
32A
50.80
58.55
28.58
31.55
14.29
48.26
222.4
10.10
40A
63.50
71.55
39.68
37.85
19.85
60.33
347.0
16.10
48A
76.20
87.83
47.63
47.35
23.81
72.39
500.4
22.60
按照用途不同，鏈可分為起重鏈、牽引鏈和傳動鏈三大類。本設(shè)計為牽引鏈，且本設(shè)計中要輸送的托盤與零件的重量和最大不超過750N。
所以托盤與滾筒的摩擦力
式中 μ為面膠的動摩擦因數(shù)，經(jīng)查表可知μ=0.5；
為托盤與工件的重量，取為750N；
所以，查表4-1可知，承載能力上08A鏈條就可以滿足要求，所以選擇鏈號為08A的鏈條。此傳動為輕載，所以單排鏈條就可滿足要求。
牽引鏈的失效形式：牽引鏈的主要失效形式為鏈條鉸鏈的銷軸與套筒之間承受較大的壓力且又有相對滑動，故在承壓面上將產(chǎn)生磨損。磨損使鏈條節(jié)距增加，極易產(chǎn)生跳齒和脫鏈；鏈傳動在啟動、制動、反轉(zhuǎn)或重復(fù)沖擊載荷作用下，鏈條、銷軸、套筒發(fā)生疲勞斷裂。所以要潤滑，良好的潤滑能減小鏈傳動的摩擦和磨損，能緩和沖擊、幫助散熱，是鏈傳動正常工作的必要條件，鏈條在工作一定時期后，要注意加潤滑油。
4.2 鏈輪的選擇
在傳動機械中，鏈輪的重要性是無法取代的，一個鏈輪的好壞直接決定了機械的性能和壽命，已經(jīng)選擇節(jié)距為12.7mm的08A的鏈帶動鏈輪來帶動滾筒轉(zhuǎn)動，考慮到多邊形效應(yīng)，為了保證鏈輪和鏈條有充分的嚙合，又不使鏈輪的直徑過大時整個結(jié)構(gòu)變大，所以選擇16齒的鏈輪，根據(jù)表4-2 標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計鏈輪。
表4-2 傳動用短節(jié)距精密滾子鏈輪參數(shù)
俗稱
節(jié)距P
滾子直徑d
齒數(shù)z
分度圓直徑Df
齒根圓直徑Di
齒頂圓直徑Da
最大輪轂直徑Dw
齒寬B
單排
2、3排
4排以上
3/8’’
9.525
6.35
31
94.15
87.80
99
80
5.2
5
4.6
9.525
6.35
18
54.85
48.50
59
41
1/2’’（A型）
12.7
8.51
38
155.80
145.29
160
135
7.1
6.8
6.4
12.7
8.51
16
65.10
56.59
71
47
5/8’’
15.875
10.16
25
126.67
116.51
134
105
8.1
8.4
7.9
15.875
10.16
20
101.48
91.32
109
79
3/4’’
19.05
11.91
25
152.00
140.09
161
126
11.7
11.3
10.6
19.05
11.91
17
103.68
91.77
112
78
鏈輪結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。
圖4-1 鏈輪結(jié)構(gòu)圖
表4-3 鏈輪的材料
材 料
熱 處 理
齒 面 硬 度
應(yīng) 用 范 圍
15、20
滲碳淬火、回火
50～60HRC
z≤25有沖擊載荷的鏈輪
35
正 火
16～200HBS
z >25的主、從動鏈輪
45、5045Mn、ZG310-570
淬火、回火
40～50HRC
無劇烈沖擊振動和要求耐磨的主、從動鏈
輪
15Cr、20Cr
滲碳淬火、回火
55～60HRC
z < 30傳遞較大功率的重要鏈輪
40Cr、35SiMn、35CrMo
淬火、回火
40～50HRC
要求強度較高又要求耐磨的重要鏈輪
Q235-A、Q275
焊接后退火
140HBS
中低速、功率不大的較大鏈輪
灰鑄鐵（不低于HT200）
淬火、回火
26～280HBS
z >50的從動鏈輪及外形復(fù)雜或強度要求一般的鏈輪
夾布膠木
P< 6KW, 速度較高，要求傳動平穩(wěn)和噪聲小的鏈輪
本設(shè)計中的鏈傳動幾乎沒有沖擊載荷，由表4-3可知，鏈輪材料選擇45#鋼，淬火，回火形式的熱處理，即可滿足輸送機的輸送要求。
第五章 滾動軸承的選擇與校核
深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受徑向載荷時，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向游隙時，具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷 ，深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高，適用于高速旋轉(zhuǎn)及要求低噪聲、低振動的場合，帶鋼板防塵蓋或橡膠密封圈的密封型軸承內(nèi)預(yù)先充填了適量的潤滑脂，外圈帶止動環(huán)或凸緣的軸承，即容易軸向定位，又便于外殼內(nèi)的安裝，最大負荷型軸承的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)軸承相同。深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡單，與別的類型相比易于達到較高的制造精度，所以便于成系列大批量生產(chǎn)， 制造成本也較低， 使用極為普遍。
5.1 軸承的選擇
滾筒傳動中，滾筒主要承受徑向力，有很小的軸向力，所以軸承以徑向力為主，根據(jù)滾筒尺寸要求，外徑為60。
滾筒長度L=1400mm;最少有三個滾筒承載托盤，托盤和零件總重G=750N，單個滾筒最多承載為F=250N；單個軸承受徑向力Fr=125N。
當(dāng)量動載荷
式中 Fr為軸承所受的徑向載荷，由上文可知Fr=125N；
Fa為軸承所受的軸向載荷，本設(shè)計中軸承幾乎不承受軸向載荷，F(xiàn)a=0N；
X為徑向載荷系數(shù)；
Y為軸向載荷系數(shù)；
表8-4列出了深溝球軸承的單列軸承徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y，由該表可知，X=1，Y=0。
表5-1 單列軸承徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)
軸承類型
單列軸承
相對軸向載荷
Fa/Fre
Fa/Fr>e
Fa/Cor
Fa/zDw2
X
Y
X
Y
深溝球軸承
0.014
0.028
0.056
0.084
0.11
0.17
0.28
0.42
0.56
0.172
0.345
0.689
1.03
1.38
2.07
3.45
5.17
6.89
1
0
0.56
2.30
1.99
1.71
1.55
1.45
1.31
1.15
1.04
1.00
所以當(dāng)量動載荷
軸承的轉(zhuǎn)速
式中 為軸承的轉(zhuǎn)速；
為滾筒的線速度，前面已經(jīng)指出，=0.6m/s；
為滾筒的半徑，r=30mm；
所以軸承的轉(zhuǎn)速
計算所需軸承的軸向基本額定動載荷值
式中 為軸承的基本額定動載荷；
為軸承的轉(zhuǎn)速，由上面計算可知；
為當(dāng)量動載荷，由上面計算可知；
為載荷系數(shù)，查表10-5可得；
為溫度系數(shù)，查表10-6可得；
為軸承的預(yù)期壽命，查表8-7得；
為壽命系數(shù)，對于滾子軸承；
表5-2 載荷系數(shù)
載荷性質(zhì)
無沖擊或輕微沖擊
中等沖擊
強烈沖擊
fp
1.0～1.2
1.2～1.8
1.8～3.0
表5-3 溫度系數(shù)
軸承工作溫度/C
100
125
150
200
250
300
溫度系數(shù)
1
0.95
0.90
0.80
0.70
0.60
表5-3 軸承的預(yù)期壽命Lh的參考值
使用場合
不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備
短時間或間斷使用，中斷時不致引起嚴(yán)重后果
間斷使用，終端會引起嚴(yán)重后果
每天8小時工作的機械
24小時連續(xù)工作的機械
500
4000~8000
8000~12000
12000~20000
40000~60000
所以軸承的基本額定動載荷
查《機械設(shè)計手冊》可知選取深溝球軸承6002，其基本額定動載荷 ，其安裝尺寸為內(nèi)徑為，外徑為，寬度為。
5.2 軸承的校核
驗算軸承的基本額定壽命
式中 為軸承的基本額定壽命；
為軸承的基本額定動載荷，查《機械設(shè)計手冊》可得深溝球軸承6002的基本額定動載荷；
P為當(dāng)量動載荷，由前面可知P=125N；
為軸承的轉(zhuǎn)速，由前面可知=；
為壽命系數(shù)，對于滾子軸承；
所以軸承的基本額定壽命
所選軸承壽命滿足要求，所選軸承滿足要求。
第六章 脹套和鍵的選擇
6.1 脹套的選擇
脹套是一種價格合理，并且性能優(yōu)越的連接產(chǎn)品，而且因其良好的可應(yīng)用性與價格優(yōu)勢在鏈接部件市場很快的就有相當(dāng)比重的占有率，而且隨著這幾年工業(yè)的快速發(fā)展，也使得脹套產(chǎn)品得到了一個相當(dāng)快速的發(fā)展時期，除此以外脹套本身的需求量上升也源于其良好的特點與優(yōu)勢，脹套的優(yōu)點主要有兩個:一個就是因為脹套其在設(shè)計上的結(jié)構(gòu)特性，而使得它具有多種式樣，這種脹套產(chǎn)品它是可以隨意的組合然后在用的，可以說它的靈活性又增加了它的使用率，這也是它獨特特性之一，而且它由于不是螺絲進行強行連接的，而有由壓力進行的，那么就會防止輸送機在超出它的負荷極限的時候，發(fā)生事故，此時脹套會自動的脫落而不會因為強性的連接而造成輸送機受損，無形中減少了不少的成本；另一點就是脹套本身就具有非常良好的互換性，也可以說是很方便拆解。
單個鏈輪的轉(zhuǎn)矩計算
因為每個箱子最少有三個滾筒來支撐，所以單個滾筒所受的摩擦力
鏈輪節(jié)圓直徑為
所以單個滾筒所需的轉(zhuǎn)矩為
根據(jù)所要傳遞的扭矩選擇滄州德成機械有限公司的Z1型脹套即可滿足要求，
Z1脹緊套詳細參數(shù)如下表6-1：
表6-1 Z1脹套詳細參數(shù)
基本尺寸
當(dāng)Pf=100N/mm2的額定負荷
重量kg
d
D
L
l
軸向力F1
KN
轉(zhuǎn)矩M1
KN?m
mm
20
25
6.3
5.3
4.0
0.004
0.01
22
26
4.5
0.005
0.01
25
30
5.0
0.06
0.01
28
32
5.6
0.08
0.01
30
35
6.0
0.09
0.01
32
36
6.4
0.10
0.01
35
40
7.0
6.0
8.2
0.15
0.02
40
45
8.0
6.6
9.9
0.20
0.02
45
52
10.0
8.6
14.6
0.33
0.04
50
57
16.2
0.40
0.05
55
62
17.8
0.49
0.05
60
68
12.0
10.4
23.5
0.7
0.07
65
73
25.6
0.83
0.08
70
79
14.0
12.2
32.0
1.12
0.11
75
84
34.4
1.29
0.12
80
91
17.0
15.0
45.0
1.81
0.19
85
96
48.0
2.04
0.20
90
101
51.0
2.29
0.22
95
106
54.0
2.55
0.23
100
114
21.0
18.7
70.0
3.50
0.38
105
119
73.2
3.82
0.40
110
124
77.0
4.25
0.41
120
134
84.0
5.05
0.45
125
139
92.0
5.75
0.62
所以本設(shè)計中的Z1脹套的內(nèi)徑為，外徑為，，，脹套的結(jié)構(gòu)尺寸如圖6-1所示。
圖6-1 脹套的結(jié)構(gòu)尺寸圖
6.2 鍵的選擇與校核
鍵是機械聯(lián)接中常用的標(biāo)準(zhǔn)件,鍵的選擇是機械設(shè)計中一項重要工作,鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面，鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選擇;鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強度要求來取定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸和長度。鍵的長度一般可按輪轂長定而定，一般鍵長略長于或等于輪轂的長度;導(dǎo)向平鍵則按輪轂及其滑動的距離而定。
由于軸的直徑為，在的范圍內(nèi)，查《機械設(shè)計手冊》，選取，查表鏈輪的寬度為為，所以選擇鍵的長度為，鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如圖6-2。
圖6-2 鍵的結(jié)構(gòu)尺寸圖
下面對該鍵進行強度校核。
平鍵連接工作時，鍵的工作側(cè)面受作用力，因鍵高一般都比較小，所以該力的大小可以近似按作用在軸的外圓周切線上計算，所以
式中 為轉(zhuǎn)矩；
為軸的直徑，由設(shè)計圖紙可知；
為鍵的側(cè)面所受作用力，；
所以
若設(shè)切向載荷在鍵的工作側(cè)面均勻分布，則普通平鍵連接的擠壓強度條件為
式中 為鍵實際受到的擠壓強度；
為轉(zhuǎn)矩；
為軸的直徑，由設(shè)計圖紙可知；
為鍵的高度，；
查機械設(shè)計手冊可知；
所以
所以選取的鍵符合要求。
第七章 電動機及變頻器的選擇；
7.1 電動機功率的計算：
電動機的功率N計算如下：
輥子對輥子鏈驅(qū)動輸送機，鏈條對輥子的牽引力：
=f WQ
f 為貨物底板與輥子的摩擦系數(shù)，其值按表1選取為0.02 ；
W為每個動力輥子驅(qū)動的重力，單位是N；
Q 為有實際驅(qū)動輥子數(shù)和滾子鏈損耗系數(shù)說確定的系數(shù)；
Dr 為輥子直徑；
Ds 為鏈輪的節(jié)圓直徑，取其值為138mm ；
W =
Rd 為單個主動輥子（包括鏈輪但不包括軸）的重量；
Ri為單個從動輥子（不包括軸）的重量；
A 為滾道上從動輥子的個數(shù)；
Wr 為每個輥子承擔(dān)貨物的重量；
We 為單個連環(huán)的重量；
Q=[ ]÷
n 為實際輥子數(shù)；
為滾子鏈損耗系數(shù)，其值按下表選??；
所以計算得：
W ≈ 15000 N
Q ≈ 10.9
Pn = ≈ 1.66 kN
電動機的功率N：
N = kW
K 為電機裕量系數(shù)，K =1.15~1.3 ；
Pn 為 鏈條的牽引力；
V 為鏈條的速度；
為傳動總效率，=， 為鏈條與鏈輪嚙合的效率，=0.7~0.8 ， 為加速阻力及其他阻力需增大的功率，=0.8 ；
所以電動機的功率 N= = 3 kW
電動機的額定功率為：
N =
=(+) ω
=9.8(+Zq) d/2
=9.8× k÷100
=/
為總的機械效率，選擇其值為0.5；
為克服輥子摩阻做功所需功率；
克服物品質(zhì)量的慣性阻力所需瞬間最大功率；
為輥子軸頸處的軸承阻力矩；
為物品沿輥子的運動阻力矩；
Z為輥子數(shù)，值為10；
q 為每個輥子的質(zhì)量；
為滾動摩擦系數(shù)，值按下表選取為0.015：
d 是滑動軸承接合面的直徑; 對使用滾動軸承的輥子而言, 其輥子“ 軸頸” 直徑d 是滾動軸承的中間滾動面直徑之間安裝滾動軸承處的名義直徑
k 是物品與輥子間的滾動摩擦系數(shù)，單位為cm，其值按照下表選取為0.05cm：
為電動機的啟動時間，因為功率不是很大，所以選擇為1 s ；
所以計算結(jié)果=1.162 kW
電動機的功率N：
N =V*W*u / (K*0.6)
=30×1500×0.1÷(4500×0.6)
=1.7 HP
=1.29 kW
綜合上述三種計算方法說的結(jié)果，選擇電動機的額定功率為1.5 kW；
7.2 電動機額定轉(zhuǎn)速的計算：
電動機和輥子鏈輪通過鏈條鏈接，傳動比設(shè)置為1:1，輥子的最大轉(zhuǎn)速大約為136 r/min，所以電動機最大轉(zhuǎn)速應(yīng)該大于136 r/min，調(diào)速選擇為變頻調(diào)速。
7.3 電動機的查表選擇
選擇的電動機應(yīng)該能夠提供1.5kW的功率，最大轉(zhuǎn)速大約為136 r/min 根據(jù)上述條件，選擇R57-4型號的減速機，如表7.3.1中的輸出轉(zhuǎn)速為138 r/min型號，附帶變頻器。
表7.3.1
7.4 變頻器的選擇
根據(jù)減速機的耳釘功率為1.5kW，額定電流為3.7A，所以選擇TL80B系列得變頻器，具體參數(shù)如圖7.4.1所示
圖7.4.1
第八章 支撐架的設(shè)計及驗算：
當(dāng)貨物運動至輸送機的中間位置時，支撐架的受力如圖8.1所示：
圖8.1
每個輥子的質(zhì)量為m≈≈23 Kg
為使計算簡單，假設(shè)只有中間六個輥子受力，支撐架的最大撓度為支撐架的中間點，假設(shè)這六個輥子上的力相等為=15000÷6+230÷2=1365N ；所以中間點的撓度為；
根據(jù)撓度公式 =
再根據(jù)疊加法，得到中間點的撓度，
= ×2+
×2
= － mm
輥子輸送機直線段機架的直線度在3m 內(nèi)為其長度的1/1000；直線型輸送機機架在額定負載下的撓度不大于相鄰支腿間距的1/700；
所以最大的撓度
=855×≈1.22mm；
≤
≤ 1.22
所以 I ≥0.22 ×
支撐架選用熱軋槽鋼，根據(jù)GB 707--88 選擇槽鋼的型號為6.3；
第九章 腳的設(shè)計
腳選擇為槽鋼根據(jù)GB 707--88選擇，
根據(jù)公式
A ≥ 34
G為每個腳所需要支撐的重量， G≈（15000+230×5)÷2=8.075 kN
A為腳橫截面的面積；
為腳的材料的屈服強度，值為235 MP；
所以選擇型號為5，腳為一端固定另一端活動，對腳進行剛度驗算：
臨界載荷
=
≈334 kN
顯然符合剛度要求；
第十章 三維模型及零件圖、裝配圖
10.1 輥子的造型及生成零件圖
使用Pro/E軟件，運行軟件后設(shè)置工作目錄，新建零件，采用國際標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置零件名稱為“gunzi001”。過程流程圖如圖10.1所示。
圖10.1
選擇旋轉(zhuǎn)按鈕或者從“插入”中的下拉菜單中選擇“旋轉(zhuǎn)”，進入旋轉(zhuǎn)造型頁面，點擊“放置”在其下拉菜單中點擊“定義”，然后選擇FRONT面作為草繪平面，在草繪平面內(nèi)畫出旋轉(zhuǎn)截面如圖10.2所示。
圖10.2
草繪完后確認，得到如圖10.3所示的輥子。
圖10.3
新建一個“繪圖”，輸入名稱gunzi001，不使用缺省模版，在彈出的對話框中“指定模板”選擇“空”，“方向”為“橫向”，“大小”選擇為“A4”。流程圖如圖10.4所示
圖10.4
10.2 支撐架的造型及零件圖的生成
創(chuàng)建名為“zhichengjia001”的新文件，方法同輥子的造型，進入造型頁面，選擇（拉伸）按鈕，進入拉伸界面，選擇“放置”中的“定義”在彈出的菜單中選擇FRONT作為草繪面，進入草繪界面，草繪支撐架的橫截面，如圖10.5所示。
圖10.5
確認草繪后設(shè)置拉伸長度為1700 mm，確認后生成支撐架三維模型。
生成零件圖，如圖10.6所示。
圖10.6
10.3 帶座軸承的造型及裝配圖
（1）圖10.7是關(guān)于UCP204型號的帶座外球面軸承的各個參數(shù)。
圖10.7
（2）根據(jù)上圖中個參數(shù)造型，軸承中各個獨立的部件是單獨造型，再組裝成組件，對于造型過程類似與輥子及支撐架的造型，選擇拉伸或者旋轉(zhuǎn)等基本造型方法生成三維模型。
（3）新建“組件”，名稱設(shè)置為“daizuozhoucheng006”取消使用缺省模板，選擇“”，通過裝配按鈕將軸承座、內(nèi)外圈、滾珠、保持架等導(dǎo)入，通過適當(dāng)?shù)募s束將其裝配為一個組件?，F(xiàn)在以裝配外圈為例，說明裝配過程，再裝配外圈前，已經(jīng)裝配進了軸承座。如圖10.8所示
點擊按鈕或者選擇“插入”、“元件”、“裝配”進入設(shè)置的工作目錄，然后選擇名稱為“daizuozhoucheng002”的零件打開，進入裝配界面。
點擊左上角的“放置”，在下拉菜單的“約束類型”選擇為“對齊”，再次點擊“放置”，使下拉菜單收回，然后依次選擇外圈的中心軸和軸承座的中心軸。兩軸線就對齊。
點擊“放置”，下拉菜單中點擊“新建約束”右邊“約束類型”選擇為“相切”，點擊“放置”收回下拉菜單。再依次點擊外圈的外表面和軸承座的內(nèi)表面，再確認。
圖10.8
（1） 生成的裝配圖如圖10.9所示。
圖10.9
10.4 鏈輪的三維模型及工程圖
鏈輪的設(shè)計根據(jù)參考文獻4中表9--3和表9--4計算；根據(jù)算得各個參數(shù)，構(gòu)造出鏈輪的三維模型，造型方法如上述各種造型方法類似。的鏈輪的三維模型及零件圖如圖4.4.1所示。
圖10.10
10.5 腳及各種輔助的固定鋼條的造型
創(chuàng)建的三維模型如圖10.11所示
圖10.11
10.6 總裝配圖、爆炸圖和工程圖
（1）總裝方法與帶座軸承的裝配方法類似，通過將各個零件轉(zhuǎn)入總裝配圖中形成三維的裝配組件，其三維模型如圖10.12所示
圖10.12
工程圖的生成過程如下：
①“新建”、“繪圖”取消使用缺省模板，彈出的對話框如圖10.13所示，缺省模型，自動選擇為總裝配圖，指定模板為空，方向為橫向，大小設(shè)置為A2，確認。
圖10.13
圖10.14
②進入工程圖界面之后，點擊“布局”中的“一般”添加主視圖，彈出的“選取組合狀態(tài)”對話框，選擇“無組合狀態(tài)”，再選擇主視圖的中心位置。彈出“繪圖視圖”對話框如圖10.14所示，“視圖類型”中選擇合適的視圖方向，“比例”中選擇“定制比例”比例值設(shè)置為0.1。視圖顯示設(shè)置為“消隱”。
③添加左視圖和俯視圖，點擊“投影”選擇主視圖后分別向右和向下拉，生成左視圖和俯視圖，彈出的“繪圖視圖對話框”中的設(shè)置和主視圖的設(shè)置一樣。
④添加局部破視圖，點擊“一般”選擇視圖中心位置，彈出“繪圖視圖”對話框?！耙晥D類型”中調(diào)節(jié)合適的視圖方向，“可見區(qū)域”選擇局部，選擇一個中心點后繪制一個樣條曲線，將需要局部顯示的部分包圍，再勾選下面的“在Z方向修剪視圖”，在俯視圖中選擇一個點，將視圖中一些復(fù)雜而無意義的投影去除。“比例”設(shè)置為0.2，“截面”選擇2D截面。點擊按鈕，載選擇創(chuàng)建新的截面，輸入名字后選擇一個平面，在點擊后面的“箭頭顯示”，選中后點擊俯視圖，應(yīng)用?！耙晥D顯示”設(shè)置為“消隱”，應(yīng)用后生成局部剖視圖。
⑤切換至“注釋”，用按鈕能添加大部分的尺寸，在“文件”的“繪圖選項”中可以修改尺寸中數(shù)字的大小和箭頭的大小。
⑥切換至“表”繪制明細表，最后完成的工程圖如附圖中所示
爆炸圖的生成，第一步：先新建“組件”、“設(shè)計”，取消使用缺省模板，模板選擇為“”，使用按鈕裝配入總裝配圖，選擇“約束類型”選擇為“缺省”，確認。第二步：點擊“視圖”在其下來菜單中選擇“視圖管理器”如圖10.15(a)，在“分解”下點擊“新建”輸入名稱“A”，再點擊“編輯”，在其下拉菜單中選擇“編輯位置”，進入位置編輯窗口，將零件放置到合適位置后確認，再點擊視圖管理器中的“編輯”中的“保存”。
（a） （b）
圖10.15
在位置編輯窗口中將零件放置于合適位置的方法如下：點擊“選項”并勾選其下來菜單的“隨子項移動”，然后點擊“平移”按鈕按鈕，選中想要改變位置的零件，選中零件會變顏色，并且在其上會出現(xiàn)一個坐標(biāo)系，沿著想要的方向拖動零件，如拖動鏈輪方法是選中一個鏈輪后沿著輥子軸的方向拖動合適距離，再點擊“選項”，在下拉菜單中點擊“復(fù)制位置”，彈出“復(fù)制位置”對話框，如圖4.6.3(b)所示，按住Ctrl鍵選中其他鏈輪后，點擊第二框，再選擇已經(jīng)拖動至合適位置的鏈輪，將其他鏈輪也移動至合適