工件輸送機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2014屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工件輸送機(jī)設(shè)計(jì)摘要在科技越來越發(fā)達(dá)的今天，在各行各業(yè)中生產(chǎn)效率變得成為了關(guān)鍵，而工件的運(yùn)輸效率是提高生產(chǎn)效率的因素之一，于是工件輸送機(jī)的作用越來越大，各生產(chǎn)企業(yè)對(duì)工件輸送機(jī)的要求也變得更高。本設(shè)計(jì)主要致力于傳動(dòng)裝置主要部件的設(shè)計(jì)，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各部件能很好地配合，能很好地控制傳遞距離和速度，并在節(jié)省投資和控制方面有比較好的調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)連桿結(jié)構(gòu)的尺寸以及齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)等，對(duì)主要研究部分的部件進(jìn)行了選型，設(shè)計(jì)，校核。關(guān)鍵詞：輸送機(jī)；連桿機(jī)構(gòu)；齒輪傳動(dòng)ABSTRACTNowadays,scienceandtechnologyismoreandmoredeveloped,whiletheworkpiecetransportationefficiencyisafactortoimproveproductionefficiency.Sotheworkpiececonveyorismoreandmoreimportantrole,eachproductioncompanyontheworkpiececonveyoranddemandmuchhigher.Thisdesignmainlydevotetodrivethedesignofmainparts,requiresthecomponentsofthetransmissionmechanismwithagoodcoordination,canwellcontrolthetransmissiondistanceandvelocity,andinsavinginvestmentandcontrolhasbetterregulation.Themainresearchcontentsofthisdesignisdesignthesizeofconnectingrodstructureandthemainparametersofgeartransmissionandsoon.Todrivethevariouscomponentsoftheselection,designandverification.Keywords:conveyor；linkagemechanism；geartransmission目錄1緒論………………………21.1研究的目的及意義…………………21.2國內(nèi)外研究狀況……………………21.3設(shè)計(jì)要求……………31.4方案比較……………32連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………52.1連桿機(jī)構(gòu)的定義及特點(diǎn)……………52.2平面曲柄搖桿機(jī)構(gòu)…………………52.3平面四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件……………………62.4連桿設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………62.4.1搖桿的擺角初選……………62.4.2鉸點(diǎn)位置和曲柄長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)………………62.4.3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………62.4.4校核最小傳動(dòng)角……………73機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析…………………83.1概述…………………83.2用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析………83.2.1繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖…………83.2.2作速度分析…………………83.2.3作加速度分析………………93.3用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析…………103.3.1對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析……………………113.3.2確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩……113.3.3機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析……………………124桿件的設(shè)計(jì)………………164.1桿件的類型………………………164.2鋼材和截面的選擇………………164.3桿件間的聯(lián)結(jié)……………………164.3.1剪切強(qiáng)度計(jì)算……………174.3.2擠壓強(qiáng)度計(jì)算……………174.3.3穩(wěn)定性的校核……………175減速器的設(shè)計(jì)……………185.1電動(dòng)機(jī)的選擇……………………195.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和機(jī)構(gòu)形式……………195.1.2功率的計(jì)算………………195.1.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算…………195.1.4傳動(dòng)效率…………………195.1.5確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速…………205.2確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比………205.2.1總傳動(dòng)比…………………205.2.2分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比………………215.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)………………215.3.1各軸轉(zhuǎn)速…………………215.3.2各軸輸入功率……………215.3.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩……………215.4減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………215.4.1機(jī)體結(jié)構(gòu)…………………215.4.2鑄鐵減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸見下表5-2(單位㎜)……225.5傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………235.5.1減速器外傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)………………235.5.2減速器內(nèi)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)………………235.6軸的設(shè)計(jì)…………265.6.1軸的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定…………………265.6.2軸的支點(diǎn)距離和力作用點(diǎn)的確定………265.7滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)…………………305.7.1選擇原則…………………305.7.2滾動(dòng)軸承的失效……………305.7.3軸承端蓋結(jié)構(gòu)……………315.7.4軸承的潤滑與密封………315.7.5減速器的潤滑……………325.8軸承蓋上的螺紋強(qiáng)度計(jì)算………325.9鍵的選擇和強(qiáng)度校核……………335.10聯(lián)軸器的選擇計(jì)算………………336開式齒輪的設(shè)計(jì)…………346.1開式齒輪計(jì)算公式………………346.2計(jì)算參數(shù)的選取如下……………346.3確定傳動(dòng)主要尺寸………………357機(jī)架的設(shè)計(jì)………………358輸送機(jī)附件的設(shè)計(jì)………………………358.1輥?zhàn)釉O(shè)計(jì)………………368.2推爪和扭簧設(shè)計(jì)………………………369結(jié)論………………………37參考文獻(xiàn)……………………37致謝…………………………38緒論1.1研究目的及意義輸送機(jī)是在一定線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運(yùn)機(jī)械，又稱連續(xù)輸送機(jī)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、輸送能力大，運(yùn)輸距離長(zhǎng)，還可在輸送過程中同時(shí)完成若干工藝操作，可進(jìn)行水平、傾斜輸送，也可組成空間輸送線路，有很高的生產(chǎn)率。在實(shí)際應(yīng)用中，可以單機(jī)輸送，也可以多機(jī)組成或與其他輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同工藝布置形成的需要。在任何的設(shè)備生產(chǎn)線上，不管是物料，還是工件及部件的輸送都要用到輸送機(jī)。它被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、冶金、采礦、煤炭、電站、港口以及工業(yè)企業(yè)等。在越來越注重生產(chǎn)效益的今天，自動(dòng)化的輸送可以節(jié)省很多不必要的時(shí)間和人力資源，從而可以獲得最高的收益。工件傳輸機(jī)在自動(dòng)化流水線上的充分運(yùn)用能提高工廠的生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障工人的生命安全，為實(shí)現(xiàn)車間無人化提供了可靠的條件。本課題來源于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐，屬于工程設(shè)計(jì)類。在自動(dòng)化生產(chǎn)線中進(jìn)料及出料都要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，本課題即是為了解決這一實(shí)際問題的。采用什么機(jī)構(gòu)或傳動(dòng)方式、速度及加速度、運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)是其中的核心問題，某些結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也可成為設(shè)計(jì)的內(nèi)容，本課題是典型的機(jī)械設(shè)計(jì)及理論的應(yīng)用[1]。1.2國內(nèi)外研究狀況國外輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在二個(gè)方面：一方面是輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速等大型輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的輸送機(jī)已達(dá)到表1所示的主要技術(shù)指標(biāo)，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）設(shè)備大型化。其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300-500萬t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。（2）應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù)，對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動(dòng)張力，設(shè)備運(yùn)行性能好，運(yùn)輸效率高。（3）采用多機(jī)驅(qū)動(dòng)與中間驅(qū)動(dòng)及其功率平衡、輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長(zhǎng)度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動(dòng)的可靠性。（4）新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。如包含CST等在內(nèi)的各種先進(jìn)的大功率驅(qū)動(dòng)裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾等。我國生產(chǎn)制造的輸送機(jī)的品種、類型較多。近年來，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對(duì)輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器[1]。1.3設(shè)計(jì)要求：輸送機(jī)的工作阻力=5000N，步長(zhǎng)S=450mm，往復(fù)次數(shù)N=40次/分，行程速比系數(shù)K=1.3，高度H=800mm。輸送時(shí)滑架受到的阻力Fr視為常數(shù)，滑架寬度為250mm，使用折舊期為5年，每天二班制工作，載荷里有中等沖擊，工作環(huán)境清潔，室內(nèi)，三相交流電源，工作機(jī)構(gòu)效率為0.95，用于小批量生產(chǎn)。1.4方案比較經(jīng)過反復(fù)調(diào)查研究，查閱相關(guān)資料，我們根據(jù)工件傳輸機(jī)的工作狀況的要求，提出了以下四種方案：方案一：直接用帶傳動(dòng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)滑架的往返運(yùn)動(dòng)，通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制往返運(yùn)動(dòng)，通過單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路來設(shè)置相關(guān)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。方案二：運(yùn)用齒輪齒條和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)滑架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，齒條固定在滑架上，利用齒輪齒條間的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)滑架的往返運(yùn)動(dòng)。方案三：采用液壓凸輪機(jī)構(gòu)為主，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本方案采用液壓動(dòng)力裝置以推動(dòng)擋板左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。再采用凸輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)擋板做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)由液壓機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)相互配合，使擋板做曲線運(yùn)動(dòng)。方案四：運(yùn)用連桿機(jī)構(gòu)，減速器，普通電動(dòng)機(jī)。通過普通電動(dòng)機(jī)可以獲得運(yùn)動(dòng)所需要的動(dòng)力，減速器調(diào)整相應(yīng)的速度和節(jié)奏，連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同的速度比，節(jié)奏，步長(zhǎng)和滑架的運(yùn)動(dòng)軌跡[2]。方案圖入下：1.機(jī)架2.連桿機(jī)構(gòu)3.滑架4.推爪5.減速機(jī)構(gòu)6.滾筒1.Rack2.ConnectingRod3.SlidingFrame4.TheThrustClaw5Retarder6.Roller圖1工件輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖Table1WorkpieceConveyor工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置、連桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)工件，工作行程時(shí)，滑架上的推爪推動(dòng)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，因?yàn)橥谱εc軸之間裝有扭簧，所以推爪從工件下滑過，工件保持不動(dòng)，當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，推爪已復(fù)位，前方推爪也推動(dòng)前一工件前移，如此周而復(fù)始，工件不斷前移。經(jīng)過可行性調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)方案一中步進(jìn)電機(jī)的功率和工作狀況要求中的中度沖擊問題對(duì)步進(jìn)電機(jī)的影響不能很好的解決，而且步進(jìn)電機(jī)擁有一個(gè)很明顯的優(yōu)點(diǎn)，就是它有精確的正反轉(zhuǎn)功能，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移，或線位移的開環(huán)控制元件，在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速，停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載的變化而影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有同期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常簡(jiǎn)單，而且低速精度高。雖然如今步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)條件下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等太多的專業(yè)知識(shí)。方案二也存在類似的問題，方案三機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)造也較為普通，且運(yùn)行時(shí)噪聲低。運(yùn)動(dòng)行程一眼明了，缺點(diǎn)是該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，所以運(yùn)動(dòng)難遇控制，不夠平穩(wěn)。而且液壓機(jī)構(gòu)成本太高，維護(hù)檢修復(fù)雜。而方案四相對(duì)于方案一、方案二的問題有了很好的實(shí)現(xiàn)，而且普通電動(dòng)機(jī)容易選擇，減速器和連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠，穩(wěn)定性高，可以承受一定的沖擊，在連桿與連桿之間采用滾輪連接，有效的減小了摩擦力。所以此方案較合理。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，減速器部分和連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析應(yīng)是本課題的重點(diǎn)，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理的相關(guān)內(nèi)容來設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容應(yīng)包括工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析，連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，減速器的設(shè)計(jì)，減速器零件的制造以及相關(guān)工藝流程。本課題的難點(diǎn)是連桿尺寸的分析和動(dòng)力運(yùn)動(dòng)的分析，減速器的各軸和齒輪的計(jì)算設(shè)計(jì)[2]。2連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1連桿機(jī)構(gòu)的定義及特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用非常廣泛的機(jī)構(gòu)，折疊傘的收放機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及人體假肢的設(shè)計(jì)等，都是連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)的定義：(1)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過一個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件才能傳動(dòng)從動(dòng)件，中間構(gòu)件稱為連桿。這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。(2)這些機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。故連桿機(jī)構(gòu)也稱低副機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：(1)連桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件間以低副相連，低副兩元素為面接觸，在承受同樣載荷的條件下壓強(qiáng)較低，因而可用來傳遞較大的動(dòng)力。又由于低副元素的幾何形狀比較簡(jiǎn)單，故容易加工。(2)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式具有多樣性。連桿機(jī)構(gòu)中既有繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄、繞定軸往復(fù)擺動(dòng)的搖桿，又有作平面一般運(yùn)動(dòng)的連桿、作往復(fù)直線移動(dòng)的滑塊等，利用連桿機(jī)構(gòu)可以獲得各種形式的運(yùn)動(dòng)，這在工程實(shí)際中具有重要價(jià)值。(3)在主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的情況下，只要改變連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對(duì)尺寸，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)要求。(4)連桿曲線具有多樣性。連桿機(jī)構(gòu)中的連桿，可以看作是在所有方向上無限擴(kuò)展的一個(gè)平面，該平面稱為連桿平面。在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中，固接在連桿平面上的各點(diǎn)，將描繪出各種不同形狀的曲線，這些曲線稱為連桿曲線。(5)在連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中，一些構(gòu)件（如連桿）的質(zhì)心在作變速運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生的慣性力不好平衡，因而會(huì)增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷，使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。所以連桿機(jī)構(gòu)一般不適于用在高速場(chǎng)合。(6)連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)的傳遞要經(jīng)過中間構(gòu)件，而各構(gòu)件的尺寸不可能做得絕對(duì)準(zhǔn)確，再加上運(yùn)動(dòng)副間的間隙，故運(yùn)動(dòng)傳遞的累積誤差比較大[3]。2.2平面曲柄遙感機(jī)構(gòu)在鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中一個(gè)為搖桿，另一個(gè)為曲柄，那么這個(gè)四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為原動(dòng)件，搖桿為從動(dòng)件時(shí)，可以把曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)，此種機(jī)構(gòu)應(yīng)用比較廣泛。2.3平面四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件(1)桿長(zhǎng)之和條件：平面四桿機(jī)構(gòu)的最短桿和最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或者等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。(2)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能夠成為整轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。(3)在有整裝副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。此時(shí)，如果取最短桿為機(jī)架，則得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；若取最短桿的任何一個(gè)相連構(gòu)件為機(jī)架，則得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；如果取最短桿對(duì)面構(gòu)件為機(jī)架，則得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。(4)如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，所得到機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。綜上所述：平面四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件是四個(gè)桿的長(zhǎng)度關(guān)系，誰做機(jī)架決定是否會(huì)存在曲柄[1]。2.4連桿設(shè)計(jì)內(nèi)容輸送機(jī)的工作阻力=5000N，步長(zhǎng)S=450mm，往復(fù)次數(shù)N=40次/分，行程速比系數(shù)K=1.3，高度H=800mm。輸送時(shí)滑架受到的阻力Fr視為常數(shù)，滑架寬度為250mm，使用折舊期為5年，每天二班制工作，載荷里有中等沖擊，工作環(huán)境清潔，室內(nèi)，三相交流電源，工作機(jī)構(gòu)效率為0.95，用于小批量生產(chǎn)。2.4.1搖桿的擺角初選根據(jù)設(shè)計(jì)的常識(shí)一般初選擺角為40°-50°左右,再由步長(zhǎng)定搖桿長(zhǎng)度,一般取≈(0.6-0.7),≈(0.2-0.3)。2.4.2鉸點(diǎn)位置和曲柄長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)根據(jù)行程速比和傳動(dòng)角要求鉸點(diǎn)A的位置及曲柄連桿長(zhǎng)度。根據(jù)所給條件以及現(xiàn)場(chǎng)的要求，和行程速比系數(shù)K，在設(shè)計(jì)四連桿時(shí)，可利用機(jī)構(gòu)在極位時(shí)的幾何關(guān)系，再運(yùn)用其它輔助條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖如圖2。2.4.3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過擺角及行程速比系數(shù)K=1.3和搖桿長(zhǎng)度來設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)。首先按公式=180°(K-1)/(K+1)算出極位夾角為23.5°。然后任取一點(diǎn)D，再用此點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰三角形,使兩腰的長(zhǎng)度等于CD，∠。作使∠=90°-，再作⊥,與的交點(diǎn)P。作△的外接圓,那么圓弧上任一點(diǎn)A到和的連線所形成的夾角∠都等于極位夾角，所以曲柄的軸心A應(yīng)在這個(gè)圓弧上。設(shè)曲柄的長(zhǎng)度為a，連桿的長(zhǎng)度為b，那么=b+a，=b-a，所以a=(-)/2于是以A為圓心，以為為半徑作圓弧交于點(diǎn)E，則得出a=/2,b=-/2。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，曲柄的軸心A不能選在弧段上，否則機(jī)構(gòu)將不能滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性的要求。根據(jù)上面的方法可以算出平面四連桿機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)分別為a=115mm，b=385mm，c=380mm，d=380mm。圖2機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)示意圖Kinematicdiagramofmechanism2.4.4校核最小傳動(dòng)角在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，傳動(dòng)角的大小是不停變化的，為了保證機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使≥40°傳遞力矩比較大時(shí)，則應(yīng)使≥50°；對(duì)于一些受力很小或者不經(jīng)常使用的操縱機(jī)構(gòu)，則可允許傳動(dòng)角小一些，只要不發(fā)生自鎖就可以。最小傳動(dòng)角與機(jī)構(gòu)中各桿的長(zhǎng)度有關(guān)，見下面的公式:式(1)所以滿足最小傳動(dòng)角的要求。因此可以定出該要求設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)的總體尺寸，即=a=115mm，=b=385mm,=c=380mm,=d=380mm,=550mm,=180mm。上面的是桿件AB的長(zhǎng)度，是桿件BC的長(zhǎng)度，是桿件CD的長(zhǎng)度，是桿件AD的長(zhǎng)度，是桿件DE的長(zhǎng)度，是桿件EF的長(zhǎng)度3機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析3.1概述用矢量方程圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的速度和加速度的分析，矢量方程圖解法依據(jù)的基本原理是理論力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)合成原理。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度和加速度的分析時(shí)，首先要根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理列出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的矢量方程，然后再根據(jù)該方程來作圖進(jìn)行解決。3.2用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析根據(jù)構(gòu)件上已知的一點(diǎn)的速度和加速度能夠求出另外的點(diǎn)的速度和加速度(包括大小和方向)，所以在以圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度的分析的時(shí)候，應(yīng)該先從具備這個(gè)條件的構(gòu)件著手，再分析與該構(gòu)件依次相連的其他各構(gòu)件。在用圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，需要先繪出該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，然后再根據(jù)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖進(jìn)行速度和加速度的分析，求解的步驟說明如下：3.2.1繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)前面所描繪的方法和步驟，選取尺寸比例尺=(m/mm)，并按照比例尺準(zhǔn)確地繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1-1所示。3.2.2作速度分析根據(jù)用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的速度分析可知，速度求解的步驟應(yīng)依次求出相應(yīng)各點(diǎn)的速度和桿件的角速度[6]。圖3速度分析圖Fig.3Velocitydiagram1）求式(2)方向垂直于AB，指向與的轉(zhuǎn)向一致。2）求因點(diǎn)C及點(diǎn)B都為同一構(gòu)件2上的點(diǎn)，故得=+方向大小√式中及的大小未知，所以用圖解法求解。如圖3所示，取點(diǎn)P作為速度多邊行的極點(diǎn)，并作代表，那么速度比例尺可以求得。再分別自點(diǎn)B，P作垂直于BC，CD的直線bc、pc，代表，的方向線，兩線交于點(diǎn)C，則矢量，分別代表和，于是得式(3)3）求由于E點(diǎn)和C點(diǎn)都在桿件3上，桿件3上的點(diǎn)的角速度都相同，所以4）求=+方向√大小√式(4)于是有式(5)式(6)式(7)3.2.3作加速度分析加速度求解的步驟與速度分析相同，也是先依次求出，，，。然后再求解，，1)求因?yàn)榍鞯人倩剞D(zhuǎn)，所以沒有切向加速度。式(8)方向由B指向A.2）求根據(jù)點(diǎn)C分別對(duì)于點(diǎn)D和點(diǎn)B的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系可得=+=++方向C→D⊥CDB→AC→B⊥CB大小√式中和的大小未知，故可用作圖法求解。圖4加速度分析圖Fig.4Accelerationanalysisdiagram如圖3-3所示，取點(diǎn)作為加速度多邊形的極點(diǎn)，并作代表，則加速度比例尺可求得，然后再按上式作圖，可求得代表，其大小為式(9)3）求因?yàn)辄c(diǎn)E和點(diǎn)C都在桿上式(10)4）求利用點(diǎn)F和點(diǎn)E的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系可得＝++方向√F→E⊥FE大小水平向右√式中的方向和的大小未知，用作圖法求解。如圖所示。式(11)5）求，，。根據(jù)上面求構(gòu)件角加速度的方法可得逆時(shí)針式(12)順時(shí)針式(13)順時(shí)針式(14)3.3用矢量方程圖解法作平面連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析動(dòng)態(tài)靜力分析是根據(jù)達(dá)朗貝爾原理將慣性力和外力加在機(jī)構(gòu)的相應(yīng)構(gòu)件上，用靜力平衡的條件求出各運(yùn)動(dòng)副中的反力和原動(dòng)件上的平衡力的一種比較常用的工程方法。進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析首先是求出個(gè)構(gòu)件的慣性力，并把它們當(dāng)作外力加于產(chǎn)生這些慣性力的構(gòu)件上面。然后再根據(jù)靜定條件將機(jī)構(gòu)分解為若干個(gè)平衡力和構(gòu)件組作用的構(gòu)件。而進(jìn)行力分析的順序一般是由離受平衡力作用的構(gòu)件的最遠(yuǎn)構(gòu)件組開始，逐步推算到平衡力作用的構(gòu)件上[7]。3.3.1對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析在之前的運(yùn)動(dòng)分析里，已經(jīng)用選定好的長(zhǎng)度比例尺，速度比例尺，加速度比例尺，繪出了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及其速度多邊形和加速度多邊形。3.3.2確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩在對(duì)機(jī)械進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí)需要求出各構(gòu)件的慣性力，在新機(jī)械的設(shè)計(jì)中，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)都尚未確定，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)先給出各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)，再進(jìn)行靜力分析，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行各構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算，再根據(jù)驗(yàn)算的結(jié)果對(duì)構(gòu)件尺寸進(jìn)行修正，最后定出構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸。（1）計(jì)算各桿的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因?yàn)楦鳁U都是拉壓桿件，要求力學(xué)綜合性能較高，所以選45號(hào)鋼，各桿應(yīng)初選直徑。查表得密度。根據(jù)質(zhì)量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算結(jié)果見表14.3桿件間的聯(lián)結(jié)拉壓桿與其它構(gòu)件之間，或者一般構(gòu)件與構(gòu)件之間，常采用銷軸，耳片，螺栓等相聯(lián)接，本設(shè)計(jì)采用銷軸、耳片。連結(jié)件的受力與變形都比較復(fù)雜，在工程實(shí)際中，我們常常采用簡(jiǎn)化分析的方法。他的要點(diǎn)是：對(duì)連接件的受力與應(yīng)力分布進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后計(jì)算出各部分的名義應(yīng)力。以下為計(jì)算軸和耳片[3]。4.3.1剪切強(qiáng)度計(jì)算考慮圖中所示的軸銷，它的受力情況如圖所示，可以看出，作用在軸銷上面的外力有以下幾個(gè)特點(diǎn)：外力垂直作用于軸銷的軸線，且作用線之間的距離很小（軸銷一般都是短而粗的）。根據(jù)受力情況可以看出，軸銷上主要受剪切力的作用。在工程力學(xué)計(jì)算中，通常都假設(shè)剪切面上的剪應(yīng)力是均勻分布的。剪切面上的剪應(yīng)力不得超過連接件上的許用剪應(yīng)力，即要求也即式(26)其中許用剪切應(yīng)力表示為連接件的剪切極限應(yīng)力除以安全系數(shù)。式(27)式(28)4.3.2擠壓強(qiáng)度計(jì)算在外力作用下，孔與銷軸直接接觸，接觸面上的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力。當(dāng)擠壓應(yīng)力過大時(shí)，在孔和銷接觸的局部區(qū)域內(nèi)，將產(chǎn)生明顯的塑性變形，導(dǎo)致影響孔，銷間的正常配合。最大擠壓應(yīng)力發(fā)生在該表面的中部。擠壓應(yīng)力為，銷或孔的直徑為d，耳片的厚度為t，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得知:式(29)Td表示受壓圓柱面在相應(yīng)徑向平面上的投影；表示最大擠壓應(yīng)力，數(shù)值上與徑向截面的平均壓應(yīng)力相等。由上述分析可知，為了防止擠壓造成破壞，最大擠壓應(yīng)力不得超過連接件的許用壓應(yīng)力,即要求式(30)表示連接件的擠壓極限應(yīng)力除以安全系數(shù)。因此，從擠壓強(qiáng)度考慮，接頭的許用載荷是式(31)4.3.3穩(wěn)定性的校核當(dāng)作用在細(xì)長(zhǎng)桿上的軸向力達(dá)到或超過一定限度的時(shí)候，桿件可能會(huì)突然產(chǎn)生彎曲，即失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，對(duì)于軸向受壓桿件，除了應(yīng)考慮它的強(qiáng)度和剛度問題外，還應(yīng)考慮它的穩(wěn)定問題。圖12軸銷受力示意圖Fig.12theanxialforcediagram1）臨界載荷的計(jì)算該連桿為兩端鉸支細(xì)長(zhǎng)壓桿，根據(jù)材料力學(xué)中公式可知，它的臨界載荷為：式(32)2）校核鋼的屈服應(yīng)力，所以，連桿壓縮屈服所需的軸向壓力為式(33)由以上的分析可以得知，為了保證壓桿在軸向壓力的作用下不被導(dǎo)致失穩(wěn),必須滿足下面的穩(wěn)定條件：式(34)式中：代表穩(wěn)定安全系數(shù)；代表穩(wěn)定許用壓力。工況為一般的中度沖擊條件，所以取4式(35)上述計(jì)算表明，細(xì)長(zhǎng)桿的承壓能力是由穩(wěn)定性的要求確定的。5減速器的設(shè)計(jì)減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來增速，稱為增速器。選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件、技術(shù)參數(shù)、動(dòng)力機(jī)的性能、經(jīng)濟(jì)性等因素比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸、傳動(dòng)效率、承載能力、質(zhì)量、價(jià)格等，選擇最適合的減速器。減速器是一種相對(duì)精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩[10]。5.1電動(dòng)機(jī)的選擇5.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和機(jī)構(gòu)形式電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，并且是標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的產(chǎn)品。機(jī)械設(shè)計(jì)中要根據(jù)工作機(jī)的工作情況和運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力參數(shù)等，選擇合適的電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、傳遞的功率和轉(zhuǎn)速，再根據(jù)這些確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分，工業(yè)上常采用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中普通籠型異步電動(dòng)機(jī)在平時(shí)應(yīng)用最廣泛。在一般的設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選用Y系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂懈咝?、噪音小、振?dòng)小、節(jié)能、安全可靠的特點(diǎn)，而且安裝尺寸和功率等級(jí)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，適用于那些無特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。根據(jù)所給條件中工作場(chǎng)地的要求：每天二班制工作，載荷中有中度沖擊，工作環(huán)境清潔，室內(nèi)，三相交流電源。所以選擇電動(dòng)機(jī)為Y系列380V三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。5.1.2功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)在功率方面的選擇是否合適將直接影響到電動(dòng)機(jī)在工作性能和經(jīng)濟(jì)性能方面的體現(xiàn)。如果選用的電動(dòng)機(jī)額定功率小于工作機(jī)所要求的功率，那么工作機(jī)就不能正常工作，而且容易是電動(dòng)機(jī)因?yàn)殚L(zhǎng)期過載而導(dǎo)致過早損壞，如果選用的電動(dòng)機(jī)額定功率大于工作機(jī)所要求的，那么相比于電動(dòng)機(jī)的價(jià)格，沒有得到充分的應(yīng)用，而導(dǎo)致浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)過程中，由于工件傳輸機(jī)一般為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷不變或很少變化的機(jī)械,并且傳遞功率較小，故只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或梢大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率,即。這樣電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過熱，一般不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱平衡計(jì)算和校核啟動(dòng)力矩。5.1.3電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需工作功率為式中：工作機(jī)所需工作功率，指工作機(jī)主動(dòng)端運(yùn)輸帶所需功率。由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主運(yùn)動(dòng)端運(yùn)輸帶的總效率。工作機(jī)所需工作功率,應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得.式(36)T—工作機(jī)的阻力矩—工作機(jī)的角速度5.1.4傳動(dòng)效率傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘積,其中分別為每一傳動(dòng)副，每對(duì)軸承，每個(gè)連軸器的效率、傳動(dòng)副的效率數(shù)值可按下列選取，軸承及連軸器效率的概略值為:滾動(dòng)軸承0.98-0.995，滑動(dòng)軸承0.97-0.99彈性連軸器0.99-0.995，齒輪連軸器0.99，萬向連軸器0.97-0.98。5.1.5確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速容量相同的同類電動(dòng)機(jī)，有幾種不同的轉(zhuǎn)速系列供使用者選擇，如三相異步電動(dòng)機(jī)常用的有四種同步轉(zhuǎn)速，即3000、1500、1000、750r/min(相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)為2、4、6、8)。同步轉(zhuǎn)速為由電流頻率與極對(duì)數(shù)而定的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)才可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速都低于同步轉(zhuǎn)速。為了合理的設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置，根據(jù)工作機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速要求和各傳動(dòng)比范圍，可推算出電動(dòng)機(jī)裝速的可選范圍，其中包括電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍，傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍，以及工作機(jī)主軸轉(zhuǎn)速。選定電動(dòng)機(jī)類型，結(jié)構(gòu)，對(duì)電動(dòng)機(jī)可選的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并計(jì)算出所需容量后，即可在電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄中查出所要的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)工況和計(jì)算所選電動(dòng)機(jī)見下表5-1。表3電動(dòng)機(jī)參數(shù)表Table3Motorparameters型號(hào)額定功率kW滿載時(shí)起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速電流效率功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩YZR132M1-63960r/min8.280.50.65.2確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比5.2.1總傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，可得到傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為其中為選擇電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，n為工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。該設(shè)計(jì)中為960r/min，n為40r/min。所以式(37)總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比,,…的乘積，即，分別為減速器各級(jí)傳動(dòng)比。5.2.2分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按轉(zhuǎn)開式布置，考慮潤滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，可由二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配圖資料查得，則。5.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩(或功率)。如將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ、Ⅱ軸，分別為：，--相鄰兩軸間的傳動(dòng)比；，--相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率；,--各軸的輸入轉(zhuǎn)矩(N·m)；，--各軸的轉(zhuǎn)速(r/min)；則可按電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。5.3.1各軸轉(zhuǎn)速式(38)式中為選擇電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，為電動(dòng)機(jī)至I軸的傳動(dòng)比。式(39)5.3.2各軸輸入功率，式(40)，式(41)式中，，分別為連軸器，軸承，齒輪的傳動(dòng)效率。5.3.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩式(42)其中為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，按下列計(jì)算：式(43)式(44)式(45)同一根軸的輸出功率與輸入功率數(shù)值不同，需要精確計(jì)算時(shí)應(yīng)取不同的數(shù)值。5.4減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.4.1機(jī)體結(jié)構(gòu)減速器機(jī)體是用以支持和固定軸系的零件，是保證傳動(dòng)零件的嚙合精度，良好潤滑及密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的50%。因此,機(jī)體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能,加工工藝，材料消耗,重量及成本等有很大的影響。機(jī)體材料用灰鐵(HT150或HT200)制造，機(jī)體的結(jié)構(gòu)用剖分式機(jī)體[11]。5.4.2鑄鐵減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸見下表4(單位㎜)表4減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸表Table4Reducerbodystructuresize名稱符號(hào)尺寸機(jī)座壁厚10機(jī)蓋壁厚8機(jī)座凸緣厚度15機(jī)蓋凸緣厚度12機(jī)座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑16地腳螺釘數(shù)目時(shí)，名稱軸承旁聯(lián)接螺栓直徑符號(hào)尺寸12機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑9軸承端蓋螺釘直徑8窺視孔蓋螺釘直徑6定位銷直徑7，，至外機(jī)壁距離20，至凸緣邊緣距離16軸承旁凸臺(tái)半徑8凸臺(tái)高度15外機(jī)壁至軸承座端面距離6大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離10齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離10機(jī)蓋，機(jī)座肋厚,6，6軸承端蓋凸緣厚度6軸承旁聯(lián)接螺栓距離盡量靠近軸承端蓋外徑軸承孔直徑續(xù)表5-2螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉頭座直徑20242632404860注:多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，a取低速級(jí)中心距。5.5傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)裝置包括各種類型的零件，其中決定其工作性能，結(jié)構(gòu)布置和尺寸大小的主要是傳動(dòng)零件。支撐零件和聯(lián)接零件都要根據(jù)傳動(dòng)零件的要求來設(shè)計(jì)，因此一般應(yīng)先設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)零件，確定其尺寸，參數(shù)，材料和結(jié)構(gòu)。為了使設(shè)計(jì)減速器時(shí)的原始條件比較準(zhǔn)確，通常應(yīng)先設(shè)計(jì)減速器外的傳動(dòng)零件，如鏈傳動(dòng)，和連軸器等[14]。5.5.1減速器外傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)考慮到工作現(xiàn)場(chǎng)的空間和減少傳動(dòng)鏈的原則，該設(shè)計(jì)直接采用連軸器，通過連軸器直接把電動(dòng)機(jī)和減速器聯(lián)結(jié)。5.5.2減速器內(nèi)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)（1）圓柱齒輪傳動(dòng)a)齒輪材料的選擇因傳動(dòng)尺寸和批量較小，小齒輪設(shè)計(jì)成齒輪軸，選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB-286HB，平均取240HB。b)齒輪傳動(dòng)的計(jì)算方法1.初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=1.0接觸疲勞極限由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=710MPa,=580MPa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力值由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=85初步計(jì)算的小齒輪式(45)取初步齒寬2校核計(jì)算圓周速度精度等級(jí)選8級(jí)精度齒數(shù)z和模數(shù)m初取齒數(shù),式(46)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取m=2.5式(47)式(48)使用系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=1.5動(dòng)載系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=1.2齒間載荷分配系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表，先取式(49)式(50)式(51)式(52)式(53)齒向載荷分布系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取式(53)載荷系數(shù)彈性系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=2.5接觸最小安全系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=1.05總工作時(shí)間總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表估計(jì)，則指數(shù)m=8.78式(54)原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確式(55)接觸壽命系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取=1.18，=1.31許用接觸應(yīng)力式(56)式(57)驗(yàn)算式(58)計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。3.確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑d，因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)已重新確定，故分度圓直徑不會(huì)改變，即d?=mz?=2.5×111=277mm中心距齒寬b計(jì)算所得的參數(shù)見下表5表5齒輪參數(shù)表Table5Gearparameterstable名稱代號(hào)單位小齒輪大齒輪中心距Amm161傳動(dòng)比I6.2模數(shù)mnmm2.52.5螺旋角β度00端面壓力角αt度00嚙合角α,t度2020齒數(shù)Z個(gè)18111分度圓直徑Dmm45277齒頂圓直徑d0mm50282齒根圓直徑dfmm41.25271.25齒寬Bmm5545計(jì)算說明：1)齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式中，載荷和幾何參數(shù)是用小齒輪輸出轉(zhuǎn)矩和直徑來表示的，不論強(qiáng)度計(jì)算是針對(duì)小齒輪還是大齒輪，公式中的轉(zhuǎn)矩，齒輪直徑或齒數(shù)，都應(yīng)是小齒輪的數(shù)值；2)根據(jù)求齒寬，b應(yīng)是一對(duì)齒輪的工作寬度，為易于補(bǔ)償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪的寬度大于大齒輪寬度，因此大齒輪寬度取45mm；3)而小齒輪寬度取，齒寬數(shù)值應(yīng)圓整；4)圓柱齒輪的傳動(dòng)系數(shù)。5.6軸的設(shè)計(jì)5.6.1軸的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定當(dāng)軸的支承距離未定時(shí)，無法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算的辦法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，計(jì)算公式為：式中：P-軸所傳遞的功率，KW；n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min；A-由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)。軸常用材料及A的關(guān)系見下表6表6軸常用材料表Table6shaftmaterialtable材料Q235\20354540Cr、35NiSnA160~135135~118118~107107~98高速軸設(shè)計(jì)：結(jié)合實(shí)際情況，選用45鋼，則取A的值為118式(65)考慮到鍵槽的影響，軸的直徑增加5%，則此時(shí)軸徑應(yīng)為：，取18mm，按照要求取d1-2=20，d1-3=25，d1-4=34，d1-5=30，d1-6=25；l1-1=32，l1-2=60，l1-3=17，l1-4=146，l1-5=10，l1-6=17。中間軸設(shè)計(jì)：式(66)考慮到鍵槽的影響，軸的直徑增加5%，則此時(shí)軸徑應(yīng)為：，取32mm，按照要求取d2-2=65，d2-3=50，d2-4=40，d2-5=32；l2-1=26，l2-2=81，l2-3=8l，2-4=42，l2-5=31低速軸設(shè)計(jì)：式(67)考慮到鍵圖13水平面（xy）的受力圖Fig.13Level(xy)diagram圖14垂直面（xz）受力圖Fig.14Verticalsurface(xz)bytheattempt水平面(xy)受力圖（見圖13）垂直面(xy)受力圖（見圖14）畫彎矩圖水平面彎矩圖（見圖15）垂直面彎矩圖（見圖16）合成面彎矩圖(見圖17)圖15水平面彎矩圖Fig.15Horizontalbendingmomentdiagram圖16垂直面彎矩圖Fig.16Verticalbendingmomentdiagram圖17合成彎矩圖fig.17resultantbendingmomentdiagram畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖(見圖18)當(dāng)量彎矩圖。(見圖19)許用應(yīng)力許用應(yīng)力值。用插入法由表16.3查得應(yīng)力校正系畫當(dāng)量彎矩圖見圖19當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩在小齒輪中間截面處式(68)在大齒輪中間截面處式(69)校核軸頸5.8軸承蓋上的螺紋強(qiáng)度計(jì)算很顯然，該聯(lián)結(jié)為受拉緊聯(lián)結(jié)。有公式：式(76)式(77)F為螺栓總拉力；為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)；為螺栓的預(yù)緊力；為工作載荷；為剩余預(yù)緊力；相對(duì)剛度系數(shù)的大小與螺栓和被聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸,以及工作載荷作用位置、墊片等因素有關(guān)，可通過計(jì)算或試驗(yàn)求出。被聯(lián)接件為鋼鐵零件時(shí)，一般可根據(jù)墊片材料不同采用下列數(shù)據(jù)：金屬0.2～0.3;皮革0.7;銅皮石棉0.8;橡膠0.9。下列數(shù)據(jù)可供選擇時(shí)參考：無變化時(shí)，=(0.2～0.6)；有變化時(shí)，=(0.6～1.0)因?yàn)镕=165N,所以=(0.6～1.0)=(99～165)N，即=165+165=330N強(qiáng)度校核公式:：在這里選螺栓的材料為40查《工程材料》為螺栓的許用拉應(yīng)力安全系數(shù),查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6.3取=1.5；由于安全起見,在這里選螺栓直徑為6㎜.5.9鍵的選擇和強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)，通常被聯(lián)接的材料，構(gòu)造和尺寸已初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此可以根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件來選擇鍵的類型，再根據(jù)軸的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸，并參考轂長(zhǎng)選出鍵的長(zhǎng)度，然后用校合公式進(jìn)行校合[11]。選擇一般的普通平鍵(GB1096-79)根據(jù)擠壓強(qiáng)度或耐磨性條件計(jì)算，求得聯(lián)結(jié)所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為由于是靜聯(lián)結(jié)選取公式h鍵的高度；鍵的接觸長(zhǎng)度；d軸的直徑許用擠壓應(yīng)力見下表(單位MPa)表8材料的許用擠壓應(yīng)力Table8theallowablematerialextrusionstress聯(lián)結(jié)的方式材料靜載荷輕微沖擊載荷沖擊載荷靜聯(lián)結(jié)鍛鋼，鑄鋼125-150100-12060-90各鍵的校合見下表8表5鍵的校合鍵名H鍵的高度鍵的接觸長(zhǎng)度d軸的直徑許用擠壓應(yīng)力16281810075.6N·M295645100567.2N·M395645100567.2N·M4105655100697.3N·M經(jīng)校合，各鍵符合要求。5.10聯(lián)軸器的選擇計(jì)算根據(jù)工作要求，動(dòng)力傳遞過程中有沖擊，所以選擇彈性聯(lián)軸器。根據(jù)需要傳遞的轉(zhuǎn)矩和table名稱型號(hào)彈性套柱銷聯(lián)軸器69.63N·m2.527.85N·mTL6彈性柱銷聯(lián)軸器1525.55N·m2.5610.22N·mHL4計(jì)算轉(zhuǎn)矩式中T-公稱轉(zhuǎn)矩，由上面各軸的計(jì)算已經(jīng)求出K-工作情況系數(shù)，由于是往返運(yùn)輸機(jī)，所以工作系數(shù)選2.5。計(jì)算和選取如表96開式齒輪的設(shè)計(jì)開式齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式是磨損，但目前還沒有成熟的計(jì)算方法，所以通常在記入磨損的影響后，借用閉式齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行條件性計(jì)算。開式齒輪傳動(dòng)只需計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度。6.1開式齒輪計(jì)算公式式(78)在選取相關(guān)系數(shù)時(shí)應(yīng)該注意：同一對(duì)齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)和許用彎曲應(yīng)力是不相同的。因此，應(yīng)對(duì)大小齒輪的系數(shù)進(jìn)行比較，并按兩者中的較大值進(jìn)行計(jì)算。模數(shù)應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于傳遞動(dòng)力的齒輪，模數(shù)一般應(yīng)大于1.5㎜-2㎜。式(79)式中為失效概率為1%時(shí)，試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得8)彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得9)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得10)尺寸系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得故許用彎曲應(yīng)力式(80)式(81)式(82)為了補(bǔ)償磨粒磨損，模數(shù)應(yīng)增大10%即m=2.05×1.1=2.255由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圓整取模數(shù)為2.256.3確定傳動(dòng)主要尺寸取250mm7機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)器的全部重量將通過機(jī)架傳至基礎(chǔ)上，機(jī)架零件還負(fù)有承受機(jī)器工作時(shí)的作用力和使機(jī)器穩(wěn)定在基礎(chǔ)上的作用。對(duì)于機(jī)架零件一般要有以下要求：1)足夠的強(qiáng)度和剛度；2)形狀簡(jiǎn)單，便于制造3)便于在機(jī)架上安裝附件。還應(yīng)有良好的耐磨性，以保證機(jī)器有足夠的使用壽命，高速機(jī)器的機(jī)架零件還應(yīng)滿足振動(dòng)穩(wěn)定性的要求。本輸送機(jī)體積較大，所以選擇槽鋼，這樣可以在滿足強(qiáng)度要求的情況下節(jié)省材料。8輸送機(jī)附件的設(shè)計(jì)由于該工件傳送機(jī)需要實(shí)現(xiàn)來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用滑架在機(jī)架中的滑動(dòng)，用連桿來聯(lián)接滑架，提供往返滑動(dòng)的軌跡和動(dòng)力，滑架放置在機(jī)架上的滑槽內(nèi)。8.1輥?zhàn)拥脑O(shè)計(jì)工件在傳動(dòng)的時(shí)候,需要減少其運(yùn)動(dòng)帶來的阻力，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了若干輥?zhàn)邮构ぜ梢栽谳佔(zhàn)由蠞L動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，減少了工件和工作機(jī)之間的摩擦，提高了工作效率。8.2推爪和扭簧的設(shè)計(jì)在滑架上端的輥?zhàn)由系墓ぜ枰粋€(gè)向前的推動(dòng)力，在滑架的兩側(cè)設(shè)計(jì)兩個(gè)推爪來推動(dòng)工件的向前滑動(dòng)。工作行程時(shí)滑架上推爪推動(dòng)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)，推爪的后端設(shè)計(jì)成方形，前端設(shè)計(jì)成圓形，由于是往返輸送工件，所以要求推爪有復(fù)位裝置，在推爪和軸間裝有扭簧，可以在滑架在返回時(shí)使推爪可以從工件的底部滑過，工件保持不變,當(dāng)滑架再次向前時(shí)，推爪已復(fù)位，并推動(dòng)新的工件前移，前方推爪也推動(dòng)前一工位的工件前移，如此周而復(fù)始，工件不斷前移。在自由狀態(tài)下，扭轉(zhuǎn)彈簧的各彈簧圈間應(yīng)留有少量間隙（0.5mm）。否則，在彈簧工作時(shí)，各圈將彼此接觸并產(chǎn)生摩擦和磨損。在垂直于彈簧軸線平面內(nèi)受一轉(zhuǎn)矩T作用的螺旋彈簧，在其彈簧絲的任一截面上將作用著：彎矩和轉(zhuǎn)矩。由于螺旋角很小，所以轉(zhuǎn)矩可以忽略不計(jì)，并可認(rèn)為。因此，在扭轉(zhuǎn)彈簧的彈簧絲中主要受彎矩M的作用。由此可知，扭轉(zhuǎn)彈簧應(yīng)按受彎矩的曲梁來計(jì)算，在它的任一截面上的應(yīng)力分布情況與壓縮彈簧完全相似，只是應(yīng)力為彎曲應(yīng)力。最大彎曲應(yīng)力可按下式計(jì)算：式(83)式中W——彎曲時(shí)的截面系數(shù)；圓彈簧絲，方彈簧絲,k——曲度系數(shù)；圓彈簧絲，方彈簧絲，和也可以查圖；——許用彎曲應(yīng)力，取。扭轉(zhuǎn)彈簧受轉(zhuǎn)矩T作用后的扭轉(zhuǎn)變形為式(84)式(85)式中I——彈簧絲截面的軸慣性矩：圓彈簧絲，方彈簧絲利用上式，可求出所需要的彈簧圈數(shù)式(86)由于扭轉(zhuǎn)彈簧的彈簧絲主要受彎曲作用，所以從材料利用方面看，以采用方彈簧絲制造扭轉(zhuǎn)彈簧較為合理，但因圓彈簧絲容易獲得，故仍以圓彈簧絲用得普遍[21]。9結(jié)論在做本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，先是擬定了設(shè)計(jì)方案，通過電動(dòng)機(jī)獲得動(dòng)力，通過減速器控制轉(zhuǎn)速，通過連桿機(jī)構(gòu)控制步長(zhǎng)，根據(jù)給定的一些數(shù)據(jù)，先是對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，將各桿的長(zhǎng)度和速度計(jì)算出來，然后再根據(jù)這些計(jì)算所需要的動(dòng)力，再由生產(chǎn)的環(huán)境，要求等選擇合適的減速器和電動(dòng)機(jī)。在這些都定下以后就是對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的各個(gè)部分進(jìn)行驗(yàn)算。最后根據(jù)這些條件畫出裝備圖和零件圖。利用連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的輸送機(jī)，不僅僅在使生產(chǎn)效率提高方面有很大的提高，同時(shí)在財(cái)力，人力方面也有很大的節(jié)省，在越來越注重效益的生產(chǎn)中有著很大的發(fā)展前景。本設(shè)計(jì)包括了以下內(nèi)容：決定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；傳動(dòng)零件、連接件、聯(lián)軸器的選擇和效驗(yàn)計(jì)算；機(jī)體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]于巖.李維堅(jiān).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006：24―137.[2]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2006：58―105.[3]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2010：112―158.[4]范思沖.畫法幾何及機(jī)械制圖[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995：3―12.[5]李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：86―124.[6]陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M].北京：高等教育出版社，2009：114―143.[7]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010：167―275.[8]蔣建強(qiáng).機(jī)械制造技術(shù).北京：北京師范大學(xué)出版社，2005：34―128.[9]侯書林，朱海.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].北京：中國林業(yè)出版社，2006：25―153.[10]張展.減速器設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002：9―127.[11]朱龍根.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：45―187.[12]李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：62―172.[13]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版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