小型貨物提升機(jī)的設(shè)計(jì)

-9-第1章緒論1.1小型貨物提升機(jī)發(fā)展歷程小型貨物提升機(jī)是一種用于垂直運(yùn)輸貨物的機(jī)械設(shè)備，它在工業(yè)、商業(yè)和家庭等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。它的發(fā)展歷程可以追溯到19世紀(jì)末期。最早的小型貨物提升機(jī)是由手動(dòng)操作的簡(jiǎn)單機(jī)械構(gòu)成的，它們被用于運(yùn)輸輕質(zhì)貨物，例如食品和紡織品。這些提升機(jī)非?；A(chǔ)，只能夠在短距離內(nèi)提升較輕的物品。然而，隨著人們對(duì)機(jī)械化物流需求的增加，小型貨物提升機(jī)逐漸得到了改進(jìn)。20世紀(jì)初，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的小型貨物提升機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)。這些提升機(jī)有更高的承重能力，可以提升更重的物品，并且速度更快，效率更高。隨著技術(shù)的不斷更新，小型貨物提升機(jī)的功能和性能不斷得到提升和完善。例如，引入了自動(dòng)控制系統(tǒng)和安全保護(hù)裝置，使得操作更加方便和安全。近年來(lái)，隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，小型貨物提升機(jī)也得到了智能化升級(jí)。智能小型貨物提升機(jī)具有更高的自動(dòng)化程度和更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以對(duì)運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化管理。相信隨著科技不斷進(jìn)步，小型貨物提升機(jī)在未來(lái)也會(huì)繼續(xù)發(fā)展壯大，為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)更多便利。[2]1.2小型貨物提升機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀小型貨物提升機(jī)是一種用于垂直運(yùn)輸貨物的設(shè)備，通常用于商業(yè)場(chǎng)所、辦公樓和工業(yè)廠房等。目前，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上，小型貨物提升機(jī)的需求量不斷增加，它被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。在國(guó)內(nèi)，小型貨物提升機(jī)的發(fā)展比較緩慢。雖然近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市場(chǎng)需求逐漸擴(kuò)大，但國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)研發(fā)水平相對(duì)滯后，盡管近年來(lái)國(guó)內(nèi)小型貨物提升機(jī)企業(yè)不斷增多，但大部分產(chǎn)品技術(shù)含量較低，難以滿足客戶的高端需求。與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)相比，中國(guó)企業(yè)在核心技術(shù)和創(chuàng)新能力方面還存在差距。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一。而且國(guó)內(nèi)小型貨物提升機(jī)產(chǎn)業(yè)常常被人們認(rèn)為是低附加值的行業(yè)，競(jìng)爭(zhēng)激烈程度較高。但企業(yè)之間往往只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的模仿和改進(jìn)，缺乏自主創(chuàng)新，導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不夠強(qiáng)。在市場(chǎng)以外，監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)并不完善，國(guó)內(nèi)小型貨物提升機(jī)市場(chǎng)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)格，一些企業(yè)生產(chǎn)的小型貨物提升機(jī)質(zhì)量無(wú)法得到有效保證，甚至存在安全隱患，給消費(fèi)者帶來(lái)安全隱患。而且隨著經(jīng)濟(jì)下行壓力的加大，整個(gè)行業(yè)需求量逐漸萎縮。受疫情影響，國(guó)內(nèi)小型貨物提升機(jī)市場(chǎng)處于低迷狀態(tài)，一些企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)困難。綜合來(lái)看，在國(guó)家政策扶持下，國(guó)內(nèi)小型貨物提升機(jī)市場(chǎng)仍有巨大發(fā)展?jié)摿?。但是，要想在市?chǎng)中立足，必須加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)范企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管等方面的工作，提高產(chǎn)品品質(zhì)和安全性，以滿足客戶需求，從而推動(dòng)行業(yè)更好地發(fā)展。。而在國(guó)外，尤其是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，小型貨物提升機(jī)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并且在技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面處于領(lǐng)先地位。并在許多國(guó)家都得到了廣泛應(yīng)用，并且隨著電子商務(wù)和快遞業(yè)的崛起，對(duì)這種設(shè)備的需求也不斷增加。比如美國(guó)，小型貨物提升機(jī)得到了廣泛應(yīng)用，特別是在零售業(yè)、醫(yī)療保健、餐飲等領(lǐng)域。由于美國(guó)勞動(dòng)力成本較高，許多公司選擇采用自動(dòng)化設(shè)備來(lái)節(jié)省人力成本。而在歐洲，歐洲各國(guó)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的要求越來(lái)越高，小型貨物提升機(jī)也受益于這種趨勢(shì)。特別是在德國(guó)和瑞士等工業(yè)強(qiáng)國(guó)，小型貨物提升機(jī)在工廠和倉(cāng)庫(kù)中得到了廣泛應(yīng)用。在我們的領(lǐng)國(guó)日本，由于其技術(shù)創(chuàng)新方面領(lǐng)先于其他國(guó)家，小型貨物提升機(jī)在日本得到了廣泛應(yīng)用。特別是在日本的制造業(yè)和物流行業(yè)，小型貨物提升機(jī)在提高效率和降低成本方面發(fā)揮了重要作用。[5]總體來(lái)說(shuō)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，小型貨物提升機(jī)在許多國(guó)家都得到了廣泛應(yīng)用。未來(lái)隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，小型貨物提升機(jī)將會(huì)有更為廣闊的發(fā)展前景。這些國(guó)家對(duì)小型貨物提升機(jī)的生產(chǎn)和使用都采取了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管措施，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。此外，這些國(guó)家還注重技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)，推出了一系列智能化的小型貨物提升機(jī)，使其更加便捷、高效、安全。小型貨物提升機(jī)市場(chǎng)前景廣闊，但在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還需要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和行業(yè)監(jiān)管，提高產(chǎn)品品質(zhì)和安全性，以滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。1.3小型貨物提升機(jī)未來(lái)展望隨著全球物流需求的不斷增加，小型貨物提升機(jī)作為一種高效、便捷的垂直運(yùn)輸設(shè)備，未來(lái)展望非常廣闊。在未來(lái)幾年，小型貨物提升機(jī)將呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢(shì)：首先是智能化，小型貨物提升機(jī)將逐漸向智能化方向發(fā)展，通過(guò)添加傳感器、控制系統(tǒng)等智能裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化運(yùn)行，提高運(yùn)行效率和安全性。其次是自適應(yīng)技術(shù)，小型貨物提升機(jī)將逐漸采用自適應(yīng)技術(shù)，根據(jù)不同的貨物類型和尺寸自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行速度和傳送帶寬度，以最大程度地提高運(yùn)輸效率。另外，環(huán)保節(jié)能也是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。在未來(lái)的發(fā)展中，小型貨物提升機(jī)將更加注重環(huán)保節(jié)能，采用新型材料和技術(shù)，降低能耗、減少二氧化碳排放，推動(dòng)綠色物流發(fā)展。最后，隨著市場(chǎng)需求的不斷變化，小型貨物提升機(jī)將會(huì)在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。[9]除了在電商、快遞等行業(yè)之外，還將涉及到醫(yī)藥、食品等行業(yè)，滿足不同領(lǐng)域的物流需求。綜上所述，隨著技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展，小型貨物提升機(jī)將會(huì)在智能化、自適應(yīng)、環(huán)保節(jié)能等方面不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景也將更加多元化，為物流業(yè)帶來(lái)更高效、更便捷的解決方案。第2章提升機(jī)的設(shè)計(jì)原理和方案2.1提升機(jī)的設(shè)計(jì)原理驅(qū)動(dòng)裝置是提升機(jī)的核心部分，由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等組成，將動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)滾筒。在設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)合理選型，根據(jù)輸送物料的體積、重量和工作環(huán)境等因素選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)和減速器，以確保其穩(wěn)定高效地工作。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置的緊固件應(yīng)牢固可靠，不應(yīng)松動(dòng)，以確保傳動(dòng)效果的穩(wěn)定性和使用壽命。傳動(dòng)滾筒通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞給托輥，帶動(dòng)物料上升。在設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)滾筒應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以確保在高載荷和復(fù)雜工況下穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)應(yīng)具備可調(diào)節(jié)性，能夠根據(jù)不同物料輸送需求進(jìn)行位置和角度調(diào)整。改向滾筒主要用于改變物料輸送方向。在設(shè)計(jì)中，改向滾筒需要考慮物料輸送的流量和速度，以確保其具備高精度、穩(wěn)定性和長(zhǎng)期耐用性。同時(shí)，改向滾筒應(yīng)具有一定的可調(diào)節(jié)性和靈活性，能夠適應(yīng)不同情況下的物料輸送方向調(diào)整。提升機(jī)的機(jī)架是承載和支撐提升機(jī)各部分的骨架結(jié)構(gòu)，需要考慮強(qiáng)度、穩(wěn)定性、材料選型、節(jié)點(diǎn)處理、安全防護(hù)和維修保養(yǎng)等因素。機(jī)架應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受動(dòng)態(tài)載荷和慣性力，并抵御外界風(fēng)荷載等影響；同時(shí)機(jī)架應(yīng)具備穩(wěn)定性，避免因設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工不規(guī)范導(dǎo)致的傾斜和變形等情況。設(shè)計(jì)方案如圖1所示。圖1小型貨物提升機(jī)裝配圖2.2設(shè)計(jì)要求和方案提升機(jī)是一種用于垂直或傾斜運(yùn)輸物料的機(jī)械設(shè)備。它由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)筒體、托盤(pán)等部分組成，能夠?qū)⑽锪涎刂嵘龣C(jī)筒體上升或下降，從而實(shí)現(xiàn)垂直或傾斜輸送。提升機(jī)通常應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、建筑工地、礦山等場(chǎng)合，可以高效、快速地完成物料的輸送。不同型號(hào)的提升機(jī)可以處理不同種類和規(guī)格的物料，如粉末、顆粒、塊狀物料等。設(shè)計(jì)意義：提升機(jī)在輸送貨物中可以高效、安全、可靠的垂直或傾斜輸送解決方案。在輸送、工業(yè)、建筑和礦山等領(lǐng)域中，提升機(jī)被廣泛應(yīng)用于物品的運(yùn)輸工作中。通過(guò)貨物提升機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)大量物料的快速、連續(xù)、自動(dòng)化運(yùn)輸，減少人力投入，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。2.2.1設(shè)計(jì)要求小型貨物提升機(jī)設(shè)計(jì)要求：提升載荷：10kg提升高度：1m（3）傳送速度為：0.5m/s。（4）傳送帶帶寬：450mm。確定方案：貨物提升機(jī)是一種相對(duì)于傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)而言的變型設(shè)備。在設(shè)計(jì)中，需要考慮貨物提升和降落的原理與方式，并注意保證皮帶運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性；同時(shí)也需根據(jù)所處理的貨物的性質(zhì)和規(guī)格，確定皮帶機(jī)的負(fù)載能力、運(yùn)輸速度、輸送角度、卸料高度等參數(shù)，并考慮操作的安全性和環(huán)境因素等問(wèn)題。此外，在設(shè)計(jì)中還需考慮主要工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和平穩(wěn)過(guò)渡以及各部分詳細(xì)設(shè)計(jì)和計(jì)算。設(shè)計(jì)以驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒和改向滾筒、托輥及機(jī)架組成。用于小型快遞包裹的輸送。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用工程力學(xué)的知識(shí)和相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)皮帶組的重要部分-傳動(dòng)滾筒和皮帶進(jìn)行了選取和設(shè)計(jì)計(jì)算，以確保設(shè)備的順暢運(yùn)行和輸送效率。改向滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算，以對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核為主，在符合強(qiáng)度要求下，滾筒選型?510mm。并以鋼絲繩芯作為改向壓輪設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)壓輪受力程度，主要受徑向力。根據(jù)分體式壓輪和整體式壓輪的優(yōu)缺點(diǎn)，選分體式壓輪。因壓輪與輸送帶的配合，進(jìn)行傳送帶跑偏處理。為保證傳送帶帶的張緊力，添加了拉緊裝置。托輥的設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)以上部分的設(shè)計(jì)，選取平行托輥。對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，在符合強(qiáng)度要求下，選取托輥的軸的直徑為?20mm第3章減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、托輥、驅(qū)動(dòng)裝置、輸送帶等幾大件組成。而這一系列的組成部件都需要用一個(gè)合適的床底功率和傳動(dòng)比來(lái)連接起來(lái)?？紤]到所傳遞的功率與傳動(dòng)比。在本設(shè)計(jì)課題中采用二級(jí)圓柱齒輪減速器。3.1電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求與條件，選用一般用途的Y132M-4系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)功率為Pd傳動(dòng)總效率為ηη1=0.98η2=0.98η3=0.97η4=0.97η電動(dòng)機(jī)的輸出功率：P取P電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》取齒輪減速器傳動(dòng)比i'=8~nd單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i1'=3~由于nW=114.65r可得ia3.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比3.2.1總傳動(dòng)比iε=n代入數(shù)據(jù)得：i3.2.2分配各級(jí)傳動(dòng)比由i=i齒?i齒=ii帶代入數(shù)據(jù)得：i兩級(jí)齒輪各傳動(dòng)比i齒=i考慮潤(rùn)滑條件，為使輪直徑相近取求齒輪模數(shù)ii齒3.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.3.1各軸的轉(zhuǎn)速=1\*ROMANI軸：n1=n=2\*ROMANII軸：n2=n=3\*ROMANIII軸：n3=n2滾筒軸：n3.3.2各軸的輸入功率=1\*ROMANI軸：P1=P=2\*ROMANII軸：P2=P=3\*ROMANIII軸：P3=P滾筒軸：P3.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩=1\*ROMANI軸：T1=9550P1=2\*ROMANII軸：T2=9550P2=3\*ROMANIII軸：T3=9550P3滾筒軸：T將上述結(jié)果匯總于下表1：表1傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率(kW)轉(zhuǎn)矩()轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)比效率=1\*ROMANI軸4.8997.2948030.96=2\*ROMANII軸4.70378.71118.5230.96=3\*ROMANIII軸4.511006.5642.794.050.97滾筒軸4.381021.4742.792.770.983.4V帶的設(shè)計(jì)3.4.1確定計(jì)算功率由參考文獻(xiàn)[1]查得工作情況系數(shù)KPca=KA?P代入數(shù)據(jù)得：P3.4.2選擇帶型根據(jù)上文計(jì)算功率Pca和小帶輪轉(zhuǎn)速選定帶型為B型，其中dd13.4.3確定帶的基準(zhǔn)直徑（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1，由參考文獻(xiàn)[4]選（2）驗(yàn)算帶速V=πdd1代入數(shù)據(jù)得：V=π×1255m/s<9.42m/s（3）計(jì)算從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑ddd2=i3.4.4確定中心距a和帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度（1）初定中心距a0a0代入數(shù)據(jù)得：aa0<2代入數(shù)據(jù)得：a初選中心距a0（2）計(jì)算所需帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度LLa'=2a0代入數(shù)據(jù)得：La'=2×由參考文獻(xiàn)[1]選帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld（3）計(jì)算實(shí)際中心距

a≈a0代入數(shù)據(jù)得：a≈在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們考慮到帶輪的制造誤差、帶長(zhǎng)誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊需求。此外，我們還要注意中心距變動(dòng)范圍的情況，以便在設(shè)備使用時(shí)保證其穩(wěn)定性和可靠性。計(jì)算中心距的變動(dòng)范圍：amin=a?0.015Ld代入數(shù)據(jù)得：aminamax=a+0.03代入數(shù)據(jù)得：amax3.4.5驗(yàn)算小帶輪上包角a故主動(dòng)帶輪包角適合。3.4.6確定帶的根數(shù)由：z=pca由參考文獻(xiàn)[3]知：kz=6.052.16+0.453.4.7確定預(yù)緊力F（3-13）由參考文獻(xiàn)[3]知g=0.18kg/m則F03.4.8計(jì)算帶傳動(dòng)在軸上的力由式（14）Fp=2z代入數(shù)據(jù)得：Fp3.4.9誤差驗(yàn)算設(shè)計(jì)中給定的傳動(dòng)比為i帶3實(shí)際設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比為：i=d3.4.10進(jìn)行帶輪設(shè)計(jì)由所引用參考文獻(xiàn)[3]查得：e=12±0.3mm;則帶輪輪緣寬度：B=z?1e+2f=大帶輪轂孔直徑由高速軸設(shè)計(jì)而定，d=dII大帶輪轂孔寬度L：當(dāng)B<1.5d時(shí)，取L=B=40mm3.5齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及核算3.5.1選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)為滿足本設(shè)計(jì)的使用需求，我們選用了40Cr材料，并對(duì)其進(jìn)行了調(diào)質(zhì)和表面淬火處理以確保硬齒面的耐用性。為了保證傳動(dòng)平穩(wěn)性和效率，我們選擇了精度為7級(jí)的齒輪，并采用了多齒設(shè)計(jì)，以提高傳動(dòng)效率和穩(wěn)定性。取Z1=243.5.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。d（3-15）T（2）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試取?2)σ3）計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1）σσσ（3-16）4）試選，Kt=1.65）ε6）T（4）計(jì)算1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑dd2）計(jì)算圓周速度V=（3-17）3）計(jì)算齒寬及模數(shù)b=m?=2.25b4）計(jì)算縱向重合度εβε5）計(jì)算載荷系數(shù)KK=查得K6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑d1=d1t7）計(jì)算模數(shù)mn=d1cos3.5.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)k=2）查參考文獻(xiàn)[2]得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σ取彎曲疲勞壽命系數(shù)k3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力σσ（3-20）4）計(jì)算大小齒輪的Y并加以比較YY（3-21）（2）設(shè)計(jì)計(jì)算m取標(biāo)準(zhǔn)值mn=2mmZ取Z1=243.5.4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a'=z1+圓整a=123mm（2）算修正螺旋角β（3-23）（3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑dd（3-24）（4）齒寬b=B3.6低速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)3.6.1選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)為滿足本設(shè)計(jì)的使用需求，我們選用了40Cr材料，并對(duì)其進(jìn)行了調(diào)質(zhì)和表面淬火處理以確保硬齒面的耐用性。為了保證傳動(dòng)平穩(wěn)性和效率，我們選擇了精度為7級(jí)的齒輪，并采用了多齒設(shè)計(jì)，以提高傳動(dòng)效率和穩(wěn)定性。取Z1=24則3.6.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。dT（3-25）（2）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試取?d=12）查得σ3）計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1）σσ（3-26）4）查得ε（2）計(jì)算1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑dd2）計(jì)算圓周速度V=（3-27）計(jì)算齒寬及模數(shù)b=m?=2.25b4）計(jì)算縱向重合度εε5）計(jì)算載荷系數(shù)KK=查參考文獻(xiàn)[2]得K6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑d（3-28）7）計(jì)算模數(shù)mn=3.6.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)k=2）由參考文獻(xiàn)[2]得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σ取彎曲疲勞壽命系數(shù)k3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力σσ（3-30）4）計(jì)算大小齒輪的Y并加以比較YY（3-31）設(shè)計(jì)計(jì)算m（3-32）取標(biāo)準(zhǔn)值mn=2mmZ取Z1=353.6.4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a=（3-33）圓整a=152mm（2）算修正螺旋角β=arc（3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d1d（4）齒寬b=B1=86,總結(jié)：高速級(jí)：Z低速級(jí)：Z第4章部件選型設(shè)計(jì)在進(jìn)行本設(shè)計(jì)的皮帶輸送機(jī)選型計(jì)算時(shí)，我們采用了使用各種標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行加工。相較于成套設(shè)備，如可拆移動(dòng)式輸送機(jī)，這種方式更具靈活性和針對(duì)性，可以更好地滿足用戶的不同需求。4.1皮帶提升機(jī)的參數(shù)估算4.1.1工作量的計(jì)算一般來(lái)說(shuō)，輸送速度為0.5m/s，載荷為10kg的情況下，小型物料供給傳送帶的輸送量不會(huì)太大，一般在每小時(shí)數(shù)百到數(shù)千件不等。而物流密度則因輸送物料的大小和重量不同而有所不同，一般在每平方米數(shù)十到數(shù)百件不等。假設(shè)這些物品的重量都相同，為1千克，輸送速度為0.5m/s時(shí)，每小時(shí)的輸送量可以用下列公式計(jì)算：要計(jì)算傳送帶的輸送密度，需要考慮輸送量和輸送面積。假設(shè)傳送帶的輸送速度為0.5m/s，載荷為10kg，那么輸送量為：輸送量=載荷×輸送速度=10kg×0.5m/s=5kg/s由于傳送帶的帶寬為450mm，即0.45m。假設(shè)傳送帶的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么輸送面積為A=L×0.45m。此外，題目中給出了每小時(shí)0.81噸/h的輸送量，將其轉(zhuǎn)換為每秒的輸送量：每秒輸送量=0.81噸/h×1000kg/ton×1/3600h≈0.000225kg/s則傳送帶的輸送密度為：傳送帶的輸送密度=輸送量÷輸送面積=5kg/s÷(L×0.45m)將每秒的輸送密度轉(zhuǎn)換為每平方米的輸送密度：每平方米輸送密度=每秒輸送密度×1/0.45m≈0.0111t/平方米因此，帶寬為450mm，輸送量為0.81噸/h的傳送帶的輸送密度為約0.0111t/平方米，輸送量為5kg/s。4.1.2其他部分的設(shè)計(jì)（1）輸送機(jī)角度：選擇輸送機(jī)的角度應(yīng)根據(jù)具體的工況和輸送物料的特性來(lái)確定。在一般情況下，帶式輸送機(jī)的角度一般不宜超過(guò)20度，否則會(huì)影響傳輸效率和使用壽命，同時(shí)還會(huì)增加維護(hù)難度和成本。因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)為輕載環(huán)境，所以選擇15°為其輸送機(jī)角度。（2）輸送機(jī)長(zhǎng)度：根據(jù)三角函數(shù)，當(dāng)輸送機(jī)傾角為15°，抬升高度為1m時(shí)，其斜邊長(zhǎng)度為3.86m，由于需要考慮放置和回收物料方便，所以需要對(duì)進(jìn)入端和輸出端進(jìn)行加長(zhǎng)處理，故選擇10m長(zhǎng)度。（3）傳動(dòng)帶張力傳動(dòng)帶斜邊長(zhǎng)3.86m，全長(zhǎng)10m，帶寬450mm，載荷10kg，傳動(dòng)帶速度0.5m/s，輸送量為5kg/s，輸送密度為約0.0111t/平方米。根據(jù)給出的參數(shù)，我們可以利用以下公式計(jì)算傳動(dòng)帶最大拉力T=（4-1）其中P為輸送負(fù)荷，v為輸送速度，α為傳動(dòng)帶的傾角，μ為傳動(dòng)帶與輸送物料之間的摩擦系數(shù)，L為傳動(dòng)帶長(zhǎng)度，h為爬坡段高度差，L_0為傳動(dòng)帶懸掛段長(zhǎng)度，g為重力加速度，取9.8m/s^2。代入數(shù)據(jù)計(jì)算T=5.9≈將安全系數(shù)和張力系數(shù)代入計(jì)算最終的最大拉力F：F=T×所以，傳動(dòng)帶在該條件下的最大拉力約為332.6N4.1.3輸送帶的強(qiáng)度驗(yàn)算一般情況下，小型輕載帶式輸送機(jī)使用EP帶作為傳動(dòng)帶。由于本設(shè)計(jì)負(fù)荷很小，所以選擇EP100型號(hào)的輸送帶進(jìn)行設(shè)計(jì)。EP100輸送帶的斷裂拉力為1000N，因此其計(jì)算安全系數(shù)為:安全系數(shù)=斷裂拉力/最大拉力=1000N/332.6N≈3.005因此，在最大拉力為332.6N時(shí)，EP100輸送帶的安全系數(shù)約為3.005。一般來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為安全系數(shù)大于3為安全的設(shè)計(jì)。所以EP100符合強(qiáng)度要求。4.2改向滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改向滾筒是一種用于改變輸送帶方向的設(shè)備，通常由滾筒、軸承、支架和密封等部件組成。其主要作用是通過(guò)改變輸送帶的方向，實(shí)現(xiàn)物料在輸送線路上的順暢流動(dòng)，并在轉(zhuǎn)向過(guò)程中保證輸送帶的穩(wěn)定性和不受損壞。改向滾筒廣泛應(yīng)用于各種輸送設(shè)備中，如皮帶輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、輥道輸送機(jī)等，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的重要組成部分。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、易于安裝和維護(hù)，能夠滿足不同的輸送要求。圖2改向滾筒結(jié)構(gòu)圖初步計(jì)算得到改向滾筒的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)為：（1）兩軸承座中心距為：A=M+B+50~200代入數(shù)據(jù)得：A=450+20+155=625mm式中M——帶寬（mm）B——軸承寬度（mm）（2）滾筒長(zhǎng)度L為：L=M+50~100代入數(shù)據(jù)得：L=450+60=510mm（3）筒皮的最大許用面壓P，對(duì)于帆布帶芯，P≤0.4N4.3改向壓輪的設(shè)計(jì)4.3.1改向壓輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改向壓輪是一種常用于承載段或回程段轉(zhuǎn)彎處空邊上的裝置。在使用時(shí)應(yīng)盡量留出空隙，以防止與膠帶橫隔板邊產(chǎn)生摩擦。改向壓輪不僅能夠?qū)斔蛶нM(jìn)行壓力傳遞，使其始終貼合在帶輪上，還能夠保持輸送帶的張緊力，因此也具有張緊輪的作用。因此，在這種設(shè)計(jì)中，改向壓輪起著多重作用，是非常重要的部件之一。改向壓輪的結(jié)構(gòu)示意圖3所示。圖3改向壓輪結(jié)構(gòu)1-輪輻2-輪轂3-輻板4-皮帶改向壓輪的安裝位置如圖4所示。圖4改向壓輪的安裝改向壓輪設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）改向壓輪的軸心與輸送帶距離必須大于橫隔板的高度，以避免干涉和摩擦。（2）改向壓輪對(duì)于輸送帶的壓力分布應(yīng)該合理，在輸送帶上的距離也要適當(dāng)。（3）當(dāng)輸送帶工作時(shí)，改向壓輪與輸送帶中產(chǎn)生的摩擦力不能過(guò)大。4.3.2設(shè)計(jì)方案的比較與選擇（1）整體式設(shè)計(jì)改向壓輪的設(shè)計(jì)方案如圖所示。這種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)為改向壓輪是一體連接的，而且兩端受力均勻，易于安裝。但是由于采用整體式設(shè)計(jì)，其質(zhì)量相對(duì)比較大且不能夠調(diào)整兩輪間距，因此要求對(duì)精度較高。圖5整體式改向壓輪設(shè)計(jì)方案（2）分體式設(shè)計(jì)為改向壓輪設(shè)計(jì)選擇兩種不同的方案，其中分體式設(shè)計(jì)方案如圖8所示。相比于整體式設(shè)計(jì)，分體式設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝，且能夠方便地調(diào)整輪間距離。此外，如果其中一軸損壞，也可以更換單獨(dú)的軸，而不需要整體更換。但是，分體式設(shè)計(jì)方案的壓力控制可能存在問(wèn)題，可能導(dǎo)致兩端受力不均。綜合考慮，整體式設(shè)計(jì)方案更為合理，因此在該設(shè)計(jì)中采用整體式壓輪方案。圖6分體式改向壓輪設(shè)計(jì)方案4.3.3輸送帶的跑偏處置在輸送帶運(yùn)行過(guò)程中，可能由于如拉力不足、物料偏心堆積、機(jī)架變形等多種原因引起輸送帶跑偏。實(shí)踐證明，當(dāng)首尾兩端不平行時(shí)，輸送帶跑緊不跑松；當(dāng)安裝不平時(shí)，輸送帶跑高不跑低。為糾正此現(xiàn)象通常使用穩(wěn)定系數(shù)來(lái)衡量糾正跑偏的能力。[20]通常情況下，跑偏范圍不會(huì)很大，可以使用托輥調(diào)整。目前可用于調(diào)整的托輥方法包括側(cè)托輥、兩節(jié)式“V”形托輥、槽形調(diào)偏托輥等自動(dòng)調(diào)節(jié)方法。客觀上說(shuō)，這些托輥的設(shè)計(jì)和安裝有助于保持輸送帶的穩(wěn)定性，并在運(yùn)行時(shí)對(duì)跑偏進(jìn)行有效的糾正。由于本次設(shè)計(jì)的貨物提升皮帶機(jī)為小型貨物輸送機(jī)一部分，輸送的物料為體積小、重量輕的快遞類物品。因此，采用過(guò)于復(fù)雜的調(diào)偏方法不僅會(huì)增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，還可能出現(xiàn)事倍功半的情況。鑒于此，我們選擇利用改向壓輪進(jìn)行防跑偏設(shè)計(jì)的方法，如圖7所示，來(lái)更好地滿足這種類型的物料輸送需要。圖7改向壓輪防跑偏設(shè)計(jì)圖4.3.4拉緊裝置拉緊裝置是一種機(jī)械裝置，用于維持傳送帶的適當(dāng)張力，以確保其在運(yùn)行中不會(huì)滑動(dòng)或失去控制。拉緊裝置可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)傳送帶的變化，例如在不同負(fù)載下的張力變化、傳送帶的伸長(zhǎng)或收縮等。傳送帶的張力調(diào)整是維護(hù)傳送帶正常運(yùn)行的重要步驟之一。常見(jiàn)的拉緊裝置包括滑輪組、張緊輥、調(diào)節(jié)螺釘?shù)?。考慮到本設(shè)計(jì)采用同步齒型帶，其特性為具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗疲勞性能，能夠在較大的張力下工作，并且在使用壽命內(nèi)變形小。不僅如此，同步齒型帶在本質(zhì)上也與傳統(tǒng)的輸送帶有所不同，它具有齒和槽的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)齒與齒之間的嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力，而不是像傳統(tǒng)的輸送帶依靠帶與滾筒之間的摩擦力傳遞動(dòng)力，因此同步齒型帶無(wú)需像傳統(tǒng)的輸送帶那樣需要拉緊裝置來(lái)保持張力。同步齒型帶與傳統(tǒng)輸送帶相比，具有更高的傳動(dòng)效率和更穩(wěn)定的傳動(dòng)性能，可以在高速和高負(fù)載條件下工作，因此同步齒型帶在使用時(shí)不需要拉緊裝置。4.4托輥的設(shè)計(jì)托輥是帶式提升機(jī)輸送系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。作為物料傳輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，托輥具有承載物料、傳遞動(dòng)力、支撐輸送帶、保護(hù)輸送帶等多種重要作用。托輥的設(shè)計(jì)直接影響帶式提升機(jī)的輸送能力、平穩(wěn)度、運(yùn)行效率和可靠性。合理的托輥設(shè)計(jì)可以減少輸送帶的擺動(dòng)和磨損，降低能耗和維護(hù)成本，延長(zhǎng)帶式提升機(jī)的使用壽命。4.4.1托輥的類型根據(jù)使用用途的不同，托輥常見(jiàn)的類型如下：重載托輥、重力托輥、緩沖托輥、引導(dǎo)托輥、自清托輥、轉(zhuǎn)向托輥、對(duì)中托輥、支撐托輥、防漏托輥等。由于本設(shè)計(jì)的適用場(chǎng)景為小型輕載低負(fù)荷場(chǎng)景，所以選擇用重力托輥?zhàn)鳛槠渲饕瓮休?，重力托輥是一種無(wú)需外部動(dòng)力傳遞的托輥。重力托輥根據(jù)物料的自重推動(dòng)輸送帶運(yùn)動(dòng)，適用于平穩(wěn)輸送小塊物料，如粉狀、顆粒狀、小件物品等。故在本設(shè)計(jì)中此托輥。重力托輥的設(shè)計(jì)要求包括以下幾個(gè)方面：1、承載能力：重力托輥需要承受輸送物料的重量，因此其承載能力要足夠強(qiáng)大。設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)物料的種類、密度、輸送速度等參數(shù)來(lái)確定托輥的承載能力。2、質(zhì)量穩(wěn)定：重力托輥的質(zhì)量要求穩(wěn)定，不能有過(guò)大的重量偏差或制造誤差。否則會(huì)導(dǎo)致輸送帶運(yùn)行不平穩(wěn)，損耗增加。3、旋轉(zhuǎn)靈活：重力托輥需要在輸送過(guò)程中平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，因此需要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮托輥的軸承、潤(rùn)滑和密封等方面，以確保其旋轉(zhuǎn)靈活、無(wú)卡滯和不易磨損。4、耐磨性：重力托輥需要經(jīng)常與輸送帶接觸，因此需要具有良好的耐磨性，能夠在長(zhǎng)期運(yùn)行中保持較長(zhǎng)的使用壽命。5、安全可靠：重力托輥的設(shè)計(jì)需要保證其在運(yùn)行過(guò)程中安全可靠，不會(huì)發(fā)生脫落、斷裂、起火等故障，保障設(shè)備和人員安全。4.4.2托輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算圖8托輥部件圖本次設(shè)計(jì)對(duì)托輥軸零件進(jìn)行計(jì)算：軸承內(nèi)孔直徑d=17mm，即d軸承寬度B=12mm托輥套筒處軸的直徑d軸的各軸段長(zhǎng)度l1軸的總長(zhǎng)l=208mm（3）軸上受力計(jì)算ρV=m=(4-5）1）徑向力F2）垂直面支撐力由圖9可知，R圖9托輥軸的強(qiáng)度校核3）求截面C上的剪力Qc和彎矩MQ再由RM4）繪制剪力圖與彎矩圖見(jiàn)圖11，則：M5）校核軸的強(qiáng)度危險(xiǎn)剖面在軸中點(diǎn)C處σc=代入數(shù)據(jù)得：σ對(duì)于σc=650MPa的碳鋼，承受對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力因此σb<彎曲剪應(yīng)力校核Tc=QcS代入數(shù)據(jù)得：T對(duì)于選用45鋼的軸，其彎曲剪應(yīng)力TT=35MPa，因此Tc<總結(jié)在本文中，為了降低機(jī)器設(shè)計(jì)難度，故減少了對(duì)機(jī)架的設(shè)計(jì)而加大了傳送帶的設(shè)計(jì)上。所以在貨物提升機(jī)的設(shè)計(jì)中我們采用了波狀擋邊帶式提升機(jī)。相比于普通的帶式提升機(jī)，波狀擋邊帶式提升機(jī)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，各主要部件也可以與帶式提升機(jī)通用，這為使用和維修帶來(lái)了很大的方便。在功用方面，波狀擋邊帶式輸送機(jī)也具有很大的優(yōu)勢(shì)，它不僅運(yùn)行可靠，并且避免了斗式提升機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的影響工作效率的現(xiàn)象，其可靠度與通用的帶式提升機(jī)相當(dāng)。然而，采用波狀擋邊帶式提升機(jī)也存在一些缺點(diǎn)。由于擋邊提升機(jī)機(jī)架采用焊接結(jié)構(gòu)，安裝精度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求；其次，由于皮帶上存在擋邊和隔板，并不能像平皮帶提升機(jī)一樣安裝調(diào)心托輥，所以易導(dǎo)致皮帶跑偏情況發(fā)生；最后，機(jī)架簡(jiǎn)化帶來(lái)的加速擋邊磨損破裂等現(xiàn)象仍然是值得研究的課題?？傮w來(lái)說(shuō)，波狀擋邊帶式輸送機(jī)在貨物輸送中具有良好的應(yīng)用前景，但仍需要不斷地改進(jìn)和完善。我們將繼續(xù)深入研究，努力克服其存在的問(wèn)題，為提高貨物輸送效率和降低設(shè)計(jì)難度做出更大的貢獻(xiàn)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)零件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)計(jì)算、制圖能力等多個(gè)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的檢驗(yàn)和綜合應(yīng)用。在這個(gè)過(guò)程中，我不僅學(xué)到了很多新知識(shí)，還發(fā)現(xiàn)了自