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摘 要
本文首先對上料機(jī)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(jìn)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(jī)構(gòu)的設(shè)計。通過簡單料斗式上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計，為以后對機(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 …………………………………………………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 ……………………………………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(hù) ………………………………………9
4 上料傳動設(shè)計……………………………………………………………11
4.1 傳動方案確定………………………………………………………11
4.2 電動機(jī)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(jī)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………17
5.3 齒輪設(shè)計……………………………………………………………18
5.4 推件機(jī)構(gòu)電動機(jī)的選用……………………………………………20
5.4.1 電動機(jī)類型的選擇 …………………………………………20
5.4.2 電動機(jī)功率的確定 …………………………………………20
5.4.3 電動機(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。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)展使得人們對于上料裝置有了更進(jìn)一步的要求。為了應(yīng)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(jī)械制造設(shè)計企業(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
社會經(jīng)濟(jì)的快速繁榮與人們生活方式等的轉(zhuǎn)變，帶動運(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(qiáng)。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(jī)和料斗式上料機(jī)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(jī)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(jī)尾部上由蒸汽機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)。1887年，在美國首先設(shè)計制造了螺旋式運(yùn)輸機(jī)，并運(yùn)用于生產(chǎn)中；1905年，瑞士人設(shè)計制造出了鋼帶式運(yùn)輸機(jī)；1905年，在德國和英國出現(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)動下，不斷發(fā)展完善，逐步由簡單、短距離運(yùn)輸向復(fù)雜、長距離、多材質(zhì)運(yùn)輸方向發(fā)展，成為物料搬運(yùn)自動化和機(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，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(dǎo)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(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、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)在國內(nèi)對于上料機(jī)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(jī)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(jī)。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(yùn)送至快遞貨車
27
廂、集裝存儲設(shè)備的輔助運(yùn)送裝置。要求該裝置的結(jié)構(gòu)要簡單省力，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(jìn)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(jìn)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(xué)四年所學(xué)知識的一個檢測。通過本次的設(shè)計過程，我對各類上料運(yùn)輸裝置有了個簡單粗略的了解。對于料斗式上料機(jī)有了深刻的了解，包括對料斗上料機(jī)運(yùn)行方式、電動機(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，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)會了如何把學(xué)習(xí)到的理論性知識有效的運(yùn)用到解決實(shí)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(xué)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\(yùn)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(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)動的滾筒稱為主動滾筒，另外一個用于改變輸送帶運(yùn)動方向的滾筒稱為改向滾筒。電動機(jī)通過與其連接的減速器帶動主動滾筒運(yùn)動，因?yàn)橹鲃訚L筒與運(yùn)輸帶之間存在很大摩擦力，從而能夠帶動輸送帶運(yùn)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(yùn)輸帶運(yùn)動。物料由上料端放入，落在運(yùn)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(yùn)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(shí)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(jī)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(jī)械式結(jié)構(gòu)作為上料機(jī)構(gòu)，即采用電動機(jī)驅(qū)動類卷揚(yáng)機(jī)的提升機(jī)構(gòu)來實(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(yùn)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(dāng)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(jī)主要由機(jī)架，軸承，齒輪，料斗，電機(jī)等組成。電動機(jī)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(yùn)動。
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，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或縮短。但其機(jī)身的長度一般最短都會達(dá)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(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(jī)。
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(jī)的選擇以及推件機(jī)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(dǎo)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(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(dǎo)軌運(yùn)動。料斗的上方開口，當(dāng)料斗上升到一定位置時，通過導(dǎo)軌的彎曲部時，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(dǎo)軌的設(shè)計
3.2.1 導(dǎo)軌的作用與設(shè)計要求
當(dāng)料斗沿著承載導(dǎo)向件作往復(fù)運(yùn)動時，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。
對導(dǎo)軌設(shè)計要求如下：
1.具有很好地導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動部件在導(dǎo)軌上運(yùn)動時能夠沿著給定的軌道運(yùn)動，不會出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。
2.運(yùn)動平穩(wěn)無振動。工作時，應(yīng)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(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)過長久的使用后，仍能保證一定的使用精度。導(dǎo)軌在長期運(yùn)行的過程中會產(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)自動補(bǔ)償。
5.結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。在滿足導(dǎo)軌其它設(shè)計要求的條件下，應(yīng)該讓導(dǎo)軌的構(gòu)造更簡單，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
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)計中將傾斜角度定位60度，導(dǎo)軌的長度由機(jī)架的長度和高度決定。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(jī)架下方橫軸上的第一鏈輪在電機(jī)的帶動下轉(zhuǎn)動，帶動鏈條運(yùn)動從而帶動位于機(jī)架上端橫軸上的第二鏈輪轉(zhuǎn)動，從而達(dá)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(yīng)該過多。
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、起重等各種動力傳動和機(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
鏈輪的設(shè)計正確與否在鏈條傳動的運(yùn)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(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的撞擊應(yīng)盡量的??；當(dāng)鏈節(jié)距因磨損而增長時，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(dāng)選用時，應(yīng)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(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(hù)
對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的使用壽命。在對鏈傳動的使用和維護(hù)中，應(yīng)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(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；兩傳動軸應(yīng)實(shí)現(xiàn)平行，否則會導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)和鏈速和鏈條節(jié)距相適應(yīng)。
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(dāng)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(jī)經(jīng)過帶傳動至減速器，再由聯(lián)軸器由鏈條連接機(jī)架下端軸齒輪，帶動鏈輪轉(zhuǎn)動實(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(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，同時還可以緩和沖擊和振動，所以布置在電動機(jī)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(dá)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(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)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高。
4.2 電動機(jī)的選擇
4.2.1 電動機(jī)類型的選擇
選擇電動機(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、制動和正、反轉(zhuǎn)，所以要求電動機(jī)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(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
4.2.2 電動機(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(jī)構(gòu)為鏈傳動，所以=0.96。將上面各值代入公式得：
電動機(jī)所需功率為：
由電動機(jī)至工作機(jī)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(jī)額定功率P，使得，查有關(guān)資料Y型異步電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選取=3KW。
4.2.2 電動機(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(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)計算出的功率，由查表可知三種適用的電動機(jī)型號，其技術(shù)參數(shù)的比較情況如下表。
綜合考慮電動機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速低，質(zhì)量和外廓尺寸較大。方案3中的電動機(jī)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(jī)型號為Y132S-6，所選的電動機(jī)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(jìn)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(jī)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(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(diǎn)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(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?yàn)辇X輪傳動比
所以
4）齒數(shù)的確定
因?yàn)?，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(dāng)上料裝置完成包裹的向上運(yùn)輸過程、包裹落入運(yùn)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(diǎn)堆積。為了更好地進(jìn)行下一步對包裹的整理、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)在電動機(jī)的帶動下，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，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)動時，由于輪齒間的間隙，會導(dǎo)致振動和噪音；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)的方式來滿足上述要求。例如，采用轉(zhuǎn)動導(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)用于重載時效果良好，并且使用時限時間長。但其運(yùn)動機(jī)構(gòu)間存在間隙，當(dāng)運(yùn)行次數(shù)增多時，運(yùn)動誤差較大。后者結(jié)構(gòu)緊湊，長時間運(yùn)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(jī)構(gòu)采用了偏心齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)推件塊的往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)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(yùn)動時會產(chǎn)生非圓機(jī)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(jī)構(gòu)與一導(dǎo)桿相連，適當(dāng)?shù)脑O(shè)計各組成的參數(shù)和安裝位置，運(yùn)動時推動與導(dǎo)桿相連的推件板實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動的推件過程。
5.2推件裝置機(jī)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(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(dāng)傳動軸在電動機(jī)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(dāng)主動齒輪運(yùn)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(yùn)動。導(dǎo)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(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動。
圖5.2 推件機(jī)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(jī)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以三個齒輪均采用45號鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。因?yàn)橥萍筮^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(qiáng)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(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)。
主動齒輪與傳動齒輪的彎曲疲勞極限，：
查閱《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》圖11.26，取，。
彎曲疲勞壽命系數(shù),:
查閱《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》圖11.27，取，。
查《機(jī)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(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(qiáng)度滿足條件。
5.4推件機(jī)構(gòu)電動機(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)屬于兩個不同的系統(tǒng)，所以推件機(jī)構(gòu)需要自己的電動機(jī)帶動。
5.4.1 電動機(jī)類型的選擇
選擇電動機(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)工作的同時進(jìn)行工作，經(jīng)常需要啟動、制動，所以要求電動機(jī)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(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
5.4.2 電動機(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，所以由計算可知：
由于推件距離較近，并推件機(jī)構(gòu)在運(yùn)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(jī)至工作機(jī)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(jī)額定功率P，使得，查有關(guān)資料Y型異步電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選取=1.5KW。
5.4.3電動機(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(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)計算出的功率，由查表可知三種合適的電動機(jī)型號，其技術(shù)參數(shù)的比較情況如下表。
綜合考慮電動機(jī)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(jī)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(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)行過程中的沖擊。因此選擇電動機(jī)型號為，所選的電動機(jī)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(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(jī)的導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)、鏈輪的設(shè)計以及電動機(jī)的選用，在設(shè)計中加強(qiáng)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(rèn)識到自身在機(jī)械設(shè)計中的不足，同時認(rèn)識到機(jī)械設(shè)計行業(yè)對于經(jīng)驗(yàn)的要求，只有不斷接觸才能不斷進(jìn)步。
通過本次設(shè)計，我學(xué)習(xí)到了許多，學(xué)會了怎樣有效的篩選信息、如何快速的查閱資料。學(xué)會了咋解決一些機(jī)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(xué)學(xué)習(xí)機(jī)會為我打下了更好的基礎(chǔ)，開闊了我的眼界。我相信在機(jī)械行業(yè)會越走越遠(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(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)計與論文的書寫過程中，我的指導(dǎo)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(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)生活的開始。
為期一個學(xué)期的論文寫作其實(shí)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(diǎn)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(dǎo)，讓我能夠?qū)W習(xí)到所需知識，并在此次設(shè)計中體現(xiàn)出來。最后，我向機(jī)電學(xué)院所有耐心負(fù)責(zé)指導(dǎo)教育我們的老師們再次表示衷心的感謝：謝謝你們四年的教導(dǎo)！
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