步进式工件输送机毕业设计.doc

武 汉 理 工 大 学毕 业 论 文论文题目 步进式工件输送机 系 别 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师（签名） 完成时间 2013 年 5 月摘要在科技飞速发展的今天，各种行业的竞争越来越激烈，生产效率的提高则变得尤为重要。在生产过程中，原材料的搬运时间和搬运费用占有的比例相当大，而且在搬运过程中，工人的劳动量消耗大，容易发生各种生产事故。所以各种类型的自动输送机的用处也越来越大。输送机已经成为了自动生产线上的重要组成部分，它可以为制造型工厂实现“无人工厂”成为现实。自动化生产线利用自动输料装置，将被加工的工件从一个工位自动输送到下一个工位，或者从一台设备自动输送到下一台设备，将生产线的各台设备联结成为一个整体。本文以步进式工件输送机的设计为核心，步进式工件输送机的功能是间歇地输送工件到达预定的位置，通过步进电机为动力源，减速器将电动机的回转数减速到所要的回转数。采用曲柄滑块机构，达到定时定量定距离的步进式工件输送功能。关键词：自动输送机； 曲柄滑块机构； 定时定量定距离Design of step type workpiece conveyorAbstractThe rapid development in science and technology today, a variety of industry competition increasingly fierce, the production efficiency is particularly important. In the process of production, transportation timts. So the use of various types of automatic conveyor is more and more big. Conveyor has become an important part of the automatic production line, it can realize manufacturing factory unmanned factory to become a reality.Automatic production line with automatic feeding device, the workpiece will be processed from one station to the next station delivery, or from one device automatically transported to the next piece of equipment, eaice connected to the production line as a whole. The design of the step type workpiece conveyor as the core, step-by-step workpiece conveyor function is intermittently conveying workpiece to a predetermined position, by a common motor as the power source, the rotary motor d achieve fixed time quantitative distance step-by-step workpiece conveying function.Key words: Automatic conveyor crank slider mechanism fixed time quantitative and distance目录第一章 前言11.1 背景介绍11.2 国内外输送机发展史，现状和未来发展趋势11.3 输送机的分类和特点41.4 本输送机的适用范围41.5 本课题研究的主要内容和拟解决的问题51.6 输送机的工作原理和动作简介51.7 连杆机构的特点和作用71.8 本课题的研究方法、步骤及措施7第二章 设计要求与设计用途92.1 设计要求92.2 性能数据要求92.3 设计用途10第三章 设计方案的比较113.1 设计方案113.2 方案分析11第四章 动力源的选择及电路图的设计124.1 电动机的选择124.2 减速器的选择134.3 电路图的设计14第五章 参数综合155.1 工件的的限制155.2 运动参数计算155.3 滑杆的拉压强度及变形185.4 销钉的强度计算195.5 零件的尺寸配合设计205.6 重要连接的尺寸公差与配合的选择24第六章 润滑的作用及润滑剂的选择266.1 润滑在输送机上的作用266.2 输送机关键部位的润滑266.3 润滑方式的选择26第七章 优缺点对比与总结287.1 输送机的分类287.2 总结28参考文献30致谢31III第一章 前言1.1 背景介绍在科技飞速发展的今天，工业自动化水平也越来越高。市场愈加需要各种各样的性能优良、效率高、价格低廉、质量可靠、能耗低的机械产品，而决定产品性能、质量、市场竞争力和经济效益的重要因素则是产品设计。在机械产品设计中，首先要做的是进行机械运动方案的设计和构思、传动机构和执行机构的运用和创新设计。所以要求设计者应用各类典型机构的结构组成、运动原理、工作特点、设计方法及在系统中的作用等知识，根据使用要求和功能分析，选择合理的工艺动作过程，选用或创新机构形式并且巧妙地组合成新的机械运动方案，从而设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠稳定、实用性强的机械产品。企业为了赢得市场，必须不断设计和改善自己的产品，使其产品能符合市场的需求。新产品的设计与制造，其中设计是产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、市场竞争力和经济效益的最重要因素。输送机可以在生产线上连续输送物料，又称为连续输送机。不同的输送机有各自的优点和缺点，在不同的行业，可以选择适合的输送机以达到最优的输送效果。输送机可以在水平、垂直和倾斜方向进行以组成空间输送线，一般输送线路是固定的。输送机的输送距离长，输送能力大。输送过程中，如果有必要，还可以在输送过程中对工件进行若干加工操作，应该比较广泛。现代的工业加工生产中，随处可见输送机的身影。输送机既可以进行碎散物料的输送，也可以成配合，形成流水作业输送线。所以输送机设备在现代的各种企业工业中，应用广泛。输送机在自动化生产流水线上的运用，能提高工厂的生产效率，保障工人的生命安全和减轻工人的劳动强度。为实现生产自动化和车间无人化提供了可靠的条件。1.2 国内外输送机发展史，现状和未来发展趋势1.2.1 发展史在中国古代，就有作为灌溉用高转筒车和提水的翻车，现代的斗式提升机和刮板输送机，都是由其发展而来5。中国古代作为灌溉用高转筒车和提水的翻车17世纪中期，开始出现架空索道输送物料1868年，英国出现带式输送机1887年，英国出现螺旋输送机1905年，瑞士出现钢带式输送机如今，自动输送机受电机、化工、机械制造、冶金工业等技术影响，不断完善。从实现车间内部的自动输送，逐步发展到完成企业的内部输送，企业与企业之间的输送甚至城市与城市之间的物料自动输送，如今，自动输送机已经成为物料输送自动化、机械化不可缺少的组成部分5。1.2.2 输送机的发展现状上个世纪我国煤矿用带式输送机经过不懈努力，取得了可观的成绩，国内外专家对带式输送机的关键技术和新产品的开发等系列产品发展到多功能、可以适应特殊用途的各种带式输送机系列产品。进入21世纪以来，随着现代化技术的发展和需要，我国对大倾角固定带式输送机，高产高效率工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式输送机等新型输送机设备的关键技术、关键零部件进行了理论研究，试验及产品开发。放眼国内外，输送机技术的发展主要有一下三个方面：1、设备功能多元化、应用范围不断的扩大化，如现阶段出现的大倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等机型，在这些方面都取得了很好的发展效果。2、经典系列输送机本身的技术向长运距、大运量、高带速等大型输送机方向发展。3、输送机本身所用的关键零部件向着高性能、高可靠性、低耗能等环保方向发展。1.2.3 输送机的未来发展趋势随着生产效率的不断提高。输送机的身影也越来越多的出现在工业生产线上。如今，输送机产业的开发正在稳步地发展和完善中，输送机在工作效率等一系列的问题上也越来越被人们所注意，那么，输送机产业在未来的不断发展中将会得到怎样的优化和改善呢？主要可以向以下几个方面进行改善和优化：大型化发展 大型化发展是指向大输送能力、大输送倾角和大输送长度等几个方面。在水力输送装置方面，输送长度可以达到440公里以上。带式输送机的输送长度已将近15公里，而且已经出现由若干台“带式输送道”组成的可以进行两地之间物料输送的输送管道。有些国家正在探索大运量、长距离、高效率、可连续输送并且更加完善的输送机结构。扩大输送机的使用范围：开发出可以在高温、低温、有反射性、有腐蚀性等恶劣环境下进行工作，以及能够输送一些易燃、易爆、易结团、有粘性的物料的输送机。满足一些特定的物料输送要求：使在邮局中应该能够满足要求的分选作用。降低能量消耗、节约能源：这个问题已经成为输送技术行业内科研工作的一个重要课题。并且将1吨物料输送1公里平均消耗的能量作为输送机选型的一个重要指标。保护环境，降低污染：开发出废气少、噪音低、粉尘少的输送机，减少对环境的污染。1.3 输送机的分类和特点自动输料装置输送工件的方法可分为依靠重力输送和强制输送两大类。依靠重力输送的机构结构简单，节省能源，但可靠性不高，一般用于滚动和滑动输送外形简单的中小形回转体工件。凡依靠外加能源来实现的输送都属于强制输送，这类装置的结构型式主要有皮带式、链式、辊式、步伐式、悬挂式以及机械手抓取输送式等。在输送不同种类的物料时，需要用不同的方法或者方式进行输送，所以出现了各种功能的输送机，如带式输送机、螺旋输送机、斗式提升机。不同的输送机，有各自的优点和缺点，在输送物料不同的情况下，需要选择最优的输送机。1.4 本输送机的适用范围本设计采用挡板推动，节奏紧凑，每完成一个往复运动都会将物料往前推进一个步长，能够定时定量定距离的将物料从一个工位输送到下一个工位上，主要适用于食品、制造、包装、医药、化工等轻工业行业的隔料、定量、输送的需求。由于是步进式输送，故可以在输送过程中对物料进行加工，如面包表面喷奶油，盒装物料贴标签等。输送的物料可以是颗粒状、块状以及不规则的物料。1.5 本课题研究的主要内容和拟解决的问题1.5.1 研究内容本课题研究对象是步进式工件输送机，设计出一台利用挡板推动实现物料输送功能的输送机，挡板推动意味着此输送机可以输送的物料范围较广，颗粒状、块状以及不规则的物料都可以进行输送。并且与其械设计等知识及CAD 、Pro/E等软件设计零件实体模型，并实现功能的模拟仿真。主要从以下几个方面入手：1）根据功能要求，分解运动，拟定运动循环图。2）进行输送架平歇移动机构的选型，实现上述2个动作的配合。3）机械运动方案的和选择。4）根据选定的传动机构和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。5）画出机构运动简图(机械运动示意图)。6）对机械传动系统行机构进行运动尺寸计算7）确定各零件结构尺寸，完成零件图（CAD）8）完成装配图(二维用手绘，三维用Pro/E)9）总结。1.5.2 课题拟解决的主要问题1.加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等，在导轨上依次间歇移动。2.根据设计要求，由于输运动，所以当输送架回程时应该在竖直方向提升一定的高低，避免物料在停歇时受到输送架的不应有的回碰，而不能达到步进式输送的功能。3.各零件之间的尺寸需要配合好，能使输送板完成整个往复运动，不至于卡死。4.对课题所设计的输送机与现在有的各种类型的输送机进行较系统地对比，分析该设计产品的优异性和主要社会效益。1.6 输送机的工作原理和动作简介1.6.1 工作原理图1-1 步进式工件输送机的机构运动简图由图1-1步进式工件输送机的机构运动简图可以看出，此输送机有5个活动构件，低副有6个，高副有1个（即轴承导轮与挡板的轨道之间的接触），局部自由度有1个，由公式=35-（26+1）-1=1一个自由度，一个原动件，符合设计要求。此步进式输送机采用的是曲柄滑块机构。电动机提供原始动力后，通过减速器，将电动机的转速降低，从输出轴中将动力传送到圆盘上，圆盘的转动带动连杆1，连杆1与连杆2相连，连杆2受到导轨的限制，作左右往复运动，从而带动连杆3，连杆3带动轴承导轮，轴承导轮受到挡板的轨道限制，轴承导轮会顺着挡板的轨道运动，而轴承导轮与输送架相连，所以轴承导轮的运动轨迹与输送架的运动轨迹相同，即输送架的运动轨迹受挡板的轨道限制，由挡板的轨道形状可以看出，此输送机能够完成步进式输送功能。1.6.2 输送架的动作简介步进式工件输送机是一种能够间歇地输送工件，而且工件之间间距保持稳定步长的传送机械。工件按一定的时间间隔滑落到输送轨道，输送架作往复直线运动，工作时，输送架最左侧的挡板推动始点位置的工件向右移动一个步长后，竖直方向抬高一段距离，然后返回到初始位置，当第一个挡板返回时，始点位置又掉落新的工件，第一个挡板输送始点位置的工件的同时，第二个挡板则输送之前第一个挡板输送过来的那个工件，如此周而复始，就可以实现工件的步进式输送。由图1-2输送板的运动轨迹可知，输送板在来回运动中存在高度差200mm，故工件的高度不能大于200mm。图1-2 输送板的运动轨迹1.7 连杆机构的特点和作用连杆机构的共同特点是原动件的运动都要经过一个不与机架直接相连的中间构件才能传动从动件3。1.7.1 连杆机构具有的传动特点（1）连杆机构中的运动副一般均为低副（故又称其为低副结构），其运动副两元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证工作的可靠性有利3。（2）在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律3。（3）在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线（称为连杆曲线），其形状随着各构件相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用来满足一些特定的工作需要3。利用连杆机构还可很方便地达到改变运动的传递方向、扩大行程、实现增力和远距离传动 目的3。1.7.2 连杆机构存在的缺点（1）由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传动路线较长，易产生较大的误差累计，同时也使机械效率降低3。（2）在连杆机构运动中，连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高速运动3。此步进式工件输送机采用的是曲柄滑块机构，是由铰链四杆机构演化而来的，曲柄滑块机构的作用是可以将曲柄的回转运动转化为滑块的往复直线运动3。1.8 本课题的研究方法、步骤及措施1.8.1 研究方法本课题为应用研究。主要采用参考文献法和计算机辅助设计法进行。在文献研究方法上，强调理论探索；在计算机辅助设计法上，强调实践分析。最后通过文献法和计算机辅助设计法有机结合，以三维仿真或样机及说明书实现设计。1.8.2 研究措施1.仔细的研读本课题，了解本课题的研究动态、意义、目的及其主要内容。2.查阅报刊杂志等国内外相关文献资料，了解选题有关的社会背景，目前存在的观点问题和意见，为课题研究提供理论依据，使课题及时反映所研究的现实情况。3.通过参考文献、计算机辅助设计方法完成设计第二章 设计要求与设计用途2.1 设计要求输送过程中，要求被输送的工件之间间隔相等，相邻的工件间隔即输送机步长a=200mm，工件在输送轨道上向左依次间歇移动，每个工件经移动距离后间歇，再耗时移动距离后间歇考虑到动停之间的时间比比值特殊，受力较大，以及成本、耐用度、维修方面的因素，不宜采用凸轮、槽轮等高副机构来实现上述要求，所以应采用平面连杆机构。2.2 性能数据要求图2-1 步进输送机模型图根据上述的功能确定输送机的设计尺寸及要求如下：输送平台距地面高度为50cm。输送挡板的运动轨迹如图中ABCD所示，挡板在A处接收工件后，沿着轨迹AB把工件输送一个步长a，再沿着轨迹BC，使挡板离开轨道一段高度b，然后挡板沿着轨迹CDA返回到挡板的原始位置，输送另一个工件。单次输送的距离为200mm输送挡板在水平方向时始终保持平动。输送挡板的运动轨迹中BC段和AD段的距离等于200mm。2.3 设计用途可以在产品生产线上进行物料的步进式输送，在输送过程中输送机是在时间间隔相等、距离相等地将一定的物料输送到指定的工位，所以在停顿的时间内，可以对物料进行加工。加工时间要与输送机完成一次往复运动所需的时间相等。在输送过程中由于采用挡板推动工件，并且挡板的运动速度不会太快，对工件的损害较小，碰撞较小，不至于对工件外形产生大的变形，故可以输送一些硬质较低的物料，如面包、糕点、盒装食品、药品等。在输送过程中运动平稳，方便于精密工件的加工。此输送机采用挡板推动，可以产生较大的推力，能适用于不同重量的工件的输送。本步进式工件输送机采用曲柄滑块机构。电动机带动转盘转动，通过连杆带动，以实现输送挡板的左右往复运动。再配合一根能上下摆动的连杆和跑道形轨道，以实现输送挡板的上下运动。采用连杆机构，运动平稳、连续。由于机构大部分是连杆相连，维护、检修较为方便。第三章 设计方案的比较3.1 设计方案方案一：采用液压装置和凸轮机构，以达到设计要求。采用液压动力装置推动挡板往复运动，再利用凸轮机构推动挡板上下的往复运动。由液压装置和凸轮机构的配合，实现挡板的曲线运动。方案二：利用连杆机构，减速器，步进电机。通过步进电机，可以获得运动所需的动力，减速器可以获得所需的速度，连杆机构实现不同的节奏，速度比，步长和滑架的运动轨迹。3.2 方案分析经过分析，方案一机构结构简单，构造较为普通，而且运行时的噪音低，运动行程明确。缺点是该机构有两个自由度，所以运动难以控制，不够平稳。而且液压机构的成本高，维护检修复杂。方案二对于方案一存在问题可以很好地实现，而且步进电机容易选择，减速器和连杆机构，结构稳定，可靠性高，能承受一定的冲击，所以方案二比较合理。方案二的设计过程中，步进电机的选择和减速器的减速比选择、曲柄滑块机构与连杆的尺寸配合设计和分析是本课题的重点。第四章 动力源的选择及电路图的设计3.输出轴2.减速机1.电机图4-1 动力源由图4-1可以看出，此输送机的动力源是由电动机通过减速器的减速，动力通过输出轴传送出来。4.1 电动机的选择在电动机工作中，只需使电动机的额定功率大于或者等于电动机的实际功率，即就可以了。电动机的输出功率为（4-1）式中：输送机工作时所需的输出功率；：传动装置总效率。输送机所需功率，由工作阻力和传动参数计算得： （4-2）式中F为工作时的阻力，输送机在工作时最大阻力不超过2000N；v为输送机的输送速度，由于采用曲柄滑块机构，输送架的速度不是匀速，但是为了避免与工件接触时损坏工件，所以在输送过程中最大速度不超过0.4m/s。所以。传动装置总效率为 （4-3）由于任何机械都存在一定的功率损耗，所以传动装置的总效率1为了合理的选择电动机，根据电动机主轴转速要求和各传动比范围，可以计算出电动机转速的可选范围，包括电动机的可选转速范围和传动装置的总传动比合理范围，由上述计算可知，电动机的额定功率，即。根据工作状况和计算，选择的电动机为三相异步电动机B3Y2-90S-4JB/T8680.1-1998。其主要性能如下表表4-1 电动机主要参数型号Y2-90S-4额定功率（KW）1.1额定转矩2.3转速r/min14004.2 减速器的选择根据工作机要求可知，减速器需要有较大的传动比和改变传动方向，输送机在工作时输送速度不能太快，而由上所选的电动机转速为1400r/min。转速过大，容易导致安全事故，且不符合设计要求。输送挡板在接触工件时如果速度太大，会造成剧烈的震动，并且容易损坏工件和输送机，所以应该使用减速器来获得较低的转速。减速器的作用主要有两个：获得低转速；获得大转矩。输送机在工作时，输送板的往复次数约为10次/分钟。所以减速器的传动比（4-4）式中n为电动机转速，即n=1400r/min；为输送板的输入转速，即n=10r/min。所以。综上所述，减速器的传动比应该大于或者等于140，所以减速器的选择为长城NMRV140-50H8涡轮蜗杆减速器，该减速器减速比为140。4.3 电路图的设计工作原理说明：按下启动按钮SB2，接触器KM线圈通电吸合并自锁，电机运转并且运行灯工作。当工作结束时，按下SB1，KM失电。电机停止工作并且运行灯关闭。在夜间工作时，可按下旋转按钮SA，进行照明工作。（其工作不受主电路通断的影响）。 表4-2 电器元件表序号符号名称型号规格数量1M异步电动机YS-90S-41.1KW.380V.1400r/min12QF低压断路器C45N550V.32A13KM交流接触器CJ21-10380V.10A线圈电压220V14SB1控制按钮LAY3红15SB2控制按钮LAY3绿16SA旋转开关NP2220V17HL指示信号灯ND16380V.5A28EL照明灯220V.40W19FU熔断器KT18250V.4A2第五章 参数综合5.1 工件的的限制根据以上设计要求，物料在输送过程中间隔相同，为200mm。轨迹曲线BC段的距离为200mm，输送滑道的宽度为300mm，相邻的两个挡板之间间隔为200mm。所以此输送机可以输送的工件要求长度300mm，高度200mm，宽度200mm。以免工件在停歇是受到输送挡板不应有的回碰。另外由于此输送机采用挡板推动实现输送功能，所以不能输送一些粘性较大的物料。挡板与输送道之间存在一定的间隙，所以此输送机不能输送粉状的物料。在挡板接触工件的瞬间具有一定的速度，意味着挡板和工件会有一定的碰撞，所以此输送机不能输送一些易燃、易爆、易碎的物料。5.2 运动参数计算5.2.1输送板的运动计算7124635图5-1运动分析图5-2 输送板运动轨迹图5-3 连杆1与圆盘4连接点的运动轨迹由上述电动机和减速器的选择中，可以得知输送板的往复运动速度为10次/分钟。由图5-1可以看出连杆1和圆盘4连接，当连杆1和圆盘4的连接点运动到最左边和最右边时，连杆1、连杆2、连杆3呈水平状态。由图5-2输送板的运动轨迹可以看出，此时，输送板分别运动到轨道的两个半圆的中点，由图5-3连杆1与圆盘4连接点运动轨迹可知，此时连接点分别运动到F点和E点上。所以，当连接点在上运动时，输送板推动工件前进一个步长，即=200mm，在上运动时，输送板往上抬高H，即H=200mm，在上运动时，输送板向后移动一个步长，在上运动时，输送板向下运动H，从而输送下一个工件。就这样反复运动，达到步进式连续输送的功能。由于圆盘的旋转速度是恒定的，所以连接点的转速也是固定的，即。而占整圆的，由此可以得出，工件的输送状态是：经过一个挡板推动1移动一个步长后，停歇5，再由下一个挡板推动，由此实现步进式连续输送功能。所以输送机每6秒会输送一批物料到指定的工位上，有6秒的时间对这批物料进行加工。5.2.2 曲柄滑块的运动学特性图5-4 曲柄滑块机构取A为坐标的原点，X轴水平向右，Y轴竖直向上。在任意时刻t，机构的位置如图5-3所示，假设C点的矢径为： （5-1）C点的坐标为其矢径在坐标轴上的投影： （5-3）根据图形可知： （5-4）所以： 式中，是曲柄长与连杆长之比。将上式代入的表达式中，并考虑到，就得到了滑块的运动方程： （5-6） 若将此式对时间求导数，其运算较繁琐。在工程实际中，值通常不大于，故可在上式中将根式展开成的幂级数并略去起的各项而作近似计算： （5-7） （5-8）上式再对时间取导数，便可以得到速度和加速度的表达式： （5-9） （5-10）其中都是的周期函数。5.3 滑杆的拉压强度及变形输送机在工作时，滑杆往复运动，受到两根连杆的拉力或压力，所以需要计算滑杆横截面上的应力和变形，确保滑杆在容许载荷范围和容许变形范围内工作。5-3-1 滑杆的拉压强度计算 a b图5-5 滑杆的受力分析由于输送机在工作时，受到的最大阻力。由图5-5a、b滑杆的受力分析可知，此滑杆受到最大的拉力或者压力为滑杆的横截面积，由公式此时滑杆受到的拉压应力为，滑杆材料采用的是Q235A，查书的Q235A的抗拉强度为远小于材料的抗拉强度，所以滑杆受到的最大应力在容许荷载范围内，符合要求。5.3.2 滑杆的轴向变形 a b图5-6 滑杆的轴向拉伸、压缩图由于输送机在工作时，受到最大阻力。由图5-6a、b滑杆的轴向拉伸、压缩图，其变形前的长度，变形后长度为，其长度的该变量为 （5-12）由公式 （5-13）E为材料抵抗拉伸（压缩）变形的能力，查书得Q235A的抵抗拉伸（压缩）变形能力。所以 （5-14）所以滑杆的伸长率查书得Q235A的容许伸长率，滑杆的伸长率远小于容许伸长率，所以此滑杆的伸长率符合要求。并且在最大阻力下，滑杆的伸长率可以忽略不计，不会影响输送机的正常工作5.4 销钉的强度计算输送机在工作时，销钉受到两连杆的剪切和挤压应力，为了确保销钉能正常工作，所以需要对销钉的剪切强度和挤压强度校核。5.4.1 销钉的剪切强度校核图5-7 销钉的受力图由图5-7销钉的剪切受力图可知，销钉受剪面上的最大剪力为，销钉材料的容许剪应力，所以受剪面上的剪应力计算为满足剪切强度条件。5.4.2 销钉的挤压强度校核由图5-7销钉的受力图可知，销钉受最大挤压应力为，销钉材料的容许挤压应力，所以受挤压面上的挤压应力计算为 （5-17）满足挤压强度条件。5.5 零件的尺寸配合设计42351图5-8 输送机的总装配图由图5-8输送机的总装配图可以看出，电动机通过减速器的减速，动力通过传动轴传送到圆盘1，使得圆盘1转动，再通过三根连杆，将动力传送到输送板5上。在图5-8中，圆盘1与连接杆2的连接中点的运动轨迹将直接影响到输送板5的运动轨迹，所以要想输送板能完成图5-2的运动轨迹，则圆盘1与连杆2的连接点距离d是一个重点，如果距离d太小，那么输送板将不能完成上半段的运动轨迹或者下半段的运动轨迹，这样就不能达到连续输送的效果，而且输送架在回程时竖直方向没有提高一段距离，则会回碰工件。如果距离d太大，则输送板运动到左极限位置或者右极限位置时会卡死在极限位置上。为了简化计算，在尺寸方面需要设计当圆盘1与连杆2的连接点运动到左极限位置或者右极限位置时，输送板也相应的运动到左极限位置或者右极限位置，所以当圆盘1与连杆2的连接点运动到极限位置时，三根连杆应该处于水平状态，要使三根连杆能同时处于水平状态，则需要考虑多个尺寸的配合。5.5.1 圆盘的尺寸设计由图5-8可以看出，圆盘1与连杆2的连接点距离将直接影响到输送机是否能实现步进式输送的功能，而连接点在水平方向的位移与输送板在水平方向的位移相等，由图5-2输送板的运动轨迹可以看出，输送架左右移动的距离为所以圆盘1中心点与连杆2的连接点距离如图5-9所示。图5-9 圆盘5.5.2 输送架的尺寸设计由于工件在输送过程每次前进的距离为一个步长，所以要求输送架相邻的两个挡板之间间隔相等，并且都等于输送机的步长。在高度方面，由于输送架运动时存在高度差，所以输送架挡板的高度。如图5-10所示。图5-10 输送架5.5.3 输送架支撑架的尺寸设计由于输送架与输送架支撑架焊接，输送架在竖直方向的运动距离为200mm，并且输送架的板厚度为20mm，所以支撑架的竖直长度应该大于220mm，为了避免输送架与挡板碰撞，所以应该留有一定的间隙，取225mm，输送滑道的宽度为300mm，所以支撑架的小轴长度为300mm，并且支撑架两端与轴承连接，轴承的长度为20mm，所以支撑架的大轴尺寸为260mm，具体尺寸如图5-11所示。图5-11 输送架支撑架5.5.4 轨道挡板的尺寸设计动力传送到输送板5上，输送板5与输送板支撑架4相连，而支撑架上连接着轴承导轮，轴承导轮受到轨道挡板3的轨道限制，所以输送架的运动轨迹会和轴承导轮中心点的运动轨迹相同，轴承导轮的直径，为了保证轴承导轮的运动平稳，所以轨道挡板的轨道宽度为32。由于挡板与滑板侧板焊接，滑板侧板高度为50mm，为了避免输送架运动到最低点时与滑板碰撞，所以挡板的高度为。轨道挡板各尺寸如图5-12所示。图5-12 轨道挡板5.5.5 连杆2轨道挡板的尺寸设计由图5-8输送机的总装配图可以看出，连杆2与滑杆连接，连杆2会上下摆动，为了使连杆2不至于卡死，所以应该在滑杆底板上开槽，而槽的长度应该大于或等于连杆2运动到极限位置时与轨道挡板的重合长度，连杆2的长度为430mm，而连杆2与圆盘的连接点中心点距离轨道挡板的距离为15mm，所以滑杆底板的槽长度。连杆2厚度为10mm，与槽的宽度采用间隙配合，所槽的宽度取，如图5-13所示。图5-13 滑杆底板5.6 重要连接的尺寸公差与配合的选择5.6.1 连杆间的配合图5-14 连杆间的配合考虑到圆柱销钉要与连杆2和其他连杆的孔配合，并且配合性质要求不同，所以考虑使用基轴制配合。为了使圆柱销在连杆与导轨内定位稳定，连杆2与圆柱销之间采用，该配合即使在振动较大的情况下也可以保证定位的可靠，装配时只需用铜锤或小压力压入即可。其他连杆与圆柱销采用，该配合多用于温度影响不大的一般转速配合，能够保证连杆的运动顺畅，并且冲击和振动不至于太大。如图5-14所示。5.6.2 轴承的配合考虑到设计中的轴承需要充当导轮的作用，在轮槽中运动，所以设计使轴承与输送架的顶杆过盈配合，让轴承内圈定位在顶杆上，外圈在轮槽中转动。支撑架的杆与轴承内圈采用过盈配合，拆装方便，定位可靠。轴承外圈与轮槽为间隙配合，由于本设计的轴承为一般转速，并且温度影响不大，轴承外圈与轨道之间的配合采用间隙配合，该配合广泛应用于普通轴承的支承处。第六章 润滑的作用及润滑剂的选择润滑是指在两个相对运动的摩擦表面之间加入润滑剂从而使两个摩擦面之间形成一层润滑膜，这样可以将直接接触的两个摩擦表面分隔开，降低两个摩擦面的摩擦力，从而减少零件的损耗，延长输送机的使用寿命。6.1 润滑在输送机上的作用润滑在输送机上的作用主要有一下几个：（1）降温冷却 使用润滑剂可以减少零件间相互摩擦产生的摩擦热，润滑剂的流动，可以带走零件间产生的热量，这样可以起到冷却的作用，使输送机能够保持在适当的温度；（2）降低摩擦、减少磨损 选择合适的润滑剂，可以使两个相互接触的零件之间形成一层润滑膜，将干摩擦变为润滑剂分子之间的摩擦，从而减少了零件之间的相互磨损和产生的噪音，延长输送机的使用寿命；（3）防锈 由于润滑剂能覆盖在零件的摩擦表面，可以阻止零件和周围空气、腐朽性气体、水蒸气等直接接触，防止零件生锈；（4）缓冲减振 润滑剂在零件接触面上，由于润滑剂的刚性比较小，可以起到缓冲和减振的作用；（5）清洗 润滑剂在流动过程中，能够将两摩擦表面的灰尘等杂质清洗，减轻了零件的磨粒磨损。6.2 输送机关键部位的润滑在输送机中，有些零件间相对运动较大，摩擦力也较大，磨损较快，所以要对这些关键部位进行润滑：（1） 在减速器上，涡轮蜗杆的润滑；（2） 所有销钉连接、螺栓连接的地方的润滑；（3） 连杆与轨道接触的地方的润滑；（4） 轴承的润滑以及与轨道之间接触面的润滑。6.3 润滑方式的选择润滑剂以及润滑方式的合理选择，可以确保机器的安全长期运转，（1）减速器的润滑:采用浸油润滑，这种润滑方法简单可靠而费用低，润滑强度高，工作时零件散热快。可以使位于不同平面的传动件得到很好的润滑，润滑油选择涡轮蜗杆油。（2）轴承的润滑:为了保证轴承的安全运转，对轴承进行润滑可以减少摩擦和磨损，避免轴承表面因点蚀而失效，轴承的润滑还具有散热、防锈、缓冲等作用轴承的润滑方式有脂润滑与油润滑两种。相对于油润滑，脂润滑具有良好的粘附性、抗压性、不滴落、抗腐蚀等特点。而且脂润滑不需要特殊的供油系统，封密装置简单、维修费用低、润滑脂成本低等特点，本设计的轴承运转速度低，所以选择脂润滑。考虑到此输送机在室温条件下工作，所以润滑剂应具有一定的耐水性，所以选择通用锂基润滑脂，该润滑脂具有良好的耐水性，适用于温度在-20120范围内各种机械的摩擦部位的润滑。第七章 优缺点对比与总结7.1 输送机的分类在生产线上，由于物料的不同，出现了不同的输送机，选择合适的输送机，能保障物料安全的输送、提高输送效率、减少输送成本等优点。输送机根据输送工件的方法，可以分为依靠重力输送和强制输送。凡依靠外加能源实现输送的都属于强制输送，本设计才用电动机为动力源，所以属于强制输送。国内外已经出现的输送机有带式输送机、斗式提升机和螺旋输送机等。7.1.1 各种输送机的优点和适用领域1.带式输送机 依靠摩擦驱动，达到连续输送物料的机械。其特点是能输送碎散和成件的物料、输送能力大、输送距离长。广泛应用于煤矿、化工、粮食、建材等行业2.螺旋输送机 依靠旋转的螺旋叶片将物料往前输送。其特点是制作成本低，不漏料等，能输送碎散和粉状的物料。广泛应用于建材、化工、粮食等行业。3.斗式提升机 利用固定于无端牵引构件上的料斗，垂直提升物料的一种连续输送机械。其特点是输送量大、运动平稳、使用寿命长等。广泛应用于粮食，建材等行业。7.1.2 优缺点对比在上述几种输送机中，带式输送机应用最为广泛，其特点比较明显，相比于带式输送机，本设计的步进式输送机的优势是能够定时定量定距离的将工件从一个生产线输送到下一个生产线，但是输送量和输送距离不及带式输送机。螺旋输送机虽然能输送碎散和粉状的物料，但是如果物料是块状的，则有可能出现卡死在螺旋叶片上，本输送机则可以输送快状的物料，但是输送挡板跟滑道之间存在一定的间隙，所以不能输送粉状的物料。斗式提升机输送量大，能输送粉状和颗粒状等摩琢性小的物料，但是也不能输送块状的物料，因为斗式提升机采用掏取式装料，在装料过程中如果碰到块状物料，有可能碰坏或使物料变形，本输送机对物料的碰撞较小，可以输送块状物料，但是在输送过程中有一段间歇时间，故不能竖直提升物料。7.2 总结在这次毕业设计中，从刚开始查询大量资料和文献，了解到国内外输送机的发展现状，并且了解了一些输送机的结构、功能以及使用范围，如带式输送机、螺旋输送机、斗式提升机等，比较这些输送机的优点和不足。然后开始想象机构的大致模型，比较方案，再通过CAD画出草图，然后通过pro/E画出各个零件图、装备、做出动画。巩固了专业知识，并且学到了一些曾经不会的知识。我设计的这个步进式工件输送机，可以实现工件的步进式输送功能，并且输送的工件范围比较广，即可以输送一些碎散的工件，也可以输送整件的工件。在输送过程中，节奏紧凑，可以定时定量的把工件从一个生产线输送到下一个生产线。此步进式工件输送机是由步进电机作为动力源，电动机通过减速器的减速，动力通过输出轴传送到圆盘上，采用曲柄滑块机构，可以将曲柄的回转运动转化为滑块的往复直线运动，通过板的轨道限制，使输送板的运动轨迹固定。与其他输送机相比，此步进式输送机可以定时定量定距离地输送工件，并且即可以输送散碎的工件，也可以输送成件的工件。输送过程节奏紧凑，运动平稳，摩擦较小，噪音较低。虽然在工件的尺寸方面有限制，但是如果要输送大型的工件，只需将此输送机的一些尺寸相应的进行修改，就可以达到要求。通过这次步进式工件输送机的毕业设计，综合应用了机械设计专业理论，结合生产实际，比较输送机之间的优点和缺点，使我所学的知识的到巩固、深化和扩展，学习到了机械专业关于设计方面的一些方法，掌握了一些通用机械零件、机械传动装置的设计原理和过程，再设计过程中，碰到了许多困难，深深的感觉到自己掌握的知识与实际使用还有很大的距离，所以在今后对于这方面还需要继续加强学习和实践。本设计由于个人能力有限，所以设计的机械必然会存在一些欠缺和不足。但是通过这次毕业设计，确实给我带来了许多收获，毕业设计涉及到许多方面的知识通过设计计算、画图等方法提高了我对机械机构设计以及一些标准件的选择等方面的应用认识能力。总而言之，这次毕业设计让我在各个方面的知识都受益匪浅。参考文献1 全燕鸣.机械制造自动化M.广州:华南理工大学出版社,2008.2 E Kessler,K Gmbner,K J Grimmer.bico-Tec -a new type of belt conveyor with horizontal curvesJ.Bulk Solids Handing,1993,13(4):741-7473 孙桓等.机械原理M.北京:高等教育出版社，2006.4 杨家军等.机械创新设计技术M.北京:科学出版社,2008.5 步进输送机的设计.http:/www.docin.com/p-583102195.html,2009.046 关慧贞,冯辛安.机械制造装配设计M.北京:机械工业出版社,2009.7 褚金奎,孙建伟.连杆机构尺度综合的谐波特征参数法M.北京:科学出版社,2010.8 肖人彬等.机构轨迹生成理论及其创新设计M.北京:科学出版社,2010.9 王向志.设备状态监测与故障诊断结课论文D.能源动力与机械工程学院,2011.10 郁邦永,茅献彪.步进式输送机电控系统设计J,2012,32(7):5-711 周开勤.机械零件手册M.北京:高等教育出版社,2001.12 濮良贵等.机械设计M.北京:高等教育出版社,2006.13 郎桐.输送机的分类及选型与设计J,2011,5:15-1714 胡凤兰.互换性与技术测量基础M.北京:高等教育出版社,2010.15 邱小林等.工程力学M.北京:北京理工大学出版社,2009.致谢 经过半年的工作，本毕业设计已经基本完成了，作为一个大学生，由于个人的能力有限，经验不足，在这次设计中有许多方面可能考虑不周。在整个过程中，指导老师的督促和指导以及学校在各方面提供的支持，是我能完成设计的重要保障。在这里很感谢我的指导老师，在我遇到困难的时候，总是能耐心地指导我，帮助我。其次就是感谢我的辅导员，辅导员在我们的生活上总是无微不至的关心和帮助，在学校有工作安排时，总是第一时间通知我们，而且时时刻刻鼓励我们认真对待自己的生活、学习和工作。同时还要感谢我的同学，有你们的支持、鼓励和帮助，我的毕业设计才能够按期地完成。最后，感谢我的母校在大学四年对我的栽培，衷心地感谢你们。31