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編號(hào) 江南大學(xué)太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 寧 題目：偏心升降滾床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)電 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 　　　 　　　　 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 　 （職稱：講　師 ） （職稱： ） 年 月 日 江南大學(xué)太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 偏心升降滾床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 作者姓名： 2012 年 月 日 無錫太湖學(xué)院 　信息與機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： １、 題目　 　偏心升降滾床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、課題來源及選題依據(jù) 滾床輸送線是車間物流生產(chǎn)線中的一種裝用輸送設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，形式多樣，在物流輸送領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而偏心升降滾床，利用偏心結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滾床在較小高度范圍內(nèi)升降，實(shí)現(xiàn)不同高度線體間工件的移動(dòng)，更進(jìn)一步擴(kuò)展了滾床輸送線的應(yīng)用范圍。本課題所研究的偏心升降滾床，是一汽大眾汽車有限公司成都工廠總裝車間車門輸送線中的專用輸送設(shè)備，具有實(shí)際意義。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1、熟悉整個(gè)輸送線的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)參數(shù)； 2、根據(jù)所輸送工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)參數(shù)，完成偏心升降滾床方案設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)草圖； 3、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和輸送要求，完成相關(guān)計(jì)算（主要包括電機(jī)功率計(jì)算及選型、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、輥?zhàn)恿簞偠扔?jì)算、滾輪接觸強(qiáng)度計(jì)算、軸承、鍵、聯(lián)軸器的選用等等）； 4、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，確定偏心升降滾床結(jié)構(gòu)尺寸，完成總裝圖； 5、完成重要零部件的部件圖或零件圖。 要求完成： 1）設(shè)計(jì)說明書一份，不少于30頁； 2）總體裝配圖1張，重要零部件的部件圖或零件圖若干； 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械83 班 　　姓名 馮 愷 五、開始及完成日期： 自 2011 年 11 月 日 至 2012年 5 月 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　　〔學(xué)科組組長〕　　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2010 年 月 日 摘 要 本文研究的是一種可以實(shí)現(xiàn)偏心升降滾床，該滾床滾床輸送線是車間物流生產(chǎn)線中的一種裝用輸送設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，形式多樣，在物流輸送領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而偏心升降滾床，利用偏心結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滾床在較小高度范圍內(nèi)升降，實(shí)現(xiàn)不同高度線體間工件的移動(dòng)，更進(jìn)一步擴(kuò)展了滾床輸送線的應(yīng)用范圍。 本文首先對滾床設(shè)備進(jìn)行了概述，對滾床的研究情況進(jìn)行深入探索，完成對包括電機(jī)功率計(jì)算及選型、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、輥?zhàn)恿簞偠扔?jì)算、滾輪接觸強(qiáng)度計(jì)算、軸承、鍵、聯(lián)軸器的選用等。 關(guān)鍵詞：偏心升降滾床，偏心，升降滾床 43 Abstract This paper is a study of the eccentric lifting roller machine can be realized, the roller of roller conveyor line workshop logistics production line in a loading conveyor equipment, simple and compact structure, formal diversity, in logistics transportation is widely applied to the field. While the eccentric lifting roller machine, use of eccentric structure to realize rolling machine in a smaller range of height of lifting, different heights line body movement of the workpiece, further expanded the application range of roller conveyor line. This paper firstly rolling equipment are introduced, the model of complete in-depth exploration, including motor power calculation and selection of design and calculation, belt drive, drive shaft design, roller, roller beam stiffness calculation of contact strength calculation, bearings, couplings, key selection. Key words: eccentric lifting roller machine, eccentric, lifting roller machine 目 錄 摘 要 IV Abstract V 目 錄 VI 1 緒 論 8 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 8 1.2 國內(nèi)外發(fā)展趨勢 8 1.3 課題來源及選題依據(jù) 9 1.4本課題的研究內(nèi)容和所需解決的問題 9 2 偏心升降滾床總體方案設(shè)計(jì) 10 2.1 偏心升降滾床的組成原理 10 2.2 偏心升降滾床的設(shè)計(jì)要求 10 2.3 擬定偏心升降滾床設(shè)計(jì)參數(shù) 10 2.4偏心升降滾床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 11 2.4.1 常見機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 11 2.4.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 12 2.4.3 偏心升降滾床傳動(dòng)原理 13 2.5 偏心升降滾床總體設(shè)計(jì)方案 13 3 偏心升降滾床的參數(shù)計(jì)算 15 3.1 同步帶的概述 15 3.1.1同步帶介紹 15 3.1.2同步帶的特點(diǎn) 15 3.1.3同步帶傳動(dòng)的主要失效形式 16 3.1.4 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 18 3.1.5同步帶分類 18 3.2 減速電機(jī)介紹 19 3.3 滾床電機(jī)的選取 20 3.4 同步帶傳動(dòng)計(jì)算（滾床部分） 22 3.4.1 同步帶計(jì)算選型 22 3.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 25 3.4.3 同步帶的設(shè)計(jì) 27 3.4.4 同步帶輪的設(shè)計(jì) 27 3.5 偏心升降裝置電機(jī)計(jì)算選型 28 3.6 同步帶傳動(dòng)計(jì)算（偏心升降部分） 29 3.6.1 同步帶設(shè)計(jì)計(jì)算選型 29 3.6.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 3.7 滾床驅(qū)動(dòng)軸的計(jì)算 33 3.8 滾床滾輪接觸強(qiáng)度的計(jì)算 38 3.9 軸承的選型及校核 39 總結(jié) 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 偏心升降滾床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 緒 論 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門， 近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中輸送機(jī)又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場的連續(xù)輸送設(shè)施等。這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大，適用范圍廣(可運(yùn)送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運(yùn)人)，安全可靠，自動(dòng)化程度高，設(shè)備維護(hù)檢修容易，爬坡能力大，經(jīng)營費(fèi)用低，由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。 目前，輸送機(jī)的發(fā)展趨勢是：大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長度和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國已于 1978 年完成了鋼繩芯輸送機(jī)的定型設(shè)計(jì)。 國外輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在 2 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。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。 2、應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化。 3、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)。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展趨勢 國內(nèi)外輸送機(jī)技術(shù)的差距及發(fā)展趨勢 一、大型輸送機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距. 1、輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù)長距離、大功率輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與監(jiān)測，它是制約大型輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國用剛性理論來分析研究輸送機(jī)并制訂計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng) ，與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)。實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長距離輸送機(jī)其輸送帶對驅(qū)動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學(xué)來解釋和計(jì)算。國外已開發(fā)了輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機(jī)上對輸 送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，從而使大型輸送機(jī)的設(shè)計(jì)達(dá)到了最高水平 ，并使輸送機(jī)的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 2、可靠的可控軟起動(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長距離大運(yùn)量輸送機(jī)由于功率大、 距離長且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用軟起動(dòng)方式來降低輸送機(jī)制動(dòng)張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解決了長距離輸送機(jī)的起動(dòng)與功率平衡及同步性問題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率輸送機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶速外，還需要一個(gè)驗(yàn)帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級(jí)液力調(diào)速裝置。二、技術(shù)性能上差距我國輸送機(jī)的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮輸送機(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、高效儲(chǔ)帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 1.3 課題來源及選題依據(jù) 滾床輸送線是車間物流生產(chǎn)線中的一種裝用輸送設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，形式多樣，在物流輸送領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而偏心升降滾床，利用偏心結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滾床在較小高度范圍內(nèi)升降，實(shí)現(xiàn)不同高度線體間工件的移動(dòng)，更進(jìn)一步擴(kuò)展了滾床輸送線的應(yīng)用范圍。本課題所研究的偏心升降滾床，是一汽大眾汽車有限公司成都工廠總裝車間車門輸送線中的專用輸送設(shè)備，具有實(shí)際意義。 1.4本課題的研究內(nèi)容和所需解決的問題 1、熟悉整個(gè)輸送線的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)參數(shù)； 2、根據(jù)所輸送工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)參數(shù)，完成偏心升降滾床方案設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)草圖； 3、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和輸送要求，完成相關(guān)計(jì)算（主要包括電機(jī)功率計(jì)算及選型、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、輥?zhàn)恿簞偠扔?jì)算、滾輪接觸強(qiáng)度計(jì)算、軸承、鍵、聯(lián)軸器的選用等等）； 4、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，確定偏心升降滾床結(jié)構(gòu)尺寸，完成總裝圖； 5、完成重要零部件的部件圖或零件圖。 要求完成： 1）設(shè)計(jì)說明書一份，不少于30頁； 2）總體裝配圖1張，重要零部件的部件圖或零件圖若干； 2 偏心升降滾床總體方案設(shè)計(jì) 2.1 偏心升降滾床的組成原理 偏心升降滾床的總體設(shè)計(jì)方案由以下三部分組成： 圖2-1 偏心升降滾床組成機(jī)構(gòu) 工作原理：升降電機(jī)啟動(dòng)，同步帶運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)四個(gè)升降偏心帶輪旋轉(zhuǎn)，偏心帶輪上的滾動(dòng)軸承此時(shí)沿著上部支架滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了部支架的升、降。上部支架升、降是由導(dǎo)向組件來引導(dǎo)的，其升、降的精度是靠導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合來保證的。水平運(yùn)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，同步帶運(yùn)轉(zhuǎn)，通過滾輪和滑撬之間摩擦實(shí)現(xiàn)滑撬的直線運(yùn)動(dòng)?；辽涎b有定位裝置，重復(fù)定位精度較高，一般為±0.3mm。由于采用了同步帶傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)，此種整體傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率高。 2.2 偏心升降滾床的設(shè)計(jì)要求 1.技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)：主要尺寸規(guī)格、運(yùn)動(dòng)參數(shù)（轉(zhuǎn)速和進(jìn)給范圍)、動(dòng)力參數(shù)（電機(jī)功率，最大拉力）。 2.總體布局設(shè)計(jì)：相互位置關(guān)系、運(yùn)動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)仿真（干涉檢查）、外觀造型。 3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)：整機(jī)靜剛度、整機(jī)的運(yùn)動(dòng)性能、整機(jī)的熱特性。 2.3 擬定偏心升降滾床設(shè)計(jì)參數(shù) 額定荷重 250Kg 線體長度 2800mm 輥輪直徑 ?125mm 輥輪間距 764mm 線體寬度 560mm 滾床寬（橇體中心）345mm 距滾床高（滾輪上表面）550mm 升降行程 100mm 升降速度 3m/min 2.4偏心升降滾床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 2.4.1 常見機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 類型 特點(diǎn) 應(yīng)用 連桿機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)，傳遞載荷較大，可實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但不易獲得勻速運(yùn)動(dòng)或其他任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，傳動(dòng)不平穩(wěn)，沖擊與振動(dòng)較大 用于從動(dòng)件行程較大或承受重載的工作場合，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、擺動(dòng)等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡。 凸輪機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，可獲得任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但動(dòng)載荷較大，傳動(dòng)效率較低 用于從動(dòng)件行程較小和載荷不大以及要求特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場合。 非圓齒輪機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)任意轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律，但齒輪制造較困難 用于從動(dòng)件作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和要求有特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場合。 槽輪間歇機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，從動(dòng)件轉(zhuǎn)位較平穩(wěn)，而且可實(shí)現(xiàn)任意等時(shí)的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，但當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)速較高時(shí)，動(dòng)載荷較大 常用作自動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，特別適用于轉(zhuǎn)位角度在45°以上的低速傳動(dòng)。 凸輪式間歇機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)較簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)載荷較小，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)任何預(yù)期的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，但凸輪制造困難 用作高速分度機(jī)構(gòu)或自動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)較大范圍的單向間歇傳動(dòng)，但嚙合開始和終止時(shí)有沖擊，傳動(dòng)不平穩(wěn) 多用作輕工機(jī)械的間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲，減速比大；可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)與直線移動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲，互換；滑動(dòng)螺旋可做成自鎖螺旋機(jī)構(gòu)；工作速度一般很低，只適用于小功率傳動(dòng) 多用于要求微動(dòng)或增力的場合，如機(jī)床夾具以及儀器、儀表，還用于將螺母的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁輻U的直線運(yùn)動(dòng)的裝置。 摩擦輪機(jī)構(gòu) 有過載保護(hù)作用；軸和軸承受力較大，工作表面有滑動(dòng)，而且磨損較快；高速傳動(dòng)時(shí)壽命較低 用于儀器及手動(dòng)裝置以傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 圓柱齒輪機(jī)構(gòu) 載荷和速度的許用范圍大，傳動(dòng)比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高；制造和安裝精度要求較高，精度低時(shí)傳動(dòng)噪聲較大，無過載保護(hù)作用；斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，但在傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生軸向力，在使用時(shí)必須安裝推力軸承或角接觸軸承 廣泛應(yīng)用于各種傳動(dòng)系統(tǒng)，傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速或增速、變速以及換向等。 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，傳動(dòng)效率高，易于實(shí)現(xiàn)較長的運(yùn)動(dòng)行程；當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度較高或?yàn)樘岣哌\(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性時(shí)，可采用斜齒或人字齒條機(jī)構(gòu) 廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)，變速操縱裝置，自動(dòng)機(jī)的輸送、轉(zhuǎn)向、進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及直動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置 圓錐齒輪機(jī)構(gòu) 用來傳遞兩相交軸的運(yùn)動(dòng)；直齒圓錐齒輪傳遞的圓周速度較低，曲齒用于圓周速度較高的場合 用于減速、轉(zhuǎn)換軸線方向以及反向的場合，如汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等。 螺旋齒輪機(jī)構(gòu) 常用于傳遞既不平行又不相交的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)，但其齒面間為點(diǎn)嚙合，且沿齒高和齒長方向均有滑動(dòng)，容易磨損，因此只宜用于輕載傳動(dòng) 用于傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)。 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，可做成自鎖蝸桿；自鎖蝸桿傳動(dòng)的效率很低，低速傳動(dòng)時(shí)磨損嚴(yán)重，中高速傳動(dòng)的蝸輪齒圈需貴重的減摩材料(如青銅)，制造精度要求較高，刀具費(fèi)用昂貴 用于大傳動(dòng)比減速裝置(但功率不宜過大)、增速裝置、分度機(jī)構(gòu)、起重裝置、微調(diào)進(jìn)給裝置、省力的傳動(dòng)裝置 行星齒輪機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，制造和安裝精度要求高，其他特點(diǎn)同普通齒輪傳動(dòng)；主要有漸開線齒輪、擺線針輪、諧波齒輪3種齒形的行星傳動(dòng) 常作為大速比的減速裝置、增速裝置、變速裝置，還可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解。 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 軸間距離較大，工作平穩(wěn)無噪聲，能緩沖吸振，摩擦式帶傳動(dòng)有過載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡單，安裝要求不高，外廓尺寸較大；摩擦式帶傳動(dòng)有彈性滑動(dòng)，不能用于分度系統(tǒng)；摩擦易起電，不宜用于易燃易爆的場合；軸和軸承受力較大，傳動(dòng)帶壽命較短 用于傳遞較遠(yuǎn)距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 軸向距離較大，平均傳動(dòng)比為常數(shù)，鏈條元件間形成的油膜有吸振能力，對惡劣環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，工作可靠，軸上載荷較?。凰矔r(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻，高速時(shí)不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)；鏈條工作時(shí)因磨損伸長后容易引起共振，一般需增設(shè)張緊和減振裝置 用于傳遞較遠(yuǎn)距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。 2.4.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 根據(jù)上述表格和任務(wù)書條件，距離較遠(yuǎn)，屬于長距離輸送物料。初步選擇帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。帶式滾床的結(jié)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)裝置與同步帶相接，同步帶與輸送組件相接，導(dǎo)向輪組件安裝在支架上，驅(qū)動(dòng)組件安裝在支架上。這種滾床的優(yōu)點(diǎn)在于：與普通滾床輸送機(jī)采用基本相同的結(jié)構(gòu)形式，大多數(shù)零部件與普通滾床輸送機(jī)通用，減少了零部件的種類，有利于設(shè)備制造廠家的生產(chǎn)管理。減少了整個(gè)輸送系統(tǒng)中輸送機(jī)的種類，方便用戶的日常使用和維護(hù)。 但是由于滑行上升過程中不得出現(xiàn)打滑和倒退現(xiàn)象，故鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承載能力相對較大。結(jié)合本次設(shè)計(jì)課題是一汽大眾汽車有限公司成都工廠總裝車間車門輸送線中的專用輸送設(shè)備，是用于輸送汽車裝配零件使用，設(shè)計(jì)最大載重為250kg,承載能力相對較小，裝配車間工作條件相對較好，而且?guī)鲃?dòng)價(jià)格相對便宜。綜合以上幾點(diǎn)，最終確定齒形同步帶傳動(dòng)傳動(dòng)作為本偏心升降滾床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2.4.3 偏心升降滾床傳動(dòng)原理 根據(jù)帶式滾床主要通過同步帶來驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?。若干個(gè)滾輪軸組件安裝在機(jī)架上，各滾輪軸組件之間由過同步帶連接，張緊裝置安裝在過同步帶一側(cè)，并可調(diào)節(jié)過同步帶的張緊度，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在機(jī)架上。一般情況下，都在在機(jī)架一側(cè)安裝有導(dǎo)向輪，其常用的特征為由一對槽鋼構(gòu)成整體機(jī)架，在整體機(jī)架內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)筋。 該滾床均由主框架、動(dòng)力輥?zhàn)?、傳?dòng)構(gòu)件、傳動(dòng)裝置和張緊裝置等主要部分組成。動(dòng)力輥?zhàn)影匆欢ㄓ?jì)算間隔均勻布置。動(dòng)力輥?zhàn)佑砂惭b在一根通軸上的兩個(gè)滾輪以及軸上的帶輪或帶輪組成。若滾床上的電機(jī)為減速變頻電機(jī)，則這種滾床則會(huì)有變頻可選。滾輪上的配置定位裝置可實(shí)現(xiàn)撬體精確定位。 2.5 偏心升降滾床總體設(shè)計(jì)方案 通過對比，本設(shè)計(jì)總體方案最終決定為偏心升降滾床，滾床傳輸部分則選擇帶式滾床。 具體的設(shè)計(jì)如圖2-2所示，,將滾床組件固定于總成上，導(dǎo)向輪組件安裝在滾床組件一端。具體見下圖。 圖2-2 偏心滾床總體布置圖 3 偏心升降滾床的參數(shù)計(jì)算 3.1 同步帶的概述 3.1.1同步帶介紹 同步帶是綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來的新塑傳動(dòng)帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動(dòng)過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動(dòng)過程中投有滑動(dòng)，從而保證主、從動(dòng)輪間呈無滑差的間步傳動(dòng)。 同步帶傳動(dòng)（見圖3-1）時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,對于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。 圖3-1 同步帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動(dòng)力。 同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大，一般可達(dá)1:10。允許線速度可達(dá)50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機(jī)床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機(jī)械傳動(dòng)中。同步帶的使用，改變了帶傳動(dòng)單純?yōu)槟Σ羵鲃?dòng)的概念，擴(kuò)展了帶傳動(dòng)的范圍，從而成為帶傳動(dòng)中具有相對獨(dú)立性的研究對象，給帶傳動(dòng)的發(fā)展開辟了新的途徑。 3.1.2同步帶的特點(diǎn) 　(1)、傳動(dòng)準(zhǔn)確，工作時(shí)無滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比； 　　(2)、傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低； 　　(3)、傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯； 　　(4)、維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護(hù)費(fèi)用低； 　　(5)、速比范圍大，一般可達(dá)10，線速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦； 　　(6)、可用于長距離傳動(dòng)，中心距可達(dá)10m以上。 3.1.3同步帶傳動(dòng)的主要失效形式 在同步帶傳動(dòng)中常見的失效形式有如下幾種： (1)、同步帶的承載繩斷裂破壞 同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中承載繩斷裂損壞是常見的失效形式。失效原因是帶在傳遞動(dòng)力過程中，在承載繩作用有過大的拉力，而使承載繩被拉斷。此外當(dāng)選用的主動(dòng)撈輪直徑過小，使承載繩在進(jìn)入和退出帶掄中承受較大的周期性的彎曲疲勞應(yīng)力作用，也會(huì)產(chǎn)生彎曲疲勞折斷(見圖3-2)。 圖3-2 同步帶承載繩斷裂損壞 (2)、同步帶的爬齒和跳齒 根據(jù)對帶爬齒和跳齒現(xiàn)象的分析，帶的爬齒和眺齒是由于幾何和力學(xué)兩種因素所引起。因此為避免產(chǎn)生爬齒和跳齒，可采用以下一些措施： 1、控制同步帶所傳遞的圓周力，使它小于或等于由帶型號(hào)所決定的許用圓周力。 2、控制帶與帶輪間的節(jié)距差值，使它位于允許的節(jié)距誤差范圍內(nèi)。 3、適當(dāng)增大帶安裝時(shí)的初拉力開。，使帶齒不易從輪齒槽中滑出。 4、提高同步帶基體材料的硬度，減少帶的彈性變形，可以減少爬齒現(xiàn)象的產(chǎn)生。 (3)、帶齒的剪切破壞 帶齒在與帶輪齒嚙合傳力過程中，在剪切和擠壓應(yīng)力作用下帶齒表面產(chǎn)生裂紋此裂紋逐漸向齒根部擴(kuò)展，并沿承線繩表面延件，直至整個(gè)帶齒與帶基體脫離，這就是帶齒的剪切脫落（見圖3-3）。造成帶齒剪切脫落的原因大致有如下幾個(gè)： 1、同步帶與帶輪問有較大的節(jié)距差，使帶齒無法完全進(jìn)入輪齒槽，從而產(chǎn)生不完全嚙合狀態(tài)，而使帶齒在較小的接觸面積上承受過大的載荷，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致帶齒剪切損壞。 2、帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)過少，使嚙合帶齒承受過大的載荷，而產(chǎn)生剪切破壞。 3、同步帶的基體材料強(qiáng)度差。 為減少帶齒被剪切，首先應(yīng)嚴(yán)格控制帶與帶輪間的節(jié)距誤差，保證帶齒與輪齒能正確嚙合；其次應(yīng)使帶與帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)等于或大于6，此外在選材上應(yīng)采用有較高勿切韌擠壓強(qiáng)度的材料作為帶的基體材料。 圖3-3 帶齒的剪切破壞 (4)、帶齒的磨損 帶齒的磨損（見圖3-4）包括帶齒工作面及帶齒齒頂因角處和齒谷底部的廓損。造成磨損的原因是過大的張緊力和忻齒和輪齒間的嚙合干涉。因此減少帶齒的磨損，應(yīng)在安裝時(shí)合理的調(diào)整帶的張緊力；在帶齒齒形設(shè)計(jì)時(shí)，選用較大的帶齒齒頂圓角半徑，以減少嚙合時(shí)輪齒的擠壓和刮削；此外應(yīng)提高同步帶帶齒材料的耐磨性。 圖3-4 帶齒磨損 (5)、同步帶帶背的龜裂(圖3-5) 同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)期后，有時(shí)在帶背會(huì)產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，而使帶失效。同步帶帶背產(chǎn) 生龜裂的原因如下， 1、帶基體材料的老化所引起； 2、帶長期工作在道低的溫度下，使帶背基體材料產(chǎn)生龜裂。 圖3-5 同步帶帶背龜裂 防止帶背龜裂的方法是改進(jìn)帶基體材料的材質(zhì)，提向材料的耐寒、耐熱性和抗老化性能，此外盡量避免同步帶在低溫和高溫條件下工作。 3.1.4 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 據(jù)對同步帶傳動(dòng)失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機(jī)械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴(yán)格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動(dòng)的主要失效形式為如下三種； (1)同步帶的承載繩疲勞拉斷； (2同步帶的打滑和跳齒； (3)同步帶帶齒的磨損。 因此，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強(qiáng)度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應(yīng)對帶齒進(jìn)行耐磨性計(jì)算。 3.1.5同步帶分類 同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。 梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號(hào)DA)和交錯(cuò)齒型(代號(hào)DB〕。 　　梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動(dòng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。 弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應(yīng)力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應(yīng)力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過程中齒的干涉。 　　弧齒同步帶耐磨性能好，工作時(shí)噪聲小，不需潤滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 3.2 減速電機(jī)介紹 減速電機(jī)是指減速機(jī)和電機(jī)的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪電機(jī)或齒輪電機(jī)。通常由專業(yè)的減速機(jī)生產(chǎn)廠進(jìn)行集成組裝好后成套供貨。減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、機(jī)械行業(yè)等。使減速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是簡化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間。減速機(jī)一般是通過把電動(dòng)機(jī).內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的。 圖3-6 減速電機(jī) 減速電機(jī)的特點(diǎn) 　　1、減速電機(jī)結(jié)合國際技術(shù)要求制造,具有很高的科技含量。 　　2、節(jié)省空間,可靠耐用,承受過載能力高,功率可達(dá)95KW以上。 　　3、能耗低,性能優(yōu)越,減速機(jī)效率高達(dá)95%以上。 　　4、振動(dòng)小,噪音低,節(jié)能高,選用優(yōu)質(zhì)段鋼材料,鋼性鑄鐵箱體,齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理。 　 5、經(jīng)過精密加工,確保定位精度,這一切構(gòu)成了齒輪傳動(dòng)總成的齒輪減速電機(jī)配置了各類電機(jī),形成了機(jī)電一體化,完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特征。 6、產(chǎn)品才用了系列化、模塊化的設(shè)計(jì)思想,有廣泛的適應(yīng)性,本系列產(chǎn)品有極其多的電機(jī)組合、安裝位置和結(jié)構(gòu)方案,可按實(shí)際需要選擇任意轉(zhuǎn)速和各種結(jié)構(gòu)形式。 減速電機(jī)類型及參數(shù) 減速電機(jī)的類型 　　1、大功率齒輪減速電機(jī) 　　2、同軸式斜齒輪減速電機(jī) 　　3、平行軸斜齒輪減速電機(jī) 　　4、螺旋錐齒輪減速電機(jī) 　　5、YCJ系列齒輪減速電機(jī) 　　6、蝸輪蝸桿減速電機(jī) 減速電機(jī)的選型 要確定一個(gè)減速電機(jī)的型號(hào)，需要確定下列幾個(gè)參數(shù)： 1、確定機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，根據(jù)這個(gè)速度計(jì)算齒輪減速電機(jī)的減速比（減速比=入力軸速度/出力軸速度=電機(jī)速度/機(jī)械要求速度）； 2、計(jì)算負(fù)載的力矩，根據(jù)這個(gè)力矩選擇齒輪減速電機(jī)的出力（參考齒輪減速電機(jī)廠家提供的“輸出扭矩表”），確定齒輪減速電機(jī)的型號(hào)； 3、確定減速電機(jī)的附加功能，比如說斷電剎車、通電剎車、變頻、縮框、外殼材質(zhì)等，有些附加功能只有特定的工廠可以提供，比如城邦齒輪減速機(jī)，它提供了所有的附加功能，所以在選擇的時(shí)候，與供應(yīng)商的溝通是很重要的。 減速電機(jī)的應(yīng)用 減速電機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，屬于機(jī)械設(shè)備不可或缺的動(dòng)力設(shè)備，特別是在包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、瓦楞機(jī)械、彩盒機(jī)械、輸送機(jī)械、食品機(jī)械、立體停車場設(shè)備、自動(dòng)倉儲(chǔ)、立體倉庫、化工、紡織、染整設(shè)備上。 3.3 滾床電機(jī)的選取 （1）粗略計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率 已知輸送工件的重量為m=250kg g=10N/kg 總重力G1=mg=25010=250N 查表3-1得摩擦系數(shù)為0.035 表3.1 摩擦系數(shù)表 作用在一個(gè)滾子上的載荷（包括滾子自重） N 物品與接觸的底面材料 金屬 木材 硬底板 0～110 0.04 0.045 0.05 110～450 0.035 0.035 0.05 450～900 0.025 0.03 0.045 ≥900 0.02 0.025 0.05 1）驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 則工件受到的摩擦力為： 則移行電機(jī)所需牽引力為： 滾輪直徑R=125mm 滾輪轉(zhuǎn)速na=61rpm 滾床速度vω=πRna=π×0.125×61=24m/min 設(shè)功率安全系數(shù)為1.2，驅(qū)動(dòng)裝置的效率為0.8，則需要的驅(qū)動(dòng)功率為： 2）電動(dòng)機(jī)至滾床的總效率η ηc—聯(lián)軸器效率，ηc=0.99 ηb—對滾動(dòng)軸承效率，ηb=0.99 ηv—v帶效率，ηv=0.94 ηcy—滾床滾子效率，ηcy=0。96 估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率 η=ηvηbηcηcy=0.94×0.99×0.99×0.96=0.88 3） 所需電動(dòng)機(jī)的功率Pd（kw） Pd=Pw/η=0.05/0.88=0.06kw 為保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)有足夠的功率余量，結(jié)合減速電機(jī)樣本應(yīng)選擇功率為0.37kW的電機(jī)。 根據(jù)要求選用sew減速電機(jī)型號(hào)為 S37DT71D4/BMG/HR/TH/IS/M1/A/180°/fb=1.55 電動(dòng)機(jī)額定功率為Pm=0.37kw 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為nm=61r/min （3）基于電動(dòng)機(jī)的以上特點(diǎn)，本文選用減速電機(jī)作為輸送機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置。查SEW減速電機(jī)的規(guī)格表，選用如下減速電機(jī)。 表3.2 選用的電機(jī)的詳細(xì)參數(shù) 電機(jī)額定功率Pm/kW 輸出轉(zhuǎn)速 na/[r/min] 輸出扭矩 Ma/N·m 減速機(jī) 速比i 輸出軸許用徑向載荷FRa/N 使用系數(shù) SEW-fB 減速機(jī) 型號(hào) 電機(jī) 型號(hào) 重量/kg 0.37 56 47 22.5 2870 1.55 DT71D4 SF37 14 此型號(hào)的電機(jī)在一定程度上保證了驅(qū)動(dòng)功率有一定的盈余，因數(shù)在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，若輸送機(jī)床上有工件，則此時(shí)的起動(dòng)功率會(huì)比平時(shí)工作時(shí)的功率要大，且減速電機(jī)本身還有一定的使用系數(shù)。 3.4 同步帶傳動(dòng)計(jì)算（滾床部分） 3.4.1 同步帶計(jì)算選型 設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長短等因素共同確定的，表達(dá)式如下： 式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7； 表2.工作情況系數(shù) 2） 確定帶的型號(hào)和節(jié)距 可根據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號(hào)和節(jié)距。 其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3-2-2 表3-2-2 選同步帶的型號(hào)為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 3) 選擇小帶輪齒數(shù)z1，z2 可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。 查得小帶輪最小齒數(shù)14。 實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù) 初步取值z1=34故大帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。 故z1=34，z2=34。 4） 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2 小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 5） 驗(yàn)證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得， s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。 a) 確定帶長和中心矩 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得 所以有： 現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm 10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定 =() = =719.7mm 11、帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算 有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)比為1，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=17。 12、基本額定功率的計(jì)算 查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為 ==0.21KW 表4-3 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量 13、計(jì)算作用在軸上力 = =71.6N 3.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 1、同步帶的節(jié)線長度 同步帶工作時(shí)，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動(dòng)中，帶節(jié)線長度是一個(gè)重要 參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長度過大過小，都會(huì)影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表4-4）。 表4-4 帶節(jié)線長度表 2、帶的節(jié)距Pb 如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見表4-5。 3、帶的齒根寬度 一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳動(dòng)較大的裁荷。 圖4-2 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸 表4-5 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸 4、帶的齒根圓角 帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶 齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。 5、帶齒齒頂圓角半徑八 帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會(huì)否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動(dòng)中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)， 帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會(huì)超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會(huì)減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。 6、齒形角 梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動(dòng)時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過大，又會(huì)使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。 3.4.3 同步帶的設(shè)計(jì) 在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表4-6。帶的圖形如圖4-3。 表4-6 同步帶尺寸 型號(hào) 節(jié)距 齒形角 齒根厚 齒高 齒根圓角半徑 齒頂圓半徑 H 8 40。 6.12 4.3 1.02 1.02 圖4-3 同步帶 3.4.4 同步帶輪的設(shè)計(jì) 同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求 1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出 由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動(dòng)，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。 2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時(shí)，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時(shí)變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。 3、有良好的加了工藝性 加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。 4、具有合理的齒形角 齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。 同步帶輪的設(shè)計(jì)結(jié)果 同步帶輪用梯形齒，其圖形如圖4-4。 圖 4-4 同步帶輪 3.5 偏心升降裝置電機(jī)計(jì)算選型 （1）粗略計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率 已知輸送工件的重量為m=250kg, 橇體重量為200kg,輸送裝置本身的重力200kg, g=10N/kg 總重力G2=mg=（250+200+200）10=6500N 根據(jù)參數(shù)要求，題設(shè)升降行程100mm,升降速度：V=100/260/1000=3m/min， 設(shè)功率安全系數(shù)為1.2，驅(qū)動(dòng)裝置的效率為0.8，則需要的驅(qū)動(dòng)功率為： 轉(zhuǎn) 速：n1=60/4=15rpm n2=15*152.79/101.86=22.5rpm 扭 矩：na1=G*d=6500×0.05=325Nm=na2 na3=G*d1/d2*d3=6500×0.05/0.07639*0.05093=216.7Nm 2）電動(dòng)機(jī)至滾床的總效率η ηc—聯(lián)軸器效率，ηc=0.99 ηb—對滾動(dòng)軸承效率，ηb=0.99 ηv—帶效率，ηv=0.94 ηcy—滾子效率，ηcy=0。96 估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率 η=ηvηbηcηcy=0.94×0.99×0.99×0.96=0.88 4） 所需電動(dòng)機(jī)的功率Pd（kw） Pd=Pw/η=0.4875/0.88=0.554kw 為保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)有足夠的功率余量，結(jié)合減速電機(jī)樣本應(yīng)選擇功率為1.1kW的電機(jī)。 根據(jù)要求選用sew減速電機(jī)型號(hào)為K57DT90S4/BMG/HR/TH/IS/M1/B/0°/FB=1.3 P=1.1Kw,na=23rpm, Ma=455Nm 3.6 同步帶傳動(dòng)計(jì)算（偏心升降部分） 3.6.1 同步帶設(shè)計(jì)計(jì)算選型 設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長短等因素共同確定的，表達(dá)式如下： 式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7； 表2.工作情況系數(shù) 3） 確定帶的型號(hào)和節(jié)距 可根據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號(hào)和節(jié)距。 其中Pd=1.87kw，n1=15rpm。查表3-2-2 表3-2-2 選同步帶的型號(hào)為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。 查得小帶輪最小齒數(shù)14。 實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù) 初步取值z3=40,取i=1.5 故大帶輪齒數(shù)為：z4= i×z1=1×z1=60。 故z3=34，z4=60。 4) 確定帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2 小帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×40/3.14≈101.86mm 大帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×60/3.14≈152.79mm 5)驗(yàn)證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得， s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。 b) 確定帶長和中心矩 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得 所以有： 現(xiàn)在選取軸間間距為取700mm 10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定 =() = =1799.8mm 12、基本額定功率的計(jì)算 查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為 ==0.21KW 表4-3 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量 13、計(jì)算作用在軸上力 = =23386N 3.6.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求 1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出 由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動(dòng)，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。 2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時(shí)，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時(shí)變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。 3、有良好的加了工藝性 加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。 4、具有合理的齒形角 齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。 同步帶輪的設(shè)計(jì)結(jié)果 圖 同步帶輪 3.7 滾床驅(qū)動(dòng)軸的計(jì)算 為了令滾床實(shí)現(xiàn)更好的傳輸，必須對滾床軸進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，一下是本設(shè)計(jì)對滾床軸的選擇和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 1、Ⅳ軸設(shè)計(jì)計(jì)算 圖2.3中Ⅳ軸的受力分析如下圖所示 圖3.6 Ⅳ軸的受力圖 由上節(jié)的計(jì)算可知，均布在每個(gè)滾子上的載荷為6500/4=1625N，則 F1y=F4y=1625/2=812.55N。扭矩M2=M3=325N·m。帶輪的直徑為86.5mm，其齒形角α= 由總裝圖知，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滾子并不在同一水平面上，減速電機(jī)和Ⅳ軸之間的輸送鏈與水平面的夾角為10度。F2y、F4y、F2z、F4z分別為力矩F2和F3分解在y平面和z平面上的力。則Ⅳ軸受到的力為： N N N 圖中各段的長度為：LA1=105.5mm，L12=105.5mm，L23=105.5mm，L34=105.5mm，L4B=105.5mm。 則支座反力為： N N N 分別在Axy和Axz平面內(nèi)作彎矩圖Mz和My，如下圖所示，并做扭矩圖，如圖 所示。 圖3.7 Axy平面內(nèi)軸的彎矩圖 圖3.8xz平面內(nèi)軸的彎矩圖 圖3.9軸的扭矩圖 軸在2、3、4截面處的合成彎矩分別為： 顯然最危險(xiǎn)截面在軸上的位置2處。 設(shè)計(jì)軸的直徑，因?yàn)? 其中，為抗彎截面系數(shù)，它綜合反映了橫截面的形狀與尺寸對彎曲正應(yīng)力的影響。]為軸的許用應(yīng)力。 軸在受到彎曲應(yīng)力時(shí)，受力部分一般集中在軸的外側(cè)部分，而軸芯則受到的力較小，所以在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，常將軸做成空心，不僅可以減輕重量，也最大程度上節(jié)省了材料。同時(shí)，在本輸送裝置中，空心軸也更利于實(shí)現(xiàn)軸的傳動(dòng)，所以本輸送機(jī)中的軸均為空心軸。 對于內(nèi)外徑之比值為的環(huán)形截面： 聯(lián)立上式，可得軸的直徑為： 本輸送裝置軸的材料為Q235-A，查得其許用應(yīng)力=160MPa，當(dāng)為實(shí)心軸時(shí)，其最小直徑為： 根據(jù)上式，并結(jié)合實(shí)際輸送裝置需要的尺寸，選定鋼的外徑為42mm，內(nèi)徑為34mm，計(jì)算春許用應(yīng)力，得： 由上式可知，Ⅳ軸的強(qiáng)度滿足要求，可以正常運(yùn)行。 2、Ⅲ軸的受力應(yīng)力分析 圖2.3中Ⅲ軸的受力應(yīng)力分析如下圖所示： 圖3.10 Ⅲ軸的受力圖 由上節(jié)的計(jì)算可知，均布在每個(gè)滾子上的載荷為6500/4=1625N，則 F1y=F4y=1625/2=812.55N。扭矩M2=M3=325N·m帶輪的直徑為86.5 mm，其齒形角α= F2y、F4y、F2z、F4z分別為力矩F2和F3分解在y平面和z平面上的力。則Ⅲ軸受到的力為： N N 圖中各段的長度為：LA1=213.5mm，L12=211mm，L23=316.5mm，L34=422mm，L4B=527.5mm。 則支座反力為： N N N N 分別在Axy和Axz平面內(nèi)作彎矩圖Mz和My，如下圖所示，并做扭矩圖，如圖 所示。 圖3.11 Axy平面內(nèi)軸的彎矩圖 圖3.12 Axz平面內(nèi)軸的彎矩圖 圖3.13 軸的扭矩圖 軸在2、3、4截面處的合成彎矩分別為： 顯然最危險(xiǎn)截面在軸上的位置2處。 在實(shí)際應(yīng)用中，材料的強(qiáng)度必須滿足以下公式的要求。 其中，為抗彎截面系數(shù)，它綜合反映了橫截面的形狀與尺寸對彎曲正應(yīng)力的影響。]為軸的許用應(yīng)力。 Ⅲ軸同Ⅳ軸一樣，采用空心的材料。 對于內(nèi)外徑之比值為的環(huán)形截面： 聯(lián)立上式，可得軸的直徑為： 本輸送裝置軸的材料為Q235-A，查