自动码砖机设计毕业论文

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1、 本 科 毕 业 设 计 学 院： 姓 名： 学 号： 专 业： 年 级： 二一七 年 三 月1目录目录I摘要IIAbstractIII1 绪论11.1 课题研究的目的及意义11.2 码砖机在国内外的发展现状21.3 国内外码垛机的研究状况及发展趋势21.3.1 研究现状21.3.2发展趋势31.4 课题研究的内容43 码砖机整体方案的确定52.1码砖机的组成及各部分关系概述52.2 码砖机驱动方案的确认52.2.1 液压驱动52.2.2 气压驱动62.2.3 电动机驱动62.2.4 驱动方案的确认62.3 总体方案拟定63 码砖机夹砖机构机构设计83.1 夹砖机构机构总体设计方案83.1.1

2、夹砖机构机构设计要求83.1.2 夹砖机构各功能板块93.2转动机构的设计93.2.1 轴的校核计算93.2.2 轴承的校核113.3 大小齿轮的校核计算和选用123.3.1 选精度等级、材料及齿数材料及热处理123.3.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸123.3.3 按齿根弯曲强度设计143.3.4 几何尺寸计算:153.3.5 轴上键连接的选择及校核163.4 气压传动机构的选用163.4.1 横向气压装置的选用163.4.2 纵向气压装置的选用163.5 夹板机构的设计173.5.1夹板的整体设计173.5.2 挂板轴的校核和设计183.6 挂轮的设计203.6.1挂轮的整体设计203.6

3、.2挂轮轴的校核和设计213.6.3 轴承的选用233.6.4挂轮筒的设计233.7框架及各焊接件的作用和选用233.8 电机的选用244码砖机行走机构的设计254.1 行走机构结构组成254.2 行走轮组件设计254.2.1电机的选用254.2.2 行走驱动轴的设计264.2.3 链轮的设计274.2.4轴承座的选用284.2.5 行走轮的设计285码砖机三维造型的设计295.1 Solidworks软件简介295.2 零件建模315.2.1龙门架三维建模的形成315.2.2 油缸体的三维建模形成315.2.3其他零件的三维模型造型325.3零件装配335.4三维向二维的转换35 结论37参

4、考文献38致谢39摘要 随着市场经济发展趋势，中大型砖厂目前面临着人工难请、人工成本过高等因素，砖块砖块码垛是市场发展的必然产物，但是手工砖块码垛面对日产量在25万以上的砖厂远远不能满足砖块码垛的效率，所以只能选择上自动砖块码垛设备。 本次设计的码砖机由龙门机架，行走机构，升降机构和夹砖机构组成。整个夹砖机构机构由夹板，纵横气缸装置，中心旋转轴架装置，夹板挂架装置，电动气动装置以及其他焊件装置构成。夹板两侧为直线导轨引导的侧板方管，承受压力大，并且直线性能好，摩擦力小，平稳性能好，有利于夹砖。纵向气缸装置也为加紧机构增加横向作用力，更大程度上有利于砖块的夹紧。本文就是通过各方面考虑，综合对比传

5、统的夹砖机构，获取整机各零件的参数，并且通过计算，论证了该设计方案的可行性。最后利用三维SOLIDWORKS对整机进行三维建模关键词：码砖机；夹砖机构；三维建模Abstract With the market economy development trend, the huge brick factory currently facing the artificial factors difficult to please, artificial cost is too high, the brick brick pallet is the inevitable outcome of mar

6、ket development, but the manual brick pallet in the face of daily output in more than 250000 brick factory far cannot meet the efficiency of the brick tower, so only choose bricks palletizing equipment automatically. By the design code of brick machine gantry frame, running gear, lifting mechanism a

7、nd the brick clamping mechanism. The whole brick clamping bodies with plywood, vertical and horizontal cylinder device, center of rotation device, splint hanging rack device, electric pneumatic device and other welding device. Splint on both sides for linear guide to guide the side panel of square t

8、ube, under pressure, and straight line performance is good, friction small, stable performance is good, is advantageous to the brick clamping. Vertical cylinder device to intensify institutional transverse force, also more conducive to the brick clamping. This article is through everything into cons

9、ideration, comprehensive comparison of traditional brick clamping mechanism, to obtain the parameters of the machine the parts, and through calculation, demonstrates the feasibility of the design. The use of 3 d SOLIDWORKS 3 d modeling on the whole machine Key words: brick yards machine; Brick clamp

10、ing mechanism; 3 d modeling III1 绪论1.1 课题研究的目的及意义 随着市场经济发展趋势，中大型砖厂目前面临着人工难请、人工成本过高等因素，砖块砖块码垛是市场发展的必然产物，但是手工砖块码垛面对日产量在25万以上的砖厂远远不能满足砖块码垛的效率，所以只能选择上自动砖块码垛设备。码垛技术是物流自动化技术领域的一门新兴技术，所谓的码垛就是按照集成单元化思想，将一件件物料按照一定的模式堆码成垛，以便使单元化的物垛实现物料的搬运、装卸、运输、存储、等物流活动。在物体的运输过程中除了散装的物体和液体外，一般的物体都是以码垛的形式进行存储或组装，这样即可承载更多的物体，又可

11、节省空间。随着物流的飞速发展以及科技的突飞猛进，码垛技术应用越来越广泛，尤其是在环境较恶劣或人工很难做到的情况下。包装的种类、工厂环境和客户需求，物体的安全性等，使得码垛成为越来越艰巨的任务，为了克服这些困难，码垛设备的各个方面都在不断地发展改进，如从机械手到操纵它的软件，现在对灵活性的需求也在不断增加。日本、美国等西方发达国家机器人码垛机应用广泛，几乎遍布各个行业，如石化行业、食品行业中的、饮料行业等等。而在中国，码垛机开始在食品、化工等行业刚开始得到应用。机器人码垛机未能在较大行业范围内使用，而且在使用的机器人码垛机中，进口码垛机占据很大一部分比例。从各方面可显示出，工业机器人现在处于迅速

12、发展阶段，掌握机器人的设计方法是刻不容缓的事情。随着科学技术的迅猛发展，生产力水平的不断提高，人们对降低劳动强度、改善工作环境日益重视起来。石油化工、化肥、粮食、港口等行业对 码垛质量和劳动效率的要求也日益提高，从而促进了这些企业的现代化改造。 而传统的人工码垛由于其生产效率低下而成为这些行业产量和码垛质量提高的 巨大障碍，已不能满足现代化大生产的需要。目前国内全自动码垛设备主要依 靠进口，国产设备生产厂家相对较少，机器人码垛机技术不很成熟。我国人工码垛的低效率与产量的日益提高之间的矛盾日益突出，因此对机器人码垛机的 研究具有重大的经济意义和现实意义。1.2 码砖机在国内外的发展现状 随着我国

13、墙体改革政策，国家对墙材有了一些新的革新要求，国内许多砖材生产厂家，吸收引进了国内外最先进的生产技术，研发生产出国内外一流水平的成套制砖设备，为旧砖厂改造成为先进的自动化砖厂提供了可靠的技术保障。 从上世纪八十年代我国引进国外技术开始，我国制砖行业的技术装备得到了快速的发展，例如热工设备中断面、大断面平顶隧道窑的出现改善了过去轮窑、小窑的操作环境和操作水平；成型设备使产品质量产量都得到了极大的提高，取代了非真空挤出机，在烧结砖厂得到了普遍的推广和应用，而码砖设备自动码砖机也是运行可靠、技术先进的设备，目前在很多新建砖厂中应用，但还没有达到普遍使用。随着我国经济的快速发展，企业对改善劳动环境，提

14、高科技含量的观念也在逐渐增强，而人们生活水平提高后，对自己所从事工作的环境要求也越来越高，逐渐的由体力劳动向非体力劳动或轻体力劳动转变。这就对砖厂的码砖和卸坯工段用人多且劳动繁重提出了一个课题，用自动码砖机替代人工码砖势在必行，是将来发展的必然趋势。 许多砖材机械厂经过长期的实践和摸索，研制生产的全自动码砖机，设计大胆独特，功能先进，解决了很多生产应用中的难题，自动码砖机的组成主要由行走小车、夹砖机构、分坯台、升降导杆、钢轨、液压系统与电器系统等。主要用于将砖块编组分缝后自动码放到窑车上，码砖形式可按用户要求确定。工作过程由PLC自动控制，适用于一次码烧隧道窑和二次码烧隧道窑的自动化生产。特点

15、：定位准确、夹砖力度可调、运行稳定、减少劳动强度、提高生产效率。 传统的人工码砖，不仅成本高，利润薄，投资回报小，而且在生产的过程中，人工码砖受人的影响较大，一旦码砖工人数不够，必然会导致产量的降低，而使用码砖机则完全避免了这种情况。所以，从发展的眼光考虑，应该用自动码砖机取代人工码砖。 1.3 国内外码垛机的研究状况及发展趋势1.3.1 研究现状码垛机的应用现状从60年代开始，在工业发达的德国、意大利、日本等国家，已相继研制出半自动、全自动码垛机，后来在结构和机型方面，还不断作了改进和完善。国产码垛机从80年代开始研制开发到现在，已经历了20年左右的时间。到目前为止，我国生产的码垛机，机型，

16、品种规格、设备性能和产品质量等各方面，有很大的发展和提高，并在很多方面已逐步接近或达到国外同类型码垛机的技术性能及各项参数，已基本上能满足大中型企业产品包装码垛的需要，但与国外先进水平相比，还存在一定的差距，其主要问题是：1 零部件加工质量低国产码垛机机械部分的零部件加工，目前还处于单件生产阶段，一般加工精度和质量与国外同类型产品相比，还有一定的差距。因此投产后维修工作量较多，使用寿命较短，特别是对动作频繁的关键零部件，还缺少专用设备进行批量加工生产的条件。如气垫盘的加工制造，目前仍采用较简易的加工手段和方法，因此投产后有的气垫盘的气密性不够，有漏气现象，因此，维修工作量较大。2 控制系统主要

17、元器件性能还不过关目前码垛机选用的国产控制系统元器件，与国外先进的元器件相比，其性能和使用寿命还有一定的差距。有的定位不准，造成操作失灵；因此，在生产过程中的维修、更换工作量较多。3 码垛效率低一般码垛机的码垛能力，基本保持在20吨小时左右，尚能保证正常稳定生产的要求；如要达到30吨小时以上的生产能力，还需用作进一步的改进和提高。纵观国内码垛机的设计、制造和生产使用情况，其发展前景是很光明的。特别是目前国内已拥有一批专门从事码垛机研究的单位，积累了一定的生产使用经验，为发展、完善和提高码垛机的生产技术水平，打下了良好的基础，因此，发展国产码垛机具有很多有利条件。加之，在当前形势下各级领导对国产

18、化工作的重视，因此，在近期内实现码垛机的国产化，已是大势所趋、人心所向。预计在今后3-5年内，全面采用国产化码垛是完全可能的。1.3.2发展趋势(1)自动化程度越来越高 机电综合技术将会成为码垛机发展的主流，衡量码垛机技术水平的一个十分重要的指标将会是自动化程度。码垛机的自动化主要包括自动控制和自动检测。一大批的微电子、红外线、传感器等新技术，尤其是微小型计算机的广泛使用会使码垛机的自动控制和自动检测水平飞速提升，从而大大提高码垛质量。 (2)高速化 不仅要促进单机高速化，而且要提高码垛系统的高速化。在不断提升自动化程度的前提下，不断改进码垛机的结构。同时将整个码垛系统的生产效率重视起来，这样

19、才能让高速化向更深的层次发展。 (3)采用模块化结构 采用模块化结构不仅能够让码垛机最大限度的满足不同物品对机器人的要求，同时可以让设备的设计和制造更方便，能够降低成本、缩短生产周期。 (4)多功能码垛机 对于生产大批量、尺寸固定的商品，一般会有相应的设备进行码垛。但是近些年由于多品种、小批量商品市场的不断壮大以及中、小型用户的急剧增加，多功能通用码垛机的发展速度很快，应用前景也十分开阔。1.4 课题研究的内容(1) 了解该课题的意义及课题的现状与应用前景；(2) 在充分调研的基础上，了解砖块码垛的现状及未来发展方向，选取合适的设计方案；(3) 夹砖机构的设计设计，通过计算轴的校核情况，分析安

20、装轴时注意的问题，解决方法；(4) 通过solidworks软件，完成三维模型的设计3 码砖机整体方案的确定2.1码砖机的组成及各部分关系概述码砖机主要由机械系统(执行系统、驱动系统)、控制系统和视觉系统组成。执行系统：执行系统是码砖机完成工作的部件。驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的有机械传动、液压传动、气压传动和电传动。控制系统：通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报警信号。视觉系统：通过机器人视觉完成机器人的智能控制，包括前方障碍的识别，杂草的识别等。2.2 码砖机驱动方案的确认设备的驱动方式有液压式、气动式、和电动式

21、。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1 液压驱动设备的驱动系统采用液压驱动，有以下几个优点：(1)液压容易达到较高的压力（常用液压为2.56.3MPa），体积较小，可以获得较大的推力或转矩；(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制；(4)液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。液压传动系统的不足之处是：(1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃爆炸等危险；(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高；(3)需要相应的供油系统，

22、尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则引起故障。液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型设备的驱动。2.2.2 气压驱动与液压驱动相比，气压驱动的特点是：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速；(2)利用工厂集中的空气压缩站供气，不必添加动力设备；(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业；(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。它的不足之处是：(1)压缩空气常用压力为0.40.6MPa，若要获得较大的力，其结构就要相对增大；(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理

23、不当会使钢类零件生锈，导致设备失灵。此外，排气还会造成噪声污染。气动式驱动多用于点位控制、抓取、开关控制和顺序控制的设备。2.2.3 电动机驱动电动机驱动可分为普通交、直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型设备。伺服电动机和步进输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型设备。交、直伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。2.2.4 驱动方案的确认通过比较上述三种驱动方案，本次设计的码砖机大输出力的设计

24、，所以本文选用电机和液压的组合驱动。2.3 总体方案拟定因为本码砖机的要求是多功能，所以本次设计的码砖机采用如图2-1所示的结构形式：图2-1 码砖机原理图本次码砖机的结构原理图如图2-1所示，从图中可以看出，本机包括龙门机架，行走机构，升降机构，和夹砖机构组成。龙门机架采用方管焊接而成，保证结构强度，行走机构采用三相异步电机和减速机驱动行走轮在轨道上运行，同时配有刹车装置。升降机构采用液压缸驱动夹砖机构的上升下降。夹砖机构的总体设计采用现代传统的码砖机夹砖机构机构形式3 码砖机夹砖机构机构设计3.1 夹砖机构机构总体设计方案 夹砖机构的总体设计采用现代传统的码砖机夹砖机构机构形式，根据本地地

25、质状况和土质资源进行研制，适合于国家标准砖体24011553mm，一次性码砖数量为27X9块，加上框架总重量约1.5t。要求尽可能的少掉坯，不掉坯，不会将坯夹坏，夹变形。总装图如下3-1：图3-1 夹砖机构总图3.1.1夹砖机构机构设计要求夹砖机构机构是码砖机中很重要的组成部分，主要负责对于砖块的夹紧和移送，对于生产厂家的工作质量和环境要求较高，对于厂家的效益影响更是很大，因此对于夹砖机构机构的设计要求较为严格。第一，夹砖机构的各构件要有足够的承重能力和抗拉能力，尤其是夹板和夹板挂架尤其需要注意。第二，因夹砖机构大部分为焊接件，因此对于焊件的要求亦要求较高，本设计中焊接件全部为平焊，要求不能有

26、焊缝，连接处要圆滑，对于重要部位的焊接要定位准确，焊接牢固，严格遵守工艺流程进行，不能本末倒置。第三，夹砖机构中夹板的移动对于砖块的夹紧尤其重要，因此在选用滑动副方面要求摩擦力小，平稳性能好，便于调节，使用寿命长。第四，气压缸的选用要合适，气压夹紧装置的配合要到位，如：横向气压夹紧和纵向气压夹紧装置要同时到位，以便于砖块的更好夹紧。第五，气压缸的各进出气管安装要准确。3.1.2 夹砖机构各功能板块 夹砖机构整体可以分成五个板块：转动机构，气压传动机构，夹板机构，挂轮机构，架体。转动机构由轴架、齿条、齿轮组成；气压传动机构由气压缸、尾座，拉杆座等组成；夹板机构由夹板、挂板、挂板轴，轴承组成；挂轮

27、由挂轮板、挂轮轴、轴承组成；架体是由各种型钢焊接而成。3.2转动机构的设计3.2.1 轴的校核计算中心轴架示意图如下3-2所示：图3-1 中心架在定位设计上，采用一根中心轴，连接圆盘和夹砖框架，起到定位旋转作用，同时也受拉力作用。轴承可以选用圆锥滚子轴承30318。 机架(约1.4t)与湿砖(约1.2t)坯总重约2.6t，因此，中心轴轴向拉力F=26000N，由于机架的旋转对中心轴的扭矩很小，故可以忽略不计。中心轴只受轴向拉力。轴材料选用45钢调质，=650Mpa，=360Mpa。轴的设计计算步骤如下：计算项目 计算内容 计算结果 计算材料许用应力 初算轴径d 取d=80mm 初步计算轴上各段

28、长度 轴承选择圆锥滚子轴承30318，宽度B=36mm,两轴承位之间加一轴套，长度l=30mm轴的初步结构设计： 图3-3 轴 螺纹的校核计算 其中：是螺纹的计算直径； （是螺纹小径，H是螺纹牙型全高） （P是螺纹螺距为2） 所以以上设计参数合理3.2.2 轴承的校核（1）计算轴承的当量动载荷P： 由式：P=X+Y知， 对于深沟球滚子轴承，X=1，Y=0 ； 由力学相关知识解得：=2599.6N； ；728.46N =3409.6N =5894.3N 得：= =3409.6N；= =5894.3N （2）校核计算 轴承的计算额定动载荷，它与所选用轴承型号的基本额定载荷C值必须满足下式要求： C

29、=；=3 为轴承的预期使用寿命， 查表，取=6000h 解得=3409.6=15.76KwC=29.5Kw =5894.3=27.24KwC=29.5Kw 综上：轴承满足使用要求，选用合理3.3 大小齿轮的校核计算和选用湿砖块是互相垂直摆放的，而分坯机上的砖块是单向，这就需要一个旋转机构，能旋转90然后将湿砖块放下堆砌。在这里采用齿轮传动，利用行星齿轮，将电机固定，利用另外一齿轮做相对运动旋转90。齿条的圆周角为110，实际转动为90，用于保险。将月牙齿轮固定在夹砖框架上，电机转动，带动框架一起转动，转动到90时停止。3.3.1 选精度等级、材料及齿数材料及热处理考虑此减速器的功率及现场安装的

30、限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线齿轮（1）齿轮材料及热处理大小齿轮的材料为40Cr。齿面渗碳淬火，齿面硬度为4855HRC；（2）齿轮精度选择7级，齿根喷丸强化。 3.3.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸因为硬齿面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核持面接触疲劳强度。（1）按齿面接触强度设计按式（1021）试算，即 dt1） 确定公式内的各计算系数 试选Kt1.6试选小齿轮齿数=35，则大齿轮齿数=164因为齿轮为硬齿面，宜选取较小齿宽系数d0.8由选取区域系数ZH2.433由查得0.76，0.92，则1.68由查得材料的弹性影响系数ZE189.8由,按齿面硬

31、度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，查取1100MPa； 由式1013计算应力循环次数N160n1jLh604801（283008）1.105N2N1/52.21由图1019查得接触疲劳寿命系数KHN10.95；KHN20.97 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1，得H10.951100MPa1045MPaH20.971100MPa1067MPaH(H1H2)/21056MPa2） 计算 试算小齿轮分度圆直径d1td1t =140 计算齿宽b及模数mntb=dd1t=0.858.748mm=46.9984.mm= =2.85h=2.25=2.252.85mm=6.413mmb/h=4

32、6.9984/6.413=7.33 计算纵向重合度 =0.3180.820 =1.269 计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取KA=1根据v=1.48m/s,7级精度，由图108查得动载系数KV=1.04；由表104查与直齿轮的相同，按硬齿面，非对称布置查得=1.281由表1013查得KF=1.19由表103查得KH=KH=1.4。故载荷系数K= =11.041.41.281=1.865 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得=61.824mm 计算模数mn= mm=2.9993.3.3 按齿根弯曲强度设计由式(1017) 1） 确定计算参数 计算载荷系数K=11.041.4

33、1.19=1.733根据纵向重合度=1.269，从图1028查得螺旋角影响系数 Y0.88 计算当量齿数=/cos =20/cos =20.061=/cos =160/cos =164.897 查取齿型系数由表105查得=2.80；=2.18 查取应力校正系数由表105查得=1.55；=1.790 计算F查10-20（d）图，取700Mpa。取失效概率为1，安全系数S1，KFN1=0.9KFN2=0.92F1=450MpaF2=460MPa 计算大、小齿轮的并加以比较 =0.009435=0.008215小齿轮的数值大。2） 设计计算mn =2.7699对比两计算结果，法面模数相差不多。取标准

34、值，=3，=61.8243.3.4 几何尺寸计算:1） 计算中心距=19.996，取=20则=100a =185.5mm ，a圆整后取186mm2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 =3） 计算大、小齿轮的分度圆直径d1 =62.000d2 =310.0004） 计算齿轮宽度b=dd1=49.6mm圆整B1=50mm，B2=45mm3.3.5 轴上键连接的选择及校核 因无特殊要求，选用圆头普通平键，键87，通常（1.61.8）d因此，L（1.61.8）34=54.461.2mm，取L=50mm； 校核计算如下：键的接触长度=L-b=50-10=40mm。键与縠的接触高度h2=82=4mm；许用挤压

35、应力查表取=150Mpa；所以键连接所能传递的转矩为：T=d=0.0040.040.034150=408Nm=129.68Nm。所以，以上选择的参数满足强度要求。合理。3.4 气压传动机构的选用3.4.1 横向气压装置的选用 由工作过程知，四个气缸须各提供推力F，取临界状态，即所有砖块的重量由四个气缸提供的推力4F来平衡，查资料得砖块与钢板之间的摩擦因数约为0.6，已知砖块总重约1.2t。 4F=12000 F=5KN，查机械设计手册，选用QGBQ系列气缸，缸径为100mm，推程为300mm的气缸。 3.4.2 纵向气压装置的选用由于纵向气缸主要用于辅助横向气缸夹紧砖块作用，因此可选用小型号气

36、缸，查机械设计手册，选用QGBQ系列气缸，缸径为32mm，推程为150mm的气缸。3.5 夹板机构的设计3.5.1夹板的整体设计夹砖机构是由气缸收紧带动两边夹板对湿砖块进行压紧，产生摩擦力，从而对砖块进行码放。在对夹板进行设计时，考虑到夹板移动和悬吊的问题，采用滚轮，这样摩擦力较小，两边夹板是同时向中间运动，其两边夹板最大行程为360mm。在设计夹板挂轮的同时，考虑到平衡性问题，所以一组挂板需要两个挂轮，因为夹板分两组，所以采用10组挂轮挂板。在轨道上，采用方管铣削一槽，可起到悬吊夹板挂板轴并沿方管滚动的作用。图3-3 夹板机构在中间夹板的设计上，考虑到每块砖两头互相挤压如果没有定位的话，比较

37、容易歪，同时，中间夹板只起到增加摩擦和定位的作用，所以采用3mm铁板，因为其没有受到很大的向下的压力，所以，同样采用轮式，但是考虑到加工和更换简便，直接采用轴承代替轮子在轨道上走，轨道是用6060mm方钢在中间铣槽，轴承采用6203。 在码放砖块完成一次后，气缸伸出，夹板要回复到初始状态，需要一个定位装置，这里采用布带，要求布带能承受受较大拉力，且拉伸时布带所产生弹性形变较小，因为其工作场所，对布带要求抗污抗油能力较强，这里选用军用背包布带。 在气缸连接上，在一端夹板上固定尾端，气缸端部加法兰，因为气缸行程300mm,不满足两夹板中间距离，加一杆件，与气缸用螺纹连接。两端用活节螺栓，用销连接。

38、3.5.2 挂板轴的校核和设计 （1） 初步选定滚动轴承轴的材料选用45钢。根据滚轮轴承位内径d=52mm，初步选用6203轴承。由手册查得轴承内径d=17mm，宽B=14mm。挂板轴示意图如下：图3-4 挂板轴（2) 拟定轴上装配零件的装配方案挂轮在方管内壁行走，且平均受力不大，故每组挂轮只设一个轴承，轴上设一轴肩用来定位轴承，轴末端设计一轴用卡簧槽。（3）计算设计并校核轴首先，根据轴的受力情况，计算轴所受弯矩，因为在负载时轴所受的力是最大的，所以依此计算，负载时湿砖块重1.2吨，另外机架夹板总重0.3吨，总共相当于有24根短轴平均受力，每根轴受力F=625N。作轴的受力简图图3-5 受力简

39、图 F1=F2=F/2=312.5N做轴的弯矩图： 图3-6 弯钜图（4）校核其弯曲强度： 校核轴弯矩最大的截面 355Mpa校核轴肩处的截面 355Mpa 以上校核均满足要求，所以轴的参数设计合理。（5）校核轴承疲劳寿命 计算轴承的当量动载荷P： 由式：知：对不承受轴向载荷的深沟球轴承，X=1，Y=0 =312.5N 得： =312.5N； 校核计算 已知轴承转速为57r/min。轴承的计算额定动载荷，它与所选用轴承型号的基本额定载荷C值必须满足下式要求： C=； 为轴承的预期使用寿命， 查表，取=6000h 解得=312.5= 0.855KwC=95.8Kw 综上：轴承满足使用要求，选用合

40、理3.6 挂轮的设计3.6.1挂轮的整体设计圆盘挂轮示意图如下图3-7 圆盘挂轮在连接方面利用一圆盘起到固定悬吊作用，用4个悬挂吊轮挂在圆盘上，框架转动，滚轮转动，在这里滚轮主要起到辅助平稳的作用。3.6.2挂轮轴的校核和设计图3-8 挂轮轴（1）轴的初步结构如上图（2）拟定轴上装配零件的装配方案因为只有4个挂轮受力，挂轮在圆盘上滚动，需较宽的接触面以平稳滚动，所以拟定每个挂轮用两个轴承，轴承中用轴套来定位，将两个轴承分开。轴上设一轴肩用来定位轴承，轴末端设计一轴用卡簧槽。（2） 计算设计并校核轴根据零件受力情况，计算其受力情况并画出其受力弯矩图。下面机架加砖块重约2.6吨。实际受力长度等于挂

41、板中心点到轴承中心点距离： L1=8+27.5+7.5+7.5=50.5mm L2=8+27.5+7.5+15=58mm MA=Fl1+Fl2=1.41KN.M轴的受力分析及弯矩图如下：图3-9 受力分析及弯矩图（3）校核其弯曲强度：危险截面在挂板中点A M2=1.4Kpa 所以以上设计参数合理。（4）校核轴承疲劳寿命根据计算，得轴承所受径向载荷Fr=13000N 轴向载荷Fa=0N其当量动负荷P=13000N 轴承寿命: 已知轴承转速为173r/min。轴承的计算额定动载荷，它与所选用轴承型号的基本额定载荷C值必须满足下式要求： C=； 为轴承的预期使用寿命， 查表，取=6000h 解得=1

42、3000=51.53KwC=95.8Kw 综上：轴承满足使用要求，选用合理。3.6.3 轴承的选用因挂轮在圆盘上滚动，轴承所受轴向力很小，其工作场所为粉尘较大，故选用带防尘盖的深沟球轴承。根据滚轮轴承位内径d=62mm，初步 选用6305轴承。由手册查得轴承内径d=25mm，宽B=17mm。3.6.4挂轮筒的设计因为挂轮筒需要在圆盘上面滚动，目的在于是整个框架更加平稳地转动，故选择圆钢进行车削即可实现。3.7框架及各焊接件的作用和选用焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于大的机械产品来说可以减轻自重，节约能量。焊接结构强度和刚度高，结构重量轻，成本低，生产周期短，可靠性好，而且施工简便。框架

43、的焊接要求全部为平焊，无焊缝，无裂纹，表面平整，垂直度和平行度要求达标，严格按照工艺流程规定进行焊接。主要的焊接原料为H型钢，不同规格的槽钢和方管，以及不同型号的铁板，具体规格材料见CAD图纸。3.8 电机的选用 初步设计转动90时间为t=3s n= 0.083r/s= 5r/min v=0.46 m/s F=2800 N P=Fv=1.3 Kw 由于其运行状态时崭歇性运动，所以选择制动电机，根据电机选择原则: 选用Y2EJ100L-4 3Kw 转速为1450r/min. 4码砖机行走机构的设计4.1 行走机构结构组成行走机构如图4-1所示：图4-1 行走机构组成在搬运砖块的过程中，采用行走减

44、速电机带动链轮，传动至整个行走小车使得码砖机得以左右行走。到达预定位置时，通过电磁制动，电机停止转动，使小车精确落位。4.2 行走轮组件设计4.2.1电机的选用设定行走轮直径为120mm行走工作所需转速： 大概传动比（链轮传动比设为1）： (查资料钢轮和钢轨滚动摩擦系数为0.0160.02，在此取0.018） 4.2.2 行走驱动轴的设计因为行走链轮传动比为1则行走轴n=88r/min1=88r/min1、材料的选择设计行走轴为实心轴，材料选择为45号钢。2、轴径概略计算按转矩T来计算，许用扭转应力 予以降低，以补偿弯矩的影响。对于实心轴，其强度条件式为： 改写成计算轴的直径的设计计算公式则为

45、： 式中：T为工作扭矩；为轴的抗扭截面系数；P为轴传递的功率（KW）；n为轴的转速（r/min）；C为许用扭转应力有关的系数。对于45号刚，C=107-108。在此取=35，可得到。4.2.3 链轮的设计1、 材料的选择选择45号钢，调质HB235。2、轮径概略计算因链条选择为滚子链16A（标准件），节距，滚子外径，排距,内链板高度。则链轮齿数。所以可求得：分度圆直径：齿顶圆直径:齿根圆直径：分度圆弦齿高：最大齿根距离，偶数齿：齿侧凸缘（或排间槽）直径：4.2.4轴承座的选用链轮组件中，确定选用带座球轴承UCP208。4.2.5 行走轮的设计行走轮在轻轨上行走，根据重定位原则在一边采用U槽形轮

46、，另外一边采用平面轮。1、 材料的选择查找相关工程材料资料，决定行走轮材料选用ZG45，调质。其抗拉强度，屈服强度，延伸率，冲击韧性。2、轮径概略计算由轴设计知，轴径85mm用于行走轮。则设定轮中心孔直径85mm，则轮径设为280mm。且因为滑槽因素，设定轮槽深为30mm。2、 轴承座的选用根据行走轴的设计结构，查相关资料决定选用UCP318带座球轴承。3、 平键的设计选择根据行走轮轴组件的结构设计。查机械设计手册，平键连接标准尺寸表，选用平键：2214用于行走轮和轴；2514用于链轮和轴的配合。行走轮和轴：长L=85 mm,轴t=9 mm, 毂t1=5.4 mm。 链轮和轴：长L=55 mm

47、,轴t=9 mm, 毂t1=5.4 mm。5码砖机三维造型的设计5.1 Solidworks软件简介首先我要对Solidworks进行介绍一下，它是一种先进的，智能化的参变量式CAD设计软件，在业界被称为“3D机械设计方案的领先者”，易学易用，界面友好，功能强大，在机械制图和结构设计领域，掌握和使用Solidworks已经成为最基本的技能之一。与传统的2D机械制图相比，参变量式CAD设计软件具有许多优越性，是当代机械制图设计软件的主流和发展方向。传统的CAD设计通常是按照一定的比例关系，从正视，侧视，俯视等角度，根据投影，透视效果逐步绘出所需要的各个单元，然后标注相应尺寸，这就要求制图和看图人

48、员都必须具备良好的绘图和三维空间想象能力。如果标注尺寸发生变化，几何图形的尺寸不会同步变更；如果改变了几何图行，其标注尺寸也不会发生变化，还要重新绘制，标注，因此绘图工作相当繁重。参变量式CAD设计软件，是参数式和变量式的统称。在绘制完草图后，可以加入尺寸等数值限制条件和其他几何限制条件，让草图进入完全定义状态，这就是参数式模式。由于软件自动加入了关联属性，如果修改了标注尺寸，几何图形的尺寸就会同步更新。也可以暂时不充分的限制条件，让草图处于欠定义状态，这就是变量式操作模态。美国Solid Works公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科技公司，公司宗旨是使每位设计工程师都能在自己的微机

49、上使用功能强大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系统，公司主导产品是世界领先水平的Solid Works软件。90年代初，国际微机市场发生了根本性的变化，微机性能大幅提高，而价格一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维CAD软件。为了开发世界空白的基于微机平台的三维CAD系统，1993年PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks软件，引起世界相关领域的一片赞叹。在SolidWorks软件的促动下，1998年开始，国内、外也陆续推出了相关软件；原来运行在UNIX操作系统的工作站CAD软件，也从1999年开始，将其程序移植到

50、Windows操作系统中。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以原来一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。功能描述（1） TopDown(自顶向下)的设计（2） DownTop(自下向上)的设计（3） 配置管理（4） 易用性及对传统数据格式的支持（5） 零部件镜像（6） 装配特

51、征（7） 工程图（8） eDrawingSolidworks模形由零件，装配体和工程图等文件组成，没有生成零件之前的图纸称为草图。由2D，3D草图直接生成3D模形和工程图时，如果修改了草图的标注尺寸，其3D模形和工程图会同步更新；相反，如果修改了工程图的标注尺寸，其3D模形和草图也会同步更新。软件使用起来非常方便，大大减少了设计人员的工作量，提高了工作效率。通常，从打开一个零件文件或建立一个新零件文件开始，绘制草图、生成基体特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以从其他软件导入曲面或几何实体开始，编辑特征，生成零件和装配体工程图。这是常用的设计方法，也就是自下而上的设计方法。草图绘制

52、从零件文件开始，对于一个新的产品设计，要首先建立零件文件。由于零件、装配体及工程图的相关性，所以当其中一个视图改变时，其他两个视图也会自动改变。Solidworks2014允许自定义功能,选择菜单栏中的“工具”-“选择”命令,可以显示.定义”系统选项”和”文件属性”选项卡.Solidworks2014可以自动保存工作.自动恢复功能可以自动保存零件,装配体或工程图文件的信息,在系统死机时不会丢失数据.如果设定此选项,则选择”工具”_”选项”菜单命令.在”系统选项”选项卡上,单击”备份”选项,选择”每(n)次更改后,自动恢复信息”复选框,然后设定信息自动保存前应发生的变更次数.Solidworks2014具有很强的文件交换功能,可以输入,输出数十种文件格式,可以与AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等软件很方便地进行文件交换。Solidworks2014在草图绘制模式及工程图中提供显示网格线和捕捉网格线功能。可将网格线与模型边线对齐，还可捕捉到角度。网格线和捕捉功能在Solidworks2014中不太使用，