多种工作方式物料输送系统设计【19张CAD图纸+毕业论文】

多种工作方式物料输送系统设计57页 13000字数+论文说明书+19张CAD图纸【详情如下】前轮轴.DWG前连接环.DWG后轮轴.DWG后连接环.DWG多种工作方式物料输送系统总装配.DWG多种工作方式物料输送系统设计说明书.doc大带轮_孔板轮.DWG大带轮端盖.DWG底盘.DWG支柱装配.DWG料斗.DWG料斗上端转轴.DWG料斗上端转轴挡板.DWG料斗挡板.DWG料斗转轴.DWG料斗转轴挡板.DWG液压缸上下端挡板.DWG液压缸上端挡板.DWG液压缸上端转轴.DWG液压缸下端转轴.DWG摘要 当社会工业化程度越来越高，物料以人力为主的送料方式已不满足工厂急速发展的现况，实现物料自动化并且具有一定的载重，抗环境因素干扰等物料输送小车日益重要。应用PLC控制技术实现自动化，极大地提高了生产效率，工作可靠。此设计通过查阅国内外资料，设计了由异步电机提供动力后轮驱动的送料小车，传动机构有皮带，减速器，直齿圆柱齿轮传动，提供送料小车的牵引力。采用支柱支撑料斗，液压缸推动料斗翻转卸料，料斗后挡板可一定程度活动，更方便卸料。根据小车的设计要求合理设计小车结构，小车速度选择异步电机，载荷分布及实际加工要求设计前轮轴及后轮轴并选用合适的滚动轴承。根据控制要求设计PLC控制系统，实现送料小车手动，单周期，连续工作，单步工作四种工作方式。此设计具有多种工作方式，并且实现送料方式自动化，载荷大，工作平稳可靠，结构紧凑，极大提高工作效率。关键字：多种工作方式，自动，PLC控制Abstract  When society increasingly high level of industrialization, the material mainly to human feeding method no longer satisfied with the rapid development of the current status of the factory, automate materials and has a certain load, resistance to environmental factors interfere materials the transport trolley increasingly important. The application of PLC control technology to automate, which greatly improved the production efficiency, reliable work.  This design by home and abroad Feeding car designed by the asynchronous motor powered rear-wheel drive, transmission belt, reducer, spur gear, feeding the traction of the car. The pillar supporting the hopper, hydraulic cylinders to promote hopper flip discharge hopper baffle can be a certain degree of activity, but also to facilitate the discharge. Rational design of car structure according to the design requirements of the car, the car speed induction motor, load distribution and processing requirements to the design of the front axle and rear axle and the appropriate choice of rolling bearings. Feeding car manual, single-cycle, continuous duty, single-step work four design PLC control system, under the control requirements.  This design has a variety of ways of working, and to achieve feeding automation, load, smooth and reliable, compact structure, greatly improve work efficiency.Keywords: multiple modes of operation, automatic, PLC control目录摘要IAbstractII目录III第一章   引   言11.1 课题的背景和意义11.2 物料输送系统的发展11.3 有轨送料小车简介1第二章    机械部分32.1 设计任务与设计参数32.1.1 设计任务32.1.2 设计参数32.1.3 确定传动方案32.2  三相异步电机的选择42.2.1 小车运动参数42.2.2 送料小车受力分析42.2.3 传动比的分配62.3  V带的设计62.3.1 皮带型号62.3.2 中心距a，带基准长度 62.3.3 包角 ，传动比 72.3.4 根数计算72.3.5 张紧力 72.3.6 作用在轴上的载荷82.4  减速器的选用82.5  联轴器的选用82.5.1  联轴器的选择82.5.2  联轴器型号、尺寸的确定82.6  直齿圆柱齿轮的设计92.6.1 弯曲疲劳强度计算92.6.2  校核计算102.7  轴的设计与校核112.7.1前轮轴设计112.7.2  后轮轴的设计112.8  滚动轴承的选择与校核192.8.1  前轮轴的轴承192.8.2  后轮轴的轴承20第三章   液压部分213.1  设计计算内容213.2  液压系统原理图213.3  确定液压系统的主要参数223.3.1 选择液压执行元件223.3.2 液压泵与电动机的选择233.3.3 液压阀的选择253.3.4 确定油路管道直径253.3.5 油箱容量的确定26第四章   控制部分284.1  送料小车控制方式284.2  送料小车电气控制294.3  PLC及电气元件的选型324.4 编写梯形图程序334.4.1 输入输出I/o地址分配334.4.2 控制流程图344.4.3 梯形图程序354.4.4 助记符程序44第五章 结论50参考文献50致  谢52第一章   引   言1.1 课题的背景和意义物料输送系统可以把物料使用传动输送到目的地。随着时代的进步和发展，PLC技术已经普及到我们的生活、工作、科研，各个领域当中。把PLC技术应用到物料输送中实现物料输送的自动化，使物料输送实现多种工作方式。送料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都作用于送料小车的运行，同时，采用液压系统自动卸料，系统可以自动进行，减轻劳动力，提高工作效率，可以根据实际情况有效实现机器人运行在各个工位之间。在工业生产控制过程中，有很多关于定位、定量的控制方式的地方，而且这些定位、定量的问题是在工业生产过程中，其实现自动化生产的一个非常重要的环节可以采取PLC控制的定位控制方案例如在装配发动机工艺中，实现装配线各工位之间的零部件运输的自动化是极其重要的。它要求送料小车在各工位实现准确定位、可靠运行。采用Y-降压启动，可以使送料小车由静止平稳的启动运行，减少定位误差。设计自动卸料的送料小车对提高工厂工作效率等方面有很大作用。1.2 物料输送系统的发展物料输送伴随着工业出现，早期物料输送以人力为主，大部分工作由人来完成，效率低；科技的发展使物料输送向着机械化自动化的方向发展，人力的部分越来越少，逐步实现物料输送的自动化控制。输送系统发展的趋势将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗等方面发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。目前，水力输送装置的长度已达440公里以上带式输送机的单机长度已近15公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。很多国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善可靠的输送系统结构。扩大输送系统的使用范围，使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求，降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。减少各种输送系统在作业时所产生的噪声和热量。物料输送系统的工作环境通常比较恶劣,设备所处环境一般粉尘较大，空气相对湿度高，操作分散，所以对输送控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求较高。以前，电器控制系统中大多使用分立的继电器，接触器等电器元件作为控制元件，其控制系统复杂，操作难度大，并且安装接线工作量大、修改控制策略难,维护量大，严重影响了正常生产。因此，物料输送控制系统成了制约生产的瓶颈，现代物料输送系统在输送机与PLC技术总和的基础上对整个输送系统的改进。而采用可靠性较高的PLC的控制系统作为数据采集、控制回路、自动顺序操作和运算的主要设备。实现包装系统的皮带过程控制和输送工艺流程的实时监测、自动控制和系统运行诊断，满足了系统可靠性、稳定性和实时性的要求。1.3 有轨送料小车简介有轨是指地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，载荷力大，成本低廉，可靠性高，定位精度高。地面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用在物料输送中，提高输送效率。空间有轨小车相对与地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和装置的活动范围分隔开来，安全性好，但承载力低，空间有轨小车较多的用于回转体工件或刀具的输送，以及有人介入的工件安装等方面。第五章 结论通过了解物料输送系统的发展趋势，设计具有多种工作方式的物料输送系统，实现送料方式的自动化，送料方式自动化，可以提高工作效率，减少工人的劳动强度，特别是在比较恶劣的工作环境里，送料方式的自动化，更加具有其优越性。此设计的送料小车主要应用在工厂车间零部件在各工位之间的运输，从某一地到另一目的地之间的输送，保证流水线的正常运行。采用有轨方式，只要一启动，送料小车就可以连续周期的工作输送零部件，也可以检修送料小车设备运行情况是否正常。设计的送料小车由三相异步电机提供动力，后轮驱动的送料小车，传动机构有皮带，减速器，直齿圆柱齿轮构成，提供送料小车的牵引力。采用支柱支撑料斗，液压缸推动料斗翻转卸料，料斗后挡板可一定程度活动，更方便卸料。实现物料输送的自动化，送料方式自动化，可以提高工作效率，减少工人的劳动强度。此送料小车设计具有手动，单周期，连续工作，单步工作四种工作方式，工作人员可更具实际情况通过控制面板况改变工作方式，可以自动回到原点，PLC系统控制小车各工步之间的转换。参考文献1吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册、第二版.北京：高等教    育出版社，19992周明衡.减速器选用手册.北京：化学化工出版社，20023刘延俊，王守城.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，20024邱宣怀，等.机械设计、第四版.北京：高等教育出版社，19975郑星钟，朱承高.机电传动控制、第三版.武汉:华中科技大出版   社,2001              6周军，海心.电气控制及PLC.北京：机械工业出版社，20017杜国森.液压元件产品样本.北京：机械工业出版社，19998张利平.液压工程简明手册.北京：化学工业出版社，20119代保华，欧阳萱.PLC 在定位控制系统中的应用.武汉交通科技大  学学报，1998，22：29129310廖卫献，李军业，余迪彬，电磁式自动送料装置的设计，锻压技术，  1999,6:3739                                                                                                          11陈夕，松李奇，工业自动小车位置检测与模糊控制设计，电气传动，     2004,6:222512周明晰，通用型自动送料装置的结构设计与运动分析，机械制造与自动化，  2001,5：910 致  谢毕业设计终于结束了，我感到十分的充实,这是对所学知识的归纳和总结,在这次设计中我们学到了很多的专业知识，应用自己所学的课本理论，在老师的指导下自己刻苦独立完成，这次设计让我充分懂得不论做什么事情都要认真，这也让我充实，老师的谆谆教导让我的感到充实，如果没有老师的教导，毕业设计是一定会走许多的弯路的。因此，衷心感谢讲师对本人毕业设计的精心指导。在设计过程中，为我耐心解决设计中的问题，对我设计中不合理的地方进行指正，设计的开题论证、课题研究、论文撰写和论文审校整个过程中，得到了导师老师的亲切关怀和精心指导，使我的毕业设计能够顺利完成。还要感谢同组同学，在毕业设计期间，他们给了我许多建议和意见，解决构思上的问题，才使整个设计得以顺利完成，感谢同学对我的关心和帮助。再次感谢所有支持和帮助过我的领导、老师、同学们 I 毕业设计说明书 多种工作方式物料输送系统设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 摘要 I 摘要 当社会工业化程度越来越高，物料以人力为主的送料方式已不满足工厂急速发展的现况，实现物料自动化并且具有一定的载 重，抗环境因素干扰等物料输送小车日益重要。应用 制技术实现自动化，极大地提高了生产效率，工作可靠。 此设计通过查阅国内外资料，设计了由异步电机提供动力后轮驱动的送料小车，传动机构有皮带，减速器，直齿圆柱齿轮传动，提供送料小车的牵引力。采用支柱支撑料斗，液压缸推动料斗翻转卸料，料斗后挡板可一定程度活动，更方便卸料。根据小车的设计要求合理设计小车结构，小车速度选择异步电机，载荷分布及实际加工要求设计前轮轴及后轮轴并选用合适的滚动轴承。根据控制要求设计 制系统，实现送料小车手动，单周期，连续工作，单步 工作四种工作方式。 此设计具有多种工作方式，并且实现送料方式自动化，载荷大，工作平稳可靠，结构紧凑，极大提高工作效率。 关键字 ：多种工作方式，自动， 制 of to no of of a to LC to by by of to be a of to of to of to of of LC a of of to of 录 录 摘要 . I . 录 . 一章 引 言 . 1 题的背景和意义 . 1 料输送系统的发展 . 1 轨送料小车简介 . 1 第二章 机械部分 . 3 计任务与设计参数 . 3 计任务 . 3 计参数 . 3 定传动方案 . 3 三相异步电机的选择 . 4 车运动参数 . 4 料小车受力分析 . 4 动比的分配 . 6 V 带的设计 . 6 带型号 . 6 心距 a，带基准长度 . 6 角 ，传动比 i . 7 数计算 . 7 紧力 0F . 7 用在轴上的载荷 . 8 减速器的选用 . 8 联轴器的选用 . 8 联轴器的选择 . 8 联轴器型号、尺寸的确定 . 8 直齿圆柱齿轮的设计 . 9 曲疲劳强度计算 . 9 目录 校核计算 . 10 轴的设计与校核 . 11 轮轴设计 . 11 后轮轴的设计 . 11 滚动轴承的选择与校核 . 19 前轮轴的轴承 . 19 后轮轴的轴承 . 20 第三章 液压部分 . 21 设计计算内容 . 21 液压系统原理图 . 21 确定液压系统的主要参数 . 22 择液压执行元件 . 22 压泵与电动机的选择 . 23 压阀的选择 . 25 定油路管道直径 . 25 箱容量的确定 . 26 第四章 控制部分 . 28 送料小车控制方式 . 28 送料小车电气控制 . 29 电气元件的选型 . 32 写梯形图程序 . 33 入输出 I/o 地址分配 . 33 制流程图 . 34 形图程序 . 35 记符程序 . 44 第五章 结论 . 50 参考文献 . 50 致 谢 . 52 第一章 引言 1 第一章 引 言 题的背景和意义 物料输送系统可以把物料使用传动输送到目的地。随着时代的进步和发展， 术已经普及到我们的生活、工作、科研，各个领域当中。把术应用到物料输送中实现物料输送的自动化，使物料输送实现多种工作方式。 送料小车是基于 制系统来设计的，控制系统的每一步动作都作用于送料小车的运行，同时，采用液 压系统自动卸料，系统可以自动进行，减轻劳动力，提高工作效率，可以根据实际情况有效实现机器人运行在各个工位之间。 在工业生产控制过程中，有很多关于定位、定量的控制方式的地方，而且这些定位、定量的问题是在工业生产过程中，其实现自动化生产的一个非常重要的环节可以采取 制的定位控制方案例如在装配发动机工艺中，实现装配线各工位之间的零部件运输的自动化是极其重要的。它要求送料小车在各工位实现准确定位、可靠运行。采用 压启动，可以使送料小车由静止平稳的启动运行，减少定位误差。设计自动卸料的送料小车对提高工 厂工作效率等方面有很大作用。 料输送系统的发展 物料输送伴随着工业出现，早期物料输送以人力为主，大部分工作由人来完成，效率低；科技的发展使物料输送向着机械化自动化的方向发展，人力的部分越来越少，逐步实现物料输送的自动化控制。 输送系统发展的趋势将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗等方面发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。目前，水力输送装置的长度已达 440 公里以上带式输送机的单机长度已近 15 公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。很多国 家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善可靠的输送系统结构。 扩大输送系统的使用范围，使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求，降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域第一章 引言 2 内科研工作的一个重要方面。减少各种输送系统在作业时所产生的噪声和热量。 物料输送系统的工作环境通常比较恶劣 ,设备所处环境一般粉尘较大，空气相对湿度高，操作分散，所以对输送控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求较高。以前，电器控制系统中大多使用分立的继电器，接触器等电器元件作为控制元件，其控制系统复杂，操作难度大，并且安装接线工作量大、修改控制策略难 ,维护量大，严重影响了正常生产。因此，物料输送控制系统成了制约生产的瓶颈 ，现代物料输送系统在输送机与 术总和的基础上对整个输送系统的改进。 而采用可靠性较高的控制系统作为数据采集、控制回路、自动顺序操作和运算的主要设备。实现包装系统的皮带过程控制和输送工艺流程的实时监测、自动控制和系统运行诊断，满足了系统可靠性、稳定性和实时性的要求 。 轨送料小车简介 有轨是指地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，载荷力大，成本低廉，可靠性高，定位精度高。地 面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用在物料输送中，提高输送效率。空间有轨小车相对与地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和装置的活动范围分隔开来，安全性好，但承载力低，空间有轨小车较多的用于回转体工件或刀具的输送，以及有人介入的工件安装等方面。 第二章 机械部分 3 第二章 机械部分 计任务与设计参数 计任务： 要求送料小车能够载重 ，由电动机控制小车左右行，由液压系统控制小车卸料，由 制小车各工步之间的转换。 同时要求送料小车具有四种工作方式： （ 1）手 动工作方式：即用按钮对每一个动作进行单独控制；用于设备维修。 （ 2）单周期工作方式：当小车在原点时，按下启动按钮，系统自动执行一个周期的动作后，自动停在原点；供设备的首次检验使用。 （ 3）连续工作方式：正常工作时，当小车在原点时，按下启动按钮，系统周而复始执行各工步的动作。 （ 4）单步工作方式：即每按一次启动按钮，系统按顺序向前执行一个动作后停止。用于设备的调试。 计参数 送料小车行驶速度： 1300mm/s 小车载重 ，现以普通碳素钢为例，结合工厂的实际情况，查表得，普通碳素钢的密度为 g 由密度公式 / 得 331 . 5 1 0 / 7 8 5 0 0 . 1 9 1 （式 2 则小车体积大约为 ： 3 9 3 30 . 1 9 1 1 0 0 0 1 . 5 0 . 2 8 6 5 1 0 2 8 6 5 0 0 0 0 0m m m （式 2 送料小车的长度： 1500料小车的宽度： 800料小车的载荷： 确定传动方案 送料小车由三相异步电机提供动力，皮带，减速器，齿轮传动带动后第二章 机械部分 4 轮轴旋转，使小车在导轨上运动。 三相异步电机的选择 选择三相异步电机，计算送料小车的负载功率 根据负载功率 择电机的额定功 率及其他参数。 车运动参数 小车的行驶速度为 1300mm/s，则可得小车车轮的转速 6 0 / 6 0 1 3 0 0 / ( 2 0 0 ) 1 2 4 . 1 4 / m i nn v d r （式 2 料小车受力分析 图 料小车受力示意图 小车载重为为 P： 31 . 5 1 0 9 . 8 1 4 7 0 0 （式 2 建立如图 示的直角坐标系 据力平衡与力矩平衡 小车平衡，关于 X 轴对称，由此得 ： B D 0 20F A F D 第二章 机械部分 5 0 0 . 2 5 2 0 . 9 0P F D （式 2 解得 D=A=理论力学可知，车轮滚动时受到滚动阻力矩 其大小范围m a x0 ，当达到临界条件即刚开始滚动时有关系式 ，由表4 : m a x 0 . 0 9 5 3 0 8 . 3 3 4 7 7 . 7 4 9 7 D N m （式 2 小车的牵引力 F： m a x / / 2 4 7 7 . 7 4 9 7 / 0 . 1 4 7 7 7 . 4 9 7F M d N （式 2 表 2种传动效率 类别 传动形式 效率 圆 柱 齿轮 传动 很好跑合的 6,7 级精度 级精度的一般齿轮传动 级精度 工齿的开式传动 造齿的开式传动 传动 平带开式传动 带传动 速器 单级圆柱齿轮减速器 级圆柱齿轮减速器 级 行星齿轮减速器 级圆锥齿轮减速器 级圆柱 圆锥齿轮减速器 级变速器 表 2 圆柱齿轮传动铸造齿的开式传动 传动 V 带传动 速器单级圆柱齿轮减速器 二章 机械部分 6 传动总效率 0 . 9 3 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 8 7 4 9 4 4 （式 2 送料小车的负载功率 4 7 7 7 . 4 9 7 1 . 3 7 0 9 8 . 4 50 . 8 7 4 9 4 4c (式 2负载功率 阅机械设计手册，三相异步电机选定： 电机型号： 4 额定功率： 额定转速 1440r/ 传动比的分配 1440= = 1 1 . 61 2 4 . 1 4ni n 额 （式 2 1 2 3 2 4 1 . 2 5i i i i （式 2 V 带的设计 根据传动要求选择普通 V 带传动， V 带适合于短中心距，较大 传动比。根据传动比分配得，因此传动比 i 取 2。 带型号 带的型号可根据计算功率 小带轮转速 1n 选取，由表 11取 算功率 1 . 1 7 . 5 8 . 2 5k p K W （式 2 P 名义传动功率； 工作 情况 系数 由表 取 A 型号普通 V 带 4 心距 a，带基准长度 对于 V 带传动，中心距 a 一般可取 1 2 1 22 ( ) 0 . 5 5 ( )D D a D D h （式 2 12,小，大带轮的计算直径； h V 带的高度 根据表 5 1 D =132D =264由表 得 a 的取值范围 2 ( 1 3 2 2 6 4 ) 0 . 5 5 ( 1 3 2 2 6 4 ) 8a 第二章 机械部分 7 7 9 2 2 7 . 8a 取 a 的值为 790据 a 的取值，可得带长 L： 22/ a a 1 9 8 2 7 9 0 4 3 5 6 / 7 9 0 （式 2 由图 定相邻的基准长度 2240 则实际中心距 a： 221 ( ) 844m D （式 2 4 0 4 . 4 9 4 0 1 . 7 9 8 0 6 . 2 8 包角 ，传动比 i 小带轮包角 ： 211 8 0 6 0 1 7 0 . 1 8 （式 2 传动比 i ： i 取 2 数计算 V 带根数 ： 00()c p p k k （式 2 8 . 2 5( 2 . 0 7 0 . 1 6 8 ) 1 . 0 6 0 . 9 8 因此， V 带根数取 4 由表 根普通 V 带所能传递的功率 0p 取 根普通 i 时传动功率的增量 0p 取 表 k 取 角系数 k 取 张紧力 0F 20 2 . 55 0 0 ( )q vv z k （式 2 第二章 机械部分 8 28 . 2 5 2 . 5 0 . 9 85 0 0 ( ) 0 . 1 0 9 . 9 59 . 9 5 4 0 . 9 8 （ 由表 q=m） 用在轴上的载荷 作用在带轮轴上的载荷大小由公式计算得： 102 s QF （式 2 1 7 0 . 1 82 4 1 7 0 . 6 5 s i n 2 减速器的选用 根据减速器高速轴 7 2 0 / m ，传递功率 W ，传动比 4i 因此选用渐开线圆柱齿轮减速器 单级传动硬齿面圆柱齿 轮减速器，额定功率 9W ，具有结构简单牢固，承载能力范围大，效率高。 联轴器的选用 联轴器的选择 常用联轴器大多已标准化或规格化，一般情况下只需正确选择联轴器的类型、确定联轴器的型号及尺寸。 联轴器型号、尺寸的确定 对于已标准化和系列化的联轴器，选定合适类型后，可按转矩、轴直径和转速等确定联轴器的型号和结构尺寸。 联轴器的计算转矩： 551 . 3 3 . 7 4 1 0 4 . 8 6 2 1 0 T N m m （式 2 式中： T 为联轴器的名义转矩 ( 联轴器的计算转矩 ( 工作情况系数，其值见下表 根据计算转矩、轴直径 32转速 180r/，从机械设计课程设计手册中选择弹性柱销联轴器，其型号 称扭矩 630 ,许用转速为 5000r/ 第二章 机械部分 9 直齿圆柱齿轮的设计 齿轮传动为开式传动，铸铁中石墨有自润滑作用，适用于开式传动。故齿轮材料选择铸铁，其型号 度为 210260式传动只需进行弯曲疲劳强度计算求取齿轮模数，为了补偿磨粒磨损，模数应增大 10%15%。 曲疲劳强度计算 转矩 1T : 6 6 51 1 7 . 0 5 69 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 3 . 7 4 1 0 m （式 2 齿宽系数 d ： 由表 4 弯曲疲劳极限 ： 由图 a） l i m 1 l i m 2 150 p a 初步计算的许用弯曲应力 F ，轮齿双向受力或开式传动： l i m 0 . 5 0 . 5 1 5 0 7 5 p a （式 2 ： 由表 式传动尺寸主要取决于轮齿弯曲疲劳强度，对于标准齿轮，应使1 17z ，以免跟切。 故 1z 取 36 则 21 1 . 2 5 3 6 4 5z 由图 外齿轮齿形系数 取 1 2 4 由图 外齿轮应力修正系数 取 1 2 4 对于直齿圆柱齿轮，模数的初步计算： 同一对齿轮传动，大小齿轮的齿形系数 应力修正系数 许用弯曲应力 F 是不相同的。因此，应对大小齿轮的 ，并按两者中 的较大值进行计算 4。因此代入系数得到 1 1 2 212 F a S a F a S Y Y，因此得模数的初步计算 13 21 n m F a S Y （式 2 第二章 机械部分 10 3 23740001 . 4 2 . 4 6 1 . 6 6 4 . 1 63 6 0 . 6 7 5 模数圆整成标准值，查表 模数 m=5。 小齿轮直径 1d ： 11 5 3 6 1 8 0d m z 22 5 4 5 2 2 5d m z 齿宽 b: b=108 校核计算 圆周速度 v： 11 1 8 0 1 8 0 1 . 6 9 6 /6 0 1 0 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0m s （式 2 精度等级 由表 选 9 级精度 各系数的选择 使用系数 由表 使用时数 载系 数 由图 动载系数 合度系数 Y : 12111 . 8 8 3 . 2 ( ) （式 2 11 1 . 8 8 3 . 2 ( ) 1 . 7 23 6 4 5 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 6 8 61 . 7 2Y （式 2 齿间载荷分配系数 ： 由表 1 / 1 / 0 . 6 8 6 1 . 4 6 齿向载荷分配系数 ： 4 载荷系数 K： 1 . 3 5 1 . 1 1 . 4 6 1 . 6 3 . 4 7A V F K K K （式 2 弯曲最小安全系数 由表 弯曲最小安全系数 4 应力循环次数 送料小车载荷稳定： 71 6 0 6 0 1 1 8 0 5 0 0 0 5 . 4 1 0n t 第二章 机械部分 11 72 6 0 6 0 1 1 4 4 5 0 0 0 4 . 3 2 1 0n t （式 2 由图 弯曲寿命系数 : 1 2 尺寸系数 由图 取尺寸系数 4 许用弯曲应力 F ： l i m 1 11 m i n 1 5 0 0 . 9 5 1 1 41 . 2 5F N p l i m 2 22 m i n 1 5 0 0 . 9 7 1 1 6 . 41 . 2 5F N p （式 2 校核验算： 11 1 112F F a S Y Yb d m （式 2 12 3 . 4 7 3 7 4 0 0 0 2 . 4 6 1 . 6 6 0 . 6 8 6 7 4 . 8 0 5 1 0 8 1 8 0 5 FM p a 222 1 211 2 . 3 8 1 . 77 4 . 8 0 5 7 4 . 1 1 6 2 . 4 6 1 . 6 6F a S FF a S p （式 2 计算结果表明，弯曲疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 传动无严重超载，故不做静强度校核。 轴的设计与校核 轮轴设计 由受力情况可得到，前轮轴只承受弯矩，不承受扭矩，因此属于心轴类型。 一、 前轮 轴的结构设计 1）确定轴上零件的装配方案 从左到右：轴用弹性挡圈、车轮滚动轴承、连接环、车轮滚动轴承 、轴用弹性挡圈。 2）确定轴的各段直径和长度 (1)选择滚动轴承。送料小车前轮轴只受弯矩的作用，主要承受径向第二章 机械部分 12 力，轴向力很小，因此选用单列深沟球轴承。从机械设计手册选取单列深沟球轴承 109 型，尺寸为 4 5 7 5 1 6d D B m m ,故此轴段 0 (2)取安装左、右连接环的轴段的直径 2 55d ，轴肩高度为 5径最大处为 65长度 20 (3)轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 用弹性挡圈A 型 42，其尺寸为 0 42d 。 3）轴上零件的周向定位 左右连接环与轴的周向定位采用圆头平键联接。按 2 55d 由机械设计手 册查得平键截面 1 6 1 0b h m m ,键槽长为 36 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 选取轴端倒角为 1 45，各轴肩处的圆角半径为 二、 前轮轴的作用力 送料小车的前轮受力，受力如图 示。 图 轮轴受力图 2=240得 12 2 0 4 1 . 6 7F F N 三、 按弯曲应力校核轴的强度 轴校核，只需校核最大弯矩所在的截面，由前轮轴弯矩图 出，最大弯矩在截面 A 和截面 B 上， 第二章 机械部分 13 图 轮轴弯矩图 对截面 A 和 B 进行强度校核， 由机械设计手册，带键槽轴段抗弯截面系数 2331 ( ) 1 6 3 3 3 . 8 3 2 0 9 5 . 4 2 1 4 2 3 8 . 4 13 2 2b t b tW d m （式 2 查机械手册， 45 钢调质 65 最大弯曲应力 4 9 0 0 0 0 . 8 3 4 . 4 1 1 4 2 3 8 . 4 1 M p a （式 2 因此，前轮轴强度安全，材料 45 钢，调制处理。 轮轴的设计 后轮轴既承受弯矩又承受扭矩，故属于转轴类型。 一、 后轮轴的功率、转速和转矩 取直齿圆柱齿轮传动的效率 = = 7 . 0 5 6 0 . 9 3 = 6 . 5 6p p K W减 180 1 4 4 / m i 2 5 减 6 6 56 . 5 69 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 4 . 3 5 1 0 m (式 2初步确定轴的最小直径 第二章 机械部分 14 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 C=112，得 33 6 . 5 61 1 2 4 0144 m （式 2 后轮轴的最小直径是安装齿轮处，轴的直径 d 40 二、 轴的结构设计 1)轴上零件的装配方案 从左到右：车轮、轴用弹性挡圈、后连接环、套筒、齿轮、套筒、后连接环、轴用弹性挡圈、挡环、车轮 2)确定各段轴的直径和长度 (1 选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列 深 沟 球 轴 承 ， 并 排 安 装 。 单 列 深 沟 球 轴 承 111 ，其尺 寸为5 5 9 0 1 8d D B m m ，故此轴段长度 0 (2)取安装齿轮处的轴段的直径 55d 。齿轮的宽度为 108加上轴套长度取 L=130筒直径 d=62齿轮轴肩直径略小。 (3)安装车轮处，采用键连接，轴肩轴向固定，轴肩高度 h=段直径 6 (4)轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 用弹性挡圈A 型 50 3)轴上零件的周向定位 齿轮和轴的周向定位采用圆头平键联接。按 55d 由机械设计手册查得圆头平键截面 1 6 1 0b h m m ,键槽长为 80 4)确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 1 45，各轴肩处的 圆角半径为 三 后轮轴作用力校核 后轮轴空间受力图如下图 示 第二章 机械部分 15 图 轮轴空间受力图 1) 在水平面上后轮轴的受力示意图 图 平面后轮轴的受力 计算力 1 2由力平衡与力矩平衡得 12 0 F N F 124 9 0 1 9 0 0F N F N （式 2 齿轮径向力 ： 522 2 5 . 3 5 1 0 3 8 6 6 . 6 7225 （式 2 求得 1 1 0 8 0 F N N 2 2 7 8 6 F N N 水平面上最大弯矩为 m a x 5 2 9 3 9 1 . 1 m m 第二章 机械部分 16 前轮轴的弯矩图 下 图 轮轴 水平面弯矩图 2) 在垂直面上后轮轴 垂直面上后轮轴受力如图 示 图 直面上后轮轴受力图 作用在轴上的径向力 t a n 3 8 6 6 . 6 7 t a n 2 0 1 4 0 7 . 3 5 N （式 2 作用在轴上支撑反作用力 12 由前面计算得 12 5 3 0 8 . 3 3 N 121 2 1 25 3 0 8 . 3 3 25 6 0 2 5 0 4 9 0 1 9 0 0r H Hn n H F F （式 2 12129 2 0 9 . 3 11645582. 3 490 190 （式 2 解得 1 4 9 9 3 2 4 2 1 6 后轮轴弯矩图如图 示 第二章 机械部分 17 图 轮轴垂直面弯矩图 弯矩图转折点从左到右依次为 ： 1233 7 1 5 8 3 . 1 6 0 1 6 . 4 8 4 9 9 . 8 m m m m 合成弯矩图如图 示 图 成弯矩图 计算截面 A，截面 B，截面 C 合成弯矩 12 2 2m a x 223= 3 7 1 5 8 3 . 1 .= + = 5 2 9 3 9 1 . 1 + 5 2 6 0 1 6 . 4 = 7 4 6 2 8 9 . 6 2 .= 3 1 8 4 9 9 . 8 m M N m m 式 2 转矩 T 如图 示 第二章 机械部分 18 图 矩与当量转矩图 54 . 3 5 1 0 m m 按弯扭组合校核轴的强度 当量弯矩如图 示 图 量弯矩图 查表 安全计，按脉动计算 10 65 0 . 6110 2 22 ()M M T总 总 （式 2 227 4 6 2 8 9 . 6 2 ( 0 . 6 4 3 5 0 0 0 ) 7 9 0 6 1 3 . 1 8 .N m m 式中 是根据转矩性质而定的应力校正系数 由机械设计手册，带键槽轴段抗弯截面系数 2331 ( ) 1 6 3 3 3 . 8 3 2 0 9 5 . 4 2 1 4 2 3 8 . 4 13 2 2b t b tW d m （式 2 第二章 机械部分 19 应力计算 7 9 0 6 1 3 . 1 8 5 5 . 5 3 6 51 4 2 3 8 . 4 1b M M p a M p 总 （式 2 材料为 45 钢，调制处理，轴直径满足强度条件，故安全。 滚动轴承的选择与校核 前轮轴的轴承 要求滚动轴承寿命 5000，转速 1 3 0 0 6 0 1 2 4 . 1 4 / m i 按额定动载荷校核 滚动轴承径向力 N 轴向力 0N 查机械设计手册 滚 动轴承 109 型 额定动载荷 1 6 N 1 2 N 轴承的当量动载荷 ： 送料小车安全系数 选取 ) 1 . 2p r a rP f X F Y F F （式 2 1 . 2 2 0 4 1 . 6 7 2 4 5 0 N 6101 I 毕业设计说明书 多种工作方式物料输送系统设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 摘要 I 摘要 当社会工业化程度越来越高，物料以人力为主的送料方式已不满足工厂急速发展的现况，实现物料自动化并且具有一定的载 重，抗环境因素干扰等物料输送小车日益重要。应用 制技术实现自动化，极大地提高了生产效率，工作可靠。 此设计通过查阅国内外资料，设计了由异步电机提供动力后轮驱动的送料小车，传动机构有皮带，减速器，直齿圆柱齿轮传动，提供送料小车的牵引力。采用支柱支撑料斗，液压缸推动料斗翻转卸料，料斗后挡板可一定程度活动，更方便卸料。根据小车的设计要求合理设计小车结构，小车速度选择异步电机，载荷分布及实际加工要求设计前轮轴及后轮轴并选用合适的滚动轴承。根据控制要求设计 制系统，实现送料小车手动，单周期，连续工作，单步 工作四种工作方式。 此设计具有多种工作方式，并且实现送料方式自动化，载荷大，工作平稳可靠，结构紧凑，极大提高工作效率。 关键字 ：多种工作方式，自动， 制 of to no of of a to LC to by by of to be a of to of to of to of of LC a of of to of 录 录 摘要 . I . 录 . 一章 引 言 . 1 题的背景和意义 . 1 料输送系统的发展 . 1 轨送料小车简介 . 1 第二章 机械部分 . 3 计任务与设计参数 . 3 计任务 . 3 计参数 . 3 定传动方案 . 3 三相异步电机的选择 . 4 车运动参数 . 4 料小车受力分析 . 4 动比的分配 . 6 V 带的设计 . 6 带型号 . 6 心距 a，带基准长度 . 6 角 ，传动比 i . 7 数计算 . 7 紧力 0F . 7 用在轴上的载荷 . 8 减速器的选用 . 8 联轴器的选用 . 8 联轴器的选择 . 8 联轴器型号、尺寸的确定 . 8 直齿圆柱齿轮的设计 . 9 曲疲劳强度计算 . 9 目录 校核计算 . 10 轴的设计与校核 . 11 轮轴设计 . 11 后轮轴的设计 . 11 滚动轴承的选择与校核 . 19 前轮轴的轴承 . 19 后轮轴的轴承 . 20 第三章 液压部分 . 21 设计计算内容 . 21 液压系统原理图 . 21 确定液压系统的主要参数 . 22 择液压执行元件 . 22 压泵与电动机的选择 . 23 压阀的选择 . 25 定油路管道直径 . 25 箱容量的确定 . 26 第四章 控制部分 . 28 送料小车控制方式 . 28 送料小车电气控制 . 29 电气元件的选型 . 32 写梯形图程序 . 33 入输出 I/o 地址分配 . 33 制流程图 . 34 形图程序 . 35 记符程序 . 44 第五章 结论 . 50 参考文献 . 50 致 谢 . 52 第一章 引言 1 第一章 引 言 题的背景和意义 物料输送系统可以把物料使用传动输送到目的地。随着时代的进步和发展， 术已经普及到我们的生活、工作、科研，各个领域当中。把术应用到物料输送中实现物料输送的自动化，使物料输送实现多种工作方式。 送料小车是基于 制系统来设计的，控制系统的每一步动作都作用于送料小车的运行，同时，采用液 压系统自动卸料，系统可以自动进行，减轻劳动力，提高工作效率，可以根据实际情况有效实现机器人运行在各个工位之间。 在工业生产控制过程中，有很多关于定位、定量的控制方式的地方，而且这些定位、定量的问题是在工业生产过程中，其实现自动化生产的一个非常重要的环节可以采取 制的定位控制方案例如在装配发动机工艺中，实现装配线各工位之间的零部件运输的自动化是极其重要的。它要求送料小车在各工位实现准确定位、可靠运行。采用 压启动，可以使送料小车由静止平稳的启动运行，减少定位误差。设计自动卸料的送料小车对提高工 厂工作效率等方面有很大作用。 料输送系统的发展 物料输送伴随着工业出现，早期物料输送以人力为主，大部分工作由人来完成，效率低；科技的发展使物料输送向着机械化自动化的方向发展，人力的部分越来越少，逐步实现物料输送的自动化控制。 输送系统发展的趋势将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗等方面发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。目前，水力输送装置的长度已达 440 公里以上带式输送机的单机长度已近 15 公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的“带式输送道”。很多国 家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善可靠的输送系统结构。 扩大输送系统的使用范围，使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求，降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域第一章 引言 2 内科研工作的一个重要方面。减少各种输送系统在作业时所产生的噪声和热量。 物料输送系统的工作环境通常比较恶劣 ,设备所处环境一般粉尘较大，空气相对湿度高，操作分散，所以对输送控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求较高。以前，电器控制系统中大多使用分立的继电器，接触器等电器元件作为控制元件，其控制系统复杂，操作难度大，并且安装接线工作量大、修改控制策略难 ,维护量大，严重影响了正常生产。因此，物料输送控制系统成了制约生产的瓶颈 ，现代物料输送系统在输送机与 术总和的基础上对整个输送系统的改进。 而采用可靠性较高的控制系统作为数据采集、控制回路、自动顺序操作和运算的主要设备。实现包装系统的皮带过程控制和输送工艺流程的实时监测、自动控制和系统运行诊断，满足了系统可靠性、稳定性和实时性的要求 。 轨送料小车简介 有轨是指地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，载荷力大，成本低廉，可靠性高，定位精度高。地 面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用在物料输送中，提高输送效率。空间有轨小车相对与地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和装置的活动范围分隔开来，安全性好，但承载力低，空间有轨小车较多的用于回转体工件或刀具的输送，以及有人介入的工件安装等方面。 第二章 机械部分 3 第二章 机械部分 计任务与设计参数 计任务： 要求送料小车能够载重 ，由电动机控制小车左右行，由液压系统控制小车卸料，由 制小车各工步之间的转换。 同时要求送料小车具有四种工作方式： （ 1）手 动工作方式：即用按钮对每一个动作进行单独控制；用于设备维修。 （ 2）单周期工作方式：当小车在原点时，按下启动按钮，系统自动执行一个周期的动作后，自动停在原点；供设备的首次检验使用。 （ 3）连续工作方式：正常工作时，当小车在原点时，按下启动按钮，系统周而复始执行各工步的动作。 （ 4）单步工作方式：即每按一次启动按钮，系统按顺序向前执行一个动作后停止。用于设备的调试。 计参数 送料小车行驶速度： 1300mm/s 小车载重 ，现以普通碳素钢为例，结合工厂的实际情况，查表得，普通碳素钢的密度为 g 由密度公式 / 得 331 . 5 1 0 / 7 8 5 0 0 . 1 9 1 （式 2 则小车体积大约为 ： 3 9 3 30 . 1 9 1 1 0 0 0 1 . 5 0 . 2 8 6 5 1 0 2 8 6 5 0 0 0 0 0m m m （式 2 送料小车的长度： 1500料小车的宽度： 800料小车的载荷： 确定传动方案 送料小车由三相异步电机提供动力，皮带，减速器，齿轮传动带动后第二章 机械部分 4 轮轴旋转，使小车在导轨上运动。 三相异步电机的选择 选择三相异步电机，计算送料小车的负载功率 根据负载功率 择电机的额定功 率及其他参数。 车运动参数 小车的行驶速度为 1300mm/s，则可得小车车轮的转速 6 0 / 6 0 1 3 0 0 / ( 2 0 0 ) 1 2 4 . 1 4 / m i nn v d r （式 2 料小车受力分析 图 料小车受力示意图 小车载重为为 P： 31 . 5 1 0 9 . 8 1 4 7 0 0 （式 2 建立如图 示的直角坐标系 据力平衡与力矩平衡 小车平衡，关于 X 轴对称，由此得 ： B D 0 20F A F D 第二章 机械部分 5 0 0 . 2 5 2 0 . 9 0P F D （式 2 解得 D=A=理论力学可知，车轮滚动时受到滚动阻力矩 其大小范围m a x0 ，当达到临界条件即刚开始滚动时有关系式 ，由表4 : m a x 0 . 0 9 5 3 0 8 . 3 3 4 7 7 . 7 4 9 7 D N m （式 2 小车的牵引力 F： m a x / / 2 4 7 7 . 7 4 9 7 / 0 . 1 4 7 7 7 . 4 9 7F M d N （式 2 表 2种传动效率 类别 传动形式 效率 圆 柱 齿轮 传动 很好跑合的 6,7 级精度 级精度的一般齿轮传动 级精度 工齿的开式传动 造齿的开式传动 传动 平带开式传动 带传动 速器 单级圆柱齿轮减速器 级圆柱齿轮减速器 级 行星齿轮减速器 级圆锥齿轮减速器 级圆柱 圆锥齿轮减速器 级变速器 表 2 圆柱齿轮传动铸造齿的开式传动 传动 V 带传动 速器单级圆柱齿轮减速器 二章 机械部分 6 传动总效率 0 . 9 3 0 . 9 6 0 . 9 8 0 . 8 7 4 9 4 4 （式 2 送料小车的负载功率 4 7 7 7 . 4 9 7 1 . 3 7 0 9 8 . 4 50 . 8 7 4 9 4 4c (式 2负载功率 阅机械设计手册，三相异步电机选定： 电机型号： 4 额定功率： 额定转速 1440r/ 传动比的分配 1440= = 1 1 . 61 2 4 . 1 4ni n 额 （式 2 1 2 3 2 4 1 . 2 5i i i i （式 2 V 带的设计 根据传动要求选择普通 V 带传动， V 带适合于短中心距，较大 传动比。根据传动比分配得，因此传动比 i 取 2。 带型号 带的型号可根据计算功率 小带轮转速 1n 选取，由表 11取 算功率 1 . 1 7 . 5 8 . 2 5k p K W （式 2 P 名义传动功率； 工作 情况 系数 由表 取 A 型号普通 V 带 4 心距 a，带基准长度 对于 V 带传动，中心距 a 一般可取 1 2 1 22 ( ) 0 . 5 5 ( )D D a D D h （式 2 12,小，大带轮的计算直径； h V 带的高度 根据表 5 1 D =132D =264由表 得 a 的取值范围 2 ( 1 3 2 2 6 4 ) 0 . 5 5 ( 1 3 2 2 6 4 ) 8a 第二章 机械部分 7 7 9 2 2 7 . 8a 取 a 的值为 790据 a 的取值，可得带长 L： 22/ a a 1 9 8 2 7 9 0 4 3 5 6 / 7 9 0 （式 2 由图 定相邻的基准长度 2240 则实际中心距 a： 221 ( ) 844m D （式 2 4 0 4 . 4 9 4 0 1 . 7 9 8 0 6 . 2 8 包角 ，传动比 i 小带轮包角 ： 211 8 0 6 0 1 7 0 . 1 8 （式 2 传动比 i ： i 取 2 数计算 V 带根数 ： 00()c p p k k （式 2 8 . 2 5( 2 . 0 7 0 . 1 6 8 ) 1 . 0 6 0 . 9 8 因此， V 带根数取 4 由表 根普通 V 带所能传递的功率 0p 取 根普通 i 时传动功率的增量 0p 取 表 k 取 角系数 k 取 张紧力 0F 20 2 . 55 0 0 ( )q vv z k （式 2 第二章 机械部分 8 28 . 2 5 2 . 5 0 . 9 85 0 0 ( ) 0 . 1 0 9 . 9 59 . 9 5 4 0 . 9 8 （ 由表 q=m） 用在轴上的载荷 作用在带轮轴上的载荷大小由公式计算得： 102 s QF （式 2 1 7 0 . 1 82 4 1 7 0 . 6 5 s i n 2 减速器的选用 根据减速器高速轴 7 2 0 / m ，传递功率 W ，传动比 4i 因此选用渐开线圆柱齿轮减速器 单级传动硬齿面圆柱齿 轮减速器，额定功率 9W ，具有结构简单牢固，承载能力范围大，效率高。 联轴器的选用 联轴器的选择 常用联轴器大多已标准化或规格化，一般情况下只需正确选择联轴器的类型、确定联轴器的型号及尺寸。 联轴器型号、尺寸的确定 对于已标准化和系列化的联轴器，选定合适类型后，可按转矩、轴直径和转速等确定联轴器的型号和结构尺寸。 联轴器的计算转矩： 551 . 3 3 . 7 4 1 0 4 . 8 6 2 1 0 T N m m （式 2 式中： T 为联轴器的名义转矩 ( 联轴器的计算转矩 ( 工作情况系数，其值见下表 根据计算转矩、轴直径 32转速 180r/，从机械设计课程设计手册中选择弹性柱销联轴器，其型号 称扭矩 630 ,许用转速为 5000r/ 第二章 机械部分 9 直齿圆柱齿轮的设计 齿轮传动为开式传动，铸铁中石墨有自润滑作用，适用于开式传动。故齿轮材料选择铸铁，其型号 度为 210260式传动只需进行弯曲疲劳强度计算求取齿轮模数，为了补偿磨粒磨损，模数应增大 10%15%。 曲疲劳强度计算 转矩 1T : 6 6 51 1 7 . 0 5 69 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 3 . 7 4 1 0 m （式 2 齿宽系数 d ： 由表 4 弯曲疲劳极限 ： 由图 a） l i m 1 l i m 2 150 p a 初步计算的许用弯曲应力 F ，轮齿双向受力或开式传动： l i m 0 . 5 0 . 5 1 5 0 7 5 p a （式 2 ： 由表 式传动尺寸主要取决于轮齿弯曲疲劳强度，对于标准齿轮，应使1 17z ，以免跟切。 故 1z 取 36 则 21 1 . 2 5 3 6 4 5z 由图 外齿轮齿形系数 取 1 2 4 由图 外齿轮应力修正系数 取 1 2 4 对于直齿圆柱齿轮，模数的初步计算： 同一对齿轮传动，大小齿轮的齿形系数 应力修正系数 许用弯曲应力 F 是不相同的。因此，应对大小齿轮的 ，并按两者中 的较大值进行计算 4。因此代入系数得到 1 1 2 212 F a S a F a S Y Y，因此得模数的初步计算 13 21 n m F a S Y （式 2 第二章 机械部分 10 3 23740001 . 4 2 . 4 6 1 . 6 6 4 . 1 63 6 0 . 6 7 5 模数圆整成标准值，查表 模数 m=5。 小齿轮直径 1d ： 11 5 3 6 1 8 0d m z 22 5 4 5 2 2 5d m z 齿宽 b: b=108 校核计算 圆周速度 v： 11 1 8 0 1 8 0 1 . 6 9 6 /6 0 1 0 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0m s （式 2 精度等级 由表 选 9 级精度 各系数的选择 使用系数 由表 使用时数 载系 数 由图 动载系数 合度系数 Y : 12111 . 8 8 3 . 2 ( ) （式 2 11 1 . 8 8 3 . 2 ( ) 1 . 7 23 6 4 5 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 6 8 61 . 7 2Y （式 2 齿间载荷分配系数 ： 由表 1 / 1 / 0 . 6 8 6 1 . 4 6 齿向载荷分配系数 ： 4 载荷系数 K： 1 . 3 5 1 . 1 1 . 4 6 1 . 6 3 . 4 7A V F K K K （式 2 弯曲最小安全系数 由表 弯曲最小安全系数 4 应力循环次数 送料小车载荷稳定： 71 6 0 6 0 1 1 8 0 5 0 0 0 5 . 4 1 0n t 第二章 机械部分 11 72 6 0 6 0 1 1 4 4 5 0 0 0 4 . 3 2 1 0n t （式 2 由图 弯曲寿命系数 : 1 2 尺寸系数 由图 取尺寸系数 4 许用弯曲应力 F ： l i m 1 11 m i n 1 5 0 0 . 9 5 1 1 41 . 2 5F N p l i m 2 22 m i n 1 5 0 0 . 9 7 1 1 6 . 41 . 2 5F N p （式 2 校核验算： 11 1 112F F a S Y Yb d m （式 2 12 3 . 4 7 3 7 4 0 0 0 2 . 4 6 1 . 6 6 0 . 6 8 6 7 4 . 8 0 5 1 0 8 1 8 0 5 FM p a 222 1 211 2 . 3 8 1 . 77 4 . 8 0 5 7 4 . 1 1 6 2 . 4 6 1 . 6 6F a S FF a S p （式 2 计算结果表明，弯曲疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 传动无严重超载，故不做静强度校核。 轴的设计与校核 轮轴设计 由受力情况可得到，前轮轴只承受弯矩，不承受扭矩，因此属于心轴类型。 一、 前轮 轴的结构设计 1）确定轴上零件的装配方案 从左到右：轴用弹性挡圈、车轮滚动轴承、连接环、车轮滚动轴承 、轴用弹性挡圈。 2）确定轴的各段直径和长度 (1)选择滚动轴承。送料小车前轮轴只受弯矩的作用，主要承受径向第二章 机械部分 12 力，轴向力很小，因此选用单列深沟球轴承。从机械设计手册选取单列深沟球轴承 109 型，尺寸为 4 5 7 5 1 6d D B m m ,故此轴段 0 (2)取安装左、右连接环的轴段的直径 2 55d ，轴肩高度为 5径最大处为 65长度 20 (3)轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 用弹性挡圈A 型 42，其尺寸为 0 42d 。 3）轴上零件的周向定位 左右连接环与轴的周向定位采用圆头平键联接。按 2 55d 由机械设计手 册查得平键截面 1 6 1 0b h m m ,键槽长为 36 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 选取轴端倒角为 1 45，各轴肩处的圆角半径为 二、 前轮轴的作用力 送料小车的前轮受力，受力如图 示。 图 轮轴受力图 2=240得 12 2 0 4 1 . 6 7F F N 三、 按弯曲应力校核轴的强度 轴校核，只需校核最大弯矩所在的截面，由前轮轴弯矩图 出，最大弯矩在截面 A 和截面 B 上， 第二章 机械部分 13 图 轮轴弯矩图 对截面 A 和 B 进行强度校核， 由机械设计手册，带键槽轴段抗弯截面系数 2331 ( ) 1 6 3 3 3 . 8 3 2 0 9 5 . 4 2 1 4 2 3 8 . 4 13 2 2b t b tW d m （式 2 查机械手册， 45 钢调质 65 最大弯曲应力 4 9 0 0 0 0 . 8 3 4 . 4 1 1 4 2 3 8 . 4 1 M p a （式 2 因此，前轮轴强度安全，材料 45 钢，调制处理。 轮轴的设计 后轮轴既承受弯矩又承受扭矩，故属于转轴类型。 一、 后轮轴的功率、转速和转矩 取直齿圆柱齿轮传动的效率 = = 7 . 0 5 6 0 . 9 3 = 6 . 5 6p p K W减 180 1 4 4 / m i 2 5 减 6 6 56 . 5 69 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 4 . 3 5 1 0 m (式 2初步确定轴的最小直径 第二章 机械部分 14 选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 C=112，得 33 6 . 5 61 1 2 4 0144 m （式 2 后轮轴的最小直径是安装齿轮处，轴的直径 d 40 二、 轴的结构设计 1)轴上零件的装配方案 从左到右：车轮、轴用弹性挡圈、后连接环、套筒、齿轮、套筒、后连接环、轴用弹性挡圈、挡环、车轮 2)确定各段轴的直径和长度 (1 选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列 深 沟 球 轴 承 ， 并 排 安 装 。 单 列 深 沟 球 轴 承 111 ，其尺 寸为5 5 9 0 1 8d D B m m ，故此轴段长度 0 (2)取安装齿轮处的轴段的直径 55d 。齿轮的宽度为 108加上轴套长度取 L=130筒直径 d=62齿轮轴肩直径略小。 (3)安装车轮处，采用键连接，轴肩轴向固定，轴肩高度 h=段直径 6 (4)轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 用弹性挡圈A 型 50 3)轴上零件的周向定位 齿轮和轴的周向定位采用圆头平键联接。按 55d 由机械设计手册查得圆头平键截面 1 6 1 0b h m m ,键槽长为 80 4)确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 1 45，各轴肩处的 圆角半径为 三 后轮轴作用力校核 后轮轴空间受力图如下图 示 第二章 机械部分 15 图 轮轴空间受力图 1) 在水平面上后轮轴的受力示意图 图 平面后轮轴的受力 计算力 1 2由力平衡与力矩平衡得 12 0 F N F 124 9 0 1 9 0 0F N F N （式 2 齿轮径向力 ： 522 2 5 . 3 5 1 0 3 8 6 6 . 6 7225 （式 2 求得 1 1 0 8 0 F N N 2 2 7 8 6 F N N 水平面上最大弯矩为 m a x 5 2 9 3 9 1 . 1 m m 第二章 机械部分 16 前轮轴的弯矩图 下 图 轮轴 水平面弯矩图 2) 在垂直面上后轮轴 垂直面上后轮轴受力如图 示 图 直面上后轮轴受力图 作用在轴上的径向力 t a n 3 8 6 6 . 6 7 t a n 2 0 1 4 0 7 . 3 5 N （式 2 作用在轴上支撑反作用力 12 由前面计算得 12 5 3 0 8 . 3 3 N 121 2 1 25 3 0 8 . 3 3 25 6 0 2 5 0 4 9 0 1 9 0 0r H Hn n H F F （式 2 12129 2 0 9 . 3 11645582. 3 490 190 （式 2 解得 1 4 9 9 3 2 4 2 1 6 后轮轴弯矩图如图 示 第二章 机械部分 17 图 轮轴垂直面弯矩图 弯矩图转折点从左到右依次为 ： 1233 7 1 5 8 3 . 1 6 0 1 6 . 4 8 4 9 9 . 8 m m m m 合成弯矩图如图 示 图 成弯矩图 计算截面 A，截面 B，截面 C 合成弯矩 12 2 2m a x 223= 3 7 1 5 8 3 . 1 .= + = 5 2 9 3 9 1 . 1 + 5 2 6 0 1 6 . 4 = 7 4 6 2 8 9 . 6 2 .= 3 1 8 4 9 9 . 8 m M N m m 式 2 转矩 T 如图 示 第二章 机械部分 18 图 矩与当量转矩图 54 . 3 5 1 0 m m 按弯扭组合校核轴的强度 当量弯矩如图 示 图 量弯矩图 查表 安全计，按脉动计算 10 65 0 . 6110 2 22 ()M M T总 总 （式 2 227 4 6 2 8 9 . 6 2 ( 0 . 6 4 3 5 0 0 0 ) 7 9 0 6 1 3 . 1 8 .N m m 式中 是根据转矩性质而定的应力校正系数 由机械设计手册，带键槽轴段抗弯截面系数 2331 ( ) 1 6 3 3 3 . 8 3 2 0 9 5 . 4 2 1 4 2 3 8 . 4 13 2 2b t b tW d m （式 2 第二章 机械部分 19 应力计算 7 9 0 6 1 3 . 1 8 5 5 . 5 3 6 51 4 2 3 8 . 4 1b M M p a M p 总 （式 2 材料为 45 钢，调制处理，轴直径满足强度条件，故安全。 滚动轴承的选择与校核 前轮轴的轴承 要求滚动轴承寿命 5000，转速 1 3 0 0 6 0 1 2 4 . 1 4 / m i 按额定动载荷校核 滚动轴承径向力 N 轴向力 0N 查机械设计手册 滚 动轴承 109 型 额定动载荷 1 6 N 1 2 N 轴承的当量动载荷 ： 送料小车安全系数 选取 ) 1 . 2p r a rP f X F Y F F （式 2 1 . 2 2 0 4 1 . 6 7 2 4 5 0 N 6101