课程设计说明书---滚筒式输送机设计Word文件下载.doc
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2.3功能分解 7
2.4功能元求解 8
2.5综合评价 9
2.6传动系统原理图 9
2.7传动系统总体布局 10
第三章 执行系统设计计算 10
3.1滚筒受力分析 10
3.2滚筒结构尺寸及受力(ANSYS分析) 11
3.2.1建模过程 12
3.2.2施加载荷及约束 13
3.2.3后处理 14
3.3气缸的选择 15
第四章 传动系统设计计算 16
4.1运动与动力设计计算 16
4.1.1电动机的选择 16
4.1.2传动比分配 17
4.1.3各轴转速功率及转矩 17
4.2链的设计计算 18
4.2.1确定链轮的齿数 18
4.2.2确定链型号和链节距p 19
4.2.3验算链速v 19
4.2.4确定链条数和中心距 19
4.2.5计算压轴力 19
4.2.6计算链轮直径 20
4.3滚子链的静强度计算 20
4.4减速器的选择 20
第五章 主要部件的设计及计算 21
5.1设计轴的结构 21
5.2主动轴强度校核 21
5.2.1计算链轮所受各个分力 21
5.2.2将空间分为H和V平面力系,并求支反力 22
5.2.3求轴的弯矩 22
5.2.4求轴的扭矩 23
5.2.5画出弯矩图以及转矩图 23
5.2.6校核轴的静强度 24
5.3校核轴的疲劳强度 25
5.4滚动轴承的选择及寿命验算 26
5.4.1滚动轴承的选择 26
5.4.2寿命验算 27
第六章结构设计 28
第七章结论 29
参考文献 30
第一章绪论
1.1研究内容的现状
在飞速发展的今天,工业化生产占了主导地位,任何机械产品都是经过一步步加工,一步步改善而成的。
随着技术的发展,机械产品的加工也有了突飞猛进的发展,由单件生产慢慢转变成了流水线的生产。
这样便提高了加工效率。
由此,输送机也越来越重要了。
输送机的产生不但节省了运输时间,也节约了人力资源,大大提高了运输的效率。
本次课程设计研究的是滚筒式输送机。
滚筒输送机适用于各类箱、包、托盘等件货的输送,散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。
能够输送单件重量很大的物料,或承受较大的冲击载荷,滚筒线之间易于衔接过滤,可用多条滚筒线及其它输送机或专机组成复杂的物流输送系统,完成多方面的工艺需要。
可采用积放滚筒实现物料的堆积输送。
滚筒输送机结构简单,可靠性高,使用维护方便。
滚筒输送机适用于底部是平面的物品输送,主要由传动滚筒、机架、支架、驱动部等部分组成。
具有输送量大,速度快,运转轻快,能够实现多品种共线分流输送的特点。
结构形式上,从驱动形式上分为有动力、无动力、电动滚筒等,按布局形式分为水平输送,倾斜输送和转弯输送。
目前,滚筒式输送机的传动形式有单链轮、双链轮、O型皮带、平面摩擦传动带、同步带等[1]。
1.2选题意义
滚筒输送机多用于流水线生产,可用多条滚筒线及其它输送机或专机组成复杂的物流输送系统,完成多方面的工艺需要。
能保证准确的传动比;
传动尺寸比较紧凑;
不需要较大的张紧力;
效率高。
并且,结构简单,成本低廉,安装精度要求低,并能在温度较高,湿度较大,油污较重等恶劣环境中工作。
所以,此滚筒式输送机能够提高产品生产的效率,减少了人力资源,为机械等行业创造了更多的财富。
21世纪是一个技术创新的时代,随着我国经济建设的高速发展,柴油机的应用日益增长,由此,柴油机输送机的需求也日益增加。
柴油机本身质量较重,并且形状规则近似长方体形状,除此,柴油机的加工工序较多,利用本次设计的滚筒式输送机能够准确的将柴油机机体输送到各个工位上,并且输送可靠,由此,节省了工作时间,提高了柴油机的生产效率[1]。
1.3设计内容
1.输送机的总体设计
滚筒式输送机结构主要有机架,直线推动机构,传动机构组成。
机架主要是由方钢焊接而成。
直线推动机构采用的是气缸和传感器,主要是由推板、滑动轴、底座组成。
传动系统主要由电动机和链传动机构组成。
2.柴油机转向输送系统的设计
输送机的转向机构,利用气缸的直线运动实现的,柴油机机体到达指定位置,通过传感器的作用,从而气缸工作,推动推板,通过推板均匀推动整个柴油机机体的转向,达到柴油机机体输送的转向。
3.传动系统的设计
传动系统采用的是滚子链传动,直联电机通过键连接一个滚子链轮通过链传动将力和运动传递到滚筒输送机轨道的主轴上,主轴带动所有滚筒转动,达到柴油机机体的输送功能。
第二章总体方案设计
2.1技术参数
表2.1为滚筒输送机的主要设计参数。
表2.1滚筒输送机参数
参数名称
数值
辊筒直径(mm)
76
柴油机的尺寸(mm)
输送柴油机的速度(m/min)
30
柴油机的质量(kg)
350
2.2确定工艺方案
柴油机的直线输送和输送转向的工艺路程为:
将柴油机放置在的输送机上,通过滚筒的转动实现柴油机的直线输送,当柴油机输送到所需位置,通过外力推动实现柴油机的输送转向,使柴油机能够输送到各个所需工位。
工艺路线图如图2.1所示。
柴油机推动
柴油机的输送
柴油机定位
柴油机的放置
柴油机输送转向
柴油机送到各工位
图2.1工艺路线图
由于本次课程设计时间较短,所以只对柴油机的输送以及柴油机的换向输送进行主要的设计。
2.3功能分解
滚筒式输送机的分功能主要由动力功能,传动功能,控制功能组成。
其中动力功能主要由传动功能和换向功能完成。
传动功能主要是输送功能。
控制功能主要是由传动控制以及换向控制功能完成。
本次设计的滚筒输送机的功能分解如图2.2所示:
输送功能
传动功能
转向功能
动力功能
滚筒输送机
启动
控制功能
停止
图2.2功能树
2.4功能元求解
滚筒式输送机的分功能由功能树得出为转向,输送,启动,动力四个分功能。
其中转向功能可由人工转向,气缸推动转向,吊车转向实现。
输送功能可由带式输送,链式输送,辊子输送来实现。
启停功能可由传感器控制,人工控制,机械控制来实现。
动力功能可由电动机,内燃机,以及液压系统来实现。
根据各分功能可得到如表2.3滚筒式输送机设计的形态学矩阵。
表2.2形态学矩阵
分功能
功能分解
1
2
3
A
转向
人工转向
气缸推动
吊车转向
B
输送
带式输送
链式输送
辊子输送
C
启停
传感器控制
人工控制
机械控制
D
动力
电动机
内燃机
液压
2.5综合评价
由表2.2形态学矩阵可知,在柴油机机体输送过程中,从使用工作环境,传动效率,传动比范围,传动速度,制造成本和安装精度以及柴油机机体本身的特征等方面考虑,我认为最佳组合是A2+B3+C1+D1。
图2.3为传感器控制,气缸推动原理图实现柴油机的转向输送。
图2.4为滚筒式输送原理图实现直线输送柴油机功能。
本机整体是通过链轮传动来实现的。
这种方案使得整个机器结构简单,可靠性高,使用维护方便。
并且输送效率很高,成本低廉,安装精度要求低,并能在温度偏高,湿度偏大,油污较重等恶劣环境中工作。
图2.3传感器控制,气缸推动(A2+C1)
图2.4滚筒式输送(B3)图2.5链轮传动
2.6传动系统原理图
本次设计的滚筒式输送机主要由电动机进行动力驱动,通过链式传动将动力和扭矩传动到输送辊上,输送辊为主动辊,每个辊上均有一个双排链轮,通过链传动使得每个滚筒转动从而达到柴油机的输送功能。
柴油机的转向输送主要由气缸来实现。
方案原理图如图2.7所示。
图2.7方案原理图
2.7传动系统总体布局
由于本次设计的滚筒式输送机只要应用于工厂中,所以输送机的总体布局很重要。
总体布局应尽量使得整个机体占地面积小,不妨碍其他工作人员以及其他机器的正常工作。
方案总体布局图如图2.8所示:
图2.8方案总体布局图
第三章执行系统设计计算
3.1滚筒受力分析
输送的柴油机机体的重量为G=3500N,柴油机在输送过程中,同时与四个滚筒接触,所以有:
每个滚筒所承受的载荷:
滚筒材料选为45号钢,无润滑的情况下,摩擦系数:
轴承的摩擦系数为:
滚筒与柴油机之间的摩擦力为:
N
一个滚筒的重量大致为:
kg
轴承转动的摩擦力为:
N
滚筒的转速为:
每个滚筒的功率为:
W
3.2滚筒结构尺寸及受力(ANSYS分析)
已知滚轴的外形尺寸如图3.1所示:
滚筒的两端所有方向都有约束,在滚筒中间位置上,水平方向承受力525N,垂直方向承受力为875N,在键的位置上承受转矩为Mz=45.7N.M。
454
23
9
32
62
10
39
17
图3.1滚筒结构图
3.2.1建模过程
单元类型:
SolidBrick8node45
材料属性:
弹性模量:
2x泊松比:
0.3
建模思路:
连续创建几个圆柱体,并利用布尔加使其生成一个整体。
再创建一个键槽,利用布尔减将键槽剪掉。
整个外形图确定之后划分网格,施加约束和载荷。
最后进行后处理。
步骤:
连续创建几个圆柱体Modeling—Create—Volumes—cylinder—ByDimensions,输入坐标值,生成图形如图3.2模型一。
利用布尔加Boolea
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