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1、河北工業(yè)大學2010屆本科畢業(yè)設計說明書 河 北 工 業(yè) 大 學 畢業(yè)設計說明書 作 者： 學 號： 學 院： 機械學院 系(專業(yè))： 機械設計制造及其自動化 題 目： 箱體輸送及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計 指導者： 授 評閱者：

2、 2010年 6月 10日 23 畢業(yè)設計中文摘要 箱體輸送及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計 摘要： 本次畢業(yè)設計是關于箱體輸送及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計，主要任務是設計鏈式輸送機和轉(zhuǎn)向裝置。課題主要包括以下內(nèi)容： 第一步首先對鏈式輸送機作了簡單的概述，介紹了鏈式輸送機的特點以及發(fā)展趨勢；接著分析了鏈式輸送機的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設計準則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進行選型設計。第二步首先對轉(zhuǎn)向裝置作了簡單概述，接著對頂升位移裝置進行了結(jié)構(gòu)設計，并按照給定參數(shù)進行了選型設計。第三步利用PLC可編程控制器將鏈式輸送機和頂升位移轉(zhuǎn)向裝置進行有機結(jié)合，

3、最終完成箱體輸送及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計。首先簡單對PLC可編程控制器作了簡單概述并介紹了它的選型原則，接著選擇型號，繪制了控制原理圖。 本次帶式輸送機設計代表了設計的一般過程, 對今后的選型設計工作有一定的參考價值。 關鍵詞： 鏈式輸送機 轉(zhuǎn)向裝置 可編程控制器 畢業(yè)設計外文摘要 Title Box delivery and Steering System Abstract

4、 The graduation project is about the transmission and steering system on the box designing, the main purpose is to design chain conveyor and steering. Topics are consisted of the following: The first step on the chain conveyor first briefly outline, describes the characteristics of chain conveyor

5、and the development trend; then analyzes the selection of chain conveyor principles and calculation methods; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the requirements of the given parameters of type design. The second step first on the steering briefly o

6、utlined, followed by the displacement of the lifting device structure design, and in accordance with the given parameters of type design. The third step is using PLC programmable controller chain conveyors and lifting displacement of steering device combination, the final completion of transmission

7、and steering box system. First of all, simply on the PLC programmable logic controller briefly outlines and describes its principle of selection, then select the model, schematic drawing of control. The belt conveyor design represents the general process of design, selection of design work on the

8、future of some reference value. Keywords： Chain conveyor steering Programmable Logic Controller 目 次 1引言 1 2鏈式輸送機概述 1 2.1 鏈式輸送機的應用 1 2.2 鏈式輸送機的分類 2 2.3 鏈式輸送機的特點 2 2.4 鏈式輸送機的發(fā)展趨勢 2 2.5 鏈式輸送機的工作原理 3 3 系統(tǒng)總體方案確定 3 4 鏈式輸送機的設計計算 4 4.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 4 4.2 鏈條設計 4 4.3 電動機的選型

9、5 4.4鏈條計算 6 4.5 鏈輪方案設計 7 4.6 張緊裝置 9 5 轉(zhuǎn)向裝置概述 11 6 轉(zhuǎn)向裝置設計 12 6.1 電機的選型 12 6.2 輥子的選型 12 6.3 氣缸的選型 13 7控制技術(shù) 14 7.1 PLC概述 14 7.2 PLC的選型原則 15 8 系統(tǒng)其余部件的選型 16 8.1 光電開關 16 8.2 杯腳 16 結(jié)論 17 參考文獻 18 致 謝 19 1 引言 輸送機是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，又稱連續(xù)輸送機。輸送機可進行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送

10、機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應用十分廣泛。[1] 鏈式輸送機是利用鏈條牽引、承載，或由鏈條上安裝的板條、金屬網(wǎng)帶、輥道等承載物料的輸送機。 本課題就是實現(xiàn)箱體輸送及轉(zhuǎn)向的自動化問題，因為一般輸送機都是直線傳動，要實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)向，必須設計一種轉(zhuǎn)向裝置以及控制系統(tǒng)，這對企業(yè)生產(chǎn)的自動化、輸送機的應用范圍有著十分重要的意義。選擇鏈式輸送機這種通用機械的設計作為畢業(yè)設計的選題，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設計是對所學基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓練。 2 鏈式輸送機概述 2．1 鏈式

11、輸送機的應用 鏈式輸送機是連續(xù)運輸機的一種，連續(xù)運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，其運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中，連續(xù)運輸機是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線不可缺少的組成部分。[2,3] 連續(xù)運輸機可分為： 1．具有撓性牽引物件的輸送機，如帶式輸送機，板式輸送機，刮板輸送機，斗式輸送機、自動扶梯及架空索道等； 2．不具有撓性牽引物件的輸送機，如螺旋輸送機、振動輸送機等； 3．管道輸送機(流體輸送)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道。 其中鏈式輸送機應用十分廣泛，鏈式

12、輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便，適應于冶金煤炭，機械電力，輕工，建材，糧食等各個部門。 2.2 帶式輸送機的分類 據(jù)鏈條上安裝的承載面的不同，可分：鏈條式/鏈板式/鏈網(wǎng)式/板條式/鏈斗式/托盤式/臺車式，此外，也常與其他輸送機、升降裝置等組成各種功能的生產(chǎn)線。 2.3 鏈式輸送機的特點 1.輸送能力大，高效的輸送機允許在較小空間內(nèi)輸送大量物料。 2.輸送能耗低，借助物料的內(nèi)摩擦力，變推動物料為拉動，使其與螺旋輸送機相比節(jié)電50%。 3.密封和安全，全密封的機殼使粉塵無縫可鉆，操作安全，運行可靠。 4.使用壽命長，用合金鋼材經(jīng)先進的熱處理手段加工而成的輸送鏈，其正

13、常壽命＞5年，鏈上的滾子壽命（根據(jù)不同物料）≥2~3年。 5.工藝布置靈活，可高架、地面或地坑布置，可水平或爬坡（≤15）安裝，也可同機水平加爬坡安裝，可多點進出料。 6.使用費用低，節(jié)電且耐用，維修少，費用低（約為螺旋機的1/10），能確保主機的正常運轉(zhuǎn)，以增加產(chǎn)出、降低消耗、提高效益。 7.系列齊全，F(xiàn)U系列有FU150.FU200.FU270.FU50.FU410.FU500.FU600和FU700等各種型號，并均可提供兩種型式的雙向輸送。 2.4 鏈式輸送機的發(fā)展趨勢 自歐洲文藝復興時代偉大的科學家達芬奇提出鏈條基本結(jié)構(gòu)的設想以來，鏈條的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了500年。在此期間，許多

14、科學家根據(jù)應用狀況對鏈條的結(jié)構(gòu)形式進行了改進和創(chuàng)新。諸如，法國的伽爾發(fā)明了銷軸鏈，英國的司萊泰發(fā)明了無套筒滾子鏈，幾乎同時搭扣鏈也問世。特別是1880年，英國的漢斯雷諾在無套筒滾子鏈的基礎上，改進設計出了如今仍然廣泛應用的滾子鏈，不久以后，他又發(fā)明了齒形鏈，由于耐磨性等發(fā)面的原因，齒形鏈沒有像滾子鏈一樣得到廣泛的應用。盡管如此，50多年以前，美國摩斯鏈條公司通過改進鉸鏈的結(jié)構(gòu)型式，開發(fā)出了使用于高速重載的高速齒輪鏈。近100多年以來，隨著工業(yè)化生產(chǎn)的迅速發(fā)展，派生出了各種各樣的不同結(jié)構(gòu)型式和制造工藝的鏈式輸送機，用以滿足機械化生產(chǎn)的需要。它的主要發(fā)展趨勢為： 1. 繼續(xù)向大型化發(fā)展。大型化包

15、括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結(jié)構(gòu)。 2. 擴大輸送機的使用范圍。發(fā)展能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團、粘性的物料的輸送機。 3. 使輸送機的構(gòu)造滿足物料搬運系統(tǒng)自動化控制對單機提出的要求。如郵局所用的自動分揀包裹的小車式輸送機應能滿足分揀動作的要求等。[4] 4. 降低能量消耗以節(jié)約能源，已成為輸送技術(shù)領域內(nèi)科研工作的一個重要方面。已將1噸物料輸送1公里所消耗的能量作為輸送機選型的重要指標之一。 5. 減少各種

16、輸送機在作業(yè)時所產(chǎn)生的粉塵、噪聲和排放的廢氣。 2.5 鏈式輸送機的工作原理 鏈式輸送機其主要部件是鏈條，兼做牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)。[5]鏈式輸送機主要包括一下幾個部分：鏈條、鏈輪、托棍及中間架、張緊裝置和機架等。鏈條繞經(jīng)傳動鏈輪和機尾換向鏈輪形成一個無極的環(huán)形鏈。鏈條的上、下兩部分都支撐在托輥上。張緊裝置使鏈條張緊以免發(fā)生跳齒。工作室，傳動鏈輪帶動鏈條移動。物料從裝載點裝到鏈條上上，形成連續(xù)運動的物流，在卸載點卸載。 3 系統(tǒng)總體方案確定 經(jīng)過分析，本課題主要完成兩個方面的設計，一是鏈式輸送機設計，用來輸送箱體，二是轉(zhuǎn)向裝置設計，用來實現(xiàn)箱體的90度轉(zhuǎn)向。最后將兩者通過控制技術(shù)有機

17、結(jié)合起來，從而完成箱體輸送及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計。 系統(tǒng)的工作流程見圖3-1 圖3-1 系統(tǒng)工作流程 因此，在接下來的任務中要分別完成鏈式輸送機和轉(zhuǎn)向裝置的設計，最后再通過PLC控制將兩者結(jié)合。 在本次設計中，需要完成的是： 1. 設計箱體輸送及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械系統(tǒng)整體方案； 2. 完成各傳動件、氣動件選型，設計箱體轉(zhuǎn)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)； 3. 設計各動作行程檢測及限位保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； 4. 設計控制系統(tǒng)原理圖； 5. 繪制機械系統(tǒng)整體裝配圖； 6. 繪制完成主要零、部件工作圖； 7. 繪制控制系統(tǒng)原理圖； 8. 編寫完成畢業(yè)設計說明書一份； 9. 總圖量不少于 3 張零號圖。 4

18、鏈式輸送機的設計計算 4.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 1.輸送機為帶耳鏈條式傳送，鏈條中心距300mm，鏈條加裝小托板，托板寬76mm 2.工作面長度為3000mm，寬度為470mm，工作面高度80050mm可調(diào)； 3.運動速度15m/min，間歇運動； 4.兩側(cè)設導向桿，間距360mm～470mm可調(diào)，高度10020mm； 5.實際載荷80kg，預留足夠安全系數(shù)。 6.三相交流電動機驅(qū)動。 7.箱體自動輸送機末端設有頂升移位轉(zhuǎn)角機構(gòu)一套，采用掛膠滾筒。前四個滾筒為主動，運動速度15m/min。 4.2鏈條設計 4.2.1 鏈條的選型 用于傳動的鏈有四種:短節(jié)距精密滾子鏈

19、(簡稱滾子鏈)、短節(jié)距精密套筒鏈(簡稱套筒鏈)、齒性鏈和成形鏈。其中廣泛應用的是滾子鏈。[6]本論文選擇滾子鏈。 滾子鏈最重要的一個參數(shù)是節(jié)距，鏈條節(jié)距的選擇應基于以下原則:1.要使傳動結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，應盡量選取較小的單排鏈。2.鏈速高、傳動的功率大，應選用小節(jié)距的多排鏈。3.從經(jīng)濟上考慮，中心距小，傳動比大的傳動，應選用小節(jié)距的多排鏈。4.低速、重載、中心距大、傳動比小的傳動、可選大節(jié)距鏈。綜合考慮，本論文選取A系列節(jié)距為15.875mm的單排滾子鏈。滾子鏈一般由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒、滾子組成。滾子鏈的銷軸與外鏈板、套筒與內(nèi)鏈板分別用過盈配合連接，滾子與套筒、套筒與銷軸之間為間隙配

20、合，構(gòu)成了鉸鏈連接，使鏈條成為中間撓性件，當內(nèi)外鏈板相對撓曲時，套筒可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動，滾子活套在套筒上以減輕鏈條與鏈輪齒廓的磨損。[7]滾子鏈現(xiàn)已標準化，根據(jù) GB1243.1一83，節(jié)距為15.875nun的10A鏈節(jié)具體參數(shù)如表4-1所示。 表4-1鏈節(jié)基本參數(shù)(長度單位:mm) 鏈號 節(jié)距 排距 滾子外徑 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 銷軸直徑 內(nèi)鏈節(jié)外寬 外鏈節(jié)內(nèi)寬 銷軸長度 內(nèi)鏈板高度 外鏈板高度 10A 15.875 18.11 10.16 9.84 5.09 13.84 13.89 39.9 15.09 13.03 具體選用取10A-K1OJn1

21、03D雙側(cè)彎板鏈，外形見圖4-1 圖4-1 鏈條外形尺寸 4.2.2確定潤滑方式 查《現(xiàn)代機械傳動手冊》，按10A與鏈速為0.25m/s，確定為人工定期潤滑 4.3 電動機的選型 由已知條件可知，鏈條運動速度為 =15m/min=0.25m/s,載荷M=80kg 而鏈條平均速度： 由于鏈節(jié)數(shù)最好選偶數(shù),考慮磨損均勻,鏈輪齒數(shù)應取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù),并優(yōu)先:17,19,21,23,25,38,57,76,95,114，根據(jù) 可以看出，在d一定的情況下，減少z將使p增大，這會造成:多邊形效應的增大，使傳動平穩(wěn)性降低;動載荷加大;鉸鏈及鏈條與鏈輪的磨損增大，因此鏈輪

22、齒數(shù)不能太少，在本論文中鏈輪齒數(shù)定為z=25 節(jié)距p=15.875mm 計算鏈輪直徑 =126.66mm 計算可得 n1=n2=37.795r/min 計算功率 =0.317kw Pc=Pf1f2 f1為工況系數(shù) f2為齒數(shù)系數(shù) 查《現(xiàn)代機械傳動手冊》可知主動機械和從動機械都為平穩(wěn)傳動， f1=f2=1 則Pc=0.317kw 考慮到電機啟動制動頻繁，以及安全系數(shù)及轉(zhuǎn)速，選用RF47系列斜齒輪硬齒面減速機，其參數(shù)見表4-2 表4-2系列斜齒輪硬齒面減速機參數(shù) 減速機型號 輸出轉(zhuǎn)速r/min 輸出轉(zhuǎn)矩 Nm 傳動比 i 級數(shù) 輸入功率 K

23、w 重量 Kg RF47 38 131 36.93 4 0.55 10 4.4 鏈條計算 4.4.1 鏈長計算 圖4-2 鏈條中心距 計算可得a=3000-126.66=2873.34mm =365.99節(jié) 圓整為=386節(jié) 鏈傳動的鏈節(jié)數(shù)一般為偶數(shù)，這是基于以下方面考慮的:滾子鏈有三種接頭方式，當鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時且節(jié)距較大時，接頭處可用開口銷固定，節(jié)距較小時，接頭處可以用彈簧鎖片來固定;當鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，接頭處必須采用過渡鏈節(jié)連接，由于過渡鏈節(jié)的鏈板要承受彎曲應力，強度僅為正常鏈節(jié)的80%左右，所以要盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié)的鏈。 4.4.2中心距精確計算

24、 理論中心距： =2865.44mm 實際中心距：a’=a–Δa，因有垂度，一般Δa=(0.002-0.004)a，故a’=2856.84mm 查《現(xiàn)代機械傳動手冊》鏈條單位質(zhì)量q=1kg/m，M=Lq=5.77kg =0.023kw，與電機額定功率相比影響很小 鏈傳動的鏈節(jié)數(shù)一般為偶數(shù)，這是基于以下方面考慮的:滾子鏈有三種接頭方式，當鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時且節(jié)距較大時，接頭處可用開口銷固定，節(jié)距較小時，接頭處可以用彈簧鎖片來固定;當鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，接頭處必須采用過渡鏈節(jié)連接，由于過渡鏈節(jié)的鏈板要承受彎曲應力，強度僅為正常鏈節(jié)的80%左右，所以要盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié)的鏈。 4.5鏈輪方案

25、設計 鏈輪方案設計需要確定鏈輪的類型、鏈輪的結(jié)構(gòu)型式、鏈輪參數(shù)和齒型。 4.5.1 鏈輪類型的確定 鏈輪是與鏈條相配而使用的，大部分情況下鏈輪是為鏈條服務的。在工程應用中其主要用途為傳動、輸送與傳力三種，其基本功能是用來傳遞轉(zhuǎn)矩。鏈輪是與鏈條相嚙合而工作的，因此鏈輪齒形很大程度上取決于相配用鏈條的結(jié)構(gòu)。由于鏈條己經(jīng)確定為滾子鏈，所以鏈輪的類型確定為滾子鏈鏈輪。 4.5.2結(jié)構(gòu)型式的確定 常用的鏈輪結(jié)構(gòu)有四種:整體式、孔板式、焊接式、螺栓連接式。小直徑的鏈輪可制成整體式;中等尺寸的鏈輪可制成腹板式或孔板式;大直徑的鏈輪常采用齒圈可以更換的組合式，齒圈可以焊接或用螺栓連接在輪芯上。此次選

26、用小直徑的鏈輪，所以鏈輪的結(jié)構(gòu)確定為整體式的。 4.5.3 齒型的確定 本文選取目前較流行的三圓弧一直線的齒形如圖4-3。 圖4-3三圓弧一直線齒形 4.5.4 鏈輪基本參數(shù) 表4-3鏈輪基本參數(shù) 名稱 代號 計算公式 分度圓直徑 d =126.66mm 齒頂圓直徑 =d+1.25p-d1=136.34mm 分度圓弦齒高 =(0.625+0.8/z)p-0.5d1=5.35mm 齒根圓直徑 =d-d1=116.5mm 齒側(cè)凸緣直徑 pcot(180/z)-1.04h2-0.76=109.21mm 輪鷇厚度 h h=K+/6+0.0

27、1d=9.36mm 輪鷇長度 l l=3.3h=30mm 輪鷇直徑 =+2h=104.32mm 齒寬 =0.93b1=8.72mm 4.6張緊裝置 4.6.1 張緊裝置的作用 張緊裝置的作用是：為了避免鏈條的松邊垂度過大時產(chǎn)生的嚙合不良和鏈條振動現(xiàn)象；同時增加嚙合包角，在鏈傳動中加入張緊裝置。 4.6.2 張緊裝置在使用中應滿足的要求 1．布置輸送機正常運行時，鏈條在驅(qū)動鏈輪的分離點具有一定的恒張力，以防鏈條脫扣。 2．布置輸送機在啟動和停機時，鏈條在驅(qū)動鏈輪的分離點具有一定恒張力，比值一般取1.3～1.7（可以通過設計計算不小于啟動系數(shù)進行確定）。 3．保

28、證鏈條承載分支和回空分支最小張力處的鏈條下垂度不應超過標準規(guī)定值（GB/T17119－1997，規(guī)定：鏈條下垂度為兩組托輥間距的1/100。而MT/T467－1996規(guī)定為1/50）。 4．補償鏈條的塑性伸長和過渡工況下彈性伸縮的變化。 5．在工況過渡過程中，應能將鏈條中出現(xiàn)的動力效應減至最小限度，以防損壞輸送機。[8] 4.6.3 張緊裝置布置時應遵循的原則 鏈式輸送機張緊裝置的位置的合理布置，對輸送機正常運轉(zhuǎn)、啟動和制動，以及張緊裝置的設計、性能及成本的影響都十分大，一般情況下張緊裝置的布置應遵循以下原則： 為降低張緊裝置的成本，使其張緊力最小，一般張緊裝置盡可能布置在鏈條張力最

29、小處。 長運距水平輸送機和坡度在5％以下的傾斜輸送機，張緊裝置一般布置在驅(qū)動鏈輪的空載側(cè)（張力最小處）。 距離較短的輸送機和坡度在6％以上的傾斜輸送機張緊裝置一般布置在輸送機機尾，并盡可能將輸送機局部鏈輪作張緊鏈輪。 張緊裝置的布置位置還要考慮輸送機的具體安裝布置形式，使張緊裝置便于安裝、維護。 ⑴ 螺旋式張緊裝置 螺旋式張緊裝置如圖所示，張緊滾筒的軸承座安裝在帶有螺母的滑動架上，滑動架可在尾架的導軌上移動。它利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿來調(diào)節(jié)鏈條的張力。螺旋式張緊裝置的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但是張緊力的大小不易掌握，工作過程中不能保持恒定。一般用于機長小于100m，功率較小的輸送機上，可按機長的選

30、取張緊行程。 圖4-4 螺旋式張緊裝置 1-螺桿 2-滾筒 3-機架 4-可移動的滾筒軸承座 ⑵ 小車重錘式張緊裝置 小車重錘式張緊裝置結(jié)構(gòu)原理如圖所示，其張緊滾筒固定在小車上，通過重錘的重力牽引小車，從而達到張緊鏈條的作用。它的結(jié)構(gòu)也較簡單，可保持恒定的張緊力，其大小決定于重錘的重量。小車重錘式張緊裝置外形尺寸大、占地多、質(zhì)量大，適用于長度、功率較大的輸送機，尤其是傾斜輸送機上。 圖4-5小車重錘式張緊裝置 1-重錘 2-小車 3-滑輪組 4-絞車 ⑶ 直式張緊裝置 垂直式張緊裝置是利用重錘重力，使張緊滾筒沿垂直導軌移動產(chǎn)生張緊力。它能保證

31、鏈條在各種運動狀態(tài)下有恒定的牽引力，可以自動補償鏈條的伸長，適用于長距離固定式帶式輸送機。其缺點是需要有足夠的空間放置張緊滾筒、重錘和要保證張緊所需要的行程，因此在空間受限的條件下無法使用。 ⑷ 繩絞筒式張緊裝置 利用鋼繩纏繞在絞筒上，將鏈條張緊。一般絞筒都是經(jīng)過蝸輪減速器來帶動。 綜合考慮，本課題鏈式輸送機選用螺旋式張緊裝置 4.7 在設計中解決跳齒問題 鏈條傳動為具有中間撓性件的嚙合傳動，從理論上講它有很好的工作可靠性。但是，在實際使用過程中，當不能保證它們的正常嚙合條件時，會出現(xiàn)跳齒與掉鏈現(xiàn)象。跳齒瞬間，鏈傳動的從動輪會出現(xiàn)丟速，并且伴有劇烈的沖擊與振動。所以，跳齒的發(fā)生會嚴重

32、的破壞鏈傳動的傳動質(zhì)量，并損壞傳動鏈條[9]。 為了避免跳齒，在設計時，我們應該采取以下措施： ①合理的設計張緊裝置。設計鏈傳動時，應認真考慮張緊裝置的設計，使傳動鏈輪在最大教荷下工作時，保證松邊張力仍可維持平衡點處在圍齒區(qū)間內(nèi)。張緊裝置設計的具體內(nèi)容，包括合理地確定張緊量，鏈條磨損伸長后的補償，以及安放位置等。 ②正確選擇鏈論齒數(shù)與中心距。選擇齒數(shù)與中心合距時，要考慮保證圍齒區(qū)間內(nèi)有足夠多的輪齒參加工作，使平衡點不容易完全移到圍齒區(qū)外。在設計多軸傳動的鏈傳動時，這一因素更是重要。 ③正確確定松邊垂度。從不發(fā)生跳齒的角度確定松邊垂度，應該保證鏈條松邊實際長度比理論長度小于一個鏈節(jié)距，這

33、對小節(jié)距長中心距的傳動十分重要。因為在這種情況下，每個鏈條鉸鏈磨損量的累積，容易使松邊實際長度增加到比理論長度超過一個鏈節(jié)距。 ④限制鏈輪最大嚙合作用角。如果限于空間尺寸無法安裝張緊裝置及增大圍鏈齒數(shù)時，防止跳齒有效的措施是設計非標準的小嚙合作用角鏈輪。只要嚙合作用角小于摩擦角，滾子的向外移動就不會出現(xiàn)，從而也不會出現(xiàn)跳齒。 5 轉(zhuǎn)向裝置概述 本課題要求系統(tǒng)實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)向，在實際生產(chǎn)中有多種轉(zhuǎn)向方法：環(huán)形輥筒轉(zhuǎn)向、頂升位移轉(zhuǎn)向以及萬向球轉(zhuǎn)向等[10]。但是，環(huán)形輥筒轉(zhuǎn)向占地面積啊較大，適合大型物流輸送設備；萬向球轉(zhuǎn)向?qū)嵌瓤刂凭纫筝^高，綜合考慮，本課題采用頂升位移轉(zhuǎn)向裝置，其結(jié)構(gòu)

34、件圖見圖5-1。 圖5-1 頂升位移裝置結(jié)構(gòu)圖 當箱體移動到指定位置，氣缸推動工作臺上升，輥子超過鏈條托起箱體，通過轉(zhuǎn)動使箱體向右方移動，從而實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)向。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，占地面積小，在實際生產(chǎn)中有很廣泛的應用。 6 轉(zhuǎn)向裝置設計 6.1 電機的選型 同樣選用RF47系列斜齒輪硬齒面減速機 6.2輥子 6.2.1 輥子的選型 因為傳動需要，選用塑鋼雙鏈傳動輥子全扁榫式，外管材質(zhì)鋁合金，外形如圖6-1。 圖6-1塑鋼雙鏈傳動輥子全扁榫式外形圖 棍子外徑D=50，軸芯直徑d=12 ，鏈條節(jié)距p=12.7，齒數(shù)z=14，總長L=520 6.2.2輥子傳動

35、鏈 和輥子相配合，選用08A型滾子鏈。 表6-1 鏈條參數(shù) 名稱 型號 a 鏈條1 08A 44 190.5mm 鏈條2 08A 38 152.4mm 鏈條3 08A 44 190.5mm 鏈條4 08A 56 266.7mm 鏈條5 08A 56 266.7mm 6.3 氣缸的選型 估算重量 鋼板尺寸約為600*400*15，密度為785kg/m3 電機重量10kg 工作載荷80kg 其余部件約為20kg 總重約為35+10+80+20=145kg 在工作壓力5kg的條件下，缸徑63的推拉力為155kg，可滿足要求

36、，但是一般選擇都大一個型號，保證在壓力下降時的安全，所以氣缸選擇缸徑為80，行程為100mm的SC型氣缸，具體型號為SC_SU-80-FA，外形尺寸見圖6-2 圖6-2 氣缸外形尺寸圖 7 控制技術(shù) 7.1 PLC概述 可編程邏輯控制器(PLC)是20世紀80年代發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置,是自動控制、計算機和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設備。[11]目前,PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場,為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案,適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需

37、要。PLC之所以得到迅速的發(fā)展和越來越廣泛的應用，是因為它具有一些良好的特點①PLC集三電(電控、電儀、電傳)于一體，實現(xiàn)三電一體化;②PLC的輸入/輸出系統(tǒng)完善，性能可靠，能夠適應于各種形式和性質(zhì)的開關量和模擬量信號的輸出和輸入，在PLC內(nèi)部具備計數(shù)器、中間繼電器等的許多控制功能，而且還具有良好的聯(lián)網(wǎng)通信功能;③PLC的硬件結(jié)構(gòu)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，安裝方便、接線簡單，而且可以通過不同的模塊組合，適應不同規(guī)模、功能復雜程度的各種控制要求;④PLC能直觀地反映現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)和控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，非常有利于系統(tǒng)的維護和監(jiān)控，PLC可采用梯形圖編程和語句編程多種方式，給編程人員帶來了極大的方便;

38、⑤PLC性能穩(wěn)定，可靠性高，且具有較高的性能/價格比。[12] 7.2 PLC的選型原則 目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有:日本的OMRON C40/C60、MITSUBISHI、 FUJJF50、 Panasonic FP，德國的 SIEMENS57-300/400，韓國的LG等。近幾年，PLC產(chǎn)品的價格有較大的下降，其性價比越來越高，這是眾多自動化工程技術(shù)人員選用PLC的重要原因。[13]PLC的選型應注意以下方面: 1.PLC控制系統(tǒng)規(guī)模的確定 l)一般依據(jù)工廠生產(chǎn)工藝流程確定，單機或者小規(guī)模生產(chǎn)過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關量為主，F(xiàn)O點數(shù)小于12

39、8點;建議選用微型PLC，如C40/C60、F50、57-200等。 2)如果生產(chǎn)過程是復雜邏輯控制和閉環(huán)控制，應該選用具有模擬量控制、PID控制等功能的PLC，F(xiàn)O點數(shù)在128-512點之間;建議選用中檔PLC，如0MR0NC2000， SIEMENS57-300等。 3)如果生產(chǎn)過程是大規(guī)模過程控制、DCS系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡控制，應該選用具有通信聯(lián)網(wǎng)、智能控制、數(shù)據(jù)庫、中斷控制、函數(shù)運算的高檔PLC，F(xiàn)O點數(shù)在512點以上;建議選用高檔PLC，如 oMRONeZ000H， sIEMENs57-400等，再和工業(yè)現(xiàn)場總線Profibus結(jié)合實現(xiàn)工廠工業(yè)網(wǎng)絡的無縫通訊和完美控制。 2.

40、PLC編程方法的確定 l)一般的手持編程器編程。它只能用商家規(guī)定語句表中的語句表 (STL)編程。這種方式效率低，但對于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場調(diào)試，造價也較低，這主要用于微型PLC，如三菱機電Fl-40MR的編程器(F1-20PE)。 2)圖形編程器編程。該編程器采用梯形圖 (LAD)編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應用自如，但該編程器價格較高，主要用于微型PLC和中檔PLC，如 FUJIF50、 OMRONC40/60的編程器。 3)個人計算機或兼容機加PLC軟件包編程。這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC開發(fā)軟件包價格昂貴，并且該

41、方式不易于現(xiàn)場調(diào)試，主要用于中高檔PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)和軟件編程，如 SIEMENSSTEPS.O軟件包。[14] 基于以上原則，本設計選定采用OMRON公司的CPM2A型，采用圖形編程器編程。 7.2 系統(tǒng)主電路圖 圖7-1 系統(tǒng)主電路圖 7.3 系統(tǒng)控制原理圖 圖7-2 控制原理圖 按下啟動按鈕SB1，系統(tǒng)報警3s后，電機KM1和KM2開始工作，箱體在鏈式輸送機上開始輸送，當?shù)竭_指定位置，SQ1到位開關閉合，電機KM1停止工作，同時氣缸開始工作，頂起箱體，當?shù)街付ㄐ谐掏Ｖ?，轉(zhuǎn)向裝置將箱體轉(zhuǎn)向輸送，箱體輸送出后氣缸帶動滾筒下降，開始下一輪工作。 在箱體停止時

42、，若有另外物體在其后方，系統(tǒng)報警并停止工作。 按下急停按鈕SB0，系統(tǒng)急停，接觸后系統(tǒng)按原來進程繼續(xù)工作。 8 系統(tǒng)其余部件的選型 8.1光電開關 光電開關主要用于檢測箱體是否到位，[15]基于檢測范圍與檢測精度的考慮，選用上海普邦傳感器公司生產(chǎn)的PCBA-R2MNA-D3Y2型光電式接近開關，具體參數(shù)見圖8-1 圖8-1 PCBA-R2MNA-D3Y2型光電式接近開關參數(shù) 8.2 杯腳 杯腳是用來支撐架體的，選擇BD-16型，外形尺寸如圖8-2。 圖8-2 杯腳外形尺寸  結(jié) 論 本次設計主要是根據(jù)現(xiàn)有的設計標準進行仿形設計，嚴格依據(jù)設計標準和有關規(guī)

43、范進行設計與計算。 設計的主要成果為： (1) 對生產(chǎn)線輸送系統(tǒng)的傳輸特點有了更深入的認識，掌握了鏈式輸送機和轉(zhuǎn)向裝置的設計方法。該輸送機系統(tǒng)普遍適用于小型工廠的物料運輸。該輸送機系統(tǒng)通過PLC控制，完成物料的自動化輸送和轉(zhuǎn)向功能，實現(xiàn)復雜生產(chǎn)過程的自動化，更有效的組織快節(jié)奏、高效率的現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)。 (2)對生產(chǎn)線傳輸系統(tǒng)的自動控制部分的知識得到充實，尤其對可編程控制器的設計選擇使用有了新的認識和掌握，掌握了CPM2A形成自動控制系統(tǒng)的性能。CPM2A是模塊化小型PLC系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應用，應用領域相當廣泛。模塊化，無排風扇結(jié)構(gòu)，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得CPM

44、2A成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務的方便又經(jīng)濟的方案。CPM2A系列所具有的多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/0擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應用選擇合適的模塊。當任務規(guī)模擴大并且愈加復雜時，可隨時使用附加的模塊對PLC進行擴展。 CPM2A所具備的高電磁兼容性和強抗振動，抗沖擊性，更使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應性。此外，CPM2A系列PLC還具有模塊點數(shù)密度高，結(jié)構(gòu)緊湊，性價比高，性能優(yōu)越，裝卸方便等優(yōu)點。 存在的主要問題： (1)對部分零件的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝尺寸掌握的不夠準確。 (2)設計中對標準件的選擇做不到最適合。 進一步研究的建議： (1)根據(jù)實際情

45、況對輸送機整體進行簡化，減小輸送機的重量和體積。 (2)對各個部件進行優(yōu)化設計，使各部分的功能達到最優(yōu)。 參 考 文 獻 1 王偉寧.皮帶運輸機故障檢測系統(tǒng)的研究和應用，蘭州理工大學.2007.07.13. 2 Y.Yang，Z.J.Shen，S.X.Wang，“StableAduPtiveControlWithParameteSehedullingsForTime一VaryingDelaySystems”，((IECON’9PROCEEDINGS》，1991，PP:1985一1989. 3 曹中柱，徐薇莉.自動控制理論與設計[M]. 1995.9. 4 劉光第.鏈

46、式輸送機的設計問題.化工起重運輸設計,1992, (4) 5 柴邦衡.鏈條機構(gòu)，吉林工業(yè)大學學報. 1983（1）：136-156 6 李玉瑾.帶式輸送機的動力學設計及理論計算「J」，起重運輸機械。2000(3):8一 7 余汪洋. 國式鏈式輸送機的鏈條設計及標準,《起重運輸機械》.1984 (9):38-46 8 余汪洋. 鏈式輸送機的張緊裝置,《起重運輸機械》.2002 (6):5-8 9 楊國先,洪美琴. 淺述機電一體化鏈條輸送設備設計，機電一體化.2007,10(1):14-15 10 楊雷,張元聽,蔣正兵.頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu).2004.5.12. 11 李國財，王澤蘭，汪偉民

47、，曲延濱.基于PLC的帶式輸送機控制系統(tǒng)設計,煤礦機械.2003(11):16-17. 12 李東君. 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)設計,機械研究與應用.2005.12,18(6):79-80. 13 RobertB.HoPler，Conveyortoolseasemaintenanee，PreventbeltsliPPage.MINING，ENGINEERING，1996(7):34一35 14 魏寶林，張官元. 傳感器的快速選擇法,電工技術(shù).2003(9):66-67. 15 張建民等. 機電一體化系統(tǒng)設計.第2版.北京理工大學出版社，2001 16 J.P.Peng and M

48、.Carpino，“Optional Design of the Path of Chain Link System”，Journal of Mechanical Design，Vol.115(1993) 17 Stone，W.A.，Trethewey，M.Wand ang K.W.Experimental Evaluation of Chain Noise.119th Meeting of the Acoustical Society of America State College PA.199O 18 寧新華. 帶式輸送機轉(zhuǎn)向裝置的換向滾筒.2000.2.13 19 成大先主編. 機

49、械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004 20 《電氣工程師手冊》第二版編輯委員. 電氣工程師手冊. 第 2 版. 北京：機械工業(yè) 出版社，2003 21 SMC氣動元件選型手冊 22 OMRON電氣元件選型手冊  致 謝 本文是在李慨老師指導下完成的，在論文期間，導師在論文研究方面和設計過程中給予悉心指導，在工作和生活方面給予了大力支持和幫助；尤其是導師嚴謹?shù)目茖W研究精神，惜時如金的工作態(tài)度深深地影響了本人，使學生受益匪淺。在此表示衷心感謝，并致以崇高的敬意。 同時也感謝所有關心、支持和幫助過我的老師、同學、同事和朋友。由于本人水平有限、時間的倉促，論文難免有不足和錯誤之處，懇請各位老師、教授批評、指正，再次表示感謝。