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小型物流皮带提升机结构设计（滚筒）说明书.doc

小型物流皮带提升机结构设计【7张CAD图纸和毕业论文】

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主动滚筒-A2.dwg

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托辊-A2.dwg

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改向压轮-A2.dwg

改向滚筒-A2.dwg

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关键词：: 全套CAD图纸和毕业论文小型物流皮带提升晋升结构设计全套 cad 图纸以及毕业论文

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摘要 II

Abstract III

第1章绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2带式运输机简介 1

1.3食品提升皮带机简介 2

第2章总体方案选定及参数计算 4

2.1设计要求 4

2.2方案选定 4

2.3电动机的选择 5

2.3.1确定电动机所需功率 5

2.3.2确定电动机的转速 6

2.4整体传动参数计算 6

2.4.1传动比计算 6

2.4.2各轴转速计算 7

2.4.3各轴输入功率计算 7

2.4.4各轴输入转矩计算 7

2.5减速器主要参数计算 8

2.5.1高速级齿轮传动 8

2.5.2低速级齿轮传动 8

2.5.3传动轴 9

第3章各滚筒的设计与校核 11

3.1主动滚筒的设计 11

3.1.1结构及尺寸设计 11

3.1.2强度校核计算 12

3.2改向滚筒的设计 14

3.2.1结构及尺寸设计 14

3.2.2强度校核计算 14

3.3改向压轮的设计 17

3.3.1结构及尺寸设计 17

3.3.2设计方案的比较与选择 19

3.3.3输送带的跑偏处理 19

3.4托辊的设计 19

3.4.1托辊的类型 20

3.4.2托辊的设计计算 20

3.4.2强度校核 22

第4章基于Pro/E的三维设计及仿真 23

4.1 Pro/E三维设计软件概述 23

4.2各部件的三维设计 23

4.2.1主动滚筒 23

4.2.2改向滚筒 23

4.2.3改向压轮 23

4.2.4托辊 23

4.3三维仿真 24

4.3.1仿真介绍 24

4.3.2仿真过程 24

总结 26

参考文献 27

致谢 28

摘要

输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。本文以食品加工业为背景，设计提升食品的机械。食品升降机是在带式输送机的基础上发展起来的。

本设计首先，通过对食品升降机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了其设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核，其中主要对主动滚筒、改向滚筒、改向压轮及托辊进行设计；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了食品带式提升机及各滚筒的装配图及主要零部件图。

通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：食品升降机，滚筒，设计，仿真

Abstract

A conveyor is a material handling machine that continuously conveyed material on a certain line, also known as a continuous conveyor. The universal belt conveyor consists of conveyor belts, idlers, rollers, and drive, brake, tension, reorientation, loading, unloading, cleaning and other devices. Based on the food processing industry, this paper designs the machinery for upgrading food. Food lifts are developed on the basis of belt conveyors.

First of all, through the analysis of the structure and principle of the food elevator, the design scheme is put forward on the basis of the analysis. Then, the main technical parameters are calculated and selected. Then, the main parts are designed and checked. The main parts are the active barrel, the roller, the roller and the roller. Finally, the assembly drawings and main parts drawings of the food belt lifter and each roller were plotted through the AutoCAD drawing software.

Through this design, it has consolidated the professional knowledge of the University, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, and so on. It has mastered the design method of ordinary mechanical products and can use AutoCAD drawing software skillfully, which is of great significance for the future work to work in life.

Key words: Food lifts, Rollers, Design, Simulation

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

本课题来源于工程实际,属于工程设计。带式输送机特别是提升运机是当代最为得力的输送设备之一，在整个输送机范畴中，它是应用最为广泛的一种设备。随着国民经济的不断发展,多种类型的工件传送机广泛的运用于冶金、矿山、水泥、码头、化工、粮食等行业的各种场合。同时在各种场合对不同的工况所使用的工件传输机也不尽相同，近年来由于工件传输机的应用范围的扩大，品种的增多以及质量的不断提高，对加工设计工件传输机提出了更高的要求，特别是在一些大型的流水线上，工件传输机承担了很重要的工作任务。这些工件传输机要求传输距离和速度，精度比较高。为此各厂家为了根据自己的需要，出于经济性和战略方向的考虑，自行设计结构简单可靠，生产价格便宜的工件传输机。

通过该设计能使学生将大学四年所学的知识能灵活的运用于实践。对于一个工程的整体设计有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,对以后的设计打下很好的基础。

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总体装配图-A0.png

改向滚筒-A2.png

改向压轮-A2.png

托辊-A2.png

托辊轴-A3.png

主动滚筒-A2.png

主动滚筒轴-A3.png

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内容简介：: 目录摘要IIAbstractIII第1章绪论11.1 研究背景及意义11.2带式运输机简介11.3食品提升皮带机简介2第2章总体方案选定及参数计算42.1设计要求42.2方案选定42.3电动机的选择52.3.1确定电动机所需功率52.3.2确定电动机的转速62.4整体传动参数计算62.4.1传动比计算62.4.2各轴转速计算72.4.3各轴输入功率计算72.4.4各轴输入转矩计算72.5减速器主要参数计算82.5.1高速级齿轮传动82.5.2低速级齿轮传动82.5.3传动轴9第3章各滚筒的设计与校核113.1主动滚筒的设计113.1.1结构及尺寸设计113.1.2强度校核计算123.2改向滚筒的设计143.2.1结构及尺寸设计143.2.2强度校核计算143.3改向压轮的设计173.3.1结构及尺寸设计173.3.2设计方案的比较与选择193.3.3输送带的跑偏处理193.4托辊的设计193.4.1托辊的类型203.4.2托辊的设计计算203.4.2强度校核22第4章基于Pro/E的三维设计及仿真234.1 Pro/E三维设计软件概述234.2各部件的三维设计234.2.1主动滚筒234.2.2改向滚筒234.2.3改向压轮234.2.4托辊234.3三维仿真244.3.1仿真介绍244.3.2仿真过程24总结26参考文献27致谢28摘要输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。本文以食品加工业为背景，设计提升食品的机械。食品升降机是在带式输送机的基础上发展起来的。本设计首先，通过对食品升降机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了其设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核，其中主要对主动滚筒、改向滚筒、改向压轮及托辊进行设计；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了食品带式提升机及各滚筒的装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：食品升降机，滚筒，设计，仿真AbstractA conveyor is a material handling machine that continuously conveyed material on a certain line, also known as a continuous conveyor. The universal belt conveyor consists of conveyor belts, idlers, rollers, and drive, brake, tension, reorientation, loading, unloading, cleaning and other devices. Based on the food processing industry, this paper designs the machinery for upgrading food. Food lifts are developed on the basis of belt conveyors.First of all, through the analysis of the structure and principle of the food elevator, the design scheme is put forward on the basis of the analysis. Then, the main technical parameters are calculated and selected. Then, the main parts are designed and checked. The main parts are the active barrel, the roller, the roller and the roller. Finally, the assembly drawings and main parts drawings of the food belt lifter and each roller were plotted through the AutoCAD drawing software.Through this design, it has consolidated the professional knowledge of the University, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, and so on. It has mastered the design method of ordinary mechanical products and can use AutoCAD drawing software skillfully, which is of great significance for the future work to work in life.Key words: Food lifts, Rollers, Design, Simulation28第1章绪论1.1 研究背景及意义本课题来源于工程实际,属于工程设计。带式输送机特别是提升运机是当代最为得力的输送设备之一，在整个输送机范畴中，它是应用最为广泛的一种设备。随着国民经济的不断发展,多种类型的工件传送机广泛的运用于冶金、矿山、水泥、码头、化工、粮食等行业的各种场合。同时在各种场合对不同的工况所使用的工件传输机也不尽相同，近年来由于工件传输机的应用范围的扩大，品种的增多以及质量的不断提高，对加工设计工件传输机提出了更高的要求，特别是在一些大型的流水线上，工件传输机承担了很重要的工作任务。这些工件传输机要求传输距离和速度，精度比较高。为此各厂家为了根据自己的需要，出于经济性和战略方向的考虑，自行设计结构简单可靠，生产价格便宜的工件传输机。通过该设计能使学生将大学四年所学的知识能灵活的运用于实践。对于一个工程的整体设计有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,对以后的设计打下很好的基础。1.2带式运输机简介输送机（Conveyor）是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。带式输送机由驱动装置拉紧装置输送带中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。它用于水平运输或倾斜运输。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。输送带常用的有橡胶带和塑料带两种。橡胶带适用于工作环境温度-1540C之间。物料温度不超过50C。向上输送散粒料的倾角1224。对于大倾角输送可用花纹橡胶带。塑料带具有耐油、酸、碱等优点，但对于气候的适应性差，易打滑和老化。带宽是带式输送机的主要技术参数。托辊分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210230）、双滚筒（包角达350）和多滚筒（用于大功率）等。有槽形托辊、平形托辊、调心托辊、缓冲托辊。槽形托辊（由25个辊子组成）支承承载分支，用以输送散粒物料；调心托辊用以调整带的横向位置，避免跑偏；缓冲托辊装在受料处，以减小物料对带的冲击。滚筒分驱动滚筒和改向滚筒。驱动滚筒是传递动力的主要部件。分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210230）、双滚筒（包角达350）和多滚筒（用于大功率）等。张紧装置其作用是使输送带达到必要的张力，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在托辊间的挠度保证在规定范围内。带式输送机的技术优势：首先是它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。带式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小(约为刮板输送机的13-15)，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。这些均有利于降低生产成本。带式输送机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定短则几米，长可达10km以上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料(如选煤厂煤仓下的输送机)或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。带式输送机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物料进行混合。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。1.3食品提升皮带机简介食品提升皮带机是在带式输送机的基础上发展起来的。食品提升皮带机与传统的带式输送机一样是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带等作为传送物料和牵引工件的输送机械。其特点是承载物料的输送机也是传递动力的牵引件，这与其他输送机械有着显著的区别。本次设计的食品提升皮带机是一种小型的运输机械，其承载能力要求较小，相对于其他的带式输送机成本要求低，设计结构紧凑。食品提升皮带机是带式输送机中的一种，而带式输送机已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业所广泛采用。特别是近年来新材料、新技术的应用，使带式输送机的发展步入了一个快车道，其特点如下：（1）结构简单带式输送机的结构由传动滚筒、托辊、驱动装置、输送带等几大件组成，仅有十多种部件，并能进行标准化生产，可按需要进行组合装配，结构十分简单。（2）输送物料范围广泛带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并能耐高、低温，可按需要进行制造，因而能输送各种散料、快料、化学品、生孰料等食物品。（3）运送量大运量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不断运送，这是火车、汽车运输所不及的。（4）运距长单机长度十几公里一条，在国外已经十分普及，中间无需任何转载点。德国单机60公里一条已经出现。越野的带式输送机常使用中间摩擦驱动方式，使输送带长度不受输送带强度的限制。（5）对线路适应性强现代的带式输送机已经从槽型发展到圆管形，它可在水平及垂直面上转弯，打破了槽型带式输送机不能转弯的限制。（6）装卸料十分方便带式输送机根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料管形带式输送机也是如此，还可以在回程段上装、卸料，进行反向运输。（7）可靠性高由于结构简单，运动部件自重轻，只要输送带并不被撕破，寿命可达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好，几十年也不会坏。（7）维护费用低带式输送机的磨损件仅为托辊和滚筒，输送带寿命长，自动化程度高，使用人员很少，平均每公里不到一人，消耗的机油和电力也少。（8）能耗低、效率高由于运动部件自重轻，无效运量少，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。（9）维修费少带式输送机运动部件仅为托辊和滚筒，因食品较轻，输送带耐磨。相比较之下，汽车等运输工具磨损部件要多的多，且更换磨损部件也较为频繁。综上所述，带式输送机的优越性已经十分明显，它是国民经济中不可缺少的关键设备。随着制造业信息化的发展，大大缩短了带式输送机的设计、开发、制造和销售的周期，使它更加具有竞争力。第2章总体方案选定及参数计算2.1设计要求食品皮带升降机也是带式输送机的一种。特点是承载物料的输送带也是传递动力的牵引件，其承载力要求较小，相对于其他的带式输送机成本要求低、设计机构紧凑。根据设计所给的要求和条件，设计传动滚筒和改向滚筒以及从动辊的结构，绘制相应的部件装配图和总体设计方案图。食品提升皮带机设计要求：（1）提升高度：1000mm；（2）输送量：3600块/；（3）工步：60步/min；（4）每周一工步一秒；（5）动停比1/3；（6）每个挡板间距80mm；（7）带速为0.33m/s2.2方案选定皮带机的设计是按照所结合的要求和条件，首先确定主要组成部分由驱动装置、传动滚筒、改向滚筒、压辊、从动辊及机架等几大部分组成。（1）驱动装置驱动装置是皮带机动力的来源，它主要由电动机、减速器、间歇机构组成。（2）传动滚筒、从动辊根据设计的特殊要求，在设计中采用了同步带轮作为主动轮同步带轮与驱动装置相连，从而传递动力。从转辊的选择也采服了同步带轮，同步带轮的传动比准确，而且可以根据带的型号、参数在市场中直接订购。（3）改向滚筒、压辊改向滚筒是引导输送带改变方向的圆柱形筒。压辊可以保证物料按带的输送方向输运食品。改向滚筒和压辊的结构比较简单。（4）机架机架是承受驱动装置、滚筒、托辊、输送带和物料的钢结构，可以承受冲击、拉伸、压缩和弯曲应力。机架的结构比较零散，它需要考虑到安装位置的合理、布局的美观、节省材料、占城面积小、安装维修方便等要求，因此所设计的整个机架的结构都采用焊接或用螺栓连接，考虑到输送机的适用性，采用提升高度可调的结构，这样输送机不权可提升设计的要求高度，而且也可以提升不同的高度，但是还应根据所采用的同步带的型号，选择不同型号的同步带。图1-1 食品提升皮带机设计方案图1-驱动装置；2-传动滚筒；3-改向滚筒；4-机架2.3电动机的选择电动机的功率选择是否合适将直间影响到电动机的工作性能和经济性能。如果选用额定功率小于工作机所需要的功率，就不能保证工作机正常工作，甚至使电动机长期过载过早损害，如果选用额定功率大于工作机所需要的功率，则电动机的价格高，功率未得到充分的利用。从而增加电能的消耗，造成浪费。2.3.1确定电动机所需功率按所需的（单位：KW）计算公式为：式（2-1）式中工作机所需工作效率。由电动机到工作机的总效率。工作机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得：式（2-2）式中滚筒搅拌时所需的外力矩，（N.m）。滚筒转（r/min）。由已知条件，输送量3600块/、工步60步/min、每周一工步一秒可知：式（2-3）其中提升机在工作时，其提升功率主要用于克服物料重量在上升过程中产生的阻力矩及托轮滚动磨檫阻力矩。外力矩M的计算：其中、分别为联轴器、齿轮传动、轴承和带传动的传动效率。取，（齿轮的精度为8级），（滚动轴承）（带传动）。2.3.2确定电动机的转速经查表：二级圆拄齿轮减速器的传动比，故电动机的转速的可选范围为：式（2-4）符合这一范围的同步转速为750、1000、1500r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速1000r/min的电机，根据工况和计算所选电动机为:表2-1 电动机型号型号额定功率(KW)转速r/minY90L-61.19102.4整体传动参数计算2.4.1传动比计算满载转速，故总传动比为：考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为1.1，取则：；2.4.2各轴转速计算1轴；2轴；3轴；滚筒轴 2.4.3各轴输入功率计算1轴；2轴；3轴；2.4.4各轴输入转矩计算电机轴；1轴；2轴；3轴；轴名功率转矩转速传动比电机轴1.0110.609101轴1.010.4991012轴0.9539.88227.543轴0.904143.89603.82.5减速器主要参数计算2.5.1高速级齿轮传动（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿宽宽度取30mm序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z25，1002模数m1.5mm3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距2.5.2低速级齿轮传动（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿宽宽度取47mm序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z29，1102模数m2mm3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距2.5.3传动轴（1）输入轴1）高速轴上的功率P1，转速n1和转矩T1，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：（2）中间轴1）轴2的转速和功率转矩：P2=0.95Kw，n2=227.5n/min，T2=39.88N.m2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计-表15-3，取，于是得：该轴有两处键槽，轴径应增加510%，轴的最小直径显然是轴承处轴的直径和，故（3）输出轴（1）尺寸与结构设计计算1）低速轴上的功率P3，转速n3和转矩T3，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：第3章各滚筒的设计与校核3.1主动滚筒的设计3.1.1结构及尺寸设计1）滚筒轴上的功率P3，转速n3和转矩T3，2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：该处开有键槽故轴径加大510，且轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，取。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册选用HL1型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为500N.m。半联轴器的孔径为30mm，故取，半联轴器长度为，半联轴器与轴配合的长度。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（a）为了满足半联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取故取2段的直径，长度。(b) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6207，其尺寸为，故，考虑到还需安装档油环取，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度，取，因此，取。(c)取安装齿轮处的轴的直径；齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为60mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，取，则。因三根轴在箱体内的长度大致相等，取，。4）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接联轴器的平键截面；联接圆柱齿轮的平键截面3.1.2强度校核计算1）求作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则2）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于6208型深沟球轴承，由手册中查得a=21mm。因此，轴的支撑跨距为根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面B是轴的危险截面。先计算出截面B处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FB截面弯矩M总弯矩扭矩3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。4）键的选择（a）采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接，查机械设计表，联接联轴器的平键截面；联接圆柱齿轮的平键截面，。齿轮与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为圆柱齿轮处选用普通平头圆键，尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度，合适3.2改向滚筒的设计3.2.1结构及尺寸设计传动滚筒是传递带式输送机功率的圆柱形筒，而改向滚筒是引导输送带改变方向的圆柱形筒。改向滚筒不传递转矩，结构比较简单，易于制造加工，且和输送带接触时轴为空转，所以摩擦力小，使用寿命长。初步计算改向滚筒的结构尺寸参数如下。（1）两轴承座中心距A为：A=M+B+（50200）=100+20+50+170mm，式中：M为带宽，mm；B为轴承宽度，mm。（2）滚筒长度L为：L=M+（50100）=100+50+150mm。（3）筒皮的最大许用面压P，对于帆布带芯，P0.4N/mm2；对于钢丝绳芯P 0.6N/mm2。3.2.2强度校核计算（1）根据工作条件选择材料并初步确定轴的最小直径因为改向滚筒主要承受径向力，不传递转矩，故轴的最小直径选18mm。即： =18mm。该轴无特殊要求，参考表4-1选取45钢，调质处理， =650MPa。表4-1 轴常用的几种材料的值轴的材料、122045304040、40521525（2）改向滚筒轴的设计与校核考虑到轴上零件的定位和装配方便等要求，拟订如图4-1所示的装配方案。因为轴主要起改向作用，只承受一定的径向力，故初选一对6205型轴承：轴承内孔直径=25mm，即=25mm，轴承宽度=24mm;滚筒套筒处轴的直径=24mm轴的最大直径=32mm；轴的各轴段长度=8mm, =14mm, =17mm， =132mm（轴采用对称布置）；轴的总长L=214mm轴承和右端轴肩之间用螺母进行轴向固定，轴承和轴用过盈配合周向固定。（3）轴上受力计算已知：=，滚筒轴的结构如图4-1（a）所示。（1）径向力（a）滚筒轴的结构图3-1 改向滚筒轴的校核（2）垂直面支承力，截面C是的受力示意图见图3-1（b），则（3）求剪力QC和弯矩MC （4）绘剪力图与弯矩图，如图3-1（d）所示：4）、校核轴的强度危险剖面在轴中点C处按表4-2，对于=650MPa的碳钢，承受对称循环变应力时的许用应力，因为，所以满足强度要求。表3-2 轴的许用应力材料碳钢40013070405001707545600200955570023011065合金钢80027013075100033015090弯曲剪应力校核对于选用45钢的轴，由表3-1可知，其弯曲剪应力，其弯曲剪应力因此满足要求。3.3改向压轮的设计3.3.1结构及尺寸设计改向压轮是放在承载段或回程段转弯处空边上，应尽量留出空隙，以防与胶带横隔板边相摩擦。改向压轮不但起压信输送带，使其始终贴合在带轮上的作用，而且还有使输送带保持张紧力的作用，也就是说它还起着张紧轮的作用。因此，改向压轮在此设计中起着多重作用，是十分重要的部件之一。改向压轮的结构示意图3-3所示。图3-3 改向压轮结构改向压轮的安装位置如图3-4所示。图3-4改向压轮的安装改向压轮在设计中注意以下几点：（1）改向压轮的轴心到输送带的距离必须大于带上横隔板的高度，以防发生干涉、产生摩擦。（2）改向压轮的轴主要承受径向力，不传递动力及转矩，因此所设计的轴必须有一定的强度，防止轴的断裂。（3）当带传递动力时，改向压轮与带之间产生的摩擦力不能太大。（4）改向压力在输送带上的距离要适中。3.3.2设计方案的比较与选择（1）整体式设计改向压轮的整体设计方案，如图3-3所示。这样设计的优点是；一体连接，两端受力均匀，易于安装。缺点是：较分体式质量大，不能调整两轮间距，要求对中精度高（2）分体式设计改谢压轮的分体式设计方案，如图3-4所示。其优点是：结构简单，便于安装，且方便调整间距，损坏一个更换一个，相对于一轴连接的而方不必整体更换。缺点是：压紧力不好控制，可以出现两端受力不均匀的现象。综上所述，两者相比，分体式设计方案更为合理，故本设计采用分体式改稿压轮。3.3.3输送带的跑偏处理输送带运行时，可能由于拉力不足、物料偏心堆积，机架变形、托辊轴承缺陷、安装不对中、接头歪斜、拉力分布不均等，引起输送带跑偏。生产实践证明，机头、机尾不平行时输送带跑紧边不跑松边；安装不平时，跑高处不跑低处；安装下托辊不垂直时输送带跑后不跑前。一般以托辊的稳定系数来衡量跑偏纠正的能力。一般来说，输送带的跑偏范围不太大，可利用托辊进行调整。可以用托辊进行调整的方法有槽形调偏托辊、侧托辊、两节式“V”形托辊、螺旋侧托辊等托辊组自动调节方法。本次设计的食品提升皮带机属于小型食品输送机，输送的物料是很轻的糖果，利用以上方法不但会使结构变得复杂，而且会增加设计的成本，降低效率。因此，经过比较选择采用将改向压轮与防跑偏设计相结合的方法，如图5-5所示。这种设计的工作原理是当输送带传递转矩出现跑偏现象时，改向压轮的轮槽与输送带边缘凸台相配合，控制输送带在运输过程中的窜动，防止输送带跑偏。图3-5 改向压轮防跑偏设计图3.4托辊的设计托辊是皮带机的重要部件，种类多，数量大。托辊占了一台皮带机总成本的35%，承受70%以上的阻力，历此托辊的质量尤为重要。托辊的作用是支撑输送带和物料重量。托辊运转必须灵活可靠，减少输送带同托辊的摩擦力，对占输送机总成本25%以上的输送带的寿命影响较大。虽然托辊在皮带机中是一个较小的部件，结构并不复杂，但制造出高质量的托辊并非易事。3.4.1托辊的类型1、平行类（1）平行上托辊组（2）平行下托辊组平行梳型下托辊组螺旋型下托辊组弹簧型下托辊组铸胶螺旋型下平行托辊2、V形类两辊至V形布置多用于下托辊，用于上托辊的较少。V形下托辊其每根托辊的倾斜角约为10。15。这些托辊可以是吊环悬挂结构，也可以是刚性结构，V形下托辊具有对输送带的对中作用，同时由于其承受的载荷额定值增大，因此允许较大的托辊间距。V形下托辊可采用钢辊式、橡胶圆盘梳型结构。现场经验表明，橡胶圆盘磨损较快，钢辊比橡胶圆盘结构优越。用于凹弧段的反V形托辊，装在回程段上。V形托辊类包括：V形托辊组，V形前倾托辊组、V形梳形托辊组、反V形托辊组几类。3、槽型类4、三辊圆柱式托辊组三辊圆柱式托辊组用于上托辊，槽角10。、20。、30。、35。和15。，其中还有前倾角托辊和缓冲托辊。托辊的设计要求如下：（1）托辊能灵活运转，即托辊筒必须是空套在托辊轴上。（2）托辊轴必须有一定的强度以承受弯矩。（3）托辊结构必须简单，托辊的质量不能过大。（4）从托辊的经济性方面考虑采用最优化设计。3.4.2托辊的设计计算（1）根据工作条件选择材料，并初步确定轴的最小直径因为托辊主要承受径向力，不传递转矩，故轴的最小直径选12mm，即=12mm，该轴无特殊要求，参考表3-1选取45钢，调质处理=650MPa。（2）轴的结构设计考虑到轴上零件的定位和装配方便等要求，拟订如图3-8所示的托辊部件图。因为轴主要起改向作用，只承受一定的径向力，故初选一对6203型轴承。图3-8托辊部件图轴承内孔直径d=17mm，即 =17mm轴承宽度B=12mm托辊套筒处轴的直径=24mm轴的各轴段长度=5mm， =11mm， =20mm， =132mm（轴采用对称布置）；轴的总长=208mm轴承和右端轴肩之间用螺母进行轴向固定，轴承和轴用过盈配合周向固定。（3）轴上受力计算径向力垂直面支撑力由图3-9可知，图3-9 托辊轴的强度校核求截面C上的剪力Qc和弯矩Mc，截面C上的受力再由绘制剪力图与弯矩图见图6-2，则：3.4.2强度校核危险剖面在轴中点C处对于的碳钢，承受对称循环变应力时的许用应力，因此，满足强度要求。弯曲剪应力校核对于选用45钢的轴，其弯曲剪应力，因此，满足要求。第4章基于Pro/E的三维设计及仿真4.1 Pro/E三维设计软件概述Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/Engineer功能如下：（1）特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）；（2）参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；（3）通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计；（4）支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列，Pro/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等）。（5）贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动）。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro/ENGINEER的基本功能。4.2各部件的三维设计4.2.1主动滚筒利用“旋转”、 “拉伸”等命令得到三维零件后装配得到主动滚筒三维模型如下：图4-1主动滚筒4.2.2改向滚筒利用“旋转”、 “拉伸”等命令得到三维零件后装配得到改向滚筒三维模型如下：图4-2改向滚筒4.2.3改向压轮利用“旋转”、 “拉伸”等命令得到三维零件后装配得到改向压轮三维模型如下：图4-3改向压轮4.2.4托辊利用“旋转”、 “拉伸”等命令得到三维零件后装配得到托辊三维模型如下：图4-4托辊4.3三维仿真4.3.1仿真介绍在传统的设计与制造过程中，首先是概念设计和方案论证，然后进行产品设计,为了验证设计的合理性，通常要制造样机进行性能试验，有时这些试验是破坏性的。当通过试验发现设计缺陷时，又要重新修改设计，并用样机重新验证。只有通过周而复始的“设计试验设计”过程，产品才能达到要求的性能。这一过程是冗长的，尤其对于结构复杂的系统，采用传统的设计开发思路其设计周期无法缩短，更谈不上市场竞争力。在计算机仿真技术高速发展的今天，Pro/ENGINEER（以下简称Pro/E）为之提供了一套行之有效的运动仿真解决方案，即Pro/E的运动仿真技术是利用Pro/E建立模拟系统的三维实体模型和力学模型，在计算机上建造出产品的整体模型，并针对该产品在投入使用后的各种情况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计、提高产品性能的先进技术，其目的是为物理机样的设计和制造提供依据。运动仿真技术是从分析解决产品整体性能及其相关问题的角度出发，解决传统的设计与制造过程弊端的高新技术。工程设计人员可以直接利用Pro/E系统所提供的各零部件的物理信息及几何信息，在运动仿真内定义零部件间的连接关系并进行虚拟装配，从而获得机械设计系统的虚拟样机，在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析，仿真试验不同的设计方案，对整个系统进行不断改进，直至获得最优设计方案，再做物理样机。这样做的意义在于减少了甚至免除了制作物理样机的经费，缩短了产品开发周期，提高了市场竞争力。4.3.2仿真过程（1）机构仿真1）打开装配图，点击“机构”命令2）建立两个电动机3）点击“机构分析”，弹出界面4）点击运行（2）仿真动画获取1）点击“回放”-右键选择“播放”图4-5启动动画2）点击 “动画”中“捕获”命令3）设置“捕获”命令参数设置“捕获”中动画放置目录、

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