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皮带 试验台 信号 采集 机构 设计

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皮带试验台信号采集及机构设计,皮带,试验台,信号,采集,机构,设计

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毕业设计论文摘 要本次毕业设计是关于皮带试验台信号采集及机构设计的设计。首先对皮带输送机作了简单的概述；接着分析了皮带试验台信号采集及机构设计的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的皮带输送机各主要零部件进行了校核。普通型皮带试验台信号采集及机构设计由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了皮带输送机的安装与维护。目前，胶带皮带输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式胶带皮带输送机就是其中的一个。在胶带皮带输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造皮带试验台信号采集及机构设计过程中存在着很多不足。本次皮带试验台信号采集及机构设计设计代表了设计的一般过程, 对今后的选型设计工作有一定的参考价值。 关键词：皮带试验台信号采集及机构设计；选型设计；主要部件AbstractThe design is a graduation project about the belt conveyor used in coal mine. At first, it is introduction about the belt conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyors development. Air cushion belt conveyor is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keyword: belt conveyor; Electrotype Design; main parts目 录第一章 绪论1第二章 皮带试验台信号采集及机构设计的概述22.1 皮带试验台信号采集及机构设计的应用22.2 皮带试验台信号采集及机构设计的分类22.3 皮带试验台信号采集及机构设计的发展状况32.4 皮带试验台信号采集及机构设计的工作原理3第三章 皮带输送机传动装与电机选择5第四章 减速器的设计计算114.1 传动装置的运动和动力参数114.2 齿轮的设计154.3 各轴的计算19第五章 皮带输送机部件的选用225.1 皮带输送机225.2 传动滚筒235.3 托辊235.4 制动装置265.5 改向装置265.6 拉紧装置275.7 安全与监控27第六章 轴与轴承计算校核32第7章 机械手设计 337.1 运动分析357.2 结构设计367.2.1 手部设计367.2.1.1 概述17.2.1.2 机械式手抓设计17.2.1.3 夹紧气缸的设计计算17.2.2 臂部设计17.2.2.1 臂部设计的基本要求17.2.2.2 手臂直线运动机构27.2.2.3 手臂伸缩运动气缸的设计计算27.2.3 机身设计27.2.3.1 概述27.2.3.2 臂部俯仰运动气缸的设计计算27.2.3.3 回转运动气动装置的设计计算25 致 谢43参考文献43第一章 绪论 选择分离通用机械的保送机设计作为毕业设计的主题,能够培育我们独立处理实践工程问题的才能,经过这次毕业设计是综合应用的根底理论和专业学问,还使我们的设计、计算和绘图才能得到了全面的锻炼。初始参数：1）已知条件（1）机器功用 由皮带输送机运送物料。（2）工作情况 电动机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，室内工作，环境温度低于等于40度。（3）运转要求 皮带输送机运动速度误差不超过5%。（4）使用寿命 9年，每年300天，两班制。（5）检修周期 半年小修，4年大修。（6）生产厂型 中小型机械制造厂。2）设计原始数据： 数据编号 1 运输机工作转矩T/(N.m) 780 运输机带速V/(m/s) 0.7 卷筒直径D/mm 310 第二章 皮带试验台信号采集及机构设计的概述 皮带试验台信号采集及机构设计的应用皮带输送机输送器连续联合是一个连续输送或联合运输是主要类型传送升降门票，交通的特征在于形成一个连续流中的一个安装点到装载点，和全球移动的连续流从装载点到交货的排放点完成物流。在工业，农业，交通运输等企业，连续皮带输送机组成生产过程中不可或缺的一部分节奏的流水作业运输专线。连续输送可分为：（1）具有一个灵活的牵引输送对象，如式皮带输送机带，板式皮带输送机，皮带输送机，斗式提升机刮板，自动扶梯和索道;（2）具有传送机驱动灵活的对象，如螺旋皮带输送机，振动皮带输送机;（3）管皮带输送机（的液体运输），如气力输送设备，和液压软管。其中的载体是一个连续的皮带输送机是最广泛使用的，可靠的式传送带，输送容量，长距离的运输，维修方便，适用于冶金物料炭，电力电器，轻工，材料建筑，食品等行业。第二节 皮带试验台信号采集及机构设计的分类有各种各样的式传送带的分类，根据材料的皮带输送机结构可分为两类，一类是式传送带的常见的类型，在这种式传送带物料输送过程皮带输送机，磁带扁平带状皮带输送机辊子保持的形式下被开槽，外传送带的几何形状是平的;另外一个是特殊的式皮带输送机的结构，每个人都有自己的运输特点。其分布是如下：第三节 皮带试验台信号采集及机构设计的发展状况目前，水平工件皮带输送机，近年来在露天矿和地下矿联合运输系统，被广泛用于国民经济各部门的式皮带输送机已经成为一个重要的组成部分。它们是：绳索取芯式皮带输送机，皮带输送机和连续发射设施荒田之类的牵引绳排。这些皮带输送机的特点是传输容量大（可达30000吨/小时），应用范围广，安全，可靠，高（可运送人下矿，物料，岩石和各种粉状物料的，一定条件下运输）自动化，设备维修的程度和检修容易爬坡能力（高达16），运行成本低，由于缩短运输距离可节省资金投入。目前，式皮带输送机的发展趋势是：大运输能力，高带宽，高倾角，增加的长度和单圈水平，合理使用张力，降低物料运输能源消耗，最好的方法来清洁了磁带等。第四节皮带试验台信号采集及机构设计的工作原理也被称为皮带试验台信号采集及机构设计皮带输送机，其主要成分是一传送带，也称为带，传送带用作牵引机构和装载机构。皮带试验台信号采集及机构设计组件和图2-1所示的工作原理，它包括约几个部分：传送带（通常称为带），辊和中间帧，辊张紧装置，制动装置，清洁装置和卸载装置。图2-1 皮带试验台信号采集及机构设计简图1-张紧装置 2-装料装置 3-犁形卸料器 4-槽形托辊 5-皮带输送机 6-机架 7-动滚筒 8-卸料器 9-清扫装置 10-平行托辊 11-空段清扫器 12-清扫器通过驱动辊2绕带和非极性尾部的形成1改变它的环带，以滚筒3的皮带输送机，这两个部分被支撑在辊子。张紧装置5到传送带到所需的拧紧力的正常运行。在操作中，由它和传送带驱动输送器操作之间的摩擦驱动辊。从装载点到传送带装材料，以形成一个连续移动流，卸卸载点。通常该材料被装载到顶端带（轴承部分），并在磁头鼓（在此情况下，也就是，在驱动辊）使用特殊的卸载装置卸载也可在中间的卸载。第三章 皮带输送机传动装置与电机选择第一节 已知皮带试验台信号采集及机构设计的原始数据1.皮带试验台信号采集及机构设计 L=250m；2输送物料：物料，粒度0-100毫米，动堆积角；3输送量：Q=800吨/时；4 工作环境：露天;5 尾部给料，导料槽长3米。头部有弹簧清扫器，尾部有空段清扫器。第二节. 皮带试验台信号采集及机构设计的计算 皮带输送机宽度的计算 根据 已知Q=800吨/时，=0.6吨/米3。参考表2-3-5，选取带速=3.15米/秒；参考表2-3-1，得k=470；参考表2-3-2，得c=1.0；参考表2-3-3，得=0.94.得：米 ， 选取B=1000毫米的胶带，查表2-3-4，满足块度要求。各种带宽适用的最大块度(mm)带 宽5006508001000120014001600最大块度100150200300350350350二、 张力的逐点计算设皮带试验台信号采集及机构设计各点的张力如图2-3-2所示，则得各点张力关系如下： 弹簧清扫器阻力：公斤代入（1）得：查表2-3-20，改向滚筒阻力系数代入（2）得：空载段运行阻力：查表2-2-1，有Z=58.取Z=5；查表2-2-2，取上下胶层厚（3+1.5）毫米；查表2-2-5，得公斤/米，查表2-3-19，得公斤，下托辊间距米所以，得：公斤/米查表2-3-8得。代入上式得：公斤空段清扫器阻力：公斤代入（3）得：查表2-3-20，改向滚筒阻力系数。代入（4）得：查表2-3-20，改向滚筒阻力系数代入（5）得导料槽阻力： 公斤物料加速阻力：因为 公斤/米所以 公斤承载段运行阻力：查表2-3-19得公斤；查表2-2-11得米，故 公斤/米查表2-3-8得故公斤代入（6）得： （7）根据式采用光面传动滚筒，查表2-3-18得代入上式得： （8）联立（7）（8），则：所以 公斤公斤三、功率的计算传动滚筒轴功率为：电动机功率为其中，所以应选JO2924电动机，额定功率为75Kw4、 电机选择5、求得胶带最大张力为2887公斤，查表2-3-17，当B=1000毫米，Z=5层时，胶带的最大允许张力为3110公斤，所以满足最大张力要求。五、允许垂直核算承载段最小张力必须满足： 而承载段最小张力：公斤，故满足要求。六、 车式拉紧装置重锤重量计算拉紧力：公斤重锤重量：公斤负载起动时，电动机功率才能满足起动功率要求。静功率 公斤。已知，代入上式得 千瓦动功率 已知L=250米，公斤/米。，查电动机技术数据表， 公斤/米2。按下式计算：已知公斤/米，公斤/米；按表229选用传动滚筒D=1000毫米，尾轮D=800毫米，曾面轮两个，D=350毫米，查表2323，得公斤。将以上数据代入上式求 公斤/米再将以上数据代入; 取,查电动机技术数据表， ，不大于，原选JO2924电动机，额定功率为75Kw，小于负荷起动功率121Kw，故不能满足负荷起动时的要求。试改选JO2934电动机，额定功率100Kw，公斤/米2 ， 根据这些数据重新计算： 所以还是不能满足，再选JS1154电动机， JS1154电动机额定功率大于126Kw，所以满足要求，故选JS1154电动机，额定功率为135Kw，转速1475转/分。第四章 减速器的设计计算第一节 传动装置的运动和动力参数选择的运动简图如图图一、确定电动机转速，并且通过法兰盘与中间轴相连，则传动装置总传动比，其中：为高速级传动比，为低速级传动比，且，取，则有：，二、 各轴转速计算电动机轴 I轴 II轴 轴 中间轴 三、 各轴输入功率由表，滚动轴承效率，8级精度齿轮传动（稀油润滑）效率，滑块联轴器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（稀油润滑）0.98-0.998级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）0.979级精度（稀油润滑）0.96加工齿的开式传动（干油润滑）0.94-0.96铸造齿的开式传动0.90-0.93圆锥齿轮传动很好跑合的6、7级精度（稀油润滑）0.97-0.988级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）0.94-0.97加工齿的开式传动（干油润滑）0.92-0.95铸造齿的开式传动0.88-0.92蜗杆传动有自锁性的普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.40-0.45单头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.70-0.75双头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.75-0.82三头和四头普通圆柱蜗杆传动（稀油润滑）0.80-0.92带传动平带开式传动0.98V带传动0.96链传动滚子链传动0.396齿形链传动0.97摩擦传动平摩擦轮传动0.85-0.92卷绳轮传动0.95轴承（一对）滚动轴承（球轴承取大值）0.99-0.995滑动轴承（液体摩擦取大值，润滑不良取小值）0.97-0.995联轴器浮动联轴器（滑块联轴器等）0.97-0.99齿式联轴器0.99弹性联轴器0.99-0.995万向联轴器0.95-0.98减（变）速器单级圆柱齿轮减速器0.97-0.98两级圆柱齿轮联轴器0.95-0.96单级NGW型行星齿轮减速器0.95-0.98单级圆锥齿轮减速器0.95-0.96两级圆锥圆柱齿轮减速器0.94-0.95无级变速器0.92-0.95表电动机轴 I轴 II轴 III轴 中间轴 四、 各轴输入转矩电动机轴 I轴 II轴 III轴 中间轴 将以上算得的运动和动力参数列入下表： 轴名参数电动机轴I轴II轴III轴中间轴转速n（）14751475252.0562.3062.30功率（）70.068.666.263.962.6转矩（）453.22444.162508.279795.269595.99传动比15.8524.181效率0.9790.9650.9650.98 表 第二节 齿轮的设计一、高速级齿轮1. 选择材料及确定许用应力 因要求结构紧凑故采用硬齿面的小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，;大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，; 取取2. 按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.3（表113），齿宽系数（表116）.小齿轮上的转矩 齿数 取 ，则，取。实际传动比。齿形系数 。查图118得。由图119得。因 故应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数 Mm由表41取。中心距 取 齿轮分度圆直径 齿宽 取 3. 验算齿面接触强度安全4. 齿轮的圆周速度对照表112，选8级制造精度是合宜的。主要尺寸： 分度圆直径 ， 中心距 二、低速级齿轮1. 选择材料及确定许用应力 因要求结构紧凑故采用硬齿面的小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，;大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC，; 取取2. 按轮齿弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.3（表113），齿宽系数（表116）.小齿轮上的转矩 齿数 取 ，则，取。实际传动比。齿形系数 。查图118得。由图119得。因 故应对小齿轮进行弯曲强度计算。法向模数 Mm由表41取。中心距 取 齿轮分度圆直径 齿宽 取 3. 验算齿面接触强度安全4. 齿轮的圆周速度对照表112，选8级制造精度是合宜的。主要尺寸： 分度圆直径 ， 中心距 第三节 各轴的计算一、 初算轴径选取轴的材料为45#钢调质处理，c=112，高速轴：，根据联轴器参数选中间轴：，低速轴：，根据联轴器参数选二、输入轴的设计计算(1)轴的结构设计1)轴上零件的定位，固定和装配两级展开式圆柱齿轮减速器中可将齿轮安排在箱体两侧，齿轮由由轴肩定位，套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩定位，轴承两端分别用端盖密封与固定。采用过渡配合固定。2)确定轴各段直径和长度I段： 长度取II段: 初选用型滚动球轴承，其内径，外径，宽度考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此,故II段长：III段 :安装轴承的轴肩定位， 段直径长度 段直径. 长度该轴段安装高速小齿轮，齿轮分度圆直径为，可以判断,因此，该齿轮为齿轮轴。VI段安装轴承的轴肩定位, VII段 该段为支撑段，取初选用6213型滚动球轴承，其内径，外径,宽度三、 中间轴的设计计算(1)轴的结构设计1)轴的零件定位，固定和装配齿轮的一端用轴肩定位，另一段用套筒固定，传力较方便。两端轴承常用同一尺寸，以便加工安装与维修，为便于装拆轴承，轴承上轴肩不宜太高。轴承两端分别用端盖密封与固定。2)确定轴的各段直径和长度I段：取初选型滚动球轴承，其内径为，外径为，宽度为。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长，则该段长。II段：安装高速大齿轮段长 直径。III段：固定II段齿轮轴肩取 IV段：取 该轴段安装低速小齿轮，齿轮分度圆直径为，安装轴径为，可以判断,因此，该齿轮为齿轮轴。齿轮距III段轴径。V段： 轴承选型滚动球轴承，内径,外径，宽度四、 输出轴的设计计算(1)轴的结构设计1)轴的零件定位，固定和装配两级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承非对称分布，齿轮右面用轴肩定位，左面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。2)确定轴的各段直径和长度初选型深沟球轴承，其内径为，大径,宽度为。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为，则I段长，II段安装齿轮段长度为，,轴肩定位为，III段，IV段取套筒长为，初选型深沟球轴承，其内径为，大径，宽度为，故此段长，V段，VI段，。第五章 皮带输送机部件的选用第一节 皮带输送机在式皮带输送机输送两个牵引构件承载构件（钢丝绳牵引皮带试验台信号采集及机构设计除外），它不仅具有承载能力，而且还具有足够的拉伸强度。有传送带芯（骨架）和覆盖层，其中所述覆盖层被分成有盖的塑料，塑料装饰，塑料盖下。皮带输送机是各种面料（棉，化纤织物及混纺织物等）或绳子宪法的主要核心。他们是带束层的骨干，几乎是在工作时整个承载皮带输送机。因此，与芯材必须具有一定的强度和刚度。保护带芯的中间塑料盖不受机械损伤和有害的周围介质。一般较厚的覆盖层，这是传送带的支承表面，以及与所述材料直接接触以承受的冲击和磨损的材料。下部包层是主传送带的一侧，并承担支撑辊的接触压力，以减少沿着传送辊运行时捕获阻力压力，根据一般较薄覆盖所述塑料的厚度。副作用是，当塑料盖，使得当侧与齿条碰撞，以从机械损伤的芯保护发生带偏离。不同传送带芯结构和材料，皮带输送机织物层被分成两大类核心和钢丝帘线。织物层芯分为核心和织物核心类别的总体层状织物层，和芯部织物层由棉，尼龙和聚乙烯醇等。为了易于制造和处理的，皮带输送机的长度一般是由100-200米，并根据需要使用时，因此必须连接。还有与连接橡胶皮带输送机硫化橡胶连接方法两个机械连接。硫化粘合方法被分成两个冷热硫化橡胶硫化的连接。第二节 传动滚筒 滚筒长度计算：已知带宽B1000，传动滚筒直径为1000，滚筒长度比胶带宽略大，一般取（100200）取B1=1100mm第三节 托辊一、 托辊的选型作用：托辊是决定皮带试验台信号采集及机构设计的使用效果，特别是皮带输送机使用寿命的最重要部件之一。托辊组的结构在很大程度上决定了皮带输送机和托辊所受承载的大小与性质。对托辊的基本要求是：结构合理，经久耐用，密封装置防尘性能和防水性能好，使用可靠。轴承保证良好的润滑，自重较轻，回转阻力系数小，制造成本低，托辊表面必须光滑等。槽形托辊上托辊选用槽型托辊，下托辊为平行托辊。为了防止和克服皮带输送机跑偏现象，上分支隔一段距离设置一组槽型调心托辊，下分支隔一段距离设置一组平行调心 托辊。在受料出为了减少对皮带输送机的冲击，选用缓冲托辊。其结构简图如下：缓冲托辊a)橡胶圈式 b)弹簧板式托辊间距：设置在带之间应遵循的偏转辊辊之间的距离产生尽可能在原则上的小。偏转辊之间带通常是辊之间的距离不超过2.5。在辊间距应在300600毫米小，一般间隔被加载，并且必须使用缓冲辊，辊间距优选25003000毫米下，或取辊之间距离的两倍。在负载支路头部，尾部应各以减少磁带过渡应力的头部和尾部的边缘，从而减少了磁带边缘损伤设置有一组的过渡辊。过渡辊槽角和辊中心线的两个端部和过渡辊之间的距离一般不超过800千毫米。选择：本设计使用用于输送颗粒材料中，最常用由三个支槽辊的支槽辊皮带试验台信号采集及机构设计。从最初的调查“交通运输机械设计手册”表2-4-3 B =千毫米大小，取辊图号TD4C1的108毫米辊筒直径。图号TD4C9使用缓冲托辊的;橡胶圈式结构类型，最好辊径108毫米。通过使用并行辊式滚筒图号TD4C3的108毫米辊径托辊间距由B =千毫米的带宽设计，以惰间距1400毫米，更低的托辊间距是3200毫米。常用的托辊阻力系数工作条件平行托辊槽型托辊室内清洁、干燥、无磨损性尘土0.0180.02空气湿度、温度正常,有少量磨损性尘土0.0250.03室外工作,有大量磨损性尘土0.0350.04二、 托辊的校核（一）上托辊的校核所选用的上托辊为槽形托辊，其结构简图如下：槽形托辊结构简图（1）承载分支的校核 查表2-74得，上托辊直径为108mm，长度为315mm，轴承型号为4G204，承载能力为4400N，大于所计算的，故满足要求。（2）动载计算承载分支托辊的动载荷：式中：运行系数，查表2-36，取1.2；冲击系数，查表2-37，取1.04；工况系数，查表2-38，取1.00。则：故承载分支托辊满足动载要求。第四节 制动装置合并的倾斜皮带输送机材料，其平均倾斜角为比当句号将平滑用逆转的现象，当输送传送带上的材料发生低传输材料时，造成材料的堆积，飞车事故，它应该设定制动器。制动减速机构用于停止机器或设备，有时也可以用作调节速度或限制机构，它是为了确保安全机构或机的工作的一个重要组成部分。停车时需要防止扭转回带，当制动器一般被称为逆止当皮带输送机输送的。向下输送，停止需要防止传送带的向前推进时，则称为制动。他们的工作条件应皮带输送机根据设计制动装置（逆止器）。在驱动辊期望的制动力（或逆止力）的作用，应当按照与皮带输送机的水平，三种传输和运输的情况下被确定。因为本设计是水平皮带试验台信号采集及机构设计，不需要制动装置第五节 改向装置 使用皮带输送机弯曲滑轮或弯曲惰轮以改变皮带输送机的运动方向。惰轮可以在皮带输送机，或变动的方向来使用。尾部或弯曲滑轮垂直重锤张紧辊式皮带输送机的整体布局，使得重定向垂直上方张紧装置重锤辊弯曲，并围绕以下一般弯曲用于提高包角之间的驱动辊式皮带输送机。 改向滚筒直径等250,315,400,500,630,800,1000mm规格。与驱动轮直径匹配，重定向直径大于驱动辊的直径小的时候，当档位选择，重定向或重定向角度时可适当服用1-2小块减少。该设计使用为400mm 4弯曲滑轮直径，弯曲180，重定向辊组沿惰套几个所需半径的弧布置，它是在弯曲的皮带输送机的曲率半径大于或槽用于辊部分，以使传送带的重定向可以保持槽的横截面。当由一个凸弧形的皮带输送机，因为滚子槽角，从而使传送带伸长比中心更大，以减少应力带的两侧应的圆弧的曲率的凸半径尽可能大。一般按织物芯皮带输送机伸长率，钢核心计算的0.2。第六节 拉紧装置一 拉紧装置的作用张紧装置的作用是：确保围绕端传送带驱动辊（即，和驱动感光鼓分离点）有足够的张力，以使生产的滚筒和传送带以防止带打滑之间的必要的摩擦;确保张力不大于一定值以下时，为了限制在支撑辊之间的带，以避免扩散的物质和增加阻力运动的凹陷;在条件下的运行弹性伸长变化产生塑性伸长和过渡劳动者报酬皮带输送机。二 张紧装置在使用中应满足的要求。输送器设置在正常操作期间，分离点的带驱动辊具有一定的恒定张力，以防止打滑。输送器设置在启动和关闭，传送带具有在分离点的驱动辊，一般为1.3至1.7比率的恒定张力（可被设计为计算系数不小于开始判断更少）。 保证皮带输送机抱着树枝和背部凹陷在最小张力空分支不应超过标准值（GB / T17119-1997规定：两个托辊间距皮带输送机下垂和1/100 MT / T467-1996规定。 1/50）。塑料皮带输送机伸长补偿和过渡条件的弹性伸缩的变化。提供皮带输送机接头的必要的张力中风。（6）在过渡期间的工作状态，动态效果应出现在带可以减少到最低限度，以防止在皮带输送机的损坏。车式拉紧装置适用于皮带输送机长度较大，功率较大的场合。故选用车式拉紧装置。第七节 安全与监控安全保护装置是在传送装置，其能够监测和报警的，有缺陷的工作可以使安全生产，正常运行时间的皮带输送机系统，并防止机械部分损坏，保护操作人员的安全。此外，为便于集中控制和提高自动化级别。（1）的电气和安全设备，制造，运输和使用等方面的设计，应符合相关国家标准或专业标准，如IEC439“低压成套开关设备和控制设备”相一致; GB4720“低压电器配备了电子控制装置”; GB3797“配备了电子控制装置的电子设备。”保护（2）电气设备：主电路需要的电压和电流表指示，和电路，短路，过电流（过载），缺相，接地保护等项目发出声光报警指示灯，指示灯应灵敏，可靠。（3）安全和监视;应根据传送运输系统或独立的工艺要求和工作条件，保护和监控常用设备被选择如下： 一个。带转向监测：通常安装在皮带输送机头部，尾部，以及需要监控的中间点，信号稍有偏差达带宽的5，延时报警时严重偏差达L 0带宽的动作，报警，正常停车。湾滑监控：用于和驱动辊的线速度和监视之间的传送带之间的差异可以报警，自动张紧传送带或正常关机。 超速监控：用于下一个操作，或在操作条件下，当磁带速度达到L15L25与预定速度并且当紧急停止报警。 第六章 轴承的计算轴承类型：深沟球轴承，轴承代号：6301 轴承参数：轴承内径：12，轴承外径：37，轴承宽度：12，额定动载荷：7480，额定静载荷：4650，极限转速：22000， 润滑方式：脂润滑。工作参数：径向载荷：406.16，轴向载荷：0，使用寿命：30000，工作转速：1819.8，载荷系数：1.5。计算结果：当量动载荷：609.24当量静载荷：609.24 计算寿命：16950轴结构的设计滚筒轴属于固定心轴只承受弯矩M0；不承受扭矩T=0；轴的毛坯一般用圆钢或锻件。结构设计应满足的基本要求1、 轴与轴上零件应具有准确的工作位置定位要求2、 轴上零件应易于装拆和调整安装调整要求3、 轴上零件的固定应牢固可靠紧固要求4、 轴应具有良好的制造工艺性工艺要求5、 应尽量减少应力集中提高疲劳强度的要求轴的各部分结构名称制造安装要求为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯轴。为使轴上零件易于安装，轴端和各轴段的端部应有导角轴的形状和尺寸力求简单，以便于加工轴上磨削的轴段有砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应有推刀槽；轴的材料轴常在交变应力的作用下工作，其材料的要求是：强度高、刚度好、应力集中的敏感度小，抗疲劳，加工性能好，有的轴表面要求也较高。轴的材料主要采用中碳钢35或45钢和合金钢20Cr或40Cr等。最常用的是45#钢（含碳量.45），它具有较高的综合机械性能。此设计采用45#钢。轴的设计包括两个方面： 结构设计：使轴具有合理的结构形状，良好的加工工艺性。 强度计算：保证轴在载荷作用下不致断裂或产生过大的变形。轴的结构设计 轴的端部应有45度倒角，以便安装时对中，防止锐边划手。轴的结构设计主要根据以下几个方面： 轴上零件的配置；轴上零件的固定；轴上零件的装拆；轴的加工工艺性。轴上零件的固定可分为两个方向：周向固定：传递扭矩和运动。采用过盈配合（轴承内圈）、轴向固定：防止零件在运转时产生轴向移动。采用圆螺母图5-1 滚筒结构强度计算 由于心轴工作时只承受弯矩而不承受扭矩，所以在应用上式时，应取T=0。由于是固定心轴，考虑启动，停止等影响，弯矩在轴截面上所引起的应力可视为脉动循环变应力。所以固定心轴的许用应力应为1.7-1 。最大弯矩M=0.54/2*300=81N.M抗弯截面系数W=*d4/64 =3.14*(0.012)4/64=2*10-8 强度=M/W=81/(*d4/64)=81/2*10-8=40MPa材料采用45号调质钢许用弯应力为102MP 40102则通过设计能承受足够的工作强度。第7章 机械手设计7.1 运动分析大多数自动零件的机组配备有两个相同结构的单臂机械手，分别承担工件的装卸运动。 还设计为在一个机器人上使用两个机械臂以这种臂形式的机器人可以承受两个单臂机器人工作。 在本设计中，为了同时减少机器人的数量，由于待加工部件的尺寸和质量不大，只能使用单臂机器人承担工件的装卸运动。图4-1 机械手机构简图如图4-1所示，本设计所采取的结构中，机械手工作时，首先机械手手臂伸长，手爪从料台夹紧工件后，手臂上仰，然后机身逆时针旋转180，将工件送入数控机床夹具上夹紧，手臂缩回后俯下到料台高度完成上料过程，此时数控机床开始对工件进行处理。当机器完成加工工件时，机械臂的臂开始升高臂的角度，然后臂突出到机床主轴的中心线的高度，然后夹具夹紧工件。松开机床夹具后，机器人顺时针旋转180。向下到工作台的高度和工件在工作台上，手臂缩回，机器人回到原来的位置，从而完成切割过程。上下循环的过程，实现工件的连续加工。从上述运动过程可以看出，机器人需要三个自由度：身体旋转，手臂俯仰和伸缩。具体分析过程如下：从上一章的数控机床参数和确定机器人的位置，机床可以知道高度为800mm和机床主轴中心线高度为1100mm，因此高度的机械夹具应为300mm（此动作由提升缸提升28 mm，驱动臂以一定角度倾斜实现）。机器人位于CNC机床和工作台中间，机床主轴与工作台之间的距离为1800mm，因此机械手臂伸出后应为947mm，使工件可以放入机床夹具180后在桌子上。单臂机械手同时承受工件装卸运动，比采用两个单臂机械手具有结构简单，紧凑，定位精度高，维修方便的优点。在本设计中，驱动系统为机器夹具和机械手提供动力，是动力源。驱动系统根据不同的驱动介质，可分为液压驱动，气动驱动，电机驱动，机械传动，也可以用几种方式驱动。经过分析比较，设计使用气动控制机床夹具和机械手。与其他驱动方式相比，气动驱动有以下优点：用于压缩空气的电源，成本低，易维护，污染等优点。电控回路辅助气压控制机器人自动完成工件上下料。有许多类型的机器人电子控制系统，除了特殊机器人，其中大多数是为电子控制系统设计的。根据不同的控制程序，电子控制方法分为固定程序，包括继电器线，半导体逻辑线;可编程，包括顺序控制器，教导计算机的重现。在本设计中，由于是专用机器人，考虑到实际生产情况，要求设备，使用寿命长，可靠，成本低，经过分析比较，使用半导体逻辑控制机器人和机器夹具，工作一定的前提下，半导体逻辑不但能满足生产的实际需要，而且价格低，如有必要，可更改为PC微控制器控制。总之，工作开始后，机器人手臂伸长，夹持器抓住坯料，机械臂上升一定角度，逆时针旋转180，工件进入夹具夹紧，手动释放，完成加载动作后;机加工成品零件，机械手臂再次上仰后伸长，手爪夹紧工件，夹具松开，机械手顺时针旋转180后，手臂俯下相同角度后，将工件放在料台上，手臂缩回到初始位置，从而完成下料动作。7.2 结构设计7.2.1 手部设计7.2.1.1 概述 上师应该有一定的通用性，其主要功能是：抓住工件，抓住工件并释放工件。 夹具可分为三种类型：机械，磁性和真空。机械夹具依靠摩擦夹紧和钩挂承重两种类型，前者是手指，后者是手指。产生夹紧力的驱动源可以具有四种气动，液压，电和电磁。磁手柄主要是磁吸，有两种电磁吸盘和永磁吸盘。真空夹具是真空吸盘，根据真空形成的原理可分为真空吸盘，气压吸盘，挤压负压吸盘三种。磁性夹具和真空夹具没有手指。机械手爪按手指数分为两个手指夹爪和多个手指夹爪，根据手指的关节分为单关节手指和多关节手指夹。夹具被分成普通宝石（没有传感器的夹具）和智能夹具（一个或多个传感器，例如力传感器，触觉传感器，滑动传感器等）。 手的设计和选择最重要的是满足功能要求，因为套件尺寸很小，其自身重量很轻，设计决定使用两指机械夹持工件外圆柱面7.2.1.2机械夹具设计（1）驱动机械夹具通常采用气动，液压，电动和电磁驱动手指的开合。其中，气动手具有许多突出的优点：结构简单，成本低，维修方便，开闭快，重量轻。所以气动手目前广泛使用。设计使用气动手榴弹。（2）驱动源驱动力通过驱动机构驱动爪夹在一起并产生夹紧力。有多种形式的传动，如并联连杆，齿条和小齿轮，杠杆，滑槽等。机械夹具设计采用双支点杠杆式，驱动杆端部与连杆铰链铰接，当驱动杆直线往复运动时，通过连杆推动两指围绕枢轴点旋转运动，从而允许手指松开或关闭。（3）爪爪是工件的一部分，与其形状和材料直接接触，夹紧力有很大的影响。夹紧工件的接触点越多，所需的夹紧力越小，夹紧工件的可靠性越高。设计的夹爪具有V形表面，有四条线和工件接触形成一个闭合状态的夹紧状态，安全可靠。4.2.1.3 夹紧气缸的设计计算（1）工件质量（2）当工件被竖直夹持时，手指握住工件时所需要的夹紧力最大，工件质量为5kg，则夹紧力为 ：N=mg=59.8=49N（3）手部的驱动力计算图4- 手爪受力分析简图如图4-2所示 ，Q为活塞杆推力，N为手指夹紧工件的夹紧力，则由力矩平衡，知 （41）其中，b=5mm,c=75mm,=80，代入数值得活塞杆推力 （4）根据机械设计手册，由预算确定的所需气缸轴向输出力推力Q=259.2N得：活塞式气缸内径 （42） 根据标准化气缸系列的数值进行圆整，得D=32mm。 （5）活塞杆直径的确定与验算取活塞杆直径d=10mm，按下式进行验算： （43） 代入数值，得，成立。故活塞杆直径满足强度要求。（6）气缸筒壁厚的确定与验算 气缸内径确定后，根据机械设计手册，其壁厚选取为t=5mm,根据下式进行强度验算： （44） 代入数值得，成立。故该缸筒壁厚满足强度要求。（7）气缸进排气口螺孔直径的确定气缸进排气口螺孔的大小与空气消耗量（缸径、活塞杆直径、活塞的平均速度等）及供气压力均有关系，故难于准确计算。根据机械设计手册，按缸径查取。根据D=32mm，查得，进排气口螺孔直径规格为d=M61。（8）活塞的厚度取决于密封圈的种类和排数。气缸筒与活塞、活塞杆与活塞、气缸筒与气缸盖、活塞杆与气缸盖之间均选用0形橡胶密封圈，其沟槽尺寸皆为标准值。（9）连接螺栓直径的确定与验算根据螺栓材料与载荷，初定螺栓直径d=6mm，按下式进行验算： （45） 代入数值，得：，成立。故螺栓直径符合要求。7.2.2 臂部设计 工业机器人的臂通常具有2至3个自由度，即伸缩，旋转或俯仰。臂的总重量大，力量一般比较复杂，在运动中，直接到手腕，手和工件（或工具）的静态，动态负载，特别是高速运动，会产生更大的惯性力或惯性矩），造成冲击，影响定位的精度。7.2.2.1臂设计的基本要求 臂的结构必须根据诸如机器人的运动，爬行的重量，运动的自由度和运动的精度的因素来确定。同时，设计时必须考虑臂，油（气）气缸的力，并指导内部管道和腕关节的连接等因素。所以手臂的设计时一般要注意以下几点要求： （1）高刚度要求 为了防止手臂在运动过程中产生过度变形，手臂横截面形状要有合理的选择。中空管的弯曲刚度和扭转刚度比实心轴大得多，因此使用普通钢管作为臂和导杆，工字梁和通道用作支撑板。（2）更好的引导 为了防止手臂在直线运动中，沿着运动轴线相对于旋转，或设置导向装置，或设计正方形，花键和其他形式的手臂。 （3）重量轻 为了提高机器人的移动速度，需要使臂移动部的重量最小化，以减小整个臂相对于旋转轴的惯性矩。 （4）运动应平稳，定位精度应高 随着手臂移动速度的提高，惯性力引起的定位冲击的影响越大，运动越不平稳，定位精度不高。因此，除了手臂设计力求紧凑，重量轻，同时采用一定形式的缓冲措施。7.2.2.2臂的共同机制 （1）臂直线运动机构 机器人臂伸展，水平运动是线性运动。为了实现臂的往复直线运动，以更多的机构形式，常用活塞油（气）缸，齿条齿轮机构，螺母机构和连杆机构。由于活塞油（气）缸体积小，重量轻，因此在机器人臂结构上更多。 （2）手臂摆动运动机构 机器人的旋转运动实现了各种机构的形式，常用刀片旋转缸，齿轮传动机构，链轮驱动机构，活塞缸和连杆机构。 机器人手臂要完成的是伸缩运动，因此使用活塞缸。7.2.2.3伸缩运动气缸的臂设计和计算 计算臂的运动的驱动力，臂应考虑满载。当机器人运行时，臂上的负载主要是惯性力，摩擦力和重力。 当臂水平缩回时，需要克服包括气缸和活塞之间的摩擦阻力以及导杆和支撑滑动套之间的摩擦阻力的摩擦阻力，并克服起动过程中的惯性力。驱动力Pq可以如下计算Pq=Fm+Fg （46） 式中，Fm各支撑处的摩擦阻力，N； Fg启动过程中的惯性力，N,其大小可按下式估算Fg=Ma （47） 式中，M手臂伸缩部件的总质量，kg； a启动过程中的平均加速度，m/s2。 而平均加速度a可按下式计算 （48） 式中，速度增量，m/s；升降速过程所用时间，s，一般为0.010.5s。（1）工件质量m1=5kg手爪部件质量m2=0.58+0.41+0.09=1.08kg手臂伸出的总质量M1=5+1.08+0.79+0.15+0.98+0.05=8.05kg取动摩擦系数f=0.18，则Fm=fM1g=0.188.059.8=14.2N由于手臂的运动速度很小，启动过程中的惯性力可略去不计。那么，驱动力Pq=Fm=14.2N（2）根据机械设计手册，由预算确定的所需气缸轴向输出力推力Q=14.2N得：活塞式气缸内径 （49） 根据标准化气缸系列的数值进行圆整，得D=32mm。 （3）活塞杆直径的确定与长度的验算取活塞杆直径d=20mm，L=400mmL/d10且活塞杆受压时，其长度按下式进行验算： （410） 式中，m与气缸安装方式有关的安装系数； A活塞杆的横截面积，mm2； p活塞杆承受的轴向压力，N； n安全系数，一般取n=24.代入数值，得，成立。故活塞杆长度满足要求。（4）气缸筒壁厚的确定与验算 气缸内径确定后，根据机械设计手册，其壁厚选取为t=5mm,根据下式进行强度验算： （411） 代入数值得，成立。故该缸筒壁厚满足强度要求。（5）气缸进排气口螺孔直径的确定根据机械设计手册，按缸径D=32mm，查得，进排气口螺孔直径规格为d=M61。（6）气缸筒与活塞、活塞杆与活塞、气缸筒与气缸盖、活塞杆与气缸盖之间均选用0形橡胶密封圈，其沟槽尺寸皆为标准值。活塞的厚度取决于密封圈的排数。（7）连接螺栓直径的确定与验算根据螺栓材料与载荷，初定螺栓直径d=6mm，按下式进行验算： （412） 代入数值，得：， 成立。故螺栓直径符合要求。7.2.3 机身设计7.2.3.1 概述机身，也被称为柱。机器人必须有一个易于安装的基础件，它是工业机器人的基础，框架通常与机身集成。机身是支撑臂的部件。运动，旋转和俯仰运动的一般实现，通常有1到3个自由度。身体设计应注意以下问题：（1）具有足够的刚性和稳定性;（2）运动灵活，运动导套长度不宜过短，避免发生卡住，一般有导向装置;（3）结构布局要合理。通常机身具有旋转，升降，转动和提升，转动和提起和俯仰共5种运动，这些形式的自由度由工业机器人设计的整体设计。例如，圆柱坐标机器人属于具有两个旋转和提升自由度的机身;球面坐标机器人属于机身，具有两个旋转自由度和俯仰角;联合坐标机器人属于机身;坐标机器人有时上下移动，有时水平移动到属于机身的自由度。机器人的身体需要完成旋转和俯仰运动。旋转运动由活塞气缸和齿条和小齿轮的机构驱动。臂的俯仰运动由活塞缸和连杆机构实现。驱动臂俯仰运动的活塞缸位于臂下方，并且活塞杆和臂通过铰链连接，铰链通过尾耳环连接到支撑柱。4.2.3.2臂间距的设计和计算对于垂直运动，除了克服摩擦，还要克服自身运动部件的重力和承受臂，手腕，手，工件的总重量和惯性力计算下面的公式Pq=Fm+Fg+W （413） 式中，Fm各支撑处的摩擦力，N； Fg启动时的总惯性力，N； W运动部件的总重力，N。（1）气缸举升的总质量为M2=8.05+0.68+0.5+2.7+0.29+0.05=12.27kgW=M2g=12.279.8=120NFm=fW=0.18120=21.6N那么，驱动力Pq=21.6+120=141.6N（2）根据机械设计手册，由预算确定的所需气缸轴向输出 力推力Q=259.2N得：活塞式气缸内径 （414） 根据标准化气缸系列的数值进行圆整，得D=32mm。 （3）活塞杆直径的确定与验算取活塞杆直径d=20mm，按下式进行验算： （415） 代入数值，得，成立。故活塞杆直径满足强度要求。（4）气缸筒壁厚的确定与验算 气缸内径确定后，根据机械设计手册，其壁厚选取为t=5mm,根据下式进行强度验算： （416） 代入数值得，成立。故该缸筒壁厚满足强度要求。（5）气缸进排气口螺孔直径的确定根据机械设计手册，按缸径D=32mm，查得，进排气口螺孔直径规格为d=M61。（6）气缸筒与活塞、活塞杆与活塞、气缸筒与气缸盖、活塞杆与气缸盖之间均选用0形橡胶密封圈，其沟槽尺寸皆为标准值。活塞的厚度取决于密封圈的排数。（7）连接螺栓直径的确定与验算根据螺栓材料与载荷，初定螺栓直径d=6mm，按下式进行验算： （417） 代入数值，得：，成立。故螺栓直径符合要求。 7.2.3.3 回转运动气动装置的设计计算回转运动驱动力矩只包括两项：回转部件的摩擦总力矩；机身自身运动部件和其携带的手臂、手腕、手部、工件等总惯性力矩，故驱动力矩可按下式计算Mq=Mm+Mg （418） 式中，Mm总摩擦阻力矩，Nm；Mg各回转运