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多层板连续排版方法及基于PLC控制系统设计【机+电+液】【7张图纸】【优秀】

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关键词：: 多层板连续排版方法基于PLC控制控制系统设计图纸机电一体化

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多层板连续排版方法及基于PLC控制系统设计

51页 23000字数+说明书+7张CAD图纸【详情如下】

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摘要I

AbstractII

1 绪论1

1.1 序言1

1.2 该设计主要任务2

2 机械部分设计3

2.1机械传动装置设计3

2.1.1 带式输送传动装置原理与应用3

2.1.2 输送带的选择与计算4

2.1.3 托辊选择5

2.1.4 滚筒选择7

2.1.5 输送带牵引力8

2.1.6 带强度校核8

2.1.7 拉紧装置选择9

2.2 减速器设计10

2.2.1 减速器设计概述10

2.2.2 拟定传动方案13

2.2.3 电动机选择14

2.2.4 运动学与动力学计算14

2.2.5 圆柱齿轮传动设计与计算15

2.2.6 链传动设计19

2.2.7 轴的设计20

2.2.8 联轴器与轴承选择21

2.2.9 轴设计（以从动轴轴2为例）23

2.3 移动预压组机构的设计30

2.3.1 设计方案30

2.3.2 工作原理与计算31

2.3.3 结构设计要点32

3 PLC控制系统设计33

3.1 系统运动描述33

3.2 系统电控设备及要求34

3.3 PLC I/O接口点数与分配34

4 液压剪板机设计35

4.1 基本参数与计算35

4.1.1 剪切力计算35

4.1.2 压料力计算36

4.1.3 剪切角的确定36

4.1.4 上刀片行程37

4.2 传动系统设计与计算37

4.2.1 技术要求37

4.2.2 负载与运动分析37

4.2.3 液压缸参数计算38

4.3 拟定液压系统图40

4.4 液压元件选择41

4.5 管道的设计42

4.5.1 油管选择42

4.5.2 确定油管尺寸42

4.6 密封和防尘43

4.6.1 密封方式选择43

4.6.2 防尘圈选择43

结论44

致谢45

参考文献46

摘要

　　　胶合板的供不应求需要有连续生产的生产设备，能实现胶合板的连续大批量生产。实现可编程控制器控制的多层板连续排版方法是胶合板生产先期的一种新型设备。该设计的最终目标就是成功设计出一种基于PLC程序控制系统的胶合板连续排板的输送机设备。具体的完成了板材原料的输送结构与工作过程，完成了机械手的结构设计与计算，绘制了装配图和部分零件图，并实现了控制系统的设计。该设计的主要内容为：驱动装置，输送装置，移动预压装置，和板材切断装置。通过对以上装置的连接可实现：很大程度上降低劳动强度，节省人力，提高生产率并有效地保证产品的质量。　　　

关键词: 胶合板；ＰＬＣ控制系统；机械手；输送

　　　伸缩胶带输送机与普通胶带输送机的工作原理一样，是以胶带作为牵引承载机的连续运输设备，它与普通胶带输送机相比增加了储带装置和收放胶带装置等，当游动小车向机尾一端移动时，胶带进入储带装置内，机尾回缩；反之则机尾延伸，因而使输送机具有可伸缩的性能。伸缩胶带输送机分为固定部分和非固定部分两大部分。固定部分由机头传动装置、储带装置、收放胶带装置等组成；非固定部分由无螺栓连接的快速可拆支架、机尾等组成。其中，机头传动装置由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒、清扫器组成，储带装置包括储带转向架、储带仓架、换向滚筒、托辊小车、游动小车、张紧装置、张紧绞车等。中间架由无螺栓连接的快速可拆支架，由H型支架、钢管、平托辊和挂钩式槽形托辊、V型托辊等组成，是机器的非固定部分，钢管可作为拆卸的机身，用柱销固装在钢管上，用小锤可以打动，挂钩式槽形托辊胶接式，槽形角30°，用挂钩挂在钢管的柱销上，挂钩上制动的圆弧齿槽，托辊就是通过齿槽挂在柱销上的，可向前向后移动，以调节托辊位置控制胶带跑偏。

　　　带式输送传动装置的工作原理是：由挠性输送带作为物料承载件和牵引件的连续输送设备，根据摩擦传动的原理，由传动滚筒带动输送带进行物料的传递与运输。它结构简单，工作可靠，造价低廉，适用性强。特别对工作节拍没有严格要求、比较干燥的生产场所，可用于柔性或半柔性的自动包装线，输送带、盒、箱等产品或散粒、块状产品。带式输送装置一般由传动滚筒，改向滚筒，输送带，托辊，拉紧装置等组成。如下图2-1所示为输送装置原理图。挠性输送带2绕在上、下托辊之上，由传动滚筒驱动，拉紧装置6用于调节输送带的拉紧力，以保持输送带的输送能力。传动滚筒驱动输送带的能力与输送带在传动滚筒上的包角大小有关，包角大时传动能力大，而改向滚筒就用于增大传动角。带式输送装置的各辊轴轴承都采用滚动轴承，以减小运转中的摩擦阻力和功率消耗[7]。

图2-1 输送装置原理图

1-传动滚筒；2-输送带；3-上托辊；4-传动滚筒；5-下托辊；6-拉紧装置

2.1.2 输送带的选择与计算

输送带又叫运输带，是用于皮带输送带中起承载和运送物料作用的橡胶与纤维、金属复合制品，或者是塑料和织物复合的制品。皮带输送机在农业、工矿企业和交通运输业中广泛用于输送各种固体块状和粉料状物料或成件物品，输送带能连续化、高效率、大倾角运输，输送带操作安全，输送带使用简便，维修容易，运费低廉，并能缩短运输距离，降低工程造价，节省人力物力。输送带是带式输送机的牵引构件及承载构件，用于输送物料和传递动力,是带式输送机的重要组成部分，约占带式输送机总成本的30%～40%左右。它贯穿输送机的全长，在设备检修中占很大比重。同时，输送带在带式输送机中既是货物的承载机构，又是带式输送机的牵引机构，因此，不仅需要足够的强度，而且还应具有耐磨、耐腐蚀的要求。输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资、运行成本，更为重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运行。输送带广泛应用于水泥、焦化、冶金、化工、钢铁等行业中输送距离较短、输送量较小的场合。本产品采用多层挂胶棉帆布作骨架，表面覆盖性能良好的橡胶材料，经硫化而制成[1]。

2.1.2.1 输送带类型与选择

　　　输送带系列产品有普通棉帆布输送带、尼龙（NN）输送带(分为NN-100型、NN-150型、NN-200型、NN-250型、NN-300型、NN-350型、NN-400型)、聚酯（EP）带(分为EP-100型、EP-150型、EP-200型、EP-250型、EP-300型、EP-350型、EP-400型)、大倾角(波状挡边)输送带、裙边隔板输送带、环形输送带、花纹输送带{由于运送物料不同和输送倾角大小不同，要求花纹形状和高度也不同。常用的花纹输送带品种如：人字形花纹输送带（人字输送带包括上凸、下凹人字输送带）、八字形花纹输送带、鱼骨花纹输送带、U形花纹输送带、圆柱形花纹输送带、麻点花纹输送带等，或根据用户要求设计}、止水带、PVC或者PVG整芯阻燃带等；并能提供各种特殊性能的输送带（一般阻燃输送带、耐热输送带、耐灼烧输送带、高耐磨输送带、耐酸输送带、耐碱输送带、耐寒输送带、耐油输送带、耐高温输送带、高强力输送带及食品输送带、特氟龙输送带、不锈钢输送网带、链条输送网带、输送网带）[3]。

　　　自动包装机所用带式输送装置多为轻型或特轻载荷类型，要求传送带结构紧凑、轻巧，能连续化、高效率、大倾角运输，输送带操作安全，输送带使用简便，维修容易，运费低廉，并能缩短运输距离，降低工程造价，节省人力物力。根据输送机类型、结构以及工况，考虑经济成本，此设计的输送带心层材料选用4层的棉帆布带。

内容简介：: 毕业设计(论文)多层板连续排版方法及基于控制系统设计MULTILAYER PCB LAYOUT NETHOD WITH A CONTINUOUS CONTROL SYSTEM BASED ON PLC学生姓名学院名称专业名称指导教师20*年月日徐州工程学院毕业设计(论文)摘要胶合板的供不应求需要有连续生产的生产设备，能实现胶合板的连续大批量生产。实现可编程控制器控制的多层板连续排版方法是胶合板生产先期的一种新型设备。该设计的最终目标就是成功设计出一种基于PLC程序控制系统的胶合板连续排板的输送机设备。具体的完成了板材原料的输送结构与工作过程，完成了机械手的结构设计与计算，绘制了装配图和部分零件图，并实现了控制系统的设计。该设计的主要内容为：驱动装置，输送装置，移动预压装置，和板材切断装置。通过对以上装置的连接可实现：很大程度上降低劳动强度，节省人力，提高生产率并有效地保证产品的质量。关键词: 胶合板；控制系统；机械手；输送Abstract, Plywood demand requires continuous production of production equipment, to achieve continuous high-volume production of plywood. Multilayer programmable controller to control the layout is a continuous advance of a new type of plywood production equipment complete the structure of delivery of raw materials with working process, key completing the structural design of the manipulator and calculation and draw assembly drawing and some parts drawing to finish the control system design.The main contents of the design are: drive design, transmission equipment design, mobile pre-press equipment design, and sheet metal cutting equipment design.By connecting the above devices effectively, realize that reduce labor intensity and labor saving at a large level, increase productivity, and effectively ensure the quality of the product.Keywords: plywood PLC control system mechanical hand conveyor equipmentI徐州工程学院毕业设计(论文)目录摘要IAbstractII1 绪论11.1 序言11.2 该设计主要任务22 机械部分设计32.1机械传动装置设计32.1.1 带式输送传动装置原理与应用32.1.2 输送带的选择与计算42.1.3 托辊选择52.1.4 滚筒选择72.1.5 输送带牵引力82.1.6 带强度校核82.1.7 拉紧装置选择92.2 减速器设计102.2.1 减速器设计概述102.2.2 拟定传动方案132.2.3 电动机选择142.2.4 运动学与动力学计算142.2.5 圆柱齿轮传动设计与计算152.2.6 链传动设计192.2.7 轴的设计202.2.8 联轴器与轴承选择212.2.9 轴设计（以从动轴轴2为例）232.3 移动预压组机构的设计302.3.1 设计方案302.3.2 工作原理与计算312.3.3 结构设计要点323 PLC控制系统设计333.1 系统运动描述333.2 系统电控设备及要求343.3 PLC I/O接口点数与分配344 液压剪板机设计354.1 基本参数与计算354.1.1 剪切力计算354.1.2 压料力计算364.1.3 剪切角的确定364.1.4 上刀片行程374.2 传动系统设计与计算374.2.1 技术要求374.2.2 负载与运动分析374.2.3 液压缸参数计算384.3 拟定液压系统图404.4 液压元件选择414.5 管道的设计424.5.1 油管选择424.5.2 确定油管尺寸424.6 密封和防尘434.6.1 密封方式选择434.6.2 防尘圈选择43结论44致谢45参考文献46471 绪论1.1 序言胶合板具有材质轻, 物理力学性能好，抗弯强度高, 容易加工等优点。被广泛用在家具、建筑、车辆上。随着国民经济发展，人民生活日渐提高，各行业对胶合板的需求与日俱增，常处于供不应求状态。胶合板近10年来，受市场和原料的影响，产量有起有伏，但总体上保持年均30%的增长速度。到2007年底，全国共有规模以上胶合板企业5000多家，生产能力为每年4000万立方米，生产原料以进口阔叶材和国产速生材为主，大部分企业集中在江苏、山东和河北省。我国胶合板产量和出口量在世界排名第一，2007年生产3561.6万立方米，进口30.6万立方米，出口878.2万立方米,出口额35.8亿美元，进、出口量分别比2006年提高5.76%和22.91%，主要出口国为美国、日本、英国和韩国。但是传统的胶合板生产工艺存在速度缓慢、效率低、原料浪费等现象，针对这些不足，我们必须致力于对胶合板生产设备的改进与生产工艺的改善，研发先进的生产设备，采用先进的生产工艺，使胶合板的生产效率得到提高，质量得到优化，使胶合板生产在逆境中不断壮大。胶合板的供不应求需要有连续生产的生产设备，能实现胶合板的连续大批量生产。实现可编程控制器控制的多层板连续排版方法是胶合板生产先期的一种新型设备。本次设计的胶合板生产系统能很大程度地降低劳动强度，节省人力，提高生产率并有效地保证产品的质量。随着国家加大了对森林资源的保护力度和多层板生产企业不断增加，原材料将更加紧缺，竞争更加激烈，迫切需要一种效率高，损耗小的排版方法。我国的连续排板电气控制系统普遍采用的是传统的继电器接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，在日常的生产作业当中，经常发生电气故障，从而影响生产。另外，一些复杂的控制如：时间、计数控制用继电器接触器控制方式较难实现，所以,有必要对传统电气控制系统进行改进设计。PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。PLC，全称可编程逻辑控制器简，是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来，它不断吸收微型计算机控制技术，使之功能不断增强，逐渐适合复杂的电气控制系统。PLC之所以有较强的生命力，在于它更加适应工业现场和市场要求。可靠性高，抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。与单片机相比，它的输入/输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。1.2 该设计主要任务多层板连续排版方法是胶合板生产先期的一种新型设备，主要由移动组、移动预压、测长系统、板材切断、运板转板、机械手动作、板材打垛等部分组成。本毕业设计主要要求为：根据板材原料的输送速度确定电动机的选择以及减速机构；根据移动预压要求确定预压滚筒尺寸与传送带厚度；合理选择测长系统，确定停转时间切断板材；完成机械手的结构设计与计算；合理选择运动轨迹并在规定时间内完成规定动作；绘制装配图和部分零件图；设计系统的控制原理图，并进行软件设计。2 机械部分设计2.1机械传动装置设计2.1.1 带式输送传动装置原理与应用伸缩胶带输送机与普通胶带输送机的工作原理一样，是以胶带作为牵引承载机的连续运输设备，它与普通胶带输送机相比增加了储带装置和收放胶带装置等，当游动小车向机尾一端移动时，胶带进入储带装置内，机尾回缩；反之则机尾延伸，因而使输送机具有可伸缩的性能。伸缩胶带输送机分为固定部分和非固定部分两大部分。固定部分由机头传动装置、储带装置、收放胶带装置等组成；非固定部分由无螺栓连接的快速可拆支架、机尾等组成。其中，机头传动装置由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒、清扫器组成，储带装置包括储带转向架、储带仓架、换向滚筒、托辊小车、游动小车、张紧装置、张紧绞车等。中间架由无螺栓连接的快速可拆支架，由H型支架、钢管、平托辊和挂钩式槽形托辊、V型托辊等组成，是机器的非固定部分，钢管可作为拆卸的机身，用柱销固装在钢管上，用小锤可以打动，挂钩式槽形托辊胶接式，槽形角30，用挂钩挂在钢管的柱销上，挂钩上制动的圆弧齿槽，托辊就是通过齿槽挂在柱销上的，可向前向后移动，以调节托辊位置控制胶带跑偏。带式输送传动装置的工作原理是：由挠性输送带作为物料承载件和牵引件的连续输送设备，根据摩擦传动的原理，由传动滚筒带动输送带进行物料的传递与运输。它结构简单，工作可靠，造价低廉，适用性强。特别对工作节拍没有严格要求、比较干燥的生产场所，可用于柔性或半柔性的自动包装线，输送带、盒、箱等产品或散粒、块状产品。带式输送装置一般由传动滚筒，改向滚筒，输送带，托辊，拉紧装置等组成。如下图2-1所示为输送装置原理图。挠性输送带2绕在上、下托辊之上，由传动滚筒驱动，拉紧装置6用于调节输送带的拉紧力，以保持输送带的输送能力。传动滚筒驱动输送带的能力与输送带在传动滚筒上的包角大小有关，包角大时传动能力大，而改向滚筒就用于增大传动包角。带式输送装置的各辊轴轴承都采用滚动轴承，以减小运转中的摩擦阻力和功率消耗7。图2-1 输送装置原理图1-传动滚筒；2-输送带；3-上托辊；4-传动滚筒；5-下托辊；6-拉紧装置2.1.2 输送带的选择与计算输送带又叫运输带，是用于皮带输送带中起承载和运送物料作用的橡胶与纤维、金属复合制品，或者是塑料和织物复合的制品。皮带输送机在农业、工矿企业和交通运输业中广泛用于输送各种固体块状和粉料状物料或成件物品，输送带能连续化、高效率、大倾角运输，输送带操作安全，输送带使用简便，维修容易，运费低廉，并能缩短运输距离，降低工程造价，节省人力物力。输送带是带式输送机的牵引构件及承载构件，用于输送物料和传递动力,是带式输送机的重要组成部分，约占带式输送机总成本的30%40%左右。它贯穿输送机的全长，在设备检修中占很大比重。同时，输送带在带式输送机中既是货物的承载机构，又是带式输送机的牵引机构，因此，不仅需要足够的强度，而且还应具有耐磨、耐腐蚀的要求。输送带选择的合理与否直接影响带式输送机的投资、运行成本，更为重要的是将直接影响输送机的可靠、安全运行。输送带广泛应用于水泥、焦化、冶金、化工、钢铁等行业中输送距离较短、输送量较小的场合。本产品采用多层挂胶棉帆布作骨架，表面覆盖性能良好的橡胶材料，经硫化而制成1。输送带类型与选择输送带系列产品有普通棉帆布输送带、尼龙（NN）输送带(分为NN-100型、NN-150型、NN-200型、NN-250型、NN-300型、NN-350型、NN-400型)、聚酯（EP）带(分为EP-100型、EP-150型、EP-200型、EP-250型、EP-300型、EP-350型、EP-400型)、大倾角(波状挡边)输送带、裙边隔板输送带、环形输送带、花纹输送带由于运送物料不同和输送倾角大小不同，要求花纹形状和高度也不同。常用的花纹输送带品种如：人字形花纹输送带（人字输送带包括上凸、下凹人字输送带）、八字形花纹输送带、鱼骨花纹输送带、U形花纹输送带、圆柱形花纹输送带、麻点花纹输送带等，或根据用户要求设计、止水带、PVC或者PVG整芯阻燃带等；并能提供各种特殊性能的输送带（一般阻燃输送带、耐热输送带、耐灼烧输送带、高耐磨输送带、耐酸输送带、耐碱输送带、耐寒输送带、耐油输送带、耐高温输送带、高强力输送带及食品输送带、特氟龙输送带、不锈钢输送网带、链条输送网带、输送网带）3。自动包装机所用带式输送装置多为轻型或特轻载荷类型，要求传送带结构紧凑、轻巧，能连续化、高效率、大倾角运输，输送带操作安全，输送带使用简便，维修容易，运费低廉，并能缩短运输距离，降低工程造价，节省人力物力。根据输送机类型、结构以及工况，考虑经济成本，此设计的输送带心层材料选用4层的棉帆布带。输送带宽度选择输送带的宽度的选择要根据实际的工作情况而定，如实际中输送木板的宽度或长度，实际工作情况下要保证输送木板的工作过程中不使木板脱离输送带而预留的安全宽度输送带，按所输送的木板的最大宽度，再加约10mm余量约定所需的输送带的宽度，因为所生产的胶合板宽度为1240mm，所以选用的输送带的宽度约为1250mm 输送带运行速度选择输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数，在输送量一定时，适当提高带速，可减少带宽。对水平安装的输送机，可选择较高的带速，输送倾角越大带速应偏低，向上输送时带速可适当高些，向下输送时带速应低些。输送带是输送系统的关键设备，它的安全稳定运行直接影响到生产作业，在设计的过程中一定要防止跑偏现象的产生。输送带的跑偏是带式输送机的最常见故障，对其及时准确的处理是其安全稳定运行的保障。跑偏的现象和原因很多，要根据不同的跑偏现象和原因采取不同的调整方法，才能有效地解决问题。取皮带的传动速度为0.375m/s。输送带接头选择输送带从材质上可分为橡胶带，塑料带两大类，输送带的接头又可分为硫化热接、冷粘、机械扣等方法，现在以硫化热接为主，热接具有强度高，经久耐用的特点，采用硫化热接时，皮带硫化设备是必不可少的，首先要对输送带接头进行处理，如帆布、尼龙、聚酯等织物类橡胶输送带。输送带接头方法：带式输送机输送带的接头有搭铆接，皮带扣连接，硫化胶粘接及化学胶粘接等方式。所有的输送带必须接成环形才能使用，所以输送带接头的好坏直接影响输送带的使用寿命和输送线能否平稳顺畅地运行。一般输送带接头常用方法有机械接头、冷粘接接头、热硫化接头等。输送带机械接头法：一般是指使用皮带扣接头，这种接头方法方便便捷，也比较经济，但是接头的效率低，容易损坏，对输送带产品的使用寿命有一定影响。 PVC和PVG整芯阻燃抗静电输送带接头中，一般8级带以下的产品都采用这种接头方法。输送带冷粘接头法：即采用冷粘粘合剂来进行接头。这种接头办法比机械接头的效率高，也比较经济，应该能够有比较好的接头效果，但是从实践来看，由于工艺条件比较难掌握，另外粘合剂的质量对接头的影响非常大，所以不是很稳定。输送带热硫化接头法：实践证明是最理想的一种接头方法，能够保证高的接头效率，同时也非常稳定，接头寿命也很长，容易掌握。但是存在工艺麻烦、费用高、接头时间长等缺点不同的连接方式接头效率不同。橡胶帆布带以优质硫化粘接最好，一般硫化粘接次之，皮带扣连接再次，搭接铆接最差。接头效率等于接头处最大破坏强度与输送带的极限强度的比值。为了此传送带有足够长的使用寿命，选用优质硫化粘接。2.1.3 托辊选择托辊是用于支承输送带及输送带上所承载的物品，保证输送带稳定运行的装置。它是整个输送装置中的重要部件, 使用数量多, 形式多样, 价格昂贵。托辊选择是否合理,影响带式输送机的使用、维修, 更会影响带式输送机使用寿命。托辊可分为：承载托辊、回程托辊。其中承载托辊分为：槽形托辊、缓冲托辊、调心托辊、平行上托辊等。回程托辊可分为：平行下托辊、螺旋托辊、V形托辊等。由于托辊的作用是支撑输送带和物料重量，所以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起着关键作用。虽然托辊在带式输送机中是一个较小部件，结构并不复杂，但制造出高质量的托辊并非易事。判断托辊好坏的标准有以下几条：托辊径向跳动量、托辊灵活度、轴向窜动量，托辊防尘性能、托辊防水性能、托辊轴向承载性能、托辊抗冲击性能、托辊使用寿命等。托辊轴承是深沟球轴承的一种，它可以根据用户的不同要求，量身打造。通过要求的标准，可做出不同的轴承游隙，如C3 、C4、 4G 等。KA轴承是一种托辊上常用的尼龙保持器轴承，尼龙保持器能有效地防止转动摩擦引起的静电，此托辊轴承多用于矿山输送设备。输送托辊辊子的直径与机带宽、带速和承载能力有关系, 与输送机长度和倾角无关。托辊直径与带宽的关系托辊辊径与长度应符合GB/T99021991 带式输送机托辊基本参数与尺寸的规定, 见表2-1（单位mm）表2-1托辊直径与带宽的关系托辊直径带宽500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 240063.5 76 89 108 133 159 194 219 在确定带速的情况下, 托辊辊子的转速不能太大。在同样寿命情况下, 转速大, 使用时间就短,转速小, 使用时间就长。但辊子的直径不能太大,辊子直径太大, 整个输送机不配套, 初期投资成本就高。一般规定: 辊子的转速不能超过600r/min。托辊直径与输送机带速的关系见表2-2。表2-2 托辊辊径与转速的关系（r/min）辊径mm带速 m/s0.8 1.0 1.25 1.6 2.0 2.5 3.15 4.0 5.0 6.589 172 215 268 344 429 537108 142 177 221 283 354 442 557133 144 180 230 287 359 453 575159 120 150 192 240 300 379 481 601194 123 158 197 246 310 394 492219 275 349 436 567已确定输送带宽度B=1250mm，且带速v=0.375m/s，再综合以上情况, 根据表2-1和表2-2, 选用托辊直径108mm。2.1.4 滚筒选择滚筒为圆柱形的零件，分驱动和从动辊。广泛应用于如圆网印花机、数码打印机，输送设备，造纸和包装机械等各类传动输送系统中。通常采用无缝钢管制成，也有视不同工艺需要采用诸如铝合金6061T5，304L/316L不锈钢，2205双相不锈钢，铸钢件，实心锻打合金钢芯为材料的。滚筒的生产主要有辊体初车、初校静平衡、轴头过盈装配焊接、精车和精校动平衡等工序组成。若对行为公差如圆度、圆柱度和直线度等要求在0.2mm以下的，则在精车后需要上外圆磨床或轧辊磨床磨削加工。对表面硬度有要求的，则需要增加热处理工序。滚筒成型后，出于防锈防腐、耐磨和支撑的需要，还需要表面处理或包覆如喷漆、镀锌、TEFLON喷涂、包橡胶、镀铬、陶瓷喷涂和氧化等工序。改向滚筒的作用是改变输送带的运行方向或增加输送带与传动滚筒间的围包角。增加围包角的作用是增加输送带与滚筒间的接触面，使输送带与滚筒间不打滑。改向滚筒包括尾部滚筒、增加传动滚筒围包角、增加尾部滚筒围包角及拉紧装置处的滚筒。改向滚筒和传动滚筒一样有钢板焊接结构和铸焊结构两种形式。滚筒表面有光钢面和光胶面两种。除较重要的场合选用光胶面滚筒外，一般采用光钢面滚筒。改向滚筒覆面有裸露光钢面和平滑胶面两种,按承载能力改向滚筒又可分轻型、中型和重型：轴承孔径分为50-100mm，轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构，单向出轴;120-180mm, 轴与轮毂为胀套联接;200-260mm，轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构,有单向出轴和双向出轴两种。传动滚筒是将驱动装置的动力，通过摩擦力传递给输送带的部件。通常情况下，根据轴与轮毂之间的连接方式，传动滚筒有钢板焊接结构和铸焊结构两种形式。钢板焊接滚筒轴与轮毂之间采用键连接，能承受中小型载荷；铸焊滚筒轴与轮毂之间采用胀套连接，避免了由于键连接而削弱轴的强度，因此这种结构形式的滚筒可承受较大的负荷，且便于安装和拆卸。滚筒表面有光面和胶面两种形式，在功率不大，环境湿度小的情况下，可采用表面摩擦因数小的光面滚筒；在功率大，环境又潮湿，容易打滑的情况下采用表面摩擦因数大的胶面滚筒。胶面的作用是增大传动滚筒与输送带之间的摩擦力。胶面滚筒有铸胶和包胶两种工艺型式，铸胶滚筒胶面厚且耐磨，质量好，但工艺复杂，价格高；包胶滚筒工艺简单，成本低。胶面滚筒有光胶面、人字型沟槽和菱形沟槽三种型式。当采用人字型沟槽胶面滚筒时，应注意其方向性，人字型尖应朝向滚筒的转动方向，菱形胶面滚筒用于双向运输的输送机。用于重要场合的滚筒最好采用硫化橡胶覆面；当有阻燃、隔爆条件要求时，应采用相应措施。此处运送的产品较轻，所需的功率也不大，所以选用光面滚筒。传动滚筒是传递动力的主要部件,传动滚筒筒根据承载能力分轻型、中型和重型三种：轴承孔径分为80-100mm，轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构，单向出轴;120-180mm, 轴与轮毂为胀套联接;200-220mm，轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构,有单向出轴和双向出轴两种。因为选用的棉帆布带层数Z=4，所以由上表2-4，可选用的滚筒最小滚筒直径为500mm，滚筒的长度为1250mm。确定轴的材料及热处理材料选用45#刚，调质处理。表2-4各种帆布带最小传动滚筒直径层数型号345678CC-56、NN-10050050063080010001000NN-150、EP-100500500630800NN-120 NN-300EP-200 EP-30050063080010002.1.5 输送带牵引力带正常运转时，带速不低于辊筒转速的95。如果辊筒与输送带的摩擦力不够，输送带就容易出现打滑的现象。引起辊筒与输送带摩擦力不够的原因很多，常见的有：张力不够、载荷启动、辊筒表面摩擦系数不够等。重锤张紧皮带运输机输送带的打滑使用重锤张紧装置的皮带运输机在皮带打滑时可添加配重来解决，添加到皮带不打滑为止。但不应添加过多，以免使皮带承受不必要的过大张力而降低皮带的使用寿命。螺旋张紧或液压张紧输送带机的打滑使用螺旋张紧或液压张紧的皮带运输机出现打滑时可调整张紧行程来增大张紧力。但是，有时张紧行程已不够，皮带出现了永久性变形，这时可将皮带截去一段重新进行硫化。在使用尼龙带或EP是要求张紧行程较长，当行程不够时也可重新硫化或加大张紧行程来解决。机械设计手册，按照胶合板自身的重量及生产工艺，取输送带的牵引力F为经验值2000N。2.1.6 带强度校核校核带输送带的强度，可用下式：式（2.1）式中 Z 带的帆布层数，此处为4；B 带宽，此处为1250mm；一层1cm宽胶布带的保证强度，普通橡胶带（棉布带芯胶布）通常取 560N/cm；n 安全系数，查由参考文献得，此处为8。最大拉力，此处2000N 8 故说明强度可靠。2.1.7 拉紧装置选择输送带是输送系统的关键设备，它的安全稳定运行直接影响到生产作业。输送带的跑偏是带式输送机的最常见故障，对其及时准确的处理是其安全稳定运行的保障。跑偏的现象和原因很多，要根据不同的跑偏现象和原因采取不同的调整方法，才能有效地解决问题。此类故障的主要原因之一就是：承载托辊组安装位置与输送机中心线的垂直度误差较大,导致输送带在承载段向一则跑偏。拉紧装置给输送带一定的初始拉紧力，在运行中始终使输送带保持一定的拉紧程度，以免在驱动滚筒上打滑，并使输送带在拖辊间的挠度保证在规定的范围内。拉紧装置是带式输送机不可缺少的重要组成部分，它的性能好坏直接影响带式输送机整体的性能，拉紧装置的功能主要有以下几点：（1）保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力和驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机的正常运转，防止输送带打滑；（2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间的垂度，保证带式输送机正常运行；（3）补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力有变小趋势，需要拉紧装置来吸收由蠕变产生的伸长，维持输送机正常运行所需的最小张紧力；（4）为输送带重新接头做必要的行程准备。每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间接头会出现问题，必须截头重做，拉紧装置为带式输送机准备了负荷以外的输送带，这样接头故障就可以通过放松拉紧装置重新接头来解决。常见的拉紧装置有重力拉紧装置、螺旋拉紧装置、固定绞车拉紧装置、自动拉紧装置等。各种拉紧装置的特点如下：（1）0 S+ / d3 a( P xA% X8 重力拉紧装置。重力拉紧装置是结构最简单，应用最广泛的一种拉紧装置。它是利用重锤来自动拉紧，由于重锤靠自重拉紧，所以它能保证拉紧力在各种工况下保持恒定不变，能自动补偿胶带的伸长。重力拉紧装置的特点是拉紧力不变，拉紧位移可变，它适用于固定式长距离运输机，机长500m 以上的中长距离输送机，需较大的拉紧行程，可将拉紧滚筒小车布置在输送机下部，通过布置在输送机一侧的重锤拉紧塔架实现重锤拉紧。（2）螺旋拉紧装置。螺旋拉紧装置结构简单，拉紧行程小，适用于短距离输送机，此拉紧装置所需的拉紧力一般通过丝杠手动调整，适用* P: p$ , F* _6 v于长度80m 以内的短距离输送机。对轻型物料和输送量特小的输送机，可适当延长。根据输送带张力，亦可采用液压缸作为动力。（3） ?* x3 ?) C8 B6 z K5 Z固定绞车拉紧装置。固定绞车拉紧装置是利用小型绞车来拉紧，绞车一般用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳，从而拉紧胶带。这种拉紧装置的优点是体积小，拉力大，可用于500m 以上中等长度以上的输送机。缺点是它只能根据所需要的拉紧力调定后产生固定的拉紧力，拉紧力不能自动调节，当绞车和控制系统出现问题时，对胶带机不能产生恒定的拉紧力或拉紧力失效，安全可靠性相对降低。（4）1 y! P* Q |; X) m2 2 / B! w2 B2 c/ r自动拉紧装置。自动拉紧装置不但能根据主动滚筒的牵引力来自动调整拉紧力，而且还能补偿胶带的伸长。包括自动式电动绞车或自动式液压拉紧装置，可根据输送机启动、运行、制动运行工况的不同要求，自动调整输送带拉紧力和响应张紧滚筒的位置变化要求，宜用于布置复杂的大型输送机。因为这里的输送装置长度为20m，长度较小对照上述拉紧装置，所以选用螺旋拉紧装置比较合适。螺旋张紧行程有500mm、800mm、1000mm三种，此处选取500mm的张紧装置。2.2 减速器设计2.2.1 减速器设计概述减速器型式与应用减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。20世纪7080年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮蜗杆减速器；行星齿轮减速器。一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等2。1、圆柱齿轮减速器单级、二级、二级以上二级；布置形式：展开式、分流式、同轴式。2、圆锥齿轮减速器用于输入轴和输出轴位置成相交的场合。3、蜗杆减速器主要用于传动比i10的场合，传动比较大时结构紧凑，其缺点是效率低。目前广泛应用阿基米德蜗杆减速器。4、齿轮蜗杆减速器若齿轮传动在高速级，则结构紧凑；若蜗杆传动在高速级，则效率较高。5、行星齿轮减速器传动效率高，传动比范围广，传动功率12W50000KW，体积和重量小。减速器的基本结构减速器主要由箱体、轴系部件（传动件、轴及轴承组合）及其附件组成。1、齿轮、轴及轴承组合齿轮、轴和轴承组成典型的轴系部件，是减速器的重要组成部分，设计时应特别注意它们之间的相互影响。齿轮的设计对轴的强度、刚度及轴承的寿命影响很大。原则上齿轮相对支撑应尽可能对称布置，这对减小载荷集中是有利的；高速轴和低速轴上的齿轮布置应远离输入、输出端，以便在弯曲和扭转变形的综合作用下，有利于缓和载荷集中；多级传动的中间轴，其上若采用斜齿轮传动，且一轮为主动，另一轮为从动，两轮旋向应相同，这样轴向力可以抵消一部分，这对轴承的设计是有利的。减速器常采用滚动轴承。应根据载荷的大小和方向及其他性能要求，选择合适的轴承型号。同一轴上的轴承应尽量成对使用，这对轴系部件的受力以及提高轴承孔的加工精度都是有利的。设计时还需要注意轴承的润滑和箱内齿轮润滑的匹配以及轴承的寿命与减速器设计寿命的匹配问题。减速器的轴为转轴，起着支承齿轮、承受弯矩、传递转矩和对轴上零件进行轴向定位的作用，因此轴必须有足够的强度和刚度以及合理的结构形状。轴的形状应力求简单，以减缓应力集中。在结构允许的情况下，应尽量减小支承间的跨距，增加轴承和支座的刚度轴的悬臂端应尽可能短。2、箱体箱体是减速器中结构和受力最复杂的零件，目前尚无完整的理论设计方法。因此，一般是在满足强度、刚度的前提下，同时考虑结构紧凑、制造方便、质量轻及使用方便等方面要求，作经验设计。箱体通常做成沿轴心线水平剖分的形式，以便于轴承部件的装拆。上箱盖和下箱盖用螺栓联接成一体，轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时所需的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近应加支撑助。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座片面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。3、附件为了保证减速器的正常工作，除了应对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计予以足够的重视外，还应考虑到位减速器注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修十箱盖余箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。4、减速器的润滑与密封减速器中的传动件和轴承需要良好的润滑。其主要目的是减少摩擦、磨损和提高传动效率，并同时起冷却和散热作用。另外润滑油还可以防止零件锈蚀、降低减速器噪声和减小振动。减速器密封的主要目的是防止润滑剂漏出减速器箱体，同时防止灰尘、水分及杂物进入箱体。（1）减速器的润滑1）传动件的润滑圆周速度v 在1215m/s的齿轮减速器、圆周速度v 为10m/s的蜗杆减速器以及圆周速度v=10m/s的行星齿轮减速器广泛采用浸油润滑。为避免传动件转动时激起沉淀在箱底的沉积物，齿轮减速器和蜗杆减速器的齿顶圆离箱底内表面的距离应不小于3050mm，行星齿轮减速器应不小于58mm。2）滚动轴承的润滑滚动轴承主要采用飞溅润滑、刮板润滑和油浴润滑，以及油脂润滑，并尽可能利用传动条件的润滑方法来实现。对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度（减速器中只要有一个浸油齿轮的圆周速度）v 在1.5 -2m/s时，滚动轴承多采用飞溅润滑；当v在1.5-2m/s时，则常用油脂润滑。3）润滑剂的选用原则胶合板排板设备的减速装置应尽可能选用润滑油润滑。在不便采用油润滑时，可使用润滑脂润滑。选用具体的润滑剂牌号时需考虑一下几个方面：工作载荷运动速度工作温度工作表面状态传动类型。（2）减速器的密封减速器的密封主要指箱盖和箱座结合面的密封；轴承盖和箱体之间的密封、轴承透盖通孔与轴之间的密封以及各接触面的密封等。箱盖和箱座剖分面的密封只允许涂密封油漆或水玻璃，不允许使用其他任何填料。轴承盖与箱体之间的密封通常采用调整垫片，调整垫片材料多用08F，并成组使用。5、减速器的使用与维护减速器的合理使用和维护需考虑以下问题：（1）减速器安装完毕后，应检查出轴转动是否灵活。之后进行空载荷试验。在运行平稳、无冲击振动、紧固件不松动、密封处的接合面处不漏油情况下，按有关规定进行负载试验。（2）采用油池润滑，加入润滑油量应在油标的最高和最低油位之间，并经常检查油量是否满足使用要求。2.2.2 拟定传动方案该设计原始参数与要求：设计一台带式运输机中使用的单级斜齿圆柱齿轮减速器，运输带传递的有效圆周力F=2000N，运输带速度V=0.375m/s，输送带长为20m，滚筒的计算直径D=500mm，原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间8年，每年按300天计，单班工作（每班8小时）5。根据本设计要求拟定如下几种传动方案，见图2-1（a）、（b）、（c）：图2-1传动方案(a) 图示将电动机直接与两级圆柱齿轮减速器相连，圆柱齿轮易于加工，常被人采用，但该减速器宽度尺寸较大。(b) 图示第一级为带传动，第二级为圆柱齿轮传动，该方案带传动能缓冲，吸震，过载时起安全保护作用，但结构上宽度与长度尺寸都较大，且不宜在恶劣的环境下工作。(c) 图所示第一级为圆柱齿轮传动，第二级为链传动，该减速器结构简单，成本较低。综合考虑本设计要求，为使减速器结构简单，降低成本，所以选择（C）方案。2.2.3 电动机选择电动机传动装置效率：式（2.2）式中弹性柱销联轴器的效率一对滚动轴承效率一对圆柱斜齿轮效率链传动效率运输带带轮转速电动机所需功率确定电动机型号：电动机型号为Y90L6 其相关参数如下：额定功率P=1.1kw 电动机满载转速 nm=910r/min 电动机伸出直径 D=24mm2.2.4 运动学与动力学计算传动比及其相关计算总传动比: 式（2.3）为链传动传动比为一对圆柱斜齿轮的传动比考虑带皮带传输速度为0.375m/s，很小，所以取icd=10，则各轴转速计算：各轴转矩计算：各轴转速、转矩、功率列表如表2-1 表2-1各轴转速、转矩、功率列表轴号功率p(kw)转速n（r/min）转矩T（Nm）11.08991011.4321.04614469.430.99414.46 圆柱齿轮传动设计与计算齿轮材料选择轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺；研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。摩擦、润滑理论和润滑技术是齿轮研究中的基础性工作，研究弹性流体动压润滑理论，推广采用合成润滑油和在油中适当地加入极压添加剂，不仅可提高齿面的承载能力，而且也能提高传动效率。综合各方面的知识及实际生产状况，该设计中减速器中所选齿轮的材料及热处理方法如下：大齿轮：材料为45#钢，热处理方式为调质处理，；小齿轮：材料为45#钢，热处理方法为正火，。初步计算齿宽系数取接触疲劳极限：初步计算许用接触应力：取值取估计初步计算小轮直径初步估计齿宽校核计算圆周速度V 齿数Z Z1取21，则模数m 由表12.3取与取值接近使用系数KA 得动载系数得齿间载荷分配系数式（2.4）由此得齿向载荷分配系数式（2.5）载荷系数K 式（2.6）弹性系数ZE 节点区域系数ZH 取ZH=2.4 重合度系数因，所以取式（2.7）螺旋角系数接触最小安全系数SHlim 得SHlim=1.05总工作时间应力循环次数NL 接触寿命系数ZN 得ZN1=1.1 ZN2=1.2 许用接触应力验算接触应力计算结果表明接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。确定传动主要尺寸中心距取a=121mm 实际分度圆直径取齿宽齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数应力修正系数式（2.8）重合度系数螺旋角系数（当时，按计算）齿间载荷分配系数（前面已求出，同）齿向载荷分配系数由图12.14 得载荷系数K 弯曲疲劳极限由图12.23c知最小安全系数SFlim SFlim =1.05弯曲寿命系数YN YN1=0.9 YN2=0.95尺寸系数YX YX =1.0许用弯曲应力验算弯曲应力式（2.9）所以弯曲应力符合要求。2.2.6 链传动设计选择链轮轮齿数：考虑到传动比i=10，且链速较慢，所以选取Z1=10，则Z2=100 选取链节数：初定中心距a0=40p 确定链接数式（2.10）取Lp=168节确定链型号传动功率取根据由图14.17 选用0.8A滚子链 P=12.7mm确定实际中心距计算作用轴上的载荷链速工作拉力轴向载荷定润滑方式选用人工定期润滑6 2.2.7 轴的设计轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：1、转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。2、心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。3、传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则： 1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状； 2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整； 3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施； 4、便于加工制造和保证精度。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。总和各方面的知识，该设计所选的轴材料及热处理方法如下：轴的材料选用5#钢，热处理为调质处理。按许用切应力估的轴的直径式（2.11）取C=112 轴1 轴 2 2.2.8 联轴器与轴承选择联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。设计人员在选择联轴器时首先应在已经制定为国家标准、机械行业标准以及获国家专利的联轴器中选择，只有在现有标准联轴器和专利联轴器不能满足设计需要时才需自己设计联轴器。选用标准联轴器的具体过程如下：1、选择品种、型式了解联轴器（尤其是挠性联轴器）在传动系统中的综合功能，从传动系统总体设计考虑，选择联轴器品种、型式。根据原动机类别和工作载荷类别、工作转速、传动精度、两轴偏移状况、温度、湿度、工作环境等综合因素选择联轴器的品种。根据配套主机的需要选择联轴器的结构型式，当联轴器与制动器配套使用时，宜选择带制动轮或制动盘型式的联轴器；需要过载保护时，宜选择安全联轴器；与法兰联接时，宜选择法兰式；长距离传动，联接的轴向尺寸较大时，宜选择接中间轴型或接中间套型。2、转矩计算传动系统中动力机的功率应大于工件机所需功率。根据动力机的功率和转速可计算得到与动力机相联接的高速端的理论短矩T；根据工况系数K及其他有关系数，可计算联轴器的计算转矩Tc，。联轴器T与n成反比，因此低速端T大于高速端T。3、初选型号根据计算转矩Tc,从标准系列中可选定相近似的公称转矩Tn，选型时应满足TnTc。初步选定联轴器型号（规格），从标准中可查得联轴器的许用转速n和最大径向尺寸D、轴向尺寸L0,就满足联轴器转速nn。4、调整型号初步选定的联轴器联接尺寸，即轴孔直径d和轴孔长度L，应符合主、从动端轴径的要求，否则还要根据轴径d调整联轴器的规格。主、从动端轴径不相同是普通现象，当转矩、转速相同，主、从动端轴径不相同时，应按大轴径选择联轴器型号。新设计的传动系统中，应选择符合GB/T3852中规定的七种轴孔型式，推荐采用J1型轴孔型式，以提高通用性和互换性，轴孔长度按联轴器产品标准的规定。5、选择联接型式联轴器联接型式的选择取决于主、从动端于轴的联接型式，一般采用键联接，为统一键联接型式及代号，在GB/T3852中规定了七种键槽型式，四种无键联接，用得较多的是A型键。6、选定品种、式、规格（型号）根据动力机和联轴器载荷类别、转速、工作环境等综合因素，选定联轴器品种；根据联轴器的配套、联接情况等因素选定联轴器型式；根据公称转矩、轴孔直径与轴孔长度选定规格（型号）。为了保证轴和键的强度，在选定联轴器型号（规格）后，应对轴和键强度做校核验算，以最后确定联轴器的型号。综合各方面知识和实际工作情况，动力输出端与减速器输入端采用弹性柱销联轴器，其型号为：主要参数如下：许用转矩许用转速轴承选择：究其作用来讲应该是支撑，即字面解释用来承轴的，但这只是其作用的一部分，支撑其实质就是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的。就是固定轴使其只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。电机没有轴承的后果就是根本不能工作。因为轴可能向任何方向运动，而电机工作时要求轴只能作转动。从理论上来讲不可能实现传动的作用，不仅如此，轴承还会影响传动，为了降低这个影响在高速轴的轴承上必须实现良好的润滑，有的轴承本身已经有润滑，叫做预润滑轴承，而大多数的轴承必须有润滑油，负载在高速运转时，由于摩擦不仅会增加能耗，更可怕的是很容易损坏轴承。把滑动摩擦转变为滚动摩擦的说法是片面的，因为有种叫滑动轴承的东西。综合各方面的实际情况，并结合所学的知识，该设计中选用的轴承如下：轴1轴颈选用圆锥滚子轴承型号为30205 轴2轴颈选用圆锥滚子轴承型号为302072.2.9 轴设计（以从动轴轴2为例）轴结构设计该减速器从动轴2的设计基本尺寸如图2-2：图2-2两轴的结构示意图校核轴颈确定轴上各力作用点及支点跨距由于选用的是圆锥滚子轴承，其负荷中心在其轴向宽度的中点位置，齿轮作用力按作用在轴上零件的轮缘宽度的中点考虑，由前面设计得出：L1=32mm ，L2=29mm，L3=79mm8。齿轮作用力计算轴上支反力计算计算弯矩，绘制弯矩图图2-3各种弯矩图水平面受力分析及弯矩图，如图c、d，垂直面受力分析及弯矩图，如图e、f，合成弯矩图如图g，转矩图如图h，当量弯矩图如图i 9。校核轴颈用插入法查表16.3，查得许用应力值显然，满足要求。轴承的寿命计算轴承型号为圆锥滚子轴承30207，该轴承的主要参数如下：C=52.4KN，Cb=63.5KN N0=5300r/min e=0.37 Y=1.6 Y0=0.9 附加轴向力轴承轴向力因为轴承1被压紧，所以 X Y值查表18.17 冲击载荷系数fd 考虑到轻微冲击，取 fd = 1.1当量动载荷轴承寿命因为P2P1，所以只计算轴承2的寿命能满足要求。轴的精确校核（以轴2为例）判断危险截面初步分析，1 , 2 , 3 , 4四个截面有较大的应力和应力集中，下面以截面1为例进行安全系数校核。对称循环疲劳极限轴材料选用40Cr调质，由公式求得疲劳极限：脉动循环疲劳极限等效系数弯矩弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力扭转应力幅和平均切应力有效应力集中系数因为在此截面处，有轴直径变化，过度圆角半径，如果一个截面上有多种产生应力集中的结构，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。表面状态系数尺寸系数按靠近应力集中处的最小直径35mm 查得，弯曲安全系数设为无限寿命，KN=1，由式16.5的扭转安全系数复合安全系数故安全。选用键并校核其强度轴1上安装联轴器处的键的类型及尺寸选择键 GB/T10961979 键的工作长度抗挤压强度校核，强度满足，安全。2轴上安装链轮处键的类型及尺寸选择键 GB/T10961979 键的工作长度抗挤压强度校核强度满足，安全。箱体结构的设计箱体在一台机器的总重量中占很大的比例，同时很大程度上影响着机器的工作精度以及抗震性能。正确选择箱体的材料和正确设计其结构形式尺寸，是减少机器质量，节约金属材料，提高工作精度，增强机器刚度以及耐磨性等的主要途径。固定式机器，尤其固定式重型机器，其箱体结构比较复杂，刚度要求也比较高，因而通常都为铸件。铸造材料长用既便于施工又廉价的铸铁；在需要强度高，刚度大是要用铸钢；当减少重量具有一定的意义时可以选用槽钢配合肋板增加其强度；当减少质量有很大意义时才用铝合金等轻金属。对于运行式机械，如飞机，汽车等，减少机体的重量非常重要，故用轻合金焊制。绝大数箱体受力情况比较复杂，因而要产生拉伸，弯曲，扭转等变形，当受到弯曲或者扭转时，截面形状对于它们的强度和刚度都有在很大的影响，虽然空心矩形截面的箱体的弯曲强度不及工字形截面，扭转强度不如圆形截面，但它的扭转刚度却大得多，而且采用空心截面的箱体的内壁上比较容易装设其他机件，有利于机械的合理配置。因而对于箱体来说，它是比较好的截面形状。一般来说，增加箱体的壁厚就可以增加箱体的强度和刚度，但还是不如加设加强肋来得有利。加设肋板的作用就是增加箱体的强度和刚度，因而又优于增加壁厚时减少其重量，对于铸件，当减少壁厚时，就会增加铸件的缺陷，因而对于减少箱体的重量有一定的妨碍；而对于焊件，薄壁时更加容易保证焊件的焊接质量，有利于减少箱体的重量。箱体的工作能力的主要指标是其刚度，其次是强度和抗震性能，当同时用作滑道的时候，滑道部分应该具有足够的耐磨性，此箱体选用滑橇作为它的滑动部分。此外还应有较好的工艺性。箱体的结构尺寸和外型尺寸的大小，决定于安装在它内部的或者外部的零件和部件的形状和尺寸以及其相互配置，受力和运动情况等等。减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1、机体有足够的刚度，在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2、考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为6.3。 3、机体结构有良好的工艺性。铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4.、对附件设计 A 视孔盖和窥视孔：在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。表2-1 箱体参数名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M14地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M6机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M8轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M6视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4342218，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42816外机壁至轴承座端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.215齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚 9 8.5轴承端盖外径+（55.5）98（1轴）111（2轴）轴承旁联结螺栓距离98（1轴）111（2轴）D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体。减速器机体结构尺寸如表3-1.2.3 移动预压组机构的设计2.3.1 设计方案此移动预压机构长6米，每1.5米设置一对转向相反的滚筒。当胶合板通过带传动后会通过移动预压组，此预压组会将胶合板压紧。此预压组的线速度为0.15m/s,与传动机构的速度比为1:2.5.。需要在传动机构与移动预压机构连接处装一个传动比为2.5的降速装置。考虑到生产方便的需要，若此预压组可以压紧不同厚度的规定规格内的胶合板，将给生产带来很大的经济性和方便性。千斤顶是一种成熟的小型起重工具。试想，设计出一种轻便的，传动比大的起重机用于支撑中间两对处于上面的那个滚筒，而千斤顶的下壳座则与预压组的底座支撑面焊接，即可实现此预想。采用蜗轮蜗杆传动可以获得较大的传动比。之后采用螺纹传动，将转动变成直线运动，将扭矩转换为轴向力。通过2级传动比的改变，获得较大的传动比。图2-3为新型千斤顶的机构运动简图。当蜗杆1转动时带动蜗轮2转动, 蜗轮2推动丝杠3往复直线运动,实现预期的运动。图2-3新型千斤顶的机构运动简图图2-4新型千斤顶结构原理图1蜗杆 2蜗轮 3丝杠 4托盘 5上盖6轴承 7上机壳 8下机壳 9转臂 10手柄新型千斤顶主要结构：如图4-2所示新型千斤顶是由蜗杆1、蜗轮2、丝杠3、托盘4、上盖5、轴承6、上机壳7、下机壳8、转臂9、手柄10等组成。2.3.2 工作原理与计算如图2-4所示，当用手摇动手柄10时，带动与转臂9固接的蜗杆1转动，推动蜗轮2慢速旋转，蜗轮2转动推动丝杠3作往复直线运动。丝杠3上固定托盘4，托盘4上面的重物在力的作用下往复直线运动在丝杠3上对称开2条滑槽，在上机壳7的对应位置设置2个凸块，约束丝杠3与机壳只作相对滑动。千斤顶各部分的运动方向如图4-1所示。当手柄10顺时针转动时，推动重物向上移动。反之，向下移动。数据计算：（1）蜗杆传动的传动比 i=n1/n2=Z2/Z1 式（2.12）式中 i传动比 Z1蜗轮头数 Z2蜗杆头数（2）蜗轮转角与丝杠位移之间的关系蜗轮转动一周，丝杠位移距离为。（3）蜗杆转角与丝杠位移之间的关系设蜗杆转角为，丝杠位移为h则式（2.13）当蜗杆转动角度时, 根据式4.2可计算出丝杠位移距离h。力学分析:（1）理想状态当手柄作用力为F时，则式(2.14) (2)考虑机械效率式（2.15）式中 L转臂长 S丝杠导程总机械效率由上式可知，合理选则L、传动比i、S，就能满足Q与F比值大的设计目的，只要施以较小的力就可推举很重的物体。2.3.3 结构设计要点 (1)合理选用各零件材料蜗杆选用40cr，齿面淬火，齿面硬度45HRC-50HRC;蜗轮材料选用铸铁磷青铜ZCuSn10P(金属模制造)；丝杠与托盘选用45号钢；其余部件选用铸铁。 (2)结构各参数值的拟定取蜗杆头数Z1=1，传动比i=25，蜗轮分度圆直径为40mm,蜗轮端面模数mt=2mm,丝杠为单螺旋丝杠，螺距P=4mm,丝杠大径为50mm,转臂长L=80mm,机械效率为0.9,则，蜗轮齿数Z2=1x25=25蜗轮分度圆直径所以比值很大，所需要的工作力F较小。3 PLC控制系统设计3.1 系统运动描述胶合板生产流水线由材料运输线、压板装置、切板装置、储板装置和运板装置组成。图31 控制流程图在生产线工作的准备阶段，控制系统装置的液压泵均开启，切刀上升，储板机械手恢复到原始位置。然后材料运输线工作，胶合板原材料进入压板装置，压板装置对胶合板进行一定强度的挤压，挤压过程结束后胶合板被剪切成规格为长3m,宽1.24m的胶合板，切板的时候原材料运输线和切板装置均停止工作。被切的板子在后面胶合板的推动下在导轨上滑行，等到下一块胶合板被剪切的时候导轨向两边分开，胶合板下落在储板机械手上面，然后储板机械手下降一块胶合板厚度的距离后停止，等待下一块胶合板，当储板机械手上面有20块胶合板的时候机械手下降，在下降的过程中把胶合板放置在运板小车上，储板机械手下降的同时原材料运输线，压板装置，切板装置均停止工作，储板机械手下降到一定位置后运板小车往右运送胶合板，当运板小车运动到右边固定位置的时候机械手上升，原材料运输线，压板装置，切板装置开始工作，循环开始，一定时间后运板小车向左运动到初始位置。控制流程图见图31。3.2 系统电控设备及要求1、液压泵一控制切刀升降2、液压泵二控制导轨的开合3、液压泵三控制储板机械手的慢退与快进4、计米器当胶合板的长度达到规格尺寸时发出信号控制其它元件的工作与停止5、限位开关发出信号控制其它元件的工作与停止6、控制按钮开始的启动开关7、正反转电动机运板小车前进与后退的动力来源3.3 PLC I/O接口点数与分配确定I/O点数：PLC控制系统共有8输入信号，12输出信号。I/O接口的分配如表3-1：表31 I/O接口分配表序号输入口说明序号输出口说明1X000开始1Y000传送带运动2X001机械手上限位2Y001切刀下3X002机械手下限位3Y002切刀上4X003切刀上限位4Y003导轨开5X004切刀下限位5Y004导轨合6X005计米器6Y005机械手上7X006小车左限位7Y006机械手下8X007小车右限位8Y007小车左运动99Y010小车右运动1010Y011油泵一工作1111Y012油泵二工作1212Y013油泵三工作梯形图见图。4 液压剪板机设计4.1 基本参数与计算决定剪板机性能的主要有：剪板机的剪切力，压料力，剪切角和上刀片的行程量。4.1.1 剪切力计算斜刃剪板机的总剪切力比平刃剪板机的小，它包含三个组成部分：基本剪切力；被剪下部分板料的弯曲抗力以及板料在剪切区变形的弯曲抗力。总剪切力与剪切角的关系接近反比例，即随着剪切角的增加而减小。式（4.1）式中 k刀片的磨钝系数，100时，k=1.15-1.2 被剪金属的抗拉强度被剪金属的伸长率 h被剪板厚（毫米）剪切角（度）刀片间隙（毫米） y刀片间隙的相对值，y=/h C压料脚轴线到下刀刃的距离（毫米），从表5-1中查得 X压料脚距离的相对值，X=C/h Z弯曲系数，取0.95表4-1板厚与压料脚轴线到下刀刃距离的关系h（毫米）2.56.31012.51632C（毫米）657090板材为15mm厚板材，属于中厚型板材，按经验值知木板材抗拉强度为30-40MPa，因此，确定各函数值如下。 k1.15-1.2，取1.2 3040MPa，取35MPa 26% h15（毫米） 3（度） 0.6-0.7（毫米）,500MPa时，=（6-7%）h=0.60.7，取0.6 y0.06，y=/h C80 X6，X=C/h Z弯曲系数，取0.95因此Pzh=5x104N4.1.2 压料力计算在剪切过程中，上刀片对板料作用着一个向前的水平推力T。为防止板料的位移，压料力必须使板料顶面和底面上产生的水平方向摩擦力大于T。剪切开始，上刀片的切入深度达到被剪板厚的瞬间，板料顶面和底面产生的摩擦力均为当剪切继续进行超过上述瞬间，则板料顶面摩擦力为而板料底面的摩擦力仍然不变。T=0.3Pzh 因此，当时，应该说，压料力随总剪切力增大而增大。但是压料力和被剪板宽也有一定关系，当剪切板宽较大时离开剪切区域较远的压料脚的作用不大。为此，总压料力为式（4.2）式中b被剪板宽（毫米）带入函数值，得到值为150N4.1.3 剪切角的确定从剪切力的公式可以清楚的看到，剪切角增大则剪切力下降，从而减轻机器的重量。但剪切角增大带来的最不利的后果是窄条料的严重扭曲，其次是增大刀架的行程量（也就是增加机器的高度和减少每分钟行程次数）。通过对比国内外剪板机的主要参数，决定把剪切角定为3。4.1.4 上刀片行程上刀片的行程量主要与剪切角和被剪板宽及板厚有关。剪切板料所必需的最小行程量由下式决定：式（4.3）式中h最小开口距，即上刀片在上死点位置时工作台面到上刀刃之间的距离（毫米） b 被剪板宽（毫米）刀片超越量（毫米），查阅表4-2表4-2上刀片的行程量h （毫米）6.3101620324060（毫米）当h不可调时38101520当h可调时10（-6）10（-16）15（-32）20（-60）h通过查阅资料得到值为2025mm，取值为100mm，因此得到Sa值为150mm。4.2 传动系统设计与计算4.2.1 技术要求欲设计一台立式液压剪板机，要求达到剪切厚度15mm，剪切宽度1240mm，剪断时间10s。其上刀片的上下运功拟采用液压传动。要求通过电液控制实现的工作循环为，快速下降慢速加压（剪断）快速回程（上升），最大剪力为50000N，上刀架及上刀片自重为800N，快速下降速度为V1=25mm/s，慢速加压剪断速度为V2=20mm/s，快速上升速度为V3=50mm/s，快速下降行程为L1=135mm，慢速加压行程L2=15mm，快速上升行程L3=150mm，启动与制动时间，要求用液压方式平衡上刀架及上刀片自重，以防自重下滑，导轨摩擦力可以忽略不计。4.2.2 负载与运动分析上刀架作上下直线往复运动，且行程小（只有250mm），故可选用单杆液压缸作执行器，取缸的机械效率根据技术要求和已知参数对液压工况负载进行计算液压缸外负载力分析计算结果快速下降启动加速等速 0慢速剪切初压终压快速回程启动等速制动说明：1）由于忽略摩擦力，故快速下降等速时外负载力为0 2）剪切时切刀上的工作负载分为两阶段，初压阶段负载力缓慢地线性增加约达总切力的5%，终压阶段，负载力急剧增加到最大剪切力，上升规律近似于线性。初压行程约占工作行程的2/3，终压行程约占工作行程的1/3。剪板机各工况持续时间快速下行慢速剪切初压终压快速回程 4.2.3 液压缸参数计算根据机械设计手册，我们预选液压缸的设计压力为5Mpa，将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下行时，上刀架及上刀片自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积为液压缸内径按国标GB/2348-1993 取标准值D=120mm=12cm根据快速下行与快速上升的速度比确定活塞杆直径d求出d=84.8mm 取标准值d=85mm液压缸的实际有效面积为：液压缸在工作循环中各阶段的压力与流量计算快速下行启动阶段恒速阶段 P=0 q=0 慢速加压初压阶段终压阶段快速回程启动阶段 q=0 恒速阶段制动阶段 q=0循环中各阶段的功率计算快速下行（启动）阶段：快速下行（恒速）阶段： p=0慢速加压初压阶段：慢速加压终压阶段：在行程只有5mm，持续时间仅t20=0.25s，压力与流量的变化情况较为复杂，为此作如下处理，压力由0.243Ma增至4.86Ma，其变化规律可近似用一线性函数P（t）表示，即流量由226.08减小为0，其变化规律，也可以近似用一线性函数q(t)表示，即从而得此阶段功率方程令，求得极值点t=0.1184s此处最大功率为在t=0.1184s处，压强流量快速回程阶段：启动恒速制动 4.3 拟定液压系统图考虑到剪板机工作时所需的功率，我们可以采用容积调速方式。为满足速度的有级变化，用压力补偿变量液压泵供油。即在快速下降时，液压泵以全流量供油，当转换成慢速加压剪断时泵的流量减小在最后5mm内，使变量泵减到零。当液压缸反向回程时，泵的流量恢复到全流量，液压缸的运动方向采用三位四通M电液换向阀控制，停机时换向阀处于中位，使液压泵卸荷。为防止上刀架及上刀片由于自重而出现速度失控现象，在液压缸无杆腔回油路上设置一个内控单向顺序阀。本机采用行程控制，利用行程开关来切换电液换向阀，以实现自动循环。综上拟定的剪板机的液

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