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4176工件步进输送机设计,工件,步进,输送,设计
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2011 届本科 毕业设计（论文）开题报告 题 目 工件步进输送机设计 学 院 机械工程学院 年 级 2007 专 业 机械工程及自动化 班 级 0706072 学 号 070607221 姓 名 曹兴民 指导教师 金权洽 职 称 副教授 毕 业 设 计(论文 )题目 工件步进输送机设计 一、课题来源、研究的目的和意义、国内外研究现状及分析 随着科学技术的进步，我国传送装置制造行业有了长足的进步。传送装置的成套性，自动化程度，定位精度和整体质量都明显提高，其应用范围正逐步扩大。工件步进输送机用于间歇地输送工件，到达预定位置。传统输送机通过电动机采用普通减速器多级变速实现，传动装置结构尺寸大。由此可设想设计一套采用行星减速器为传动系的工件步 进 输送机 。 行星齿轮传动结构紧凑，三点对称，受力均衡，传动效率高，具有功率分流和动轴线的运动特性，由于在中心轮的周围均匀分布着数个行星轮来共同分担载荷，故使得每个齿轮所承受的负荷较小，所以可以采用较小的模数，从而缩小了其外廓尺寸，使其结构紧凑。行星齿轮传动运动平稳、抗冲击和振动能力的能力较强，延长了使用寿命，对维护保养的要求也大大降低了。 行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，这些已被我国越来越多的机械工程技术人员所了解和重视。由于在各种类 型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理地采用了内啮合，才使得其具有了上述的许多独特的优点。行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速、增速和变速传动，运动的合成和分解，以及其特殊的应用中；这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义。因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用。 世界上一些工业发达国家，如日本、德国、英国、 美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用，生产和研究都十分重视，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。然而，自 20 世纪 60 年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。近 20 多年来，尤其 是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展。 研究本课题的意义： 通过对研究本课题，不仅可以使我对少齿差行星传动减速器有个深入的了解，掌握其工作原理，提高自己对机械设计的了解，在设计的过程中我肯定会遇到大量的问题。如减速器的结构问题，中间的大量的数据计算，不过我会通过查阅资料或询问老师来解决，提高自己解决困难的能力。而且 了解其优点，在自己的设计工作中充分地发挥其优点，把其缺点降低到最低的限度 ， 从而设计出性能优良的行星齿轮传动装置 。这次毕业设计一定会对我今后的学习工作起到巨大的作用。 二、主要研究内容 （ 1）完成开题报告； （ 2）英文专业 资料翻译（不少于 3000 字）； （ 3）完成总体方案设计； （ 4）动力传动部分减速器设计； （ 5）通过计算机辅助分析软件进行仿真分析； （ 6）毕业设计说明书一份（不少于 8000 字）。 三、实验方案、实验方法及预期达到的目标 1. 步进输送机总图设计 2. 设计完整的 减速器，结构合理； 3. 三维造型软件进行三维造型； 4. 应用计算机辅助分析软件进行运动仿真分析。 四、完成课题所需的条件、主要困难及解决办法 1、需要参阅有大量的有关方面的文献进行数据计算。主要困难是对行星齿轮减速器缺乏认识，可以通过相关书籍进行学习了解，从而运用。 2、 对三维设计软件比较陌生，在设计计算、绘制二维图时应多多练习三维软件设计，从而更方便的 。 五、参考文献 (参考文献书写顺序： 序号 作者 学术刊物名 （期）：引用起止页 ) 1 孙恒，陈作模 . 机械原理 M. 北京 ：高等教育出版社， 2005. 2 李书全 . 机械工程师手册 M 机械工业出版社 , 2000. 3 成大先机械设计手册 M北京：化学工业出版社， 2004 4 陈华良 . 施工升降机的设计与分析 D. 西华大学 ,2007 5 边巍 . 基于 S o l i d W o r k s 周转轮系几何建模与运动仿真 J. 机械工程师 ,2010(8):886 运输机械设计与选用手册编辑委员会 . 运输机械设计与选用手册 M. 北京：化学工业出版社， 1999 起止日期 论文工作 进度（主要内容、完成要求） 201011向选择课题， 完成选题表及选题审核 201012达书面任务书 201012成开题报告、英文资料翻译 201103案设计，总体设计 201104速器设计 20114期毕业设计进度检查。 201104算机辅助分析 201104理撰写毕业设计说明书 201104交毕业设计材料、准备答辩 201105业答辩 指 导 教 师 意 见 指导教师 （签字） ： 年 月 日 所在系 意 见 系主任 （签字） ： 年 月 日 学院 审 核 意 见 教学院长（签字、公章）： 年 月 日 2011 届 本科 毕业设计 (论文 )外文文献翻译 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 曹兴民 学 号： 070607221 外文出处： 19(2001) 52 附 件： (用外文写 ) 1 附件 1：外文资料翻译译文 立体自由形式制造程序的几何 粗糙度分析 摘要 现今在原型制造技术 基础上 的计算机 辅助设计系统， 使 制造时间大大减少 ， 然而在使用这些技术的许多方面还有待研究。 其中之一是表面粗糙度表征索取层加工工艺 。 为了描述有效粗糙度，通过制造过程 所 获得的对平均粗糙度（ 研究取得成功。这使我们能够建立快速原型制造的两种可能的策略：制造 固定层高度、制造出在给定束缚 条件 的粗糙度。原型部件均采用立体生产技术， 表面粗糙度的实验结果使我们能够提出 合理 的理论模型。 关键字 ：快速原型设计 制造工艺 表面粗糙度表征 快速原型一词可以被定义为任何一个零件，部件，机制或产品，进行与验证其全部或主要特征和理论的部分职能的目标之前，其产业化的物理模型制作，或作为功能元件直接在制造过程中采用 1,2。这些技术的使用意味着快速原型制造的时间以小时计算，而不是现在的几天，几周或几个月，这导致术语“快速 的使用， 并在组件的制造成本大幅度降低 3,4。 此外，不同材料的数量，可显著增加就业，提高精度和最终产品的功能特性 5,6。 因此，快速原型制造技术现在作为对零件，部件或模型的直接生产制造过程中使用替代方法值得考虑 7,8。 自 1987 年首次商业化应用演示，大量的进程已经被开发出来，其目的是通过组合现有产品制造过程（烧结，消耗焊条焊接方法，激光技术等）原型和功能元素，由电脑辅助设计，制造和分析系统提供的多功能性 9。 各种原型制造工艺可分为不同的方式：由材料采用，能源使用，或他们已经使用的申请类型 10,11; 因此，我们有立体光刻（ 选择性激光烧结（ 喷墨印刷工 2 艺，熔融沉积制造（ ，分层实体制造（ 形状沉积制造（ 过程等 12,13，。 在建设材料层造成重大的挑战可以从材料学，传热和应用力学的观点分析 14,15。本研究的重点是通过原型自由格式技术获得的表面质量问题。 在通过这些制造工艺得到零件表面光洁度往往非常重要，特别是在案件中的组件将在与其他元素或在其使用寿命材料接触，例如在由部分组成模具制造的情况下通过以下方式无固相形式的制造过程，或者在其他的表面特性将 会对如疲劳，磨损，腐蚀的机械性能等有重要影响 16,17。 为表征粗糙度最常用的方法之一是通过剖面 段的粗糙度平均评估。这是有效的粗糙，即实际上是由测量仪器测得的表面粗糙度。不过，从比较分析的观点来看，重要的是要使用，使用预测的先验知识或理论模型的表面质量。为此，进行了理论研究的原型平均粗糙度获得使用各种凝固模型，这主要取决于工艺条件和就业的技术18,19。 一旦几何类型的特点被表征，使用的 一旦获得部分，对有效粗糙度进行了实验研究，以比较和 对比从一些由测量仪器所提供的真正价值提出的理论模型的结果。 2 表面粗糙度表征 对于表面粗糙度的研究中，平均粗糙度（ 被作为一个参数，是在采用 0作为从沿中线测量粗糙度轮廓算术平均偏差规范的基础上定义的。这个定义，载于下列公式： 在同一时间，其他工艺参数，建立了表征，可以得到表面的目标，这些都由图表示 1表示。这些参数是指那些用于描述平均粗糙度，因为它们很容易在原型制造工艺所采用的仪器中被修改。 情况最简单，可用于研究表面粗糙度时，考虑的是层与层之间的水平空间（区）与层 3 的厚度或高度 （ 一致。运用等式（ 1），表面粗糙度可以得到平均值，这是载于以下公式进行： 对上述情况的变化，可如果层的厚度或高度被修改，即考虑到 1。在此基础上，获得的 图 在等式（ 3）的基础上，可以进行比较研究，以确定哪些类型的制造过程中产生最佳的表面光洁度。据指出，为了获得同样的镭，在第一层高度情况下提出上述（ 能大于第二个，因此，它是一个快过程（等于 总高度是因为提前实现 如果问题是制定了四周，即其他方式， 如果我们问什么样的 在制造过程中获得在上述情况下具有相同的 可以推断出， 此，第二种情况下会导致较差的表面光洁度。同样的分析可以进行，当 1最高，对于给定的假设，我们得到式定义的表达式（ 3）。这个表达式将用于表面粗糙度，从而导致在下列公式所示的表达式评估： 由此，我们得到了“恒定的 即工作在一个给定的公差带，层高度（ ，应作为该组件的外部轮廓斜坡函数修改，上面的方程提供一个我们所希望获取作为 个值的函数值。 图 4. 制造恒定层的厚度 6 如果，另一方面，其用 意是与固定层的高度，它具有简化元素的部分破裂算法的优点，我们得到的 是可变的。这种情况载于图 4。继上述相同的假设，我们得到的由方程（ 3 ） 给 出 的 平 均 粗 糙 度 构 成 了 这 种 情 况 的 最 大 值 。 因 此 ， 如 果 考 虑 到 图 4中的点将获得，正如式（ 7）中的（ i）和（ j）： 其中 k 是 沉 积 层 数 最 多 的 点 j 的高度 . 由 此 看 来 ， 调 用 我们得到了定义 表达式，其中，因为该层高度不变可以作为一种不同的希望制造原型的几何函数在式（ 8）观察。 我们在有显示的粗糙度原型分层制造模型基础上，得到的原型如图 5所示的结果。采用该技术设备是航天装置的 350，由三维系统，它采用的是 酸钇 =354.7 使用 光束直径。该材料采用的是树脂 5510，这是一个光敏聚合物和 合物。原型制造如图 5 所示。由第一个原型展品坡度的变化，我们能够比较和对比以上平均粗糙度方面提出的理论成果。一旦原型被制造，有效的粗糙度是衡量一个泰勒霍布森系列 2与半径为 2 表 1显示了粗糙度值由原型的量测的数据如图 5表示。这些数据代表了从评价的平均粗糙度和表面粗糙度最大的取值，由角 j 的变化定义每个区域的结果平均值，量长度 10 毫米。对应粗糙 = 90的测量如图 5所示的柱体垂直墙。 7 图 表 方程式（ 3）的基础上 ，考虑到角度的变化而确定的层间厚度（ 横向空间，层与层之间的关系（区）的表现，我们获得对 载于表 2结果的几何定义。 表 2. 可以看出，在这 种标准的基础上，直边模型使我们能够获得的值，是在 90 ，之后，该模型不再是有效的。正是由于这一事实，该边坡角趋于无穷大和不可能，因此，被采用。 实验表明，在垂直的墙面上的 约是 粗糙度取决于机器的重复性和精确度，而这些都是主要的因素加以考虑。在同一时间， 8 收缩，冷却的作用沉积层也应考虑。因此，有必要另外选取配置模型这些情况，这是在图6表示。 图 6. 分层制造：圆边模型 使用图 6 所示的参数，我们可以判断一个过 程的特征参数的函数。这 可从以下公式得出： 表 3列出了从一个分层实施过程中，取得的理论值的集合如图 6所示。从这些值与层高度 100毫米的 们构成了 在小角的情况下，近 500，比较表 2理论粗糙度符合表 1的实验值，可以看出，该模型是不准确的或者，因为在条件 =0，尽管没有 次高），它会给出了 真正的粗糙度值列于表 1中。 表 00 毫米的 图 7有效粗糙度的 ） 不同坡度情况下测量得到轮廓的长度为 10毫米的探索。 9 图 7. 当 L= 10毫米， =0， 5 30 的有效粗糙度 图 8. 当 L= 10毫米， = 60， 85和 90的有效粗糙度 图 9. 当 = 30的阿博特的曲线，频率分布及有效的表面粗糙度 可以看出，获得的实验结果与图 9 所示的理论模型显示了阿博特曲线为 = 30时和测量的 L=10 毫米的长度，也是频率分配和频率得到有效的表面粗糙度。这与预期的模型理论分布相一致。因此，这些理论模型使我们能够进行有效粗糙度表征，从而将获得使 10 用 因为在划定的剖面上可以得到有效的粗糙度值。 本研究报告了几何层加工过程所产生的表面粗糙度特性，这些模型已经应用在比较和对比使用 对于表面粗糙度研究提出的理论模型在应用 过，有必要设立一个斜坡表面特性接近 0和 90。在所有情况下，这两种得到的理论粗糙度值构成一个有效粗糙度最大。因此平均粗糙度值在预先知道的情况下，有可能选用这些值来决定制造策略。 在本文提出研究表面粗糙度的基础上，快速原型制造两种策略可以是建立在不同的上：使 一个恒定的公差范围内制 造和使 高度层一定的制造。有人指出，在 度层必须修改。 在同一时间，当高度层不变（这是通常的情况，因为它有助于产生“制造路径”），粗糙度不是常数，它可以在通过这一手段所提出的模型 致谢 对于本文所分析的原型制造技术，我们要感谢加泰罗尼亚（ 技术中心和加泰罗尼亚技术研究所（ 及他们的大学的（ 合作。 参考文献 1多尔夫 ,库萨克 约出版社 ,1994. 2普林茨等 欧洲和日本 :1997 ,13卡帕柯剑 埃迪森威尔森 ,在读硕士 ,1995. 4雅各布 中小企业 ,1996. 5罗雷尔等 第 31届机械工程研究所国际研讨会 1998, 1416马库斯 ,布若尔 1993. 7河梅尔茨等 ,形状沉积制造 克萨斯州 :1994， 1 8雅各布 中小企业 ,1995. 9法马洛伊 设计注射成型与固相萃取 1994. 10页库卡尼 ,四杜塔 机械工程研究所第 31 届制造系统国际研讨会 1998, 152 11庞 中小企业 ,1995. 12罗雷尔等 机械工程研究所第 31 届国际制造系统 研讨会 13米格林等 1995,2014阿蒙等 得克萨斯州 :1993, 1 11 15阿蒙等 第十届国际会议 ,布莱顿 ,1994. 16图莫 等 固体无模成形研讨会 ,1995. 17页库卡尼 ,四杜塔 第 31届 机械工程研究所制造系统国际研讨会 ,1998. 18河伊波利托 机械工程研究所 ,1995. 19黄希礼 机械工程 学报 , 1994,卷号 (116):4820三维表面结构 ,轮廓法 定义和表面结构参数 1997. 21 克兹曼 等 聚合物和陶瓷 得克萨斯州 :1997. 附件 2：外文原文 12 13 14 15 16 17 指导教师评语： 签名： 年 月 日 常熟理工学院 机械工程 学院 2011届毕业设计（论文）选题审批表 所在系 机械工程及自动化 选题 教师 姓 名 金权洽 专业方向 机械制造 专业技术职 务 正高 副高 中级 申报课题名称 工件步进输送机设计 课题 来源 A B C 课题 性质 A B C D E 完成课题需要的实践过程 A B C D E 课题简介 工件步进输送机用于间歇地输送工件，到达预定位置。传统输送机通过电动机采用普通减速器多级变速实现，传动装置结构尺寸大。本 课题要求学生采用行星减速器实现传动装置，减小传动部分结构尺寸。达到设计要求。 通过该课题设计： 1 初步掌握机械设计的一般过程和方法； 2 培养学生查阅技术资料和综合运用所学知识，独立完成课题能力； 3 培养学生设计计算，数据处理，计算机应用等基本实践能力。 设计 (论文 ) 要 求 （包括应具备 的条件） 设计要求： 1完成输送机设计总图和行星轮减速器总图； 2完成主要部件的完整的设计图； 3应用计算机对工件步进过程进行运动仿真分析。 具备： 1 二维、三维计算机设计，分析软件的应用能力； 2 机械设计 制造的专业知识。 所在系审定意见： 负责人 (签名 )： 年 月 日 注： 1该表作为学生毕业设计（论文）课题申报时专用，由选题教师填写，经所在系有关人员讨论，负责人签名后生效。 2课题来源： A结合社会生产实际； B教师科研（已立项的纵向课题或有协议的横向课题）； C 学生自拟 。在表中相应栏内打“ ” 3课题性质：理工类专业 A工程设计； B理论研究； C实验研究； D软件开发； E其它。 文、经管类专业 A专题类； B论辩类； C综述类； D综合类； E其他。在表中相应 栏内打“ ” 4完成课题需要的实践过程： A实验； B实习； C工程实践； D社会实践； E其他。 在表中相应栏内打“ ” 5课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 本科毕业设计 （论文） 题目 工件步进输送机设计 学 院 机械工程学院 年 级 07级 专 业 机械工程及自动化 班 级 0706072 学 号 070607221 学生姓名 曹兴民 指导教师 金权洽 职 称 副教授 论文提交日期 2011 常熟理工学院 常 熟理 工学院本科毕业设计（论文）任务书 学院： 机械工程学院 毕业设计（论文）题目： 工件步进输送机设计 指导教师姓名 金权洽 专业技术职务 副教授 类 别 毕业设计 学 生 姓 名 曹兴民 学 号 070607221 毕业设计（论文）课题性质 工程设计 专 业 机械工程及自动化 班 级 0706072 是否隶属科研项目 否 1 毕业设计（论文）的主要任务及目标 工件步进输送机用于间歇地输送工件，到达预定位置。传统输送机通过电动机采用普通减速器多级变速实现，传动装置结构尺寸大。 主要任务： 设 计一套 采用行星减速器为传动系的工件步 进 输送机 主要参数： 移动 速度 , 功率： 标： 1. 掌握 专业机械 设计方法和步骤 ； 2. 培养学生查阅技术资料和综合运用所学知识，独立完成课题能力； 3. 通过计算机辅助设计和辅助分析使学生得到毕业前的综合性锻炼。 2 毕业设计（论文）的主要内容 1）完成开题报告 ； 2）英文专业 资料翻译（不少于 3000 字） ； 3） 完成总体方案设计 ； 4） 动力传动部分减速器设计； 5）通过计算机辅助分析软件进行仿真分析； 6） 毕业 设计说明书一份（不少于 8000 字） 。 3 毕业设计（论文）的基本要求 1. 步进输送机 总图设计 2. 设计完整的减速器，结构合理； 3. 三维造型软件进行三维造型； 4. 应用计算机辅助分析软件进行运动仿真分析。 4 主要参考文献 1 孙恒，陈作模 . 机械原理 M. 北京：高等教育出版社， 2005. 2 李书全 . 机械工程师手册 M 机械工业出版社 , 2000. 3 成大先机械设计手册 M北京：化学工业出版社， 2004 4 陈华良 . 施工升降机的设计与分析 D. 西华大学 ,2007 5 边巍 . 基于 S o l i d W o r k s 周转轮系几何建模与运动仿真 J. 机械工程师 ,2010(8):886 运输机械设计与选用手册编辑委员会 . 运输机械设计与选用手册 M. 北京：化学工业出版社， 1999 5 进度安排 毕业设计（论文）各阶段任务 起 止 日 期 1 双向选择课题， 完成选题表及选题审核 201011 下达书面任务书 201012 完成开题报告、英文资料翻译 201012 方案设计 ，总体设计 201103 减速器设计 201104 中期毕业设计进度检查。 20114 计算机辅助分析 201104 整理撰写毕业设计说明书 201104 上交毕业设计材料、准备答辩 201104业答辩 - 201105 指导教师签字： 年 月 日 常熟理工学院毕业设计（论文） I 工件步进输送机设计 摘要 工件步进输送机用于间歇地输送工件，到达预定位置。传统输送机通过电动机采用普通减速器多级变速实现，传动装置结构尺寸大。为了使装置结构紧凑，传动效率高，本文完成了采用行星减速器为传动系的步进输送机的设计与研究。 本文对工件步进输送机的研究要点如下： （ 1） 介绍了现有工件输送机的类型、发展趋势和研究本课题的目的、意义，分析了输送机国内外的研究现状。 （ 2） 在完成对工作机构的设计、确定电动机的类型的情况下，建立了两种传动系减速方案，通过方案对比，择优选择出采用行星齿轮减速器的步进输送机传动方案，并 对此方案的可行性进行了分析。 （ 3） 进行了工件步进输送机的总体结构设计，重点设计了行星齿轮减速器总体及部分零件的结构，并详细绘制了关键零件的工作图。 （ 4） 同时运用计算机辅助软件对工作机构及传动系进行运动仿真分析，为进一步改进传动结构提供理论依据。 关键词： 工件步进输送机 电动机 行星齿轮减速器 设计 仿真 常熟理工学院毕业设计（论文） at by In to we a by on as (1) of of of at (2) of of up of of (3) on of of (4) At to 熟理工学院毕业设计（论文） 录 1. 绪论 . I 言 . 1 送机的类型及特性介绍 . 1 件步进输送机的工作原理 . 2 送机的发展趋势 . 3 究的目的 和意义 . 3 内外研究现状 . 4 要研究内容 . 4 题任务 . 4 题所要完成的主要工作 . 5 2. 步进输送机方案设计 . 6 作机构的设计与分析 . 6 作机构型式的选择 . 6 计机构的具体尺寸 . 6 构的速度分析 . 8 择电动机 . 9 择电动机的类型 . 9 择电动机的容量 . 9 动方案的对比分析及优选 . 10 择传动形式 . 10 . 10 3. 行星齿轮减速器性能参数设计 . 12 星传动的齿数分配 . 12 式圆柱齿轮传动的设计计算 . 12 速级计算 . 12 何尺寸计算 . 13 算齿根弯曲强度（ . 14 轮的圆周速度 . 14 常熟理工学院毕业设计（论文） 的结构尺寸设计及校核 . 14 速轴设计 . 14 星轮轴结构设计 . 17 速轴结构设计 . 18 动轴承的选择与校核 . 18 定轴承型号 . 18 据寿命校核 . 18 速器其他主要零部件结构设计 . 18 齿圈浮动 . 18 星架结构 . 18 4. 工件步进输送机总体设计 . 20 5. 减速器传动零件的三维设计及运动仿真 . 21 速器传动零件实体造型 . 21 速轴实体设计（图 . 21 星轮实体设计（图 . 21 星架实体设计（图 . 21 齿轮 . 21 齿轮 . 22 轮联轴器实体设计 (图 . 22 速轴实体设计（图 . 22 动零件、四杆机构装配 . 22 动仿真及分析 . 23 置运动环境 . 23 行运动仿真 . 25 取分析结果 . 25 析运动仿真结果，验证输入 /输出值与计算值是否吻合 . 27 结语 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 常熟理工学院毕业设计（论文） V 常熟理工学院毕业设计（论文） 1 言 随着科学技术的进步，我国传送装置制造行业有了长足的进步。传送装置的成套性，自动化程度，定位精度和整体质量都明显提高， 其应用范围正逐步扩大。输送机是在一定线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。它可进行水平、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。输送机输送能力达，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。工件步进输送机用于间歇地输送工件，到达预定位置。 工件步进输送机一般来说应具有电动机、联轴器、减速器、工作机构、滑架、推爪、辊道和机架等部分，其中减速器是工件步进输送机最关键的传动装置之一。它在传送工件的过程中不仅担负着减速及增加转矩的功能，同时也降低了负载的惯量，是步 进式输送机的核心部件之一。 送机的类型及特性介绍 一 输送机一般按有无牵引件来进行分类 ： （ 1） 具有牵引件的输送机一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳； 承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器 (停止器 )等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证输送机正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。 具有牵引 件的输送机的结构特点是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件 (如输送带 )上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，利用牵引件的连续运动输送物料。 这类的输送机种类繁多，主要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、 自动扶梯、自动人行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、悬挂输送机和架空索道等。 （ 2） 没有牵引件的输送机的结构组成各不相同， 用来输送物料的工作构件亦不相同。它们的结构特点是：利用工作构件的旋转运动或往复运动， 或利用介质在管 道常熟理工学院毕业设计（论文） 2 中的流动使物料向前输送。例如，辊子输送机的工作构件为一系列辊子，辊子 作旋转运动以输送物料；螺旋输送机的工作构件为螺旋，螺旋在料槽中作旋转运 动以沿料槽推送物料；振动输送机的工作构件为料槽，料槽作往复运动以输送置 于其中的物料等。 二输送机械按使用的用途分可以分为 : （ 1）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。 （ 2）螺旋输送机俗称绞龙，适用于颗粒或粉状物料的水平输送，倾斜输送，垂直输送等形式。输送距离根据畸形不同而不同，一般从 2 米到 70 米 1。 输送原理：旋转的螺旋叶片 将物料推移而进行螺旋输送机输送。使物料不与 螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。结构特点：螺旋输送机旋转轴上焊有螺旋叶片，叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动 方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力，在机长较长时，应加中间吊挂轴承。双螺旋输送机就是有两根分别焊有旋转叶片的旋转轴的螺旋输送机。说白了，就是把两个螺旋输送机有机的结合在一起，组成一台螺旋输送机。 螺旋输送机旋转轴的旋向，决定了物料的输送方向，但一般螺旋输送机在设计时都是按照单项输送来设计旋转叶片的。当反向输送时，会大大降低输送机的 使用寿命。 （ 3）斗式提升机 利用均匀固接于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升物料的连续输送机械。斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，本提升机适于输送粉状，粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、 水泥、石块、砂、粘土、矿石等，由于提升机的牵引机构是环行链条，因此允许输送温度较高的材料 (物料温度不超过 250 )。一般输送高度最高可达 40 米。 件步进输送机的工作原理 步进式工件输送机用于间歇的传送工件，如图 示，电动机通过传动装置、工作机构驱动滑架往复移动。工作行程时，滑架上的推爪推动工件前移一个步长，当常熟理工学院毕业设计（论文） 3 滑架返回时，由于推爪与轴间装有扭簧，因此推爪从工件底面滑过，工件保持不动。当滑架再次向前推进是，推爪已复位，并推动新的工件前移，前方推爪也推动前一工位的工件前移。 图 件步进输送机 传统输送机通过电动机采用普通减速器多级变速实现，传动装置结构尺寸大。由此可设想设计一套采用行星减速器为传动系的工件步进输送机。 送机的发展趋势 （ 1） 继续向 大型化发展。大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。水力输送装置的长度已达 440 公里以上。带式输送机的单机长度已近 15 公里，并已出现由若干台组成联系甲乙两地的 带式输送道 。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。 （ 2） 扩大输送机的使用范围。 发展能在高温、低温条件下、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作的，以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性的物料的输送机。 （ 3） 使输送机的构造满足物料搬运系统自动化控制对单机提出的要求。 如邮局 所用的自动分拣包裹的小车式 输送机应能满足分拣动作的要求等。 （ 4） 降低能量消耗以节约能源，已成为输送技术领域内科研工作的一个重要方面。已将 1 吨物料输送 1 公里所消耗的能量作为输送机选型的重要指标之一。 （ 5） 减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。 究的目的和意义 通过对研究本课题，不仅可以使我对工件输送机总体结构有宏观把握，而且对行常熟理工学院毕业设计（论文） 4 星传动减速器有了深入的了解，掌握其工作原理，提高自己对机械设计的了解，在设计的过程中我肯定会遇到大量的问题。如减速器的结构问题，中间的大量的数据计算，不过我会通过查阅资料或询问 老师来解决，提高自己解决困难的能力。而且 了解其优点，在自己的设计工作中充分地发挥其优点，把其缺点降低到最低的限度 ， 从而设计出性能优良的行星齿轮传动装置 。这次毕业设计一定会对我今后的学习工作起到巨大的作用。 内外研究现状 步进式输送机其核心部分之一就是减速器，传统输送机通过电动机采用普通减速器多级变速实现，传动装置结构尺寸大，若采用行星齿轮减速器，则可使输送机结构紧凑，传动效率高。因此对行星减速器的研究是设计步进输送机的关键。 行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。然而，自 20 世纪60 年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。近 20 多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展。 世界上一些工业发达国家，如日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用，生产和研究都十分重视 ，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。 要研究内容 题任务 工件步进输送机用于间歇地输送工件，到达预定位置。传统输送机通过电动机采用普通减速器多级变速实现，传动装置结构尺寸大。 主要任务：设计一套采用行星减速器为传动系的工件步进输送机。 主要参数：工件输送时滑架受到的工作阻力 800N，滑架宽度为 250度 H=8001000长 S=370复次数 N=40/程速比系数 K=杆机构摆角 =45，最小传动角 40，工作机构效率为 常熟理工学院毕业设计（论文） 5 题所要完成的主要工作 （ 1） 完成总体方案设计； （ 2） 动力传动部分减速器设计； （ 3） 步进输送机总图设计； （ 4） 减速器主要零件三维造型； （ 5） 通过计算机辅助分析软件进行运动仿真分析。 常熟理工学院毕业设计（论文） 6 2. 步进输送机方案设计 作机构的设计 与分析 该步进输送机通过工作机构驱动滑架往复移动，要求工作机构结构简单紧凑，制造方便，成本较低。 作机构型式的选择 主要机构确定为曲柄摇杆机构，如图 示。其中曲柄 1 连接的是减速器的输出轴，作整周回转，摇杆 3 做摆动控制推爪水平运动。 该机构的优缺点：运动副都是低副，因此运动副元素都是面接触，压强较小，可承受较大的载荷，有利于润滑，故磨损较小；此外，运动副元素的几何形状都比较简单，便于加工制造；易获得较高的精度，还可以改变各构件的相对长度使从动件得到不同的运动规律。缺点是传递路线较长，易 产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低，不利于高速运动。 图 柄摇杆机构 计机构的具体尺寸 已知行程速比系数 K=可用图解法求各杆长，如图 1）所示。 由步长 370角 =45，令 三角形几何关系可求得90 又极位夹角 =180 *（ （ K+1） =180 *（ （ ） = 用图解法可确定铰链 A 在 三角形 外接圆上，再令铰链常熟理工学院毕业设计（论文） 7 A 与 D 的垂直高度 h=150 A 点位置可确定。 由此可得曲柄 （ ： 00C=317D=290E=483F=97图 1）机构运动简图 因铰链 A 的高度为 自己确定，则需验证最小传动角是否满足题意，如图 2）所示，在 作图，当 A、 B、 D 三点共线时，此机构传动角最小。 经验证， 3 40，满足要求。 常熟理工学院毕业设计（论文） 8 曲柄随减速器输出轴作匀速圆周运动，驱动连杆，摇杆以固定铰链为圆心，自由端运动至右极限位置，输送爪将工件送至待加工位置，摇杆再向左运动至左极限位置，成为一个工作循环，机构可在预定时间将工件送至待加工位置。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，此外结构简单，尺寸紧凑，成本低，效率较高。 图 2）机构运动简图 构的速度分析 由往复次数 N 及步长可求得工件平均速度 70 2/（ 60/40） =s 由 速 度 矢 量 图 可 知 摇 杆 运 动 到 竖 直 位 置 时 vE=s ，则96mm/s 又 vB=vc+图解法作速度矢量图，如图 示，得 s 又 vB= 得曲柄 转速 =s 常熟理工学院毕业设计（论文） 9 则减速器输出轴转速 n 出 =/2=s= 图 度矢量图 择电动机 择电动机的类型 按工作要求和条件，选用三相笼形异步电动机，封闭式结构，电压 380V， Y 型。 择电动机的容量 电动机所需工作功率 w/ 总 v/1000 则 v/（ 1000 总 ） = 12） 其中 1 为工作机构效率 2 为减速器效率 2800 （ 1000 =机械设计简明手册表 10选择电动机型号为 定功率为 速 940r/动机主要外形和安装尺寸如图 图 112常熟理工学院毕业设计（论文） 10 动方案的对比分析及优选 择传动形式 由电动机输入轴转速 n 入 =940r/n 出 =总传动比 i=n 入 /n 出 =940/据此传动比，查机械设计简明手册可选用二级展开式圆柱齿轮减速器，如图 1）所示，其传动比范围 i=8 60。 图 1）二级展开式圆柱齿轮减速器运动简图 此外，我们可以查渐开线齿轮行星传动的设计与制造表 1择 齿轮减速器，其传动简图如图 2）所示。其中 c、 d 为行星轮， a、 b、 e 为太阳轮，其传动比范围 i=20 100. 2） 3K 行星齿轮减速器 传动简图 二级圆柱齿轮减速器结构的优缺点：结构简单，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样轴在转矩作用下产生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分的互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。用于载荷比较平衡的场合。 缺点是齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度；此外，高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿，制造安装较复杂。 常熟理工学院毕业设计（论文） 11 行星减速器的优点：结构紧凑，三点对称，受力均衡，传动效率高，具有功率分流和动轴线的运动特性，由于在中心轮的周围均匀分布着 数个行星轮来共同分担载荷，故使得每个齿轮所承受的负荷较小，所以可以采用较小的模数，从而缩小了其外廓尺寸，使其结构紧凑。行星齿轮传动运动平稳、抗冲击和振动能力的能力较强，延长了使用寿命，对维护保养的要求也大大降低了。 综上所述， 行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点， 故确定传动形式为 3K 型行星传动结构。 常熟理工学院毕业设计（论文） 12 3. 行星齿轮减速器性能参数设计 星传动的齿数分配 确定轮系类型为 3K 型，由 行星轮个数。 （ 1）查行星差动传动装置表 3取2， e=3。 （ 2）分配传动比 （ 3）计算各齿轮齿数 1815 721i zz （为 的倍数）， 21627（ 4）验算传动比 76618/721 ）（）（ 5）检验邻接条件 由 及，查表 2足邻接条件。 此外，由总传动比 i=机械设计手册表 择不需要变位的一组，可得各轮齿数 8， 2， 7， 1， 6 同样可得相同的结果。 式圆柱齿轮传动的设计计算 速级计算 按接触强度初算 动的中心距和模数。 输入转矩 T 入 =9550P/n 入 =9550 40=m 设载荷不均与系数 （ e 轮浮动，查机械设计手册表 常熟理工学院毕业设计（论文） 13 在一对 轮（太阳轮）传递的转矩 c T 入 / =m，其中 为行星轮个数。 查机械设计手册表 接触强度使 用的综合系数 K=3 齿数比 u=zc/7/18=阳轮和行星轮材料用 20碳淬火，齿面硬度 5660机械设计简明手册图 6取 300图 6 00齿宽系数 a=b/a=机械设计手册表 的公式计算中心距 483u K T 23H l i ）（）（ 模数 m=2 何尺寸计算 按机械设计手册表 13算。 （ 1） 传动 中心距 ）（）（分度圆直径 5 4 m 211 齿顶高 ha=m=2根高 2=顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 b= 取 5mm 0 2） 传动 分度圆直径 db= 72=144顶高 5.7*ha* ）（）（）（齿根高 c*） m=（ 1+ 2=顶圆直径 44熟理工学院毕业设计（论文） 14 齿根圆直径 44+2 49 3） 传动 分度圆直径 211 齿顶高 m=25.7*hm*h* ）（）（）（齿根高 c*） m=（ 1+ 2=顶圆直径 2+2 2=46mm 32根圆直径 513 2 算齿根弯曲强度（ ） 由 M 0 M 0 0 F l i mH l i m 查机械设计简明手册表 6取 M p 0 查 机械设计简明手册图 6齿形系数 p p 故安全。 轮的圆周速度 s/40363 . 1 4100060 ，可选用 8 级精度。 其余各轮同理。（验证略） 的结构尺寸设计及校核 速轴设计 （ 1）选择材料，确定许用应力 材料选用 45 钢，正火处理。 查机械设计简明手册表 7料强度极限 ；对称循环状态下许常熟理工学院毕业设计（论文） 15 用应力 。 （ 2） 计算基本直径 查机械设计简明手册表 7C=110,（轴端弯矩较小） 8 2110d 33 d 入由于安装联轴器处有键槽，故轴需加大（ 45） %。则 d4估 d=20 （ 3）绘制结构简图（图 图 的结构简图 （ 4）确定各轴段直径 1 段： 20算。 2 段： 18退刀槽 2 1 3 段： 20深沟球轴承配合。 4、 8 段： 18同 2 段 。 5 段： 25轴向定位深沟球轴承 。 6 段： 40因小齿轮 2d，故做成齿轮轴 。 7 段： 25同 5 段。 9 段： 20深沟球轴承配合，同 3 段。 （ 5）确定轴上各轴段长 度 1 段： 0联轴器 连，长度大于 52 常熟理工学院毕业设计（论文） 16 2、 4、 8 段： 退刀槽宽度 。 3 段： 0个深沟球轴承宽度和套筒长度之和。 5 段： 轴向定位深沟球轴承 。 6 段： 0齿轮齿宽。 7 段： 5于内齿轮齿宽。 9 段： 5于两轴承宽度及套筒长度。 总轴长 L=l1+l2+l3+l4+l5+l6+13 各轴段直径、长度确定后，即轴的结构尺寸设计完成。是否能用，还需要校核危险截面，最后做结论。主要是据设计的结构尺寸，按弯扭组合强度校核。 （ 6）校核轴的强度 a. 输入轴上的扭矩 5 0 5 0 入入 轴的受力分析如图 a）所示 图 的校核 分析图 常熟理工学院毕业设计（论文） 17 对齿轮轴，圆周力 2 836 1 0 0 01 8 t 入 径向力 2 8t 8743133 38 2 80281133 38 绘制弯矩图（ b）（ c） 水平面垂直面 c. 合成弯矩（图 d） 面 22d. 做扭矩图（图 e） T 入 =m 由图可知危险截面在齿轮轴左端面。 e. 求当量弯矩 取折合系数 （脉动扭矩，常启动停车），则 222 ）（）（ f. 强度校核 01 5 . d 333考虑键槽的影响， d=105%=5d =25以原设计强度足够，安全。 星轮轴结构设计 根据渐开线行星齿轮传动的设计与制造一书，按照广泛使用 的典型结构设计，行星轮轴承设置在行星架上，行星轮轴直径 ，可选内孔直径为 20滚动轴承。行星轮轴直径为 20 常熟理工学院毕业设计（论文） 18 速轴结构设计 查渐开线行星齿轮传动的设计与制造，低速轴轴伸直径可按公式 ，查此书表 6 6得 ，则 ）（ 可粗估低速轴轴伸直径 。 动轴承的选择与校核 定轴承型号 轴承是标准件，通过轴径 d=20定轴承型号为 6204 深沟球轴承。 已知高速轴转速 n=940r/承所受径向载荷 374N，要求使用寿命29200h，工作温度 以下。 据寿命校核 对深沟球轴承，由机械设计简明手册式（ 8径向基本额定载荷 16 0（ 由表 8得 6204 轴承基本额定动载荷 表 8，查表 8球轴承， =3，将以上有关数据代入上式，可求得 P=在规定条件下， 6204 轴承可承受的最大径向载荷为 大于轴承实际承受的载荷 374N。所选轴承合格。 其余轴承校核同理（略）。 速器其他主要零部件结构设计 齿圈浮动 设计双齿轮联轴器将内齿圈与机体连接，是内齿圈浮动，同是连接内齿轮和输出轴（设计成齿轮轴，其模数、齿数、中心距与齿轮联轴器相同，其具体结构见装配图）。 内齿圈浮动的主要优点是可使结构轴向尺寸较小，增强均载效果。 星架结构 行星架是行星齿轮传动装置中的主要构件之一。本次设计将行星架做成一个整体，常熟理工学院毕业
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