本科毕业论文-木片自动整理压紧机设计

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）木片自动整理压紧机设计学生姓名孙青指导教师马有理专业机械设计制造及其自动化学院轻工学院2009年05月31日GRADUATIONPROJECTTHESISHARBINUNIVERSITYOFCOMMERCEDESIGNONAUTOMATICSETTLINGANDPACKINGMACHINEOFWOODCHIPSSTUDENTSUNQINGSUPERVISORMAYOULISPECIALTYMECHANICALDESIGNANDMANUFACTURINGAUTOMATIONSCHOOLLIGHTINDUSTRYCOLLEGE2009年05月31日摘要中国木工机械从改革开放以来得到长足发展，但很多木工机械机械产品仍需从国外进口。有些是由于机器制造技术太高精尖，也有些在设计制造上并无难点，仅仅是国内还无此产品。本设计中的木片整理机就属后者。此机器结合了输送机，液压系统，PLC控制系统。关键词木工机械；整理机；输送机；PLC；液压。ABSTRACTHOWEVERWOODWORKINGMACHINERYHAVEAFREQUENTDEVELOPMENTSINCEINNOVATIONOPENINGINCHINABUTWEHAVETODEPENDONFOREIGNMANUFACTURESINVARIABLYTHEREASONSOFTHISPHENOMENONWILLBELISTEDASFOLLOWSFORONETHING，ITISFROMTECHNICALPROBLEMOFMANUFACTURYFORTHENEXT,ITISVACANTONSOMEKINDOFMANUFACTUREOFWOODWORKINGMACHINERYTHISAUTOMATICSETTLINGANDPACKINGMACHINEBELONGSTOTHELATTERITCOMBINESOFCONVEYORDESIGN,HYDRAULICSYSTEMANDCONTROLLEDBYPLCKEYWORDSWOODWORKINGMACHINERY；CONVEYOR；PLC；HYDRAULIC目录摘要IABSTRACTII1绪论111本设计目的及意义112工机械在国内外的发展状况1121木工机械概述1122国外木工机械的概况1123中国木工机械的现状2124中国木工机械的发展趋势及发展策略22方案设计321设计参数322方案33设计计算431输送机1的选择计算432输送机2的选择计算633液缸的选择计算8331推送液压缸的选择计算8332侧面挤压液压缸的选择计算9333上面挤压液压缸的选择计算1134步进电机的选择计算114校核1441与调速电机相连的齿轮的校核1442与步进电机相连的齿轮齿条的校核1743输送机2中与改向滚筒相连的轴的校核2144输送机2中与传动滚筒相连的轴的校核2645轴承的校核30451深沟球轴承6202的校核30451深沟球轴承6203校核315控制部分336技术经济计算3461成本核算3462利润分析36621从生产厂家角度分析36622从客户的角度分析36结论38参考文献39致谢401绪论11本设计目的及意义为了方便薄木片的远距离运输，木材厂都会将木片整理成捆，使其整齐堆放。目前国内薄木板的整理完全依靠手工操作。速度相当慢，而且占用人手。为了提高生产效率及市场占有率，企业对木板自动整理机的有很大的需求。由于木工机械制造业是为木材工业发展提供技术装备的基础性产业，是我国林业经济发展的重要支柱产业。木工机械的发展也必将带动木材工业及林业经济的同步发展。本设计的意义并不仅限于此，对我们来说，能将设计此机器作为机械专业的毕业设计，其结合输送机设计；运用了PLC的液压控制系统设计；传动系统设计；机架设计的复杂性，在很大程度上考验了我们的实际动手操作的能力，对我们大学四年来的学习进行最终得考查总结。12工机械在国内外的发展状况近年来，我国木工机械制造业有了长足发展，不仅能满足国内需求，而且还有一部分产品远销国外。但对于一些高精尖产品，还需要从国外进口。甚至一些木工产品的生产还依靠手工加工。随着中国经济的持续高速发展、基本建设规模不断扩大和建筑装饰行业稳步发展，将有力地推动和促进木材加工机械市场的发展。因此，探讨新形势下我国木工机械发展策略、研究木工机械技术发展方向和木工机械行业走向世界的途径，具有重要的现实意义。121木工机械概述木工机械顾名思意就是为木工加工方面的用具以及机器。如木工雕刻机、刨花机、带锯机、电脑镂花机、推台立铣、数控镂铣机等等。木工机械制造业是为木材工业发展提供技术装备的基础性产业，是各国林业经济发展的重要支柱产业。122国外木工机械的概况一些发达国家和地区拥有高端的技术、高素质技术人才、合理的产业结构、完善的市场体制及法律法规。如德国、中国台湾、日本、美国在木工机械制造业一直处于领先地位。近几年，国际木工机械行业的效益一直滑坡，发达国家木工机械企业、欧洲企业的平均订货率都在减少，意大利多数企业产值减少，欧洲企业在裁员，整个国际木工机械行业处于不景气的状况。123中国木工机械的现状我国木工机械制造业经过50多年的发展，取得了令人瞩目的成就，已成为木工机械生产的大国，初步形成了门类齐全、具有相当规模和一定水平的产业体系。已经建立了从教育、研究、开发、生产到销售的完整体系。但是，与德国和意大利等木工机械先进国家比较，我国的木工机械的产品质量和总体技术水平还有较大的差距，还存在着企业规模小、产品质量良莠不齐、技术力量薄弱、产品标准化生产不高、自主创新能力弱、自动化生产程度低、产业结构不合理、国际竞争力不强等不少问题。124中国木工机械的发展趋势及发展策略我国的木工机械行业正在经历一个由完全手工到半自动，并从半自动向更高的全自动转变的时期。由于新技术的不断出现和应用，木机行业的水平正以迅猛的势头向前发展。传统技术产品的市场份额正在逐渐减少，取而代之的是优质高效的自动和半自动机床。高精、高效是今后产品发展趋势。加入WTO后，随着国外先进的技术和设备的引进，中国木工机械装备水平与国外的差距逐步缩小，对国内木工机械行业而言，挑战与机会并存。2方案设计21设计参数木片长约430MM、宽约45MM、厚约3MM。22方案原始木片混乱堆放，由人工加料，将木片抱放置于输送机1上，多层木片经过刮板1、2、3后变为一层。再由弧形挡板的作用，使得只有一块板进入输送机2。输送机2加速将木块抛送之板框。当板框装满一格，由齿轮齿条带动板框向一侧运动一格的距离，直到装满5格。由前液压缸同时推到压紧装置压紧，进行打包。如图2112312图21整理机原理图3设计计算31输送机1的选择计算1选择带宽根据实际需要选用带宽B650MM【1】。2选择带速输送机的速度应尽量小，选用V025M/S【1】。3输送量得最大输送能力Q0267M3/H【1】。4功率计算（1）附加功率计算N3101128VBQ563（）016式中N附加功率（KW）；B带宽（MM）；Q胶带上每米长度物料的重量（KG/M）。（2）传动滚筒轴功率的计算N032136736LFWVFQN2549254900701631038式中N0传动滚筒轴功率（KW）；F托辊阻力系数。取F003；W除物料外，输送机单位长度内所有运动部件重量之和（KG/M）；N附加功率（KW）。（3）电动机功率计算ND330K1380475式中ND电动机功率（KW）；K备用系数。取K1；N0传动滚筒轴功率（KW）。传动总效率。对于QDH型电动滚筒取08【1】。5最大张力计算SN34012XNV9385285KG式中SN趋入点张力（KG）；查表337取X219【1】。6输送带层数计算Z35NSMB285106402取Z1式中Z输送带带芯层数（层）；SN最大工作张力（KG）；M安全系数。取M10；B输送带宽度（CM）【1】。7部件选用（1）输送带选用带芯薄、重量轻、强力高、称槽性好的薄型橡胶输送带。查表337选用尼龙帆布带芯【1】。（2）驱动装置选用功率为06千瓦的QDH型风冷式电动滚筒【1】。（3）传动滚筒传动滚筒为钢板焊接结构。滚筒直径D240MM【1】。（4）改向滚筒改向滚筒用作输送带的900改向，900改向滚筒一般用于垂直拉紧装置做改向轮。选用164MM作尾轮，164MM作张紧轮，108MM做改向轮【1】。（5）托辊选用平形上托辊，直径为60MM，托辊间距为500MM【1】。（6）头架平形输送机头部机架，带面高800MM【1】。（7）尾架选用直角尾架【1】。（8）中间架选用非标准中间架【1】。32输送机2的选择计算1调速电机的选择计算原理A所选调速电机的额定扭矩必须足以提供输送机2滚筒传输的扭矩。即。T额传B调速电机必须能提供输送机所需的调速范围。2计算过程A滚筒外经60DM2/SV带372带3601RADS269MIN34NB每块细长薄木板的重量为,1503KG38,2DKGFT传式中为使用系数，为；为重力加速度；为细长薄木板和输送机2传输带（橡胶）的摩擦系数，为08F39,2KGFM传16003184NCM根据表31YTJ系列单项电子调速电动机规格规格型号64/60154/70254/80404/90604/100904/1001204/1001804/1252504/1254004/155功率W61525406090120180250400频率HZ50505050505050505050额定电压V220220220220220220220220220220额定电流A0150203040711215227额定转距NM004011019029044061082127177189额定转速R/MIN1250125012501300130014001400135013501350最大转距/额定转距（倍）17171818181818171717堵距转距/额定转距（倍）07070808080808070707堵转电流A0550712225324579功率因素0808083085086085085085075075效率40404045495152555555电机参数运转电容05UF/500V14UF/500V15UF/500V25UF/500V4UF/500V7UF/500V8UF/500V8UF/500V10UF/500V10UF/500V绝缘EEEEEEEEEE转速R/MIN901200901200901200901200901200901200901200901200901200901200调速范围调速比115115115115115115115115115115允许转距12000350045005400630107013015025033060给定转速1200004101201502704105207094115189电子调速参数转速变化率小于10101010101010101010图表31YTJ系列单项电子调速电动机规格可选调速电机。41570YTJ33液缸的选择计算331推送液压缸的选择计算1活塞杆上外部载荷FW（1）工作载荷FG工作载荷FG木板与箱体底部摩擦力木板与箱体侧壁摩擦力31050G1V木96435210825493N取FG50N【6】2导轨摩擦载荷FF对于水平导轨FF311NG0420018N式中G运动部件所受重力。G取25N；FN外载荷作用于导轨上的正压力（N）；约为20N摩擦系数，查表2341取0004【6】。（3）惯性载荷FA计算惯性载荷FAGV/GT312液缸往返时间T21S取V025M/SV速度变化量为025M/ST启动或制动时间，一般机械取T02S则FA25025/（9802）33N以上三种载荷之和称为液压缸的外载荷FW起动加速时FWFGFFFA50018335348N313稳态运动时FWFGFF5018N314减速制动时FWFGFFFA4688N315作用于活塞杆上的载荷FFW/M316式中M液压缸机械效率，取M09【6】。（4）作用于活塞杆上的载荷F作用于活塞杆上的载荷F5KN则由文献六P2351得工作压力081MPA由工作压力按表2345选取D/D05055由表236106选取D16MMD32MM的轻型拉杆式液压缸【1】。行程为435MM安装型式为切向底座略图如图31安装型式图31332侧面挤压液压缸的选择计算1活塞杆上外部载荷FW（1）工作载荷FG工作载荷FG木板与箱体底部摩擦力3175G05木GV10050006000143035210998025493N取FG50N【6】2导轨摩擦载荷FF对于水平导轨FF（GFN）3180004（G20）018N式中G运动部件所受重力。G取25N；FN外载荷作用于导轨上的正压力（N）；约为20N摩擦系数，查表2341取0004。【6】（3）惯性载荷FA计算惯性载荷FAGV/GT319液缸往返时间T10S取V025M/SV速度变化量为025M/ST启动或制动时间，一般机械取T02S则FA25025/（9802）33N以上三种载荷之和称为液压缸的外载荷FW起动加速时FWFGFFFA50018335348N320稳态运动时FWFGFF5018N321减速制动时FWFGFFFA4688N322作用于活塞杆上的载荷FFW/M323式中M液压缸机械效率，取M09【6】（4）作用于活塞杆上的载荷F作用于活塞杆上的载荷F5KN则由文献六P2351得工作压力081MPA由工作压力按表2345选取D/D05055由表236106选取D16MMD32MM的轻型拉杆式液压缸【6】行程为250MM安装型式为切向底座略图如图32安装型式图32333上面挤压液压缸的选择计算由于液缸向下进行挤压木板，外载荷影响很小，依据之前的液缸可选择最小的缸径。选择液压缸参数与前面的液压缸参数相同。安装型式为前端方法兰型式【6】。行程为60MM略图如图33安装型式图3334步进电机的选择计算1原理A步进电机的静转矩大于板框运动时的最大转矩。B步进电机要能提供所要求的步距角。2计算过程A最大转矩出现在板框的五格均装满了细长薄木板。即500块细长薄木板。其重量为。15KGM板框重量计算如下已知378GCM铁底板重量计算332405128710M6986GK隔板（共有七块）重量计算337044所以总重量为324123M567804KG故转矩为，3252DMKF式中为使用系数，为2；为重力加速度；G为细长薄木板与铸铁间的动摩擦系数，为。F015即3262DKCB设从输送机1到输送机2时，步进电机带动板框运动一格需时间为，1T设细长薄木板从输送机1过度到输送机2所需时间为。2T则它们必须满足。2T因为，所以取决于。105MSV带SV带21V带已知板长所以32743L21LT带34075S故可取。15ST那么板框移动一格需时间，1S又每一格板框长为,7ML由此得出齿条速度，328,1LVT齿条5738MS进一步推出齿轮角速度329R齿条齿轮381920ADS12电机转速5MIN4RN根据表32知表32电机型号型号相数步距角静转距电压电流电阻电感量机身长度重量配套驱动器86HS350A三相1220NM60V60A0739MH69MM18KG86HS350B三相1240NM60V60A0770MH97MM30KG86HS350C三相1260NM60V60A0911MH125MM40KGST3HB05A可选步进电机型号为86350HSB根据知道每秒钟该发出的脉冲数为（个）108927691N其外形图下电机外形图34其外部接线图如下电机外部接线图354校核41与调速电机相连的齿轮的校核1选定齿轮类型、精度等级、材料（1）按输送机2的要求，选用直齿圆柱齿轮传动【7】。（2）输送机2为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（）GB10958【7】。（3）材料选择。由表选择小齿轮材料为（调质），硬度为1040CR2大齿轮材料为钢（调质），硬度为，二者材料硬度差为HBS452HS。40选小齿轮齿数，大齿轮齿数；模数为，齿宽12Z25ZM，则齿宽系数15BM，411DB503744传动比【7】21520ZU2按齿面接触强度校核校核公式为4221312EDHKTZU公式中各参数为为载荷系数；为小齿轮上传递的最大转矩；为齿宽系数；为传动比；K1DU为材料的弹性影响系数；为接触疲劳许用应力。EZH确定公式中的各计算数值（1）应为调速电机的额定转矩，即。T10TNM额（2）由表查得材料的弹性系数。061289EZMPA（3）由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限21DLIM160HMPA；大齿轮的接触疲劳强度极限。LIM250H（4）计算应力循环次数假定工作寿命15年，每年工作300天，两班制。则应力循环系数为，其中为转速；为齿轮每转一圈时，同一个齿面啮合的次数；为60HNNJLJHL齿轮的工作寿命（单位为小时）。且，那么1250MINRN额43160HNNJL25183015940442U994015（5）由图，根据相应的应力循环系数查得接触疲劳寿命系数,109108HNK。2HNK（6）计算接触疲劳许用应力451LIMHNKS462LI2取失效率为。安全系数则11LIM086521HNMPAS2LI294K（7）计算载荷系数。A计算最大圆周速度47160DNV额3425617MSB计算齿宽与齿高之比BH1M48AC0254则534BH根据，级精度，由表查得动载荷系数，直2617VS810815VK齿轮的齿间载荷分配系数HFK由表查得使用系数0A由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时14。165043H由，查图得3BHK043103FK故载荷系数49AVHK15043507根据4102312EDHTZU其中应为，即H12MIN,49HMPA计算12305758764M所以取，按齿面接触疲劳12DZ250DZ强度设计满足设计要求【7】。3按齿根弯曲强度校核校核公式为411132FASDYKTMZ其中为载荷系数；为小齿轮上传递的最大转矩；为齿宽系数；为齿形K1DFAY系数；为应力校正系数；为齿根弯曲疲劳许用应力。SAYF确定公式中各计算值1由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯102C150FEMP曲疲劳强度极限；380FEMPA2由图取弯曲疲劳寿命系数，。182FNK28N3计算弯曲疲劳许用应力。4121EFS4131NF取弯曲疲劳安全系数,则4108259864FNEKMPAS22314计算载荷系数414AVFK150318455查取齿形系数。由表查得；。105128FAY26FAY6查取应力校正系数。由表查得；。10515SAY2159SA7计算大、小齿轮的并加以比较。F180482296ASF2159Y所以大齿轮的数值大。代入校核公式中的应为，41512MAX,FSASAFY即201895FASY8校核计算416132FASDYKTMZ【7】28450189503而，所以满足了按齿根弯曲疲劳强度的设计要求。2按上述两个要求设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径【7】4DMZ17120425ZM（2）计算中心距【7】412DA18405结构设计及绘制齿轮零件图（详见零件图）42与步进电机相连的齿轮齿条的校核1选定齿轮类型、精度等级、材料（1）按板框中齿轮齿条传动的要求，选用直齿圆柱齿轮齿条传动【7】。（2）板框中的齿轮齿条传动为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（）【7】。GB10958（3）材料选择。由表选择小齿轮材料为（调质），硬度为140CR280；齿条材料为钢（调质），硬度为，二者材料硬度差HS452HBS为【7】。4（4）选小齿轮齿数，根据板框的运动要求，齿条的长度应为5到6格120Z板框长，由此推算齿条齿数；模数为，齿宽，246ZM2BM则齿宽系数，传动比【7】154DB210DU2按齿面接触强度校核校核公式为41921312EDHKTZU公式中各参数为为载荷系数；为小齿轮上传递的最大转矩；为齿宽系数；1D为传动比；为材料的弹性影响系数；为接触疲劳许用应力【7】。UEZ确定公式中的各计算数值（1）应为步进电机的额定转矩，即【7】1T140TNM额（2）由表查得材料的弹性系数【7】。061289EZMPA（3）由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限2DLIM160H；齿条的接触疲劳强度极限【7】。MPALIM250H（4）计算应力循环次数。假定工作寿命15年，每年工作300天，两班制。则应力循环系数为，其中为转速；为齿轮每转一圈时，同一个齿面啮合的次数；60HNNJLJ为齿轮的工作寿命（单位为小时）。且，那么H1852INRN420160HNNJL【7】85230410（5）由图，根据相应的应力循环系数查得齿轮的接触疲劳寿命系数09【7】。15HNK（6）计算接触疲劳许用应力。取失效率为。安全系数则1S4211LIMHN【7】5609MPA（7）计算载荷系数。A计算最大圆周速度422160DNV额【7】348520398MSB计算齿宽与齿高之比BH24M423AC10524M则根据，级精度，345BH3798VS由图查得动载荷系数，直齿轮的齿间载荷分配系数0810K1HFK由表查得使用系数2A由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时4。088H由，53BHHK024查图得113F故载荷系数424AVHK【7】057248068计算根据4251312EDHTZU其中应为齿轮的接触疲劳许用应力，即H690HMPA因为所以U1LIMU计算1D23076140892132560M所以取，按齿面接触疲劳强度设计齿轮齿条满足设计Z要求【7】。3按齿根弯曲强度校核校核公式为426132FASDYKTMZ其中为载荷系数；为小齿轮上传递的最大转矩；为齿宽系数；为齿形系K1TDFAY数；为应力校正系数；为齿根弯曲疲劳许用应力【7】。SAYF（1）确定公式中各计算值1）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；齿条02C150FEMP的弯曲疲劳强度极限【7】。38FEMPA2）由图取弯曲疲劳寿命系数【7】。11FNK3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数,则4S4271FNE【7】0534MPA4）计算载荷系数K428AVF【7】10510855）查取齿形系数。由表查得【7】。10128FAY6）查取应力校正系数。由表查得【7】。15SA7）计算齿轮的。F12850148296ASFY代入校核公式中的应为即1FASY04828）校核计算428132FASDYKTMZ208540186而，所以满足了按齿根弯曲疲劳强度的设计要求【7】。2M按上述两个要求设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径【7】41DMZ2904（2）计算中心距43012ADH【7】40M5结构设计及绘制齿轮零件图（详见零件图）43输送机2中与改向滚筒相连的轴的校核1选择轴材料，确定许用应力材料选用为45钢，正火处理。查表得，材料强度极限；对称循环状态下许用应力为60BMPA【7】。15BMPA2计算基本直径MIND4313MIN0DA式中,为轴传递的功率，为轴的转速。查表得639512TPN主153，又，。0105PWK10MIRN主则33MIN02961DA取【7】。I3绘制结构简图（如下图）滚筒安装结构图413各零件装配方案及固定方式表41轴向固定零件装配方案左右周向固定左套筒从左装入焊接到挡板焊接到挡板左轴承从右装入左套筒左轴圈过盈滚筒从左装入左轴圈轴肩键齿轮从右装入轴肩右轴圈键右轴承从右装入右轴圈右套筒过盈右套筒从右装入焊接到挡板焊接到挡板5确定各段直径和轴段长度（如下图）图42A确定各轴段直径段，估算。117DM段，根据轴承安装直径决定。220段，大于，安装滚筒处的尺寸尽量圆整。33620段，便于轴向固定滚筒和齿轮。448段，大于，安装齿轮处的尺寸尽量圆整。55D段，与轻系列深沟球轴承配合。6617M6203B确定各段轴长段，根据轻系列深沟球轴承的宽度决定。113L段，由于它不是一个很重要的尺寸，所以在满足滚筒长度尽量大以增22加摩擦力时，其长度尽量短。段，是重要的尺寸，在满足之后轴承宽度等尺寸前提下尽量大。目335LM的是摩擦力大，保证能带动细长薄木板。段，由于它不是一个很重要的尺寸，在满足之后轴承宽度等尺寸前442L提下尽量小。段，根据齿轮的宽度确定。为能方便安装齿轮和对齿轮起到充分的551L轴向固定，该段长度应小于齿轮宽度的。即。24M5312LBM段，根据齿轮的安装要求和轴承的宽度决定。6617LMC各支承点间距32572ABBLL轴承3416CLM452DL轴承轴圈6各段轴直径、长度确定后，即轴的结构尺寸设计完成。是否能用，还需再校核危险截面，最后做结论。因为输送机2中的轴是一般工作机上的轴，不需要精确校核，主要是据设计的结构尺寸，按弯扭组合强度校核。1受力分析A圆柱直齿轮该轴上的扭矩为2150137TUNM圆周力432TFD3750径向力433TANR【7】2NB滚筒上的力因为滚筒上有带，类似于带传动，所以其上的力可仿照带设计。V确定计算功率1CAP由表查得工作情况系数故871AK434CAAPK【7】516W计算带的根数2计算单根带的额定功率。1RP由主动滚筒直径和其最大转速查表10DM1250MINNRU知道，应仿照型带设计。运用插值法得其基本额定功率84AZ；额定功率增量。0841651633PKW0PKW由查表得包角修正系数0由带的基准长度查表并用插值法得90DLM82于是105145LK【7】001634501RLPKKW计算带的根数2Z435CARP取1根【7】。165097计算单根带的初拉力的最小值30MINF由表得带的单位长度质量，且带的最大速度为82KGQ43612MAX60DNV带34314S所以20MAXMINAX25CKPFQVZ带带4372103147N3（）64应使带的实际初拉力【7】0MINF计算压轴力4P压轴力的最小值为438MIN0MIN2S2PFZ180143774N取压轴力【7】。PN2）求支反力A水平面内对取矩得，即有D0DM即526145AHTFF得719AHN由得，0I43DHTAB垂直面内对取矩得，即有0D2561452675AVRPFF即得71659AVFN由得【7】0I941DVPRAV3）求危险面弯矩，并绘制弯矩图（如下图）图43由弯矩图判断，截面是危险截面。由于B18956BMNM1375BTNM该输送机常启动停车，所以扭矩为脉动扭矩，故取折合系数为。于是0643922EBMT【7】21743061759164NM4）强度校核根据公式其中为轴的抗弯曲截面系数（此处近似计算，可以忽略键槽）ECAW，为。于是3330126175D440ECAM954087PA15BMPA所以轴的强度足够【7】。44输送机2中与传动滚筒相连的轴的校核1选择轴材料，确定许用应力材料选用为45钢，正火处理。查表得，材料强度极限；对称循环状态下许用应力为60BMPA15B【7】。MPA2计算基本直径MIND计算公式为，4413I0A式中,为轴传递的功率，为轴的转速因为所以6309512TPN2160DI。查表得，又。INRN传主53012A5PWK则33MI001296DAM取【7】。IN3绘制结构简图（如下图）图444各零件装配方案及固定方式表42轴向固定零件装配方案左右周向固定左轴承从左往右轴肩过盈滚筒从左往右过盈右轴承从右往左轴肩过盈5确定各段直径和轴段长度（如下图）图45A确定各轴段直径段，估算。113DM段，与轻系列深沟球轴承配合。225620段，根据深沟球轴承安装尺寸决定。339段，由滚筒的外径决定。440段，根据深沟球轴承安装尺寸决定。551D段，与轻系列深沟球轴承配合。66M620段，估算。773B确定各段轴长段，根据传动滚筒张紧装置确定。1125L段，根据深沟球轴承的宽度确定。2620段，不是重要的尺寸，只要满足深沟球轴承轴向定位就可以。33LM620段，由于它不是一个很重要的尺寸，根据轴承宽度和传动滚筒宽度447（其宽度尽量大，以得到足够大的摩擦力，保证能带动细长薄木板）确定。段，不是重要的尺寸，只要满足深沟球轴承轴向定位就可以。552L段，根据深沟球轴承的宽度确定。661620段，根据传动滚筒张紧装置确定。77LMC各支承点间距（如下图）243271ABLLLM645CL6各段轴直径、长度确定后，即轴的结构尺寸设计完成。是否能用，还需再校核危险截面，最后做结论。因为输送机2中的轴是一般工作机上的轴，不需要精确校核，主要是据设计的结构尺寸，按弯扭组合强度校核。1受力分析滚筒上的力因为滚筒上有带，类似于带传动，所以其上的力可仿照带设计。V确定计算功率CAP由表查得工作情况系数故871AK442CAAPK【7】156W计算带的根数2计算单根带的额定功率。1RP由主动滚筒直径和其最大转速查表10DM1250MINNRU知道，应仿照型带设计。运用插值法得其基本额定功率84AZ；额定功率增量。0841651633PKW0PKW由查表得包角修正系数0由带的基准长度查表并用插值法得90DLM82于是105145LK443RLPK【7】6340W计算带的根数2Z取1根【7】。1597CARZ计算单根带的初拉力的最小值30MINF由表得带的单位长度质量，且带的最大速度为82KGQ44412MAX60DNV带34314S所以44520MAXMINAX5CKPFQVZ带带2203147N3（）614应使带的实际初拉力【7】0MINF计算压轴力4PF压轴力的最小值为446MIN0MIN2S2PZ180143774N取压轴力【7】PFN2）求支反力只有垂直面内对取矩得，即有C0CM2121AVPF即得4102AV5AV由447I得【7】DPFN3）求危险面弯矩，并绘制弯矩图（如下图）图46由弯矩图判断，截面是危险截面。由于该输送机B105BMNM0BT常启动停车，所以扭矩为脉动扭矩，故取折合系数为。于是644822EMT【7】1056105NM4）强度校核根据公式其中为轴的抗弯曲截面系数（此处近似计算，可以忽略键槽）ECAW，为。于是33301027D449ECAM10538927MPA15BPA所以轴的强度足够【7】。45轴承的校核451深沟球轴承6202的校核由上述轴的校核知道受力分析如下图47即轴承径向力,轴向力转速为，假定轴承的预5RFN0AFN10MINRN传期寿命为。0H1计算AR，根据表，深沟球轴承的最小判断系数，所以5RF13502EARFE由此得,X0Y2计算当量动载荷P公式为450PRAFF查表得载荷系数于是1361PF05PRAPFXYN3计算轴承寿命HL公式为4516HCNP传其中为轴承的基本额定动载荷，查得球轴承的于是765CK336610107510HL传109H故所选轴承满足寿命要求。451深沟球轴承6203校核由上述轴的校核知道受力分析如下图481计算轴承受力A轴承径向力4522RAHAVF,2196570N4532RDD439轴向力0AFN因为,所以应该以右边的轴承计算。RDA转速为，假定轴承的预期寿命为。1MINRN传50H2计算ARF，根据表，深沟球轴承的最小判断系数，所以069R13502EAREF由此得,1X0Y3计算当量动载荷P公式为454PRAFF查表得载荷系数于是61PF06920692PRAPFYN4计算轴承寿命HL公式为451610HCNP传其中为轴承的基本额定动载荷，查得球轴承的于是C958KN3366109581HLNP传170H故所选轴承满足寿命要求。5控制部分PLC实质上是一种专门用于工业控制的通用计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，主要有中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出接口电路（I/O）近年来，采用单片机为核心做成专用控制系统，采用国际标准编程语言,控制功能日益完善。本机器中，主要控制液压缸及步进电机。控制液压缸流程图如下图516技术经济计算技术和经济在人类进行物质生产，交换活动中始终并存，是不可分割的两个方面。两者相互促进又相互制约。技术具有强烈的应用性和明显的经济目的性，没有应用价值和经济效益的技术是没有生命力的。而经济的发展必须依赖于一定的技术手段，世界上不存在没有技术基础的经济发展。技术与经济的这种特性使得它们之间有着密切而不可分割的联系，所以有必要对设计方案进行经济技术分析。对工程技术进行经济性评价，其核心内容是经济效果的评价。为了确保经济决策的正确性和科学性，研究经济效果评价的指标和方法是十分必要的。经济效果评价的指标和方法是多种多样的，它们从不同程度反映工程技术方案的经济性，这些指标主要可以分为三大类第一类是以时间作为计量单位的时间型指标，如投资回收期，贷款偿还期等；第二类是以货币单位计量的价值型指标，如净现值，费用现值等；第三类是反映资源利用效率型指标，如投资利润率，内部收益率等。现利用投资回收期法来进行经济性评价。所谓投资回收期是指投资回收的期限，也就是用投资方案所产生的净现金收入初始全部投资所需的时间。对于投资者来说，投资回收期越短越好，从而减少投资的风险。计算投资回收期时，根据是否考虑资金的时间价值，可分为静态投资回收期（不考虑资金时间价值因素）和动态投资回收期（考虑资金时间价值因素）。投资回收期从工程项目开始投入之日算起，即包括建设期，单位通常用年表示，以下利用静态投资分析该方案的经济技术可行性。61成本核算表61原材料成本序号名称单价/元每台所用量每台成本元1角钢5000/吨27KG1352Q2354500/吨108KG4863HT1503600/吨190KG6844453700/吨56KG207表62外购件成本序号名称单价/元所用量每台成本元1电动滚筒1800/个1个18002改向滚筒164250/个2个5003改向滚筒108200/个1个2004上托辊60/个3个1805输送带255/平米392平米1006液压缸200/支6个12007螺母10/KG662KG6628垫圈7/KG36KG2529螺栓20/KG30KG60010销10/KG02KG211步进电机1000/台1台100012调速电机1000/台1台600013滚动轴承10/个440综述上表原材料和外购件总成本大约为P1192254元。表63工时成本序号工种工时费（元/时）工时（时）每台成本（元）1车30309002铣35207003磨60106004镗80108005焊接50201000由表63可得工时总费用大约为P24000元。所有的电费和水费大约为P35000元，所有设计师和管理人员的工资和运输费用大约为P48000元。地税为5的成本P5P1P2P3P4561（192254400050008000）5181127元。每台机器的成本为P1922544000500080001084775362254元其中增值税为17，最终成本为P362254（117）192254/1171739590元62利润分析621从生产厂家角度分析如果生产的产品能获得比较好的经济效益，他们才会去生产，如果没有利润或者利润很少，则不会有厂家来生产。1制定生产纲领工人每天工作8小时，每周休息两天，预计每月生产50台，则估计每年可生产600台，预计每台售价50000元。2计算年利润62ABSP式中S年利润则S50000600395906006246000元除去企业所得税，企业所得税为利润的33，则纯利润SC为SCS（133）634184820元622从客户的角度分析1本机器使用寿命为10年，经过10年使用后，该机器已经不能继续工作，如果进行修理则需要很大的资金，而且使用年限也很短，此时买新机器比较合算，而旧的机器的残值为1000元。1）计算生产能力ABP折现后每年卖出的总收入，折现后每年卖出的成本总量，64TTQ/6式中实际生产能力，T机器每天生产时间（S）；T加工一捆所需时间S，T150S。所以Q6246060/1503448（捆/天）按每天工作8小时，每月有30天，一年12个月来计算，则每年的生产量Q1Q3012/3413760（捆）十年生产量为10Q14137600用户生产时需要用电和水，电机功率为001500252047505152KW，每1KWH电费为06元，则每年的电费为C051528301206890元，水费大约每年为20元，每年的修理费用大约为500元。一台机器需一个人操作，操作工人工资为2000元/年，10年的佣金2000121024000010年生产成本机器价格维修费用水费电费操作工人工资5000089010201050010240000304100元2手工捆扎1）计算生产能力2个工人5分钟捆扎1捆，按每天工作8小时，每月有30天，一年12个月来计算，则每年的生产量Q18301260/5172800（捆）10年生产1728000捆若生产与机器同样的量，需要工人数为N24137600/17280006一个工人每月工资为1500元，一年为18000元6个工人10年的工资180001061080000元从上面的分析得知，厂家若在相同时间加工同样数量的木片，机器加工成本比比人工加工成本低1080000304100775900元。而且，人工加工时往往出现捆扎不紧的情况，给后续工作带来很多麻烦。所以利用机器加工为明智之举。结论为期三个月的毕业设计已经接近尾声，同学们也基本开始做收尾工作。此次毕业设计让我收获很多，让我从只会问问题，亦步亦趋模仿前辈到能够独立解决问题。因为在国内还没有这样的木片自动整理机，所以自从选题后，我和老师还有钟敏同学就一直在构思各种可行方案，分析原理；还向其他老师同学请教。为了实现木片从散乱状态到单层铺在输送带上，并都能纵向向前运动。曾从上料考虑，工人将木片先大致整理好，再放到五个通道的输送链上，将后接的单层输送道前架机械手。后来推翻了这个设想，因为机械手很难准确抓到薄板，而且人工首先整理部分使得机器的设计没了必要。最后采用人工上料，开始只用一个低速的输送机，上面安装有三个挡板，将木片分层。输送机上还有一个弧形轨道，通过其作用，使得木片纵向通过。木片到第二个输送机上再加速送至板框。接木板的板框部分，想过用两个框左右移动来轮换接送。因为在一个框装满的时候，需要停机，才能保证另一个框有时间到准确位置。所以这个也被推翻。后来采用带6个格的板框，5个格一起用，1个备用。压紧装置部分，一开始出现，一摞木片被设备包围而无法打包的问题。后来决定将固定的各个侧板做窄，才解决问题。设计、计算、绘图、修改，直到完成设计，是一个不断发现问题解决问题的过程。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。提高了设计、查阅资料和书写技术论文等综合能力。同时巩固了电路、计算机等知识，初步的做到了机电结合，掌握电路设计及机械制造工艺等多方面的知识。学到了许多课本上学习不到的实践经验，使过去所学的知识得到融会贯通。懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力去完善。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个会有用的人，为中国机械行业添上自己的微薄之力。总之，通过本次毕业设计，使我的知识与实践得到了结合，为以后的工作打下了结实的基础。参考文献1梁庚煌运输机械手册第一册北京化学工业出版社，198311,3403802毛谦德，李振清机械设计师手册北京机械工业出版社，2000123王大康，卢颂峰机械设计课程设计北京北京工业大学出版社，200514吴宗泽机械设计实用手册北京化学工业出版社，200365岑军健，赵菊初，张秉政，周玉璜，张妙杭非标准设备设计手册北京国防工业出版社6机械设计手册编委会机械设计手册第4卷北京机械工业出版社，20048，23477濮良贵，纪名刚机械设计北京高等教育出版社，20011003748谭家玉，郑大宇单片机原理及接口技术M哈尔滨哈尔滨工业大学出版社2003,231059孙恒机械原理北京北京高等教育出版社199610233210罗宇航流行PLC使用程序及设计M西安西安电子科技大学出版社2006,18318611王兆义可编程控制器教程M北京机械工业出版社2004,26935112蔡春源机械零件设计手册（上册）M北京冶金出版社1996,4510413蔡春源机械零件设计手册（下册）M北京冶金出版社1996,506702致谢本次设计之所以能如期完成，是我的导师马有理老师的悉心指导分不开的的。在调研、总体方案的设计、输送机的选择设计、装配图和零件图的绘制、说明书的编写等方面给予我很多指导和帮助。在此，谨向辛勤培育和无私帮助我的马老师表示最诚挚的谢意同时感谢哈尔滨商业大学杨绮云老师、王相范老师、郝文杰老师、晏祖根老师、李德甫老师等在手工绘图和三维绘图过程中给予我的指导最后要感谢搭档钟敏同学，因为能与他共同讨论，才得以解决很多设计过程中产生的问题。毕业设计（论文）任务书姓名孙青学院轻工学院班级2005级1班专业机械设计制造及其自动化毕业设计（论文）题目木片自动整理压紧机设计立题目的和意义木片自动整理压紧机用于堆积散乱的木片的整理