动力式传动辊台的机械结构设计

题目：动力式传动一台的机械结构设计

摘要

本文首先介绍了传动犯台的研究目的及意义，又论述了传动辑台的分类及国内外的发

展状况，对动力式传动辐台进行了整体方案的设计。

传动辐台具有很多的显著优点，如它的结构紧凑简单、维护起来非常的方便、运转稳

定可靠、总体的成本价较低、消耗的能源少、可连续输送等优点，除此之外，它最突出的

特点就是能够较好的和实际中各生产线的各种生产工艺过程实现衔接，因而在各生产部门

和行业的物件输送中，尤其是在自动化生产的各类加工、装配、测试、包装、贮运、分拣

等流水生产线中得到了广泛应用。传动程台的研究成果，对流水线生产具有很大的影响。

本次设计的目的就是要实现平面内的自动化输送，更好的应用于流水线生产中C

关键词：传动辑台；连续输送；自动化；流水线生产

Ab^liacl

Abstract

Thispaperfirstintroducestheresearchpuiposeandsignificanceofthetransmissionroller

table,thendiscussestheclassificationofthetransmissionrollertableanditsdevelopmentat

homeandabroad,anddesignstheoverallschemeofthepowertransmissionrollertable.

Thetransmissionrollertablehasmanyremarkableadvantages,suchasitscompactand

simplestructure,veryconvenientmaintenance,stableandreliableoperation,lowoverallcost

price,lessenergyconsumption,continuoustransportationandsoon.Inaddition,itsmost

prominentcharacteristicisthatitcanconnectwiththevariousproductionprocessesofeach

productionlineinpractice,soitcanbetransportedinvariousproductiondepartmentsand

industries.Especiallyinautomaticproductionofallkindsofprocessing,assembly,testing,

packaging,storage,sortingandotherpipelineproductionlineshavebeenwidelyused.The

researchresultsoftransmissionrollertablehavegreatinfluenceonassemblylineproduction.

Thepurposeofthisdesignistorealizetheautomatictransportationintheplaneandbetterapply

itintheassemblylineproduction.

Keywords:TransmissionRollerTable;ContinuousTransportation;Robotization;

ContinuousLineProduction

目.录

摘要...................................................................1

ABSTRACT..............................................................................................................................II

目录..................................................................III

第1章绪论.............................................................1

1.1课题的研究目的及意义...............................................1

1.2传动辑台的分类.....................................................2

1.3传动辑台的国内外发展状况...........................................4

1.3.1国内的发展状况...................................................4

1.3.2国外的发展状况..................................................5

1.4课题研究的主要内容.................................................6

第2章动力式传动辑台整体方案设计......................................7

2.1原始技术参数.......................................................7

2.2输送掘台的方案设计.................................................7

2.3机动转台的方案设计.................................................8

2.4本章小结............................................................9

第3章动力式传动辑台的具体设计..........................................11

3.1辐子的设计.........................................................11

3.1.1辐子材料类型的设计..............................................11

3.1.2辑子长度........................................................11

3.1.3馄子间距的设计.................................................12

3.1.4辐子直径的设计.................................................12

3.2传动方式的设计.....................................................13

3.2.1链传动的相关设计计算...........................................13

3.2.2链轮的设计......................................................14

3.3辐台高度及机架的设计..............................................15

3.4输送辐台中电动机的设计............................................15

3.5轴承的设计.........................................................16

3.6输送辐台三维模型的建立...........................................17

3.7机动转台的设计.....................................................18

ill

笫1章绪论

第1章绪论

1.1课题的研究目的及意义

传动辐台能够沿着水平方向输送底部是平直的物品，也能够沿着具有一定的倾斜角度

输送底部为平直的整件物品，对于一些像棒、管等、箱子类的容器来说，虽然它们的底面不

是平直的，但是任然可以借助托盘来达到输送的目的山。和其它具有输送整件物品功能的

输送机相比，动力式传动馄台具有很多的显著优点，如它的结构紧凑简单、维护起来非常

的方便、运转稳定可靠、总体的成本价较低、消耗的能源少等优点，除此之外，它最突出

的特点就是能够较好的和实际中各生产线的各种生产工艺过程实现衔接，并且还具备多种

独特的功能性，各种功能性具体体现在以下的几个方面：

1）因为传动辐台中，短子的布置方式灵活多变，所以容易分段和连接，圆柱形短子常

用在直线段位置、圆锥形馄子常用在圆弧段位置，还可以根据实际输送物品的需要，在像

机动转台、万向球台、升降平台等辅助装置的帮助下，可以组成各种形式的输送路线。

2）因为传动辐台能够较好的和实际中各生产线的各种生产工艺过程实现衔接，而且其

结构紧凑简单，常常在辑子和幌子之间的空隙部分安装各种装置。

3）因为动力式传动辐台具有平稳输送的特点，所以在物品输送的过程中，可以对物品

进行装配、加工、分拣等操作，也达到了对输送物品的整个过程自动化控制的目的。

4）因为柜子的长度，幌子的间隔都可以根据实际生产要求来设计，所以当根子的长度、

间隔较小，且辐子输送机间连接部分的尺寸也较小，比时就可以运输一些尺寸较小的物品。

同理，当需要运送一些大型的物品时，可以通过增加辑子长度、增大根子间距或采用并排

辐子的方法来增加辐子输送机的宽度，从而实现大型物品的输送。

5）在工业生产线中，总是有一些冬部件在制造后任具有相当高的温度，而馄子输送机

中，由于程子材料的选取，可具有耐高温的优点，因此可以输送一些温度较高的物品。

6）随着科学技术的发展，传动辐台日益趋向标准化、系列化，而且其通用化程度也变

得更高，因此，在不同的生产线上都很快的做到拼装、并投入到生产线中使用。

在输送整件物品时，由于传动辐台具有上述的众多优点，因此在各个行业的运输物品

生产线上都得到了广泛的应用，尤其是在一线的各个生产零部件的部门，传动馄台的应用

已经成为一种到处可见的现象⑵。随着科学技术研究的进步，各种具有高性能的钢材、铝

合金材料的研发取得了突出的成果，这在辐子的大批量生产制造方面起到了关键性的助推

作用，这不仅仅让帽子、输送机机架的外观更加美观，而且由于其超高的性能，使其在安

装、拆卸、维护方面都有了突出的改变⑶。在此背景下，欧美地区的各个国家，如英、美、

德、等国家，甚至日本，国家内的辑子输送机的生产厂家从寥寥的几个快速增加到了十几

个甚至数十个，因而也生产了各种各样的通用和专用的辑子和不同规格尺寸的机架阴。在

冶金、机械、化工、军工、医药、食品、建材、仓库等领域中得到了广泛应用。传动辐台

的研究成果，对流水线生产具有很大的影响⑸。

1.2传动辐台的分类

传动辐台的分类，实际上就是根子输送机的分类。根据根子的形状、驱动方式、根子

的支撑方式，帽子输送机能够进行以下分类⑹：

1.按馄子的形状来分

根据辐子形状的不同，分类如下：

1）圆柱形输送机

圆柱形辐子输送机可以输送底面是规则的物品，而且对于被输送物品的高度也没有明

确的限制，因此它的通用性要比其它两类好，一般常常安装在帽子输送机的直线段，当然

也可以安装在圆弧段。但物品在圆柱形辐子输送机的圆弧段上运行时，容易出现滑动的情

况⑺。

2）圆锥形输送机

常用在圆弧段，这样就可以避免被输送物品在圆弧段发生滑动的情况，能够按照预设

的规定路线输送，但是其生产成本要明显高一些。

3）轮形输送机

常常分为边辐和多根两大类。多辑使用的范围比边辐要更广一些，边辐使用时有一定

的条件限制的。

2.按驱动力分类

1）重力式辑子输送机

重力式辑子输送机，从它的名字上理解就是利用自身的重力来实现输送物品功能的机

械。但是并不是所有的情况下都是利用自身的重力来输送物品的，输当送机有一定的倾斜

角度的时候，它确实是通过自身的重力来输送物品的，但是，如果输送机是水平放置的话,

要想输送物品，自身的重力难以提供动力，此时需要借助人力或者其它的外力来提供输送

物品的动力⑻。重力式辐子输送机有一定的优点，例如它不需要电动机之类的动力源来提

供动力、结构非常的简单、价格低廉等°但是也存在着一些缺点：由于输送机是利用自重

来移动物品，所以输送机必须的以一定的倾斜角度布置.，物品由于自身的重力开始移动，

因为根子输送机还具有一定的倾斜角度，所以物品在输送过程中还具有一定的加速度，如

果输送机很长，那么物品的移动速度会越来越快，到达输送终点时速度难以控制，可以会

造成物品的损伤⑼。此外，如果搬运的物品的重量不一致甚至差距很大，重量大的物品移

动速度快，重量轻的物品移动速度较慢甚至不发生移动，因为移动速度的不同，就很有可

能会造成物品的碰撞，使物品损伤甚至飞离辐道。如果该输送机被放置在露天的环境下，

该输送机会受到季节不同而产生的湿度变化，如果要输送的物品是通过纸箱来运输，那么

2

笫I章结论

纸箱会容易受到湿度的影响，可能会出现湿潮的情况，到一定程度时，就会出现物品难以

移动的问题1四。除此之外，这种类型的输送机在设计时必须要设计合适的倾斜角度，这个

倾斜角度用自倾斜度来表示，它的取值会受到很多因素的影响，如被输送物品的温度、外

界环境的温度、湿度等，当这些因素发生变化时，假斜角度的数值也会随之改变，所以想

要得到正确稳定的数值就很困难

2）动力式辐子输送机

这种类型的输送机它是一种将电动机输出的动力，传递给皮带或者链条，再传递给辑

子，之后辐子开始旋转而实现搬运物品功能的机械［⑵。和重力辐子输送机不同，它输送物

品的速度可以直接通过调整电动机传递给辐子的动力来控制，不容易受到倾斜程度、外界

温度、湿度等因素的干扰c而动力式辐子输送机根据电动机传递给辑子动力的中间媒介不

同，分为链传动、齿轮传动、带传动三种“引。①链条驱动辐子输送机很显然，整体来说,

它的动力来源是由链条把电动机的动力传给辑子，带动辑子旋转，通过轻子的旋转来搬运货

物，但实际上动力传递的过程又有两种类型：一种是连续链型，它是先通过安装在电动机

上的链轮把电动机的动力传递给链条，再通过安装在辐子端部的链轮把链条的动力传递给

幅子，从而实现辐子的转动，物品得以输送；另一种是辐子对辑子型：它的工作原理是先

通过安装在电动机上的链轮将电动机的动力传递给链条，而此时链条再将动力传递给一个

双链轮上，这样就能够带动两个辑子旋转，同理，所有的轿子都是两两一起连接在一起旋

转，形成了连动关系，也能够输送物品。所以，这种类型的根子输送机适用于温度较高、

多油、多灰尘，被搬运物品体积较大的情况。②齿轮驱动辐子输送机齿轮传动是机械传

动中应用最广泛的几种传动之一，它的传递形式多种多样，传递的功率可也是各不相同，

可以从小到几十瓦一直到数十万千瓦，但是齿轮传动的制造过程较为复杂，此外它的安装

精度也要求较高，价格略贵，不适用于输送距离较大的情况，这种类型的输送机驱动力较

大，适合输送质量较大的物品。③皮带驱动程子输送机圆型皮带类该类型的原理是：电

动机带动皮带轮旋转，再传递动力给有槽的辐子实现转动。平皮带类这种类型的输送机

的工作原理是：首先在柜子的下方装上平皮带，使平皮带紧紧的压在各个幌子的表面，然

后通过电动机把动力传递给皮带，从而带动根子旋转，实现物品的输送，适用于输送一些

质量较轻的物品“3

3）积放式辐子输送机

这种输送机，除了能正常输送物品外，还可以达到让输送机上移动的物品按照命令停

止移动的效果。在正常输送货物时，启动制动闸，不仅可以把正在输送机上输送的物品停

止下来，还可以让紧跟其后的物品也一个个的停止下来，这样就避免了后面的物品撞到前

面的物品。关闭制动闸时，物品又会按照原有的速度继续前进।⑸。实际上，积放功能就是

指物品在输送过程中受一些实际情况的影响，需要在途中进行短时间的停留。这种短时间

的停留，并不会对前面或者后续输送线路产生影响，其它各个部分都能够正常工作［⑹。然

3

而，在某些情况下，这种短暂的停留是必要的，例如，在物流系统中，工作人员就可以利

用这种短暂的停留时间，进行对物品的挑拣；在生产车间的流水线生产中，每天都有成百

上千的零部件被制造，但是难免会有一些残次品，如果在运输过程中，工作人员能够及时

发现其的位置，采用这种短暂的停留，就可以将残次品挑拣出来，可以有效的避免事故的

发生；在运输物品的运输线路的分岔口，在垂直升降输送机前，都有安装的必要性。还可

安置在给料装置之前，保证给料机在输送每两件物品之间的间隙时间内，被输送物品在线

路上能够短暂的暂停，以适当减小空间而不致损坏物品【⑺。

积放式辐子输送机除了具有一般动力式粗子输送机的输送性能外，还允许在驱动照常

运行的情况下，物品在辐子输送机上停止和积存，而运行阻力无明显增加，适用于辐子输

送机线路中需要物品暂时停留输送路段1网。

3.按辐子转动方式分类

1）定轴式辐子输送机

根据它的叫法我们不难得出：这种类型的输送机轴是固定的，短子绕着定轴旋转，由

于辐子的自身重量较轻，旋转所受的阻力也小，是常用的一种形式。

2）转轴式短子输送机

它安装和拆卸起来会更加的方便，但是制造的成本会更高一些。一般多用在要求精度

较高或者重载的场合।⑼。

1.3传动福台的国内外发展状况

传动辐台是由辐子输送机和其它装置组成的连续输送机械，所以，传动短台的发展状

况即是轮子输送机的发展状况。根子输送机因为它具有布置灵活、结构紧凑、简单、生产

成本低等优点，所以它是输送整件物品的常用的一种输送类的机械，它应用在生活中的各

个行业领域，例如：食品饮料行业，它可以将制作的食物，盛放酒水的器皿，以作业流水

线生产的形式，帮助工作人员快速完成生产、包装等；汽车制造业，它可以将生产的各个

部位的零部件，甚至是重量很大的汽车躯壳进行流水线输送，工人在此过程中可以完成零

件的装配、加工、铸造等；物流行业，工作人员可以在辑子输送机上完成对各种各样物品

的挑拣、分类、包装等，总之，它已经对人们的衣食住行产生了深刻的影响12。1。

1.3.1国内的发展状况

我国传动辐台的发展，同美国、德国、日本之类的工业发达国家相比，存在着不小的

差距。在上个世纪八十年代前，国内的轻子输送机技术不够成熟，传动辑台仅仅是在发动

机装配等车间的生产中得到了一定程度上的应用，常常作为非标准设备进行设计制造，产

品的种类和规格都非常的少，在当时常用的只有直径为73、105、155三种，远远没有达

到大规模批量生产的地步，在当时收到家电行业兴起的影响下，国内有多个厂家开始生产

各种类型的辑子输送机，更有一些厂家专门前往日本考察学习。在这样的行业背景下，在

4

笫I章结论

1988年，国内终于开拓了直径为60的辐子产品，年销量数万件。虽然在承德、鞍山、江

苏等地都开设了输送机制造厂，但是总的来说，国内的市场还远远没有开发完成。于是在

1989年的“机械工业铸机科技情报网”组织的专项活动中，提出了要联合开发馄子输送机

系列产品的想法，第二年全国各地的研究院就积极的加入了联合设计当中，经过了一年半

的时间，确立了该产品的相关标准，并把江苏运输机械厂、象山运输机场和无锡铸机厂设

为定点厂家。从这开始，馄子输送机的生产规模和规格，进入到了一个新的阶段，主要体

现在以下的几个方面RI

D传动辐台所应用的领域不断扩大，涉及到了人们日常生活中的各个领域，如食品饮

料行业、汽车制造行业、物流行业等等。

2）传动幅台的技术水平和应用规模上也有了很大的提升，如：在流水线生产中，从一

开始单一的输送速度，到现在输送速度可以从零点几米每秒到几米每秒，输送物品的质量

也从一开始的几百克到了几吨，可输送物品的宽度也可以从不足一米到数米宽,

3）逐渐形成了规模化生产，可生产不同规格的传动辑台，且变得更加标准化、通用化。

近年来，随着国内物流、家电等工业的快速发展，由于传动辑台不仅具有它结构紧凑

简单、维护起来非常的方便、运转稳定可靠、总体的成本价较低、消耗的能源少等优点外,

还能够较好的和实际中各生产线的各种生产工艺过程实现衔接。传动辐台不仅可以直接参

与到实际的生产过程当中，而且在安装方面也可以很容易的和其它设备配合。所以在现代

化生产的各个领域中，到处都可以发现它的身影，得到了广泛的应用，尤其是在汽车制造

行业和其它的一些机械制造行业使用情况更为普及。例如：东风公司下属的柴油发动机厂

中，柴油发动机的生产线上就广泛的得到了应用；北京内燃机厂的柔性生产线，这些都能

充分的体现其在流水生产线中不可替代的地位。

1.3.2国外的发展状况

在国外，辐子输送机的发展历史源远流长。早在古埃及时期，古埃及人就已经利用辐

子可以转动的功能，来为建造金字塔搬运石材。对于输送机的定义，在国外有着不同的看

法，一种是：把上部分作为支撑面，可以实现承载、输送目的的机械，另一种是美国输送

机行业提出的，他们认为:输送机是按照一定的输送落线，用水平、倾斜或垂直的方式，

把要输送的物品从装载地偷送到目的地的机械。最早的输送机原形是在十九世纪欧美地区

出现的，当时汽车制造行业己经具有一定的地位，为了更好的解放劳动力，实现生产自动

化，输送机应运而生。现如今，输送机已经被应用在国外的各个领域，如：港口、工厂、

码头等，作为一种自动化、省力化的机械，它己经被大量投入到各个生产线中使用。

在一些工业发达的国家，类似于美国、德国、日本等，传动辐台的制造早就已经步入

了创新发展阶段，他们已经研发生产了适用于各行各业的不同规格的传动辑台，具有一定

的专业标准，实现了规模化的生产。同时，还在不同的改革创新，使传动辐台具有更多的

功能，希望能够在把传动馄台应用到日常生活当中。在追求创新设计的同时，也没有忘记

5

实现传动辐台标准化的初心，从五十年代起，就不断完善传动辑台制造的标准，这对提高

辐子输送机的质量起到了不可忽略的作用。在这些工业发达的国家里，辑子输送机的结构

形式及规格品种多达数十种，并已系列化，可以满足不同行业的使用要求122%

1.4课题研究的主要内容

本课题除了要明白传动辑台的研究目的及意义，分类以及国内外的发展现状外，还要

进行结构设计，如下：

（1）传动辑台的总体结构设计，包括输送辐台和机动转台的设计；

（2）完成机动转台的结构设计，包括驱动装置、转向机构和液压升降机构的结构设

计；

（3）进行关键部件的校核和计算。

6

第2章动力式传动朝台的整体方案设计

第2章动力式传动辑台整体方案设计

根据所给的一些基本参数，完成动力式传动馄台的整体方案设计。其主要涉及到两个

部分，一是输送辐台部分，需要完成对其传动方式的确定、选用辐子的材料、形状；二是

机动转台部分的设计，主要包括转向机构的确定、驱动装置的确定、液压升降平台结构的

确定。

2.1原始技术参数

技术指标如下：

物品输送量（单位时间内输送物品件数）：4件/分钟；

输送速度：0.5m/s；

单个物件的质量、材质、外形尺寸；

质量：50-60kg;材质：无腐蚀性材料；外形尺寸：500mmx640mmx600mm

2.2输送辐台的方案设计

辑子输送机的设计：需要完成对驱动方式、根子的相关尺寸、形状、支撑方式的设计。

由于驱动的方式不一样，分类如下：

1）带传动型

具有输送平稳，能够在较高的输送速度下工作的优点，但避免在有油污的地方工作。

带传动主要有三种类型，分别是平带传动、V型带传动、。型带传动。

2）链传动型

该类型的输送机具有抗压能力强，结构紧凑，布置方便等优点。因为它可在接触到油

污的地方工作，能适应较为恶劣的工作环境，所以是最常用的一种输送机。但是链条不宜

暴露在多灰尘的情况下，否则容易产生磨损情况，高速运行时噪音较大。

链传动根据所需输送物品的重量大小，分为单链传动和双链传动，如图2-1所示，单

链传动适用于输送一些重量较轻的物品，它具有结构简单，传递效率高的优点c

目前，链传动可以在有水、油污的地方工作，凭借着这种已经广泛应用于各个一线生

产部门，通过前文我们己经知道，单链传动主要分为两种类型，一种是连续式链传动，这

种传动方式首先是通过安置在机架中部的电动机为装置提供动力，通过电动机上的链轮带

动链条转动，链条与机架两端的柜子上的链轮相连，再带动其之间的辐子旋转，实现输送

物品的功能；另一•种是接力式链传动，该传动方式首先是通过安置在机架中部的电动机为

7

装置提供动力，通过电机上的链轮带动链条转动，链条与机架最中间的辐子相连，带动与

之相邻的转子两两转动，实现连动关系，完成物品的输送。

图2-1链传动的分类

3）齿轮传动型

制造成本高，安装、拆卸不便，实际生产中应用的较少。

通过上述三种类型的对比，由于链传动具有结构简单紧凑、承载能力较大、可以在接

触油,水等潮湿的地方工作，再结合设计的主要内容，决定木次设计采用接力式链传动的

传递方式。

在第一章中对转子的形状、支撑方式都进行了详细的介绍，因为圆柱形辑子具有生产

成本低、承载能力较大的优点，所以所有的辐子都选用圆柱形转子，通过查阅资料，结合

实际生活，市场上常用的制造材料为钢，常用45号钢制辐子，它的支撑方式采用定轴式

支撑。

2.3机动转台的方案设计

机动转台是较常用的的一种辅助装置，在该装置的台面可安装有设圆柱形、圆锥形等

辑子，其中，圆柱形的辑子最为常用。首先电动机将动力传递给与之相连的链轮，经由链

轮传递给链条，带动短子旋转，从而实现物品的输送，当物品输送到机动转台时，其上面

的传感器发挥作用，液压升降台中的电机开始工作，为了防止物品碰撞，液压升降台先上

升，通过蜗轮蜗杆，实现九十度转向，转向后，机动转台下降到原有高度，与馄子相连的

电动机开始工作，带动根子旋转，实现运输功能。

对于机动转台来说，电动机是最常用的一种驱动装置，本次设计的驱动装置选用电动

机。

被输送的物品从一个方向转变到另一个方向，这离不开机动转台中的转向机构。根据

本次的设计目的可知，物品输送到机动转台后，要实现九十度的转向，能实现这个功能还

较为常用的就是涡轮蜗杆机构了。此外，为了避免物品发生磕碰，最好在机动转台部分增

加液压升降系统，这样就可以有效的实现输送功能。

液压升降平台结构的施定；目前，市场上最常见的液压升降平台有剪叉式、自行式、

8

第2章动力式传动朝台的整体方案设计

固定式、车载式等，如图2-2所示，它们都各自具有一定的优缺点，应用在各个领域。

(a)剪叉式(b)固定式

图2-2常见的液压升降台图

剪叉式：用于高空作业，由于其结构稳定，可以很好的确保在高空操作时的稳定性，

另外，还可以配置手动式动力装置，可以达到在没有电源或者远离电源的地方正常工作。

自行式：该类产品与剪义式的功能几乎相同，比剪义式更先进的就是它能够自行移动,

更加现代化。

固定式：该类产品具有结构紧凑、升降稳定的优点，因此主要用于物流系统以及输送

一些高度相差不大的物品输送线上，更适合于流水线生产。

根据上述的几种升降平台的优点以及适用的范修对比可得，固定式液压升降台更加适

合于流水线生产，更加符合本次设计的需求，故选用固定式液压升降台。

此次设计的动力式传动辑台的运动简图如下图2-3所示：

图2-3传动辑台的运动简图

因为本次设计采用链传动，其运动过程为：电动机提供动力，通过链条把电动机的动

力传给辐子，带动根子回转搬运货物，物品再经过机动转台，实现货物的上下移动。

2.4本章小结

本章阐述了动力式传动辑台的整体设计方案，根据已知的条件，确定了输送辐台接力

9

式链传动的驱动方式、选择定轴式的圆柱形辐子，辑子的材料为45号碳钢，确定了机动

转台的转向机构，又通过几种常用的液压升降台的优缺点比较，选择采用固定式液压升降

平台。

10

第3章动力式传动辑台的具体结构设计

第3章.动力式传动辑台的具体设计

本章对传动辑台的具体结构进行了设计及相关的计算。主要包括柜子的设计，传动方

式的设计计算、辑台高度的确定、输送辐台中电动机的选择、轴承的设计以及机动转台部

分各部件的具体选择。

3.1车昆子的设计

3.1.1根子材料类型的设计

辐子分两类。如图3T所示。

--

(a)圆柱形辐子(b)圆锥形根子

图3-1-子类型。

辐子输送机的根子一般采用碳钢制造，而45号钢在机械生产行业中，是使用最为广

泛的。它不仅可以起到支撑物品的作用，还具有生产成本低的优势，因此得以大批量的生

产制造。但是也有一定的弊端，就是在有酸碱等腐蚀性环境下，它的使用寿命会受到一定

的影响。为了改善这种情况，可以在钢制辑子的表面包上一层胶套。除了钢制鞋子外，还

有两种也是常用的。

(1)铝合金根子

具有重量轻、外表美观的优点，生产成本也较昂贵，在生产、也中应用较少,

(2)不锈钢辐子

具有良好的耐腐蚀性，承载能力也较铝合金辐子好，常用于医药等对卫生环境要求较

高的场所

本设计对输送的物品无特殊要求，故选用圆柱形钢辐子。

3.1.2辐子长度

长度可按照下式计算：

l=B+KB(3-1)

式中：1—辐子的长度，mm；

B—被输送物品的宽度，mm；

心一标准宽度裕星，mm；该值的取值范围为：必=50〜150inm。

11

所以：/=B+AB=500+100=600mm

3.1.3根子间距的设计

根据第二章中给出的原始技术参数，可知：物品在输送过程中，物品下方必须有至少

四个限子起到支撑作用。间距P计算得出：

p=l/4l(3-2)

对要求输送平稳的物品：

p=L〜工，(3-3)

45

式中：p—馄子间距，mm；

L—物件长度，mm。

求得：p=—x640=160mm；查阅资料取标准值为1401nm。

4

3.1.4辐子直径的设计

直径与它所受的荷载和其所能承受的许用荷载有关，它的直径D可以按照以下公式进

行选取：

F<[F](3-4)

式中：F—单个根子所受载荷，N；

[F]—单个根子能承受的最大载荷，No

[F]的具体数值可以在相关资料上查取，而它所承受的载荷则与被输送物品的质量、底

面的粗糙程度和支撑物品的辐子数有关，具体关系可以按照下述情况进行计算：

A、单排*昆子

F=mg/(3-5)

式中：m—物块的质量，kg；

g—重力加速度，取g=9.81；

%—有效承载辑子数，一般情况下：

n()=0.7〃

对于刚性较大的物品：

%=0.5〃

n—支撑物件的辐子数

B、双排辐子

F=mg/2nk(3-6)

式中：m一物块的质量，kg；

g—重力加速度，取g=9.81m/；

k-双排根子承载的不均衡系数，一般可取左=0.75~0.8

本次设计采用的是单排链，将数据带入可得：£=50x9.81/(0.7x4)=175.2^

第3章动力式传动枇台的具体设订

选辐子直径D=60mm,则[F]=180N>175.2N,辐子直径为60mm符合要求。套有6mm

胶套。

根据上文可知，由于本次设计输送物品都是在直线段进行输送，所以选择了通用性最

好的圆柱形辑子，考虑到经济性问题，在实现输送功能的基础上我们要尽可能的节省生产

成本，故选用45号钢制辑子，通过计算确定了其直径为60mm,长度为600mm,幌子间

距为140mm,套有橡胶套的辑子直径为72mm,根子与端轴配合处的内径为53mm。同时,

为了防止物品输送时发生滑动等问题，在辑子外面还特意加了一层厚胶皮套。根据以上所

得出的相关数据可以进行馄子部分的三维图的绘制，完成后的三维模型如下图3-2所示：

____________________________________________

夕Qd■&今・♦6金。

图3-2根子的装配图

在图3.2中，根据计算我们得出了所选辐子的材料、类型，并计算出了辑子的长度、

直径、间距等具体的值，根据这些已知条件，选择了相应的轴承、螺栓、端座等，并完成

了根子部分的装配。

3.2传动方式的设计

3.2.1链传动的相关设计计算

1)选择链轮齿数Z

选取链轮齿数z=17。

2)计算功率匕，并确定链条型号和节距P

PjN&P(3-7)

Kp

查阅相关图表，可查得KA=L0,&,=1.0,七=1.51,因此：

^,=1.51x0.12=0.18br

根据上面算好的功率匕，和主动链轮转速〃=30〃/min,查表可确定链条的型号为

13

10A-1-38GB1243-2006,链条节距为P=l5.8756历。

3）计算链节数和中心距

初设中心距为a0=20p,则链节数为：

心2包+三土三+'=37.05；

P2《）

链节数通常为偶数，取乙=38节。

4）确定链条的长度L及中心距a

LpP

L==().5m；

T666

=/仅/>-zj+J亿p-zj=20()mm：

偏差量为baN2P=49.75mm；

实际中心距为a-a-\a«150mm。

5）验算链速

nzp

v=---x-----«0.5m/s；

60x1000

与所给原始参数相近，链速正常"

6）计算链传动作用在轴上的压轴力6

计算圆周力：尸=10（X）/n978N

查资料可知K°=1.15，则4aK°xF=1.15x982=1.12AN；

3.2.2链轮的设计

1)计算分度圆直径：d=—J="MS=86.4mm；

.180.180

sin---sm---

z17

2)齿顶圆直径：=1+〃(1一学)-4=86.4+15.875+(1-yy)-10=90mm；

d(l，ImIliUAx=d+1.2*5〃-I4=86.4+1.25xl5-875-10=96mm；

根据计算，从设计手册中选取d=92mm°

3)计算齿根圆的直径:df=d-d]=86.4-10=76.4mm。

4)计算齿高：

"min=0.5(p—d\)=0.5X(15.875-10)=2.9375mm；

()Xx15X75

%心=0.625p-0.5J,+=0.625x15.875-0.5x1()+-----=5.669mm

z17

根据上述计算的结果，绘制的链轮链条的三维模型如图3-3所示:

14

第3章动力式传动枇台的具体设订

图3-3链轮链条的装配图

在图3-3中，可以直观的体现出接力式链传动具有结构紧凑，传动效率高的特点。

3.3车昆台高度及机架的设计

辐台的高度H的取值范围为600-800mm,这里我们选取H=800mm。

机架是辑台的主体，起到支撑的作用，转子、电动机均安装在机架上。为了使帽子输

送机能更加稳定的输送物品，有时会在输送机的两端安装支腿。因为辐子输送机常常都需

要电动机来为装置提供动力，所以常常在支腿和机架之间安装一个保持架来提高稳定性。

本次设计中也需要加入保持架，其三维模型如图3-4所示：

的it；：：：•…

图3-4保持架

3.4输送辐台中电动机的设计

1)传动功率的计算

Po=Fv(Dv/Dr)/1000(3-8)

式中：P°—辑子端轴计算功率，kW；

厂一链条的牵引力，N；对于单链传动，牵引力取F=F0,对于双链传动，车

15

引力取F=F.；

V—输送速度，m/s；

。一辐子上链轮的分度圆直径，mm；

Dr一辐子的直径，mm。

带入,得：

4二[275.9xO.3x(86.4/60)J/l000=0.12kW

2)电动机的功率计算

P=KPoh](3-9)

式中：尸一电动机的实际功率，kW；

K—电动机的功率安全系数，K=l.21.5；

凡一端轴计算功率，kW；

〃一电动机效率，z;=0.650.85。

带入，求得：

P=1.5x0.12/0.65=0.28kW

根据前面计算所得的参数以及设计要求，可以选择Y系列的三相异步电动矶，电机型

号为Y90S-6o该电动机符合本次设计输送机的使用要求。绘制的三维模型如图3-5所示:

图3-5电动机整体装配图

如上图所示，本次设计选用的是摆线针轮减速机，该装置既能提供动力，还具有减速

的功能，除此之外，还具有结构紧凑、体积较小、减速比大、运转平稳等优点C

3.5轴承的设计

轴承在辐子安装时具有重要作用，选择方法如下：

16

第3章动力式传动枇台的具体设订

1、轴承的载荷

载荷较小时，选球轴承；受径向力时，选深沟球轴承。

2、轴承的转速

推力轴承所能承受的转速较低，且容易在工作时发热，所以在转速较高的情况下，要

首先考虑深沟球轴承。当轴承的内径相同时，它的外径越小，起离心力就越小，所以要选

用外径较小的轴承。

3、轴承的调心性能

当有较大的偏转力矩作用时，，尽量不使用滚子轴承。

由于辐子在转动过程中主要受到径向力，选取深沟球轴承。其三维模型如图3-6所示:

图3-6深沟球轴承

选用该种型号的深沟球轴承，除了能够实现轴承所需的功能外，还具有价格低廉的优

点，能够配合辐子，将链条的动力传递给辐子，实现物品的输送环节。

3.6输送辐台三维模型的建立

在国内，市场上应用较多的根子输送机，他们的驱动装置一般都采用电动机加减速器

的组合，这样的组合具有结构紧凑、布置方便、宜于维护检修、驱动效率较高等优点，所

以在市场中应用非常的广泛。同样，它也适用于一些有特殊要求，需要实现特殊功能的输

送机，只需要对其驱动装置进行设计即可。至于驱动装置安装的位置，主要有两种布置方

式：对于一些重量较大、体积较大的馄子输送机来说，通常它的驱动装置的重量和尺寸也

较大，一般都是将其驱动装置直接放置在底面上即可；对于一些重量和体积尺寸较小的辐

子输送机，通常在机架或者支脚处装有保持架，再将驱动装置安装在保持架上，增加了辑

子输送机自身的稳定性。

17

特别的，对于采用链传动的辐子输送机，它驱动装置根据链传动的方式不同也有不一

样的布置方式，因为本次设计采用的是接力式单链传动，所以驱动装置要布置在端部。

根据本章前几节内容的计算，能够选择尺寸合适的零部件，再根据上文确定了驱动装

置的安装位置，进行绘制、装配输送辐台部分，其三维模型如下图3-7所示：

图3-7输送转台的三维模型图

如图3.7所示，输送馄台部分采用接力式链传动的方式，通过电动机的链轮端把动力

传递给链条，链条将动力传递给辑子，带动辑子的旋转，限子与耦子之间形成连动关系，

超一个方向转动，从而实现物品平稳输送的功能.

3.7机动转台的设计

3.7.1驱动装置的设计

1）电动机功率的计算

%=/%/10°（）小.（3-10）

式中，Fw=3420^,%=（）.3m/s；工作机的效率77M.=0.94~0.96；,取以二0.95。带

入上式得：

Pw=3420x03/（1000x0.95）=1.08W

电动机的输出功率为为

Po=Pj1（3-11）

式中，〃为总效率。

取蜗杆传动的效率为么=0.7；联轴器的效率%=。95；轴承的效率小=0.995；

/7=0.7x0.95x0.9952=0.658

18

第3章动力式传动辑台的具体设计

p0=1.08/0.658=1.64/:W

出于安全考虑，电动机的功率需要稍大于外，查阅机械设计手册，可以选出电动机的

额定功率为2.2kW。

2)电动机的转速

机动转台的工作速度为q,二2(k/min,机动转台的工作速度即为轴的转速。根据蜗轮

蜗杆的传动比范围i=30〜83,可以计算出电动机的转速范围：

//=z-nw-(30~83)x20=600〜1660r/min

在这个范围有750r/min,1000r/min,1500r/min三种转速,这里选用同步转速为10()0

r/min的Y系列电动机，型号为YU2M—6,该电机满载转速为%,=960r/min。

3.7.2传动装置的设计计算

1)传动装置的总传动比

/=nm/nw-960/20=48<>

2)各轴转速的计算

蜗杆轴：勺=nm=960/7min；

蜗轮轴：=nji=960/48=20/7min；

3)各轴功率的计算

蜗杆轴：片=6"及=2.2x0.95=2.094W；

蜗轮轴：鸟=片？螭杆=2.09x0.7=1.463攵W；

4)各轴扭矩的计算

电机轴：7；)=955()4/凡,二9550x1.64/960=16.3M/〃；

蜗杆轴：7；=9550/]//?(=9550x2.09/960=20.8/V-m；

蜗轮轴：7],=9550Pu/nu=9550x1.463/20=698.58^-/??；

3.7.3蜗轮蜗杆的设计计算

由上文可知：蜗杆的输入功率为P=2.09攵W,转速〃।=96(k/min,传动比j=48,该

蜗杆单向传动，预计使用寿命为5年，每年工作时间为300天，每天8小时制c

1)蜗杆的选择

由上文设计结果可知，蜗杆所需传递的功率小，转速低，故选用ZA型蜗杆，精度等

级为6级GB10089—88。

2)选材的确定

选用蜗杆的材料为45钢，采取表面淬火的热处理方式，硬度为45〜55HRC；为节约

成本，蜗轮采用分部设计，齿圈采用铸锡青铜ZcuSnlOPl材料，通过金属模铸造获得。

查文献可得：[d)”]=220MPa,5/=56M&；

19

应力循环次数为：

N=60N==(60x960x1x8x300x5)/48=1.44xl07；

寿命系数：Z,=*/———-r=0.9554,

'1.44xM)7

106

----=0.7435；

1.44xl07

许用应力：[crH]=ZN。()〃]=0.9554x220=210.2MPa,

[aF]=Xv[cr()F]=0.7435x56=41.6MP«；

3)选择蜗杆头数z)和蜗轮齿数z2

以及查阅相关文献，取4=1,根据传动比i=48,则Z2=%=48x1=48；

4)按蜗轮齿面接触疲劳强度设计

nrd.>9KT.-J(3-12)

a、确定载荷系数K,查阅资料，选取使用系数K八=1.1；选取勺=1；,选取K、,=1.05；

K=&K匹=1.1x1x1.05=1.16

b、计算作用在蜗轮上的转矩由4=1及相关资料，初取效率〃=0.7,则

岂=切7]=9.55x1()6访p//=9.55x1()6x48x0.7x2.09/960=0.7x106Mm

c、确定弹性系数Zp查阅资料得：ZF=155〃?拓；

d、确定模数m和蜗杆分度圆直径4

=9x1.16x().7xl()6x|———1=1724.7〃〃苏

m%、＞9KT

2148x210.2；

再查阅文献，取m=8"?〃z,4=go，""?；

e、确定中心距a

_4+"2_4+^2_80+8x48

CI———=232mm；

222

5)校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度

，力7

a、计算蜗杆导程角/y=arctan—=arctan

4

z48

=3=48,72；

b、计算蜗轮当量齿数Z,2Z「2^7COS618,24"

c^确定齿形系数为.根据-2=48.72,x2=0,查得力二2.38；

/署…3：

(1、确定螺旋角系数4=1-

120°

20

第3章动力式传动枇台的具体设订

e＞校核弯曲强度

1.53KT31.53x1.16x0.7x1()6

x2.38x0.94713=23.84MPa<[a\=36.1MPa

80x(8x48)x8F

所以，弯曲强度满足要求°

6)蜗杆和蜗论主要尺寸计算

a、蜗杆

蜗杆分度圆直径：4=80wz；

蜗杆直径系数：夕=4=黑=1。；

m8

蜗杆齿顶圆直径：公=4+2h'am=(8()+2x1x^)tntn=96mm；

蜗杆齿根圆直径：d八=&一2(瓦+c)m=[80-2(1+0.2)x=bO.Smm；

蜗杆导程角：/=arctan上=arctan—=61824"；

480

蜗杆轴向齿距：Pai=%"=8乃=25.11mm；

蜗杆导程：L.=z(p(li=1x25.12mm=25.12mm；

蜗杆轴向齿厚:=—mn=—x8mzm=12.56mm；

22

b、蜗轮

蜗轮分度圆直径：d^=mz2=8x=384/〃,〃；

蜗轮齿顶圆直径：42=出+2(〃：+々)加=384+2x(1+0)x8〃〃〃=40()〃〃〃；

蜗轮齿根圆直径：

df2=d2—2优;+c*-X2=384-2x(1+0.2-0)x8mm=364.8mm；

3.7.3转向机构中轴的设计计算

1.最小轴径的确定

1)轴的材料选择

轴的工作环境为普通温度下的无腐蚀场合，以及工作载荷不大，没有强冲击，应选取

应用范围最广的40。•钢。

2)轴的扭转强度

轴的扭转强度条件为：

P

T9550000-

J------rM%]

(3-13)

%0.2/°,」

式中：%——蜗轮轴所受的扭转切应力，单位为MPa；

T蜗轮轴所受的扭矩，单位为N.mm；

2