齒條-鏈傳動貨叉設計【全套含11張CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有，圖紙均為CAD原圖，有疑問咨詢QQ:414951605 或1304139763 齒條-鏈傳動貨叉設計作 者 姓 名 夏書領 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名 范維華 專業(yè)技術職務 高級實驗師 山東輕工業(yè)學院2009屆本科生畢業(yè)設計（論文） 目 錄摘 要 1第一章 概述31.1物流知識31.1.1物流的定義31.1.2物流系統(tǒng)的組成31.1.3常用輸送機構及功能31.2堆垛機貨叉51.2.1概述51.2.2技術現狀61.2.3應用情況6 第二章 設計任務書62.1設計題目62.2目的意義62.3設計內容72.4設計任務7第三章 貨叉的總體設計方案73.1.1齒輪齒條直線差動機構的工作原理73.1.2貨叉直線差動行程增倍機構的工作原理73.2電動機功率輸出到齒輪軸的傳動方案93.3中叉運動實現方案103.4上叉運動實現方案10第四章 電機的選擇與傳動機構的設計計算104.1電機的選擇114.2同步帶的設計計算114.3中叉齒輪齒條的設計計算144.4上叉鏈輪的設計計算17第五章 傳動軸及軸承的設計計算185.1齒輪軸的設計185.1.1最小直徑185.1.2軸上各零件的布置方案185.1.3軸的校核185.2鏈輪軸的設計205.2.1最小直徑205.2.2軸上各零件的布置方案205.2.3軸的校核215.3軸承的校核225.3.1 齒輪軸軸承的校核225.3.2鏈輪軸軸承的校核23第六章總結 24參考文獻25致謝2628摘 要現代產業(yè)物流管理中，產品和原材料采用現代化立體倉庫周轉儲運是發(fā)展方向。現代儲運立體倉庫通常由固定的立體貨架和自動化堆垛機兩部分組成，由堆垛機實現物料自動化入庫出庫。貨物的存取主要有貨叉完成，考慮到堆垛機的特殊工作環(huán)境，貨叉應采用雙向伸縮貨叉，因此雙向伸縮貨叉成為提升現代物流工作效率的關鍵。設計雙向伸縮貨叉難度很大，但意義更大。立體倉庫堆垛機的貨叉伸縮機構，要求在存物取貨特定的狹小空間內雙向伸縮，為了盡可能合理利用立體貨架空間，動伸縮貨叉機構在滿足剛度要求的前提下，應盡可能降低自身高度，結構也不宜復雜龐大。而且對動作行程，靈活性和可靠性都有特殊要求，是堆垛機結構設計的一個難點。采用齒輪齒條傳動的三層貨叉直線差動行程增倍機構能夠合理解決了上述難題 。本次設計任務是設計齒條-鏈傳動雙向伸出貨叉的結構，要求從實際出發(fā)設計適合現代物流存儲的設備。本次設計使用的軟件主要有二維軟件CAXA和CAD 。并在此基礎上，進行了必要校核計算。關鍵詞：雙向伸縮 三層貨叉 直線差動 行程增倍ABSTRACTThe management of modern logistics industry, products and raw materials, the use of modern high-rise warehouse storage and transportation is the development direction of flow. Modern three-dimensional warehouse storage and transportation is usually fixed and automated three-dimensional shelf stacker is composed of two parts, from automated stacker storage to achieve a library of materials. Access to the goods to complete the main fork, taking into account the special crane working environment should be used two-way fork telescopic fork, the telescopic fork as a way to enhance the efficiency of modern logistics key. Design of bi-directional telescopic fork is very difficult, but more meaningful.Three-dimensional warehouse stacker forks of the extendable body of material goods in the survival of the small space a specific two-way flexibility, in order to make rational use of three-dimensional shelf space, moving telescopic fork stiffness in meeting the requirements of agencies under the premise should be may reduce its height, the structure of the complex should not be huge. But also to the action travel, flexibility and reliability are the special requirements of the structural design of the stacker of a hard nut to crack. Rack and pinion drive using the three linear differential Fork trip times by institutions to a reasonable solution to the above-mentioned problems.The design task is to design rack - Chain Drive two-way fork out the structure, starting from the actual design requirements for storage of modern logistics equipment. The design software used mainly in two-dimensional software CAXA and CAD. And on this basis, the calculation of the necessary checking.Key words：Two-way three-tier telescopic fork by linear differential travel times第一章 概述1.1物流知識1.1.1物流的定義 “ 所謂物流，就是把完成品從生產線的終點有效地移動到消費者手里的廣范圍的活動，有時也包括從原材料的供給源到生產線的始點的移動”。美國物流管理協(xié)議會在下這個物流定義的同時還列舉了物流活動的諸種要素。即貨物運輸、倉庫保管、裝卸、工業(yè)包裝、庫存管理、工廠和倉庫選址、訂貨處理、市場預測和客戶服務。現代物流系統(tǒng)是實施CIMS技術后在全面信息集成和高度自動化環(huán)境下，以用戶的需求為中心以市場反饋的信息為依據快速安排和合理變更生產計劃有效地實施了生產管理與控制強化了生產環(huán)節(jié)的物流管理系統(tǒng)。現代物流系統(tǒng)具有很強的時空性、技術性和經濟性。從整體上講它精簡組織結構，減少縱向管理層次增加橫向的管理范圍，以靈活多變，基于項目的組織結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的階梯式組織結構，并且盡可能縮小中央管理部門的功能，把更多的權限下放到業(yè)務部門。現代物流系統(tǒng)使技術資源、設備資源和人才資源等都能夠得到最大程度的利用作業(yè)的敏捷性大大提高對市場需求變化的適應能力顯著增強。1.1.2物流系統(tǒng)的組成立體倉庫、各類緩沖站以及從事物料搬運任務的運輸設備是物流系統(tǒng)的三大要素。整個物流系統(tǒng)的開發(fā)就是圍繞它們展開的。物流系統(tǒng)的目標就是高效率、合理化地利用全部儲運機械，對從毛坯采購入廠到成品銷售出廠全過程中的物流進行控制和管理，滿足生產各單元的需求，達到降低生產成本、降低物流故障率、提高生產效率、提高產品質量和優(yōu)化生產的過程。對物流系統(tǒng)的要求是能夠按準確的時間，將準確的物料，以準確的質量，運送到準確的地點。制造行業(yè)的物流系統(tǒng)主要包括以下三方面：毛坯、半成品、成品所構成的工件流；刀具、夾具所構成的工具流；貨箱、托盤及輔助設施所構成的配套流。物料在流動過程中可以停留在加工機床、各類緩沖站以及立體倉庫中，從事物料運輸任務的機構是各種配套搬運設施，整個物流系統(tǒng)在計算機網絡控制下配合生產作業(yè)協(xié)調運行。物流系統(tǒng)主要完成兩種工作：一是將原材料、零件毛坯、工具等運入系統(tǒng)或立體倉庫：二是把原材料、零件毛坯、工具等由系統(tǒng)或倉庫內運出。CIMS集成后的現代物流系統(tǒng)，上述過程可以在計算機控制下自動完成。1.1.3常用輸送機構及功能輸送機構運送的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等儲存物料的方法有平面布置的托盤庫也有儲存量較大的自動化立體倉庫。物料輸送系統(tǒng)的形式和種類比較多對不同的制造車間、工作環(huán)境和生產要求要采用不同的物料輸送方式和輸送裝置。目前比較實用的主要有以下幾種：輸送系統(tǒng)：輸送系統(tǒng)主要包括鏈式輸送機、輥式輸送機等，采用輸送帶、傳送鏈等形式進行運輸，在CIMS環(huán)境下輸送線系統(tǒng)設有多個全自動工位，采用傳感器、識別碼等控制裝置對物料或送料托盤進行精確到位傳輸，這些傳感器與輸送線一起采用計算機控制組成各種復雜功能的輸送系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)使現代企業(yè)的工人綜合勞動強度大大降低，提高工作效率所采用的重要輸送裝置，適用于裝配批量大、工件龐大或細密的零件生產。工業(yè)機器人：世界上工業(yè)機器人產品雖然逐年增多，但是市場卻是在螺旋式發(fā)展。由于工業(yè)機器人可以完成高度智能化的工作，也能夠完成現代人不能完成的任務，因此，在物料輸送系統(tǒng)中得到了廣泛的應用；但是由于它價格昂貴和搬運重量有限，需要修改編程等創(chuàng)新工作，還不能完全取代運送小車，而常常與小車配套應用。在現代物流系統(tǒng)中，工業(yè)機器人多用于加工機床的裝料和卸料而運送工作則是用小車來完成。在一些簡單的系統(tǒng)中，運輸路線短，零件重量小，則可用機器人完成大部分的物料搬運任務。工業(yè)機器人自動輸送系統(tǒng)主要由搬運機器人、機器手、工件自動識別系統(tǒng)、自動啟動裝置、自動傳輸裝置組成適合于工件自動搬運的場合尤其是現代物流系統(tǒng)中的自動化程度較高的流水線、聯合工業(yè)等場合，極大地提高生產效率和自動化程度。自動小車：自動小車分為有軌和無軌兩種所謂有軌是指有地面或空間的機械式導向軌道。地面有軌小車結構牢固，承載力大，造價低廉，技術成熟，可靠性好，定位精度高，多采用直線或環(huán)線雙向運行：高架有軌小車（空間導軌）相對于地面有軌小車，車間利用率高，結構緊湊，速度高。有軌小車采用導軌或埋在地下的導線引導小車運行，速度快，機動性能好，停靠準確與加工設備的接合也比較容易有利于把人和輸送裝置的活動范圍分開安全性好但承載能力小。無軌小車即自動導引車(AGV），是一種由計算機控制，能按照一定的程序沿規(guī)定的引導路徑行駛，將貨物送到規(guī)定的地方自動完成運輸任務的運輸工具，并具有停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種移載裝置的輸送小車。由于其控制性能好，系統(tǒng)很容易按其需要改變作業(yè)計劃，靈活地調度小車的運行；由于沒有機械軌道可方便地重新布置或擴大預定運行路徑和運行范圍以及增減運行的車輛數量，有極好的柔性，在現代物流運送中得到了廣泛應用。堆垛機：它是立體倉庫中主要完成輸送搬運作業(yè)的機械，是隨著立體倉庫的應用而發(fā)展起來的專用起重機，通常一個巷道配備一臺堆垛機，有時兩個巷道或多個巷道共同使用一臺堆垛機。堆垛機的縱向丫和垂向Z運行采用變頻調速控制，使各機構高效運行、換速平穩(wěn)，大大提高倉庫的使用可靠性，縮短作業(yè)周期。堆垛機一般分為有軌和無軌兩種。有軌堆垛機是在高層貨架的窄巷道內作業(yè)的起重機可大大提高倉庫的面積和空間利用率。按照用途的不同可分為單元型、揀選型、單元-揀選型三種；按照控制方式的不同可分為手動、半自動和全自動三種：按照轉移巷道方法的不同可分為固定式、轉移式和轉移車式三種。在物料輸送機構中大多應用條碼自動識別技術條碼技術是信息管理系統(tǒng)的一部分。應用條碼的目的主要是為實時而準確地獲取信息，可以極大地加快物資投送，節(jié)省工作時間，提高輸送、搬運效率。物品的信息極多，除了品名、規(guī)格、數量、生產廠名等基本信息外，還可能有生產批號、流水號、生產日期、保質期、發(fā)運地點、到達地點、收貨單位、承運單位、包裝類型、運單號等。條碼自動識別在物料輸送機構中的應用則有很多突出的特點主要特點如下：認址速度快，效率高。存儲信息量大，系統(tǒng)自動識別能力強操作準確。在物料輸送機構中有時不僅需要對整個包裝箱進行識別而且還需要識別包裝箱內的物品。實際工作中經常不能確定條碼標簽方向和位置可以采用多路器傳遞多臺掃描器來讀入信息，提高可靠性。1.2堆垛機貨叉1.2.1概述堆垛機貨叉顧名思義就是在堆垛機上存取貨物的執(zhí)行機構，裝設在堆垛機載物臺上。貨叉可以橫向伸縮，以便向兩側貨格送入（或取出）貨物。貨叉根據其叉子的數量不同，可以分為單叉貨叉、雙叉貨叉和多叉貨叉。最常見的是前兩種，多叉貨叉多用于特長貨物的堆垛。貨叉一般采用三級直線差動式伸縮貨叉，由上叉、中叉、下叉及起導向作用的滾針軸承等組成，以減少巷道的寬度，且使之具有足夠的伸縮行程。貨叉的動作，包括伸叉、微起升（或微下降）、收叉三個動作。貨叉的結構形式主要有兩種：齒輪-齒條方式和鏈輪-鏈條方式。下叉安裝在載物臺上，中叉可在齒輪齒條或鏈輪鏈條的驅動下，從下叉的中點向左或向右移動大約自身長度的一半上叉可從中叉的中點，向左或向右伸出比自身長度一半稍長的長度。上叉由兩根輥子鏈或鋼絲繩驅動，鏈條或鋼絲繩的一端固定在下叉或載物臺上，另一端固定在上叉上。貨叉機構的傳動原理基本相同，是由電動機通過限力矩聯軸器、減速機、鏈輪和鏈條帶動貨叉?zhèn)鲃育X輪（或鏈輪）使上叉或中叉作伸縮運動。限力矩聯軸器可防止貨叉伸出時發(fā)生卡住或遇障礙物而損壞電動機。1.2.2技術現狀 現代產業(yè)物流管理中，產品和原材料采用現代化立體倉庫周轉儲運是發(fā)展方向。現代儲運立體倉庫通常由固定的立體貨架和自動化堆垛機2部分構成，由堆垛機實現物料自動化入庫出庫。而貨叉是有軌巷道堆垛機裝置中重要的存物取貨機構。貨叉下撓度，是堆垛機的一項非常重要的性能參數，直接關系到堆垛機是否能正常工作。因結構型式、材料及加工熱處理工藝的限制，同等狀況下，目前國內立體堆垛機的貨叉下撓度要比國外大20%30%。改進貨叉結構，合理選材，提高工藝手段，是減少貨叉下撓度，保證堆垛機工作性能的重要措施。世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產品和采用高新技術上，更加注重實用性和安全性。在堆垛機貨叉方面，我們應當看到和世界發(fā)達國家的差距，總結經驗，找出不足，打破傳統(tǒng)思路，推出新的外形和更高性能的堆垛機。 貨叉技術趨于穩(wěn)定，基本上采用：齒輪-齒條方式和鏈輪-鏈條方式。堆垛機伸縮貨叉應用一種能使原動機動作行程增倍的雙向驅動直線運動機構。隨著物流技術的發(fā)展與應用，提高了貨物進出倉庫的效率，也相對地解放了勞動力，減少了安全事故的發(fā)生。 貨叉技術在國內的應用日漸廣泛，技術也從一開始的引進外國技術到自行設計、自主研發(fā)。我們國內的貨叉技術發(fā)展迅速，貨叉為我們帶來的諸多好處日益明顯，成為我們自主設計貨叉的動力。雖然我們貨叉技術迅速發(fā)展但我們與發(fā)達國家的差距也是顯而易見的，我們必須正視這些問題，再接再厲才能在貨叉技術領域有自己的一席之地。1.2.3 應用情況 堆垛機貨叉主要應用于以標準托盤存取的集裝化單元貨物和貨物體積、質量較大的場合。目前堆垛機貨叉廣泛應用于煙草行業(yè)，煙草行業(yè)也是物流系統(tǒng)應用最廣泛和技術最成熟的行業(yè)。煙草行業(yè)的立體倉庫中堆垛機在狹小的空間內實現貨物的存取，貨物的存取依靠伸縮貨叉。伸縮貨叉的應用不但使貨物的存取方便快捷，而且出錯率大幅降低，為煙草行業(yè)的迅速發(fā)展提供了技術保障。第二章 設計任務書2.1 設計題目 齒條-鏈傳動貨叉設計2.2 目的意義 隨著現代物流工程的發(fā)展，立體庫的應用越來越廣泛。堆垛機作為立體庫的配套設備是現代煙草倉儲物流系統(tǒng)的重要設備之一，其主要功能是將條煙進行予分揀后，再通過瀑布通道進行和單，從而完成條煙按戶分揀的工作任務。全自動條煙連續(xù)分揀機對整個分揀系統(tǒng)的可靠運行將起到關鍵地作用。2.3 設計內容 本設計任務是濟南蘭劍物流科技有限責任公司的在研項目，已進行過前期的研發(fā)工作，這次設計主要根據瀑布分揀系統(tǒng)的要求，對全自動通道分揀機進行設計。主要包括通道分揀機供料部分，升降部分和按條分揀部分三個子任務。要求分揀準確，效率高，可靠性高，并具有一定的智能化。此系統(tǒng)技術先進，結構緊湊，效率高，而且目前國內尚無此種類型的定型產品，屬開發(fā)設計。2.4 設計任務 對分揀機的工作原理有全面細致的理解，結合光、機、電等相關知識進行設計。完成分揀機總體設計圖紙和機架設計圖紙，寫出設計論文。該課題具有很好的創(chuàng)新性。完成本設計應用大學本科階段的基礎知識和專業(yè)知識，任務明確，工作量適宜，適合作為學生的畢業(yè)設計選題。第三章 貨叉的總體設計方案3.1貨叉的工作原理3.1.1齒輪齒條直線差動機構的工作原理 下圖所示為1個滾動齒輪和 2個齒條組成的直線差動機構，如圖所示從動齒條2在滾動齒輪的上方，根據相對運動原理，滾動齒輪與固定齒條的節(jié)點為二者的速度瞬心，當滾動齒輪相對于固定齒條1滾動時，從動齒條2將沿滾動齒輪中心運動方向，以滾動齒輪中心2倍的速度平行移動.這樣，就形成了從動齒條2相對于滾動齒輪中心速度與行程的增倍機構，為滿足堆垛機貨叉伸縮的動作要求提供了依據。圖3.1.11.固定齒條 2. 從動齒條 3.滾動齒輪3.1.2貨叉直線差動行程增倍機構的工作原理圖2所示為設計的堆垛機3層貨叉直線差動機構，圖2a為3層貨叉中間斷面圖,圖2b為層貨叉伸展開的示意圖,圖2c為3層貨叉收縮后的結構示意圖。固定貨叉1固定在巷道轉運小車的自動升降平臺上，其上安裝有固定齒條和原動機一雙向液壓3在液壓缸2活塞桿端安裝2個可轉動的滾動齒輪4，滾動齒輪4上方設置有固定在中層貨叉 上的從動齒條，這樣，當液壓缸驅動齒輪4在固定齒條上滾動時，通過從動齒條驅使中層貨叉以活塞桿雙倍的速度與行程沿滾輪中心運動方向平移。根據貨叉存物取貨的雙向伸縮行程要求，僅采用雙層貨叉行程增倍機構是不夠的，還必須實現第3層貨叉的行程增倍直線差動。為此，在中間貨叉端設置有2個可轉動的鏈輪，這2個鏈輪相當于滑輪組的2個動滑輪 如圖2c所示,與左端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的右端,與右端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的左端。與齒輪齒條傳動時的速度、行程增倍機構原理相同，當中間貨叉5水平移動時，通過鏈輪鏈條傳動，上叉就以中間貨叉2倍的速度與行程沿滾輪中心移動方向水平移動。這樣，當雙向液壓缸驅動活塞桿且滾動齒輪4水平行走1/6固定貨叉長度的行程時，中間貨叉5相對固定貨叉1水平移動1/3的固定貨叉長度行程； 而上叉8相對中間貨叉5水平移動了2/3的固定貨叉長度行程；相對固定貨叉1水平移動了1個固定貨叉長度行程，最終滿足了貨叉伸縮行程的動作要求。同時，為了最大限度地縮小貨叉機構的結構尺寸，雙向液壓缸的液壓泵站設置在巷道轉運小車上。 3層貨叉直線差動機構的結構特點：在上叉的全部行程中，中間貨叉5相對下叉1行走1/3行程；上叉8相對中間貨叉5行走2/3行程，上叉與中間貨叉之間、中間貨叉與下叉之間均有合適的導向接觸面長度，保證3層貨叉伸出時的相對剛度要求。同時，3層貨叉相對運動時，采用了滾輪與滾道的純滾動摩擦，最大限度地減小了工作摩擦阻力。加上滾道鑲條和滾輪偏心軸的調整手段，可最大限度減小3層貨叉間運動間隙。這些都間接保障了機構的運動精度和運動靈活性。 最重要的是，3層貨叉采用了齒輪齒條組成的直線差動行程增倍機構，能使雙向驅動液壓缸用固定貨叉自身長度的1/3行程，滿足上層貨叉雙向伸縮固定貨叉自身長度的工作要求。圖3.1.2 3層直線差動貨叉結構及工作原理示意圖1.固定叉 2.鏈輪 3.雙向液壓缸 4.滾動齒輪 5.中間貨叉6.中間叉滾輪 7鏈條 8.上叉 9.上叉滾輪3.2電動機功率輸出到齒輪軸的傳動方案電機到齒輪軸的傳動采用同步帶傳動。同步帶傳動的特點：同步帶傳動綜合了帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點。同步帶通常是以鋼絲繩或玻璃纖維繩等為抗拉層、氯丁橡膠或聚氨酯橡膠為基體、工作面上帶齒的環(huán)狀帶。工作時，帶的凸齒與帶輪外緣上的齒槽進行嚙合傳動。由于抗拉層承載后變形小，能保持同步帶的周節(jié)不變，故帶與帶輪間沒有相對滑動，從而保證了同步傳動。同步帶傳動時的線速度可達到50米/秒(有時允許達100米/秒)，傳動功率可達300KW，傳動比可達10（有時允許達20），傳動效率可達0.98。 同步帶傳動的優(yōu)點是：1.無滑動，能保證固定的傳動比；2.預緊力較小，軸和軸承上所承受的載荷?。?.帶的厚度小，帶的單位長度質量小，故允許線速度較高；4.帶的柔性好，故所用帶輪的直徑可以較小。其主要缺點是安裝時中心距要求嚴格，且價格較高。圖3.1.1 同步帶傳動 同步帶傳動主要用于要求傳動比比較準確的中小功率的傳動中。本次設計中，由于提升貨物時需要定位精確，而傳動的功率較小，故選用同步帶傳動。同步帶最基本的參數是節(jié)距P（帶上相鄰兩個齒中心軸線間沿節(jié)線度量的距離）。由于抗拉層在工作時長度不變，所以就以中心線位置定為帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長度。國產的同步帶的帶號有：MXL最輕型；XXL超輕型；XL特輕型；L輕型；H重型；XH特重型；XXH超重型。同步帶的標記為:帶長代號 帶型 帶寬帶號。3.3 中叉運動實現方案原動機-電動機及下叉安裝在巷道轉運小車的自動升降平臺上，電動機驅動齒輪帶動齒條運動，齒條安裝在中叉上，從而帶動中叉運動。齒輪傳動的特點：a.傳動效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率最高。這對大功率傳動十分重要，因為即使效率只提高1%，也有很大的經濟意義b.結構緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。c.工作可靠，壽命長 設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可達一、二十年，這也是其他機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內工作的機械尤為重要。d.傳動比穩(wěn)定 與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，齒輪傳動無彈性滑動和打滑現象，因而能保持準確的平均傳動比。.但齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。3.4上叉運動實現方案 在中間貨叉端設置有2個可轉動的鏈輪，這2個鏈輪相當于滑輪組的2個動滑輪，與左端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的右端,與右端鏈輪嚙合的鏈條分別固定在上下貨叉的左端。齒輪齒條傳動時的速度、行程增倍機構原理相同 當中間貨叉水平移動時，通過鏈輪鏈條傳動，上叉就以中間貨叉2倍的速度與行程沿滾輪中心移動方向水平移動，從而實現三層貨叉的伸縮倍增運動。鏈傳動的特點：鏈傳動是屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動。與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力比較?。辉谕瑯邮褂玫臈l件下，鏈傳動結構緊湊。同時鏈傳動能在高溫及速度低的情況下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度較低，成本低廉；在遠距離傳動（中心距最大可達10米）時，其結構比齒輪傳動輕便的多。鏈傳動的主要缺點時：在兩根平行軸間只能用于同向回轉的傳動；運動時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。鏈傳動的功率一般在100KW以下，鏈速一般不超過15米/秒，傳動鏈有短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等類型。第四章 電機的選擇與傳動機構的設計計算4.1電機的選擇已知：上層貨叉的速度V=0.1m/s,存取貨物重量G=100kg,貨叉長500mm,伸出550mm.電機功率計算: 由貨叉常用場合選摩擦系數f為：0.1 故電機的計算功率 P= F * V (4-1-1) = f * G * V = 0.110000.1W = 10W由機械設計手冊查得：滾動軸承選深溝球軸承其傳動效率：0.99；電機減速器的效率：0.96；齒輪齒條傳動的效率：0.97；滾子鏈傳動的效率：0.96；摩擦輪傳動的效率：0.85；余量系數為1.3電動機的選用功率：Pe = (4-1-2) = =17.3W綜合各種因素電機選用參數如下：型號：YYCJ90-40 極數：4 功率：40W 電壓：220V 頻率：50Hz 電流：0.35A 起動轉矩：215mN.m 額定轉矩：294 mN.m 額定轉速：1300r/min4.2同步帶的設計算1.設計功率：PdKAP = 1.240W = 48W (4-2-1)根據Pd和電機輸出轉速n1，由 機械設計手冊圖1317，確定帶型為L型，Pb=9.525。2.小帶輪齒數z1根據機械設計手冊表13168，小帶輪齒數z1zmin=12,根據表13160選定小帶輪齒數z1133. 小帶輪直徑d1 d1 = (4-2-2) = =39.4mm4. 帶速 V= = =0.05m/s (4-2-3)5. 傳動比 i=1106. 大帶輪直徑d2 = i*d1=39.4mm (4-2-4)7. 大帶輪齒數 z2=iz1=1*13=138. 初定中心距 0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2) (4-2-5)55.2 a0 157.7根據行走輪直徑和電機位置，a0選為101mm.9. 初定帶的節(jié)線長度Lop及齒數zbLop = 2a0 + (4-2-6)=2*101+3.14*39.4*2/2 =325.8mm查表13-1-52，選取LOP=330.2mm10. 實際中心距a = a0+=101+2.2=103.2mm (4-2-7)a確定為105mm11. 小帶輪嚙合齒數 Zm= ent () = ent (6.5) (4-2-8)12. 基準額定功率p0 由表13-1-72 選定帶的額定功率為 0.1kw13. 帶寬 bs bs0 (4-2-9) =25.4* =13.46mm查表13-1-51選定帶寬為19.1mm14. 作用在軸上的力 Fr = (4-2-10) =0.048*103/0.05 =0.96*103N4.3中叉齒輪齒條的設計計算初選減速器減速比為50，則電機帶減速器后的額定轉速為26r/min.1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數a. 選直齒圓柱齒輪;b. 貨叉為一般工作機械，速度不高，故選用7級精度（GB/0095-88）;c. 材料選擇。選擇齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，齒條材料為45鋼（調質），硬度為240HBS；d. 初選齒輪齒數為Z=20。2. 按齒面接觸強度計算 設計公式為dt2.32 (4-3-1)a. 確定公式內各參數的值。（1）.試選載荷系數Kt=1.2(2).計算齒輪傳遞的轉矩T= (4-3-2)=1.47*N.mm(3).選齒寬系數=0.45（4）.查得材料的彈性影響系數ZE=189.8 (5).按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限，齒條的接觸疲勞強度極限（6）取齒輪接觸疲勞壽命系數kH=0.90, 齒條接觸疲勞壽命系數kH=0.95（7）計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1，安全系數S=1，由公式=求得：齒輪的接觸疲勞許用應力=540MPa,齒條的接觸疲勞許用應力=522.5Mpa。b. 按齒面接觸強度計算(1) 計算齒輪的分度圓直徑dt2.32 (4-3-3) =2.32 =36.5mm（2）.計算圓周速度v= (4-3-4) = =0.05m/s（3）.齒寬b=*dt=0.45*36.5=16.425mm (4-3-5)(4).計算齒寬與齒高之比 模數 mt=36.5/20=1.825mm (4-3-6) 齒高 h=2.25mt=2.25*1.825=4.11mm (4-3-7) =16.425/4.11=3.996（5）.計算載荷系數 根據v=0.05m/s,7級精度，由圖可查得動載系數Kv=1.002 直齒輪，KH=KF=1由表查得使用系數KA=1.25由表查得7級精度，齒輪懸臂布置時，KH=1.189由=3.996，KH=1.189，查得KF=1.14；故載荷系數 K=KAKvKHKH=1.002*1*1.25*1*1.189=1.489 (4-3-8)（6）.按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由公式得： d=dt=36.5=39.222mm (4-3-9)(7).計算模數m m=d/z=39.222/20=1.96mm (4-3-10)3.按齒根彎曲強度計算彎曲強度的設計公式為 m (4-3-11)a. 確定公式內各參數的值（1）.查得齒輪的彎曲疲勞強度極限；齒條的彎曲疲勞強度極限（2）.查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數KFN1=0.83；齒條的彎曲疲勞壽命系數KFN2=0.88；（3）.計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由公式得： 齒輪的許用應力=296.43Mpa (4-3-12) 齒條的許用應力=238.86Mpa (4-3-13)(4).計算載荷系數K K=KAKvKFKF=1.002*1.25*1*1.14=1.428 (4-3-14) (5).查取齒形系數查得齒輪的齒形系數YFa=2.80 (6).查取應力校正系數查得YSa=1.55(7).計算 =0.01464 (4-3-15)b. 設計計算m (4-3-16) =1.51mm 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數1.51并就近圓整為標準值m=2mm,按接觸強度算得的分度圓直徑d=39.222mm，算出齒輪齒數z=d/m=39.222/2 =20這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。4.幾何尺寸的計算a.計算分度圓直徑 d=mz=2*20=40mm (4-3-17)b計算齒輪齒條寬度 b=*d=0.45*40=18mm, (4-3-18)取齒輪寬度B=17mm,齒條寬度為B=16mm.c.計算齒頂圓直徑 da=d+2ha*m=40+2*2=44mm (4-3-19)d.計算齒根圓直徑 df=d-2(ha+c)m=40-2*1.25*2=35mm (4-3-20)e.計算齒輪齒條的節(jié)距 P=m=2 (4-3-21)f.計算齒頂高ha=m=1*2=2 (4-3-22)g.計算齒根高 hf=(+)m=(1+0.25)*2=2.5 (4-3-22)4.4上叉鏈輪的設計計算已知上叉運動速度為v=0.1m/s,即鏈輪的線速度為v=0.1m/s,傳遞的功率P=40W1.選擇鏈輪齒數z=172.計算當量的單排鏈的計算功率PcaPca= (4-4-1) 查表得KA=1.0,Kz=1.23,Kp=1.0 Pca=1.23*40=49.2W (4-4-2)3. 確定鏈條型號和節(jié)距P 由平均鏈速公式v= (4-4-3)可確定n=44r/min,P=8mm4. 計算鏈節(jié)數左端鏈輪中心距左端的距離為37.3mm,右端上叉鏈條固定處距右端的距離58.8mm,右端下叉鏈條固定處距右端的距離為63.8mm.而鏈條繞鏈輪半個圓周，由公式d=43mm.由這些數據可計算鏈條長度：L=*43/2+2*500-2*37.3-63.8-58.8=870.3mm. 由鏈節(jié)距P=8mm,可計算鏈節(jié)數： Lp=870.3/8=108.79節(jié)，鏈條節(jié)數圓整為110節(jié)。右端鏈輪中心距右端的距離為37.3mm,左端上叉鏈條固定處距左端的距離58.8mm,左端下叉鏈條固定處距左端的距離為63.8mm.而鏈條繞鏈輪半個圓周，由公式d=43mm. (4-4-4)由這些數據可計算鏈條長度：L=*43/2+2*500-2*37.3-63.8-58.8=870.3mm. 由鏈節(jié)距P=8mm,可計算鏈節(jié)數： Lp=870.3/8=108.79節(jié)， (4-4-5)鏈條節(jié)數圓整為110節(jié)。5. 計算壓軸力Fp有效圓周力Fe=1000=1000=400N (4-4-6)鏈輪水平布置時的壓軸系數KFp=1.15,則壓軸力Fp=KFp*Fe=1.15*400=460N (4-4-7)6. 鏈輪參數計算a.分度圓直徑： d=43.5mm， (4-4-8)b.齒頂圓直徑：damin=d+P(1-1.6/z)-d1 (4-4-9) 其中d1=5mm, =43+8(1-1.6/17)-5 =45.2mm Damax=d+1.25P-d1 (4-4-10) =43+1.25*8-5 =48mm 取齒頂圓直徑da=48mmc. 齒根圓直徑:df=d-d1=43-5=38mm (4-4-11)第五章 傳動軸及軸承的設計計算5.1齒輪軸的設計計算5.1.1最小直徑 D A0= 110 =12.7mm (5-1-1)A0的值取自機械設計表153，因為軸上有兩個鍵槽，故將軸的最小直徑提高至原來的1.15倍。圓整后 dmin =15mm.5.1.2軸上各零件的布置方案主動輪軸上安裝著齒輪，同步帶輪，以及一對深溝球軸承6202。根據后面的應力計算分析可知軸的材料選為45號鋼，調質處理。根據最小軸徑，以及軸承的內徑、帶輪的內徑確定軸上各段的徑向尺寸，根據貨叉高度確定軸的總長度。各段長度由安裝在軸上的零件尺寸確定。軸上的零件要有兩個方向的定位，一個是軸向定位，一個是周向定位。帶輪的軸向定位采用鍵聯結，軸向定位由軸肩和套筒完成。軸通常是在變應力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產生應力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強度，應盡量減少應力集中源和降低應力集中的程度。為此，軸肩處應采用較大的過渡圓角半徑來降低應力集中。但對定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。為此我采用如下圖所示的定位方案：5.1.3 軸的校核 圖5.1.1 軸已知：帶輪壓軸力Fr=960N,齒輪直徑d=40mm,傳遞的轉矩Me=T=1.47*N.mm,則齒輪的徑向力，Fr=2=267.5N (5-1-2)1.求支反力 根據力和力矩的平衡可求的A、D兩點的支反力， FA=607.5N,FD=620N2.計算彎矩 AB段：Mmax=607.5*16=9720N.mm BC段：Mmax=340*44+4280=19240N.mmMmin=-20N.mm3.計算扭矩AB段：T=0BC段：T=Me=1.47*N.mmCD段：T=Me=1.47*N.mm4.作圖如下：A0B,16,齒輪Fr=267.5N,M=9720N。mmC,44,帶輪Fr=960NM=19240N.mmD75M=-20N.mm圖5.1.2由上圖，和計算的數據可知，C點所在的截面為危險截面。應用第三強度理論來校核。5.應用第三強度理論校核有公式,其中=0.3；W=0.1=337.5(d=15mm) = =58.5Mpa, (5-1-3)由表查得45鋼的許用彎曲應力58.5MPa60Mpa,故上述軸的設計合理。5.2 鏈輪軸的校核5.2.1最小直徑 D A0= 110 =10.65mm (5-1-4)A0的值取自機械設計表153，綜合各種因素取D=12mm5.2.2軸上零件的布置方案鏈輪軸上裝有鏈輪、軸承6201、彈性擋圈。鏈輪的軸向固定通過定位軸肩來實現，由于該鏈輪為張緊輪不需要周向定位不用加鍵，彈性擋圈的固定需要擋圈槽來實現。軸通常是在變應力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產生應力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強度，應盡量減少應力集中源和降低應力集中的程度。其布置方案如下圖所示：圖5.2.1 鏈輪軸5.2.3軸的校核已知：鏈輪的壓軸力Fp=460N,鏈輪的轉矩T=95.5*， (5-2-1)則T=95.5*=8.68*N.mm=Me1.求支反力:FA=460N2.計算彎矩AB段：Mmax=9200N.mm,BC段：M=9200N.mm3.計算扭矩AB段：T=0,BC段：T=Me=8.68*N.mm4.做彎矩圖與扭矩圖如下：5. 5.應用第三強度理論校核有公式,其中=0.3；W=0.1=172.8(d=12mm) = = 55.3MPa (5-2-2)由表查得45鋼的許用彎曲應力58.5MPa60Mpa,故上述軸的設計合理。C,36B,20M=9200NT=8680N.mmA,0圖5.2.2 彎矩和扭矩圖5.3軸承的校核5.3.1 齒輪軸軸承的校核1.計算軸向力和徑向力齒輪的徑向力:Fr1=2*tan=2*tan (5-3-1) =267.5N帶輪的壓軸力Fr2=960N軸承承受的徑向力：Fr= Fr1+ Fr2 (5-3-2) =267.5+960 =1227.5N齒輪的圓周力:Ft=2=2=735N, (5-3-3)即軸承的軸向載荷Fa=735N2.計算比值=735/1227.5=0.60，深溝球軸承的判斷系數e最大為0.44， aA載荷NNDE =1227.5Ne,X=0.56,選擇的軸承為深溝球軸承6202，則其額定靜載荷Co=3.72kN=735/3720=0.198,則取Y=1.253.初步計算當量動載荷P，根據公式：P=fp(XFr+Yfa) (5-3-4)查表取fp=1.2，則P=1.2（0.56*1227.5+1.25*735）= 1927.38N