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單吊桿式鍍板系統(tǒng)設計
摘 要
在的高溫鍍液中進行PVC板(4005003)上鍍銅實驗，是比較危險的一項工作，因為高溫鍍液會散發(fā)出有毒氣體，所以采用封閉操作是必要的，這里應用一樓電鍍，二樓裝卸比較安全?？紤]電鍍質量情況，要求電鍍過程中鍍板必須有450的旋轉擺動和來回直線平動，同時注意水溫的控制、溶液濃度變化和陽極銅塊的充分，以達到全自動化的操作目的。本設計的完成對于電鍍板件質量的研究有著重大的制導意義。
通過本設計，可以得出全面提高鍍板質量，提高生產效率，和鍍件在溶液中的運動方式以及運動時間有很大關系。必須保證PVC板能快速、準確的和鍍液充分接觸，在規(guī)定時間內達到特定的要求。這就要求我們設計出高效、合理的運動裝置。
為了設計高效、合理的運動裝置，我們必須掌握現代化的設計思想，先進的設計理論，正確的設計方法方能設計出符合要求的電鍍系統(tǒng)。
關鍵詞：單吊桿式； PVC板；鍍銅；自動化控制
Designing of Single Suspenders Plating Board Bystem
Abstract
In the high-temperature bath for PVC plates (4005003), copper plating experiments is the more dangerous one, since high-temperature bath will generate toxic gases and the use of closed operation is necessary. Application of the first floor here electroplating and second relatively safe handling. Consider the quality of electroplating and called electroplating plating process must have 450 plate rotating and oscillating between straight translation, pay attention to the control temperature, solution concentration and anode copper block to the full and to achieve a fully automated purpose of the operation.
The completion of the design for electroplating plates quality of the research is of great significance to the guidance. Through the design, it can be comprehensively improve plating plate quality, increase production efficiency, and the plating solution in the movement patterns and movement has much time. PVC plates must ensure rapid, accurate and bath full access, in a specified time to meet specific requirements.
This requires us to design efficient and reasonable movement devices. To design efficient, reasonable exercise device, we must grasp modern design ideas, advanced design theory, proper design method can meet the design requirements of the electroplating system.
Keywords : single-Suspenders; PVC sheet; Copper; Automation control.
目 錄
引言 1
第1章 緒論 2
1.1 論文研究的背景與內容 2
1.2 論文研究的重要意義 2
第2章 鍍板系統(tǒng)總體方案的設計 3
2.1 設計的任務和要求 3
2.1.1 設計的主要任務 3
2.1.2 設計的要求 3
2.2 設計的綜述 3
2.3 設計步驟 3
2.3.1 根據目的功能確定產品規(guī)格、性能指標 4
2.3.2 系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分 5
2.3.3 接口的設計 5
2.3.4 綜合評價 5
2.3.5 可靠性復查 6
2.3.6 試制與調試 6
2.4 傳動裝置的選擇 6
2.4.1 傳動裝置選擇時應考慮的因素 6
2.4.2 傳動裝置選擇的原則 6
2.5 運動參數的設計 7
2.5.1 實現鍍板上下運動的參數設計 7
2.5.2 實現鍍件左右平動的參數設計 17
2.5.3 實現鍍件擺動的參數設計 1、設計方案的確定 21
第3章 零部件的潤滑和密封 25
3.1 零部件的潤滑 25
3.2 零部件的密封 26
第4章 自動化控制系統(tǒng)的設計 28
4.1 液面自動控制裝置氣動系統(tǒng)的設計 28
4.2溫度傳感器 28
第5章 控制電路的設計 30
5.1 控制電路的設計 30
結論與展望 31
致 謝 33
參考文獻 34
附錄A：引用的英文文獻及其譯文 35
附錄B：主要參考文獻摘要 47
插圖清單
圖 2 1機電一體化系統(tǒng)（或產品）（以工作機為主）的設計步驟 4
圖 2 2鏈輪傳動 10
圖 2 3鏈板形狀規(guī)格 13
圖2 4齒輪齒條傳動 17
圖2 5氣缸的外形 24
圖 4 1液面控制系統(tǒng)圖 28
圖 5-1控制電路圖 30
表格清單
表 2-1滾子鏈的主要尺寸和極限拉伸載荷 8
表 2-2 齒輪傳動機構的分類 9
表 2-3小鏈輪齒數Z1 11
表 2-4工作情況系數表 12
表 2-5排數系數 12
表 2-6節(jié)距系數C2 16
表 2-7單排滾子鏈質量 16
表 2-8齒輪彈性系數 19
表 2-9安全系數 20
表 2-10滑動摩擦系數表 22
表 2-11氣缸的缸筒內徑尺寸系列表 23
表 2-12氣缸壁厚參考值 23
- V -
安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文）
引言
近幾年來，隨著社會的進步和先進科學技術的出現，鍍銅生產線及其清洗系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來，主要是朝自動控制方向發(fā)展，比如PLC程序控制，可以保證運動的平穩(wěn)、準確、迅速。
本設計的題目是單吊桿式鍍板系統(tǒng)設計。本設計主要包括市場需求的調查，資料的收集，總體方案的提出、對比、確定，傳動零部件的設計等階段。
采用單吊桿式鍍板是目前國內外比較先進的電子線路板處理工藝，相比國外，我國電鍍系統(tǒng)的設計水平、設計方法還是有一定的差距，許多先進的設計理論、方法和技術還掌握的不夠。設計水平和生產設備的落后必然導致我們設計不出高質量、高性能的電鍍系統(tǒng)。落后只屬于過去，但落后也是事實，面對現實，我們要多多地借鑒國外相關的先進技術、知識，接受現代設計的思想，掌握現代設計的方法。
單吊桿式鍍板系統(tǒng)設計，經分析其實質是要實現鍍板的上下運動，左右平動和在鍍液中的擺動。為了達到這種目的，就要求設計出具有良好的工藝性能、經濟性能，能滿足市場需求的電鍍系統(tǒng)。
本文主要敘述了單吊桿式鍍板系統(tǒng)的設計過程，包含總體方案的選擇，各零部件的設計、校核及選擇，控制電路的設計和控制元器件的選取。
第1章 緒論
1.1 論文研究的背景與內容
本畢業(yè)設計的題目是自動化程序控制的單吊桿鍍板式系統(tǒng)設計，本課題的性質屬科研開發(fā)性項目。通過這次設計，可以培養(yǎng)我們這群未來的設計者的機械創(chuàng)新設計能力。機械設計人員的能力或是設計水平都將直接影響我們產品的性能、質量、成本和企業(yè)的經濟效益。隨著社會需求的不斷變化和工業(yè)生產力的發(fā)展，企業(yè)之間的年競爭日益激烈，企業(yè)為了獲得較高市場占有率，不僅要保證產品的質量、性能，還要不斷的革新、改進產品，這是一個企業(yè)耐以生存的法寶。
隨著社會的進步和先進科學技術的出現，電鍍生產線及其清洗系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來，主要是朝自動控制方向發(fā)展，比如PLC程序控制，可以保證運動的平穩(wěn)、準確、迅速。
在單吊桿式鍍板系統(tǒng)為了保證安全和快捷，我們要求采用電氣系統(tǒng)的全自動化操作。
考慮目前國內外上最新的動態(tài)，應在節(jié)省成本的前提下最大限度的提高生產效率。清洗過程還要考慮對環(huán)境的影響，比如水蒸氣、液體的泄露等問題，總而言之，盡量減小污染的程度甚至無污染的生產條件。
1.2 論文研究的重要意義
畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們學生機械設計創(chuàng)新能力的重要階段，也是大學生涯中的一個重要的實踐環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設計，我們學會了綜合運用機械設計課程和其它在大學里所修課程的理論和實際知識，掌握機械設計的一般規(guī)律，樹立正確的設計思想，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力；學會從設計的要求出發(fā)，合理選擇傳動機構，制定設計方案，正確計算零部件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結構及材料，并考慮制造工藝、使用、維護、經濟和安全問題，培養(yǎng)機械設計創(chuàng)新能力；而且要學會應用CAD繪圖軟件，充分使用網上的資源，運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等，重點培養(yǎng)簡單機械零部件的設計能力和掌握現代的設計思想。
目前我國的機械產品的設計水平與國際先進水平相比還有相當大的差距，特別是設計方法的落后，設計的產品很難打入國際市場。這就要求我們必須不斷學習新知識、先進的科學理論，不斷的去實踐、鉆研，努力使自己向一名優(yōu)秀的機械設計人員標準靠近。
通過本次設計，我們也發(fā)現了設計中應注意的問題：在設計中，要綜合考慮多種因素，采取多種辦法進行分析、比較和選擇，來確定方案、尺寸和結構。計算和畫圖要交叉進行，邊畫圖、邊計算、反復修改以完善設計；利用以有的資料，學習前人的經驗，根據具體條件和要求，大膽創(chuàng)新，方能設計出經濟性良好，質量高的產品；設計中運用標準和規(guī)范時，要將計算所得到的尺寸圓整為標準數列或優(yōu)先數列。
通過本次對單吊桿式鍍板系統(tǒng)的設計，使自己掌握解決設計問題的一般規(guī)范和方法。這次設計培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新意識和嚴肅認真的、一絲不茍、實事求是的科學作風，樹立做專業(yè)技術工作所必備的全局觀念、技術觀念和經濟觀念。它也培養(yǎng)和提高自己進行調查研究、查閱技術文件、圖書資料、標準、手冊、以及進行設計、計算、繪制圖樣及撰寫科技論文和技術文件的能力，正確運用國家標準和技術語言闡述理論和技術問題的能力。
第2章 鍍板系統(tǒng)總體方案的設計
2.1 設計的任務和要求
2.1.1 設計的主要任務
為了在有毒的高溫鍍液中進行PVC板（4005003）上鍍銅實驗，采用封閉實驗是必要的。這里應用一樓電鍍，二摟裝卸是比較安全的。考慮電鍍質量情況，要求電鍍過程中鍍板必須能夠左右平動和45度旋轉擺動。同時注意水溫的控制，溶液濃度的變化和陽極銅塊的充分，以達到全自動化的操作目的。
2.1.2 設計的要求
1.考慮目前國際上最新的動態(tài)，在節(jié)省成本的前提最大限度的提高生產效率；
2.電鍍過程中要考慮對環(huán)境的影響（比如水蒸氣，液體的泄露等）；
3.裝卸時要采用自動化操作；
4.管路部分可以化設計（如流量計、過濾等可以不考慮）；
5.考慮人身安全因素，要求整個操作在封閉的環(huán)境下進行；
6.設計控制電路圖要求：
（1）安全控制；
（2）液體濃度控制；
（3）液體高度控制；
（4）時間控制（以銅膜厚度為參考）。
7.設計全部的機械設計圖紙（不得少于3張零號圖紙量）并撰寫詳細的設計說明書（不得少于40頁）。
2.2 設計的綜述
本課題系科研開發(fā)性項目，單件試驗鍍板在電鍍時，由于鍍液溫度較高并散發(fā)大量有毒氣體，所以整個電鍍系統(tǒng)在封閉環(huán)境中上層樓中對其控制進行，就要求鍍件能夠上下運動便于安裝；同時要保證鍍板質量，必須要求其充分電鍍，那么鍍件就要在鍍液中能夠左右平動和旋轉運動。
本設計的完成對于電鍍板件質量的研究有重大的指導意義。
2.3 設計步驟
單吊桿鍍板系統(tǒng)設計系科研開發(fā)性課題，在設計過程中主要考慮的有以下幾點：
（1）鍍件的裝卸要求鍍件能夠上下運動；
（2）鍍件的電鍍要求鍍件能夠左右平動；
（3）鍍件的充分電鍍即質量保證要求鍍件能夠在鍍液中實現45度以上的旋轉擺動。
同時注意水溫的控制、溶液濃度的變化和陽極銅塊的充分，以達到全自動化的操作目的。
根據設計要求和目前國際上最新動態(tài)（在節(jié)省成本的前提下最大限度的提高生產效率），所以該設計必須采取機電一體化系統(tǒng)（或產品）的設計步驟。
機電一體化系統(tǒng)（或產品）（以工作機為主）的設計步驟如圖2-1：
圖2 1 機電一體化系統(tǒng)（或產品）（以工作機為主）的設計步驟
2.3.1 根據目的功能確定產品規(guī)格、性能指標
工作機的目的功能，不外乎是用來表示物質的形狀、狀態(tài)、位置尺寸或特性，歸根到底必須實現一定的運動，并提供必要的動力。其基本性能指標主要是實現運動的自由度數、軌跡、行程、精度、速度、動力、穩(wěn)定性和自動化程度。用來評價機電一體化產品質量的基本指標，是那些為了滿足使用要求而必須具備的輸出參數：
運動參數——用來表征機器工作運動的軌跡、行程、方向和起止位置正確性的指標；
動力參數——用來表征機器輸出動力大小的指標，如力、力矩和功率等；
品質參數——用來表征運動參數和動力參數品質的指標，如運動軌跡和行程的精度（如重復定位精度）、運動行程和方向的可變性，運動速度的高低和穩(wěn)定性，力和力矩的可調性或穩(wěn)定性等。
以上基本性能指標通常要根據工作對象的性質、用戶的要求，有時還要通過實驗研究才能確定。因此，要以滿足用戶使用要求為度，不需要追求過高的要求，在滿足基本性能指標的前提下，還要考慮如下一些指標。
工藝性指標，對產品結構提出的方便制造和維修的要求，要做到容易制造和便于維修。
“人-機工程學”指標，考慮人和機器的關系，針對人類在生產和生活中所表現出來的衛(wèi)生、體型、生理和心理等方面提出的綜合性要求。例如操作方便。噪音小等。
美學指標，對產品的外部性質，如儀容、風格、勻稱、和諧、色澤，以及與外部環(huán)境的協調等方面提出的要求。
標準化指標，即組成產品的元、部件的標準化程度。
2.3.2 系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分
工作機必須具備適當的結構才能滿足所需性能。要形成具體結構，要以各構成要素及要素之間的接口為基礎來劃分功能部件、或功能子系統(tǒng)。復雜機器的運動常由若干直線或回轉運動組合而成，在控制上形成若干自由度。因此也可以按運動的自由度劃分若干功能子系統(tǒng)，再按子系統(tǒng)劃分功能部件。這種功能部件可能包括若干組成要素。各功能部件的規(guī)格要求，可根據整機的性能指標確定。
功能要素或功能子系統(tǒng)的選用或設計是指特定機器的操作（執(zhí)行）機構和機體，通常必須自行設計，而執(zhí)行元件、檢測傳感元件和控制器等功能要素即可自行設計也可選購市售的通用產品。
2.3.3 接口的設計
接口問題是各構成要素見的匹配問題。執(zhí)行元件和執(zhí)行機構之間、檢測傳感元件和執(zhí)行元件之間通常是機械接口，機械接口有兩種形式，一種是執(zhí)行元件和執(zhí)行機構之間的聯軸器和傳動軸，以及直接將檢測傳感元件與執(zhí)行機構聯結在一起的聯軸器（如波紋管、十字接頭）、螺釘、鉚釘等，直接聯接時不存在任何運動和運動變換。另外一種是機械傳動機構，如減速器、絲杠、螺母等；控制器與執(zhí)行元件之間的驅動接口、控制器與檢測傳感元件之間的轉換接口，是電子傳輸、轉換電路。因此，接口設計問題也就是機械技術和電子技術的具體應用問題。
2.3.4 綜合評價
根據我們所學的知識，對機電一體化系統(tǒng)（或產品）的綜合評價主要是對其實現目的功能的性能、結構進行評價。機電一體化的目的是提高產品（或系統(tǒng)）的附加價值，而附加價值的高低必須以衡量產品性能和結構質量的各種定量指標為依據。不同的評價指標可選用不同的評價方法。具體設計時，常采用不同的設計方案來實現產品的目的功能、規(guī)格要求和性能指標。因此，必須對這些方案進行綜合評價，從中找出最佳方案。關于評價和優(yōu)化的具體方法，可參考現代設計方法中的有關具體內容。
2.3.5 可靠性復查
機電一體化產品（或系統(tǒng)）既可能產生電子故障、軟件故障又可能產生機械故障，而且容易受到電噪聲的干擾，因此，可靠性問題顯得格外突出，也是用戶最關心的問題之一。在產品設計中，除采用可靠性設計方法外，還必須采取必要的可靠性措施，在產品設計初步完成之后，還需要進行可靠性復查和分析，以便發(fā)現問題及時改進。
2.3.6 試制與調試
樣機試制是檢驗產品設計的制造可行性的重要階段，并通過樣機調試來驗證各項性能指標是否符合設計要求。這個階段也是最終發(fā)現設計中的問題以便及時修改和完善產品設計的必要階段。
計算機輔助設計（CAD）是設計機電一體化產品（或系統(tǒng)）的有力工具。用來設計一般機械產品的CAD的研究成果，包括計算機硬件和軟件，以及圖象儀和繪圖儀等外圍設備，都可以用于機電一體化產品的設計，需要補充的不過是有關機電一體化產品設計和制造的數據、計算方法和特殊表達的形式而已。應用CAD進行一般機電一體化產品設計時，都要涉及機械技術、電子技術和信息技術的有機結合問題，從這種意義上來說，CAD本身也是機電一體化技術的基本內容之一。
2.4 傳動裝置的選擇
2.4.1 傳動裝置選擇時應考慮的因素
選擇傳動裝置時所依據的主要指標是：高效率、經濟成本低、外廓尺寸小、重量輕、運動性能良好及便于加工制造和維修，既能滿足生產條件又安全可靠。具體地說選擇傳動裝置時應考慮如下的因素：
（1）原動機的工況與工作機工況相匹配，即它們的工作點接近各自的最佳工況，而且工作點盡可能穩(wěn)定。原動機和傳動裝置在起動、制動、調速性能、機械特性、反向和空載等方面能符合工作機的要求；
（2）對傳動的尺寸、重量和布置方面應做到緊湊、輕巧、合理，同時又要便于安裝和維修；
（3）能適應工作環(huán)境和條件，如多塵、高溫、低溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境、噪聲的限度等；
（4）經濟成本低，即工作壽命長、傳動效率高、初始費用、運轉費用和維修費用低；
（5）操作和控制方式簡便；
（6）必須符合國家的技術政策，現場的技術條件和環(huán)境保護等其他要求。
2.4.2 .傳動裝置選擇的原則
（1）對于大功率傳動，應優(yōu)先選用高效率的傳動，以節(jié)約能源；
（2）當工作機要求與原動機同步時，不宜采用摩擦傳動，而應采用無滑動的傳動裝置；
（3）傳動裝置應盡可能采用標準化、系列化產品，便于互換從而降低初始和維修費用；
（4）當載荷變化頻繁，而且可能出現過載時，不宜采用嚙合傳動而采用摩擦傳動、流體傳動，或在傳動裝置中配備過載保護裝置；
（5）為了降低初始費用，在滿足使用要求前提下，盡可能選擇結構簡單的傳動裝置，即簡化和縮短傳動鏈；
（6）若原動機的調速速比能與工作機的變速要求想適應，可就直接連接或采用定傳動比的傳動裝置，當工作機要求的變速范圍大，原動機的調速措施不能滿足其機械特性和經濟要求時，應采用變傳動比的傳動。通常從降低成本角度出發(fā)盡量采用有級變速，只有工作機生產工藝需要連續(xù)變速時，才選用無級變速傳動。此外，在傳動裝置中傳動比的分配應合理。
2.5 運動參數的設計
2.5.1 實現鍍板上下運動的參數設計
1.設計方案的對比：
因為有很多的機械傳動裝置都可以實現鍍板的上下運動，但是每個機械傳動裝置都有自己的優(yōu)缺點，所以必須要選擇合理的方案。
實現此運動的機械裝置有氣缸、液壓缸、鏈、齒輪齒條等，以下我們把這幾個傳動裝置進行對比，選擇合理的最佳方案。
（1）氣缸
氣缸屬于氣壓傳動系統(tǒng)，它的原理和特點如下：
氣壓傳動與控制技術簡稱氣動技術，是指以壓縮空氣為工作介質來進行能量與信號的傳遞，實現生產過程機械化自動化的一門技術，它是流體傳動與控制學科的一個重要組成部分。從廣義上看，氣動技術范疇，除空氣壓縮機、空氣凈化器、氣動馬達、各類控制閥及輔助裝置以外，還包括真空發(fā)生裝置、真空執(zhí)行元件以及各種氣動工具等。
優(yōu)點：
A：對于傳動形式而言，氣缸作為線性驅動器可在空間的任意位置組建它所需的運動軌跡，安裝維護簡單；
B：工作介質是取之不盡、用之不竭的空氣，空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低。壓力等級低，使用安全；
C：氣缸動作速度一般為50-500mm/s,比液壓和電氣方式的動作速度快，其間，通過單向節(jié)流閥，可使氣缸速度無級調節(jié)。近代氣動技術發(fā)展，氣缸可在3mm/s平行運動，高速可達3m/s，甚至高達8m/s（具有長行程，最新展覽指標可達17m/s），對于高速氣缸必須設有效緩沖；
D：可靠性高，使用壽命長。電器元件的有效動作次數約為數百萬次，而進口的一般電磁閥的壽命大約3000萬次，小型閥超過1億次；
E：利用空氣的可壓縮性，可存儲能量，實現集中供氣?？啥虝r間釋放能量，以獲得間歇運動中的高速響應?？蓪崿F緩沖。對沖擊載荷和過載荷有較強的適應能力。在一定條件下，可使氣動裝置有自保護能力；
F：全氣動控制具有防火、防爆、耐潮的能力。與液壓方式相比，氣動方式可在高溫場合使用；
G：由于空氣損失小，壓縮空氣可集中供應，遠距離輸送。
缺點：
A：由于空氣具有壓縮性，氣缸的動作速度易受載荷的變化而變化。采用氣液聯動方式可以克服這一缺陷；
B：氣缸在低速運動時，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸；
C：雖然在許多應用場合，氣缸的輸出力能滿足工作要求，但其輸出力比液壓缸小。
氣動系統(tǒng)的應用范圍：
現代氣動技術結合了液壓、機械、電氣和電子技術的眾多優(yōu)點，并與它們相互補充，成為實現生產過程自動化的一個重要手段，在機械、冶金、紡織、食品、化工、交通運輸、航空航天、國防建設等各個部門都有廣泛的應用。
（2） 鏈
鏈傳動是由裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成，以鏈作中間橈性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運動和動力。在鏈傳動中，按鏈條結構的不同主要有滾子鏈傳動和齒形鏈傳動兩種類型。
A：滾子鏈傳動
它由內鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。
滾子鏈已標準化，分為A、B兩種系列。A系列用于重載、高速或重要傳動；B系列用于一般傳動。
表 2-1滾子鏈的主要尺寸和極限拉伸載荷
鏈號
鏈節(jié)距
P
滾子外徑D1
銷軸直徑
D2
內鏈節(jié)內寬B1
內鏈節(jié)外寬B2
內鏈板高度H2
排距
Pt
單排每米質 量
q/(kg/m)
單排鏈極限拉伸載荷Flim/N
08A
12.700
7.95
3.96
7.85
11.18
12.07
14.38
0.6
13800
10A
15.875
10.16
5.08
9.40
13.84
15.09
18.11
1.0
21770
12A
19.050
11.91
5.94
12.57
17.75
18.08
22.78
1.5
31180
16A
25.400
15.88
7.92
15.88
22.61
24013
29.29
2.6
55590
20A
31.750
19.05
9.53
18.90
27.46
30.18
35.76
3.8
86770
24A
38.100
22.23
11.10
25.22
35.46
36.20
45.44
5.6
124590
28A
44.450
25.40
12.70
25.22
37.19
42.24
48.87
7.5
169020
32A
50.800
28.58
14.27
31.55
45.21
48.26
58.55
10.10
222350
40A
63.500
39.68
19.84
37.85
54.80
60.33
71.55
16.10
346860
B：齒形鏈傳動
齒形鏈傳動是利用特定齒形的鏈板與鏈輪相嚙合來實現傳動的。它是彼此用鉸鏈連接起來的齒形鏈組成，鏈板兩工作側面間的夾角為60 度，相鄰鏈節(jié)的鏈板左右錯開排列，并用銷軸，軸瓦或滾柱將鏈板連接起來。按鉸鏈結構不同，分為圓銷鉸鏈式、軸瓦鉸鏈式和滾柱鉸鏈式三種。
與滾子鏈相比，齒形鏈具有工作平穩(wěn)、噪音較小、允許鏈速較高、承受沖擊能力較好和輪齒受力較均勻等特點；但結構復雜、裝卸困難、價格較高、重量較大并且對安裝和維護的要求也較高。
C：鏈傳動的特點和應用
鏈傳動和帶傳動比較,具有以下主要特點：
1）無滑動，可以得到較準確的傳動比（平均傳動比）；
2）傳動效率高，可達到98％；
3）不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較??；
4）可以在比較惡劣的環(huán)境中（如高溫、多塵、濕度大等）使用；
5）瞬時速度不均勻，傳動平穩(wěn)性較差，有噪音；
6）與齒輪相比，鏈傳動的制造和安裝要求較低，中心距較大時其傳動結構簡單。
鏈傳動廣泛應用于各種機械的傳動中。目前，鏈傳動最大的傳動功率達到3600kw，最高速度達到40m/s，最大傳動比達到15，最大中心距達到8m。一般的鏈傳動使用范圍是：傳動功率小于100kw，速度小于12-15m/s，傳動比小于8。
(3)齒輪
齒輪機構是現代機械中應用最廣泛的傳動機構，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運動和動力。
齒輪傳動的主要優(yōu)點是：傳動效率高，結構緊湊，工作可靠、壽命長、傳動比準確。但是齒輪傳動也有如下缺點：制造及安裝精度要求高，價格較貴，不宜用于兩軸間距離較大的場合。
齒輪傳動機構的分類見表如下。若同時考慮按軸線相對位置和齒線相對于齒輪母線方向，常用齒輪傳動機構的類型見下圖。
表 2-2 齒輪傳動機構的分類
按軸的相對位置
平行軸齒輪傳動機構
相交軸齒輪傳動機構、
交錯軸齒輪傳動機構
按齒線相對齒輪體母線相對位置
直齒、斜齒、人字齒、曲線齒
按齒廓曲線
漸開齒線、擺齒線、圓弧齒
按齒輪傳動機構的工作條件
閉式傳動、開式傳動、半開式傳動
按齒面硬度
軟齒面（≤３５０ＨＢＳ）、硬齒面（＞３５０?。龋拢樱?
A：平行軸齒輪傳動機構又稱為平面齒輪傳動機構；
B：相交軸齒輪傳動機構和交錯軸齒輪傳動機構統(tǒng)稱為空間齒輪傳動機構；
C：閉式傳動的齒輪封閉在箱體內，潤滑良好；開式傳動的齒輪是完全外露的，不能保證良好潤滑，；半開式傳動的齒輪浸在油池內，裝有防護罩，不封閉。
在齒輪傳動機構的研究、設計和生產中，一般要滿足以下兩個基本要求；
A：傳動平穩(wěn)，在傳動中保持瞬間傳動比不變，沖擊、振動及噪聲盡量小。
B：承載能力大，在尺寸小、重量輕的前提下，要求齒輪的強度高、耐磨性好及壽命長。
（4）液壓缸的主要優(yōu)點：
A：由于采用油液為工作介質，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長，出現泄露的可能較小，節(jié)約能源； B：換向容易，在不改變電機旋轉方向的情況下，可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換；
C：采用標準元件組合而成，不要進行個別元件的個別設計，同時液壓缸的種類和型號齊全，方便選擇使用；
D：可隨機器的需要，液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制因，用液壓傳動實現直線運動比機械傳動簡單；
E：體積小、重量輕，因此慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊；?可以利用過載溢出裝置入壓力閥來保護確保工作的柔性；
F：運轉平穩(wěn)可靠，噪音小，產生震動小；
G：操縱控制簡便，自動化程度高。和電氣電子設備結合使用時，借助各種控制閥可實現機器運動自動化，與電器控制元件組成的電液復合系統(tǒng)，是機電一體化的核心部分，不但可實現遠距離遙控，而且可實現高程度的自動控制。
（5）液壓傳動的主要缺點：
A：用油做工作介質，在工作面存在火災隱患。
B：使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔；??工作時受溫度變化影響較大；油溫變化時，液體粘度變化，引起運動特性變化。
C：液壓元件的制造工藝水平要求較高，價格較高；且使用維護需要較高技術水平。
2、設計方案的確定
根據以上對各個方案的對比以及該設計的環(huán)境要求，我選擇鏈傳動來實現鍍板的上下運動以達到裝卸的目的。
考慮到平衡問題，我采用對稱結構分布，鏈輪傳動如圖2-2所示：
圖 2 2鏈輪傳動
3、鏈傳動的設計計算
因為鍍件的上下運動速度要求不是很高，所以我選擇用Ｐ＝11ＫＷ，n＝970r/min的電動機，型號是Ｙ2－160Ｌ－6，（根據機械設計手冊－電機的選用）再通過減速器把電動機的輸出轉速變?yōu)?00r/min，考慮到電動機的功率損失，在計算過程中，我把電動機的功率定為10ＫＷ。采用PLC控制電動機的同步運轉。
（1） 傳動比i
一般鏈的傳動比i≤7，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允許到10。如傳動比過大，則鏈條在小鏈輪上的包角過小，嚙合的齒數太少，這將加速輪齒的磨損，容易出現跳齒，破壞正常嚙合。通常包角最好不小于120度，推薦傳動比i＝2~3.5。在本設計中，鏈輪主要是使鍍件上下運動，為了保證運動平穩(wěn)，這里我選擇的傳動比i＝1。
（2）鏈輪齒數Z1和Z2
首先應合理選擇小鏈輪齒數Z1。小鏈輪齒數不宜過少，過少時傳動不平穩(wěn)，動載荷及鏈條磨損加劇，摩擦消耗功率增大，鉸鏈的比壓加大及鏈的工作拉力增大。但是Ｚ1不能太大，因為Z1大，Z2更大，不僅增大傳動尺寸，而且鉸鏈磨損后容易引起脫鏈，將縮短鏈的使用壽命。因為若鏈條的的鉸鏈發(fā)生磨損，使鏈條的節(jié)距變長、鏈輪節(jié)圓d′向齒頂移動。節(jié)距增長量△p與節(jié)圓外移量△d′的關系可由下式導出：
（2.1）
由此可知△P一定時，齒數越多節(jié)圓外移量△d就越大，也就越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現象。
小鏈輪齒數Z1按下表的范圍選擇，Z≈19，推薦Z1≈29-2i。大鏈輪齒數Z2按Z2≈iZ1≤120選擇。
表 2-3小鏈輪齒數Z1
傳動比i
1～2
2～3
3～4
4～5
5～6
＞6
Z1
31～27
27～25
25～23
25～21
21～17
17
由于鏈節(jié)數最好選用偶數，考慮到均勻磨損，所以鏈輪齒數最好選用奇數或不能整除鏈節(jié)數的數，并應優(yōu)先選擇以下數列：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114。
我選擇的Z1=25。
則Z2=iZ1=1×25=25，取Z2=25。
實際傳動比i=25÷25=1，誤差為0，遠小于±5%，故在允許誤差范圍之內。
（3）鏈條節(jié)數
初定中心距a0=40p
由下式 （2.2）
=2×
=105
取鏈節(jié)數為偶數，所以選取LＰ＝104
（4）鏈條節(jié)距
取工作情況系數KA=1.0，由下表可查。
表 2-4工作情況系數表Ka
工作機特性
原動機特性
平穩(wěn)運轉（如電動機、氣輪機、燃氣輪機、裝有液力耦合器的內燃機）
輕微沖擊（如六缸或六缸以上內燃機裝機械式聯軸器）
中等沖擊（如六缸以下內燃裝機械式聯軸器）
平穩(wěn)運轉（例如離心泵、風機、印刷機、均勻給料的帶式輸送機、自動扶梯、液體攪拌機等）
1.0
1.1
1.3
中等沖擊（例如多缸泵、壓縮機、水泥攪拌機、非均勻載荷輸送機等）
1.4
1.5
1.7
嚴重沖擊（例如軋機、石油鉆床、電鏟、剪床、刨煤機、單缸或雙缸泵機
1.8
1.9
2.1
齒輪系數KZ=1.1。由機械設計P275的圖12.14可得。
采用單排鏈，Km=1.0，由下表可查。
表 2-5排數系數Km
排數m
1
2
3
4
Km
1
1.75
2.5
3.3
則
當n=100r/min，由機械設計P274的圖12.13可知24A鏈條能傳遞需要的功率，其的節(jié)距P=38.100mm。
鏈板形狀規(guī)格如圖2-3所示：
圖 2 3鏈板形狀規(guī)格
(5) 實際中心距
＝
=1505mm
（6）選擇潤滑方式
按24A鏈和V=1.59m/s，由機械設計P279的圖12.17查的應采用滴油潤滑（2區(qū)）。
（7）作用在軸上的壓力
由機械設計手冊可得FQ=1.15～1.3F，取FQ=1.3F
F=1000
FQ=1.3F=1.3×6289=8176N
（8）鏈輪主要尺寸
分度圓直徑：=
齒頂圓直徑：
max=d1+1.25P-d=304+1.25*38.1-22.23=329mm
min=d1+(1-1.6/Z1)P-d=304+(1-1.6/23)*38.1-22.23=317mm
=320mm
其中d為滾子外徑，根據前面表格，24A的外徑為22.23mm。
齒根圓直徑：
齒側凸緣直徑：
Pcot(180°/Z1)-1.04h2-0.76
=38.100cot(180°/25)-1.04*36.20-0.76
=258mm
4、滾子鏈的耐疲勞工作能力計算
當滾子鏈的鏈條傳遞功率超過額定功率，鏈條的使用壽命要求小于15000小時，其疲勞壽命的近似計算方法如下：
設P0′為鏈板疲勞強度限度的額定功率，P0″為滾子套筒沖擊疲勞強度限定的額定功率，P為要求的傳遞功率，則鉸鏈在不發(fā)生膠合的前提下對已知鏈傳動進行疲勞壽命計算如下：
當 時
T= （2.3）
當P0″≤＜P0/時
則T=15000(
式中: T —— 使用壽命，h；
——小鏈輪齒數；
——小鏈輪轉速；
Kp——多排鏈排數系數；
Ka——工況系數；
LP——鏈長，以節(jié)數表示。
又因為P0′=0.003
=0.003
=19.7KW
P0″=
=2.18KW
由前面的表可知：
所以P0″≤＜P0/，則19.7>10>2.18
則T=15000(
=
=28080h＞1500h
經以上的校核可知此滾子鏈的耐疲勞工作能力合格。
5、滾子鏈的耐磨損工作能力計算
當工作條件要求鏈條的磨損伸長率（即相對伸長量）明顯小于3%或潤滑條件不符合機械設計手冊P12-109的圖12-2-8的規(guī)定要求方式而有所惡化時，可按下列公式進行滾子鏈的磨損壽命計算：
T=91500( （2.4）
式中 T—— 磨損使用壽命，h；
LP—— 鏈長，以節(jié)數表示；取128；
V—— 鏈速，m/s; 取1.46；
Z1—— 小鏈輪齒數；取25；
i—— 傳動比；取1；
—— 許用磨損伸長率，按具體條件確定，一般取3%；
d2 —— 滾子鏈銷軸直徑，mm；取11.1；
C1——磨損系數，見手冊P12-109圖12-2-4；取5；
C2——節(jié)距系數，見下表；取1.19；
C3——齒數-速度系數，見手冊P12-110圖12-2-5；取1；
——鉸鏈的壓強，Mpa。
表 2-6節(jié)距系數C
節(jié)距P/mm
9.525
12.7
15.875
19.05
25.4
31.75
38.1
44.45
50.8
63.5
系數C2
1.48
1.44
1.39
1.34
1.27
1.23
1.19
1.15
1.11
1.03
鉸鏈的壓強Pr可按下式計算：
(Mpa) （2.5）
式中KA——工況系數，見前面的表；取1；
FT——有效拉力（即有效圓周力）；取6289N；
FC——離心力引起的拉力。
其中FC=qv2，v=1.59m/s，q由下表可知：q=5.6kg.m-1
表 2-7 單排滾子鏈質量
節(jié)距P/mm
8.00
9.525
12.7
15.875
19.05
25.40
31.75
38.10
44.45
50.80
63.50
76.20
質量q/kg.m-1
0.18
0.40
0.60
1.00
1.50
2.60
3.80
5.60
7.50
10.10
16.10
22.60
由以上可知：FC =5.6X1.59X1.59=14.2N
Ff——懸垂拉力；Ff′=
Ff″= （2.6）
因為是兩個中取大的，而，所以取第二個式子。
其中是系數，取1。
a——鏈傳動中心距，取1505mm。
=168.56N≈169N
A——鉸鏈承壓面積；d2, b2前面鉸鏈規(guī)格可知；
A= d2b2 =11.10 X35.46=394mm2
=17.5Mpa
=91500
=88841h
經校合滿足要求。
6、滾子鏈靜強度計算
因為規(guī)格為24A的單排鏈的抗拉載荷=124.6KN，所以
=
因為np=4~8所以滿足要求。
以上就是滾子鏈傳動的設計計算以及校合的全過程。
2.5.2 實現鍍件左右平動的參數設計
1、設計方案的確定
根據前面的上下運動的方案對比和該運動的實際情況，我選擇的方案是由齒輪齒條來實現鍍件的左右平動。齒輪齒條傳動如圖2-4所示：
圖2 4齒輪齒條傳動
2、齒輪齒條的設計計算
在電鍍的過程中，我們要求鍍件充分電鍍，所以我們把鍍件在鍍液中的時間初定為10分鐘，在這10分鐘里讓鍍件在鍍液中共進行左右移動五次，則齒條向一個方向（如左）平動一次所需時間為1分鐘。
在電鍍過程中，為了保證鍍件和鍍液充分接觸，所以鍍件的速度不能太快，初定鍍件的速度是1/6m/s，即齒條的運動速度是1/6m/s。
電動機仍然按照前面鏈傳動的方法，選擇一樣的電機再經減速器把它的速度變?yōu)?00r/min。
根據機械設計手冊——機械傳動P13-32的表13-1-19得：
分度圓直徑與齒條運動速度關系是
又因為d=mz，則m==32/20=1.6，取m=3．
假定z=20 ，即齒輪的齒數是20。
根據畫法幾何P188得：
分度圓直徑d=mz=60mm
齒頂高系數和頂隙系數:
在正常齒制時，當mmm 時；
C*=0.25；當m <1mm ； C*=0.35。
短齒制時,
則齒頂高：；
齒根高：hf ==1.25
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒距：P=
齒輪中心到齒條基準線距離：H =30mm
基圓直徑：
——分度圓壓力角,a=
齒頂圓壓力角： 31.9
端面重合度：
=
=
=1.8
縱向重合度：
總重合度1.8
3、校合齒面接觸疲勞強度
（1）確定載荷系數
使用系數KA ——即11頁的工作情況系數，取為1.0；
動載荷系數KV——估計齒輪圓周速度V=1/6m/s，則由機械設計P193的圖9.44可得KV =1；
齒向載荷分布系數——預先估計齒寬b/h=40，則由機械設計P195的表9.13可得=1.17；
初取b/h=6，再由P196的圖9.46可得=1.13；
齒間載荷分配系數——由機械設計P194的表9.12可得=1.1。
則載荷系數為：K== KAKV= 1.24。
(2) 確定各系數
材料彈性系數——由下表可得ZE=189.8
表 2-8齒輪彈性系數
材料
大齒輪
鋼
鑄鋼
球墨鑄鐵
灰鑄鐵
小齒輪
E/MPa
206000
202000
173000
126000
鋼
206000
189.8
188.9
181.4
165.4
鑄鋼
202000
——
188.0
180.5
161.4
球墨鑄鐵
173000
——
——
173.9
156.6
灰鑄鐵
126000
——
——
——
146.0
重合度系數——由機械設計P198的圖9.49可得： =0.87；
（3）許用接觸應力
試驗齒輪的齒面接觸疲勞極限=3000Mpa；
壽命系數由圖9.56可得ZN1=0.87，ZN2=0.89；
工作硬化系數ZW=1；
尺寸系數由圖9.57可得ZX=1；
安全系數SH=1.05，由下表可得：
表 2-9安全系數
使用要求
高可靠度
1.50～1.60
2.00
輕高可靠度
1.25～1.30
1.60
一般可靠度
1.00～1.10
1.25
低可靠度
0.85
1.00
則許用接觸應力
=2485MPa
取
4、校核齒面接觸強度
（2.7）
其中b= d=18
——按非對稱分布，由表9.13可得=0.6
而由
那
=1996.6Mpa<2485MPa
經以上校核可得齒面接觸強度滿足要求。
2.5.3 實現鍍件擺動的參數設計
1.設計方案的確定
在此設計中，為了讓鍍件在鍍液中平穩(wěn)擺動，不讓鍍液噴濺到外面，我選擇擺動氣缸來實現該運動。
2.氣缸主要零件的材料及技術要求
（1）缸筒
缸體材料應具有足夠的強度、良好的澆鑄性和切削性，切價格要低，因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍，因為鋁合金缸體重量輕，導熱性良好，冷卻液的容量可減少。啟動后，缸體很快達到工作溫度，并且和鋁活塞熱膨脹系數完全一樣，受熱后間隙變化小，可減少沖擊噪聲和機油消耗。和鋁缸蓋熱膨脹相同，工作可減少冷熱沖擊所產生的熱應力。在本設計中，因為鍍液是高溫而且揮發(fā)出有毒氣體，一般材料都不符合要求，所以應該采用不銹鋼20Cr的缸體。
缸筒技術要求
1）缸筒兩端要倒角2*20°，并且表面要鑄造止口凹槽以利于裝配；
2）為防腐和提高壽命，缸內表面可鍍稀有金屬，再進行拋光或研磨，金屬鍍層厚度不小于0.01-0.03mm；
3）裝配完成后應在大于氣缸工作的壓力條件下進行試驗，不能有泄露和漏氣現象；
4）鑄件缸不能有縮松、縮孔、沙眼和氣孔等鑄造缺陷，并進行進行調質處理。表面硬度為40-45HRC ；
5）汽缸內表面精度要求較高；
6）缸筒端面對內徑軸心線的垂直度控制在100：0.1以內；
7）本設計中的不銹鋼缸體要進行噴漆處理，保證使用壽命。
（2）缸蓋
氣缸蓋的材料大都采用機械性能不低于HT20 40的灰鑄鐵或合金鑄鐵。當受熱面溫度長時間超過350"C時．缸蓋就很容易產生裂紋，因為缸蓋鑄鐵材料超過350℃時其抗蠕變性能將顯著下降．當此蠕變得不到膨脹的情況條件下，必然發(fā)生變形?？紤]到該設計的特殊情況，選擇缸蓋材料與缸筒相同的不銹鋼20Cr。
缸蓋的技術要求
1）D對d的擺動度小于100：0.03；
2）密封環(huán)槽處倒尖角R0.5，其余所有倒角1*45°；
3）鑄件熱處理、漏氣試驗、熱處防銹涂漆與缸筒相同。
（3）活塞
活塞材料有許多種，有HT200、45#鋼或鋁合金等，本設計統(tǒng)一選擇不銹鋼20Cr。
活塞技術要求：
1）活塞外徑與缸筒內徑的公差配合為f8；
2)外徑D對孔d1的圓跳動小于0.05mm,徑向跳動不大于0.05mm；
3）外徑的公差精度等級IT2。
3、擺動氣缸的設計計算
表 2-10滑動摩擦系數表
摩擦材料
靜摩擦系數
滑動摩擦系數
無潤滑
有潤滑
無潤滑
有潤滑
鋼-鋼
0.15
0.1-0.2
0.15
0.05-0.1
鋼-軟鋼
0.2
0.1-0.2
鋼-鑄鐵
0.3
0.18
0.05-0.15
鋼-青銅
0.15
0.1-0.15
0.15
0.1-0.15
軟鋼-青銅
0.2
0.18
0.07-0.15
鑄鐵-鑄鐵
0.18
0.15
0.07-0.12
青銅-青銅
0.1
0.2
0.07-0.1
皮革-鑄鐵
0.3-0.5
0.15
0.6
0.15
橡皮-鑄鐵
0.8
0.5
鋼-夾布膠木
0.22
青銅-夾布膠木
0.23
鋁-鋼
0.17
0.02
鋁-黃銅
0.27
0.02
淬火鋼-尼龍
0.0395
淬火鋼-聚碳酸酯
0.3
0.031
淬火鋼-聚甲醛
0.46
0.016
木材-木材
0.4-0.6
0.1
0.2-0.5
0.07-0.15
注：本表摘自《機械設計與制造工藝簡明手冊》
根據上表查得滑動摩擦系數u=0.19(鋼-銅)。
（1）氣缸的運動作用力
因為鍍件的體積是V=500*400*3=600mm3；
所以鍍件的質量是m=pv=7.8N；
那么它的重量是G=mg=7.8N；
所以F=umg=0.19*7.8=1.482N；
再加上傳動過程中所受的阻力和效率損失，我把氣缸的活塞作用力定為300N。
（2）氣缸活塞直徑
那么根據下列的公式可得
（2.8）
其中 F——活塞作用力，N；
——載荷率，取0.4；
D——活塞直徑，mm；
P ——氣缸工作壓力，（一般氣缸的P為0.4～0.6MPa），取為0.5Mpa。
則D=1.05＝34.7mm
表 2-11氣缸的缸筒內徑尺寸系列表：（mm）
8
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
（220）
250
320
400
500
630
注：1）括號內數值為非優(yōu)先使用者
2）超出本系列630 mm的缸筒內徑尺寸應按GB321-80《優(yōu)先數和優(yōu)先數系》中R10系列選用。
所以我取D=63mm的氣缸；
又因為d=(0.16～0.4)D，d——活塞桿直徑，mm；
所以d=20mm。
（3）缸筒壁厚的計算
缸筒直接受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。其壁厚通常按般氣缸缸筒壁厚與內徑之比δ/D≤1/10；
氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚可按薄壁筒公式計算：
δ=DPP/2σP
但通常按此公式計算出的壁厚通常是很薄的，加工比較困難，實際設計過程中一般都需要按照加工工藝要求，適當增加壁厚，盡量選用標準鋼管或鋁合金管查下表：
表 2-12氣缸壁厚參考