液体成品自动称重包装输送线设计说明书

毕业设计（论文）说明书课题名称_液体成品自动称重包装输送线设计学院专业班级学号姓名指导教师目录TOC\o"1-3"\h\u31872摘要 313254第1章绪论 5247871.1选题背景及其意义 5101121.2国内外研究现状与发展趋势 5221901.2.1国外包装机械的发展与现状 5147081.2.2中国包装机械的发展与现状 647071.3本课题的研究方案 8197721.3.1液体成品输入流量自动控制部件的设计 8121471.3.2电子秤部件设计 8259791.3.3工作台部件设计 8119111.3.4输送机设计 9200721.3.5气动控制系统设计 1021551.3.6生产线的程序控制过程与电气控制系统设计 10116121.4研究方案 1096741.4.1总体方案 1097741.4.2拟采取的技术措施 1318858第2章输送机构的设计 1431132.1本课题的主要技术 14115252.2输送机构的设计 149792.2.1滚柱 15153472.2.2机架 15255782.2.3传动部分 16105482.2.4表面涂装 16223302.2.5整机安装 16294822.2.6整机运行性能 1636462.2.7安全 1734582.3基本参数计算 1717062.3.1滚柱长度 17156282.3.2滚柱间距 18246462.3.3滚柱直径 19244862.3.4输送机高度 20127522.3.5输送速度 20266542.4链轮的牵引力计算 2096622.5轮架的设计校核 2222130第3章气缸的设计 2597363.1气缸的介绍 25304353.2气压缸工作原理 25223813.3气缸的校核 28180893.5缸筒和缸盖的连接 29265843.6气缸推力验算 294946总结 304288致谢 31摘要

本课题来源于企业，原小型化工厂的的主导产品聚氨酯的称重、包装、输送线全靠人工操作，不仅占用人力，而且包装的重量也难做到准确。制品的输出是不连续的。为提高生产效率、质量并减轻工人的劳动强度，有必要开发自动装置，以解决这一问题。随着汽车、滚动轴承、小电机和缝纫机的发展，自动线开始出现在机械制造业中，而组合机床的自动线是最早出现的。在此之前，首先，在汽车工业中出现了装配线和半自动生产线，然后发展成自动线。第二次世界大战后，发达国家机械制造业的自动化生产线数量急剧增加。自动线生产的产品应有足够的产量，产品设计和工艺先进、稳定可靠，长期保持基本不变。在大规模生产中，使用自动线可以提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，减少生产面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产平衡，具有显著的经济效益。本课题除实现空桶和成品桶的手动操作外，还试图实现称重、包装自动化和运输的连续性。它不仅需要设计机械结构和机构，还需要实现顺序控制和零件传动。本课程涉及设计、绘图、控制等方面的知识。通过综合运用所学知识，培养学生解决具体工程项目的能力。关键字：称重；包装；输送线；机械结构ABSTRACTThistopiccomesfromenterprises.Theweighing,packagingandconveyinglinesofpolyurethane,themainproductoftheoriginalsmallchemicalplant,areallmanuallyoperated.Itnotonlyoccupiesmanpower,butalsotheweightofpackagingisdifficulttoachieveaccuracy.Theoutputofproductsisdiscontinuous.Inordertoimproveproductionefficiency,qualityandreducethelaborintensityofworkers,itisnecessarytodevelopautomaticdevicestosolvethisproblem.Withthedevelopmentofautomobiles,rollingbearings,smallmotorsandsewingmachines,automaticlinesbegantoappearinmechanicalmanufacturing,andtheautomaticlinesofmodularmachinetoolsweretheearliestones.Beforethat,firstofall,intheautomotiveindustry,thereappearedassemblylineandsemi-automaticproductionline,andthendevelopedintoautomaticline.AftertheSecondWorldWar,thenumberofautomaticlineshasincreaseddramaticallyinthemachinerymanufacturingindustryofdevelopedcountries.Theproductproducedbyautomaticlineshouldhaveenoughoutput,andtheproductdesignandprocessshouldbeadvanced,stableandreliable,andremainbasicallyunchangedforalongtime.Inlarge-scaleandlarge-scaleproduction,theuseofautomaticlinecanimprovelaborproductivity,stabilizeandimproveproductquality,improveworkingconditions,reduceproductionarea,reduceproductioncosts,shortenproductioncycle,andensureproductionbalance,withsignificanteconomicbenefits.Thistopictriestorealizethecontinuityofweighingandpackagingautomationandtransportation,besidesthemanualoperationofemptybarrelandfinishedbarrel.Itnotonlyneedstodesignmechanicalstructureandmechanism,butalsoneedstoimplementsequentialcontrolandpartstransmission.Thissubjectinvolvesknowledgeofdesign,drawing,controlandsoon.Itcancultivatestudents'abilitytosolvespecificengineeringprojectsbyusingtheknowledgetheyhavelearnedcomprehensively.Keywords:Weigh；Packing；TransmissionLine；TheMechanicalStructure第1章绪论1.1选题背景及意义20世纪20年代以来，随着汽车、滚动轴承、小电机和缝纫机的发展，机械制造业出现了自动化生产线，第一条是组合机床的自动化生产线。在此之前，首先，在汽车工业中出现了装配线和半自动生产线，然后发展成自动线。第二次世界大战后，发达国家机械制造业的自动化生产线数量急剧增加。自动线生产的产品应有足够的产量，产品设计和工艺先进、稳定可靠，长期保持基本不变。在大规模生产中，采用自动化生产线可以提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，减少生产面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产平衡，具有显著的经济效益。随着经济的快速增长，中国的国内生产总值已超过日本，成为世界第二大经济体。然而，随着科学技术的不断发展和人力成本的不断提高，对自动化设备的需求也越来越大，在电子、光学、食品、机械等行业都能大大提高生产效率，节约人力成本。它是一种高效利用空间、原材料和能源的自动化设备，越来越受到人们的重视。在没有任何人工干预的情况下，生产设备按设定的程序和指令独立、熟练地连续生产，追求效果“稳定、准确、快速”。大量具有自身自动化技术的设备可以使人们从繁重、无味的体力或脑力劳动中解放出来，也可以使生产商远离危险的工作环境。随着替代人体器官工程的不断扩大，劳动生产率大大提高，为人类认识和改造世界的能力不断提高提供了保障。在现代生产中，随着科学技术的飞速发展，竞争日趋激烈。企业为了发展，不断追求高效率、高质量的生产。同时，综合信息、运输、仓储、库存、包装等生产过程的自动化系统被认为是提高企业竞争力的主要途径。这种设备已成为企业发展的迫切需要。我们主要研究自动化生产过程中的产品交付问题。开发的包装自动化输送线智能控制系统在环境下应具有以下优点：（1）智能柔性系统，能自动感知生产设备的生产能力信息，w能自动调整自身生产节奏，并能自动感知下游包装设备的信息，自动调整传输节奏。显然，包装自动化传输线的智能控制系统必须具备自我感知、判断处理和自动响应等重要的人工智能技术。把科学技术直接转化为生产力是一件非常有意义的事情。（2）包装自动输送线是传统生产线的一个子品种，属于特种生产线。不用于操纵和完成线体上各种机械动作装置来加工产品。专用于产品在整个生产过程中的输送、分割、二次处理过程的无缝对接，使其能按规定的程序自动工作。整套设备是在使用相关辅助设备的情况下，根据生产工艺对生产、包装等设备进行集成。然后通过液压件、气动件和电气系统，将各个模块集成，完成预定的生产加工任务。链条输送系统、输送带系统和轴流输送系统是输送线的常用方式。它们主要由产品输送系统的类型和形式来判断，产品输送系统是在过程中连接和输送的。事实上，传统的输送系统虽然能满足大规模工业化生产的需要，但仍存在生产噪声大、生产环境差、损耗高、效率低、灵活性差、抗干扰能力差、维护困难等缺点。在当今社会，除了追求利益外，对员工的工作环境和工作强度也提出了更高的要求。显然，采用安全、高效、节能、环保、灵活的产品交付系统来取代这部分传统的材料交付线是面向市场的一种。本课题来源于企业。在大批量生产中，使用自动线可以提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，减少生产面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产平衡。具有显著的经济效益。本课题来源于企业。原小化工厂主要产品聚氨酯的称重、包装、输送线全部采用人工操作。它不仅占用人力，而且包装的重量难以达到准确度。产品的产量是不连续的。为了提高生产效率、质量和降低工人的劳动强度，有必要研制自动装置来解决这一问题。本课题除实现空桶和成品桶的人工操作外，还试图实现称重、包装自动化和运输的连续性。它不仅需要设计机械结构和机构，还需要实现顺序控制和零件传动。本课程涉及设计、绘图、控制等方面的知识。通过综合运用所学知识，培养学生解决具体工程项目的能力。1.2国内外研究现状与发展趋势1.2.1国外包装机械的发展与现状在海外，来自英国约西亚·威奇伍德，他成立了伊特鲁里亚陶瓷厂，并进行了精细的分工，巧妙地将一个人从第一道工序到完成产品所需的制陶工艺精制成几十道专业工序，并安排了全时完成。因此，只有专业的挖泥船、运泥船、修整和停止以及生产。乔旺等陶艺工匠已成为陶艺车间的工人，使专业人士做专业的事情，使效率大大提高，经济效益明显较强。1913年，美国工程师亨利·福特首次将流水线技术应用于汽车生产。从那时起，装配线的生产就在世界各地流行起来。后来，随着汽车、滚动轴承、小电机和缝纫机的发展，自动线开始出现在机械制造业中。二战结束后，机械制造、电气技术、可控程控、接口技术、驱动技术、网络通信技术、触摸屏配置编程等各种技术得到了长足的发展。它们被有机地整合到市场中，并集成到生产设备中。自动生产线的数量和类型急剧增加。在21世纪，汽车或机器人在国外被使用。它们易于升级改造，对生产工艺适应性强，运输效率高，广泛应用于工业应用。但同时，这些设备对员工素质的要求普遍较高，特别是对机修工作能力的要求。一般来说，没有系统的学习就很难掌握W，这直接制约了这些技术在我国现阶段的应用和推广。汽车和机器人输送系统取代了传统的产品输送线。这类系统通常用于完成轻型、短距离输送任务。德国在全球包装机械市场占有非常重要的地位。德国包装机械产值约占世界总产值的五分之一，德国包装机械出口产值约占世界总产值的30%。德国包装机械行业是典型的出口导向型行业。2010年，德国包装机械出口39亿欧元，占德国包装机械产值的81%，相当于世界出口总额的29.5%。从德国机械工业的总体情况来看，2010年包装机械工业发展良好，产值达到历史最高值的85%。德国包装机械的主要发展趋势是：一是提高过程自动化程度；二是设计灵活灵活的设备以适应变化；三是广泛采用计算机仿真设计技术。1.2.2国内包装机械的发展与现状国内包装机械起步较晚，经过20多年的发展，我国的包装机械已成为机械工业的十大支柱产业之一，为我国包装工业的快速发展提供了有效保障，部分包装机械可以填补。国内差距基本满足国内市场需求，部分产品出口。在我国，自动输送线的发展始于20世纪50年代，主要是从工厂设备自建自用设备，几乎没有在市场上流通。自动输电线路的正式发展始于20世纪70年代，在“八五”期间呈现出全面的发展趋势。各类输电线路不断发展。新世界伊始，进入了一个过渡时期，逐步形成了高科技含量、高效益产出、现代化要求和国防需要的幸福产业。我国的包装设备远远落后于发达国家，虽然在建国初期，一些轻工业发展了一批专用输送线设备，用于食品、烟草、酒类、五金等设备，但没有形成一个产业。改革开放初期，由于市场需求巨大，输电线路开始蓬勃发展。经过近20年的追赶，我国有一大批从事输电线路研究、设计、生产和教育管理的专业人员。它们已经形成了一定的规模。设计开发的产品品种不断丰富，产量逐年增加，技术水平不断提高。整个输电线路行业在我国国民经济的阳光下不断发展和完善。目前，我国饮料、酒类、香烟、牙膏、糖果、饼干、方便面等产品的生产有不同规模的包装自动化生产线和输送线。这些输送线在日常生产中起着巨大的作用。同时，由于其在轻工业和化工领域的广泛应用，如何提高输送系统的精度，提高自动化功能，具有特别重要的现实意义。运动控制器是自动化工业中比较早的产品，是一种完全独立和专用的控制器。运动控制器主要基于生产工艺要求，并设计了相应的功能。送样导致运动控制器的设计不能与原生产工艺分离，不能与其他设备相匹配，也不能根据实际生产需要改造自己的设备控制系统。运动控制器的结构比较封闭，缺乏软件移植和网络通讯的能力，难以满足现代工业和社会发展的需要。正因为如此，20世纪90年代末，全球对开放式数字运动控制系统的研究竞争在全世界展开。所有的研究都是基于系统的，必须是可互换的、可扩展的、可移植的、可互操作的和可根据实际需要进行扩展的。美国空军在国家的支持下，首先提出了控制器NGC的研究计划，并在《开放系统体系结构标准规范》（OSACA）中提出了系统具有良好的开放性是最基本的原则。每一个设计人员都应该能够在规范的指导下独立开发可互换和互操作的控制器组件，从而避免少数人为个人利益创造技术障碍，最终促进控制系统的发展。受该项目的影响，国内外已经开展了许多相关的研究项目，其中最具影响力的是美国开发的开放式模块化结构控制器。我国绝大多数科技工作者也顺应这一潮流，通过努力，他们成功地开发了两个数控平台，也开发了四个数控系统。交付系统采用模块化、嵌入式软硬件结构，具有一定的扩展性和可扩展性功能。然而，在实际使用过程中，发现这些基于开放系统的系统的本质特征得到了改善。运动控制技术创新层出不穷，功能不断完善完善，逐步成为一种特殊的工业自动化控制产品。在各种工业领域，越来越多的人接受和热爱这种方式。种子输送系统下的控制器和整个行业的完整布局，明显形成了显著的市场规模。我国包装机械出口量不足总产值的5%，但进口量与总产值大致相同，与发达国家相差甚远。从我国包装机械行业的产品结构来看，我国包装机械品种仅1300种。配套产品少，缺乏高精度、大规模的产品，不能满足市场需求。许多零部件质量差，使用寿命短，可靠性低，影响了整个产品的质量；从企业现状看，国内包装机械行业缺乏龙头企业，大、高端企业不多；从产品开发的角度看，我国仍然是B国。而在测试和模仿阶段，自主开发能力较弱，不足。科研和生产基地较少，只有1%的销售用于科研，国外高达8-10%。我国包装机械技术水平落后于发达国家20年。在产品开发、性能、质量、可靠性和服务方面的竞争处于劣势。在不断发展的前提下，在包装行业中，我们可以看到包装机械行业存在着许多矛盾，企业无法应对形势的变化，行业发展思路和形势不适应发展；逻辑创新能力强，技术进步慢，新产品多。T的发展并没有从根本上摆脱抄袭研究和跟踪的局面。竞争力不强，经济增长和效率仍以规模驱动为主。此外，还有一些包装机械企业管理粗放，精细化管理尚未实现；市场意识、竞争意识、艰辛意识不强，服务市场、客户意识和发展紧迫感和责任感。能力不强，一些包装机械企业不了解和使用人与市场经济规律。适应和其他现象。面对这些不利因素，迫切需要改变包装机械企业的发展模式。企业要站在新的起点，审视和解决上述矛盾和问题，转变发展观念，加强自主创新，增强市场意识，大力促进国内包装机械行业的发展。为了改变包装机械行业的现状，促进包装机械的发展，包装机械行业应在取得重大进展的同时，关注包装机械的发展趋势。从原材料到包装的产品生产周期是完全连接起来的，以达到制造商减少生产的要求。在原有的生产模式下，不仅需要人员控制各个环节的设备，还需要专业人员参与产品的处理、包装线的投料等。但是，在改变的生产方式下，设备通过远程人机界面统一操作，装卸和上料工作不需要人员配备。据统计，在四条包装线正常运行的情况下，隧道炉生产线安排2人负责原材料交货时间和生产线的监控，1人负责冷却线状态的控制和调整，2名材料装卸工，4名材料包装线发货，一组组长，共10人。按正常生产节奏分两班，即20人，保证生产正常运行。采用全自动模式后，员工人数减少到5人，生产线2条，包装线2条，组长1人。在正常的生产节奏下，员工人数已降至平均水平，大大降低了企业用工成本。同时，由于控制系统自动完成了各种动作，人员的参与成为系统中观察和纠正故障的主要问题，降低了工人的劳动强度，改善了工人的工作环境。由于原有的生产方式，人员的主观因素对整个生产效率影响很大，特别是物料搬运工程中往返时间的浪费。生产线连续生产，产品长期放置在接收台上运输。在这一过程中，食品的质量和阳光的感觉往往会降低，产品的质量无法保证。虽然人工处理的效率很低，但人类活动对食品的二次污染也很严重。采用全自动化生产模式后，工人将工作对象从产品转移到设备上。只要设备正常工作，就不需要与产品本身联系，也不需要知道包装已经完成。此外，只要机械设备得到适当的维护，就没有闲置的工作场所。原生产线由等待包装改为直送包装，最大限度地提高了生产线的生产效率。通过增设输送线平台和自动包装线，可提高生产线的生产能力。在实践中，厂家通过这套设备投产后，产品质量得到了提高，总生产能力也提高了30%以上。中国式中国已成为世界上最大的商品生产国和出口国。同时，全球关注的焦点也是中国包装市场增长最快、规模最大、潜力最大的市场。虽然国内包装机械市场前景广阔，如单机自动化、稳定性差、可靠性差、外观难看、寿命短等，但国内包装机械产品也受到了批评。我国包装机械的未来发展趋势：（1）安全检测技术：安全是任何行业的第一个关键词，尤其是包装行业。在食品工业中，安全检测技术发展迅速。食品安全在包装机械中不仅体现在简单的物理参数范围内，还应注意食品颜色、原料等因素的影响。随着包装机械的广泛应用，对自动化产品的机械制造商和供应商提出了新的要求。（2）运动控制技术：运动控制技术在我国发展迅速，但包装机械行业发展势头较弱。运动控制产品和技术在包装机械中的作用主要是实现精确的位置控制和严格的速度同步要求。主要用于装卸、输送、标识、堆放、卸载等工序。李教授认为运动控制技术是区分高、中、低端包装机械的关键因素之一，也是我国包装机械升级换代的技术支撑。（3）柔性生产技术：为适应激烈的市场竞争，产品更新周期越来越短。据了解，化妆品的生产一般可以达到三年，甚至四分之一，而且产量相对较大，所以包装机械的灵活性和灵活性提出了很高的要求：即包装机械的寿命远远大于四分之一。产品生命周期。因为只有这样我们才能满足生产经济的要求。柔性的概念应从柔性的数量、结构的柔性和供应的柔性三个方面来考虑。（4）MES技术：近年来，集成技术在包装行业发展迅速。包装机械设备种类繁多，使得不同厂家很难连接产品接口，以及设备与工业计算机、信息和设备之间的传输方式。在这种情况下，包装公司求助于制造执行系统（MES）来寻找解决方案。1.3液体成品自动称重包装输送线的零部件设计及方案1.3.1控制部分设计在实际工业生产过程中，由于受到太多的内外部影响，系统一般具有不确定性和非线性的特点。在这种情况下，很难建立精确的数学模型。在没有具体数学模型的情况下，简单使用PID控制器的控制效果往往很差，导致在实际应用过程中难以设置。最终控制效果不理想，严重影响了系统的精确控制。随着自动化的不断深入和理论的不断完善，以及DSP、PLC、工控机等配套控制硬件的不断完善，在整个开发过程中衍生出了模糊控制理论、神经网络控制、专家控制、分级控制等新的控制理论方法。因此，如何充分利用这些理论已成为自动化领域的研究热点。模糊控制理论的运用是以模糊数学理论为基础，将语言变量、集合论、推理推理等模糊化为主体。它以自动控制理论、计算机控制技术和信号采集技术为基本控制方法。模糊控制是一种类似于人类思维的控制方式，当控制理论达到一定高度时就会出现。模糊控制对象往往具有这些特点。首先，没有明确的数字模型来清晰地表达，即模型的结构和参数不清晰，或者模型的结构和参数变化过大，可以把握规则，甚至两者都可以。然后整个控制是单调的，要完成的对象任务是复杂的，不能简单地表达清楚。最后，它有一个非线性的点，类似于跳跃。这些都是现代控制生产线的发展趋势，本设计采用电气控制。图1电动调节阀1.3.2电子秤设计以称重传感器及称重控制器为核心组成，可对装桶成品的重量进行连续检测、反馈、显示，并可按设定的数据发出前期报警信号和额定值报警信号。1.3.3工作台设计以工作台框架结合件和滑板为主组成，滑板可在框架中移动，有三个工作位置，在控制系统的控制下，可自动完成成品桶定位、液体成品装桶、成品桶装盖三项工作。工作台框架结合件是钢板焊接件，工作台滑板在气缸的推动下，可在框架内左右移动，工作台滑板（如图2所示）有三个位置，其左右两侧的位置有螺栓定位，其压盖机如图3所示。1-定位气缸2-漏斗3-装盖气缸4-滑板移动气缸图2工作台滑板示意图图3压盖机1.3.4输送机设计考虑到输送的是化学物质，舍弃了带式输送机，改为滚柱式输送机（如图4所示）。由带电动机的减速器、传动链、滚柱输送机机体、滚柱等件组成。考虑到机架的安装条件较差，加工精度不高，滚柱采用调心球轴承支承。考虑到输送机的频繁启动，电动机选用三相异步电动机。图4输送机传动系统图1.3.5气动控制系统设计气源是车间原有的压缩空气管网。经过三段气源处理后，压缩空气送入气缸。在各自电磁换向阀的控制下，分别完成了滑板运动、闸阀开关和产品桶定位、夹紧和盖顶等工作。主电路由主电路和控制电路组成。主电路是输送机驱动电机的控制电路。控制电路分为交流控制面板和直流控制面板，实现自动控制。1.4总体方案经研究，本课题由如下部分组成：液体成品自动控制部件，电子秤部件，工作台部件，输送机部分，气动控制部分，电气控制部分。本课题涉及的主要技术参数有：成品额定重量为24kg±0.2kg；生产效率为1500kg/h；液体注入口直径为48mm；输送距离为10m，无弯曲。（1）方案一1-定位电动推杆2-漏斗3-卡紧杠杆4-卡紧电动推杆5-电动机6-称重传感器7-装盖电动推杆8-移动电动推杆9-带式输送机图4总装示意图该方案中，工人将成品桶放上生产线后，由定位电动推杆向下推动定位元件进行定位，然后由卡紧电动推杆推动卡紧杠杆，卡紧成品桶，然后由移动电动推杆推动工作台滑板，使漏斗处于工作轴线，物料由漏斗往成品桶中灌入，当成品桶重量达到额定要求后，移动电推杆推动工作台滑板，使装盖电动推杆处于工作轴线，由装盖电动推杆对成品桶进行装盖。装盖完成后，卡紧电动推杆收缩，卡紧杠杆恢复原样，成品桶解除解除卡紧，带式输送机启动，成品桶前移。方案二1-定位气缸2-漏斗3-卡紧杠杆4-卡紧气缸5-电动机6-称重传感器7-装盖气缸8-移动气缸9-带式输送机图5总装示意图该方案中，将方案一中的电动推杆改为了气压传动，因为电动推杆动作缓慢、维护性差、适应性差，而气压传动动作快、结构简单、维护简单，相比电动推杆跟适合本课题。方案三1-定位气缸2-漏斗3-卡紧杠杆4-卡紧气缸5-电动机6-称重传感器7-装盖气缸8-移动气缸9-滚柱式输送机图6总装示意图该方案中，将方案二中的带式输送机改为了滚柱输送机，由于本课题是包装化学物品，带式输送机容易受到洒落液体的腐蚀，不易维护。所以改为具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、不易受到腐蚀的滚柱式输送机。1.4.1拟采取的技术措施经过以上三种方案的对比论证，最终采用方案三作为最终研究方向。通过液体成品自动控制部件、电子秤部件、工作台部件、滚柱输送机部件、气动控制部件、电气控制部件进行液体成品自动称重包装输送。第2章传动部分设计2.1本课题的主要技术及技术参数1、输送路线长度为10米；2、成品桶空桶1kg；3、液压成品桶每桶净重24kg；4、运输速度：0.1m/s；5、成品桶的外形尺寸范围：外径为Φ260mm、高度345mm；6、输送机上成品桶排列中心距300mm；2.2输送机构的设计输送机本身有驱动装置，滚筒转动处于主传动状态，能严格控制货物的运行，按规定的速度，准确、稳定、可靠地输送货物，便于实现运输过程的自动控制。根据传动方式，采用链条传动、皮带传动和齿轮传动。链条传动：该机承载能力大，通用性好，布局方便，环境适应性强，与油、水、高温接触频繁，是目前最常用的动力滚筒输送机。在多尘环境中工作时，链条容易磨损，噪音大。链传动分为单链传动和双链传动。单链传动结构紧凑，适用于轻负荷、低速、连续运行。双链传动适用于重载、高速、频繁起动和频繁制动的场合。皮带传动：运转平稳，噪音低，环境污染小，允许高速运转，但不适合在油污区工作。带传动可分为平带传动、V带传动、O带传动、最大承载能力平带传动、V带传动、最小O带传动、V带传动和O带传动，适用于滚筒输送机的弧形段。O型皮带传动是最灵活的。齿轮传动：承载能力大，传动精度高，使用寿命长，环境适应性强。适用于重载、高运动精度、频繁制动、频繁倒车。输送机传动装置通常采用电动机和减速器的组合。平带传动一般采用链轮传动，具有结构紧凑、布置方便、传动效率高等优点。如果需要调速，可采用电磁调速或变频调速。中轻型滚筒输送机的驱动装置一般设置在机架的下部或侧面，输送机的驱动装置设置在地面底盘上，链条传动和齿轮传动输送机的驱动部分在外壳内关闭，以保证运行。2.2.1滚柱1)轧辊应由热轧或冷拔无缝钢管制成，符合GB8162的要求，符合GB3639的要求。应制造符合YB242要求的冷拔或冷轧精密无缝钢管或焊接钢管。2）滚子外表面应圆润光滑，无凹痕、裂纹、皱纹等缺陷。滚子径向跳动应符合表2-1的要求。表2-1滚柱外圆径向跳动(单位：mm)滚柱长度100～500＞500～1000＞1000～1600＞1600～2000滚柱径向圆跳动0.50.71.21.6(d)滚柱装配后，用手指拨动时应转动灵活，无卡阻现象。2.2.2机架(a)滚柱输送机直线段的直线度在3m内为其长度的1/1000。(b)滚柱输送机直线段机架的平面度为其长度的1/1000。(c)机架内侧宽度极限偏差应符合表2-2规定的数值。(d)直线型输送机机架在额定负载下的挠度不大于相邻间距的1/700。表2-2机架内侧宽度极限偏差(单位：mm)滚柱长度≤630＞630机架内侧宽度极限偏差±1.2±1.52.2.3传动部分(a)输送机采用链传动传动，带和带轮应符合GB／T1171的要求。(b)驱动装置应运转平稳，润滑良好，减速器无渗油现象。(c)张紧装置应调整灵活，无卡阻现象。2.2.4表面涂装(a)涂漆前，钢材表面应进行除锈处理，并应达到GB8923中sa2或st3级要求。(b)经过除锈的表面应及时涂上底漆。涂漆应在清洁的地方进行，环境温度应在5℃以上，湿度应在85％以下，工件表面温度不应超过60℃。(c)滚柱输送机各部件无特殊要求时，应涂底漆一遍，面漆两遍。每层油漆颜色应不同。每层油漆干膜厚度为25～35QUOTE，漆膜总厚度不小于75QUOTE。滚柱表面可只涂一层防锈漆或面漆，当滚柱表面镀锌、镀铬、涂塑、包胶或为不锈钢、铝合金及合成材料时，可不涂漆。外露加工配合面应涂以防锈油脂。(d)漆膜附着力应达到GB9286中2级要求。2.2.5整机安装(a)整机总装配允许在使用现场进行，滚柱、驱动装置应在出厂前组装或试装。(b)滚柱输送机机架中心线的直线度。(c)各滚柱顶部应位于同一平面内，任意相邻三个滚柱顶部的高度差△h(图2-4)应不大于表3规定的数值。(d)滚柱输送机直线段的滚柱轴线与机架中心线的垂直度应为滚柱轴线长度的1/500。表2-3高度差数值(单位：mm)滚柱长度100～500＞500～1000＞1000～1600＞1600～2000△h1.01.21.82.22.2.6整机运行性能（a）滚筒输送机上的所有辊子都应灵活转动。（b）滚筒输送机应稳定可靠。链条和其它传动部件在运行过程中不应有明显的脉动和堵塞。驱动装置应无异常振动。(c)当滚筒输送机运行时，整机的噪声值不应大于表4规定的值。（d）滚筒的正常使用寿命不应小于2000小时。(e)在正常运行条件下，滚筒输送机的使用寿命从开始到第一次大修不得少于10000小时。表2-4整机噪声值运行状况无动力式动力式整机噪声dB(A)60852.2.7安全性(a)滚筒输送机的活动部分(如通道部分、转弯部分等)应在其极限位置处设置定位装置，以防止其本身转弯或坠落。（b）带式输送机在皮带传动部分应配备防护罩。（c）当辊子输送机输送重力时，物体的运动速度为0.1M/s。（d）各种机电保护装置动作灵敏、准确、可靠。特殊场合使用的防护用品必须符合有关部门的安全规定。2.3基本参数计算2.3.1滚柱长度滚柱输送机直线输送部分：圆柱形输送机直线段的滚筒长度一般可参照图2-3所示，并可按下式计算：图2-3圆柱形滚柱输送机断面a）b),带挡块c)QUOTE式中：L——滚柱长度，mm；B——物件宽度，mm；△B——宽度裕量，mm,可取QUOTE。对于底部刚度很大的物件，在不影响正常输送和安全的情况下，物件宽度可大于滚筒长度。一般取。本设计中采用图2-3中的a图，其中2.3.2滚柱间距滚柱间距P应保证一个物件始终支承在3个以上的滚柱上。一般情况下，可按下式选取：QUOTE其中L按托盘底面长度算，油桶已知L＝300mm,则取P=100mm。滚柱输送机的装载物品段如果承受冲击载荷时，则需要缩小滚柱间距或增大滚柱直径。本设计中基本没有滚筒承受冲击载荷的作用，因此不需要缩小滚柱间距或增大滚柱直径。2.3.3滚柱直径滚柱直径D与滚柱承载能力有关，可按下式选取：式中：F——作用在单个滚柱上的载荷，N；[F]——单个滚柱上的允许载荷，N；作用在单个滚柱上的载荷F，与物件质量、支承物件的滚柱数以及物件底部特性有关，可按下式计算：F＝mg/K1K2n式中：m——单个物件的质量,kg；K1——单列滚柱的有效支承系数，与物件底面特性及滚柱平面度有关，一般可取K1＝0.7，对底部刚度很大的物品，可取K1＝0.5；K2——多列滚柱不均衡承载系数，对单列滚柱，取K2＝1，对双列滚柱K2＝0.7～0.8；n——支承单个物件的滚柱数；液压成品桶每桶净重24kg，空桶重1kg。本设计中：mmax＝m物＋m托盘＝24+1＝25kg，K1＝0.7，K2＝1,n＝L/P＝300/100＝3载荷F＝mg/K1K2n=G/K1K2n单个滚柱的允许载荷[F]与滚柱直径及长度有关，可从产品样本中查取。在确定需要的单个滚柱允许载荷及滚柱长度以后，即可选择适当的滚柱直径D。根据已知条件及计算结果，参考德马铃木工业设备有限公司的标准零组件选用手册，选用钢制可调积放滚筒车制滚筒型，并通过设计说明任务书上所给的参考数据，本设计中取D=20mm，为了便于固定滚筒的深沟球轴承的定位，取滚柱轴径即内径为d=10mm，滚筒壁厚取t=2mm。2.3.4输送机高度滚柱输送机高度H根据物品输送的工艺要求（如线路系统中工艺设备物料出入口的高度，装配、测试、装卸区段人员操作位置等）确定，一般取H＝300～800mm，也可不设支腿，使机架直接固定在地坪上。也可根据需要，用户可取大于800mm或其他自认为合理的输送机高度。本设计中不设支腿，使机架直接固定在地坪上。考虑到本设计工人是坐着人为控制本设计的输送机高度不能太高，h=300mm，综合其他机械部分的尺寸（如支撑丝杆部分，固定部分）等，此处取输送机高度为：H＝340mm。2.3.5输送速度滚柱输送机的输送速度v根据生产工艺要求和输送方式确定。一般情况下，无动力式滚柱输送机可取v＝0.2～0.4m/s，动力式滚柱输送机可取v＝0.25～0.5m/s，并尽可能取较大值，以便在同样满足输送量要求的前提下，使物品分布间隔较大，从而改善机架受力情况。当工艺上对输送速度严格限定时，输送速度应按工艺要求选取，但对无动力式滚柱输送机不宜大于0.5m/s，动力式滚柱输送机不宜大于1.5m/s，其中链传动滚柱输送机不宜大于0.5m/s。根据设计说明任务书已知的相关技术参数，本设计中取滚柱输送机输送速度即滚柱线速度为QUOTEv＝0.1m/s。2.4链轮的牵引力计算滚柱转速计算：；式中为滚柱转速r/min；v为输送机的运输速度，v=0.1m/s；d为滚柱外径d=20mm；减速器的传动比计算：式中为电机转速1430r/min；为滚柱转速95.54r/min；为齿轮取齿数为14；输送机上成品桶的数量：取n=33，则滚柱运动摩擦阻力：摩擦力：电机的转矩：电机功率：由以上参数，选用上海至宝电机制造有限公司生产的三相卧式齿轮减速电机，取电机的功率0.09Kw，减速比17，输出同步转速1500r/min，输出转矩15N.m。2.5轮架的设计校核轮架的设计数据如图2-5所示：图2-5：轮架零件图（2）校核许用应力用插入法查得：许用应力值应力校正系数当量弯矩设计的直径（3）疲劳强度校核初步分析、两个截面有较大的应力和应力集中，下面以截面为例进行安全系数校核。材料选用不锈钢调质，，对称循环疲劳极限脉动循环疲劳极限等效系数截面上的应力弯矩弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力扭转应力幅和平均切应力如果一个截面上有多种产生应力集中的结构，则分别求出其有效应力集中系数，从而取最大值，验算强度合格。第3章气缸的设计3.1气缸的介绍气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有作往复直线运动的和作往复摆动的两类。作往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸4种。①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。④冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米／秒）运动的动能，借以作功。冲击气缸增加了带有喷口和泄流口的中盖。中盖和活塞把气缸分成储气腔、头腔和尾腔三室。它广泛用于下料、冲孔、破碎和成型等多种作业。作往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴作摆动运动，摆动角小于280°。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。气动变速器结构紧凑、制造简单、运行可靠，在机械制造、轻工、食品等行业得到了广泛的应用。然而，由于其研究的不足，在许多地方的应用受到限制。60年代后期，气动元件得到发展，控制方法得到创新，启动系统的应用更加合理和安全。工业领域得到了广泛的应用。气动系统的工作介质是空气。3.1.1气缸作用1.压缩空气设备和空气净化设备。如空气压缩机、空气干燥器等。空气源装置是将压缩空气供应到气动系统的动力源。它包括空气压缩机和空气源处理系统两部分。2.气缸是将空气压缩转换成机械能，并且它也是输出系统能量的装置。如气缸、燃气马达等。3.用于控制压缩空气的压力、流量、流动方向和系统执行部件的操作程序的组件。如压力阀、流量阀、方向阀和逻辑元件。4.辅助元件起辅助作用，如过滤器、油雾、消声器、散热器、冷却器、放大器和配件。3.2气压缸工作原理单作用气缸：单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。主要尺寸的确定1.气缸工作压力的确定本设计的气缸用于整个床体的升降功能：由《液压传动与气压传动》表3-1取气缸工作压力p=1Mpa表3-1气压负载常用的工作压负载F/N<50005000～1000010000～2000020000～3000030000～50000>50000工作压力p/MPa<0.8～11.5～22.5～33～44～5>5～7假设每个气缸受力相同，则每个气缸收到的压力为：（3-1）根据电控柜的高度，设计气缸的推杆长度为350mm，进行计算与设计。假设推杆为45号钢，F=2450N，临界力E=196GPa。根据压杆稳定型计算推杆直径：QUOTE（3-2）由公式QUOTE，（3-3）代入QUOTE计算公式，计算QUOTE（3-4）由此得到：取整后，得到：本方案因为存在流水线本身自重可以是气缸恢复初始状态，所以选用单作用气缸。（3-5）式中，F——活塞杆上的推力，NQUOTE——气缸工作时的总阻力，NP——气缸工作压力，PaD——活塞直径，m气缸工作时的总阻力QUOTE与众多因素有关，如运动部件惯性力、背压阻力、密封处摩擦力等。以上因素可以载荷率η的形式计入公式，如要求气缸的静推力QUOTE和静拉力QUOTE，则在计入载荷后：（3-6）计入载荷率就能保证气缸工作时的动态特性。若气缸动态参数要求较高；且工作频率高，其载荷率一般取η=0.3至0.5，速度高时取小值，速度低时取大值。若气缸动态参数要求一般，且工作频率低，基本是匀速运动，其载荷率可取η=0.7至0.85。由上式，得：（3-7）去较大值，且圆整后，得到缸筒壁厚和外径的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:（3-8）式中，δ-缸筒壁厚，mmD气缸内径，mm气缸试验压力，一般取QUOTEP--气缸工作压力（Pa）[σ]缸筒材料许用应力（Pa）本方案气缸缸筒采用铝合金ZL106,[σ]=3MPa代入己知数据，则壁厚为:（3-9）啊啊啊则筒壁外径为QUOTE70+17.5=87.5mm。3.3气缸的校核（1）活塞杆稳定性的验算：当活塞杆的长度L较小时（L≤10d），可以只按强度条件校核计算活塞杆直径d有:（3-10）其中，[σ]=120MPa，则:所以满足实际设计要求。3.4缸筒和缸盖的连接与推力计算缸