畢業(yè)設計--軸承外圈鑄造中銅水輸送裝置設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計說明書</b></p><p>　　題 目： 軸承外圈鑄造中銅水輸送裝置設計</p><p>　　院 （部）： 機電工程學院</p><p>　　專 業(yè)： 機械工程及自動化</p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

2、t;p>　　摘 要………………………………………………………………………………………Ⅲ</p><p>　　ABSTRACT………………………………………………………………………………………Ⅳ</p><p>　　1 前 言……………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1軸承外圈鑄造中銅水輸送裝置的特點及研究意義

3、…………………………………1</p><p>　　1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2.1發(fā)展背景……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2.2發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………………………………3</p><p>

4、　　1.3本文完成的主要工作…………………………………………………………………6</p><p>　　2系統(tǒng)設計……………………………………………………………………7</p><p>　　2.1設計參數(shù)………………………………………………………………………………7</p><p>　　2.2方案論證 …………………………………………………………………………7<

5、/p><p>　　2.3總體設計分析…………………………………………………………………………9</p><p>　　2.3小結……………………………………………………………………………………9</p><p>　　3機械系統(tǒng)設計…………………………………………………………………………11</p><p>　　3.1設計要求………………………………

6、………………………………………………11</p><p>　　3.2運輸小車………………………………………………………………………………11</p><p>　　3.3連桿牽引機構…………………………………………………………………………12</p><p>　　3.4銅水稱量機構…………………………………………………………………………12</p>&l

7、t;p>　　3.5銅水儲存機構…………………………………………………………………………13</p><p>　　3.6翻轉機構的………………………………………………………………………14</p><p>　　3.7小結……………………………………………………………………………………15</p><p>　　4計算與校核………………………………………………………

8、………………………17</p><p>　　4.1工作裝置電機的選擇…………………………………………………………………17</p><p>　　4.2驅動裝置電機的選擇…………………………………………………………………18</p><p>　　4.3軸承的選擇與壽命計算………………………………………………………………19</p><p>　　

9、4.4螺栓的校核……………………………………………………………………………20</p><p>　　4.5小結……………………………………………………………………………………21</p><p>　　5總 結……………………………………………………………………………………22</p><p>　　謝 辭 …………………………………………………………………………………

10、…23</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………………24</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計是一種軸承外圈鑄造中銅水輸送機構，主要由軌道式運輸小車的方式進行銅水的輸送，小車主要包括底盤、翻轉機構、電機、傳感器、盛銅水機構組成。本設計的底盤支撐整個小車上部，與上部

11、采用螺栓連接，便于拆卸維修。翻轉機構是由曲柄連桿機構組成，通過電機的旋轉帶動連桿機構運動，實現(xiàn)盛銅水機構的翻轉，當電機帶動軸順時針旋轉一定角度時，正好實現(xiàn)盛銅水的桶底部完成一次提升運動，以達到銅水傾倒的目的。當電機帶動軸逆時針旋轉返回初始位置時，正好實現(xiàn)盛銅水的桶底部完成一次下降的動作，恰好回到初始位置。</p><p>　　關鍵詞：輸送機構；底盤；翻轉機構；</p><p><b&

12、gt;　　Abstract</b></p><p>　　The design of the bearing outer ring casting a copper water transport mechanism, mainly by way of rail transport trolley carried copper water transport, the car including the

13、 chassis, tilting mechanism, motors, sensors, containing copper water agencies. The design of the chassis to support the entire upper part of the car, with the upper part bolted for easy disassembly repair. Reversing mec

14、hanism is composed of a crank link mechanism, the link mechanism driven by the rotation movement of the mo</p><p>　　Keywords: transportation agencies; chassis; flip agencies</p><p><b>　　1前

15、 言 </b></p><p>　　1.1軸承鑄造中銅水輸送裝置的特點及研究意義</p><p>　　目前，我國傳統(tǒng)產業(yè)各部門、各行業(yè)對工業(yè)自動化技術改造傳統(tǒng)產業(yè)的認識不斷深化，工作力度不斷加強，自動化技術在傳統(tǒng)產業(yè)中的應用日益廣泛。電力、石化、冶金、機械等傳統(tǒng)行業(yè)自動化技術應用進展迅速，大型企業(yè)自動化建設投入力度不斷加大，與國際先進水平不斷靠近。但總體看，我國多數(shù)行業(yè)和企

16、業(yè)的工業(yè)自動化技術水平仍然不高，參差不齊。盡管隨著自動化技術創(chuàng)新能力增強，關鍵技術和重要產品研發(fā)有了很大的突破，涌現(xiàn)國內傳統(tǒng)產業(yè)具備相當競爭力的企業(yè)，但我國傳統(tǒng)產業(yè)改造受制于人的狀況并沒有得到根本改變。我國傳統(tǒng)產業(yè)在技術裝備、能源消耗、產品質量和管理水平等方面比較落后，尤其技術裝備水平。在這樣嚴峻的形勢下，靠維持設備的現(xiàn)狀作為出路，后果不堪設想。將工業(yè)自動化和傳統(tǒng)產業(yè)相結合，是提高企業(yè)整體素質和效益最有效的途徑。裝備水平、技術水平、管理

17、水平的綜合是企業(yè)素質。工業(yè)自動化是提高工業(yè)企業(yè)的綜合素質的重要手段。如果全國大面積的推廣應用可以有效地提高裝備水平、技術水平和管理水平的系統(tǒng)，我國傳統(tǒng)產業(yè)的技術改造和整體素質提高是有希望的。</p><p>　　隨著科技的迅速發(fā)展，越來越多的自動化運輸設備走進工廠、走進車間逐步代替了人力勞動，把人類從繁重的體力勞動中解放出來。自動化運輸設備的應用不僅減輕了人類繁重的體力勞動，而且因為可以連續(xù)工作，隨著人類體力勞動

18、價格日益昂貴自動化有效地減少了人力部分的支出，為企業(yè)創(chuàng)造了更多的利益，使企業(yè)利益最大化更易實現(xiàn)。本設計即是基于自動化設備逐步走向車間這個大環(huán)境下，對臨清中瑞軸承廠軸承鑄造中銅水輸送裝置的設計，本設計可以有效地減輕人力勞動，為企業(yè)節(jié)約人力成本，用生產自動化來提高生產效率，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利益。</p><p>　　1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p><b>　　1.2.1發(fā)展背景

19、</b></p><p>　　中國是滾動軸承的制造大國，但制造出來的產品大都屬于中低端產品，主要是由于研發(fā)能力落后，工藝落后，機加工設備基本都是單機作業(yè)，效率低下，并且加工精度是隨著操作者的熟練程度而波動，軸承的精度無法保障。對配套精度要求較高的場合，這些產品還無法進入。生產的軸承基本都是普通級，只可應用于精度要求不高的設備上。對配套設備精度要求較高的場合，這些軸承基本都被拒之門外，客戶寧愿花高價采用

20、國外的知名品牌軸承，如軋制薄鋼板，如果軸承精度達不到要求，就無法生產出合格鋼板。</p><p>　　目前，我國的機械鑄造業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好，隨著汽車、航空、醫(yī)療等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，給國內機械鑄造業(yè)提供了廣闊的發(fā)展平臺，機械鑄造業(yè)在傳統(tǒng)市場穩(wěn)部前進同時積極開拓新興市場。當下中國機械鑄造業(yè)正朝著高產品檔次和降低制造成本的發(fā)展方向前進。全球制造業(yè)重心向中國轉移，為中國軸承鑄造行業(yè)發(fā)展提供了強大動力，也對國內軸承制造商提出了

21、越來越高的要求。當下中國軸承鑄造行業(yè)必須著眼提高產品檔次和降低制造成本，實現(xiàn)從“大”向“強”的戰(zhàn)略轉變。</p><p>　　中國的中小型軸承廠軸承生產相對落后，自動化程度低，制造成本高，所用勞動力多，人力開銷大，車間工人十分辛苦，而且直接面臨生產過程中產生的各種危險，在此環(huán)境中人生安全很難保障，如臨清中瑞軸承廠。下圖1.1和圖1.2所示是臨清中瑞軸承廠的工人們在辛勤的工作以及廠區(qū)車間的惡略環(huán)境。從圖中可以看出，

22、車間工作環(huán)境惡劣，工人安全無法得到保障，工作強度大，長時間工作對人體傷害非常之大。</p><p>　　圖1.1臨清中瑞軸承廠工人正在舀銅水</p><p>　　圖1.2臨清中瑞軸承廠生產車間</p><p><b>　　1.2.2發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　無錫華東工業(yè)電爐有限公司開發(fā)了擁有獨立知識產權的潛流

23、式銅合金熔鑄技術，其特點是采用潛流式通道+金屬液閥門的方式將熔化環(huán)節(jié)爐中的金屬液輸入保溫環(huán)節(jié)爐中，避免了傳統(tǒng)流槽輸送金屬液的方法帶來的吸氣、吸氧、夾雜和夾渣等缺陷。開發(fā)的潛流式通道水平連鑄生產線已能生產紫銅450×咖(10。20)mm扁錠和空芯cI)90mm×25nun圓錠，含氧量0．0005％；流式通道+底座塞棒水平連鑄生產線已能生產同規(guī)格H65、H68、Q4—0．3合金扁錠；潛流式通道+金屬液閥門水平連鑄生產線正

24、在開發(fā)當中。現(xiàn)已經為相關生產廠商設計制造了100多條生產線。在銅加工行業(yè)的產品中，雖以其加工材料的截面幾何形狀不同，可分為：板、帶、條、箔、管、棒、型、線八大類型，各類型采用各自不同的壓力加工方法成材。但它們的首要工序卻雷同，采用熔煉鑄造的方法，為各個下道工序提供不同牌號和規(guī)格的鑄坯。鑄坯的質量在很大程度上直接影響后道加工制品的成材率，而較多種類的鑄坯質量缺陷是下道工序無法加以糾正和彌補的。例如：銅加工行業(yè)長期一直將熔化的銅水通過流槽向

25、鑄造環(huán)節(jié)傾倒輸送金屬液的方法，看似簡單，但實際上稍不注意，很容易在轉爐時輸送金屬液的過程</p><p>　　種的要求，以避免使金屬液遭受輸送產生的污染為宗旨，創(chuàng)新研制了以潛流式輸送金屬液為原則的多種方法，使金屬液在熔化環(huán)節(jié)向保溫環(huán)節(jié)轉爐輸送的過程中，始終都隱于金屬液面下底部；避免了高溫熔融狀態(tài)下的金屬液暴露于空氣之中，避免了金屬液傾倒輸送因液柱落差產生的沖擊和濺落，避免了熔化環(huán)節(jié)金屬液面覆蓋物和熔渣，流槽中的耐

26、火材料和雜物，保溫鑄造環(huán)節(jié)金屬液面覆蓋物及熔渣被輸送的金屬液夾帶混入鑄坯中，避免了傳統(tǒng)上為了彌補金屬液經過流槽的熱量損失而采取額外升溫出爐措施。如圖1.3所示</p><p>　　圖1.3紫銅水平連鑄生產線</p><p>　　自20世紀70年代末以來，我國物流設備有了較快的發(fā)展，各種物流運輸設備數(shù)量迅速增長，技術性能日趨現(xiàn)代化，集裝箱運輸?shù)玫搅丝焖侔l(fā)展等。隨著計算機網絡技術在物流活動中的

27、應用，先進的物流設備系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，我國已具備開發(fā)研制大型裝卸設備和自動化物流系統(tǒng)的能力?？傮w而言，我國物流設備的發(fā)展現(xiàn)狀體現(xiàn)在以下幾個方面。</p><p>　?、傥锪髟O備總體數(shù)量迅速增加。我國物流產業(yè)發(fā)展很快，受到各級政府的極大重視，在這種背景下，物流設備的總體數(shù)量迅速增加，如運輸設備、倉儲設備、配送設備、包裝設備、搬運裝卸設備(如叉車、起重機等)、物流信息設備等。</p><p>　　

28、②物流設備的自動化水平和信息化程度得到了一定的提高。以往我們的物流設備基本上是以手工或半機械化為主，工作效率較低。但是，物流設備在其自動化水平和信息化程度上有了﹁定的提高，工作效率得到了較大的提高。</p><p>　?、刍拘纬闪宋锪髟O備生產、銷售和消費系統(tǒng)。以前，經常發(fā)生有物流設備需求，但很難找到相應生產企業(yè)，或有物流設備生產卻因銷售系統(tǒng)不完善、需求不足，導致物流設備生產無法持續(xù)完成等。物流設備的生產、銷售、

29、消費的系統(tǒng)已經基本形成，國內擁有一批物流設備的專業(yè)生產廠家、物流設備銷售的專業(yè)公司和一批物流設備的消費群體，使得物流設備能夠在生產、銷售、消費的系統(tǒng)中逐步得到改進和發(fā)展。</p><p>　?、芪锪髟O備在物流的各個環(huán)節(jié)都得到了一定的應用。無論是在生產企業(yè)的生產、倉儲，流通過程的運輸、配送，物流中心的包裝加工、搬運裝卸，物流設備都得到了一定的應用。</p><p>　　⑤專業(yè)化的新型物流設備

30、和新技術物流設備不斷涌現(xiàn)。隨著物流各環(huán)節(jié)分工的不斷細化，隨著滿足顧客需要為宗旨的物流服務需求增加，新型的物流設備和新技術物流設備不斷涌現(xiàn)。這些設備多是專門為某一物流環(huán)節(jié)的物流作業(yè)，某一專門商品、某一專門顧客提供的設備，其專業(yè)化程度很高。</p><p><b>　　問題</b></p><p>　　物流的高速發(fā)展使先進的物流設備得到了應用，但從整體上來看我國物流設備的

31、發(fā)展并不能滿足新世紀全新物流任務的要求，具體說來主要有以下幾個方面：</p><p>　?、傥锪骰A設施建設多元化投入太少。長期以來我國物流基礎設施投入較少，發(fā)展比較緩慢。雖然近些年也新建了一些較先進的倉儲物流設施，但從總體來看，中低端應用較多，20世紀50—60年代建造的倉庫仍在使用，自動化立體倉庫等高端的倉儲貨架系統(tǒng)還不多見，使用了計算機信息化管理的現(xiàn)代化倉庫較少。</p><p>　

32、　②我國尚處于物流設備發(fā)展的起步階段，既缺少行業(yè)標準，又沒有行業(yè)組織，致使各種物流設備標準不統(tǒng)一，相互銜接配套差。</p><p>　　③物流設備供應商數(shù)量眾多，但普遍規(guī)模偏小，發(fā)展不規(guī)范。</p><p>　?、芪锪髌髽I(yè)只重視單一設備的質量與選型，沒有通盤考慮整個系統(tǒng)如何達到最優(yōu)化。</p><p>　?、萁^大多數(shù)物流企業(yè)仍將價格作為選擇物流設備的首要因素，而忽視

33、了對內在品質與安全指標的考察。</p><p>　?、薏糠治锪髌髽I(yè)對物流設備的作用缺乏足夠的認識，在系統(tǒng)規(guī)劃、設計時帶有盲目性，造成使用上的不便或資源的浪費。</p><p>　?、呶锪髟O備的管理并沒有被廣泛納入物流管理的內容，物流設備使用率不高，設備閑置時間較長。</p><p>　　1.3本文主要完成的工作</p><p>　　本文主要是

34、軸承外圈鑄造中銅水輸送裝置機械系統(tǒng)的設計和控制系統(tǒng)的設計。機械系統(tǒng)包括軌道機構、小車機構和總體框架的設計。其中小車機構包括底盤和翻轉機構。控制系統(tǒng)主要是利用傳感器來控制銅水的注入量。</p><p><b>　　2總體設計</b></p><p><b>　　2.1設計參數(shù)</b></p><p>　　本課題設計一種軸承外

35、圈鑄造中銅水輸送裝置設計，主要技術指標為：</p><p>　　a.輸送銅水重量為25kg，距離為2000×5000mm，垂直起升高度為800mm；</p><p>　　b.該裝置可以同時為間隔為1600mm的多個鑄造爐輸送銅水；</p><p>　　c.該裝置具有銅水稱量裝置，且自動稱重與控制銅水的倒入量。</p><p><

36、;b>　　2.2方案論證 </b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用管道輸送方式，此方案優(yōu)點是可以實現(xiàn)銅水準確的倒入鑄造爐，也可以增加多個管接頭有效地解決同時為多個鑄造爐輸送銅水，缺點是銅水難以準確的稱量，存留在管道中的銅水易冷卻導致管道堵塞，清理難度大，同時造成不必要的浪費。如圖2.1所示是管道輸送示意圖。&l

37、t;/p><p><b>　　圖2.1管道輸送圖</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用地面式軌道小車輸送方式，此方案優(yōu)點在于便于銅水稱量，容易清理，減少浪費，此方案中可以在小車上固定銅水容器，小車底部安裝簡易稱量裝置便于稱量（或者可以直接在容器上添加刻度線，不用稱量，直接根據(jù)刻度線確定

38、所需銅水量的多少），車斗部位安裝起升機構，便于調整銅水輸送高度，銅水容器可以添加翻轉機構，實現(xiàn)銅水自動傾倒。如圖2.2是從網上搜來的類似近似于本次設計的軌道小車底盤部分。</p><p>　　圖2.2類似的軌道小車</p><p>　　上述兩種方案各有其優(yōu)缺點，根據(jù)投入成本多少以及設計難易程度綜合比較得出第二種方案更適合本次設計的相關內容。在論證過程中關于銅水傾倒想到了兩種方案，一種是利用

39、步進電機帶動絲桿前進，在絲杠上添加滑塊、導桿，以盛實現(xiàn)銅水桶的翻轉。另一種方案是利用步進電機帶動曲柄連桿機構運動，利用連桿的運動軌跡與盛銅水桶底部的運動軌跡近似而實現(xiàn)盛銅水桶的翻轉傾倒。</p><p>　　經過各個方面比較論證，最后選定采用曲柄連桿機構的運動來帶動桶翻轉的方案為最終設計方案。其整體示意圖如下圖圖2.3所示。</p><p><b>　　圖2.3整體示意圖<

40、/b></p><p><b>　　圖中主要零部件有：</b></p><p>　　小車底座，車輪，車軸，轉動軸，連桿，轉動軸支架，轉動軸，盛銅水桶，牽引連桿，導向槽，牽引滑塊，傳感器，桶支架，銷軸。</p><p><b>　　2.3設計方案分析</b></p><p>　　本設計是一款軸承

41、外圈鑄造中銅水輸送裝置，該裝置主要以軌道式運輸小車為主，在小車上添加銅水儲存機構和銅水傾倒機構為輔來實現(xiàn)銅水的輸送。在銅水輸送過程中，要實現(xiàn)的功能有銅水的自動稱量和銅水的傾倒。銅水的自動稱量可以通過在盛銅水桶下邊安裝圓盤式傳感器來實現(xiàn)，而銅水的傾倒主要通過電機帶動曲柄連桿機構來實現(xiàn)。</p><p><b>　　2.4本章小結</b></p><p>　　在本章中，通

42、過各個方案論證，綜合比較，最終選定了本次設計的最終版設計方案，本設計方案采用以軌道小車運送的方法實現(xiàn)銅水的輸送與傾倒，在方案論證過程中，首先要保證功能的正常實現(xiàn)，在保證了必要的功能之后便是設計加工制造的可行性分析，通過可行性分析選出最適合此課題的方案，其次便是進行市場調研，通過市場調研了解市場需要，看看自己的方案能不能在市場上流通，最后的也是很重要的便是成本預算，制造產品必須考慮以最低的成本做出最好的最適合市場需要的東西。通過此設計的總

43、體設計我學習到在設計過程中認真負責以及擁有一個良好的態(tài)度的重要性，在設計各個零件時不僅要考慮該零件的功用，而且要考慮該零件所要實現(xiàn)的功能和運動，在確定零件尺寸時要考慮到各個零件間的配合以及各個機構間的配合，防止機構在運動中產生干涉各個機構間準確的配合。先整體規(guī)劃后逐步細化，設計一個優(yōu)秀的總體圖在設計過程中是非常重要的一步。在以后的設計中一定要首先考慮好自己所要設計的機構具體功能的實現(xiàn)通過具體功能確定好整體的設計。</p>

44、<p><b>　　3機械系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　3.1設計要求</b></p><p>　　本設計主要目的是提高銅水輸送過程中的自動化程度，減少人力勞動，為企業(yè)增加生產量，提高效益，降低工人勞動強度。保護生產過程中的工人人生安全，改善車間工人的工作環(huán)境。</p><p><b>

45、　　3.2輸送小車</b></p><p>　　輸送小車要實現(xiàn)的主要功能有銅水的輸送，銅水的稱量，銅水的傾倒。以小車采用軌道式輸送小車，運用軌道式輸送小車可以有效減少小車運動中的能耗，節(jié)省時間，運輸方便。銅水的稱量主要以傳感器稱量桶的重量為主，提前稱好裝置空轉時的重量數(shù)值，在加入銅水輸送時再稱量一次，以第二次減去第一次的結果為銅水的重量。傳感器采用固定在盛銅水桶的底部的圓盤式傳感器。由于曲柄連桿的運動

46、形式多種多樣，很容易找出與銅水傾倒時盛銅水桶底部的運動軌跡相近的連桿機構設計方案，所以銅水的傾倒由曲柄連桿機構來實現(xiàn)。本次設計的輸送小車如圖3.1所示。</p><p><b>　　圖3.1運輸小車</b></p><p><b>　　3.3連桿牽引機構</b></p><p>　　此方案是根據(jù)牽引塊在導向槽內上下移動，保

47、證了牽引連桿的工作行程沿著一定的軌跡運動，并有一定的運動行程。使得連桿在一邊有效的運動。導向槽和牽引塊的配合保證了翻轉機構在翻轉過程中順利的翻轉。如圖3.2所示</p><p>　　圖3.2連桿牽引機構</p><p><b>　　3.4銅水稱量機構</b></p><p>　　稱量機構設計方案： </p><p>　

48、　銅水稱量主要利用在盛銅水的桶下方安裝一個圓盤式的傳感器，通過傳感器來實現(xiàn)銅水的稱量。稱量時需要提前稱量出沒有注入銅水時裝置的重量并記錄，注入銅水后再次稱量，用注入銅水后的重量減去沒有注入銅水時的重量即為所注入銅水的重量。傳感器的種類有很多，本設計中采用圓盤式傳感器安裝在桶底部，能精確測量桶的重量變化。圓盤式重量傳感器如下圖3.3所示</p><p>　　圖3.3圓盤式重量傳感器</p><p

49、><b>　　3.5銅水儲存機構</b></p><p>　　銅水儲存機構設計方案：</p><p>　　銅水儲存主要采用桶狀儲存機構，桶底為凹狀，便于銅水傾倒，桶壁上部用一根軸與支架相連，連接處添加軸承，減小軸旋轉時與支架產生的磨損。桶底部設計要方便添加傳感器以及便于與連桿機構連接所以在添加傳感器部分是個內凹的平面，與連桿連接處添加兩個耳板。如圖3.4所示&l

50、t;/p><p><b>　　圖3.4盛銅水機構</b></p><p>　　盛銅水機構材料的選擇</p><p>　　盛銅水桶主要采用HT200鑄造而成，灰鑄鐵HT200表ø30試樣的最低抗拉強度200MPa.HT200抗拉強度和塑性低，但鑄造性能和減震性能好。主要用來鑄造汽車發(fā)動機汽缸、汽缸套、車床床身等承受壓力及振動部件。HT300

51、為較高強度鑄鐵，基體為珠光體，強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好；鑄造性能較好，需要進行人工時效處理。其工作條件為：</p><p>　　1.承受較大應力的零件（彎曲應力<29.40MPa）。</p><p>　　2.摩擦面間的單位面積壓力>0.49MPa（大于10t在磨損下工作的大型鑄件壓力>1.47MPa）</p><p>　　3.要求一

52、定的氣密性或耐弱腐蝕性介質。</p><p><b>　　3.6翻轉機構</b></p><p>　　翻轉機構利用曲柄連桿機構來實現(xiàn)，當曲柄軸在電機的帶動下轉動時，帶動連桿運動，將連桿與桶底利用銷軸相連接，從而帶動盛銅水桶的翻轉。利用牽引連桿牽引，保證盛銅水桶向一個方向翻轉。牽引連桿與滑塊相連接，保證了連桿的自由運動。翻轉連桿如圖3.4所示</p>&l

53、t;p><b>　　圖3.4翻轉機構</b></p><p>　　此曲柄連桿機構主要是說將軸的運動傳遞到桶上，實現(xiàn)盛銅水桶的擺動，實現(xiàn)桶底的翻轉。</p><p><b>　　四桿機構：</b></p><p>　　最短桿長a=400mm，最長桿長b=860mm，其余兩桿長c=430mm，d=720mm。在曲柄搖桿機

54、構中,極位夾角φ,搖桿擺角θ,鉸鏈中心A、O，兩極限點位置B1、B2等之間的幾何關系表示如圖。選用曲柄搖桿機構時,首先要根據(jù)工作需要確定極位夾角θ，兩極限點距離B1，B2(行程),搖桿擺角φ等,即桶底翻轉的角度范圍。機構存在極位夾角θ時，機構便具有急回運動特性，急回運動是指慢速前進，快速返回。由于K=(180°+θ)/(180°-θ），可以看出，θ越大，K值越大，機構的急回運動特性便越顯著。因此在實際工程中,常用增大

55、極位夾角θ來增大機構的急回程度(K值),從而提高機械的勞動生產率,另一方面,設計曲柄搖桿機構時,為保證機構具有良好傳力性能,通常限制機構最小傳動角rmin≥[r]。</p><p><b>　　翻轉機構材料的選擇</b></p><p>　　翻轉機構主要由曲柄連桿機構組成，其中曲柄和銷軸采用45鋼，該鋼退火、正火比調質時要稍好，具有較高的強度和較好的切削加工性，經適當

56、的熱處理以后可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。調質處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{質+表面淬火提高零件表面硬度。連桿采用Q235，Q235表示該材料屈服強度不低于235MPa，它的特點是，塑性好，綜合性能好，適合于制作各種型材，如板材、角鋼、槽鋼、工字鋼等；同時它的焊接性能優(yōu)良，適合于制造各種焊接結構。<

57、/p><p><b>　　3.7本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹了軌道小車的工作機構。如牽引連桿機構有效地保證了連桿在運動時的具體走向，保證了銅水桶翻轉完成。此翻轉機構設計巧妙的利用曲柄連桿機構的運動軌跡與盛銅水桶的底部翻轉軌跡一致性來完成盛銅水桶的翻轉，從而實現(xiàn)銅水的傾倒。由此而得出，無論是多么復雜的機械過程都可以化為簡單的構件運動，由各構件之間緊密有

58、效地配合來完成一系列的動作。簡單的曲柄連桿機構可以從很多機械中發(fā)現(xiàn)，其精巧有效的搭配令人嘆為觀止，為要完成的各種機構動作提供了必要的幫助。材料的選擇要考慮到零件的工藝要求，性能要求，還要考慮成本以及市面上是否存在這樣的材料。在滿足機械性能及使用性能的條件下，盡量選擇常用的，成本低的材料。有很多時候還要考慮使用環(huán)境，加工難易程度等一系列問題。我們在設計中不僅要為設計而設計，不能僅僅是機械的完成任務，而要綜合各種條件，充分考慮問題，為生產、

59、加工、使用而設計東西才是設計人員應該做的事。</p><p><b>　　4計算與校核</b></p><p>　　4.1工作裝置電機的選擇</p><p><b>　　選擇電動機的類型：</b></p><p>　　按電動機的特性及工作條件選擇。若無特殊要求一般選擇Y系三相異步電動機，其優(yōu)點是可直

60、接接在三相交流電路中，結構簡單，價格便宜，維護方便。</p><p><b>　　選擇電動機的容量：</b></p><p>　　電動機的容量選擇是否合適，對電動機的工作和經濟性都有影響。容量選擇過大，則電動機的價格高，傳動能力又不能充分利用，而且由于電動機經常在輕載下運轉，基效率和功率數(shù)都較低從而造成能源的浪費。</p><p>　　對于長期

61、運行、載荷比較穩(wěn)定的機械，通常按照電動機的額定功率選擇，而不校核電動機的發(fā)熱和起動轉矩，選擇電動機容量時應保證電動機的額定功率Ped應略大于工作機所需的電動機功率Pd即 Ped≥Pd</p><p><b>　　電動機輸出功率：</b></p><p>　　Pw=Fv/ηw=5kn×1m/s/0.94=5.3kw

62、 （4-1）</p><p>　　電動機至輸送帶的總功率：</p><p>　　η總=η1×η24×η32×η4 （4-2）</p><p>　　η1=0.94（帶傳動） <

63、/p><p>　　η2=0.99（軸承）</p><p>　　η3=0.98（齒輪）</p><p>　　η4=0.99（彈性聯(lián)軸器）</p><p>　　η總=η1×η24×η32×η4</p><p>　　=0.94×0.994×0.982×0.99

64、　</p><p><b>　　=0.86</b></p><p>　　電動機所需的工作功率：</p><p>　　Pd=Pw/η總=5.3/0.86=6.16kw （4-3）</p><p><b>　　電動機額定功率：</b></p&

65、gt;<p>　　Ped為7.5kw </p><p><b>　　確定電動機轉速：</b></p><p><b>　　電動機輸出軸轉速：</b></p><p>　　nw=60×1000V/πD （4-4）</p

66、><p>　　=60×1000×1/3.14×50</p><p><b>　　=382r/min</b></p><p>　　查得 帶傳動的傳動范圍i1=2～4</p><p>　　故電動機轉速的可選范圍為nd =i?nw</p><p>　　=（2～4）×

67、382 r/min</p><p>　　=(764～1528) r/min</p><p>　　所以nd=971r/min（滿載時轉數(shù)）</p><p><b>　　確定電動機型號：</b></p><p>　　查附表，選定電動機型號為Y160M—6</p><p>　　4.2驅動裝置電機的選擇&

68、lt;/p><p>　　驅動裝置的電機在圖中并沒有表現(xiàn)，但是作為一個完整的運動機構，這部分是不可少的，所以驅動裝置的電機選擇如下，方便以后生產時電機的選用。</p><p>　　根據(jù)4.1工作裝置電機的選擇原理，可得：</p><p><b>　　電動機輸出功率：</b></p><p>　　Pw=Fv/ηw=6kn

69、5;1m/s/0.94=6.4kw</p><p>　　電動機至輸送帶的總功率：</p><p>　　η總=η1×η24×η32×η4</p><p>　　η1=0.94（帶傳動） </p><p>　　η2=0.99（軸承）</p><p>　　η3=0.98（齒輪）</p>

70、<p>　　η4=0.99（彈性聯(lián)軸器）</p><p>　　η總=η1×η24×η32×η4</p><p>　　=0.94×0.994×0.982×0.99 　</p><p><b>　　=0.86</b></p><p>　　電動機

71、所需的工作功率：</p><p>　　Pd=Pw/η總=6.4/0.86=7.44kw</p><p><b>　　電動機額定功率：</b></p><p>　　Ped為7.5kw </p><p><b>　　確定電動機轉速：</b></p><p><b>　　

72、電動機輸出軸轉速：</b></p><p>　　nw=60×1000V/πD</p><p>　　=60×1000×1/3.14×50</p><p><b>　　=382r/min</b></p><p>　　查得 帶傳動的傳動范圍i1=2～4</p>

73、<p>　　故電動機轉速的可選范圍為nd =i?nw</p><p>　　=（2～4）×382 r/min</p><p>　　=(764～1528) r/min</p><p>　　所以nd=971r/min（滿載時轉數(shù)）</p><p><b>　　確定電動機型號：</b></p>

74、<p>　　查附表，選定電動機型號為Y160M—6</p><p>　　即兩個電機選擇同一型號。</p><p>　　4.3軸承的選擇及壽命計算</p><p>　　軸承所要求的條件、性能也日趨多樣化。為了能從為數(shù)眾多的結構、尺寸中，選擇最適合的軸承，需要從各種角度研究。在選擇軸承時，一般，考慮作為軸系的軸承排列、安裝、拆卸之難易度、軸承所允許的空間、尺

75、寸及軸承的市場性等，大致決定軸承結構。其次，一邊比較研究使用軸承的各種機械的設計壽命和軸承的各種不同的耐久限度，一邊決定軸承尺寸。在選擇軸承時，往往偏于只考慮軸承的疲勞壽命，有關由潤滑脂老化而發(fā)生的潤滑脂壽命、磨損、噪音等也需要充分研究。再者，根據(jù)不同的用途，有必要選擇對精度、游隙、保持架結構、潤滑脂等等要求，作特別設計的軸承。但是，選擇軸承并沒有一定的順序、規(guī)則，優(yōu)先應考慮的是對軸承所要求的條件、性能、最有關連的事項，尤為實際。<

76、;/p><p>　　根據(jù)該裝置的設計要求，綜合考慮初步選擇滾動軸承，軸承只受到徑向力，且所受載荷為輕載，所以選擇深溝球滾子軸承。根據(jù)工作要求和軸的最小直徑選擇軸承為6212.所以軸承處軸的直徑為60mm。由設計可得傳動軸上端的一對深溝球軸承對主軸的支反力比較大，初步估計約為500N是傳動軸上收到的最大的支反力，平均到每個軸承所承受的載荷Fr為250N。在這種情況下軸承是被壓緊的。深溝球軸承以承受徑向力為主，它的當量動

77、載荷為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　查手冊知軸承的基本額定動載荷為5kN；對于深溝球軸承，計算指數(shù)，其他的量和推力軸承的相同，將這些數(shù)據(jù)代入式（5-15）得滾動軸承的基本額定壽命約為18320小時。</p><p><b>　　4.4螺栓校核</b></p><

78、p>　　在設計中用到的螺栓及螺栓組中，支架底板上固定螺栓組承受的載荷較大，此處選取它的材料為中碳鋼，性能等級為4.8，抗拉強度極限為300MPa，屈服強度極限為240MPa；同時對其進行強度校核。</p><p>　　這種連接為受軸向載荷的螺栓組連接，每個螺栓連接為承受預緊力和工作拉力的緊螺栓連接。同時此組螺栓承受的載荷為變載荷，經查手冊得到此螺紋連接的安全系數(shù)S=5，因此得到連接的許用拉應力可用下面的公式

79、計算：</p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得約為48MPa。</p><p>　　根據(jù)前面的內容，為安全起見，估算螺栓組承受的總重為50㎏，則承受的載荷為：</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得為500N。</p><p>　　每個螺栓承受的工作拉力為：<

80、/p><p>　　根據(jù)已知條件z=4,得N。</p><p>　　由機械設計知螺栓承受的總拉力公式為：</p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　式中——總拉力，N；</p><p>　　——預緊力，此處規(guī)定螺栓連接的最大預緊力為400N；</p><p&

81、gt;<b>　　——螺栓剛度；</b></p><p><b>　　——被連接件剛度；</b></p><p>　　——螺栓相對剛度，根據(jù)經驗取值為0.3；</p><p>　　——工作拉力，N。 </p><p>　　代入數(shù)據(jù)得總拉力為435N。</p><p>　　螺栓

82、危險截面的拉伸強度條件為：</p><p><b>　　(4-8)</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得MPa，說明所設計的螺栓連接符合強度要求</p><p><b>　　4.5本章小結</b></p><p>　　本章中根據(jù)選擇電機計算公式，確定各個計算參數(shù)，計算出電機功率及轉速，根據(jù)功率和轉

83、速選擇合適的電機型號。根據(jù)軸承的動載荷選擇軸承型號計算軸承壽命。再根據(jù)螺栓強度驗算公式校核螺栓的強度。</p><p><b>　　5總 結</b></p><p>　　在本次設計中，設計了一種運用軌道小車進行銅水輸送的裝置，此方案中用到了曲柄連桿機構，近似于導軌滑塊機構的牽引塊與滑塊機構，傳感器等。通過本次設計，我了解到自身很多的不足之處，對電機的選擇，保證運動方式

84、的完成，材料的選擇，各機構相互連接的計算，以及保證各機構運動不發(fā)生干涉，每一步都很關鍵，有很多時候一個細小的環(huán)節(jié)就能浪費很多時間，雖然是很小很小的一個問題，但是當自己一無所知的時候就會很自然的停步不前，有時候會因為不知道而感覺心里很煩躁，不想繼續(xù)干下去了，但當自己再次回過頭來，認真找到問題所在，解決問題的時候又會感覺很輕松，感覺這是自身的一次小小的突破。在本次設計中，我感覺最難的要數(shù)電機的選擇以及連桿完成盛銅水桶的翻轉的動作的時候運動軌

85、跡的確定，剛開始選擇以連桿機構完成翻轉動作時感覺很有成就感，因為這完全是自己看到一幅圖片然后興之所至突然想出來的，但是當真正的下手做的時候發(fā)現(xiàn)了各種各樣的問題，在發(fā)現(xiàn)問題的過程中， 也慢慢發(fā)現(xiàn)自身的很多缺陷，但是在解決問題的時候，發(fā)現(xiàn)不僅是這次設計存在這種問題，在一直以來的設計中，我都為了求快做的很潦草，沒有認真的考慮每一次選擇的重要性，習慣于套用模板，但是</p><p>　　在今后的學習中自己一定要更加腳踏實

86、地的做好每一件事，平時認真積累各方面知識，為以后面臨的各種挑戰(zhàn)打好堅實的基礎！</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本設計的完成，得益于大學四年各位老師悉心傳授的專業(yè)知識，使本人具備了完成設計所必備的各類專業(yè)知識。所以首先對大學四年所有指導過我的老師表示感謝。其次，在完成設計過程中**老師從選題的確定、設計資料的收集、開題報告準備、確定設計

87、方案以及繪圖過程中的注意事項等各方面投入了大量精力來指導。**老師教學態(tài)度嚴謹，知識淵博，為本設計提出了很多具有針對性的意見，使我通過這段時間的努力，對大學所學到的知識掌握的更加深刻牢固，對自己以后走出校門步入社會充滿信心。在此對**老師致以誠摯的感謝！</p><p>　　在畢業(yè)設計過程中，出現(xiàn)了很多自己無法解決的問題，通過請教老師同學，在圖書館查閱書籍，上網查閱各類文獻，這些問題得以一一解決，在此對所有在本次

88、設計中幫助過我的師長朋友表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]黃照偉. 物流技術與設備[M]. 北京:人民交通出版社.2009.</p><p>　　[2]唐四元，魯艷霞. 現(xiàn)代物流技術與裝備[M].北京：清華大學出版社.2011.</p><p>　　[3]魯曉春，現(xiàn)代物流

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