《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-輥筒浮出式分揀輸送機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-輥筒浮出式分揀輸送機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘要 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)是現(xiàn)代物流與倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的重要設(shè)備。它利用獨(dú)特的輥筒浮出機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物品的精確分揀。其具備諸多顯著優(yōu)勢(shì)，如穩(wěn)定可靠的運(yùn)行性能，能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作業(yè)而保持良好狀態(tài)；快速的分揀速度，極大地提高了工作效率；對(duì)于各種形狀和尺寸的物品具有廣泛的適應(yīng)性，滿足不同場(chǎng)景需求。在物流中心、配送中心等地廣泛應(yīng)用，有效促進(jìn)了物流流程的自動(dòng)化和智能化。通過(guò)與其他設(shè)備的協(xié)同工作，構(gòu)建起高效的物流運(yùn)作體系。此外，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，輥筒浮出式分揀輸送機(jī)也在不斷創(chuàng)新和完善，例如在智能化控制、分揀精度提升等方面持續(xù)發(fā)展。未來(lái)，它將在物流領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的支撐。在本文中，主要設(shè)計(jì)

2、了主輸送機(jī)，分揀裝置和升降機(jī)構(gòu)三大部分，解決了貨物如何運(yùn)輸以及貨物如何分揀的問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：輥筒浮出式分揀輸送機(jī)；快速分揀；精確分揀 Abstract The roller floating sorting conveyor is an important equipment in modern logistics and warehousing fields. It utilizes a unique roller float mechanism to achieve precise sorting of items. It has many signifi

3、cant advantages, such as stable and reliable operating performance, and the ability to operate continuously for a long time while maintaining a good state; The fast sorting speed greatly improves work efficiency; It has a wide range of adaptability for items of various shapes and sizes, meeting the

4、needs of different scenarios. Widely used in logistics centers, distribution centers, and other places, it effectively promotes the automation and intelligence of logistics processes. Build an efficient logistics operation system through collaborative work with other devices. In addition, with the c

5、ontinuous advancement of technology, the roller floating sorting conveyor is also constantly innovating and improving, such as in intelligent control, sorting accuracy improvement, and other areas of continuous development. In the future, it will play a more important role in the logistics field and

6、 provide strong support for economic development. In this article, the main conveyor, sorting device, and lifting mechanism were designed to solve the problems of how to transport and sort goods. Key words:Roller Ejection Type Sorting Conveyor;High-Speed Sorting;Precise Sorting 目錄 1 緒論 1

7、1.1 研究背景 1 1.2 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)國(guó)內(nèi)與國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)述 1 1.3 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的分類和主要結(jié)構(gòu) 3 1.4 主要研究?jī)?nèi)容 3 2 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)總體設(shè)計(jì) 4 2.1 方案確立 4 2.2 主輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 5 2.3 分揀裝置機(jī)構(gòu) 5 3 主輸送機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1 輥筒選型 6 3.2 電機(jī)選型 10 3.3 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 10 3.4 鏈輪設(shè)計(jì) 13 4 分揀裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 4.1 軸設(shè)計(jì) 15 4.2 電機(jī)選型 16 4.3 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 16 4.4 鏈輪設(shè)計(jì) 18 5 升

8、降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 6 總結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 25 致謝 26 1 緒論 1.1 研究背景 技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)了機(jī)械加工業(yè)的快速發(fā)展，自動(dòng)化流水線顯著提升了制造效率。與此同時(shí)，分揀輸送機(jī)變得日益關(guān)鍵。這種機(jī)器的使用減少了物流時(shí)間，降低了對(duì)人工的依賴，從而有效提升了整體的運(yùn)輸效率。分揀生產(chǎn)線在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是目前國(guó)內(nèi)的一些分揀設(shè)備存在精度不高、智能化水平低、人機(jī)交互體驗(yàn)差等問(wèn)題。如果能夠借鑒電氣裝置、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等大賽的成果和理念進(jìn)行智能化升級(jí)改造，就可以在技術(shù)層面給這些設(shè)備帶來(lái)質(zhì)的飛躍[1]。隨著零售行業(yè)對(duì)多樣化和小規(guī)模訂單的需求增加，從傳統(tǒng)訂購(gòu)到按需生產(chǎn)，商品流通性的

9、提升導(dǎo)致物流配送中心的負(fù)擔(dān)加重。分揀任務(wù)變得更為復(fù)雜。采用先進(jìn)技術(shù)來(lái)提升作業(yè)系統(tǒng)效率，是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。使用分揀輸送機(jī)簡(jiǎn)化任何工作流程，提高效率和生產(chǎn)力[2]。 1.2 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)國(guó)內(nèi)與國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)述 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)作為一種先進(jìn)的物流設(shè)備，在國(guó)外的發(fā)展相對(duì)成熟，尤其是在自動(dòng)化和智能化水平上。在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，這類設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于物流、倉(cāng)儲(chǔ)、電商、郵政以及航空行李處理等多個(gè)行業(yè)。 其次，國(guó)外人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步也推動(dòng)了分揀裝置的發(fā)展[3]。隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的智能化水平得到了顯著提升。這包括自動(dòng)故障診斷、預(yù)測(cè)性維護(hù)、以及基于實(shí)時(shí)

10、數(shù)據(jù)分析的優(yōu)化決策等功能，顯著提升了設(shè)備的運(yùn)營(yíng)效率和可靠性。例如Swisslog的AutoStore系統(tǒng)是一個(gè)高度自動(dòng)化的小件貨物存儲(chǔ)和揀選解決方案，它利用人工智能來(lái)優(yōu)化存儲(chǔ)空間和提高揀選效率。該系統(tǒng)內(nèi)置的輥筒分揀輸送機(jī)可根據(jù)實(shí)時(shí)需求自動(dòng)調(diào)整路徑和速度，確保高效、準(zhǔn)確的貨物處理。 Daifuku[4]是全球領(lǐng)先的物流設(shè)備和系統(tǒng)供應(yīng)商之一，其智能化的輥筒分揀系統(tǒng)采用人工智能技術(shù)進(jìn)行高效的貨物分揀和處理。系統(tǒng)通過(guò)精確的數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)貨物流動(dòng)的高度自動(dòng)化和智能化管理，提高了物流中心的運(yùn)營(yíng)效率。 奧地利的Knapp AG[5]公司開(kāi)發(fā)的OSR Shuttle?技術(shù)結(jié)合了自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和輥筒分揀

11、技術(shù)，通過(guò)人工智能優(yōu)化訂單揀選和分揀過(guò)程。該系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)訂單信息動(dòng)態(tài)調(diào)整分揀策略，顯著提高物流中心的靈活性和效率。 德國(guó)DHL的預(yù)測(cè)性維護(hù)，DHL[6]利用人工智能對(duì)輥筒分揀輸送機(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)。通過(guò)收集機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)，并結(jié)合AI分析，系統(tǒng)能預(yù)測(cè)設(shè)備潛在故障和維護(hù)需求，從而提前進(jìn)行維修或更換部件，減少意外停機(jī)時(shí)間，提高整體運(yùn)營(yíng)效率。 創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，知識(shí)產(chǎn)權(quán)則是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的有力支撐，也是企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段[7]。在國(guó)內(nèi)，輥筒浮出式分揀輸送機(jī)也有良好的發(fā)展前景，目前，中國(guó)政府對(duì)智能制造和自動(dòng)化技術(shù)的支持，為輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。同時(shí)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和安全

12、規(guī)范的完善也在推動(dòng)著整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。而且，輥筒浮出式分揀輸送機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域也在擴(kuò)大，例如零售，制藥，食品加工等。此外，受到全球技術(shù)發(fā)展的影響，中國(guó)的輥筒浮出式分揀輸送機(jī)也開(kāi)始融入人工智能元素，通過(guò)智能算法和數(shù)據(jù)分析，提升分揀的精確度和處理速度。并且中國(guó)的制造企業(yè)正在加大研發(fā)投入，不斷推動(dòng)輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)，很多企業(yè)也在努力進(jìn)行產(chǎn)品本地化，以更好地適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的具體需求和操作習(xí)慣。 近年來(lái)，由于快遞和電子商務(wù)等行業(yè)的需求，輸送和分揀技術(shù)設(shè)備取得了迅速的進(jìn)展。隨著快遞、電商行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，其物流建設(shè)和運(yùn)作需求已不是簡(jiǎn)單的“機(jī)器替代人”的需求，而產(chǎn)生很多細(xì)微差異化的需求，如：

13、快遞和物流業(yè)務(wù)相互滲透融合[8]，一些物流中心產(chǎn)生大小件混合分揀的需求；某些物流中心業(yè)務(wù)量波動(dòng)加大。目前國(guó)內(nèi)比較突出的是在快遞分揀貨物領(lǐng)域的應(yīng)用，例如京東物流，順豐速運(yùn)，蘇寧物流以及國(guó)內(nèi)智能制造工廠，在一些高端制造業(yè)領(lǐng)域，如汽車零部件生產(chǎn)，輥筒浮出式分揀輸送機(jī)被用來(lái)自動(dòng)化地分揀和搬運(yùn)零部件。例如，隨著云南省醫(yī)藥物流中心的出庫(kù)量顯著增長(zhǎng)，現(xiàn)有輸送線路已無(wú)法滿足設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期流量，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞。此外，由于設(shè)備陳舊，頻繁故障進(jìn)一步影響了藥品的快速輸送和供應(yīng)鏈的效率。為了解決這些問(wèn)題，制定了一套輸送線路的優(yōu)化方案，并通過(guò)改造實(shí)施，有效地解決了這些問(wèn)題。這不僅提高了物流效率和服務(wù)質(zhì)量，也增強(qiáng)了醫(yī)藥物流中心

14、的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。云南省醫(yī)藥物流中心建筑總面積達(dá)85000m2，可存儲(chǔ)醫(yī)藥60萬(wàn)箱[9]，這些系統(tǒng)能夠根據(jù)生產(chǎn)需求自動(dòng)調(diào)整分揀路徑，確保物料準(zhǔn)確無(wú)誤地送達(dá)下一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 目前國(guó)內(nèi)輥筒浮出式分揀輸送機(jī)遭遇的問(wèn)題有如下幾點(diǎn)： 1. 適應(yīng)性和靈活性不足：輥筒浮出式分揀輸送機(jī)可能難以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求，比如處理不同尺寸和重量的包裹的能力。 2. 復(fù)雜的系統(tǒng)集成：輥筒浮出式分揀輸送機(jī)需要與企業(yè)的其他IT系統(tǒng)（如WMS、ERP）集成，而這些系統(tǒng)間的兼容性和接口問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致集成復(fù)雜化。 3. 安全性和環(huán)保問(wèn)題：自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行可能存在安全隱患，如意外傷害操作人員，以及噪音和能耗問(wèn)題。 4. 高昂的

15、維護(hù)成本和故障率：這些系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，由于機(jī)械磨損、電子部件老化等問(wèn)題，可能導(dǎo)致維護(hù)成本上升和故障率增加。 5. 對(duì)操作人員的高技能要求：操作和維護(hù)高度自動(dòng)化的設(shè)備需要專業(yè)技能，特別是在故障排除和系統(tǒng)優(yōu)化方面。 1.3 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的分類和主要結(jié)構(gòu) 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)主要組成有輥筒、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、框架、緊急停止和安全裝置。 （1）輥筒：分揀輸送機(jī)的核心部分，根據(jù)需要可能包括驅(qū)動(dòng)輥筒和從動(dòng)輥筒。 （2）控制系統(tǒng)：包括傳感器、控制器等元件，用于控制輥筒輸送機(jī)的啟動(dòng)、停止、速度調(diào)節(jié)以及方向控制等功能。 （3）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：負(fù)責(zé)為輥筒提供動(dòng)力，可以是直接連接到某個(gè)輥筒上，

16、或者通過(guò)鏈條、皮帶等方式驅(qū)動(dòng)多個(gè)輥筒。 （4）框架：為輥筒輸送機(jī)提供穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)，確保設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定和安全。 （5）安全裝置：涵蓋了包括緊急停止開(kāi)關(guān)和防護(hù)裝置在內(nèi)的設(shè)備，目的是保障操作人員及設(shè)備的安全完整。 輥筒輸送機(jī)類型多種多樣：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式分類有重力輥筒輸送機(jī)和驅(qū)動(dòng)輥筒輸送機(jī)。 根據(jù)輥筒布置方式分類有直線型輸送機(jī)、曲線型輸送機(jī)和分支型輸送機(jī)。 根據(jù)輥筒是否可動(dòng)力驅(qū)動(dòng)分類有全驅(qū)動(dòng)輥筒輸送機(jī)、部分驅(qū)動(dòng)輥筒輸送機(jī)和無(wú)動(dòng)力輥筒輸送機(jī)。 根據(jù)輥筒表面材質(zhì)分類有金屬輥筒輸送機(jī)、塑料輥筒輸送機(jī)和涂層輥筒輸送機(jī)。 根據(jù)應(yīng)用需求分類有輕載型、中載型、重載型輸送機(jī)。 1.4 主要研

17、究?jī)?nèi)容 研究的基本內(nèi)容是： 動(dòng)力裝置選擇：動(dòng)力裝置為分揀機(jī)提供所需的動(dòng)力，確保輥筒能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻旋轉(zhuǎn)或升起。為了適應(yīng)不同的分揀速度和載重需求，可能會(huì)使用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或普通交流電機(jī)等。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將動(dòng)力裝置的動(dòng)力傳遞給輥筒，使其按需旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)或鏈輪傳動(dòng)等。 升降機(jī)構(gòu)：升降機(jī)構(gòu)使輥筒能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻升起或降下，以正確地將物品引導(dǎo)到分揀出口。升降機(jī)構(gòu)可以采用氣動(dòng)、液壓或電動(dòng)等方式。 輥筒：輥筒是直接與貨物接觸的部分，通過(guò)旋轉(zhuǎn)和升降來(lái)引導(dǎo)貨物分揀到指定的位置。輥筒的表面可能覆蓋有橡膠或其他材料，以提高與物品的摩擦力，確保物品穩(wěn)定傳輸。 2

18、6 2 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)總體設(shè)計(jì) 在本文中，主要設(shè)計(jì)了主輸送機(jī)，分揀裝置和升降機(jī)構(gòu)三大部分，解決了貨物如何運(yùn)輸以及貨物如何分揀的問(wèn)題。主要技術(shù)參數(shù)為分揀貨物最大重量不超過(guò)15kg，最大尺寸L400*W400*H400mm，主輸送帶速度2m/s。 2.1 方案確立 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)主要由三個(gè)部分組成：主輸送機(jī)，分揀裝置和升降機(jī)構(gòu)。它的工作原理是當(dāng)貨物通過(guò)主輸送機(jī)到達(dá)特定位置時(shí)，位于輸送帶下方的分揀裝置會(huì)啟動(dòng)并升起，與貨物底部接觸，從而實(shí)現(xiàn)貨物的分揀和轉(zhuǎn)移。主輸送機(jī)和分揀裝置采用鏈傳動(dòng)，升降裝置采用氣缸，上下浮動(dòng)。 圖2-1 輥筒浮出式分揀輸送機(jī) 圖2-1中，1為

19、主輸送機(jī)，2為頂升機(jī)構(gòu)，3分揀輸送機(jī)。 整個(gè)滾床由多節(jié)組裝而成，分為上部滾筒傳動(dòng)裝置和下部分揀裝置和升降機(jī)構(gòu)。上部主要由安裝有多個(gè)滾筒的主體框架構(gòu)成，滾筒間隔均勻分布，通過(guò)鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。下部則分揀裝置和升降機(jī)構(gòu)，進(jìn)行貨物的分揀。該滾床通過(guò)鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，物料被放置在滾筒之上，利用滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)將物料傳輸至分揀裝置。分揀裝置再將貨物分揀至指定區(qū)域。 2.2 主輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖2-2 主輸送機(jī) 圖2-2中，1為擋板，2為滾筒。 2.3 分揀裝置機(jī)構(gòu) 分揀裝置用鏈條拖動(dòng)貨物如圖2-3 圖2-3 分揀裝置 圖2-3中，1為鏈輪，2為鏈條，3為鈑金

20、。 3 主輸送機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 主輸送機(jī)整體為輥筒輸送機(jī)，鏈傳動(dòng)，如前圖2-1，因此在本章中主要進(jìn)行了輥筒的選型，電機(jī)選型，鏈條以及鏈輪的選型。 3.1 輥筒選型 輥筒是一個(gè)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的筒狀組件，主要由中心軸、輻板、輪轂和筒殼等部分組成，通過(guò)摩擦傳遞動(dòng)力，從而將電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。輥筒在工作過(guò)程中會(huì)受到各種載荷和力矩，所以對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析與校核就顯得尤為重要。 （1）輥筒長(zhǎng)度與間距 輥筒的長(zhǎng)度L: L=W+△B 式中：W為物體的寬度，單位mm；△B為寬度欲量，一般取△B=100～200mm。本設(shè)計(jì)中要求傳送的最大工件為長(zhǎng)400mm寬400mm，既W=400mm

21、，取△B=165mm，所以輥筒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=563mm。 下面求輥筒傳遞的功率和輥筒的轉(zhuǎn)速： 已知數(shù)據(jù)：工件質(zhì)量為15KG； 設(shè)主輸送機(jī)上有5個(gè)貨物。 傳動(dòng)方式選擇使用鏈傳動(dòng)； 輥筒的極限線速度V為2m/s； 查得輥筒上的面膠的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.5。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)來(lái)選擇電機(jī)，選擇的步驟如下： 輥筒所受的滑動(dòng)摩擦力為： F=μG=0.5×（5×15）×10N=1125N 輥筒傳遞的功率為： P=FV=1125×2=2250W 輥筒達(dá)到極限速度2m/s時(shí)，輥筒的轉(zhuǎn)速為: 設(shè)輥筒直徑D為100mm （1）所需輥筒轉(zhuǎn)速，根據(jù)文獻(xiàn)[10]《機(jī)械原理》 n=60VπD （3-

22、1） n=382r/min 式中V為輥筒的線速度，D為滾筒直徑。 （2）由文獻(xiàn)[11]得 Me=9549Pn （3-2） Me=95490.15382=3.75N?m τ=TWP （3-3） T=Me=3.75N?m Wp=πd316 （3-4） τ=3.75π×0.03316=0.7Mpa?τ 式中：Me為扭矩，T為軸的扭矩，Wp為抗扭截面系數(shù)， 為輥筒許用扭切應(yīng)力，選取45鋼為輥筒材料，查文獻(xiàn)[12]《機(jī)械設(shè)計(jì)》得，45鋼的許用扭切應(yīng)力=40MPa。 （3） σmax=MmaxW≤σ （3-5） 式中 為滾筒所受的最大切應(yīng)力；

23、 為滾筒受到的最大彎矩； 為空心滾筒的抗彎截面系數(shù)； 為材料的許用應(yīng)力； 本設(shè)計(jì)中貨物最大尺寸為長(zhǎng)400mm，寬400mm，高400mm，輸送機(jī)在傳送托盤(pán)時(shí)，至少有三個(gè)滾筒支撐，則每個(gè)滾筒的載荷系數(shù)為 q=G3a （3-6） 式中 為每個(gè)滾筒的載荷系數(shù)； 為貨物重量，由前面可知G=150N； 為貨物的邊長(zhǎng)，由前面可知a=400mm； 所以 q=G3a=5030.2=83.33N?m Mmax=G32×l2-q×a2×a4=15032×0.28252-83.33×0.22×0.20.4=9.95N?m 為材

24、料的許用應(yīng)力。根據(jù)GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于45鋼，對(duì)靜載下的材料安全系數(shù)可取，帶入數(shù)據(jù)據(jù)計(jì)算得 σ=σsns=3552=177.5Mpa W=π?432 （3-7） 為滾筒的抗彎截面系數(shù)，對(duì)于圓環(huán)截面，由材料力學(xué)知識(shí)可得 式中 為滾筒的抗彎截面系數(shù)； 為滾筒的直徑； 將上述結(jié)果帶入公式得： σmax=MmaxW=9.953.14×0.03432=125Mpa?[σ] （4）滾筒長(zhǎng)度L=565mm;最少有三個(gè)輥筒承重，貨物最大重量G=150N，單個(gè)輥筒最大承重為F=50N；單個(gè)軸承受徑向力Fr=25N。 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 （3-8） 式中：Fr——為

25、軸承所受的徑向載荷，由上文可知Fr=25N； Fa——為軸承所受的軸向載荷，本設(shè)計(jì)中軸承幾乎不承受軸向載荷，F(xiàn)a=0N； X——為徑向載荷系數(shù)；查得X=1 Y——為軸向載荷系數(shù)；查得Y=0 （5）計(jì)算所需軸承的軸向基本額定動(dòng)載荷值 Cr=fPPft60nm106L?1ε （3-9） 式中：——為軸承的基本額定動(dòng)載荷； ——為軸承的轉(zhuǎn)速，由上面計(jì)算可知； ——為當(dāng)量動(dòng)載荷，由上面計(jì)算可知； ——為載荷系數(shù)，查得[14]； ——為溫度系數(shù)，查得[14]； ——為軸承的預(yù)期壽命，查得； ——為壽命系

26、數(shù)，對(duì)于滾子軸承； 所以軸承的基本額定動(dòng)載荷 選取深溝球軸承6002，其基本額定動(dòng)載荷 （6）驗(yàn)算軸承的基本額定壽命 式中：——為軸承的基本額定壽命； ——為軸承的基本額定動(dòng)載荷，查得深溝球軸承6002的基本額定動(dòng)載荷； P——為當(dāng)量動(dòng)載荷，由前面可知P=25N； ——為軸承的轉(zhuǎn)速，由前面可知=382r/min； ——為壽命系數(shù)，對(duì)于滾子軸承； 所以軸承的基本額定壽命 所選軸承壽命滿足要求，所選軸承滿足要求。 3.2 電機(jī)選型 （1）根據(jù)已知條件由計(jì)算得知運(yùn)輸機(jī)輥筒的工作轉(zhuǎn)速： n=382r/min 圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比取i=8—40

27、nd=inw=（8~40）×38.2=305—1528r/min 由文獻(xiàn)[13]表12-1初步選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min、5000r/min和3000r/min的電機(jī)。 P電=Pη=2647w 式中P為所需功率。 最終確定選用型號(hào)為132S-6電機(jī)，額定功率為3kw，同步轉(zhuǎn)速1000r/min。 （2）傳動(dòng)比的分配 輥筒輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比為： i=nmn （3-10） i=2.6 式中nm為電機(jī)轉(zhuǎn)速，n為輥筒轉(zhuǎn)速。 T減速器=T輸出?=562.6=21.54N?m 減速器所需功率為3kw，扭矩為21.54 N?m，減速比為2.6，最終選型為EF 37-Y-3

28、-4P-3.84-M1-0°-1。 3.3 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)在多種情況下都非常適用，特別是在需要精確比例和惡劣環(huán)境下的開(kāi)放式傳動(dòng)。它適用于中到高速的傳動(dòng)，以及低速的重負(fù)載傳動(dòng)。 根據(jù)不同的需求，鏈條可以分為三類：傳動(dòng)鏈、輸送鏈和曳引鏈。在所有類型中，用于傳動(dòng)的精密滾子鏈?zhǔn)亲畛Ｒ?jiàn)的選擇。通常滾子鏈的傳動(dòng)功率在100kW以下，鏈速在15m/s以下。先進(jìn)的鏈傳動(dòng)技術(shù)已能使優(yōu)質(zhì)滾子鏈的傳動(dòng)功率達(dá)5000kW，速度可達(dá)35m/s；高速齒形鏈的速度則可達(dá)40m/s。鏈傳動(dòng)的效率，對(duì)于一般傳動(dòng)，其值約為0.94~0.96：對(duì)于用循環(huán)壓力供油潤(rùn)滑的高精度傳動(dòng)，其值約為0.98[14]。 圖3

29、-1 鏈傳動(dòng) 如圖3-1展示的滾子鏈結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒以及滾子。內(nèi)鏈板與套筒、外鏈板與銷軸之間采用過(guò)盈配合方式，而滾子與套筒、套筒與銷軸之間則采用間隙配合方式。在內(nèi)外鏈板發(fā)生相對(duì)彎曲的情況下，套筒能夠圍繞銷軸進(jìn)行自由旋轉(zhuǎn)。滾子是固定在套筒上的，當(dāng)其工作時(shí)，滾子會(huì)沿著鏈輪的齒形滾動(dòng)，這種方式有助于降低齒形的磨耗。銷軸與套筒接觸的表面是鏈磨損的主要區(qū)域。因此，在內(nèi)部和外部連接板之間應(yīng)預(yù)留一些空隙，以確保潤(rùn)滑油能夠滲透到銷軸與套筒的摩擦面之間。鏈板通常被設(shè)計(jì)成8字形，這樣做是為了確保其各橫截面擁有近乎一致的抗拉能力，同時(shí)也降低了鏈條的重量和在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所承受的慣性力。 圖

30、3-2 滾子鏈的結(jié)構(gòu) 在傳輸高功率的情況下，可以選擇使用雙排鏈或者多排鏈的方式。多排鏈的載荷能力與其排數(shù)是正相關(guān)的。然而，由于精度因素的制約，各個(gè)排鏈所承受的載荷分布并不均勻，因此排數(shù)的數(shù)量不應(yīng)過(guò)多。在滾子鏈的鏈節(jié)數(shù)量為偶數(shù)的情況下，接頭位置可以通過(guò)開(kāi)口銷或彈簧卡進(jìn)行固定。通常，前者適用于大的節(jié)距，而后者適用于小的節(jié)距。但當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，需要使用過(guò)渡鏈節(jié)。鑒于過(guò)渡鏈節(jié)的鍍板需要承受額外的彎矩，通常建議避免使用奇數(shù)鏈節(jié)[13]。 （1）鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i=n1n2=Z2Z1 （3-11） 式中：z1、z2??分別為主、從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)； n1、n2??分別為主、從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速，。

31、 i=1 令z1=14，則z2=14 （2） pCa=kAkzkPP （3-12） 式中kA——工作情況系數(shù)，見(jiàn)表3-1由文獻(xiàn)[13]得到 kz——主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，kz=19z11.08 kP——多排鏈系數(shù)，雙排鏈時(shí)kP=1.7，三排鏈時(shí)kP=2.5 P——傳遞的功率，kW kA=1 kz=1.39 kP選用單排鏈 P=4 kW pCa=kAkzkPP=1×1.391.7×4=3.27 （3）確定鏈條型號(hào)和節(jié)距P 鏈條型號(hào)根據(jù)當(dāng)量的單排鏈計(jì)算功率pCa、單排鏈額定功率pc和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1。查表時(shí)應(yīng)保證pca≤pc。 最終選用08A型號(hào)的單排鏈。 （4）

32、計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距a0=(30~50)p，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù)Lp0 a0=30~50p=30~5012.7=381~635 取a0=500mm P=12.7 lP0=2a0p+z1+z22+z2-z12π2pa0 （3-13） lP0=2a0p+z1+z22+z2-z12π2pa0=250012.7+14=92.7 lP0=92.7，取94。 式中：a0為中心距，p為節(jié)距。 （5）滾子鏈的使用壽命校核計(jì)算[14] P0'=0.003z11.08n10.9P25.43-0.0028P （3-14）

33、 而f1PkP=150W < P0''=950Z11.08n11.5 （3-15） P0''=950Z11.08P0.8n11.5=28W P0''≤f1PkP

34、P=2.5； f1——工況系數(shù)，差得f1=1； Lp0——鏈節(jié)數(shù)； 3.4 鏈輪設(shè)計(jì) （1）分度圓 d=Psin1800z （3-17） d=Psin1800z=12.7sin180014=57.07mm 式中d為鏈輪的分度圓直徑，P為節(jié)距，Z為齒輪齒數(shù)。 （2）齒頂圓 da=p0.54+cot180z （3-18） da=p0.54+cot180z=62.48mm 式中?a為鏈輪的齒頂圓直徑，P為節(jié)距，Z為齒輪齒數(shù)。 鏈輪如圖3-3所示。 圖3-3 鏈輪 4 分揀裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 分揀裝置主要由輥筒，鏈條，鏈輪構(gòu)成，傳動(dòng)方式選用鏈傳動(dòng)。如圖4-

35、1 圖4-1 分揀裝置 分揀裝置通過(guò)鏈條接觸貨物底部，將貨物分揀至指定區(qū)域。 4.1 軸設(shè)計(jì) 已知：貨物質(zhì)量m為15KG； 傳動(dòng)方式：鏈傳動(dòng)； 工件的極限速度V為2m/s； 所需傳送功率： P=FV=75×2=150W 工件達(dá)到極限速度2m/s時(shí)，軸的轉(zhuǎn)速為： 設(shè)鏈輪的分度圓直徑d1為70mm，軸的d直徑為20mm。 則軸轉(zhuǎn)速n=vπd1=540r/min Me=9549Pn （4-1） Me=95490.15382=2.65N?m τ=TWP （4-2） T=Me=2.65N?m Wp=πd316 （4-3） τ=2.65π

36、×0.02316=1.69Mpa?τ 式中：Me為扭矩，T為軸的扭矩，Wp為抗扭截面系數(shù)， 為輥筒許用扭切應(yīng)力，選取45鋼為輥筒材料，查文獻(xiàn)[12]《機(jī)械設(shè)計(jì)》得，45鋼的許用扭切應(yīng)力=40MPa。 4.2 電機(jī)選型 每次分揀一個(gè)貨物所需的扭矩為2.65N?m P電=Pη （4-4） P電=229w 式中：P為實(shí)際功率，P電為電機(jī)所需功率。 由文獻(xiàn)[13]表12-1選用電機(jī)90L-6，功率1.1kW,轉(zhuǎn)速1000r/min。 4.3 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) （1）鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i=n1n2=Z2Z1 （4-5） 式中：z1、z2??分別為主、從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)；

37、 n1、n2??分別為主、從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速，。 i=1.85 令z1=17，則z2=32 （2） pCa=kAkzkPP （4-6） 式中kA——工作情況系數(shù)，由文獻(xiàn)[13]得到 kz——主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，kz=19z11.08 kP——多排鏈系數(shù)，單排鏈時(shí)kP=1，雙排鏈時(shí)kP=1.7，三排鏈時(shí)kP=2.5 P——傳遞的功率，kW kA=1 kz=1.13 kP選用單排鏈 P=1.1kW pCa=kAkzkPP=1×1.131.7×1.1=0.73 （3）確定鏈條型號(hào)和節(jié)距P 鏈條型號(hào)根據(jù)當(dāng)量的單排鏈計(jì)算功率pCa、單排鏈額定功率pc和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1。查表

38、時(shí)應(yīng)保證pca≤pc。 最終選用08A型號(hào)的單排鏈。 （4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距a0=(30~50)p，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù)Lp0 a0=30~50p=30~5012.7=381~635mm 取a0=500mm p=12.7 lP0=2a0p+z1+z22+z2-z12π2pa0 （4-7） lP0=2a0p+z1+z22+z2-z12π2pa0=250012.7+17+322+32-172π212.7500=102 lP0=102，取102。 式中：a0為中心距，p為節(jié)距。 （5）滾子鏈的使用壽命校核計(jì)算[14] P0'=0.003z11.08n10.9P2

39、5.43-0.0028P （4-8） 而f1PkP=150W < P0''=950Z11.08n11.5 （4-9） P0''=950Z11.08P0.8n11.5=35W P0''≤f1PkP

40、1——小鏈輪轉(zhuǎn)速； kP——多排鏈系數(shù)，單排鏈時(shí)kP=1，雙排鏈時(shí)kP=1.7，三排鏈時(shí)kP=2.5； f1——工況系數(shù)，差得f1=1； Lp0——鏈節(jié)數(shù)； 4.4 鏈輪設(shè)計(jì) （1）分度圓直徑 d=Psin1800z （4-11） 式中p——節(jié)距 d——分度圓直徑 z——齒數(shù) 小鏈輪d1=70mm 大鏈輪d2=129mm （2）齒頂圓 da=p0.54+cot180z （4-12） 小鏈輪?a1=74mm 大鏈輪?a2=133mm 式中?a為鏈輪的齒頂圓直徑，P為節(jié)距，Z為齒輪齒數(shù)。 小鏈輪如圖4-2所示 圖4-2 小鏈輪 大鏈

41、輪如圖4-3所示 圖4-3 大鏈輪 5 升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 氣缸種類眾多，不同的氣缸種類和型號(hào)在性能和適用的工作環(huán)境上存在差異。在選擇氣缸時(shí)，我們需要考慮氣缸的種類、如何安裝、它的具體尺寸、行程、密封方式以及所需的氣體量等因素。 （1）確定氣缸類型 按照設(shè)計(jì)規(guī)范，輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的壓縮設(shè)備選擇了單活塞缸，從米思米上選取氣缸型號(hào)。 圖5-1 升降氣缸 (2)氣缸參數(shù) 氣缸負(fù)載F=m?g=15+3+18+2×9.8=372N 式中 F＝負(fù)載(N) m＝物體的質(zhì)量(kg) g＝9.8m/sec2 工作壓力(MPa)=1MPa 行程(mm)=20mm 動(dòng)

42、作時(shí)間(s)=0.5s （3）計(jì)算氣缸輸出力 1)確定氣缸輸出力。(伸出時(shí)) F=η×A×P （5-1） F1=η×A1×P=402N F1=輸出推力(N) A1=伸出側(cè)受壓面積(mm2 ) 表5-1 氣缸受壓面積表 η=用途對(duì)應(yīng)的負(fù)載率(％) 表5-2 負(fù)載率系數(shù)表 P＝工作壓力(MPa) 2)確定氣缸輸出力。(縮回時(shí)) F=η×A×P （5-1） F2＝η×A2×P ＝301N A2＝縮回側(cè)受壓面積(mm2 ) η＝用途對(duì)應(yīng)的負(fù)載率(％) P＝工作壓力(MPa) （3）確定氣缸內(nèi)徑 表5-3 氣缸內(nèi)徑

43、選定表 表5-4 理論輸出力表 根據(jù)表5-3和表5-4選取氣缸內(nèi)徑=φ25mm （4）確定理論基準(zhǔn)速度 v=st （5-2） v=st=200.5=40mms 最終在米思米上選取氣缸為MSCCN25-20型號(hào)的氣缸。如圖5-2 圖5-2 MSCCN25-20 效果如圖5-3 圖5-3 氣缸連接分揀裝置示意圖 氣缸通過(guò)鈑金與分揀裝置連接，通過(guò)活塞的升降，控制分揀裝置，以達(dá)到分揀的目的。 6 總結(jié) 輥筒浮出式分揀輸送機(jī)展現(xiàn)出了卓越的性能和顯著的優(yōu)勢(shì)。它具有高度的自動(dòng)化程度，能夠快速、準(zhǔn)確地完成貨物的分揀作業(yè)，大大提高了物流運(yùn)作的效

44、率和精度。其靈活的設(shè)計(jì)使其能夠適應(yīng)多種不同形狀、尺寸和重量的貨物，具有廣泛的適用性。無(wú)論是小件包裹還是大件物品，都能在該輸送機(jī)上實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)輸送和精確分揀。 本課題研究的主要內(nèi)容、成果歸納如下：首先，分析與研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有輥筒浮出式分揀輸送機(jī)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)分揀輸送機(jī)使用的實(shí)際情況，提出了一種輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方案。 將此次設(shè)計(jì)的輥筒浮出式分揀輸送機(jī)分為三個(gè)部分: （1）主輸送機(jī)：運(yùn)用滾筒輸送機(jī)作為主輸送機(jī)。 （2）分揀裝置：通過(guò)滾子鏈與貨物底部接觸，將貨物分揀至指定區(qū)域。 （3）升降機(jī)構(gòu)：利用氣缸的升降，使分揀裝置達(dá)到浮出的效果并可以與貨物底部接觸。 最后利用用soildwork

45、s軟件完成了此課題輥筒浮出式分揀輸送機(jī)的三維模型的建造，再通過(guò) Autocad完成了相關(guān)重要零件的繪制。 參考文獻(xiàn) [1] 江吉祥.關(guān)于人機(jī)交互式智能分揀生產(chǎn)線的研究[J].職業(yè),2023,(15):91-93. [2] Simplify Any Workflow with Sortation Conveyors: Increase Efficiency and Productivity[J].M2 Presswire,2023, [3] Dai N ,Lu Z ,Chen J , et al.Research on the Algorithm of Position Corr

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49、 當(dāng)論文接近尾聲，心中的感慨如潮水般涌來(lái)。 首先，我必須深深感謝我的導(dǎo)師曾復(fù)，是您以豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，引領(lǐng)我在學(xué)術(shù)領(lǐng)域中探索，一次次耐心地為我答疑解惑，讓我不斷突破自我。 我還要感恩我的同學(xué)們，那些一起為了學(xué)術(shù)夢(mèng)想拼搏的日子，因?yàn)橛心銈兌泳剩覀兿嗷シ龀?，共同進(jìn)步。 我的家人始終給予我無(wú)條件的愛(ài)與支持，是我能夠安心學(xué)習(xí)和研究的力量源泉，謝謝你們的默默付出。 也要感謝學(xué)校提供的各種資源和平臺(tái)，讓我有機(jī)會(huì)去追求知識(shí)和成長(zhǎng)。 此外，那些在我學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中給予過(guò)幫助的朋友們、老師們，你們的每一份善意和幫助都對(duì)我意義重大。 在此，我向所有這些給予我?guī)椭凸膭?lì)的人們致以最誠(chéng)摯的謝意。正是因?yàn)橛心銈?，我的論文之旅才如此充?shí)和難忘。 未來(lái)的路還很長(zhǎng)，我會(huì)帶著這份感恩繼續(xù)前行。