多方位旋转分拣物料装置设计【三维PROE+CAD+说明书+PPT】.rar

指 导教师：陈更新汇 报 人：叶 造 富多方位旋转分拣物料装置设计多方位旋转分拣物料装置设计目录1研究背景与意义2总结设计方案3研究内容4结论效果会更好。图标以及图片均可根据您的个人需要来进行一键替换。添加内容图表均可进行替换和编辑研究背景与现状0 1现代物流对自动化、智能化分拣设备提出了新的要求。本文设计了一种集成多个多方位旋转单元的包装分拣物料装置，在研究过程中对这种装置的结构、工作原理进行具体分析，然后对各组成部分进行设计，确保时最终目标。这种设备可显著降低冲击和震动、减少噪音，对条烟分拣有较高应用价值。它具有摆线分选机、交叉带分选机等传统自动分选设备无法实现的应用优势。人工流水线挑拣零件有明显的弊端，主要是因为人在操作时很容易由于各方面因素影响出现差错，且工作效率也不高。为更好的满足标准件分拣相关要求，就很有必要研发出自动分拣装置，本文针对这一问题进行研究，研发出一种高性能的包装分拣物料装置。研究背景研究背景研究现状国内的自动化技术与物流技术同国外相比起步较晚，导致国内自动化分拣系统没有形成完善的体系。20世纪70年代，计算机技术与通信技术的快速发展带动了自动化技术，国外自动化分拣装置当时已经投产使用，我国才开始自动化分拣装置的研究。2003年电商经济与快递业迅猛发展，生产制造业高额生产任务与低效分拣模式的矛盾日益突出，各大企业为寻求解决办法开始对自动化分拣装置进行采购，从而掀起了自动化分拣设备的小高潮，行业进入飞速发展阶段。总体方案的确定0 2总体方案的确定分析可知其中的组成单元主要包括输送装置、分拣器、传动机构、电动推杆、电机、控制单元，其中各部分的运行都通过控制单元进行控制。系统的动力来源于电动机，通过振动筛送料；通过传动带和滚筒对物料进行传输；电动推杆在其中充当伺服单元；物料在运输后通过收集箱进行收集。其中的支撑单元为托辊组。分拣流程研究内容0 3电动推杆分拣装置设计电动推杆分拣装置主要负责待分拣物料的第一次分拣，经过物料识别系统和计数器统计后，控制系统向电动推杆的驱动模块发送指令，电动推杆工作，将目标物料推送至输送带另一侧的收集箱中。多方位拨板设计多方位拨板设计拨板机构额作用是将待分拣物料按区域投递至相应装箱，实现分质量的分拣。其具体工作流程如下：控制终端在得到相关信号反馈后，将信息传递给拨板机构，控制相应拨板的动作。例如当控制终端得到的信息是待分拣物料需要到收集箱1时，电动推杆启动进行分拣；当控制终端得到的信息是将待分拣物料分拣到收集箱3时，则控制终端将信号反馈给拨板机构，驱动电机反转，使多方位拨板装置的逆时针旋转，将待分拣物料分拨到收集箱3；反之，电机正转，将待分拣物料分拨到收集箱8中。拨板机构传动设计伺服电机计算与伺服电机计算与选型选型克服负载所需的功率应小于电机输出功率，当对电机要求髙时，还要充分考虑以下情况。计算伺服电机所承载的负载转矩，电机的矩频特性伺服电机所承受负载力矩大于电机的矩频特性，电机在生产线的工作当中，不用情况下，电机的输出力矩的大小都应在矩频特性曲线之内。电机型号选择依据经验计算可知，当电机功率在750W以下时，电机的转动惯量应该大于0017kg m2。经过查阅资料，最终选择安川伺服电机SGMPG-15A1A，其功率大于计算功率，扭矩和电机转动惯量均满足设计要求。输送装置设计输送装置设计电动机的选型与计算电动机的选型与计算单个物料质量为0.3kg，假设输送装置上一次传输500个待分拣物料，则总质量为150kg，则输送装置必须具备足够的拉力 和较快的运行速度，因此才能够满足要求。传送带所需功率为电动机总的传递效率为确定电动机的转速传送带方案设计一种是利用伺服马达进行断续传输，该方法具有可控性好，稳定性好，自适应能力强等优势。一种是利用减速马达与分切机相结合的方式，来实现同步皮带的断续输送。为此，我们采取的技术方案为：一种由支架上的伺服马达、正时皮带、尺寸一致的主、从动轮、工作台、支承板等组成的高速间断驱动装置。在固定制品的站底，用卡块加强正时带，利用正时带的移动带动正时带前进，能让快件在传送时更稳定，能有效地避免快件在运送时的破损和脱落。采用同步皮带进行高效的输送，可以有效地完成快件分拣作业。传送带方案设计总结0 4本文以自动分拣设备为研究对象，重点探讨物流行业面临的问题和发展需求。在研究国内外相关产品和技术的基础上，开发设计了一种新型的多方位旋转分拣物料装置。它以可自行旋转的多方位旋转单元作为最小控制单元，具有模块化、标准化、灵活性高的特点。本文设计的标准件自动分拣机构由多种装置组合而成，各个装置准确地配合工作，能够有效地把零件按照不同等级的要求分拣出来，大大地节省了人力，而且挑拣精度要比人工分拣高得多，其在企业生产中能够创造良好的经济效益。感谢各位老师的批评与指导 本科生毕业论文（设计）(2024 届)题题 目：目：多方位旋转分拣物料装置设计多方位旋转分拣物料装置设计 学学 院：院：机电工程机电工程 专专 业：业：机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化 班班 级：级：22 级自动化（专升本）级自动化（专升本）1 班班 学生姓名：学生姓名：叶造富叶造富 学号：学号：2022014020034 指导教师：指导教师：陈更新 职称：职称：讲师 完成时间：完成时间：2024 年年 4 月月 8 日日 本科生毕业论文（设计）诚信声明本科生毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师的指导下取得的成果，论文（设计）写作严格遵循学术规范。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人对所写的内容负责，如有违规行为发生，自愿承担一切责任。毕业论文（设计）作者签名：日期：年 月 日 本科生毕业论文（设计）使用授权声明本科生毕业论文（设计）使用授权声明本人完全了解学校有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，同意海南科技职业大学保留并向有关部门或机构送交毕业论文（设计）的书面版和电子版，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权海南科技职业大学将本设计（论文）的全部或部分内容网上公开或编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等方式保存和汇编本设计（论文）。对于保密毕业论文（设计），按保密的有关规定和程序处理。毕业论文（设计）作者签名：指导教师签名：日期：年 月 日 日期：年 月 日 摘摘 要要现代物流对自动化、智能化分拣设备提出了新的要求。本文设计了一种集成多个多方位旋转单元的包装分拣物料装置，在研究过程中对这种装置的结构、工作原理进行具体分析，然后对各组成部分进行设计，确保时最终目标。这种设备可显著降低冲击和震动、减少噪音，对条烟分拣有较高应用价值。它具有摆线分选机、交叉带分选机等传统自动分选设备无法实现的应用优势。人工流水线挑拣零件有明显的弊端，主要是因为人在操作时很容易由于各方面因素影响出现差错，且工作效率也不高。为更好的满足标准件分拣相关要求，就很有必要研发出自动分拣装置，本文针对这一问题进行研究，研发出一种高性能的包装分拣物料装置。关键词：关键词：多方位旋转单元；分拣物料装置；分拣机构AbstractModern logistics has put forward new requirements for automated and intelligent sorting equipment.This article develops and designs a packaging sorting material device that integrates multiple multi-directional rotating units.This article mainly analyzes the structure,working principle,and function of the cigarette sorting mechanism,in order to process the contour of the cam.It can greatly alleviate impact and vibration,reduce noise,and improve the success rate of cigarette sorting.It has application advantages that traditional automatic sorting equipment cannot achieve,such as cycloidal sorting machines and cross belt sorting machines.Usually,part picking is done through manual assembly line operations,but due to human factors,as work time increases,errors are inevitable during the operation process.Research has shown that in order to solve the current problems in standard part sorting and improve the efficiency and accuracy of part sorting,this paper designs an automatic sorting mechanism.Keywords:Multi directional rotating unit;Sorting material device;Sorting mechanism目 录第一章 绪论.11.1 分拣装置介绍.11.2 国内外研究现状.1第二章 分拣物料装置总体方案设计.42.1 整体结构.42.2 工作原理.4第三章 分拣装置设计.63.1 电动推杆分拣装置设计.63.2 多方位拨板设计.73.2.1 总体结构设计.73.2.2 拨板机构传动设计.7第 4 章 输送装置设计.124.1 电动机的选型与计算.124.1.1 选择电动机的功率.124.1.2 确定电动机的转速.124.2 减速器的选型与计算.124.2.1 减速器选型.124.2.2 减速器外传动件的设计.134.3 传送带设计.154.3.1 传送带方案设计.154.3.2 传送带计算.164.4 滚筒设计.174.4.1 滚筒直径.174.4.2 滚筒厚度的确定.19第五章 结语.21参考文献.22致 谢.24第一章 绪论1.1 分拣装置介绍当前，由于人工费用的上涨，各个快递企业都在对自动化分拣装置进行了研究和推广。接下来，我们将重点讨论十字皮带清选机、滑靴清选机、线性皮带清选机、清选机和模块带清选机。随着社会的不断发展，人们对购物的需求不断提升，在购物人数不断增加的今天，在物流中心进行货物分类将耗费巨大的人工费用，而自动化分类机器人的问世则可以很好地解决这一问题。并联机构因其动态误差小，精度高，运动惯量小，承载能力强等优点而备受关注。在物流线上有广泛应用。在整个供应链流程中，物流是对原材料，中间产物，成品和有关资料的高效流通和储存的规划，执行和控制的一个过程。物流的主要功能就是充分地利用空间和时间，进而达到节省成本和提高效率的效果1。1.2 国内外研究现状近年来我国经济的不断发展，输送分拣设备的种类不断增加，且功能日益完善，可更好的满足各种物品的分拣处理要求。随着电商、快递行业规模不断扩大，对输送分拣设备的需求明显增加，不同对其性能和功能的要求也提高。各快递企业的转运中心为提高分拣效率且降低成本，开始大量的应用自动化输送分拣设备1。在此背景下自动化物流装备开始被大量研发出，这种设备可显著提升分拣作业的效率，且可以避免人为差错，有明显的应用性能优势2。在物流业中，分类是一个重要的步骤，而自动分类由于其高效、节能、低错误率等优点而得到了更多的重视。因此，对自动的物流标识和分拣装置进行了研究3。在国际上，对自动分类技术的研究起步很晚，第二次世界大战以后，美国和日本等先进国家借鉴了邮政邮件分类的成功经验，对自动分类技术进行了深入研究。到了一九八五年，日本共有 366 台的自动清分机，为全球之冠。自动分拣机被广泛应用于物流、医药、药草等多个行业。早在 1990 年，位于伊利诺伊州芝加哥的 Rush-Presbyterian-St Luke 医学中心开发了一种机器人分类系统。该系统利用医学机器人识别条形码信息对数据进行分类，利用分拣站对数据进行集中分拣处理，为以后的自动分拣系统提供了一种标签识别的可行方案；2001 年 Masel D.T 进行了标准环形物料系统分拣的研究；2010 年 Arko D 利用 Open CV 处理摄像头采集的图像颜色信息并由机械手进行自动化分拣的完整系统，此系统为自动化分拣设备与机器视觉的结合打下了基础4。国内的自动化技术与物流技术同国外相比起步较晚，导致国内自动化分拣系统没有形成完善的体系5。20 世纪 70 年代，计算机技术与通信技术的快速发展带动了自动化技术，国外自动化分拣装置当时已经投产使用，我国才开始自动化分拣装置的研究6。2003 年电商经济与快递业迅猛发展，生产制造业高额生产任务与低效分拣模式的矛盾日益突出，各大企业为寻求解决办法开始对自动化分拣装置进行采购，从而掀起了自动化分拣设备的小高潮，行业进入飞速发展阶段7。分拣机械手在工业自动化领域被广泛应用，其属于一种特殊形式的机器人，在运行过程中可通过程序进行控制，而实现预期的作业任务，这种设备可长时间高效稳定运行，提高了工作效率，提升也降低工人操作的失误问题，不会对物品产生明显的损害。而且分拣机械手的灵活性高，在设定传送路线后就能准确的输送工件，此外工艺流程改变情况下也可以方便的进行针对性的调整，系统的适应能力明显提高，也为其推广应用起到促进作用。最开始研究分拣机械手的美国。二十世纪五六十年代中美合办的美国最早开发的机器人操作臂，同时也是世界上最早的一种教学式的操作臂。后来美国又改进了一些，比如伸缩式，旋转式，倾斜式，来适应更多的工作环境。二十世纪70、80 年代，美国与国际统一公司、麻省理工、SU 等公司合作，开发出了一种可以由微型电脑来操控的机械臂来执行特定的作业任务，为未来的工业机器人奠定了坚实的理论和技术基础。世界上比较知名的同类产品包括：瑞典 ABB，德国库卡，爱普生，日本 FANUC 等。机械手和机器人在各行各业都有很大的用途，尤其是随着电脑的诞生，机器人的智能化水平越来越高，越来越符合人们的需要。中国的机械臂是七十多年前才发展起来的，落后于欧美国家 30 多年前，上海发明了第一部自动机械臂，之后，中国就有了相应的科研和应用，国家也拨出了大量的经费，用于工业机器人的研究。在技术的不断发展下，机械手的能力得到了显著的提升，但是在工业领域，对机器人的模块化要求很高，这样可方便的进行安装拆卸，使用维护难度也明显降低，在出现故障情况下可方便的维修。根据相关资料可知目前滚珠轴承技术开始应用到机器人中，这对提高其性能有重要意义。机械手在发展过程中经历了由气动到气电一体化等多个时期。下一步，将重点放在多个领域的结合上，尤其是电子信息技术，可以极大地提升整个系统的可靠性，将气动技术由“开关控制”发展到更高精度和信息化的“反馈控制”。第二章 分拣物料装置总体方案设计2.1 整体结构本文设计的自动分拣机构组成结构如下图 2.1，分析可知其中的组成单元主要包括输送装置、分拣器、传动机构、电动推杆、电机、控制单元，其中各部分的运行都通过控制单元进行控制。系统的动力来源于电动机，通过振动筛送料；通过传动带和滚筒对物料进行传输；电动推杆在其中充当伺服单元；物料在运输后通过收集箱进行收集。其中的支撑单元为托辊组。图 2-1 多方位旋转分拣物料装置1、3、8-收集箱；2-多方位分拣器；4-电动推杆；5-计数器；6、10-输送带；7-下料滑道；9-电机与机架；2.2 工作原理这种自动分拣机构可以实现如下功能：把生产好的标准件零件从输送带的一端向另一端传送，输送期间实现标准件次品的分拣；可以实现不同品质标准件的分拣和计数，为机械零件的分拣和包装提供很大的方便；设有次品收集装置，次品既可以作为原材料回用于加工生产，又可以降低能耗，减少浪费。这种自动分拣机构的工作流程如图 2-2 所示。在设备未通电情况下将对应的零件放入振动筛中，对其中的各部分进行检查，在发现全部安全有效情况下打开电源，为后续工作提供支持；振动筛在运动过程中将工件抖落到传动带上，且在其震动作用下零件也规律性的排布，然后全部落入到传动带上后，在其后运动过程中零件不断的传输，为其后的检测提供支持；在零件通过第一个传感器的下面时，传感器迅速采集零件的信息，然后传送到控制系统中，如果达到第一个标准，那么一号推杆就会被触发，将检测到的零件推入相应的收集箱中，零件经过滑轨落入收集箱的过程中，固定在滑道上的传感器被触发，向控制系统传递一个信号，表示已经收集一个零件；接着，零件继续向前传送，在此运行过程中经过最后一个传感器后，对应的零件大部分被分拣完毕；其余的零件则通过传动带输入到收集箱内，为其后的操作提供支持。图 2-2 分拣流程在检测时受到误差因素影响，一部分零件可能被遗漏，这种情况下需要第二次检测收集的零件，且进行分拣处理，确保满足准确性和可靠性要求。第三章 分拣装置设计3.1 电动推杆分拣装置设计电动推杆分拣装置主要负责待分拣物料的第一次分拣，经过物料识别系统和计数器统计后，控制系统向电动推杆的驱动模块发送指令，电动推杆工作，将目标物料推送至输送带另一侧的收集箱中。执行机构选择电动推杆（见图 3-1），相较于其他类型的执行机构，在发挥相同功能的前提下，它能够有效地节省空间和能耗。为特定应用选择正确的执行器对于确保最佳性能、效率和可靠性至关重要。图 3-1 电动推杆假设物料重量为 0.03kg，水平输送带运动速度为 0.2m/s，横向推杆的运动速度为 3m/s，传送带宽度为 480mm，物料推出时间为 2s。横向运动的推杆要想将物料推入分料滑道中，除了需要克服物料与传送带之间的摩擦力 F1和重力 G，还要克服传送带向前运动带给物料的纵向惯性力 F2。摩擦力是物料与输送带之间接触面的摩擦。这个力的大小与物料的重力 G（即物料的质量 m 乘以重力加速度 g）和物料与输送带之间的摩擦系数 有关，取摩擦系数为 0.3，计算公式为 F1=G=mg=88.2N。物料的重力，计算公式为G=mg，其中 m 是物料的质量，g 是重力加速度，一般取 9.8 m/s。计算得出G=294N。当物料随着传送带以一定速度运动时，如果要改变其运动状态（例如，由横向推杆推出），就需要克服物料的纵向惯性。纵向惯性力可以通过牛顿第二定律计算，F=ma，其中 a 是物料需要达到的加速度，以从传送带上分离出来。推杆将物料推出传送带所需时间为 2 秒，则 a=1.5m/s2，物料由传送带作用产生的纵向惯性力 F2大约为 45N。因此，横向推杆推出物料所需要的力为 427.2N。传送带宽度为 480mm，即电动推杆行程要大于 480mm，推力427.2N，运动速度为 3m/s，根据以上参数，确定本设计选用 DYX 品牌的 IP65 电动推杆。该电动推杆参数如下：电机功率 200W，最大负载 8000N，转数 4000rpm，电压 24V，行程500mm。3.2 多方位拨板设计3.2.1 总体结构设计为了实现待分拣物料的精确分拣，需要根据信息采集系统所反馈的信息，完成待分拣物料的分拨。如图 3-1 所示，拨板机构额作用是将待分拣物料按区域投递至相应装箱，实现分质量的分拣。其具体工作流程如下：控制终端在得到相关信号反馈后，将信息传递给拨板机构，控制相应拨板的动作。例如当控制终端得到的信息是待分拣物料需要到收集箱 1 时，电动推杆启动进行分拣；当控制终端得到的信息是将待分拣物料分拣到收集箱 3 时，则控制终端将信号反馈给拨板机构，驱动电机反转，使多方位拨板装置的逆时针旋转，将待分拣物料分拨到收集箱 3；反之，电机正转，将待分拣物料分拨到收集箱 8 中。因此，为了能够实现精确分拨，需要拨板装置便于位置控制，同时能够缓解运动着待分拣物料带来的冲击。通过综合分析，此处对拨板机构采用伺服电机实现拨板的动作。图 3-2 多方位拨板机构3.2.2 拨板机构传动设计（1）伺服电机计算与选型克服负载所需的功率应小于电机输出功率，当对电机要求髙时，还要充分考虑以下情况。计算伺服电机所承载的负载转矩，电机的矩频特性伺服电机所承受负载力矩大于电机的矩频特性，电机在生产线的工作当中，不用情况下，电机的输出力矩的大小都应在矩频特性曲线之内。伺服电机负载力矩的大小与其所能承受最大静力力矩的大小成正比12。图 3-3 电机运动速度曲线当旋转时长为 20s，加速度时长为 4s，减速到停止的时长为 4s，匀速转动时长为 12s，所得角速度1.8r/min。根据电机 m 的工作参数选择电机型号，其参数为电机最髙转速、负载大小、加速时间和运转时间。根据驱动要求计算电机的转矩和速度的大小，然后求结构尺寸，最后选择适合的电机。（1）计算所需转矩电机通过同步带驱动回转装置，电机回转装置和缓冲板旋转的转矩除以设备的工作效率就为电机工作时所要承受的负载转矩。故选择电机时所需要的转矩：fqTMM （3-1）式中,fM为克服驱动机构的摩擦转矩;qM为克服负载和电机转子惯量的启动转矩;为安全系数,其值一般取 13。以上的电机负载折算到电机轴的惯量除以电机转子惯量应小于 10。1）摩擦力产生的转矩fM当回转装置进行回转时,经过分析,可以得到角接触轴承的摩擦系数,0.005。为了简化计算,回转轴为半径0.05mr回转的圆盘,质量5kgm回转;转动缓冲杆 20kg。同上,为了简化计算,将负戟看作全部作用在轴承的转子处,则由摩擦力产生的转矩fM为:0.046N mfMmmmg r 物回转拔板 （3-2）其中,r为转台轴承的摩擦半径,17.5mm；g为重力加速度,单位为/kgN。2）加速度产生的转矩回转装置的总转动惯量1J为:22210.51.17kg mJmrmr拨板回转 回转托盘 （3-3）缓冲板为1m 0.04m 0.01m的薄板,则缓冲板的转动惯量为2222110.043.56kg m12Jm拨板 （3-4）电机加速时间为 5s，转动速度为2.4rad/min，则加速度所产生的力矩PM为:120.0781 N mPJJMJt （3-5）式中,J为拨板和包裹的总惯量,单位为2kg m;为旋转减速度,单位为rad/s；t 为加速时间，单位为 s。（2）电机功率计算选择较大的减速比 1:10,则电机在工作时转速为2.4 1024rad/minn,电机的安全系数取值 13,依据上述所计算的转矩,可以计算得到电机所需的功率 P:0.6189550M nPW （3-6）3）电机型号选择依据经验计算可知，当电机功率在 750W 以下时，电机的转动惯量应该大于0017kg m2。经过查阅资料，最终选择安川伺服电机 SGMPG-15A1A，其功率大于计算功率，扭矩和电机转动惯量均满足设计要求。（2）同步带计算与选型同步带拥有带传动、齿轮传动等的优点，无滑动误差，传动比准确，同步带传动形式。1）同步带计算功率和主动轮转速计算计算功率：0123dPP K K K （3-7）式中，0P减速机的输出功率；1K工作载荷修正系数,此处取11.35K；2K增速修正系数,此处取20.97K;3K张紧轮修正系数,无张紧轮,此处取30.86K。假设减速效率0.96,则:01200 0.96 1.35259.2WdPPK (3-8)可得主动同步轮转速13000/9333r/minn 2）带节距和型号的确定按照同步带的计算公式、主动轮转速和其他情况，选用 5M 型同步带，带节距为5mmdP。采用弧齿形式，这种齿形有承载能力。3）同步带齿数以及节圆半径的计算按照 5M 带以及化选定，主动轮齿数 Z1=30，主动轮节圆直径：1130 547.75mm3.14bZ Pd （3-9）查表得同步轮外径:046.61mmd;那么从动轮的齿数:211.6 3048Zi Z,其节圆直径2248 576.39mm3.14bZ Pd （3-10）同时,其外径:0175.25mmd。所以,主同步轮采用 30-5M,从同步轮采用 48-5M。4）同步带的传动速度v的确定1 13.14 47.75 6001.5m/s60 100060 1000d nv （3-11）5）中心距的初定由公式120120.72ddadd可计算中心距,在这里根据拨板机构的设计要求,本次设计同步轮中心距0a取 120mm。6）确定同步带的长度同步带长度,可按下式计算得到:212210002876.86mm24ddddLaa （3-12）查表可选节线长度885mmPL。7）同步轮的实际中心距00885876.86120124.07mm22PLLaa （3-13）8）确定主同步轮合齿数2111176.3947.753014.82626 124.07nddZZa （3-14）综上,实际取 15。9）基本额定功率的确定根据 5M 型同步带的许用拉力315NaT,单位长度重量为0.041kg/mq,则基本额定功率:0(3150.041 15)1.50.472KW472W10001000aTqv vP （3-15）10）计算同步轮轴上作用得力10001000 0.266177.33N1.5drPFv （3-16）综上可查表得到其他参数,同步带齿数取 200,基准带宽取 15mm。第 4 章 输送装置设计4.1 电动机的选型与计算4.1.1 选择电动机的功率单个物料质量为 0.3kg，假设输送装置上一次传输 500 个待分拣物料，则总质量为 150kg，则输送装置必须具备足够的拉力1.5FKN和较快的运行速度v2m/s，因此才能够满足要求。传送带所需功率为2.4KW1000wFvP （4-1）电动机总的传递效率为0Pwp2.91kw （4-2）查机械设计基础课程设计16，选取电动机的额定功率为edp3KW4.1.2 确定电动机的转速由后文计算取滚筒的直径为D380mm，工作速度为v2m/s，所以传送带带轮的工作转速为：1000 6080.46/minwvnrD （4-3）带传动比i2 4带，二级减速器常用的传动比为i840内。总传动比的范围iii16 160带总内。电动机的转速范围为01120 11200/minwninr总。根据机械设计基础课程设计 表，符合这一转速的范围的电动机同步转速有 1500r/min，3000r/min 两种，初选 1500r/min，满载转速mn1420r/min型号Y100L2-4 的电动机。4.2 减速器的选型与计算4.2.1 减速器选型通过对输送装置的运行速度、主轴直线度和引擎扭矩的观测，可求出减速器的传动比3.14 1000 0.3812.436060 1.6nDiv （4-4）根据设计选用手册，DCY 型公称减速比达到 20，具体的技术指标详见表 4-1。表 4-1 减速器主要参数4.2.2 外传动件的设计（1）选择 V 带型号在此设计过程中根据相关机械手册，确定出系数1.1AK，然后带入如下表达式7：0*1.1*2.66kw2.93kwdApKp （4-5）根据所得结果对比分析选择型普通带。（2）带轮基准直径根据机械设计手册，我们可以选取小带轮直径180 100D，选小带轮1100mmD，则大带轮直径为212.46 100mm246mmDiD带，由机械设计基础课程设计取2250mmD。（3）验算带的速度10n100 14207.45m/s25m/s60 100060 1000Dv带 （4-6）（4）确定中心距和带长度根据120120.7mm245mm2mm700mmDDaDD为了使结构紧凑，取偏低值0350mma 带基准长度为221122L2a24(250 100)2 350(100250)1265.85mm24 350DDDDa （4-7）由机械设计基础课程设计 选 V 带基准长度1250dmmL，则实际中心距为01250 1265.85a350mm342.08mm22dLla （4-8）（5）验算小带轮包角21114618057.318057.3342.08155.5120DDa （4-9）（6）确定 V 带根数查机械设计基础课程设计表 7-9 得，0.95K，由表 7-3 得，1.11lK，由表 7-10 得，00.17p，由表 7-8，得00.63p 002.93z3.47(0.630.17)0.95 1.11dlpppKK （4-10）取整4z。（7）计算初拉力根据设计手册得到 V 带单位长度质量m0.1kg/m，这种情况下可通过如下表达式计算出对应的单根 V 带张紧力2022.5500mv2.932.50.955000.1 7.45103.97N4 7.450.95dpKFzvK带 （4-11）（8）轴上的压力0Q2zsin2 4 103.7 sin77.9813.3N2F （4-12）（9）带轮结构设计在此设计过程中考虑到小带轮采用实心质，在查表分析基础上确定出e150.3。查得028mmD。轮毂宽：初选50Lmm带轮轮缘宽：(z 1)*e2f65mmB带轮大带轮采用孔板式结构，轮缘宽可与小带轮保持一致。4.3 传送带设计4.3.1 传送带方案设计待分拣物料输送装置的作用是将上一工序的地点的快件传输到运输线路的末端，从而方便快件的分拣。本论文中所提出的待分拣物料输送装置如图 4-6 所示，其中待分拣物料输送装置是使用平带来运送快件的。采用平带式输送机进行输送，其特点是：设备安装简便，维护方便，振动稍好，价格低廉，运行时可靠性好。为了满足同步皮带断续驱动的需求，本文提出了两种方案。一种是利用伺服马达进行断续传输，该方法具有可控性好，稳定性好，自适应能力强等优势。一种是利用减速马达与分切机相结合的方式，来实现同步皮带的断续输送。为此，我们采取的技术方案为：一种由支架上的伺服马达、正时皮带、尺寸一致的主、从动轮、工作台、支承板等组成的高速间断驱动装置。在固定制品的站底，用卡块加强正时带，利用正时带的移动带动正时带前进，能让快件在传送时更稳定，能有效地避免快件在运送时的破损和脱落。采用同步皮带进行高效的输送，可以有效地完成快件分拣作业。图 4-2 输送线建模图在待分拣物料输送装置的起始上料点设置有感光感应器，用以侦测有无待运送的材料，如果有，则会激活传送线，将快件送出。在货物被送到传送线的尽头时，这里还会安装一个光电感应器，用来探测包裹是否已经到达目的地，如果发现了，就会启动机器人对包裹进行分类。本系统以三相 AC 电机为动力，通过变频调速来实现对电机的速度控制。4.3.2 传送带计算下面将根据同步带的结构特点对同步带输料装置进行参数计算。（1）传送带速度计算公式100060 60n dv （4-13）其中，v表示传送带速度，n表示传送带转速（转/分），d表示传送带直径（米）。（2）传送带载重计算公式123Qq b vkkk （4-14）其中，Q表示传送带载重（吨/小时），q表示单位宽度传送带每小时的输送能力（吨/小时/米），b表示传送带宽度（米），v表示传送带速度（米/秒），1k、2k、3k分别表示传送带长度系数、传送带倾角系数和输送物料类型系数。（3）传送带长度计算公式22Lhl （4-15）其中，L表示传送带长度，h表示传送带高度差（米），l表示传送带水平距离（米）。（3）传送带功率计算公式75mQhP （4-16）其中，P表示传送带功率（千瓦），Q表示传送带载重（吨/小时），h表示传送带高度差（米），表示传送带机械效率，m表示电机效率。假定输送装置能达到 500 个材料/小时，材料的大小是 50cm30cm20cm，输送带的速度是 1.5 m/s，分类平台和地板之间的水平差是 1.2 米，输送带有 5 度的倾斜角度，输送材料种类因数 k3=1.0，机械效率=0.95，电动机效率 m=0.92。传送带载重计算：首先需要计算单位宽度传送带每小时的输送能力q，即：500050000.2436001.2 0.5 0.300=36qb h （4-17）其中，b为传送带宽度，h为物料高度。然后可以计算传送带的载重：1230.24 1.2 1.5 1.2 1.3 1.00.57=Qq b vkkk （4-18）传送带长度计算：根据每小时处理的件数和每件物料的尺寸，可以计算出单位时间内传送带上物料的体积流量 q，即：5000 0.5 0.3 0.20.0833600=q （4-19）然后可以根据传送带速度计算出传送带的长度L，即：0.0830.055=1.5qLv （4-20）传送带宽度计算：根据传送带载重和每小时处理的件数，可以计算出单位时间内传送带上物料的重量流量 q，即：40.000100=150Qq （4-21）然后可以根据每件物料的尺寸和重量流量计算出传送带的宽度b，即：10000.000114 1000120.2 0.5 0.3=qbh lw （4-22）其中，h、l、w分别为物料的高度、长度和宽度。综上所述，为满足每小时处理 500 件物料的要求，这个待分拣物料输送装置的尺寸为宽度 12cm、长度 55cm。4.4 滚筒设计4.4.1 滚筒直径1.传动滚筒设计（1）考虑到比压及摩擦条件的滚筒最小直径计算时，可两滚筒分开算，以可一起来算。由式10min2()2 ySSWDB pB P3244.512 10.8181045.994001200 0.70.25180mm（4-23）（2）按钢绳芯带绳芯中的纲绳直径与滚筒直径的比值，由式：150Dd进行计算14。式中D表示传动滚筒直径，单位为 mm；d表示钢芯带中钢绳的直径，单位为 mm。要求150150 4600Ddmm，可采用直径为 D=800mm 的滚筒。（3）验算滚筒的比压比压要按相遇点滚筒承受的比压来算，因此滚筒所承受的比压较大15。按最不利的情况来考虑，设总的牵引力由两滚筒均分，各传递一半牵引力。总的牵引力0711()()WSSyS S44.512 10.81833.694KN （4-24）其分离点所承受的拉力44.512 16.84727.665sKN （4-25）由式3144.51227.665100.1630 1200ycpSSPDBMpa0.7Mpa （4-26）因为cpP0.7Mpa，故通用设计的滚筒强度是足够的，不必再进行强度验算。4.4.2 拉紧装置行程表 4-1 钢绳芯带接头长度型号ST-630ST-800ST-1000ST-1250ST-1600ST-2000ST-2500钢绳直径 d33.544.5567.5接头长度nl6006507001250135014501550表 4-2 常用输送带延伸率和夹头长度表胶带种类弹性延伸率悬垂度率t接头长度 ln面帆布带0.010.0012尼龙胶带0.020.012钢绳芯胶带0.00250.0011拉紧装置行程由下式进行计算：tnlLl （4-27）式中：l拉紧装置行程，m；L输送机长度，24m；输送带的弹性延伸率；t输送带的悬垂度率；nl输送带的接头长度，m。查上表选0.0025，0.001t，n0.7ml，代入上式得：240(0.00250.001)0.70.784ml，取0.8ml。第五章 结语本文以自动分拣设备为研究对象，重点探讨物流行业面临的问题和发展需求。在研究国内外相关产品和技术的基础上，开发设计了一种新型的多方位旋转分拣物料装置。它以可自行旋转的多方位旋转单元作为最小控制单元，具有模块化、标准化、灵活性高的特点。本文设计的标准件自动分拣机构由多种装置组合而成，各个装置准确地配合工作，能够有效地把零件按照不同等级的要求分拣出来，大大地节省了人力，而且挑拣精度要比人工分拣高得多，其在企业生产中能够创造良好的经济效益。参考文献1喜崇彬