畢業(yè)設(shè)計（論文）-輥筒浮出式分揀輸送機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

《畢業(yè)設(shè)計（論文）-輥筒浮出式分揀輸送機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計（論文）-輥筒浮出式分揀輸送機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計（36頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘要 輥筒浮出式分揀輸送機是現(xiàn)代物流與倉儲領(lǐng)域的重要設(shè)備。它利用獨特的輥筒浮出機制，實現(xiàn)了對物品的精確分揀。其具備諸多顯著優(yōu)勢，如穩(wěn)定可靠的運行性能，能長時間持續(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，滿足不同場景需求。在物流中心、配送中心等地廣泛應(yīng)用，有效促進了物流流程的自動化和智能化。通過與其他設(shè)備的協(xié)同工作，構(gòu)建起高效的物流運作體系。此外，隨著技術(shù)的不斷進步，輥筒浮出式分揀輸送機也在不斷創(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，它將在物流領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用，為經(jīng)濟發(fā)展提供有力的支撐。在本文中，主要設(shè)計

2、了主輸送機，分揀裝置和升降機構(gòu)三大部分，解決了貨物如何運輸以及貨物如何分揀的問題。 關(guān)鍵詞：輥筒浮出式分揀輸送機；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國內(nèi)與國外發(fā)展現(xiàn)狀簡述 1 1.3 輥筒浮出式分揀輸送機的分類和主要結(jié)構(gòu) 3 1.4 主要研究內(nèi)容 3 2 輥筒浮出式分揀輸送機總體設(shè)計 4 2.1 方案確立 4 2.2 主輸送機運動機構(gòu) 5 2.3 分揀裝置機構(gòu) 5 3 主輸送機機構(gòu)設(shè)計 6 3.1 輥筒選型 6 3.2 電機選型 10 3.3 傳動裝置設(shè)計 10 3.4 鏈輪設(shè)計 13 4 分揀裝置機構(gòu)設(shè)計 15 4.1 軸設(shè)計 15 4.2 電機選型 16 4.3 傳動裝置設(shè)計 16 4.4 鏈輪設(shè)計 18 5 升

8、降機構(gòu)設(shè)計 20 6 總結(jié) 24 參考文獻 25 致謝 26 1 緒論 1.1 研究背景 技術(shù)進步帶動了機械加工業(yè)的快速發(fā)展，自動化流水線顯著提升了制造效率。與此同時，分揀輸送機變得日益關(guān)鍵。這種機器的使用減少了物流時間，降低了對人工的依賴，從而有效提升了整體的運輸效率。分揀生產(chǎn)線在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是目前國內(nèi)的一些分揀設(shè)備存在精度不高、智能化水平低、人機交互體驗差等問題。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行智能化升級改造，就可以在技術(shù)層面給這些設(shè)備帶來質(zhì)的飛躍[1]。隨著零售行業(yè)對多樣化和小規(guī)模訂單的需求增加，從傳統(tǒng)訂購到按需生產(chǎn)，商品流通性的

9、提升導(dǎo)致物流配送中心的負擔加重。分揀任務(wù)變得更為復(fù)雜。采用先進技術(shù)來提升作業(yè)系統(tǒng)效率，是解決這一問題的關(guān)鍵。使用分揀輸送機簡化任何工作流程，提高效率和生產(chǎn)力[2]。 1.2 輥筒浮出式分揀輸送機國內(nèi)與國外發(fā)展現(xiàn)狀簡述 輥筒浮出式分揀輸送機作為一種先進的物流設(shè)備，在國外的發(fā)展相對成熟，尤其是在自動化和智能化水平上。在許多發(fā)達國家，這類設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用于物流、倉儲、電商、郵政以及航空行李處理等多個行業(yè)。 其次，國外人工智能技術(shù)的不斷進步也推動了分揀裝置的發(fā)展[3]。隨著人工智能和機器學習技術(shù)的發(fā)展，輥筒浮出式分揀輸送機的智能化水平得到了顯著提升。這包括自動故障診斷、預(yù)測性維護、以及基于實時

10、數(shù)據(jù)分析的優(yōu)化決策等功能，顯著提升了設(shè)備的運營效率和可靠性。例如Swisslog的AutoStore系統(tǒng)是一個高度自動化的小件貨物存儲和揀選解決方案，它利用人工智能來優(yōu)化存儲空間和提高揀選效率。該系統(tǒng)內(nèi)置的輥筒分揀輸送機可根據(jù)實時需求自動調(diào)整路徑和速度，確保高效、準確的貨物處理。 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)進行高效的貨物分揀和處理。系統(tǒng)通過精確的數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了對貨物流動的高度自動化和智能化管理，提高了物流中心的運營效率。 奧地利的Knapp AG[5]公司開發(fā)的OSR Shuttle?技術(shù)結(jié)合了自動化倉儲系統(tǒng)和輥筒分揀

11、技術(shù)，通過人工智能優(yōu)化訂單揀選和分揀過程。該系統(tǒng)能夠根據(jù)實時訂單信息動態(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DHL的預(yù)測性維護，DHL[6]利用人工智能對輥筒分揀輸送機進行預(yù)測性維護。通過收集機器運行數(shù)據(jù)，并結(jié)合AI分析，系統(tǒng)能預(yù)測設(shè)備潛在故障和維護需求，從而提前進行維修或更換部件，減少意外停機時間，提高整體運營效率。 創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，知識產(chǎn)權(quán)則是創(chuàng)新驅(qū)動的有力支撐，也是企業(yè)參與市場競爭的重要手段[7]。在國內(nèi)，輥筒浮出式分揀輸送機也有良好的發(fā)展前景，目前，中國政府對智能制造和自動化技術(shù)的支持，為輥筒浮出式分揀輸送機的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。同時，行業(yè)標準和安全

12、規(guī)范的完善也在推動著整個行業(yè)的健康發(fā)展。而且，輥筒浮出式分揀輸送機應(yīng)用的領(lǐng)域也在擴大，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，中國的輥筒浮出式分揀輸送機也開始融入人工智能元素，通過智能算法和數(shù)據(jù)分析，提升分揀的精確度和處理速度。并且中國的制造企業(yè)正在加大研發(fā)投入，不斷推動輥筒浮出式分揀輸送機的技術(shù)創(chuàng)新。同時，很多企業(yè)也在努力進行產(chǎn)品本地化，以更好地適應(yīng)國內(nèi)市場的具體需求和操作習慣。 近年來，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)備取得了迅速的進展。隨著快遞、電商行業(yè)的進一步發(fā)展，其物流建設(shè)和運作需求已不是簡單的“機器替代人”的需求，而產(chǎn)生很多細微差異化的需求，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)量波動加大。目前國內(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，蘇寧物流以及國內(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被用來自動化地分揀和搬運零部件。例如，隨著云南省醫(yī)藥物流中心的出庫量顯著增長，現(xiàn)有輸送線路已無法滿足設(shè)計時的預(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。為了解決這些問題，制定了一套輸送線路的優(yōu)化方案，并通過改造實施，有效地解決了這些問題。這不僅提高了物流效率和服務(wù)質(zhì)量，也增強了醫(yī)藥物流中心

14、的市場競爭力。云南省醫(yī)藥物流中心建筑總面積達85000m2，可存儲醫(yī)藥60萬箱[9]，這些系統(tǒng)能夠根據(jù)生產(chǎn)需求自動調(diào)整分揀路徑，確保物料準確無誤地送達下一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 目前國內(nèi)輥筒浮出式分揀輸送機遭遇的問題有如下幾點： 1. 適應(yīng)性和靈活性不足：輥筒浮出式分揀輸送機可能難以適應(yīng)快速變化的市場需求，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題會導(dǎo)致集成復(fù)雜化。 3. 安全性和環(huán)保問題：自動化設(shè)備的運行可能存在安全隱患，如意外傷害操作人員，以及噪音和能耗問題。 4. 高昂的

15、維護成本和故障率：這些系統(tǒng)在長時間運行后，由于機械磨損、電子部件老化等問題，可能導(dǎo)致維護成本上升和故障率增加。 5. 對操作人員的高技能要求：操作和維護高度自動化的設(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的分類和主要結(jié)構(gòu) 輥筒浮出式分揀輸送機主要組成有輥筒、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、框架、緊急停止和安全裝置。 （1）輥筒：分揀輸送機的核心部分，根據(jù)需要可能包括驅(qū)動輥筒和從動輥筒。 （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的啟動、停止、速度調(diào)節(jié)以及方向控制等功能。 （3）驅(qū)動系統(tǒng)：負責為輥筒提供動力，可以是直接連接到某個輥筒上，

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

17、究內(nèi)容 研究的基本內(nèi)容是： 動力裝置選擇：動力裝置為分揀機提供所需的動力，確保輥筒能夠在適當?shù)臅r刻旋轉(zhuǎn)或升起。為了適應(yīng)不同的分揀速度和載重需求，可能會使用伺服電機、步進電機或普通交流電機等。 傳動機構(gòu)：傳動機構(gòu)負責將動力裝置的動力傳遞給輥筒，使其按需旋轉(zhuǎn)。傳動機構(gòu)可以是皮帶傳動、齒輪傳動或鏈輪傳動等。 升降機構(gòu)：升降機構(gòu)使輥筒能夠在適當?shù)臅r刻升起或降下，以正確地將物品引導(dǎo)到分揀出口。升降機構(gòu)可以采用氣動、液壓或電動等方式。 輥筒：輥筒是直接與貨物接觸的部分，通過旋轉(zhuǎn)和升降來引導(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總體設(shè)計 在本文中，主要設(shè)計了主輸送機，分揀裝置和升降機構(gòu)三大部分，解決了貨物如何運輸以及貨物如何分揀的問題。主要技術(shù)參數(shù)為分揀貨物最大重量不超過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主要由三個部分組成：主輸送機，分揀裝置和升降機構(gòu)。它的工作原理是當貨物通過主輸送機到達特定位置時，位于輸送帶下方的分揀裝置會啟動并升起，與貨物底部接觸，從而實現(xiàn)貨物的分揀和轉(zhuǎn)移。主輸送機和分揀裝置采用鏈傳動，升降裝置采用氣缸，上下浮動。 圖2-1 輥筒浮出式分揀輸送機 圖2-1中，1為

19、主輸送機，2為頂升機構(gòu)，3分揀輸送機。 整個滾床由多節(jié)組裝而成，分為上部滾筒傳動裝置和下部分揀裝置和升降機構(gòu)。上部主要由安裝有多個滾筒的主體框架構(gòu)成，滾筒間隔均勻分布，通過鏈條傳動系統(tǒng)帶動滾筒轉(zhuǎn)動。下部則分揀裝置和升降機構(gòu)，進行貨物的分揀。該滾床通過鏈條傳動系統(tǒng)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，物料被放置在滾筒之上，利用滾筒的轉(zhuǎn)動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 主輸送機運動機構(gòu) 圖2-2 主輸送機 圖2-2中，1為擋板，2為滾筒。 2.3 分揀裝置機構(gòu) 分揀裝置用鏈條拖動貨物如圖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 主輸送機機構(gòu)設(shè)計 主輸送機整體為輥筒輸送機，鏈傳動，如前圖2-1，因此在本章中主要進行了輥筒的選型，電機選型，鏈條以及鏈輪的選型。 3.1 輥筒選型 輥筒是一個執(zhí)行旋轉(zhuǎn)動作的筒狀組件，主要由中心軸、輻板、輪轂和筒殼等部分組成，通過摩擦傳遞動力，從而將電機的圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動。輥筒在工作過程中會受到各種載荷和力矩，所以對其進行強度分析與校核就顯得尤為重要。 （1）輥筒長度與間距 輥筒的長度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)計中要求傳送的最大工件為長400mm寬400mm，既W=400mm

21、，取△B=165mm，所以輥筒的長度為L=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)主輸送機上有5個貨物。 傳動方式選擇使用鏈傳動； 輥筒的極限線速度V為2m/s； 查得輥筒上的面膠的動摩擦因數(shù)μ為0.5。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)來選擇電機，選擇的步驟如下： 輥筒所受的滑動摩擦力為： F=μG=0.5×（5×15）×10N=1125N 輥筒傳遞的功率為： P=FV=1125×2=2250W 輥筒達到極限速度2m/s時，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[10]《機械原理》 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[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[12]《機械設(shè)計》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)計中貨物最大尺寸為長400mm，寬400mm，高400mm，輸送機在傳送托盤時，至少有三個滾筒支撐，則每個滾筒的載荷系數(shù)為 q=G3a （3-6） 式中 為每個滾筒的載荷系數(shù)； 為貨物重量，由前面可知G=150N； 為貨物的邊長，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標準規(guī)定，對于45鋼，對靜載下的材料安全系數(shù)可取，帶入數(shù)據(jù)據(jù)計算得 σ=σsns=3552=177.5Mpa W=π?432 （3-7） 為滾筒的抗彎截面系數(shù)，對于圓環(huán)截面，由材料力學知識可得 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）滾筒長度L=565mm;最少有三個輥筒承重，貨物最大重量G=150N，單個輥筒最大承重為F=50N；單個軸承受徑向力Fr=25N。 計算當量動載荷 （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）計算所需軸承的軸向基本額定動載荷值 Cr=fPPft60nm106L?1ε （3-9） 式中：——為軸承的基本額定動載荷； ——為軸承的轉(zhuǎn)速，由上面計算可知； ——為當量動載荷，由上面計算可知； ——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)，對于滾子軸承； 所以軸承的基本額定動載荷 選取深溝球軸承6002，其基本額定動載荷 （6）驗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載荷，查得深溝球軸承6002的基本額定動載荷； P——為當量動載荷，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 電機選型 （1）根據(jù)已知條件由計算得知運輸機輥筒的工作轉(zhuǎn)速： n=382r/min 圓柱齒輪減速器傳動比取i=8—40

27、nd=inw=（8~40）×38.2=305—1528r/min 由文獻[13]表12-1初步選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min、5000r/min和3000r/min的電機。 P電=Pη=2647w 式中P為所需功率。 最終確定選用型號為132S-6電機，額定功率為3kw，同步轉(zhuǎn)速1000r/min。 （2）傳動比的分配 輥筒輸送機傳動系統(tǒng)總傳動比為： i=nmn （3-10） i=2.6 式中nm為電機轉(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 傳動裝置設(shè)計 鏈傳動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)境下的開放式傳動。它適用于中到高速的傳動，以及低速的重負載傳動。 根據(jù)不同的需求，鏈條可以分為三類：傳動鏈、輸送鏈和曳引鏈。在所有類型中，用于傳動的精密滾子鏈是最常見的選擇。通常滾子鏈的傳動功率在100kW以下，鏈速在15m/s以下。先進的鏈傳動技術(shù)已能使優(yōu)質(zhì)滾子鏈的傳動功率達5000kW，速度可達35m/s；高速齒形鏈的速度則可達40m/s。鏈傳動的效率，對于一般傳動，其值約為0.94~0.96：對于用循環(huán)壓力供油潤滑的高精度傳動，其值約為0.98[14]。 圖3

29、-1 鏈傳動 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)生相對彎曲的情況下，套筒能夠圍繞銷軸進行自由旋轉(zhuǎn)。滾子是固定在套筒上的，當其工作時，滾子會沿著鏈輪的齒形滾動，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，同時也降低了鏈條的重量和在運動過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，接頭位置可以通過開口銷或彈簧卡進行固定。通常，前者適用于大的節(jié)距，而后者適用于小的節(jié)距。但當鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，需要使用過渡鏈節(jié)。鑒于過渡鏈節(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）鏈傳動的傳動比 i=n1n2=Z2Z1 （3-11） 式中：z1、z2??分別為主、從動鏈輪的齒數(shù)； n1、n2??分別為主、從動鏈輪的轉(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)，見表3-1由文獻[13]得到 kz——主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，kz=19z11.08 kP——多排鏈系數(shù)，雙排鏈時kP=1.7，三排鏈時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）確定鏈條型號和節(jié)距P 鏈條型號根據(jù)當量的單排鏈計算功率pCa、單排鏈額定功率pc和主動鏈輪轉(zhuǎn)速n1。查表時應(yīng)保證pca≤pc。 最終選用08A型號的單排鏈。 （4）

32、計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距a0=(30~50)p，按下式計算鏈節(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 （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 分揀裝置機構(gòu)設(shè)計 分揀裝置主要由輥筒，鏈條，鏈輪構(gòu)成，傳動方式選用鏈傳動。如圖4-

35、1 圖4-1 分揀裝置 分揀裝置通過鏈條接觸貨物底部，將貨物分揀至指定區(qū)域。 4.1 軸設(shè)計 已知：貨物質(zhì)量m為15KG； 傳動方式：鏈傳動； 工件的極限速度V為2m/s； 所需傳送功率： P=FV=75×2=150W 工件達到極限速度2m/s時，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[12]《機械設(shè)計》得，45鋼的許用扭切應(yīng)力=40MPa。 4.2 電機選型 每次分揀一個貨物所需的扭矩為2.65N?m P電=Pη （4-4） P電=229w 式中：P為實際功率，P電為電機所需功率。 由文獻[13]表12-1選用電機90L-6，功率1.1kW,轉(zhuǎn)速1000r/min。 4.3 傳動裝置設(shè)計 （1）鏈傳動的傳動比 i=n1n2=Z2Z1 （4-5） 式中：z1、z2??分別為主、從動鏈輪的齒數(shù)；

37、 n1、n2??分別為主、從動鏈輪的轉(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[13]得到 kz——主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，kz=19z11.08 kP——多排鏈系數(shù)，單排鏈時kP=1，雙排鏈時kP=1.7，三排鏈時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）確定鏈條型號和節(jié)距P 鏈條型號根據(jù)當量的單排鏈計算功率pCa、單排鏈額定功率pc和主動鏈輪轉(zhuǎn)速n1。查表

38、時應(yīng)保證pca≤pc。 最終選用08A型號的單排鏈。 （4）計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距a0=(30~50)p，按下式計算鏈節(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kP=1，雙排鏈時kP=1.7，三排鏈時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 （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 升降機構(gòu)設(shè)計 氣缸種類眾多，不同的氣缸種類和型號在性能和適用的工作環(huán)境上存在差異。在選擇氣缸時，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)計規(guī)范，輥筒浮出式分揀輸送機的壓縮設(shè)備選擇了單活塞缸，從米思米上選取氣缸型號。 圖5-1 升降氣缸 (2)氣缸參數(shù) 氣缸負載F=m?g=15+3+18+2×9.8=372N 式中 F＝負載(N) m＝物體的質(zhì)量(kg) g＝9.8m/sec2 工作壓力(MPa)=1MPa 行程(mm)=20mm 動

42、作時間(s)=0.5s （3）計算氣缸輸出力 1)確定氣缸輸出力。(伸出時) 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=用途對應(yīng)的負載率(％) 表5-2 負載率系數(shù)表 P＝工作壓力(MPa) 2)確定氣缸輸出力。(縮回時) F=η×A×P （5-1） F2＝η×A2×P ＝301N A2＝縮回側(cè)受壓面積(mm2 ) η＝用途對應(yīng)的負載率(％) 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 氣缸通過鈑金與分揀裝置連接，通過活塞的升降，控制分揀裝置，以達到分揀的目的。 6 總結(jié) 輥筒浮出式分揀輸送機展現(xiàn)出了卓越的性能和顯著的優(yōu)勢。它具有高度的自動化程度，能夠快速、準確地完成貨物的分揀作業(yè)，大大提高了物流運作的效

44、率和精度。其靈活的設(shè)計使其能夠適應(yīng)多種不同形狀、尺寸和重量的貨物，具有廣泛的適用性。無論是小件包裹還是大件物品，都能在該輸送機上實現(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，分析與研究國內(nèi)外現(xiàn)有輥筒浮出式分揀輸送機，并結(jié)合國內(nèi)分揀輸送機使用的實際情況，提出了一種輥筒浮出式分揀輸送機的設(shè)計方案。 將此次設(shè)計的輥筒浮出式分揀輸送機分為三個部分: （1）主輸送機：運用滾筒輸送機作為主輸送機。 （2）分揀裝置：通過滾子鏈與貨物底部接觸，將貨物分揀至指定區(qū)域。 （3）升降機構(gòu)：利用氣缸的升降，使分揀裝置達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的三維模型的建造，再通過 Autocad完成了相關(guān)重要零件的繪制。 參考文獻 [1] 江吉祥.關(guān)于人機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

46、ection for High-Speed Moving Express Packages Based on Traditional Vision and AI Vision[J].Sensors (Basel, Switzerland),2024,24(3): [4] 李贊澄,時宇航,程五四.一種智能化空間三維物流系統(tǒng)的設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造工程,2022,51(12):54-57. [5] Pauka C .KNAPP CONSOLIDATES ITS POSITION IN AUSTRALIA[J].MHD Supply Chain Solutions,2013,43(6):32

47、-32. [6] DHL; Artificial Intelligence to Thrive in Logistics According to DHL and IBM[J].Journal of Transportation,2018,49-. [7] 秦雅楠,劉錦,張毅玨.中國物流倉儲裝備相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)分析[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2022,27(08):114-121.江吉祥. 關(guān)于人機交互式智能分揀生產(chǎn)線的研究[J].職業(yè),2023,(15):91-93. [8] 本刊編輯部. 輸送分揀：細節(jié)創(chuàng)新和國際化趨勢凸顯[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2019,24(12):85-87. [9]

48、 李寧,陳英浩.云南省醫(yī)藥物流中心輸送線改造與優(yōu)化[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2024,29(01):66-71. [10] 鄭文緯. 機械原理[M]. 北京:高等教育出版社, 1997 [11] 劉鴻文主編，劉鴻文，林建興，曹曼玲編著，王惠明修訂. 材料力學 1 第6版[M]. 北京市：高等教育出版社, 2017 [12] 濮良貴. 機械設(shè)計[M]. 北京:高等教育出版社, 2006 [13] 吳宗澤，羅圣國，高志，李威. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 第5版[M]. 北京：高等教育出版社, 2018 [14] 聞邦椿. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2010 致謝

49、 當論文接近尾聲，心中的感慨如潮水般涌來。 首先，我必須深深感謝我的導(dǎo)師曾復(fù)，是您以豐富的知識和經(jīng)驗，引領(lǐng)我在學術(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們，那些一起為了學術(shù)夢想拼搏的日子，因為有你們而更加精彩，我們相互扶持，共同進步。 我的家人始終給予我無條件的愛與支持，是我能夠安心學習和研究的力量源泉，謝謝你們的默默付出。 也要感謝學校提供的各種資源和平臺，讓我有機會去追求知識和成長。 此外，那些在我學習和研究過程中給予過幫助的朋友們、老師們，你們的每一份善意和幫助都對我意義重大。 在此，我向所有這些給予我?guī)椭凸膭畹娜藗冎乱宰钫\摯的謝意。正是因為有你們，我的論文之旅才如此充實和難忘。 未來的路還很長，我會帶著這份感恩繼續(xù)前行。