毕业设计论文 输送机设计.docx

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毕业设计论文输送机设计

SHANGHAIUNIVERSITY

毕业设计（论文）

UNDERGRADUATEPROJECT（THESIS）

题目:

电池充电箱输送机设计

学院机械工程及自动化

专业精密机械系

学号********

姓名毕意忠

指导教师徐智武

起讫日期2012.3.26~2012.6.17

摘要

汽车锂电池作为一中新型能源，它的市场需求量及产量正在不断的增长，原先落后的生产工艺已无法满足生产产能，需要对锂电池的生产工艺流程进行一系列的自动化改进，以适应现今竞争日益激烈的市场环境。

为了使电池生产中的各个工艺环节能自动衔接，并实现统一管理，设计一些输送线将立体库、自动充放电站、滚压抽真空生产线及切边机等连接起来，使成箱的电池根据各自不同的生产阶段，在统一调度下，通过输送线流向各自的生产区域。

输送设备是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。

应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。

它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。

除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。

所以输送设备广泛应用于现代化的各种工业企业中。

　产品在装配生产线上被输送的过程中,往往需要几次转向,有时是因为进入下一工序,产品需要掉转方向;有时是因为前面某一工序加工不合格,需要中途横向下线检修;也有时只是用转向装置取代输送线上的过渡弯道。

气压升降装置广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚珠、滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩），配合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如。

滚筒输送机之间易于衔接过滤，可用多条滚筒线及其它输送设备或专机组成复杂的物流输送系统，完成多方面的工艺需要。

主要由传动滚筒、机架、支架、驱动部等部分组成。

具有输送量大，速度快，运转轻快，滚筒输送机结构简单，可靠性高，使用维护方便，能够实现多品种共线分流输送的特点。

链输送机的轻巧，装置灵活，运行平稳可靠的特点，利用滚筒的升降，滚筒上升下降时候与链的上下位置的距离偏差，使电池箱在滚筒和链上在滚筒输送机上形成换向装置。

满足电池箱通过输送线流向不同的方向，完成不同的调度的任务。

综合运用气压升降装置，滚筒和链传动的特点，实现链传动和滚筒传动上的转向。

关键词：

单片机变频，输送机，滚筒输送带，链输送带，转向装置

ABSTRACT

Asanewenergy,themarketdemandandproductionofautomotivelithiumbatteriesisconstantlyincreasing.Theoriginalbackwardproductiontechnologyhasbeenunabletomeettheproductioncapacity.Inordertoadapttothemodernanincreasinglycompetitivemarketingenvironment,itisrequiredtodoaseriesofautomationimprovementfortheproductprocessofthelithium.Inordertomakethebatteryproductionprocesslinksautomaticallyconvergenceandunifiedmanagement,designingseveraltransmissionlinestomakethree-dimensionallibrary,automaticchargeanddischargestations,rollingpumpingvacuumproductionlinesandtrimmingmachinesandsoonlinkedtogether,sothattheboxesofbatteriesaccordingtodifferentstagesofproduction,inaunifiedmannerthroughtheconveyinglineflowtotherespectiveproductionareas.

Transportationequipmentisthemachineryofafrictiondriveformaterialtransportinacontinuousway.Applyingit,thematerialinthetransmissionlinefromtheinitialfeedpointtothefinaldischargepointwillformamaterialdeliveryprocess.Itcanbeagranularmaterialtransport,andalsointopartsofthedeliveryofgoods.Inadditiontothepurematerialhandling,itcanalsobecompatiblewiththerequirementsoftheprocessintheproductionprocessesofvariousindustrialenterprises,theformationoftherhythmicflowtransportline.Therefore,transportationequipmentiswidelyusedinmodernindustrialenterprises.

Intheprocessoftransportationofproductsonassemblyproductionline,theproductsoftenrequiresseveralsteering,sometimesintothenextprocess,theproductneedstoturnaround;sometimesbecauseoneoftheprecedingprocessingproceduresfailed,withintermediatelateralofftheassemblylinemaintenance;sometimesjustreplacedsteeringthetransitionbendoftheconveyorline.

Thepneumaticliftdeviceiswidelyappliedinautomobiles,containers,moldmanufacturing,woodprocessing,chemicalfillingandothertypesofindustrialenterprisesandproductionlinestomeetdifferentworkingheightoftheliftneeds,andcanbeequippedwithallkindsoftableforms（suchasball,roller,turntable,turning,tilting,telescopic）,withavarietyofcontrolmethods（sub-action,interaction,explosion-proof）,withasmoothandaccuratemovements,frequentstart,theloadcharacteristicsofaneffectivesolutiontothedifficultyofthevarioustypesofliftingoperationsinindustrialenterprises,easeofproductionoperations.

Rollerconveyoriseasytolinkupandfilterbetweeneachotheranditcanbeusedmultipledrumlinesandothertransportationequipmentorplanetoformacomplexlogisticstransportationsystem,tocompleteawiderangeoftechnologyneeds.Mainlybythedrivepulley,rack,stand,driveunitandothercomponents.Withthroughput,speed,runninglight,rollerconveyorsimplestructure,highreliability,easymaintenance,toachievethemulti-speciesshunttransmissionline.

Thechaindriveislightweight,flexible,stableandreliabledevicecharacteristics,theuseofthemovementsoftheroller,therollerupanddownupanddownwhenthechainwherethedistancedeviation,sothatthebatteryboxontherollerconveyorrollersandchainformationofthereversingdevice.Meetthebatteryboxthroughthetransmissionlineflowsindifferentdirectionstocompletetheschedulingtask.

Theintegrateduseofthecharacteristicsofthepneumaticliftdevice,therollerandchaindriverealizesthesteeringonthechaindriveandrollerdrive.

Keywords:

single-chipmicrocomputerfrequencyconversion,conveyor,cylindermovement,steeringgear

第一章绪论

1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。

此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。

在任何的设备生产线上,不管是物料，还是工件及部件的输送都要用到输送机,一般根据输送的物件选择不同的输送机。

输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。

输送机可进行水平、倾斜输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。

输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分普遍。

科技快速发展的今天，机械自动化是一个主流趋势，所以现代输送机也要满足自动化的要求，输送机主要包括，带输送机，滚筒输送机，网链输送机，链板输送机等。

滚筒输送机适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。

其中滚筒能够输送单件重量很大的物料，或承受较大的冲击载荷，滚筒线之间易于衔接过滤，可用多条滚筒线及其它输送机或专机组成复杂的物流输送系统，完成多方面的工艺需要。

滚筒输送机结构简单，可靠性高，使用维护方便。

按其驱动形式可分为无动力滚筒输送机、动力滚筒输送机.在动力滚筒输送机中，驱动滚子的方法目前一般不在采用单独驱动的方式，常用电机与减速器组合，再通过链传动来驱动滚子旋转.

1.1选题背景

本课题来自万向电动汽车有限公司，为了使电池生产中的各个工艺环节能自动衔接，并实现统一管理，就需要有一些输送线将立体库、自动充放电站、滚压抽真空生产线及切边机等连接起来，使成箱的电池根据各自不同的生产阶段，在统一调度下，通过输送线流向各自的生产区域。

1.2研究目标和研究内容

1.2.1研究目标

　本课题根据原实验线方案，设计一条电池充电箱的输送机，这条输送电机完成流水作业，电池箱能可靠、迅速的停止在指定的加工位置以完成其他的操作。

这样可以大大提高自动化程度，减少人力物力，提高工作效率。

流水线中的传送带要求在加工生产时流水线上的物料能可靠、迅速的停止在指定的加工位置,这就要求用plc和变频器组合来控制带传动的流水工作线的运行动作。

达到流水线的四个出口都可以通过plc控制随时打开和关闭，使电池生产中的各个工艺环节能自动衔接，并实现统一管理，使成箱的电池根据各自不同的生产阶段，在统一调度下，通过输送线流向各自的生产区域。

1.2.2研究内容

本课题主要的研究内容包括：

（1）设计一条主输送带，选择用电机驱动，链式滚筒输送机，并且达到随时控制滚筒启停；

（2）设计一个90°转向传送带，用链输送机，采用电机驱动，使电池箱可以90°转向输送；

（3）设计一个升降机构，在装向传送带处控制部分滚筒升降，此部分滚筒用一个电滚筒驱动，完成转向过程。

第二章输送机总体方案设计

本章主要介绍整个输送机的总体设计原理和采取的技术路线，其中包括系统功能分析、主要关键部件、系统总体设计原理及系统组成。

2.1输送机总体功能分析

使电池生产中的各个工艺环节能自动衔接，并实现统一管理，就需要有一些输送线将立体库、自动充放电站、滚压抽真空生产线及切边机等连接起来，使成箱的电池根据各自不同的生产阶段，在统一调度下，通过输送线流向各自的生产区域。

2.2常用输送机分析

2.2.1输送机种类

图2.1显示了输送机的种类，输送机一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。

牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳。

承载构件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等。

驱动装置为输送机提供动力，一般由电动机、减速器和制动器（停止器）等组成。

张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证输送机正常运转。

支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。

具有牵引件的输送机的结构特点是：

被运送物料装在与牵引件联结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件（如输送带）上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，利用牵引件的连续运动输送物料。

箱子的尺寸是700mmX440mmX300mm，所以适合设计要求的输送机有滚筒输送机，皮带输送机，链输送机，网链输送机等。

2.2.2滚筒输送机的设备特点

　　滚筒输送机如图2.2，滚筒之间易于衔接过度，可用多条滚筒线及其它输送设备或专机组成复杂的物流输送系统，完成多方面的工艺需要。

可采用积放滚筒实现物料的堆积输送。

滚筒输送机结构简单，可靠性高，使用维护方便。

滚筒输送机适用于底部是平面的物品输送，主要由传动滚筒、机架、支架、驱动部等部分组成。

具有输送量大，速度快，运转轻快，能够实现多品种共线分流输送的特点。

图2.2典型的滚筒输送机

结构形式：

从驱动形式上分为有动力、无动力、电动滚筒等，按布局形式分为水平输送，倾斜输送和转弯输送。

机架材质：

碳钢喷塑，不锈钢，铝型材。

动力方式：

减速电机驱动，电动滚筒驱动等形式。

传动方式：

单链轮、双链轮、O型皮带、平面摩擦传动带、同步带等。

调速方式：

变频调速，无级变速等。

滚筒输送机的组成：

滚筒输送机主要由辊子、机架、支架、驱动部份等组成,辊筒,滚筒输送机是依靠转动着的辊子和物品间的摩擦使物品向前移动。

按其驱动形式可分为无动力滚筒输送机、动力滚筒输送机。

在动力滚筒输送机中,驱动辊子的方法目前一般不在采用单独驱动的方式。

而是多采用成组驱动,常用电机与减速器组合,再通过链传动、带传动来驱动辊子旋转。

2.2.3链条输送机的设备特点

链传动由两个链轮和绕在两轮上的中间挠性件——链条所组成，如图2.3所示，链条传动靠链条与链轮之间的啮合来传递两平行轴之间的运动和动力，属于具有啮合性质的强迫传动。

与带传动、齿轮传动相比，链传动的主要特点是：

没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.95～0.98）；链条不需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。

但链传动也有一些缺点：

瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。

图2.3链传动简图

链条输送机沿用了链传动的优点，具有轻巧，导向性好，易于安装和操作等特点。

同时链条输送机也充分利用了链条的结构特点，常用于输送机设计中。

2.3输送机的设计方案选择

方案一：

主传送带用滚筒输送带，转向装置用链输送带。

设计的总体要求是一条18m的传送带上有四个出口，既然为90°出口，则出口处的传动应该有两个方向交叉的存在，保证90°转角。

传送带四个出口设计：

考虑到要有五个输入输出口口，主传送带分割为六部分。

为了最充分的利用传送带，箱子传送时放置位置：

滚筒由链条带动，滚筒带动箱子，箱子最大面积700x440，箱子可以横向在滚筒传送带上运动，也可以竖向放置在滚筒上传动。

为了能最大数量的的在传送带上放置箱子；减小转向机构的大小；使转向机构不至于太笨重；同时防止竖向放置时传送带旁边其他东西干扰到电池片的电极；减小输出开口尺寸，所以选用横向放置箱子，出口出让箱子竖向送出去。

转向装置既要保证当系统没有给出输出信号时候继续沿着滚筒传送带运动，也要保证当有输出信号给出时，箱子在这里能够转向运动。

所以转向机构应该是一种层状机构，链输送带和滚筒输送带有一个高度上的差距。

显然可知，保证箱子能够根据信号来维持直线或者转向运动，转向机构起始状态链的高度比滚筒的高度要低，当要执行转向时，升降装置可以有两种设计：

1.利用气压升降装置，让链输送机的机构上升，利用链条及承载链条的角铁的宽度窄的特点，可以穿过滚筒与滚筒之间间隙，利用气缸把箱体顶起来，箱子在链条上运动，完成90°方向转向。

方案特点：

a：

链条要上下运动，所以链条传动要独立用一个电机，气缸把链条装置顶起来的同时也要电机顶起来，整个装置质量就会大大加大，装置笨重。

b：

链条直接把箱子顶起来过程中，上下运动加速过程使链条滚子承受很大的惯性冲击，造成链条滚子过度使链条疲劳寿命降低。

2.利用气压升降装置，让两条链条之间的滚筒下降，链条导轨保持不动，使箱子落在链条上面，然后在链条上传送，达到转向的目的。

方案特点：

a：

气缸只需要把带有滚筒的装置顶起来即可，滚筒的驱动可以选择用电动

滚筒驱动，这样就大大减小了装置的重量。

b：

链条传动就可以和输出口外的输送装置共用一个电机，节约了成本。

综上所述，升降装置的设计采用设计2。

方案二：

主传送带用链输送带，转向输出用滚筒输送带。

传送带要求18m，这点就利用了链输送带的特点，即链传动属于具有挠性件的啮合传动,能获得准确的平均传动比,适宜较大中心距的两平行轴间的传动。

本方案和第一个方案有些相似，不同之处是主传送带用链输送带，输出用滚筒输送带。

此时有两种选择，为了保证一定数量的箱子同时在链输送带上面；保证箱子的平稳性；防止传送过程中输送带旁边其他装置碰到电池片电极；输出口不宜太大，我们让箱子在链条上面是横向传动，转向的时候竖向。

起始时候滚筒在链条的下面，箱子可以在链条上直线运动，在输出口用滚筒，在接收到输出信号的时候，链条减速，滚筒上升，在输出口滚筒把箱子顶起，高出链条的高度，箱子在滚筒上运动，完成转向。

小结：

上述两种方案均可以满足设计要求。

第一方案特点：

1.输送量大，速度快，运转轻快，应急能力强，能够实现多品种共线分流输送的特点。

2.滚筒输送机在箱子放偏斜的时候利用导向板可以把箱子导正，对放入箱子的机械手的要求精度不高。

3.利用滚筒运送的滚筒可采用积放滚筒实现物料的堆积输送的特点，在控制系统出现错误的情况下，能堆积箱子，减小滚筒对箱子的磨损。

4.传动时滚筒装卸方便，结构紧凑，箱子平稳放置承受力均匀，相对延长箱子寿命。

5.滚筒输送带的成本比链输送带带高

第二个方案特点：

1.成本比较低，主传送带选用链比滚筒的成本要低。

2.箱子在启停时靠和链条的摩擦来实现，长期的链输送，对箱子造成很大磨损。

减少了箱子寿命。

3.链条的磨损会产生金属粉末，产生的机械粉末会干扰到电池。

4.链传动的噪声比较大，长期使用对厂区造成噪声污染。

综上所述：

方案一和方案二均可以实现箱子的转向运动。

如果是直线运输，方案二比方案一更能节约成本，为了减小对电池的干扰，降低对箱子的磨损，增加箱子的寿命，所以选择用第一个方案。

第三章滚筒输送机设计

3.1滚筒设计

3.1.1滚筒总体设计

滚筒由链轮，轴承，转轴，滚筒外壁，滚筒端盖组成。

其中链轮和端盖与滚筒外壁用焊接的方式。

滚筒转动中轴固定不动，筒壁和链轮通过通过轴承与轴相连，这样滚筒外壁就可以绕着轴转动。

其中轴承放在链轮和端盖中用卡簧固定如图3.1和图3.2所示。

转轴的轴向固定可以用钢丝钳在轴与轴承接触的靠近卡簧的一端夹出一个凸起来轴向固定轴。

常用滚筒外径为38mm，50mm，和60mm，设计中滚筒长度要求大于箱子的长度700mm，所以滚筒不宜太细，采用38mm滚筒通过的刚度不够；考虑到箱子的宽度为440mm，采用60mm，滚筒之间的间距应该比50mm大，最少时有两个滚筒支撑箱子，滚筒滚筒对箱子的摩擦不够；最少时候有三个滚筒支撑箱子，摩擦力足够，但是成本要比用50mm大。

所以采用外径为50mm。

图3.1滚筒模型

图3.2滚筒链轮图3.3滚筒端盖

3.1.2链轮设计

3.1.2.1链条选择

表3.1：

A系列滚子链的基本参数和尺寸（GB/T1243-97）

链号

节距p

（mm）

排距Pt

（mm）

滚子外径

d1（mm）

内链节内

宽b1（mm）

销轴直径

d2（mm）

内链板高

度h2（mm）

单排极限拉伸

载荷FQ（KN）