毕业设计（论文）传动系统和进给机构设计方案的选定.doc

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1、本产品适用于新型食品加工行业。由于传统手工穿串不卫生、人员不稳定、人工在穿插不注意时很容易穿到手上发生危险、产量不高，所以研制一种自动穿插机构代替传统手工，提高工作效率降低劳动强度。本文介绍传动系统和进给机构设计方案的选定，并对所用的齿轮传动和链传动进行了详细计算，对弹簧、齿轮、链轮和轴进行强度、刚度的校核计算。本产品采用同步链达到供料和穿插动作同步，实现穿插动作的完成。本机构是在食品装料机械的基础上设计的。此机构具有结构简单、体积小、成本低等优点。关键词 穿插机械；链传动；食品加工AbstractThis product is suitable the new food processing

2、 profession. Because the tradition puts on the sting not health,the personnel is not stably,the man-power when interludes dose not pay attention is very easy to be danger,the out put is not to be higher, therefore develops one kind of manual interludes organization to replace the traditional manual

3、enhancement working efficiency to reduce the labor intensity.This article introduced that the transmission system and the feed system design proposals designation,and to the gear drive which and the chain drive used has carried on the detailed computation,to the springing, the gear,the chain wheel a

4、nd the axis carried on the intensity,the rigidity examination computation.This produce uses the synchronized chain to achieve for the material and the interludes movement synchronization,realizes interludes movement completion.This organization is in food feed in machinerys foundation to design,this

5、 organization has the structure to be simple,the volume is small,cost low and otherwise merit.Keywords Insertes machinery Chain drive Food process目 录1 绪论11.1 序言11.2 穿串机的设计思路12 穿串机各机构的选择及设计32.1 下料机构的选择及设计32.2 定量送料机构的设计42.2.1 工作原理42.2.2 机构示意图42.2.3 花盘的设计42.2.4 摆盘的设计52.2.5 离合器的选择和设计52.3 穿插机构72.3.1 竹签箱结

6、构72.3.2 竹签推送机构72.3.3 传动系统机构的设计82.3.4 蜗轮蜗杆的设计122.4. 卸料机构的设计162.4.1 工作原理162.4.2 弹簧的设计173 电机传动方案的分析与选择213.1 电动机的设计分析213.2 电动机的选择和计算214 减速器的选择244.1 减速器的设计与计算244.1.1 计算传动装置的传动比和运动、动力参数244.1.2 齿轮各参数的的设定254.1.3 轴的设计计算与校核294.1.4 键的选择及强度计算304.2 减速器的结构和附件设计314.3 减速器的润滑和密封34结 论36致 谢37参考文献38附 录39附录1391 绪论1.1 序言

7、 毕业设计是培养我们理工科学生的一个实践性教学环节，也是最后一个教学环节，它是在我们学完了全部基础课、技术基础课及专业课后，并在一些课程设计基础上，到工厂进行参观实习，搜集原始资料之后，进行的一次大规模基本知识和基本技能的全面的、系统的设计。设计的主要目的：培养我们综合应用所学基本知识和基本技能去分析和解决专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的设计思想、掌握工程设计的一般程序、规范和方法，培养我们收集和查阅资料和运用资料的能力。通过毕业设计，进一步巩固、扩大和深化我们所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、制图、编写技术文件，正确使用技术资料、标准手册等工具书的

8、独立工作能力。通过毕业设计，培养我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观和全局观，从而实现我们向工程技术人员的过度，同时学会调查、研究、收集技术资料的方法。在制造业信息化环境中，工艺设计是生产技术准备工作的第一步，工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要的知识资源之一，是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础资源，它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十分重要的作用。随着国民经济的发展，工程机

9、械的应用越来越多，因为工程机械能够代替工人从事重体力劳动。使用工程机械的优点有很多，如工程机械的适应能力很强，一般不受气候影响，工程机械可以不需要休息，工作效率高，工程机械动力强劲等。但是工程机械一般只注重实用性，而舒适性大都会被忽略。而由于社会的进步，国家对工人的工作条件日益关注（工人在工作条件恶劣的情况下，一般工作效率都比的低，）。所以开发一些能改善工人工作条件的产品上很有必要的。而本课题也正是从这一方面考虑的。当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产力要素中最活跃、最重要的部分。相信通过这次设计，使我的知识积累达到了一个新的层面！1.2 穿串机的设计思路 穿

10、串机属于食品加工机械，传统的穿串都是由人员手工制作，其缺点有很多：不卫生，劳动强度大，生产效率低。 基于此，我们设计了自动穿串机，它能大大提高穿串的生产效率，而且全程避免了人员的手工触碰，所以更卫生。我们设计的自动穿串机有下料机构，定量输送机构，自动续竹签机构和卸料机构四大部分组成。由电动机提供动力源，并且运用了时间继电器来控制整个系统，更体现了机械的自动化，所以通过这个设计能使我们大学四年以来所学习的知识能得到更加全面的运用。.1.下料机构： 由于面团进入穿串机前属于无序排列，所以必须在面团进行插签之前使其实现有序列(二个面团成一列)，所以我们必须设计一个筛选面团的机构即下料箱来实现这一功能

11、。2.定量传送机构： 设计这样一个机构是为了提高生产效率，使面团分批定量的进入工作台进行穿插运动这样就可以使面团按一定数量(二十排,每排二列)一起进行穿插，在穿插，卸料之后，快速复位然后再进行重复工作。这样就大大提高了生产效率。 3.自动续竹签机构即穿插机构：穿针在针箱内由于推板的作用而实现穿插面团功能，在一穿插之后，由于重力的原因而自动落在出竹签的轨道上，为下次穿插作好准备。4.卸料机构：在穿插完成之后必须要有一个装置，使穿插好的面团脱离载物台，所以在设载物台时不仅要求其简单的承载面团，而且能够反转一定的角度，使其能够达到自动卸料。电动机及减速器： 由于该设计是由电动机来提供动力,所以要根据

12、设计要求计算好电动机的各种参数，配备减速器，使其能够达到我们所要求的动力即转速。 时间继电器： 为了让电动机按照一定的方式工作，使其实现“自动”的功能，必须有用单片机设计段程序或PLC来控制整个系统的运行，或直接用一个时间继电器控制，考虑到时间继电器使用简单、方便，所以我们选择时间继器较好。 蜗轮蜗杆机构：在传动系统中要用到蜗轮和蜗杆机构,因为蜗轮蜗杆传动能够不仅能够起起到减速而且其结构紧凑，工作平稳，无噪声，冲击振动小以及能得到很大的单级传动比。所以在穿插时候采用蜗杆传动，电动机作为其动力源。 由于掌握知识的熟练程度不够，设计中难免出现纰漏，望指导老师加以批示。2 穿串机各机构的选择及设计2

13、.1 下料机构的选择及设计图 2-1下料箱的三视图1）设计概述 设计面团供给装置 试制的料斗的四个面均为倾斜面，其倾角由简单的实验决定，即以面团不起拱为基础，一般在45 度以下即可，面团由于重力的作用而自动下落。 2)使用情况 使面团经过二次定位，从而达到有序进入传送机构。具体的定位过程如下： 第一次定位： 面团无序的进入料斗，由于重力原因进入两个下料口，下料口的长度比面团稍长一般取4143mm，宽度比面团稍大取 78mm 为宜，这样每个下料口就仅能容一个面团进入，两个下料口就能使两个面团同时自由下落。 第二次定位： 面团进入下料口后，落入料斗底端的斜面上，这样带有一定角度落下的面团将会进行第

14、二次定位，使其轴线与水平面夹角为零度。这样它们就能够顺利的落入花盘的槽中。进入输送机构。 3） 故障原因 如果面团起拱，则是由面团下面附着的切削剂相互滚卷相互缠绕所引起的。 4）改进措施及效果 将面团弄干净且有一定的硬度，这是预防起拱的重要因素，另外在料斗内部装设搅动器或者在料斗下部加装振动电机，则可彻底消除下料不畅的弊端。而摇摆杠杆搅动器结构相对简单、成本较低，综合考虑，在本设计中选用摇摆杠杆搅动器比较合理。12.2 定量送料机构的设计 2.2.1工作原理 自动穿串机上要求定数定量的供给面团。待插签的面团由输送带1 经花盘轮2 分隔装置向右运动，当到达最前端的面团达到要求位置的时候，碰上时间

15、继电器 9，使推板 8 立即将定数量的面团向上推动一段距离。推板 8 在行进中先推动摆盘 6，使之逆时针方向转动，此时凸轮5 及棘爪4 不动，推板8 行进到与摆盘6 的滚子脱离接触时，摆盘6 受弹簧作用而恢复原位。推板8 返回运动时，又推动摆盘6 使之顺时针方向转动，同时通过销子7 和相应的槽端接触使凸轮5 一起转动，从而迫使摆杆4 摆动，而离开棘轮 3，此时，花盘轮由传动装置驱动传动，对输送来的面团作连续分隔传送。当推板 8 往回运动又与摆盘 6的滚子脱离接触的时候，凸轮5 受弹簧作用又转回到原位，棘爪3 和摆杆4 也往回摆到棘爪嵌入棘轮轮齿中，使花盘停止运动。2.2.2机构示意图图 2-2

16、 定量传送面团机构2.2.3花盘的设计按照设计要求，我们设计的花盘必须每转半周可以提供20个面团，所以整个花盘有40 个齿，40 个槽，每个穿插周期只有半个花盘进行有效转动，这样就符合我们的设计要求。图2-3 花盘的示意图2.2.4摆盘的设计图2-4 摆盘的零件图摆盘的功用：在推板向上运动时，推动摆盘上的滚子逆时针方向转动，而此时凸轮及与其接触的摆杆(棘爪)不动，当推板脱离接触时由于弹簧作用，滚子复位，当推扳向下运动时又推动摆盘中的滚子顺时针方向转动由于销子的与相应的槽端接触使凸轮一起转动从而使摆杆(棘爪)摆动离开棘轮,使花盘继续转动，送料。 2.2.5离合器的选择和设计1. 离合器的功用和分

17、类离合器也是一种常用的轴系部件，其主要作用是可以根据需要在机器工作时随时使两轴接合或分离，这是离合器与联轴器的根本区别。离合器也可用于起动、停车、换向、变速、定向及过载保护等工作。离合器根据实现离合动作的方式不同，可以分为操纵离合器和自控离合器。操纵离合器的操纵方式有机械、电磁、气动和液动方式等，因此又可将操纵离合器分为机械操纵离合器、电磁操纵离合器、气压操纵离合器和液压操纵离合器等。自控离合器依靠一定的工作原理控制两轴自动离合，根据工作原理不同，可分为超越离合器、离心离合器和安全离合器等。自控离合器可简化机器操作过程，减轻操作者体力劳动，提高机器工作效率和可靠性。对离合器的基本要求： （1）

18、分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠；（2）结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；（3）接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；（4）操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。 2.离心离合器12 基于本设计的要求，我们选择了离心离合器，因为离心离合器只须控制转速就能控制两轴的接合。图2-5 自动连接的离心离合器离心离合器是通过转速变化、利用离心力的作用来控制结合和分离的一种离合器它有两种类型，一种是自动结合式，即主动轴达到一定转速能自动结合；另一种是自动分离式，即主动轴转速超过一定值时，能自动分离。前者见图 2-5，它是由与主动轴相联的轴套1、与从动轴相联的外鼓

19、轮2、外表面覆以石棉的瓦块3、板弹簧4、螺钉5 等所组成。瓦块被置于轴套上的矩形槽内，由板弹簧和螺钉迫使瓦块向心。拉紧瓦块的力则由螺钉调节。 机器起动后，主动轴转速逐渐升高，当高达某一转速 n1时，瓦块上的离心力将克服弹簧拉力而逐渐作用在外鼓轮上。如果瓦块重量选择恰当，则当主动轴转速增大到正常工作转速 n 时，瓦块与外鼓轮之间就可以得到足够的压力和摩擦力以克服从动轴上的工作阻力矩，从而带动从动轴一同回转。通常取n1（0.70.9）n。2.3 穿插机构 2.3.1 竹签箱结构如图 2-6 所示，放置竹签的箱体酷似漏斗，底端的槽的宽度以竹签直径的1.21.5倍设计，这样可以防止有两个竹签同时并排出

20、现槽底而导致卡槽现象。 开始工作之前，人为的将竹签放置在箱中，当最底端的竹签被推动的机构推出后，由于重力原因，在最下面的竹签将自动落至出竹签的轨道上，这样就保证了竹签的续接。 注意：使用此机构应严格按照要求控制竹签的直径。图2-6 竹签箱2.3.2竹签推送机构1工作原理 当进入的第一列面团触碰时间继电器时电动机就开始运转，它带动蜗杆 6转动，由于蜗杆6的转动而使带凹槽的蜗轮7逆时针方向旋转而使摆杆上下摆动，由于载物台1与摆杆之间由一个构件和两个铰链相联，所以载物台能够上下移动一个距离(该距离等于或略大于一个面团的直径)由于带凹槽的蜗轮 7 逆时针转动，则与其接触的齿轮 3 就顺时针方向旋转，从

21、而带动带曲线的槽导杆围绕铰链顺时针方向转动从而也使固定在滑块上的推扳沿着导件向右运动，由此而推动竹签箱中的竹签进行穿插面团。 注意的问题：1)推板上的推针的长度应大于竹签的长度加上两倍竹签箱的厚度。2)载物台的上升，静止与下降的时间一定要与穿插的时间配合好，若有时间差则调松紧固螺钉让滑块在支撑杆上进行左右移动进行调整。 2用时间继电器来控制电动机 出于成本造价的考虑，我们决定采用时间继电器来控制电动机。图 2-7 竹签传动机构示意图2.3.3 传动系统机构的设计本系统采用齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，传动系统简图如图2-8 所示：图 2-8 传动系统简图2.3.3.1 齿轮传动的设计 齿轮传动主要优

22、点是：传递功率和速度的范围广；传动比较准确、可靠；传动效率高（一级传动可达0.790.99）；工作可靠，使用寿命长；瞬间传动比为常数；结构紧凑等。齿轮传动应满足：1）传动平稳-要求瞬时传动比不变，尽量减小冲击；2）承载能力高要求在尺寸很小，重量轻的前提下，齿轮的强度高，耐磨性好，在预定的使用期间内的使用不出现断齿等失效情况。2.3.3.2 齿轮、带有凹槽蜗轮的设计3 1.选择齿轮、带有凹槽蜗轮的材料 齿轮选用45Cr 调质，表面淬火。 HBS = 217255 齿条选用QT800 正火，表面淬火。 HBS =2293022.按齿面接触疲劳强度设计计算 采用硬齿面，非对称分布。 查表得齿宽系数

23、=0.4 齿轮齿数Z在推荐值 20 到40 中选取 Z=22齿轮模数m 可由设计手册查得4 m=3 齿轮分度圆直径d =mZ=322=66mm 式(2.1)圆周速度 =n d10/60 =303.146610/60=0.103m/s 式(2.2)参考设计手册选取 =0.35m/s齿轮的齿距p=m=3.143=9.42 公差组10 级 齿轮的齿数Z =644/9.44=68.36 圆整取 Z =68齿数比u= Z/ Z=68/22 u=3.09 载荷系数 K= KKKK 使用系数K 查得 K=1.0 动载荷系数K， 查得K的初值K，K =1.15 齿向载荷分布系数 查得 K =1.03 齿间载荷

24、分布系数 = =1.88-3.2(1/22+1/68) =1.69 查得K=1.15 则载荷系数 K的初值 K= 1. 01. 151. 031. 15 =1.36 弹性系数Z Z=189.8节点影响系数Z （=0，x=x=0） Z=2.5重合度系数 (=0) Z=0.87许用接触应力 =ZZ/S 式(2.3)接触疲劳极限应力 ， 查得 =570N/ =460N / 应力循环次数 N=60按预期寿命10年。每年工作 300 天。每天工作8 小时。 L =103008N=60301830010=4.3210 则查得接触强度的寿命系数 Z，Z (不允许有点蚀) Z=1.0 Z=1.0硬化系数Z ，

25、查得 Z=1 接触强度安全系数 S ，按一般可靠度查S=1.0 到 1.1 取 S=1.05 =5701.01/1.05=542 =460101/1.05 =438故d的设计初值d 为 d=66.7 d= d=66.7 mm 式(2.4)所以d为66mm 可用。齿厚b b=d=0.46626mm齿宽b=26mm齿轮宽b：b= b+（510）=33mm由于采用标准齿轮，所以齿顶高系数h取h=0.8，顶隙系数c取c =0.3，分度圆的压力角度数为标准值=20查表，确定齿轮的其他参数如下：分度圆直径：d = mZ = 322 = 66(mm) 齿顶高：h= hm=0.83=2.4(mm)齿根高：h=

26、( h+ c)m=3.3(mm) 齿全高：h=(2 h+ c)m=5.7(mm) 齿顶圆直径：d=(Z+2 h)m=（22+1.6）3=70.8(mm) 齿根圆直径：d= d2 h=6623.3=59.4(mm)基圆直径：d=dcos=66cos20=62(mm)齿距： p=m=9.42(mm)齿厚： s=m/2=4.7(mm) 齿槽宽： e=m/2=4.7(mm) 基圆齿距：p=p cos=8.85(mm) 顶隙： c= cm=0.33=0.9(mm) 齿轮采用锻造齿轮，结构采用普通结构。22.3.3.3 轴承的选定轴承的寿命计算 对于滚动轴承210，其基本额定动载荷C =27.0kN 。

27、下面确定其当量动载荷P，由于它不承受轴向力，故有： P = F/2 式(2.5) 式中，F 为链轮作用于轴上的径向力，因为滚动轴承相对于链轮的中心对称，所以 P 为F的一半。 所以 P =6066.2/2=3033.1N 轴承的寿命为： L=(C/P)10/n/60 式(2.6）对于球轴承=3所以有： L =(2710 /3033.1)10/73/602.3.4蜗轮蜗杆的设计 2.3.4.1 蜗杆传动的失效形式、计算准则及常用材料 失效形式：点蚀、齿面胶合、过度磨损。 点蚀、齿面胶合及过度磨损由于蜗杆传动类似于螺旋传动啮合效率较低、相对滑动速度较大，点蚀、磨损和胶合最易发生，尤其当润滑不良时出

28、现的可能性更大。又由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮是该传动的薄弱环节。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算和蜗杆传动的抗胶合能力计算。 计算准则： 开式传动中主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，要按齿根弯曲疲劳强度进行设计。闭式传动中主要失效形式是齿面胶合或点蚀而。要按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外，闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。 常用材料： 蜗杆材料、 蜗轮材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的跑合性能、耐磨性能和抗胶合性能。蜗轮传动常采用青铜或铸铁作蜗轮的齿圈，与淬硬并磨制的钢制蜗杆相匹配

29、。2.3.4.2 蜗杆传动的载荷和应力分析 1.受力分析： 以右旋蜗杆为主动件，并沿图示的方向旋转时，蜗杆螺旋面上的受力情况。设 F为集中作用于节点 P 处的法向载荷，它作用于法向截面 Pabc 内。F可分解为三个互相垂直的分力，即圆周力F、径向力 F和轴向力 F。显然，在蜗杆与蜗轮间，载荷F与 F、F与F和F与F对大小相等、方向相反的力。 各力的大小可按下式计算： F=2T/d=FF=2 T/d=FF=Ftan=FF= F/(cossin)式中T、T分别为蜗杆和蜗轮上的名义转矩，Nmm； 法面压力角。2. 计算载荷与齿轮传动相似，在强度计算中应按计算载荷计算，引入载荷系数K，得载荷为=K F

30、式中 K载荷系数，K=KKK； K工作情况系数，由表2-1查取； K动载荷系数，当圆周速度3m/s时，取K=1.01.1，当3m/s时，取K=1.11.3； K齿向载荷分布系数，若载荷稳定，跑合情况好，取K=1；当载荷变化较大或有冲击、振动时，取K=1.31.6。表2-1 工作情况系数K动力机工作机均匀中等冲击严重冲击电动机、汽轮机0.81.250.91.511.75多缸内燃机0.91.5011.751.252单缸内燃机11.751.2521.52.25注：小值用于每日偶尔工作，大值用于长期连续工作。3.应力分析 由于蜗杆传动中，蜗轮比蜗杆的强度低。因此，在应力分析中只要了解蜗轮的情况就可以了

31、。普通圆柱蜗杆传动在中间平面相当于齿条和齿轮的传动，故可以仿照圆柱斜齿轮传动的分析得强度条件 =ZZ 式(2.7)=ZZ 式(2.8)式中 蜗轮齿面接触应力，Mpa； 蜗轮齿面许用接触应力，Mpa； K载荷系数； Z弹性系数，； Z考虑齿面曲率和接触线长度影响的接触系数； Z转速系数，Z=（）,为蜗轮的转速，r/min； Z寿命系数，Z=（）1.6；为载荷不变时的寿命，h； 接触疲劳极限，Mpa； 接触疲劳强度的最小安全系数，可取11.3； T蜗轮转矩，N。蜗轮齿根弯曲应力 蜗轮的齿形比较复杂，通常把蜗轮近似当作斜齿圆柱齿轮来考虑，得 弯曲应力公式为： = N/ 式(2.9)式中 Y蜗轮的齿形

32、系数； 涡轮轮齿材料的许用弯曲应力； 蜗杆、蜗轮的直径； 导程角，查表选取适当的m和，即可得到值。2.3.4.3 蜗杆传动的强度计算 (1)蜗轮齿面接触疲劳强度计算 蜗轮齿面接触疲劳强度的验算公式为： Mpa 式(2.10)式中：蜗轮齿面的许用接触应力。设计计算公式为： mm 式(2.11)(2)蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 蜗轮齿根弯曲疲劳强度的验算公式为： Mpa 式(2.12)式中：蜗轮齿面的许用接触应力。设计计算公式为： 式(2.13)许用应力:当蜗轮材料为强度极限300MPa的青铜，蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面接触疲劳失效。因此，承载能力取决于蜗轮的接触疲劳强度。则=K，其中为蜗轮材

33、料的基本许用应力，查表；K为接触疲劳强度的寿命系数，K=。表2-2 铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力（Mpa）蜗轮材料铸造方法蜗杆螺旋面的硬度45HRC45HRC铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1砂模铸造150180金属模铸造220268铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造113135金属模铸造128140注：铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力为应力循环次数时之值N=10，当N10时，需将表中数值乘以寿命系数K；当N2510时，则取 N=2510；当 N2.610时，则取N=2.610。 如果蜗轮材料为300MPa 的青铜或灰铸铁，蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面胶合，因尚无完善的胶合强度计算公

34、式，则按接触疲劳强度进行条件性计算。由于胶合不属于疲劳失效，与应力循环次数 N无关，可直接查下表。表 2-3 灰铸铁及铸铝铁青铜蜗轮许用接触应力 (MPa)材料滑动速度（m/s）蜗杆蜗轮25x107时，取N=25x107；当N105时，取N=105。2.4 卸料机构的设计2.4.1 工作原理图 2-10 卸料机构的工作原理图如图2-10所示，当推板向右运动在穿插面团1时，推板将会碰到弯杆上的滚子6，弯杆将会围绕支架5顺时针方向转动，载物台3由于楔块和弹簧2的作用仍处于水平静止状态，当推板与滚子6脱离接触时，由于弹簧4的作用而使弯杆复位，当穿插完成之后，推板退回时将推动滚子6向左运动，弯杆将会围

35、绕支撑架5逆时针方向旋转，载物台3则会被撬起，围绕铰链8顺时针方向旋转一定的角度，使面团离开载物台3，当推板继续向左运动脱离与滚子6接触时，由于弹簧2的弹性系数远远大于弹簧4的弹性系数，所以载物台3将会重新复位，处于水平状态.这样，整个机构完成一个工作周期。 2.4.1.1 需要注意的问题 1.弯杆必须固定在外壁上适当的位置，并且其长度必须经过计算。 2.在检验机器使用性能的时候，弹簧的性能不能忽略，弹簧2的弹性系数一定要远远大于弹簧4的弹性系数。 3.弯杆要具有一定的强度和刚度。 2.4.2 弹簧的设计17 2.4.2.1弹簧功用弹簧的主要功用是：（1）控制机械的运动，例如内燃机中的阀门弹簧

36、、离合器中的控制弹簧；（2）吸收振动和冲击能量，例如车辆中的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧；（3）储蓄能量，例如钟表弹簧；（4）测量力的大小，例如测力器和弹簧秤中的弹簧等。在这里选用弹簧的目的是为了让弯杆复位和让载物台自行复位。 2.4.2.2弹簧的分类弹簧的种类很多，若按照其所承受的载荷性质，弹簧主要分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。若按照弹簧形状又可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、盘簧等。螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成，由于制造简便，价格较低，易于检测和安装，所以应用最广。这种弹簧既可以制成受压缩载荷作用的压缩弹簧，又可以制成受拉伸载荷作用的拉伸弹簧，还可以制成承受扭矩

37、作用或完成扭转运动的扭转弹簧。碟形弹簧可以承受很大的冲击载荷，具有良好的吸振能力，常用作缓冲减振弹簧。在载荷相当大和弹簧轴向尺寸受限制的地方，可以采用碟形弹簧。环形弹簧是目前减振缓冲能力最强的弹簧，常用作近代重型机车、锻压设备和飞机起落装置中的缓冲零件。板弹簧主要受弯曲作用，它常用于受载方向尺寸有限制而变形量又较大的场合。由于板弹簧有较好的消振能力，所以在汽车、拖拉机和铁路车辆的悬挂装置中均普遍使用这种弹簧。在这里，我们的目的就是选用弹簧让载物台自行卸料，复位，所以对弹簧的要求并不是太高,选用螺旋弹簧，其压缩比b5.3即可。因此，根据 GB204980，弹簧的弹丝直径d选2mm，弹簧的中径D取

38、20mm。2.4.2.3 计算弹簧的直径假设弹簧丝直径d=2 假设弹簧的平均直径旋绕比 曲度系数 查取1.14弹簧材料拉伸强度极限 查取 1790Mpa许用切应力 查图得 =0.41790=716计算弹簧丝的直径 式(2.14) 计算弹簧圈数 计算弹簧有效圈数 式(2.15)弹簧的死圈圈数 2 弹簧的总圈数 =22+2=24 核算弹簧的外廓尺寸外径 D D=D+d=20+2=22 弹簧的最小节距 式(2.16)弹簧在自由状态下的长度 H=np+(n-n+1)d=227.2+23=164.4mm 式(2.17)2.4.2.4 弹簧的强度计算当压缩弹簧受轴向压力 F 时，在弹簧丝的任何横截面上作用

39、着：转矩 T=FRcos,弯矩M=FRsin，切向力F=Fcos，F=Fsin (式中R弹簧的平均半径)。由于弹簧的螺旋角一般都不大，（对于压缩弹簧来说，）所以弯矩 M 和法向力F可以忽略不计，因此，在弹簧丝中间起主要作用的外力将是转矩 T 和切向力F ，为了简化计算，又可设为=0，故可取T=FR，F=F。这种简化对于计算的准确性影响不大。 根据理论推导，在外力F 的作用下，压缩弹簧的最大切应力可按下面的公式计算 式(2.18) 式(2.19)式中 是直杆受纯转矩时的切应力，所以可以理解为弹簧丝曲率和切向力对切应力的修正系数，称为曲度系数=39/36+0.615/10=1.08+0.0615=

40、1.14=1.141610020/3.14/2 =1452 N2.4.2.5 刚度计算 圆弹簧丝螺旋在受载荷F 后所产生的变形量 式(2.20)n弹簧的有效圈数（活圈数）；G弹簧材料的切变模量：钢的切变模量为 810Mpa，青铜为410Mpa，在这里我们选用的材料为钢。由式(2.20)得=0.86 式(2.21)2.4.2.6 稳定性计算 当压缩弹簧的圈数较多的时候，还应该校核其稳定性指标，即,弹簧两端均为回转端时b2.6，均为固定端时b5.3，一端固定，一端回转时 b3.7。否则，应该在弹簧外侧加上导向机构或内侧加导向杆，以免工作时造成弹簧的侧向弯曲。 若b 不能满足要求，则必须进行稳定性计算。限制弹簧的工作载荷F 小于失稳