论文总字数：25952字

摘 要

本次课题要求设计一种提升机，提升机把放在托盘上的硫磺物料从三楼运至二楼投料平台高度处，方便工人把物料托运至相应解包工位。空托盘反向返回。设计所得的系统设备要保持结构的完整性，具有较高的设计思想和制造质量，在自动化生产线能够实现长时间的流水线作业等。

提升系统的确定以及进出口的自动门设计是本课题的重点。首先根据总体要求能够达到的标准，调研不同的方案，对传动系统以及自动门系统方案的选择进行考察分析确保方案设计的合理性。

一个机构仅仅有主体部分往往还完不成预期的功能，必须加以辅助结构来实现功能。本章中主要介绍了机架的设计，保证运行平稳性的措施以及考虑一种极端情况下可能出现的工况，在该工况下怎样保证提升机的安全。

非标零件的设计能否达到要求需要进行校核。由于该课题的主要工作状态为静止或以较低的速度运动，因此本次设计主要进行的是对结构的静力学分析。在本章中主要是对传动轴、箱体、结构框架整体的设计进行静力学分析，对结构的强度进行校核，避免应力集中等问题，对结构进行优化。

关键词：提升机，结构设计，有限元分析

Abstract

This project required the design of a hoisting machine that lifts the sulphur material placed on the pallet from the third floor to the height of the second floor feeding platform to facilitate the worker to ship the material to the corresponding unpacking station. Empty pallets return in the opposite direction. The system equipment should be able to design and manufacture the structure layout according to the provided technical parameters and process requirements.

The system equipment is guaranteed to be completely new, and it can guarantee the leading level in the design and manufacturing quality in China. The safe and reliable operation of all parts and components can withstand the test of industrialized continuous production.

The determination of the lifting system and the design of automatic doors for import and export are the focus of this topic. First of all, according to the standards that can be met by the overall requirements, investigate different schemes, examine and analyze the choices of the transmission system and the automatic door system scheme to ensure the rationality of the program design.

An institution that has only the main part of it is often unpredictable and must be supplemented with structures to achieve its functions. This chapter mainly introduces the design of the rack, the measures to ensure the smooth running, and the conditions that may occur under an extreme situation. How to ensure the safety of the hoist under this working condition.

The design of non-standard parts can meet the requirements and need to be checked. Because the main working state of the subject is stationary or moving at a lower speed, the main design of this project is the static analysis of the structure. In this chapter, the static analysis of the design of the drive shaft, the box, and the structural frame as a whole is performed. The strength of the structure is checked to avoid stress concentration and other problems. The structure is optimized.

KEY WORDS: Reciprocating hoist, Structural design, Finite element analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题价值与意义 2

1.4 论文思路及章节安排 3

1.5 本章小结 3

第二章 主体结构设计 5

2.1 总体方案实施描述 5

2.1.1 传动方案的分析与选择 5

2.1.2 自动门方案的分析与选择 7

2.2 传动系统关键零部件设计 8

2.2.1 方案实施描述 8

2.2.2 升降电机的选择 8

2.2.3 轴系设计 10

2.2.4 钢丝绳的设计 11

2.2.5 主动轮的设计 13

2.2.6 从动滑轮的设计 15

2.3 自动门系统关键零部件设计 16

2.3.1 方案实施描述 16

2.3.2 自动门的设计 16

2.3.3 滚柱丝杠的选择 16

2.3.4 轴承 18

2.3.5 圆锥齿轮 18

2.3.6 电机选择 19

2.3.7 减速器 19

2.3.8 联轴器 19

2.4 本章小结 20

第三章 辅助设计 21

3.1 平稳运行设计 21

3.2 制动安全设计 21

3.3 本章小结 21

第四章 零件校核与分析 22

4.1 零件校核与分析的方式 22

4.2 有限元分析与ansys的介绍 22

4.2.1 ansys有限元分析的步骤 22

4.2.2 ansys简介 22

4.3 零件的校核与分析 22

4.3.1 主动轴的校核与分析 22

4.3.2 箱体的校核与分析 26

4.3.3 机架的校核与分析 27

4.4 本章小结 29

第五章 总结与展望 30

5.1 工作总结 30

5.2 展望 30

致 谢 31

参考文献 32

附录 33

1. 绪论
2. 课题背景

当前，世界上有一股不可忽视的潮流在涌动，即工业产业与互联网产业融合创造创新的潮流。由于这样一种趋势，西方发达国家甚至包括一些发展较快的发展中国家纷纷出台各种心得举措来应对这种变化，主要目的还是保持制造业的先进性能够保持制造业生产的竞争力。这样的例子不胜枚举，比如欧洲的一些国家，

高价值制造计划在英国推行的如火如荼，工业4.0作为德国认为的第四次工业革命因而德国制定出相应的高技术战略2020；在海洋另一边的美国大力构建将制造业、工业、互联网等为一体的创新网络；与我们毗邻的日韩等国家机器人等自动化发展迅速；面对这样一种现状，中国也积极进行着经济的改革创新与转型，“中国制造2025”等方针的被提出无不显示国家对于制造业发展的重视，并将其作为国家的制造业战略发布。然而，中国绝大多数的中小型制造企业跟不上时代发展的脚步，生产方式处于人工以及半自动化阶段，自动化水平不足；而许多具有前瞻眼光的优秀企业信息化水平刚刚起步，在自动化与智能化之间摸索，处于自动化向智能化转化的过渡期。因此从实际情况看，这个起点开可以大致算作中国推进工业提升的时间节点。虽然有一部分专家认为智能制造的谈起与涉及需要高度的自动化信息化基础。但是从企业的角度出发，企业必须从每一步开始，抓住每一个进步的机会提高核心竞争力与生产力，从而实现工业产能升级或更高目标成就。这就要求企业要有足够的生产经验积累，对自己的产品有足够的理解力与控制力，并逐步引进新的设备和管理理念，方便于日后的自动化改造乃至智能化改造，和寻求改造的突破口。

1. 国内外研究现状

当前环境下，人工运输仍是小生产规模下物料运输的主要方式。随着现代化、工业化的提高，自动化设备发展越来越迅速，物料运输的提升机急需投入生产。当今许许多多的制造类企业中发挥着不可或缺的作用的一环是现代化的物流和运输系统。科学高效安全的物流运输系统可以加速物品商品的流通，在这个流通过程中产生的损耗与以前相比大幅度降低，可以大大加快一个企业的作业生产效率并且降低成本。物流运输系统中比较核心的一环就是实现物料或者人员等的自动运送并保证安全。常见的物流运输系统可以实现散料、板材、箱装件、部件总成等各种货物的运输，并实现可能的双向运输。因此实现智能制造的重要条件之一就是实现物料或者人员的自动运输。当前工厂的各式各样使得当前比较传统通用的输送线设备难以满足生产制造的需要，尤其是互联网与传统工业的融合加速带来的自动化智能化改造造成的不同场地条件。所以创新型的输送线设备亟待开发。

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