無碳便攜型應急傳送帶的設計研究

吳庭俊 王騰仙 陳燕春 何健瑩 陳逸倩 刁露 鐘鑫嶸 劉偉良

摘 要：對現有的傳送帶從理論方面分析，設計出了簡單便捷且可折疊的傳送帶，并完成了3D建模部分。為了可以在無電區域使用，采用了人力驅動，所以對還傳送帶分析后，利用腳踏式機具的驅動機構設計，并對該機構的基本形式和最佳工況以及曲柄的最佳位置進行了分析，實現了人力驅動的模擬分析。

關鍵詞：便攜式 人力 機械設計 傳送帶

中圖分類號：TH132.32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0111-05

Abstract：Based on the theoretical analysis of the existing conveyor belt， a simple and convenient conveyor belt is designed and the 3D modeling part is completed. In order to can be used in areas without electricity， using the human power， so the conveyor belt， also use pedal-powered machines driving mechanism is designed， and the basic form of the agency and the best working condition and the crank is analyzed， the best position for simulation analysis of human power.

Key Words： Portable； Manpower； Mechanical design； The conveyor belt

基于當今社會的機械化，全自動化。傳送帶廣泛應用于運輸、電力、冶金、建材等行業，是工業生產中常見的控制設備之一。隨著社會科技的發展，傳送帶的發展大大解放了勞動力，降低了商業成本。但機械代替勞動力的重要性依舊是無可替代的。假如在沒有電力，地形復雜的場所，抗震救災的現場，我們該如何運輸物資。我們所設計的一個便捷式傳送帶，它無需電力，人力驅動，方便攜帶，材料輕巧，適應于抗震救災無電力場所，也可在地形崎嶇不平場所使用。

1 設計方案

1.1 研究方案

根據一些災區和廣大農村，特別是丘陵地區和山區的運輸現狀和需求，收集資料，總結分析設計出一款人力便捷式傳送帶。此設計改善了市場上的一般傳送帶，機構優化分析，設計緊湊，重量適中。不斷分析查閱資料，經過團隊的論證，最終得出解決問題的系統方案。

1.2 總設計框圖

如圖1所示，本便捷式傳送帶分為五大部分：張緊機構、腳部伸縮機構、腳部折疊機構、中間折疊機構、腳踏動力結構。

2 張緊機構

圖2為張緊部分圖，有定位和調節皮帶張緊的作用，當還沒有裝皮帶時，該張緊部分是松開狀態，裝皮帶后皮帶還需一定的張緊力。用一塊角鋼作為定位固定，螺栓螺母作為支撐轉動機構，通過旋轉里面的螺母調節長度，通過外面的螺母進行張緊的鎖緊張緊裝置。

3 腳部伸縮機構

圖3為腳部伸縮機構圖，經過分析采用輕質材料，所以該伸縮機構采用鋁型材，結構性能、力學性能良好，重量也比較理想。

4 腳部折疊機構

腳部折疊機構，中間采用一條過渡桿，兩邊加了兩根加固固定條。防止超過極限位置，還有定位加固作用（見圖4）。

5 中間折疊機構

中間折疊機構采用兩塊鈑金連接，用鉚釘固定，而上面采用加強扣鍵穩固平衡，上面的固定扣打開，便可繞著中間旋轉（見圖5）。

6 腳踏動力機構

采用腳踏動力機構，省力而且方便使用，這個驅動機構的作用是把人腳一定行程的往復運動，轉變成曲柄的轉動，并且可以通過大小齒輪嚙合增速或減速，使工作部件轉動。我們采用的機構時曲柄繞桿機構。

查找資料可得到最早傳統型曲柄繞桿機構第737型圖如圖6所示，該機構的特點是繞臂很長、操作省力、各支點及鉸接點受力小、耐磨；其缺點是受機構限制，腳踏移動大不方便。

如圖7所示，這種是改進型，支點在中間的直桿形，又稱蹺蹺板，特點是單邊傳動，結構簡單；其缺點是搖桿短小費力，連桿為壓桿不穩定且易變形、磨損快，現在很少使用。

如圖8所示，這種是最新的改進形，它的特點是搖桿和踏板固定連接作為曲桿，支點在一端。好處是單邊傳動，而且把支點移到下面，結合了以上兩種方案的優點，踏板可自由設計長度且省力。討論得出的這個機構為最終版。

7 存儲運輸移動方面

7.1 模型結構

圖9為存儲運輸方式圖，該傳動帶折疊回來后，底下設計有輪子結構，可以便捷推動移動。

7.2 模型展開結構

模型展開結構見圖10。

8 結語

（1）現有技術有以下幾個方面。

①傳送帶一般按有無牽引件來進行分類：具有牽引件的傳送帶設備和沒有牽引件的傳送帶設備。具有牽引件的傳送帶設備種類繁多，主要有帶式輸送機、板式輸送機、小車式輸送機、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機、埋刮板輸送機、斗式輸送機、斗式提升機、懸掛輸送機和架空索道等。沒有牽引件的傳送帶設備常見的有輥子作旋轉運動、螺旋輸送機。

②具有牽引件的傳送帶設備構成和特點：具有牽引件的傳送帶一般包括：牽引件、承載構件、驅動裝置、漲緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅動裝置給輸送機以動力，一般由電動機、減速器和制動器（停止器）等組成；漲緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使牽引件保持一定的張力和垂度，以保證傳送帶正常運轉；支承件用以承托牽引件或承載構件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的傳送帶設備的結構特點是：被運送物料裝在與牽引件連結在一起的承載構件內，或直接裝在牽引件（如輸送帶）上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環路，利用牽引件的連續運動輸送物料。

③沒有牽引件的傳送帶設備構成和特點：沒有牽引件的傳送帶設備的結構組成各不相同，用來輸送物料的工作構件亦不相同。

它們的結構特點是：利用工作構件的旋轉運動或往復運動，或利用介質在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥子輸送機的工作構件為一系列輥子，輥子作旋轉運動以輸送物料；螺旋輸送機的工作構件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉運動以沿料槽推送物料；振動輸送機的工作構件為料槽，料槽作往復運動以輸送置于其中的物料等。

④現有傳送帶長度根據具體使用不定。

⑤現有傳送帶多為一體結構，無法伸縮折疊。

（2）針對上述現有技術的缺點，本發明所要解決的技術問題如下。

①減小傳送帶體積，使之更加輕巧，便于攜帶。

②分析并模擬了傳送帶的腳部可調節伸縮，完成了兩根加固穩定桿的升級，適應性很強。

③3D模擬了傳送帶可折疊性，利用了加強扣鍵穩固平衡，加強傳送帶的平衡性。

④分析計算并模擬了腳踏式機構，對于腳踏動力結構的最佳形式為以繞桿和踏板為曲桿支點在一端的最新型改進，完成了可以利用腳踏式機構為傳送帶，提供動力，不再依靠電力驅動。

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