喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計說明書 題 目： 旋轉式方形螺母輸送機 機械部分設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 2007964222 姓 名： 何 浩 指導教師： 毛美姣 完成日期： 2011年05月25日 湘 潭 大 學 興 湘 學 校 畢業(yè)論文（設計）任務書 設計（論文）題目： 旋轉式方形螺母輸送機設計 學 號： 2007964222 學生姓名 何 浩 專 業(yè)： 機械設計制造及自動化 指導教師： 毛美姣 系主任： 一、主要內容及基本要求： 1、檢索國外螺母輸送機的設計的發(fā)展動態(tài)，分析國內的現(xiàn)狀； 2、分析螺母輸送機設計的關鍵技術問題； 3、完成螺母輸送機驅動的方案設計； 4、完成螺母輸送機傳動方案統(tǒng)設計； 5、完成方形螺母輸送機設計中的硬件部分設計； 6、完成畢業(yè)論文的文稿工作，要求：總字數(shù)不低于一萬字，使用A4編輯及打印裝訂成冊； 7、技術圖紙：零件圖和裝配圖，不少于兩張A0圖紙。 8、翻譯英文技術資料：翻譯一篇機械相關的外文文獻。要求：3000單詞，復印原稿與翻譯(打印)稿同冊裝訂。 二、重點研究的問題： 1、 方形螺母輸送機傳動方案選擇設計； 2、 方形螺母輸送機設計繪圖； 3、 方形螺母輸送機篩選機構的設計。 三、進度安排 各階段完成的內容 起止時間 1 資料檢索、查詢，課題可行性分析 2011年3月初 ～ 3月21日 2 完成系統(tǒng)總體方案構思及設計 2011年3月22日 ～ 4月初 3 M6方形凸焊螺母、傳動的鏈輪、料斗等主要零部件的設計計算 2011年4月初 ～ 4月30 4 完成畢業(yè)說明書撰寫，完成系統(tǒng)主要零部件繪圖，說明書初稿檢查 2011年5月 1 日 ～ 5月10日 5 畢業(yè)設計及說明書檢查、打印裝訂，答辯準備 2011年5月11日 ～ 5月31日 6 答辯。 2011年6月7日 四、 應收集的資料及主要參考文獻 1、電子科技文摘編輯部主編《國外電子科技文摘》.[M].北京.CN11-2409/TN； 2、機械部北京電工技術研究所主編《電工文摘》 [M].北京. CN11-2010/TM； 3、鄧星鐘. 《機電傳動控制》（第四版）.[M].武漢.華中科大學出版社，2000； 4、吳宗澤.《機械設計課程設計手冊》（第3版）[M].北京. 高等教育出版社.2006 5、高欽和.《PLC應用開發(fā)案例精選》[M]. 北京.人民郵電出版社.2008 6、吉林工業(yè)大學蘇州鏈條總廠. 《鏈傳動設計與應用手冊》[M].北京.機械工業(yè)出版社.1992 湘 潭 大 學 興 湘 學 院 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 　207964222 姓名 　何浩 　 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 旋轉式方形螺母輸送機設計 評價項目 評 價 內 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 2.難度、份量是否適當； 3.是否與生產、科研、社會等實際相結合。 能力 1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機應用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。 論文 （設計）質量 1.立論是否正確，論述是否充分，結構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或實際應用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 2011年5月 日 目錄 摘要 1 第一章 緒論 3 2.1螺母輸送機產品概述 3 2.2傳統(tǒng)螺母輸送機的缺點 4 2.3現(xiàn)行螺母輸送機存在的不足及國內外現(xiàn)狀 5 2.4螺母輸送機的組成 5 2.5螺母輸送機的工作原理 6 2.6螺母輸送機的動作分析 6 第二章 總體方案的設計 9 2.1 輸送對象的介紹 9 2.2設計方案分析 10 2.3工作原理 10 2.4振動式和旋轉式的比較 11 第三章 機械系統(tǒng)的設計 12 3.1螺母輸送機的機械結構 12 3.2電機驅動方案的確定 13 3.3步進電機的選擇 14 第四章 傳動方案的確定與設計 15 4.1鏈傳動的特點 15 4.2 鏈傳動的設計 15 4.2.1傳動比的確定 16 4.2.2小、大齒輪齒數(shù)（Z1）的確定 16 4.2.3傳遞功率及計算功率 17 4.2.5中心距的確定及鏈接數(shù)的計算 17 4.2.5滾子鏈鏈輪的結構 18 4.2.6鏈輪的材料 19 4.2.7鏈輪的潤滑 20 第五章 料斗的參數(shù)確定 20 第六章 鏈輪軸的設計 23 第七章 篩選機構的設計 24 第八章 儲存通道及輸送裝置的設計 25 8.1儲存通道設計 25 8.2輸送裝置設計 26 8.2.1輸送裝置的原理及過程 26 8.2.3倉儲料斗 28 總 結 30 參考文獻 32 附錄：英文原文及譯文 33 旋轉式螺母輸送機機械部分設計 摘要：在用固定式點（凸）焊機進行螺母或螺栓的凸焊時，一般焊接時的加壓力在300 kg以上。而在用手放置螺母或螺栓時，極有可能因誤操作而導致焊機啟動，導致上電極迅速往下運動，稍有不慎，就會使手壓傷甚至殘廢。特別是在大批量生產時，操作人員免不了會產生疲勞而思想不集中，每年許多企業(yè)都會發(fā)生這類安全事故。 螺母輸送機解決了這個問題。采用螺母輸送機來輸送凸焊螺母，這種方法實現(xiàn)了從螺母的輸送到焊機的焊接過程自動化。使用螺母輸送機輸送螺母，有著安全性高、操作方便、生產效率高等優(yōu)點，而且能完成自動計數(shù)及實現(xiàn)自動化生產．便于質量和生產管理。 螺母輸送機一般與焊接設備配套使用，為了提高生產效率和杜絕此類的安全隱患，用能快速準確的螺母輸送機來代替人手方式裝配則是一個很好的解決方案。只需將螺母輸送機的接線簡單的接入焊接控制器，工人只需進行一次操作即國產先進螺母輸送機可完成把螺母送進定位銷，然后焊接的工序。既快捷又安全，已經(jīng)得到眾多車廠的廣泛使用。 Rotary square nuts conveyor machinery parts design Abstract：While welding a nut or bolt with a fixed point in the (convex) welder, the welding pressure will be above 300 kg in general. But when placed in the nut or bolt by hand, it is most likely that the welding starts by misuse, leading to the rapid downward movement on the electrodes, the slightest mistake, and it will hand crushed or maimed. Especially in mass production, the operator will inevitably be fatigue and distracted, such accidents happens each year in many firms. Nut conveyor has been success to solve this problem. We use conveyor to transport nut welding nut, and this method realized the automation from the nut of the transfer to the welding of the welding process. It has a high safety, easy operation,high production efficiency using conveyor to transport nut. And it can complete the automatic counting and automated production. Very Convenient to the management of quality and production. 第一章 緒論 1.1螺母輸送機產品概述 螺母輸送機是用來自動輸送螺母的設備，具有體積小，壽命長等特點。一般與焊接設備配套使用，例如汽車制造廠需要在鋼板上焊接螺母，如果是用人手輸送的話，首先效率較低，最重要的是會因操作失誤是產生重大的安全事故，如還沒完全松開手時就進行焊接，這時很容易把手指打斷。為了提高生產效率和杜絕此類的安全隱患，用能快速準確的螺母輸送機來代替人手方式裝配則是一個很好的解決方案。 方形凸焊螺母以其操作方便、適應性強、工作效率高等優(yōu)點，在汽車和五金行業(yè)中得到了越來越廣泛的應用。目前、螺母的焊接工作大都是采用固定式點(凸)焊機來完成，而傳統(tǒng)的螺母焊接是由操作工人放人工件后，再手工放上螺母。這種方式存在安全性差、操作不方便、生產效率低等缺點，且無法完成自動計數(shù)及實現(xiàn)自動化生產．不便于質量和生產管理 目前．很多生產廠家都開始采用螺母輸送機來輸送凸焊螺母，這種方法實現(xiàn)了從螺母的輸送到焊機的焊接過程自動化。 ? 1）輸送物料：螺母 2）裝載螺母數(shù)量：800-1000 3）配套設備：焊接設備 螺母輸送機實際是為國標螺母輸送所使用的標準螺母輸送設備，對于不符合標準的螺母支持不好，容易卡螺母。當然非標的螺母一樣可以輸送但要求為：螺紋孔與周邊距離 偏差，螺母兩平面誤差及螺母周邊尺寸誤差最大不能超過0.2mm。對于自動化機械標準來說這已經(jīng)是非常的寬松了。除標準以外的螺母一樣可以輸送，也稱為特殊型螺母(帶法蘭盤的螺母等)對這樣螺母的輸送一樣擁有標準范圍，這需要使用企業(yè)與生產企業(yè)進行技術協(xié)商。 圖1-1 1.2傳統(tǒng)螺母輸送機的缺點 1?傳統(tǒng)焊接設備的缺點? 目前，在汽車制造業(yè)企業(yè)中，螺栓和螺母的焊接工作大都是采用固定式點（凸）焊機來完成的。凸焊螺母或螺栓則一般是由操作工人用手放入工件，然后再實施焊接。這種手工放置螺母或螺栓的操作方式存在著3大缺點：? 1?安全性差：大家知道，在用固定式點（凸）焊機進行螺母或螺栓的凸焊時，一般焊接時的加壓力在300?kg以上。而在用手放置螺母或螺栓時，極有可能因誤操作而導致焊機啟動，導致上電極迅速往下運動，稍有不慎，就會使手壓傷甚至殘廢。特別是在大批量生產時，操作人員免不了會產生疲勞而思想不集中，每年許多企業(yè)都會發(fā)生這類安全事故。? 2?生產效率低：由于存在著安全隱患，操作人員在放置螺母或螺栓時，肯定會格外小心謹慎，這必然就會影響到生產效率。? 3?無法實現(xiàn)自動化生產。? 由此可見，這3大缺點嚴重地阻礙著現(xiàn)代汽車及零部件制造行業(yè)中實現(xiàn)安全、高效及自動化生產的要求，迫切需要有相關的產品和解決方案來解決這些實際問題。? 4?應用范圍及特點? 為解決傳統(tǒng)焊接設備的不足，江陰豪精焊接設備有限公司開發(fā)出了系列的適合于自動化生產的產品，為用戶提供了最佳的解決方案?，F(xiàn)分別來認識一下其“廬山真面目”。? 1.3現(xiàn)行螺母輸送機存在的不足及國內外現(xiàn)狀 當前的螺母輸送機存在以下幾個缺點：不能實現(xiàn)螺母的自動計數(shù)；無法保證在軟管和輸送前端之間只有一個螺母；當輸送前端無螺母對，不能停止電焊機的動作。另外，當前的螺母輸送機采用傳統(tǒng)的繼電器裝置來進行控制，存在著所用繼電器的數(shù)量多、體積大、線路龐雜、可靠性差、檢修困難等缺點。 關于螺母輸送機，比較成熟的有中國的深利昌(SLC)，韓國的chowell，日本的矢島（在中國叫 電溶機電），德國的KWOLL，美國的welpart，其中國產的螺母輸送機價格相比國外的較為低廉，且質量、穩(wěn)定性等方面與外國牌子有得一拼，而且某些關鍵部件方面還比進口的牌子要好，推薦選用國產的。 1.4螺母輸送機的組成 組成：機身、振動盤、輸送槍體、輸送管（料管），分配器，氣缸及控制器（包括程序）等所組成。 料斗? 約有800-1000個左右的螺母可預放在料斗中，隨著料斗里圓盤的轉動而被帶入篩選機構的入口處。圓盤做工的低速旋轉運動是由電動機通過減速機構來實現(xiàn)的?？紤]到萬一轉盤被異物強行卡住將會導致機械零件受損的情況，該機構特設有安全裝置，可使轉盤與減速機構暫時脫離，當故障排除后便能自動恢復工作。? 篩選機構? 焊接螺母上一般有3~4個凸點，在焊接時，螺母上的凸點應朝向被焊工件，這就對輸送到工件上的螺母有方向上的要求。篩選機構就是對螺母的方向進行篩選的，經(jīng)過適當?shù)恼{整后，只有方向正確的螺母可以通過篩選機構，而方向不正確的螺母則繼續(xù)向前運動重新回到料斗中。? 儲存通道? 方向正確的螺母在通過篩選機構后，便進入儲存通道依次排隊。當達到一定數(shù)量后，有一檢測裝置便會發(fā)出信號，使電要暫停工作；而當螺母數(shù)量不夠時，電機又能自動運行，繼續(xù)使料斗向存儲通道提供方向正確的螺母。? 在工作時，每啟動一次，儲存通道便會釋放出一個螺母進入輸送裝置。? 輸送裝置? 該裝置通過一個萬能支架，安裝在固定式點（凸）焊機上，其安裝角度和位置可任意進行調整，以適應各種形狀的工件。從儲存通道出來的螺母，經(jīng)過一個柔性軟管由壓縮空氣送入輸送裝置，螺母則被一輸送軸快速頂出而準確地送到工件上。? ?控制系統(tǒng)? 螺母被輸送到工件上全過程的各個動作，均由控制系統(tǒng)進行順序控制，且各動作間的時間還能夠做適當調整，以滿足客戶的特殊需要。在進行設備調試時，可用控制面板上的各按鈕對各動作進行單獨調試，還可通過選擇開關來選擇是和固定點焊機連動，還是讓固定點焊機單獨工作。? 1.5螺母輸送機的工作原理 螺母輸送機中，篩選機構是重點，其原理是：螺母在料斗中跟隨溝槽作旋轉運動，在溝槽料斗中基本排成我們所需要的方向，但也有某些不合要求。由于前面選擇的是溝槽式料斗，而凸焊螺母如果四個凸點朝下就會比四個凸點朝上的螺母高度要矮一些。我們在出料口設一適當高度的擋板，經(jīng)過適當?shù)恼{整后，只有靠近擋板側且方向正確的螺母可以通過篩選機構，一旦遇到方向不正確的螺母則電機繼續(xù)向前運動，螺母回到料斗中重新進行篩選。 1.6螺母輸送機的動作分析 螺母輸送機的動作分為兩部分。即螺母篩選及預存和螺母輸送：螺母篩選及預存分為四個步驟，如下所示： (1)啟動料斗工作電機．料斗轉動，螺母通過篩選機構進入L形通道。 (2)儲存通道中螺母數(shù)量判斷(電感式接近開關lsO)：該電感式接近開關有兩方面的作用。若儲存通道已滿，則接通電磁氣閥1YA，從側面向螺母吹氣．將進入L形通道中的螺母吹出預送導軌：否則，進人U形儲存通道。若儲存通道未滿，且i s內無螺母通過電感式接近開關1SQ，說明料斗當前槽中無螺母或首個螺母方向反向，則給出信號．使步進電機的驅動信號作用，驅動電機轉過一角度，從下一條槽中輸人螺母。 (3)u形儲存通道中螺母數(shù)量判斷(電感式接近開關2SQ)=若儲存通道中的螺母數(shù)量小于一定值，說明料斗中螺母數(shù)量太少．則發(fā)出報警信號(指示燈【L】) 由操作人員進行處理：若1 rain內，報警信號沒有消除，則關閉螺母輸送機(接觸器KM)。 (4)對螺母進行正反方向判斷(電感式接近開關3sQ)。在篩選機構處已對螺母進行正反方向判斷，但為了確保方向正確，在儲存通道出口處再進行一次正反判斷 若反向，則發(fā)出報警信號(指示燈2L)，由操作人員作出相應處理。 螺母的輸送過程如下所示： (1)輸送通道前端螺母有無判斷(電感式接近開關4SQ)。若輸送通道前端有螺母，且接收到焊接啟動信號時，則電磁氣闐7YA動作，輸送氣缸活塞前伸。若輸送通道前端無螺母，而接收到焊接啟動信號時，則執(zhí)行第5步、6步后，7YA動作。 (2)活塞運行到下限位時(磁感應接近開關6SQ)，電磁氣閥7YA關閉，延時0．1 s使螺母掉在定位銷上后，電磁氣閥8YA打開，活塞復位。 (3)PLC計數(shù)一次。當已焊接螺母數(shù)量達到單件螺母個數(shù)時，發(fā)出計數(shù)器復位信號(指示燈3L)。當按下復位按鈕時，焊接工件數(shù)量加1，同時PLC重新開始計數(shù)。當復位按鈕未按下時，焊機不工作。在此處，設一開關2K．只有當開關按下時，PLC才計數(shù)。這樣，能避免出現(xiàn)意外(如螺母未掉在定位銷上)時，計數(shù)器重復計數(shù)。 (4)活塞運行到上限位時(磁感應接近開關5SQ)，關閉電磁氣閥8YA。輸出一高電平信號給點焊機，表示可開始焊接螺母。 (5)當接收到輸送氣缸活塞復位的信號時(磁感應接近開關5SQ)，電磁氣閥2YA動作，氣缸2活塞復位，釋放一個螺母。延時0．1s，電磁氣閥3YA動作，氣缸2活塞伸出；同時，電磁氣閥4YA動作，氣缸1活塞復位，釋放一個螺母進入儲存通道底部，等待進入輸送通道。延時0．1 s。電磁氣閥5YA動作，氣缸1活塞伸出。 (6)電磁氣閥6YA接通，使螺母送到輸送通道前端。 第二章 總體方案的設計 2.1 輸送對象的介紹 首先我們在設計之前對螺母輸送機所輸送的對象進行分析，有所了解后才能有的放矢地一步一步地進行設計。本螺母輸送機輸送的是方形凸焊螺母，其型號是M6。但是它有兩種不同地類型，即A型和B型，如下圖所示。對輸送對象介紹完了，我們再來進行后面的設計。 本系統(tǒng)中所用的螺母為B型，M6型螺母的基本尺寸如下： D=6 mm Dc＝11mm Ds＝10mm h1＝2mm m＝5mm δ＝2mm 2.2設計方案分析 方形凸焊螺母的形狀比較怪異，用普通的輸送方法似乎不太現(xiàn)實，而且焊機對螺母在方向上也有要求，即需要對螺母的方向進行篩選。在形狀上，螺母有4個凸點，于是選擇溝槽式料斗。溝槽式料斗在輸送的過程中是不間斷運行的，故而選擇步進電機作為執(zhí)行元件。 由于螺母要求準確定位到工件的表面，則螺母到達工件表面時的速度要很小，如果速度很大則螺母由于慣性就會飛濺出去。這就要求輸送有急速緩沖功能。 2.3工作原理 螺母輸送機的工作要求：方形凸焊螺母上一般有4個凸點，在焊接時，螺母上的凸點應朝向被焊接工件，這就對輸送到工件上的螺母有方向上的要求。篩選機構就是對螺母的方向進行篩選的。篩選機構對螺母在方向上進行了篩選后，我們只要剔除掉篩選出來的方向不正確的螺母就行了。 旋轉式篩選機構的工作過程:螺母在料斗中跟隨溝槽作旋轉運動，在溝槽料斗中基本排成我們所需要的方向，但也有某些不合要求。由于前面選擇的是溝槽式料斗，而凸焊螺母如果四個凸點朝下就會比四個凸點朝上的螺母高度要矮一些。我們在出料口設一適當高度的擋板，經(jīng)過適當?shù)恼{整后，只有靠近擋板側且方向正確的螺母可以通過篩選機構，一旦遇到方向不正確的螺母則電機繼續(xù)向前運動，螺母回到料斗中重新進行篩選。方向正確的螺母儲存在儲存通道中，等到焊機發(fā)出信號后，則釋放氣缸放出一個螺母，經(jīng)過吹氣口的吹氣，將螺母運送到輸送氣缸所處的位置，然后輸送氣缸將螺母準確地定位在工件表面上。 2.4振動式和旋轉式的比較 前面已經(jīng)講過，本設計主要是對旋轉式螺母輸送機的研究，為了更加深刻地認識螺母輸送機，在整體上我們對旋轉式螺母輸送機和振動式螺母輸送機進行比較。 振動式篩選的工作過程（其原理圖如下）：振動式篩選機構采用的是振動式料斗，其為一種典型的自動上料裝置，其料斗為筒形，料斗內設有螺旋上升的軌道，當料斗下面的振動器開始振動后，料斗里的螺母便沿著螺旋軌道依次向前運行。螺母在軌道上的位置形狀是任意的，在前進過程中，篩選機構將運行位置不符合要求且凸點朝下的螺母一一排除掉，最終到達出口的螺母當然便是方向正確的螺母。 圖2-1 振動式輸送裝置 旋轉式輸送機與振動式輸送機的比較：一般情況下，振動式料斗中的毛坯的定向裝置較其它形式的都要簡單，同時毛坯也不會受到擠壓而損傷，工作安全可靠便于通用化和標準化，因而在各種中小型自動線和單機自動化中應用廣泛。如果用于螺母輸送，其主要用于三凸點螺母。 旋轉式螺母輸送機與振動式螺母輸送機的性能基本相同，兩者都能達到輸送螺母的目的，但振動式螺母輸送機有一個無法避免缺點是：在振動時會發(fā)出振動的聲音，而旋轉式螺母輸送機則無此缺點。 第三章 機械系統(tǒng)的設計 3.1螺母輸送機的機械結構 旋轉式螺母輸送機主要由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)三大部分組成。機械系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)主要完成螺母的篩選和運輸。控制系統(tǒng)主要完成機械動作的控制以及各動作的協(xié)調和安全防護措施。其組成方框圖如下所示： 圖3-2 螺母輸送機的組成方框圖 3.2電機驅動方案的確定 在電動機的選擇上有兩種方案。 方案一：用伺服電機帶動。 伺服電機在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件將電信號轉換為軸上的轉角或轉速，當有控制信號輸入時，伺服電機就轉動；沒有控制信號輸入，則停止轉動。改變控制電壓的大小和相位，就可改變伺服電動機的轉速和轉向。它與普通電機比較有如下特點： （1） 調速范圍寬廣，轉速隨控制電壓改變，能在寬廣范圍內連續(xù)調節(jié)； （2） 轉子慣性小。能實現(xiàn)迅速啟動、停轉； （3） 控制功率小，過載能力強可靠性好 方案二：用步進電機帶動。 步進電機是一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或直線位移的機電執(zhí)行元件。每當輸入一個電脈沖時，它便轉過一個固定的角度。這個角度稱為步距角。脈沖一個一個的輸入，電動機便一步一步轉動，它的位移量與輸入的脈沖數(shù)嚴格成正比。步進電機廣泛應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。 本系統(tǒng)螺母輸送機的料斗在運行的過程中是不連續(xù)運動的，當它前進一步時，即便停下一定的時間，等待料斗槽中的螺母掉入到儲存通道中，當傳感器檢測到槽中的螺母已經(jīng)完全掉入儲存通道時則發(fā)送信號讓電機重新動作，即進入下一個動作循環(huán)。 如果采用伺服電機，那么只能利用它的準確啟停特性，每隔轉角θ，伺服電機停一下等待螺母的掉入。這樣的話工作效率肯定就低，而且電機將頻繁的啟動和停止，大大減少機械壽命，累積誤差也很大。 而采用步進電機只需記錄脈沖數(shù)便可計算出工件的旋轉角度θ，便可連續(xù)運輸螺母而不需頻繁地啟動和停止。同功率地電機，在價格上步進電機也有優(yōu)勢。 綜上所述，在本系統(tǒng)中采用步進作執(zhí)行元件。 3.3步進電機的選擇 螺母輸送機在運行的過程中，只需帶動料斗和其中的螺母運轉，所需的功率和轉矩不大。螺母的料斗中約有1000個螺母粗略估計每個螺母重5ɡ，則螺母的總重量為： m＝1000×5＝5㎏。料斗的半徑為160mm，而鋼與鋼的靜摩擦系數(shù)為0.15， 故 T=0.15×5×0.160×10=1.2 N·M，考慮到傳動比為3，則電機靜轉矩大約為1/3即0.4 N·M，考慮到料斗本身的重量及其它額外的因素，我選用2.5 N·M的步進電機。 螺母輸送機在輸送的過程中，停止的時候，料斗不能有轉動。一旦有轉動，則料斗中的溝槽不能對準儲存通道，則妨礙機器的正常運轉。 反應式步進電機是我國步進電機發(fā)展的主要類型，具有較好的技術性能指標。但是它斷電后無定位轉矩，使用中需自鎖定位。 由于反應式的步進電機無定位轉矩，需要自鎖才能定位，而混合式步進電機則不需要自鎖就能定位，它似乎是反應式的和永磁式步進電機的結合，它能夠做成和反應式步進電機一樣的小步距角，又具有永磁式控制功率小的特點。而且斷電后具有一定的定位轉矩。 綜上所述，查資料選定步進電機的型號為86BYG250A,其主要參數(shù)如下： 表4-1 86BYG250A號步進電機系統(tǒng)參數(shù) 驅動電壓 AC220V 重 量 3Kg 最大靜轉矩 4 N·M 電動機的軸徑 Фd＝12mm 最大空載啟動速度 270r/min 線電流 2.1A 其形狀及基本安裝尺寸如圖所示： 第四章 傳動方案的確定與設計 在本方案的設計過程中，我發(fā)現(xiàn)如果要達到螺母輸送機的輸送要求，在料斗的中央設一擋塊，而在正中央設一輸送管道作為料斗中螺母的出口處，這就要求中央的擋塊和輸送管道都靜止不動。在一般的情況下，我們都是利用了軸承的內圈轉動而固定軸承的外圈，在這種情況下，我利用了軸承的外圈運動，而讓軸承的內圈固定，以便能夠使擋塊和輸送管道固定在它的上面已達到設計要求。 減速裝置的選擇：我們常見的減速裝置有帶傳動、鏈傳動、和齒輪傳動等幾種減速結構。由于本裝置要求精確定位，故不能選擇帶傳動。 齒輪傳動和鏈傳動都能滿足要求，但是，與齒輪傳動的比較：鏈傳動的制造精度和安裝精度要求較低，成本低廉。故而選擇鏈傳動。 4.1鏈傳動的特點 鏈傳動是一種應用較為廣泛的機械傳動，它是由鏈條和主、從動輪所組成，鏈輪上制有特殊的齒，依靠鏈輪和鏈齒和鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動是屬于帶有中間性件的嚙合運動。與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象。因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率高。又因鏈條不要象帶那樣張得很緊，所以作用于軸上得徑向壓力較?。辉谕瑯拥檬褂脳l件下，鏈傳動得結構緊湊。同時鏈傳動能在高溫及速度較低得情況下工作。 主要缺點：在兩根平行軸間只能用于同向回轉間的傳動；運轉時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。 4.2鏈傳動的設計 由于螺母輸送機與其配套的固定式點焊機的工作效率要求是30~40個螺母每分鐘，既要求螺母輸送機每分鐘輸送30個以上的螺母。而料斗中每條溝槽中能存有9的個螺母，假設每道溝槽的有效螺母數(shù)量平均為4個，即在一分鐘內料斗至少要前進8個溝槽所占據(jù)的角度。 預計料斗開20道槽，每個溝槽轉到下一個溝槽需要轉過18°，即至少要轉過142°。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，步進電機的轉速是270轉/分，故其都能滿足工作要求。 4.2.1傳動比的確定 由于在速度上并無其它要求，故傳動比可一任意確定。料斗的轉動速度主要有控制部分控制脈沖信號來確定。鏈傳動的傳動比i≦7，最佳時i=2～3.5。但低速時傳動比可達到10。本系統(tǒng)屬于低速系統(tǒng)，參考其它條件，選定傳動比為i＝3。 4.2.2小、大齒輪齒數(shù)（Z1）的確定 一般情況下， 小鏈輪齒數(shù)Z1少，可減小外廓尺寸，但齒數(shù)少，會增加運動的不均勻性和動載荷；鏈條在進入和退出嚙合時，鏈節(jié)間的相對轉角增大，鏈傳動圓周力增大，從整體上加速鉸鏈和鏈輪的磨損。 Z1越大，鏈條的總拉力下降，多邊形效應減小，磨損小，但結構重量增加。鏈輪的最少齒數(shù)為9，一般Z1≥17。根據(jù)下表，本設計中取 表4-2 鏈條齒數(shù)選取表 鏈速（m/s） 低速 v≦0.6 中速 v=0.6～8 中高速 v≧8 高速 v≧25 Z1 ≧12～15 ≧17～19 ≧19～35 ≧35 Z1=17，則 Z2=iZ1=17×3=51 實際傳動比＝Z2/ Z1=3 由于傳動比存在相對誤差 則齒輪齒數(shù)選擇合理 4.2.3傳遞功率及計算功率 P=2πnM÷60=245.34W M=8.68 n=270 1.8°步距角 脈沖頻率40hz Pac=KaKzP/Kp 其中Ka為工礦系數(shù)，查表9-6 為Ka=1 Kz為主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) Kz=1.2 Kp為多排鏈系數(shù)，Kp=1 P為傳遞功率，P=0.245 KW 由此計算得Pac=0.294 KW 由Pac=0.294 KW n1=270r/min 由《機械設計》圖9-11，選定05B的滾子鏈 其節(jié)距p=8 鏈號 節(jié)距p/mm 排距p1/mm 滾子外徑d1/mm 內鏈節(jié)鏈寬b1/mm 銷軸直徑d2/mm 內鏈板高度h2/mm 極限拉伸載荷(單排)Q/N 每米質量(單排)q/(kg/m) 05B 06B 08A 08B 10A 12A 16A 20A 24A 28A 32A 40A 48A 8.00 9.525 12.70 12.70 15.875 19.05 25.40 31.75 38.10 44.45 50.80 63.50 76.20 5.64 10.24 14.38 13.92 18.11 22.78 29.29 35.76 45.44 48.87 58.55 71.55 87.93 5.00 6.35 7.95 8.51 10.16 11.91 15.88 19.05 22.23 25.40 28.58 39.68 47.63 3.00 5.72 7.85 7.75 9.40 12.57 15.75 18.90 25.22 25.22 31.55 37.85 47.35 2.31 3.28 3.96 4.45 5.08 5.94 7.92 9.53 11.10 12.70 14.27 19.24 23.80 7.11 8.26 12.07 11.81 15.09 18.08 24.13 30.18 36.20 42.24 48.26 60.33 72.39 4400 8900 13800 17800 21800 31100 55600 86700 124600 169000 222400 347000 500400 0.18 0.40 0.60 0.70 1.00 1.50 2.60 3.80 5.60 7.50 10.10 16.10 22.60 滾子鏈的規(guī)格及主要參數(shù)(摘自GB1243.1-83) 5.2.5中心距的確定及鏈接數(shù)的計算 心距和鏈條長度 鏈傳動中心距過小時，小鏈輪上的包角也小，同時參加嚙合的鏈輪齒數(shù)減少。中心距過大時，易發(fā)生鏈條抖動。一般可取中心距a=(30~50)p，最大中心距a≤80p。由于本裝置沒有設計張緊裝置，故中心距初步確定為 =30p=240 鏈節(jié)數(shù)Lp： 最大中心距 A=fa*p*[2lp-(z1+z2)]=262 鏈節(jié)數(shù)應 圓整數(shù)，并最好取偶數(shù) Lp=100 驗算鏈速v 屬于慢速 圖4-1. 推薦的潤滑方式 采用定期人工潤滑。 4.2.5滾子鏈鏈輪的結構 鏈輪的結構和尺寸的確定： 小輪的主要幾何尺寸： 小輪齒頂圓直徑dmax＝d＋1.25p－＝48.54mm dmin＝d＋（1－1.6/Z1）P- =39.01mm hmax =（0.625+0.8/Z）*p-0.5d=2.88 hmin =0.5*(p-d1)=1.5 df= d-d1=38.54 由鏈條選擇鏈齒 h=k+dk/6+0.01d=6 K取3.2 dk=14 Bf=0.91b1=2.73 dh=dk+2h=(2.6~3.3)*h=2.8*6=16 鍵槽選b*h=5x5 t1=2.3 大輪齒頂圓直徑 d=pk=8*16.2441=129.95 K取值由Z=51決定查表2-14 鏈傳動設計與應用手冊。 dmax=d+1.25p-d1＝129.95 dmin＝d+(1-16/z)p-d1＝125.636 大輪分度圓弦齒高hamax＝（0.625＋0.8/z）p－0.5dw ＝（0.625＋0.0615）×8－2.5 ＝2.63 hamin＝0.5（p－dw）＝0.5×（8－5） ＝1.5mm 大輪齒根圓直徑 df＝ 大輪齒根圓h=dk/6+k+0.01d=13.2 k查得6.4 Dh=dk+2h bf=0.91b1=2.73 L=（2.6-3.3）h=35 4.2.6鏈輪的材料 鏈輪的材料應能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪的輪齒的嚙合次數(shù)多，所受的沖擊也較嚴重，故小鏈輪應采用較好的材料制造。由于本系統(tǒng)的鏈輪所承受載荷較小，且無劇烈振動和沖擊，一般的材料都能應用，并且能同時保證達到大鏈輪和小鏈輪所需要的耐磨性和強度。所選鏈輪的材料和齒面硬度如下： 材料:40、50、 熱處理方法：淬火、回火 熱處理后的硬度：40～50HRC 4.2.7鏈輪的潤滑 良好的潤滑可以緩和沖擊，減輕磨損，延長鏈條的使用壽命。一般的情況下，鏈條采用油潤滑。而在本系統(tǒng)中，用油潤滑有所不便，故采用涂抹潤滑脂的方法，但應注意定期清洗與涂抹。 第五章 料斗的參數(shù)確定 料斗是盛裝工件的容器，工件在料斗中完成定向過程，并按次序送到料斗的出口處。但是料斗的形式有很多種，根據(jù)在料斗中獲取工件，使工件進入送料槽的方式有如下幾種典型結構：回轉鉤式料斗、扇形塊式料斗、溝槽圓盤式料斗、往復滑塊式料斗、槳葉槽式料斗、回轉管式料斗、往復管式料斗。其部分圖如下圖所示【2】： 回轉溝式料斗 槳葉槽隙式 往復滑塊式 回轉管式料斗 圖5-1 料斗類型 由于本系統(tǒng)輸送的是凸焊螺母這種特殊的零件，而且系統(tǒng)對其又有方向的要求：螺母上的凸點必須朝向工件，所以必須有一個裝置對方向不正確的螺母進行篩選經(jīng)過適當?shù)恼{整，方向正確的螺母則通過篩選機構，方向不正確的螺母則繼續(xù)向前運動重新回到料斗中再次進行篩選。 根據(jù)其形狀和要求，此螺母輸送機采用溝槽圓盤式料斗。這種料斗一般傾斜放置，料斗中有一回轉盤，圓盤上根據(jù)工件形狀開有溝槽或成形孔，使工件定向。料斗斜置是為了增加工件落入溝槽的機會，在本設計中選擇其傾斜角度為45。如下圖所示。 圖5-2 料斗安裝角度 溝槽圓盤式料斗大約存放有800～1000個左右的螺母，預設每條軌道可存放10個左右的螺母，而凸焊螺母的基本尺寸前面已述，其長和寬均為11mm，選定料斗半徑R=160mm，溝槽長度為115mm，設計20道槽。 圖5-3 料斗的俯視示意圖 料斗的溝槽將配合篩選機構，進行螺母的篩選。方向正確的螺母經(jīng)過溝槽就能通過篩選機構。下面將具體設計料斗的溝槽的具體尺寸,其基本示意圖如下圖所示： 根據(jù)M6型螺母的基本尺寸： D=6 mm Dc＝11mm Ds＝10mm h1＝2mm m＝5mm δ＝2mm 在本設計中，選定a=6，b=2.5 螺母在料斗中旋轉時，由于慣性力和其它非正常的原因，會導致螺母從料斗中飛濺出來，為此，我在料斗的外緣在加一向內的弧形凸緣。 為了比較形象的表述溝槽，下面畫了一個簡單的示意圖。 圖5-5 料斗槽 正視圖 第六章 鏈輪軸的設計 選擇軸的材料為45鋼，調制處理，其力學性能查相關表得：σb=640MPa，σs=355 MPa，σ-1=275 MPa 算出軸的最小軸徑 選=110,則軸的最小直徑為 取最小軸徑20mm，滿足要求。 因為需開鍵槽，故最小軸徑增加5% 變?yōu)閐=dmin(1+5%)=16.12故查<機械手冊>取標準直徑20mm 初選軸承：最小為20，軸徑直徑為30mm。選取7206C d*D*B=30*62*16 由于該軸承受載荷和轉矩比較小，為了結構的緊湊，聯(lián)接料斗處用銷軸聯(lián)接。該軸各部分尺寸均要求配合鏈輪尺寸以及其他零件。具體尺寸如下： 圖6-6 傳動軸 初選軸承：最小為20，軸徑直徑為30mm。選取7206C d*D*B=30*62*16 第七章 篩選機構的設計 前文已經(jīng)提到，篩選機構是螺母輸送機中比較重要的部件，它保證能篩選出所需要的正確方向的螺母。 它由螺母輸送管、供給裝置頭部以及接近開關和氣閥等組成。螺母從螺母輸送管端進入，方向正確的螺母（凸焊點朝下，置于料斗溝槽兩側），高度剛好能通過篩選機構，而方向不正確的螺母由于高度超過篩選機構的高度被攔下。 當經(jīng)過一定時間沒有螺母通過篩選機構時，料斗會轉一個角度，輸送下一道槽的螺母。 圖7-1 螺母輸送機的篩選機構 篩選機構尺寸：長度方向上就是料斗溝槽的總長度15mm。高度設置為8mm。安裝的時候注意篩選機構的下底面要連接到溝槽的兩側底面。 圖 7-2 槽三維圖 篩選機構在本設計中是很重要的零件，但由于其結構比較簡單，就不在圖紙中表述了。 第八章 儲存通道及輸送裝置的設計 8.1儲存通道設計 我們設計螺母輸送機主要就是為了提高生產效率。而實際焊接一次所需要的時間非常的短，為了不讓凸焊機存在等待的時間，我們設計了一儲存裝置，里面大致可以存放10～20個左右的螺母。這樣的話，我們焊接一個螺母所需的時間就只是螺母的焊接時間和螺母在軟管中的輸送時間。 儲存通道大約分為L形通道和U形通道。在L形通道上設計成一個L形主要是為了防止螺母過多而引起料斗憋死的現(xiàn)象。當螺母過多時，在L形通道的側面有一吹氣口將通道中過多的螺母吹出通道中,重新進入料斗中,進行再一次篩選。U形儲存通道中必須保持一定數(shù)目的螺母，若數(shù)量少于某一值時，有一檢測裝置會發(fā)出報警信號，此時提示應往料斗中加入螺母，若三分鐘內，螺母數(shù)量達到該最小值以上時，則自動排除報警信號，否則，斷開電源，焊機和輸送機都停止工作。儲存通道的尾部接一軟管為輸送通道。在工作時，每啟動一次，存儲通道便會釋放一個螺母進入輸送裝置。 根據(jù)料斗的尺寸可以確定儲存通道的長度l＝250mm，而由于在U形儲存通道中要儲存10～15個左右的螺母，設計其長度為150mm，L形管道大約留有4個螺母的位置，即設其長度為45mm，其余剩余長度為兩頭的接頭。 儲存通道的安裝角度的設計：根據(jù)勾股定理可計算出儲存通道與料斗底所在的平面所成的角度，其示意圖如圖9-1所示： 由此，我們知道：x＝224 y＝90 即 tga＝y(tǒng)/x=90/224=0.4017 故 a＝22° 8.2輸送裝置設計 8.2.1輸送裝置的原理及過程 該裝置通過一個萬能支架，安裝在固定式點（凸）焊機上，其安裝角和位置可任意進行調整，以適應各種形狀的工件，從存儲通道出來的螺母，經(jīng)過一個柔性軟管由壓縮空氣送入輸送裝置，螺母則被一輸送軸快速頂出而準確地送到工件上。在螺母的輸送過程中共有四個氣缸，分別是一個螺母輸送氣缸、兩個螺母釋放氣缸以及一個側吹氣口，每個氣缸的作用不盡相同。分別將起作用介紹如下： 側吹氣口：螺母在輸送的過程中，當儲存通道中的螺母已滿時，如果不采取措施，則電動機不能運轉，甚至有可能使料斗卡死。為此，我們在儲存通道的前端設有一L形通道，當傳感器檢測到儲存通道已滿時，發(fā)一脈沖給吹氣口的電磁氣閥，則吹氣口從側面對螺母進行吹氣，將進入L形通道中的螺母吹處預送導軌，保證螺母輸送機的正常運行。 螺母釋放氣缸1、2：螺母在進行焊接之前，都儲存在儲存通道中，當接收到輸送氣缸活塞復位的信號時，電磁氣閥1動作，則螺母釋放氣缸1活塞復位，釋放一個螺母。延時0.1s電磁氣閥2動作釋放氣缸1活塞伸出;同時，電磁氣閥3動作，氣缸2活塞復位，釋放一個螺母進入儲存通道底部，等待進入輸送通道。延時0.1s，電磁氣閥4動作，氣缸2活塞伸出，則完成了一個螺母的釋放過程。電磁氣閥2和電磁氣閥4要有互鎖。 輸送氣缸：螺母從輸送管道到達工件的表面進行焊接的整個過程是靠輸送汽缸來完成的。輸送氣缸是具有200mm長氣桿的氣缸，氣缸的前后兩端都裝有傳感器，用來檢測氣桿是否到位。輸送氣缸的氣桿有特殊要求，因為氣桿要求要把螺母從管道中送到工件上，所以當螺母在管道與工件之間時，螺母不能脫離氣桿，而當螺母到達工件表面時，氣桿要能立即把螺母準確地定位到定位銷上。 為能達到這個要求，可以利用螺母是鐵的，而鐵可以被磁鐵吸住這一性質利用這一性質有兩種實現(xiàn)方案： 方案一：采用電磁線圈纏繞在氣桿外，當要輸送螺母時，則發(fā)送信號讓線圈通電，氣桿被磁化而具有磁性，螺母被吸住運行到定位銷上方時，位于輸送氣缸前端的傳感器即發(fā)出信號讓線圈立即失電，氣桿也失去磁性，螺母在重力的作用下，掉落到定位銷上，即實現(xiàn)了所要求的功能。 方案二：采用永磁鐵對氣桿進行磁化。但是此方案對氣桿有特殊要求，當螺母運送到定位銷時，夾在磁鐵中間的部分須才用不銹鋼或其它不易被磁化的物質做成。在輸送氣缸的出口處安裝兩塊磁鐵，氣桿一伸出氣缸就被磁鐵磁化，即帶有磁性。螺母被氣桿吸住一直送到定位銷的上方時，此時氣桿被兩塊磁鐵夾住的部分正好是不銹鋼，氣桿沒有被磁化而失去磁性，螺母隨即掉在定位銷上，從而也實現(xiàn)了此過程 兩種方案均能實現(xiàn)要求，但是應用第一種方案時，控制部分就會復雜一些，而第二種方案的那種形狀的氣桿也需定制，所以兩種方案各有千秋，本設計選用第二種方案。 動作原理： 1． 輸送桿輸送螺母:輸送桿迅速地頂出螺母并迅速向前行進，再次同時一部分空氣經(jīng)過緩沖密封圈和活塞桿的空間到出氣孔 2． 緩沖開始：緩沖密封圈關閉了緩沖室?？諝庵荒芡ㄟ^桿蓋內的緩沖通道。 3． 釋放動作：空氣通過桿蓋內的通道流向出氣孔，以獲得平穩(wěn)的緩沖效果 4． 緩沖完成：換向閥換向，開始運行相反方向的行程，空氣經(jīng)過緩沖密封圈，象單向閥一樣，開始把活塞推開 5． 復位：一旦緩沖套從緩沖密封圈拉出來后，進行反向行程動作。 兩個釋放氣缸在要求上不是很高，只要能夠提供力量使螺母不掉下即可。 查資料選擇RCB10即可。 連接管道的總長l＝280，其外徑D=30，d＝20。 在輸送裝置的最前端有一輸送桿，其上端為一螺母狀，連接氣缸的活塞桿，螺母的型號為M10，下端接一直徑為d＝6mm的細長桿，其長度為s＝300，在輸送桿下端呈一圓錐臺的形狀，是為了更方便地插入凸焊螺母的孔中。 8.2.4倉儲料斗 螺母輸送機在輸送螺母一段時間以后，就會因為料斗中沒有螺母沒有螺母的存在而停止工作，這時我們可以人為地為料斗中加入螺母繼而繼續(xù)進行焊接，但是這樣就會影響到我們的工作率。為此，我們設計一種自動加料裝置，它可以幫助我們在沒有人的情況下能使機器繼續(xù)工作。我們在料斗的上方設置一大型的料斗，里面儲有大量的凸焊螺母。當檢測裝置發(fā)現(xiàn)料斗中的螺母很少時，便自動啟動倉儲料斗下的振動器，則倉儲料斗中的螺母就會不斷地落入振動料斗里，直到到達一定地數(shù)量后則倉儲料斗自動關閉。這樣地話，那么這一裝置可以在一段較長的時間內實現(xiàn)無人化操作。 第九章 氣路原理與輔助零件件及元器件的選擇 氣路原理總圖見附錄。 在圖左邊氣動三連件分別為減壓器、干燥器、油霧器。其圖如下所示： 圖9-1 氣動三連件實物圖 在本裝置中只有一個氣動執(zhí)行件,而有三個氣缸和兩個吹氣口。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，兩個螺母限位氣缸之間要求互鎖，共用一個二位五通閥，其余的各用一個閥門，則共需要三個閥門。而如何把這三個閥門與氣動執(zhí)行件連接起來？我們就設計了一個電磁閥匯流板。其基本原理如下圖所示： 電磁匯流板在設計上主要是將氣動三連件所輸送來的氣體分發(fā)給各個閥門，然后再由閥門來控制氣缸的運行。 一、鍵的選擇： 在選擇電機時，電機的安裝尺寸前面已述，其軸上的鍵槽尺寸為5×20，而其軸徑為14，根據(jù)尺寸及電機軸的外形，查機械設計手冊得：單圓頭普通平鍵（C型）4×20 GB 1096--79，鍵的高度為2.3mm. 二、塑料軟管的選擇 塑料軟管在本系統(tǒng)中的作用主要是傳送螺母的輸送通道，所以它要有柔性而且要有一定的耐溫，抗腐蝕的性能。 乙烯基軟管彈性好，便宜，在40psig[3]壓力和室溫下是最好的。 所以選擇乙烯基軟管作為螺母的運輸管道。其最高的使用溫度為82℃。 四、軸承的選擇： 在本系統(tǒng)中軸承作為主要的作用不在于它所能承受的載荷，而在于它的形狀大小能否與料斗的尺寸相匹配。并且由于本系統(tǒng)中的載荷