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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2006
1前言
橡膠成形件（密封圈）是一種極大批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，為了適應(yīng)生產(chǎn)需求，橡膠密封圈自動(dòng)修剪機(jī)（又稱切邊機(jī)）的高效率、高的自動(dòng)化程度是生產(chǎn)商們一直追求的目標(biāo)。目前市場(chǎng)上大多是半自動(dòng)橡膠修剪機(jī)，人工輔助工時(shí)較長(zhǎng)，效率仍然不高。橡膠成形件自動(dòng)修剪機(jī)就是為滿足市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì)的。
橡膠切邊機(jī)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品現(xiàn)狀：
1. YB32系列鋁鑄件金屬制品切邊機(jī)適用于鋁合金金屬制品鑄造行業(yè)，金屬制品的切邊，落料等工藝，設(shè)備分別有廢料落料和成品落料孔。本機(jī)器的工作壓力、行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，在壓制后具有自動(dòng)回程動(dòng)作。
2. CY-21-8W真空式萬(wàn)能修邊機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)先進(jìn)，操作方便，生產(chǎn)效率高，是目前修邊設(shè)備中較先進(jìn)的一種。本機(jī)由機(jī)箱、主軸箱，左右刀架、輸送、傳動(dòng)、電控等部件組成，并設(shè)有光電開(kāi)關(guān)保證操作安全，可單、雙刀垂直、水平、角度切削，也可垂直與水平組合，垂直與角度組合，水平與角度組合，即根據(jù)產(chǎn)品形狀任意調(diào)整。本機(jī)采用進(jìn)口可編程控制器，主軸配置進(jìn)口變頻器，根據(jù)所加工產(chǎn)品直徑大小和線速度的不同，進(jìn)行無(wú)級(jí)變速，便可達(dá)到理想的工藝要求。采用液晶顯示產(chǎn)量，方便直觀；刀架運(yùn)動(dòng)部件采用進(jìn)口軸承，精度高、運(yùn)行可靠；整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、精確；體積小，只與電腦桌相仿。氣動(dòng)部件和執(zhí)行部件采用SMC產(chǎn)品，質(zhì)量檔次高，減少維修；采用真空吸附工件，穩(wěn)定、通用性高；本機(jī)人性化設(shè)計(jì)，操作者只需放好工件，便可輕松完成加工過(guò)程，自動(dòng)化程度高，既減輕勞動(dòng)強(qiáng)度又提高生產(chǎn)效率。
目前市場(chǎng)上已經(jīng)有了半自動(dòng)和全自動(dòng)橡膠切邊兩種。而多數(shù)企業(yè)是半自動(dòng)的，也有某個(gè)臺(tái)資企業(yè)采用的是全自動(dòng)的切邊。然而由于橡膠密封圈的批量生產(chǎn)，對(duì)切邊機(jī)的需求也跟著擴(kuò)大，因而對(duì)加工效率提出很高的要求，全自動(dòng)的橡膠切邊就是為滿足市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì)的。該機(jī)器的設(shè)計(jì)要求：方案合理、結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，經(jīng)濟(jì)性好，效率較高。一旦這種全自動(dòng)的橡膠切邊設(shè)備大量問(wèn)世就會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很多方便，提高效率，增加企業(yè)利潤(rùn) 。因此，該設(shè)備在國(guó)內(nèi)、外有會(huì)很大的市場(chǎng)。
本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的橡膠成形件自動(dòng)修剪機(jī)主要是能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)的工作，它包有很大的市場(chǎng)前景包括，自動(dòng)切削，自動(dòng)上、下料和自動(dòng)控制。其中自動(dòng)切削是要實(shí)現(xiàn)的主要功能，為了提高生產(chǎn)率，要求能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)上、下料。同時(shí)保證能夠?qū)崿F(xiàn)，每分鐘切削密封圈的數(shù)量達(dá)到15—20個(gè)，切削范圍：?20—?50。
本題完成了對(duì)橡膠成形件自動(dòng)修剪機(jī)夾具及傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)。在夾具設(shè)計(jì)方面考慮到兩種設(shè)計(jì)方案：一種為機(jī)械夾緊，另一種為氣體負(fù)壓夾緊。兩種方案進(jìn)行篩選后采用氣體負(fù)壓夾緊式夾具。該方案的設(shè)計(jì)合理，精度合適。在傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)中采用的傳動(dòng)方式為帶傳動(dòng)。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。在傳動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行計(jì)算選用了合適的電機(jī)，以及在傳感器方面的選擇。該課題設(shè)計(jì)的夾具及傳動(dòng)部分，方案合理，機(jī)構(gòu)緊湊。能完成橡膠成形件自動(dòng)修剪機(jī)夾具及傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
2課題方案論證
2.1橡膠密封圈的分析：
圖 2-1
TC4型號(hào)的橡膠密封圈是由NOK公司生產(chǎn)的，材料為丁腈橡膠（NBR）。由圖片圖 2-1可以看出密封圈內(nèi)有鐵圈骨架支撐。注塑出來(lái)的密封圈外徑有毛邊，內(nèi)有內(nèi)唇。切削時(shí)要求切掉外邊的毛邊和里邊的內(nèi)唇。使內(nèi)，外的尺寸精確。
{丁腈橡膠（NBR）} 尺寸
規(guī)格 軸徑 外徑 寬 ～ 軸徑 外徑 寬
TC4 12 25 7 50 68 9
2.2夾具部分方案
2.3傳動(dòng)部分方案
在傳動(dòng)設(shè)計(jì)部分，傳動(dòng)方式采用了帶傳動(dòng)，方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
2.3.1自動(dòng)上，下料部分的方案
上料主要是將毛坯送到加工位置。上料部分分為理料和上料兩個(gè)部分。理料主要是為了能讓工件順利地到達(dá)上料地點(diǎn)，從而能夠保證上料的順利進(jìn)行，通過(guò)一定的振動(dòng)料斗振動(dòng)，將工件按要求的順序送出，通過(guò)一定的送料，隔料裝置，順利的到達(dá)，上料器。
理料可以采用的方案有：
1. 自動(dòng)料斗振動(dòng)，沿滾道送到上料；
2. 通過(guò)皮帶輸送料。
上料可以采用的方案有：
1. 通過(guò)機(jī)械手上料；
2. 通過(guò)連桿推料；
3. 通過(guò)吸盤(pán)吸料。
2.3.2自動(dòng)切削部分的方案
刀具方案：1.刀具轉(zhuǎn)而工件不轉(zhuǎn)；
2.工件旋轉(zhuǎn)而刀具不轉(zhuǎn)。
主軸部分：1.夾具的方案設(shè)計(jì)；
2.主軸的方案設(shè)計(jì)。
傳動(dòng)部分：1.電機(jī)的選擇方案設(shè)計(jì)；
2.帶的選擇的方案設(shè)計(jì)。
3 夾具部分的設(shè)計(jì)
3.1夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.夾具總方案的提出和確定
由密封圈的視圖3-1, 圖3-2：可以看出：由于橡膠有彈性，必須從上邊切入才能保證它沒(méi)有毛刺及切削精確。而夾緊則只能通過(guò)橡膠密封圈中間的縫隙來(lái)夾緊。工件的夾緊有兩個(gè)可以考慮的方案：如圖3-3，圖3-4。
圖3-1 圖3-2
提出兩個(gè)方案：
方案一：采用機(jī)械的夾緊方法
圖3-3
即通過(guò)彈簧墊片插入縫隙在撐開(kāi)，依靠摩擦力加緊方案見(jiàn)上圖3-3。
方案二：氣體負(fù)壓夾緊 （即吸附式夾緊）
圖3-4
此方案夾緊力比較大，也可以用于無(wú)骨架的密封圈的夾緊。但是結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜。它通過(guò)夾具中的進(jìn)氣孔來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附夾緊。
考慮到要自動(dòng)上、下料，并且很容易處理切削出來(lái)的廢料，我們采用第二種方案。
2.夾具的具體結(jié)構(gòu)
(1) 設(shè)計(jì)要求：由主軸通氣，能實(shí)現(xiàn)吸氣加緊，同時(shí)能夠吹氣把切削出來(lái)的廢料吹掉。并且可以保證很高的旋轉(zhuǎn)精度。同時(shí)還可以根據(jù)不同的系列來(lái)更換夾具。
( 2) 設(shè)計(jì)如圖：
圖3-5 圖3-6
夾具：主要用于夾緊工件。如圖3-5，圖3-6，有一個(gè)小的錐度，以便于工件的定位。他是依靠上端面和圓周定位的。
圖3-7 圖3-8
分氣裝置：如圖3-7，圖3-8看出它可以將氣流分成兩個(gè)部分。
圖3-9
連接部分：它是分氣裝置和支主軸連結(jié)的橋梁，也是整個(gè)夾具的一個(gè)底座。如圖3-9他依靠圓錐度和主軸進(jìn)行連接。
圖3-10
擋氣部分：如圖3-10在吸氣的時(shí)候擋住夾具的中間的孔，使它不能吸氣，如果中間吸氣就會(huì)產(chǎn)生變形，產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象，形成廢品。但是旁邊的小孔可以吸氣。吹起時(shí)候，可以把它吹上去，從而可以吹掉切削廢料。
(3) 夾具裝配圖圖3-11：
圖3-11
說(shuō)明：如圖3-11，吹氣時(shí)4依靠皮碗將2的出氣口吸住，使之不能通氣，從而保證吸氣都是由小孔吸入，此來(lái)減少吸氣量。吹氣時(shí)候，將4 頂起，這樣就了可以把切下來(lái)的廢料吹走，同時(shí)也可以把密封圈吹走。
（4）吹氣量的計(jì)算：
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道，空氣在管道中的流速為m/s，要吹起來(lái)的是切掉的毛邊和內(nèi)唇，要求吹到5mm，毛邊重量估計(jì)在5g左右，根據(jù)能量守恒來(lái)計(jì)算需要的壓縮空氣量：
（3-1）
m= k g
（3-2）
=/1.293
=
=+
=
所以，每分鐘所需要的吹氣量是
3.2主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
（1）設(shè)計(jì)要求：中間空，能夠通氣，要有較高的旋轉(zhuǎn)精度（即圓跳動(dòng)要?。?。最好是讓電機(jī)和主軸連接在同一平面內(nèi)，這樣既可以減少?gòu)较蛄Γ挚梢蕴岣咝D(zhuǎn)精度， 考慮到需要保證氣路暢通，這樣就只能選用選轉(zhuǎn)連接器進(jìn)行連接。
（2）旋轉(zhuǎn)連接器的選擇：
如圖所示旋轉(zhuǎn)連接器
圖3-13
根據(jù)軸的直徑來(lái)選擇旋轉(zhuǎn)連接器的配號(hào)。
由圖3-12可以看出旋轉(zhuǎn)連接器只能由一端進(jìn)出氣，這樣電機(jī)和主軸同軸就無(wú)法實(shí)現(xiàn)，所以選用皮帶輪進(jìn)行傳動(dòng)，為了提高旋轉(zhuǎn)精度，轉(zhuǎn)速，滿足軸向力，采用四個(gè)軸承支撐，兩個(gè)深溝球軸承，和一對(duì)角接觸軸承。
（3）軸承的選用和校核
1．軸承壽命計(jì)算：
選定了軸承類(lèi)型后，決定軸承尺寸是根據(jù)主要的時(shí)效形式進(jìn)行計(jì)算，疲勞點(diǎn)蝕是疲勞壽命計(jì)算的主要依據(jù)，塑性變形是靜強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。對(duì)一般工作條件下作回轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承處進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算外，還要做靜強(qiáng)度計(jì)算。高速軸承由于發(fā)熱易造成粘著磨損和燒傷，除計(jì)算壽命外，還要核驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。
此外，決定軸承工作能力的因素還和軸承組合的合理結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑和密封等，他們對(duì)保證軸承正常工作起重要的作用。
軸承的主要失效形式，疲勞點(diǎn)蝕；
塑性變形；
磨損；
其他失效形式。
軸承壽命計(jì)算：
根據(jù)軸的軸徑選擇深溝球軸承6206：d=30mm. Cr=19.5kN Cor=11.5 kN
由帶輪的計(jì)算可以知道徑向力F=121.5 N 軸向力 F=300 N
查工作手冊(cè)6206 的Cr=19.5kN C0r=11.5 kN Fa/Cor=11.5/300=0.026
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：
Y=0 X=1
所以：
P=FpFr （3-3）
計(jì)算兩軸承的內(nèi)部力和軸向載荷
當(dāng)：
Fa/Fre時(shí)候
徑向當(dāng)量Pr= Fr=121.5 N
徑向當(dāng)量靜載荷Por= Fr=121.56 N
計(jì)算軸承壽命
（3-4）
= 3.44h
按照要求，工作時(shí)間是?
所以所選軸承符合標(biāo)準(zhǔn)。
2 軸承的安裝方法：
?軸承安裝的好壞與否，將影響到軸承的精度、壽命和性能。因此，請(qǐng)充分研究軸承的安裝，即請(qǐng)按照包含如下項(xiàng)目在內(nèi)的操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸承安裝。?清洗軸承及相關(guān)零件，（對(duì)已經(jīng)脂潤(rùn)滑的軸承及雙側(cè)具有油封或防塵蓋、密封圈的軸承安裝前無(wú)需清洗）。檢查相關(guān)零件的尺寸及精加工情況，?安裝方法。軸承的安裝應(yīng)根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)，尺寸大小和軸承部件的配合性質(zhì)而定，壓力應(yīng)直接加在緊配合的套圈端面上，不得通過(guò)滾動(dòng)體傳遞壓力。
a 軸承內(nèi)圈與軸是緊配合，外圈與軸承座孔是較松配合時(shí)，可用壓力機(jī)將軸承先壓裝在軸上，然后將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內(nèi)，壓裝時(shí)在軸承內(nèi)圈端面上，墊一軟金屬材料做的裝配套管（銅或軟鋼）。
b 通過(guò)加熱軸承或軸承座，利用熱膨脹將緊配合轉(zhuǎn)變?yōu)樗膳浜系陌惭b方法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適于過(guò)盈量較大的軸承的安裝。
c 推力軸承的周全與軸的配合一般為過(guò)渡配合，座圈與軸承座孔的配合一般為間隙配合，因此這種軸承較易安裝，雙向推力軸承的中軸泉應(yīng)在軸上固定，以防止相對(duì)于軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
??? 軸承的安裝方法，一般情況下是軸旋轉(zhuǎn)的情況居多，因此內(nèi)圈與軸的配合為過(guò)盈配合，軸承外圈與軸承室的配合為間隙配合。
角接觸軸承既可以承受軸向載荷又可以承受徑向載荷，為了提高剛度和承載能力，可以采用多個(gè)組合。如圖所示是基本的三種安裝方式：圖背對(duì)背的安裝，圖是面對(duì)面的安裝，圖是同向組。這三種安裝方式，兩個(gè)軸承都共同承擔(dān)徑向載荷，圖2和圖3又可以承受雙向軸向載荷，圖4只能承受一個(gè)方向的軸向載荷，但是承載能力較大，軸向剛度較高。這種軸承還可以三聯(lián)組配或四聯(lián)組配。
圖3-14
圖3-15
主軸受彎，希望在軸承上產(chǎn)生一個(gè)，盡量大的支反力矩以抵抗彎曲變形。支反力矩的力臂就是接觸線與軸心交點(diǎn)之間的距離，從圖上可以看出來(lái)，背靠背的力臂比面對(duì)面的力臂要長(zhǎng)， 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于軸承的外圈裝在殼體內(nèi)，散熱條件比內(nèi)圈好，所以內(nèi)圈的溫度要高于外圈，徑向膨脹的條件是使過(guò)盈增加，但是背靠背組配時(shí)候，軸向膨脹系數(shù)將使過(guò)盈減少。
因此，基于上述原因，在主軸上要求背靠背安裝。
3軸承的預(yù)緊
軸承的預(yù)緊是指在裝配的過(guò)程中，通過(guò)某種方法在軸承中產(chǎn)生被保持某中形式的預(yù)緊載荷，預(yù)緊載荷的作用是使軸承消除間隙，并使?jié)L動(dòng)體和坐圈的接觸點(diǎn)處產(chǎn)生預(yù)緊變形。通過(guò)預(yù)緊可以使?jié)L動(dòng)軸承在工作載荷作用下具有較高的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。如果被預(yù)緊的軸承是向心軸承，（腳接觸軸承和圓錐滾子軸承），則預(yù)緊載荷通常為軸向載荷，如果被預(yù)緊的軸承是向心軸承（通常為圓柱滾子軸承），則預(yù)緊力為徑向力載荷，預(yù)緊力的作用是會(huì)使?jié)L動(dòng)軸承摩擦阻力增大，工作壽命降低，預(yù)緊結(jié)構(gòu)在使用中要嚴(yán)格控制預(yù)緊力的大小。
向心推力軸承的得一般預(yù)緊方法：
圖3-16
4軸和磨具的連接方式：
過(guò)盈聯(lián)結(jié)裝配前軸的內(nèi)徑小于軸的外徑，裝配后孔的直徑被撐緊變大，軸的直徑被壓縮變小，軸和孔之間的變形是配合面之間產(chǎn)生徑向力 ，在和可以包括轉(zhuǎn)距和軸向力。
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)中性好、承載的能力高、不需要附加其他的零件就可以實(shí)現(xiàn)州和軸轂的軸向何徑向固定，在振動(dòng)條件下能夠可靠的工作；但是對(duì)配合精度要求較高的、承載能力和裝配產(chǎn)生的材料應(yīng)力對(duì)實(shí)現(xiàn)過(guò)盈量很敏感，裝卸也比較的麻煩。
圖3-17
5軸端擋圈的選取及作用
軸端擋圈用于軸承零件的軸端固定，他常與軸肩和圓錐面結(jié)合使用，可以承受較大的力。與圓錐面結(jié)合使用，如下圖所視：可以使軸和軸的零件之間保持較高的同軸度。 軸端擋圈可以用螺母固定，也可用螺栓和螺釘固定。螺紋連接的防松方法可采用彈簧墊圈片防松也可以次采用防松墊片、防松銷(xiāo)、和串聯(lián)鋼絲防松。
4 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
4.1電機(jī)的選擇和計(jì)算
（一）電機(jī)的選用標(biāo)準(zhǔn)
電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇基本依據(jù)是滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)脫動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性要求的前提下， 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便和價(jià)格低廉。
選擇的一般標(biāo)準(zhǔn)：
a. 對(duì)于不要求調(diào)速、對(duì)起動(dòng)性易無(wú)較高要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)優(yōu)先考慮是鼠籠式異步電機(jī)。若要求啟動(dòng)的轉(zhuǎn)距較大，則可以選用高速起動(dòng)轉(zhuǎn)距的鼠籠式異步電機(jī)電機(jī) 。
b. 對(duì)于要求經(jīng)常啟動(dòng)，制動(dòng)，切夫在轉(zhuǎn)距大的又有一定調(diào)速功能的生產(chǎn)機(jī)械，因改選涌線繞式異步電機(jī)，對(duì)于周期性波動(dòng)載荷的機(jī)械 ，為了消除尖峰負(fù)載，一般用電擊帶動(dòng)飛輪工作。
c. 對(duì)于只需要幾種速度的電機(jī)，而不要無(wú)極調(diào)速的機(jī)械，為了簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以選用多速異步電機(jī)，
d. 對(duì)于要求恒速穩(wěn)定工作的機(jī)械，應(yīng)該優(yōu)先選用同步電機(jī)。
e. 對(duì)于需要大轉(zhuǎn)距的電機(jī)，常用支流串勵(lì)或交流串勵(lì)。
f. 對(duì)于要求大范圍的無(wú)極調(diào)速，且只要求啟動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，則可以選用代調(diào)速的直流電機(jī)。
首先要考慮到電機(jī)能夠提供夫在所需要瞬時(shí)轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速，從偏于安全的角度來(lái)說(shuō)，就是能夠提供克服峰值負(fù)載所需需要的功率。其次，當(dāng)電機(jī)的工作周期可以和發(fā)熱時(shí)間常數(shù)相比較時(shí)，必修考慮到電機(jī)的熱定額問(wèn)題，通常用負(fù)載的均方根功率作為電機(jī)發(fā)熱的基礎(chǔ)。
（二）電機(jī)的計(jì)算
（1）如果要求電機(jī)在峰值負(fù)載轉(zhuǎn)距下，不斷的驅(qū)動(dòng)負(fù)載，則電機(jī)的功率為：
（4-1）
是負(fù)載值力矩（N.M）
電機(jī)負(fù)載峰值轉(zhuǎn)距（r/s）
傳動(dòng)裝置的效率，初步估算是取 =1.7-0.9
因?yàn)榍邢飨鹉z密封時(shí)候的切削力估計(jì)在F=20N 電機(jī)的轉(zhuǎn)速在2000 r/min 橡膠密封圈的直徑是40mm.，最大的直徑是100 mm.所以可以計(jì)算出電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候的峰值力矩：
=200.05=1（N.M）
取=0.9
帶入公式（4-1）：
可以得到：
=0.419（KW）
根據(jù)電機(jī)的參數(shù)來(lái)初步選擇電機(jī)：YEJ、YDEJ系列制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)是Y系列電動(dòng)機(jī)的派生產(chǎn)品，該電機(jī)設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，制動(dòng)器采用最先進(jìn)的交流制動(dòng)技術(shù)。具有制動(dòng)力矩調(diào)節(jié)范圍大，并可實(shí)現(xiàn)二級(jí)調(diào)速，具有快速制動(dòng)及制動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于各種升降機(jī)械、傳送機(jī)械、冶金化工設(shè)備及輕、重工系統(tǒng)中要求快速停車(chē)，準(zhǔn)確定位的場(chǎng)所.
YDEJ系列變極制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)
圖4-1
電機(jī)改變速度時(shí)候 ，各級(jí)的接法。
如圖4-2所示：
圖4-2
根據(jù)圖4-1，選用電機(jī)系列為YDEJ變極制動(dòng)801-2/4
（2）電機(jī)的發(fā)熱校核：
對(duì)于連續(xù)工作的負(fù)載不在的電機(jī)，要求在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，負(fù)載轉(zhuǎn)距在額定范圍內(nèi)。
圖4-3
常用的矩形波負(fù)載的計(jì)算公式：
（4-2）
是折算到電機(jī)軸上的負(fù)載方均根轉(zhuǎn)距
可以得到：電機(jī)=0.5657 N.M
所以選用的電機(jī)的額定轉(zhuǎn)距
〉=K1K2=1.21.050.5657=0.7127
而：=2.2 N.M
所以所選電機(jī)符合要求：
即：Y系列三項(xiàng)異步電機(jī)
Y801-2 同步轉(zhuǎn)速3000 PN=0.75KW 最大轉(zhuǎn)距：2.2 N.M M=16 kg
4.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（一）帶傳動(dòng)的簡(jiǎn)介：
帶傳動(dòng)是一種摩擦傳動(dòng)，由具有彈性和柔性的帶繞在帶輪上所產(chǎn)生的摩擦來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，中要用在中，小功率的傳遞中，傳遞平穩(wěn)，噪聲小。與其他傳動(dòng)相比較，帶傳動(dòng)是一種比較經(jīng)濟(jì)的傳動(dòng)方式，帶的彈性和柔性時(shí)代具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
1.運(yùn)行平穩(wěn)、能夠緩沖沖擊載荷、
2.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)制造精度要求較低，特別是中心距離比較大的地方、
3.不用潤(rùn)滑，維護(hù)的成本低、
4.過(guò)載時(shí)候會(huì)打滑 ，從而保護(hù)其他零件。
但是傳動(dòng)還有其他的缺點(diǎn)：
1.帶存在彈性滑動(dòng)，是傳動(dòng)效率比較低，傳動(dòng)不會(huì)像嚙合那么準(zhǔn)確；帶的壽命短
2.在傳遞同樣大的圓周力時(shí)候，軸上的壓軸力和輪廓尺寸比嚙合時(shí)候傳動(dòng)的大。
選用普通的V帶，帶傳遞功率的能力比平帶要大，它的工作面是兩個(gè)側(cè)面，帶的鍥角都是40度，張緊后產(chǎn)生橫向的伸縮變形，平帶的工作面是內(nèi)側(cè)。普通V承載層的材料是膠簾布或是膠繩芯，窄V帶和普通的V帶相比，當(dāng)高度增加相同時(shí)候，窄帶增加的高度時(shí)普通帶的1.3倍，傳遞的功率比普通的要大，適合于大功率且結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。
（二）帶傳動(dòng)的選擇計(jì)算
由上邊的計(jì)算可以知道：電機(jī)功率P=0.75(KW) ，轉(zhuǎn)速n1=2825r/min
1.確定計(jì)算功率
由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)表5-8查的工作情況系數(shù)： KA = 1.0
Pc= KAP=1.00.75=0.75kw
2.選擇帶輪型號(hào)：選擇普通的V，型號(hào)為A =75
3.驗(yàn)算帶輪速度：
（4-3）
=11.1(m/s)
帶的傳送速度2—25(m/s)在之間
所以所選的帶符合要求
4.計(jì)算從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑
取
則：
=110.25
按照帶輪基準(zhǔn)直徑選取112mm
5.確定中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=112+75=187 mm
所以：
取=200 mm
有公式確定帶長(zhǎng)：
（4-4）
695.4 mm
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇=710 mm
則：實(shí)際的中心距是：
=214.6 mm
6.校核小帶輪包角：
有公式可以知道：
=170.1120
所以包角滿足要求。
7.確定帶輪的根數(shù)
（4-5）
由機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)可以查處
=1kw
=0.26 kw
=0.98
=1.03
=0.59
所以取z =1
即單根皮帶傳遞。
8.帶傳動(dòng)的張緊力和壓軸力。
張緊力：
（4-6）
=61.01(N)
壓軸力：
(4-7)
=121.56(N)
（三）中心距的調(diào)整
由于帶有張緊力，這樣就有了徑向力，然而在切削的時(shí)候，要徑向力比較小，切削的精度要求較高，所以要調(diào)整帶的中心距。電機(jī)和主軸是通過(guò)皮帶連結(jié)的起來(lái)的，要考慮當(dāng)有失效的時(shí)候要進(jìn)行調(diào)整中心距，他的調(diào)整方法主要是通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)和主軸中心距的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
如圖所示：
圖4-4
4.3自動(dòng)裝卸料的機(jī)械手設(shè)計(jì)
4.3.1自動(dòng)上料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)械手是一種能模仿人的某些工作機(jī)能 ，按要求的程序，軌跡，實(shí)現(xiàn)爪取和搬運(yùn)工件，或完成某個(gè)勞動(dòng)作業(yè)的機(jī)械化，自動(dòng)化的裝置。國(guó)際稱之為操作機(jī)，機(jī)械手。機(jī)械手只能完成比較簡(jiǎn)單的爪取，搬運(yùn)，及上，下料，常常作為機(jī)械設(shè)備的輔助裝置。因此具有一定的專(zhuān)用性，，所以又成專(zhuān)業(yè)機(jī)械手。在加工之前機(jī)械手將待加工工件從料件搬運(yùn)到加工位置，當(dāng)加工完了后，機(jī)械手又將工件從加工位置送到卸料位置，在從料架上將下一個(gè)待加工工件送到加工位置。如此反復(fù)循環(huán)進(jìn)行搬運(yùn)裝卸工作。
根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作的要求提出三個(gè)方案如下圖：
圖4-5 圖4-6
圖4-7
方案一如圖4-5：氣缸可以上下運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手一個(gè)用來(lái)爪了一個(gè)用來(lái)卸料，相對(duì)來(lái)說(shuō)動(dòng)作比少，安裝的空間要求太大，易于和刀架產(chǎn)生干涉。
方案二如圖4-6：通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸來(lái)進(jìn)行控制機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)，直線氣缸控制上下，用三指機(jī)械手進(jìn)行爪取，安裝的空間要求不大，而且定位的精度比較高。
方案三如圖4-7：此方案是采用凸輪控制，需要從主軸引出動(dòng)力或加裝電機(jī)。相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，且旋轉(zhuǎn)的角度比較小。
經(jīng)過(guò)比較：采取方案二。
4.3.2機(jī)械手末端方案：
（1）方案的提出：
圖4-8 圖4-9
方案一：采用兩邊都是氣爪的方案 方案二： 采用一個(gè)氣爪一個(gè)電磁鐵的方案。
對(duì)于第一個(gè)方案如圖4-8,采用兩個(gè)氣爪，即兩個(gè)氣爪可以同時(shí)上下料，這樣效率比較的高，但是實(shí)行起來(lái)比較復(fù)雜 ，要加上吹氣和擋氣機(jī)構(gòu)。從經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，價(jià)格比較的高。
對(duì)于方案二如圖4-9，整體來(lái)說(shuō)是一個(gè)氣爪一個(gè)吸盤(pán)，氣爪用來(lái)上料，吸盤(pán)用來(lái)下料，這個(gè)方案和一相比可能效率會(huì)低一些，但是，總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很容易實(shí)現(xiàn)。從經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，比第一個(gè)的成本要低。因此：采用第二種方案 。
（2）機(jī)械手選擇：
下邊的圖片是機(jī)械手的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和須選擇的依據(jù)：
圖4-10
標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手有多種類(lèi)型：
（1）三點(diǎn)氣爪：精度最高，保持力最大。
（2）平行氣爪：抓取力大，尺寸緊湊，重復(fù)精度高。
（3）旋轉(zhuǎn)氣爪：在整個(gè)抓取得角度范圍內(nèi)，抓取力恒定，氣爪手指科張開(kāi)180°角。
（4）擺動(dòng)氣爪：在整個(gè)抓取得范圍內(nèi)抓取力恒定，氣爪手指科張開(kāi)40°角。
經(jīng)過(guò)比較，我們采用三點(diǎn)氣爪。
型號(hào)是：HGD-32
氣動(dòng)連接尺寸：M5 外部抓取圖示
活塞直徑 32mm
最大抓去直徑 41mm
每個(gè)手指的抓取力：150N
可以滿足我們的要求。
同時(shí)，可以增加氣指。如如圖4-11所示：：
圖4-11
當(dāng)改變系列時(shí)候用改變氣指的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)
（3）電磁鐵吸力的計(jì)算：
按照吸力的公式：
（4-8）
==1.0T
計(jì)算線圈的砸數(shù)：
(4-9)
=15484
求初始勵(lì)磁電流：
(4-10)
=0.589 (A)
4.3.3旋轉(zhuǎn)氣缸的選擇：
擺動(dòng)汽缸是一種用于在小于360°角度的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動(dòng)的汽缸，它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化機(jī)械的裝置 ，輸出力矩是機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)，常用的擺動(dòng)氣缸的最大擺動(dòng)角度是90°、 180 °、 270°三種規(guī)格。
圖4-12
擺動(dòng)氣缸輸出軸承受扭矩，對(duì)沖擊的耐力小，一次，如果擺動(dòng)汽缸速度較快或受到去動(dòng)物體的沖擊作用，將容易損壞，故需要安裝緩沖機(jī)構(gòu)，或安裝制動(dòng)器。擺動(dòng)氣缸按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為葉片式和活塞式。
如圖圖4-13所示的是擺動(dòng)汽缸圖：
圖4-13
我們選用行程是100的DSL-25-100-270P-S20 的擺動(dòng)氣缸，可以旋轉(zhuǎn)180°。
4.4傳感器的選擇：
4.4.1光電傳感器的選擇
圖4-14
在滾道上選用透過(guò)式感應(yīng)頭
零件進(jìn)入送出料盤(pán)的監(jiān)測(cè),即使安裝好后光軸仍可以輕易調(diào)整
圖4-15
在夾具內(nèi)選用PS58，直徑是3.8mm的感測(cè)頭，用來(lái)檢測(cè)700mm以外的目標(biāo)物,也可以埋入,因而提供較為廣泛的用途。
4.4.2：電磁式傳感器的選擇
電磁式傳感器可以選用SME（接觸式）或SMT(電磁式)型號(hào)的傳感器：SME（接觸式）包含一個(gè)舌簧開(kāi)關(guān)，當(dāng)磁場(chǎng)靠近時(shí)候，舌簧開(kāi)關(guān)閉和從而產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，主要是用來(lái)切換高載電流的場(chǎng)合。SMT(電磁式) 由振蕩電路構(gòu)成，當(dāng)磁場(chǎng)靠近時(shí)候，流過(guò)的電流發(fā)生變化，從而產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，SMT主要用在連接到控制器得應(yīng)用場(chǎng)合，控制器處理信號(hào)。
根據(jù)擺動(dòng)氣缸和氣爪選擇的要求，所以選用 SMT(電磁式)的
型號(hào)是: SMT-8-K-LED-24
4.4.3：行程開(kāi)關(guān)
圖4-16
如圖4-16所示，根據(jù)擺動(dòng)氣缸的要求，8號(hào)安裝槽進(jìn)行選擇
選用SMT-8-PS-LED-24 型號(hào)。
類(lèi)型：插頭M8 如圖所示
安裝類(lèi)型是：夾入傳感器 溝槽。
開(kāi)關(guān)電流是：100mA
開(kāi)關(guān)電壓：10-30VDC
材料：殼體：PET 夾緊塊:不銹鋼 電纜：PUR
圖4-17
4.4.4緩沖器的選擇:
緩沖器有兩種，一是內(nèi)部緩沖，二是外部緩沖，我們采用外部緩沖主要是為了在接近時(shí)候降低速度，從而保證精確度。它主要用來(lái)吸收多余的沖擊能量，并降低機(jī)械撞擊的噪音。
圖4-18
如圖4-18根據(jù)光洋的緩沖器選擇軟件計(jì)算出來(lái)緩沖器應(yīng)該選用YSR-7-5-C系列 ，緩沖器備用件 353634
5結(jié)論
本課題是針對(duì)目前橡膠自動(dòng)修剪機(jī)效率問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。修剪機(jī)的創(chuàng)新主要在于可以全自動(dòng)的完成修剪任務(wù)。在本課題中夾具設(shè)計(jì)采用了氣體負(fù)壓加緊式夾具。該夾具的夾緊力比較強(qiáng)，適用于無(wú)骨架密封圈的夾緊。該夾具設(shè)計(jì)合理，精度合適。在傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)中采用的傳動(dòng)方式是帶傳動(dòng)。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。經(jīng)過(guò)一系列傳動(dòng)設(shè)計(jì)完成該設(shè)計(jì)課題的要求。
對(duì)該課題的設(shè)計(jì)讓我對(duì)機(jī)械制圖有了進(jìn)一步了解。
如圖5-1所示：
方案改進(jìn)：設(shè)計(jì)完成后對(duì)圖進(jìn)行整改發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：
原始的設(shè)計(jì)是將旋轉(zhuǎn)
連接器與主軸并列排
放。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)是會(huì)產(chǎn)
生徑向力。因此將旋
轉(zhuǎn)連接器放在主軸的
中間部分，通過(guò)在主
軸側(cè)面打孔來(lái)進(jìn)行通
氣，這樣電機(jī)可以通
過(guò)聯(lián)軸器和軸連結(jié)，
從而減少?gòu)较蛄?。這
樣傳動(dòng)軸沒(méi)有徑向力，
傳動(dòng)的精度很高，可
以使用電磁離合器不
停的進(jìn)行停轉(zhuǎn)。
，
圖5-1
參考文獻(xiàn)
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致謝
經(jīng)過(guò)十幾周緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們?yōu)槲覀兊乃哪甑拇髮W(xué)生活畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)了。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分，是各教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗(yàn)，其實(shí)踐性和綜合性是其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力具有十分重要的作用。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)里的最后一次練兵，同時(shí)也可能是我們一生中最后的一次作業(yè)，它為即將通上工作崗位的我們提供了一次非常難得的練習(xí)的機(jī)會(huì)。它要求我們綜合運(yùn)用大學(xué)四年里所學(xué)的知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下，去將一個(gè)能實(shí)際應(yīng)用的東西做出來(lái)，這個(gè)要求已經(jīng)不僅僅停留在書(shū)本理論知識(shí)就能應(yīng)付的了，它同時(shí)需要很強(qiáng)的動(dòng)手的能力。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化傳控制理論及其它專(zhuān)業(yè)課程的理論與實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)一步了解和掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的特性，以及可編程控制技術(shù)和實(shí)際的應(yīng)用，增強(qiáng)了分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在機(jī)械設(shè)計(jì)方面，通過(guò)學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)注、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，進(jìn)而增強(qiáng)了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。把在課本中學(xué)到的一些理論知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，做到學(xué)以致用，理論聯(lián)系實(shí)踐。在查閱各種手冊(cè)的過(guò)程中，對(duì)各種機(jī)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí)，豐富了設(shè)計(jì)理念。在機(jī)電一體化方面，對(duì)可編程控制系統(tǒng)有了新的認(rèn)識(shí)和理解。運(yùn)用PLC和機(jī)電傳動(dòng)兩門(mén)課程的知識(shí)，配合所學(xué)的知識(shí)，使自己在“電”的方面有了顯著提高。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了面對(duì)一個(gè)課題該如何一步一步的將它做出來(lái)。這個(gè)設(shè)計(jì)讓我把以前學(xué)的東西進(jìn)一步融合在一起。為我走上工作崗位，邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。但是由于經(jīng)驗(yàn)不足，做事往往考慮得不是很全面，思路不是很開(kāi)闊，在我的設(shè)計(jì)中會(huì)有或多或少的考慮不足或是欠周到的地方。
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在陳老師耐心的輔導(dǎo)和同學(xué)的幫助下才能圓滿結(jié)束。在此，我要衷心的感謝陳杰來(lái)導(dǎo)師的指導(dǎo)，還要感謝所有老師和同學(xué)在這四年來(lái)對(duì)我的教導(dǎo)和幫助。衷心的感謝你們！
附錄
1 總裝圖 XJQBJ50/305.00 A0
2 電機(jī)裝配圖 XJQBJ50/305.09 A2
3 氣抓裝配圖 XJQBJ50/305.09-01 A1
4 箱體 XJQBJ50/305.09-05 A1
5 主 軸 XJQBJ50/305.09-15 A3
6 軸套 XJQBJ50/305.09-18 A3
7 主軸裝配圖 XJQBJ50/305.09-21 A1
8 夾具 XJQBJ50/305.09-24 A4
9 分氣法蘭盤(pán) XJQBJ50/305.09-37 A4
10 連接器 XJQBJ50/305.09-38 A4
29