529 旋转式方形螺母输送机

529 旋转式方形螺母输送机,旋转,方形,螺母,输送 湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目： 旋转式方形螺母输送机机械部分设计 专 业： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学 号： 2007964222 姓 名： 何 浩 指导教师： 毛 美 姣 完成日期： 2011 年 05 月 25 日 湘 潭 大 学 兴 湘 学 校毕业论文（设计）任务书设计（论文）题目： 旋转式方形螺母输送机设计 学 号： 2007964222 学生姓名 何 浩 专 业： 机械设计制造及自动化 指导教师： 毛美姣 系主任： 一、主要内容及基本要求： 1、检索国外螺母输送机的设计的发展动态，分析国内的现状； 2、分析螺母输送机设计的关键技术问题； 3、完成螺母输送机驱动的方案设计； 4、完成螺母输送机传动方案统设计； 5、完成方形螺母输送机设计中的硬件部分设计； 6、完成毕业论文的文稿工作，要求：总字数不低于一万字，使用 A4 编辑及打印装订成册； 7、技术图纸：零件图和装配图，不少于两张 A0 图纸。 8、翻译英文技术资料：翻译一篇机械相关的外文文献。要求：3000 单词，复印原稿与翻译(打印) 稿同册装订。 二、重点研究的问题：1、 方形螺母输送机传动方案选择设计； 2、 方形螺母输送机设计绘图； 3、 方形螺母输送机筛选机构的设计。 三、进度安排各阶段完成的内容 起止时间1 资料检索、查询，课题可行性分析 2011年 3月初 3 月 21日2 完成系统总体方案构思及设计 2011年 3月 22日 4 月初3M6 方形凸焊螺母、传动的链轮、料斗等主要零部件的设计计算 2011年 4月初 4 月 304完成毕业说明书撰写，完成系统主要零部件绘图，说明书初稿检查 2011年 5月 1 日 5 月 10日5毕业设计及说明书检查、打印装订，答辩准备 2011年 5月 11日 5 月 31日6 答辩。 2011年 6月 7日四、 应收集的资料及主要参考文献1、电子科技文摘编辑部主编国外电子科技文摘.M.北京.CN11-2409/TN； 2、机械部北京电工技术研究所主编电工文摘 M.北京. CN11-2010/TM； 3、邓星钟. 机电传动控制 （第四版）.M.武汉.华中科大学出版社，2000； 4、吴宗泽.机械设计课程设计手册 （第 3版）M.北京. 高等教育出版社.2006 5、高钦和.PLC 应用开发案例精选M. 北京.人民邮电出版社.2008 6、吉林工业大学苏州链条总厂. 链传动设计与应用手册M.北京.机械工业出版社.1992 湘 潭 大 学 兴 湘 学 院毕业论文（设计）评阅表学号 207964222 姓名 何浩 专业 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 毕业论文（设计）题目： 旋转式方 形 螺 母 输 送 机 设 计 评价项目 评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价评阅人： 2011 年 5 月 日目录摘要 .1第一章 绪论 .32.1 螺母输送机产品概述 .32.2 传统螺母输送机的缺点 .42.3 现行螺母输送机存在的不足及国内外现状 .52.4 螺母输送机的组成 .52.5 螺母输送机的工作原理 .62.6 螺母输送机的动作分析 .6第二章 总体方案的设计 .92.1 输送对象的介绍 .92.2 设计方案分析 .102.3 工作原理 .102.4 振动式和旋转式的比较 .11第三章 机械系统的设计 .123.1 螺母输送机的机械结构 .123.2 电机驱动方案的确定 .133.3 步进电机的选择 .14第四章 传动方案的确定与设计 .154.1 链传动的特点 .154.2 链传动的设计 .154.2.1 传动比的确定.164.2.2 小、大齿轮齿数（Z1）的确定 .164.2.3 传递功率及计算功率.174.2.5 中心距的确定及链接数的计算.174.2.5 滚子链链轮的结构.184.2.6 链轮的材料.194.2.7 链轮的润滑.20第五章 料斗的参数确定 .20第六章 链轮轴的设计 .23第七章 筛选机构的设计 .24第八章 储存通道及输送装置的设计 .258.1 储存通道设计 .258.2 输送装置设计 .268.2.1 输送装置的原理及过程.268.2.3 仓储料斗.28总 结 .30参考文献 .32附录：英文原文及译文 .33 1旋转式螺母输送机机械部分设计摘要：在用固定式点（凸）焊机进行螺母或螺栓的凸焊时，一般焊接时的加压力在 300 kg以上。而在用手放置螺母或螺栓时，极有可能因误操作而导致焊机启动，导致上电极迅速往下运动，稍有不慎，就会使手压伤甚至残废。特别是在大批量生产时，操作人员免不了会产生疲劳而思想不集中，每年许多企业都会发生这类安全事故。螺母输送机解决了这个问题。采用螺母输送机来输送凸焊螺母，这种方法实现了从螺母的输送到焊机的焊接过程自动化。使用螺母输送机输送螺母，有着安全性高、操作方便、生产效率高等优点，而且能完成自动计数及实现自动化生产便于质量和生产管理。螺母输送机一般与焊接设备配套使用，为了提高生产效率和杜绝此类的安全隐患，用能快速准确的螺母输送机来代替人手方式装配则是一个很好的解决方案。只需将螺母输送机的接线简单的接入焊接控制器，工人只需进行一次操作即国产先进螺母输送机可完成把螺母送进定位销，然后焊接的工序。既快捷又安全，已经得到众多车厂的广泛使用。 2Rotary square nuts conveyor machinery parts designAbstract：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 startsby 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. 3 4第一章 绪论 1.1螺母输送机产品概述螺母输送机是用来自动输送螺母的设备，具有体积小，寿命长等特点。一般与焊接设备配套使用，例如汽车制造厂需要在钢板上焊接螺母，如果是用人手输送的话，首先效率较低，最重要的是会因操作失误是产生重大的安全事故，如还没完全松开手时就进行焊接，这时很容易把手指打断。为了提高生产效率和杜绝此类的安全隐患，用能快速准确的螺母输送机来代替人手方式装配则是一个很好的解决方案。方形凸焊螺母以其操作方便、适应性强、工作效率高等优点，在汽车和五金行业中得到了越来越广泛的应用。目前、螺母的焊接工作大都是采用固定式点(凸)焊机来完成，而传统的螺母焊接是由操作工人放人工件后，再手工放上螺母。这种方式存在安全性差、操作不方便、生产效率低等缺点，且无法完成自动计数及实现自动化生产不便于质量和生产管理 目前很多生产厂家都开始采用螺母输送机来输送凸焊螺母，这种方法实现了从螺母的输送到焊机的焊接过程自动化。1）输送物料：螺母2）装载螺母数量：800-10003）配套设备：焊接设备螺母输送机实际是为国标螺母输送所使用的标准螺母输送设备，对于不符合标准的螺母支持不好，容易卡螺母。当然非标的螺母一样可以输送但要求为：螺纹孔与周边距离 偏差，螺母两平面误差及螺母周边尺寸误差最大不能超过0.2mm。对于自动化机械标准来说这已经是非常的宽松了。除标准以外的螺母一样可以输送，也称为特殊型螺母(带法兰盘的螺母等)对这样螺母的输送一样拥有标准范围，这需要使用企业与生产企业进行技术协商。 5图 1-11.2传统螺母输送机的缺点1 传统焊接设备的缺点 目前，在汽车制造业企业中，螺栓和螺母的焊接工作大都是采用固定式点（凸）焊机来完成的。凸焊螺母或螺栓则一般是由操作工人用手放入工件，然后再实施焊接。这种手工放置螺母或螺栓的操作方式存在着 3大缺点： 1 安全性差：大家知道，在用固定式点（凸）焊机进行螺母或螺栓的凸焊时，一般焊接时的加压力在 300 kg以上。而在用手放置螺母或螺栓时，极有可能因误操作而导致焊机启动，导致上电极迅速往下运动，稍有不慎，就会使手压伤甚至残废。特别是在大批量生产时，操作人员免不了会产生疲劳而思想不集中，每年许多企业都会发生这类安全事故。 2 生产效率低：由于存在着安全隐患，操作人员在放置螺母或螺栓时，肯定会格外小心谨慎，这必然就会影响到生产效率。 3 无法实现自动化生产。 6由此可见，这 3大缺点严重地阻碍着现代汽车及零部件制造行业中实现安全、高效及自动化生产的要求，迫切需要有相关的产品和解决方案来解决这些实际问题。 4 应用范围及特点 为解决传统焊接设备的不足，江阴豪精焊接设备有限公司开发出了系列的适合于自动化生产的产品，为用户提供了最佳的解决方案。现分别来认识一下其“庐山真面目”。 1.3现行螺母输送机存在的不足及国内外现状当前的螺母输送机存在以下几个缺点：不能实现螺母的自动计数；无法保证在软管和输送前端之间只有一个螺母；当输送前端无螺母对，不能停止电焊机的动作。另外，当前的螺母输送机采用传统的继电器装置来进行控制，存在着所用继电器的数量多、体积大、线路庞杂、可靠性差、检修困难等缺点。关于螺母输送机，比较成熟的有中国的深利昌(SLC)，韩国的 chowell，日本的矢岛（在中国叫 电溶机电） ，德国的 KWOLL，美国的 welpart，其中国产的螺母输送机价格相比国外的较为低廉，且质量、稳定性等方面与外国牌子有得一拼，而且某些关键部件方面还比进口的牌子要好，推荐选用国产的。1.4螺母输送机的组成组成：机身、振动盘、输送枪体、输送管（料管） ，分配器，气缸及控制器（包括程序）等所组成。料斗 约有 800-1000个左右的螺母可预放在料斗中，随着料斗里圆盘的转动而被带入筛选机构的入口处。圆盘做工的低速旋转运动是由电动机通过减速机构来实现的。考虑到万一转盘被异物强行卡住将会导致机械零件受损的情况，该机构特设有安全装置，可使转盘与减速机构暂时脱离，当故障排除后便能自动恢复工作。 筛选机构 焊接螺母上一般有 34个凸点，在焊接时，螺母上的凸点应朝向被焊工件，这就对输送到工件上的螺母有方向上的要求。筛选机构就是对螺母的方向进行筛选的，经过适当的调整后，只有方向正确的螺母可以通过筛选机构，而方向 7不正确的螺母则继续向前运动重新回到料斗中。 储存通道 方向正确的螺母在通过筛选机构后，便进入储存通道依次排队。当达到一定数量后，有一检测装置便会发出信号，使电要暂停工作；而当螺母数量不够时，电机又能自动运行，继续使料斗向存储通道提供方向正确的螺母。 在工作时，每启动一次，储存通道便会释放出一个螺母进入输送装置。 输送装置 该装置通过一个万能支架，安装在固定式点（凸）焊机上，其安装角度和位置可任意进行调整，以适应各种形状的工件。从储存通道出来的螺母，经过一个柔性软管由压缩空气送入输送装置，螺母则被一输送轴快速顶出而准确地送到工件上。 控制系统 螺母被输送到工件上全过程的各个动作，均由控制系统进行顺序控制，且各动作间的时间还能够做适当调整，以满足客户的特殊需要。在进行设备调试时，可用控制面板上的各按钮对各动作进行单独调试，还可通过选择开关来选择是和固定点焊机连动，还是让固定点焊机单独工作。 1.5螺母输送机的工作原理螺母输送机中，筛选机构是重点，其原理是：螺母在料斗中跟随沟槽作旋转运动，在沟槽料斗中基本排成我们所需要的方向，但也有某些不合要求。由于前面选择的是沟槽式料斗，而凸焊螺母如果四个凸点朝下就会比四个凸点朝上的螺母高度要矮一些。我们在出料口设一适当高度的挡板，经过适当的调整后，只有靠近挡板侧且方向正确的螺母可以通过筛选机构，一旦遇到方向不正确的螺母则电机继续向前运动，螺母回到料斗中重新进行筛选。1.6 螺母输送机的动作分析螺母输送机的动作分为两部分。即螺母筛选及预存和螺母输送：螺母筛选及预存分为四个步骤，如下所示：(1)启动料斗工作电机料斗转动，螺母通过筛选机构进入 L形通道。(2)储存通道中螺母数量判断(电感式接近开关 lsO)：该电感式接近开关有两方面的作用。若储存通道已满，则接通电磁气阀 1YA，从侧面向螺母吹 8气将进入 L形通道中的螺母吹出预送导轨：否则，进人 U形储存通道。若储存通道未满，且 i s内无螺母通过电感式接近开关 1SQ，说明料斗当前槽中无螺母或首个螺母方向反向，则给出信号使步进电机的驱动信号作用，驱动电机转过一角度，从下一条槽中输人螺母。(3)u形储存通道中螺母数量判断(电感式接近开关 2SQ)=若储存通道中的螺母数量小于一定值，说明料斗中螺母数量太少则发出报警信号(指示灯【L】) 由操作人员进行处理：若 1 rain内，报警信号没有消除，则关闭螺母输送机(接触器 KM)。(4)对螺母进行正反方向判断(电感式接近开关 3sQ)。在筛选机构处已对螺母进行正反方向判断，但为了确保方向正确，在储存通道出口处再进行一次正反判断 若反向，则发出报警信号(指示灯 2L)，由操作人员作出相应处理。螺母的输送过程如下所示：(1)输送通道前端螺母有无判断(电感式接近开关 4SQ)。若输送通道前端有螺母，且接收到焊接启动信号时，则电磁气阗 7YA动作，输送气缸活塞前伸。若输送通道前端无螺母，而接收到焊接启动信号时，则执行第 5步、6 步后，7YA动作。(2)活塞运行到下限位时(磁感应接近开关 6SQ)，电磁气阀 7YA关闭，延时01 s 使螺母掉在定位销上后，电磁气阀 8YA打开，活塞复位。(3)PLC计数一次。当已焊接螺母数量达到单件螺母个数时，发出计数器复位信号(指示灯 3L)。当按下复位按钮时，焊接工件数量加 1，同时 PLC重新开始计数。当复位按钮未按下时，焊机不工作。在此处，设一开关 2K只有当开关按下时，PLC 才计数。这样，能避免出现意外(如螺母未掉在定位销上)时，计数器重复计数。(4)活塞运行到上限位时(磁感应接近开关 5SQ)，关闭电磁气阀 8YA。输出一高电平信号给点焊机，表示可开始焊接螺母。(5)当接收到输送气缸活塞复位的信号时(磁感应接近开关 5SQ)，电磁气阀2YA动作，气缸 2活塞复位，释放一个螺母。延时 01s，电磁气阀 3YA动作，气缸 2活塞伸出；同时，电磁气阀 4YA动作，气缸 1活塞复位，释放一个螺母 9进入储存通道底部，等待进入输送通道。延时 01 s。电磁气阀 5YA动作，气缸 1活塞伸出。(6)电磁气阀 6YA接通，使螺母送到输送通道前端。 10第二章 总体方案的设计2.1 输送对象的介绍 首先我们在设计之前对螺母输送机所输送的对象进行分析，有所了解后才能有的放矢地一步一步地进行设计。本螺母输送机输送的是方形凸焊螺母，其型号是 M6。但是它有两种不同地类型，即 A型和 B型，如下图所示。对输送对象介绍完了，我们再来进行后面的设计。本系统中所用的螺母为 B型，M6 型螺母的基本尺寸如下：D=6 mm 11Dc11mmDs10mmh12mmm5mm2mm2.2设计方案分析方形凸焊螺母的形状比较怪异，用普通的输送方法似乎不太现实，而且焊机对螺母在方向上也有要求，即需要对螺母的方向进行筛选。在形状上，螺母有 4个凸点，于是选择沟槽式料斗。沟槽式料斗在输送的过程中是不间断运行的，故而选择步进电机作为执行元件。由于螺母要求准确定位到工件的表面，则螺母到达工件表面时的速度要很小，如果速度很大则螺母由于惯性就会飞溅出去。这就要求输送有急速缓冲功能。2.3工作原理螺母输送机的工作要求：方形凸焊螺母上一般有 4个凸点，在焊接时，螺母上的凸点应朝向被焊接工件，这就对输送到工件上的螺母有方向上的要求。筛选机构就是对螺母的方向进行筛选的。筛选机构对螺母在方向上进行了筛选后，我们只要剔除掉筛选出来的方向不正确的螺母就行了。旋转式筛选机构的工作过程:螺母在料斗中跟随沟槽作旋转运动，在沟槽料斗中基本排成我们所需要的方向，但也有某些不合要求。由于前面选择的是沟槽式料斗，而凸焊螺母如果四个凸点朝下就会比四个凸点朝上的螺母高度要矮一些。我们在出料口设一适当高度的挡板，经过适当的调整后，只有靠近挡板侧且方向正确的螺母可以通过筛选机构，一旦遇到方向不正确的螺母则电机继续向前运动，螺母回到料斗中重新进行筛选。方向正确的螺母储存在储存通道中，等到焊机发出信号后，则释放气缸放出一个螺母，经过吹气口的吹气，将螺母运送到输送气缸所处的位置，然后输送气缸将螺母准确地定位在工件表面上。 122.4振动式和旋转式的比较前面已经讲过，本设计主要是对旋转式螺母输送机的研究，为了更加深刻地认识螺母输送机，在整体上我们对旋转式螺母输送机和振动式螺母输送机进行比较。振动式筛选的工作过程（其原理图如下）：振动式筛选机构采用的是振动式料斗，其为一种典型的自动上料装置，其料斗为筒形，料斗内设有螺旋上升的轨道，当料斗下面的振动器开始振动后，料斗里的螺母便沿着螺旋轨道依次向前运行。螺母在轨道上的位置形状是任意的，在前进过程中，筛选机构将运行位置不符合要求且凸点朝下的螺母一一排除掉，最终到达出口的螺母当然便是方向正确的螺母。图 2-1 振动式输送装置 旋转式输送机与振动式输送机的比较：一般情况下，振动式料斗中的毛坯的定向装置较其它形式的都要简单，同时毛坯也不会受到挤压而损伤，工作安全可靠便于通用化和标准化，因而在各种中小型自动线和单机自动化中应用广泛。如果用于螺母输送，其主要用于三凸点螺母。旋转式螺母输送机与振动式螺母输送机的性能基本相同，两者都能达到输送螺母的目的，但振动式螺母输送机有一个无法避免缺点是：在振动时会发出振动的声音，而旋转式螺母输送机则无此缺点。 13第三章 机械系统的设计3.1螺母输送机的机械结构旋转式螺母输送机主要由机械系统、控制系统、气动系统三大部分组成。机械系统和气动系统主要完成螺母的筛选和运输。控制系统主要完成机械动作的控制以及各动作的协调和安全防护措施。其组成方框图如下所示：图 3-2 螺母输送机的组成方框图 143.2 电机驱动方案的确定在电动机的选择上有两种方案。方案一：用伺服电机带动。伺服电机在控制系统中用作执行元件将电信号转换为轴上的转角或转速，当有控制信号输入时，伺服电机就转动；没有控制信号输入，则停止转动。改变控制电压的大小和相位，就可改变伺服电动机的转速和转向。它与普通电机比较有如下特点：（1） 调速范围宽广，转速随控制电压改变，能在宽广范围内连续调节；（2） 转子惯性小。能实现迅速启动、停转；（3） 控制功率小，过载能力强可靠性好方案二：用步进电机带动。步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的角度。这个角度称为步距角。脉冲一个一个的输入，电动机便一步一步转动，它的位移量与输入的脉冲数严格成正比。步进电机广泛应用于数字控制系统中。本系统螺母输送机的料斗在运行的过程中是不连续运动的，当它前进一步时，即便停下一定的时间，等待料斗槽中的螺母掉入到储存通道中，当传感器检测到槽中的螺母已经完全掉入储存通道时则发送信号让电机重新动作，即进入下一个动作循环。如果采用伺服电机，那么只能利用它的准确启停特性，每隔转角 ，伺服电机停一下等待螺母的掉入。这样的话工作效率肯定就低，而且电机将频繁的启动和停止，大大减少机械寿命，累积误差也很大。而采用步进电机只需记录脉冲数便可计算出工件的旋转角度 ，便可连续运输螺母而不需频繁地启动和停止。同功率地电机，在价格上步进电机也有优势。综上所述，在本系统中采用步进作执行元件。 153.3步进电机的选择螺母输送机在运行的过程中，只需带动料斗和其中的螺母运转，所需的功率和转矩不大。螺母的料斗中约有 1000个螺母粗略估计每个螺母重 5，则螺母的总重量为： m100055。料斗的半径为 160mm，而钢与钢的静摩擦系数为 0.15， 故 T=0.1550.16010=1.2 NM，考虑到传动比为 3，则电机静转矩大约为 1/3即 0.4 NM，考虑到料斗本身的重量及其它额外的因素，我选用 2.5 NM的步进电机。螺母输送机在输送的过程中，停止的时候，料斗不能有转动。一旦有转动，则料斗中的沟槽不能对准储存通道，则妨碍机器的正常运转。反应式步进电机是我国步进电机发展的主要类型，具有较好的技术性能指标。但是它断电后无定位转矩，使用中需自锁定位。由于反应式的步进电机无定位转矩，需要自锁才能定位，而混合式步进电机则不需要自锁就能定位，它似乎是反应式的和永磁式步进电机的结合，它能够做成和反应式步进电机一样的小步距角，又具有永磁式控制功率小的特点。而且断电后具有一定的定位转矩。综上所述，查资料选定步进电机的型号为 86BYG250A,其主要参数如下：表 4-1 86BYG250A号步进电机系统参数驱动电压 AC220V 重 量 3Kg最大静转矩 4 NM 电动机的轴径 d12mm最大空载启动速度 270r/min 线电流 2.1A其形状及基本安装尺寸如图所示： 16第四章 传动方案的确定与设计在本方案的设计过程中，我发现如果要达到螺母输送机的输送要求，在料斗的中央设一挡块，而在正中央设一输送管道作为料斗中螺母的出口处，这就要求中央的挡块和输送管道都静止不动。在一般的情况下，我们都是利用了轴承的内圈转动而固定轴承的外圈，在这种情况下，我利用了轴承的外圈运动，而让轴承的内圈固定，以便能够使挡块和输送管道固定在它的上面已达到设计要求。减速装置的选择：我们常见的减速装置有带传动、链传动、和齿轮传动等几种减速结构。由于本装置要求精确定位，故不能选择带传动。齿轮传动和链传动都能满足要求，但是，与齿轮传动的比较：链传动的制造精度和安装精度要求较低，成本低廉。故而选择链传动。4.1链传动的特点链传动是一种应用较为广泛的机械传动，它是由链条和主、从动轮所组成，链轮上制有特殊的齿，依靠链轮和链齿和链节的啮合来传递运动和动力。链传动是属于带有中间性件的啮合运动。与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象。因而能保持准确的平均传动比，传动效率高。又因链条不要象带那样张得很紧，所以作用于轴上得径向压力较小；在同样得使用条件下，链传动得结构紧凑。同时链传动能在高温及速度较低得情况下工作。 17主要缺点：在两根平行轴间只能用于同向回转间的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。4.2链传动的设计由于螺母输送机与其配套的固定式点焊机的工作效率要求是 3040 个螺母每分钟，既要求螺母输送机每分钟输送 30 个以上的螺母。而料斗中每条沟槽中能存有 9 的个螺母，假设每道沟槽的有效螺母数量平均为 4 个，即在一分钟内料斗至少要前进 8 个沟槽所占据的角度。预计料斗开 20 道槽，每个沟槽转到下一个沟槽需要转过 18，即至少要转过 142。根据以上的数据，步进电机的转速是 270 转/分，故其都能满足工作要求。4.2.1传动比的确定由于在速度上并无其它要求，故传动比可一任意确定。料斗的转动速度主要有控制部分控制脉冲信号来确定。链传动的传动比 i7，最佳时 i=23.5。但低速时传动比可达到 10。本系统属于低速系统，参考其它条件，选定传动比为 i3。4.2.2小、大齿轮齿数（Z1）的确定一般情况下， 小链轮齿数 Z1 少，可减小外廓尺寸，但齿数少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，链传动圆周力增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。 Z1 越大，链条的总拉力下降，多边形效应减小，磨损小，但结构重量增加。链轮的最少齿数为 9，一般 Z117。根据下表，本设计中取表 4-2 链条齿数选取表链速（m/s）低速v0.6中速v=0.68中高速v8高速v25 18Z1 1215 1719 1935 35Z1=17，则Z2=iZ1=173=51实际传动比 Z2/ Z1=3 i由于传动比存在相对误差则齿轮齿数选择合理4.2.3传递功率及计算功率P=2nM60=245.34W M=8.68n=270 1.8步距角 脉冲频率 40hz Pac=KaKzP/Kp其中 Ka为工矿系数，查表 9-6 为 Ka=1Kz为主动链轮齿数系数 Kz=1.2Kp为多排链系数，Kp=1P为传递功率，P=0.245 KW由此计算得 Pac=0.294 KW由 Pac=0.294 KW n1=270r/min由机械设计图 9-11，选定 05B的滚子链其节距 p=8链号 节距p/mm 排距p1/mm 滚子外径 d1/mm内链节链宽b1/mm销轴直径 d2/mm内链板高度h2/mm极限拉伸载荷(单排)Q/N每米质量(单排)q/(kg/m)5%3010310i 1905B06B08A08B10A12A16A20A24A28A32A40A48A8.009.52512.7012.7015.87519.0525.4031.7538.1044.4550.8063.5076.205.6410.2414.3813.9218.1122.7829.2935.7645.4448.8758.5571.5587.935.006.357.958.5110.1611.9115.8819.0522.2325.4028.5839.6847.633.005.727.857.759.4012.5715.7518.9025.2225.2231.5537.8547.352.313.283.964.455.085.947.929.5311.1012.7014.2719.2423.807.118.2612.0711.8115.0918.0824.1330.1836.2042.2448.2660.3372.39440089001380017800218003110055600867001246001690002224003470005004000.180.400.600.701.001.502.603.805.607.5010.1016.1022.60滚子链的规格及主要参数(摘自 GB1243.1-83)5.2.5中心距的确定及链接数的计算心距和链条长度链传动中心距过小时，小链轮上的包角也小，同时参加啮合的链轮齿数减少。中心距过大时，易发生链条抖动。一般可取中心距 a=(3050)p，最大中心距 a80p。由于本装置没有设计张紧装置，故中心距初步确定为=30p=2400链节数 Lp： )2(122010zalZpp最大中心距A=fa*p*2lp-(z1+z2)=262链节数应 圆整数，并最好取偶数Lp=100验算链速 v smpnz/612.061属于慢速 20图 4-1. 推荐的润滑方式采用定期人工润滑。4.2.5滚子链链轮的结构链轮的结构和尺寸的确定： 小轮的主要几何尺寸： mpkzd54.3180sin小轮齿顶圆直径 dmaxd1.25p 48.54mm1dmind（11.6/Z1）P- =39.01mmd1hmax =（0.625+0.8/Z）*p-0.5d=2.88hmin =0.5*(p-d1)=1.5 df= d-d1=38.54由链条选择链齿 h=k+dk/6+0.01d=6 K 取 3.2 dk=14Bf=0.91b1=2.73 dh=dk+2h=(2.63.3)*h=2.8*6=16键槽选 b*h=5x5 t1=2.3大轮齿顶圆直径 d=pk=8*16.2441=129.95 K取值由 Z=51决定查表 2-14 链传动设计与应用手册。dmax=d+1.25p-d1129.95dmind+(1-16/z)p-d1125.636 21大轮分度圆弦齿高 hamax（0.6250.8/z）p0.5dw（0.6250.0615）82.52.63hamin0.5（pdw）0.5（85）1.5mm大轮齿根圆直径 d f md9.124大轮齿根圆 h=dk/6+k+0.01d=13.2 k查得 6.4Dh=dk+2h bf=0.91b1=2.73 L=（2.6-3.3）h=354.2.6链轮的材料链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮的轮齿的啮合次数多，所受的冲击也较严重，故小链轮应采用较好的材料制造。由于本系统的链轮所承受载荷较小，且无剧烈振动和冲击，一般的材料都能应用，并且能同时保证达到大链轮和小链轮所需要的耐磨性和强度。所选链轮的材料和齿面硬度如下：材料:40、50、热处理方法：淬火、回火热处理后的硬度：4050HRC 4.2.7链轮的润滑良好的润滑可以缓和冲击，减轻磨损，延长链条的使用寿命。一般的情况下，链条采用油润滑。而在本系统中，用油润滑有所不便，故采用涂抹润滑脂的方法，但应注意定期清洗与涂抹。第五章 料斗的参数确定料斗是盛装工件的容器，工件在料斗中完成定向过程，并按次序送到料斗的出口处。但是料斗的形式有很多种，根据在料斗中获取工件，使工件进 22入送料槽的方式有如下几种典型结构：回转钩式料斗、扇形块式料斗、沟槽圆盘式料斗、往复滑块式料斗、桨叶槽式料斗、回转管式料斗、往复管式料斗。其部分图如下图所示 【2】 ：回转沟式料斗 桨叶槽隙式往复滑块式 回转管式料斗图 5-1 料斗类型由于本系统输送的是凸焊螺母这种特殊的零件，而且系统对其又有方向的要求：螺母上的凸点必须朝向工件，所以必须有一个装置对方向不正确的螺母进行筛选经过适当的调整，方向正确的螺母则通过筛选机构，方向不正确的螺母则继续向前运动重新回到料斗中再次进行筛选。根据其形状和要求，此螺母输送机采用沟槽圆盘式料斗。这种料斗一般倾斜放置，料斗中有一回转盘，圆盘上根据工件形状开有沟槽或成形孔，使工件定向。料斗斜置是为了增加工件落入沟槽的机会，在本设计中选择其倾斜角度为 45。如下图所示。 23图 5-2 料斗安装角度沟槽圆盘式料斗大约存放有 8001000 个左右的螺母，预设每条轨道可存放 10个左右的螺母，而凸焊螺母的基本尺寸前面已述，其长和宽均为 11mm，选定料斗半径 R=160mm，沟槽长度为 115mm，设计 20道槽。图 5-3 料斗的俯视示意图料斗的沟槽将配合筛选机构，进行螺母的筛选。方向正确的螺母经过沟槽就能通过筛选机构。下面将具体设计料斗的沟槽的具体尺寸,其基本示意图如下图所示：根据 M6型螺母的基本尺寸：D=6 mmDc11mmDs10mm 24h12mmm5mm2mm在本设计中，选定 a=6，b=2.5螺母在料斗中旋转时，由于惯性力和其它非正常的原因，会导致螺母从料斗中飞溅出来，为此，我在料斗的外缘在加一向内的弧形凸缘。为了比较形象的表述沟槽，下面画了一个简单的示意图。图 5-5 料斗槽 正视图第六章 链轮轴的设计选择轴的材料为 45钢，调制处理，其力学性能查相关表得：b=640MPa，s=355 MPa，-1=275 MPa算出轴的最小轴径选 =110,则轴的最小直径为0AmnPd35.1/3min 25取最小轴径 20mm，满足要求。因为需开键槽，故最小轴径增加 5% 变为 d=dmin(1+5%)=16.12故查取标准直径 20mm初选轴承：最小为 20，轴径直径为 30mm。选取 7206C d*D*B=30*62*16由于该轴承受载荷和转矩比较小，为了结构的紧凑，联接料斗处用销轴联接。该轴各部分尺寸均要求配合链轮尺寸以及其他零件。具体尺寸如下：图 6-6 传动轴初选轴承：最小为 20，轴径直径为 30mm。选取 7206C d*D*B=30*62*16第七章 筛选机构的设计前文已经提到，筛选机构是螺母输送机中比较重要的部件，它保证能筛选出所需要的正确方向的螺母。它由螺母输送管、供给装置头部以及接近开关和气阀等组成。螺母从螺母输送管端进入，方向正确的螺母（凸焊点朝下，置于料斗沟槽两侧） ，高度刚好能通过筛选机构，而方向不正确的螺母由于高度超过筛选机构的高度被拦下。当经过一定时间没有螺母通过筛选机构时，料斗会转一个角度，输送下一道槽的螺母。 26图 7-1 螺母输送机的筛选机构筛选机构尺寸：长度方向上就是料斗沟槽的总长度 15mm。高度设置为 8mm。安装的时候注意筛选机构的下底面要连接到沟槽的两侧底面。图 7-2 槽三维图筛选机构在本设计中是很重要的零件，但由于其结构比较简单，就不在图纸中表述了。第八章 储存通道及输送装置的设计8.1储存通道设计我们设计螺母输送机主要就是为了提高生产效率。而实际焊接一次所需要的时间非常的短，为了不让凸焊机存在等待的时间，我们设计了一储存装置， 27里面大致可以存放 1020 个左右的螺母。这样的话，我们焊接一个螺母所需的时间就只是螺母的焊接时间和螺母在软管中的输送时间。储存通道大约分为 L形通道 湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目： 旋转式方形螺母输送机机械部分设计 专 业： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学 号： 2007964222 姓 名： 何 浩 指导教师： 毛 美 姣 完成日期： 2011 年 05 月 25 日 湘 潭 大 学 兴 湘 学 校毕业论文（设计）任务书设计（论文）题目： 旋转式方形螺母输送机设计 学 号： 2007964222 学生姓名 何 浩 专 业： 机械设计制造及自动化 指导教师： 毛美姣 系主任： 一、主要内容及基本要求： 1、检索国外螺母输送机的设计的发展动态，分析国内的现状； 2、分析螺母输送机设计的关键技术问题； 3、完成螺母输送机驱动的方案设计； 4、完成螺母输送机传动方案统设计； 5、完成方形螺母输送机设计中的硬件部分设计； 6、完成毕业论文的文稿工作，要求：总字数不低于一万字，使用 A4 编辑及打印装订成册； 7、技术图纸：零件图和装配图，不少于两张 A0 图纸。 8、翻译英文技术资料：翻译一篇机械相关的外文文献。要求：3000 单词，复印原稿与翻译(打印) 稿同册装订。 二、重点研究的问题：1、 方形螺母输送机传动方案选择设计； 2、 方形螺母输送机设计绘图； 3、 方形螺母输送机筛选机构的设计。 三、进度安排各阶段完成的内容 起止时间1 资料检索、查询，课题可行性分析 2011年 3月初 3 月 21日2 完成系统总体方案构思及设计 2011年 3月 22日 4 月初3M6 方形凸焊螺母、传动的链轮、料斗等主要零部件的设计计算 2011年 4月初 4 月 304完成毕业说明书撰写，完成系统主要零部件绘图，说明书初稿检查 2011年 5月 1 日 5 月 10日5毕业设计及说明书检查、打印装订，答辩准备 2011年 5月 11日 5 月 31日6 答辩。 2011年 6月 7日四、 应收集的资料及主要参考文献1、电子科技文摘编辑部主编国外电子科技文摘.M.北京.CN11-2409/TN； 2、机械部北京电工技术研究所主编电工文摘 M.北京. CN11-2010/TM； 3、邓星钟. 机电传动控制 （第四版）.M.武汉.华中科大学出版社，2000； 4、吴宗泽.机械设计课程设计手册 （第 3版）M.北京. 高等教育出版社.2006 5、高钦和.PLC 应用开发案例精选M. 北京.人民邮电出版社.2008 6、吉林工业大学苏州链条总厂. 链传动设计与应用手册M.北京.机械工业出版社.1992 湘 潭 大 学 兴 湘 学 院毕业论文（设计）评阅表学号 207964222 姓名 何浩 专业 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 毕业论文（设计）题目： 旋转式方 形 螺 母 输 送 机 设 计 评价项目 评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价评阅人： 2011 年 5 月 日目录摘要 .1第一章 绪论 .32.1 螺母输送机产品概述 .32.2 传统螺母输送机的缺点 .42.3 现行螺母输送机存在的不足及国内外现状 .52.4 螺母输送机的组成 .52.5 螺母输送机的工作原理 .62.6 螺母输送机的动作分析 .6第二章 总体方案的设计 .92.1 输送对象的介绍 .92.2 设计方案分析 .102.3 工作原理 .102.4 振动式和旋转式的比较 .11第三章 机械系统的设计 .123.1 螺母输送机的机械结构 .123.2 电机驱动方案的确定 .133.3 步进电机的选择 .14第四章 传动方案的确定与设计 .154.1 链传动的特点 .154.2 链传动的设计 .154.2.1 传动比的确定.164.2.2 小、大齿轮齿数（Z1）的确定 .164.2.3 传递功率及计算功率.174.2.5 中心距的确定及链接数的计算.174.2.5 滚子链链轮的结构.184.2.6 链轮的材料.194.2.7 链轮的润滑.20第五章 料斗的参数确定 .20第六章 链轮轴的设计 .23第七章 筛选机构的设计 .24第八章 储存通道及输送装置的设计 .258.1 储存通道设计 .258.2 输送装置设计 .268.2.1 输送装置的原理及过程.268.2.3 仓储料斗.28总 结 .30参考文献 .32附录：英文原文及译文 .33 1旋转式螺母输送机机械部分设计摘要：在用固定式点（凸）焊机进行螺母或螺栓的凸焊时，一般焊接时的加压力在 300 kg以上。而在用手放置螺母或螺栓时，极有可能因误操作而导致焊机启动，导致上电极迅速往下运动，稍有不慎，就会使手压伤甚至残废。特别是在大批量生产时，操作人员免不了会产生疲劳而思想不集中，每年许多企业都会发生这类安全事故。螺母输送机解决了这个问题。采用螺母输送机来输送凸焊螺母，这种方法实现了从螺母的输送到焊机的焊接过程自动化。使用螺母输送机输送螺母，有着安全性高、操作方便、生产效率高等优点，而且能完成自动计数及实现自动化生产便于质量和生产管理。螺母输送机一般与焊接设备配套使用，为了提高生产效率和杜绝此类的安全隐患，用能快速准确的螺母输送机来代替人手方式装配则是一个很好的解决方案。只需将螺母输送机的接线简单的接入焊接控制器，工人只需进行一次操作即国产先进螺母输送机可完成把螺母送进定位销，然后焊接的工序。既快捷又安全，已经得到众多车厂的广泛使用。 2Rotary square nuts conveyor machinery parts designAbstract：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 startsby 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. 3 4第一章 绪论 1.1螺母输送机产品概述螺母输送机是用来自动输送螺母的设备，具有体积小，寿命长等特点。一般与焊接设备配套使用，例如汽车制造厂需要在钢板上焊接螺母，如果是用人手输送的话，首先效率较低，最重要的是会因操作失误是产生重大的安全事故，如还没完全松开手时就进行焊接，这时很容易把手指打断。为了提高生产效率和杜绝此类的安全隐患，用能快速准确的螺母输送机来代替人手方式装配则是一个很好的解决方案。方形凸焊螺母以其操作方便、适应性强、工作效率高等优点，在汽车和五金行业中得到了越来越广泛的应用。目前、螺母的焊接工作大都是采用固定式点(凸)焊机来完成，而传统的螺母焊接是由操作工人放人工件后，再手工放上螺母。这种方式存在安全性差、操作不方便、生产效率低等缺点，且无法完成自动计数及实现自动化生产不便于质量和生产管理 目前很多生产厂家都开始采用螺母输送机来输送凸焊螺母，这种方法实现了从螺母的输送到焊机的焊接过程自动化。1）输送物料：螺母2）装载螺母数量：800-10003）配套设备：焊接设备螺母输送机实际是为国标螺母输送所使用的标准螺母输送设备，对于不符合标准的螺母支持不好，容易卡螺母。当然非标的螺母一样可以输送但要求为：螺纹孔与周边距离 偏差，螺母两平面误差及螺母周边尺寸误差最大不能超过0.2mm。对于自动化机械标准来说这已经是非常的宽松了。除标准以外的螺母一样可以输送，也称为特殊型螺母(带法兰盘的螺母等)对这样螺母的输送一样拥有标准范围，这需要使用企业与生产企业进行技术协商。 5图 1-11.2传统螺母输送机的缺点1 传统焊接设备的缺点 目前，在汽车制造业企业中，螺栓和螺母的焊接工作大都是采用固定式点（凸）焊机来完成的。凸焊螺母或螺栓则一般是由操作工人用手放入工件，然后再实施焊接。这种手工放置螺母或螺栓的操作方式存在着 3大缺点： 1 安全性差：大家知道，在用固定式点（凸）焊机进行螺母或螺栓的凸焊时，一般焊接时的加压力在 300 kg以上。而在用手放置螺母或螺栓时，极有可能因误操作而导致焊机启动，导致上电极迅速往下运动，稍有不慎，就会使手压伤甚至残废。特别是在大批量生产时，操作人员免不了会产生疲劳而思想不集中，每年许多企业都会发生这类安全事故。 2 生产效率低：由于存在着安全隐患，操作人员在放置螺母或螺栓时，肯定会格外小心谨慎，这必然就会影响到生产效率。 3 无法实现自动化生产。 6由此可见，这 3大缺点严重地阻碍着现代汽车及零部件制造行业中实现安全、高效及自动化生产的要求，迫切需要有相关的产品和解决方案来解决这些实际问题。 4 应用范围及特点 为解决传统焊接设备的不足，江阴豪精焊接设备有限公司开发出了系列的适合于自动化生产的产品，为用户提供了最佳的解决方案。现分别来认识一下其“庐山真面目”。 1.3现行螺母输送机存在的不足及国内外现状当前的螺母输送机存在以下几个缺点：不能实现螺母的自动计数；无法保证在软管和输送前端之间只有一个螺母；当输送前端无螺母对，不能停止电焊机的动作。另外，当前的螺母输送机采用传统的继电器装置来进行控制，存在着所用继电器的数量多、体积大、线路庞杂、可靠性差、检修困难等缺点。关于螺母输送机，比较成熟的有中国的深利昌(SLC)，韩国的 chowell，日本的矢岛（在中国叫 电溶机电） ，德国的 KWOLL，美国的 welpart，其中国产的螺母输送机价格相比国外的较为低廉，且质量、稳定性等方面与外国牌子有得一拼，而且某些关键部件方面还比进口的牌子要好，推荐选用国产的。1.4螺母输送机的组成组成：机身、振动盘、输送枪体、输送管（料管） ，分配器，气缸及控制器（包括程序）等所组成。料斗 约有 800-1000个左右的螺母可预放在料斗中，随着料斗里圆盘的转动而被带入筛选机构的入口处。圆盘做工的低速旋转运动是由电动机通过减速机构来实现的。考虑到万一转盘被异物强行卡住将会导致机械零件受损的情况，该机构特设有安全装置，可使转盘与减速机构暂时脱离，当故障排除后便能自动恢复工作。 筛选机构 焊接螺母上一般有 34个凸点，在焊接时，螺母上的凸点应朝向被焊工件，这就对输送到工件上的螺母有方向上的要求。筛选机构就是对螺母的方向进行筛选的，经过适当的调整后，只有方向正确的螺母可以通过筛选机构，而方向 7不正确的螺母则继续向前运动重新回到料斗中。 储存通道 方向正确的螺母在通过筛选机构后，便进入储存通道依次排队。当达到一定数量后，有一检测装置便会发出信号，使电要暂停工作；而当螺母数量不够时，电机又能自动运行，继续使料斗向存储通道提供方向正确的螺母。 在工作时，每启动一次，储存通道便会释放出一个螺母进入输送装置。 输送装置 该装置通过一个万能支架，安装在固定式点（凸）焊机上，其安装角度和位置可任意进行调整，以适应各种形状的工件。从储存通道出来的螺母，经过一个柔性软管由压缩空气送入输送装置，螺母则被一输送轴快速顶出而准确地送到工件上。 控制系统 螺母被输送到工件上全过程的各个动作，均由控制系统进行顺序控制，且各动作间的时间还能够做适当调整，以满足客户的特殊需要。在进行设备调试时，可用控制面板上的各按钮对各动作进行单独调试，还可通过选择开关来选择是和固定点焊机连动，还是让固定点焊机单独工作。 1.5螺母输送机的工作原理螺母输送机中，筛选机构是重点，其原理是：螺母在料斗中跟随沟槽作旋转运动，在沟槽料斗中基本排成我们所需要的方向，但也有某些不合要求。由于前面选择的是沟槽式料斗，而凸焊螺母如果四个凸点朝下就会比四个凸点朝上的螺母高度要矮一些。我们在出料口设一适当高度的挡板，经过适当的调整后，只有靠近挡板侧且方向正确的螺母可以通过筛选机构，一旦遇到方向不正确的螺母则电机继续向前运动，螺母回到料斗中重新进行筛选。1.6 螺母输送机的动作分析螺母输送机的动作分为两部分。即螺母筛选及预存和螺母输送：螺母筛选及预存分为四个步骤，如下所示：(1)启动料斗工作电机料斗转动，螺母通过筛选机构进入 L形通道。(2)储存通道中螺母数量判断(电感式接近开关 lsO)：该电感式接近开关有两方面的作用。若储存通道已满，则接通电磁气阀 1YA，从侧面向螺母吹 8气将进入 L形通道中的螺母吹出预送导轨：否则，进人 U形储存通道。若储存通道未满，且 i s内无螺母通过电感式接近开关 1SQ，说明料斗当前槽中无螺母或首个螺母方向反向，则给出信号使步进电机的驱动信号作用，驱动电机转过一角度，从下一条槽中输人螺母。(3)u形储存通道中螺母数量判断(电感式接近开关 2SQ)=若储存通道中的螺母数量小于一定值，说明料斗中螺母数量太少则发出报警信号(指示灯【L】) 由操作人员进行处理：若 1 rain内，报警信号没有消除，则关闭螺母输送机(接触器 KM)。(4)对螺母进行正反方向判断(电感式接近开关 3sQ)。在筛选机构处已对螺母进行正反方向判断，但为了确保方向正确，在储存通道出口处再进行一次正反判断 若反向，则发出报警信号(指示灯 2L)，由操作人员作出相应处理。螺母的输送过程如下所示：(1)输送通道前端螺母有无判断(电感式接近开关 4SQ)。若输送通道前端有螺母，且接收到焊接启动信号时，则电磁气阗 7YA动作，输送气缸活塞前伸。若输送通道前端无螺母，而接收到焊接启动信号时，则执行第 5步、6 步后，7YA动作。(2)活塞运行到下限位时(磁感应接近开关 6SQ)，电磁气阀 7YA关闭，延时01 s 使螺母掉在定位销上后，电磁气阀 8YA打开，活塞复位。(3)PLC计数一次。当已焊接螺母数量达到单件螺母个数时，发出计数器复位信号(指示灯 3L)。当按下复位按钮时，焊接工件数量加 1，同时 PLC重新开始计数。当复位按钮未按下时，焊机不工作。在此处，设一开关 2K只有当开关按下时，PLC 才计数。这样，能避免出现意外(如螺母未掉在定位销上)时，计数器重复计数。(4)活塞运行到上限位时(磁感应接近开关 5SQ)，关闭电磁气阀 8YA。输出一高电平信号给点焊机，表示可开始焊接螺母。(5)当接收到输送气缸活塞复位的信号时(磁感应接近开关 5SQ)，电磁气阀2YA动作，气缸 2活塞复位，释放一个螺母。延时 01s，电磁气阀 3YA动作，气缸 2活塞伸出；同时，电磁气阀 4YA动作，气缸 1活塞复位，释放一个螺母 9进入储存通道底部，等待进入输送通道。延时 01 s。电磁气阀 5YA动作，气缸 1活塞伸出。(6)电磁气阀 6YA接通，使螺母送到输送通道前端。 10第二章 总体方案的设计2.1 输送对象的介绍 首先我们在设计之前对螺母输送机所输送的对象进行分析，有所了解后才能有的放矢地一步一步地进行设计。本螺母输送机输送的是方形凸焊螺母，其型号是 M6。但是它有两种不同地类型，即 A型和 B型，如下图所示。对输送对象介绍完了，我们再来进行后面的设计。本系统中所用的螺母为 B型，M6 型螺母的基本尺寸如下：D=6 mm 11Dc11mmDs10mmh12mmm5mm2mm2.2设计方案分析方形凸焊螺母的形状比较怪异，用普通的输送方法似乎不太现实，而且焊机对螺母在方向上也有要求，即需要对螺母的方向进行筛选。在形状上，螺母有 4个凸点，于是选择沟槽式料斗。沟槽式料斗在输送的过程中是不间断运行的，故而选择步进电机作为执行元件。由于螺母要求准确定位到工件的表面，则螺母到达工件表面时的速度要很小，如果速度很大则螺母由于惯性就会飞溅出去。这就要求输送有急速缓冲功能。2.3工作原理螺母输送机的工作要求：方形凸焊螺母上一般有 4个凸点，在焊接时，螺母上的凸点应朝向被焊接工件，这就对输送到工件上的螺母有方向上的要求。筛选机构就是对螺母的方向进行筛选的。筛选机构对螺母在方向上进行了筛选后，我们只要剔除掉筛选出来的方向不正确的螺母就行了。旋转式筛选机构的工作过程:螺母在料斗中跟随沟槽作旋转运动，在沟槽料斗中基本排成我们所需要的方向，但也有某些不合要求。由于前面选择的是沟槽式料斗，而凸焊螺母如果四个凸点朝下就会比四个凸点朝上的螺母高度要矮一些。我们在出料口设一适当高度的挡板，经过适当的调整后，只有靠近挡板侧且方向正确的螺母可以通过筛选机构，一旦遇到方向不正确的螺母则电机继续向前运动，螺母回到料斗中重新进行筛选。方向正确的螺母储存在储存通道中，等到焊机发出信号后，则释放气缸放出一个螺母，经过吹气口的吹气，将螺母运送到输送气缸所处的位置，然后输送气缸将螺母准确地定位在工件表面上。 122.4振动式和旋转式的比较前面已经讲过，本设计主要是对旋转式螺母输送机的研究，为了更加深刻地认识螺母输送机，在整体上我们对旋转式螺母输送机和振动式螺母输送机进行比较。振动式筛选的工作过程（其原理图如下）：振动式筛选机构采用的是振动式料斗，其为一种典型的自动上料装置，其料斗为筒形，料斗内设有螺旋上升的轨道，当料斗下面的振动器开始振动后，料斗里的螺母便沿着螺旋轨道依次向前运行。螺母在轨道上的位置形状是任意的，在前进过程中，筛选机构将运行位置不符合要求且凸点朝下的螺母一一排除掉，最终到达出口的螺母当然便是方向正确的螺母。图 2-1 振动式输送装置 旋转式输送机与振动式输送机的比较：一般情况下，振动式料斗中的毛坯的定向装置较其它形式的都要简单，同时毛坯也不会受到挤压而损伤，工作安全可靠便于通用化和标准化，因而在各种中小型自动线和单机自动化中应用广泛。如果用于螺母输送，其主要用于三凸点螺母。旋转式螺母输送机与振动式螺母输送机的性能基本相同，两者都能达到输送螺母的目的，但振动式螺母输送机有一个无法避免缺点是：在振动时会发出振动的声音，而旋转式螺母输送机则无此缺点。 13第三章 机械系统的设计3.1螺母输送机的机械结构旋转式螺母输送机主要由机械系统、控制系统、气动系统三大部分组成。机械系统和气动系统主要完成螺母的筛选和运输。控制系统主要完成机械动作的控制以及各动作的协调和安全防护措施。其组成方框图如下所示：图 3-2 螺母输送机的组成方框图 143.2 电机驱动方案的确定在电动机的选择上有两种方案。方案一：用伺服电机带动。伺服电机在控制系统中用作执行元件将电信号转换为轴上的转角或转速，当有控制信号输入时，伺服电机就转动；没有控制信号输入，则停止转动。改变控制电压的大小和相位，就可改变伺服电动机的转速和转向。它与普通电机比较有如下特点：（1） 调速范围宽广，转速随控制电压改变，能在宽广范围内连续调节；（2） 转子惯性小。能实现迅速启动、停转；（3） 控制功率小，过载能力强可靠性好方案二：用步进电机带动。步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的角度。这个角度称为步距角。脉冲一个一个的输入，电动机便一步一步转动，它的位移量与输入的脉冲数严格成正比。步进电机广泛应用于数字控制系统中。本系统螺母输送机的料斗在运行的过程中是不连续运动的，当它前进一步时，即便停下一定的时间，等待料斗槽中的螺母掉入到储存通道中，当传感器检测到槽中的螺母已经完全掉入储存通道时则发送信号让电机重新动作，即进入下一个动作循环。如果采用伺服电机，那么只能利用它的准确启停特性，每隔转角 ，伺服电机停一下等待螺母的掉入。这样的话工作效率肯定就低，而且电机将频繁的启动和停止，大大减少机械寿命，累积误差也很大。而采用步进电机只需记录脉冲数便可计算出工件的旋转角度 ，便可连续运输螺母而不需频繁地启动和停止。同功率地电机，在价格上步进电机也有优势。综上所述，在本系统中采用步进作执行元件。 153.3步进电机的选择螺母输送机在运行的过程中，只需带动料斗和其中的螺母运转，所需的功率和转矩不大。螺母的料斗中约有 1000个螺母粗略估计每个螺母重 5，则螺母的总重量为： m100055。料斗的半径为 160mm，而钢与钢的静摩擦系数为 0.15， 故 T=0.1550.16010=1.2 NM，考虑到传动比为 3，则电机静转矩大约为 1/3即 0.4 NM，考虑到料斗本身的重量及其它额外的因素，我选用 2.5 NM的步进电机。螺母输送机在输送的过程中，停止的时候，料斗不能有转动。一旦有转动，则料斗中的沟槽不能对准储存通道，则妨碍机器的正常运转。反应式步进电机是我国步进电机发展的主要类型，具有较好的技术性能指标。但是它断电后无定位转矩，使用中需自锁定位。由于反应式的步进电机无定位转矩，需要自锁才能定位，而混合式步进电机则不需要自锁就能定位，它似乎是反应式的和永磁式步进电机的结合，它能够做成和反应式步进电机一样的小步距角，又具有永磁式控制功率小的特点。而且断电后具有一定的定位转矩。综上所述，查资料选定步进电机的型号为 86BYG250A,其主要参数如下：表 4-1 86BYG250A号步进电机系统参数驱动电压 AC220V 重 量 3Kg最大静转矩 4 NM 电动机的轴径 d12mm最大空载启动速度 270r/min 线电流 2.1A其形状及基本安装尺寸如图所示： 16第四章 传动方案的确定与设计在本方案的设计过程中，我发现如果要达到螺母输送机的输送要求，在料斗的中央设一挡块，而在正中央设一输送管道作为料斗中螺母的出口处，这就要求中央的挡块和输送管道都静止不动。在一般的情况下，我们都是利用了轴承的内圈转动而固定轴承的外圈，在这种情况下，我利用了轴承的外圈运动，而让轴承的内圈固定，以便能够使挡块和输送管道固定在它的上面已达到设计要求。减速装置的选择：我们常见的减速装置有带传动、链传动、和齿轮传动等几种减速结构。由于本装置要求精确定位，故不能选择带传动。齿轮传动和链传动都能满足要求，但是，与齿轮传动的比较：链传动的制造精度和安装精度要求较低，成本低廉。故而选择链传动。4.1链传动的特点链传动是一种应用较为广泛的机械传动，它是由链条和主、从动轮所组成，链轮上制有特殊的齿，依靠链轮和链齿和链节的啮合来传递运动和动力。链传动是属于带有中间性件的啮合运动。与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象。因而能保持准确的平均传动比，传动效率高。又因链条不要象带那样张得很紧，所以作用于轴上得径向压力较小；在同样得使用条件下，链传动得结构紧凑。同时链传动能在高温及速度较低得情况下工作。 17主要缺点：在两根平行轴间只能用于同向回转间的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。4.2链传动的设计由于螺母输送机与其配套的固定式点焊机的工作效率要求是 3040 个螺母每分钟，既要求螺母输送机每分钟输送 30 个以上的螺母。而料斗中每条沟槽中能存有 9 的个螺母，假设每道沟槽的有效螺母数量平均为 4 个，即在一分钟内料斗至少要前进 8 个沟槽所占据的角度。预计料斗开 20 道槽，每个沟槽转到下一个沟槽需要转过 18，即至少要转过 142。根据以上的数据，步进电机的转速是 270 转/分，故其都能满足工作要求。4.2.1传动比的确定由于在速度上并无其它要求，故传动比可一任意确定。料斗的转动速度主要有控制部分控制脉冲信号来确定。链传动的传动比 i7，最佳时 i=23.5。但低速时传动比可达到 10。本系统属于低速系统，参考其它条件，选定传动比为 i3。4.2.2小、大齿轮齿数（Z1）的确定一般情况下， 小链轮齿数 Z1 少，可减小外廓尺寸，但齿数少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，链传动圆周力增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。 Z1 越大，链条的总拉力下降，多边形效应减小，磨损小，但结构重量增加。链轮的最少齿数为 9，一般 Z117。根据下表，本设计中取表 4-2 链条齿数选取表链速（m/s）低速v0.6中速v=0.68中高速v8高速v25 18Z1 1215 1719 1935 35Z1=17，则Z2=iZ1=173=51实际传动比 Z2/ Z1=3 i由于传动比存在相对误差则齿轮齿数选择合理4.2.3传递功率及计算功率P=2nM60=245.34W M=8.68n=270 1.8步距角 脉冲频率 40hz Pac=KaKzP/Kp其中 Ka为工矿系数，查表 9-6 为 Ka=1Kz为主动链轮齿数系数 Kz=1.2Kp为多排链系数，Kp=1P为传递功率，P=0.245 KW由此计算得 Pac=0.294 KW由 Pac=0.294 KW n1=270r/min由机械设计图 9-11，选定 05B的滚子链其节距 p=8链号 节距p/mm 排距p1/mm 滚子外径 d1/mm内链节链宽b1/mm销轴直径 d2/mm内链板高度h2/mm极限拉伸载荷(单排)Q/N每米质量(单排)q/(kg/m)5%3010310i 1905B06B08A08B10A12A16A20A24A28A32A40A48A8.009.52512.7012.7015.87519.0525.4031.7538.1044.4550.8063.5076.205.6410.2414.3813.9218.1122.7829.2935.7645.4448.8758.5571.5587.935.006.357.958.5110.1611.9115.8819.0522.2325.4028.5839.6847.633.005.727.857.759.4012.5715.7518.9025.2225.2231.5537.8547.352.313.283.964.455.085.947.929.5311.1012.7014.2719.2423.807.118.2612.0711.8115.0918.0824.1330.1836.2042.2448.2660.3372.39440089001380017800218003110055600867001246001690002224003470005004000.180.400.600.701.001.502.603.805.607.5010.1016.1022.60滚子链的规格及主要参数(摘自 GB1243.1-83)5.2.5中心距的确定及链接数的计算心距和链条长度链传动中心距过小时，小链轮上的包角也小，同时参加啮合的链轮齿数减少。中心距过大时，易发生链条抖动。一般可取中心距 a=(3050)p，最大中心距 a80p。由于本装置没有设计张紧装置，故中心距初步确定为=30p=2400链节数 Lp： )2(122010zalZpp最大中心距A=fa*p*2lp-(z1+z2)=262链节数应 圆整数，并最好取偶数Lp=100验算链速 v smpnz/612.061属于慢速 20图 4-1. 推荐的润滑方式采用定期人工润滑。4.2.5滚子链链轮的结构链轮的结构和尺寸的确定： 小轮的主要几何尺寸： mpkzd54.3180sin小轮齿顶圆直径 dmaxd1.25p 48.54mm1dmind（11.6/Z1）P- =39.01mmd1hmax =（0.625+0.8/Z）*p-0.5d=2.88hmin =0.5*(p-d1)=1.5 df= d-d1=38.54由链条选择链齿 h=k+dk/6+0.01d=6 K 取 3.2 dk=14Bf=0.91b1=2.73 dh=dk+2h=(2.63.3)*h=2.8*6=16键槽选 b*h=5x5 t1=2.3大轮齿顶圆直径 d=pk=8*16.2441=129.95 K取值由 Z=51决定查表 2-14 链传动设计与应用手册。dmax=d+1.25p-d1129.95dmind+(1-16/z)p-d1125.636 21大轮分度圆弦齿高 hamax（0.6250.8/z）p0.5dw（0.6250.0615）82.52.63hamin0.5（pdw）0.5（85）1.5mm大轮齿根圆直径 d f md9.124大轮齿根圆 h=dk/6+k+0.01d=13.2 k查得 6.4Dh=dk+2h bf=0.91b1=2.73 L=（2.6-3.3）h=354.2.6链轮的材料链轮的材料应能保证轮齿具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮的轮齿的啮合次数多，所受的冲击也较严重，故小链轮应采用较好的材料制造。由于本系统的链轮所承受载荷较小，且无剧烈振动和冲击，一般的材料都能应用，并且能同时保证达到大链轮和小链轮所需要的耐磨性和强度。所选链轮的材料和齿面硬度如下：材料:40、50、热处理方法：淬火、回火热处理后的硬度：4050HRC 4.2.7链轮的润滑良好的润滑可以缓和冲击，减轻磨损，延长链条的使用寿命。一般的情况下，链条采用油润滑。而在本系统中，用油润滑有所不便，故采用涂抹润滑脂的方法，但应注意定期清洗与涂抹。第五章 料斗的参数确定料斗是盛装工件的容器，工件在料斗中完成定向过程，并按次序送到料斗的出口处。但是料斗的形式有很多种，根据在料斗中获取工件，使工件进 22入送料槽的方式有如下几种典型结构：回转钩式料斗、扇形块式料斗、沟槽圆盘式料斗、往复滑块式料斗、桨叶槽式料斗、回转管式料斗、往复管式料斗。其部分图如下图所示 【2】 ：回转沟式料斗 桨叶槽隙式往复滑块式 回转管式料斗图 5-1 料斗类型由于本系统输送的是凸焊螺母这种特殊的零件，而且系统对其又有方向的要求：螺母上的凸点必须朝向工件，所以必须有一个装置对方向不正确的螺母进行筛选经过适当的调整，方向正确的螺母则通过筛选机构，方向不正确的螺母则继续向前运动重新回到料斗中再次进行筛选。根据其形状和要求，此螺母输送机采用沟槽圆盘式料斗。这种料斗一般倾斜放置，料斗中有一回转盘，圆盘上根据工件形状开有沟槽或成形孔，使工件定向。料斗斜置是为了增加工件落入沟槽的机会，在本设计中选择其倾斜角度为 45。如下图所示。 23图 5-2 料斗安装角度沟槽圆盘式料斗大约存放有 8001000 个左右的螺母，预设每条轨道可存放 10个左右的螺母，而凸焊螺母的基本尺寸前面已述，其长和宽均为 11mm，选定料斗半径 R=160mm，沟槽长度为 115mm，设计 20道槽。图 5-3 料斗的俯视示意图料斗的沟槽将配合筛选机构，进行螺母的筛选。方向正确的螺母经过沟槽就能通过筛选机构。下面将具体设计料斗的沟槽的具体尺寸,其基本示意图如下图所示：根据 M6型螺母的基本尺寸：D=6 mmDc11mmDs10mm 24h12mmm5mm2mm在本设计中，选定 a=6，b=2.5螺母在料斗中旋转时，由于惯性力和其它非正常的原因，会导致螺母从料斗中飞溅出来，为此，我在料斗的外缘在加一向内的弧形凸缘。为了比较形象的表述沟槽，下面画了一个简单的示意图。图 5-5 料斗槽 正视图第六章 链轮轴的设计选择轴的材料为 45钢，调制处理，其力学性能查相关表得：b=640MPa，s=355 MPa，-1=275 MPa算出轴的最小轴径选 =110,则轴的最小直径为0AmnPd35.1/3min 25取最小轴径 20mm，满足要求。因为需开键槽，故最小轴径增加 5% 变为 d=dmin(1+5%)=16.12故查取标准直径 20mm初选轴承：最小为 20，轴径直径为 30mm。选取 7206C d*D*B=30*62*16由于该轴承受载荷和转矩比较小，为了结构的紧凑，联接料斗处用销轴联接。该轴各部分尺寸均要求配合链轮尺寸以及其他零件。具体尺寸如下：图 6-6 传动轴初选轴承：最小为 20，轴径直径为 30mm。选取 7206C d*D*B=30*62*16第七章 筛选机构的设计前文已经提到，筛选机构是螺母输送机中比较重要的部件，它保证能筛选出所需要的正确方向的螺母。它由螺母输送管、供给装置头部以及接近开关和气阀等组成。螺母从螺母输送管端进入，方向正确的螺母（凸焊点朝下，置于料斗沟槽两侧） ，高度刚好能通过筛选机构，而方向不正确的螺母由于高度超过筛选机构的高度被拦下。当经过一定时间没有螺母通过筛选机构时，料斗会转一个角度，输送下一道槽的螺母。 26图 7-1 螺母输送机的筛选机构筛选机构尺寸：长度方向上就是料斗沟槽的总长度 15mm。高度设置为 8mm。安装的时候注意筛选机构的下底面要连接到沟槽的两侧底面。图 7-2 槽三维图筛选机构在本设计中是很重要的零件，但由于其结构比较简单，就不在图纸中表述了。第八章 储存通道及输送装置的设计8.1储存通道设计我们设计螺母输送机主要就是为了提高生产效率。而实际焊接一次所需要的时间非常的短，为了不让凸焊机存在等待的时间，我们设计了一储存装置， 27里面大致可以存放 1020 个左右的螺母。这样的话，我们焊接一个螺母所需的时间就只是螺母的焊接时间和螺母在软管中的输送时间。储存通道大约分为 L形通道