自动套环机构系统设计【三维PROE】【三维SW】【含CAD高清图纸和文档】【WG系列】
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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文(设 计)题目: 自动套环机构系统设计 学 院: 江西农业大学姓 名: (小二宋体加粗 )学 号: (小二宋体加粗 )专 业: (小二宋体加粗 )班 级: (小二宋体加粗 )指导教师: (小二宋体加粗 )职 称:(小二宋体加粗 )二0 年 月目 录目 录II摘 要IAbstractII1 绪论31.1 课题研究意义31.2自动化设备应用31.3 自动化设备31.4 自动化设备趋势41.5 自动套环机的应用42 方案论证52.1 自动套环机构方案52.1.1 步进电机的原理52.1.2.传动方案传动时应满足的要求52.1.3.传动方案及其分析52.1.4 自动排序进料设备62.2 方案的比较与选择72.3 本章小结73 自动套环机结构设计83.1 自动供料排序机构振动盘的设计83.1.1 供料机构的任务基本组成及设计要求83.1.2 振动盘的介绍93.2 传动部分的设计103.2.1 选择齿轮传动的类型103.2.2 选择材料103.2.3 按齿面接触疲劳强度设计103.2.4 确定齿轮的主要参数与主要尺寸103.2.5 校核齿根弯曲疲劳强度113.2.6 确定齿轮传动精度113.2.7 齿轮结构设计113.3 电机的选择及运动参数的计算113.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核123.4.1 选择蜗杆传动类型123.4.2 选择材料123.4.3 按齿面接触疲劳强度设计123.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸133.5.1蜗杆133.5.2 蜗轮133.5.3 校核齿根弯曲疲劳强度143.6 轴的校核与计算143.6.1 画出受力简图143.6.2 画出扭矩图153.6.3 弯矩图153.7 弯矩组合图153.8 根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径163.9 齿轮上键的选取与校核163.10 轴承的选用163.10.1 轴承的类型163.10.2 轴承的游隙及轴上零件的调配163.10.3 滚动轴承的配合173.10.4 滚动轴承的润滑173.10.5 滚动轴承的密封装置174 其它元件的选取174.1 整体运动分析174.2动力元件的计算174.2.1进料机构气缸的计算174.2.2 推料机构气缸的计算184.2.3 其余气缸的选型194.3气缸的选择194.3.1机构气缸的选择194.3.2 送料机构气缸的选择194.3.3 下压机构气缸的选择20结束语22致谢23参考文献24 23摘 要本文设计的是自动套环机构系统设计,该系统由中心回转机构和四周送料气缸组成。其中中心回转机构是以水平方式安装于主机工作台面上,工作时,利用主机的控制系统或专门配套的控制系统,完成与主机相协调的各种加工的分度回转运动。 它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台,它常被使用于各类数控铣床和加工中心上,可提高加工效率,完成更多的工艺,它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成,并可进行间隙消除和蜗轮加紧,是一种很实用的加工工具。气缸的选型和设计是全自动动套环机构的重要组成部分。包括固定支架、出料气缸、拨料气缸、滑动气缸等部件,设计目的是将整个工作机构组成一个完整的系统,保证自动套环该装置能够很好的实现自动套环过程。关键词:自动套环机构,回转工作台,齿轮传动,蜗杆传动,间隙消除,蜗轮加紧 Abstract This design is the design of automatic system ring mechanism, the system is composed of a central rotary mechanism and around the feeding cylinder. The center rotating mechanism is installed on the host to the level of work table, when in work, the control system of the host or the special matching, indexing rotary motion to complete a variety of machining in coordination with the host. It is a workbench circumferential feed and indexing movement, it is often used in various types of CNC milling machine and machining center, which can improve the processing efficiency, more technology, it is mainly by the driving force, gear drive, worm drive, workstations and other components, and can eliminate and worm gearing up clearance, is a very useful tool for processing.The selection and design of cylinder is an important part of automatic dynamic ring mechanism. Includes a fixed bracket, a feeding cylinder, a feeding cylinder, a sliding cylinder and other parts, is designed to divide the work mechanism to form a complete system, guarantee the automatic ring the device can realize the automatic ring process is very good.Key Words: automatic ring mechanism, rotary table, gear drive, worm drive, clearance elimination gear up1 绪论1.1 课题研究意义制造业是国家重要的基础工业之一,制造业的基础是众多机械制造的母机,它的发展水平,与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系,关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体,机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此,制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(VD W )2000年统计资料,在主要的生产国家中,中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类产品有着大量的需求,而另一方面却有不少国产滞销积压,国外产品充斥市场。1.2自动化设备应用据统计,一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85%,但购置费用大。某些情况下,即使生产率高,但加工相同的零件,其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点,就钻削加工而言,自动化设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用,但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围,仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展,大型复杂的自动化设备更是引人注目。1.3 自动化设备自动化设备是在一次进行多工序工位的加工。这不仅缩短切削时间,提高精度,减少装夹或定位时间,并且在数控机床中不必计算坐标,减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工:立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱,结合数控工作台纵横二个方向的运动,加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。1.4 自动化设备趋势自动化设备生产效率高,投资少,生产准备周期短,产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展,自动化设备的范围一定会愈来愈广,加工效率也会不断提高。1.5 自动套环机的应用该设备用于将小U管自动套上焊环,应用于空调两器、热水器等行业的小U管套环的全自动生产。 特点:自动化程度高、操作方便、外型美观、伺服电机分度盘,定位准确、PLC及触摸屏集中控制、有管口整型工位2 方案论证2.1 自动套环机构方案2.1.1 步进电机的原理步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例,相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要2.1.2.传动方案传动时应满足的要求数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成,传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力,并可实现分度运动。在本课题中,原动机采用电液脉冲马达,工作台为T形槽工作台,传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求:(1)机械的功能要求:应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。(2)工作条件的要求:例如工作环境、场地、工作制度等。(3)工作性能要求:保证工作可靠、传动效率高等。(4)结构工艺性要求;如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。2.1.3.传动方案及其分析该传动方案分析如下:齿轮传动承受载能力较高 ,传递运动准确、平稳,传递 功率和圆周速度范围很大,传动效率高,结构紧凑。蜗杆传动有以下特点:1传动比大在分度机构中可达1000以上。与其他传动形式相比,传动比相同时,机构尺寸小,因而结构紧凑。2传动平稳 蜗杆齿是连续的螺旋齿,与蜗轮的啮合是连续的,因此,传动平稳,噪声低。3可以自锁 当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时,若蜗杆为主动件,机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。4效率低、制造成本较高 蜗杆传动是,齿面上具有较大的滑动速度,摩擦磨损大,故效率约为0.7-0.8,具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4左右。为了提高减摩擦性和耐磨性,蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。由以上分析可得:将齿轮传动放在传动系统的高速级,蜗杆传动放在传动系统的低速级,传动方案较合理。同时,对于数控回转工作台,结构简单,它有两种型式:开环回转工作台、闭环回转工作台。两种型式各有特点:开环回转工作台 开环回转工作台和开环直线进给机构一样,都可以用点液脉冲马达、功率步进电机来驱动。闭环回转工作台 闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同,其区别在于:闭环回转工作台有转动角度的测量元件(圆光栅)。所测量的结果经反馈与指令值进行比较,按闭环原理进行工作,使转台分度定位精度更高。2.1.4 自动排序进料设备自动化送料机构可供散乱的不同型号轴承经过定向机构,实现定向排序,然后顺序地由送料机构送到下道工序中。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的,它不但可把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来,而且对保证安全生产也是一种行之有效的办法。目前,国内拥有大量的装置,如果把它们能改造成半自动或自动的装置,将会充分发挥装置的潜在力量,这是一个具有重大意义的事情。而在装置上安装自动送料机构便是其中一个主要方面。轴承是一种具有高度互换性的标准部件,它具有摩擦力小,启动容易,润滑简单,便于更换等优点。在机械系统中几乎是不可缺少的部件,作为重要的机械基础件,轴承是各种机械零部件的检测中,需要人工把被测量零件安放在测试平台或转轴上,定好位夹紧以后,再进行测量,这样既影响了测量的效率,又增加了工作人员的劳动强度。为了对以往的进料设备性能有明显的改进,设计了一套高效率、自动化程度高的自动排序进料设备。2.2 方案的比较与选择通过对介绍,我们不难发目前比较合理也切实可行的一种设计方案。为了提高和保证产品的质量,生产中对一些部件按照一定的工艺要求进行归类分组是必要的。分选机的功能是对工件进行连续测量,将被测参数转变为电信号,再经电路放大、逻辑运算处理后。控制相应的执行机构,对工件实行自动分选。2.3 本章小结本章主要对几种进行比较和分析,最终我们选取自动排序进料设备是目前切实可行的一种方案.我们将在今后的篇幅当中重点介绍。3 自动套环机结构设计3.1 自动供料排序机构振动盘的设计3.1.1 供料机构的任务基本组成及设计要求供料机构的任务是把待加工的物品(工件)从存料器(料箱)中分离出来,按照自动机的加工要求,定量、定时、定向地送到加工位置。供料机构主要由四大部分(机构、装置)组成。(1) 定时装置定时装置主要是按照自动机生产节拍,使供料机构定时工作,准时供料。在定时装置设计中,主要解决工件送料与自动机加工节奏协调一致问题。一般由供料机构与相关的其它机构之间的运动链来保证,所以供料机构的运动循环必须与自动机工作循环相协调。也可以采用独立驱动的供料机构,例如电磁振动供料器、供送料机械手,但要由控制系统或设计诸如闸门等隔离装置,使供料机构停止或送料。(2) 定量装置定量装置是根据自动机加工工艺的要求,在每一个工作循环送出规定数量的工件。定量可以分为量(如重量、体积)和数(如件、个),例如酒类、洗衣粉等物料主要是定量,螺钉、香皂、轴承等主要是定数,成卷的塑料带、薄铁皮、细钢棒等物料则是定长度。设计时根据供送物料的形、性态等来确定。定量装置往往需要隔离装置、计数机构等来配合。(3)定向装置保证工件按照工艺加工的方位要求送出。定向送料在单件物品加工中是一个关键问题。定向机构一般与纠正、剔除机构等配合工作。(4)其它装置例如,定位装置、隔离装置、卷料的矫直机构、带状料的纠偏调位机构不符合要求工件的剔除机构、缺料检测机构、计数机构等等。定位在自动机设计中也是一个比较重要的问题,送料不到位或有偏差都会影响自动机的正常工作。在设计中,可把定位装置归到工艺执行机构中,也可归到供料机构中。任何供料机构必须具有定时定量装置,而定向和定量装置,而定向和其他装置可根据工件及加工要求设置。供料机构是自动机、自动线中的主要工作机构之一,其性能优劣及自动化程度直接影响到自动机的生产率、加工质量及其劳动条件。因此,对供料机构有如下的一些要求:1) 根据自动机的生产节拍及工位位置,快速、准确、可靠地将工件送到位;2) 供料过程平稳、无冲击,不能损伤工件;3) 适应性强,调整方便;4) 结构简单,工作可靠。3.1.2 振动盘的介绍振动盘是一种自动组装机械的辅助设备,能把各种产品有序排出来,它可以配合自动组装设备一起将产品各个部位组装起来成为完整的一个产品。自动送料振动盘是一种自动定向排序的送料设备,是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序,有个脉冲电磁铁,可以使料斗垂直方向振动,由于弹簧片的倾斜,使料斗绕其垂直轴做扭摆振动。振动盘的工作原理: 振动盘料斗下面有个脉冲电磁铁,可以使料斗作垂直方向振动,由倾斜的弹簧片带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件,由于受到这种振动,而沿螺旋轨道上升,直到送到出料口。 其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。 振动盘的应用行业: 振动盘广泛应用于电子、五金、塑胶、医药、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各个行业,是解决工业自动化设备供料的必须设备。振动盘除满足产品的定向排序外还可用于分选、检测、计数包装等,是一种现代化高科技产品。图 振动盘3.2 传动部分的设计3.2.1 选择齿轮传动的类型根据GB/T100851988的推荐,采用直齿轮传动的形式。3.2.2 选择材料 考虑到齿轮传动效率不大,速度只是中等,故蜗杆用45号钢;为达到更高的效率和更好的耐磨性,要求齿轮面,硬度为45-55HRC。3.2.3 按齿面接触疲劳强度设计先按齿面接触疲劳强度进行设计,在校核齿根弯曲疲劳强度。传递转矩T1=9.55106P1/N1=(9.55X1060.75/3000)=2.39N.M载荷系数K:因载荷平稳,由表6-6取K=1.2齿宽系数d:由表6-7取d=1许用接触压力H:H=H2=220Mpa传动比i:i=3将以上参数代入公式D13(671/h)2(6-21)KT1(i+1)/diD132.88mm3.2.4 确定齿轮的主要参数与主要尺寸1)齿数 取Z1=22,则Z2=iZ1=322=66,取Z2=66。2)模数 m=d1/Z1=32.88/22=1.49mm,取标准值m=1.5。3)中心距 标准中心距 =m/2(Z1+Z2)=60.5mm4)其他主要尺寸分度圆直径:d1=mZ1=1.5x22=33mm, d2=mZ2=1.5x66=99mm齿顶圆直径:da1=d1+2m=33+2x1.5=36mm, da2=d2+2m=99+2x1.5=102mm齿宽:b= dd1=0.6x33=19.8mm, 取b2=20。 b2= b1+(5-10)=20-30mm,取b1=20mm。3.2.5 校核齿根弯曲疲劳强度F=22KT1YFS/bmd1F复合齿形系数Ys:由x=0(标准齿轮)及Z1 Z2查图6-29得YFS1=4.12,YFS2=3.96则f1=2kT1YFS1/bmd1=2x1.2x2.39x103x4.12/(19.8x1.5x33)=74.6MpaF1f2=f1YFS2/YFS1=(74.6x3.96/4.12)Mpa=71.70MPaF2弯曲强度足够。3.2.6 确定齿轮传动精度齿轮圆周速度v=d1n/(60x1000)=3.14x72.5x970/(600x1000)=3.68m/s由表6-4确定第公差组为8级。第、公差组也定为8级,齿厚偏差选HK3.2.7 齿轮结构设计小齿轮 da1 =33mm 采用实心式齿轮大齿轮 da2 =99mm 采用腹板式齿轮3.3 电机的选择及运动参数的计算 许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给,步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。对于后两者,必须使用精密的传感器并构成闭环系统,才能实现微量进给。在闭环系统中,广泛采用电液脉冲马达作为执行单元。 1)电机电机的选择按照工作要求和条件选Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电机。2)选择电机的额定功率马达的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。额定功率小于工作要求,则不能保证工作机器正常工作,或使马达长期过载、发热大而过早损坏;额定功率过大,则马达价格高,并且由于效率和功率因素低而造成浪费。工作所需功率为:Pw=FwVw/1000w KW Pw=Tnw/9950w KW 式中T=150N.M, nw=36r/min,电机工作效率w=0.97,代入上式得Pw=15036/(99500.97)=0.56 KW电机所需的输出功率为:P0= Pw/式中:为电机至工作台主动轴之间的总效率。由表2.4查得:齿轮传动的效率为w=0.97;一对滚动轴承的效率为w=0.99;蜗杆传动的效率为w=0.8。因此,=1233=0.970.9930.8=0.75P0= Pw/=0.56/0.75=0.747 KW一般电机的额定功率Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)0.747=0.747-0.97 KW则由表2.1取电机额定功率为:Pm=0.75 KW。确定电机转速按表2.5推荐的各种机构传动范围为,取:齿轮传动比:3-5,蜗杆传动比:15-32,则总的传动范围为:i=i1i2=315-532=45-160电机转速的范围为N= inw=(45-160)36=1620-5760 r/min为降低电机的重量和价格,由表2.1中选取常用的同步转速为3000r/min的Y系列电机,型号为Y801-2,其满载转速nm=3000r/min,此外,电机的安装和外形尺寸可查表2.23.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核由于前述所选电机可知T=6.93N.M传动比设定为i=27.5,效率=0.8工作日安排每年300工作日计,寿命为10年。3.4.1 选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988的推荐,采用渐开线蜗杆。3.4.2 选择材料 考虑到蜗杆传动效率不大,速度只是中等,故蜗杆用45号钢;为达到更高的效率和更好的耐磨性,要求蜗杆螺旋齿面淬火,硬度为45-55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜Zcusn10p1,金属铸造。为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.4.3 按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,在校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距: (3-2) (1)确定作用在蜗轮上的转距T2按Z1=2,估取效率=0.8,则T2=T*i=153.4N.M (3-3)(2)确定载荷系数K因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均系数K=1;由使用系数KA表从而选取KA=1.15;由于转速不高,冲击不大,可取动载系数KV=1.1;则K=KA*K*KV=1*1.15*1.1=1.2651.27 (3-4)(3)确定弹性影响系数ZE选用的铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配。 (4)确定接触系数Z先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.30,从而可查出Z=3.12。(5)确定许用应力H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜zcusn10p1,金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,从而可查得蜗轮的基本许用应力H=268MPA。因为电动刀架中蜗轮蜗杆的传动为间隙性的,故初步定位、其寿命系数为KHN=0.92,则H= KHNH=0.92268=246.56247MPA (3-5)(6)计算中心距 (3-6)取中心距a=50mm,m=1.25mm,蜗杆分度圆直径d1=22.4mm,这时=0.448,从而可查得接触系数=2.72,因为Z,因此以上计算结果可用。3.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸3.5.1蜗杆直径系数q=17.92;分度圆直径d1=22.4mm,蜗杆头数Z1=1;分度圆导程角=31138蜗杆轴向齿距:PA=3.94mm;(3-7)蜗杆齿顶圆直径:(3-8)蜗杆轴向齿厚:=1.97mm(3-10)3.5.2 蜗轮蜗轮齿数:Z2 =62,变位系数=0验算传动比:i=/=62/1=62(3-11)这是传动比误差为:(60-62)/60=2/60=0.033=3.3%(3-12)蜗轮分度圆直径:d2=mz2=(3-13)蜗轮喉圆直径:da2=d2+2ha2=93.5 (3-14)蜗轮喉母圆直径rg2=a-1/2 da2 =50-1/293.5=3.25 (3-17)3.5.3 校核齿根弯曲疲劳强度(3-18)当量齿数 (3-19)根据2=0,ZV2=62,可查得齿形系数=2.31,螺旋角系数Y=1-/140=0.9773;(3-20)许用弯曲应力F= KFN F=560.72=40.32MPa(3-21)=2.310.9773=4.29MPa(3-22)所以弯曲强度是满足要求的。3.6 轴的校核与计算3.6.1 画出受力简图图 3-1受力简图 计算出:R1=46.6N R2=26.2N 3.6.2 画出扭矩图 T=.i.T电机 =0.36600.98 =21.2 N.M (3-33) 图3-2扭矩图3.6.3 弯矩图M=72.818010-3 =13.1N. (3-34) 图3-3弯矩图3.7 弯矩组合图由此可知轴的最大危险截面所在。组合弯矩 (3-35)3.8 根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径 (3-36) 扭转切应力为脉动循环变应力,取=0.6抗弯截面系数W=0.1d3根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及小3.9 齿轮上键的选取与校核取键连接的类型好尺寸因其轴上键的作用是传递扭矩,应用平键连接就可以了。在此用平键。由资料可查出键的截面尺寸为:宽度b=5mm,高度h=5mm,由连轴器的宽度并参考键的长度系列,从而取键长L=10mm。(2)键连接的强度键、轴和连轴器的材料都是钢,因而可查得许用挤压力p= 5060MPa,取其平均值p=135MPa。键的工作长度l=L-b=10-5=5mm,键与连轴器的键槽的接触高度k=0.5h=2.5mm,从而可得:p=2000T/(kld)=127p可见满足要求。 此键的标记为:键B510 GB/T 10961979。3.10 轴承的选用滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比,滚动轴承摩擦力小,功率消耗少,启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化,因此使用滚动轴承时,只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承载能力。以及与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的“轴承装置设计”问题。3.10.1 轴承的类型考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差,因此选用调心性能比较好的圆锥滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷,外圈可分离,安装时可调整轴承的游隙。其机构代码为3000,然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为:30208。3.10.2 轴承的游隙及轴上零件的调配轴承的游隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的,这样比较方便。3.10.3 滚动轴承的配合滚动轴承是标准件,为使轴承便于互换和大量生产,轴承内孔于轴的配合采用基孔制,即以轴承内孔的尺寸为基准;轴承外径与外壳的配合采用基轴制,即以轴承的外径尺寸为基准。3.10.4 滚动轴承的润滑考虑到电动刀架工作时转速很高,并且是不间断工作,温度也很高。故采用油润滑,转速越高,应采用粘度越低的润滑油;载荷越大,应选用粘度越高的。 3.10.5 滚动轴承的密封装置轴承的密封装置是为了阻止灰尘,水,酸气和其他杂物进入轴承,并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。此处,采用接触式密封,唇形密封圈。唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上,以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封,密封唇应朝内;如果主要是为了防止外物浸入,蜜蜂唇应朝外。4 其它元件的选取4.1 整体运动分析主要运动以及顺序如下:1、一阶梯台原始位置打孔穿线(含下压板压紧)。2、后工件推前工件,到二阶梯台面上方下沉。3、进料机构机构运动,。4 出料气缸推工件。5、完成动作循环4.2动力元件的计算4.2.1进料机构气缸的计算通过实验,样品的穿透负载在100N以内。设计时确定负载大小为100N。考虑到气缸未加载时实际所能输出的力,受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响。在研究气缸的性能和确定气缸的缸径时,常用到负载率:由液压与气压传动技术表3.2:表2.1 气缸的运动状态与负载率阻性负载(静负载)惯性负载的运动速度v运动的速度v=50mm/s,取=0.60,所以实际的气缸缸负载的大小为:F=F0/=163N1气缸选型 首先,根据设计要求,确定气缸的行程为300mm。设定其负荷率为0.7,使用压力0.5MPa,与气压缸出力163N,查表3.2可知气压刚内径为25mm,选型为CM2L25300。2气缸的校核输出力的大小为经验算该型可以达到使用要求。4.2.2 推料机构气缸的计算1气缸的选型估算压紧力的计算(50N),其中上压板的重量为20N。当气缸下压时,气缸只需提供30N的压力。所以实际气缸负载的大小为30/0.6=50N。根据设计要求,确定气缸的行程为100mm。设定其负荷率为0.7,使用压力0.5MPa,与气压缸出力163N,查下表可知气压刚内径为16mm,选型为CM2L16100。2气缸的校核输出力的大小为:回收的时候经验算,可以达到使用要求。4.2.3 其余气缸的选型 由于其余气缸所需动力较小,所以选择缸径为30mm的气缸,长度按需要进行选择。其中扇形排布机构推进气缸选择长度为100mm的气缸,推进气缸选择长度为100mm的气缸。以下是花炮筒扇形排布穿引机的气缸运动时序表(一个循环内):表4.1 整体机构气缸运动时序表气缸名称速度T(伸出)/sT(收回)/s进料机构气缸(气缸1)2421-21.524.5-25出料气缸(气缸2)2521-2323-25拉紧气缸(气缸4)4024-2526-27推进气缸(气缸5)2.525-2723-254.3气缸的选择4.3.1机构气缸的选择1、类型的选择。从本次设计使用要求来看,要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声,应选轻型缸。因此,选择SMC系列标准气缸。2、安装形式。由本次设计安装位置要求,采用固定式气缸。3、气缸缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力,一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力。本次设计气缸需80N的力,因此选择缸径30的气缸。4、活塞行程的选择。由本次设计工作行程,选取长度50mm的气缸。综上,选用CM2L3050型气缸。4.3.2 送料机构气缸的选择1、类型的选择。从本次设计使用要求来看,要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声,应选轻型缸。因此,选择SMC系列标准气缸。2、安装形式。由本次设计安装位置要求,采用固定式气缸。3、气缸缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力,一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力。本次设计气缸需100N的力,因此选择缸径25的气缸。4、活塞行程的选择。由本次设计工作行程,选取长度300mm的气缸。综上,选用CM2L25300型气缸。4.3.3 下压机构气缸的选择1、类型的选择。从本次设计使用要求来看,要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声,应选轻型缸。因此,选择SMC系列标准气缸。2、安装形式。由本次设计安装位置要求,采用固定式气缸。3、气缸缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力,一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力。本次设计气缸需50N的力,因此选择缸径16的气缸。4、活塞行程的选择。由本次设计工作行程,选取长度100mm的气缸。综上,选用CM2L16100型气缸。 图3.1为SMC公司生产的CM系列标准气缸实物图:图3.1 CM型标准气缸实物图 综上所述,选择的气缸类型分别为(表2.9):气缸名称送料气缸扇形排布机构气缸 下压气缸品牌及类型CM2L25300CM2L3050CM2L16100缸径mm2530 16活塞杆外径mm1215 10行程mm30050 100受压面积mm2(押侧/拉侧)235/317325/220245/170理论输出力N(押侧/拉侧)160/98.5225/238205/180表2.9 各机构气缸的规格结束语 本次毕业设计将近尾声,感觉受益匪浅! 通过本次毕业设计,不仅把大学所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中,而且培养了自己认真思考的能力,在处理问题时有了新的认识和方法,并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。通过对专业知识的接触和深入学习,以及对相关信息的获取,我深切地认识到,就目前的发展而言,我国的工业还比较落后,与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力,但想在很短的时间内改变这种现状是很难的,尤其是对于我们这样一个国情的大国。所以,我们应该拥有的是一种民族意识,不断的追求创新。 本次毕业设计中,我做的是整体设计部分,通过本次毕业设计,不仅锻炼了自己查阅资料的能力,而且能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。这次毕业设计还让我体会到团体的力量,提高自己的团队意识,遇到问题时和小组成员进行讨论和分析或是请教明老师,直到得到满意的结果。致谢在我进行毕业设计的过程中,我的老师和同学们给了我很大的帮助,这里我向他们表示诚挚的敬意。首先,我要感谢指导教师XX老师,通过这次毕业设计他教会了我如何去设计,怎么去设计,以及在最初构思时,应该注意的各种问题。他严谨治学的态度、不辞辛劳指导我做毕业设计,严于律己,宽以待人的为人都给我留下了深深的印象。他的热情,他的执着,更是让我终身难忘。这一切将对我以后的学习和工作有很大的帮助。我还要感谢进行毕业设计中期检查的各位领导和机械工程系的其他老师,他们及时的给我指出了毕业设计当中的不足,并且给予我很多完成设计的便利条件。在各位老师和同学的大力帮助下,才使我的毕业设计得以完成。最后,再次对他们给予我的帮助,表示衷心的感谢!并对论文审阅老师的辛勤劳动表示敬意。参考文献1张建民等著:机电一体化系统设计,高等教育出版社,2001年8月第1版.版社,2005年10月第1版.2冯开平,左宗义主编:画法几何与机械制图,华南理工大学出版社,2005年3顾崇衔等编著:机械制造工艺学,陕西科学技术出版社,1999年11月第3版.4哈尔滨工业大学理论力学教研室编:理论力学,高等教育出版社,2002年8月第6版.5华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学机床设计图册上海科学技术出版社6机械设计手册编写组机械设计手册机械工业出版社1986年12月7邱宣怀主编 机械设计高等教育出版社2004年5月8李华,李焕峰副主编 机械制造技术 机械工业出版社出版9叶伟昌 ,林岗副主编 机械工程及自动化简明设计手册 机械工业出版社出版
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