自動(dòng)套環(huán)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目： 自動(dòng)套環(huán)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 吳夢佳 學(xué) 號(hào)： 20101145 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)制1004班 指導(dǎo)教師：雷軍波 職 稱：講師 二0 一 四 年 五 月摘要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是自動(dòng)套環(huán)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要目的是將組成一個(gè)完整的工作系統(tǒng)，保證自動(dòng)套環(huán)裝置，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)環(huán)過程。本設(shè)備主要用于自動(dòng)U領(lǐng)機(jī)管套環(huán)焊接U型管，主要用于空調(diào)熱交換器，冷凝器，蒸發(fā)器和加熱器等。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的中心和料筒周圍。中心旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝于主機(jī)工作臺(tái)水平，工作時(shí)，該主機(jī)或配套的專用控制系統(tǒng)，完成各種加工配合主運(yùn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給，索引和間歇運(yùn)動(dòng)，工作效率高。該系統(tǒng)主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪，自動(dòng)環(huán)機(jī)是一種很好的加工工具。關(guān)鍵詞：自動(dòng)套環(huán)機(jī)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，分度運(yùn)動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，槽輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。Abstract This graduation design is the design of automatic system ring mechanism, the main purpose is to work mechanism will form a complete working system,guarantee the automatic ring device, can realize the automatic loop process.This equipment is mainly used for automatic U welding U tube machine is mainly used for air-conditioning pipe, heat exchanger, condenser, evaporator and heater etc. Around this system design from the rotating mechanism and the center of the barrel. The center of rotation mechanism is arranged in the host level, work,special control system of the host or supporting, complete all kinds ofprocessing with the main movement. Rotary mechanism can realizecircumferential feed, indexing and intermittent motion, high work efficiency. The system is mainly driven by the motor, gear, automatic ring machine is used for processing tools.Key words: automatic thimble machine, slewing mechanism, dividing movement, gear drive, worm gear drive.1目 錄摘 要IAbstractII目 錄III1 緒論1 1.1 研究意義1 1.2 自動(dòng)套環(huán)機(jī). .12 設(shè)計(jì)任務(wù)22.1 設(shè)計(jì)目的2 2.2 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)3 2.2.1 傳動(dòng)方案傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求4 3 自動(dòng)套環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43.1 工作原理4 3.2 震動(dòng)盤的工作原理4 3.3 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)4 3.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算5 3.3.2 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)7 3.4 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7 3.4.1 選擇槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)類型7 3.4.2 選擇材料7 3.4.3 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理7 3.4.4 槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算8 3.5 槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn).103.6 軸承的選用10 3.6.1軸承的分類及選用103.7 鍵的選取與校核104 氣缸的選擇124.1 氣缸的選型124.2 選擇氣缸12 4.2.1機(jī)構(gòu)氣缸的選擇12 4.2.2 送料機(jī)構(gòu)氣缸的選擇12 4.2.3 下壓機(jī)構(gòu)氣缸的選擇12結(jié)束語14參考文獻(xiàn)15致謝16III1 緒論1.1 研究意義現(xiàn)代制造技術(shù)貨先進(jìn)制造技術(shù)是20世紀(jì)80年代提出來的，但它的工作基礎(chǔ)已有半個(gè)多世紀(jì)?，F(xiàn)代制造技術(shù)是當(dāng)前世界各國研究和發(fā)展的主題，特別是在市場經(jīng)濟(jì)的今天，他更占有十分重要的地位。一個(gè)國家的國力主要體現(xiàn)在政治實(shí)力，經(jīng)濟(jì)實(shí)力，軍事實(shí)力上，而經(jīng)濟(jì)和軍事實(shí)力與制造技術(shù)的關(guān)系十分密切，只有在制造上是一個(gè)強(qiáng)國，才能在軍事上是一個(gè)強(qiáng)國，一個(gè)國家不能靠外匯去購買別國的軍事裝備來保衛(wèi)自己，必須有自己的軍事工業(yè)。有了國力和國防才有國際地位，才能立足與世界。1.2 自動(dòng)套環(huán)機(jī) 主要用途：全自動(dòng)小U套環(huán)機(jī)主要是用于小U管的管 口套上焊環(huán)，應(yīng)用于空調(diào)熱交換器、冷凝器、蒸發(fā)器以及熱水器等行業(yè)。特點(diǎn): （1）多工位同時(shí)生產(chǎn)加工，動(dòng)作平穩(wěn)、速度快； （2）PLC及觸摸屏集中控制，自動(dòng)化程度高； （3）伺服電機(jī)分度盤，定位準(zhǔn)確。12 設(shè)計(jì)任務(wù)2.1 設(shè)計(jì)目的本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)綜合能力。通過設(shè)計(jì)，可以體驗(yàn)和課程理論的鞏固和實(shí)踐知識(shí)，還學(xué)習(xí)如何運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)格，手冊(cè)和其他相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)手冊(cè)，更重要的是可以提高學(xué)生的要求，從機(jī)器的尺寸，功能，技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和安全等方面的設(shè)計(jì)考慮能力，以建立正確的設(shè)計(jì)思想。2.2 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)方案（機(jī)構(gòu)簡圖見附圖2-1）圖2-1自動(dòng)套環(huán)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)采用分度盤，電機(jī)和槽輪機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)圓盤均勻。用電機(jī)和氣缸下料和推出做好的工件。此方案優(yōu)點(diǎn):機(jī)構(gòu)簡單，效率高，容易制造，使用壽命長，維護(hù)方便。2.2.1 傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求轉(zhuǎn)盤由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，將原動(dòng)機(jī)和工作單位之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)索引和間歇運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)方案中，異步電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和槽輪傳動(dòng)。傳輸方案主要滿足以下要求： 1）機(jī)械功能要求：應(yīng)符合效率，工作速度速度和運(yùn)動(dòng)形式。 2）職位要求：例如，工作環(huán)境，安全等。 3）性能要求：保證工作可靠，傳動(dòng)效率高。 4）結(jié)構(gòu)的加工要求；如結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用維護(hù)便利，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理等。3 自動(dòng)套環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 工作原理要處理的物品的振動(dòng)板（工件）從存儲(chǔ)設(shè)備（箱）中分離出來，按照自動(dòng)機(jī)加工要求，定時(shí)，定量，定向的送到工作臺(tái)。然后通過氣缸使u型管套上小環(huán)，最后用氣缸推出加工好的工件。3.2 震動(dòng)盤的工作原理振動(dòng)料斗下方的脈沖電磁鐵，能使料斗垂直振動(dòng)，板簧的傾斜繞垂直軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)料。料斗部分，由于振動(dòng)上升沿螺旋軌道，篩選或態(tài)度的變化，在上升過程中一系列的軌道后，可組裝零部件按照要求自動(dòng)送入加工或裝配或加工統(tǒng)一國家的位置。其目的是無序的工件自動(dòng)有序排列整齊，準(zhǔn)確地傳達(dá)給下一個(gè)過程的振動(dòng)。圖3-1振動(dòng)盤3.3 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 3.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 1）電機(jī)電機(jī)的選擇 根據(jù)工作環(huán)境及其工作要求和條件選Y系列全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電機(jī)。 2)選擇電機(jī)的額定功率工作所需功率為： 式中, ,電機(jī)工作效率，代入上式得 電機(jī)所需的輸出功率為：式中：為電機(jī)至工作臺(tái)主動(dòng)軸之間的總效率。齒輪傳動(dòng)的效率為；一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率為；槽輪傳動(dòng)的效率為。因此，一般電機(jī)的額定功率：取電機(jī)額定功率為：。確定電機(jī)轉(zhuǎn)速：在此設(shè)計(jì)方案中選取齒輪傳動(dòng)比：3-5，則總的傳動(dòng)范圍為：電機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍為：為降低電機(jī)的重量和價(jià)格，選取常用的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y系列電機(jī)，型號(hào)為Y801-2，其滿載轉(zhuǎn)速3.3.2 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 1）選擇齒輪的類型 在此方案中，采用直齒輪傳動(dòng)的形式。 2）材料的選擇考慮到齒輪傳動(dòng)效率不大，用45號(hào)鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐磨性，要求齒輪面，硬度為45-55HRC。 3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳遞轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù)K：因載荷平穩(wěn)，由機(jī)械設(shè)計(jì)書本中表10-2取K=1.25齒寬系數(shù)d:由表10-7取d=0.6接觸疲勞許用應(yīng)力傳動(dòng)比表10-2 使用系數(shù)K載荷狀態(tài)工作機(jī)器原動(dòng)力均勻平穩(wěn)發(fā)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)等多缸內(nèi)燃機(jī)1.25表10-7 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)裝置狀況兩支承相對(duì)于小齒輪做對(duì)稱位置兩支承相對(duì)于小齒輪做不對(duì)稱位置小齒輪做懸臂布置d0.9-1.4（1.2-1.9）0.7-1.15（1.1-1.65）0.4-0.6 4）確定齒輪的主要參數(shù)及其尺寸 齒數(shù) 取Z1=22，則Z2=iZ1=322=66,取Z2=66。 模數(shù) 據(jù)表8-3,取標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5。 中心距 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a=m(Z1+Z2)/2=66mm 其它尺寸分度圓直徑： ； 齒頂圓直徑: ； 齒寬：,所以5） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由表10-5查的齒形系數(shù) ，。,滿足彎曲強(qiáng)度條件。表10-5齒形系數(shù)Y( Fa)及應(yīng)力校正系數(shù)Y(Sa)Zv17181920212223242526272829Y( Fa)2.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53Y(Sa)1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5051.601.611.623.4 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.4.1 選擇槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)類型 根據(jù)工作需要選擇如圖(3-2)所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)圖3-2槽輪機(jī)構(gòu)系統(tǒng)3.4.2 選擇材料 考慮到槽輪傳動(dòng)速度不大，速度只是中等，故用45號(hào)鋼；3.4.3 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 如圖所示，槽輪機(jī)構(gòu)由具有徑向槽的槽輪和具有圓銷的構(gòu)件以及機(jī)架所組成。當(dāng)圓銷未進(jìn)入徑向槽時(shí)由于內(nèi)凹鎖住弧被外凹圓弧卡住，故槽輪靜止不動(dòng)。圓銷開始進(jìn)入槽輪徑向槽的位置，這是鎖住弧被松開，因而圓銷能驅(qū)動(dòng)槽輪沿與撥盤相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷開始脫出槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又被撥盤的外凸圓弧卡住，致使槽輪有靜止不動(dòng)，直至撥盤的圓銷在進(jìn)入槽輪的另一徑向槽時(shí)，兩者有重復(fù)上述的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。這樣，當(dāng)主動(dòng)構(gòu)件作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽輪便得到單向的間歇運(yùn)動(dòng)。圖3-3 槽輪機(jī)構(gòu)簡圖3.4.4 槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算圖3-4為槽輪機(jī)構(gòu)主要尺寸關(guān)系圖。圖中O1為拔盤中心，O2為槽輪中心，L1為撥銷的軌跡半徑;L2為槽輪半徑;L3為中心距，h為槽輪槽深,rb為撥銷半徑,為間隙。圖3-4 槽輪機(jī)構(gòu)主要幾何尺寸關(guān)系圖 設(shè)拔盤軸的直徑為d.為避免槽輪在起動(dòng)和停歇時(shí)發(fā)生剛性沖擊，圓銷開始進(jìn)入和離開輪槽時(shí)，輪槽的中心線應(yīng)和圓銷中心的運(yùn)動(dòng)圓周相切，從而決定了槽輪機(jī)構(gòu)主要尺寸之間的關(guān)系，根據(jù)圖3-5所示的槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式如下： 圖3-5槽輪機(jī)構(gòu)主要幾何尺寸計(jì)算關(guān)系圖 槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)停比k=1/3設(shè)：槽輪槽數(shù)Z=4撥銷m=1中心距C=83mm撥銷半徑R=2mm銷與槽底間隙=3槽齒寬b=5mm求解槽輪機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)：(1) 槽輪運(yùn)動(dòng)角：2=2/z=2/4=/2(2) (2)撥盤運(yùn)動(dòng)角：2=-2=/2(3)撥盤上圓銷數(shù)目：m=12z/(z-2)=8/2=4(4)圓銷中心軌跡半徑：R1=Csin()=83SIN（45）=58.6(5)槽輪外徑：R2=（Csin()2+R2T=49.52+41/2=60(6)槽輪深度：h=R1+R2-C+RT+=49.5+49.54-70+2+3=40.6(7)撥盤回轉(zhuǎn)軸直徑：d1=122（C-R2）=2(70-49.54)=30(8)槽輪軸直徑：d2=122（C-R1-RT-）=2(70-49.5-2-3)=20(9)撥盤上鎖止弧所對(duì)中心角：=2（/m）=3/2(10)鎖止弧半徑：R0=R1-b-RT=49.5-5-2=42.5(11)槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)停比k：k=(m(z-2)/(2z-m(z-2)=2/(8-2)=1/3(12)圓銷中心軌跡半徑R1與中心距C的比：=R1/C=sin(/z)=SIN(/4)=0.7073.5 槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) 槽輪機(jī)構(gòu)簡單，工作可靠，在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)教平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。但槽輪額轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，而且在槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的始，末位置加速度變化較大，所以有沖擊。但槽輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高和要求間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中。3.6 軸承的選用滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問題。3.6.1 軸承的分類及選用滾動(dòng)軸承可以大概地分為向心軸承，推力軸承和向心推力軸承三大類。在此方案中考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。此軸承機(jī)構(gòu)代碼為30000。 3.7 鍵的選取與校核(1)鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸和輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵連接的主要類型有；平鍵連接，半圓鍵連接，楔鍵連接和切向鍵連接。在此設(shè)計(jì)方案中因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應(yīng)用平鍵連接就可以了。由表6-1可查得：鍵寬bx鍵高h(yuǎn)為8x7，由連軸器的寬度并參考鍵的長度系列，從而取鍵長L=14mm。表6-1 普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸軸的直徑d6-88-1010-1212-1717-2222-3030-3838-44鍵寬bx鍵高h(yuǎn)2x23x34x45x56x67x78x89x9軸的直徑d44-5050-5858-6565-7575-8585-9595-110110-130鍵寬bx鍵高h(yuǎn)14x916x1018x1120x1222x1425x1428x1632x18鍵的長度系列L6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180，200，220，250，. （2）鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算 鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，由表6-2可查得，取其平均值；鍵的工作長度，鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度，從而可得：可見滿足要求: 鍵的標(biāo)記為：鍵 表6-2 鍵連接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力許用擠壓應(yīng)力、許用壓力連接工作方式鍵或轂、軸的材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊靜連接鋼130-150100-12060-90鑄鐵70-8050-6030-45p動(dòng)連接鋼7040304 氣缸的選擇4.1氣缸的選型由于氣缸所需功率小，使筒直徑為30mm的選擇，可根據(jù)需要選擇長度。扇形排列機(jī)制為100mm氣缸推動(dòng)氣缸長度為100mm。以下是花炮筒扇形排布穿引機(jī)的氣缸運(yùn)動(dòng)時(shí)序表（一個(gè)循環(huán)內(nèi)）：表4.1 整體機(jī)構(gòu)氣缸運(yùn)動(dòng)時(shí)序表氣缸名稱速度T（伸出）/sT（收回）/s進(jìn)料機(jī)構(gòu)氣缸（氣缸1）2421-21.524.5-25出料氣缸（氣缸2）2521-2323-25拉緊氣缸（氣缸4）4024-2526-27推進(jìn)氣缸（氣缸5）2.525-2723-254.2 選擇氣缸 4.2.1 機(jī)構(gòu)氣缸的選擇1、選型。從設(shè)計(jì)和使用要求，氣缸行程終端無沖擊噪聲的要求，應(yīng)選擇光筒。因此，選擇SMC系列標(biāo)準(zhǔn)氣缸。 4.2.2 送料機(jī)構(gòu)氣缸的選擇1、類型的選擇。根據(jù)安裝形式，活塞行程的選擇，使用要求來看，選取長度300mm的氣缸。選用CM2L25300型氣缸。 4.2.3 下壓機(jī)構(gòu)氣缸的選擇1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用CM2L16100型氣缸。 圖4.1為SMC公司生產(chǎn)的CM系列標(biāo)準(zhǔn)氣缸實(shí)物圖：圖4.1 CM型標(biāo)準(zhǔn)氣缸實(shí)物圖 綜上所述，選擇的氣缸類型分別為（