自動(dòng)給料裝置(畢業(yè)設(shè)計(jì))(共60頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 摘 要 給料裝置自動(dòng)化是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與控制技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的，廣泛應(yīng)用于機(jī)床、礦山、冶金等行業(yè)。從以前的手工給料，到半自動(dòng)化，再到自動(dòng)化，甚至智能化，給料裝備發(fā)展迅猛。 本課題所改進(jìn)的給料裝置是應(yīng)用于鑄造球墨鑄鐵管流水線上的孕育劑的給料裝置。不同直徑的管道孕育劑的需要量不同，否則會(huì)影響鑄管的抗腐蝕性能和耐用程度。目前所使用的給料裝置只能給DN300mm的管道定量加料，而DN1000mm的管道需要人工補(bǔ)料。 本設(shè)計(jì)完成了給料裝置傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與零件的校核；基于UG的三維設(shè)計(jì)與表達(dá)；PLC的編程設(shè)計(jì)。通過本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制進(jìn)料量的孕育劑自動(dòng)

2、給料裝置。此裝置只需要工人根據(jù)所生產(chǎn)的管道的直徑選擇選擇相對(duì)應(yīng)速度就可以了，為管道質(zhì)量提供了保障，同時(shí)節(jié)省了人力。 關(guān)鍵詞：給料裝置；改造設(shè)計(jì)；三維建模；強(qiáng)度校核 Abstract With the development of information technology and automatic technology, the technology of automatic feeding becomes more and more mature. And now automatic feeding

3、 devices are generally used in the field of machine tools、mines and metallurgical industries. From the beginning of manual feeding to the semi-automatic feeding and automatic feeding, even artificial intelligence feeding, the feeding device really made great progress. The feeding device remade in

4、this subject operates on the pipelining of casting nodular cast iron pipe. The pipes of different caliber demand different qualities of inoculant, or this will decrease the properties of anti- corrodibility and durable performance. At the moment, the feeding device working could provide accurate ino

5、culant for the casting of pipes in DN 300 mm while the type of DN 1000 mm needs extra inoculant by hand labor. After the whole design, the design of drive system and the calculation of components have been finished. The three-dimensional design based on UG and the design of PLC program are also fu

6、lfilled. The design of automatic feeding device has been completed. According to the caliber of the pipe, the workers can choose the right speed so that the qualities of the pipes could be warrantable. Keyword: Feeding device; Remaking; Three-dimensional modeling; Strength calculation

7、 目錄 專心---專注---專業(yè) 1 緒論 1.1自動(dòng)進(jìn)料裝置的發(fā)展過程及趨勢(shì) 自動(dòng)進(jìn)料裝置的水平是很大程度上依賴于機(jī)電一體化技術(shù)的高低，其過程和發(fā)展趨勢(shì)與機(jī)電一體化相似。上個(gè)世紀(jì)機(jī)60年代，人們用電子技術(shù)的成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能，這是出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的半自動(dòng)加料裝置。機(jī)械與電子的最初結(jié)合對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了積極的作用。70~80

8、年代是機(jī)電技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)代，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持，自動(dòng)進(jìn)料裝置得到了廣泛推廣和使用。世界范圍內(nèi)，特別是日本，掀起了機(jī)電一體化的浪潮。 90年代，自動(dòng)進(jìn)料裝置在機(jī)床、金屬冶金、礦山等行業(yè)的發(fā)揮著重要的作用，大大提高了社會(huì)的生產(chǎn)效率，甚至出現(xiàn)了完全自動(dòng)化的生產(chǎn)線。 其趨勢(shì)： 1、智能化?，F(xiàn)在，自動(dòng)進(jìn)料隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展朝著智能化方向邁進(jìn)，智能機(jī)器人能夠根據(jù)環(huán)境作出判斷，自主選擇進(jìn)料的方式等等。 2、精細(xì)化。精細(xì)及超精細(xì)加工的出現(xiàn)，

9、對(duì)進(jìn)料裝置提出嚴(yán)格的要求。進(jìn)料裝置在動(dòng)作穩(wěn)定性控制上更加的嚴(yán)格精細(xì)。 1.2課題的研究背景與意義 圖1.1 圣戈班廠區(qū) 管道廣泛用于生活用水和工業(yè)用水，人們對(duì)其的要求也是越來越高。經(jīng)久耐用已經(jīng)成為傳統(tǒng)上的要求，現(xiàn)在人們更希望它能達(dá)到環(huán)保上的高標(biāo)準(zhǔn)，性能上的高追求。在生產(chǎn)上，廠家則是希望在改善質(zhì)量的同時(shí)能夠提高生產(chǎn)效率，以求利益的最大化。于是對(duì)于鑄鐵鐵水的調(diào)質(zhì)方面的要求也是越來越高。孕育劑就是調(diào)質(zhì)鐵水的原料之一。孕育劑能夠改善鑄管的質(zhì)量，提高其環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和抗腐蝕的能力，因而被管道鑄造廠家廣泛使用。鑄管的設(shè)備是金屬水冷離心鑄造機(jī)。離心鑄造機(jī)通過高速旋轉(zhuǎn)，使鐵水離心在外圍管道模具上澆

10、鑄成型，在管道模具的外面通過水冷卻，降低溫度。離心鑄造機(jī)由于離心鑄造機(jī)離心鑄造出的鑄管溫度高達(dá)1000攝氏度，在此環(huán)境下工人的生理功能受到嚴(yán)峻考驗(yàn)，更不用提高效率，改進(jìn)質(zhì)量了。在鐵水的離心鑄造過程中，孕育劑被均勻加入就成為擺在人們面前的難題了。公司使用的離心機(jī)孕育劑給料裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)加料，只需要工人控制機(jī)器設(shè)備就可以了，極大地滿足了生產(chǎn)的需要。但是美中不足的是由于管道的口徑不一樣，其所需的孕育劑的量有著不同。直徑DN1000m的鑄管所需要的孕育劑的量大約是直徑DN300mm的一倍左右。單一的進(jìn)料量造成的后果是當(dāng)工廠生產(chǎn)DN1000mm的鑄管時(shí)，另外需要通過人工的方式補(bǔ)料。人工補(bǔ)料不僅威脅到工

11、人的人身安全，而且所補(bǔ)料的量僅僅是依靠工人的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，這樣大大限制了所生產(chǎn)的鑄管的質(zhì)量，為生產(chǎn)和發(fā)展埋下了隱患。機(jī)電一體化的發(fā)展為解決這個(gè)難題提供了有效地技術(shù)支持。 1.3課題主要內(nèi)容。 首先需要進(jìn)行一系列的安全培訓(xùn)教程，樹立安全第一的意識(shí)，然后了解工廠的鑄管工藝流程。之后熟悉原孕育劑給料裝置的機(jī)構(gòu)原理以及工作情況，提出初步的改進(jìn)構(gòu)想，利用UG進(jìn)行概念建模。聯(lián)系生產(chǎn)應(yīng)用再對(duì)改進(jìn)的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修正和改良。最后將改進(jìn)的方案通過Auto CAD表達(dá)出來，之后一系列的校核。

12、 2 給料裝置 2.1給料裝置的種類和特點(diǎn) 給料機(jī)的組成部分，通常安裝在料倉或卸料漏斗的下方，按生產(chǎn)流程的需要均勻定量地向或其他裝置給料，猶如調(diào)節(jié)流體流量的閥門。給料機(jī)是物料搬運(yùn)機(jī)械化和自動(dòng)化系統(tǒng)中的輔助設(shè)備。按工作構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方式，給料機(jī)可分為 3種： 1、直線式，如帶式給料機(jī)、板式給料機(jī)、刮板給料機(jī); 2、回轉(zhuǎn)式,如鏈?zhǔn)浇o料機(jī)、圓盤給料機(jī)、螺旋給料機(jī)和葉輪給料機(jī)； 3、往復(fù)式，如振動(dòng)給料機(jī)、往復(fù)給料機(jī)。選用給料機(jī)時(shí)必須考慮下列因素：給料量及其調(diào)節(jié)范圍、給料量精確度、物料的特性、安裝方式、外形尺寸、安全可靠性、環(huán)境保護(hù)條件和自重等。 帶式給料機(jī)??結(jié)構(gòu)組成

13、與基本相同。但帶式給料機(jī)的上托輥間距較小，以承受料倉內(nèi)物料的壓力。兩邊裝有導(dǎo)料攔板，以防止撒料。帶速一般小于 0.5米／分。改變帶速或出料口擋板的高度可調(diào)節(jié)給料量。帶式給料機(jī)給料量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于多種物料；但外形尺寸較大，給料的封閉性差，給料量精確度不高，輸送帶易磨損，不宜用于粒度大、粉塵大、灼熱的物料。 板式給料機(jī)??結(jié)構(gòu)組成與基本相同。板速一般小于 0.1米／秒。改變板速或出料口擋板的高度可調(diào)節(jié)給料量。這種給料機(jī)能承受物料的沖擊，適用于磨琢性大，堆積密度大的大塊物料和高溫物料；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重大，給料量精確度不高，不宜用于粉狀物料。 刮板給料機(jī)??工作原理和牽引件都與相同。刮板給料

14、機(jī)可實(shí)現(xiàn)封閉、多點(diǎn)給料，適用于粉狀或粒狀、磨琢性和粘性都較小的物料。 鏈?zhǔn)浇o料機(jī)??閉合環(huán)鏈套掛在同一驅(qū)動(dòng)軸的各鏈輪上，與料倉出口寬度相適應(yīng)，多條并排布置，形成一道鏈幕（圖2.1 鏈?zhǔn)浇o料機(jī)）靠鏈條的重量阻止物料流出。當(dāng)鏈輪帶動(dòng)鏈條時(shí),物料以近于鏈條速度沿斜槽卸出改變鏈輪轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)給料量。鏈?zhǔn)浇o料機(jī)適用于大、中粒度的物料。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能少，但料粒相差懸殊時(shí)容易漏料。 圓盤給料機(jī)??由可回轉(zhuǎn)的圓盤、導(dǎo)料套筒和刮板等部分組成（圖2.2 圓盤給料機(jī)）。料倉內(nèi)的物料通過導(dǎo)料套筒堆積在鑲有耐磨襯板的圓盤上,圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),物料被刮板刮出給料。調(diào)節(jié)刮板位置或?qū)Я咸淄驳母叩涂筛淖兘o料量。圓盤直徑一般在3米

15、以下,轉(zhuǎn)速不超過10轉(zhuǎn)／分。圓盤給料機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，調(diào)節(jié)給料量較方便，耗能少，但結(jié)構(gòu)比較笨重，適用于粘性較小的粉粒狀物料。 螺旋給料機(jī)??利用螺旋的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)物料在輸送槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)而給料輸送槽大多為管狀,有單管和雙管兩種。螺旋有等螺距和不等螺距、等直徑和不等直徑、單頭和雙頭等多種。 圖2.1 鏈?zhǔn)浇o料機(jī) 圖2.2 圓盤給料機(jī) 改變螺旋轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)給料量，給料量的精確度較高，并可實(shí)現(xiàn)密封給料。在中使用時(shí)，可由低壓區(qū)往高壓區(qū)給料。螺旋給料機(jī)外形尺寸小，但機(jī)件磨損較嚴(yán)重，易碾碎物料，適用于粘性和磨琢性較小的粉粒狀物料。 圖2.3 葉輪給料機(jī) 葉輪給料機(jī)??由機(jī)殼和

16、葉輪組成（圖2.3 葉輪給料機(jī)）。機(jī)殼上、下端的進(jìn)、出料口分別與料倉、受料設(shè)備連接。葉輪繞水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)物料落入葉輪的各腔格之間，隨葉輪旋轉(zhuǎn)半周后卸入受料設(shè)備。均壓管能使進(jìn)入料區(qū)前的腔格泄去高壓，以免到料區(qū)時(shí)不能進(jìn)料。改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)給料量。葉輪直徑一般在 500毫米以下,轉(zhuǎn)速不超過45轉(zhuǎn)／分。這種給料機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,外形尺寸小，自重輕，給料時(shí)密閉性好，適用于小粒度和粉狀物料。 振動(dòng)給料機(jī)??工作原理和結(jié)構(gòu)組成與基本相同。使用較多的是電磁式振動(dòng)給料機(jī)(圖2.4電磁式振動(dòng)給料機(jī)) 和偏心塊慣性式振動(dòng)給料機(jī)（圖2.5偏心塊慣性式振動(dòng)給料機(jī)） 這種給料機(jī)通常通過彈簧懸掛在料倉下方。給料機(jī)的料槽

17、可以水平布置，也可以布 圖2.4 電磁式振動(dòng)給料機(jī) 圖2.5 偏心塊慣性振動(dòng)機(jī)料機(jī) 置成角度不超過10°的下傾式。電磁式振動(dòng)給料機(jī)：大多在狀態(tài)下工作,振動(dòng)頻率為50赫，振幅一般小于2毫米，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，安裝方便，自重輕，容易調(diào)節(jié)給料量，因此便于和電子秤等設(shè)備組成負(fù)反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)給料量的自動(dòng)精確控制。這種給料機(jī)無回轉(zhuǎn)部件,維護(hù)簡(jiǎn)單,耗電少,但功率因數(shù)較低。偏心塊慣性式振動(dòng)給料機(jī):大多在超共振狀態(tài)下工作，振動(dòng)頻率為25赫，常采用偏心塊直接裝在電動(dòng)機(jī)上的慣性激振電動(dòng)機(jī)。改變各偏心塊的相對(duì)位置可調(diào)節(jié)給料量，但在運(yùn)行時(shí)給料量不能自動(dòng)調(diào)整。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠。 往復(fù)給料機(jī)??由固定

18、機(jī)體和活動(dòng)底板組成。機(jī)體與料倉相連，底板由曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。當(dāng)?shù)装暹B同物料向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，料倉內(nèi)的物料隨之填滿機(jī)體內(nèi)的空間。當(dāng)?shù)装逑蚝筮\(yùn)動(dòng)時(shí)，底板上的物料不能隨之返回而受阻卸出，實(shí)現(xiàn)給料。改變底板運(yùn)動(dòng)的幅度、頻率和出料閘門的高度可調(diào)節(jié)給料量。給料量一般在40噸／時(shí)以內(nèi)。這類給料機(jī)適用于中、小粒度物料，主要有槽式和擺式兩種。槽式給料機(jī)的底板是平的，工作時(shí)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 2.2工廠所用給料裝置 首先在廠區(qū)A對(duì)鋼鐵原材料進(jìn)行冶煉，然后將鐵水用小型運(yùn)載火車運(yùn)至廠區(qū)B，在廠區(qū)B進(jìn)行調(diào)質(zhì)與鑄造。鐵水運(yùn)至后，通過渠道流進(jìn)鐵包，用行車將鐵包懸吊至調(diào)質(zhì)高爐，倒入高爐。熔煉及調(diào)質(zhì)，將原料(廢

19、鋼、鐵水、回爐料等)加入感應(yīng)電爐，并對(duì)其成份進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)成份滿足工藝要求時(shí)，將調(diào)質(zhì)后的鐵水加入球化劑進(jìn)行球化處理，達(dá)到工藝要求。工藝流程見圖2.6。 圖2.6 工藝流程圖 球化。當(dāng)鐵水成份及溫度滿足工藝要求時(shí)，將球化劑加入鐵水中，使鐵水中的片狀石墨變成球狀石墨，送至離心澆注工部進(jìn)行澆注。 圖2.7 鐵水球化處理 離心澆鑄。將承口芯安裝到離心機(jī)上，球化合格的鐵水倒入定量包內(nèi)，按照工藝規(guī)定要求，設(shè)定孕育劑加入量、管模粉加入量，離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度、行走速度及定量包的翻轉(zhuǎn)速度，鐵水隨著定量包的翻轉(zhuǎn)及離心機(jī)的行走澆注在旋轉(zhuǎn)的管模內(nèi)，并凝固成管子

20、，拔管鉗將管子從模內(nèi)拔出，并送至熱處理工部。 圖2.8 離心澆鑄 熱處理。經(jīng)離心鑄造生產(chǎn)出的管子在金相組織中有大量的滲碳體，因而使管子的機(jī)械性能達(dá)不到ISO2531標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。為此需將管子進(jìn)行退火處理，以消除滲碳體，將其基本組織變成以鐵素體為基本的球墨鑄鐵管，使其性能滿足ISO2531標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。 噴鋅。為使球墨離心鑄鐵管耐腐蝕性更進(jìn)一步增強(qiáng)，需在管子的外表面進(jìn)行噴鋅處理。為保證噴鋅的質(zhì)量，應(yīng)在熱處理工序完成后，管體本身還有一定溫度時(shí)進(jìn)行噴鋅效果最佳。圖2.9 是管道在噴鋅處理環(huán)節(jié)。 圖2.9 噴鋅處理 整圓和打磨。為保證管子的表面

21、質(zhì)量及承口的安裝尺寸，對(duì)管子的承口及內(nèi)壁需要進(jìn)行打磨清理，以保證管子的安裝和下道工序要求。 水壓試驗(yàn)。為保證管子的出廠質(zhì)量及管網(wǎng)使用時(shí)安裝的可靠性，對(duì)管子要逐根的按照ISO2531中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水壓試驗(yàn)檢查。圖2.10為工人在做水壓測(cè)試。 圖2.10 水壓測(cè)試 內(nèi)襯水泥及養(yǎng)生。為保證管子的輸水衛(wèi)生，防止管子內(nèi)壁表面結(jié)垢而增大輸水阻力，降低管網(wǎng)使用壽命，輸水管要有水泥內(nèi)襯。砂漿內(nèi)襯按ISO2531和ISO4179標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。水泥襯層后要經(jīng)過養(yǎng)生，使內(nèi)襯具有一定強(qiáng)度后方可送至涂敷工序。圖2.11是內(nèi)壁上涂襯水泥。 圖2.11 內(nèi)襯水泥

22、外涂、包裝 。防止管子在地下被腐蝕，延長管網(wǎng)使用壽命，鑄管的外表面還要涂敷一層瀝青漆，然后再包裝入庫，如圖2.12。 圖2.12 成品堆放 螺旋給料裝置能夠較好的控制所加孕育劑的給料量。孕育劑加入料箱后，經(jīng)過漏斗引導(dǎo)后進(jìn)入螺旋管內(nèi)，然后再經(jīng)過螺旋軸的旋轉(zhuǎn)，運(yùn)至下料口，延下料管進(jìn)入到高溫鐵水內(nèi)。 但是此裝置只有一種加料速度，不能滿足多種給料量的生產(chǎn)需求。在生產(chǎn)DN300mm的管道時(shí)，能符合生產(chǎn)要求。當(dāng)生產(chǎn)DN1000mm的管道時(shí)，需要工人冒著風(fēng)險(xiǎn)在鐵水流入渠道手工補(bǔ)料。這樣不但影響管道的質(zhì)量，而且有可能傷害到作業(yè)工人的人身安全，給生產(chǎn)埋下隱患。圖2.13為生產(chǎn)線上的孕育劑給料裝

23、置。 圖2.13 生產(chǎn)線上的孕育劑給料裝置 3 孕育劑給料裝置建模 EDS公司的Unigraphics NX是一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。Unigraphics NX為設(shè)計(jì)師和工程師提供了一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)的嶄新模式，它不僅對(duì)幾何的操縱，更重要的是團(tuán)隊(duì)將能夠根據(jù)工程需求進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。Unigraphics NX能夠有效地捕捉、

24、利用和共享數(shù)字化工程完整過程的知 識(shí)，事實(shí)證明為企業(yè)帶來了戰(zhàn)略性的收益。 3.1 UG特點(diǎn) Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。UG面向過程驅(qū)動(dòng)的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù),在面向過程驅(qū)動(dòng)技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實(shí)現(xiàn)了并行工程。 該軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能；而且，在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)

25、計(jì)的可靠性；同時(shí)，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/OPen GRIP，UG/open API簡(jiǎn)單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點(diǎn)： 1、具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實(shí)施并行工程。 2、采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。 3、用基于特征（如孔、凸臺(tái)、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法，并能用參

26、數(shù)驅(qū)動(dòng)。 4、曲面設(shè)計(jì)采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車外形設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)等復(fù)雜曲面造型。 5、出圖功能強(qiáng)，可十分方便地從三維實(shí)體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對(duì)實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測(cè)圖挖切生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。 6、以Parasolid為實(shí)體建模核心，實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實(shí)體造型基礎(chǔ)。 7、提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（U

27、SER FUNCTION），并能通過高級(jí)語言接口，使UG的圖形功能與高級(jí)語言的計(jì)算功能緊密結(jié)合起來。 8、具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對(duì)象操作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能；同時(shí)，在每個(gè)操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。 3.2螺旋軸建模 螺旋軸是孕育劑給料裝置的主要工作部件，圖3.1為螺旋軸，其建模過程如下： 圖3.1為螺旋軸 1、打開ug nx4.0，單擊“新建”按鈕，打開“新建”對(duì)話框，選擇文件保存位置（非中文位置），輸入文件名。文件名只能是英文和數(shù)字，不能是漢字。 2、單擊按鈕，選擇“建模”選項(xiàng)，單擊下拉選項(xiàng)鍵，選擇“成性

28、特征” 中的“圓柱”“孔”“長方體”“凸墊”“圓臺(tái)”等常用選項(xiàng)。 3、單擊按鈕，選擇“直徑，高度”項(xiàng)，以原點(diǎn)為起點(diǎn)，單擊確定，圖3.2為畫圓柱直徑對(duì)話框， 圖3.2 畫圓柱直徑對(duì)話框 4、畫軸的下一段，在“直徑”“高度”框內(nèi)分別輸入20mm和45mm，拔模角內(nèi)輸入“0”后，點(diǎn)擊已經(jīng)畫好的圓柱部分后，選擇“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”對(duì)齊的選項(xiàng)后，點(diǎn)擊圓柱端面的圓弧，后選擇“圓弧中點(diǎn)”的對(duì)齊方式，這樣新的圓柱就能和原來的中心對(duì)齊。圖3.3為圓臺(tái)填寫對(duì)話框。 圖3.3 圓臺(tái)填寫對(duì)話框 5、依照上述步驟將剩余的幾段軸畫完，并對(duì)軸進(jìn)行倒角。單擊，出現(xiàn)如下3-4對(duì)話框。設(shè)置倒角的距離，最后視圖如下，倒好

29、的圓柱如下圖3.5 為已經(jīng)倒好圓角的多段軸承。 圖3.4 為邊倒圓填寫對(duì)話框 圖3.5 成型多段軸 6、接著畫一段螺旋軸，螺旋軸要求螺距是32mm，傾斜角為12，其剖視圖如下。按照剖視圖的要求，進(jìn)行計(jì)算并畫草圖，如圖3.6 螺旋軸剖視圖。 圖3.6 螺旋軸剖視圖 首先按照前述步驟畫出圓柱，然后在z-x 平面上畫出草圖，草圖如下圖3.7螺旋草圖，確保草圖所有的線段不是自相交，否則無法進(jìn)行下一步。 圖3.7 螺旋草圖 7、在“插入”菜單中，選擇“曲線”中的“螺旋線”，出現(xiàn)下圖3.8所示的螺旋線對(duì)話框，按照要求填入數(shù)值，單擊“確定”后，根據(jù)系統(tǒng)的提示，選擇畫好的螺旋

30、線。 圖3.8 螺旋線對(duì)話框 8、按照系統(tǒng)的提示選擇對(duì)應(yīng)的線形后，單擊 圖標(biāo)，如圖3.9以掃掠對(duì)話框所示，其中有很多數(shù)值都是默認(rèn)的，不需要修改。然后選擇“求差”如圖3.10布爾操作對(duì)話框所示。 圖3.9 以掃掠對(duì)話框 圖3.10 布爾操作對(duì)話框 9、單擊“求差”后，等待一會(huì)螺旋軸成型，點(diǎn)擊保存即可 3.3部件建模 1、由于孕育劑是裝在尼龍袋，為了減少來回裝料次數(shù)，方便工作，所以在給料箱中加了一段橫向延長板體，用于孕育劑的存放，如下圖3.11 孕育劑給料箱： 圖3.11 孕育劑給料箱 如此一來，成帶的孕育劑就可以直接放在給料箱中，無要任何的其他措施

31、。 2、為了減少成本，節(jié)省改造的支出，我們決定在設(shè)備給料部分使用焊接的箱體，同時(shí)使用軸承箱來支撐軸承，大大方便了軸承的安裝和以后的更換。圖3.12為軸承箱與軸承裝配位置圖。 圖3.12 軸承箱與軸承裝配位置圖 3、從進(jìn)料箱到螺旋軸的部分使用普通的錐形面料斗，如下圖3.13所示。 圖3.13 錐面料斗與螺旋軸的裝配視圖 4、圖3.14傳動(dòng)箱中主要傳動(dòng)部件。 圖3.14 傳動(dòng)箱主要傳動(dòng)部件 5、帶輪與滑移齒輪。 圖3.15 帶輪 圖3.16 滑移齒輪 以上的基于UG的建模設(shè)計(jì)，

32、只是概念設(shè)計(jì)，應(yīng)廠方的要求接下來的設(shè)計(jì)用AutoCAD的進(jìn)行的。充分表達(dá)方案，下面的章節(jié)將對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)展開。 4 主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1電動(dòng)機(jī)選擇 根據(jù)實(shí)際工作要求，旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速大約在50 r/min~75 r/min，扭矩260 nm。 根據(jù)扭矩與功率的換算公式： T=9550*P/n （4.1） 得到 P=T*n/9550 （4.2） 帶入數(shù)值得到 P=2.04 kw

33、 由于旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速比較低，所需要的功率比較小，采用Y132S-8，其額定功率2.2KW額定電流5.8A，同步轉(zhuǎn)速750r/min，效率81%，最大額定轉(zhuǎn)矩2.0。 4.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.2.1主軸等參數(shù)確定 1、確定主軸的變速范圍Rn : =75/50=1.5 （4.3） 式中——為主軸的變速范圍； ——為主軸最大轉(zhuǎn)速（r/min）； ——為主軸最小轉(zhuǎn)速（r/min）。 2、確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 nc =nmin Rn0.3 = 50*1.50.3 =56.5 r/min （4

34、.4） 其中——為計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； 圓整為56 r/min。 3、確定主軸的恒功率變速范圍Rnp Rnp=nmax / nc = 75/ 56.5=1.33 （4.5） ——恒功率變速范圍。 4、確定電動(dòng)機(jī)所能確定的變速范圍Rdp ： Rdp = nmax /nc=75/750 = 0.1 （4.6） 式中——為電動(dòng)機(jī)的變速范圍。 由于Rdp < Rnp ,所以電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)不能滿足變速要求，因此需要串聯(lián)一個(gè)有級(jí)變速箱，以達(dá)到主軸的調(diào)速范圍。 5、齒數(shù)的確定。齒輪齒數(shù)和不應(yīng)過小，應(yīng)考慮：最小齒數(shù)不產(chǎn)

35、生根切現(xiàn)象，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，一般最小齒數(shù)>18~20；受結(jié)構(gòu)限制的各齒輪（尤其是最小齒輪），應(yīng)盡可能可靠地裝到軸或進(jìn)行套裝；齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的厚度a>2m, 以保證有足夠的強(qiáng)度，以避免出現(xiàn)變形或斷裂現(xiàn)象；兩軸最小中心距應(yīng)該取得適宜，若齒數(shù)和太小，則中心距過小，將導(dǎo)致兩軸上軸承及其他結(jié)構(gòu)的距離過近或相碰。 6、確定齒輪齒數(shù)，取模數(shù)m=3.5。同一變速組內(nèi)，各對(duì)齒輪齒數(shù)計(jì)算公式： / = u （4.7） + = （4.8） 式中 分別

36、代表齒輪副的主動(dòng)與從動(dòng)齒輪的齒數(shù)； U——代表齒輪副的傳動(dòng)比； —— 齒輪副的齒數(shù)和。 其中I軸對(duì)II軸的齒輪齒數(shù)： 取= = 21 , 由 = 2，= 3 同時(shí) += +, 得= 63，= 28，= 56。 III軸與旋轉(zhuǎn)軸是一體的，這樣導(dǎo)致II軸與III軸的軸間距較大，為了使傳動(dòng)順利進(jìn)行，使其齒輪都較大。 取= 45，= 90， Z2 與Z4 是通過鍵連接在一起的，在花鍵軸上來回移動(dòng)，與Z1和Z3 相嚙合，不同的傳動(dòng)比控制轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換。 按照以上計(jì)算出來的齒輪齒數(shù)繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖4.1： 圖4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 7、各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速， 根據(jù)傳動(dòng)

37、比的關(guān)系，得到各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速如下： I軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： ， II軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： 。 4.2.2傳動(dòng)軸軸頸估算 根據(jù)傳動(dòng)軸傳動(dòng)功率的大小，用扭轉(zhuǎn)剛度公式進(jìn)行初步的計(jì)算 （mm） （4.9） 式中d——受扭部分的最小直徑（mm）,計(jì)算值應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列； K——鍵槽系數(shù)， 按表4.1選取； A——根據(jù)許用扭轉(zhuǎn)角確定的系數(shù)，按表4.1選??； P——電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； ——從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的軸的機(jī)械效率； ——被估算的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。 表4.1 扭轉(zhuǎn)角系數(shù)與鍵槽系數(shù) 0.25 0.5 1 1.5 2 A

38、 130 110 92 83 77 K 無鍵 單鍵 雙鍵 花鍵 周內(nèi)徑 1 1.04~1.05 1.07~1.1 0.93 其中——該傳動(dòng)軸每米長度允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）， 一般傳動(dòng)軸 取=~/m，要求較高的軸取=~ /m, 要求較低的軸取=/m。 計(jì)算出的軸徑要進(jìn)行圓整，以便能夠采用標(biāo)準(zhǔn)量具和刀具。 由于各傳動(dòng)軸屬于一般的傳動(dòng)軸，所以取= ，所對(duì)應(yīng)的A=92，電動(dòng)機(jī)的額定功率P=2.2 kw。 1、I軸：由于I軸上有一平鍵，所以取K=1.05 =0.96*0.99*0.99=0.94 （4.10） 式中——為此件的傳動(dòng)效率。 且

39、，由公式4.9得 所以， 式中d——為受扭部分的最小直徑； K——鍵槽系數(shù)，按表4.1選??； A——根據(jù)許用扭轉(zhuǎn)角確定的系數(shù)，按表4.1選取； P——電動(dòng)機(jī)的額定功率； ——從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的軸的機(jī)械效率； ——被估算的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。 2、II軸：由于II軸有一花鍵，所以取K=0.93，由公式4.10得， 且 ，及公式4.9 所以 即 3、III軸即主軸：軸上一個(gè)平鍵，所以

40、取K=1.05，由公式4.10 且 ，及公式4.9 所以 4.2.3齒輪模數(shù)估算 初步計(jì)算齒輪模數(shù)時(shí)，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算。一般同一變速組的的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪進(jìn)行計(jì)算。從等強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)?？蓽p小其他齒輪的寬度，使齒輪基本處于在最相近的接觸應(yīng)力或彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。這樣一來，還可以縮短該傳動(dòng)的軸向尺寸。模數(shù)的估算公式 （4.11） 式中 ——按接觸疲勞強(qiáng)度估算的齒輪模數(shù)（mm），應(yīng)該圓整為標(biāo)準(zhǔn)值； P——電動(dòng)機(jī)額定功率（kw）； ——被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速

41、（r/min）； u——大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比； Z——小齒輪齒數(shù)； ——齒寬系數(shù)，，B為齒寬，m為模數(shù)； ——許用接觸應(yīng)力（），查表4.2。 表4.2 許用接觸用力 許用應(yīng)力 材料 熱處理 機(jī)械性能 接觸應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 強(qiáng)度限 屈服限 硬度 45 正火 >610 >360 HC<229 750 190 調(diào)質(zhì) 1000 800 HB<250~280 650 275

42、 根據(jù)表4.2，選擇45號(hào)鋼（整體淬火），其接觸應(yīng)力, 取。 第一對(duì)齒輪：由上知，; u=3 （4.12） 為了縮小箱體尺寸，取標(biāo)準(zhǔn)值。 第二對(duì)齒輪：由公式3-11得，， 為縮小II軸與III軸的距離，是箱體占用較小的空間，取模數(shù)。 4.3皮帶輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)是由帶和帶輪組成的傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)。根據(jù)工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)。根據(jù)傳動(dòng)帶的橫截面形狀的不同，又可以分為平帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和多楔帶傳動(dòng)。摩擦帶傳動(dòng)是比較常見的傳動(dòng)方式之一，常見的有平帶傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)，嚙合傳動(dòng)只有同步帶一種。 V帶的橫截面呈等腰梯

43、形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí)，V帶的兩個(gè)側(cè)面和輪槽接觸。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大。結(jié)構(gòu)緊湊，大多V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。V帶的上述特點(diǎn)是他獲得了廣泛的應(yīng)用。 V帶的主要失效形式：帶在帶輪上打滑，不能傳遞動(dòng)力；帶由于疲勞產(chǎn)生脫層、撕裂和拉斷；帶的工作面磨損。保證帶在工作中不打滑的前提下，并具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是V帶的設(shè)計(jì)依據(jù)，也是靠摩擦傳動(dòng)的其他帶傳動(dòng)的主要依據(jù)。 1、設(shè)計(jì)功率的確定：由表查的工況系數(shù) （4.13） 式中——為傳遞的功率（KW）； ——為工作系數(shù)，輕度震動(dòng)取為1.2。 2、選定

44、帶型：根據(jù)和，參考資料的確定為A型。 3、根據(jù)轉(zhuǎn)速圖知，傳動(dòng)比為u=0.4。 4、確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑：參考普通帶輪和窄帶輪直徑系列（GB/T10412-2002 取。 5、確定大帶輪的直徑： （4.14） 取標(biāo)準(zhǔn)值。 式中——帶的滑動(dòng)率，； ——小帶輪的直徑； ——大帶輪的直徑； ——小帶輪轉(zhuǎn)速； ——大帶輪的轉(zhuǎn)速。 6、驗(yàn)算帶速： （4.15） 式中V——帶的速度。 7、初定帶輪軸的中心距： （4.16） 即：

45、 初取 。 8、確定帶基準(zhǔn)長度 （4.17） 選取基準(zhǔn)長度mm。 9、計(jì)算實(shí)際軸間a： （4.18） 取 a=315mm 安裝時(shí)所需要最小的軸間距： mm mm 10、驗(yàn)算包角： （4.19） 所以小帶輪包角合適。 11、單根V帶的額定功率增量： 根據(jù)mm和，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13575.1-1992 A型V帶的額定功率查的P=0.75kw。 12、計(jì)算帶的根數(shù)：考慮到

46、傳動(dòng)比的影響，額定功率的增量查的， （4.20） 取Z=5根。 13、單根V帶的預(yù)緊力 （4.21） 14、作用在軸上的力： （4.22） 15、表4-3帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸： 表4-3帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 項(xiàng)目 基準(zhǔn)寬度 基準(zhǔn)線上槽深 基準(zhǔn)線下槽深 槽間距 第一槽對(duì)稱的面 至端面的距離 槽間距 積累極限偏差 帶輪寬 符號(hào) B 11.0 2.75 8.7 15 9 4.4傳動(dòng)系統(tǒng)視圖 經(jīng)過上述計(jì)算后，齒輪的齒數(shù)、模數(shù)等都以確定

47、。其傳動(dòng)視圖如下圖4.2。 圖4.2 傳動(dòng)系統(tǒng) 對(duì)傳動(dòng)視圖進(jìn)行剖視，如圖4.3。 圖4.3 傳動(dòng)系統(tǒng)剖視圖 要滿足換速的要求，需要撥叉，而撥叉則按照一般的驅(qū)動(dòng)要求，使用液壓驅(qū)動(dòng)。下圖4.4 是液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的剖視圖。 圖4.4 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剖視圖 螺旋軸及其軸承箱在上一章節(jié)曾提到，下圖4.5是其具體的表述。 圖4.5 螺旋軸及其軸承箱 5 軸承與齒輪的強(qiáng)度校核 5.1齒輪強(qiáng)度校核 驗(yàn)算變速箱中的齒輪強(qiáng)度，應(yīng)當(dāng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速的齒輪傳動(dòng)驗(yàn)

48、算齒根彎曲應(yīng)力。對(duì)硬齒輪、軟齒滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲的應(yīng)力。 接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為 (MP) （5.1） 彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式： （5.2） 式中 P——齒輪的傳遞的功率（kw）； ——電動(dòng)機(jī)的額定功率（kw）； ——從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的齒輪的機(jī)械效率； ——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速； m——出算得齒輪模數(shù)； b——齒寬（mm）； Z——小齒輪齒數(shù)； U——大齒輪與小齒輪的之比; K——壽命系數(shù)； ——工作期限系數(shù)

49、 (5.3) T——齒輪工作總時(shí)間（h）; ——齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）； ——基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)； m ——疲勞曲線指數(shù)； ——速度轉(zhuǎn)化系數(shù)； ——材料強(qiáng)化系數(shù)； 的極限值見表5.2，當(dāng)時(shí)，則?。划?dāng)時(shí)，??； ——工作情況系數(shù)，中等沖擊運(yùn)動(dòng)取； ——?jiǎng)虞d荷系數(shù); ——齒向載荷分布系數(shù)； ——標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)； ——許用接觸應(yīng)力（）； ——許用彎曲應(yīng)力。 通過驗(yàn)算檢驗(yàn)齒輪是否合格，不滿足應(yīng)力強(qiáng)度時(shí)，調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)。其中P=2.2KW, ，m=3.5mm，B=65mm，Z=21, u=0.4 由公式5.3得

50、 來確定。 由表得 5.1得m=3, =10 表5.1 材料載荷系數(shù) 傳動(dòng)件及材料 熱處理 接觸載荷 彎曲載荷 m 鋼的齒輪、軸承環(huán) 正火、調(diào)質(zhì)和整體淬硬 3 10 6 210 （5.4） 所以 壽命系數(shù) 由公式得= 表5.2 材料載荷極限值 材料及熱處理 接觸載荷 彎曲載荷 鋼 正火或調(diào)質(zhì) 0.6 0.27 0.8 0.46 整體淬硬 1.75 0.27 0.9 0.

51、46 滲碳或氮化 1.9 0.27 0.85 0.72 由表5.3得Y=0.44。 表5-3 標(biāo)準(zhǔn)齒形系數(shù) Z Y Z Y Z Y 19 0.386 20 0.395 2 0.408 經(jīng)差值計(jì)算后Z=21, Y=0.401，由公式5.1， 5.2齒輪彎曲應(yīng)力校核 由公式 （5.5） 其中： Z=21，m=3.5，B=65，。 由公式5.3可求的 其壽命系數(shù) 則

52、 所以 滿足應(yīng)力要求。 5.3軸承壽命校核 軸承主要因?yàn)槠趶?qiáng)度而破壞，所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。其額定壽命的計(jì)算公式為： (h) （5.6） 或按計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： （N） （5.7） 式中 ; ——計(jì)算動(dòng)載荷（N）; T——工作期限（h），取10000~15000 h； C——滾動(dòng)齒

53、輪的額定負(fù)載（N）； ——速度系數(shù)， ； （5.8） ——壽命系數(shù)，對(duì)球軸承 ，對(duì)滾子軸承 ； ——工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的設(shè)備，取=1.1~1.3； ——壽命系數(shù)，，等于軸承的工作期限； ——功率利用系數(shù)； ——速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，取0.98； ——齒輪轉(zhuǎn)化系數(shù)取0.9； P——當(dāng)量動(dòng)載荷。 校核I軸左端軸承軸承 7210C GB/T 292—1994，=25.5KN, =15.2KN。軸承受力分析情況如圖5-1所示： 圖5.1 受力分析圖 由前所知帶輪所穿送的扭矩是T=57850 N.m

54、 （5.9） 式中——為所在軸段的直徑； ——為齒輪i方向所受力； 所以 （5.10） 式中 ——為軸承i所受力。 合成支反力為： （5.11） 因?yàn)? （5.12） 且因判斷系數(shù)e與 有關(guān)，現(xiàn)軸承所受軸向力未知，因此使用逼近法來確定e、S、A的值。 其中 e——為判斷系數(shù)； S——為軸向載荷。

55、初選 軸承之間的軸向力 對(duì)于軸承I 查表取 e=0.38 從計(jì)算結(jié)果上看，欲出選值相近，所以可以使用。 所以取由于軸承所受力矩較小，所以取，由于軸承所受的載荷是無沖擊，所以取。 由于是球軸承，取，由公式5-8 及5-6得 所以軸承滿足要求。 6 給料行程控制 P

56、LC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。根據(jù)公司PLC常用類型，選用OMRON C系列。 6.1 OMRON PLC 6.1.1 PLC特點(diǎn) 由于控制對(duì)象的復(fù)雜性。使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行工作的連續(xù)長期性，使PLC在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)上具有許多其他控制器所無法相比的特點(diǎn)。 1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。光電耦合

57、隔離和R-C濾波器，有效地防止了干擾信號(hào)的進(jìn)入。內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電磁線引入的干擾。具有優(yōu)良的自診斷功能，可以對(duì)CPU等內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)立即報(bào)警。采用冗余技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)可靠性。 2、通用性強(qiáng)，使用方便?，F(xiàn)在的PLC產(chǎn)品都模塊化了，PLC配備有各種各樣品種齊全的I/O模塊和配套的部件供用戶使用，可以很方便的組成能滿足不同用戶的控制要求的控制系統(tǒng)。用戶不再需要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。在確定了硬件配置和I/O外部接線后，用戶所做的工作只是程序設(shè)計(jì)而已。 3、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)，易懂。PLC是一種新型的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，其主要的適用對(duì)象是廣大的

58、電氣技術(shù)人員。PLC生產(chǎn)廠家考慮到這種實(shí)際情況，一般不采用微機(jī)所用的編程語言，而采取與繼電器控制原理非常相似的梯形語言，工程人員學(xué)習(xí)、使用這種編程語言十分方便。這也是為什么PLC能迅速普及和推廣的原因之一。 4、采用先進(jìn)的模塊結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便。PLC的各個(gè)組件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，有機(jī)架和電纜將模塊連接起來。系統(tǒng)的功能和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實(shí)際需要自行組合，這樣便實(shí)現(xiàn)用戶要求的合理的性價(jià)比。 5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)任務(wù)僅僅是依據(jù)對(duì)象的要求配置適當(dāng)?shù)哪K，如同點(diǎn)菜單一樣方便，這樣就大大縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)花費(fèi)的時(shí)間，加快了整個(gè)工程的進(jìn)度。 6、安裝方便，

59、調(diào)試簡(jiǎn)便，維護(hù)工作量小。 7、對(duì)生產(chǎn)工藝的改變適應(yīng)強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)。 PLC的實(shí)質(zhì)就是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制操作的基本功能是通過軟件編程來確定的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變PLC中的程序。這對(duì)現(xiàn)代化的小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)特別適合。 6.1.2指令介紹 1、聯(lián)鎖/聯(lián)鎖解除指令——IL(02)/IL(03)。IL總是和ILC指令一起使用，用于處理梯形圖中的分支電路。如果IL的輸入條件為ON，則位于IL和ILC之間的聯(lián)鎖程序段正常執(zhí)行，如同程序中沒有IL和ILC一樣。如果IL的輸入狀態(tài)條件為OFF，則位于IL和ILC之間的聯(lián)鎖程序段不執(zhí)行，IL和

60、ILC之間的程序輸出如下： 所有輸出位：OFF 所有定時(shí)器：復(fù)位 所有計(jì)數(shù)器、移位寄存器和保持繼電器：保持以前的狀態(tài)。 圖6.1 分支電路及其處理 上圖6.1是一個(gè)實(shí)例介紹聯(lián)鎖/連鎖解除指令——IL(02)/ILC(03) 2、KEEP指令。根據(jù)兩個(gè)執(zhí)行條件，KEEP用來保持繼電器N的ON狀態(tài)或OFF狀態(tài)。當(dāng)置位輸入端為ON時(shí)，繼電器N保持為ON狀態(tài)直至復(fù)位輸入端為ON時(shí)才變?yōu)镺FF。復(fù)位具有高優(yōu)先級(jí)，當(dāng)兩個(gè)輸入同時(shí)為ON時(shí)繼電器處在復(fù)位狀態(tài)OFF。該指令有兩個(gè)執(zhí)行條件，S為置位輸入，R稱為復(fù)位輸入。圖6.2為實(shí)例解說KEEP的使用。 圖6.2 KEEP指令應(yīng)用 6

61、.2孕育劑給料裝置任務(wù)流程 首先，工人根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)任務(wù)和鑄管的直徑確定孕育劑的進(jìn)給量。不同的進(jìn)給量選擇不同的速度。確定速度后，按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)機(jī)器后，在按下速度按鈕。在液壓驅(qū)動(dòng)下，撥叉撥動(dòng)相對(duì)應(yīng)的齒輪嚙合，帶動(dòng)螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)給料。圖示6.3，流程圖。 圖6.3 任務(wù)流程 由于實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，并且聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的需要，所以選用OMRON CPM2A系列的PLC。OMRON CPM2A 是一種緊湊、高速的可編程控制器，它在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸入、模擬量等功能。 6.3給料控制動(dòng)作實(shí)現(xiàn) 為了使機(jī)器給料能夠自動(dòng)化，我們?cè)O(shè)計(jì)了一

62、對(duì)滑移齒輪，滑移齒輪是液壓驅(qū)動(dòng)作為動(dòng)力，其在軸上滑移的距離由行程控制開關(guān)控制的。動(dòng)作實(shí)現(xiàn)： 按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)器開動(dòng)后，按照工作速度按下A端啟動(dòng)按鈕，螺旋軸會(huì)以75r/min的速度旋轉(zhuǎn)，按下 B端啟動(dòng)按鈕，螺旋軸以50r/min的速度旋轉(zhuǎn)。程序能夠復(fù)位，遇到緊急情況后能夠急停報(bào)警。圖6.4為形成控制示意圖。 圖6.4 行程控制示意圖 按照上述要求，輸入信號(hào)有：?jiǎn)?dòng)按鈕，復(fù)位按鈕、急停按鈕和行程控制開關(guān)。輸出信號(hào)：程序運(yùn)行指示燈、A端運(yùn)行、B端運(yùn)行、急停報(bào)警。其I/O端子分配通道分配如下表： 表6.1 I/O通道分配表 類別 元件 端子號(hào) 作用 輸 入 S

63、B1 00001 A端啟動(dòng)按鈕 SB2 00002 B端啟動(dòng)按鈕 SB3 00003 急停旋鈕 SB4 00004 程序復(fù)位按鈕 SB5 00000 程序啟動(dòng)按鈕 SQ1 00005 A端限位停止 SQ2 00006 B端限位停止 輸 出 HL 01000 程序運(yùn)行指示燈 KM1 01001 A端運(yùn)行 KM2 01002 B端運(yùn)行 HA 01003 急停報(bào)警指示 其I/O 端子分配圖6.6如下： 圖6.6 I/O端子分配圖 其PLC梯形圖6.5如下： 圖6.5 PLC梯形圖

64、 結(jié)論 致謝 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴主編.機(jī)械設(shè)計(jì),8版.北京：高等教育出版社，2006.5 [2] 鞏云鵬等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).沈陽：東北大學(xué)出版社,2000.12 [3] 劉鴻文編. 材料力學(xué).北京：高等教育出版社，2002 [4] 申永勝.機(jī)械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，2003 [5] 余躍慶.現(xiàn)

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