S-滾筒與滾筒軸裝配
S-滾筒與滾筒軸裝配,滾筒,裝配
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
課題名稱 滾筒與滾筒軸裝配
學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
指導(dǎo)教師
定稿日期： 年 月 日
引言
自動(dòng)生產(chǎn)線就是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路線，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)生產(chǎn)線活動(dòng)所構(gòu)成的路線。生產(chǎn)線是按對(duì)象原則組織起來(lái)的，完成產(chǎn)品工藝過(guò)程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品（零、部件）所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對(duì)相同的勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行不同工藝的加工。。
生產(chǎn)線的種類，按范圍大小分為產(chǎn)品生產(chǎn)線和零部件生產(chǎn)線 ，按節(jié)奏快慢分為流水生產(chǎn)線和非流水生產(chǎn)線，按自動(dòng)化程度，分為自動(dòng)化生產(chǎn)線和非自動(dòng)化生產(chǎn)線。
生產(chǎn)線的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線和工序勞動(dòng)量比例，決定了一條生產(chǎn)線上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務(wù)所必需的機(jī)器設(shè)備，機(jī)器設(shè)備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線是一種比較先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
Abstract
Through the production line is the product of the production process route, from raw materials into the production site began, after processing, transportation, assembly, testing and other components of a series of activities of the line production line. Is the production line according to the principle of objects organized, complete a kind of organizational form of production of product process, namely the by product specialization principle, with the production of a product (zero, parts) need of various equipment and various types of workers, responsible for the completion of a certain product (zero, parts) all the manufacturing work, processing different process for the same labor object..
Types of production lines, according to the size range is divided into production line and parts production line, according to the rhythm is divided into flow line production and non production line, according to the degree of automation, divided into automated production lines and non automatic production line.
目錄
一,滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的意義
二,滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的概況
三，滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的種類介紹
3.1按功能分
3.2按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
四，滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹
4.1電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.2液控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
五， 滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1傳動(dòng)方式選擇分析
5.2軸承的選用和計(jì)算
5.3 電機(jī)的選擇計(jì)算
5.4傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.6微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
六，零部件有限元分析
七，總結(jié)
八，參考文獻(xiàn)
一,滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的意義
生產(chǎn)線就是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路線，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)生產(chǎn)線活動(dòng)所構(gòu)成的路線。生產(chǎn)線是按對(duì)象原則組織起來(lái)的，完成產(chǎn)品工藝過(guò)程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品（零、部件）所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對(duì)相同的勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行不同工藝的加工。生產(chǎn)線的種類，按范圍大小分為產(chǎn)品生產(chǎn)線和零部件生產(chǎn)線，按節(jié)奏快慢分為流水生產(chǎn)線和非流水生產(chǎn)線，按自動(dòng)化程度，分為自動(dòng)化生產(chǎn)線和非自動(dòng)化生產(chǎn)線。生產(chǎn)線的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線和工序勞動(dòng)量比例，決定了一條生產(chǎn)線上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務(wù)所必需的機(jī)器設(shè)備，機(jī)器設(shè)備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線是一種比較先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。轉(zhuǎn)位裝置主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使裝置完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為轉(zhuǎn)位裝置的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，轉(zhuǎn)位裝置的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用轉(zhuǎn)位裝置有2～3個(gè)自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)位裝置每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。
二,滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的概況
本機(jī)構(gòu)是一種具有簡(jiǎn)單動(dòng)作功能的機(jī)械手。隨著網(wǎng)絡(luò)技巧的發(fā)展，機(jī)械手的聯(lián)網(wǎng)操作問(wèn)題也是以后發(fā)展的方向。工業(yè)機(jī)器人是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實(shí)現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置, 主要由刀庫(kù)、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置幾部分組成。機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置是兩個(gè)關(guān)鍵部分, 根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的不同, 自動(dòng)換刀裝置可分為凸輪式、液壓式、齒輪式、連桿式及各種機(jī)構(gòu)復(fù)合式, 其中以凸輪式用得較多。發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控加工中心的立式自動(dòng)換刀機(jī)械手主要采用凸輪式, 我國(guó)加工中心技術(shù)起步較晚, 對(duì)自動(dòng)換刀機(jī)械手研究較少。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代后, 北京機(jī)床研究所、大連組合機(jī)床研究所、濟(jì)南第一機(jī)床廠、青海機(jī)床廠以及陜西省的秦川機(jī)床廠都對(duì)立式自動(dòng)換刀機(jī)械手進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。迄今為止, 我國(guó)制造的加工中心配置的自動(dòng)換刀機(jī)械手大多數(shù)是進(jìn)口的。其主要原因: 一是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的換刀機(jī)械手質(zhì)量較差, 成本也不低; 二是進(jìn)口換刀機(jī)械手價(jià)格雖然較高, 但在整個(gè)加工中心中所占份額不大。作為加工中心的配套技術(shù), 自動(dòng)換刀機(jī)械手的研究和開(kāi)發(fā)將直接影響到我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高, 從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。
三，滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的種類介紹
3.1按功能分
工業(yè)制造領(lǐng)域：主要讓機(jī)器人在機(jī)械制造業(yè)中代替人完成大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、艦船制造及某些家電產(chǎn)品（電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)）的制造等?；さ刃袠I(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝等工作，也有部分是由機(jī)器人完成的。
軍事領(lǐng)域：主要讓機(jī)器人執(zhí)行一些自動(dòng)的偵察與控制任務(wù)，尤其是一些相對(duì)較為危險(xiǎn)的任務(wù)，比如，無(wú)人偵察機(jī)、拆除炸彈的機(jī)器人及掃雷機(jī)器人等。機(jī)器人還可以代替士兵去完成那些不太復(fù)雜的工程及后勤任務(wù)，從而使戰(zhàn)士從繁重的工作中解脫出來(lái)，去從事更加重要的工作。
娛樂(lè)領(lǐng)域：機(jī)器人在娛樂(lè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，比如，機(jī)器人足球大賽、機(jī)器人彈鋼琴和機(jī)器人寵物等。
3.2按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手
機(jī)械手所用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有4種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)用得最多。
1、液壓驅(qū)動(dòng)式
液壓驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手通常由液動(dòng)機(jī)（各種油缸、油馬達(dá)）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通常它的具有很大的抓舉能力（高達(dá)幾百千克以上），其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動(dòng)、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。
2、氣壓驅(qū)動(dòng)式
其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點(diǎn)是氣源方便、動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。
3、電氣驅(qū)動(dòng)式電力驅(qū)動(dòng)是機(jī)械手使用得最多的一種驅(qū)動(dòng)方式。其特點(diǎn)是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大（關(guān)節(jié)型的持重已達(dá)400kg），信號(hào)檢測(cè)、傳動(dòng)、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)（AC）為主要的驅(qū)動(dòng)方式。由于電機(jī)速度高，通常須采用減速機(jī)構(gòu)（如諧波傳動(dòng)、RV擺線針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機(jī)構(gòu)等）。有些機(jī)械手已開(kāi)始采用無(wú)減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)（DD）這既可使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，又可提高控制精度。
4、機(jī)械驅(qū)動(dòng)式
機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。其特點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠，工作速度高，成本低，但不易于調(diào)整。其他還有采用混合驅(qū)動(dòng)，即液-氣或電-液混合驅(qū)動(dòng)。
四，滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹
本設(shè)計(jì)為機(jī)加工中棒料傳送裝置，機(jī)構(gòu)將棒料夾緊，傳送至加工區(qū)域。夾緊過(guò)程如下。
圖中1機(jī)身1，2為機(jī)身2，3為底座，4為液壓缸，5為三聯(lián)件，6為電機(jī)，7為波動(dòng)葉片。
滾筒軸被爭(zhēng)氣擺放在支架1上，軸擺放在支架2上，調(diào)節(jié)軸和軸承的中心位置，液壓缸將其推入，進(jìn)行裝配。
撥動(dòng)葉片有自動(dòng)上料的功能，將滾筒進(jìn)行上料。支架2下面有定位軸，可以進(jìn)行微調(diào)，可以滿足不同尺寸的滾筒與滾筒軸的裝配。
本設(shè)計(jì)中要求，轉(zhuǎn)位裝置具有兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)功能，并且對(duì)旋轉(zhuǎn)行程有要求。在結(jié)構(gòu)中主要考慮如下因素：
如圖所示，1為旋轉(zhuǎn)支架，2為旋轉(zhuǎn)軸，3為電動(dòng)控制部分，4為傳感器
旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)支架頭部有環(huán)形槽，槽呈90度狀態(tài)，在槽的兩端裝有傳感器，如圖4. 該傳感器為接觸開(kāi)關(guān)式傳感器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)支架頭部碰到傳感器時(shí)，傳感器處于觸發(fā)狀態(tài)，將電信號(hào)傳送給主，電路板，電路板控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)停止工作，從而控制旋轉(zhuǎn)軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)支架停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
2，翻轉(zhuǎn)的方案設(shè)計(jì)
翻轉(zhuǎn)方案采用旋轉(zhuǎn)方式，使機(jī)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能。方案可以參考水平方向的旋轉(zhuǎn)方式。
電機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸與支架之間有環(huán)形連接，支架上90度圓環(huán)的端部有定位裝置，采用兩個(gè)接觸開(kāi)關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸上的軸端部分，碰觸到接觸開(kāi)關(guān)，接觸開(kāi)關(guān)將電信號(hào)傳送給電路板，電路板控制電機(jī)，停止工作，從而齒輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)周停止轉(zhuǎn)動(dòng)，避免發(fā)生碰撞。
3，伸縮機(jī)構(gòu)
本機(jī)構(gòu)中，需要機(jī)構(gòu)有向前后伸縮的功能，結(jié)構(gòu)中采用液壓鋼完成此功能，如下圖所示
1為軸銷，2為液壓缸，3為旋轉(zhuǎn)軸，4保護(hù)結(jié)構(gòu)
液壓缸被固定在旋轉(zhuǎn)支架上，通氣工作以后，液壓缸可以，像前后伸縮途中234部分整體向前移動(dòng)，也可以整體向后收縮，這樣就完成了，伸縮的功能
4，限位裝置的設(shè)計(jì)
如圖所示的限位裝置是采用接觸式開(kāi)開(kāi)關(guān)，接觸開(kāi)關(guān)。
1、電感式接近開(kāi)關(guān)工作原理
電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開(kāi)關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。
2 、電容式接近開(kāi)關(guān)的工作原理
電容式接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很象“打開(kāi)的”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)。
電源接通時(shí)，RC振蕩器不振蕩，當(dāng)一目標(biāo)朝著電容器的電靠近時(shí)，電容器的容量增加，振蕩器開(kāi)始振蕩。通過(guò)后級(jí)電路的處理，將振和振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，從而起到了檢測(cè)有無(wú)物體存在的目的。該傳感器能檢測(cè)金屬物體，也能檢測(cè)非金屬物體，對(duì)金屬物體可以獲得最大的動(dòng)作距離，對(duì)非金屬物體動(dòng)作距離決定于材料的介電常數(shù)，材料的介電常數(shù)越大，可獲得的動(dòng)作距離越大。
3，零部件工作強(qiáng)度的校核
.軸I的強(qiáng)度校合
（1）求作用在齒輪上的力
（2）求軸承上的支反力
垂直面內(nèi)：N N
水平面內(nèi)：
（1） 畫(huà)受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖
根據(jù)第四強(qiáng)度理論且忽略鍵槽影響
（，）
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
N
N
彎矩M
彎矩M
總彎矩
扭矩T
T=138633N.mm
所以軸的強(qiáng)度足夠
2.校合軸II的強(qiáng)度
（1）求作用在齒輪上的力
3381.30N
1230.69N
（2）求軸承上的支反力
水平面內(nèi)：
求得162N
求得-2670N
垂直面內(nèi)：
求得=5646N
求得=7700N
畫(huà)受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖
(4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
在兩個(gè)軸承處彎矩有最大值，所以校核這兩處的強(qiáng)度
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
=5646N
=7700N
162N-2670N
彎矩M1
彎矩M2
總彎矩M1
總彎矩M2
扭矩T
T=588023N.mm
精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
1）判斷：危險(xiǎn)面為A面與B面
2）對(duì)截面III
截面III左側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面A左側(cè)的彎矩M為
截面A左側(cè)的扭矩T為
截面A上的彎曲應(yīng)力
截面A上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。
查表15-1得,,
由 , ，
查得ασ=2.04，ατ=1.60
查得材料的敏性系數(shù)為 qσ=0.82, ατ=0.85
應(yīng)力集中系數(shù)為
kσ=1+qσασ-1=1.853
kτ=1+qτατ-1=1.510
查得表面質(zhì)量系數(shù) βσ=βτ=0.92
查得尺寸系數(shù)為 εσ=0.73；查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 ετ=0.80
計(jì)算得綜合系數(shù)為
Kσ=kσεσ+1βσ-1=2.625
Kτ=kτετ+1βτ-1=1.974
取40Cr的特征系數(shù)為
φσ=0.1~0.2，取φσ=0.1
φτ=0.05~0.1，取φτ=0.05
計(jì)算安全系數(shù)
Sσ=σ-1Kσσa+φσσm=10.43
Sτ=τ-1Kττa+φττm=8.358
Sca=SσSτSσ2+Sτ2=10.43×8.35810.432+8.3582=6.42?S=1.5
故可知截面III左側(cè)安全
截面A右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面A左側(cè)的彎矩M為
截面A左側(cè)的扭矩T為
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
查得σB=640MPa, σ-1=275MPa, τ-1=155MPa
過(guò)盈配合處的kσεσ, 查得kσεσ=3.48，并取kτετ=0.8kσεσ=2.78
查得表面質(zhì)量系數(shù) βσ=βτ=0.92
查得尺寸系數(shù)為 εσ=0.73；查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 ετ=0.80
計(jì)算得綜合系數(shù)為
Kσ=kσεσ+1βσ-1=3.567
Kτ=kτετ+1βτ-1=2.867
取40Cr的特征系數(shù)為
φσ=0.1~0.2，取φσ=0.1
φτ=0.05~0.1，取φτ=0.05
計(jì)算安全系數(shù)
Sσ=σ-1Kσσa+φσσm=6.484
Sτ=τ-1Kττa+φττm=8.923
Sca=SσSτSσ2+Sτ2=6.12×5.366.122+5.362=5.25?S=1.5
故可知截面A左側(cè)安全
綜上，截面A兩側(cè)均安全
綜合以上分析，軸強(qiáng)度合格
軸III的強(qiáng)度校合
（1）求作用在齒輪上的力
由前面計(jì)算可知作用在齒輪四上的力的大小等于作用在齒輪三上的力，即：
(2)求軸承上的支反力
垂直面內(nèi)：
求得=1542N =926N
水平面內(nèi)：
求得
畫(huà)受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖
五， 滾筒與軸自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1傳動(dòng)方式選擇分析
用的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有如下幾種：螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
凸輪式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
曲柄式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
鉸鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
連桿式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
5.2軸承的選擇
滾動(dòng)軸承一般是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成(圖18-1)。通常內(nèi)圈隨軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)固定不動(dòng)。內(nèi)外圈都制有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體將沿滾道滾動(dòng)。保持架的作用是把滾動(dòng)體沿滾道均勻地隔開(kāi)，
滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷是在一定條件下確定的。對(duì)向心軸承是指承受純徑向載荷；對(duì)推力軸承是指承受軸向載荷。如果作用在軸承上的實(shí)際載荷與上述條件不一樣，必須將實(shí)際載荷換算為和上述條件相同的載荷后，才能和額定動(dòng)載荷進(jìn)行比較。換算后的載荷是一種假定的載荷，稱為當(dāng)量動(dòng)載荷。徑向和軸向載荷分別用R和A表示。
對(duì)于向心軸承，徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P與實(shí)際載荷R、A的關(guān)系式為
P=XR+YA （18-5）
式中，X為徑向系數(shù)、Y為軸向系數(shù)，可分別按A/R>e或A/Re兩種情況，由表18-11查出。參數(shù)e反映了軸向載荷對(duì)軸承承載能力的影響，其值與軸承類型和A/C0有關(guān)，C0是軸承的徑向額定靜載荷。
徑向軸承只承受徑向載荷時(shí)，其當(dāng)量動(dòng)載荷為
P=R （18-6）
推力軸承只能承受軸向載荷，因此其當(dāng)量動(dòng)載荷為
P=A （18-7）
一、滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)
為保證軸承在機(jī)器中能正常工作，除合理選擇軸承類型、尺寸外，還應(yīng)正確進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，處理好軸承與其周圍零件之間的關(guān)系。也就是要解決軸承的軸向位置固定、軸承與其他零件的配合、間隙調(diào)整、裝拆和潤(rùn)滑密封等一系列問(wèn)題。
1．軸承的固定
（1）雙支點(diǎn)單向固定
如圖18-7所示，使軸的兩個(gè)支點(diǎn)中每一個(gè)支點(diǎn)都能限制軸的單向移動(dòng)，兩個(gè)支點(diǎn)合起來(lái)就限制了軸的雙向移動(dòng)。它適用于工作溫度變化不大的短軸，考慮到軸因受熱而伸長(zhǎng)，在軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留出熱補(bǔ)償間隙（圖18-7 b）。
(a) (b)
圖18-7 雙支點(diǎn)單向固定（一）
（2）單支點(diǎn)雙向固定
這種變化適用于溫度變化較大的長(zhǎng)軸，如圖18-8所示，在兩個(gè)支點(diǎn)中使一個(gè)支點(diǎn)能限制軸的雙向移動(dòng)，另一個(gè)支點(diǎn)則可作軸向移動(dòng)。可作軸向移動(dòng)的支承稱為游動(dòng)支承，它不承受軸向載荷。圖 a右軸承外圈未完全固定，可以有一定的游動(dòng)量；圖b采用的圓柱滾子軸承，其滾子和軸承的外圈之間可以發(fā)生軸向游動(dòng)。
(a) (b)
圖18-8單支點(diǎn)雙向固定（一）
2．軸承組合的調(diào)整
（1）軸承的調(diào)整
軸承的調(diào)整包括軸承間隙調(diào)整和軸承位置調(diào)整。軸承間隙的調(diào)整是通過(guò)調(diào)整墊片厚度、調(diào)整螺釘和調(diào)整套筒等方法完成的。軸承組合位置調(diào)整是使軸上的零件（如齒輪、帶輪等）具有準(zhǔn)確的工作位置。
圖18-9通過(guò)調(diào)整軸承端蓋與機(jī)座間墊片厚度實(shí)現(xiàn)軸承間隙的調(diào)整。
圖18-9調(diào)整墊片 圖18-10調(diào)整螺釘
圖18-10為調(diào)整螺釘方法。利用調(diào)整螺釘對(duì)軸承外圈的壓蓋進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)軸承的間隙調(diào)整。調(diào)整完畢之后，用螺母鎖緊防松。
圖18-11是調(diào)整套筒。整個(gè)圓錐齒輪軸系安裝在調(diào)整套筒中，然后再安裝在機(jī)座上。通過(guò)墊片1調(diào)整套筒與機(jī)座的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)錐齒輪軸軸向位置的調(diào)整。通過(guò)墊片2調(diào)整軸承的間隙。
5.3 電機(jī)的選擇計(jì)算
伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。?伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，??隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國(guó)著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。90年代以后，世界各國(guó)已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：??????⑴無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。??????⑵定子繞組散熱比較方便。??????⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。??????⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。??????⑸同功率下有較小的體積和重量。??
整個(gè)伺服裝置市場(chǎng)都轉(zhuǎn)向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全滿足運(yùn)動(dòng)控制的要求，近年來(lái)隨著微處理器、新型數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng)，控制部分可完全由軟件進(jìn)行，分別稱為摪朧只瘮或摶旌鮮綌、撊只瘮?shù)挠来沤涣魉欧到y(tǒng)。
P=9550n/t
負(fù)載程度
空載
負(fù)載
負(fù)載
負(fù)載
滿載
功率因數(shù)
0.2
0.5
0.77
0.85
0.89
效率
0
0.78
0.85
0.88
0.875
由上表中可以看出，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素是隨著負(fù)載的降低而降低的。也就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載或接近額定負(fù)載的條件下工作，有較高的效率和功率因素，其運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)的。相反，一個(gè)額定功率極大的電動(dòng)機(jī)，僅僅帶動(dòng)一個(gè)負(fù)載很小的機(jī)械工作，這種“大馬拉小車”的情況是很不經(jīng)濟(jì)、不合理的。
對(duì)連續(xù)運(yùn)行的恒定負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率可用下列公式計(jì)算：
上述計(jì)算公式的各項(xiàng)參數(shù)分別所指：
P1：生產(chǎn)機(jī)械的功率，可以在生產(chǎn)機(jī)械的銘牌上查取，或者根據(jù)銘牌上的參數(shù)計(jì)算出來(lái)；
η1：生產(chǎn)機(jī)械本身的效率；
η2：電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械之間傳動(dòng)效率。
在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，其銘牌上的額定功率值Pe應(yīng)等于或稍微大于計(jì)算所得的實(shí)際所需功率Pe。
5.6微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
通過(guò)螺母微調(diào)，使得機(jī)構(gòu)可以適合多種尺寸的滾筒與滾筒軸的配合。
六，零部件有限元分析
支架再本系統(tǒng)中有著很重要的作用。支撐著很多的管路部件，要給這些部件提供稱重，和穩(wěn)定性。
穩(wěn)定性是本系統(tǒng)的一個(gè)重要影響因素。管路的穩(wěn)定性，能夠防止泄露，防止元器件在工作過(guò)程中發(fā)生震動(dòng)而松弛。
所有本系統(tǒng)中支架的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
6.1支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如下圖所示為支架的設(shè)計(jì)結(jié)果
其主要功能為支撐管路部件，防止工作過(guò)程中產(chǎn)生震動(dòng)，固定管路部件，使其在工作過(guò)程中穩(wěn)定。
支架采用不銹鋼板，厚度為10mm
6.2支架力學(xué)分析
6.2.1有限元介紹
本設(shè)計(jì)使用有限元方法對(duì)支架進(jìn)行力學(xué)分析
在數(shù)學(xué)中，有限元法（FEM，F(xiàn)inite Element Method）是一種為求解偏微分方程邊值問(wèn)題近似解的數(shù)值技術(shù)。求解時(shí)對(duì)整個(gè)問(wèn)題區(qū)域進(jìn)行分解，每個(gè)子區(qū)域都成為簡(jiǎn)單的部分，這種簡(jiǎn)單部分就稱作有限元。它通過(guò)變分方法，使得誤差函數(shù)達(dá)到最小值并產(chǎn)生穩(wěn)定解。類比于連接多段微小直線逼近圓的思想，有限元法包含了一切可能的方法，這些方法將許多被稱為有限元的小區(qū)域上的簡(jiǎn)單方程聯(lián)系起來(lái)，并用其去估計(jì)更大區(qū)域上的復(fù)雜方程。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的(較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。
有限單元法是隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代計(jì)算方法。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域--飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析。
方法，隨后很快廣泛的應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、流體力學(xué)等連續(xù)性問(wèn)題。有限元法分析計(jì)算的思路和做法可歸納如下：物體離散化將某個(gè)工程結(jié)構(gòu)離散為由各種單元組成的計(jì)算模型，這一步稱作單元剖分。離散后單元與單元之間利用單元的節(jié)點(diǎn)相互連接起來(lái)；單元節(jié)點(diǎn)的設(shè)置、性質(zhì)、數(shù)目等應(yīng)視問(wèn)題的性質(zhì)，描述變形形態(tài)的需要和計(jì)算精度而定（一般情況單元?jiǎng)澐衷郊?xì)則描述變形情況越精確，即越接近實(shí)際變形，但計(jì)算量越大）。所以有限元中分析的結(jié)構(gòu)已不是原有的物體或結(jié)構(gòu)物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣，用有限元分析計(jì)算所獲得的結(jié)果只是近似的。如果劃分單元數(shù)目非常多而又合理，則所獲得的結(jié)果就與實(shí)際情況相符合。
1.4.3.2支架受力分析
本設(shè)計(jì)使用solidworks的simulation模塊進(jìn)行理學(xué)分析
首先選擇靜力分析
進(jìn)入分析模塊，需要對(duì)模型賦予材料。如下圖所示，
選擇不銹鋼材料，點(diǎn)擊應(yīng)用，賦予材料。材料的泊松比為0.28。
許用應(yīng)力為2.1e11
接下來(lái)需要對(duì)模型施加載荷，包括，約束和載荷。
先選取，支架下面兩個(gè)螺絲空，固定，這樣就成功將模型進(jìn)行了約束，模擬現(xiàn)實(shí)中，底部固定的結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)需要對(duì)模型施加載荷，載荷分為壓力，力等
支架在工作過(guò)程中主要收到如下力，
1 支撐壓力表等部件
2 油筆部分
所有對(duì)支架進(jìn)行如下載荷施加
選取圓面向下施加載荷10N，在油筆處向下施加力載荷，如下圖所示
載荷施加完畢，進(jìn)入解析模塊，首先需要對(duì)模型進(jìn)行王哥劃分。如下圖，點(diǎn)擊網(wǎng)格，右擊進(jìn)入設(shè)置界面，點(diǎn)擊生成網(wǎng)格?？梢栽O(shè)置網(wǎng)格質(zhì)量。質(zhì)量越高所劃分的網(wǎng)格越細(xì)膩，但是更加耗費(fèi)電腦配置。所有，在設(shè)置過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)。
網(wǎng)格劃分效果如上圖所示。
最后進(jìn)入運(yùn)算模式。點(diǎn)擊solve，軟件進(jìn)入解析狀態(tài)。最后得出應(yīng)力，應(yīng)變和位移三個(gè)結(jié)果。我們可以根據(jù)彩虹圖進(jìn)行評(píng)定。圖中分別列出了支架在受力以后的最大應(yīng)力部位，最大位移部位。經(jīng)過(guò)評(píng)定，位移值和應(yīng)力值沒(méi)有超過(guò)許用范圍，支架能夠保證正常工作。
七，總結(jié)
本論文在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)法、平易近人的人格魅力對(duì)本人影響深遠(yuǎn)。不僅使本人樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使本人明白了許多為人處事的道理。本次論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在寫(xiě)論文的過(guò)程中，遇到了很多的問(wèn)題，在老師的耐心指導(dǎo)下，問(wèn)題都得以解決。所以在此，再次對(duì)老師道一聲：老師，謝謝您！時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢(mèng)秋云，聚散真容易。離校日期已日趨漸進(jìn)，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開(kāi)老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！在此我向?qū)W校本專業(yè)的所有老師表示衷心的感謝，謝謝你們這幾年的辛勤栽培，謝謝你們?cè)诮虒W(xué)的同時(shí)更多的是傳授我們做人的道理，謝謝這些年里面你們孜孜不倦的教誨！
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