預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的設計含NX三維及14張CAD圖

預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的設計含NX三維及14張CAD圖,預制板,生產(chǎn)線,自動,劃線,裝置,設計,NX,三維,14,CAD XXXX 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的設計 摘 要 本文將預制板生產(chǎn)線的劃線部分設計為機器自動劃線，省去了傳統(tǒng)人工劃線的復雜與麻煩，同時節(jié)省成本，節(jié)約時間。該劃線裝置還可以用來輔助其它的工作。 本課題主要對預制板生產(chǎn)線的劃線裝置進行結構設計，通過UG將劃線裝置的主體結構設計出來，實現(xiàn)劃線部分在橫向、縱向及上下方向的移動，通過對裝配模型進行干涉檢查，對所設計的裝置加以修正。通過彎矩計算，校核所設計的結構的強度。根據(jù)生產(chǎn)要求，并在滿足強度的要求下，查閱相關資料，對其功能和結構進行優(yōu)化改進。最后，完善該裝置的各個零部件。以滿足實際的裝配要求。 通過設計計算，采用齒輪齒條傳動能夠達到生產(chǎn)精度要求。通過強度校核，得知所設計的該自動劃線裝置能夠滿足生產(chǎn)中的強度要求。與傳統(tǒng)的預制板劃線裝置相比，該裝置提高了生產(chǎn)效率。 關鍵詞：預制板； 預制板生產(chǎn)線； 自動劃線裝置 Abstract This article describes the use of the auto-marking machine to replace the manual-marking device of prefabricated plate production line. Eliminating the traditional?artificial marking?is complex and?cumbersome,?and save?cost,save time .The scribing apparatus can also be used to assist other work. This topic mainly conducts the design to the auto making device of prefabricated panel production line. According to UG software, making the main body structure of auto making device out. Realizing the part in transverse , longitudinal and vertical movement. Correcting the designed device through the interference check of the assembly model .Through the bending moment calculation, checking the structure strength .According to the production requirements, and to meet the strength requirements ,and access to relevant information ,to optimize its function and structure .Finally, consummate the unit parts ,to meet the practical requirements of assembly. Through design calculation ,we find that the gear rack transmission can reach the production precision . Through the strength check ,we know the design of the automatic marking device can meet the strength requirements of production .Compared with the traditional prefabricated plate marking device, the device improves the production efficiency. keywords ：Prefabricated; Pre-cast plate?production line; Automatically?crossed?device 目 錄 摘 要 III 第1章 總 論 1 1.1 概述 1 1.2現(xiàn)澆板與預制板的比較 2 1.3 發(fā)展前景 3 1.4 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置研究現(xiàn)狀分析 4 1.5 需要解決的問題及其解決辦法 8 第2章 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的設計 9 2.1 機架的設計 9 2.2 機架上滾動導軌的設計 12 2.3 橫梁的設計 15 2.4 橫向移動的設計方案 15 2.5 氣缸的選擇 19 2.6伺服電機的選擇 21 2.7 預制板支板的設計 22 2.8 支架的設計 24 2.9 夾板的設計 26 2.10 總體裝配圖 26 第3章 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的校核 27 3.1 支架的校核 28 3.2. 軸徑校核 28 3.3軸承的選擇與校核 28 3.4 校核鍵連接的強度 29 3.5 齒輪的選擇 31 3.6 電機軸上的鍵的校核 32 3.7 滾動導軌副的校核 32 3.8 橫梁的校核 33 總結 34 致 謝 35 參考文獻 36 III 第1章 總 論 1.1 概述 本課題主要是設計預制板生產(chǎn)線中的自動劃線裝置，該裝置由支架，直線導軌，伺服電機，噴嘴等構成。此套裝置實現(xiàn)了橫向，縱向和豎直方向的移動與定位，可以在預制板上的各個位置進行劃線，保障了定位精度，簡化了操作，提高了工作效率。此裝置的設計還可以用于夾持其它物品（需要安裝機械手），可以使其達到多種用途的目的。市面上的預制板生產(chǎn)線很混雜，生產(chǎn)出的預制板很難用于高強度作業(yè)，而這套裝置的產(chǎn)生，可以將預制板做到大而堅固。 圖 1.1 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置生產(chǎn)線照片 1.2現(xiàn)澆板與預制板的比較 預制混凝土空心板在建筑行業(yè)的應用十分廣泛，它可以有效的提高施工效率、節(jié)約生產(chǎn)成本。但是順著經(jīng)濟的發(fā)展以及科學的進步，建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝也在不斷的創(chuàng)新，施工技術也有了質的飛越。所以空心板建筑的優(yōu)勢也不在那么明顯了，反而其在性能方面的劣勢日益突出了起來。當然，在一些簡易住宅建筑中，預制混凝土空心板以起低廉的價格依然得到廣泛使用。 但是現(xiàn)澆混凝土板的使用更為普遍，主要原因在于使用現(xiàn)澆板后沒有板縫，既符合人們的審美又避免了墻面的滲水，使得居住環(huán)境更為舒適；同時使用現(xiàn)澆板可以提高房屋的整體剛性，增強房屋的安全性；在施工過程中，采用現(xiàn)澆板就不用設置圈梁，還可以提高工程效率；最重要的是現(xiàn)澆板的使用對于成本的增加并不大，對于購房者而言很容易接受，對開發(fā)商也有利可圖。 所以，對建筑行業(yè)來說，使用現(xiàn)澆板比使用空心板更能達到令人滿意的結果。因此，應當鼓勵現(xiàn)澆板的發(fā)展。 1.3 發(fā)展前景 在現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中，越來越注重生產(chǎn)自動化的程度，主要原因是自動化程度代表一個國家的生產(chǎn)力，對綜合國力有一定的影響。自動化程度越高，所需勞動力越少，生產(chǎn)效率越高，生產(chǎn)成本大幅度降低，生產(chǎn)模式由原來的勞動密集型轉向技術密集型，使得企業(yè)的經(jīng)濟效益明顯改善。這就迫使各生產(chǎn)廠家開始努力研發(fā)新技術，爭取在本行業(yè)能夠獨占鰲頭，從而獲取更大利益，同時也能更好的服務群眾。 隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，我國在各方面均取得驕人成績，特別在航天航宇方面尤為突出。機械行業(yè)很早就已經(jīng)就在歷史上扎下根，現(xiàn)在我們之所以繼續(xù)研究它，主要是希望它能夠給我們帶來更多的便利和實惠。預制板生產(chǎn)線也從原來的純體力勞動逐漸被機器所取代，但目前并不能夠實現(xiàn)完全的自動化，而是摻雜了許多人工勞動，這與世界先進國家相比還存在一定的差距。預制板的生產(chǎn)具有廣闊的前景，特別是對于新農(nóng)村建設尤為重要。因為，第一，廣大農(nóng)村所蓋的房屋很多都是一層到兩層，沒有很高的建筑，使用澆筑的不劃算。第二，隨著新農(nóng)村的開發(fā)，會有一批人們到農(nóng)村定居，享受田園風光，預制板的產(chǎn)生會讓建筑業(yè)更加高效，生產(chǎn)成本會大大降低。第三，未來所設計的預制板具有輕巧，隔音隔熱，承載力高等特點，是很好的建筑首選。因此，預制板的生產(chǎn)具有廣闊的前景. 預制板生產(chǎn)線的自動化實現(xiàn)，可以很好的解決不同預制板生產(chǎn)的需求?，F(xiàn)在的預制板生產(chǎn)絕非傳統(tǒng)的樓板，而是用于建造高強度的房屋設施所需的墻體等。 圖1.2 預制板的實際應用 1.4 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置研究現(xiàn)狀分析 現(xiàn)在我們所研究的課題主要是以瑞士等國所研制的預制板生產(chǎn)線裝置為依據(jù)，如圖1.3所示，而對這方面的研究，國內(nèi)則顯得相對空白，因此有必要進行本次研究，以便彌補國內(nèi)在此方面的空白，進而滿足國內(nèi)市場的需要。世界上一些發(fā)達國家在預制板生產(chǎn)方面自動化程度比國內(nèi)企業(yè)高，因此我們可以借鑒他們的經(jīng)驗來輔助我們進行設計。如果我們的研究能夠投入市場使用，那么國內(nèi)將在預制板生產(chǎn)方面產(chǎn)生一次革新，為推進國家的自動化之路起著重要作用。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，我國在各方面均取得驕人成績，特別在航天航宇方面尤為突出。機械行業(yè)很早就已經(jīng)就在歷史上扎下根，現(xiàn)在我們之所以繼續(xù)研究它，主要是希望它能夠給我們帶來更多的便利和實惠。預制板生產(chǎn)線也從原來的純體力勞動逐漸被機器所取代，但目前并不能夠實現(xiàn)完全的自動化，而是摻雜了許多人工勞動，這與世界先進國家相比還存在一定的差距。 圖 1.3預制生產(chǎn)線 本課題為預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置中的自動劃線部分。預制板來源于對建筑中現(xiàn)澆板的改進和自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)。對于目前來說，市面上還尚未將此技術公開，只有少數(shù)國家擁有此套裝置的技術，而預制板的作用的日益突出，使得設計出此套裝置顯得尤為重要。在實地考察后發(fā)現(xiàn)，有些公司對于該裝置的移動，是采用伺服電機卷動鋼絲，使得鋼絲拉動直線導軌的移動。經(jīng)過計算和考量發(fā)現(xiàn)，鋼絲在卷動的過程中，其直徑隨著卷動的匝數(shù)的增加而增加，從而為直線導軌的精確定位帶來不便，這樣一來，劃線裝置就顯得不那么精確。而我此次設計的是采用以直線導軌作為滑動支撐，以齒輪齒條的傳動作為驅動力。采用伺服電機，達到精確定位的目的。 通過考察，我們發(fā)現(xiàn)，此套裝置基本上實現(xiàn)了全自動化，但對于一些要求精度來說，出現(xiàn)了一些問題。 首先，市面上對于自動劃線裝置的定位有不同的設計方法，有的使用滾輪與金屬導軌的摩擦力來達到剎車定位，有的是通過電機帶動滾輪，卷動鋼絲，鋼絲拉動直線導軌的移動來產(chǎn)生驅動力，電機再停轉達到定位。這兩種方法都很難做到精確定位。因為對于通過摩擦力來達到定位的，速度小的時候精度較高，如果導軌運行的速度大時，因其慣性作用，就會產(chǎn)生很大誤差。 其次，對于采用鋼絲拉動的驅動力，其誤差也是顯而易見的。鋼絲在滾筒上卷動的時候會使得卷動鋼絲的滾動的直徑加大，從而為定位帶來不便。 1.5 需要解決的問題及其解決辦法 對于此套裝置，首先需要解決縱向滾動導軌的傳動與定位。 伺服系統(tǒng)是一種自動調節(jié)系統(tǒng), 廣泛應用于測量儀器與數(shù)控裝置中。通常, 機械伺服系統(tǒng)由伺服電機經(jīng)齒輪副、滾珠螺旋副驅動導軌部件移動。滾珠螺旋傳動的優(yōu)點是經(jīng)預緊后可以消除傳動中的空回, 傳動精度高, 導軌部件的重量對系統(tǒng)動態(tài)響應的影響較小。但是滾珠螺旋副(尤其是小直徑滾珠螺旋副) 不易生產(chǎn)制造，有其復雜的結構, 成本較高。對于齒輪齒條傳動來說，結構更為簡單，制造上更為方便，傳動的效率也要高出很多,成本遠比滾珠螺旋副低。雖然導軌部件重量對動態(tài)響應的影響比滾珠螺旋傳動稍大一些, 但當導軌部件重量較輕和工作行程較小時, 這種影響并不大, 在這種情況下. 可用齒輪齒條傳動代替滾珠螺旋傳動。在機械伺服系統(tǒng)中, 要求傳動鏈中的各齒輪在正反向傳動中運轉靈活, 即要求各齒輪轉動時的角加速度要大, 因此, 應使整個傳動鏈轉化到伺服電機軸上的轉化轉動慣量為最小最小轉化轉動慣量不但與傳動比和傳動級數(shù)有關。也與各構件的轉動慣量和導軌部件重量有關。對于傳動方式的選擇，齒條的傳動距離長，運轉精度高，適合長直線傳動；絲桿在長直線傳動過程中很容易變形，然而在短直線傳動過程中，絲杠的傳動精度要明顯高于齒條。故應根據(jù)實際請況做出合理選擇。 在這里，采用齒輪齒條傳動，用伺服電機進行驅動定位。如下圖1.4： 圖1.4齒輪齒條傳動裝置 所以，其次要解決伺服電機的選擇。電動機的選擇不僅要確定合適的負載條件，同時還要滿足工作環(huán)境的需求，最后根據(jù)經(jīng)濟條件選擇合適的電動機。目前，順著動力技術的不斷發(fā)展和現(xiàn)代機械行業(yè)對電機性能的各種需求，步進電機的性能已經(jīng)逐步被交流伺服電機所取代，究其原因主要有以下6點： 1）控制精度高，并且其軸后端配有編碼器，可以根據(jù)工作條件選擇適合的控制精度，極大的滿足了各種工作環(huán)境下的需求， 2）低頻特性非常穩(wěn)定，可以避免低頻振動現(xiàn)象，不會影響生產(chǎn)，并且擁有共振抑制的特性，有助于調整系統(tǒng)； 3）力矩恒定，避免了電機啟動時力矩不足的現(xiàn)象，有利于生產(chǎn)； 4）瞬間過載能力強，達%150，持續(xù)時間長，可以增強機器的適用性能； 5）閉環(huán)控制，保證了控制性能的穩(wěn)定； 6）極快的速度響應能力，滿足了用于快速啟停的工作環(huán)境。 當然，對于一些性能要求不高的機器，步進電機也是不錯的選擇。故在選用電機時要考慮全面，選擇適合自身發(fā)展的電機類型。 再次，需要解決橫向移動問題，這里仍然采用伺服電機和齒輪齒條進行傳動與定位，見下圖1.5： 圖 1.5橫向移動示意圖 最后，需要解決上下移動的問題。上下移動是為了在需要劃線的時候，將噴嘴伸到離預制板一定的距離處，讓噴墨能夠很好的噴在預制板上，當不需要劃線時，噴嘴可以收起來，防止其妨礙其他的工作。此處，我們采用氣缸來實現(xiàn)上下的移動。如下圖1-6： 圖 1.6 氣缸裝置 此處的氣缸采用的是SMC的CY系列磁歐式無桿氣缸。CY系列如下圖1.7所示： 圖1.7 CY系列氣缸 第2章 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的設計 2.1 機架的設計 自動劃線裝置的機架的設計是采用方形型鋼和鋼板的焊接來構成的，對于方形型鋼，我們選用方形冷彎空心型鋼，其基本尺寸如下圖2.1： 圖2.1 立柱尺寸圖 作為整個裝置的整成部分，其三維效果圖如下圖2.2所示： 圖2.2 立柱安裝三維圖 2.2 機架上滾動導軌的設計 滾動直線滑軌是一種滾動導引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無限滾動循環(huán)，使得負載平臺能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運動，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動導引的1/50，使之能輕易地達到μm級的定位精度?，F(xiàn)在滑塊與滑軌間的末制單元設計，使得線形滑軌可同時承受上下左右等各方向的負荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡化的結構設計使線性滑軌有更平順且低噪音的運動。 （1）直線滾動導軌的特點 直線滾動導軌的應用十分廣泛，尤其是在數(shù)控機床行業(yè)，而滑動導軌更適用于普通機床，主要原因在于直線滾動導軌的： a)定位精度高，可實現(xiàn)自動化作業(yè)的精度要求； b)精簡傳動機構，降低機床造價并大幅度節(jié)約電力； c)摩擦阻力小，可提高機床的運動速度； d)摩擦阻力小，可避免運動誤差的產(chǎn)生，使機床長期維持高精度性能，維護更加方便。 此處采用20mm厚的鋼板加上矩形冷彎空心型鋼作為滾動導軌與機架之間的支撐，滾動導軌采用南京工藝裝備制造有限公司生產(chǎn)的GZB100BAL型號的滾動導軌，其相關參數(shù)如下圖2.3.1和圖2.3.3所示： 圖 2.3.1滾動導軌尺寸圖a 圖 2.3.2滾動導軌尺寸圖b 表2.1a滾動導軌參數(shù) 型號 導軌副尺寸 滑塊尺寸 導軌尺寸 H W K B1 L1 B3 L3 M×L0 T L2 B2 H1 GZB100BAL 120 50 105 200 394 130 200 M20×27 33 286 100 80 表2.2b滾動導軌參數(shù) 導軌尺寸 油杯尺寸 額定動載 額定靜載 D×D×h F Lmax G P N C(KN) C0(KN) 26×39×32 105 6000 M10×1 16 23 547 1330 表2.2c滾動導軌參數(shù) 額定力矩 滑塊重量 導軌重量 Ma(N.M) Mb(N.M) Mc(N.M) Kg Kg/m 61200 61200 73140 24.5 46.8 圖2.3.3 滾動導軌尺寸圖c 矩形型鋼尺寸如下圖2.4： 圖2.4 型鋼尺寸圖（其長度為9550mm.） 其相關參數(shù)如下表2.3： 表2.3a 型鋼參數(shù)表 邊長/mm 允許偏差 /mm 壁厚 t/mm 理論重量 截面面積 A/ 慣性矩/ H B 200 100 8.0 34.376 43.791 2145.993 719.014 表2.3b 型鋼參數(shù)表 慣性半徑/cm 截面系數(shù)/ 扭轉常數(shù) 7.000 4.052 214.599 143.802 1798.551 249.6 其三維效果圖如下圖2.5所示： 圖2.5 滑動導軌安裝效果圖 2.3 橫梁的設計 橫梁的作用是提供橫向導軌的支撐與移動，考慮到總體方案中導軌的傳動是采用齒輪齒條的傳動實現(xiàn)的，為了更好的是傳動得以實現(xiàn)，同時能更好的安裝電機，我們采用了如下的設計方案，其設計尺寸如下圖2.6所示： 圖2.6 橫梁的尺寸參數(shù) 其頂部采用長×寬×高=4000×232×20的鋼板作為上端蓋，其尺寸圖如下2.7： 圖2.7 橫梁蓋的尺寸參數(shù)圖 其三維效果圖如下圖2.8所示： 圖2.8 橫梁的安裝效果圖 2.4 橫向移動的設計方案 縱向的移動，我們采用滑動導軌作為支撐移動，以齒輪齒條作為傳動，同樣，對于橫向移動，我們?nèi)匀徊捎脻L動導軌作為支撐，以齒輪齒條作為傳動部件，在橫梁的上部和下部均裝有滾動導軌，其效果圖如下圖2.9所示： 圖2.9 橫梁的移動方案三維圖 2.5 氣缸的選擇 無桿氣缸和普通氣缸的的工作原理一樣,只是外部連接、密封形式不同。無桿氣缸里有活塞，而沒有活塞桿的，活塞裝置在導軌里，外部負載給活塞相連，作動靠進氣。 工作過程：在氣缸缸管軸向開有一條槽，活塞與尚志在槽上部移動。為了防止泄漏及防塵需要，在開口部采用不銹鋼封帶和防塵不銹鋼帶固定在兩端缸蓋上，活塞架穿過槽地，把活塞與尚志連成一體。活塞與尚志連接在一起，帶動固定在尚志上的執(zhí)行機構實現(xiàn)往復運動 磁歐式無桿氣缸CY3B/CY3R系列軸承的承受能力大大得到了提高。與CY1B相比，耐磨環(huán)的長度增加70%，從而使軸的承受力更加提高。 由于使用了耐磨環(huán)，潤滑性也大大得到了改善。特殊樹脂的耐磨環(huán)安裝在防塵圈上，缸筒外周形成良好的潤滑膜，耐久性更加提高。 1) CY3B/CY3R機種的選定方法(如圖2.10)： 圖2-10 CY3B/CY3R機種的選定方法 其受力如圖2.10 圖2.11 氣缸的受力示意圖 2) 氣缸的定位 (1) 用外部限位器使負載中間停止 壓力勿超過規(guī)定值 (2) 用氣動回路使負載中間停止 動能勿超過規(guī)定值 (3）行程末端停止方法(見圖2.12左圖) 如圖2.12右圖所示，同時使用限位器與液壓緩沖器，且從缸體中部的傳遞推力，便不會發(fā)生缸體的傾斜。 圖2.12 行程末端停止方法示意圖 此套裝置采用的是CY3R63型號的氣缸，其設計尺寸如下圖2.13 圖2.13a CY3R63型氣缸設計尺寸 圖2.13b CY3R63型氣缸設計尺寸 圖2.13c CY3R63型氣缸設計尺寸 3）磁性開關的安裝方法(如圖2.14): ①將開關安裝件沿氣缸的開關安裝溝槽移動到大體的設定位置。 ②將磁性開關插入開關安裝件的安裝槽。 ③確認檢測位置后，擰入磁性開關的附件，固定螺釘(M2.5)，固定磁性開關。 ④檢測位置變更時，進行步驟②。 注）擰緊固定螺釘(M2.5)時,請使用手柄直徑5～6mm的鐘表螺絲刀。另外，擰緊力矩大約為0.1～0.15N m。也可以在感覺到擰緊時，再轉90 。 圖2.14 磁性開關的安裝示意圖 其尺寸如下表2.4： 表2.4 氣缸的設計參數(shù) 型號 A B C CB CR D F G GP CY3R63 15 14 8.2 5 3 65.4 18 8.5 95 型號 GW H HA HB HC HP HR HS HT CY3R63 93.5 97 92 51 96 51 90 9.5 51 型號 J×E K L LD M MM N PW Q CY3R63 M10×1.5×15 24 118 8.6 10 M8×1.25 16 94 171 型號 QW T TC W WP WS X Y Z CY3R63 60 32 48 70 47 10 60 121 188 2.6伺服電機的選擇 （1) 本裝置伺服電機的選擇計算 工作臺和工件的機械規(guī)格： 橫梁重量G=15.2KN；滾動導軌摩擦系數(shù)選μ=0.05；滑塊快速移動速度設為=1000mm/s,低速移動時速度為=50mm/s；加速時間為t=0.5s；所選直齒齒輪的分度圓直徑=120mm 則摩擦力： 0.05×15.2=0.76KN (2.1) 由： (2.2) (2.3) 可得： 由此可知，需要加在齒輪分度圓上的徑向力=f=4KN 由： P= (2.4) 得： P=4KN?1000mm/s=4000W=4KW 為了達到可靠運行，我們選取歐姆龍R88M-G6K010H-B(S2)-Z型伺服電機。其參數(shù)如下：功率P=6KW,轉速n=1000r/min,其設計尺寸如下圖2.15所示： 圖2.15 伺服電機參數(shù)圖（其中LL=380.5mm） 2.7 預制板支板的設計 預制板支板的作用是支撐預制板的，在預制板澆筑的過程中，其作為支板，起到平整預制板的效果。為了使預制板能夠平整，支板的表面要具有一定的粗糙度，由于有的預制板比較重，所以，支板就需要有一定的強度來支撐。 對于支撐預制板的設計，我們使用鋼板焊制，用工字梁增加其強度，其三維模型如下圖2-16和2-17所示： 圖2.16預制板支板三維效果圖 圖2.17 預制板支板三維效果圖 其尺寸線如下圖2.18所示： 圖2.18 預制板支板參數(shù)圖 2.8 支架的設計 支架的作用是支撐預制板支板并為其傳遞提供導向作用，其三維效果圖如下2.19所示： 圖2.19支架三維效果圖 該裝置由支架體，滾筒，軸，摩擦輪，軸承組成，對于其各個零件的設計尺寸，如下圖2.20所示： 1)支架體 支架的作用是支撐軸和摩擦輪的，其強度要能夠支撐住預制板支板和預制板的重量，再整個支撐作用中，強度要求最高。 圖2.20 支架參數(shù)圖 2)摩擦輪 摩擦輪的作用是為了支撐預制板，并為其向前傳遞提供導向作用，摩擦輪的表面粗糙度要足夠大，要防止在傳遞的過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。設計尺寸如圖2.21所示： 圖2.21 摩擦輪參數(shù)圖 3)軸 軸的作用是為了支撐摩擦輪，對于其強度要求要高，其需要足夠的支撐力來支撐受壓的摩擦輪。 軸要有足夠的強度，能夠承載相應的載荷，對于其強度的校核，我們將在第三章進行校核說明，來檢驗所設計的機構是否滿足生產(chǎn)和強度要求 軸的設計尺寸如下圖2.22： 圖2.22 軸參數(shù)圖 2.9 夾板的設計 夾板在本裝置中的作用是為了更好地安裝氣缸，使其能夠更好地滿足氣缸上下移動的要求，同時要滿足氣缸在橫向上的移動要求，其三維效果圖如下圖2.23所示： 圖2.23 夾板三維設計模型 其設計尺寸如下圖2.24和圖2.25： 圖2.24小夾板 圖2.25 大夾板 大夾板和小夾板的作用是為了固定氣缸和伺服電機的傳動。使用兩個的組合，可以根據(jù)裝配的要求來調整大小夾板上下的距離，以便滿足裝配要求 2.10 總體裝配圖 其三維效果圖如下圖2.26： 圖2.26 自動劃線裝置三維設計模型 該總裝配圖所設計的是自動劃線裝置的運動實現(xiàn)，他所解決的問題是使劃線裝置能夠實現(xiàn)前后左右以及上下移動，同時滿足橫梁移動時的載荷問題。 對于該裝置，其所采用的核心部件就是用滾動導軌作為橫梁的支撐，采用伺服電機作為動力驅動，以齒輪齒條的嚙合作為傳動部件。 豎直方向上采用氣缸來實現(xiàn)上下移動。 第3章 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的校核 3.1 支架的校核 根據(jù)實際情況，估計預制板梁與所制成的預制板最大載重30t，負重均布在9對支撐支座上，其受力示意圖如下圖3.1所示： 圖3.1 傳輸裝置受力示意圖 則每個支座受力（傳輸輪）： （3.1） 式中：P——預制板與預制梁的重力，N； N——支架的個數(shù)。 3.2. 軸徑校核 而支架則是由軸支撐，且必須通過摩擦輪上的橡膠提供足夠的摩擦輪來帶動預制板運動，在滿足上述條件下，至關重要的保證軸的直徑，通過彎扭組合計算出軸的最小直徑，由于支架上的軸所受的扭矩不大，所以此處只校核軸的彎曲應力。 由彎曲的強度條件： （3.2） 結合下圖3-2，軸的受力示意圖 圖3-2 軸的受力示意圖 得： （3.3） （3.4） 所以： （3.5） 式中： ——計算的最大彎曲應力，MPa； ——軸所承受的最大彎矩，N.m； W ——抗彎截面系數(shù)，W=，m3； D ——軸的直徑，m； Σ ——許用應力，[σ]=55 Mpa 故軸的強度滿足要求，安全。 3.3軸承的選擇與校核 通過經(jīng)驗分析，軸承的型號選擇為6006，其性能參數(shù)如下表3.1； 表3-1 軸承參數(shù) 基本尺寸/mm d 30 D 55 B 13 基本額定載荷/kN Cr 13.2 C0r 8.3 極限轉速/ r.min-1 油 11000 脂 14000 重量/kg W 0.113 軸承代號 6006 其他尺寸/mm d2 38.4 D2 47.7 r min 1 安裝尺寸/mm da min 36 Da max 50.0 ra max 1 球徑/mm DW 7.144 球數(shù) Z 11 由于滾動軸承所受的軸向載荷很小，所以，此處不考慮，只考慮徑向載荷是否滿足要求。通過以上的性能參數(shù)知，軸承的基本額定載荷是13.2KN,而每個軸承所受的實際載荷為16.34KN×0.5=8.17KN，小于13.2KN.故軸承能夠滿足強度要求。 3.4 校核鍵連接的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由下表查的許用擠壓應力[σp]=100~120MPa,取其平均值，[σp]=110MPa。 鍵的工作長度: l=L-b=75mm -10mm=65mm (3.6) 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度: k=0.5h=0.5*8mm=4mm (3.7) 由公式： （3.8） 可見滿足連接強度。鍵的標記為：鍵8x60 GB/T 1096——2003。 表3-2 鍵連接的許用擠壓應力、許用應力/MPa 許用擠壓應力、許用應力 連接工作方式 鍵或轂、軸的材料 載荷性質 靜載荷 輕微載荷 沖擊 [σp] 靜連接 鋼 120-150 100-120 60-90 鑄鐵 70-80 50-60 30-45 [p] 動連接 鋼 50 40 30 3.5 齒輪的選擇 由上一章節(jié)中，我們選得伺服電機是歐姆龍R88M-G6K010H-B(S2)-Z型伺服電機。其參數(shù)為：功率P=6KW,轉速n=1000r/min。此處我們采用齒輪齒條嚙合，所以，我們選擇傳動比μ=1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪 劃線裝置的縱向和橫向的傳動速度并不是太高，故選用7級精度（GB 10095-88）。 材料選擇。選擇齒輪材料為40Cr（調制），硬度為280HBS。 選擇齒輪齒數(shù)Z=40 3.5.1按齒面接觸強度設計 由設計計算公式，即： （3.9） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 選=1.3 計算齒輪傳遞的轉矩： （3.10） 由機械設計[2]（以下均省略）表10-7，選取齒寬系數(shù) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù),由圖10-21d得該齒輪的接觸疲勞強度極限 應力循環(huán)次數(shù) （3.11） 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù);取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1 由式10-12得 （3.12） 3.5.2計算 1）計算齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 ==77.17mm （3.13） 計算圓周速度v： （3.14） 3）計算齒寬b： mm （3.15） 4) 計算齒寬與齒高之比 模數(shù)： ; （3.16） 齒高： h=2.25=2.252.57=5.788mm （3.17） （3.18） 5) .計算載荷系數(shù)： 根據(jù)v=4.04 7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)，直齒輪 由表10-2查得使用系數(shù) 由表10-4用插值法查得7級精度，齒輪相對支撐懸臂布置時。 由； 查圖10-13得。 故載荷系數(shù)： （3.19） 6).按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得： mm （3.20） 7）。計算模數(shù)： , （3.21） 3.5.3按齒根彎曲強度設計 由式10-5得彎曲強度的設計公式為： （3.22） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值： 1）由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強度極限; 2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命壽命系數(shù); 3).計算彎曲疲勞許用力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4.由式10-12得： （3.23） 4）.計算載荷系數(shù)K： （3.24) 5).查取齒形系數(shù) 查表10-5查得： ；； (2).設計計算: （3.25） 因為齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)小于曲面解除疲勞強度計算的模數(shù)m。而齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關。故m的取值為3。 按接觸強度算得的分度圓直徑d=101.49mm,算出齒輪齒數(shù)： （3.26） 取z=40. 3.5.4.幾何尺寸計算 1）.分度圓直徑: mm （3.27） 2）.計算齒寬: （3.28） 3）.計算齒輪齒頂圓和齒根圓： ； （3.29） mm （3.30）4)齒輪尺寸圖如圖3.3： 圖3.3 齒輪尺寸圖 3.6 電機軸上的鍵的校核 由伺服電機的尺寸參數(shù)可知，電機軸的直徑mm，由上面計算可知 鍵的參數(shù)為：h=8mm;b=12mm;L=86.8mm;=110MPak=0.5h=4mm;l=L-b=74.8mm, 所以 （3.31） 滿足強度要求。 3.7 滾動導軌副的校核 由表2-2知，滾動導軌副的；； 圖3-4 導軌副彎矩示意圖 通過上面的計算過程我們可以得知，遠遠小于以上要求載荷，所以，其強度遠遠滿足要求。 3.8 橫梁的校核 由下圖3-5所示，橫梁所產(chǎn)生的支撐力 （3.32） 圖3-5 橫梁受力圖 1）導軌副彎矩的校核： 橫梁自重G=16KN，其對兩端的滑動導軌副產(chǎn)生的彎矩： （3.33） 其中。 2）橫梁體的校核 將橫梁體等效成高h=360mm,寬b=232mm的矩形截面梁，則 （3.34） （3.35） 所以： （3.36） 查機械設計手冊，該材料為45鋼，彎曲許用應力 因,所以該橫梁體滿足彎曲強度。 因兩端采用鋼板焊接，此鋼板的參數(shù)為h=20mm,b=394mm 焊接處剪切應力 則： （3.37） 查機械設計手冊知 因為，所以滿足強度要求。 總 結 本課題的題目為預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置的設計，設計此套裝置的目的是為了節(jié)省在預制板生產(chǎn)時人工劃線時所耗費的時間，同時提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力物力。 本裝置的設計目的就是為了能夠在所鑄造的預制板上劃出坐標線，對于其功能結構，是采用伺服電機作為傳動源，配合齒輪齒條的嚙合傳動，使之能夠驅動在水平方向的運動。對于其傳動過程中的支撐，此處采用滾動導軌作為橫梁移動時的支撐。控制等方面采用PLC控制，結合伺服電機的驅動，可以精確的定位劃線部分所在的位置。綜合本裝置的各個部分，此裝置不僅可以實現(xiàn)自動劃線，還可以在機械手的輔助下來用于其它的用途。 對于此裝置設計過程中所遇到的問題，總結如下：首先，在設計之前要深入調研該項目的市場需求和生產(chǎn)需求，以利于獲得最佳的設計方案；其次，對于結構的設計，盡量多用標準件，可以減少生產(chǎn)成本。同時，材料的選擇要參考國家標準。最后，對所設計的裝置的各個部分進行校核，以獲得滿足結構強度和生產(chǎn)要求的裝置。 預制板生產(chǎn)線-自動劃線裝置可以實現(xiàn)在預制板上劃出所需的坐標線，以利于對預制板的后續(xù)加工。此裝置采用本文所述的設計方法，完全滿足生產(chǎn)要求。能夠達到生產(chǎn)中所需的精度。 33 致 謝 經(jīng)過這幾個月的畢業(yè)設計，我從中學到了很多書本上沒有的東西，感謝汪老師對我的孜孜不倦的指導。她在我做設計的過程中，給了我很多的幫助和教誨。 在這段時間，我們每周所做的進展都要向老師匯報，老師也不辭辛苦的一一為我們做指導，指出我們的設計不足，在我們實在想不出解決辦法時老師也會用各種方式引導我們，對于老師的這種認真負責的態(tài)度，我們非常的感動，因為我們學到了如何去思維，如何去解決工程中的問題。再次，深深的感謝老師。 同樣也要感謝我的同學，我們在學習三維制圖軟件的過程中，相互幫助，相互啟發(fā)，這也讓我深深感受到團隊的力量是巨大的。 當然還有哪些給我提供資料的企業(yè)，非常感謝你們的支持。 畢業(yè)在即，同時也感謝母校傳授給我的知識。感謝那些為了我們的未來而不辭辛勞的老師們，你們毫不吝嗇的將你們所學的知識傳授給了我們，同時又在生活上，工作上給了我們莫大的幫助。 我將不負眾望，繼續(xù)前進。 參考文獻 [1] 公國英.現(xiàn)澆板與預制板的比較[J]. 油氣田地面工程.2003,22(6):90. [2] 王彤. 機電領域中伺服電機的選擇原則[N]. 應用科技, 2001,21（8）:6-8. [3] 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M]. 第3版.北京：高等教育出版社，2006. [4] 濮良貴，紀名剛，陳國定，吳立言.機械設計[M]. 第8版.北京：高等教育出版社，2006. [5] 王躍進.機械原理[M]. 第1版.北京：北京大學出版社，2009. [6] 聞邦椿.機械設計手冊：第1-6卷[M].第5版.北京：機械工業(yè)出版社，2010. [7] 熊臘森，劉 松，吳豐順. 電弧噴涂槍的研究與設計[J].電焊械,2003,33（10）：25-38. [8] 周傳宏, 孫健利. 滾動直線導軌副的運動精度試驗研究[J]. 機械設計,2001,(2):20-21. [9] 趙霞，陳緯. 橫移車齒輪齒條有限元計算分析[J]. 機械工程與自動化,2011,(1):60-62. [10] 戴俊平，關文魁，郭輝. 齒輪齒條進給伺服系統(tǒng)綜合模型的研究[J]. 機械工程與自動化,2011(4):147-148. [11] 王宏杰,顏國正,丁國清,姚 舜,顏德田. 基于補償算法的機器人型材自動劃線和切割系統(tǒng)[J]. 上海交通大學學報,2002,(36):991-994. [12] 秦大同，謝里陽.現(xiàn)代機械設計手冊：第一卷[M].第一版.北京：化學工業(yè)出版社，2011. [13] 劉鴻文.材料力學[M]. 第4版.北京：高等教育出版社，2004. [14] 鈕新強,覃利明,于慶奎. 三峽工程齒輪齒條爬升式升船機設計[J]. 中國工程科學, 2011,13(7):96-103. [15] 何重遠.直線滾動導軌[J].機床，1985，7：7-8. [16] 宋海林.直線滾動導軌的特點及選用.機械工程師[J].2011,7:34-35.