数控插引机控制系统的设计与实现_百度文库
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数控插引机控制系统的设计与实现
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发布时间： 21:16:21
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内容简介：&&&> （鞭炮插引机的设计）（最终版） 能够满足强度要求。（2）与齿环配合的轴直径d＝10mm。查相关手册，选用A型普通平键，其尺寸为：b×h×l=3×3×10。为了确保证齿轮与轴具有合适的对中性,取齿轮与轴的公差配合为H7/r6。将已知数据代入挤压强度公式，有：][28.52ppdlkT?????2mmN（18）从上面计算可得出齿环处轴上键的强度能够满足强度要求。2.5.2鞭炮插引机齿轮受力计算及校核由于整个鞭炮插引机功率及载荷都比较小，齿轮的设计关键在于设计其齿数。根据动作循环要求整个机构除不完全齿轮外传动比均为1，齿数为20，不完全齿轮齿数为7，模数为2，材... 能够满足强度要求。（2）与齿环配合的轴直径d＝10mm。查相关手册，选用A型普通平键，其尺寸为：b×h×l=3×3×10。为了确保证齿轮与轴具有合适的对中性,取齿轮与轴的公差配合为H7/r6。将已知数据代入挤压强度公式，有：][28.52ppdlkT?????2mmN（18）从上面计算可得出齿环处轴上键的强度能够满足强度要求。2.5.2鞭炮插引机齿轮受力计算及校核由于整个鞭炮插引机功率及载荷都比较小，齿轮的设计关键在于设计其齿数。根据动作循环要求整个机构除不完全齿轮外传动比均为1，齿数为20，不完全齿轮齿数为7，模数为2，材料为45号钢,根据载荷类型选用渐开线直齿圆柱齿轮。设计主要参数为：m=2?1Z?2Z?3Z20d=mZ=40?=?20ad=（Z+2*ah）m=4416fd=（Z+2*ah-2*C）m=43s=p=2m?=3.142.5.3鞭炮插引机切引刀转动拉伸弹簧设计计算该圆柱螺旋拉伸弹簧设计（1）圆柱螺旋拉伸弹簧结构尺寸选取计算接下来，设计一普通圆柱螺旋拉伸弹簧，中径22.75Dmm?，外径3Dmm?。当弹簧拉伸变形量15mm??时，拉力120.PNm?。弹簧直径d/mm由强度计算公式确定弹簧中径2D/mm2D=Cd=2.75mm弹簧内径1D/mm1D=2D-d=2.5mm弹簧外径D/mmD=2D+d=12mm弹簧指数CC=2D/d=5一般4≤C≤6/°2DParctgrπ?5°～9°，取为6°有效圈数n由变形条件计算确定n=10圈总圈数1n压缩1n＝n＋(2~2.5)=12自由高度或长度H0/mm两端圈不磨平1n＝n＋2=12时，0H＝np+3d=15mmLI型0H＝(n+1)d+1DLⅡ型0H＝(n+1)d+21DLⅦ型0H＝(n+1.5)d+21D工作高度或长度Hn/mmHn＝0H－?n=12mmHn＝0H+?n，?n－变形量节距p/mmp＝1mm间距?/mm?＝p－d=0.5?＝0.517压缩弹簧高径比b20DHb?b=5展开长度L/mmL=π12nD/cos?L=250mm该圆柱螺旋拉伸弹簧材料为II级热处理弹簧钢带，其硬度不小于48-53HRC，承受。33.0][6.1maxmin???CKFd（2）圆柱螺旋拉伸弹簧强度刚度校核依据圆柱螺旋拉伸弹簧强度计算公式得：33.0][6.1maxmin???CKFd（19）所选弹簧0.5dmm?。满足强度要求。3.?????CCCK（20）式中，K为曲度系数，F为载荷；C为弹簧指数（亦称旋绕比），C=D2/d=5mm；[τ]为弹簧材料的许用扭转应力。由此可计算弹簧丝直径d=0.5mm。（2）刚度计算公式1683??FCGdn?（21）式中，n为弹簧的有效圈数G为弹簧的切变模量；G=200000λ为弹簧变形量；D2为弹簧圈中径；其它符号意义同前。综上所述，圆柱螺旋拉伸弹簧选为AWY12-250，可以满足设计要求。2.5.4鞭炮插引机主轴的设计计算及其校核本次主轴的设计主要采用验证性的设计。该鞭炮插引机采用的是手摇式，功率约为500W，T为mmN??4108。mmnPd65.9][2.???（22）18????????8.036.4PIiiiILTLG?(23)根据轴上零部件的安装要求设计主轴示意图如下：图13主轴示意图轴上EC与GH处所受的剪力大小为N3104?,E处所受的水平和竖直压力大小为100N。综合分析得E处为危险截面，此处的总剪力为：NF(223????总弯矩为：mmNM?????0050所以：MPaMPaWTMca60][2.14)(2221????????（24）经过校核原设计轴符合强度和刚度要求。193步进电机的选择3.1步进电机本设计选用45BF008。相数是三相、步距角1.5/3度。电压24V、相电流0.2A、保持转距0.118NM(1.2kg.cm)、空载启动频率500，D为45；D1为25；高H为2.5；d为4；E为14.5；L为58；D2为33；MS为4-M3。图3-145BF三相反应式步进电机实物图图1545BF三相反应式步进电机尺寸3.2PLC驱动步进电机三菱PLC本身带有高速脉冲计数器和高速脉冲发生器，其发出的频率最大为2010KHz，能够满足步进电动机的要求。对PLC提出两个特性要求。一是在此应用的PLC最好是具有实时刷新技术的PLC，使输出信号的频率可以达到数千赫芝或更高。其目的是使环形脉冲分配能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性。二是PLC本身的输出端口应该采用大功率晶体管，以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压、数安培脉冲电流的驱动要求。如下图所示：图16PLC直接驱动电机环形分配程序对步进电机各相绕组的通电顺序进行环形脉冲分配，从而控制接到步进电机三相绕组的48V直流电源的依次通、断，形成旋转磁场，使步进电机转动。步进电机的转动，由于步进电机是电感性负载，直流电阻很小，故接限流电阻以免脉冲电流过大损坏，当查阅能力与思考能力，使我对毕业设计有了很大的兴趣。在有了插引机的大概设计思路之后，我开始着手计算各个零部件的尺寸，由于鞭炮插引机是间歇运动，所以对尺寸的要求非常精确，我不得不重新拿出工图书和机械设计那本书，查阅很多设计手册，要求把每一个数据都计算准确。翻看着以前学过的书，查找许多数据及公式，感觉自己又把大学生活重新学了一遍，将自己的知识更加巩固与完善了，这是很难得的。将所有的尺寸计算完毕后，就得开始画图了。虽然我的CAD不是很好，经常不知道怎么画出图形来，但通过同学与老师的指导，总算将那些装配图和零件图美观的画了出来。最后完成了所有的毕业设计后，我再重新检查了一遍，对待毕业设计就像对待以后工作中的设计一样，必须非常严谨，不能有重大的错误。做完毕业设计，也就意味着我的大学生活也要告一段落了。现在想想，做毕业设计不单单是为了拿到学分顺利毕业，也是为了以后踏入社会参加工作做了一个铺垫。通过毕业设计，将大学生活所学到的知识重新整理，然后逐步展示，也是对自己的大学生活的一个总结，更是以后参加工作的一个新的开始。那种幸福感，使我们难以追求的。做完了毕业设计，心里不自觉的感觉很充实。就算我的成绩不好，就算我的知识不够丰富，但是只要通过学习和努力，一个人也能成功的完成。28参考文献[1]孙恒.陈作模.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.[2]濮良贵.纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2002.[3]邓星钟.机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.[4]黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社，1995.[5]顾绳合.电机及拖动基础[M].北京：机械工业出版社，2007.[6]闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.[7]孙靖民.机械优化设计.4版.北京：机械工业出版社，2009.[8]成大先.机械设计手册第四卷[M].北京：化学工业出版社，2007.29致谢本论文是...
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帮帮文库版权所有导读：ABC本此设计选用的C方案，60461.3设计任务：，1）设计该鞭炮插引机的工作部件使双胶辊、切引刀、压引板和送料板实现上述运动形式并，5）设计工作部件中的凸轮机构，6）设计工作部件中的连杆机构，7）设计工作部件中的间歇运动机构，1.4设计提示：，二、设计工作原理，2.1原动机的选择原理：，此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，此类原动机是将发电机等能机所产生的各 A B C 本此设计选用的C方案
35 45 55 4 8 12 77 60 46 1.3设计任务： 1）设计该鞭炮插引机的工作部件使双胶辊、切引刀、压引板和送料板实现上述运动形式并达到性能参数的要求； 2)
绘制机器工作部件的运动循环图； 3）自选原动机，拟定传动系统总体方案，一般应包括带传动、齿轮或蜗杆传动等，绘制机器传动系统方案简图； 4）分配各级传动的传动比，确定各级传动的基本参数，并计算主要传动件的几何尺寸； 5）设计工作部件中的凸轮机构。确定运动规律，选定基圆半径，绘制凸轮的轮廓曲线，并校核最大压力角核最小曲率半径； 6）设计工作部件中的连杆机构。确定各构件的运动尺寸和执行构件的运动参数； 7）设计工作部件中的间歇运动机构； 8）建立工作部件的运动模型并进行运动仿真分析（选作）
1.4 设计提示： 1)
由于双胶辊将引线向下送到要求的长度才切断，切断的时候不能送进引线。因此需要间歇运动机构使双胶辊间歇转动。为减小外形结构尺寸，可采用不完全齿轮机构实现。 2）引线切割之后，为了保证引线能够准确到达炮心位置，需要压引板压紧引线并送达指定位置向外、向上回退。向下送引的位移为8~15mm，可在该范围中自行确定。
3）切引机构、送料机构可采用凸轮或组合机构实现
二、设计工作原理
2.1原动机的选择原理：
（1）原动机的分类
原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类：
A一次原动机
此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，因此称为一次原动机。属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。
B二次原动机 此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机械能，因此称为二次原动机。属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。
（2）选择原动机时需考虑的因素
1：考虑现场能源的供应情况。
2：考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。
3：考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳，调速和控制等方面的要求。
4：考虑工作环境的影响。
5：考虑工作可靠，操作简易，维修方便。
6：为了提高机械系统的经济效益，须考虑经济成本：包括初始成本和运转维护成本。 综上所述，在鞭炮插引机中最益选择二次原动机中的电动机作为原动件。
2.2传动机构的选择和工作原理：
（1）传动机构的作用 1：把原动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力。 2：把原动机输出的速度降低或提高，以适应执行机构的需要。 3：用原动机进行调速不经济和不可能时，采用变速传动来满足执行机构经常调要求 4：把原动机输出的等速回转运动转变 5：实现由一个或多个动力机驱动或若干个速度相同或不同的执行机构。
6：由于受机体的外形，尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与原动机直接连接时，也需要用传动装置来联接。
（2）传动机构选择的原则
1：对于小功率传动，应在考虑满足性能的需要下，选用结构简单的传动装置，尽可能降低初始费用。
2：对大功率传动，应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转费用和维修费用。
3：当执行机构要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接连接或采用定传动比的传动装置；当执行机构要求变速范围大。用动力机调速5
不能满足机械特性和经济性要求时，则应采用变传动比传动；除执行机构要求连续变速外，尽量采用有级变速。
4：执行机构上载荷变化频繁，且可能出现过载，这时应加过载保护装置。
5：主，从动轴要求同步时，应采用无滑动的传动装置。
6：动装置的选用必须与制造水平相适应，尽可能选用专业厂生产的标准传动装置，加减速器，变速器和无级变速器等。
三、功能分解：
功能分解为以下几个部件：
1）双胶辊：电动机开动后通过轴带动双胶辊滚动，双胶辊然后带动引线运动使引线到达导引板下面。 2）切引机构：引线向下到达一定长度后，切引刀通过来回运动切断引线。 3）压引板：引线切断之后，压引板压紧引线并送达指定位置向外、向上回退。 4）送料机构：送料板通过进给位移S到达指定位置。等压引板回退时再进给位移S给下一排鞭炮插引线作准备。
四、运动方案的选择：
1）双胶辊：由于双胶辊将引线向下送到要求的长度后才切断，切断的时候不能送进给线。因此需要间歇运动机构使双胶辊间歇运动。为减小外形结构尺寸，于是采用不完全齿轮机构来实现。
2）切引刀：切引刀是通过来回摆动或移动来切断引线，因此采用凸轮机构和杆组来实现。 3）压引板：为了保证引线能够准确到达炮心位置，采用两个凸轮机构来实现，一个控制上下移动，一个控制向外、向内移动。 7
3）送料机构：由于送料板是间歇性的运动，因此采用凸轮机构来实现，它也可以采用凸轮机构或者组合机构来实现。
5）机构总图
包含总结汇报、旅游景点、文档下载、教学研究、办公文档、专业文献、应用文书、出国留学、考试资料以及机械原理课程设计鞭炮插引机长安大学等内容。本文共4页
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