JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)總體結(jié)構(gòu)與檢測分選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)總體結(jié)構(gòu)與檢測分選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),jzc,22,繼電器,性能,機(jī)能,檢測,總體,整體,結(jié)構(gòu),分選,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
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寧
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摘要
隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，且隨著中國勞動(dòng)力人口的減少，在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)的自動(dòng)化是一種大勢所趨。越來越多的人正在進(jìn)行生產(chǎn)自動(dòng)化的研究，以便提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
繼電器的自動(dòng)化檢測集中在對自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的研究，而對自動(dòng)化檢測的機(jī)械結(jié)構(gòu)卻很少有人涉及。本文介紹了對JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是研究檢測機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并對其中一些重要的結(jié)構(gòu)上的零件進(jìn)行校核與計(jì)算。
本文先從總體上對繼電器檢測機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后著重研究和設(shè)計(jì)了檢測機(jī)的檢測機(jī)構(gòu)和分揀機(jī)構(gòu)，得到了符合要求的檢測機(jī)。
關(guān)鍵字：JZC-22F型繼電器；自動(dòng)檢測機(jī)
Abstract
With the development of Chinese economy, and as China's labour force is reduced, in industrial production, the production of automation is a kind of the trend of the times. More and more people are carrying out a research into the production automation, in order to improve the production efficiency, reduce production costs.
Relay automation testing focused on the research of automated testing system, and for automated detection of mechanical structure rarely involved. This paper introduces the performance test of JZC – 22-F type relay machine structure design. The main content of this design is the study of mechanical structure of the testing machine, and some of the important parts in the structure of checking and calculation.
This article first from the overall to relay testing machine to carry on the design, and then focus on research and design of the testing machine testing institutions and sorting, conform to the requirements of the testing machine.
Keyword: JZC - 22 f type relay; Automatic testing machine
目 錄
摘要 1
1. 緒論 5
1. 繼電器的原理以及應(yīng)用 5
1.1 繼電器的原理結(jié)構(gòu)以及命名 5
1.2 繼電器的應(yīng)用 6
2. 繼電器的檢測機(jī)的研究現(xiàn)狀 8
2. JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.1 JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.1.1 JZC-22F型繼電器尺寸及性能參數(shù) 9
2.1.2 JZC-22F型繼電器檢測機(jī)的初步設(shè)計(jì) 10
2.2 檢測機(jī)進(jìn)料口的初步設(shè)計(jì) 11
2.3檢測機(jī)的檢測機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì) 12
2.4 檢測機(jī)分揀機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì) 12
3. 檢測機(jī)檢測機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13
3.1檢測機(jī)檢測機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 13
3.2.檢測機(jī)中氣缸的選擇與設(shè)計(jì)校核 16
3.2.1氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算. 18
3.1.2氣缸的密封 22
3.1.3氣缸的使用注意事項(xiàng) 23
4. 檢測機(jī)分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
4.1分揀機(jī)構(gòu)繼電器推進(jìn)氣缸選型與校核 27
4.2檢測機(jī)分揀機(jī)構(gòu)彈出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
總結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 33
第一章 緒論
1.繼電器的原理以及應(yīng)用
繼電器，也稱電驛，是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用[1-3]。繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一[4-10]。
繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件[11-17]。通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用[18-21]。繼電器主要應(yīng)用在工業(yè)控制、工廠和生產(chǎn)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)的采集、測量儀器和設(shè)備、醫(yī)療系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、軍事、衛(wèi)星等等。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。
作為控制元件，概括起來，繼電器有如下幾種作用[21-23]：
1）?擴(kuò)大控制范圍：例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。
2）?放大：例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。
3）綜合信號：例如，當(dāng)多個(gè)控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。
4）?自動(dòng)、遙控、監(jiān)測：例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。
2. JZC-22F型繼電器簡介
JZC-22F繼電器是有觸點(diǎn)的小型繼電器，它是一種普通的開關(guān)式的繼電器，JZC-22F型繼電器是一種中功率、常開型的繼電器，它的體積小，重量輕，線圈功耗低 .可直接焊接在印刷線路板中 .用于家用電器、自動(dòng)化系統(tǒng)、電子設(shè)備、儀器、儀表、TV-5遙控TV接收器、監(jiān)控儀音響設(shè)備等高浪涌電流的場合。JZC-22F繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖1。
圖1. JZC-22F繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
第二章 JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
繼電器的自動(dòng)化檢測集中在對自動(dòng)化檢測系統(tǒng)的研究，而對自動(dòng)化檢測的機(jī)械結(jié)構(gòu)卻很少有人涉及。本文介紹了對JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是研究檢測機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并對其中一些重要的結(jié)構(gòu)上的零件進(jìn)行校核與計(jì)算。
2.1 JZC-22F型繼電器性能檢測機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1.1.JZC-22F型繼電器尺寸及性能參數(shù)
JZC-22F型繼電器是一種中功率、常開型的繼電器，它的體積小，重量輕，線圈功耗低 .可直接焊接在印刷線路板中 .用于家用電器、自動(dòng)化系統(tǒng)、電子設(shè)備、儀器、儀表、TV-5遙控TV接收器、監(jiān)控儀音響設(shè)備等高浪涌電流的場合。它的外形尺寸如圖2.1。
圖2. JZC-22F型繼電器外形尺寸
對JZC-22F型繼電器的檢測，除了檢測它的外形和尺寸外，還應(yīng)該涉及到它的一些功用和參數(shù)。對它的功能和參數(shù)的檢測是非常重要的。表2.1為JZC-22F型繼電器的參數(shù)表。
表2.1JZC-22F型繼電器的參數(shù)表
2.1.2.JZC-22F型繼電器檢測機(jī)的初步設(shè)計(jì)
根據(jù)JZC-22F型繼電器的外形尺寸和它的一些性能參數(shù)，我們確定了JZC-22F型繼電器檢測機(jī)的基本的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)。初步擬定檢測機(jī)分為進(jìn)料口、輸送裝置、檢測機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)、出料口這幾個(gè)大的部分組成。
根據(jù)初步擬定的檢測的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)檢測機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和主要的組成部分。初步擬定的檢測機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2.2.
如圖所示，1為檢測機(jī)的進(jìn)料口，這個(gè)部分由一個(gè)機(jī)械手和一個(gè)液壓氣缸幫助定位繼電器；2為檢測機(jī)的傳輸裝置，本設(shè)計(jì)使用的傳輸裝置采用傳送帶，傳送帶的形式是自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中經(jīng)常用到的裝置，它具有原理簡單、可行性非常高的特點(diǎn)；3為出料口，出料口設(shè)計(jì)成一排排的溝槽，這樣的設(shè)計(jì)有利于對檢測好的繼電器的后續(xù)加工，如對排列非常整齊的繼電器進(jìn)行包裝；4為繼電器的檢測裝置，通過兩個(gè)液壓氣缸的協(xié)同作業(yè)，對繼電器進(jìn)行檢測，同時(shí)對不合格的繼電器進(jìn)行分揀，并分別進(jìn)入裝置5和裝置6。裝置5為進(jìn)料口機(jī)械手，裝置5的作用是把檢測合格的繼電器運(yùn)輸?shù)匠隽峡?，以便后續(xù)加工；裝置6為檢測不合格的繼電器的分揀，并把不合格的繼電器輸送到廢料裝置，以便下一步的處理；7為檢測機(jī)的電控柜，主要為電機(jī)和液壓氣功提供動(dòng)力源。8和9裝置為直流電機(jī)，該裝置為輸送裝置提供動(dòng)力源。
圖2.2檢測機(jī)初步擬定結(jié)構(gòu)圖
1. 進(jìn)料口；2.輸送裝置-傳送帶；3.出料口；4.檢測裝置；5.出料機(jī)械手；6.分揀裝置；7.電控柜；8.傳輸直流電機(jī)1；9.傳輸直流電機(jī)2
2.2檢測機(jī)的分揀機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的檢測機(jī)的分揀機(jī)構(gòu)由兩個(gè)部分構(gòu)成。一個(gè)是不合格品的分揀裝置，一個(gè)是對合格的繼電器進(jìn)行尺寸檢測，檢測性能合格的繼電器的尺寸是否符合要求。不合格品的分揀裝置設(shè)計(jì)成一個(gè)機(jī)械手，機(jī)械手固定在同步帶上，機(jī)械手的移動(dòng)是通過同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，機(jī)械手的抓取動(dòng)作通過兩個(gè)氣缸來實(shí)現(xiàn)的；氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展很迅速，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的重要手段。氣壓傳動(dòng)得到介質(zhì)就是空氣，環(huán)境污染小，工程容易實(shí)現(xiàn)所以說傳動(dòng)是一種易于推廣的實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用技術(shù)。氣動(dòng)技術(shù)在機(jī)械、化工、電子、電氣、食品、包裝、輕工、汽車等各個(gè)制造行業(yè)。尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)線中得到廣泛的應(yīng)用。所以本設(shè)計(jì)大量使用了氣缸作為動(dòng)力源。具體的實(shí)現(xiàn)過程為：當(dāng)檢測系統(tǒng)檢測到出來的繼電器為不合格產(chǎn)品，帶動(dòng)同步帶輪的電機(jī)馬上動(dòng)作，帶動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步帶帶動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到不合格繼電器的上方，這時(shí)，機(jī)械手上的一個(gè)上下移動(dòng)的氣缸動(dòng)作，使機(jī)械手向下移動(dòng)，然后通過一個(gè)左右移動(dòng)的氣缸來夾緊不合格的繼電器，然后氣缸上升，再通過同步帶輪的運(yùn)動(dòng)把繼電器運(yùn)到指定的地點(diǎn)。另外一個(gè)就是合格繼電器尺寸的分揀機(jī)構(gòu)，使用一個(gè)氣缸把傳送帶上的繼電器送入到一個(gè)剛好符合繼電器尺寸的長方體盒子，尺寸不合格的繼電器，就會(huì)被一個(gè)有很長伸縮氣缸推出盒子。
2.3.檢測機(jī)進(jìn)料口的初步設(shè)計(jì)
檢測機(jī)的進(jìn)料口是檢測機(jī)的重要組成部分，進(jìn)料口的初步設(shè)計(jì)從圖中2.2可以看到，它是由一個(gè)機(jī)械手和一個(gè)氣缸組成。機(jī)械手由一個(gè)皮帶輪和直流電機(jī)帶動(dòng)。本方案有一個(gè)很明顯的優(yōu)點(diǎn)，就是通過機(jī)械手和氣缸帶動(dòng)的夾板一起為要進(jìn)入傳送帶的繼電器一個(gè)精確定位的動(dòng)作，這樣能確保每一個(gè)合格尺寸的繼電器能進(jìn)入到傳送帶，已進(jìn)入到下一個(gè)工序，進(jìn)行繼電器的檢測。
本設(shè)計(jì)的進(jìn)料口的機(jī)械手是通過皮帶輪來帶動(dòng)的。皮帶輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有：皮帶輪傳動(dòng)能緩和載荷沖擊；皮帶輪傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、低振動(dòng)；皮帶輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便；皮帶輪傳動(dòng)對于皮帶輪的制造和安裝精度不象嚙合傳動(dòng)嚴(yán)格；皮帶輪傳動(dòng)具有過載保護(hù)的功能；皮帶輪傳動(dòng)的兩軸中心距調(diào)節(jié)范圍較大。但是，皮帶傳動(dòng)也有自動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：皮帶輪傳動(dòng)有彈性滑動(dòng)和打滑，傳動(dòng)效率較低和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；皮帶輪傳動(dòng)傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上壓力比嚙合傳動(dòng)大；皮帶輪傳動(dòng)皮帶的壽命較短。各類機(jī)械設(shè)備的皮帶輪的直徑等尺寸都是自己根據(jù)減速比配的，根據(jù)工作轉(zhuǎn)速與電機(jī)的轉(zhuǎn)速自己設(shè)計(jì)。
另外，加緊裝置的另一端采用了液壓氣缸來作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)擋板和機(jī)械手的配合實(shí)現(xiàn)對繼電器的精確定位。氣缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于系統(tǒng)構(gòu)成簡單，易于獲得穩(wěn)定速度，而且元器件價(jià)格低廉，比較容易維護(hù)等特點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。與電動(dòng)機(jī)相比，氣缸更擅長做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。而且僅僅調(diào)節(jié)安裝在氣缸兩側(cè)的單向節(jié)流閥就可簡單的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制。也成為氣缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最大的特征和優(yōu)勢?，F(xiàn)在，氣缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的主流。
2.4.檢測機(jī)的檢測機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的檢測機(jī)的檢測機(jī)構(gòu)采用一種抽屜式分選盒，工作臺(tái)面上有一傳送帶和測試架，由直流電機(jī)控制傳送帶，測試架左邊有一個(gè)放入裝置、兩端安裝側(cè)頭氣缸、前安裝機(jī)械手。它能可靠地分項(xiàng)踢出不良品分項(xiàng)落入分選盒中，合格產(chǎn)品由傳送帶自動(dòng)送出，確保出廠產(chǎn)品質(zhì)量百分之百合格。自動(dòng)檢測，排除了人為影響，顯著提高出廠產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。
這樣的檢測機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對繼電器的多種參數(shù)的檢測，而且過程迅速方便，能實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)化。
第三章 檢測機(jī)分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
檢測機(jī)的分揀機(jī)構(gòu)由兩個(gè)部分構(gòu)成。一個(gè)是不合格品的分揀裝置，一個(gè)是對合格的繼電器進(jìn)行尺寸檢測，檢測性能合格的繼電器的尺寸是否符合要求。不合格品的分揀裝置設(shè)計(jì)成一個(gè)機(jī)械手，機(jī)械手固定在同步帶上，機(jī)械手的移動(dòng)是通過同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，機(jī)械手的抓取動(dòng)作通過兩個(gè)氣缸來實(shí)現(xiàn)的；具體的實(shí)現(xiàn)過程為：當(dāng)檢測系統(tǒng)檢測到出來的繼電器為不合格產(chǎn)品，帶動(dòng)同步帶輪的電機(jī)馬上動(dòng)作，帶動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步帶帶動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到不合格繼電器的上方，這時(shí)，機(jī)械手上的一個(gè)上下移動(dòng)的氣缸動(dòng)作，使機(jī)械手向下移動(dòng)，然后通過一個(gè)左右移動(dòng)的氣缸來夾緊不合格的繼電器，然后氣缸上升，再通過同步帶輪的運(yùn)動(dòng)把繼電器運(yùn)到指定的地點(diǎn)。另外一個(gè)就是合格繼電器尺寸的分揀機(jī)構(gòu)，使用一個(gè)氣缸把傳送帶上的繼電器送入到一個(gè)剛好符合繼電器尺寸的長方體盒子，尺寸不合格的繼電器，就會(huì)被一個(gè)有很長伸縮氣缸推出盒子。
圖3.1 為分揀機(jī)構(gòu)機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)由電機(jī)、同步帶輪、同步帶、運(yùn)動(dòng)模組和機(jī)械手組成。如圖所示，機(jī)械手固定在同步帶上，當(dāng)系統(tǒng)檢測到有不合格的繼電器時(shí)，直流電機(jī)馬上以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)機(jī)械手到達(dá)繼電器上方。同時(shí)為了機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定和平行，本設(shè)計(jì)使用了運(yùn)動(dòng)模組，來保證機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的平行性和穩(wěn)定性。
圖3.2為本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的機(jī)械手的三維圖，當(dāng)機(jī)械手到達(dá)不合格繼電器的上方時(shí)，最上面的氣缸動(dòng)作，推動(dòng)下面的機(jī)械手向下，當(dāng)機(jī)械手下降一定距離后，在下面的左右運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)氣缸運(yùn)動(dòng)，讓機(jī)械手的手指夾緊繼電器，夾緊后，上面的氣缸動(dòng)作帶動(dòng)繼電器上升，然后運(yùn)動(dòng)到指定的回收器件里。
圖3.3為合格繼電器尺寸檢驗(yàn)用到的氣缸，這個(gè)氣缸把繼電器從傳送帶上推進(jìn)到一個(gè)大小和合格繼電器尺寸差不多的盒子里，檢驗(yàn)繼電器的尺寸，當(dāng)出現(xiàn)不合格繼電器時(shí)，就會(huì)有另一個(gè)具有很長長運(yùn)動(dòng)距離的氣缸推動(dòng)繼電器進(jìn)入回收箱。
圖3.1.檢測機(jī)分揀機(jī)械手手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
1.直流電機(jī)；2.同步帶；3.同步帶輪；4.運(yùn)動(dòng)滑塊；5.機(jī)械手
圖3.2.機(jī)械手
圖3.3檢驗(yàn)尺寸的推進(jìn)氣缸
3.1分揀機(jī)械手運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
分揀機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)，同步帶輪以及運(yùn)動(dòng)模組等零件構(gòu)成。本部分包括對這些零件的設(shè)計(jì)和校核。
3.1.1.同步帶輪設(shè)計(jì)
1.電機(jī)額定輸出功率估算
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)選用的直流電機(jī)，且工作時(shí)，直流電機(jī)的功率約為：
=7.16W
2、確定計(jì)算功率
電動(dòng)機(jī)每天使用24小時(shí)左右，同步帶運(yùn)動(dòng)時(shí)間約為4小時(shí)，查表4-1得到工作情況系數(shù)=1.7。則計(jì)算功率為:
12.17W
3、小帶輪轉(zhuǎn)速計(jì)算
4、選定同步帶帶型和節(jié)距
由同步帶選型圖3.4可以看出，由于在這次設(shè)計(jì)中功率轉(zhuǎn)速都比較小，所以帶的型號可以任意選取，現(xiàn)在選取H型帶，節(jié)距
表3-1 工作情況系數(shù)看
圖3.4 同步帶選型圖
5、選取主動(dòng)輪齒數(shù)
查表3-2知道小帶輪最小齒數(shù)為14，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為40。
6小帶輪節(jié)圓直徑確定
=
表3-2 小帶輪最小齒數(shù)表
7、大帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)確定
由于系統(tǒng)傳動(dòng)比為，所以大帶輪相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)與小帶輪完全相同。齒數(shù)，節(jié)距
8、帶速v的確定
9、初定周間間距
根據(jù)公式
得
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，軸間間距為600mm。
10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定
=()
=
=1720.67mm
11、帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算
有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)比為一，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=20。
12、基本額定功率的計(jì)算
查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表3-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。
所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為
==0.21KW
表3-3 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量
13、計(jì)算作用在軸上力
= =71.6N
3.1.2. 同步帶的設(shè)計(jì)
1、同步帶的節(jié)線長度
同步帶工作時(shí)，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。在同步帶傳動(dòng)中，帶節(jié)線長度是一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長度過大過小，都會(huì)影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對梯形齒同步帶的各種線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表3-4）。
表3-4 帶節(jié)線長度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖3-5所示，同步帶相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見表3-5。
3、帶的齒根寬度
一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱為帶的齒根寬度，以s表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳送較大的裁荷。
圖3-5 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
表3-5 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑r的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑
帶齒齒項(xiàng)圓角半徑的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會(huì)否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動(dòng)中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會(huì)超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過大，否則亦會(huì)減少帶齒與輪齒問的有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒齒形角日的大小對帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動(dòng)時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過大，又會(huì)使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。
在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表3-6。帶的圖形如圖3-6。
表3-6 同步帶尺寸
型號
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
12.7
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖3-6 同步帶
3.2.分揀機(jī)構(gòu)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)滑塊的選擇
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)滑塊的工作原理是：皮帶安裝在直線模組兩側(cè)的傳動(dòng)軸，其中作為動(dòng)力輸入軸，在皮帶上固定一塊用于增加設(shè)備工件的滑塊。當(dāng)有輸入時(shí)，通過帶動(dòng)皮帶而使滑塊運(yùn)動(dòng)。
通常同步帶型直線滑塊經(jīng)過特定的設(shè)計(jì)，我們可以在其一側(cè)可以控制皮帶運(yùn)動(dòng)的松緊，方便設(shè)備在生產(chǎn)過程中的調(diào)試。同步帶型直線模組可以根據(jù)不同的負(fù)載需要選擇增加剛性導(dǎo)軌來提高直線模組的剛性。不同規(guī)格的直線模組，負(fù)載上限不同。同步帶型直線模組的精度取決于其中的皮帶質(zhì)量和組合中的加工過程，動(dòng)力輸入的控制對其精度同時(shí)會(huì)產(chǎn)生影響。本設(shè)計(jì)的負(fù)載不是太重，所以選擇運(yùn)動(dòng)滑塊的鋼管的直徑為20mm，這樣的強(qiáng)度已經(jīng)足夠支撐機(jī)械手的重量。
3.1.分揀機(jī)構(gòu)繼電器推進(jìn)氣缸選型與校核
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的分揀機(jī)構(gòu)的繼電器推進(jìn)氣缸采用雙聯(lián)氣缸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，雙聯(lián)氣缸要求氣缸的行程較大，氣缸的活塞桿受的徑向力較小，所以活塞桿可以選比較小的。另一個(gè)方面，因?yàn)閷飧椎膭?dòng)作具有一定的定位精度，所以必須要選擇具有帶氣緩沖的雙聯(lián)氣缸，這樣就可以避免因?yàn)闅飧椎耐七M(jìn)力過大，從而對繼電器有機(jī)械損傷。綜合以上考慮，我們選擇了SMC的帶氣緩沖的CXS系列雙聯(lián)氣缸，采用的型號為：CXS-20-100，這種型號的缸直徑為20mm，行程可以達(dá)到100mm。圖3.7為這種型號的雙聯(lián)氣缸的外形尺寸。
圖3.7.雙聯(lián)氣缸外形尺寸。
表3.7.雙聯(lián)氣缸的參數(shù)表
由表3.7可以看出缸徑為20mm的雙聯(lián)氣缸的活塞速度、所能允許的動(dòng)能等一系列參數(shù)都符合設(shè)計(jì)要求。
第四章 檢測機(jī)檢測機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
因?yàn)槔^電器的檢測參數(shù)有許多種，所以，檢測每一種參數(shù)的時(shí)間既要盡可能的短，然后又要依次檢測完成，要是有一個(gè)參數(shù)不合格，就需要馬上檢測出來，并且放入分揀機(jī)構(gòu)中。按照設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)提出了一種結(jié)構(gòu)能滿足要求。
4.1.檢測機(jī)檢測機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的檢測機(jī)的檢測機(jī)構(gòu)采用一種抽屜式分選盒，工作臺(tái)面上有一傳送帶和測試架，由直流電機(jī)控制傳送帶，測試架左邊有一個(gè)放入裝置、兩端安裝側(cè)頭氣缸、前安裝機(jī)械手。它能可靠地分項(xiàng)踢出不良品分項(xiàng)落入分選盒中，合格產(chǎn)品由傳送帶自動(dòng)送出，確保出廠產(chǎn)品質(zhì)量百分之百合格。自動(dòng)檢測，排除了人為影響，顯著提高出廠產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的繼電器檢測機(jī)的自動(dòng)分選機(jī)，使用者可以從一下參數(shù)中選擇一部分或全部項(xiàng)目進(jìn)行自動(dòng)檢測分選：接點(diǎn)耐壓值；接點(diǎn)間耐壓；軛鐵與線包間耐壓；絕緣電阻；線圈電阻；吸合電壓、二次吸合；吸合時(shí)間、吸合回時(shí)間、同步差；釋放電壓；釋放時(shí)間、釋放回跳時(shí)間；接觸電阻，常開/常閉；通斷功能；接點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間；接點(diǎn)抖動(dòng)時(shí)間；力行程等；本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的檢測機(jī)的檢測裝置可以檢測繼電器的參數(shù)項(xiàng)目多，可適應(yīng)性很高。
檢測機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)抽屜式分選盒，工作臺(tái)面上有一個(gè)傳送帶和測試架，由直流電機(jī)控制傳送帶，可以控制繼電器一個(gè)一個(gè)經(jīng)過測試臺(tái)。兩端安裝測頭氣缸。開始工作時(shí)，直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，待檢產(chǎn)品在傳送帶上經(jīng)逐個(gè)放入裝置，然后繼電器一個(gè)個(gè)經(jīng)過檢測機(jī)構(gòu)。
圖4.1.檢測裝置的設(shè)計(jì)簡圖
圖3.2.
圖4.2.檢測裝置的設(shè)計(jì)簡圖
1. 直流電機(jī)；2.傳送帶；3.傳感器；4.電磁閥；5.氣缸；6.電磁閥；7.氣缸2；8.傳感器2；9.側(cè)頭氣缸；10.直流電機(jī)2；11. 12.13.氣缸3、4、5；14.分選盒；15.測頭板；16.機(jī)械手；17.十字聯(lián)軸器；18.工作臺(tái)；19.繼電器測試儀；20.電參數(shù)綜合測試儀；21.控制器；22.通斷測試儀；23.電控、氣源控制板；24.測試架；25.放入裝置；26步進(jìn)組件；27測頭板組件；28.空氣過濾調(diào)壓器；29.防振腳墊
4.2.檢測機(jī)中氣缸的選擇與設(shè)計(jì)校核
圖4.3和圖4.4為檢測機(jī)上使用的氣缸的位置。從圖中我們可以看出氣缸是檢測機(jī)構(gòu)的主要?jiǎng)恿υ矗瑸閷^電器進(jìn)行檢測動(dòng)作有效的主要元器件。所以，對氣缸的校核和選擇非常有必要。
圖4.3.檢測機(jī)構(gòu)上使用的單作用氣缸
圖4.4檢測機(jī)構(gòu)上水平面上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)氣缸
氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿、和密封件組成：
（1）缸筒：缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小?；钊ё指淄矁?nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。
（2）端蓋：端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載，減小活塞桿伸出時(shí)的下彎量，延長氣缸的使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。
（3）活塞：活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈?；钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長期使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料?；钊膶挾扔擅芊馊Τ叽绾捅匾幕瑒?dòng)部分長度來決定?；瑒?dòng)部分太短，易引起早 （4）活塞桿：活塞桿是氣缸中最重要的受力零件通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍
硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。
（5）密封圈：回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。
（6）氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對活塞進(jìn)行潤滑。也有小部分免潤滑氣缸
4.2.1氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
由設(shè)計(jì)任務(wù)知：要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載質(zhì)量為100kg，取值V=50mm/s,氣缸的行程為300 —500mm，取最大值。在研究氣缸性能和氣缸缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率β：
由《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》表：
氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與負(fù)載率
阻性負(fù)載
（靜負(fù)載）
慣性負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度V
<100mm/s
100—500mm/s
>500mm/s
β=0.8
≤0.65
≤0.5
≤0.3
運(yùn)動(dòng)速度V=50mm/s,β取0.6，所以氣缸的實(shí)際負(fù)載大小 為：F=F0/β=1633.3N
(1)氣缸內(nèi)徑的確定
缸徑的計(jì)算公式D=1.27==66.26mm
F→氣缸的輸出拉力N；
P→氣缸的工作壓力Pa
按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，D=80mm
氣壓缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-1993）
8 10 12 16 20 25 32
40 50 63 80 （90） 100 （110）
125 （140） 160 （180） 200 220 （250）
（280） 320 （360） 400 450 500
括號內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸
(2) 活塞桿直徑的確定
由d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=25 mm
活塞桿外徑尺寸 系列（GB/T2348-1993）
4 5 6 8 10 12 14 16 18
20 22 25 28 32 36 40 45 50
56 63 70 80 90 100 110 125 140
160 180 200 220 250 280 320 360
（3） 缸筒長度的確定
缸筒長度S=L+B+30
L為活塞行程；B為活塞厚度
活塞厚度B=0.7D= 0.780=56mm
由設(shè)計(jì)任務(wù)知?dú)飧椎淖畲笮谐蘈=500mm ,所以S=L+B+30=586 mm
導(dǎo)向套滑動(dòng)面長度A:
一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面長度A，在D<80mm時(shí)，可取A=(0.61.0)D；在D>80mm時(shí), 可取A=(0.61.0)d。
所以A=25mm
最小導(dǎo)向長度H：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣缸的最大行程為L，缸筒直徑為D，最小導(dǎo)向長度為：H
代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度H=80/2=40 mm
活塞桿的長度l=L+B+A+H=500+56+25+40=621mm
（4）氣缸筒的壁厚的確定
由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊》可查氣缸筒的壁厚可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：
式中
—缸筒壁厚（m）；
D—缸筒內(nèi)徑（m）；
P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa）；
—缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）；
實(shí)際缸筒壁厚的取值：對于一般用途氣缸約取計(jì)算值的7倍；重型氣缸約取計(jì)算值的20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。
參考《液壓與氣壓傳動(dòng)》缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核
,我們的缸體的材料選擇45鋼，=600 MPa， ==120 MPa
n為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa)
P—缸筒承受的最大工作壓力MPa。當(dāng)工作壓力p≤16 MPa時(shí)，P=1.5p；當(dāng)工作壓力p＞16 MPa時(shí)，P=1.25p
由此可知工作壓力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa
=0.3mm
參照下表 氣缸筒的壁厚圓整?。?
= 7
氣缸筒的壁厚表：
材料
氣缸直徑
50
80
100
125
160
200
250
320
壁厚
鑄鐵HT15-33
7
8
10
10
12
14
16
16
鋼A3 . 45
5
7
8
8
9
9
11
12
鋁合金L3
8——12
12——14
14——17
（5） 氣缸耗氣量的計(jì)算
Q====1.85/s
（6）氣缸進(jìn)排氣口直徑d0
V——空氣流經(jīng)排氣口的速度（可取V=10 15）取V=12m/s
由公式d0=
代入數(shù)據(jù)得：d0=14.014mm
氣缸進(jìn)排氣口直徑
氣缸內(nèi)徑（D）
氣缸進(jìn)排氣口直徑d0
40
50 63
80 100 125
140 160 180
8
10
15
20
所以取氣缸排氣口直徑為15 mm
Q——工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（m3/s）
V——空氣流經(jīng)排氣口的速度
(7)活塞桿的校核
由于所選活塞桿的長度L=10d，所以不但要校核強(qiáng)度校核，還要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇45鋼。
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本》
由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊》
穩(wěn)定性校核：
由公式 Fp0 ≤
式中 FP0— 活塞桿承受的最大軸向壓力（N）；
FP0=1633N
FK — 縱向彎曲極限力（N）；
nK — 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取1.54。綜合考慮選取2
K—活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，對于實(shí)心桿K=d/4
代入數(shù)據(jù) K =25/4=6.25mm
由于細(xì)長桿L/K≧85 即 FK =
實(shí)心圓桿： J =
式中： L— 氣缸的安裝長度 ；
m— 末端系數(shù)；選擇固定—自由 m = 1/4
E— 材料彈性模量，鋼材 E = 2.1 1011 Pa ；
J— 活塞桿橫截面慣性矩（m4）；
d— 活塞桿的直徑（m）；
活塞桿計(jì)算長度L與系數(shù)m
安裝方式
m
鉸支—鉸支
1
固定—自由
1/4
固定—鉸支
2
固定—固定
4
L—?dú)飧椎陌惭b長度就是活塞桿的長度等于621mm；
代入公式：FK=1.3×106N
因?yàn)?=1.55×104N；
所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件
強(qiáng)度校核:
由公式d≥
其中：=，n為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa)
45#鋼的抗拉強(qiáng)度，=600MPa；==120MPa
所以：=1.92mm
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