胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置設(shè)計(jì)含4張CAD圖

胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置設(shè)計(jì)含4張CAD圖,自動(dòng),裝置,設(shè)計(jì),cad 目錄 1 緒論 2 1.1 研究背景 2 1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 1.2.1一種新型輪胎裁切裝置 3 1.2.2 一種輪胎裁切裝置裝置 3 1.3 國外研究現(xiàn)狀 4 1.3.1 輪胎胎圈裁剪裝置 4 1.3.2 輪胎胎圈自動(dòng)裁剪裝置 5 1.4研究內(nèi)容 6 1.5研究步驟 7 1.6研究方法 7 2總體方案設(shè)計(jì) 8 2.1機(jī)械裝置工作原理 8 2.2傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 8 2.2.1電機(jī)和連軸器的選取 8 2.2.2聯(lián)軸器選擇 9 2.3 X向電機(jī)的選取 10 2.4 Y向電機(jī)的選取 10 2.5滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 10 2.6 X向?qū)к壍倪x取 13 2.7電機(jī)的選擇 13 2.7.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 14 2.7.2 確定電機(jī)工作時(shí)的功率 15 2.7.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 15 2.8電機(jī)的校核 16 3 自動(dòng)裁剪彎臂的螺栓強(qiáng)度校核 17 3.1 自動(dòng)裁剪彎臂 17 3.2 變速齒輪的設(shè)計(jì) 18 3.3幾何尺寸的計(jì)算 19 3.4驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 20 3.5驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)及說明 20 3.5.1驅(qū)動(dòng)電路原理 20 3.5.2驅(qū)動(dòng)電路源部分 21 3.6控制面板 22 3.7自動(dòng)裁剪軌跡的確定 22 總 結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 28  1 緒論 1.1 研究背景 20世紀(jì)60年代初，世界范圍內(nèi)就開始著手研制胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置，至90年代初，美國，德國，法國等地都擁有了自己的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置，經(jīng)過30多年的發(fā)展，胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置技術(shù)已日臻成熟，目前正向著機(jī)電自動(dòng)化的方向發(fā)展。然而，我國胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的發(fā)展卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他國家的發(fā)展，一些制造和應(yīng)用機(jī)器均存在一些尚未解決的問題，使得它們難以發(fā)展和使用，大部分胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置都存在各種各樣的問題，主要包括以下幾個(gè)方面： (1)損失率高。由于生產(chǎn)技術(shù)不達(dá)標(biāo), 造成輪胎損傷嚴(yán)重, 通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)有些胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的輪胎損失率竟高達(dá)40%左右。 (2)通用性差。一些胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置僅能用于單一輪胎的裁切,對于其它品種的輪胎, 不能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，成本略微偏高，我國胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置尚未形成較大規(guī)模, 多數(shù)均為小工廠使用, 設(shè)計(jì)制造的工藝水平低, 成本就相對比較高。 根據(jù)目前的市場上的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置，設(shè)計(jì)一款具有高效率和低損傷率都兼顧的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，必須毫不動(dòng)搖的堅(jiān)持以實(shí)踐為主要理論思想，理論基礎(chǔ)為輔助，加上目前市場的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置技術(shù)做支撐，課題主要以研究胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置為前提，本著以最大化的節(jié)省材料、成本低、安全簡便、效率高的原則，著眼于胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的設(shè)計(jì)與研制，努力設(shè)計(jì)出適應(yīng)不同輪胎的機(jī)械裝置，它滿足高效率和低損傷率的要求，同時(shí)也需要降低了處理成本，降低相關(guān)能耗，提高整體的效率。 隨著時(shí)代的發(fā)展和工業(yè)化水平的不斷提高，社會(huì)對輪胎的需求不斷增長。擠出機(jī)是輪胎成型加工中最重要的設(shè)備之一。其簡單的操作和較短的成型周期在輪胎成型加工中占有重要份額。擠出機(jī)的末端通常由操作員用剪刀剪開。在各種過程中生產(chǎn)的橡膠仍隨傳送帶向后移動(dòng)。它需要專門的人員進(jìn)行操作，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低，而且操作繁瑣。還可能存在導(dǎo)致人員受傷的危險(xiǎn)，因此存在諸如接收卷材的質(zhì)量和效率低，不符合國家節(jié)能要求。同時(shí)，一部分材料被切掉，因此剩余材料和傳動(dòng)輪之間的摩擦減小，這可能導(dǎo)致滑動(dòng)甚至材料掉落。 1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1.2.1一種新型輪胎裁切裝置 如圖1.1為一種新型輪胎裁切裝置，裝置主要包括砧板(1),裁刀(2),裁刀支撐架(3),傳送帶(4)和主體支架(5)，所述的主體支架(5)螺栓連接裁刀支撐架(3),所述的裁刀支撐架(3)活動(dòng)連接裁刀(2)，所述的砧板(1)上安置有刀槽,刀槽為平行刀槽(6)或傾斜刀槽(7)。達(dá)到降低稀線、側(cè)鼓發(fā)生幾率的目的。改進(jìn)后的復(fù)合件在成型鼓上完成輪胎的成型后，胎側(cè)和內(nèi)襯層的接頭部位也不再于胎體簾線內(nèi)、外重合。在不改變成本的情況下，提高了產(chǎn)品使用效果。 1為砧板,2為裁刀,3為裁刀支撐架,4為傳送帶,5為主體支架,6為平行刀槽 圖1.1 一種輪胎胎圈成型裝置 1.2.2 一種輪胎裁切裝置裝置 如圖1.2為一種輪胎裁切裝置，包括支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)上由后至前依次設(shè)置有平整牽引支撐架、熨燙平整支撐架、傳送驅(qū)動(dòng)支撐架及裁片放置支撐架；平整牽引支撐架上安裝有平整牽引輥組件；熨燙平整支撐架上安裝有下熨燙組件，熨燙平整支撐架上還安裝有熨燙組件驅(qū)動(dòng)裝置；傳送驅(qū)動(dòng)支撐架上安裝有輪胎傳送板；裁片放置支撐架上安裝有與輪胎傳送板連通的裁片放置板，傳送驅(qū)動(dòng)支撐架上還安裝有裁切刀具驅(qū)動(dòng)裝置，裁切刀具驅(qū)動(dòng)裝置的輸出端連接有刀具，本設(shè)計(jì)通過平整牽引輥組件和傳送動(dòng)力輥組的設(shè)置，使得輪胎能依次進(jìn)行熨燙平整及裁切工作，這樣可有效減少操作人員的工作量，并且提高工作效率及質(zhì)量。 1、 支撐平臺(tái)，2、平整牽引支撐架，3、熨燙平整支撐架，4、傳送驅(qū)動(dòng)支撐架，5、熨燙組件驅(qū)動(dòng)裝置，6、熨燙安裝板，7、熨燙隔熱板，8、熨燙加熱板，9、熨燙接觸板 10、平整拉動(dòng)牽引輥 圖1.2 一種輪胎裁切裝置 1.3 國外研究現(xiàn)狀 1.3.1 輪胎胎圈裁剪裝置 如圖1.3為一種全自動(dòng)廢舊輪胎切條系統(tǒng)及輪胎切割方法，涉及廢舊輪胎回收處理技術(shù)領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的一些輪胎切割設(shè)備自動(dòng)化程度相對較低的技術(shù)問題。該裝置包括傳送機(jī)構(gòu)、一級(jí)切割機(jī)構(gòu)和二級(jí)切割機(jī)構(gòu)，其中，一級(jí)切割機(jī)構(gòu)以及二級(jí)切割機(jī)構(gòu)設(shè)置在傳送機(jī)構(gòu)的周圍，待切割輪胎豎放在傳送機(jī)構(gòu)上，一級(jí)切割機(jī)構(gòu)用以將待切割輪胎切割成兩圓環(huán)狀的半輪胎結(jié)構(gòu)，半輪胎結(jié)構(gòu)在傳送機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下能繼續(xù)移動(dòng)至二級(jí)切割機(jī)構(gòu)，二級(jí)切割機(jī)構(gòu)能對半輪胎結(jié)構(gòu)的切割面?zhèn)冗M(jìn)行切割并能切下環(huán)狀橡膠條。本發(fā)明用于對廢舊輪胎的切割處理。 1- 傳送機(jī)構(gòu)；11-傳送機(jī)構(gòu)前段；12-傳送機(jī)構(gòu)后段；2-一級(jí)切割機(jī)構(gòu)；21-一級(jí)支撐輪輞；22-一級(jí)旋轉(zhuǎn)刀具；23-伸縮機(jī)械臂；24-一級(jí)支撐架；3-二級(jí)切割機(jī)構(gòu)；31-二級(jí)刀具結(jié)構(gòu) 2- 311-定刀；312-旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀；32-二級(jí)支撐輪輞；33-伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂；34-二級(jí)支撐架；4-待切割輪胎；5-半輪胎結(jié)構(gòu) 圖1.3 全自動(dòng)廢舊輪胎切條裝置 1.3.2 輪胎胎圈自動(dòng)裁剪裝置 圖1.4為一種輪胎胎圈自動(dòng)裁剪裝置，包括：機(jī)架、放料機(jī)構(gòu)、聚攏機(jī)構(gòu)及切斷機(jī)構(gòu)；放料機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架上，放料機(jī)構(gòu)被配置為向外連續(xù)輸出輪胎胎圈；聚攏機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架上，聚攏機(jī)構(gòu)被配置為接收放料機(jī)構(gòu)輸出的輪胎胎圈，且將珍珠棉在寬度方向上聚攏；切斷機(jī)構(gòu)設(shè)置在機(jī)架上，切斷機(jī)構(gòu)被配置為將聚攏機(jī)構(gòu)聚攏后的輪胎胎圈剪斷。上述技術(shù)方案中通過設(shè)置放料機(jī)構(gòu)自動(dòng)往外輸送輪胎胎圈，再通過聚攏機(jī)構(gòu)將輪胎胎圈在寬度方向聚集，最后通過切斷機(jī)構(gòu)將輪胎胎圈切斷，聚攏機(jī)構(gòu)將輪胎胎圈聚攏有利于切出較為平整的切口，上述技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)輪胎胎圈自動(dòng)化裁剪，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高。 兩安裝座4、兩安裝桿5、機(jī)架1上，棉卷3，套環(huán)10，安裝桿5，限位柱6，限位孔7，第一段8，第二段9，活動(dòng)座11，主動(dòng)牽引輪12，從動(dòng)牽引輪13，電機(jī)14 圖1.4 日本輪胎胎圈自動(dòng)裁剪裝置 1.4研究內(nèi)容 （1）查閱有關(guān)專業(yè)權(quán)威文獻(xiàn)。借用相關(guān)參考書以了解胎側(cè)壓出機(jī)機(jī)頭的基本結(jié)構(gòu)； （2）調(diào)查國內(nèi)外胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置實(shí)例，了解國內(nèi)外行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r； （3）要查詢與該主題研究有關(guān)的一定數(shù)量的中文和英文資料，就需要現(xiàn)代文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)和能夠檢索互聯(lián)網(wǎng)文獻(xiàn)的能力； （4）設(shè)計(jì)自動(dòng)切割裝置的工作原理和受力原理，以及關(guān)鍵部件的參數(shù)； （5）檢查胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置主要部件的強(qiáng)度，繪制主要機(jī)構(gòu)的裝配圖，并繪制主要部件的零件圖。 1.5研究步驟 在課題的研究過程中，主要運(yùn)用了文獻(xiàn)研究法（查找和研究網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資料和圖書館的相關(guān)書籍）和比較研究法（對國內(nèi)外胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置進(jìn)行對比）。通過閱讀大量相關(guān)書籍、查閱(CNKI)論文、期刊等資料，深入研究國內(nèi)外自動(dòng)換卷機(jī)的發(fā)展、前沿觀點(diǎn)及研究成果，進(jìn)行提煉、總結(jié)，為論文寫作提供思路和資料。 在查閱了一系列有關(guān)胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置方案的設(shè)計(jì)理論及相關(guān)知識(shí)的資料和相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化的目的，設(shè)計(jì)的主要步驟如下： （1）通過查閱相關(guān)資料了解各種自動(dòng)裁切裝置的工作原理，結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，產(chǎn)生胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置設(shè)計(jì)的基本思路為后面的設(shè)計(jì)、選擇打下基礎(chǔ)。 （2）初步擬定胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的研究的方法與具體的研究方向，盡量避免過程中發(fā)生的問題。 （3）依據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，確定整個(gè)設(shè)計(jì)的方案大綱，要求結(jié)構(gòu)簡單、造型美觀。 （4）選定基本的方案，對機(jī)構(gòu)整體、使用場合，適配性等進(jìn)行分析 （5）確定最終方案，完成裝配圖的設(shè)計(jì)和繪制，并繪制零件圖。 （6）編寫設(shè)計(jì)說明書，檢查并完善本設(shè)計(jì)課題。 1.6研究方法 （1）調(diào)查法：調(diào)查國內(nèi)外現(xiàn)有胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例，了解國內(nèi)外行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，為接下來具體機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)做鋪墊。 （2）采用文獻(xiàn)研究法，查閱相關(guān)國內(nèi)外有關(guān)于胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的文獻(xiàn)與專利等，學(xué)習(xí)借鑒現(xiàn)金的設(shè)計(jì)思路和方法，并且查閱與接口機(jī)械相關(guān)的專業(yè)課書籍，及時(shí)查漏補(bǔ)缺，對自動(dòng)裁切裝置機(jī)械大膽改進(jìn)。 （3）采用比較研究法，比較國內(nèi)自動(dòng)裁切裝置機(jī)械研究結(jié)果的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)自身機(jī)械的優(yōu)勢和不足，設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的選用和位置的安放應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真的考慮，選出結(jié)構(gòu)簡單又能夠完成相應(yīng)功能并且不影響工人操作的機(jī)構(gòu)。 （4）模擬法：通過使用2D建模平臺(tái)組裝零件，創(chuàng)建出具體自動(dòng)裁切裝置的模型，然后用于研究機(jī)械模型的一些基本特征。 2總體方案設(shè)計(jì) 2.1機(jī)械裝置工作原理 設(shè)計(jì)自動(dòng)切割機(jī)，自動(dòng)切割汽車輪胎的側(cè)面零件，并使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，以確保自動(dòng)切割的范圍，速度和均勻性。 1.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各種標(biāo)準(zhǔn)零件的選擇。 2.自動(dòng)切割機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是使用單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路來控制X，Y和Z方向電機(jī)的正常工作。 圖2.1 總體方案設(shè)計(jì) 2.2傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 2.2.1電機(jī)和連軸器的選取 Z向電機(jī)的選?。? 步距角： (2.1) 其中： 脈沖當(dāng)量δ=0.008 I=1.0 其中電機(jī)的型號(hào)55BF003 電機(jī)的參數(shù)如下表2.1所示： 表 2.1 電機(jī)的參數(shù) 相數(shù) 步距角 電壓 相電流 最大靜轉(zhuǎn)矩 最高空載啟動(dòng)頻率 3 1.5/3 27 3 0.686 1800 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 質(zhì)量 外徑Φ 長度 軸徑 0.617×105kgm2 0.83 55 70 6 因?yàn)樘?cè)的密封性要求很高，選擇55BF003型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)，能滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.2.2聯(lián)軸器選擇 在電動(dòng)機(jī)和減速器之間的傳動(dòng)，要通過聯(lián)軸器來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)垃圾分選機(jī)的需要以及電動(dòng)機(jī)和減速器的型號(hào)選用合適的聯(lián)軸器，一般連軸器是根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)矩、軸直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇，轉(zhuǎn)矩Tc由下式求出： (2.2） 式中 —理論轉(zhuǎn)矩，N?m； —公稱轉(zhuǎn)矩，N?m； —計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N?m； P—驅(qū)動(dòng)功率，kw； K—工作情況系數(shù)； n—工作轉(zhuǎn)速，r/min； 由設(shè)計(jì)可知，聯(lián)軸器聯(lián)接電動(dòng)機(jī)和減速器，聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速n也就是電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，最大為n＝1390r/min。工作情況系數(shù)取K＝1.5計(jì)算，電動(dòng)機(jī)的功率0.55KW。 (2.3) 根據(jù)公稱轉(zhuǎn)矩，初步選定電動(dòng)機(jī)和減速器之間的LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器型號(hào)為TL7，軸孔需要自行加工。TL7公稱轉(zhuǎn)矩為Tn＝500Ｎ?ｍ。 因?yàn)椋赃x用TL8型彈性套柱銷連軸器滿足功率要求。 2.3 X向電機(jī)的選取 中間托架和頂部托架加上自動(dòng)切割裝置的總重量<=50Kg，則滾珠絲杠上的平均工作負(fù)載為Fm=490/3N，即較大的螺旋角。設(shè)置λ=3.20來分析力，如下所示： λ Fm Fn x 圖2.2受力分析 設(shè)周向分力為xN,則： x=Fmtanλ=490/3tan3.20=9.13N (2.4) (D0/2)x=30/210-39.13=0.137N·m (2.5) 以上值取自最大可能值。實(shí)際值必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.137N·m。出于安全原因，選擇了扭矩為0.784N·m的70BF003模型。 2.4 Y向電機(jī)的選取 Y方向電機(jī)的選擇還需要滿足扭矩，以確保螺釘?shù)恼＿\(yùn)行。由于側(cè)壁是圓形工件，因此可以使用相同類型的電機(jī)來滿足自動(dòng)切割的精度。而且更有利于電路的控制，并且編程更加方便。 2.5滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 2.5.1 X向滾珠絲杠的選取 根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸和材料選擇，可以計(jì)算出Y方向傳動(dòng)滾珠絲杠需要驅(qū)動(dòng)50×9.8=490N的重量來進(jìn)行水平直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，平均工作負(fù)載為Fm=1/3Mg=490/3N。杠桿的工作長度為L=150mm。平均速度為nm=200r/min，使用壽命為Lh=15000h。螺桿材料為CrWMn鋼，滾道硬度為58?62HRC。傳輸精度要求：σ=±0.03毫米。 （1）則計(jì)算載荷Fc： Fc=KFKHKAKm=1.2*1.0*1.1*500=660(N) (2.6) KF——載荷性質(zhì)系數(shù)，取1.2介于無沖擊，平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)和一般運(yùn)轉(zhuǎn)之間。 KH——滾道實(shí)際硬度HRC>=58HRC取1.0。 KA——精度等級(jí) 取1.1。 （2） 額定動(dòng)載荷計(jì)算值（Ca'） Ca'=Fc× (2.7) (2.8) ——額定壽命 ——平均轉(zhuǎn)速 （3） 根據(jù) Ca' 選擇滾珠絲杠副，假設(shè)選用FC1型號(hào)， 根據(jù)滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷Ca等于或大于Ca'的原理，選擇以下型號(hào)和規(guī)FC1 —2005—2.5和FC1—2004—2.5?？紤]到各種因素，最后選擇了FC1-2005-2.5,公稱直徑:D0=20mm 導(dǎo)程 P=5mm 螺旋角 λ=4o33ˊ 滾珠直徑 d0=3.175mm 滾道半徑 R=0.52d0=1.651mm 偏心距 e=0.707(R-d0/2)=0.004445mm 絲杠內(nèi)徑 d1=D0+2e-2R=16.7869mm （4）穩(wěn)定性驗(yàn)算 1、臨界載荷 Fcr=π2EIa/(ul) 2=1.09× (2.6) 安全系數(shù)S=Fcr/Fm>[S],絲杠是安全的，不會(huì)失穩(wěn)。 2、臨界轉(zhuǎn)速 ncr=9910×fc2d1/(ul) 2=r/min (2.7) 所以絲杠不會(huì)共振。 3、此外絲滾珠絲杠還受D0n值的限制 D0n=20×200=4000mmr/min<70000 mmr/min (2.8) 所以絲杠副工作穩(wěn)定。 （5）效率驗(yàn)算 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率η為： η=tgλ/tg（λ+ρ） (2.9) =tg（4o33ˊ）/tg（4o33ˊ+4o40ˊ） =94.8% ρ——摩擦角 所以FC1-2005-2.5各項(xiàng)性能均符合要求，可選用。 （6）Y向滾珠絲杠的選?。? 由于Y方向滾珠絲杠的工作載荷小于X方向滾珠絲杠的載荷，因此相同類型的滾珠絲杠可以滿足傳動(dòng)要求。 （7）Z向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選取 因?yàn)閆軸控制膠水的數(shù)量，并且您需要考慮突然停電，所以突然停電需要確保膠棒不會(huì)泄漏膠水，因此Z軸需要具有自鎖功能。 所以我選擇了螺母驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 使其保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 絲杠螺母的設(shè)計(jì)與自鎖驗(yàn)算： 絲杠螺母的螺距為2mm 公稱直徑為18mm 螺母的高度為H=ψd2=2.5ψ取2.5 整體式 旋合圈數(shù) n=H/P=45/4=11.25 螺紋的工作高度： h=0.5P=0.54=2 (2.10) 螺牙根部寬度 b=0.65P=0.65 (2.11) 工作比壓P=F/0.0024MP (2.12) 自鎖的驗(yàn)算： (2.13) 導(dǎo)程角 (2.14) 所以絲杠螺母可以自鎖。 絲杠螺母的效率計(jì)算： (2.15) 2.6 X向?qū)к壍倪x取 （1）行程長度壽命Ts Ts=2Lsn60Th/1000=2×0.3×4×60×1.5×/=1960Km (2.16) Ls——工作單行程長度（m）取300mm n——往復(fù)次數(shù) 取300mm Th——工作時(shí)間壽命取15000h （2）計(jì)算動(dòng)載荷 Ca=Ffw3√(Ts/k)/mfTfcfH=N F——作用在滑座上的載荷 m —— 滑座個(gè)數(shù) K—— 壽命系數(shù)一般取K=50Km fT——溫度系數(shù)取1 fc——接觸系數(shù)取0.81 fH——硬度系數(shù)取1 fw——負(fù)載系數(shù)取1.5 根據(jù)動(dòng)載荷選取GDA-20型滾動(dòng)導(dǎo)軌 外形參數(shù)：A*h*L1=70*37*80 (2.17) 2.7電機(jī)的選擇 在選擇電機(jī)時(shí)要考慮的第一件事就是功率選擇[11]?？偠灾?，請注意以下兩點(diǎn)：一是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率太小了容易發(fā)生了一個(gè)所謂的“馬車”的現(xiàn)象，二是使用長時(shí)間過載，電機(jī)可能會(huì)破壞發(fā)動(dòng)機(jī)的保溫材料，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率太大的時(shí)候，“大卡機(jī)”的現(xiàn)象不能完全使用，不僅因?yàn)樗缓?。還因?yàn)楣β氏禂?shù)和效率并不理想。這也導(dǎo)致了電力損失，為了正確選擇發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，必須經(jīng)過以下公式計(jì)算或比較。 　 　 (2.18 ) 這里p是計(jì)算的力，測量單位是千瓦，f是所需的張力，單位是N，v是工作機(jī)的線速度m / s。另外。最常見的是使用類比來選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率。所謂的類比方法是比較類似生產(chǎn)機(jī)器中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。一種特定的方法是找出這個(gè)或其他相鄰設(shè)備中類似生產(chǎn)機(jī)器消耗了多少能量，然后使用類似于面團(tuán)的動(dòng)力引擎，試運(yùn)行的目的是確認(rèn)所選引擎對應(yīng)于生產(chǎn)機(jī)器；測試方法是讓電機(jī)為相關(guān)設(shè)備供電，如果測定的實(shí)際工作電流比標(biāo)明的額定電流低約70％左右，這說明發(fā)動(dòng)機(jī)輸出太高。應(yīng)該用較少的動(dòng)力更換發(fā)動(dòng)機(jī)。如果測得的電機(jī)電流超過標(biāo)明的額定電流40％以上。這說明電機(jī)輸出太低，需要用更高的輸出更換發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)時(shí)候，需要考慮扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的公式。 (2.19) 式中：P：代表功率，單位是kw； N：電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，單位是r/min； T：轉(zhuǎn)矩，單位是N·m； 下表2.2為不同型號(hào)的發(fā)電機(jī)的拉力力矩情況，從中能夠看出，隨著拉力的增大，力矩也在進(jìn)一步增大，根據(jù)電動(dòng)機(jī)在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩，以電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)。 表2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩力矩 號(hào)數(shù)/號(hào) 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 直徑/mm 0.10 0.12 0.14 0.16 0.20 0.23 拉力/Kg 4.8 5.6 6.8 8.3 9.9 12.7 力矩 0.00065 0.0025 0.0029 0.0033 0.0 041 0.0047 2.7.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 我們根據(jù)電機(jī)在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩為依據(jù)，以電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為衡量標(biāo)準(zhǔn)，選取2.0系列三相異步電動(dòng)機(jī)系列直流電動(dòng)機(jī)，如圖2.3所示。 圖2.3 2.0系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī) 2.7.2 確定電機(jī)工作時(shí)的功率 電機(jī)正常工作時(shí)所需要的功率PW。 = (2.20) 式中，取。 電動(dòng)機(jī)的輸出功率P0： == (2.21) 其中，齒輪傳動(dòng)效率，聯(lián)軸器的效率，滾動(dòng)軸承效率，所以： (2.22) 得： (2.23) 選取電動(dòng)機(jī)的額定功率，使,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得電動(dòng)機(jī)的額定功率為：。 2.7.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 滾筒的轉(zhuǎn)速為： (2.24) 取V帶傳動(dòng)比，雙級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比，總傳動(dòng)比為： 電動(dòng)機(jī)可選擇的轉(zhuǎn)速為： (2.25) 所以電動(dòng)機(jī)選擇為：2.0系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 2.8電機(jī)的校核 2.8.1 Z相電機(jī)校核 步進(jìn)電機(jī)最大徑轉(zhuǎn)矩Mjmax與步進(jìn)電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mmq的關(guān)系 即：Mmq=λMjmax=0.866×0.686=0.594 N/cm (2.26) 步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)是指沒有額外工作負(fù)載的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩可按下式計(jì)算： Mkg= Mka+ Mkf+ M0 (2.27) Mkg—空載啟動(dòng)力矩 Mka—空載啟動(dòng)時(shí)部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度，折算到電機(jī)軸上的加速力矩（N.CM） Mkf—空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩（N.CM） M0 —由于絲杠預(yù)緊，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 即：Mkg≤Mmq=λMjmax λ=Mkg/Mjmax=0.866 （三相六拍） （1） 加速力矩 Mka=J∑ε=J∑×2×л×2×60t (2.28) =0.617×0.1×2×л×1440×/60×2=0.0465(N?cm) JΣ —傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2） —電機(jī)最大角加速度（rad/s2） nmax —運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min） t —運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間（s） vmax—運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（mm/min） δp—脈沖當(dāng)量（mm/脈沖） θb—步進(jìn)電機(jī)的步距角 （2） 空載摩擦力矩： Mkf=Gf′L0/2лηi=30×0.1×0.2/2л×0.8×1=0.119(N?cm) (2.29) G—運(yùn)動(dòng)部件的總重力（N） f′—導(dǎo)軌摩擦系數(shù) i—齒數(shù)傳動(dòng)降速比 η—傳動(dòng)系數(shù)總效率。 取η=0.7-0.85 L0—滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（cm） （3） 附加摩擦力矩 M0=FYJL0(1-η02)/2лηi=100*0.2*(1-0.952)/2л*0.8*1=0.387(N?cm) FYJ—滾珠絲杠預(yù)加載荷即預(yù)緊力 一般取Fm的1/3 Fm —為進(jìn)給牽引力（N） η為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取η0≥0.9 所以Mkg≤Mmq 符合要求 X向電機(jī)與Y向電機(jī)的校核與Z向基本相同，在這里只簡單的對其進(jìn)行校核。 Mmq=λMjmax=0.866×0.788=0.6824 (2.30) Mkf= Gf′L0/2лηi=200*0.1*0.3/2л*0.8*4=0.2977(N?cm) i =4 M0=FYJL0(1-η02)/2лηi=250×0.3×(1-0.952)/2л×0.8×4=0.3636(N?cm) Mmq=0.6824>Mkf+M0=0.6613 符合設(shè)計(jì)要求。 3 自動(dòng)裁剪彎臂的螺栓強(qiáng)度校核 3.1 自動(dòng)裁剪彎臂 先分析剪切力，由于4個(gè)螺栓是對稱分布的，故剪切力可以認(rèn)為均分。 = （3.1） （3.2） d=12mm 完全可以符合要求。 彎臂受到扭轉(zhuǎn)力的作用，其扭矩為：,具體如如3.1所示 圖3.1 裁剪彎臂 （1）、截面形心： （2）、計(jì)算截面慣性矩： （3.3） （3）、在截面的上下邊緣，分別作用有最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力： （3.4） （3.4） 取[]=75Mpa 《[] d=12mm完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。 3.2 變速齒輪的設(shè)計(jì) 3.2.1傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 自動(dòng)自動(dòng)裁剪機(jī)采用一級(jí)傳動(dòng)齒輪變速，可增大傳動(dòng)的扭矩和平穩(wěn)性 傳動(dòng)比為i=720/200=3.6壓力角α=18o 小齒輪：Z1=18 大齒輪：Z2=65 齒數(shù)互為質(zhì)數(shù) 由于小齒輪作懸臂布置故： Φd=0.6 小齒輪的齒寬 b=Φdd1=0.6×24=14.4 mm 模數(shù)：mt=d1/Z=1.26mm 取m=1.5 齒高：h=2.25×m=3.375mm，如圖3.2所示為齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖3.2 齒輪 3.3幾何尺寸的計(jì)算 (1) 計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑： d1=Z1×m=18×1.5=27mm （3.5） d2=Z2×m=65×1.5=97.5mm （3.6） (2)計(jì)算中心距 a=（d1+d2）/2=62.25mm （3.7） (3)計(jì)算齒輪寬度 b=Φdd1=0.6×27=16.2mm （3.8） 圓整后取B2=16mm B1=21mm 3.4驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)使用55BF003和70BF003步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。 它由脈沖信號(hào)和微安培信號(hào)控制。如果要使27V，5A步進(jìn)電機(jī)達(dá)到所需的額外狀態(tài)，請僅依靠計(jì)算機(jī)8255控制功能無法提供步進(jìn)電機(jī)所需的輸出功率，因此必須具有附加的功率驅(qū)動(dòng)電路。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與控制系統(tǒng)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，以形成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。如圖3.3所示： 驅(qū)動(dòng)電路 8255A 分配系統(tǒng) MCS-51 步進(jìn)電機(jī) 圖3.3 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)主框圖 3.5驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)及說明 高低壓驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示： 圖3.4 驅(qū)動(dòng)電路圖 3.5.1驅(qū)動(dòng)電路原理 La繞組的高低壓驅(qū)動(dòng)電路，脈沖變壓器Tp構(gòu)成高壓控制電路。沒有脈沖輸出時(shí)，T1，T2，T3，T4均被切斷。電機(jī)繞組La中沒有電流，電機(jī)不旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)存在脈沖輸入T1，T2，T4時(shí)，飽和導(dǎo)通。在從T2到飽和期間，其集電極電流（即脈沖變壓器的一次電流）迅速增加。在變壓器次級(jí)線圈上感應(yīng)出一個(gè)電壓，該電壓使T3導(dǎo)通，并且在數(shù)百微秒后，將80V高電壓通過高電壓T3添加到繞組La，以使電流迅速上升。當(dāng)T2進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，Tp的初級(jí)電流暫時(shí)恒定，次級(jí)的感應(yīng)電壓降至0，T3結(jié)束。這時(shí)，將12V低壓電流D2加到繞組La上，以在La中保持恒定電流。輸入脈沖結(jié)束后，T1，T2，T3和T4均關(guān)斷。 La中存儲(chǔ)的能量通過18Ω電阻和二極管釋放。 18Ω電阻的作用是減少放電電路的時(shí)間常數(shù)并改善電流波形。隨著高低壓驅(qū)動(dòng)器的使用，電流迅速增加，并且電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和工作頻率得到改善。高低壓驅(qū)動(dòng)電路，采用四個(gè)三極管，線路比較簡單，工作穩(wěn)定實(shí)用性強(qiáng)。 3.5.2驅(qū)動(dòng)電路源部分 具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示： 27V +6V 20Ω 300Ω 7805 A B 4700m 3K +5V 0.33m 0.1M 圖 3,5 驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)壓圖 工作原理：變壓器輸出+ 30V電壓。 因?yàn)樗呛愣娏麟妷?，所以最大值?0-32V之間，并且該電壓大于30V。 7824之后，電壓將為24V。 由于7824的工作電流非常小，因此擴(kuò)展了TIP147。 在電阻升至27V之后，在7815之后，電壓也變?yōu)?5V，并且通過電阻將電壓降低至+ 6V。 通過齊納二極管使電壓穩(wěn)定后，在7805之后電壓穩(wěn)定在5V。 3.6控制面板 （一）、外部接線圖如下： 圖 3,6 外部接線圖 （二）、控制面板圖如下： 圖 3,7 控制面板 3.7自動(dòng)裁剪軌跡的確定 胎側(cè)自動(dòng)裁剪軌跡如圖所示： 圖3.8 胎側(cè)自動(dòng)裁剪軌跡 總 結(jié) 根據(jù)目前的市場上的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置，設(shè)計(jì)一款具有高效率和低損傷率都兼顧的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，必須毫不動(dòng)搖的堅(jiān)持以實(shí)踐為主要理論思想，理論基礎(chǔ)為輔助，加上目前市場的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置技術(shù)做支撐，課題主要以研究胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置為前提，本著以最大化的節(jié)省材料、成本低、安全簡便、效率高的原則，著眼于胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的設(shè)計(jì)與研制，努力設(shè)計(jì)出適應(yīng)不同輪胎的機(jī)械裝置，它滿足高效率和低損傷率的要求，同時(shí)也需要降低了處理成本，降低相關(guān)能耗，提高整體的效率。本論文本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡易、效率高的原則，立足于胎圈自動(dòng)裁切裝置的設(shè)計(jì)，完成的基本工作如下： (1) 胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置國內(nèi)外調(diào)查；通過前期分期國內(nèi)外有關(guān)胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的技術(shù)方案，為接下來關(guān)鍵組件和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究提供性能基準(zhǔn)。 (2) 胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置械裝置的二維研究與設(shè)計(jì)；對胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置工作關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)，通過各工作部件設(shè)計(jì),利用二維建模的方式將機(jī)械裝置樣機(jī)呈現(xiàn)出來，通過建模的方式則可以直觀的看出樣機(jī)的整體結(jié)構(gòu)裝配方式，根據(jù)機(jī)體結(jié)構(gòu)，為以下設(shè)計(jì)提供科學(xué)和理論可行性依據(jù)。 (3) 胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置械裝置的測試及其優(yōu)化設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和樣機(jī)設(shè)計(jì)；根據(jù)前面機(jī)械裝置的進(jìn)料裝置，傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置，收集裝置，通過技術(shù)攻關(guān)，接下來就是以設(shè)計(jì)技術(shù)思想為核心，理論思路是指導(dǎo)樣機(jī)設(shè)計(jì)的前提，并根據(jù)樣機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡易、高效率的五大原則繼續(xù)為產(chǎn)品做可行性方案。 (4) 檢查胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置主要部件的強(qiáng)度，繪制主要機(jī)構(gòu)的裝配圖，并繪制主要部件的零件圖。 此次設(shè)計(jì)的胎側(cè)自動(dòng)裁切裝置的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)主要由下列結(jié)構(gòu)方面： 1、此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)裁剪機(jī)體積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，有利于它的通用性。 2、此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)自動(dòng)裁剪機(jī)完全脫離了手工自動(dòng)裁剪，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)自動(dòng)裁剪，使工人從繁瑣的勞動(dòng)中解脫出來，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，這將大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。 3、在自動(dòng)裁剪的過程中，保證了自動(dòng)裁剪的厚度的均勻性，這樣，不僅提高了機(jī)器零件的密封性，而且機(jī)器的性能將更加良好。自動(dòng)裁剪機(jī)的研制，將為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 鑒于研究能力有限，胎圈自動(dòng)裁切裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和等一些關(guān)鍵性因素還有待進(jìn)一步提升,未來希望可以更好的學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)，將胎圈自動(dòng)裁切裝置與智能化控制方向結(jié)合，使胎圈自動(dòng)裁切裝置朝著更好的方向邁進(jìn)一步。 參考文獻(xiàn) [1] 諸慎林，趙毅紅，周中平《清洗生產(chǎn)導(dǎo)論》北京化學(xué)工業(yè)出版社.2018 [2]孫志禮，冷興聚，魏嚴(yán)剛等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[J].沈陽：東北大學(xué)出版社2000 [3]彭曉春，謝武明 編著。清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì).化學(xué)工業(yè)出版社 2018 [4]葉永鋒.涂布機(jī)自動(dòng)供料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案[J].機(jī)械工程師,2013,(6):207-209. 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