JZC-22F型繼電器性能檢測機總體結(jié)構(gòu)與自動進、出料機構(gòu)設(shè)計【自動檢測機】
JZC-22F型繼電器性能檢測機總體結(jié)構(gòu)與自動進、出料機構(gòu)設(shè)計【自動檢測機】,自動檢測機,JZC-22F型繼電器性能檢測機總體結(jié)構(gòu)與自動進、出料機構(gòu)設(shè)計【自動檢測機】,jzc,22,繼電器,性能,機能,檢測,總體,整體,結(jié)構(gòu),自動,機構(gòu),設(shè)計,自動檢測
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摘要
繼電器自動化檢測有利于提高繼電器生產(chǎn)的自動化，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。現(xiàn)在，許多研究人員把精力放在研究繼電器自動檢測的系統(tǒng)開發(fā)上面，而對自動檢測的機械結(jié)構(gòu)的研究少之又少。設(shè)計合理的檢測機的機械結(jié)構(gòu)，不僅可以提高檢測速度和檢測效率，更重要的是，機械結(jié)構(gòu)的合理是檢測機性能好壞的基礎(chǔ)。
本文介紹了對JZC-22F型繼電器性能檢測機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本設(shè)計的主要內(nèi)容是研究檢測機的機械結(jié)構(gòu)，首先對檢測機的機械結(jié)構(gòu)進行了總體的設(shè)計，然后重點介紹了對檢測機的進料裝置、出料裝置進行了詳細的設(shè)計和說明，并對其中一些重要的結(jié)構(gòu)上的零件進行校核與計算。
關(guān)鍵字：JZC-22F型繼電器；自動檢測機；結(jié)構(gòu)設(shè)計
Abstract
Relays help to improve automated detection relay production automation to improve production efficiency and reduce production costs. Now, many researchers to focus on research relay automatic detection system developed above, and the study of the mechanical structure of the automatic detection of very few. Designed mechanical structure of the detector can not only improve the efficiency of testing speed and, more importantly, the mechanical structure is reasonable based on the detected quality of the machine performance.
This article describes the right JZC-22F relay performance testing machine design. The main contents of this design is the study of the mechanical structure of the detector, the first detector of mechanical structures were overall design, and then focuses on the detection machine feeder, the feeding device and a detailed description of the design and one of the important parts of the structure to be checked with a number of calculations.
Keywords: JZC-22F relay; automatic detection machines; structural design
目 錄
摘要 3
1. 緒論 6
1. 繼電器的原理以及應(yīng)用 6
1.1 繼電器的主要檢測參數(shù) 6
2. 繼電器的檢測機的研究現(xiàn)狀 7
2. JZC-22F型繼電器性能檢測機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 12
2.1 JZC-22F型繼電器性能檢測機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 12
2.1.1 JZC-22F型繼電器尺寸及性能參數(shù) 12
2.1.2 JZC-22F型繼電器檢測機的初步設(shè)計 12
2.2 檢測機檢測機構(gòu)的初步設(shè)計 14
2.2 檢測機進料口的初步設(shè)計 14
2.3檢測機的檢測機構(gòu)的初步設(shè)計 15
2.4 檢測機傳送裝置設(shè)計 15
2.5 檢測機分揀機構(gòu)的初步設(shè)計 16
2.6 檢測機出料口傳送裝置設(shè)計 16
2.7 檢測機出料口設(shè)計 17
3. 檢測機進料口設(shè)計及計算校核 18
3.1L型機械手的設(shè)計 19
3.1.1機械手緊固螺釘?shù)脑O(shè)計校核 20
3.1.2機械手嚙合帶輪設(shè)計和校核. 20
3.2進料口氣缸選型以及設(shè)計校核 23
4. 檢測機出料口設(shè)計 25
總結(jié) 28
參考文獻 29
致謝 31
第一章 緒論
1.繼電器的原理以及應(yīng)用
繼電器是一種當輸入量（電、磁、聲、光、熱）達到一定值時，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動控制器件[1-5]。通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用[6-8]。
JZC-22F型繼電器是一種觸點繼電器，它的原理是：繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離[9-12]。
1.1繼電器的主要檢測參數(shù)
1、額定工作電壓是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓，也就是控制電路的控制電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。
2、直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量[13-15]。
3、吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。
4、釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流[16-17]。
5、觸點切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。國內(nèi)外長期實踐證明，約70% 的故障發(fā)生在觸點上，這足見正確選擇和使用繼電器觸點非常重要[18-20]。
2.繼電器自動檢測的研究現(xiàn)狀
長期以來，繼電器由于自身優(yōu)良的控制性能，在各種儀器設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用，隨著測控技術(shù)的不斷發(fā)展，對它的性能要求也就越來越高。繼電器的性能測試要求能夠準確、快速地測試繼電器的吸合電壓、釋放電壓、延時吸合時間、延時釋放時間及各觸點的接觸阻抗等各種參數(shù)。基于以上要求，我們設(shè)計了一套基于PC的繼電器性能測試系統(tǒng)。它可適用于各種電磁繼電器的性能測試．測試過程全自動進行，測試結(jié)果除界面顯示外，還能進行數(shù)據(jù)存貯、查詢及打印等。
根據(jù)文獻21，吳何畏設(shè)計一種繼電器的檢測系統(tǒng)[21]，其中的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示：其中直流供電系統(tǒng)由恒流源、無級調(diào)壓器及啟動繼電器構(gòu)成；接觸電阻測量模塊主要用于測量繼電器常閉及常開觸點的阻抗；調(diào)壓驅(qū)動系統(tǒng)主要用于調(diào)節(jié)輸出控制電壓到所需的要求；分布式采集模塊主要用于傳遞上位機控制信號，并將現(xiàn)場信號回送至上位機。系統(tǒng)采用了上位計算機與分布式采集模塊相結(jié)合的集散控制方式，屬于典型的PC—BASED架構(gòu)。
圖1.繼電器檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
他設(shè)計的繼電器檢測系統(tǒng)采用PC—BASED 系統(tǒng)架構(gòu)， 用集散控制方式及HF2510A 和TSFAL-560電源模塊， 通過I-7000分布式采集模塊和RS485／232接口電路， 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。在組態(tài)王軟件平臺下開發(fā)了監(jiān)控程序．程序基于DDE協(xié)議實現(xiàn)了對Excel數(shù)據(jù)的訪問，設(shè)計了歷史數(shù)據(jù)查詢、調(diào)用和打印輸出的控制程序。實現(xiàn)了對繼電器性能的全自動測試。
他還進行了為繼電器檢測系統(tǒng)設(shè)計了軟件，該系統(tǒng)的上位機軟件采用組態(tài)軟件實施控制、顯示與模擬．基于組態(tài)王6．5開發(fā)。通過人機交互界面，建立計算機實時測控系統(tǒng)，同時利用DDE協(xié)議實現(xiàn)了對Excel數(shù)據(jù)的訪問，設(shè)計了歷史數(shù)據(jù)查詢、調(diào)用和打印輸出的控制程序．實現(xiàn)了對繼電器性能的全自動測試。軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2.繼電器自動檢測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖
從文獻22中，我們可以看到交流固態(tài)繼電器應(yīng)用。他分析了交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理, 闡述了固態(tài)繼電器的特點, 并介紹了幾個交流固態(tài)繼電器在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實例。他指出交流固態(tài)繼電器可分為過零輸出和非過零( 隨機) 輸出2 種類型, 下面以過零輸出型為例介紹交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理。過零輸出型交流固態(tài)繼電器的內(nèi)部電路原理圖如圖3所示。
圖3. 過零輸出型交流固態(tài)繼電器的內(nèi)部電路原理圖
文獻23介紹了溫度繼電器檢測的發(fā)展狀況以及對溫度繼電器的檢測[23]。文獻中指出：溫度繼電器因周圍環(huán)境溫度升高或自身通過的電流生熱引起溫升而發(fā)生動作，由于繼電器的接通電阻很小，因此電流熱效應(yīng)引起的溫升也很小，與環(huán)境溫度溫升相比可以忽略不計，所以一般都是通過控制環(huán)境溫度的變化來實現(xiàn)溫度繼電器的動作溫度和回復溫度的檢測[23-25]。
文獻中的作者還指出，部分廠家研制出帶有一定智能化的溫度繼電器檢測設(shè)備的溫度繼電器生產(chǎn)線。把計算機合測試系統(tǒng)融為一體，采用計算機軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)以其的某些硬件。在這種系統(tǒng)中用計算機直接參與測試信號的產(chǎn)生測量特征的解析，即通過計算機直接產(chǎn)生測試信號合測試功能。一般是用電阻加熱爐來模擬實現(xiàn)檢測溫度場以及對溫度場的控制。檢測溫度場以空氣作為傳熱介質(zhì)，空氣熱對流對溫常的分布起主要作用。用大功率風機加速熱對流，使同一水平高度的溫場每一點溫度近似相等[23]。
文獻24中指出力固態(tài)繼電器的電參數(shù)的測試。張炳武利用計算機、PLC、各智能儀器和各程控設(shè)備組建一套帶GPIB接口的自動測試系統(tǒng),根據(jù)測試要求,分別編寫PLC的邏輯控制程序和計算機的測試程序,從而實現(xiàn)對固態(tài)繼電器各項電參數(shù)的自動測試。本系統(tǒng)應(yīng)該能為今后研制先進的SSR提供可靠的分析和檢測手段,同時更為生產(chǎn)出高質(zhì)量與高可靠性的軍用SSR提供了技術(shù)保證[24]。
文獻中提到，固態(tài)繼電器的參數(shù)繁多,因所用元器件不同,結(jié)構(gòu)不同,參數(shù)也不盡一致,
下面就是其中電參數(shù)加以說明。
1.輸入?yún)?shù)
控制電壓范圍(輸入電壓范圍):加在輸入端的,可使輸出保持導通狀態(tài)(少數(shù)常閉輸出SSR與此相反)的電壓范圍。
最大輸入電流:最大輸入電壓下輸入電流的最大值,它反映了固態(tài)繼電器對驅(qū)動功率的要求,也可以用給定電壓下的輸入阻抗來表示。
最大導通時間:從加導通控制信號到繼電器輸出器件完全導通所需的最大時間。
最大關(guān)斷時間:從去掉導通控制信號到繼電器輸出器件完全關(guān)斷所需的最大時間。
輸入端出現(xiàn)的瞬態(tài)干擾,可以使固態(tài)繼電器誤動作,尤其是當繼電器響應(yīng)時間等于或小于噪聲脈沖持續(xù)時間時,繼電器就會導通,對輸入信號進行濾波有助于減少這種現(xiàn)象的發(fā)生。
2.輸出參數(shù)
工作電壓范圍:在這個電壓范圍內(nèi),固態(tài)繼電器可在輸入信號控制下正常工作。
最大負載電流:它反映了繼電器的最大穩(wěn)態(tài)負載能力,它還受到散熱器和環(huán)境溫度的熱限制。
瞬態(tài)電壓:加在固態(tài)繼電器輸出端,保持固態(tài)繼電器斷開狀態(tài),不會使固態(tài)繼電器損壞或產(chǎn)生誤動作的最大允許電壓,超過這個值固態(tài)繼電器的輸出端就可能導通,當電流限制在額定范圍內(nèi)時,固態(tài)繼電器不會因此損壞,瞬態(tài)過程,一般幾秒左右。
電氣系統(tǒng)峰值(非重復):在標稱線路頻率下允許加到輸出部分的一個全波周期的最大非重復正弦峰值電壓。通常除規(guī)定該峰值電壓外還給出電壓和時間的關(guān)系曲線,在浪涌期間或其后,繼電器可能失控,直到輸出器件結(jié)溫下降到低于最大允許值為止。
輸出電壓降:加額定輸入電壓時,繼電器輸出端之間的有效值電壓降。零點交越:對切換交流電壓的固態(tài)繼電器所要求的一種特性,設(shè)計繼電器具有此特性以使它在串聯(lián)負載進行交流電壓和電流循環(huán)時,只在接近零電壓時接通,只在接近零負載電流時關(guān)斷,而與輸入電壓施加或切除的時間無關(guān),此設(shè)計特性對延長繼電器壽命并降低電磁輻射干擾是有益的。
輸出漏電流:以常開觸點為例,輸出漏電流是指在規(guī)定的溫度下,繼電器的輸入端端的最大電壓。電壓指數(shù)上升率:輸出端能承受的不致產(chǎn)生誤動作的開路電壓上加最大關(guān)斷電壓,輸出端加額定電壓時,在輸出端的漏電流。零電壓接通最大值:在開始導通的瞬時,輸出升率。
對繼電器自動化檢測的研究都是集中在了控制系統(tǒng)和控制原理方面，而對自動控制裝置機械部分的研究就是少之又少了，所以我們應(yīng)該在這個方面多下工夫。
第二章 JZC-22F型繼電器性能檢測機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
繼電器的自動化檢測集中在對自動化檢測系統(tǒng)的研究，而對自動化檢測的機械結(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的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本設(shè)計的主要內(nèi)容是研究檢測機的機械結(jié)構(gòu)，并對其中一些重要的結(jié)構(gòu)上的零件進行校核與計算。
2.1 JZC-22F型繼電器性能檢測機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
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。
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型繼電器檢測機的初步設(shè)計
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型繼電器檢測機的基本的結(jié)構(gòu)，并進行初步的設(shè)計。初步擬定檢測機分為進料口、輸送裝置、檢測機構(gòu)、分揀機構(gòu)、出料口這幾個大的部分組成。
根據(jù)初步擬定的檢測的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)檢測機的主要結(jié)構(gòu)和主要的組成部分。初步擬定的檢測機的結(jié)構(gòu)如圖2.2.
如圖所示，1為檢測機的進料口，這個部分由一個機械手和一個液壓氣缸幫助定位繼電器；本設(shè)計使用的傳輸裝置采用傳送帶，傳送帶的形式是自動化生產(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；3為出料口，出料口設(shè)計成一排排的溝槽，這樣的設(shè)計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行包裝；7為繼電器的檢測裝置，通過兩個液壓氣缸的協(xié)同作業(yè)，對繼電器進行檢測，同時對不合格的繼電器進行分揀，并分別進入裝置5和裝置6。裝置5為進料口機械手，裝置5的作用是把檢測合格的繼電器運輸?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； 8裝置為直流電機，該裝置為輸送裝置提供動力源。9為進料口調(diào)整繼電器位置的氣缸。
圖2.1檢測機初步擬定結(jié)構(gòu)圖
1. 進料口機械手；2.進料口平臺；3.出料口；4.分揀機械手；5.不合格繼電器彈出裝置；6.分揀推進裝置；7.檢測裝置；8.傳輸直流電機1；9.進料口氣缸
2.2.檢測機的檢測機構(gòu)的初步設(shè)計
本設(shè)計設(shè)計的檢測機的檢測機構(gòu)采用一種抽屜式分選盒，工作臺面上有一傳送帶和測試架，由直流電機控制傳送帶，測試架左邊有一個放入裝置、兩端安裝側(cè)頭氣缸、前安裝機械手。它能可靠地分項踢出不良品分項落入分選盒中，合格產(chǎn)品由傳送帶自動送出，確保出廠產(chǎn)品質(zhì)量百分之百合格。自動檢測，排除了人為影響，顯著提高出廠產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。
這樣的檢測機構(gòu)可以實現(xiàn)對繼電器的多種參數(shù)的檢測，而且過程迅速方便，能實現(xiàn)整個過程的自動化。
2.3.檢測機進料口的初步設(shè)計
檢測機的進料口是檢測機的重要組成部分，進料口的初步設(shè)計從圖中2.2可以看到，它是由一個機械手和一個氣缸組成。機械手由一個皮帶輪和直流電機帶動。本方案有一個很明顯的優(yōu)點，就是通過機械手和氣缸帶動的夾板一起為要進入傳送帶的繼電器一個精確定位的動作，這樣能確保每一個合格尺寸的繼電器能進入到傳送帶，已進入到下一個工序，進行繼電器的檢測。
圖2.2檢測機進料口三維圖
本設(shè)計的進料口的機械手是通過皮帶輪來帶動的。皮帶輪傳動的優(yōu)點有：皮帶輪傳動能緩和載荷沖擊；皮帶輪傳動運行平穩(wěn)、低噪音、低振動；皮帶輪傳動的結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便；皮帶輪傳動對于皮帶輪的制造和安裝精度不象嚙合傳動嚴格；皮帶輪傳動具有過載保護的功能；皮帶輪傳動的兩軸中心距調(diào)節(jié)范圍較大。但是，皮帶傳動也有自動機的缺點：皮帶輪傳動有彈性滑動和打滑，傳動效率較低和不能保持準確的傳動比；皮帶輪傳動傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上壓力比嚙合傳動大；皮帶輪傳動皮帶的壽命較短。各類機械設(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)速與電機的轉(zhuǎn)速自己設(shè)計。
另外，加緊裝置的另一端采用了液壓氣缸來作為動力源驅(qū)動擋板和機械手的配合實現(xiàn)對繼電器的精確定位。圖2.2為檢測機進料口三維圖，如圖所示，氣缸驅(qū)動系統(tǒng)由于系統(tǒng)構(gòu)成簡單，易于獲得穩(wěn)定速度，而且元器件價格低廉，比較容易維護等特點在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。與電動機相比，氣缸更擅長做往復直線運動。而且僅僅調(diào)節(jié)安裝在氣缸兩側(cè)的單向節(jié)流閥就可簡單的實現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制。也成為氣缸驅(qū)動系統(tǒng)最大的特征和優(yōu)勢?，F(xiàn)在，氣缸驅(qū)動系統(tǒng)已成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的主流。
2.4.檢測機的檢測機構(gòu)的初步設(shè)計
本設(shè)計設(shè)計的檢測機的檢測機構(gòu)采用一種抽屜式分選盒，工作臺面上有一傳送帶和測試架，由直流電機控制傳送帶，測試架左邊有一個放入裝置、兩端安裝側(cè)頭氣缸、前安裝機械手。它能可靠地分項踢出不良品分項落入分選盒中，合格產(chǎn)品由傳送帶自動送出，確保出廠產(chǎn)品質(zhì)量百分之百合格。自動檢測，排除了人為影響，顯著提高出廠產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。
這樣的檢測機構(gòu)可以實現(xiàn)對繼電器的多種參數(shù)的檢測，而且過程迅速方便，能實現(xiàn)整個過程的自動化。
2.5檢測機傳送裝置的設(shè)計
在繼電器自動檢測裝置設(shè)計中，待檢測的繼電器從進料口進入檢測機構(gòu)，需要對繼電器進行迅速和有效的傳送，本設(shè)計使用傳送帶的方式進行傳送。根據(jù)設(shè)計要求，本設(shè)計選用摩擦型帶傳動。
摩擦型帶傳動通常由主動輪、從動輪和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動帶組成，由于帶已被張緊，傳動帶在靜止時已受到預拉力的作用，帶與帶輪之間的接觸面間產(chǎn)生了正壓力。當主動輪轉(zhuǎn)動時，依靠帶與帶輪接觸面之間的摩擦力，拖動傳動帶進而驅(qū)動從動輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)傳動。
與其它的傳動相比，這種傳動具有以下優(yōu)點：1）中心距變化范圍大，適宜遠距離傳動；2）過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可以防止其它零件的損壞；3）制造和安裝精度不像嚙合傳動那樣嚴格，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉；4）能起到緩沖和吸收振動，傳動平穩(wěn)，噪音小。5）維護方便，不需要潤滑等。但是，和齒輪傳動相比，它也有一些缺點：1）摩擦型帶傳動不能保持準確的傳動比，傳動效率較低；2）傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力較大；3）帶的壽命較短。這種傳動在近代機械中應(yīng)用的十分廣泛，常用于中、小功率，帶速在5～25m/s，傳動比i小于7，傳動效率在0.94-0.97的情況下。
2.6檢測機的分揀機構(gòu)的初步設(shè)計
本設(shè)計設(shè)計的檢測機的分揀機構(gòu)由兩個部分構(gòu)成。一個是不合格品的推進裝置，一個是不合品的的彈出機構(gòu)。不合格品的推進裝置由氣缸帶動，氣動技術(shù)發(fā)展很迅速，是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要手段。氣壓傳動得到介質(zhì)就是空氣，環(huán)境污染小，工程容易實現(xiàn)所以說傳動是一種易于推廣的實現(xiàn)工業(yè)自動化的應(yīng)用技術(shù)。氣動技術(shù)在機械、化工、電子、電氣、食品、包裝、輕工、汽車等各個制造行業(yè)。尤其是在各種自動化生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)線中得到廣泛的應(yīng)用。所以本設(shè)計大量使用了氣缸作為動力源。
2.7檢測機的出料口傳送裝置設(shè)計
從檢測機構(gòu)檢測合格的繼電器將要準確運輸?shù)匠隽峡谘b置，這個過程需要迅速，準確。所以本設(shè)計使用了機械手來完成這個動作。在生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用。本設(shè)計使用的是氣缸、電機和嚙合齒輪帶傳動聯(lián)合運用的機械手，能準確迅速地把檢測合格的繼電器運送到出料口。
2.8檢測機出料口設(shè)計
如圖2.3為檢測機出料口的三維圖，從圖中我們可以看出，出料口的設(shè)計成一排排的槽口，這樣的槽口設(shè)計可以使檢測合格的繼電器整齊擺放好，以便后續(xù)的加工。在槽口的最前方，有一個和槽口相嚙合的耙子，這個東西可以和槽口相互配合完成對繼電器的整齊擺放，當氣缸推動耙子向前推時，剛好推動繼電器往槽口前面整齊低排列，同時可以使繼電器整齊地往下掉。
圖2.3出料口三維圖
第三章 檢測機進料口設(shè)計及計算校核
檢測機的進料口是檢測機的重要組成部分，它是由一個機械手和一個氣缸組成。機械手由一個皮帶輪和直流電機帶動。本方案有一個很明顯的優(yōu)點，就是通過機械手和氣缸帶動的夾板一起為要進入傳送帶的繼電器一個精確定位的動作，這樣能確保每一個合格尺寸的繼電器能進入到傳送帶，已進入到下一個工序，進行繼電器的檢測。
圖3.1為進料口機械手的三維圖，如圖所示，進料口的機械手是用嚙合型帶輪帶動的，由直流電機來帶動嚙合帶輪運動。機械手的運動采用運動模組來實現(xiàn)。
圖3.1機械手三維圖
3.1L型機械手的設(shè)計
為了配合繼電器進入運輸?shù)膫魉蛶В驹O(shè)計設(shè)計了一種斜L形狀的機械手，機械手可以配合在氣缸作用的擋板一起對要進入傳送帶的繼電器進行定位，以便在進料平臺上的繼電器能準確進入到傳送帶，再由傳送帶傳送到檢測機構(gòu)進行檢測。圖3.2為L形機械手三維圖。
L形機械手的材料為鋁合金，鋁合金具有質(zhì)量輕、價格便宜等一系列優(yōu)勢。因為機械手受力非常小，基本上不會出現(xiàn)斷裂或失效，所以不需要對機械手進行校核。但是容易出現(xiàn)失效的地方就是固定L形機械手的緊固螺栓。
根據(jù)機械手動作和進料口的尺寸要求，可以設(shè)計出機械手手臂的外形尺寸如圖3.2。
圖3.2機械手手臂工程圖
3.1.1機械手緊固螺釘?shù)脑O(shè)計校核
對于用在機械手上的緊固螺釘，對其進行受力分析可知，主要失效形式為螺桿被剪斷，螺桿或孔壁被壓潰，故其設(shè)計準則應(yīng)保證螺栓桿和被聯(lián)接件具有足夠的剪切強度和擠壓強度。根據(jù)設(shè)計要求，我們初步選定為M8的普通螺栓。其參數(shù)為：整體結(jié)構(gòu)材料：Q235鋼。材料力學參量為：材料密度為?r=7.85?t/m3，彈性模量E=2×105MPa，泊松比=0.3。?螺栓的材料：合金鋼。材料力學參量為：材料密度為?r=7.85?t/m3，彈性模量E=2×105MPa，泊松比?n=0.3。
1. 螺栓強度計算
螺栓除受預緊力的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力外，還受擰緊螺紋時，因螺紋摩擦力矩而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，使螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復合應(yīng)力狀態(tài)下。因此在進行強度計算時，應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的作用。
螺栓危險截面的拉伸應(yīng)力為:
預緊螺栓時由螺紋力矩T產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力：
我們?nèi)?
可以計算出拉伸應(yīng)力為12N小于許用應(yīng)力，復合設(shè)計要求。
3.1.2機械手嚙合帶輪設(shè)計和校核
本設(shè)計設(shè)計的機械手的運動是通過嚙合型帶傳動帶動機械手進行往復運動。嚙合型帶傳動由同步帶傳動，它是由主動同步帶輪、從動同步帶輪和套在兩輪上的環(huán)形同步帶組成。
圖3.3為嚙合型齒輪傳動的示意圖。嚙合型帶傳動是靠帶上的齒與帶輪上的齒槽的嚙合作用來傳遞運動和動力，它工作時帶與帶之間不會產(chǎn)生相對滑動，能夠獲得準確的傳動比，因此它兼有帶傳動和齒輪傳動的特性和優(yōu)點。這種傳動方法線速度可達50mm/s，傳動比可以達到10，效率可以到達98%，此外，由于不是靠摩擦力傳遞動力，帶的預緊力可以很小，作用于帶輪和其軸承上的力也很小。
圖3.3嚙合型帶傳動示意圖
根據(jù)設(shè)計要求，我們選定直流電機的轉(zhuǎn)速為3000r/min,功率從電機中直接輸出到同步帶中。初步設(shè)計采用32-L-150-BS型同步帶。
圖3.4.嚙合帶輪傳動示意圖
1.帶傳動的有效拉力Fe
工作前：帶中各處均受到一定的初拉力FO
工作時：主動邊被進一步
拉緊，拉力由F0增大到F1，稱為緊邊；另一邊拉力減少到F2，稱為松邊。
緊邊拉力與松邊拉力的差值稱為帶傳動的有效拉力Fe:
Fe =F1- F2
有效拉力就是帶傳動所能傳遞的圓周力，等于帶和帶輪接觸面間摩擦力的總和ΣFf。
Fe = F1 - F2 = ΣFf
傳遞功率P(kW)與圓周力Fe(N)和帶速v(m/s)之間有如下關(guān)系：
帶傳動工作時，有效拉力Fe與初拉力Fo、緊邊拉力F1、松邊拉力F2關(guān)系：
由 可以得出：
所以從以上的分析可以得到由以上可知，帶的兩邊拉力F1和F2的大小，取決于張緊力F0和帶傳動的有效拉力Fe。而在帶的傳動能力范圍內(nèi)，F(xiàn)e的大小和傳動功率P及帶的速度v有關(guān)。當傳動功率增大時，帶的兩邊拉力的差值Fe = F1－F2也要相應(yīng)的增大。經(jīng)過計算可以得到設(shè)計要求。
3.2進料口氣缸選型以及設(shè)計校核
本設(shè)計選用氣缸和機械手配合對即將進入傳送帶上的繼電器進行定位。圖3.4為進料口氣缸的位置圖示。因為進料口擋板的推動，所需要的能量不是很大，所以氣缸的功率和校核相對比較簡單，綜合各種因素，本設(shè)計選擇單活塞桿氣缸。這樣氣缸價格相對比較便宜，且動作迅速，機構(gòu)比較簡單。
氣缸作為氣動技術(shù)執(zhí)行元件，近年來得到了迅速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于機械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門而取得了長足的發(fā)展?。?當然，作為特殊類氣缸—氣液阻尼氣缸也得到了極快的發(fā)展，種類越來越多，性能也越來越好，在日常的生產(chǎn)生活中占的比例也越來越大。
1. 確定氣缸缸徑：
根據(jù)ISO4393和ISO497RlO推薦，直線型氣缸以缸徑表示為：
8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，140，160，200，250，320毫米
氣缸產(chǎn)生的力是根據(jù)活塞直徑、操作壓力和摩擦阻力，對于穩(wěn)定活塞的理論出力，用下列計算公式：
力（牛頓N）＝活塞的面積（平方米m2）×空氣的壓力（牛頓／平方米N／m2，）或者
力（磅Ibf）=活塞的面積（平方英寸in2）×空氣的壓力（磅／平方英寸Ibf/in2）
因而，對于雙作用氣缸：
推力行程： ?。―＝活塞直徑，Pg＝表壓）
拉力行程： (d=活塞桿直徑)
對于單作用氣缸：
推力行程： （＝行程終端的彈簧力）
例如：氣缸的操作壓力為6巴，產(chǎn)生的壓緊力1600N，求氣缸的理論直徑。
推力行程：
移項：
所以取氣缸直徑為60mm。較大直徑給予克服摩擦力的額外力。
2.計算氣缸的負荷率
可以得出氣缸負荷率為60%，氣缸負荷率不能高于85%。如果要速度精密控制或者負荷變化大，負荷串不能大于70%。
3.活塞桿彎曲強度
當超過標準的推力施加到氣缸上時，必須要考慮彎曲強度。這個超過標淮的推力本身是：
1、壓縮應(yīng)力；
2、如果受壓的部分，即氣缸是長的或細長的。
彎曲強度比較大地取決于安裝的方式。安裝有4種主要的方式：
1、一端是剛性固定，相對的另一端是松的。
2、兩端均裝在軸銷上。
3、一端是剛性固定，另一端裝在軸銷上。
4、兩端均剛性固定。
第1種狀態(tài)是符合的，如果氣缸垂直地舉起載荷，或者在任何其它方式推動載荷，那是以壓縮強度為條件。第2種狀態(tài)是現(xiàn)實的，如果確信規(guī)定的行程長度是超過，可能有一些混亂，但可根據(jù)一般的經(jīng)驗是：在產(chǎn)品目錄上，與彎曲長度的圖表相符。如果氣缸缸徑大于50mm，行程是缸徑的三倍，或者在小氣缸情況下，氣缸是推負載，行程是缸徑的5倍。所以選擇的氣缸符合要求。
第四章 檢測機出料口設(shè)計
本設(shè)計設(shè)計的出料口的三維模型如圖4.1。如圖所示，出料口的設(shè)計成一排排的槽口，這樣的槽口設(shè)計可以使檢測合格的繼電器整齊擺放好，以便后續(xù)的加工。在槽口的最前方，有一個和槽口相嚙合的耙子，這個東西可以和槽口相互配合完成對繼電器的整齊擺放，當氣缸推動耙子向前推時，剛好推動繼電器往槽口前面整齊低排列，同時可以使繼電器整齊地往下掉。
圖4.1.出料口三維模型
根據(jù)JZC-22F型繼電器外形尺寸來設(shè)計出料口的尺寸，如槽寬、槽深。為了方便繼電器的移動，槽寬比繼電器的尺寸寬4mm，槽深比繼電器高度矮3mm。另一方面，出料口的材料選用鋁合金。鋁合金不僅質(zhì)量輕便，使整臺機器的質(zhì)量大大減少，同時因為鋁合金的材質(zhì)很軟，所以用鋁合金很容易加工制造，加工精度也會比較高。
另一方面，為了提高檢測效率，我們設(shè)計的出料口平臺上可以擺放許多繼電器，所以我們設(shè)計了七個槽道，而且整個出料口平臺設(shè)計也比較長，這樣有利于對檢測合格的繼電器進行收集和進行批量的后續(xù)包裝。圖4.2為設(shè)計的出料口平臺的二維圖
圖4.2出料口平臺二維圖
總結(jié)
本文介紹了對JZC-22F型繼電器性能檢測機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本設(shè)計的主要內(nèi)容是研究檢測機的機械結(jié)構(gòu)，首先對檢測機的機械結(jié)構(gòu)進行了總體的設(shè)計，然后重點介紹了對檢測機的進料裝置、出料裝置進行了詳細的設(shè)計和說明，并對其中一些重要的結(jié)構(gòu)上的零件進行校核與計算。
畢業(yè)設(shè)計是，以突出實踐性、理論知識應(yīng)用與實際生產(chǎn)為本質(zhì)目的，在尊重科學規(guī)律的前提下，對部分其他專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的整合，旨在提高職業(yè)院校學生對系統(tǒng)專業(yè)知識的結(jié)合運用，將所學理論技術(shù)運用到工業(yè)發(fā)展和生活中去。
?在編寫過程中，由于所學知識有限，借鑒了行業(yè)生產(chǎn)方面的技術(shù)，但由于時間倉促，在產(chǎn)品設(shè)計方面難免存在某些需要進一步待完善和改進的地方，甚至錯誤，懇請指導老師指正。
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致謝
為期三個多月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我深有感受。在設(shè)計過程中，我翻閱了很多與我課題相關(guān)的資料，同時將以前所學的有直接聯(lián)系的相關(guān)專業(yè)科目認真的溫習了一邊，豐富了許多理論方面的知識。這次設(shè)計使我四年中學到的基礎(chǔ)知識得到了一次綜合的應(yīng)用，使學過的知識結(jié)構(gòu)得到了科學的組合，同時也從理論到實踐發(fā)生了一次質(zhì)的飛躍，可以說這次設(shè)計是理論知識與實踐運用之間相互過渡的橋梁，是我們即將踏上工作崗位的臺階。
在畢業(yè)設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)自身的許多不足，理論知識不夠扎實，設(shè)計經(jīng)驗不足，同時又缺乏實踐工作的磨礪，從而導致在設(shè)計時難以做出正確的選擇，對課題的內(nèi)容茫然不知所措。對資料的應(yīng)用也不夠確切，對設(shè)計產(chǎn)品的具體形狀、運作方式、性能指標也不能有一個準確的定位。缺乏對具體產(chǎn)品的想象力，當查閱有關(guān)資料時， 設(shè)計思維又受到書本內(nèi)容的束搏，不能得到擴展，始終局限于個別的、單一的理論或?qū)嶓w。這一切都是可能導致我本次設(shè)計的不足之處，懇請老師和同學指正。
由于自己能力所限，時間倉促,設(shè)計中還存在許多不足之處，懇請各位老師同學給予批評指正。
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