振動式螺母輸送機(jī)設(shè)計(jì)

振動式螺母輸送機(jī)設(shè)計(jì),振動式螺母輸送機(jī)設(shè)計(jì),振動,螺母,輸送,設(shè)計(jì) xxxxx 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文（設(shè)計(jì)）題目： 振動式螺母輸送機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)號： xxxxx 　 姓名： 肖 衛(wèi)　　　 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師： xxxxx 系主任： 周友行 一、主要內(nèi)容及基本要求 1、主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)參數(shù)：內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)每分鐘自動輸送30-40個(gè)M6螺母的六角凸焊振動式螺母輸送機(jī) 2、提交材料：（1）翻譯一篇不少于3000字的外文翻譯 （2）機(jī)械系統(tǒng)總裝配圖 （3）系統(tǒng)主要零部件圖紙 （4）畢業(yè)設(shè)計(jì)論，要求不少于8000字 二、重點(diǎn)研究的問題 1、掌握振動式螺母輸送機(jī)的工作原理 2、明確計(jì)算過程和所需數(shù)據(jù)及器件的選型方向 3、確定系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 4、進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算 三、進(jìn)度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 收集資料 第一周 2 總體方案確定 第二周 3 主要零部件的計(jì)算 第三周——第五周 4 系統(tǒng)主要零部件的設(shè)計(jì) 第六周——第十二周 5 撰寫畢業(yè)論文 第十三周——第十四周 6 準(zhǔn)備答辯 第十五周 7 8 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 在圖書館和網(wǎng)上搜集關(guān)于振動式螺母輸送機(jī)、振動上料器等設(shè)計(jì)方面的書籍和論文，查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，并參考國內(nèi)外最新關(guān)于振動式螺母輸送機(jī)的研究. 主要參考文獻(xiàn)： ［1］詹啟賢主編.自動機(jī)械設(shè)計(jì).輕工業(yè)出版社.1987. ［2］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.北京：高等教育出版社，2007. ［3］徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. ［4］成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. ［5］吳戰(zhàn)國，武東主編.造型技巧.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. ［6］聞邦椿主編.振動機(jī)械的理論與動態(tài)設(shè)計(jì)方法.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. ［7］孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006. ［8］周良德，朱泗芳等編著.現(xiàn)代工程圖學(xué). 湖南:湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000. ［9］肖剛，王秋成.圓盤式電磁振動上料器.組合機(jī)床與自動加工技術(shù)，1997，第六期，P8-P10. ［10］林述溫，范揚(yáng)波主編.機(jī)電裝備設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社：2002. xxxxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目：振動式螺母輸送機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： xxxxx 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 號： xxxxx 姓 名： xxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxx 完成日期： 2012年5月28日 目錄 摘要 第一章 引言 1 第二章 運(yùn)動原理分析及總體方案確定 3 2.1振動式螺母輸送機(jī)的一般組成 3 2.2 振動式螺母輸送機(jī)的工作原理 4 2.3振動式螺母輸送機(jī)的輸送原理 6 2.4 振動式螺母輸送機(jī)與旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī)的比較 14 2.5 輸送對象的介紹 16 第三章 振動式螺母輸送機(jī)的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 17 3.1 物料運(yùn)動狀態(tài)的選擇和機(jī)械指數(shù)的確定 17 3.2振動式螺母輸送機(jī)的料槽傾角及振動方向角的確定 17 3.3 振動次數(shù)n和振幅A1的確定 18 3.4 彈簧安裝角β 19 3.5 輸送機(jī)輸送速度的估算 19 3.6 料盤料斗的基本結(jié)構(gòu)尺寸 20 3.7 彈簧參數(shù)的確定 22 3.8 二次定性裝置的選擇與計(jì)算 28 3.9 出料槽的尺寸確定 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 振動式螺母輸送機(jī)設(shè)計(jì) 摘要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，振動式螺母輸送機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，一般作為點(diǎn)焊機(jī)的配套設(shè)備使用。與其他螺母輸送方式相比，具有效率高，成本低，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。振動式螺母輸送機(jī)是將電磁鐵的吸附運(yùn)動轉(zhuǎn)化為工件的螺旋線運(yùn)動，并通過二次定向裝置輸出符合要求的螺母。本文通過對振動式螺母輸送機(jī)力學(xué)模型的分析進(jìn)行方案選擇與參數(shù)計(jì)算，滿足每分鐘輸送30-40個(gè)螺母的設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：振動式輸送機(jī)，二次定向，扭轉(zhuǎn)運(yùn)動 The design of vibratory nut conveyor Abstract: With the development of modern technology, vibratory nut conveyor is widely applied, generally as a supporting equipment of spot welding machine. Compared with other nuts in modes of transport, it is high efficiency, low cost, smooth and simple structure. Vibrating conveyor is to transform the adsorption movement into the spiral motion artifacts, and through the second directional device to output the nuts that is required. Based on the analysis of mechanical model of the vibratory nut conveyor, this article includes the selection of program and calculation of parameter to meet the design requirements that to output 30-40 nuts per minute. Keyword: vibratory conveyor, the second directional device, Torsional motion 第一章 引言 螺母輸送機(jī)的全稱為：振動式自動螺母輸送設(shè)備。一般與焊接設(shè)備配套使用，例如汽車制造廠需要在鋼板上焊接螺母，如果是用人手輸送的話，首先效率較低，最重要的是會因操作失誤是產(chǎn)生重大的安全事故，如還沒完全松開手時(shí)就進(jìn)行焊接，這時(shí)很容易把手指打斷。為了提高生產(chǎn)效率和杜絕此類的安全隱患，用能快速準(zhǔn)確的螺母輸送機(jī)來代替人手方式裝配則是一個(gè)很好的解決方案。 圖 1-1 螺母輸送機(jī) 螺母輸送機(jī)實(shí)際是為國標(biāo)螺母輸送所使用的標(biāo)準(zhǔn)螺母輸送設(shè)備，對于不符合標(biāo)準(zhǔn)的螺母支持不好，容易卡螺母。當(dāng)然非標(biāo)的螺母一樣可以輸送但要求為：螺紋孔與周邊距離 偏差，螺母兩平面誤差及螺母周邊尺寸誤差最大不能超過0.2mm。對于自動化機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)來說這已經(jīng)是非常的寬松了。除標(biāo)準(zhǔn)以外的螺母一樣可以輸送，也稱為特殊型螺母(帶法蘭盤的螺母等)對這樣螺母的輸送一樣擁有標(biāo)準(zhǔn)范圍，這需要使用企業(yè)與生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)協(xié)商。 關(guān)于螺母輸送機(jī)，比較成熟的有中國的深利昌(SLC)，韓國的chowell，日本的矢島（在中國叫 電溶機(jī)電），德國的KWOLL，美國的welpart，其中國產(chǎn)的螺母輸送機(jī)價(jià)格相比國外的較為低廉，且質(zhì)量、穩(wěn)定性等方面與外國牌子有得一拼，而且某些關(guān)鍵部件方面還比進(jìn)口的牌子要好，推薦選用國產(chǎn)的。 隨著螺母國標(biāo)的普及重視，螺母輸送機(jī)越來越受歡迎。對于使用點(diǎn)焊機(jī)的企業(yè)操作工人及企業(yè)更是樂意使用，這樣的自動化機(jī)械，人性化的產(chǎn)品，對于保護(hù)企業(yè)員工的安全，企業(yè)的形象，工作流程的標(biāo)準(zhǔn)制定，消除安全事故隱患及減少不必要的費(fèi)用開支，起到了積極正面的作用。 通常螺栓和螺母的焊接工作大都是采用固定式點(diǎn)（凸）焊機(jī)來完成的。凸焊螺母或螺栓則一般是由操作工人用手放入工件，然后再實(shí)施焊接.這種手工放置螺母或螺栓的操作方式存在的主要缺點(diǎn)： 1無法實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)； 2 生產(chǎn)效率低：由于存在著安全隱患，操作人員在放置螺母或螺栓時(shí)，肯定會格外小心謹(jǐn)慎，這必然就會影響到生產(chǎn)效率； 3安全性差：大家知道，在用固定式點(diǎn)（凸）焊機(jī)進(jìn)行螺母或螺栓的凸焊時(shí)，一般焊接時(shí)的加壓力在300 kg以上。而在用手放置螺母或螺栓時(shí)，極有可能因誤操作而導(dǎo)致焊機(jī)啟動，導(dǎo)致上電極迅速往下運(yùn)動，稍有不慎，就會使手壓傷甚至殘廢.特別是在大批量生產(chǎn)時(shí)，操作人員免不了會產(chǎn)生疲勞而思想不集中，每年許多企業(yè)都會發(fā)生這類安全事故。 為解決傳統(tǒng)焊接設(shè)備的不足，提高生產(chǎn)效率和杜絕此類的安全隱患，用能快速準(zhǔn)確的螺母輸送機(jī)來代替人手方式裝配則是一個(gè)很好的解決方案。只需將螺母輸送機(jī)的接線簡單的接入焊接控制器，工人只需進(jìn)行一次操作即國產(chǎn)先進(jìn)螺母輸送機(jī)可完成把螺母送進(jìn)定位銷，然后焊接的工序.既快捷又安全，已經(jīng)得到眾多車廠的廣泛使用。 第二章 運(yùn)動原理分析及總體方案確定 2.1振動式螺母輸送機(jī)的一般組成 振動式螺母輸送機(jī)就其原理來說屬于振動上料器的一種，振動上料器是一種高效的上料裝置，工作可靠平穩(wěn)，工件間互相摩擦小，不易損傷物料，（特別是對脆性材料和薄壁零件），通用性好，蓋換品種方便，供料速度容易調(diào)節(jié)；上料過程中，可以利用擋板、缺口或偏重等方法對零件進(jìn)行定向整理，分離篩選厚供料；也可以在高溫、低溫或真空狀態(tài)下進(jìn)行操作，它被廣泛應(yīng)用于輕工，電子產(chǎn)品的自動加工、裝配機(jī)械和糧食、商品的自動稱量，包裝機(jī)械等部門中。 振動上料器從結(jié)構(gòu)上分為直線料槽往復(fù)式和圓盤料斗扭轉(zhuǎn)式兩類。直槽式一般作為不需定向整理的粉粒狀物料的供給器，或用于對物料進(jìn)行清洗、篩選、烘干、加熱或冷卻的操作機(jī)；圓盤式一般作為需要定向整理的上料器，多用于具有一定形狀和尺寸的物料的場合。以下為兩種送料器的實(shí)物及簡單原理圖。 直線送料器 圖2-1直線送料器 圖2-2直線送料器 圓盤式上料器 圖2-3 圓盤式送料器 圖2-4 圓盤式送料器 如果從激振方式方式來區(qū)分，振動上料器還可以分為電磁激振式，機(jī)械激振式及氣動激振式等。電磁激振式多用于圓盤式振動上料器和部分中小型直槽式振動上料器。一般對所使用的電磁鐵采用半波整流供電（激振頻率為50HZ）或交流供電（激振頻率為100HZ），而機(jī)械激振式或氣動激振式多用于大中型直槽式振動上料器，一般激振頻率為10-25HZ；機(jī)械激振源可以采用偏心輪、凸輪或曲柄連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。為了是振動上料器的工作穩(wěn)定，一般用調(diào)壓電源或調(diào)速電機(jī)驅(qū)動，以便于實(shí)現(xiàn)自動控制。 振動式螺母輸送機(jī)一般包括4個(gè)部分： （1）槽體部分 包括內(nèi)壁有螺旋槽的料斗，固定在料斗底部連接件上的支撐彈簧，銜鐵； （2）電磁鐵 包括電磁鐵和氣隙調(diào)整裝置； （3）減震部分 包絡(luò)底座和橡膠減震器； （4）定向整理裝置 包括篩選機(jī)構(gòu)和出料槽。 2.2 振動式螺母輸送機(jī)的工作原理 圖2-5為振動式輸送機(jī)的工作原理圖。 圖2-5（圖中 1-工件 2-銜鐵 3-支撐彈簧 4-料槽 5-電磁鐵） 物料1放在片彈簧3支撐的供料槽體4上，工作時(shí)，將交流電經(jīng)半波整流厚，接通電磁鐵5，吸力最大是銜鐵被吸向下，是料斗壓著片簧向下振動，而在吸力減小為零時(shí)，片簧向上彈推，迫使料斗向上振動。這樣一吸一推，使料斗產(chǎn)生伴隨著扭動的的上下垂直振動。當(dāng)振動系統(tǒng)采用不用參數(shù)（振幅，頻率，振動角，傾角）時(shí)，物料就在槽體工作面上出現(xiàn)不同形式的運(yùn)動。物料的基本運(yùn)動形式有以下4種： ①相對靜止 物料隨著工作面一起運(yùn)動。 ②正向滑動 物料與工作面保持接觸，同時(shí)沿輸送方向?qū)ぷ髅嬗邢鄬瑒印? ③反向滑動 物料與工作面保持接觸，同時(shí)逆輸送方向?qū)ぷ髅嬗邢鄬瑒印? ④拋擲運(yùn)動 物料在工作面上被輕微拋起，騰空沿工作面向前做拋物線運(yùn)動。 上述4種形式中，相對靜止不能供應(yīng)物料，反向滑動對供應(yīng)物料沒有直接意義，從理論上來說，只有正向滑行和拋擲運(yùn)動才有實(shí)用意義。但由于運(yùn)動參數(shù)的某些限制，在實(shí)際工作中上述幾種運(yùn)動形式可能有各種不同的組合形式。輕工業(yè)中的振動輸送機(jī)一般都是采用拋擲運(yùn)動形式來工作的，所以下面的分析是以拋擲運(yùn)動為主的。 2.3振動式螺母輸送機(jī)的輸送原理 物料在槽體中的輸送如圖2-6所示 圖2-6物料在槽體中的輸送 圖中a為料槽傾角，φ為振動方向角，槽體在電磁力作用下沿S方向作簡諧振動，則槽體沿S方向的位移可表示為 （1-1） 式中 A1-------槽體沿S方向的單振幅 ω-------振動圓頻率 將槽體振動位移S1分解到X方向（平行于工作面）和Y方向(垂直于工作面)，便得到槽體在X和Y方向的分位移： （1-2） （1-3） 依次求上式對時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，便得到沿X方向和Y方向的速度分量及加速度分量： （1-4） （1-5） （1-6） （1-7） 因此可以做出槽體運(yùn)動曲線如下圖 圖2-7 槽體運(yùn)動曲線 物料在槽體中受到的力有重力，慣性力，摩擦力（未拋起時(shí)），物料的受力狀況如下圖2-8所示。 圖2-8物料的受力狀況 圖中為主振彈簧與鉛垂線夾角，Q為工件質(zhì)量，可分解為: （1-8） （1-9） （1-10） 式中 N-----物料對工作面的正壓力； F0-----槽體對物料的摩擦力； “-”號對應(yīng)于正向供料； f0-----物料與工作面間的靜摩擦系數(shù)。 式中μ0 ------靜摩擦角 假設(shè)物料對于工作面的相對位移為Δx和Δy；相對速度為Δx'，ΔY'；相對加速度為ΔX‘’和ΔY‘’。 1.正向滑動 當(dāng)物料沿X方向滑動是，物料顆粒沿X方向的合力應(yīng)為零，即 （1-11） 正向滑動開始瞬間，物料對于工作面的相對加速度ΔX ‘’=0，則上式即成為 （1-12） 物料沿y方向?qū)ぷ髅娴恼龎毫? （1-13） 因物料沒有拋擲運(yùn)動，故相對加速度Δy"=0，則上式即成為 （1-14） 將（1-6）,（1-7）,（1-14）代入式（1-12）可得 （1-15） 化簡整理后得 （1-16） 取機(jī)械系數(shù)，K---機(jī)械指數(shù)（振動強(qiáng)度）， DK—正向滑行指數(shù) 則 （1-17） 當(dāng)正向滑行指數(shù)DK<時(shí)ωt無解，這是物料不能出現(xiàn)正向滑動，可見出現(xiàn)正向滑動的條件是DK>1，滿足這一條件時(shí)的ωt為正向滑始角ΨK。由于絕大多數(shù)振動輸送機(jī)的μ0-φ=-900～900,μ0+α=0～1800 ,所以cos(μ0-φ)和sin(μ0+α)均為正值，這時(shí)的正向滑始角ΨK必在0～1800范圍內(nèi)，稱此區(qū)間為正向起滑區(qū)；當(dāng)反向滑動時(shí)，摩擦力與坐標(biāo)正向一致，F(xiàn)0=fN，同樣可推導(dǎo)反向滑始角在1800～3600范圍內(nèi)，如下圖所示 圖2-9正向起滑區(qū)和反向起滑區(qū) 當(dāng)槽體向前向上加速運(yùn)動時(shí)，物料由于慣性對底板的正壓力較大，故摩擦力較大，物料不能發(fā)生相對運(yùn)動。當(dāng)槽體做減速運(yùn)動時(shí)，物料由于慣性減小了對槽體的正壓力，致使摩擦力減小，物料就有可能發(fā)生正向相對滑動。 當(dāng)處于滑行運(yùn)動狀態(tài)時(shí)，為了使物料出現(xiàn)比較好良好的滑行運(yùn)動和較大的輸送速度，選取的正向滑行指數(shù)Dk遠(yuǎn)大于1，通常Dk=2-3。 2. 拋擲運(yùn)動 物料在槽體內(nèi)出現(xiàn)拋擲運(yùn)動時(shí)，槽體受到的物料的正壓力N=0，并且在開始出現(xiàn)拋擲運(yùn)動的瞬時(shí)相對加速度Δy"=0，因此由式（1-13），（1-17）可得： (1-18) 則 由機(jī)械指數(shù)，拋擲指數(shù) 則 (1-19) 當(dāng)拋擲指數(shù)D>1時(shí)，ωt有解，因此出現(xiàn)拋擲運(yùn)動的條件是D>1，滿足此條件的為拋始角Ψα。由于振動輸送機(jī)的Ψ和α均在0～900范圍內(nèi)，因此拋始角Ψα必在0～1800范圍內(nèi)，此范圍稱為拋始區(qū)，如下圖所示 圖2-10 y方向拋擲速度及加速度曲線 因?yàn)檎駝訄A頻率，并將式（1-19）代入（1-18）后可得： （1-20） 式中 n----振動輸送機(jī)振動次數(shù)，（次/min）。 當(dāng)激振頻率ω，拋擲指數(shù)D以及α，φ都已選定時(shí)，則可利用次式求出槽體單振幅A1。 物料拋離工作面后，對工作面的正壓力N=0，但Δy"=0，仍應(yīng)用式（1-13）可得 式中相對加速度Δy"對相對時(shí)間t積分兩次即可求得物料對工作面在y方向的相對位移 （1-21） 當(dāng)物料在y方向?qū)ぷ髅娴孟鄬ξ灰浦匦碌扔诹銜r(shí)，拋擲運(yùn)動結(jié)束，物料落到工作面上，此時(shí)的ωt為拋止角ΨZ,拋止角ΨZ與拋始角Ψα之差為拋離角θα，這是物料的騰空時(shí)間。 （1-22） 將，及式（1-22）代入（1-21）可得： （1-23） 所以 （1-24） 又因 (1-25） 所以 (1-26) 物料在Ψα?xí)r被拋起，經(jīng)過θα后在Ψα?xí)r與工作面接觸，假設(shè)每個(gè)振動周期內(nèi)物料被拋起一次，則拋離一次的騰空時(shí)間與一個(gè)振動周期之比成為拋離系數(shù)i，它與拋離角Ψα有以下關(guān)系： （1-27） 拋擲指數(shù)D與拋離系數(shù)的關(guān)系為 (1-28) 根據(jù)上式可以做出下圖所示的D與i的關(guān)系曲線，由所定的拋擲指數(shù)可以求出跳躍系數(shù)i或可由i求出D。 圖2-11 D-i關(guān)系曲線 當(dāng)i=0時(shí)D=1，由（1-27）得θα=0，說明物料沒有起跳而是隨著槽體一起運(yùn)動，這種狀態(tài)下無法實(shí)現(xiàn)物料輸送，所以不可取。 當(dāng)i=1時(shí)D=3.3，可知θα=2π，說明物料拋離時(shí)間恰好與振動周期相等，也即物料剛落到工作面上同時(shí)又被重新拋起。 當(dāng)i=2時(shí)，D=6.36，可知θα=4π，物料拋起后騰空飛躍了兩個(gè)周期厚才落到工作表面上，同時(shí)又被重新拋起。 絕大多數(shù)振動輸送機(jī)通常取1gcosα，所以落下后馬上又開始第二次拋擲運(yùn)動，但其拋擲運(yùn)動的初速度與前一次拋擲運(yùn)動的初速度不同，所以后一次的炮制周期與前一次的周期不同，是非周期性拋擲運(yùn)動。 2.4 振動式螺母輸送機(jī)與旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī)的比較 有關(guān)振動式螺母輸送機(jī)的輸送原理已在上一部分進(jìn)行了詳細(xì)敘述，這里主要介紹旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī)的原理及其與振動式的比較。 旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī)的工作過程:螺母在料斗中跟隨溝槽作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在溝槽料斗中基本排成我們所需要的方向，但也有某些不合要求。由于前面選擇的是溝槽式料斗，而凸焊螺母如果四個(gè)凸點(diǎn)朝下就會比四個(gè)凸點(diǎn)朝上的螺母高度要矮一些。我們在出料口設(shè)一適當(dāng)高度的擋板，經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后，只有靠近擋板側(cè)且方向正確的螺母可以通過篩選機(jī)構(gòu)，一旦遇到方向不正確的螺母則電機(jī)繼續(xù)向前運(yùn)動，螺母回到料斗中重新進(jìn)行篩選。 旋轉(zhuǎn)式輸送機(jī)與振動式輸送機(jī)的比較：一般情況下，振動式料斗中的毛坯的定向裝置較其它形式的都要簡單，同時(shí)毛坯也不會受到擠壓而損傷，工作安全可靠便于通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，因而在各種中小型自動線和單機(jī)自動化中應(yīng)用廣泛。如果用于螺母輸送，其主要用于三凸點(diǎn)螺母。而旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度較大，工作不夠平穩(wěn)，一般用于4角凸焊螺母的輸送。 下圖為旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī) 圖2-12旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī) 圖 2-13旋轉(zhuǎn)式螺母輸送機(jī) 2.5 輸送對象的介紹 本課題要求輸送的螺母為六角法蘭面焊接螺母，如下圖： 圖 2-14六角法蘭面焊接螺母 如圖2-14所示， 可得螺母尺寸為 lP=20mm hp=10mm 其底面有三個(gè)凸點(diǎn)，可在料盤的出口附近加裝二次定向裝置進(jìn)行篩選，使其螺母面朝下輸出，二次定向裝置的設(shè)計(jì)將在后面介紹附近加裝二次定向裝置進(jìn)行篩選，使其螺母面朝下輸出，二次定向裝置的設(shè)計(jì)將在后面介紹。 第三章 振動式螺母輸送機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1 物料運(yùn)動狀態(tài)的選擇和機(jī)械指數(shù)的確定 物料做滑行運(yùn)動的特點(diǎn)是物料不離開工作面向前滑動，因此物料與工作面不相互沖擊。它的優(yōu)點(diǎn)是噪聲小，對易碎性物料有較好的適應(yīng)性，缺點(diǎn)是工作面較易磨損。要想獲得較高的輸送速度，必須采用較大的振幅，但電磁振動輸送機(jī)的振幅大小受電磁鐵工作的限制不可能很大，因此振動式輸送機(jī)幾乎均不采用滑行這種方式。 物料做拋擲運(yùn)動時(shí)物料與槽體工作面接觸時(shí)間很短，大部分時(shí)間呈跳離狀態(tài)，所以它的優(yōu)點(diǎn)是工作面磨損較小，并能獲得較高輸送速度，缺點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)較強(qiáng)烈的拋擲時(shí)物料易被損壞，而且提高對機(jī)體強(qiáng)度的要求。所以一般振動式螺母輸送機(jī)都采用中速拋擲運(yùn)動，拋擲指數(shù)的選擇范圍為D=2.5-3.3。根據(jù)本課題設(shè)計(jì)要求，所輸送螺母為金屬制品，故選擇D=3.3，i=1。 機(jī)械指數(shù)K的選擇主要受機(jī)體材料強(qiáng)度及物體剛度限制，通常取K=4-6，本輸送機(jī)無特殊要求，取機(jī)械指數(shù)為5.5。 3.2振動式螺母輸送機(jī)的料槽傾角及振動方向角的確定 （一）料槽傾角α α角由于料槽升程及中徑大小確定，料槽傾角的大小影響上料速度，α角太大會降低上料速度，甚至無法上料。α角小些，則上料速度提高，但升程減小，一般取α=1～30。對摩擦系數(shù)大的工件，如橡膠制品等，α可取大些（4～50）由于所輸送的工件為六角法蘭面焊接螺母，取α角為30。 （二）振動方向角φ 振動方向角的選擇有兩個(gè)原則，一是要盡量提高輸送速度，二是要考慮物料性質(zhì)的要求。 在振動次數(shù)確定的情況下（即K值固定）物料輸送速度是隨著振動方向角的變化而變化的，對應(yīng)于最大輸送速度的Ψ角成為最佳振動方向角，當(dāng)選擇有拋擲運(yùn)動工作狀態(tài)時(shí)，槽體在不同傾角下對應(yīng)于每一個(gè)機(jī)械指數(shù)K有一個(gè)最佳振動方向角。下圖為不同傾角α下最佳振動方向角Ψ與機(jī)械指數(shù)K的關(guān)系曲線 圖 3-1 α、Ψ、K的關(guān)系曲線 由傾角α=30,機(jī)械指數(shù)K=5.5，可從圖上查出對應(yīng)的最佳振動方向角為250 3.3 振動次數(shù)n和振幅A1的確定 振動次數(shù)n一般根據(jù)電磁鐵的激磁方式?jīng)Q定，本輸送機(jī)采用220V交流電，頻率為50HZ，故振動次數(shù)為n=3000次/min。 槽體振幅A1根據(jù)式（1-20）求出，0.8mm 3.4 彈簧安裝角β 當(dāng)向上傾斜輸送時(shí)彈簧安裝角β=Ψ+α=280 3.5 輸送機(jī)輸送速度的估算 振動式輸送機(jī)的輸送速度一般用工件在料槽上運(yùn)動的平均速度來估算。它不但取決于料槽的傾角、振動方向角和工件形狀、尺寸及二者之間的摩擦系數(shù)還同電磁鐵的激振頻率f和料槽方向振幅A1的大小有關(guān)： 由理論平均速度 ； 其中 i----跳躍系數(shù)； D----拋擲指數(shù)； A1-------單振幅； ω----振動圓頻率； Ψ----振動方向角； 故振動式輸送機(jī)的給料速度可由下式估計(jì)： 其中 η--充滿系數(shù)，即料槽全場上工件占有位置的百分?jǐn)?shù)，形狀簡單而表面光滑的工件η=0.7～0.9，復(fù)雜而又帶毛刺的工件n=0.4～0.5； γ—篩選系數(shù)，輸送出的螺母在進(jìn)入篩選機(jī)構(gòu)前得狀態(tài)有凸點(diǎn)向上，凸點(diǎn)向下和傾斜三種，故其系數(shù)為1/3 lP---工件的長度； 將上述各值代入后可得估算輸送速度為150件/min，本來課題的設(shè)計(jì)要求是達(dá)到30-40個(gè)/min，可由傳感器控制機(jī)器的工作，故此方案滿足設(shè)計(jì)要求。 3.6 料盤料斗的基本結(jié)構(gòu)尺寸 振動輸送機(jī)的型式確定后，料斗料盤的基本尺寸主要取決于工件的形狀，尺寸，料槽的整理要求，以及兩者之間的摩擦系數(shù)，供料速度等因素。由下圖可得料盤的各項(xiàng)尺寸： 圖3-2料盤的各項(xiàng)尺寸 （1）螺旋槽間距 t t=5hp+s （mm）； 故 t=53mm； （2）螺旋槽板厚度 s 車制螺旋槽 s=3-5mm； 鈑金螺旋槽 s=1-2mm； 取 s=3mm； (3)料槽中徑 D中 由機(jī)械設(shè)計(jì)公式 （機(jī)械設(shè)計(jì)P64） 得 （mm）； 故 D中=322mm （4）料斗寬度 B B=bP+2～3 （mm）； 對所輸送螺母， bP =lP，故B=22mm； （5）料斗壁厚 e 車制料斗 ：e=3-5mm； 鈑金料斗 ：e=1-2mm； 故取 e=3mm； （6）料斗外徑 D外 （mm）； 由所取數(shù)據(jù)得： D外=354mm； （7）料斗內(nèi)徑 D內(nèi) （mm）； 故 D內(nèi)=300mm； （8）料斗高度 H H=（0.2-0.4）D外，一般保證 H=(1.5-3)t； 故 H=0.4 D外=138mm； （9）料斗材料選擇 鋁 2024 T4 含有多量的Cu，耐蝕性不佳，但強(qiáng)度高，可作為構(gòu)造用材使用，鍛造品亦可適用，航空器、齒輪、油、壓組件、輪軸。本裝置振動原理是由電磁鐵提供激振力，為了防止電磁鐵的磁力線穿透料斗底部而磁化工件，故料斗采用鋁合金制造。其質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，耐磨性好。 （10）料盤盤底設(shè)計(jì) 圖 3-3料盤盤底 料盤盤底應(yīng)能使工件在振動輸送機(jī)工作時(shí)向料盤邊緣運(yùn)動，故其應(yīng)具有一定的傾角，如圖所示，取料盤底的傾角為3o，并對料盤中與盤底接觸的螺旋槽進(jìn)行加工，使其與盤底能夠完全貼合 圖 3-4振動輸送機(jī)工作時(shí)的傾角 3.7 彈簧參數(shù)的確定 （1）彈性元件的選擇 振動式輸送機(jī)的彈性元件包括主振彈簧和減震彈簧，根據(jù)工作需要可選用板彈簧，圓柱螺旋彈簧或橡膠彈簧。 板彈簧是由單片或多片優(yōu)質(zhì)彈簧鋼（如60Si2Mn）板疊裝而成的。其片數(shù)可以增減，以此改變固有頻率達(dá)到給定的頻率比。板彈簧增減方便，易于調(diào)諧，結(jié)構(gòu)簡單，但因受到板簧參數(shù)的限制，此類激振器的相對振幅不能過大，一般A<2mm，而且彈簧總質(zhì)量較大。 圓柱螺旋彈簧是用彈簧鋼絲繞制厚經(jīng)過熱處理而成的，其剛度為一定值不能調(diào)整，此類激振器只能通過增減配重來進(jìn)行調(diào)諧。因螺旋彈簧允許有較大的變形，故允許的振幅較大，一般為A=2.5-3mm。 橡膠彈簧是近年來出現(xiàn)的彈簧類型，由于彈簧充填劑和制造工藝的不同，此類彈簧分為許多種且性能也各不相同。橡膠彈簧的特點(diǎn)是質(zhì)量輕，內(nèi)阻大，振幅穩(wěn)定，但因橡膠彈簧的振幅較小，只適用于中小型振動輸送機(jī)且大多用于作為減震彈簧。 由于本裝置的振幅較小(0.4-1mm),故考慮選用板彈簧作為主振彈簧，而橡膠彈簧作為減震彈簧。 （2）主振彈簧計(jì)算 為使料盤產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，需將板彈簧以料盤圓心為對稱點(diǎn)均勻放置，這樣可使料盤整體的振幅均勻。為減化結(jié)構(gòu)，取支撐彈簧數(shù)量為3根，分布在底面呈120o夾角的三條半徑上。 彈簧片安裝圓半徑 r≤D中/2=161mm； 為使料盤結(jié)構(gòu)緊湊，取 r=120mm； 一般彈簧厚度取 h=2~3mm； 彈簧寬度取 b=15-25mm； 故取 h=2.5mm，b=25mm 圖 3-5 主震彈簧 圖 3-6 對于板簧可按兩端安全緊固的梁來計(jì)算截面，有材料力學(xué)可知： ； 對于矩形截面板彈簧截面慣性矩，。 彈簧的截面尺寸已經(jīng)在上面確定； 彈簧的最小長度應(yīng)該以它所承受的最大應(yīng)力不超過許用對稱循環(huán)彎曲疲勞應(yīng)力[]為準(zhǔn)，故最大應(yīng)力 式中 M----最大彎曲力矩， ； Y----彈簧撓度，可由下式?jīng)Q定： Y=0.8A1(1+m1/m2)m1為系統(tǒng)上質(zhì)量，包括料斗，銜鐵，工件，m2為系統(tǒng)下質(zhì)量，包括底座，電磁鐵等；在solidedge中建模選材后得m1/m2=0.2 W----抗彎截面模量，板彈簧 。 由上式可得 查機(jī)械機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得 ： 60Si2Mn的彈性模量E=206Gpa (機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三卷 第11篇 P11); [σ-1]為441Mpa （機(jī)械手冊第三卷 第11片 P112）; 綜合以上數(shù)據(jù)可得： Lmin=104mm； 為使整體比例協(xié)調(diào)，取L=150mm； （3）隔振彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算 振動式輸送機(jī)料斗如果直接安裝在主機(jī)上，則由于振動慣性力的傳遞，將影響主機(jī)及其他機(jī)械設(shè)備的正常工作。因此為了隔振又是把振動輸送機(jī)安裝在巨大的剛性基礎(chǔ)上，以減小振動慣性力的傳遞，但這不可靠，也很不經(jīng)濟(jì)。 最簡單有效的減震方法，將振動系統(tǒng)支撐在隔振塊m2（如下圖所示）上，再通過隔振彈簧或橡膠隔振器與機(jī)箱相連接。只要隔振器塊得質(zhì)量m2和隔振他黃或橡膠的彈簧常數(shù)K2適當(dāng)選擇，就可以是傳遞到機(jī)座上的慣性力減小到直接連接的千分之幾。 圖3-7隔振塊 隔振系統(tǒng)選用以下參數(shù)為宜： （1）γ=m1/m2=0.2隔振塊的質(zhì)量m2是主振動系統(tǒng)質(zhì)量的5倍左右； （2）β=k1/k2=0.1~0.2 隔振彈簧的彈簧常數(shù)大約是主振系統(tǒng)彈簧常數(shù)的0.1-0.2倍。 隔振彈簧的結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖 3-8隔振彈簧的結(jié)構(gòu) 如果用圓柱彈簧可任意調(diào)整，適應(yīng)大，而且彈簧剛度以保持長久，不像有機(jī)材料（橡膠，軟木等）易受環(huán)境污染的影響。但由于橡膠內(nèi)摩擦較大，當(dāng)振動式輸送機(jī)在共振區(qū)工作時(shí)，不易產(chǎn)生浪涌現(xiàn)象，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于組合改變隔振器的彈簧剛度，故應(yīng)用廣泛。 由以前數(shù)據(jù)可知=197192N/m 故=45.8N/mm 設(shè)載荷p，隔振座數(shù)為n，則橡膠隔振座的變形為： 又 ； 橡膠材料彈性模量E=600N/cm2； 隔振座數(shù)目n=3； 可得D=50mm，d=30mm，h=50mm。 3.8 二次定性裝置的選擇與計(jì)算 二次定向裝置一般都是根據(jù)工件的特征面而專門設(shè)計(jì)的，其形式非常多，以下為集中常用的二次定向裝置。 表3-1 常用二次定向裝置 本課題所要求輸送的為六角法蘭面焊接螺母，一面為標(biāo)準(zhǔn)螺母，在另一法蘭面上有3個(gè)均布的凸點(diǎn)，可根據(jù)次特征面來設(shè)計(jì)二次定向裝置。 由上表可知選用第一種定向裝置即可，由螺母數(shù)據(jù)作圖 圖 3-9作圖 圖中的正三角形即為法蘭面三個(gè)凸點(diǎn)的位置，由分析可知，在圖示位置時(shí)，螺母凸點(diǎn)在直徑方向上距離螺旋槽邊緣最遠(yuǎn)，故取一圓，使其半徑與兩個(gè)凸點(diǎn)均相交即可使兩凸點(diǎn)落在圓形缺口內(nèi)，這就使螺母通過缺口時(shí)至少有一個(gè)凸點(diǎn)落在缺口內(nèi)，隨后螺母會沿缺口的圓周掉入料盤內(nèi)重新進(jìn)入螺旋槽。 這個(gè)設(shè)計(jì)可以使輸出的螺母只有凸點(diǎn)向上的一種，方便隨后的點(diǎn)焊加工。二次定向裝置與料盤的連接采用焊接的方法。裝配后如下圖： 圖 3-10裝配 3.9 出料槽的尺寸確定 出料槽在應(yīng)能使螺母單一排列的通過，并盡量減少卡死螺母的情況，故應(yīng)在螺母與出料槽間留出一定的間隙，具體尺寸如下： 圖 3-11尺寸確定 參考文獻(xiàn) ［1］詹啟賢主編.自動機(jī)械設(shè)計(jì).北京：輕工業(yè)出版社.1987. ［2］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2007. ［3］徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. ［4］成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. ［5］吳戰(zhàn)國，武東主編.造型技巧[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. ［6］聞邦椿主編.振動機(jī)械的理論與動態(tài)設(shè)計(jì)方法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. ［7］孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006. ［8］周良德，朱泗芳等編著.現(xiàn)代工程圖學(xué)[M]. 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