汽車輪轂跳動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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汽車輪轂跳動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（CATIA） 摘 要 汽車輪轂決定汽車能否更安全和更舒適的高速運(yùn)行，作為一個(gè)起著決定性的汽車零件，其質(zhì)量的優(yōu)劣性可直接影響整車的運(yùn)行性能。所以輪轂跳動(dòng)檢測(cè)是一件非常重要且精密的工作。 本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要對(duì)其輪轂跳動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，其中細(xì)致劃分工作步驟，對(duì)每一步工作狀態(tài)分解。大致可分為三步,第一步是對(duì)其進(jìn)行搬運(yùn)，第二步是對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，最后一步是對(duì)其進(jìn)行分揀,最重要的部分是檢測(cè)裝置。裝夾過(guò)程中必須保證減小至最小誤差。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,裝夾工具使用電磁脹套，這一裝置既滿足了跳動(dòng)誤差，又方便對(duì)其進(jìn)行快速裝夾，也提高了檢測(cè)效率。檢測(cè)完畢后又需進(jìn)行分揀，該設(shè)計(jì)又巧妙利用開關(guān)門這一機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，整體方案合理且完整。 關(guān)鍵詞 輪轂、圓跳動(dòng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) Abstract: Car wheels determine whether the car is safer and more comfortable to run at high speed. As a decisive part of the automobile, the quality of its quality can directly affect the running performance of the vehicle. So the wheel beat detection is a very important and precise work. The design of the main content of the device design, which detailed division of work steps, the state of each step of the decomposition of the work. Generally it can be divided into three steps, the first step is to carry it, the second step is to detect it, the last step is to sort them, but the most important part is the detection device. The clamping process must be guaranteed to minimize the error. In order to achieve this goal, the clamping tool is used to use electromagnetic expansion sleeve, which not only meets the beating error, but also convenient to carry out the fast clamping, and also improve the detection efficiency. After testing and sorting, the design and the use of this mechanism to achieve the switch door, the overall program is reasonable and complete. Keyword: Wheel boss, Circular Runout, Driving mechanism 前 言 汽車輪轂決定汽車能否更安全和更舒適的高速運(yùn)行，作為一個(gè)起著決定性的汽車零件，其質(zhì)量的優(yōu)劣性可直接影響整車的運(yùn)行性能。我國(guó)汽車發(fā)展的科技水平也可以通過(guò)汽車車轂的研發(fā)和生產(chǎn)加以體現(xiàn)和突出，我們也可以這樣客觀的講汽車車轂的優(yōu)劣可以某一層面代表汽車的優(yōu)劣。如果汽車車輪輪轂加工不合理的話，很容易發(fā)生卡胎爆胎的現(xiàn)象，這對(duì)于高速行駛的汽車和機(jī)動(dòng)車而言是非常危險(xiǎn)的[1]。 科學(xué)研究表明，汽車輪轂會(huì)產(chǎn)生徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)，由于兩種不平衡的跳動(dòng)會(huì)使車輪產(chǎn)生離心力，此離心力隨著車輪變化方向而變化，導(dǎo)致車輪上下跳動(dòng)和左右搖擺。緊接著就會(huì)從發(fā)動(dòng)機(jī)傳至方向盤使其抖動(dòng)，從而對(duì)汽車產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，車速越高，離心力越大，越影響汽車的正常運(yùn)行。汽車輪轂跳動(dòng)是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)，它影響汽車運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性和安全性。從而可以看出，汽車輪轂的軸向和徑向的形狀起著決定性左右，加工設(shè)計(jì)和精度要更高，因?yàn)樗芍苯佑绊懙綑C(jī)動(dòng)車的安全運(yùn)行。因此汽車對(duì)軸向和徑向跳動(dòng)指標(biāo)的品質(zhì)要求越高，我們的檢測(cè)難度也就越大。綜上所述，對(duì)輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)具有現(xiàn)實(shí)意義[2]。 1 目 錄 前 言 1 第一章 緒論 1 1.1 課題的來(lái)源及意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況 1 1.3 汽車輪轂檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì) 1 1.4 本文主要工作 2 1.5 本章總結(jié) 2 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 設(shè)計(jì)思想 3 2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 3 2.3 設(shè)備總體加工流程圖 3 2.4 總體方案設(shè)計(jì) 4 2.4.1 傳送臺(tái)設(shè)計(jì) 4 2.4.2 檢測(cè)臺(tái)設(shè)計(jì) 5 2.4.3 揀選臺(tái)設(shè)計(jì) 5 2.5 本章總結(jié) 6 第三章 設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 3.1 簡(jiǎn)介 7 3.2 技術(shù)要求 7 3.3 檢測(cè)部分的設(shè)計(jì) 7 3.3.1 圓跳動(dòng)的設(shè)計(jì)原則 7 3.3.2 檢測(cè)臺(tái)設(shè)計(jì)步驟 7 3.3.3 檢測(cè)臺(tái)的設(shè)計(jì)思路 8 3.3.4 檢測(cè)臺(tái)部分的計(jì)算 9 3.4 氣動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 9 3.4.1 氣缸的選型原則 9 3.4.2 氣缸的選型 10 3.5 檢測(cè)臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 3.5.1 主旋轉(zhuǎn)減速機(jī)選擇 11 3.5.2 電磁脹套的設(shè)計(jì) 12 3.5.3 升降臺(tái)的設(shè)計(jì) 14 3.6 傳感器的設(shè)計(jì) 16 3.7 直線導(dǎo)軌的參數(shù)和選型 20 3.7.1 工作載荷的計(jì)算 21 3.7.2. 距離額定壽命的計(jì)算 22 3.7.3 小時(shí)額定壽命的計(jì)算 23 3.7.4.聯(lián)軸器的選用 23 3.7.5 電機(jī)的選擇與計(jì)算 26 3.7.6步進(jìn)電機(jī)的選用 27 3.8 框架的設(shè)計(jì) 30 3.8.1 材料的選擇 30 3.8.2 框架的設(shè)計(jì) 31 3.9 輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與選型 31 3.9.1 帶式輸送機(jī) 31 3.9.2 布置方式 33 4.0 本章總結(jié) 31 總結(jié)與展望 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 第一章 緒論 迄今為止，針對(duì)傳統(tǒng)輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜、檢測(cè)結(jié)果精度低的缺點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方法進(jìn)行了研究,分析了基于諧波分析法實(shí)現(xiàn)輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)的原理,提出了一種基于DSP控制技術(shù)的輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)檢測(cè)原理設(shè)計(jì)了以DSP芯片為核心的檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái),并利用該測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于DSP的新型輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)機(jī)簡(jiǎn)化了系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)集成化,同時(shí)提高了檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)奠定了良好的基礎(chǔ)。 1.1 課題的來(lái)源及意義 隨著中國(guó)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，以及汽車零部件不斷走出國(guó)門，各個(gè)輪轂生產(chǎn)廠市場(chǎng)前景廣闊。車輪是機(jī)車運(yùn)動(dòng)中極為重要的部件，輪轂的跳動(dòng)量是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)，它影響著汽車運(yùn)行的平穩(wěn)性及安全性。汽車輪轂的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不平衡慣量，對(duì)車輛前后橋會(huì)施加周期性沖擊，使車輪產(chǎn)生離心力。此離心力的方向隨車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，導(dǎo)致車輪上下跳動(dòng)和左右搖擺，繼而通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳至方向盤使其抖動(dòng)，從而對(duì)車輛的動(dòng)、靜態(tài)特性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，車速越高此現(xiàn)象越明顯。因此，輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)勢(shì)必采用高精度的技術(shù)手段。綜上所述，對(duì)輪轂跳動(dòng)量檢測(cè)具有重要意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況 國(guó)外采用高精度的傳感器和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)如光柵及激光傳感技術(shù)，檢測(cè)精度要求以達(dá)到微米級(jí)，并能夠計(jì)算四次諧波。其輪轂跳動(dòng)量的主流是采用嵌入式處理核心和上位機(jī)相連的數(shù)據(jù)通信方法。目前國(guó)際上的跳動(dòng)測(cè)量機(jī)是日本KOKUSAI測(cè)量機(jī)，德國(guó)MAKRA測(cè)量機(jī)采用手動(dòng)輪轂裝卡，測(cè)量誤差認(rèn)為是由產(chǎn)生。日本的是自動(dòng)裝卡其成本太高[3]。 1.3 汽車輪轂檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì) 自動(dòng)控制、光柵技術(shù)的應(yīng)用: 光纖光柵傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、應(yīng)變等物理量的直接測(cè)量。由于光纖光柵波長(zhǎng)對(duì)溫度與應(yīng)變同時(shí)敏感，即溫度與應(yīng)變同時(shí)引起光纖光柵耦合波長(zhǎng)移動(dòng)，使得通過(guò)測(cè)量光纖光柵耦合波長(zhǎng)移動(dòng)無(wú)法對(duì)溫度與應(yīng)變加以區(qū)分。因此，解決交叉敏感問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)力的區(qū)分測(cè)量是傳感器實(shí)用化的前提。通過(guò)一定的技術(shù)來(lái)測(cè)定應(yīng)力和溫度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和應(yīng)力區(qū)分測(cè)量。這些技術(shù)的基本原理都是利用兩根或者兩段具有不同溫度和應(yīng)變響應(yīng)靈敏度的光纖光柵構(gòu)成雙光柵溫度與應(yīng)變傳感器，通過(guò)確定2個(gè)光纖光柵的溫度與應(yīng)變響應(yīng)靈敏度系數(shù)，利用2個(gè)二元一次方程解出溫度與應(yīng)變。區(qū)分測(cè)量技術(shù)大體可分為兩類，即，多光纖光柵測(cè)量和單光纖光柵測(cè)量。 多光纖光柵測(cè)量主要包括混合FBG/長(zhǎng)周期光柵（long period grating）法、雙周期光纖光柵法、光纖光柵／F-P腔集成復(fù)用法、雙FBG重疊寫入法[4]。各種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)我國(guó)企業(yè)正在不斷增強(qiáng)自主研發(fā)能力。輪轂檢測(cè)設(shè)備因?yàn)闆](méi)有現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品做參照，而且要滿足用戶的特定需要，就要求設(shè)計(jì)人員既能準(zhǔn)確把握客戶的訴求，又不能一味迎合客戶，而是要考慮到實(shí)用性和成本效益。如果不能把握客戶訴求，那設(shè)計(jì)的產(chǎn)品必然無(wú)法讓客戶滿意，企業(yè)的訂單也無(wú)法達(dá)成。但是一味的按照客戶的思路走，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品往往在技術(shù)上不成熟，在實(shí)用性上也不令人滿意，產(chǎn)品投產(chǎn)出現(xiàn)問(wèn)題的話，依然會(huì)導(dǎo)致客戶不滿。作為該行業(yè)的設(shè)計(jì)人員，要從專業(yè)角度和客戶角度出發(fā)，尋求能得到兩者平衡的設(shè)計(jì)方案，這樣才能為企業(yè)贏得效益和口碑。提高對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制，加強(qiáng)產(chǎn)品的后期服務(wù)[5]。作為工裝夾具機(jī)械設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性在很大程度上取決于制造廠商的人員水品和素質(zhì)。企業(yè)要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，就必須在設(shè)備的設(shè)計(jì)、組裝和加工階段都把好質(zhì)量關(guān)。在設(shè)備設(shè)計(jì)階段，技術(shù)人員要經(jīng)常與設(shè)備使用者聯(lián)系，說(shuō)明設(shè)計(jì)的進(jìn)展?fàn)顩r，對(duì)于方案不清楚的地方要及時(shí)溝通，搞清楚對(duì)方的要求。圖紙完成后，技術(shù)人員要和使用方的人員進(jìn)行技術(shù)交底，雙方要在整體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件和工藝要求上面達(dá)成共識(shí)。在設(shè)備制作的加工階段，要派專人監(jiān)督，在加工進(jìn)度、外購(gòu)件質(zhì)量、關(guān)鍵組件加工等方面都要把好關(guān)。在設(shè)備組裝完成后，要對(duì)設(shè)備的整體組裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)設(shè)備是否達(dá)到了應(yīng)有的技術(shù)要求，根據(jù)檢測(cè)情況盡快對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。在此期間，要對(duì)每一次的檢測(cè)和改進(jìn)進(jìn)行詳細(xì)記錄。技術(shù)研發(fā)的投入和技術(shù)人才的培養(yǎng)。企業(yè)從事非標(biāo)機(jī)械設(shè)備的制造，要想不斷做大做強(qiáng)，就必須要不斷加大技術(shù)研發(fā)的投入。當(dāng)前該行業(yè)的市場(chǎng)需求正處于一個(gè)迅猛發(fā)展期，從事該行業(yè)的企業(yè)數(shù)量眾多，但是單個(gè)企業(yè)規(guī)模不大，產(chǎn)品的技術(shù)含量也不是很高。有時(shí)候企業(yè)會(huì)因?yàn)樽陨砑夹g(shù)達(dá)不到而錯(cuò)失大的訂單。隨著行業(yè)的發(fā)展，一些實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)會(huì)越來(lái)越重視技術(shù)研發(fā)的工作，通過(guò)不斷努力提高自身的核心技術(shù)水平。同時(shí)，企業(yè)要獲得持續(xù)性發(fā)展就必須注重技術(shù)人才的培養(yǎng)和留用。技術(shù)人員可以說(shuō)是非標(biāo)機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)的骨干，企業(yè)才能在競(jìng)爭(zhēng)中擁有核心競(jìng)爭(zhēng)力。 1.4 本文主要工作 本項(xiàng)目為省級(jí)科研項(xiàng)目，本設(shè)計(jì)針對(duì)某汽車輪轂端徑的專用測(cè)量裝置，輪輞直徑：（12″~18″），輪輞寬度：（3″~8″），檢測(cè)節(jié)拍7件/分鐘（8-9秒/件），設(shè)計(jì)精度要求：1)旋轉(zhuǎn)連接部件系統(tǒng)誤差應(yīng)滿足：軸向、徑向跳動(dòng)量小于0.05mm。（按16 ″產(chǎn)品的最大尺寸的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量盤為準(zhǔn)）；2)工件重復(fù)測(cè)量誤差不得大于0.1mm。(以16″產(chǎn)品的最大檢測(cè)尺寸為準(zhǔn))；3)主軸精度，端徑跳動(dòng)不大于0.02mm。 1.5 本章總結(jié) 在國(guó)外有很多輪轂方面的檢測(cè)，我們應(yīng)該學(xué)習(xí)的地方有很多，尤其是在汽車研究的方向。本課題是對(duì)汽車輪轂跳動(dòng)的檢測(cè)。汽車輪轂跳動(dòng)是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)，它影響汽車運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性和安全性。從而可以看出，汽車輪轂的軸向和徑向的形狀起著決定性左右，加工設(shè)計(jì)和精度要更高，因?yàn)樗芍苯佑绊懙綑C(jī)動(dòng)車的安全運(yùn)行。因此汽車對(duì)軸向和徑向跳動(dòng)指標(biāo)的品質(zhì)要求越高，我們的檢測(cè)難度也就越大。 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)思想 由于產(chǎn)品零件需要進(jìn)行傳輸，所以需要一個(gè)傳輸臺(tái)，輪轂需要從右側(cè)傳輸臺(tái)運(yùn)行至輸送臺(tái)最左端，然后定位開關(guān)閉合，使擋板1，2.同時(shí)閉合。機(jī)械手通過(guò)氣缸至輪轂正上方，同時(shí)手抓與輪轂配合，擋板2下降，機(jī)械手把輪轂托至檢測(cè)臺(tái)上，機(jī)械手收回，檢測(cè)臺(tái)下降，至輪轂到主轉(zhuǎn)軸上，電磁臟套工作，使輪轂夾緊，倆個(gè)傳感器通過(guò)電推缸1，2將探頭與輪轂指定位置接觸，通過(guò)主軸旋轉(zhuǎn)測(cè)量輪轂的跳動(dòng)，檢測(cè)完畢如果合格，揀選臺(tái)氣缸處在上傳送臺(tái)。與此同時(shí)檢測(cè)臺(tái)上升至初始狀態(tài)，通過(guò)下一個(gè)被檢測(cè)輪轂，將以檢測(cè)完畢的輪轂推送至揀選臺(tái)。一次檢測(cè)完畢。 2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 詳見下圖2.2所示： 圖2.2 車輪總成 2.3 設(shè)備總體加工流程 2.4 總體方案設(shè)計(jì) 詳見圖2.4 方案設(shè)計(jì)： 圖2.4 方案設(shè)計(jì) 2.4.1 傳送臺(tái)設(shè)計(jì) 由于某個(gè)輪轂在傳輸過(guò)程中需要停止，同時(shí)其他輪轂還需要繼續(xù)進(jìn)行。所以選用滾筒傳輸臺(tái)，圖2.4-1為本次設(shè)計(jì)的傳送臺(tái)。滾筒輸送機(jī)之間易于銜接過(guò)濾，可用多條滾筒線及其它輸送設(shè)備或?qū)C(jī)組成復(fù)雜的物流輸送系統(tǒng)，完成多方面的工藝需要?？刹捎梅e放滾筒實(shí)現(xiàn)物料的堆積輸送。滾筒輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，使用維護(hù)方便。滾筒輸送機(jī)適用于底部是平面的物品輸送，主要由傳動(dòng)滾筒、機(jī)架、支架、驅(qū)動(dòng)部等部分組成。具有輸送量大，速度快，運(yùn)轉(zhuǎn)輕快，能夠?qū)崿F(xiàn)多品種共線分流輸送的特點(diǎn)[6]。 圖2.4-1 傳送臺(tái) 結(jié)構(gòu)形式：從驅(qū)動(dòng)形式上分為有動(dòng)力、無(wú)動(dòng)力、電動(dòng)滾筒等，按布局形式分為水平輸送，傾斜輸送和轉(zhuǎn)彎輸送。 尺寸規(guī)格：滾筒輸送機(jī)內(nèi)寬度由客戶指定，可按客戶需求制作，轉(zhuǎn)彎滾線標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)彎內(nèi)半徑為300、600、900、1200mm等，也可按客戶需求采用其它特殊規(guī)格。直段滾筒所用的滾筒直徑有38、50、60、76、89mm等。轉(zhuǎn)彎滾筒的錐度我們會(huì)根據(jù)輸送物體的重量、外形尺寸、線速度等來(lái)設(shè)計(jì)。 機(jī)架材質(zhì)：碳鋼噴塑，不銹鋼，鋁型材。 動(dòng)力方式：減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)等形式。 傳動(dòng)方式：?jiǎn)捂溳?、雙鏈輪、O型皮帶、平面摩擦傳動(dòng)帶、同步帶等。調(diào)速方式：變頻調(diào)速，無(wú)級(jí)變速等。設(shè)備特點(diǎn)：滾筒輸送機(jī)之間易于銜接過(guò)濾，可用多條滾筒線及其它輸送設(shè)備或?qū)C(jī)組成復(fù)雜的物流輸送系統(tǒng)以及分流合流系統(tǒng)，完成多方面的工藝需要?？刹捎梅e放滾筒實(shí)現(xiàn)物料的堆積輸送。滾筒輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，使用維護(hù)方便，動(dòng)力滾筒線考慮鏈條抗拉強(qiáng)度，最長(zhǎng)單線長(zhǎng)度一般不超過(guò)10米。 2.4.2 檢測(cè)臺(tái)設(shè)計(jì) 定位方式選用雙氣缸進(jìn)行定位，好處是機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，能夠限制水平自由度，且能夠通過(guò)plc進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)加工零件到達(dá)指定位置時(shí)，氣缸將夾具頂住，使夾具無(wú)法移動(dòng)，且使用雙氣缸進(jìn)行定位，還會(huì)避免翻轉(zhuǎn)。 2.4.3 揀選臺(tái)設(shè)計(jì) 使用皮帶傳送。皮帶輸送機(jī)工作原理，輸送帶是一條首尾相接的膠帶，形成封閉環(huán)，套在輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)滾筒和尾部的改向滾筒上。在輸送帶中部有許多托輥將其支承，使之保持一定的形狀與狀態(tài).輸送機(jī)一端的上方有一裝料裝置，將物料送到輸送帶上，另一端有一卸料裝置，物料經(jīng)卸料裝置卸下。在碎石生產(chǎn)運(yùn)輸中，卸料一般就在輸送機(jī)的端部。 圖2.4-2、2.4-3分別為揀選臺(tái)樣例及本設(shè)計(jì)的揀選臺(tái)。 驅(qū)動(dòng)滾筒由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)后，依靠滾簡(jiǎn)與輸送帶之間的摩擦力，拖動(dòng)輸送帶作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。經(jīng)裝料裝置落到輸送帶上的物料隨著帶的運(yùn)動(dòng)而被運(yùn)走。 1.皮帶輸送機(jī)主要構(gòu)造 皮帶輸送機(jī)的主要工作元件是輸送帶，由輸送帶的運(yùn)動(dòng)來(lái)運(yùn)輸物料。固定式帶式輸送機(jī)由輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、托輥、裝料裝置、張緊裝置等零部件所組成。 2.皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1)輸送能力大，功率消耗小。帶式輸送機(jī)工作時(shí)，輸送帶與物料之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣，不會(huì)因提高運(yùn)輸速度而造成大的磨損。由于與物料無(wú)摩擦，其功率消耗就較小。 2)輸送距離大，易于布置。輸送帶是撓性構(gòu)件，具有輸運(yùn)坡度適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，便于布置為彎曲的形狀，在作業(yè)場(chǎng)地高低不平時(shí)，很容易布置。帶式輸送機(jī)的裝料與排料很容易設(shè)置，在任何位置都可設(shè)置裝料與排料接口。 3)構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方使。帶式輸送機(jī)中沒(méi)有結(jié)構(gòu)尺寸大且制造精度高的零件，其金屬結(jié)構(gòu)件也很簡(jiǎn)單。這使得使用、維護(hù)、制造都極為有利。除了上述優(yōu)點(diǎn)外，皮帶輸送機(jī)還具有制造成本低，工作時(shí)噪聲低，能吸收裝料時(shí)的沖擊等特點(diǎn)。故選用傳送帶。 圖2.4-2 樣例 圖2.4-3 揀選臺(tái) 2.5 本章總結(jié) 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題。在選取設(shè)計(jì)主軸旋轉(zhuǎn)設(shè)備中走了很多的彎路，為了理清楚設(shè)計(jì)思路，我們多其他很多旋轉(zhuǎn)設(shè)備拿來(lái)進(jìn)行對(duì)比研究，最終選定了設(shè)計(jì)方案，由機(jī)械手拿取，再由主揀選臺(tái)升降至主軸上。其中輪轂需要由傳輸機(jī)傳輸至靠近檢測(cè)臺(tái)旁邊?？紤]到很多細(xì)節(jié)問(wèn)題，最終選取了傳輸滾筒這款設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)將在下一章節(jié)體現(xiàn)。當(dāng)設(shè)備檢測(cè)完畢后，要有一個(gè)分揀的過(guò)程，在這里巧妙的運(yùn)用開關(guān)門這一裝置。實(shí)現(xiàn)了分揀。 第三章 設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 簡(jiǎn)介 根據(jù)設(shè)備的技術(shù)要求和功能要求，大體把設(shè)備分為傳送部分，手抓部分，檢測(cè)部分，分揀部分。其中檢測(cè)部分相對(duì)比較重要的部分。 3.2 技術(shù)要求 針對(duì)某汽車輪轂端徑的專用測(cè)量裝置，輪輞直徑：（12″~18″），輪輞寬度：（3″~8″），檢測(cè)節(jié)拍7件/分鐘（8-9秒/件），設(shè)計(jì)精度要求：1)旋轉(zhuǎn)連接部件系統(tǒng)誤差應(yīng)滿足：軸向、徑向跳動(dòng)量小于0.05mm。（按16 ″產(chǎn)品的最大尺寸的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量盤為準(zhǔn)）；2)工件重復(fù)測(cè)量誤差不得大于0.1mm。(以16″產(chǎn)品的最大檢測(cè)尺寸為準(zhǔn))；3)主軸精度，端徑跳動(dòng)不大于0.02mm。 3.3 檢測(cè)部分的設(shè)計(jì) 3.3.1 圓跳動(dòng)的設(shè)計(jì)原則 圓跳動(dòng)分徑向端面和斜向三種。跳動(dòng)的名稱是和測(cè)量相聯(lián)系的，測(cè)量時(shí)零件繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)，測(cè)量用指示表的測(cè)頭接觸被測(cè)要素，回轉(zhuǎn)時(shí)指示表指針的跳動(dòng)量就是圓跳動(dòng)的數(shù)值。指示表測(cè)頭指在圓柱面上為徑向圓跳動(dòng)，指在端面為端面圓跳動(dòng)，垂直指向圓錐素線上為斜向圓跳動(dòng)[7]。 徑向圓跳動(dòng)只是在某一橫剖面測(cè)量的跳動(dòng)量，端面圓跳動(dòng)只是在端面某一半徑上測(cè)量的跳動(dòng)量。（1）實(shí)用性原則。 實(shí)用性是指工裝夾具的使用功能，它既表現(xiàn)為技術(shù)性能好，能滿足裝配焊接工藝要求，同時(shí)也表現(xiàn)為整個(gè)工裝系統(tǒng)與人體相適應(yīng)，操作方便，安全省力，符合人體的生理和心理特征，使人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最佳狀態(tài)。 3.3.2 檢測(cè)臺(tái)設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)任務(wù)書，經(jīng)審批后就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于工裝夾具設(shè)計(jì)就是機(jī)械設(shè)計(jì)，所以完全可以按通常機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法進(jìn)行，即采用方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三階段設(shè)計(jì)法。擬訂裝備的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，使裝備具有所需的功能，如裝夾、定位、平移等外，還要滿足裝配工藝特點(diǎn)所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求。設(shè)計(jì)方案確定，可以運(yùn)用工程力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件、機(jī)械制圖等理論和知識(shí)進(jìn)行后兩個(gè)階段的設(shè)計(jì)和計(jì)算。 1）準(zhǔn)備 ： 1.機(jī)械裝備設(shè)計(jì)任務(wù)書； 2.產(chǎn)品的圖樣及技術(shù)要求； 分析研究上述原始資料，可了解對(duì)裝備的基本要求，從而明確設(shè)計(jì)任務(wù)。在此基礎(chǔ) 上可到市場(chǎng)、同類工廠、用戶和科技情報(bào)部門進(jìn)行調(diào)研和搜集有關(guān)技術(shù)資料。技術(shù)資料 包括夾具零、部件標(biāo)準(zhǔn)、夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)、產(chǎn)品樣本等。 2）方案設(shè)計(jì)： 1.裝備的機(jī)械化程度和自動(dòng)化水平； 2.通用性，即確定是設(shè)計(jì)專用裝備還是萬(wàn)能裝備，并確定其適用范圍； 3.為實(shí)現(xiàn)所需功能，擬采用的原理和相應(yīng)的機(jī)構(gòu)； 4.裝備的基本構(gòu)成和總體布局，主要零、部件的基本結(jié)構(gòu)形式； 5.初步確定主機(jī)、主要元件或構(gòu)件的基本參數(shù)和技術(shù)性能，如功率、承載、速度、行程或調(diào)節(jié)幅度、外形尺寸等。 3）繪制總裝配圖 根據(jù)經(jīng)審定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行總裝配圖設(shè)計(jì)。在繪制過(guò)程中須進(jìn)行必要的計(jì)算，如幾何關(guān)系計(jì)算、初步誤差分析、夾緊力計(jì)算、傳動(dòng)計(jì)算、受力元件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算等。 在總裝配圖上要標(biāo)注各部分尺寸和技術(shù)要求。凡是影響精度的尺寸都應(yīng)標(biāo)注公差。技術(shù)要求的內(nèi)容主要是位置精度要求，以及在視圖上無(wú)法表達(dá)的有關(guān)裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、潤(rùn)滑、維護(hù)等方面的要求。 4）繪制裝備的零件圖 主要繪制裝備中的非標(biāo)準(zhǔn)零件的工作圖。 5）編制裝備設(shè)計(jì)計(jì)算書和使用說(shuō)明書。 3.3.3 檢測(cè)臺(tái)的設(shè)計(jì)思路 1. 由于圓度的形狀誤差只是表達(dá)一個(gè)表面形狀，而跳動(dòng)給這個(gè)形狀規(guī)定了一個(gè)基準(zhǔn)即中心軸線。圓度是任一正截面上半徑差為某一數(shù)值的兩個(gè)同心圓區(qū)域，它的實(shí)際尺寸不能走超出給定的尺寸公差范圍，實(shí)效尺寸就是零件的最大實(shí)體尺寸，這就是通常所說(shuō)的尺寸公差控制形狀誤差。而圓跳動(dòng)是有基準(zhǔn)軸線的，任一截面的圓表面位置在半徑差為某一數(shù)值的兩個(gè)同心圓里，且圓心在基準(zhǔn)軸線上，而圓度的圓心是變化的，圓度的實(shí)效邊界是零件最大實(shí)體尺寸加上跳動(dòng)公差。圓柱度是兩個(gè)同心圓柱面，相當(dāng)于圓度和直線度的組合。全跳動(dòng)相當(dāng)于在長(zhǎng)度方向上所有圓跳動(dòng)的組合。在實(shí)際應(yīng)用中往往采用相關(guān)原則中的最大實(shí)體原則來(lái)保證裝配的互換性。 2. 初步設(shè)計(jì)臺(tái)面長(zhǎng)1300mm，寬900mm，高1730mm。 3.3.4 檢測(cè)臺(tái)部分的計(jì)算 如下圖3.3-4是主旋轉(zhuǎn)軸。 圖3.3-4 主旋轉(zhuǎn)頭 如下圖3.3-5所示，檢測(cè)臺(tái)及產(chǎn)品零件： 圖3.3-5 檢測(cè)臺(tái)及產(chǎn)品零件 3.4 氣動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 氣動(dòng)部分需要六個(gè)氣缸，兩個(gè)氣缸（5，6號(hào)氣缸）用于擋停，防止加工倒序，夾具竄回上一工序，兩個(gè)氣缸用于限位，將夾具部分準(zhǔn)確定位，，檢測(cè)完畢后，一個(gè)氣缸（4號(hào)氣缸）升出，手抓（2號(hào)氣缸）移動(dòng)缸（1號(hào)氣缸）帶動(dòng)下一個(gè)輪轂進(jìn)行平移。然后通過(guò)揀選缸（3號(hào)氣缸）升出，使得合格的輪轂到上揀選臺(tái)。詳見圖3.4。 圖3.4氣動(dòng) 3.4.1 氣缸的選型原則 (1) 氣缸的選擇 1、 類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無(wú)沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩要求無(wú)污染時(shí)需要選用無(wú)給油或無(wú)油潤(rùn)滑氣缸等。 2、 安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。 3、 作用力的大小 即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來(lái)確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過(guò)小，輸出力不夠，但缸徑過(guò)大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。 4、 活塞行程 與使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜的余量。 5、活塞的運(yùn)動(dòng)速度 主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動(dòng)速度一般為50～800㎜/s。對(duì)高速運(yùn)動(dòng)氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對(duì)于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動(dòng)負(fù)載時(shí)，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時(shí)，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)避免沖擊時(shí)，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。 ①首先，根據(jù)操作形式選定氣缸類型： ②選定根據(jù)有關(guān)負(fù)載、使用空氣壓力及作用方向確定氣缸缸徑大小。 ③根據(jù)工件移動(dòng)距離氣缸行程 ④選定氣缸安裝型式 ⑤選定緩沖器 ⑥選定磁感開關(guān) 3.4.2 氣缸的選型 (1) 擋停氣缸的選型 5，6號(hào)氣缸只需要進(jìn)行擋停，選擇普通氣缸；氣缸無(wú)需負(fù)載過(guò)大的力，空氣壓力要求0.5mpa，選擇氣缸缸徑32mm；氣缸需要連接定位銷，所以氣缸行程選擇100mm；氣缸側(cè)面安裝在無(wú)桿缸上；不需要緩沖主要做用是限位擋停，要求氣缸內(nèi)置磁環(huán)。所以選擇的氣缸型號(hào)為SMC DNC-32-100。 (2) 升降氣缸的選型 4號(hào)氣缸需負(fù)載過(guò)大的力，空氣壓力要求0.5mbar，選擇氣缸缸徑63mm；氣缸需要連接定位銷，所以氣缸行程選擇200mm；氣缸側(cè)面安裝在氣缸連接底座上；需要緩沖；主要作用是帶動(dòng)檢測(cè)臺(tái)移動(dòng)，要求氣缸內(nèi)置磁環(huán)。所以選擇的氣缸型號(hào)為SMC 10A-5_GT_10A-5_63_200。 3號(hào)氣缸需要揀選臺(tái)進(jìn)行升降；氣缸需負(fù)載過(guò)大的力，空氣壓力要求0.5mbar，選擇氣缸缸徑32mm；氣缸需要連接定位銷，所以氣缸行程選擇125mm；所以選擇的氣缸型號(hào)為SMC 10A-5_GT_10A-5_32_125。 (3) 搬運(yùn)臺(tái)氣缸的選型 1，2號(hào)氣缸是用來(lái)帶動(dòng)手抓及其輪轂平移；需負(fù)載大的力，空氣壓力要求0.5mbar，選擇氣缸缸徑50mm；氣缸需要連接定位銷，所以氣缸行程選擇125mm,500mm；氣缸兩側(cè)側(cè)面安裝在平臺(tái)上；需要單側(cè)緩沖主要做用是帶動(dòng)夾具移動(dòng)，要求氣缸內(nèi)置磁環(huán)。所以選擇的氣缸型號(hào)為SMC 10A-5_GT_10A-5_50_500和SMC 10A-5_GT_10A-5_50_125。 3.4.3 作業(yè)順序： 1 .6號(hào)5號(hào)氣缸伸出 2. 1號(hào)氣缸伸出 3 .2號(hào)氣缸伸出 4 .5號(hào)氣缸收回 5 .1號(hào)氣缸收回 6 .4號(hào)氣缸收回5號(hào)氣缸伸出6號(hào)氣缸收回 7 .2號(hào)氣缸收回 8. 4氣缸伸出 9 .1號(hào)氣缸收回，3號(hào)氣缸伸出 3.5 檢測(cè)臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.5.1 主旋轉(zhuǎn)減速機(jī)選擇 由要求知主軸精度，端徑跳動(dòng)不大于0.02mm檢測(cè)節(jié)拍7件/分鐘（8-9秒/件）故在選擇減速機(jī)的時(shí)候及其重要，由于國(guó)外一些精密減速器的昂貴價(jià)格，故選取國(guó)內(nèi)的精密伺服行星減速機(jī)，該系列減速器具有性價(jià)比高，精度中等、高鋼性、高負(fù)載、高效率、低慣性、低振動(dòng)、低噪音、低溫升、外觀及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輕小等特點(diǎn),模塊化的法蘭和軸襯設(shè)計(jì),適用與檢測(cè)輪轂[8]。故選用上海卓大精密行星減速機(jī)，型號(hào)：ZBR115-50-P2-S2，如下圖3.5所示： 圖3.5 上海卓大精密行星減速機(jī) 安裝方法如下圖3.5-1所示 圖3.5-1 安裝方法 3.5.2 電磁脹套的設(shè)計(jì)如下圖3.5-2所示 由于主軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中必須要求同軸度好，并且要求裝夾便利，故選取脹套作為關(guān)鍵零件，其優(yōu)點(diǎn)是脹套聯(lián)結(jié)可以承受多重負(fù)載，其結(jié)構(gòu)可以做成多種式樣。根據(jù)安裝負(fù)載大小，還可以多個(gè)脹套串聯(lián)使用。聯(lián)軸器脹套在超載時(shí)，將失去聯(lián)結(jié)作用，可以保護(hù)設(shè)備不受損害。脹套的使用壽命長(zhǎng)，強(qiáng)度高。脹套依靠摩擦傳動(dòng)，對(duì)被聯(lián)結(jié)件沒(méi)有鍵槽削弱，也無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工作中不會(huì)產(chǎn)生磨損。 聯(lián)軸器脹套拆卸方便，且具有良好的互換性。由于脹套能把較大配合間隙的軸轂結(jié)合起來(lái)，拆卸時(shí)將螺栓擰松，即可使被聯(lián)結(jié)件容易拆開。脹緊時(shí)，接觸面緊密億貼合不銹蝕，也便于拆開。使用脹套使主機(jī)零件制造和安裝簡(jiǎn)單。聯(lián)軸器安裝脹套的軸和孔的加工不像過(guò)盈配合那樣要求高精度的制造公差。脹套安裝時(shí)無(wú)須加熱、冷卻或加壓設(shè)備，只須將螺栓按要求的力矩?cái)Q緊即可。且調(diào)整方便，可以將輪轂在軸上方便地調(diào)整到所需位置。脹套也可以用來(lái)聯(lián)結(jié)焊接性差的零件[9]。 （1）脹套的使用壽命長(zhǎng)，強(qiáng)度高。脹套依靠摩擦傳動(dòng)，對(duì)被聯(lián)結(jié)件沒(méi)有鍵槽削弱，也無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工作中不會(huì)產(chǎn)生磨損。 （2）脹套拆卸方便，且具有良好的互換性。由于脹套能把較大配合間隙的軸轂結(jié)合起來(lái)，拆卸時(shí)將螺栓擰松，即可使被聯(lián)結(jié)件容易拆。脹緊時(shí)，接觸面緊密貼合不易銹蝕，也便于拆開。 （3）脹套聯(lián)結(jié)可以承受多重負(fù)荷，其結(jié)構(gòu)可以做成多種樣式。根據(jù)安裝負(fù)荷大小，還可以多個(gè)脹套串聯(lián)使用。 （4）使用脹套使主機(jī)零件制造和安裝簡(jiǎn)單。安裝脹套的軸和孔的加工不像過(guò)盈配合那樣要求高精度的制造公差。脹套安裝時(shí)無(wú)須加熱，冷卻或加壓設(shè)備，只需將螺栓按要求的力矩?cái)Q緊即可。且調(diào)整方便，可以將輪轂在軸上方便地調(diào)整到所需位置。脹套也可用來(lái)聯(lián)結(jié)焊接性差的零件。 （5）脹套在超載時(shí)，將失去聯(lián)結(jié)作用，可以保護(hù)設(shè)備不受損害。但是考慮到裝夾的過(guò)程要快速的完成，所以選擇一個(gè)快速的裝夾機(jī)構(gòu)。 圖3.5-2 電磁脹套 1為固定軸，它始終與聯(lián)軸器相連，2為脹套在自然狀態(tài)下由3彈簧致使2為收縮狀態(tài)，這樣方可輪轂自然下落到其上。當(dāng)輪轂落到2上時(shí)，通過(guò)線圈通電將2吸下去，至2脹開夾緊輪轂。通過(guò)主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)輪轂檢測(cè)。 3.5.3 升降臺(tái)的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中的升降臺(tái)如圖3.5-3所示。 圖3.5-3 升降臺(tái) 3.5.3.1 升降臺(tái)的作用 升降臺(tái)的主要做用是用來(lái)升降輪轂被檢測(cè)，方便快速的測(cè)量。 （1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖3.5-3-1 圖3.5-3-1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 1為底座，2為端盤面，3為端盤座，4為導(dǎo)軌滑塊，5為導(dǎo)軌，6為氣缸，7為氣缸座。 （2） 固定座材料的選擇 因?yàn)閷?duì)于固定座強(qiáng)度要求很高，不能使用較軟的材料，且固定座應(yīng)該是一個(gè)整體，不能使用螺絲進(jìn)行機(jī)械裝配，否則不能保證整體接過(guò)的穩(wěn)定性及精度，所以所選擇的材料必須適合進(jìn)行焊接。綜上所述，固定座材料選擇q235低碳鋼。 Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱作A3板。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服極限，后面的235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在235MPa左右。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小，由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。優(yōu)點(diǎn)是q235是低碳鋼，具有良好的塑性和焊接性能成型能力很好，所有很多型材（如角鋼、圓鋼、工字鋼、槽鋼等材質(zhì)很多為q235），并具有一定的強(qiáng)度，適合于橋梁、建筑等工程結(jié)構(gòu)，實(shí)用性能好，價(jià)格相對(duì)也很便宜，性價(jià)比高。所以選擇q235鋼。 （3） 固定座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖3.5-3-2所示 首先固定座必須要有一個(gè)固定減速機(jī)用來(lái)安裝，因?yàn)楦鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，固定在上方不動(dòng)所以這個(gè)固定座頂板不能太長(zhǎng)且要有一定的厚度，來(lái)承載氣液增壓缸，保證在工作運(yùn)動(dòng)中不變形。固定座頂板長(zhǎng)度取155mm，厚度取30mm。 固定座立板的長(zhǎng)度很重要，既不能太長(zhǎng)，根據(jù)杠桿原理，太長(zhǎng)易變形，也不能太短，需要足夠整個(gè)壓接的距離，同時(shí)也需要一定的厚度來(lái)保持自身的穩(wěn)定性，不易變形。所以固定座立板長(zhǎng)度取390mm，厚度取30mm與固定座頂板一致，保證美觀性。滑軌由于整個(gè)固定座需要進(jìn)行焊接，所以在加工過(guò)程中需要留出焊縫，以供焊接所需。 固定座的底板主要的作用是將整個(gè)焊接好的固定座安裝在臺(tái)面上，為保證精度，留出2個(gè)銷子孔，用銷子進(jìn)行定位。固定座底板整體是用螺絲安裝在臺(tái)面上，但是不能用沉頭孔，選用用m10的螺絲，足夠大，能保證穩(wěn)定性。在固定座底板長(zhǎng)度取210mm。厚度取30mm。 固定座的整體結(jié)構(gòu)就如上文所訴，單是僅僅只有這個(gè)結(jié)構(gòu)的框架，不能保證固定座的穩(wěn)定性，固定座底板安裝在臺(tái)面上，固定座頂板安裝氣液增壓缸，這樣在氣液增壓缸工作時(shí)，固定座立板還是會(huì)變形，所以需要在固定座的框架中焊接一些加強(qiáng)肋來(lái)完善整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。我選擇用兩個(gè)厚度為20mm的加強(qiáng)肋安裝在固定座頂板和固定座立板的兩端，一個(gè)厚度相同的加強(qiáng)肋安裝在固定座立板和固定座底板的中間。兩端的加強(qiáng)肋較短，長(zhǎng)度為180mm，中間的較長(zhǎng)，長(zhǎng)度為360mm。 圖3.5-3-2 固定座 3.6 傳感器的設(shè)計(jì) （1） 傳感器的定義 信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來(lái)越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來(lái)越明顯[10]。 最廣義地來(lái)說(shuō)，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC:InternationalCommittee)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照Gopel等的說(shuō)法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。 圖3.6 傳感器系統(tǒng)框圖 傳感器系統(tǒng)的原則框圖如上圖3.6所示，進(jìn)入傳感器的信號(hào)幅度是很小的，而且混雜有干擾信號(hào)和噪聲。為了方便隨后的處理過(guò)程，首先要將信號(hào)整形成具有最佳特性的波形，有時(shí)還需要將信號(hào)線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號(hào)隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到微處理器。德國(guó)和俄羅斯學(xué)者認(rèn)為傳感器應(yīng)是由二部分組成的，即直接感知被測(cè)量信號(hào)的敏感元件部分和初始處理信號(hào)的電路部分。按這種理解，傳感器還包含了信號(hào)成形器的電路部分。傳感器系統(tǒng)的性能主要取決于傳感器，傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類傳感器：有源的和無(wú)源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵(lì)源。圖3.6-1為簡(jiǎn)單的介紹傳感器的作用。 圖3.6-1 傳感器作用 1 （2） 接觸式厚度傳感器 通常采用電感式位移傳感器、電容式位移傳感器、電位器式位移傳感器、霍耳式位移傳感器等（見位移傳感器）進(jìn)行接觸式厚度測(cè)量。為了連續(xù)測(cè)量移動(dòng)著的材料的厚度，常在位移傳感器的可動(dòng)端頭上安裝滾動(dòng)觸頭，以減少磨損。還常采用兩個(gè)相同的位移傳感器分別安裝于被測(cè)材料的上下兩面，將兩個(gè)傳感器的測(cè)量值平均，以提高測(cè)量精度。接觸式厚度傳感器可測(cè)量移動(dòng)速度較低（小于5米／秒）的材料,精度可達(dá)0.1～1％[11]。 非接觸式厚度傳感器 它的特點(diǎn)是適于連續(xù)快速測(cè)量，按工作原理可分為電渦流厚度傳感器、磁性厚度傳感器、電容厚度傳感器、超聲波厚度傳感器、核輻射厚度傳感器、X射線厚度傳感器、微波厚度傳感器等。在選擇過(guò)程中首選接觸式傳感器?；魇课灰苽鞲衅?。如下圖3.6-2~圖3.6-2-1~圖3.6-2-2所示 圖3.6-2 基恩士位移傳感器 18 圖3.6-2-1 基恩士位移傳感器型號(hào)選擇 圖3.6-2-2 位移傳感器型號(hào)選擇 圖3.6-3 電推缸檢測(cè)設(shè)備 1檢測(cè)筆，2調(diào)節(jié)座，3定位螺釘，4電推缸座，5電推缸 （3）傳感器較脆弱，故不能太激烈的碰撞。所以選取電推缸檢測(cè)設(shè)備如上圖3.6-3所示。 電推缸優(yōu)點(diǎn) 1)閉環(huán)伺服控制，控制精度達(dá)到0.01mm;精密控制推力，增加壓力傳感器，控制精度可達(dá)1%;很容易與PLC等控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高精密運(yùn)動(dòng)控制。噪音低，節(jié)能，干凈，高剛性，抗沖擊力，超長(zhǎng)壽命，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。伺服電動(dòng)缸可以在惡劣環(huán)境下無(wú)故障，防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP66。長(zhǎng)期工作，并且實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，高速度，高精度定位，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低噪音。所以可以廣泛的應(yīng)用在造紙行業(yè)，化工行業(yè)，汽車行業(yè)，電子行業(yè)，機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)，焊接行業(yè)等。 2)低成本維護(hù)：伺服電動(dòng)缸在復(fù)雜的環(huán)境下工作只需要定期的注脂潤(rùn)滑，并無(wú)易損件需要維護(hù)更換，將比液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)減少了大量的售后服務(wù)成本。 液壓缸和氣缸的最佳替代品：伺服電動(dòng)缸可以完全替代液壓缸和氣缸，并且實(shí)現(xiàn)環(huán)境更環(huán)保，更節(jié)能，更干凈的優(yōu)點(diǎn)，很容易與PLC等控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高精密運(yùn)動(dòng)控制。 3)配置靈活性：可以提供非常靈活的安裝配置，全系列的安裝組件：安裝前法蘭，后法蘭，側(cè)面法蘭，尾部鉸接，耳軸安裝，導(dǎo)向模塊等;可以與伺服電機(jī)直線安裝，或者平行安裝;可以增加各式附件：限位開關(guān)，行星減速機(jī)，預(yù)緊螺母等;驅(qū)動(dòng)可以選擇交流制動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)。 圖3.6-3-1 電推缸 3.7 直線導(dǎo)軌的參數(shù)和選型 當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，壓接系統(tǒng)會(huì)豎直向下運(yùn)動(dòng)，隨意需要一個(gè)直線導(dǎo)軌，來(lái)保證運(yùn)動(dòng)豎直。直線導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、便于安裝和預(yù)緊、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測(cè)量?jī)x器等。其缺點(diǎn)是抗振性較差、成本較高。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副由導(dǎo)軌和滑塊兩部分組成，如圖所示。一般滑塊中裝有兩組滾珠，當(dāng)滾珠從工作軌道滾到滑塊端部時(shí)，會(huì)經(jīng)端面擋板和滑塊中的返回軌道返回，在導(dǎo)軌和滑塊之間的滾道內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)。裝配時(shí)常將兩根導(dǎo)軌固定在支承件上，每根導(dǎo)軌上一般有兩個(gè)滑塊，滑塊固定在移動(dòng)件上。若移動(dòng)件較長(zhǎng)，可在一根導(dǎo)軌上裝兩個(gè)以上的滑塊；若移動(dòng)件較寬，可選用兩根以上的導(dǎo)軌。兩根導(dǎo)軌中，一根為基準(zhǔn)導(dǎo)軌，另一根為從動(dòng)導(dǎo)軌，基準(zhǔn)導(dǎo)軌上有基準(zhǔn)面A，其上滑塊有基準(zhǔn)面B。安裝時(shí)先固定基準(zhǔn)導(dǎo)軌，之后以基準(zhǔn)導(dǎo)軌校正從動(dòng)導(dǎo)軌，達(dá)到裝配要求時(shí)再緊固從動(dòng)導(dǎo)軌。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的裝置如下圖3.7所示 圖3.7 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的裝配 3.7.1 工作載荷的計(jì)算 工作載荷是影響導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。對(duì)于水平布置的十字工作臺(tái)，多采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式。常見的工作臺(tái)受力情況如圖所示，任一滑塊所受到的工作載荷可由以下公式[1]計(jì)算： 式中 ——滑塊上的工作載荷，單位為kN； F ——垂直于工作臺(tái)面的外加載荷，單位為kN； G ——工作臺(tái)的重力，單位為kN；如圖工作臺(tái)受力示意圖 ——距離尺寸，單位為mm 圖3.7-1 工作臺(tái)受力示意圖 根據(jù)計(jì)算 3.7.2. 距離額定壽命的計(jì)算 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算，是以在一定載荷下行走一定距離后，90％的支承不發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為額定動(dòng)載荷Ca該行走距離稱為距離額定壽命。滾動(dòng)體不同時(shí)，距離額定壽命L的計(jì)算公式也不同。 滾動(dòng)體為球時(shí)： 滾動(dòng)體為滾子時(shí)： 式中 L ——距離額定壽命，單位為km ——額定動(dòng)載荷，單位為kN； P ——滑塊上的工作載荷，單位為kN； ——硬度系數(shù); ——溫度系數(shù); ——接觸系數(shù); ——精度系數(shù); ——載荷系數(shù); 3.7.3 小時(shí)額定壽命的計(jì)算 根據(jù)距離額定壽命，可以計(jì)算出導(dǎo)軌副的小時(shí)額定壽命，計(jì)算公式為： 式中 ——壽命時(shí)間，單位為h； L ——距離額定壽命，單位為km； S ——移動(dòng)件行程長(zhǎng)度，單位為m； ——移動(dòng)件每分鐘往復(fù)次數(shù)。 3.7.4. 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是一種常用的機(jī)械傳動(dòng)裝置，主要用來(lái)聯(lián)接軸與軸（或連接軸與其它回轉(zhuǎn)零件）以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。此外，聯(lián)軸器還具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移、緩沖和減振以及安全防護(hù)等功能。由于制造及安裝誤差等的影響，通常可根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力，將聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器（無(wú)補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩類[12]。 (1) 剛性套筒式聯(lián)軸器 下圖3.7-4-1為套筒式聯(lián)軸器的幾種結(jié)構(gòu)。套筒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，但裝拆困難，且要求兩軸軸線嚴(yán)格對(duì)中，使用受到一定限制。其中圖a結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但錐銷防松不太可靠。圖b加工、安裝均容易，但消除周向間隙不可靠。圖c完全靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，但傳遞轉(zhuǎn)矩不大。 圖3.7-4-1 套筒式聯(lián)軸器 a）錐銷聯(lián)接式：1—圓錐銷 2—套筒 3—軸 b）鍵聯(lián)接式：1—軸 2—鍵 3—緊定螺釘 4—套筒 c）螺栓緊固聯(lián)接式：1—軸 2—內(nèi)六角螺栓 3—套筒 4—壓塊 (2) 撓性聯(lián)軸器 如下圖3.7-4-2所示的無(wú)鍵聯(lián)接撓性聯(lián)軸器，是機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中廣泛采用的一種無(wú)間隙傳動(dòng)聯(lián)軸器。它不僅可簡(jiǎn)化聯(lián)接結(jié)構(gòu)，降低噪音，而且對(duì)消除傳動(dòng)間隙，提高傳動(dòng)剛度都有利，主要用于傳遞較大轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。 當(dāng)傳遞小轉(zhuǎn)矩時(shí)，如電動(dòng)機(jī)與光電編碼器之間的聯(lián)接，可選用小型的聯(lián)軸器。如長(zhǎng)春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的小型撓性聯(lián)軸器，其參數(shù)如表所示。 圖3.7-4-2 撓性聯(lián)軸器 1—壓圈 2—聯(lián)軸器具 3，5—球面墊圈 4—柔性片 6—錐環(huán) (3) 聯(lián)軸器選用 一般聯(lián)軸器的選用依據(jù)是其工作條件和結(jié)構(gòu)形式。在選型時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： 1) 選擇聯(lián)軸器的類型 根據(jù)傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和轉(zhuǎn)速高低，以及對(duì)緩沖和振動(dòng)的要求，參考各類聯(lián)軸器的特點(diǎn)，選擇適用的聯(lián)軸器類型。 2) 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 傳動(dòng)軸上的公稱轉(zhuǎn)矩T(Nm)可用下式[2]計(jì)算： T=9550XP/N =9550x0.75/100 =72Nm 式中 P ——傳遞的功率(kW)； N ——軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。 實(shí)際計(jì)算時(shí),應(yīng)將公稱轉(zhuǎn)矩T乘以工作情況系數(shù)KA，得到計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT。工作情況系數(shù)KA 如表3-44所示。 3) 確定聯(lián)軸器的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca及所選的聯(lián)軸器類型，在聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)中按照 Tca ≤ [ T ] (3-37) 的條件確定聯(lián)軸器的型號(hào)。式中，[ T ]為所選型號(hào)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。 4) 校核最高轉(zhuǎn)速 聯(lián)軸器工作過(guò)程中的最高轉(zhuǎn)速n，不應(yīng)超過(guò)其允許的最高轉(zhuǎn)速nmax，即：n ≤ nmax 5) 協(xié)調(diào)軸孔直徑 多數(shù)情況下，每一型號(hào)聯(lián)軸器適用軸的直徑均有一個(gè)范圍，被聯(lián)接兩軸的直徑應(yīng)當(dāng)在此范圍之內(nèi)。 另外，還要根據(jù)所選聯(lián)軸器允許的軸的相對(duì)位移偏差，規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度。使用有非金屬?gòu)椥栽穆?lián)軸器時(shí)，還應(yīng)注意聯(lián)軸器所在部位的工作溫度不要超過(guò)該材料所允許的最高溫度。 3.7.5 電機(jī)的選擇與計(jì)算 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械角位移信號(hào)的執(zhí)行元件，每接收一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)爪子的角位移與輸入脈沖數(shù)的個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖數(shù)的頻率成正比，轉(zhuǎn)向取決于繞組的通電相序，因此，只要控制好輸入電脈沖的數(shù)量，頻率以及電機(jī)繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。 步進(jìn)電機(jī)按照其工作原理分可以分為：反應(yīng)式，永磁式，和混合式步進(jìn)電機(jī)三種類型。 (1) 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)是用脈沖供電，且按照一定工作方式輪流作用各項(xiàng)磁線圈上，輸出角與輸入脈沖嚴(yán)格成比例，且時(shí)間上同步。步進(jìn)電機(jī)的步距角不收各種因素的干擾。如電壓的大小，電流的數(shù)值，波形等。速度控制是靠改變冒充的頻率實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)子的速度主要取決于脈沖信號(hào)的頻率，總的位移量則取決于脈沖總數(shù)。 轉(zhuǎn)子慣量小，啟停時(shí)間短，在通電脈沖內(nèi)使勵(lì)磁線圈的電流能快速建立，而在斷電時(shí)能快速消失。 輸出轉(zhuǎn)角精度高，無(wú)積累誤差。步進(jìn)電機(jī)實(shí)際步距角與理論步距角總有一定的誤差，且誤差可以累積，但是每次當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一周后，總的誤差又回到零步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)是靠給各相勵(lì)磁線圈通電順序的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以正反轉(zhuǎn)和啟動(dòng)停止。能量效率低，存在失步現(xiàn)象。 (2) 步進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)及選擇。 步距角α 步距角是在沒(méi)有減速齒輪的情況下，在一個(gè)脈沖信號(hào)的作用下轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過(guò)的機(jī)械角度。也就是定子控制的通電方式，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。同一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，如果通電方式不同，運(yùn)行時(shí)步距角也不同，步進(jìn)電機(jī)的步距角α與定子繞組的相數(shù)m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)、通電方式K有關(guān)。公式如下[5] ==,= 式子中：--------齒距角，; K--------通電方式； M--------定子繞組的相數(shù)； -------轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。 當(dāng)通電方式為單拍或者雙拍時(shí)，K=1；當(dāng)通電方式為單一雙拍時(shí)K=2. 1) 最大靜轉(zhuǎn)矩和失調(diào)角 在空載狀態(tài)下，給步進(jìn)電機(jī)通電，則轉(zhuǎn)子齒的中心線和定子齒的中心線重合，使磁路中的磁阻最小，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有轉(zhuǎn)矩輸出，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)電機(jī)軸上外加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子會(huì)偏離平衡位置向負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子按照一定方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，產(chǎn)生一個(gè)抗衡負(fù)載的電磁力矩。該角度稱為失調(diào)角。 2) 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的步距角和通電頻率確定后，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：n=α/360*60f 式中：f--------控制脈沖的頻率（） 3) 定位轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)在沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)斷電時(shí)不具備自鎖能力，所以沒(méi)有定位轉(zhuǎn)矩。 4) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩稱為最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。它是指步進(jìn)電機(jī)單相繞組勵(lì)磁是所能帶動(dòng)的極限負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 5) 啟動(dòng)頻率、運(yùn)行頻率和矩頻特性 在負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于零的條件下，步進(jìn)電機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動(dòng)，不失步的進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)允許的最高頻率稱為啟動(dòng)頻率，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，維持步進(jìn)電機(jī)不失步的最高頻率，稱為運(yùn)行頻率。運(yùn)行頻率會(huì)隨著負(fù)載的增加而下降。啟動(dòng)頻率與機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩有光關(guān)。 3.7.6 步進(jìn)電機(jī)的選用 選用步進(jìn)電機(jī)的時(shí)候，首先根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)草圖，計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后分別計(jì)算各種工況下所需的等效負(fù)載力矩。在根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)、運(yùn)行頻率特性等選擇合適的步進(jìn)電機(jī)，具體步驟如下； （1）齒輪傳動(dòng)比i的計(jì)算： 在傳動(dòng)系統(tǒng)中贏加一對(duì)齒輪降速傳動(dòng)。即減速器。根據(jù)已知條件，電動(dòng)機(jī)步距角α=0.75 ，脈沖當(dāng)量=0.01， 滾珠絲杠的導(dǎo)程=4㎜，計(jì)算齒輪傳動(dòng)比：I=αp/360αp。 本次設(shè)計(jì)沖并不使用減速器所以i=1.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算為： = 式中：、、、--------折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的齒輪、鏈條1、從動(dòng)輪2、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； --------電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 計(jì)算大小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 本次設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠直接通過(guò)聯(lián)軸器連接，并沒(méi)采用減速機(jī)構(gòu)，所以， ==0 計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ===0.0115（kg） 計(jì)算折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ==0.22584（kg） 即折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.22584（kg） （2）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同的工況下是不同的，一種是工作負(fù)載為0是 快速空載啟動(dòng)所承受的轉(zhuǎn)矩，另一種是最大工作負(fù)載是的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 下面分別計(jì)算： 計(jì)算快速空載啟東市的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩； = 式中：--------快速空載啟東市折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩（Nm）； --------移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩（Nm）； --------鏈條預(yù)緊后折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩（Nm）； == 式中：--------折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ---------電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角加速度； --------電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； --------電動(dòng)機(jī)加速所用的時(shí)間，一般在0.3~1s之間選取。 其中：=， 設(shè)步進(jìn)電機(jī)從靜止到加速到所需要的時(shí)間為0.4秒，傳動(dòng)效率=80%，則； ==0