I摘 要當(dāng)前，軸承檢測的競爭非常激烈，而許多企業(yè)的自動化的程度普遍不高，在軸承的檢測方面自動化程度明顯不足。由于軸承的生產(chǎn)是大批量的，而要求的精度又相對較高，如果不能實(shí)現(xiàn)檢測的自動化，就會需要大量的人力，勞動成本也會大幅增加，這必將制約企業(yè)的發(fā)展。所以在軸承行業(yè)進(jìn)行自動化檢測的技術(shù)改造是一項(xiàng)非常迫切的工作。本文所設(shè)計(jì)的是軸承外圓直徑檢測裝置的機(jī)械部分設(shè)計(jì)。整個工作原理是：軸承落料由回轉(zhuǎn)隔離器把軸承推到帶式輸送機(jī)上，再由輸送帶帶動行走，當(dāng)還有 32mm 軸承中心線與機(jī)械手指中心線重合時機(jī)械手開始動作，當(dāng)軸承到達(dá)機(jī)械手中心線時停輸送帶停止，機(jī)械手抓取軸承送至檢測臺，由電渦流傳感器組進(jìn)行檢測。檢測節(jié)拍為 8秒。關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)； 機(jī)械手； 軸承檢測； 回轉(zhuǎn)隔離器； 電渦流傳感器IIABSTRACTCurrently, the competition of bearing detection is very furious, and the automation degree of many enterprises generally is not high, the same as the automation degree of bearing detection.Because productions of bearing is large and the precision is strict. If they cannot achieve the detection automation, it will need a lot of human labor and costs will increase. Then this must restrict the development of enterprises. So automation is a very necessary work in bearing industry.This paper is the design of circle of Bearings detection devices. The principle is that the falling bearings are pushed from the turn around separation onto the belt conveyor and walked along with the belt .When there is 32mm distance between the middle line of bearings and the middle line of mechanical hand, the mechanical hand begins to move. The belt will stop when the bearings move to the middle line of mechanical hand. the mechanical hand lends the bearings and sends them to the test table ,then the eddy current sensor tests the bearings, The testing rhythms is 8s.Keywords ：Belt conveyor；Mechanical hand ；Bearing detection ；Turn around separation device；Eddy current sensor目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 I第 1章 緒論 11.1 課題研究的目的意義 11.2 國內(nèi)外研究狀況 21.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 21.4 課題的特點(diǎn) 2第 2章 軸承的檢測 .42.1 軸承的基本結(jié)構(gòu) 42.2 軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件 52.2.1 軸承檢測的內(nèi)容.52.2.2 軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件.52.3 測量用電渦流式傳感器 72.4 本章小結(jié) 7第 3章 軸承外圓直徑自動檢測線設(shè)計(jì) .83.1 內(nèi)容簡介 83.2 總體方案的確定 83.2.1 方案選擇.83.2.2 設(shè)計(jì)要求103.2.3 總體布局的確定103.2.4 各個聯(lián)系尺寸的確定103.2.5 輸送線工作循環(huán)周期113.3 本章小結(jié) .12第 4章 輸送機(jī)設(shè)計(jì) 134.1 帶式輸送機(jī)簡介 .134.1.1 輸送機(jī)的發(fā)展134.1.2 輸送機(jī)工作原理134.1.3 帶式輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)144.2 輸送機(jī)各部分的設(shè)計(jì) .144.2.1 輸送機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)144.2.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)144.2.3 帶的選擇154.2.4 驅(qū)動裝置的設(shè)計(jì)164.2.5 拉緊裝置的選擇設(shè)計(jì)194.2.6 滾筒設(shè)計(jì)194.3 本章小結(jié) .21第 5章 上料裝置的設(shè)計(jì) 235.1 概述 .235.2 上料裝置的設(shè)計(jì) .235.2.1 電動機(jī)的選擇235.2.2 軸的設(shè)計(jì)235.2.3 齒輪的設(shè)計(jì)245.2.4 各部分零件的校核265.3 本章小結(jié) .30第 6章 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 316.1 概述 .316.2 基本尺寸的確定 .316.3 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .336.3.1 主要部件結(jié)構(gòu)選擇336.3.2 液壓缸主要尺寸的確定346.3.3 各部件的聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)366.4 本章小結(jié) .37結(jié)論 .38參考文獻(xiàn) .39致謝 .40附錄 .401第 1章 緒 論1.1課題研究的目的意義軸承是一個支承軸的零件，它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的零件，軸承可分為：滾動軸承和滑動軸承。一般來說的軸承是滾動軸承。滾動軸承是一種具有高度互換性的標(biāo)準(zhǔn)件，它具有摩擦力小，啟動容易，潤滑簡單，便于更換等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中幾乎是不可缺少的部件。作為重要的機(jī)械基礎(chǔ)件，滾動軸承是各種機(jī)械中傳遞運(yùn)動和承受載荷的重要支承零件。隨著工業(yè)的發(fā)展，對滾動軸承的性能，壽命和可靠性提出了更高的要求。滾動軸承的性能，壽命和可靠性，取決與設(shè)計(jì)，制造和檢測。檢測是提高軸承性能的重要一環(huán)?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到了今天，人們對自然界的認(rèn)識在很大程度上借助于檢測儀器。工程、醫(yī)學(xué)、科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步，都與檢測技術(shù)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。例如在工業(yè)生產(chǎn)中，為了正確的知道生產(chǎn)操作，保證生產(chǎn)安全，保證產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，一項(xiàng)必不可少的工作是準(zhǔn)確而及時地檢測出生產(chǎn)過程中各個有關(guān)參數(shù)。又例如在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，新的發(fā)明和突破很多都是以檢測性質(zhì)的試驗(yàn)為基礎(chǔ)的。1916 年愛因斯坦提出了廣義相對論，由于當(dāng)時不具備驗(yàn)證的試驗(yàn)條件，而在將近 50年的時間中沒有得到很快的發(fā)展，后來天文學(xué)上的發(fā)現(xiàn)和許多精確的技術(shù)對這個理論進(jìn)行了成功的驗(yàn)證，才使得廣義相對論得到了重新的認(rèn)識和發(fā)展，這一事實(shí)說明了檢測技術(shù)和科學(xué)技術(shù)之間的密切關(guān)系。從某種意義上來說，檢測技術(shù)是所有科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，同時檢測技術(shù)又是科學(xué)技術(shù)的重要分支，是具有特殊性的專門科學(xué)和專門技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，檢測技術(shù)也在迅速發(fā)展之中，反過來檢測技術(shù)的發(fā)展又進(jìn)一步促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。當(dāng)前，軸承檢測的競爭非常激烈，而許多企業(yè)的自動化的程度普遍不高，在軸承的檢測方面自動化程度明顯不足。由于微型軸承的生產(chǎn)是大批量的，而要求的精度又是相對較高，如果不能實(shí)現(xiàn)檢測的自動化，檢測工作不僅需要大量的人力參與，導(dǎo)致勞動成本的大幅增加，效果卻并不一定好。這必將制約企業(yè)的發(fā)展。所以在微型軸承行業(yè)進(jìn)行自動化檢測的技術(shù)改造是一項(xiàng)非常迫切的工作。21.2國內(nèi)外研究狀況精密機(jī)械制造技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品精度的日益提高，有力地促進(jìn)了測試技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，使其呈現(xiàn)出多態(tài)性和超精密的特性。軸承加工技術(shù)的進(jìn)步和軸承產(chǎn)品精度的提高，促進(jìn)了軸承檢測儀器及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，納米測量、智能儀器、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)儀器等開始在軸承行業(yè)先進(jìn)企業(yè)應(yīng)用。中國正在逐步成為世界的產(chǎn)品制造中心，國外的先進(jìn)制造技術(shù)和測試技術(shù)日益沖擊著國內(nèi)的軸承行業(yè)。由于在應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域和國外存在的差距，目前國內(nèi)的軸承檢測儀器設(shè)備仍然與國外的同類先進(jìn)企業(yè)存在著較大的差距。為了滿足軸承行業(yè)的需要，軸承儀器要跟蹤世界先進(jìn)水平，開發(fā)新儀器，改變過去高精度檢測儀器或設(shè)備只能從國外進(jìn)口的局面。改革開放以后，生產(chǎn)檢測逐步的走向自動化?？墒俏覀冊S多廠基本還處于半自動化與手工相結(jié)合的階段，需要大量的人力的參與，軸承的檢測質(zhì)量也難以得到保證。目前，我國的各個企業(yè)間的競爭日益激烈，軸承行業(yè)亦是如此。如何提高產(chǎn)品的質(zhì)量成了企業(yè)在競爭中取勝的關(guān)鍵因素?？紤]到加入世貿(mào)組織帶來的沖擊，想要和外國的產(chǎn)品相抗衡，軸承的質(zhì)量必須有大幅度的提高。這需要投入大量的資金對設(shè)備進(jìn)行改造。在生產(chǎn)條件一定的前提下，通過對軸承進(jìn)行檢測，將軸承區(qū)分為合格品、次品、廢品等不同的質(zhì)量等級，也不失為一種提高軸承精度的經(jīng)濟(jì)有效的方法。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題以旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的滾動軸承在線實(shí)時狀態(tài)檢測，質(zhì)量檢測為研究方向。開發(fā)出一套能夠自動檢測軸承外環(huán)外圓直徑的自動檢測線。自動流水線主要實(shí)現(xiàn)待測軸承的上料，夾緊，分類等全自動流水線動作，本設(shè)計(jì)是軸承尺寸測量裝置的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是 8s。所要檢測的微型軸承的型號是6000。1.4 課題的特點(diǎn)要建立完善的軸承檢測體系，必須掌握軸承的標(biāo)準(zhǔn)。對軸承進(jìn)行檢測的主要依據(jù)有三個：（1）滾動軸承檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)，這是軸承檢測的主要依據(jù)。國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承檢測的規(guī)定有三條：GB/T4199-2003《滾動軸承的公差與定義 》 ，GB/T307.2-2005 《滾動軸承 公差的測量方法》 ，GB/T307.3-2005《滾動軸承的通用技術(shù)規(guī)則 》等。（2）頒布標(biāo)準(zhǔn)，專用標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如 JB/CQ13-87《球軸承及其零件補(bǔ)充技術(shù)要求》 ，JB/CQ14-88《滾子軸承及其零件補(bǔ)充技術(shù)要求》等。（3）用戶對軸承質(zhì)量的特殊要求。3這三條標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了軸承的檢測參數(shù)和檢測條件。軸承的檢測包括外圓的檢測，內(nèi)圈的檢測，剛球的檢測及保持架的檢測和成品的檢測等。其中對軸承內(nèi)外套圈的檢測包括熱處理檢測，表面質(zhì)量的檢測，外形尺寸的檢測等。對軸承套圈外形尺寸的檢測又包括與寬度有關(guān)的檢測和與直徑有關(guān)的參數(shù)檢測等。最終都是為了確定軸承外圈直徑的確切尺寸。由于軸承直徑的測量是通過采用 V 形塊定位來實(shí)現(xiàn)測量的。因此可以滿足尺寸比較接近真實(shí)尺寸。利用微機(jī)進(jìn)行對數(shù)據(jù)的采集，分析，和整理。目前我國關(guān)于軸承測量的儀器也有，只是在價格上都比較昂貴，難以讓一些 中小企業(yè)接受，所以企業(yè)在多方尋找不能找到滿足他們心儀的檢測設(shè)備情況下，希望通過與高校合作開發(fā)出一套軸承外圓參數(shù)測量儀器。廠家提出的檢測要求是：檢測精度要求高，要求達(dá)到 μm 級別的檢測精度；實(shí)現(xiàn)在線測量，測量的速度要跟上生產(chǎn)節(jié)拍，即每 8 秒鐘要檢測一個軸承；較低的開發(fā)費(fèi)用。4第 2章 軸承的檢測軸承使機(jī)械機(jī)構(gòu)中的重要構(gòu)件，它的檢測內(nèi)容合檢測方法已經(jīng)由國家標(biāo)準(zhǔn)及其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定。評價軸承是否合格，需要按照國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承檢測的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的偏差范圍相比較，才能得出結(jié)論。所以進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，需要知道國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承家測的有關(guān)檢測參數(shù)、檢測條件的規(guī)定，才能正確的進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這一章我們首先介紹了軸承的一些基本概念，接著介紹了國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承檢測的內(nèi)容的一些相關(guān)規(guī)定，最后提出了我們這套軸承檢測系統(tǒng)的檢測內(nèi)容及其檢測原理。2.1 軸承的基本結(jié)構(gòu)軸承是一種支撐或?qū)蜓b置，它決定機(jī)械的運(yùn)動部件相對與其他部件的位置。在大多數(shù)情況下，軸承是支承旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械零件，它能夠保證軸的準(zhǔn)確位置并承受軸傳遞的負(fù)荷。軸承按照運(yùn)動時的摩擦原理可分為滑動軸承和滾動軸承兩大類型。滾動軸承又包括滾珠軸承、滾子軸承等，它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示： 外 圈內(nèi) 圈滾 動 體保 持 架圖 2.1 軸承結(jié)構(gòu)圖滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)是由外圈、內(nèi)圈、滾動體（鋼球或滾子）和保持架四個零件組成。習(xí)慣上稱為軸承的“四大件” 。51．內(nèi)圈（又稱為內(nèi)套或內(nèi)環(huán)）通常固定在軸頸上，大多數(shù)情況下，內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圈外表面上有供鋼球或滾子滾動的溝槽，稱為內(nèi)溝或者內(nèi)滾道。2．外圈（又稱為外套或外環(huán)）通常固定在軸承座或機(jī)器的殼體上起支承滾動體的作用。外圈內(nèi)表面上也有供鋼球或滾子滾動的溝槽，外溝或外滾道。3．滾動體（鋼球或滾子）每套軸承都配有一組或者幾組滾動體，裝在內(nèi)圈和外圈之間，起滾動和傳遞力的作用。滾動體是承受負(fù)荷的零件，其形狀、大小和數(shù)量決定了軸承承受載荷的能力和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的性能。4．保持架（又稱隔離器）將軸承中的滾動體均勻的相互隔開，使每個滾動體在內(nèi)圈和外圈之間正常地滾動。此外，保持架還具有引導(dǎo)滾動體運(yùn)動，改善軸承內(nèi)部潤滑條件，以及防止?jié)L動體脫離等作用。當(dāng)然，軸承根據(jù)不同的需要，可以有不同的形式，并不局限于上述結(jié)構(gòu)，例如為了提高軸承的承載能力，增加滾動體數(shù)量而省略了保持架；為減少機(jī)械部件設(shè)計(jì)的空間而選用無外圈或者無內(nèi)圈的軸承等。 “四大件”不齊全（必須有滾動體） ，但都為基本結(jié)構(gòu)的變形。2.2 軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件2.2.1 軸承檢測的內(nèi)容軸承的檢測是個全面的系統(tǒng)化的過程，它包括很多方面的內(nèi)容和要求。它的檢測必須符合相關(guān)的軸承檢測標(biāo)準(zhǔn)。對軸承質(zhì)量進(jìn)行檢測的標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個：（1）滾動軸承檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)，這是軸承檢測的主要依據(jù)。國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承檢測的規(guī)定有三條：GB/T4199-2003《滾動軸承的公差與定義 》 ，GB/T307.2-2005 《滾動軸承 公差的測量方法》 ，GB/T307.3-2005《滾動軸承的通用技術(shù)規(guī)則 》等。（2）頒標(biāo)準(zhǔn)、專用標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如 JB/CQ13-87《球軸承及其零件補(bǔ)充技術(shù)要求》 、JB/CQ14-88 《 滾子軸承及其零件補(bǔ)充技術(shù)要求》等。2.2.2 軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件(1)用戶對軸承質(zhì)量的特殊要求：軸承包括外圈、內(nèi)圈、鋼球和保持架四部分，相應(yīng)軸承的檢測也包括外圈的檢測，內(nèi)圈的檢測，鋼球的檢測以及保持架的檢測四部分。四個單項(xiàng)都合格并不能表明軸承6是合格的，最后，軸承裝配好了以后，還要進(jìn)行軸承的成品檢測。(2)軸承檢測的條件國家標(biāo)準(zhǔn)不僅對軸承檢測的內(nèi)容作了規(guī)定，而且對軸承檢測時應(yīng)滿足的條件足額作了規(guī)定。在設(shè)計(jì)軸承檢測儀器以及進(jìn)行軸承檢測時，應(yīng)當(dāng)盡量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。下面介紹軸承檢測時應(yīng)滿足的條件。? 測量溫度測量的標(biāo)準(zhǔn)溫度為 20oC。但由于被測軸承與標(biāo)準(zhǔn)件用相同的材料制造，因此，測量時只要使被測軸承。標(biāo)準(zhǔn)件或量塊以及測量用的儀器處于同一溫度，即使溫度不等于 20oC，也不會對測量結(jié)果產(chǎn)生大的影響。? 測量的尺寸基準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T307.2-2005《滾動軸承 公差的測量方法》中規(guī)定的尺寸公差，當(dāng)用相對測量法進(jìn)行測量時，作為比較測量的尺寸基準(zhǔn)時標(biāo)準(zhǔn)件或量塊。量塊必須符合JB1078-67《量塊》的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)件必須符合行業(yè)或者軸承制造廠主管部門的規(guī)定。? 測量儀表測量時，所使用的儀表必須經(jīng)過校準(zhǔn)，且具有與所測軸承相適應(yīng)的精度及放大比。? 測量誤差測量過程中產(chǎn)生的測量誤差原則上為公差值的 10％以下。測量中一定要按被測量軸承的公差范圍來選擇適當(dāng)?shù)木鹊膬x表以及環(huán)境條件等，使測量誤差控制在一定的范圍之內(nèi)。? 測量的基準(zhǔn)面測量的基準(zhǔn)面應(yīng)該是軸承制造廠主管設(shè)計(jì)部門規(guī)定的可作為測量基準(zhǔn)的端面。一般指套圈的非打印端面。對角接觸球軸承和圓錐滾子軸承是指承受力的端面。? 儀器的測點(diǎn)和支點(diǎn)的材料和表面粗糙度儀器測點(diǎn)和支點(diǎn)的材料以及測量表面的粗糙度應(yīng)根據(jù)被測表面而定，一般可采用硬質(zhì)合金制作。對于終加工后的套圈和滾動體的工作表面，儀器的測點(diǎn)和支點(diǎn)不允許采用硬質(zhì)合金制造，應(yīng)采用瑪瑙制作，其測量表面的表面粗糙度應(yīng)小于 0.16 微米。(3)檢測方法根據(jù)檢測信號不同,常用的診數(shù)據(jù)手段有:機(jī)械檢測:包括振動檢測、噪聲檢測、超聲波檢測、激光檢測、轉(zhuǎn)速所壓檢測等多種檢測方法。油質(zhì)檢測：包括光譜檢測、鐵譜檢測、法污染檢測和粘度檢測等。7溫度檢測：點(diǎn)溫檢測、紅外成像檢測等。電器檢測：包括絕緣檢測、介質(zhì)損耗檢測等。本課題研究對象滾動軸承的檢測手段根據(jù)軸承的失效形式不同而不同，主要使用的檢測方法有振動及噪聲檢測法等。其中以振動檢測法使用得最為廣泛，基本上可以使用于所有的失效形式，本課題的研究也是基于振動檢測法的。2.3 測量用電渦流式傳感器金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場中，導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦那樣在導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)圈，所以稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象就稱為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器就是在這種渦流效應(yīng)的基礎(chǔ)上建立起來的。要形成渦流必須具備下列二個條件：①存在交變磁場；②導(dǎo)電體處于交變磁場之中。因此，渦流式傳感器主要由產(chǎn)生交變磁場的通電線圈和置于線圈附近因而處于交變磁場中的金屬導(dǎo)體兩部分組成。金屬導(dǎo)體也可以是被測對象本身。如圖,采用非接觸式電渦流傳感器：圖 2.2 電渦流傳感器示意圖2.4 本章小結(jié)軸承是一種支撐或?qū)蜓b置，它決定機(jī)械的運(yùn)動部件相對與其他部件的位置，所以進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，需要知道國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承家測的有關(guān)檢測參數(shù)、檢測條件的規(guī)定，才能正確的進(jìn)行設(shè)計(jì)。8第 3章 軸承外圓直徑自動檢測線設(shè)計(jì)3.1 內(nèi)容簡介1.工件自動輸送線工件輸送裝置是生產(chǎn)線的一個重要組成部分，它將被加工工件從一個工序傳送到下一個工序。為保證生產(chǎn)線按規(guī)定節(jié)拍連續(xù)工作提供條件，并從結(jié)構(gòu)上把生產(chǎn)線上眾多加工設(shè)備連接成為一個整體，生產(chǎn)線的總體布局和結(jié)構(gòu)形式往往取決于工件的輸送方式以及對工件輸送裝置的基本要求。在設(shè)計(jì)和選擇工件的輸送裝置時，除考慮要滿足結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和便于布置外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 、輸送速度適宜，盡量減少生產(chǎn)線的輔助時間；（2） 、輸送裝置的工作精度要滿足工件（或隨行夾具）的定位要求；（3） 、輸送過程中要嚴(yán)格保持工件預(yù)定的方位；（4） 、輸送裝置應(yīng)與生產(chǎn)線的總體布局和結(jié)構(gòu)形式相適應(yīng)。2.搬用機(jī)械手工業(yè)機(jī)器人（通用及專用）一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)） 、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)的機(jī)器人。3.2 總體方案的確定3.2.1 方案選擇本課題以旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的滾動軸承在線實(shí)時狀態(tài)檢測，質(zhì)量檢測為研究方向。目標(biāo)是開發(fā)出一套能夠自動檢測軸承外圓直徑的自動檢測線。自動流水線主要實(shí)現(xiàn)待測軸承的上料，夾緊，測試，分類等全自動流水線動作，設(shè)計(jì)工作涉及氣動，9機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)作整個系統(tǒng)動作的核心部分，整體設(shè)計(jì)涉及到計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)，模擬電子線路設(shè)計(jì)，控制理論以及數(shù)字信號處理等多方面的知識，整個系統(tǒng)是融合了機(jī)，電，氣等多領(lǐng)域的數(shù)字控制系統(tǒng)。此次設(shè)計(jì)的是軸承直徑測量裝置的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。方案一： 工 件 機(jī) 械 手上 料 裝 置傳 動 線 單 片 機(jī)電 渦 流 式 傳 感 器 組 件圖 3.1 總體方案圖 1自動檢測裝置由自動上料裝置、輸送機(jī)、機(jī)械手三大部分組成。軸承由上料機(jī)構(gòu)沿上料機(jī)送至輸送帶上。輸送帶將微型軸承輸送至機(jī)械手所在位置，機(jī)械手開始動作，抓取微型軸承，然后伸向電渦流式傳感器所在的部位，電渦流式傳感器對軸承進(jìn)行自動檢測，數(shù)據(jù)將會顯示在機(jī)械手控制系統(tǒng)部分的顯示器上。方案二：流水線具有自動送料，自動檢測功能，執(zhí)行機(jī)構(gòu)均為氣缸，可靠且無污染。軟件通過ＩＯ卡控制繼電器開斷，從而控制氣缸的動作。當(dāng)流水線動作進(jìn)行到加壓氣缸將待測軸承頂?shù)叫D(zhuǎn)軸上的時候，測頭由氣缸驅(qū)動下移，頂在軸承的外圈，使得軸承外圈不動，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，在等待一定時間后，計(jì)算機(jī)進(jìn)入信息采集程序模塊。在計(jì)算機(jī)采樣的過程中，所有的氣缸都處于靜止?fàn)顟B(tài)，以免對軸承振動的檢測帶來影響。流水線示意圖如下所示：10撥桿機(jī)構(gòu)（控制撥桿上下左右移動）傳送帶推送氣缸去廢氣缸推送氣缸去廢氣缸導(dǎo)軌 Ａ區(qū) Ｂ區(qū)送料氣缸有無料開關(guān) 有無料開關(guān)翻身氣缸成品存放處圖 3.2 總體方案圖 2流水線的工作流程：首先由傳送帶帶動要測試的軸承，計(jì)算機(jī)讀取有料信號，判斷有料，由送料氣自缸推緊送料，計(jì)算機(jī)讀取送料氣缸到位信號，到位則送出翻身氣缸動作信號，翻身缸將軸承送上導(dǎo)軌，桿下移，右移，將待測軸承送到 A 區(qū)工位，推送氣缸推送軸承上軸，測頭下壓，進(jìn)入測量程序，測量完畢后推送軸承退位，桿右移，進(jìn)入去廢工序，計(jì)算機(jī)根據(jù)軸承振動信號程序處之后得到的軸承合格與否來控制去廢氣缸，如果合格，則翻身氣缸將軸承翻轉(zhuǎn) 180 度以后，進(jìn)入 B 區(qū)進(jìn)行與 A 區(qū)工序類似的過程。在測試過程中，線上最多同時可以有 6 個軸承在各自工位，這六個工位分別是送料工位，A 區(qū)待測式位，A 區(qū)去廢工位，翻身工位，B 區(qū)待測工位，B 區(qū)去廢工位。經(jīng)過上述工序，如果軸承還在線上則進(jìn)入合格品區(qū)存放。兩個方案各自都有自己的優(yōu)點(diǎn)，但第二種方案用多個氣缸控制較復(fù)雜，比較后選擇第一種。3.2.2 設(shè)計(jì)要求微型軸承 6000 外圓直徑自動檢測線，檢測節(jié)拍為 8 秒，采用電渦流傳感器檢測，工件自動輸送，自動定位，用微機(jī)進(jìn)行控制。3.2.3 總體布局的確定在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本，往往把加工裝備按工件的加工工藝順序依次排列，并用一些輸送裝置與輔助裝置將它們連接成為一個整體，被加工工件按其工藝規(guī)程順序地經(jīng)過各臺加工裝備，完成工件的全部加工過程。檢測線由輸送裝備、輔助裝備、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)所組成。由于是單一零件的檢測，故采用單一產(chǎn)品固定節(jié)拍檢測線，其特點(diǎn)是：（1）這種自動檢測線由自動化程度比較高的輸送裝備和輔助裝備所組成，監(jiān)測單一的產(chǎn)品，檢測線率高。由于這類線的專用性強(qiáng)，較難進(jìn)行改造以適應(yīng)其它產(chǎn)品，11故這樣的輸送線屬于大量生產(chǎn)類型，精度穩(wěn)定性要求高，可持續(xù)生產(chǎn)多年。（2）輸送線所有設(shè)備的工件節(jié)拍等于或成倍于生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。工作節(jié)拍成倍于生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)備需要配置多臺并行工作，以滿足每個生產(chǎn)節(jié)拍完成一個工件的檢測任務(wù)。（3）生產(chǎn)線的檢測裝備按產(chǎn)品的工藝流程布局，工件沿固定的路線，采用自動化的物流輸送裝置，嚴(yán)格按檢測線的檢測節(jié)拍，強(qiáng)制地從一臺設(shè)備輸送到下一臺設(shè)備。（4）由于工件的輸送和檢測嚴(yán)格的按檢測節(jié)拍運(yùn)行，如果檢測線上發(fā)現(xiàn)廢品，可以運(yùn)用特殊裝置將其剔除。3.2.4 各個聯(lián)系尺寸的確定(1)生產(chǎn)節(jié)拍：生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是 8s。(2)輸送帶步距的確定輸送帶步距 L 是指輸送帶上兩個工件之間的距離。既要考慮機(jī)床間有足夠的距離，又要盡量縮短自動線的長度。一般通用的輸送線的步距取 300～1700mm，按圖來進(jìn)行確定：圖 3.3 輸送帶步距的確定根據(jù)實(shí)際要求和設(shè)計(jì)中的時間分配，為了避免機(jī)械手在取回前一個軸承之后以及再次伸展抓取之前不能對下一個軸承很好的抓取，所以特地留取了一定的裕量。機(jī)械手開始伸展時，讓軸承中心和機(jī)械手抓取的中心線留取 32mm，機(jī)械手用 0.4s 的時間完成這個動作。最終我們根據(jù)留取的裕量計(jì)算出帶的速度 80mm/s，因?yàn)樯a(chǎn)的節(jié)拍是 4s，所以每兩個軸承之間的距離就可以計(jì)算出來是 320mm。這樣的話，我們就可以選擇輸送裝置的行程長度 L＝320mm；(3)裝料高度的確定12選擇裝料高度，應(yīng)考慮操作人員看管、調(diào)整和維修設(shè)備的方便性，一般取800～1200mm 為宜。設(shè)計(jì)中由于需要，裝料高度應(yīng)取低一些，我們?nèi)?850mm。(4)機(jī)械手高度的確定根據(jù)裝料高度，可以大致確定機(jī)械手的高度，約 900mm 左右。3.2.5 輸送線工作循環(huán)周期生產(chǎn)線工作循環(huán)周期表反映了生產(chǎn)線各臺設(shè)備及輔助裝置的動作順序、動作時間、節(jié)拍時間、工作循環(huán)和各機(jī)構(gòu)的一部分互鎖要求，是電氣、液壓、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。1.工作循環(huán)周期的確定（1）根據(jù)所制定的輸送線的工藝和結(jié)構(gòu)方案，定出各機(jī)構(gòu)的動作順序及互鎖要求，計(jì)算出各機(jī)構(gòu)的動作時間。（2）在周期表上，以橫坐標(biāo)表示時間，以 min 為單位；縱坐標(biāo)表示各機(jī)構(gòu)的動作，并按動作順序排列。用箭頭表示控制信號的發(fā)出和動作順序，粗實(shí)線表示動作時間長短，通過箭頭使其首尾相接起來，即為一個完整的工作循環(huán)。2.輸送線主要機(jī)構(gòu)互鎖要求輸送線各機(jī)構(gòu)的動作是按一定的順序進(jìn)行的，它們之間有著嚴(yán)格的互鎖要求。輸送帶向前，即生產(chǎn)線開始工作，應(yīng)具備的條件為：（1）夾具必須處于松開拔銷狀態(tài)；（2）各運(yùn)動部件，例如上料裝置、機(jī)械手、圓錐推銷等，必須處于原位。3.輸送線基本工藝時間和輔助時間計(jì)算（1）基本工藝時間 8s（2）工件夾緊時間：一般取 0.03-0.1min4.工作循環(huán)周期輸送機(jī)與回轉(zhuǎn)隔離器的運(yùn)動是通過單片機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)的，回轉(zhuǎn)隔離器檢測到有料時運(yùn)轉(zhuǎn) 90 度，將料傳送到輸送帶上，輸送帶間隔運(yùn)動，在機(jī)械手的中心線位置有一個傳感器，當(dāng)軸承的中心線與機(jī)械手的中心線重合時，輸送帶停止 4s,機(jī)械手進(jìn)行伸縮與抓取運(yùn)動，將其輸送到渦流傳感器位置進(jìn)行檢測，檢測完畢后機(jī)械手將軸承輸送到初始位置，機(jī)械手返回原來狀態(tài)。3.3 本章小結(jié)工件輸送裝置是生產(chǎn)線的一個重要組成部分，它將被加工工件從一個工序傳送到下一個工序。比較方案一和方案二，根據(jù)實(shí)際情況總體方案選擇方案一，再根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，基本工藝時間 8s，工件夾緊時間：一般取 0.03-0.1min，機(jī)械手的高度，約13900mm 左右，裝料高度應(yīng)取低一些，我們?nèi)?850mm，輸送裝置的行程長度 L＝320mm。第 4章 輸送機(jī)設(shè)計(jì)4.1 帶式輸送機(jī)簡介4.1.1 輸送機(jī)的發(fā)展帶式輸送機(jī)的產(chǎn)生已有 150 年的歷史，早期的輸送帶是用皮革之類材料制成，后來用皮革家纖維織物制造。1795 年在美國費(fèi)城 DLiver Evans 將輸送帶描述為：在一個框或著槽里的兩個滾筒上旋轉(zhuǎn)的博而柔軟的寬環(huán)皮帶或帆布帶。1858 年 ST.Pmake 取得織物增強(qiáng)的橡膠輸送帶的專利權(quán)。1863 年 D.C.Dodge 關(guān)于處理谷物的輸送帶被授予美國專利。1892 年 Thomas Robins 發(fā)明的槽型結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)在礦物工程中應(yīng)用。此后隨著物料輸送量的增大，帶式輸送機(jī)取得了巨大的發(fā)展，出現(xiàn)了大量新型結(jié)構(gòu)和新型帶式輸送機(jī)。諸如：大傾角帶式輸送機(jī)（包括：深槽帶，花紋帶，波紋擋邊以及壓帶式輸送機(jī)） ，管狀帶式輸送機(jī)，氣墊帶式輸送機(jī)等。帶式輸送機(jī)已成為最重要的散狀物料連續(xù)輸送設(shè)備，它不僅應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部的運(yùn)輸，也拓展到企業(yè)外部輸送，廣泛應(yīng)用于冶金，礦山碼頭，糧食和湖工等領(lǐng)域。144.1.2 輸送機(jī)工作原理圖 4.1 帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)以輸送帶作為牽引結(jié)構(gòu)，同時它又是承載構(gòu)件，如上圖輸送帶經(jīng)過傳動滾筒形成環(huán)帶，上下輸送帶有托輥支承，拉緊裝置給輸送帶以正常的張力，驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶的摩擦力帶動輸送帶的運(yùn)動。4.1.3 帶式輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)帶式輸送機(jī)與其它類型的輸送設(shè)備相比，具有優(yōu)良的性能，在連續(xù)的情況下能連續(xù)運(yùn)輸，生產(chǎn)率高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，輸送連續(xù)均勻，工作過程中噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單，能量消耗小，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，維修方便，易于實(shí)現(xiàn)自動控制及確定方操作等優(yōu)點(diǎn)，因此，我們選用帶式輸送機(jī)。三維造型效果圖：圖 4.2 輸送機(jī)三維圖154.2 輸送機(jī)各部分的設(shè)計(jì)4.2.1 輸送機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)輸送機(jī)參數(shù)：輸送物料：滾動軸承 6000 帶速：80mm/s。4.2.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的機(jī)架形式的選擇取于地形天氣安全環(huán)保等條件以及輸送物的性質(zhì)，服務(wù)年限，移動或固定運(yùn)輸方式是否有沖擊，輔助設(shè)備等因素。鋼鐵廠，礦山和發(fā)電廠的輸送機(jī)的機(jī)架與化工廠，食品廠的機(jī)架盡管看似相同，而在實(shí)際設(shè)計(jì)中有很大的差別。因而在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意他們的區(qū)別。輸送帶式輸送機(jī)機(jī)架可以分為頭架，尾部和中間架。梁架的結(jié)構(gòu)形式，它是用角鋼或槽鋼作為橫梁，用固定到地面的型鋼或管作為它的支腿。這樣輸送機(jī)機(jī)架非常簡單是經(jīng)濟(jì)上最合理的形式，其固定或廣泛應(yīng)用于鋼鐵廠發(fā)電廠化工廠礦山等領(lǐng)域。對于需要移動的輸送機(jī)可以將其支腿固定在枕木上以使其具有移動性，對于梁架的結(jié)構(gòu)需要注意的是在固定的情況下橫梁和支腿之間的連接是因?yàn)檩斔图斑\(yùn)行過程中有震動有可能使螺栓的松動而發(fā)生事故。梁選用槽鋼。4.2.3 帶的選擇膠帶是帶式輸送機(jī)重要的部件之一，它既是承載件，又是傳力件。在帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，膠帶受各種大小和性質(zhì)不同的載荷作用，處在極其復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下。同時，它的費(fèi)用約占整個帶式輸送機(jī)費(fèi)用的一半，在經(jīng)濟(jì)上起著舉足輕重的作用。膠帶按結(jié)構(gòu)可分為織物芯膠帶和鋼絲繩芯膠帶。織物芯膠帶包括普通帆布芯、維尼綸芯及尼龍芯膠帶等類型，它由帶芯和上廠覆蓋殿組成。帶芯內(nèi)用經(jīng)線和緯線編織的布層做成、其作用是承受載荷、傳遞牽引力以及裝卸點(diǎn)物料對膠帶的沖擊力。初步選擇普通運(yùn)輸帶，根據(jù)主要用于通用固定式小傾斜的帶式輸送機(jī)采用單點(diǎn)或多點(diǎn)驅(qū)動的的特點(diǎn)，我們這里的輸送機(jī)對帶的要求主要是考慮到帶的摩镲力，使得微型軸承在帶上有良好的位置精度。16圖 4.3 皮帶示意圖初選 NN-100（錦綸尼龍帆布芯） 覆蓋膠代號：NR（天然橡膠）或 PVI（聚氯乙烯）扯斷強(qiáng)度： σ=100（N/mm）層輸送帶的層數(shù) Z 初選 Z=2輸送帶的芯層每層厚度 dz 芯層每層質(zhì)量 Zw查表 dz=1.00 Zw=1.02kg/㎡ 輸送帶上覆蓋膠的厚度 Ao 上覆蓋膠質(zhì)量 Aw按照運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊表 1-6 規(guī)定?。篈o=1.5mm Aw=1.19kg/㎡輸送帶下覆蓋膠厚度 Bo 下覆蓋膠質(zhì)量 Bw按照運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊表 1-6 規(guī)定取Bo=1.5mm Bw=1.19kg/㎡計(jì)算輸送帶的厚度 d :d =Zdz +Ao+Bo=5mm計(jì)算選用輸送帶每米長度的質(zhì)量 qBqB=(ZZw + aw + bw)B=0.44kg/m根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（帶傳動和鏈傳動）選帶寬度為 100mm，帶輪寬不小于112mm。4.2.4 驅(qū)動裝置的設(shè)計(jì)1.驅(qū)動裝置介紹驅(qū)動裝置是帶式輸送機(jī)的動力來源，電動機(jī)通過聯(lián)軸器與滾筒傳動，依靠滾筒和輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運(yùn)動，一般來說：使用最少數(shù)量的設(shè)備的簡單驅(qū)動裝置是最好的驅(qū)動裝置，然而驅(qū)動裝置有時還可能配置一些特殊用途設(shè)備，用來改善輸送機(jī)的啟動和制動性能。172.帶式輸送機(jī)對系統(tǒng)驅(qū)動裝置的基本要求：（1）驅(qū)動裝置應(yīng)該具有良好的啟動性能，具有大的啟動力矩以使輸送機(jī)具有有載啟動。（2）啟動過程中具有足夠小合理的加速度以減少各承載部件載荷。（3）多電動機(jī)驅(qū)動使各電動機(jī)負(fù)荷均勻。（4）電動機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊小，最好使電動機(jī)無載荷啟動。（5）驅(qū)動裝置應(yīng)該具有很高的傳動效率。（6）啟動時和穩(wěn)定運(yùn)行階段有可靠的過載保護(hù)能力。（7）驅(qū)動裝置應(yīng)該具有良好的可靠性 控制啟動 停車時速度 加減速度（8）盡量使電動機(jī)空載荷啟動，錯開啟動時各電動機(jī)的啟動時間：減少電動機(jī)的啟動次數(shù)，有可能時可在輸送機(jī)停止時不必停電機(jī)。（9）裝備包括自監(jiān)控，自診斷功能的控制器。3.電動機(jī)的選擇計(jì)算（1）首先計(jì)算輸送機(jī)總阻力（1）]')(')[(00wqqkLFh???K——在傳動滾筒中，裝載點(diǎn)和其他特點(diǎn)上的總的局部阻力系數(shù)，K=0.9?！斔蜋C(jī)水平投影長度。 =1746mm。hLh——托輥轉(zhuǎn)動部分的線載荷。',q——上，下托輥?zhàn)枇ο禂?shù)。根據(jù)工作環(huán)境：少量塵埃，正常濕度，屋內(nèi)，'w所以選 。025.'=w——輸送帶線載荷。0q——被輸送物料的線載荷。(2)ρ)2δ1(0??ZBqZ——膠帶墊層數(shù)。取 Z=2?！獛бr墊厚度。取 。δ25.δ——分別為上下覆蓋面膠厚度。 mm mm。21, 5.1δ5.1δ2?ρ=3.5N/mρ)(10??ZBq托輥轉(zhuǎn)動部分的線載荷 ：',/'slgGxlgq/''——分別為有載，無載分支上，下托輥轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量。',G18Kg92.1''?G——分別為上，下托輥間距。xsl,404mm； 404mm。xlN/m5.47???slGgqN/mx被輸送物料的線載荷 )36.0/(vQq×=Q——輸送量。初估 個。10?輸送機(jī)總阻力 ： N2.5]')(')[(0???wkLFh（2）傳動滾筒功率 0.42W?/0vN（3）輸送帶的最大張力計(jì)算(3)vks09max=取包角 ，選光面滾筒，環(huán)境干燥。??180α由表 2-39[1]選 9k所以： N109max?vkS電動機(jī)的功率： W8.ηN/m92.4maxRsTNN/m5.0?j（4）電動機(jī)的選擇考慮到軸承的間隔抓取，這里選用步進(jìn)電動機(jī)，步進(jìn)電動機(jī)是一種將脈沖信號變換成角位線（或線位移）的電磁裝置，步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入脈沖個數(shù)成正比，在時間上與輸入脈沖同步。因此只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)繞組通電相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置而處于自鎖狀態(tài)。步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)） 、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。步距角的選擇：19電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速） 。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 0.36 度/0.72 度（五相電機(jī)） 、0.9 度/1.8 度（二、四相電機(jī)） 、1.5 度/3 度 （三相電機(jī)）等。這里要求的精度相對要求比較高，所以我們選用 0.36 度/0.72 度（五相電機(jī)） 。靜力矩的選擇：步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 2-3 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸）電流的選擇：靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）綜合以上選擇：85mm 系列 0.72°五相步進(jìn)電機(jī) A63K-G5913(W)圖 4.4 電動機(jī)外觀圖4.2.5 拉緊裝置的選擇設(shè)計(jì)張緊裝置主要是保證輸送帶有足夠的張緊力，使驅(qū)動滾筒產(chǎn)生足夠的摩擦力，使輸送帶向前運(yùn)動。張緊裝置可分為螺旋式、車式和重錘式。一般情況下采用螺旋式和車式張緊。裝置放在輸送機(jī)尾部，也可放在其他適當(dāng)部位；重錘式放在其他合適的部位。在本設(shè)計(jì)中綜合設(shè)備生產(chǎn)成本和確保設(shè)備的安全運(yùn)行，就采用尾部螺旋式拉緊，其拉緊力可根據(jù)工人經(jīng)驗(yàn)調(diào)試但必須保證設(shè)備輕盈運(yùn)轉(zhuǎn)和安全。204.2.6 滾筒設(shè)計(jì)1.滾筒的結(jié)構(gòu)滾筒組是帶式輸送機(jī)的主要部件，按照在輸送機(jī)中所起的作用，滾筒可分為傳動滾筒和改向滾筒兩大類，傳動滾筒的作用是將驅(qū)動裝置提供的扭矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機(jī)端部的改向，增加傳動滾筒包角的導(dǎo)向滾筒，拉緊滾筒和用于拉緊導(dǎo)向滾筒。滾筒組有滾筒軸，軸承座，輪轂，輻板，筒殼等部分組成，有的滾筒還有輪轂和滾筒軸連接件，輪和轂輻板連接件。一般地，傳動滾筒的表面覆蓋有橡膠或陶瓷以增大驅(qū)動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)。滾筒的軸承一般用深溝球軸承。滾筒包膠的主要優(yōu)點(diǎn)是表面摩擦系數(shù)大，保證傳動的精確性，包膠是在光面鋼制滾筒上表面上用冷粘或硫化一層橡膠。傳動滾筒是傳遞帶式輸送機(jī)功率的圓柱形筒，而改向滾筒僅作為引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向交通筒不承擔(dān)轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡易。傳動滾筒和驅(qū)動裝置相聯(lián)，是帶式輸送機(jī)最重要的部件，驅(qū)動功率的大小往往取決于傳動滾筒表面同輸送帶之間的磨擦系數(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角，所以值得深入研究。滾筒的寬度決定于帶寬。滾筒寬度大于膠帶寬度的原因是考慮到膠帶在滾筒上可以容許的跑偏。2.滾筒的直徑傳動滾筒表面有裸露光鋼面，人字形，菱形花紋橡膠覆面。小功率、小帶寬及環(huán)境干燥時可采用裸露光鋼面滾筒。最小傳功滾筒直徑可按下式選?。篋＝cd mm (3)式中: d 芯底厚度或鋼繩直徑；c 系數(shù)，棉織物＝ 80，尼龍＝ 90，聚酪＝108，鋼繩芯＝145初步計(jì)算出直徑為 120mm。國際標(biāo)準(zhǔn)[12]與我國標(biāo)準(zhǔn)[11]規(guī)定的滾筒直徑系列值如圖所示。表 4.1 標(biāo)準(zhǔn)滾筒直徑系列譜0.10 0.25 0.63 （1.40）0.12 0.315 0.80 1.600.16 0.40 1.00 （1.80）0.20 0.50 1.25 2.00注：不帶括號者為優(yōu)先選用值。根據(jù)[1]取滾筒外徑為 120mm.寬度為 120+（100～250） 。21其結(jié)構(gòu)如下圖所示圖 4.5 滾筒結(jié)構(gòu)圖3.連接軸徑選擇計(jì)算r/min6/1.02π8???srrvnKw4η10p—聯(lián)軸器功率。 。1η9.1??—軸承功率。 =0.99。22η22mm?30npAd根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選凸緣聯(lián)軸器 GYS2 型。安裝軸承處直徑為 35 選軸承 6007。安裝脹套處直徑為 37mm。滾筒軸承座全部采用油杯式潤滑脂潤滑。滾筒的結(jié)構(gòu)是輪轂與軸用 Z2 型脹緊連接套連接，鑄焊輻板與筒殼，脹套結(jié)構(gòu)是國際上廣泛運(yùn)用機(jī)械連接結(jié)構(gòu)，是一種先進(jìn)基礎(chǔ)部件。脹套結(jié)構(gòu)如圖：圖 4.6 Z2 型賬套結(jié)構(gòu)圖22其原理：當(dāng)旋轉(zhuǎn)緊定螺釘時，前壓環(huán)和后壓環(huán)相互靠近，迫使帶開口的外環(huán)脹大，內(nèi)環(huán)縮小，從而使軸與輪轂形成過盈配合達(dá)到連接的目的。脹套的傳遞負(fù)載是通過脹套外環(huán)所產(chǎn)生的壓力和摩擦力來實(shí)現(xiàn)的采用賬套連接的優(yōu)點(diǎn)是：容易實(shí)現(xiàn)高精度的定位，可傳遞大的扭矩和軸向力；可連接不可焊材料，可從外部安裝拆卸，并可重復(fù)利用避免了滾筒在軸向的攢動，降低了孔和軸的加工精度和加工費(fèi)用。4.2.7 托輥的選擇1.托輥的介紹托輥是影響輸送機(jī)使用效果的關(guān)鍵部件之一，約占整機(jī)重量的30％～40％ ， 占整機(jī)價格的25％～30％。在帶式輸送機(jī)中，托輥用于支承輸送帶和貨載，并且保證輸送帶的垂度在設(shè)計(jì)限定的范圍內(nèi)。在帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中，托輥的選擇和選用數(shù)量對于帶式輸送機(jī)的正常使用、穩(wěn)定運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用、功率消耗、整機(jī)價格有重要影響。2.托輥主要尺寸的確定根據(jù)運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊，已知帶寬為 100mm，托輥長為 140mm，直徑為60mm，兩端支撐軸直徑為 12mm，重量為 1.1Kg。3. 托輥間距的確定托輥間距應(yīng)滿足兩個條件：滾子軸承的承載能力及輸送帶的下垂度，托輥間距應(yīng)配合考慮該處的輸送帶張力，使輸送帶獲得合適的垂度。綜合各方面因素選擇為上托輥間距為 400mm,下托輥間距為 400mm。4.3 本章小結(jié)本章主要是設(shè)計(jì)傳輸帶，輸送機(jī)參數(shù)：滾動軸承 6000 帶速：80mm/s，選擇各個零部件。1.傳輸帶初選 NN-100；2.動力源經(jīng)過分析裝置的工作原理選擇步進(jìn)電機(jī)，再在工具書和網(wǎng)上對比，最后選擇 85mm 系列 0.72°五相步進(jìn)電機(jī) A63K-G5913(W) ；3.滾筒組是帶式輸送機(jī)的主要部件，滾筒的結(jié)構(gòu)是輪轂與軸用 Z2 型脹緊連接套連接，鑄焊輻板與筒殼，滾筒輸入動力處的聯(lián)軸器選凸緣聯(lián)軸器 GYS2 型。安裝軸承處直徑為35 選軸承 6007。安裝脹套處直徑為 37mm。滾筒軸承座全部采用油杯式潤滑脂潤滑。23第 5章 上料裝置的設(shè)計(jì)5.1 概述上料裝置的作用是實(shí)現(xiàn)軸承的自動上料，這里用一個回轉(zhuǎn)隔離器來實(shí)現(xiàn)，利用回轉(zhuǎn)隔離器的旋轉(zhuǎn)將軸承撥送到傳送帶上，回轉(zhuǎn)隔離器是間歇運(yùn)動的，當(dāng)傳送帶停止以24方便機(jī)械手抓取軸承的時候，上料裝置轉(zhuǎn)動 90 度角，將軸承運(yùn)輸?shù)綆?，整個過程利用控制來實(shí)現(xiàn)，所用的電動機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。5.2 上料裝置的設(shè)計(jì)5.2.1 電動機(jī)的選擇按照輸送機(jī)電機(jī)的選擇方法，選 85mm 系列 0.72°五相步進(jìn)電機(jī) A63K-G5913(W)。5.2.2 軸的設(shè)計(jì)1.材料的選擇軸的材料選 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表 2-7 查得，=640 MPa， MPa。b?50?s求輸出軸的功率 ，輸出轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。oP0.046W??22310 97.8.0xp?2.估軸徑和選擇聯(lián)軸器型號為了繪制軸和軸承部件的結(jié)構(gòu)，確定軸的支撐距離和作用力的位置，先初估軸徑和選用連軸器型號。（1）軸徑估計(jì)軸徑估計(jì)公式為： 30≥nPoAd(1)豎直軸：查手冊知 A0＝106~118，取 11019.4mm?331018.460≥nPoAd水平軸：取 A0＝11015.1mm3302.502nd因?yàn)榇藘奢S均有鍵槽，應(yīng)增大 3%，則立軸 d1=1.03×19.4=19.98 mm 圓整為 d1=20mm；水平軸 d2=1.03×15.1=15.55 mm 圓整為 d2=16mm；（2）選擇聯(lián)軸器根據(jù)初估軸徑 d2=16mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（聯(lián)軸器和離合器）水平軸選用套筒聯(lián)軸器，與電機(jī)相配合。25所以水平軸的最小直徑為 16mm。（3）確定階梯軸各段直徑及長度水平軸：與聯(lián)軸器配合處取軸徑為 16mm,長度為 20mm，與軸承配合處軸徑為 20mm,長度為 10mm，軸承中間軸徑為 25mm,長度為 60mm，與齒輪配合處軸徑為 16mm,長度為20mm。立軸：與軸承配合處軸徑為 20mm,長度為 10mm，軸承中間軸徑為 28mm,長度為432mm，與齒輪配合處軸徑為 24mm,長度為 13mm。 5.2.3 齒輪的設(shè)計(jì)主齒輪輸入功率 P=0.05KW,轉(zhuǎn)速 n1=15.3r/min,傳動比 i=3,載荷平穩(wěn)，每天一班工作，單向傳動，使用壽命 15 年。1.選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)齒輪采用鍛鋼制造，采用用軟齒面齒輪，選用 HT200。小齒輪調(diào)質(zhì)，齒面硬度230HBW;大齒輪正火，齒面硬度 200HBW。精度為 8 級。2.選擇齒輪等級、齒數(shù)、齒寬系數(shù)因是保證準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位，選用 8 級精度。閉式齒輪傳動，初選 z1=20,z2=60。u=z2/z1=3。錐齒輪推薦齒寬系數(shù) =0.25~0.35，取通用值 1/3r?3.確定相關(guān)參數(shù)，95.031δcos221???u?2.18δ，.2 ?.724.按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)閉式齒輪傳動，按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，式子(2)3 2211 )][()5.0(74FHERRZuKTd????確定式中各項(xiàng)數(shù)值：因載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不高，可初選載荷系數(shù) Kt=2.0;N·mm9.3120.50.9105.9661 ???XnPT小時7.43EZ.2HZ82Lh345MPa MPa 1limH?37lim?HS2671 106.2301260XXjLnNh??72 8.4.i查表： 96.1?HNK.HN331.2MPa?13596.0][lim1XSK?MPa8.47.li22NH=37.01mm 取 mm3 2211 )][()5.0(74FHERRZuTd???? 371?d修正結(jié)果： mm/s mm 取 mm361?xnv?85.01?zmn 0.2nm271ndZ取 91?51?imm3.7dbR?確定 K 值： 2.AK0V5.3.19??xbTFtN/mm＜100N/mm62.507tAHaK.?K= 0.295.131. ??XVA??5.確定錐齒輪傳動主要幾何參數(shù)：m=2.0mm mm mm mm19?Z572381mZd42Zd7.1dbR?5.2.4各部分零件的校核1.軸的強(qiáng)度校核步驟（1）定出軸的支撐距離及軸上零件作用力的位置，如下圖 5.1（2）軸的簡化與校核