自動送鎖螺絲機結(jié)構(gòu)設(shè)計

自動送鎖螺絲機結(jié)構(gòu)設(shè)計,自動送鎖螺絲機結(jié)構(gòu)設(shè)計,自動,螺絲,結(jié)構(gòu)設(shè)計 分 類 號 密 級 設(shè)計 自動送鎖螺絲機結(jié)構(gòu)設(shè)計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 2012 年 02 月 20 日 誠 信 承 諾 我謹在此承諾：本人所寫的《自動送鎖螺絲機結(jié)構(gòu)設(shè)計》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。 承諾人（簽名）： 年 月 日 摘 要 本文簡要介紹了自動送鎖螺絲機的概念，自動送鎖螺絲機的組成和分類，氣動技術(shù)的特點，及國內(nèi)外的發(fā)展狀況。 本文對自動送鎖螺絲機絲杠傳動系統(tǒng)進行總體方案設(shè)計，確定了絲杠傳動系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)。同時，設(shè)計計算了升降液壓缸的參數(shù)，設(shè)計了升降液壓缸結(jié)構(gòu)。 本文系統(tǒng)地研究了自動送鎖螺絲機的傳動系統(tǒng)，對氣壓夾緊系統(tǒng)的工作原理進行了分析,繪制了原理圖,對圖的參數(shù)進行了了解，大大提高了對此種機械的認識深度。 關(guān)鍵詞：絲杠；氣缸；氣動；螺絲輸送 III Abstract This thesis gives a brief introduction of the conception of automatic locking screw machine, The components and classification of automatic locking screw machine, the characteristics of air pressure drive, and the domestic and foreign status of the development. This thesis designs the overall scheme of lead-screw driving system, decides the technique parameter of lead-screw driving system. Meanwhile, it designs the technique parameter of lift hydraulic cylinder and the structure of lift hydraulic cylinder. This thesis focus on the analyzing of the transmission system of automatic locking screw machine, analyses the working principle of air pressure clamping system, draws a schematic and studies it, which helps a lot to make a improvement in charting, greatly improves the depth of understanding of the machinery. Key Words: lead-screw, cylinder, air pressure drive, screw transmission 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 1 1.1 自動送鎖螺絲機的定義 1 1.2 自動送鎖螺絲機的組成 1 1.3 自動送鎖螺絲機送鎖步驟 1 1. 4 自動送鎖螺絲機的優(yōu)點 1 1.5 螺絲機選用小竅門 2 第2章 方案選擇 3 2.1總體的方案選擇 3 2.2、機架的方案選擇 5 第3章 總體設(shè)計 5 3.1 總體機構(gòu) 5 3.2 螺釘自動分離及輸送裝置 6 3.3 萬向節(jié)部分裝配體 6 3.3.1、電動改錐 8 3.3.3、萬向聯(lián)軸器 8 3.4、自動供螺絲機 12 3.5、治具裝配體設(shè)計 13 3.6 滑動軸承 14 第4章 進XY向給伺服系統(tǒng)的機械傳動結(jié)構(gòu) 18 4.1.絲杠傳送系統(tǒng)分析 19 4.2傳動系統(tǒng)計算 19 4.3、伺服電動機選擇 21 4.4絲杠轉(zhuǎn)速 27 4.5絲杠型號的選擇 27 第5章 升降氣缸的設(shè)計與校核 34 5.1螺絲導套部結(jié)構(gòu) 34 5.1.1導套的形狀和分類 34 5.1.2設(shè)計時注意的問題 34 5.2升降缸的尺寸設(shè)計與校核和選擇 34 5.2.1 氣缸的分類 34 5.2.2升降氣缸的尺寸設(shè)計與校核 36 總結(jié) 42 參考文獻 43 致 謝 44 第1章 緒論 1.1 自動送鎖螺絲機的定義 自動鎖螺絲機也叫自動送鎖螺絲機、自動擰螺絲機、自動螺絲機、自動打螺絲機、自動螺絲緊固系統(tǒng)等。螺絲輸送、鎖緊一氣呵成，再也不用手取螺絲了。大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省人工，你想打多快就有 多快。每打完一顆螺絲，機器會自動輸送到批嘴，省去了用手拿螺絲。只要直接對準螺絲孔位就可以了，輕輕一按螺絲就鎖好了，方便快捷。想打多快就有多快。大 大提高了工作效率，節(jié)省勞力資源。該機外形美觀，設(shè)計新穎，小巧輕便，放在臺上臺下都可以。主要適用于電子、塑膠、玩具、電器等行業(yè)的裝配工序中。提高工作效率及產(chǎn)能、改善員工作業(yè)強度的最佳選擇——自動送鎖螺絲機。 自動送鎖螺絲機應(yīng)用特點： 分為手握式及多軸式結(jié)構(gòu)，是由系統(tǒng)自動完成螺絲的送料，氣動或電動螺絲刀完成螺絲的擰緊到位，應(yīng)用廣泛，具有以下應(yīng)用特點: 　1.高效批量2. 高可靠性及穩(wěn)定性；3. 智能化----連續(xù)送料,定扭矩,可選擇提供記數(shù)功能,防漏打功能.螺絲滑牙及浮鎖檢測。 1.2 自動送鎖螺絲機的組成 自動鎖螺絲機主要有兩部分組成：自動送料機構(gòu)和自動鎖付機構(gòu)（及自動送料機和自動鎖螺絲刀）。 1.3 自動送鎖螺絲機送鎖步驟 步驟一、人工將螺絲倒入送料機構(gòu)的倉槽內(nèi)；步驟二、由送料機構(gòu)將螺絲排序并通過分配器分配螺絲，管道將螺絲送到電動或氣動起子；步驟三、由電動或氣動起子將螺絲鎖入產(chǎn)品中的鎖付系統(tǒng)。 1. 4 自動送鎖螺絲機的優(yōu)點 1、手持式自動送鎖螺絲機 相對于一手拿螺絲、一手拿電批或氣批的鎖螺絲動作，自動送鎖螺絲機可以解放一只手出來，只需一 只手提起起子對準螺絲孔位鎖螺絲即可。當鎖完一顆螺絲后也只需提起起子對準下一個螺絲孔位鎖螺絲，機器會自動在提起起子的瞬間將一個螺絲輸送到起子下，等 待鎖下一粒螺絲，如此重復。1、手持式自動鎖螺絲機，螺絲輸送、鎖付一氣呵成，再也不用手取螺絲了。打螺絲速度40-60PCS/MIN，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省人工，你能打多快就有多快！2、每打完一顆螺絲，送料機構(gòu)會自動將螺絲送到批嘴，省去了用手抓取螺絲、移動、對準的動作。3、只要直接對準螺絲孔位，輕輕一按螺絲就鎖好了，無重復給料現(xiàn)象，鎖一粒來一粒，方便快捷。 4、可配用貴司原來的電批和風批，不需另行購置新的電批、風批，扭力調(diào)節(jié)與貴司原來的調(diào)節(jié)方式一樣，節(jié)約購買成本！5、電批套相當輕便，不用擔心因頭部太重而增加工人的疲勞度! 6、可單機操作，也可配置成流水線.上下料形式.迅速提升螺絲鎖定質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率。7、手持式鎖螺絲機用于電子行業(yè)自動組裝線，例如手機、硬盤、鍵盤電腦 DVD家電風扇電子、塑膠、玩具、電器、通訊設(shè)備電器玩具電子加工廠組裝。 2、 全自動送鎖螺絲機 在手持式自動送鎖螺絲機自動送料基礎(chǔ)上又添加了機械臂或流水線、工作臺、自動控制定位等功能，是送鎖螺絲機的TOP產(chǎn)品?？筛鶕?jù)客戶現(xiàn)場要求實行無人監(jiān)控，既節(jié)約人工成本又提高了生產(chǎn)組裝效率。1.可以設(shè)計為橫向,斜向及多方向同時送鎖機構(gòu),滿足多種生產(chǎn)需求； 2.智能化----連續(xù)送料,定扭矩,可選擇提供記數(shù)功能,防漏打功能.螺絲滑牙及浮鎖檢測； 3.兩工位自動連接，可采用自動流水線設(shè)計，無需手工轉(zhuǎn)移工件，工件自動到位，自動擰緊螺絲， 自動進入下一道工序； 4. 可以根據(jù)客戶產(chǎn)品特性,設(shè)計專用機型。生產(chǎn)鎖螺絲機廠家可根據(jù)客戶要求及螺絲具體規(guī)格尺寸來定制！適用范圍：電子電器、塑膠、玩具、開關(guān)插座、五金、通訊設(shè)備、儀器儀表及電腦周邊產(chǎn)品等行業(yè)。 1.5 螺絲機選用小竅門 市面上的螺絲機可謂是五花八門，但大部份都是仿造品。令到我們的客戶無法判斷怎么選用一臺好的自動鎖螺絲機。其實，只需4步即可： 第一步、檢查是否可以篩選：實際生產(chǎn)中可能存在有飛邊、扁頭、大頭等異形螺絲的情形，抓一把含有各種異形的不符合規(guī)格的螺絲，放在料斗里面。如果螺絲機在運行過程中能自動篩選出異形螺絲，不會出現(xiàn)卡機，即滿足了是好螺絲機的條件之一。 第二步、檢查是否可以補料：當我們進行了第一步，螺絲機自動篩選到一粒異形螺絲后，必定會有一個空檔；如果系統(tǒng)能及時進行補給的話，就不會存在空檔的了。這是好螺絲機的條件之二。 第三步、檢查是否會浮牙：有廠家為了使異形螺絲順利通過，將所有通道變大，這樣會造成電批嘴不易對準螺絲十字槽，造成鎖螺絲浮牙，增加不良品。 第四步、檢查是否重復給料：有時前一粒并未鎖緊，輕輕觸碰到信號就會有另一粒螺絲輸送，即來雙粒螺絲。 所以選用自動鎖螺絲機，只要按照這4步即可了，自動篩選、自動補料、是否浮牙、是否重復給料。如果這4步都完全通過，那么這就是一臺比較完美的螺絲機了。 第2章 方案選擇 2.1總體的方案選擇 自動送鎖螺絲機在進行擰螺絲前需要將螺栓分離開來并輸送到指定位置，因此要先設(shè)計分料機構(gòu)和下料機構(gòu)。根據(jù)工藝要求，需要電動螺絲刀上下移動調(diào)節(jié)距離，以方便更換工件和調(diào)節(jié)不同工件間的誤差，因此需要一個氣缸來控制電動螺絲刀的上下移動。為了提高生產(chǎn)效率，需要夾具來給工件定位。為了降低返修率可以在螺栓傳動管間加傳感器來檢查三個管是否都有螺栓通過，如果有則可以進行下一步工作，如果沒有就需要將信號傳送給PLC，PLC通過分析計算給分料機構(gòu)和下料機構(gòu)的氣缸下達命令重新輸送螺栓。因此為了實現(xiàn)三頭全自動鎖螺絲機的自動功能，就必須PLC、電控箱、控制器和控制面板。而這些所有的機構(gòu)都安裝在機架之上。 三頭全自動鎖螺絲機的整體方案為： 方案一：氣壓傳動 氣壓傳動以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量和信號傳遞，是實現(xiàn)傳動與控制的重要手段之一。選用氣壓傳動進行螺栓分離并用氣壓把螺栓壓到指定位置，氣壓傳動工作介質(zhì)是取之不盡的空氣流動損失小可集中供氣，且氣動裝置簡單輕便，安裝維護簡單，壓力等級低使用安全；氣動元件結(jié)構(gòu)簡單制造容易，適合標準化，系列化，通用化，氣動元件可靠性高，使用壽命長有效動作最大可達到一億次可以很好的滿足螺絲機上下移動的使用要求；氣動執(zhí)行元件響應(yīng)速度高，、動作較快，對沖擊負載和過負載有較強的適應(yīng)能力；同時氣動裝置具有防火，防爆，耐潮的能力，能適應(yīng)高溫，強電磁干擾，粉塵的等惡劣工作環(huán)境。且電動螺絲刀上下移動所需力不是很大，氣動執(zhí)行元件的輸出力能滿足工作要求。 方案二：液壓裝置 使用液壓系統(tǒng)進行傳動定位，與機械傳動，電氣傳動相比液壓傳動具有以下優(yōu)點：液壓傳動的各種元件可根據(jù)需要方便，靈活的來布置：重量輕，體積小，運動慣性小，反應(yīng)速度快；操作控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速；可自動實現(xiàn)過載保護；容易實現(xiàn)機器的自動化，當采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。由于流體流動的損失和泄露較大，傳動效率較低，而此三頭全自動鎖螺絲機要求其效率高的進行上下移動，此為不選擇液壓系統(tǒng)的原因之一；同時從經(jīng)濟型方面考慮液壓元件的制造精度要求較高因而價格較貴，液壓傳動出故障時不易找出原因和維修要求有較高的技術(shù)水平。故綜合以上性能，經(jīng)濟，安全各方面考慮不選用液壓傳動系統(tǒng)。 綜合比較以上兩種傳動方案，在滿足工作性能，經(jīng)濟性，及結(jié)構(gòu)外觀等要求下綜合考慮選擇氣壓傳動方案在低成本結(jié)構(gòu)簡單即可實現(xiàn)同一直線上的移動功能要求，同時選擇PLC實現(xiàn)中間動作調(diào)整。 將分料機構(gòu)、下料機構(gòu)、PLC、控制面板和電動螺絲刀放在機架之上，把電控箱和控制裝置放在機架內(nèi)部，將整體機器立起來放，這樣既節(jié)省了空間又使得整個機器顯得緊湊、美觀。PLC使各個機構(gòu)之間協(xié)調(diào)動作。其機構(gòu)方框圖如圖2-1所示 機 架 電控箱 控制裝置 下料機構(gòu) 分料機構(gòu) 夾 具 汽 缸 電動螺絲刀 圖2-1 結(jié)構(gòu)圖 2.2、機架的方案選擇 機架是用來支撐和連接各個零部件的，因此他需要具有較高的強度和較大的承載能力。機架可以采用鑄造和焊接等形式來制造。鑄造機架可以得到很高的承載能力，制造出很復雜的形狀，而且可以吸收震動等優(yōu)點，但是鑄造也有本身質(zhì)量大，不可修改等缺點。焊接機架具有自身質(zhì)量小，制造方便，制作周期短，成本低，修改簡單，承載能力強等優(yōu)點，但其吸震能力較差?？紤]到三頭全自動鎖螺絲機的工作狀況平穩(wěn)，不需要機架有很強的吸震能力，且本身的質(zhì)量不大，又考慮到易于修改和制作成本等因素，本設(shè)計采用焊接機架。機架的組成方框圖如圖2-2所示。 成品鋼材 螺栓、鉚接、焊接等連接 機架 圖2-2 機架制作方框圖 第3章 總體設(shè)計 3.1 總體機構(gòu) 自動鎖螺絲機的總體圖如上圖2-1，由控制面版和控制器來控制電動改錐的轉(zhuǎn)速，頂端的氣缸控制螺絲刀的升降，后面的機架上面的兩個機構(gòu)是螺釘自動分離及輸送裝置。 動作原理：頂端氣缸固定在上滑動架上，上滑動架通過滑塊和導向柱連接，導向柱固定在主支架上，在上滑動架和下滑動架之間有一根限位桿。當氣缸桿伸出時，帶動上滑動架和下滑動架向下移動，當下滑臺架撞到下?lián)鯄K時停止向下移動，而上滑臺架繼續(xù)向下移動，當上滑動塊撞到上擋塊時，電動改錐開始轉(zhuǎn)動，螺釘擰進工件。螺釘擰進工件的這段距離由萬向節(jié)部分的螺釘提供。然后，在plc的控制下，氣缸桿縮回去，上滑臺架升上去，當限位桿的下螺母碰到下滑臺架時，上滑臺架和下滑臺架同時升起，擰螺絲的動作完成。這就是三頭全自動鎖螺絲機的機械動作原理。 3.2 螺釘自動分離及輸送裝置 螺釘自動分離及輸送裝置是一種應(yīng)用在手機及各類數(shù)碼產(chǎn)品的自動組裝線上，可自動完成螺釘分離和輸送的裝置。 在手機及各類數(shù)碼產(chǎn)品的自動組裝線上，通常要通過手工擰緊細小螺釘?shù)姆椒?，實現(xiàn)產(chǎn)品的組裝。因螺釘直徑一般在2mm以內(nèi)，過于細小，人工分離和擰緊困難很大，故速度較慢、效率較低。本設(shè)計提供的自動螺釘分離和輸送裝置，可以自動地實現(xiàn)螺釘分離和輸送，達到自動裝配的目的。 針對經(jīng)電磁振動給料器整理后在螺釘輸送槽中有序排列的分離問題，提出一種由螺釘分離板、檔釘板、固定斜槽板及圓柱銷相配合的螺釘自動分離裝置。利用氣缸驅(qū)動螺釘分離板、擋釘板，利用擋釘板上固定的圓柱銷受固定斜槽板上的起移動凸輪作用的斜槽限制，將位于螺釘輸送槽最前端的一只螺釘分離開，并僅將一只螺釘推入螺釘分離板側(cè)面的落釘口。經(jīng)傳感器判斷后，控制高壓噴氣口噴出高壓氣流，將螺釘通過螺釘輸送軟管吹向電動旋具。 技術(shù)方案： 散亂的螺釘在電磁振動給料器的亞共振狀態(tài)下，被有序、整齊的排列在螺釘輸送槽內(nèi)。同螺釘輸送槽相接觸的螺釘分離板側(cè)面的螺釘分離口寬度能容一只螺釘頭、而擋釘板側(cè)面的螺釘分離口則僅能容一只螺釘桿的直徑。螺釘分離板和擋釘板被氣缸驅(qū)動移動時，可僅將一只螺釘由螺釘輸送槽分離出來，并使螺釘頭掛在擋釘板側(cè)面的螺釘分離口上。當螺釘分離板和擋釘板被氣缸驅(qū)動繼續(xù)移動時，擋釘板上固定的圓柱銷受固定斜槽板上的起移動凸輪作用的斜槽限制，帶動擋釘板向左移動，最終脫離對螺釘?shù)目刂?，使螺釘通過落釘口送到螺釘輸送軟管上方。經(jīng)傳感器判斷后，控制高壓噴氣口噴出高壓氣流，將螺釘通過螺釘輸送軟管吹向電動旋具將其旋入工件。 本設(shè)計是一種應(yīng)用在手機及各類小型數(shù)碼產(chǎn)品的自動組裝線上，可自動完成螺釘分離和輸送的裝置。本設(shè)計提供的螺釘分離和輸送裝置解決了通常由手工進行微小螺釘拾取和擰緊時速度慢、效率低的問題?？梢宰詣拥貙崿F(xiàn)細小螺釘?shù)墓┙o和輸送，可實現(xiàn)自動裝配。 3.3 萬向節(jié)部分裝配體 萬向節(jié)部分裝配體由電改錐連接軸、萬向聯(lián)軸器（2個）、六角軸、連接軸、六角滑動軸、聯(lián)軸器連接塊、彈簧、連接桿、螺絲刀頭夾持桿、螺絲頭和電動改錐組成。如下圖3-4。 圖3-4、萬向節(jié)部分裝配體 工作原理：螺釘經(jīng)螺釘自動分離及輸送裝置和氣管進入上圖左圖右側(cè)的管口，在氣壓和重力的作用下螺釘掐在下面的螺釘嘴上，當傳感器檢測到三個噴嘴的螺釘都到位時給電控箱發(fā)射信號，由電控箱控制電動改錐轉(zhuǎn)動，電動改錐帶動螺絲刀轉(zhuǎn)動把螺釘擰在工件上。 3.3.1、電動改錐 擰螺釘時，錐頭的軸向運動被傳遞給裝在齒輪減速器上的開關(guān)，使之接通或斷開，該齒輪減速器與電動機的轉(zhuǎn)軸相嚙合．在此改錐中，開關(guān)與承受錐頭推力的離合器之間的距離很小，借以消除開關(guān)行程的偏差，而構(gòu)成開關(guān)操作機構(gòu)的各零部件的累積軸向誤差便是可能導致這種偏差的原因。因此，錐頭的運動可以準確地傳給開關(guān)，電動機的起動和停止都非常穩(wěn)定。 推動式電動改錐，包括：電動機、電動機配用的齒輪減速器、用以傳遞和阻斷電動機驅(qū)動力的離合器、適應(yīng)與螺釘、螺帽及類似零件嚙合的傳遞力矩的錐頭；用以接通和斷開電動機的開關(guān)、包容電動改錐全部零件的外殼、當有壓力施于錐頭時，開關(guān)拉桿即行運動，使開關(guān)動作，電動機開車。特征如下：齒輪減速器包括若干正齒輪，每個正齒輪都可以繞中心軸線旋轉(zhuǎn)，但不能在同一軌道運動；開關(guān)置于齒輪減速器的附近；開關(guān)操作機構(gòu)與齒輪減速器相結(jié)合；在錐頭沿軸向運動時，開關(guān)操作機構(gòu)動作，使開關(guān)開合。 3.3.3、萬向聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的類型：聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響等，會引起兩軸相對位置的變化，往往不能保證嚴格的對中。根據(jù)聯(lián)軸器有無彈性元件、對各種相對位移有無補償能力，即能否在發(fā)生相對位移條件下保持聯(lián)接功能以及聯(lián)軸器的用途等，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器，撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器只能傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，不具備其他功能包括凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。撓性聯(lián)軸器無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，不僅能傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，而且具有不同程度的軸向、徑向、角向補償性能包括齒式聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器、鏈條聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器等。 圖3-7 萬向聯(lián)軸器有多種結(jié)構(gòu)型式，例如：十字軸式、球籠式、球叉式、凸塊式、球銷式、球鉸式、球鉸柱塞式、三銷式、三叉桿式、三球銷式、鉸桿式等，最常用的為十字軸式，其次為球籠龍，萬向聯(lián)軸器的共同特點是角向補償量較大，不同結(jié)構(gòu)型式萬向聯(lián)軸器兩軸線夾角不相同，一般5到10度之間。萬向聯(lián)軸器利用其機構(gòu)的特點，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。萬向聯(lián)軸器最大的特點是具有較大的角向補償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。在實際應(yīng)用中根據(jù)所傳遞轉(zhuǎn)矩大小分為重型、中型、輕型和小型。 用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。 聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：①固定式聯(lián)軸器，主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器，主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據(jù)補償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動聯(lián)接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板簧聯(lián)軸器、彈性圈栓銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標準化。選擇時先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計算扭矩和轉(zhuǎn)速，再從有關(guān)手冊中查出適用的型號，最后對某些關(guān)鍵零件作必要的驗算。萬向聯(lián)軸器用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)時兩軸不能分離，只有機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。 聯(lián)軸器的選擇：聯(lián)軸器的選擇主要考慮所需傳遞軸轉(zhuǎn)速的高低、載荷的大小、被聯(lián)接兩部件的安裝精度等、回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、價格等，參考各類聯(lián)軸器的特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。 具體選擇時可考慮以下幾點： 1、由于制造、安裝、受載變形和溫度變化等原因，當安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴格精確對中。存在一定程度的x、Y方向位移和偏斜角CI。當徑向位移較大時，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬向聯(lián)軸器等。當工作過程中兩軸產(chǎn)生較大的附加相對位移時，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。 2、聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。對于高速傳動軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器等， 而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。 3、所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖振動功能的要求。例如，對大功率的重載傳動，可選用齒式聯(lián)軸器。對嚴重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉(zhuǎn)振動的傳動，可選用輪胎式聯(lián)軸器等。 絕大多數(shù)聯(lián)軸器均已標準化或規(guī)格化。設(shè)計者的任務(wù)是選用，而不是設(shè)計。 選用聯(lián)軸器的基本步驟如下： 選擇聯(lián)軸器的類型、根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。 具體選擇時可考慮以下幾點： 1、所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求。例如，對大功率的重載傳動，可選用齒式聯(lián)軸器；對嚴重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉(zhuǎn)振動的傳動，可選用輪胎式聯(lián)軸器等具有高彈性的聯(lián)軸器。 2、聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。對于高速傳動軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器等，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。 3、兩軸相對位移的大小和方向。當安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴格精確對中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對位移時，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。例如當徑向位移較大時，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬向聯(lián)軸器等。 4、聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。通常由金屬元件制成的不需潤滑的聯(lián)軸器此較可靠；需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對溫度、腐蝕性介質(zhì)及強光等比較敏感，而且容易老化。 5、聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本。在滿足便用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯(lián)軸器。例如剛性聯(lián)軸器不但結(jié)構(gòu)簡單，而且裝拆方便，可用于低速、剛性大的傳動軸。一般的非金屬彈性元件聯(lián)軸器(例如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器等)，由于具有良好的綜合能力，廣泛適用于一般的中、小功率傳動。萬向聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩： Tc=TKnKhK Ka≤Tn(N·m) 交變載荷時： Tc≤Tf (N·m) 式中 Tn——萬向聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩，N·m，（它是在給定條件下的理論計算數(shù)值，即聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速，n≈10r/min。軸承壽命 Ln=5000h、軸線折角 =3°、載荷平穩(wěn)時的數(shù)值）。 Tf——萬向聯(lián)軸器的疲勞轉(zhuǎn)矩，N·m T——萬向聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩，N·m T=9550 Pw——驅(qū)動功率，kw N——萬向聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速，r/min Kn——萬向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速修正系數(shù) Kh——萬向聯(lián)軸器的軸承壽命修正系數(shù) K ——萬向聯(lián)軸器的兩軸線折角修正系數(shù) Ka——載荷修正系數(shù)。載荷均勻，工作平穩(wěn)時，Ka=1.0；載荷不均勻，中等沖擊時，Ka=1.1～1.3；較大沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn)時，Ka=1.3～1.5，特大沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn)時Ka＞1.5。對于轉(zhuǎn)速高、折角大或其長度超出規(guī)定的萬向聯(lián)軸器，除按上述計算處，還必須驗算其轉(zhuǎn)動靈活性，轉(zhuǎn)動靈活性用n 表示，一般情況下：n ＞18000。 式中 ——萬向聯(lián)軸器的軸線折角，(°)；n——萬向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速：r/min。 十字萬向聯(lián)軸器是一種撓性聯(lián)軸器，它可以調(diào)節(jié)被鏈接軸中心線不在同一條線上的問題，使軸在轉(zhuǎn)動時能過運轉(zhuǎn)流暢不至于因為軸線不在一條直線上而發(fā)生干涉問題。而且和其他的撓性聯(lián)軸器相比，十字萬向聯(lián)軸器有更好的調(diào)節(jié)范圍而且使用兩個萬向聯(lián)軸器能更好的解決本次設(shè)計中出現(xiàn)的問題。 3.4、自動供螺絲機 1、全自動螺絲供給機具有如下幾大優(yōu)點： 提高螺絲供給的單位速度，從而提高整個組裝生產(chǎn)流水線的效率。在實際操作中，取出螺絲時，對螺絲頭位置不必特別注意，只要把鉆頭端放入鉆頭導承間，順著向下滑移，然后朝自己這邊?把螺絲拉出即可。不用像以前那樣一點點的去對正螺絲，而只需將螺絲成批倒入供料室即可這就是全自動螺絲供給機的便捷之處。 2、操作特點： 使用自動供螺絲機可以高效率的將雜亂無章的螺釘按照一定得順序源源不斷的輸送到螺釘分離裝置，不僅容易操作，生手也可以馬上學會，而且還廣泛適用 于各種類型，長度和頭部形狀的螺絲。大大的提高了工作效率，同時也節(jié)約了大量的人力和物力，實現(xiàn)了螺釘?shù)淖詣庸?yīng)。 3、產(chǎn)品特點： （1）能使用于特殊形狀的螺絲頭 采用紅外感應(yīng)技術(shù) （2）取螺絲無任何震動，確保螺絲穩(wěn)定易取 （3）所配附件可以用來進行任何需要的調(diào)整 （4）當其接地時減少靜電 （5）比普通螺絲槽提高4倍效率 4、型 號：SD-A-614 SD-A-617 SD-A-620 SD-A-623 SD-A-626 SD-A-630 SD-A-635 SD-A-640 SD-A-650 5、適應(yīng)螺絲： 使用螺絲規(guī)格：Φ1.4mm Φ1.7mm Φ2.0mm Φ2.3mm Φ2.6mm Φ3.0mm Φ3.5mm Φ5.0mm 螺絲頭類型： 盤頭、圓頭、圓柱頭、沉頭、隋圓沉頭、六角加十字 適應(yīng)螺絲材料：鋼或為磁所吸附的材料 適應(yīng)螺絲： （1）普通通用螺絲、自攻螺絲 （2）帶墊自卡式螺絲螺絲長度（最大）18.0mm 螺絲長度（最小）3mm以上，或帶墊后剩余長度為3mm以上的螺絲連續(xù)浸漬速度 1.5秒/個 輸出速度 0.5 秒/個 、保護/恢復功能過載保護電路逆功率極必防止電路輸出電壓/消耗電流 DC12V/550M以下外形尺寸120mm×116mm×155mm(長×寬×高) 重量2.0KG 。 3.5、治具裝配體設(shè)計 治具是一個木工、鐵工、鉗工、機械、電控以及其他一些手工藝品的大類工具，主要是作為協(xié)助控制位置或動作（或兩者）的一種工具。 在工業(yè)時代前就已被廣泛使用，包括機械治具、木工治具、焊接治具、珠寶治具、以及其他領(lǐng)域。某些類型的治具也稱為“模具”或“輔具”，其主要目的是為重復性和準確的重復某部分的重制。一個明顯的例子是當復制鑰匙時，原始的鑰匙通常被固定于治具上，如此機器就能借由原始鑰匙外觀的導引復制出新的鑰匙。 有許多治具之所以產(chǎn)生是因為商業(yè)的需要，因為有許多類型的治具是客制化的，某些是為了提高生產(chǎn)力、重復特定動作、或使工作更加精確。因為治具的設(shè)計基本上是建立于邏輯，類似的治具可能會因為使用于不同的時間和地點而分別產(chǎn)生。 鉆孔治具 鉆孔治具是一種可借由移動模具以導引麻花鉆孔設(shè)備或其他鉆孔裝置到每個洞的準確中心位置，并可在多個可互換零件上加速反復在洞孔中心定位的治具類型，在鐵工實務(wù)上，典型的作法是在鉆孔治具上的每個孔留有堅硬套環(huán) (hardened bushing) 以避免麻花鉆切到治具。 由于制造業(yè)廣泛的使用CNC機床（CNC），其中伺服控制器具有自動移動工具到正確位置的能力，需要鉆孔治具（和使用鉆孔夾具運營商的工作）就比以前少了。 使用治具的好處是如果是相同的制品，就算工人沒有非常純熟的技術(shù)，也可以迅速地借由治具生產(chǎn)大量瑕疵少、變異性低的良品。但是，對于多樣少量的生產(chǎn)模式，使許多個治具的結(jié)果，反而造成生產(chǎn)成本提高的缺點。治具與夾具的不同 “治具”與“夾具”(fixture) 這兩個詞，由于用途接近，以致常容易被人搞混、甚至誤用。 治具著重在工作和導引工具；機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置稱為夾具，著重于握持工具在一個固定的位置。夾具種類按使用特點可分為：①萬能通用夾具、②專用性夾具、③可調(diào)夾具、④組合夾具。有一些同時具有這兩種功能（控制和導引工具）的裝置也被稱為治具，但只握持但不具引導工具的裝置則被稱為“夾具”而非“治具”。 在進入自動化和數(shù)控系統(tǒng)機器后，治具也被越來越多的設(shè)計成能夠自動化控制，其科技含量也越來越高，要求設(shè)計人員不但有機械方面的知識，同時也要有電控方面的知識。 3.6 滑動軸承 滑動軸承（sliding bearing），在滑動摩擦下工作的軸承。滑動軸承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動軸承材料。常用的滑動軸承材料有軸承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡膠、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（特氟龍、PTFE）、改性聚甲醛（POM）、等。 滑動軸承應(yīng)用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運轉(zhuǎn)部位。 滑動軸承的分類 1、按能承受載荷的方向可分為徑向（向心）滑動軸承和推力（軸向）滑動軸承兩類。 2、按潤滑劑種類可分為油潤滑軸承、脂潤滑軸承、水潤滑軸承、氣體軸承、固體潤滑軸承、磁流體軸承和電磁軸承7類。 3、按潤滑膜厚度可分為薄膜潤滑軸承和厚膜潤滑軸承兩類。 4、按軸瓦材料可分為青銅軸承、鑄鐵軸承、塑料軸承、寶石軸承、粉末冶金軸承、自潤滑軸承和含油軸承等。 5、按軸瓦結(jié)構(gòu)可分為圓軸承、橢圓軸承、三油葉軸承、階梯面軸承、可傾瓦軸承和箔軸承等。 滑動軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)和軸承材料 軸瓦分為剖分式和整體式結(jié)構(gòu)。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，常在其內(nèi)徑面上澆鑄一層或兩層減摩材料，通常稱為軸承襯，所以軸瓦又有雙金屬軸瓦和三金屬軸瓦。 軸瓦或軸承是滑動軸承的重要零件，軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。由于軸瓦或軸承襯與軸頸直接接觸，一般軸頸部分比較耐磨，因此軸瓦的主要失效形式是磨損。軸瓦的磨損與軸頸的材料、軸瓦自身材料、潤滑劑和潤滑狀態(tài)直接相關(guān)，選擇軸瓦材料應(yīng)綜合考慮這些因素，以提高滑動軸承的使用壽命和工作性能。 軸承的材料有 1、 金屬材料，如軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金等； 2、 多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金材料）； 3、 非金屬材料。 其中軸承合金又稱白合金，主要是錫、鉛、銻或其它金屬的合金，由于其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、導熱性好和抗膠和性好及與油的吸附性好，故適用于重載、高速情況下，軸承合金的強度較小，價格較貴，使用時必須澆筑在青銅、鋼帶或鑄鐵的軸瓦上，形成較薄的涂層。 多孔質(zhì)金屬材料：多孔質(zhì)金屬是一種粉末材料，它具有多孔組織，若將其浸在潤滑油中，使微孔中充滿潤滑油，變成了含油軸承，具有自潤滑性能。多孔質(zhì)金屬材料的韌性小，只適應(yīng)于平穩(wěn)的無沖擊載荷及中、小速度情況下。 軸承塑料：常用的軸承塑料有酚醛塑料、尼龍、聚四氟乙烯等，塑料軸承有較大的抗壓強度和耐磨性，可用油和水潤滑，也有自潤滑性能，但導熱性差。 滑動軸承的主要故障 滑動軸承在工作時由于軸頸與軸瓦的接觸會產(chǎn)生摩擦，導致表面發(fā)熱、磨損甚而“咬死”，所以在設(shè)計軸承時，應(yīng)選用減摩性好的滑動軸承材料制造軸瓦，選擇合適的潤滑劑并采用合適的供應(yīng)方法，改善軸承的結(jié)構(gòu)以獲得厚膜潤滑等。 1、瓦面腐蝕：光譜分析發(fā)現(xiàn)有色金屬元素濃度異常；鐵譜中出現(xiàn)了許多有色金屬成分的亞微米級磨損顆粒；潤滑油水分超標、酸值超標。 2、軸頸表面腐蝕：光譜分析發(fā)現(xiàn)鐵元素濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分的亞微米顆粒，潤滑油水分超標或酸值超標。 3、軸頸表面拉傷：鐵譜中有鐵系切削磨粒或黑色氧化物顆粒，金屬表面存在回火色。 4、瓦背微動磨損：光譜分析發(fā)現(xiàn)鐵濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分亞微米磨損顆粒， 潤滑油水分及酸值異常。 5、軸承表面拉傷：鐵譜中發(fā)現(xiàn)有切削磨粒，磨粒成分為有色金屬。 6、瓦面剝落：鐵譜中發(fā)現(xiàn)有許多大尺寸的疲勞剝落合金磨損顆粒、層狀磨粒。 7、軸承燒瓦：鐵譜中有較多大尺寸的合金磨粒及黑色金屬氧化物。 滑動軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題 滑動軸承是面接觸的，所以接觸面間要保持一定的油膜，因此設(shè)計時應(yīng)注意以下這幾個問題： 1、要使油膜能順利地進入摩擦表面。 2、油應(yīng)從非承載面區(qū)進入軸承。 3、不要使全環(huán)油槽開在軸承中部。 4、如油瓦，接縫處開油溝。 5、要使油環(huán)給油充分可靠。 6、加油孔不要被堵。 7、不要形成油不流動區(qū)。 8、防止出現(xiàn)切斷油膜的銳邊和棱角。 滑動軸承脂的性能與選用 滑動軸承也可用潤滑脂來潤滑，在選擇潤滑脂時應(yīng)考慮下列幾點： 1、軸承載荷大，轉(zhuǎn)速低時，應(yīng)選擇錐入度小的潤滑脂，反之要選擇錐入度大的。高速軸承選用錐入度小些、機械安定性好的潤滑脂。特別注意的是潤滑脂的基礎(chǔ)油的粘度要低一些。 2、選擇的潤滑脂的滴點一般高于工作溫度20-30℃，在高溫連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，注意不要超過潤滑脂的允許使用溫度范圍。 3、滑動軸承在水淋或潮濕環(huán)境里工作時，應(yīng)選擇抗水性能好的鈣基、鋁基或鋰基潤滑脂。 4、選用具有較好粘附性的潤滑脂。 滑動軸承用潤滑脂的選擇： 1、載荷＜1MPa，軸頸圓周速度1m/s以下，最高工作溫度75℃，選用3號鈣基脂； 2、載荷1-6.5MPa，軸頸圓周速度0.5-5m/s，最高工作溫度55℃，選用2號鈣基脂； 3、載荷＞6.5MPa，軸頸圓周速度0.5m/s以下，最高工作溫度75℃，選用3號鈣基脂； 4、載荷＜6.5MPa，軸頸圓周速度0.5-5m/s，最高工作溫度120℃， 選用2號鋰基脂； 5、載荷＞6.5MPa，軸頸圓周速度0.5m/s以下，最高工作溫度110℃，選用2號鈣-鈉基脂； 6、載荷1-6.5MPa，軸頸圓周速度1m/s以下，最高工作溫度50-100℃，選用2號鋰基脂； 7、載荷＞5MPa 軸頸圓周速度0.5m/s，最高工作溫度60℃，選用2號壓延機脂；在潮濕環(huán)境下，溫度在75-120℃的條件下，應(yīng)考慮用鈣-鈉基脂潤滑脂。在潮濕環(huán)境下，工作溫度在75℃以下，沒有3號鈣基脂，也可用鋁基脂。工作溫度在110-120℃時，可用鋰基脂或鋇基脂。集中潤滑時，稠度要小些。 滑動軸承用潤滑脂的潤滑周期： 偶然工作，不重要零件：軸轉(zhuǎn)速＜200r/min，潤滑周期5天一次；軸轉(zhuǎn)速＞200r/min，潤滑周期3天一次。 間斷工作：軸轉(zhuǎn)速＜200r/min，潤滑周期2天一次；軸轉(zhuǎn)速＞200r/min，潤滑周期1天一次。 連續(xù)工作，工作溫度小于40℃：軸轉(zhuǎn)速＜200r/min，潤滑周期1天一次；軸轉(zhuǎn)速＞200r/min，潤滑周期每班一次。 連續(xù)工作，工作溫度40-100℃：軸轉(zhuǎn)速＜200r/min，潤滑周期每班一次；軸轉(zhuǎn)速＞200r/min，潤滑周期每班二次。 滑動軸承刮研的技術(shù)要求 基本要求：既要使軸頸與滑動軸承均勻細密接觸，又要有一定的配合間隙。 接觸角是指軸頸與滑動軸承的接觸面所對的圓心角。接觸角不可太大也不可太小。接觸角太小會使滑動軸承壓強增加，嚴重時會使滑動軸承產(chǎn)生較大的變形，加速磨損，縮短使用壽命；接觸角太大，會影響油膜的形成，得不到良好的液體潤滑。 試驗研究表明，滑動軸承接觸角的極限是120°。當滑動軸承磨損到這一接觸角時，液體潤滑就要破壞。因此再不影響滑動軸承受壓條件的前提下，接觸角愈小愈好。從摩擦力距的理論分析，當接觸角為60°時，摩擦力矩最小，因此建議，對轉(zhuǎn)速高于500r/min的滑動軸承，接觸角采用60°，轉(zhuǎn)速低于500r/min的滑動軸承，接觸角可以采用90°，也可以采用60°。 接觸點：軸頸與滑動軸承表面的實際接觸情況，可用單位面積上的實際接觸點數(shù)來表示。接觸點愈多、愈細、愈均勻，表示滑動軸承刮研的愈好，反之，則表示滑動軸承刮研的不好。一般說來接觸點愈細密愈多，刮研難度也愈大。 第4章 進XY向給伺服系統(tǒng)的機械傳動結(jié)構(gòu) 本設(shè)計中的自動送鎖螺絲機螺絲輸送系統(tǒng)采取絲杠傳輸與氣缸打螺絲,在本章中主要進行絲杠傳輸系統(tǒng)的設(shè)計. 螺絲輸送系統(tǒng)的動力源是電動機，要想使輸送系統(tǒng)做XY向移動運動，需要電動機提供絲杠旋轉(zhuǎn)的動力,從而帶動絲杠副做相對進給運動,以達到輸送螺絲的目的，本設(shè)計中便采用此種方案進行XY向的螺絲傳輸。 4.1.絲杠傳送系統(tǒng)分析 主機的結(jié)構(gòu)組成主要有負荷機架、傳動系統(tǒng)、夾持系統(tǒng)與位置保護裝置。負荷機架由四立柱支承橫梁與工作臺板構(gòu)成門式框架，兩絲杠穿過動機架底座上的安裝底座并安裝在工作臺的兩根橫梁之間。工作臺板由四腳支承在底板上，工作時，XY向的伺服電機驅(qū)動機械傳動聯(lián)軸器，進而帶動絲杠傳動，驅(qū)使動橫梁進行XY向移動。需選擇合適的絲杠系統(tǒng)，使絲杠轉(zhuǎn)速達到要求。 圖6為絲杠步進電機傳動系統(tǒng)示意圖 圖6 常見絲杠系統(tǒng)傳動示意圖 4.2傳動系統(tǒng)計算 根據(jù)設(shè)計的機械傳動方案要求計算功率、傳動比、絲杠轉(zhuǎn)速等。 設(shè)計初始條件： 空間要求：X向進給運動； 絲杠導程：20mm ； 絲杠直徑：80mm ； 1、X向進給功率計算 電動機功率的大小直接決定了絲杠傳動系統(tǒng)的工作強度。 已知：X工作臺主要傳送整個工作臺,以及提供氣缸沖壓系統(tǒng)的支撐，所以負荷為XY向絲杠副運動所受的阻力和氣缸沖壓系統(tǒng)的重量,本設(shè)計絲杠副梁相對移動速度V=350mm/min ∴ 力F=GY向絲杠運動副+氣缸系統(tǒng)重量9.8N+F絲杠運動的摩擦力 當速度v為某一時段內(nèi)的平均速度時，P=F×V為平均功率。 功率為P=F×V 取F為600 則 P=F×V=609.8350=20.58KN·m/min=0.343KN·m/s 試驗機工作中功率損耗率為70% P電==0.49KN 由計算得電機額定輸出功率應(yīng)大于0.49KN，方可滿足試驗機工作要求。 2、Y向進給功率計算 已知：Y向運動時工作臺主要提供氣缸沖壓部件的定位和支撐，所以負荷為絲杠副運動所受的阻力和氣缸沖壓系統(tǒng)的重量,本設(shè)計絲杠副梁相對移動速度 V=350mm/min ∴ 力F=G氣缸系統(tǒng)重量9.8N+F絲杠運動的摩擦力 當速度v為某一時段內(nèi)的平均速度時，P=F×V為平均功率。 功率為P=F×V 取F為400 則 P=F×V=609.8350=20.58KN·m/min=0.223KN·m/s 工作中功率損耗率為70% P電==0.39KN 由計算得電機額定輸出功率應(yīng)大于0.39KN，方可滿足試驗機工作要求。 4.3、伺服電動機選擇 在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機.是一種補助馬達間接變速裝置。 作用：伺服電機可使控制速度,位置精度非常準確。將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。 分類：直流伺服電機和交流伺服電機。 伺服電機工作原理： 1、伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一 來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm。 直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。 無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝碗s，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。 2、交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。 3、伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點： 1、起動轉(zhuǎn)矩大 由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0＞1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。 2、運行范圍較廣 3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線） 交流伺服電動機的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220、380V；當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。 交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。 伺服電機的選型方法： １、 伺服電機和步進電機的性能比較 步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 （1）控制精度不同 兩相混合式步進電機步距角一般為1.8度，0.9度，五相混合式步進電機步距角一般為0.72度，0.36度。也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。如山洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。 交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以山洋全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2000線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當量為0.045度。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為0.0027466度，是步距角為1.8度的步進電機的脈沖當量的1/655. （2）低頻特性不同 步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。 交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。 （3）矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 （4）過載能力不同 步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。 （5）運行性能不同 步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 （6）速度響應(yīng)性能不同 步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當?shù)目刂齐姍C。 2、伺服電機的選型計算方法 ： （1）轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確認。 （2）電機軸上負載力矩的折算和加減速力矩的計算。 （3）計算負載慣量，慣量的匹配，安川伺服電機為例，部分產(chǎn)品慣量匹配可達50倍，但實際越小越好，這樣對精度和響應(yīng)速度好。 （4）再生電阻的計算和選擇，對于伺服，一般2kw以上，要外配置。 （5）電纜選擇，編碼器電纜雙絞屏蔽的，對于安川伺服等日系產(chǎn)品絕對值編碼器是6芯，增量式是4芯。 3、伺服電機使用注意事項： （1）伺服電機油和水的保護 A：伺服電機可以用在會受水或油滴侵襲的場所，但是它不是全防水或防油的。因此， 伺服電機不應(yīng)當放置或使用在水中或油侵的環(huán)境中。 B：如果伺服電機連接到一個減速齒輪，使用伺服電機時應(yīng)當加油封，以防止減速齒輪的油進入伺服電機 C：伺服電機的電纜不要浸沒在油或水中。 （2）伺服電機電纜→減輕應(yīng)力 A：確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直負荷，尤其是在電纜出口處或連接處。 B：在伺服電機移動的情況下，應(yīng)把電纜（就是隨電機配置的那根）牢固地固定到一個靜止的部分（相對電機），并且應(yīng)當用一個裝在電纜支座里的附加電纜來延長它，這樣彎曲應(yīng)力可以減到最小。 C：電纜的彎頭半徑做到盡可能大。 （3）伺服電機允許的軸端負載 A：確保在安裝和運轉(zhuǎn)時加到伺服電機軸上的徑向和軸向負載控制在每種型號的規(guī)定值以內(nèi)。 B：在安裝一個剛性聯(lián)軸器時要格外小心，特別是過度的彎曲負載可能導致軸端和軸承的損壞或磨損 C：最好用柔性聯(lián)軸器，以便使徑向負載低于允許值，此物是專為高機械