履帶式盤類形狀上料倉的設(shè)計【全套含CAD圖紙和說明書】
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畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：履帶式盤類形狀上料倉設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容：選擇履帶式盤類形狀上料倉自動上料設(shè)備中除了機(jī)械上料裝置（機(jī)械手）之外的，用來存儲已經(jīng)依次排列的工件，然后把工件依次送至上料位置的機(jī)械裝置為對象。包括料倉的傳動方案設(shè)計，驅(qū)動電機(jī)選擇，氣缸的選擇，傳感器的選用，擋料結(jié)構(gòu)設(shè)計，定位結(jié)構(gòu)設(shè)計，并基于SolidWorks軟件對料倉的部分零件進(jìn)行建模及裝配等。
畢業(yè)設(shè)計專題部分：
1.前言
2.履帶式盤類形狀上1.前言料倉的傳動系統(tǒng)設(shè)計
3.履帶式盤類形狀上料倉的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.基于SolidWorks進(jìn)行履帶式盤類形狀上料倉建模裝配
起止時間： 2016.2.29-2016.5.30
指導(dǎo)教師： 簽字 年 6月 6日
本科畢業(yè)設(shè)計
題 目： 履帶式盤類形狀上料倉設(shè)計
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
論文提交日期： 年 5 月 30 日
論文答辯日期： 年 6 月 8 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
摘要
在現(xiàn)代化生產(chǎn)加工領(lǐng)域中，對于大件材料、零件的搬運(yùn)，機(jī)床加工中的進(jìn)上，產(chǎn)品整體的裝配等實現(xiàn)自動化是非常有必要的。更何況搬運(yùn)是一項十分繁重、非常勞累的工作，為了提高生產(chǎn)的效率、減少重復(fù)的體力勞動、減少工人的數(shù)量，降低勞動力的投入，保證生產(chǎn)安全的進(jìn)行，所以采用自動化輸送系統(tǒng)是非常有效的方式，也是非?？茖W(xué)的方法。自動生產(chǎn)線的靈活性較高，可以實現(xiàn)對不同規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)而且其生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)裝置能夠自動的完成產(chǎn)品的各道生產(chǎn)加工過程，并且這種加工能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量。自動化輸送設(shè)備出現(xiàn)以來，大幅降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率，并且易于控制，因此在現(xiàn)代化工廠中被廣泛應(yīng)用。
本設(shè)計的履帶式盤類形狀上料倉是自動上料設(shè)備中除了機(jī)械上料裝（機(jī)械手）之外的，用來存儲已經(jīng)依次排列的工件，然后把工件依次送至上料裝置上料位置的機(jī)械裝置。思路來源于沈陽第一機(jī)床廠的軸承外環(huán)全自動加工設(shè)備，以軸承外環(huán)加工的上料工藝為基礎(chǔ)，詳細(xì)了解自動化生產(chǎn)線中履帶式傳送帶的基本情況，并對生產(chǎn)線中盤類形狀零件的上料進(jìn)行了闡述；而后對自動化生產(chǎn)線中的上料倉的組成和功能進(jìn)行了詳細(xì)的說明，使讀者能夠更好地理解所設(shè)計的機(jī)構(gòu)；本設(shè)計中為了確保履帶傳送的傳輸效率、輸出轉(zhuǎn)矩及功率的問題，對傳動方案進(jìn)行了詳細(xì)的選型設(shè)計，通過直線段阻力、曲線段阻力、擋板阻力和工件阻力確定了傳送帶阻力，通過計算得料倉所需功率從而對電動機(jī)進(jìn)行了選型，確定了電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、功率等；本文還通過計算氣缸的缸徑、行程的計算、氣缸的安裝形式、緩沖裝置對擋料機(jī)構(gòu)的氣缸進(jìn)行了選型，確定樂氣缸行程傳感器的尺寸與型號，通過計算得出了擋料機(jī)構(gòu)料道的總長度和總寬度，確定隔料器的型號及其驅(qū)動方式，確定定位裝置導(dǎo)軌軸的材料及最小直徑。
最后，本文還基于solidworks軟件對履帶式盤類形狀上料倉進(jìn)行了建模及裝配，通過零件裝配而成的三維立體圖更加直觀的顯示了本次設(shè)計的裝置。
關(guān)鍵詞：履帶式；上料倉；電機(jī)；solidworks；
Abstract
In the field of modern production and processing, Achieving automation is very necessary for handling of bulk materials and parts, processing of machine tool, the?assemblage?of?whole products. Besides transferring of cargo is a very heavy and tiring work, in order to improve production efficiency and reduce repetitive manual labor, reduce worker number, reduce labor input to ensure the safety of production, so the automatic conveying system is very effective way, is also very scientific method. Automatic production line can realize the production of different specifications and standards， the production of machinery and production device automatically finishing product of the production process because of it’s higher?flexibility. And this process can ensure the quality of the products. Since the advent of the automated transportation equipment, the production cost has been greatly reduced, the production efficiency has been improved and controlled easily, Therefore automation equipment has been widely used in the modern chemical plant.
The design of the crawler plate shape of silo is used to store arranged the workpiece besides mechanical loading (manipulator) in automatic feeding equipment .Then the mechanical device of the workpiece are sent first feeding feeding position. My train of thought is from the first machine tool plant in Shenyang bearing outer ring fully automatic processing equipment, it is based on the processing of the outer ring of the bearing,it not only describes the basic situation automatic production line of a crawler type conveying belt, and describes the production line in the disk shape parts material; Then, readers can better understand the mechanism through a detailed description on the automatic production line of the silo composition and function,; In order to ensure the transmission efficiency of the crawler, output torque and power, This design carries on the detailed design to the transmission scheme，The conveyor belt resistance is determined by the straight line segment resistance, the resistance of the curve segment, the resistance of the baffle and the resistance of the workpiece; By calculating the power required to get bin for the selection of the motor, determines the motor output torque, power etc. This article also calculated the calculation of the bore and stroke of the cylinder, the installation of the cylinder form, buffer device for keep-off mechanism type selection, the cylinder of determine the size and type of the cylinder stroke sensor block body material obtained by calculation way of the total length and total width, make sure every feeder model and its driving mode, the guide shaft positioning device materials and minimum diameter.
At the end of this paper, This paper is based on the SolidWorks software for the crawler plate shape of silo modeling and assembly, The three-dimensional map is formed by the assembly of parts more intuitive display device of this design.
Key words：caterpillar；Bin；the motor；solidworks；
目 錄
第一章前言 1
1.1 履帶式盤類形狀上料倉概述 1
1.1.1 自動化生產(chǎn)線的概述 1
1.1.2 自動化生產(chǎn)線中輸送設(shè)備的概述 1
1.1.3 自動生產(chǎn)線中盤類形狀上料倉的概述 3
1.2 履帶式盤類形狀上料倉的組成及作用 3
1.2.1 履帶式盤類形狀上料倉的組成 3
1.2.2 履帶式盤類形狀上料倉的作用 5
第二章履帶式盤類形狀上料倉的傳動系統(tǒng)設(shè)計 6
2.1 履帶式盤類形狀上料倉的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求 6
2.2 履帶式盤類形狀上料倉的傳動方案設(shè)計 7
2.3 履帶式盤類形狀上料倉的驅(qū)動電機(jī)選擇 9
2.3.1 履帶式盤類形狀上料倉傳送帶阻力FW 9
2.3.2 履帶式盤類形狀上料倉所需功率Pw 11
2.3.3 電機(jī)所需的輸出功率P0 12
2.3.4 電機(jī)所需的額定功率Pm 13
2.4 履帶式盤類形狀上料倉的氣缸選擇 15
第三章履帶式盤類形狀上料倉的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
3.1 履帶式盤類形狀上料倉的傳感器的選用 18
3.1.1 所選用的傳感器的工作原理 18
3.1.2 擴(kuò)散反射式光電開關(guān) 19
3.1.3 氣缸行程傳感器的選擇 19
3.2 履帶式盤類形狀上料倉的擋料結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
3.2.1 料倉結(jié)構(gòu)的常見形式 20
3.2.2 擋料機(jī)構(gòu)料道的設(shè)計 21
3.2.3 擋料機(jī)構(gòu)的隔料器設(shè)計 23
3.3 履帶式盤類形狀上料倉的定位結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
3.3.1 定位結(jié)構(gòu)分析及工作原理 26
3.3.2 導(dǎo)軌軸的設(shè)計 27
第四章基于Solidworks進(jìn)行履帶式盤類形狀上料倉建模裝配 30
4.1 Solidworks軟件建模與裝配概述 30
4.1.1 Solidworks軟件介紹 30
4.1.2 建模及裝配概述 30
4.2 Solidworks零件設(shè)計 30
4.3 運(yùn)用Solidworks軟件進(jìn)行零件裝配 34
第五章結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 40
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
摘要
在現(xiàn)代化生產(chǎn)加工領(lǐng)域中，對于大件材料、零件的搬運(yùn)，機(jī)床加工中的進(jìn)上，產(chǎn)品整體的裝配等實現(xiàn)自動化是非常有必要的。更何況搬運(yùn)是一項十分繁重、非常勞累的工作，為了提高生產(chǎn)的效率、減少重復(fù)的體力勞動、減少工人的數(shù)量，降低勞動力的投入，保證生產(chǎn)安全的進(jìn)行，所以采用自動化輸送系統(tǒng)是非常有效的方式，也是非常科學(xué)的方法。自動生產(chǎn)線的靈活性較高，可以實現(xiàn)對不同規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)而且其生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)裝置能夠自動的完成產(chǎn)品的各道生產(chǎn)加工過程，并且這種加工能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量。自動化輸送設(shè)備出現(xiàn)以來，大幅降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率，并且易于控制，因此在現(xiàn)代化工廠中被廣泛應(yīng)用。
本設(shè)計的履帶式盤類形狀上料倉是自動上料設(shè)備中除了機(jī)械上料裝（機(jī)械手）之外的，用來存儲已經(jīng)依次排列的工件，然后把工件依次送至上料裝置上料位置的機(jī)械裝置。思路來源于沈陽第一機(jī)床廠的軸承外環(huán)全自動加工設(shè)備，以軸承外環(huán)加工的上料工藝為基礎(chǔ)，詳細(xì)了解自動化生產(chǎn)線中履帶式傳送帶的基本情況，并對生產(chǎn)線中盤類形狀零件的上料進(jìn)行了闡述；而后對自動化生產(chǎn)線中的上料倉的組成和功能進(jìn)行了詳細(xì)的說明，使讀者能夠更好地理解所設(shè)計的機(jī)構(gòu)；本設(shè)計中為了確保履帶傳送的傳輸效率、輸出轉(zhuǎn)矩及功率的問題，對傳動方案進(jìn)行了詳細(xì)的選型設(shè)計，通過直線段阻力、曲線段阻力、擋板阻力和工件阻力確定了傳送帶阻力，通過計算得料倉所需功率從而對電動機(jī)進(jìn)行了選型，確定了電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、功率等；本文還通過計算氣缸的缸徑、行程的計算、氣缸的安裝形式、緩沖裝置對擋料機(jī)構(gòu)的氣缸進(jìn)行了選型，確定樂氣缸行程傳感器的尺寸與型號，通過計算得出了擋料機(jī)構(gòu)料道的總長度和總寬度，確定隔料器的型號及其驅(qū)動方式，確定定位裝置導(dǎo)軌軸的材料及最小直徑。
最后，本文還基于solidworks軟件對履帶式盤類形狀上料倉進(jìn)行了建模及裝配，通過零件裝配而成的三維立體圖更加直觀的顯示了本次設(shè)計的裝置。
關(guān)鍵詞：履帶式；上料倉；電機(jī)；solidworks；
Abstract
In the field of modern production and processing, Achieving automation is very necessary for handling of bulk materials and parts, processing of machine tool, the?assemblage?of?whole products. Besides transferring of cargo is a very heavy and tiring work, in order to improve production efficiency and reduce repetitive manual labor, reduce worker number, reduce labor input to ensure the safety of production, so the automatic conveying system is very effective way, is also very scientific method. Automatic production line can realize the production of different specifications and standards， the production of machinery and production device automatically finishing product of the production process because of it’s higher?flexibility. And this process can ensure the quality of the products. Since the advent of the automated transportation equipment, the production cost has been greatly reduced, the production efficiency has been improved and controlled easily, Therefore automation equipment has been widely used in the modern chemical plant.
The design of the crawler plate shape of silo is used to store arranged the workpiece besides mechanical loading (manipulator) in automatic feeding equipment .Then the mechanical device of the workpiece are sent first feeding feeding position. My train of thought is from the first machine tool plant in Shenyang bearing outer ring fully automatic processing equipment, it is based on the processing of the outer ring of the bearing,it not only describes the basic situation automatic production line of a crawler type conveying belt, and describes the production line in the disk shape parts material; Then, readers can better understand the mechanism through a detailed description on the automatic production line of the silo composition and function,; In order to ensure the transmission efficiency of the crawler, output torque and power, This design carries on the detailed design to the transmission scheme，The conveyor belt resistance is determined by the straight line segment resistance, the resistance of the curve segment, the resistance of the baffle and the resistance of the workpiece; By calculating the power required to get bin for the selection of the motor, determines the motor output torque, power etc. This article also calculated the calculation of the bore and stroke of the cylinder, the installation of the cylinder form, buffer device for keep-off mechanism type selection, the cylinder of determine the size and type of the cylinder stroke sensor block body material obtained by calculation way of the total length and total width, make sure every feeder model and its driving mode, the guide shaft positioning device materials and minimum diameter.
At the end of this paper, This paper is based on the SolidWorks software for the crawler plate shape of silo modeling and assembly, The three-dimensional map is formed by the assembly of parts more intuitive display device of this design.
Key words：caterpillar；Bin；the motor；solidworks；
目 錄
第一章前言 1
1.1 履帶式盤類形狀上料倉概述 1
1.1.1 自動化生產(chǎn)線的概述 1
1.1.2 自動化生產(chǎn)線中輸送設(shè)備的概述 1
1.1.3 自動生產(chǎn)線中盤類形狀上料倉的概述 3
1.2 履帶式盤類形狀上料倉的組成及作用 3
1.2.1 履帶式盤類形狀上料倉的組成 3
1.2.2 履帶式盤類形狀上料倉的作用 5
第二章履帶式盤類形狀上料倉的傳動系統(tǒng)設(shè)計 6
2.1 履帶式盤類形狀上料倉的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求 6
2.2 履帶式盤類形狀上料倉的傳動方案設(shè)計 7
2.3 履帶式盤類形狀上料倉的驅(qū)動電機(jī)選擇 9
2.3.1 履帶式盤類形狀上料倉傳送帶阻力FW 9
2.3.2 履帶式盤類形狀上料倉所需功率Pw 11
2.3.3 電機(jī)所需的輸出功率P0 12
2.3.4 電機(jī)所需的額定功率Pm 13
2.4 履帶式盤類形狀上料倉的氣缸選擇 15
第三章履帶式盤類形狀上料倉的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
3.1 履帶式盤類形狀上料倉的傳感器的選用 18
3.1.1 所選用的傳感器的工作原理 18
3.1.2 擴(kuò)散反射式光電開關(guān) 19
3.1.3 氣缸行程傳感器的選擇 19
3.2 履帶式盤類形狀上料倉的擋料結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
3.2.1 料倉結(jié)構(gòu)的常見形式 20
3.2.2 擋料機(jī)構(gòu)料道的設(shè)計 21
3.2.3 擋料機(jī)構(gòu)的隔料器設(shè)計 23
3.3 履帶式盤類形狀上料倉的定位結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
3.3.1 定位結(jié)構(gòu)分析及工作原理 26
3.3.2 導(dǎo)軌軸的設(shè)計 27
第四章基于Solidworks進(jìn)行履帶式盤類形狀上料倉建模裝配 30
4.1 Solidworks軟件建模與裝配概述 30
4.1.1 Solidworks軟件介紹 30
4.1.2 建模及裝配概述 30
4.2 Solidworks零件設(shè)計 30
4.3 運(yùn)用Solidworks軟件進(jìn)行零件裝配 34
第五章結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 40
第一章 前言
1.1 履帶式盤類形狀上料倉概述
1.1.1 自動化生產(chǎn)線的概述
科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，工業(yè)水平的不斷發(fā)展，人們對各類產(chǎn)品的需求也逐漸增大，而且對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也不斷提高。并且由于科技的發(fā)展越來越快，企業(yè)對技術(shù)的重視程度也逐年提高，對自動化生產(chǎn)線的投入也逐年增加。如今自動化生產(chǎn)線給企業(yè)帶來的技術(shù)、成本、管理等方面的優(yōu)勢，逐漸成為了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要規(guī)劃[1]。
上個世紀(jì)初期，制造業(yè)中汽車工業(yè)出現(xiàn)了半自動生產(chǎn)線，這種生產(chǎn)線不斷的發(fā)展成為自動生產(chǎn)線。二戰(zhàn)后的制造業(yè)發(fā)展，自動生產(chǎn)線在發(fā)達(dá)國家的制造工業(yè)中發(fā)展和完善，在制造業(yè)中所占的比例不斷增加[1]。
自動生產(chǎn)線上的生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)裝置能夠自動的完成產(chǎn)品的各道生產(chǎn)加工過程，而且這種加工能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量。自動生產(chǎn)線在完成自動化加工生產(chǎn)的過程中，需要把各種運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、加工機(jī)構(gòu)，分揀機(jī)構(gòu)、傳感器檢測裝置有效的組合為一體，這種組合的機(jī)械系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)期的步驟自動完成所需的生產(chǎn)工作。這樣的一個可以實現(xiàn)自動生產(chǎn)加工的系統(tǒng)就是我們所說的自動生產(chǎn)線，如圖1-1所示[2]。
圖1-1 自動化生產(chǎn)線
1.1.2 自動化生產(chǎn)線中輸送設(shè)備的概述
伴隨著電子科學(xué)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)等學(xué)科的不斷融合發(fā)展，同時也得益于成組技術(shù)的產(chǎn)生和完善，自動生產(chǎn)線的靈活性也有所提高，可以實現(xiàn)對不同規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)[3]。自動化生產(chǎn)的產(chǎn)品大小和品種可以調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)生產(chǎn)成本的大幅降低，產(chǎn)品更新的越來越快，所以自動生產(chǎn)線的應(yīng)用變得尤為廣泛，同時這種生產(chǎn)系統(tǒng)也正在向有著更高的自動化水平的柔性制造系統(tǒng)發(fā)展[4]。
自動化輸送設(shè)備出現(xiàn)以來，大幅降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率，并且易于控制，因此在現(xiàn)代化工廠中被廣泛應(yīng)用。它是現(xiàn)代工業(yè)自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)物料輸送搬運(yùn)的最主要基礎(chǔ)裝備[5]。
一般的自動化傳送機(jī)械可分成：皮帶傳送機(jī)械，網(wǎng)帶傳送機(jī)械，鏈板傳送機(jī)械，滾筒傳送機(jī)械等傳送機(jī)械設(shè)備。
⑴皮帶傳送線，是利用皮帶（橡膠帶、帆布帶等）組成的按照工藝步驟的連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)線中不可或缺的自動化生產(chǎn)傳送機(jī)構(gòu)。
皮帶輸送機(jī)的特點是：較強(qiáng)的輸送能力，較遠(yuǎn)的輸送距離，結(jié)構(gòu)非常簡單，而且易于維護(hù)，能方便地實行自動化控制、程序化操作，而且其運(yùn)行速度范圍廣、平穩(wěn)不易抖動，并可以實現(xiàn)上下坡、彎曲傳送，因而在機(jī)械、電子、航空等行業(yè)的工件的輸送、產(chǎn)品裝配、外觀的包裝等不同領(lǐng)域[6]。
⑵網(wǎng)帶傳送機(jī)械，一般分為網(wǎng)帶式和網(wǎng)鏈?zhǔn)?。相對于皮帶輸送機(jī)械，是對其裝置的補(bǔ)充，它能克服皮帶輸送裝置的皮帶容易撕裂、腐蝕等缺點。網(wǎng)帶傳送機(jī)械不僅可以進(jìn)行水平、傾斜的輸送，還可以進(jìn)行垂直輸送，并且網(wǎng)帶輸送機(jī)的輸送能力比皮帶的要大，運(yùn)距差不多長，故在很多地方應(yīng)用也是十分的廣泛。
⑶鏈板式輸送機(jī)，是以單片不銹鋼板或者履帶板為基本單元，然后再連成環(huán)來當(dāng)作運(yùn)輸機(jī)的承載面的一種輸送機(jī)。它的特點是：其鏈板面非常的平坦光滑、摩擦力也小，工件在傳輸線之間的運(yùn)動平穩(wěn)；輸送工件的能力大，鏈板可承載重載荷；輸送速度可由電機(jī)準(zhǔn)確控制，能實現(xiàn)輸送機(jī)精確的同步傳送；鏈板輸送機(jī)不同于皮帶輸送機(jī)的是，鏈板可以直接用水沖洗，清潔方便。因此，鏈板輸送線比較適合應(yīng)用于重工業(yè)生產(chǎn)，如汽車制造、電視機(jī)生產(chǎn)等。
⑷滾筒輸送機(jī)械，其主要部件由輥子、底座、支撐架、動力控制裝置等機(jī)構(gòu)組成。滾筒式輸送機(jī)的原理是利用輥子的轉(zhuǎn)動，加上工件之間的摩擦而使工件向前移動。按其運(yùn)動驅(qū)動的方式可分成無動力驅(qū)動滾筒輸送機(jī)、動力驅(qū)動滾筒輸送機(jī)[7]。
1.1.3 自動生產(chǎn)線中盤類形狀上料倉的概述
環(huán)形盤類零件是機(jī)械加工生產(chǎn)中比較常見的零件，如：支持傳動軸的各種形式的軸承；夾具上的導(dǎo)向套；氣缸套等。盤類零件通常起支撐和導(dǎo)向作用。但不同的盤類零件有很多相似點，如主要表面基本上都是圓柱形的，有較高的尺寸精度等。
圖1-2 常見環(huán)形盤類零件
隨著自動化生產(chǎn)線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，環(huán)形盤類零件（如圖1-2）的加工業(yè)進(jìn)一步實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)效率得到了極大的提高，生產(chǎn)成本也逐漸降低，產(chǎn)品質(zhì)量也有了很好的保障。
盤類形狀零件上料機(jī)是自動化生產(chǎn)中的實現(xiàn)盤類形狀上料工藝的生產(chǎn)設(shè)備，可實現(xiàn)靈活的線路布置；輸送性價比高；生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)簡單，易于檢修；送料平穩(wěn)；生產(chǎn)操作簡單。自動化生產(chǎn)線在現(xiàn)代工廠中的運(yùn)用非常廣泛，如沈陽第一機(jī)床廠的軸承外環(huán)自動線的上下料設(shè)備[8]。
履帶式盤類形狀上料倉是一類輸送帶為履帶式傳送帶，用以存儲已通過裝置定向的環(huán)形盤類形狀工件的料倉。其傳送方式一般通過機(jī)械運(yùn)動傳送（如盤式料倉、鏈?zhǔn)搅蟼}等），以步進(jìn)電機(jī)或者交流電機(jī)為動力源，通過PLC或者其它方式控制[9]。
1.2 履帶式盤類形狀上料倉的組成及作用
1.2.1 履帶式盤類形狀上料倉的組成
履帶式盤類形狀零件上料倉是盤類形狀零件自動化加工生產(chǎn)過程中上料工藝的機(jī)械設(shè)備，在工件加工中處于前期處理工作，也是實現(xiàn)加工自動化過程中的重要一步，它可以使加工連續(xù)化自動化。針對不同的盤類形狀零件、不同的生產(chǎn)廠家的上料設(shè)備會有所不同，這取決于公司的技術(shù)發(fā)展歷程[10]。本論文基于沈陽第一機(jī)床廠的軸承外環(huán)自動上下料設(shè)備（圖1-3），對履帶式盤類形狀上料倉進(jìn)行分析設(shè)計。
圖1-3 軸承外環(huán)自動上下料設(shè)備
履帶式盤類形狀上料倉是自動上料設(shè)備中除了機(jī)械上料裝置（機(jī)械手）之外的，用來存儲已經(jīng)依次排列的工件，然后把工件依次送至上料裝置上料位置的機(jī)械裝置。為此我們可以將履帶式盤類形狀上料倉分成動力系統(tǒng)、履帶式傳送帶、擋料裝置及定位裝置，下面就詳述一下每個部分的功能。
動力系統(tǒng)：一般包括電機(jī)、減速器、制動器、控制器及其輔助設(shè)備組成，其主要的功能是為上料設(shè)備傳送帶提供動力。其電機(jī)功率應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。應(yīng)注意以下兩點：（1）如果電動機(jī)功率選得過小。就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動機(jī)被燒毀。（2）如果電動機(jī)功率選得過大，就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象。其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高。
履帶式傳送帶：履帶式傳送帶作為板鏈?zhǔn)絺魉蛶е械囊环N，包括履帶板、主動輪、從動輪、支撐件、張緊裝置等。履帶板用以放置、運(yùn)輸工件，其材料可有不銹鋼、合金鋼等高強(qiáng)度材料組成；輸送機(jī)的動力源一般由伺服電動機(jī)驅(qū)動一級或者多級減速器，然后再由減速器通過聯(lián)軸器帶動傳送帶的主動輪轉(zhuǎn)動；輸送機(jī)的張緊裝置一般由重錘和螺桿機(jī)構(gòu)，可以讓履帶保持足夠的張力，使傳送帶能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
擋料裝置：機(jī)床加工的速率與上料的速率不一定匹配，故上料倉必須要有儲存一定數(shù)量待加工工件的能力，而擋料機(jī)構(gòu)的作用就是將多余的待加工工件擋在上料裝置抓取區(qū)域之外，并且使工件能整齊地排放在上料倉里。
定位裝置：上料裝置的抓取區(qū)域是一個特定的范圍，所以定位裝置的作用就是將待抓取工件定位在某一區(qū)域，等待機(jī)械手的抓取。
1.2.2 履帶式盤類形狀上料倉的作用
履帶式盤類形狀上料設(shè)備是一種用于工件加工前準(zhǔn)備工序的機(jī)械裝置，它可以讓機(jī)械加工實現(xiàn)自動化，是自動化工廠中加工盤類零件不可或缺的設(shè)備。其履帶式盤類形狀上料倉，在自動化生產(chǎn)過程中的作用我們可以歸納為以下幾點：
⑴ 中間儲存、系統(tǒng)緩沖
在生產(chǎn)活動中，機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率不一定相同，而上料倉則可以做到隨時備料用以提高自動化整體的效率。
⑵ 工件定位作用
履帶式盤類形狀上料倉可以將工件定位到機(jī)械手的某一抓取位置，用以方便的進(jìn)行上下料。
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第二章 履帶式盤類形狀上履帶式盤類形狀上料倉可以將工件定位到機(jī)械手的某一抓取位置，用以方便的進(jìn)行上下料。料倉的傳動系統(tǒng)設(shè)計
履帶式盤類形狀上料倉作為自動化生產(chǎn)線中的“橋梁”，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)線的自動化并大大提高生產(chǎn)效率，在實際生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。而傳動系統(tǒng)作為自動上料倉的動力傳送裝置對整個上料倉的工作效率有重大影響。而傳動系統(tǒng)的作用是為機(jī)械提供動力，典型的機(jī)械傳動系統(tǒng)的類型：齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動、輪系等。在不同的場所中我們需要根據(jù)相關(guān)參數(shù)選擇不同的傳動方式，以達(dá)到最優(yōu)效果[11]。
2.1 履帶式盤類形狀上料倉的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求
根據(jù)上料倉傳送系統(tǒng)的要求、有關(guān)的生產(chǎn)工藝過程和盤類形狀零件的特性等來確定各主要參數(shù)。
⑴ 輸送能力
履帶式盤類形狀上料倉的輸送能力指的是在某一設(shè)定的單位時間內(nèi)輸送的工件數(shù)量。本設(shè)計中輸送的工件是環(huán)形盤類形狀零件是單件物品，所以本設(shè)計以每小時輸送的工件件數(shù)來計算[12]。
⑵ 輸送速度
以履帶式傳送機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為基礎(chǔ)。假如用輸送帶作為牽引動力、輸送長度比較大的時候，輸送的速度可以稍微提高。假如用鏈條作為牽引動力的輸送機(jī)，履帶輸送速度則不應(yīng)過大，防止動載荷的增加。本設(shè)計中履帶式盤類形狀上料倉設(shè)計的回轉(zhuǎn)移動最大運(yùn)行速度為：0.3m/s。
⑶ 總長度、輸送線路水輸送機(jī)平傾角
輸送線路的總長度和水平傾角的大小對履帶式輸送機(jī)的總阻力和輸送帶所需要的總功率有很大的影響。本設(shè)計中設(shè)定的上料料倉總長度為5000mm，傾斜角為0°，履帶板寬度根據(jù)設(shè)計參數(shù)選擇B=400mm。
⑷ 工件參數(shù)
每個工件的質(zhì)量假定為：10kg<工件>；本設(shè)計假設(shè)工件的外形參數(shù)：環(huán)形盤類形狀的外徑?210mm，最小內(nèi)徑?140mm，高度為60mm；假定本上料倉最大可以存儲的工件數(shù)量為20個工件。
⑸ 主要工作條件：
① 工作制度
兩班制工作（每班按8h計算），傳送帶為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工件載荷變化不大，一般為空載啟動。
② 工作環(huán)境
潔凈室內(nèi)，無灰塵，環(huán)境的溫度保持20℃左右。
③ 制造條件及批量
普通中、大制造廠，大批量。
2.2 履帶式盤類形狀上料倉的傳動方案設(shè)計
機(jī)械通常由動力裝置、傳動系統(tǒng)及工作裝置及其附屬裝置組成。傳動系統(tǒng)在機(jī)械中的作用是不言而喻的，其正確的傳動方案不僅僅是滿足工作裝置的運(yùn)動要求，還必須要機(jī)構(gòu)簡單、成本低、易于檢修等。實踐證明，傳動裝置的重量和成本通常在整臺機(jī)器中占有很重大的比重。由此可見，在本上料倉的設(shè)計中擬定合理的傳動方案對于履帶式上料倉具有非常的意義[13]。
不同傳動方案有不同的范圍，為便于選型，將常用傳動機(jī)構(gòu)的特點及其應(yīng)用見表2-1。
表2-1 傳遞連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動常用機(jī)構(gòu)的性能和適用范圍
傳動方案
選用目標(biāo)
平帶
傳動
V帶
傳動
摩擦輪傳動
鏈
傳動
普通齒輪
傳動
蝸桿
傳動
常用功率kW
?。ā?0）
中（≤100）
小 （≤20）
中（≤100）
大 （最大達(dá)50000）
小 （≤50）
單級傳動比常用值
1~4
1~4
≦5~7
2~5
圓柱3~5
圓錐2~3
7~40
傳動效率
中
中
中
中
高
低
許用的線速度
≤25
≤25 ~30
≤15 ~25
≤40
6級精度、直齒≤18、非直齒≤36
≤15 ~30
外廓尺寸
大
大
大
大
小
小
傳動精度
低
低
低
中等
高
高
工作平穩(wěn)性
好
好
好
較差
一般
好
自鎖能力
無
無
無
無
無
可有
過載保護(hù)作用
有
有
有
無
無
無
使用壽命
短
短
短
中等
長
中等
緩沖吸震能力
好
好
好
中等
差
差
要求制造及安裝精度
低
低
中等
中等
高
高
要求潤滑條件
不需
不需
一般不需
中等
高
高
環(huán)境適應(yīng)性
不能接觸酸、堿、油類、爆炸性氣體
一般
好
一般
一般
成本
低
低
低
中
中
高
傳動的參考方案一般用運(yùn)動的簡圖表示。它是用一些簡單的符號代表一些運(yùn)動副和機(jī)構(gòu)來表示機(jī)械的運(yùn)動鏈、運(yùn)動特征。運(yùn)動簡圖一般工作機(jī)器通常由原動機(jī)，傳動裝置和工作裝置三個基本職能部分以及操縱控制裝置組成。圖2-1為6種不同的傳動裝置參考方案。
（1） （2） （3）
（4） （5） （6）
圖2-2 傳動裝置參考傳動方案
根據(jù)表2-2所列出的不同傳動方式的性能及適用范圍，結(jié)合本設(shè)計履帶式盤類形狀零件上料倉的相關(guān)參數(shù)和工作條件分析考慮到:
⑴ 帶傳動 承載能力較低，在傳遞相同扭矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其它傳動形式大
⑵ 鏈傳動 運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)，且有沖擊
⑶ 齒輪傳動 傳動精度高、傳動比大、傳動效率高。
⑷ 蝸桿傳動 傳動比大，承載能力較齒輪傳動低。
本設(shè)計中還考慮到傳動裝置的布局，要求盡量結(jié)構(gòu)緊湊、勻稱，強(qiáng)度和剛度好，便于操作和維修。選擇傳動裝置參考傳動方案（圖2-1）中的（4）為履帶式盤類形狀零件上料倉的傳動方案。
2.3 履帶式盤類形狀上料倉的驅(qū)動電機(jī)選擇
本設(shè)計的履帶式盤類形狀上料倉由于是空載啟動，要求有過載；工作環(huán)境為無塵、無油、無水環(huán)境，無噪聲；本設(shè)計中選擇的電機(jī)為交流伺服電機(jī)，其特點是在高低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，即使在極低的低速時也不會出現(xiàn)低速振動現(xiàn)象；交流伺服電機(jī)一般為恒力矩輸出，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，但是在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出；其本身具有較強(qiáng)的過載能力，適合有沖擊的場合；采用閉環(huán)控制，其控制性能相比于其它電機(jī)更為可靠[14]。
2.3.1 履帶式盤類形狀上料倉傳送帶阻力FW
輸送機(jī)的運(yùn)行阻力主要是有運(yùn)行構(gòu)件的摩擦力及其重力和被輸送物料的重力所產(chǎn)生的，可按照輸送線路各區(qū)段逐段進(jìn)行計算。
⑴ 直線段阻力Fz
由于本設(shè)計輸送帶的傾斜角為0°，故直線段只包含水平區(qū)段
ɡ （2-1）
式中:
Fz—直線區(qū)段運(yùn)行阻力（N）；
q —輸送機(jī)每米長度的計算質(zhì)量（Kg/m）；
Lz—所計算履帶式上料倉輸送帶的長度（m），由參數(shù)可知=5m；
ω—阻力系數(shù)。
當(dāng)牽引鏈條的滾子采用滑動軸承時，取0.08～0.11，本設(shè)計取最大值ω=0.11。
ɡ—為重力加速度（9.8 m/s2）
本設(shè)計中q的計算公式為：
q =2 q0+qm （2-2）
q0=60B+c0 （2-3）
qm= （2-4）
式中:
q0—輸送機(jī)運(yùn)行部分平均每米長度的質(zhì)量（kg/m）；
qm —輸送的工件平均每米長度的質(zhì)量（kg/m）；
B—底板寬度（m）；
C0—底板系數(shù)（kg），見下表2-3；
G—單件物品的質(zhì)量（kg）；
T—相鄰物品沿輸送方向的平均間距（m），取T=0.25m。
底板系數(shù)（kg）
表2-3 輸送機(jī)底板參數(shù)
輸送機(jī)運(yùn)行部分型式
無擋邊
有擋邊
底板寬度（mm）
400～500
630～800
800以上
400～500
630～800
800以上
輕型
35
45
60
40
50
70
中型
50
60
90
60
70
90
重型
70
100
130
80
110
150
代入數(shù)據(jù) B=0.4m；=40kg；G=10kg；T=0.25m，可算出
q=168kg/m
可求出
Fz = 168×5×0.11×9.8=905.52（N）
⑵ 曲線段阻力FQ
指履帶板板鏈繞過輸送帶首端和尾端時所產(chǎn)生的彎曲附加阻力和軸承滾動阻力。這部分阻力計算相當(dāng)復(fù)雜，通常按直線段阻力的10％來考慮。
FQ = Fz×0.1= 824.67×0.1=90.5（N）。
⑶ 擋板阻力
本設(shè)計屬于有固定擋板的履帶板式輸送機(jī)，被輸送盤類形狀零件與固定擋板之間存在擋板阻力.
對本設(shè)計輸送的是成件物品（盤類形狀零件），可按照式2-5估算：
FD≈0.05?d×ɡ （2-5）
式中：
?d—為擋板長度（m），取=4.5m；
ɡ—為重力加速度（m/s2）
計算可得
FD = 0.05×4.5×9.8=2.2（N）。
本設(shè)計中其它阻力我們忽略不計
⑷ 工件阻力Fɡ
履帶式上料倉在運(yùn)行時候，擋料機(jī)構(gòu)會將多余的工件存儲在槽式料倉中，此時工件與履帶式傳送帶有一個摩擦阻力。本文上料倉可以存儲工件數(shù)量為20個，每個工件質(zhì)量為10Kg。此時的摩擦力由下式求得：
Fg = n×μ× m×ɡ （2-6）
式中：
n—工件數(shù)量（個）；
μ—摩擦系數(shù)，本設(shè)計取金屬間潔凈無潤滑表面的滑動摩擦系數(shù)，本設(shè)計取 0.3。 代入數(shù)據(jù)計算：
Fɡ=20×0.3×10×9.8=588（N）。
⑸ 傳送帶總阻力Fw
運(yùn)行總阻力是指直線段和曲線段運(yùn)行阻力之和，其值為：
Fw=1.1Wf×（FD+Fg+FQ+Fz） （2-7）
式中：
FW ——傳送帶運(yùn)行總阻力，N；
Wf——運(yùn)行時附加的阻力因素，Wf =1.1，運(yùn)行時輸送機(jī)不彎曲時W f =1.0
計算得：
Fw=1.1×1.1×(905.52+90.5+2.2+588)N=1795.8（N）。
2.3.2 履帶式盤類形狀上料倉所需功率Pw
上料倉所需功率Pw
上料倉所需的功率Pw（KW）應(yīng)該由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動參數(shù)求得：
Ρw =（ Fwυw）/(1000ηw) （2-8）
式中:
Fw —輸送機(jī)運(yùn)行阻力(N)；
υw—輸送機(jī)運(yùn)行速度（m/s）；
ηw —工作機(jī)效率，對于帶式輸送機(jī)，一般取=0.94～0.96。
代入數(shù)據(jù)可得：
Ρw =0.56（KW）
2.3.3 電機(jī)所需的輸出功率P0
由上料倉所需功率和傳動裝置的總效率可求得電機(jī)所需的輸出功率P0，可有下 式
求得：
P0= ( KM PW ) /η （2-9）
式中:
KM——功率備用系數(shù)，考慮到輸送帶的啟動、制造、安裝誤差等，所造成電機(jī)功率額外消耗的不良影響因素，通常KM=1.2～1.4；
η—刮板系統(tǒng)的總效率， 即選擇電動機(jī)的功率需求，等于從發(fā)動機(jī)到上料倉之間各種傳動元件（如聯(lián)軸器、減速器、鏈傳動、板鏈等）的效率之乘積,伺服電機(jī)到履帶式鏈板之間的傳動方式為：
伺服電機(jī)—聯(lián)軸器1—多級減速器—聯(lián)軸器2—主動鏈輪
根據(jù)以上傳動方式，參照表2-4 ，可求得
η= η1×η2···ηn=0.97×0.94×0.92×0.97×0.96=0.78
得出
P0= 1.4×0.56/0.78≈1.0（KW）
表2-4 機(jī)械傳動及摩擦副的效率估算值
傳動類別
傳動型式
傳動效率
傳動類別
傳動型式
傳動效率
圓柱齒輪傳動
跑合的6級精度和7級精度齒輪傳動（稀油潤滑）
0.98～0.99
滑動軸承
潤滑特好（壓力潤滑）
0.98
圓柱齒輪傳動
8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑）
0.97
滑動軸承
液體摩擦
0.99
圓柱齒輪傳動
9級精度的齒輪傳動（稀油潤滑）
0.96
滾動軸承
球軸承（稀油潤滑）
0.99
圓柱齒輪傳動
加工齒的開式齒輪傳動（干油潤滑）
0.94～0.96
滑動軸承
潤滑正常
0.97
圓柱齒輪傳動
鑄造齒的開式齒輪傳動
0.90～0.93
滑動軸承
潤滑特好（壓力潤滑）
0.98
圓錐齒輪傳動
很好跑合的6級精度和7級精度齒輪傳動（稀油潤滑）
0.97～0.98
滑動軸承
液體摩擦
0.99
圓錐齒輪傳動
8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑）
0.94～0.97
滾動軸承
球軸承（稀油潤滑）
0.99
圓錐齒輪傳動
加工齒的開式齒輪傳動（干油潤滑）
0.92～0.95
滾動軸承
滾子軸承（稀油潤滑）
0.98
蝸桿傳動
自鎖蝸桿
0.4～0.45
摩擦傳動
平摩擦傳動
0.85～0.92
蝸桿傳動
單頭蝸桿
0.7～0.75
摩擦傳動
槽摩擦傳動
0.88～0.90
蝸桿傳動
雙頭蝸桿
0.75～0.82
聯(lián)軸器
齒輪聯(lián)軸器
0.99
帶傳動
平帶無壓緊輪的開式傳動
0.98
聯(lián)軸器
彈性聯(lián)軸器
0.99～0.995
帶傳動
平帶有壓緊輪的開式傳動
0.97
聯(lián)軸器
萬向聯(lián)軸器（α≤3°）
0.97～0.98
帶傳動
平帶交叉?zhèn)鲃?
0.9
聯(lián)軸器
萬向聯(lián)軸器（α>3°）
0.95～0.97
帶傳動
V帶傳動
0.96
聯(lián)軸器
單級圓柱齒輪減速器
0.97～0.98
鏈傳動
焊接鏈
0.93
減（變）速器
雙級圓柱齒輪減速器
0.95～0.96
鏈傳動
片式關(guān)節(jié)鏈
0.95
減（變）速器
單級行星圓柱齒輪減速器
0.95～0.96
鏈傳動
滾子鏈
0.96
減（變）速器
單級行星擺線針輪減速器
0.90～0.97
絲杠傳動
滑動絲杠
0.3～0.6
減（變）速器
單級圓錐齒輪減速器
0.95～0.96
絲杠傳動
滾動絲杠
0.85～0.95
減（變）速器
雙級圓錐-圓柱齒輪減速器
0.94～0.95
滑動軸承
潤滑不良
0.94
減（變）速器
軋機(jī)人字齒輪座（滾動軸承）
0.94～0.96
滑動軸承
潤滑正常
0.97
減（變）速器
軋機(jī)主減速器（主聯(lián)軸器和電機(jī)聯(lián)軸器）
0.93～0.96
2.3.4 電機(jī)所需的額定功率Pm
對于本設(shè)計中的履帶式上料倉屬于長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化很小或者變化不大，而且本裝置的工作環(huán)境為常溫20℃，可以按照下式確定伺服電機(jī)的額定功率：
Pm=（ 1~1.3）P0 （2-10）
代入數(shù)據(jù)
Pm =1.3×1=1.3（KW）
根據(jù)以上計算，選取國內(nèi)華大（LBB）系列交流永磁同步伺服電機(jī)：130ST-M09615LEBB，其額定的功率為1.5KW，同步轉(zhuǎn)速為1500rpm，其主要參數(shù)見表2-5：
表2-5 LBB系列一覽表
電機(jī)型號
主要參數(shù)
額定轉(zhuǎn)矩
額定轉(zhuǎn)速
最高轉(zhuǎn)速
額定電流
額定功率
80ST-M01330LEBB
1.3Nm
3000rpm
5000rpm
2.8A
0.4Kw
80ST-M02430LEBB
2.4Nm
3000rpm
5000rpm
14.8A
0.75Kw
80ST-M03330LEBB
3.3Nm
3000rpm
5000rpm
.6.2A
1.0Kw
110ST-M02515LEBB
2.5Nm
1500rpm
3000rpm
3.5A
0.4Kw
110ST-M03215LEBB
3.2Nm
1500rpm
3000rpm
4.5A
0.5Kw
110ST-M05415LEBB
5.4Nm
1500rpm
3000rpm
6.5A
0.85Kw
110ST-M06415LEBB
6.4Nm
1500rpm
3000rpm
8.0A
1.0Kw
110ST-M02420LEBB
2.4Nm
2000rpm
3000rpm
2.9A
0.5Kw
110ST-M04820LEBB
4.8Nm
2000rpm
3000rpm
6.0A
1.0Kw
130ST-M03215LEBB
3.2Nm
1500rpm
3000rpm
4.5A
0.5Kw
130ST-M05415LEBB
5.4Nm
1500rpm
3000rpm
7.0A
0.85Kw
130ST-M06415LEBB
6.4Nm
1500rpm
3000rpm
8.0A
1.0Kw
130ST-M09615LEBB
9.6Nm
1500rpm
3000rpm
11.5A
1.5Kw
130ST-M04615LEBB
14.3Nm
1500rpm
3000rpm
16.5A
2.3Kw
130ST-M04820LEBB
4.8Nm
2000rpm
3000rpm
6.2A
1.0Kw
130ST-M07220LEBB
7.2Nm
2000rpm
3000rpm
9.5A
1.5Kw
130ST-M09620LEBB
9.6Nm
2000rpm
3000rpm
13.5A
2.0Kw
130ST-M14320LEBB
14.3Nm
2000rpm
3000rpm
17.0A
3.0Kw
150ST-M14615LEBB
14.6Nm
1500rpm
3000rpm
20.0A
2.3Kw
150ST-M19615LEBB
19.1Nm
1500rpm
3000rpm
21.0A
3.0Kw
150ST-M14320LEBB
14.3Nm
2000rpm
3000rpm
20.0A
3.0Kw
2.4 履帶式盤類形狀上料倉的氣缸選擇
氣缸是利用氣體壓力做功使活塞進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械裝置，廣泛應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域。本設(shè)計中氣缸的作用是將未上料的工件擋在在槽式料倉中，配合傳送帶兩邊的其它擋料機(jī)構(gòu)，達(dá)到上料倉存儲工件的作用。擋料方式為氣缸帶動桿件從上而下插入工件，使工件固定在傳送帶上；而本上料倉為U型料倉，后面的工件則可按照順序依次排列存儲在料倉中。
根據(jù)工作條件我們可知，本設(shè)計選用的氣桿為雙作用單活塞桿氣缸，假設(shè)擋料桿為10kg，氣源壓力為0.6MPa，假設(shè)氣桿直徑為氣缸直徑的1/2。
⑴ 氣缸的缸徑
本上料倉氣缸值負(fù)責(zé)工件的阻擋，故氣缸的的負(fù)載只有擋料桿的重力，又因為氣缸拉力比推力要大，所以本設(shè)計取拉力值為實際負(fù)載，其計算公式為：
F= m×ɡ=10×9.8=98（N）
假如負(fù)載無慣性力,一般β為0.8；低速（v<100mm/s），β=0.65；中速（v=100～500mm/s），β=0.5；高速（v>500mm/s），β=0.35。本設(shè)計中氣缸的運(yùn)行速度初值為200mm/s，故負(fù)載率β為0.5
根據(jù)氣缸拉力公式：
F2=0.25π（ D2-d2）P=F/β （2-11）
式中：
D-氣缸活塞直徑（cm）
d-氣缸活塞桿直徑（cm）
P-氣缸的工作壓力（ kgf/cm2）
可以求出D=23.6mm
本設(shè)計初選SMC（cm2系列）雙作用標(biāo)準(zhǔn)氣缸，缸徑選擇25mm。
表2-6 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格表
缸徑（mm）
20
25
32
40
使用流體
空氣（不給油）
動作方式
雙作用
最高使用壓力
1.0MPA
最低使用壓力
0.05MPA
環(huán)境和流體溫度
無磁性開關(guān)：-10℃～70℃，帶磁性開關(guān)：-10℃～60℃
活塞速度
50～750mm/s
緩沖
橡膠緩沖/其緩沖
⑵氣缸的行程
本設(shè)計根據(jù)擋料結(jié)構(gòu)安裝，初步估計氣缸的行程為3倍零件高度為180mm。根據(jù)SMC氣缸選型手冊中標(biāo)準(zhǔn)氣缸的參數(shù)見表2-7，選擇相近的行程200mm。
表2-7 標(biāo)準(zhǔn)行程圖
缸徑（mm）
標(biāo)準(zhǔn)行程（mm）
磁性開關(guān)型號（環(huán)帶安裝）
磁性開關(guān)安裝件
20
25,50,75,100,125,
150,200,250,300
C73,C76,H7A1,
H7B,H7BA,H7BW,H7NW
BM2-020
25
BM2-025
32
BM2-032
40
BM2-040
⑶ 氣缸的安裝形式
氣缸的安裝有很多種方式，常常取決于安裝位置、使用目的等重要因素。經(jīng)常采用的方式為全固定氣缸。但是在特殊情況下，例如需要連續(xù)回轉(zhuǎn)時（比如銑床、鉆床等），應(yīng)該用回轉(zhuǎn)式氣缸。
本設(shè)計中，安裝方式為垂直安裝，使用目的為推動/拉動桿件實現(xiàn)擋料動作，采用固定法蘭安裝形式見圖2-8，其安裝件為CM-F032B。
圖2-8 法蘭安裝
⑷ 氣缸的緩沖裝置
本設(shè)計中氣缸的速度在前面選擇為200mm/s，氣缸直徑為25mm，額定負(fù)載為98N。故在本設(shè)計中選擇的氣缸為小型低速氣缸，負(fù)載慣性也不大，所以根據(jù)圖2-9本氣缸選用的緩沖裝置為橡膠緩沖。
圖2-9 氣缸緩沖形式
⑸ 氣缸磁性開關(guān)
假定本設(shè)計的氣動控制系統(tǒng)采用電控方式，則可選附帶有磁性開關(guān)的氣缸。本設(shè)計根據(jù)圖2-8和圖2-10，選取C73L磁性開關(guān)，安裝件為BM2-025[15]。
圖2-10 磁性開關(guān)
⑹ 缸型號的最終確定
根據(jù)上述的缸徑、行程、安裝方式、緩沖裝置等選型，本設(shè)計所選氣缸CM2F25F200C73L，其具體參數(shù)：缸徑25mm、行程200mm、垂直法蘭形式安裝、橡膠緩沖。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 履帶式盤類形狀上料倉的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計
第三章 履帶式盤類形狀上料倉的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計的履帶式盤類形狀上料倉的主要結(jié)構(gòu)我們可以分成：傳感器、擋料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。他們的作用分別是擋料機(jī)構(gòu)將工件整齊的排列在上料倉中，并將未加工的工件儲存在擋在儲存位置；定位機(jī)構(gòu)是將工件位置固定在某一區(qū)域，以便于上料裝置將工件抓取進(jìn)行加工；而傳感器則穿插在擋料機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)中用于氣缸、工件信號的檢測，進(jìn)而由控制系統(tǒng)驅(qū)動氣缸進(jìn)行相應(yīng)的動作[16]。
3.1 履帶式盤類形狀上料倉的傳感器的選用
在這個上料倉送料單元中，傳感器用于對所需控制信號的采集，反饋到控
制系統(tǒng)中，通過控制系統(tǒng)控制機(jī)械機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，從而完成所需的預(yù)期的任務(wù)。
3.1.1 所選用的傳感器的工作原理
在這次設(shè)計中用到二種傳感器，光電漫反射傳感器用于來料信號檢測，氣缸行程傳感器用于對氣缸推出到位信號檢測，下面是在這次設(shè)計中用到的傳感器和它們的工作原理。
⑴ 擴(kuò)散曼反射型光電開關(guān)
作用：檢測成品達(dá)到本系統(tǒng)
原理：這種擴(kuò)散曼反射型的光電開關(guān)在它的頭部安有一個收光器和一個發(fā)光器，這樣的擴(kuò)散反射型的光電傳感器前面沒有用于反光的東西。假如發(fā)光器前面沒有物體時候，光接收器是不能接收到感應(yīng)信號的。只有發(fā)光器前面有物體擋住的時候，接收器才可以檢測到光信號，這時就可以輸出一個開關(guān)量信號。
⑵ 霍爾傳感器（霍爾開關(guān)）
作用：檢測氣缸的行程
原理：霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁感應(yīng)式的位移檢測傳感器。其原理是當(dāng)金屬或半導(dǎo)體磁場中垂直放置并且通電后，金屬兩端的電位會產(chǎn)生差異，這種產(chǎn)生點位差的原理就是霍爾效應(yīng)。
霍爾開關(guān)的功能原理是霍爾效應(yīng)，它的制作方式是組裝和集成，傳感器內(nèi)部的電路把磁信號的變化轉(zhuǎn)化成電信號作為輸出，這種傳感器很實用用它的可靠性很好。直線氣缸外部的傳感器位置固定，直線氣缸里面活塞桿上安著磁環(huán)，磁環(huán)移到這種傳感器的位置時，傳感器才能夠輸出相應(yīng)的信號。
3.1.2 擴(kuò)散反射式光電開關(guān)
在這個系統(tǒng)中，當(dāng)有物 體進(jìn)入系統(tǒng)的時候要有一個傳感器檢測到它進(jìn)入，然后傳感器將信號傳送到控制系統(tǒng)中，傳感器的測量頭端裝有發(fā)光器和收光器，但不同的是擴(kuò)散反射型光電開關(guān)的正前面無反光板。一般情況下，發(fā)光器發(fā)射的光信號不能被收光器檢測到的。但是有物體時，物體擋住了發(fā)光器的信號，并把部分信號反射回來了，于是收光器就接收到了光信號，而后就輸出一個開關(guān)信號。根據(jù)履帶式上料倉的尺寸和其它的特殊要求，選擇一個尺寸和性能都符合要求的漫反射光電傳感器。它的一些性能和參數(shù)（如下表3-1）：
OMKQN 滬工CDD-40N (漫反射型)40 厘米光電開關(guān)傳感器M18
表3-1 光電開關(guān)的參數(shù)
產(chǎn)品名稱
漫反射型光電開關(guān)
規(guī)格型號
CDD-40N
外型尺寸
圓柱直徑18mm（毫米）
檢出方式
漫反射式
檢測距離
40CM
工作電壓
DC 6-36V
輸出形式
直流四線NPN 常開+常閉
3.1.3 氣缸行程傳感器的選擇
在氣壓原理的設(shè)計中，這里選用的是雙作用單桿氣缸，為了實現(xiàn)推桿推出后，桿能夠到達(dá)指定行程而實現(xiàn)相應(yīng)動作，需要有一個傳感器在氣缸推到指定距離時把信號檢測出來，反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制電磁閥換位，氣缸實現(xiàn)反方向的運(yùn)動。
磁性開光制作功能原理是磁場效應(yīng)，這種開關(guān)有干簧管制作的那一類磁簧開關(guān)和通過霍爾元件生產(chǎn)出來的那一類霍爾開關(guān)。在沒有電源的情況下干簧管也是可以用的，但它有個一個缺點，它有著容易被磨損也容易被氧化的觸點，而且這種開關(guān)體積越大缺點越明顯；正是因為干簧管的這些缺點所以霍爾開關(guān)的使用比它更廣泛。在應(yīng)用中霍爾開關(guān)用很多優(yōu)點，這種傳感器反應(yīng)速度快、體積小不易被磨損，但霍爾開關(guān)需要有電源給它供電。
霍爾開關(guān)是一種電子開關(guān)，它是通過霍爾效應(yīng)的原理工作的，把一小片金屬或者是半導(dǎo)體放在某個磁場中，并使它垂直放置，這個小薄片兩端就會出現(xiàn)高低不同的電位?；魻杺鞲衅鞴潭ㄔ跉飧淄獠浚ǖ跉飧淄獠康奈恢每梢罁?jù)需要調(diào)節(jié)），在氣缸里面有一個磁環(huán)安在活塞上，當(dāng)這個安在活塞上的磁環(huán)隨著活塞一定到霍爾傳感器那里，霍爾傳感器就發(fā)出一個信號。
根據(jù)這個機(jī)械系統(tǒng)尺寸和要求，選擇一個尺寸和性能都符合要求的霍爾傳感
器。由圖3-2我們選擇尺寸為22x7
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