單吊桿式鍍板系統(tǒng)設(shè)計(jì)[含CAD高清圖紙和說明書]

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單吊桿式鍍板系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 在的高溫鍍液中進(jìn)行PVC板(4005003)上鍍銅實(shí)驗(yàn)，是比較危險(xiǎn)的一項(xiàng)工作，因?yàn)楦邷劐円簳?huì)散發(fā)出有毒氣體，所以采用封閉操作是必要的，這里應(yīng)用一樓電鍍，二樓裝卸比較安全?？紤]電鍍質(zhì)量情況，要求電鍍過程中鍍板必須有450的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)和來回直線平動(dòng)，同時(shí)注意水溫的控制、溶液濃度變化和陽(yáng)極銅塊的充分，以達(dá)到全自動(dòng)化的操作目的。本設(shè)計(jì)的完成對(duì)于電鍍板件質(zhì)量的研究有著重大的制導(dǎo)意義。 通過本設(shè)計(jì)，可以得出全面提高鍍板質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，和鍍件在溶液中的運(yùn)動(dòng)方式以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間有很大關(guān)系。必須保證PVC板能快速、準(zhǔn)確的和鍍液充分接觸，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到特定的要求。這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)出高效、合理的運(yùn)動(dòng)裝置。 為了設(shè)計(jì)高效、合理的運(yùn)動(dòng)裝置，我們必須掌握現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)思想，先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論，正確的設(shè)計(jì)方法方能設(shè)計(jì)出符合要求的電鍍系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)蔚鯒U式； PVC板；鍍銅；自動(dòng)化控制 Designing of Single Suspenders Plating Board Bystem Abstract In the high-temperature bath for PVC plates (4005003), copper plating experiments is the more dangerous one, since high-temperature bath will generate toxic gases and the use of closed operation is necessary. Application of the first floor here electroplating and second relatively safe handling. Consider the quality of electroplating and called electroplating plating process must have 450 plate rotating and oscillating between straight translation, pay attention to the control temperature, solution concentration and anode copper block to the full and to achieve a fully automated purpose of the operation. The completion of the design for electroplating plates quality of the research is of great significance to the guidance. Through the design, it can be comprehensively improve plating plate quality, increase production efficiency, and the plating solution in the movement patterns and movement has much time. PVC plates must ensure rapid, accurate and bath full access, in a specified time to meet specific requirements. This requires us to design efficient and reasonable movement devices. To design efficient, reasonable exercise device, we must grasp modern design ideas, advanced design theory, proper design method can meet the design requirements of the electroplating system. Keywords : single-Suspenders; PVC sheet; Copper; Automation control. 目 錄 引言 1 第1章 緒論 2 1.1 論文研究的背景與內(nèi)容 2 1.2 論文研究的重要意義 2 第2章 鍍板系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) 3 2.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 3 2.1.1 設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 3 2.1.2 設(shè)計(jì)的要求 3 2.2 設(shè)計(jì)的綜述 3 2.3 設(shè)計(jì)步驟 3 2.3.1 根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo) 4 2.3.2 系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分 5 2.3.3 接口的設(shè)計(jì) 5 2.3.4 綜合評(píng)價(jià) 5 2.3.5 可靠性復(fù)查 6 2.3.6 試制與調(diào)試 6 2.4 傳動(dòng)裝置的選擇 6 2.4.1 傳動(dòng)裝置選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素 6 2.4.2 傳動(dòng)裝置選擇的原則 6 2.5 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì) 7 2.5.1 實(shí)現(xiàn)鍍板上下運(yùn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 7 2.5.2 實(shí)現(xiàn)鍍件左右平動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 17 2.5.3 實(shí)現(xiàn)鍍件擺動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)方案的確定 21 第3章 零部件的潤(rùn)滑和密封 25 3.1 零部件的潤(rùn)滑 25 3.2 零部件的密封 26 第4章 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 4.1 液面自動(dòng)控制裝置氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 4.2溫度傳感器 28 第5章 控制電路的設(shè)計(jì) 30 5.1 控制電路的設(shè)計(jì) 30 結(jié)論與展望 31 致 謝 33 參考文獻(xiàn) 34 附錄A：引用的英文文獻(xiàn)及其譯文 35 附錄B：主要參考文獻(xiàn)摘要 47 插圖清單 圖 21機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）（以工作機(jī)為主）的設(shè)計(jì)步驟 4 圖 22鏈輪傳動(dòng) 10 圖 23鏈板形狀規(guī)格 13 圖24齒輪齒條傳動(dòng) 17 圖25氣缸的外形 24 圖 41液面控制系統(tǒng)圖 28 圖 5-1控制電路圖 30 表格清單 表 2-1滾子鏈的主要尺寸和極限拉伸載荷 8 表 2-2 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類 9 表 2-3小鏈輪齒數(shù)Z1 11 表 2-4工作情況系數(shù)表 12 表 2-5排數(shù)系數(shù) 12 表 2-6節(jié)距系數(shù)C2 16 表 2-7單排滾子鏈質(zhì)量 16 表 2-8齒輪彈性系數(shù) 19 表 2-9安全系數(shù) 20 表 2-10滑動(dòng)摩擦系數(shù)表 22 表 2-11氣缸的缸筒內(nèi)徑尺寸系列表 23 表 2-12氣缸壁厚參考值 23 - V - 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 引言 近幾年來，隨著社會(huì)的進(jìn)步和先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，鍍銅生產(chǎn)線及其清洗系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來，主要是朝自動(dòng)控制方向發(fā)展，比如PLC程序控制，可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)、準(zhǔn)確、迅速。 本設(shè)計(jì)的題目是單吊桿式鍍板系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要包括市場(chǎng)需求的調(diào)查，資料的收集，總體方案的提出、對(duì)比、確定，傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì)等階段。 采用單吊桿式鍍板是目前國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的電子線路板處理工藝，相比國(guó)外，我國(guó)電鍍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平、設(shè)計(jì)方法還是有一定的差距，許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論、方法和技術(shù)還掌握的不夠。設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)設(shè)備的落后必然導(dǎo)致我們?cè)O(shè)計(jì)不出高質(zhì)量、高性能的電鍍系統(tǒng)。落后只屬于過去，但落后也是事實(shí)，面對(duì)現(xiàn)實(shí)，我們要多多地借鑒國(guó)外相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)、知識(shí)，接受現(xiàn)代設(shè)計(jì)的思想，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)的方法。 單吊桿式鍍板系統(tǒng)設(shè)計(jì)，經(jīng)分析其實(shí)質(zhì)是要實(shí)現(xiàn)鍍板的上下運(yùn)動(dòng)，左右平動(dòng)和在鍍液中的擺動(dòng)。為了達(dá)到這種目的，就要求設(shè)計(jì)出具有良好的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性能，能滿足市場(chǎng)需求的電鍍系統(tǒng)。 本文主要敘述了單吊桿式鍍板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，包含總體方案的選擇，各零部件的設(shè)計(jì)、校核及選擇，控制電路的設(shè)計(jì)和控制元器件的選取。 第1章 緒論 1.1 論文研究的背景與內(nèi)容 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)化程序控制的單吊桿鍍板式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本課題的性質(zhì)屬科研開發(fā)性項(xiàng)目。通過這次設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)我們這群未來的設(shè)計(jì)者的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。機(jī)械設(shè)計(jì)人員的能力或是設(shè)計(jì)水平都將直接影響我們產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、成本和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著社會(huì)需求的不斷變化和工業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展，企業(yè)之間的年競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，企業(yè)為了獲得較高市場(chǎng)占有率，不僅要保證產(chǎn)品的質(zhì)量、性能，還要不斷的革新、改進(jìn)產(chǎn)品，這是一個(gè)企業(yè)耐以生存的法寶。 隨著社會(huì)的進(jìn)步和先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，電鍍生產(chǎn)線及其清洗系統(tǒng)也隨之發(fā)展起來，主要是朝自動(dòng)控制方向發(fā)展，比如PLC程序控制，可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)、準(zhǔn)確、迅速。 在單吊桿式鍍板系統(tǒng)為了保證安全和快捷，我們要求采用電氣系統(tǒng)的全自動(dòng)化操作。 考慮目前國(guó)內(nèi)外上最新的動(dòng)態(tài)，應(yīng)在節(jié)省成本的前提下最大限度的提高生產(chǎn)效率。清洗過程還要考慮對(duì)環(huán)境的影響，比如水蒸氣、液體的泄露等問題，總而言之，盡量減小污染的程度甚至無污染的生產(chǎn)條件。 1.2 論文研究的重要意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的重要階段，也是大學(xué)生涯中的一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它在大學(xué)里所修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問題的能力；學(xué)會(huì)從設(shè)計(jì)的要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，制定設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零部件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全問題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力；而且要學(xué)會(huì)應(yīng)用CAD繪圖軟件，充分使用網(wǎng)上的資源，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，重點(diǎn)培養(yǎng)簡(jiǎn)單機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)能力和掌握現(xiàn)代的設(shè)計(jì)思想。 目前我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有相當(dāng)大的差距，特別是設(shè)計(jì)方法的落后，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品很難打入國(guó)際市場(chǎng)。這就要求我們必須不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)、先進(jìn)的科學(xué)理論，不斷的去實(shí)踐、鉆研，努力使自己向一名優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)人員標(biāo)準(zhǔn)靠近。 通過本次設(shè)計(jì)，我們也發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：在設(shè)計(jì)中，要綜合考慮多種因素，采取多種辦法進(jìn)行分析、比較和選擇，來確定方案、尺寸和結(jié)構(gòu)。計(jì)算和畫圖要交叉進(jìn)行，邊畫圖、邊計(jì)算、反復(fù)修改以完善設(shè)計(jì)；利用以有的資料，學(xué)習(xí)前人的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)具體條件和要求，大膽創(chuàng)新，方能設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)性良好，質(zhì)量高的產(chǎn)品；設(shè)計(jì)中運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范時(shí)，要將計(jì)算所得到的尺寸圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列或優(yōu)先數(shù)列。 通過本次對(duì)單吊桿式鍍板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使自己掌握解決設(shè)計(jì)問題的一般規(guī)范和方法。這次設(shè)計(jì)培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，樹立做專業(yè)技術(shù)工作所必備的全局觀念、技術(shù)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念。它也培養(yǎng)和提高自己進(jìn)行調(diào)查研究、查閱技術(shù)文件、圖書資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、以及進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖樣及撰寫科技論文和技術(shù)文件的能力，正確運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語(yǔ)言闡述理論和技術(shù)問題的能力。 第2章 鍍板系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 2.1.1 設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 為了在有毒的高溫鍍液中進(jìn)行PVC板（4005003）上鍍銅實(shí)驗(yàn)，采用封閉實(shí)驗(yàn)是必要的。這里應(yīng)用一樓電鍍，二摟裝卸是比較安全的?？紤]電鍍質(zhì)量情況，要求電鍍過程中鍍板必須能夠左右平動(dòng)和45度旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。同時(shí)注意水溫的控制，溶液濃度的變化和陽(yáng)極銅塊的充分，以達(dá)到全自動(dòng)化的操作目的。 2.1.2 設(shè)計(jì)的要求 1.考慮目前國(guó)際上最新的動(dòng)態(tài)，在節(jié)省成本的前提最大限度的提高生產(chǎn)效率； 2.電鍍過程中要考慮對(duì)環(huán)境的影響（比如水蒸氣，液體的泄露等）； 3.裝卸時(shí)要采用自動(dòng)化操作； 4.管路部分可以化設(shè)計(jì)（如流量計(jì)、過濾等可以不考慮）； 5.考慮人身安全因素，要求整個(gè)操作在封閉的環(huán)境下進(jìn)行； 6.設(shè)計(jì)控制電路圖要求： （1）安全控制； （2）液體濃度控制； （3）液體高度控制； （4）時(shí)間控制（以銅膜厚度為參考）。 7.設(shè)計(jì)全部的機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙（不得少于3張零號(hào)圖紙量）并撰寫詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書（不得少于40頁(yè)）。 2.2 設(shè)計(jì)的綜述 本課題系科研開發(fā)性項(xiàng)目，單件試驗(yàn)鍍板在電鍍時(shí)，由于鍍液溫度較高并散發(fā)大量有毒氣體，所以整個(gè)電鍍系統(tǒng)在封閉環(huán)境中上層樓中對(duì)其控制進(jìn)行，就要求鍍件能夠上下運(yùn)動(dòng)便于安裝；同時(shí)要保證鍍板質(zhì)量，必須要求其充分電鍍，那么鍍件就要在鍍液中能夠左右平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 本設(shè)計(jì)的完成對(duì)于電鍍板件質(zhì)量的研究有重大的指導(dǎo)意義。 2.3 設(shè)計(jì)步驟 單吊桿鍍板系統(tǒng)設(shè)計(jì)系科研開發(fā)性課題，在設(shè)計(jì)過程中主要考慮的有以下幾點(diǎn)： （1）鍍件的裝卸要求鍍件能夠上下運(yùn)動(dòng)； （2）鍍件的電鍍要求鍍件能夠左右平動(dòng)； （3）鍍件的充分電鍍即質(zhì)量保證要求鍍件能夠在鍍液中實(shí)現(xiàn)45度以上的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。 同時(shí)注意水溫的控制、溶液濃度的變化和陽(yáng)極銅塊的充分，以達(dá)到全自動(dòng)化的操作目的。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和目前國(guó)際上最新動(dòng)態(tài)（在節(jié)省成本的前提下最大限度的提高生產(chǎn)效率），所以該設(shè)計(jì)必須采取機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的設(shè)計(jì)步驟。 機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）（以工作機(jī)為主）的設(shè)計(jì)步驟如圖2-1： 圖21 機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）（以工作機(jī)為主）的設(shè)計(jì)步驟 2.3.1 根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo) 工作機(jī)的目的功能，不外乎是用來表示物質(zhì)的形狀、狀態(tài)、位置尺寸或特性，歸根到底必須實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)，并提供必要的動(dòng)力。其基本性能指標(biāo)主要是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的自由度數(shù)、軌跡、行程、精度、速度、動(dòng)力、穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度。用來評(píng)價(jià)機(jī)電一體化產(chǎn)品質(zhì)量的基本指標(biāo)，是那些為了滿足使用要求而必須具備的輸出參數(shù)： 運(yùn)動(dòng)參數(shù)——用來表征機(jī)器工作運(yùn)動(dòng)的軌跡、行程、方向和起止位置正確性的指標(biāo)； 動(dòng)力參數(shù)——用來表征機(jī)器輸出動(dòng)力大小的指標(biāo)，如力、力矩和功率等； 品質(zhì)參數(shù)——用來表征運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)品質(zhì)的指標(biāo)，如運(yùn)動(dòng)軌跡和行程的精度（如重復(fù)定位精度）、運(yùn)動(dòng)行程和方向的可變性，運(yùn)動(dòng)速度的高低和穩(wěn)定性，力和力矩的可調(diào)性或穩(wěn)定性等。 以上基本性能指標(biāo)通常要根據(jù)工作對(duì)象的性質(zhì)、用戶的要求，有時(shí)還要通過實(shí)驗(yàn)研究才能確定。因此，要以滿足用戶使用要求為度，不需要追求過高的要求，在滿足基本性能指標(biāo)的前提下，還要考慮如下一些指標(biāo)。 工藝性指標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提出的方便制造和維修的要求，要做到容易制造和便于維修。 “人-機(jī)工程學(xué)”指標(biāo)，考慮人和機(jī)器的關(guān)系，針對(duì)人類在生產(chǎn)和生活中所表現(xiàn)出來的衛(wèi)生、體型、生理和心理等方面提出的綜合性要求。例如操作方便。噪音小等。 美學(xué)指標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品的外部性質(zhì)，如儀容、風(fēng)格、勻稱、和諧、色澤，以及與外部環(huán)境的協(xié)調(diào)等方面提出的要求。 標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，即組成產(chǎn)品的元、部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 2.3.2 系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分 工作機(jī)必須具備適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)才能滿足所需性能。要形成具體結(jié)構(gòu)，要以各構(gòu)成要素及要素之間的接口為基礎(chǔ)來劃分功能部件、或功能子系統(tǒng)。復(fù)雜機(jī)器的運(yùn)動(dòng)常由若干直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合而成，在控制上形成若干自由度。因此也可以按運(yùn)動(dòng)的自由度劃分若干功能子系統(tǒng)，再按子系統(tǒng)劃分功能部件。這種功能部件可能包括若干組成要素。各功能部件的規(guī)格要求，可根據(jù)整機(jī)的性能指標(biāo)確定。 功能要素或功能子系統(tǒng)的選用或設(shè)計(jì)是指特定機(jī)器的操作（執(zhí)行）機(jī)構(gòu)和機(jī)體，通常必須自行設(shè)計(jì)，而執(zhí)行元件、檢測(cè)傳感元件和控制器等功能要素即可自行設(shè)計(jì)也可選購(gòu)市售的通用產(chǎn)品。 2.3.3 接口的設(shè)計(jì) 接口問題是各構(gòu)成要素見的匹配問題。執(zhí)行元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間、檢測(cè)傳感元件和執(zhí)行元件之間通常是機(jī)械接口，機(jī)械接口有兩種形式，一種是執(zhí)行元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸，以及直接將檢測(cè)傳感元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起的聯(lián)軸器（如波紋管、十字接頭）、螺釘、鉚釘?shù)龋苯勇?lián)接時(shí)不存在任何運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)變換。另外一種是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如減速器、絲杠、螺母等；控制器與執(zhí)行元件之間的驅(qū)動(dòng)接口、控制器與檢測(cè)傳感元件之間的轉(zhuǎn)換接口，是電子傳輸、轉(zhuǎn)換電路。因此，接口設(shè)計(jì)問題也就是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的具體應(yīng)用問題。 2.3.4 綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí)，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的綜合評(píng)價(jià)主要是對(duì)其實(shí)現(xiàn)目的功能的性能、結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。機(jī)電一體化的目的是提高產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的附加價(jià)值，而附加價(jià)值的高低必須以衡量產(chǎn)品性能和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指標(biāo)為依據(jù)。不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)可選用不同的評(píng)價(jià)方法。具體設(shè)計(jì)時(shí)，常采用不同的設(shè)計(jì)方案來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的目的功能、規(guī)格要求和性能指標(biāo)。因此，必須對(duì)這些方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中找出最佳方案。關(guān)于評(píng)價(jià)和優(yōu)化的具體方法，可參考現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中的有關(guān)具體內(nèi)容。 2.3.5 可靠性復(fù)查 機(jī)電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）既可能產(chǎn)生電子故障、軟件故障又可能產(chǎn)生機(jī)械故障，而且容易受到電噪聲的干擾，因此，可靠性問題顯得格外突出，也是用戶最關(guān)心的問題之一。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，除采用可靠性設(shè)計(jì)方法外，還必須采取必要的可靠性措施，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初步完成之后，還需要進(jìn)行可靠性復(fù)查和分析，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)改進(jìn)。 2.3.6 試制與調(diào)試 樣機(jī)試制是檢驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的制造可行性的重要階段，并通過樣機(jī)調(diào)試來驗(yàn)證各項(xiàng)性能指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求。這個(gè)階段也是最終發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題以便及時(shí)修改和完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要階段。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的有力工具。用來設(shè)計(jì)一般機(jī)械產(chǎn)品的CAD的研究成果，包括計(jì)算機(jī)硬件和軟件，以及圖象儀和繪圖儀等外圍設(shè)備，都可以用于機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要補(bǔ)充的不過是有關(guān)機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的數(shù)據(jù)、計(jì)算方法和特殊表達(dá)的形式而已。應(yīng)用CAD進(jìn)行一般機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，都要涉及機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合問題，從這種意義上來說，CAD本身也是機(jī)電一體化技術(shù)的基本內(nèi)容之一。 2.4 傳動(dòng)裝置的選擇 2.4.1 傳動(dòng)裝置選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素 選擇傳動(dòng)裝置時(shí)所依據(jù)的主要指標(biāo)是：高效率、經(jīng)濟(jì)成本低、外廓尺寸小、重量輕、運(yùn)動(dòng)性能良好及便于加工制造和維修，既能滿足生產(chǎn)條件又安全可靠。具體地說選擇傳動(dòng)裝置時(shí)應(yīng)考慮如下的因素： （1）原動(dòng)機(jī)的工況與工作機(jī)工況相匹配，即它們的工作點(diǎn)接近各自的最佳工況，而且工作點(diǎn)盡可能穩(wěn)定。原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置在起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速性能、機(jī)械特性、反向和空載等方面能符合工作機(jī)的要求； （2）對(duì)傳動(dòng)的尺寸、重量和布置方面應(yīng)做到緊湊、輕巧、合理，同時(shí)又要便于安裝和維修； （3）能適應(yīng)工作環(huán)境和條件，如多塵、高溫、低溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境、噪聲的限度等； （4）經(jīng)濟(jì)成本低，即工作壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、初始費(fèi)用、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用低； （5）操作和控制方式簡(jiǎn)便； （6）必須符合國(guó)家的技術(shù)政策，現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)條件和環(huán)境保護(hù)等其他要求。 2.4.2 .傳動(dòng)裝置選擇的原則 （1）對(duì)于大功率傳動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先選用高效率的傳動(dòng)，以節(jié)約能源； （2）當(dāng)工作機(jī)要求與原動(dòng)機(jī)同步時(shí)，不宜采用摩擦傳動(dòng)，而應(yīng)采用無滑動(dòng)的傳動(dòng)裝置； （3）傳動(dòng)裝置應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品，便于互換從而降低初始和維修費(fèi)用； （4）當(dāng)載荷變化頻繁，而且可能出現(xiàn)過載時(shí)，不宜采用嚙合傳動(dòng)而采用摩擦傳動(dòng)、流體傳動(dòng)，或在傳動(dòng)裝置中配備過載保護(hù)裝置； （5）為了降低初始費(fèi)用，在滿足使用要求前提下，盡可能選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置，即簡(jiǎn)化和縮短傳動(dòng)鏈； （6）若原動(dòng)機(jī)的調(diào)速速比能與工作機(jī)的變速要求想適應(yīng)，可就直接連接或采用定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置，當(dāng)工作機(jī)要求的變速范圍大，原動(dòng)機(jī)的調(diào)速措施不能滿足其機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)要求時(shí)，應(yīng)采用變傳動(dòng)比的傳動(dòng)。通常從降低成本角度出發(fā)盡量采用有級(jí)變速，只有工作機(jī)生產(chǎn)工藝需要連續(xù)變速時(shí)，才選用無級(jí)變速傳動(dòng)。此外，在傳動(dòng)裝置中傳動(dòng)比的分配應(yīng)合理。 2.5 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì) 2.5.1 實(shí)現(xiàn)鍍板上下運(yùn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)方案的對(duì)比： 因?yàn)橛泻芏嗟臋C(jī)械傳動(dòng)裝置都可以實(shí)現(xiàn)鍍板的上下運(yùn)動(dòng)，但是每個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，所以必須要選擇合理的方案。 實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置有氣缸、液壓缸、鏈、齒輪齒條等，以下我們把這幾個(gè)傳動(dòng)裝置進(jìn)行對(duì)比，選擇合理的最佳方案。 （1）氣缸 氣缸屬于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，它的原理和特點(diǎn)如下： 氣壓傳動(dòng)與控制技術(shù)簡(jiǎn)稱氣動(dòng)技術(shù)，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量與信號(hào)的傳遞，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化自動(dòng)化的一門技術(shù)，它是流體傳動(dòng)與控制學(xué)科的一個(gè)重要組成部分。從廣義上看，氣動(dòng)技術(shù)范疇，除空氣壓縮機(jī)、空氣凈化器、氣動(dòng)馬達(dá)、各類控制閥及輔助裝置以外，還包括真空發(fā)生裝置、真空?qǐng)?zhí)行元件以及各種氣動(dòng)工具等。 優(yōu)點(diǎn)： A：對(duì)于傳動(dòng)形式而言，氣缸作為線性驅(qū)動(dòng)器可在空間的任意位置組建它所需的運(yùn)動(dòng)軌跡，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單； B：工作介質(zhì)是取之不盡、用之不竭的空氣，空氣本身不花錢。排氣處理簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，成本低。壓力等級(jí)低，使用安全； C：氣缸動(dòng)作速度一般為50-500mm/s,比液壓和電氣方式的動(dòng)作速度快，其間，通過單向節(jié)流閥，可使氣缸速度無級(jí)調(diào)節(jié)。近代氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展，氣缸可在3mm/s平行運(yùn)動(dòng)，高速可達(dá)3m/s，甚至高達(dá)8m/s（具有長(zhǎng)行程，最新展覽指標(biāo)可達(dá)17m/s），對(duì)于高速氣缸必須設(shè)有效緩沖； D：可靠性高，使用壽命長(zhǎng)。電器元件的有效動(dòng)作次數(shù)約為數(shù)百萬(wàn)次，而進(jìn)口的一般電磁閥的壽命大約3000萬(wàn)次，小型閥超過1億次； E：利用空氣的可壓縮性，可存儲(chǔ)能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣?？啥虝r(shí)間釋放能量，以獲得間歇運(yùn)動(dòng)中的高速響應(yīng)?？蓪?shí)現(xiàn)緩沖。對(duì)沖擊載荷和過載荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。在一定條件下，可使氣動(dòng)裝置有自保護(hù)能力； F：全氣動(dòng)控制具有防火、防爆、耐潮的能力。與液壓方式相比，氣動(dòng)方式可在高溫場(chǎng)合使用； G：由于空氣損失小，壓縮空氣可集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送。 缺點(diǎn)： A：由于空氣具有壓縮性，氣缸的動(dòng)作速度易受載荷的變化而變化。采用氣液聯(lián)動(dòng)方式可以克服這一缺陷； B：氣缸在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸； C：雖然在許多應(yīng)用場(chǎng)合，氣缸的輸出力能滿足工作要求，但其輸出力比液壓缸小。 氣動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍： 現(xiàn)代氣動(dòng)技術(shù)結(jié)合了液壓、機(jī)械、電氣和電子技術(shù)的眾多優(yōu)點(diǎn)，并與它們相互補(bǔ)充，成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的一個(gè)重要手段，在機(jī)械、冶金、紡織、食品、化工、交通運(yùn)輸、航空航天、國(guó)防建設(shè)等各個(gè)部門都有廣泛的應(yīng)用。 （2） 鏈 鏈傳動(dòng)是由裝在平行軸上的主、從動(dòng)鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成，以鏈作中間橈性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。在鏈傳動(dòng)中，按鏈條結(jié)構(gòu)的不同主要有滾子鏈傳動(dòng)和齒形鏈傳動(dòng)兩種類型。 A：滾子鏈傳動(dòng) 它由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。 滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，分為A、B兩種系列。A系列用于重載、高速或重要傳動(dòng)；B系列用于一般傳動(dòng)。 表 2-1滾子鏈的主要尺寸和極限拉伸載荷 鏈號(hào) 鏈節(jié)距 P 滾子外徑D1 銷軸直徑 D2 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬B1 內(nèi)鏈節(jié)外寬B2 內(nèi)鏈板高度H2 排距 Pt 單排每米質(zhì) 量 q/(kg/m) 單排鏈極限拉伸載荷Flim/N 08A 12.700 7.95 3.96 7.85 11.18 12.07 14.38 0.6 13800 10A 15.875 10.16 5.08 9.40 13.84 15.09 18.11 1.0 21770 12A 19.050 11.91 5.94 12.57 17.75 18.08 22.78 1.5 31180 16A 25.400 15.88 7.92 15.88 22.61 24013 29.29 2.6 55590 20A 31.750 19.05 9.53 18.90 27.46 30.18 35.76 3.8 86770 24A 38.100 22.23 11.10 25.22 35.46 36.20 45.44 5.6 124590 28A 44.450 25.40 12.70 25.22 37.19 42.24 48.87 7.5 169020 32A 50.800 28.58 14.27 31.55 45.21 48.26 58.55 10.10 222350 40A 63.500 39.68 19.84 37.85 54.80 60.33 71.55 16.10 346860 B：齒形鏈傳動(dòng) 齒形鏈傳動(dòng)是利用特定齒形的鏈板與鏈輪相嚙合來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。它是彼此用鉸鏈連接起來的齒形鏈組成，鏈板兩工作側(cè)面間的夾角為60 度，相鄰鏈節(jié)的鏈板左右錯(cuò)開排列，并用銷軸，軸瓦或滾柱將鏈板連接起來。按鉸鏈結(jié)構(gòu)不同，分為圓銷鉸鏈?zhǔn)?、軸瓦鉸鏈?zhǔn)胶蜐L柱鉸鏈?zhǔn)饺N。 與滾子鏈相比，齒形鏈具有工作平穩(wěn)、噪音較小、允許鏈速較高、承受沖擊能力較好和輪齒受力較均勻等特點(diǎn)；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝卸困難、價(jià)格較高、重量較大并且對(duì)安裝和維護(hù)的要求也較高。 C：鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用 鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)比較,具有以下主要特點(diǎn)： 1）無滑動(dòng)，可以得到較準(zhǔn)確的傳動(dòng)比（平均傳動(dòng)比）； 2）傳動(dòng)效率高，可達(dá)到98％； 3）不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較??； 4）可以在比較惡劣的環(huán)境中（如高溫、多塵、濕度大等）使用； 5）瞬時(shí)速度不均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，有噪音； 6）與齒輪相比，鏈傳動(dòng)的制造和安裝要求較低，中心距較大時(shí)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 鏈傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械的傳動(dòng)中。目前，鏈傳動(dòng)最大的傳動(dòng)功率達(dá)到3600kw，最高速度達(dá)到40m/s，最大傳動(dòng)比達(dá)到15，最大中心距達(dá)到8m。一般的鏈傳動(dòng)使用范圍是：傳動(dòng)功率小于100kw，速度小于12-15m/s，傳動(dòng)比小于8。 (3)齒輪 齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比準(zhǔn)確。但是齒輪傳動(dòng)也有如下缺點(diǎn)：制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，不宜用于兩軸間距離較大的場(chǎng)合。 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類見表如下。若同時(shí)考慮按軸線相對(duì)位置和齒線相對(duì)于齒輪母線方向，常用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型見下圖。 表 2-2 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類 按軸的相對(duì)位置 平行軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 相交軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、 交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 按齒線相對(duì)齒輪體母線相對(duì)位置 直齒、斜齒、人字齒、曲線齒 按齒廓曲線 漸開齒線、擺齒線、圓弧齒 按齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作條件 閉式傳動(dòng)、開式傳動(dòng)、半開式傳動(dòng) 按齒面硬度 軟齒面（≤３５０ＨＢＳ）、硬齒面（＞３５０?。龋拢樱? A：平行軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱為平面齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； B：相交軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為空間齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； C：閉式傳動(dòng)的齒輪封閉在箱體內(nèi)，潤(rùn)滑良好；開式傳動(dòng)的齒輪是完全外露的，不能保證良好潤(rùn)滑，；半開式傳動(dòng)的齒輪浸在油池內(nèi)，裝有防護(hù)罩，不封閉。 在齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，一般要滿足以下兩個(gè)基本要求； A：傳動(dòng)平穩(wěn)，在傳動(dòng)中保持瞬間傳動(dòng)比不變，沖擊、振動(dòng)及噪聲盡量小。 B：承載能力大，在尺寸小、重量輕的前提下，要求齒輪的強(qiáng)度高、耐磨性好及壽命長(zhǎng)。 （4）液壓缸的主要優(yōu)點(diǎn)： A：由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽命長(zhǎng)，出現(xiàn)泄露的可能較小，節(jié)約能源； B：換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換； C：采用標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成，不要進(jìn)行個(gè)別元件的個(gè)別設(shè)計(jì)，同時(shí)液壓缸的種類和型號(hào)齊全，方便選擇使用； D：可隨機(jī)器的需要，液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制因，用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)比機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單； E：體積小、重量輕，因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊；?可以利用過載溢出裝置入壓力閥來保護(hù)確保工作的柔性； F：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音小，產(chǎn)生震動(dòng)??； G：操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高。和電氣電子設(shè)備結(jié)合使用時(shí)，借助各種控制閥可實(shí)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)動(dòng)自動(dòng)化，與電器控制元件組成的電液復(fù)合系統(tǒng)，是機(jī)電一體化的核心部分，不但可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控，而且可實(shí)現(xiàn)高程度的自動(dòng)控制。 （5）液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)： A：用油做工作介質(zhì)，在工作面存在火災(zāi)隱患。 B：使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔；??工作時(shí)受溫度變化影響較大；油溫變化時(shí)，液體粘度變化，引起運(yùn)動(dòng)特性變化。 C：液壓元件的制造工藝水平要求較高，價(jià)格較高；且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。 2、設(shè)計(jì)方案的確定 根據(jù)以上對(duì)各個(gè)方案的對(duì)比以及該設(shè)計(jì)的環(huán)境要求，我選擇鏈傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)鍍板的上下運(yùn)動(dòng)以達(dá)到裝卸的目的。 考慮到平衡問題，我采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布，鏈輪傳動(dòng)如圖2-2所示： 圖 22鏈輪傳動(dòng) 3、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 因?yàn)殄兗纳舷逻\(yùn)動(dòng)速度要求不是很高，所以我選擇用Ｐ＝11ＫＷ，n＝970r/min的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)是Ｙ2－160Ｌ－6，（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)－電機(jī)的選用）再通過減速器把電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速變?yōu)?00r/min，考慮到電動(dòng)機(jī)的功率損失，在計(jì)算過程中，我把電動(dòng)機(jī)的功率定為10ＫＷ。采用PLC控制電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn)。 （1） 傳動(dòng)比i 一般鏈的傳動(dòng)比i≤7，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允許到10。如傳動(dòng)比過大，則鏈條在小鏈輪上的包角過小，嚙合的齒數(shù)太少，這將加速輪齒的磨損，容易出現(xiàn)跳齒，破壞正常嚙合。通常包角最好不小于120度，推薦傳動(dòng)比i＝2~3.5。在本設(shè)計(jì)中，鏈輪主要是使鍍件上下運(yùn)動(dòng)，為了保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，這里我選擇的傳動(dòng)比i＝1。 （2）鏈輪齒數(shù)Z1和Z2 首先應(yīng)合理選擇小鏈輪齒數(shù)Z1。小鏈輪齒數(shù)不宜過少，過少時(shí)傳動(dòng)不平穩(wěn)，動(dòng)載荷及鏈條磨損加劇，摩擦消耗功率增大，鉸鏈的比壓加大及鏈的工作拉力增大。但是Ｚ1不能太大，因?yàn)閆1大，Z2更大，不僅增大傳動(dòng)尺寸，而且鉸鏈磨損后容易引起脫鏈，將縮短鏈的使用壽命。因?yàn)槿翩湕l的的鉸鏈發(fā)生磨損，使鏈條的節(jié)距變長(zhǎng)、鏈輪節(jié)圓d′向齒頂移動(dòng)。節(jié)距增長(zhǎng)量△p與節(jié)圓外移量△d′的關(guān)系可由下式導(dǎo)出： （2.1） 由此可知△P一定時(shí)，齒數(shù)越多節(jié)圓外移量△d就越大，也就越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。 小鏈輪齒數(shù)Z1按下表的范圍選擇，Z≈19，推薦Z1≈29-2i。大鏈輪齒數(shù)Z2按Z2≈iZ1≤120選擇。 表 2-3小鏈輪齒數(shù)Z1 傳動(dòng)比i 1～2 2～3 3～4 4～5 5～6 ＞6 Z1 31～27 27～25 25～23 25～21 21～17 17 由于鏈節(jié)數(shù)最好選用偶數(shù)，考慮到均勻磨損，所以鏈輪齒數(shù)最好選用奇數(shù)或不能整除鏈節(jié)數(shù)的數(shù)，并應(yīng)優(yōu)先選擇以下數(shù)列：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114。 我選擇的Z1=25。 則Z2=iZ1=1×25=25，取Z2=25。 實(shí)際傳動(dòng)比i=25÷25=1，誤差為0，遠(yuǎn)小于±5%，故在允許誤差范圍之內(nèi)。 （3）鏈條節(jié)數(shù) 初定中心距a0=40p 由下式 （2.2） =2× =105 取鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，所以選取LＰ＝104 （4）鏈條節(jié)距 取工作情況系數(shù)KA=1.0，由下表可查。 表 2-4工作情況系數(shù)表Ka 工作機(jī)特性 原動(dòng)機(jī)特性 平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)（如電動(dòng)機(jī)、氣輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、裝有液力耦合器的內(nèi)燃機(jī)） 輕微沖擊（如六缸或六缸以上內(nèi)燃機(jī)裝機(jī)械式聯(lián)軸器） 中等沖擊（如六缸以下內(nèi)燃裝機(jī)械式聯(lián)軸器） 平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)（例如離心泵、風(fēng)機(jī)、印刷機(jī)、均勻給料的帶式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、液體攪拌機(jī)等） 1.0 1.1 1.3 中等沖擊（例如多缸泵、壓縮機(jī)、水泥攪拌機(jī)、非均勻載荷輸送機(jī)等） 1.4 1.5 1.7 嚴(yán)重沖擊（例如軋機(jī)、石油鉆床、電鏟、剪床、刨煤機(jī)、單缸或雙缸泵機(jī) 1.8 1.9 2.1 齒輪系數(shù)KZ=1.1。由機(jī)械設(shè)計(jì)P275的圖12.14可得。 采用單排鏈，Km=1.0，由下表可查。 表 2-5排數(shù)系數(shù)Km 排數(shù)m 1 2 3 4 Km 1 1.75 2.5 3.3 則 當(dāng)n=100r/min，由機(jī)械設(shè)計(jì)P274的圖12.13可知24A鏈條能傳遞需要的功率，其的節(jié)距P=38.100mm。 鏈板形狀規(guī)格如圖2-3所示： 圖 23鏈板形狀規(guī)格 (5) 實(shí)際中心距 ＝ =1505mm （6）選擇潤(rùn)滑方式 按24A鏈和V=1.59m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)P279的圖12.17查的應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑（2區(qū)）。 （7）作用在軸上的壓力 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得FQ=1.15～1.3F，取FQ=1.3F F=1000 FQ=1.3F=1.3×6289=8176N （8）鏈輪主要尺寸 分度圓直徑：= 齒頂圓直徑： max=d1+1.25P-d=304+1.25*38.1-22.23=329mm min=d1+(1-1.6/Z1)P-d=304+(1-1.6/23)*38.1-22.23=317mm =320mm 其中d為滾子外徑，根據(jù)前面表格，24A的外徑為22.23mm。 齒根圓直徑： 齒側(cè)凸緣直徑： Pcot(180°/Z1)-1.04h2-0.76 =38.100cot(180°/25)-1.04*36.20-0.76 =258mm 4、滾子鏈的耐疲勞工作能力計(jì)算 當(dāng)滾子鏈的鏈條傳遞功率超過額定功率，鏈條的使用壽命要求小于15000小時(shí)，其疲勞壽命的近似計(jì)算方法如下： 設(shè)P0′為鏈板疲勞強(qiáng)度限度的額定功率，P0″為滾子套筒沖擊疲勞強(qiáng)度限定的額定功率，P為要求的傳遞功率，則鉸鏈在不發(fā)生膠合的前提下對(duì)已知鏈傳動(dòng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算如下： 當(dāng) 時(shí) T= （2.3） 當(dāng)P0″≤＜P0/時(shí) 則T=15000( 式中: T —— 使用壽命，h； ——小鏈輪齒數(shù)； ——小鏈輪轉(zhuǎn)速； Kp——多排鏈排數(shù)系數(shù)； Ka——工況系數(shù)； LP——鏈長(zhǎng)，以節(jié)數(shù)表示。 又因?yàn)镻0′=0.003 =0.003 =19.7KW P0″= =2.18KW 由前面的表可知： 所以P0″≤＜P0/，則19.7>10>2.18 則T=15000( = =28080h＞1500h 經(jīng)以上的校核可知此滾子鏈的耐疲勞工作能力合格。 5、滾子鏈的耐磨損工作能力計(jì)算 當(dāng)工作條件要求鏈條的磨損伸長(zhǎng)率（即相對(duì)伸長(zhǎng)量）明顯小于3%或潤(rùn)滑條件不符合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P12-109的圖12-2-8的規(guī)定要求方式而有所惡化時(shí)，可按下列公式進(jìn)行滾子鏈的磨損壽命計(jì)算： T=91500( （2.4） 式中 T—— 磨損使用壽命，h； LP—— 鏈長(zhǎng)，以節(jié)數(shù)表示；取128； V—— 鏈速，m/s; 取1.46； Z1—— 小鏈輪齒數(shù)；取25； i—— 傳動(dòng)比；取1； —— 許用磨損伸長(zhǎng)率，按具體條件確定，一般取3%； d2 —— 滾子鏈銷軸直徑，mm；取11.1； C1——磨損系數(shù)，見手冊(cè)P12-109圖12-2-4；取5； C2——節(jié)距系數(shù)，見下表；取1.19； C3——齒數(shù)-速度系數(shù)，見手冊(cè)P12-110圖12-2-5；取1； ——鉸鏈的壓強(qiáng)，Mpa。 表 2-6節(jié)距系數(shù)C 節(jié)距P/mm 9.525 12.7 15.875 19.05 25.4 31.75 38.1 44.45 50.8 63.5 系數(shù)C2 1.48 1.44 1.39 1.34 1.27 1.23 1.19 1.15 1.11 1.03 鉸鏈的壓強(qiáng)Pr可按下式計(jì)算： (Mpa) （2.5） 式中KA——工況系數(shù)，見前面的表；取1； FT——有效拉力（即有效圓周力）；取6289N； FC——離心力引起的拉力。 其中FC=qv2，v=1.59m/s，q由下表可知：q=5.6kg.m-1 表 2-7 單排滾子鏈質(zhì)量 節(jié)距P/mm 8.00 9.525 12.7 15.875 19.05 25.40 31.75 38.10 44.45 50.80 63.50 76.20 質(zhì)量q/kg.m-1 0.18 0.40 0.60 1.00 1.50 2.60 3.80 5.60 7.50 10.10 16.10 22.60 由以上可知：FC =5.6X1.59X1.59=14.2N Ff——懸垂拉力；Ff′= Ff″= （2.6） 因?yàn)槭莾蓚€(gè)中取大的，而，所以取第二個(gè)式子。 其中是系數(shù)，取1。 a——鏈傳動(dòng)中心距，取1505mm。 =168.56N≈169N A——鉸鏈承壓面積；d2, b2前面鉸鏈規(guī)格可知； A= d2b2 =11.10 X35.46=394mm2 =17.5Mpa =91500 =88841h 經(jīng)校合滿足要求。 6、滾子鏈靜強(qiáng)度計(jì)算 因?yàn)橐?guī)格為24A的單排鏈的抗拉載荷=124.6KN，所以 = 因?yàn)閚p=4~8所以滿足要求。 以上就是滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及校合的全過程。 2.5.2 實(shí)現(xiàn)鍍件左右平動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)方案的確定 根據(jù)前面的上下運(yùn)動(dòng)的方案對(duì)比和該運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況，我選擇的方案是由齒輪齒條來實(shí)現(xiàn)鍍件的左右平動(dòng)。齒輪齒條傳動(dòng)如圖2-4所示： 圖24齒輪齒條傳動(dòng) 2、齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算 在電鍍的過程中，我們要求鍍件充分電鍍，所以我們把鍍件在鍍液中的時(shí)間初定為10分鐘，在這10分鐘里讓鍍件在鍍液中共進(jìn)行左右移動(dòng)五次，則齒條向一個(gè)方向（如左）平動(dòng)一次所需時(shí)間為1分鐘。 在電鍍過程中，為了保證鍍件和鍍液充分接觸，所以鍍件的速度不能太快，初定鍍件的速度是1/6m/s，即齒條的運(yùn)動(dòng)速度是1/6m/s。 電動(dòng)機(jī)仍然按照前面鏈傳動(dòng)的方法，選擇一樣的電機(jī)再經(jīng)減速器把它的速度變?yōu)?00r/min。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)——機(jī)械傳動(dòng)P13-32的表13-1-19得： 分度圓直徑與齒條運(yùn)動(dòng)速度關(guān)系是 又因?yàn)閐=mz，則m==32/20=1.6，取m=3． 假定z=20 ，即齒輪的齒數(shù)是20。 根據(jù)畫法幾何P188得： 分度圓直徑d=mz=60mm 齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù): 在正常齒制時(shí)，當(dāng)mmm 時(shí)； C*=0.25；當(dāng)m <1mm ； C*=0.35。 短齒制時(shí), 則齒頂高：； 齒根高：hf ==1.25 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 齒距：P= 齒輪中心到齒條基準(zhǔn)線距離：H =30mm 基圓直徑： ——分度圓壓力角,a= 齒頂圓壓力角： 31.9 端面重合度： = = =1.8 縱向重合度： 總重合度1.8 3、校合齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （1）確定載荷系數(shù) 使用系數(shù)KA ——即11頁(yè)的工作情況系數(shù)，取為1.0； 動(dòng)載荷系數(shù)KV——估計(jì)齒輪圓周速度V=1/6m/s，則由機(jī)械設(shè)計(jì)P193的圖9.44可得KV =1； 齒向載荷分布系數(shù)——預(yù)先估計(jì)齒寬b/h=40，則由機(jī)械設(shè)計(jì)P195的表9.13可得=1.17； 初取b/h=6，再由P196的圖9.46可得=1.13； 齒間載荷分配系數(shù)——由機(jī)械設(shè)計(jì)P194的表9.12可得=1.1。 則載荷系數(shù)為：K== KAKV= 1.24。 (2) 確定各系數(shù) 材料彈性系數(shù)——由下表可得ZE=189.8 表 2-8齒輪彈性系數(shù) 材料 大齒輪 鋼 鑄鋼 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 小齒輪 E/MPa 206000 202000 173000 126000 鋼 206000 189.8 188.9 181.4 165.4 鑄鋼 202000 —— 188.0 180.5 161.4 球墨鑄鐵 173000 —— —— 173.9 156.6 灰鑄鐵 126000 —— —— —— 146.0 重合度系數(shù)——由機(jī)械設(shè)計(jì)P198的圖9.49可得： =0.87； （3）許用接觸應(yīng)力 試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限=3000Mpa； 壽命系數(shù)由圖9.56可得ZN1=0.87，ZN2=0.89； 工作硬化系數(shù)ZW=1； 尺寸系數(shù)由圖9.57可得ZX=1； 安全系數(shù)SH=1.05，由下表可得： 表 2-9安全系數(shù) 使用要求 高可靠度 1.50～1.60 2.00 輕高可靠度 1.25～1.30 1.60 一般可靠度 1.00～1.10 1.25 低可靠度 0.85 1.00 則許用接觸應(yīng)力 =2485MPa 取 4、校核齒面接觸強(qiáng)度 （2.7） 其中b= d=18 ——按非對(duì)稱分布，由表9.13可得=0.6 而由 那 =1996.6Mpa<2485MPa 經(jīng)以上校核可得齒面接觸強(qiáng)度滿足要求。 2.5.3 實(shí)現(xiàn)鍍件擺動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)方案的確定 在此設(shè)計(jì)中，為了讓鍍件在鍍液中平穩(wěn)擺動(dòng)，不讓鍍液噴濺到外面，我選擇擺動(dòng)氣缸來實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)。 2.氣缸主要零件的材料及技術(shù)要求 （1）缸筒 缸體材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、良好的澆鑄性和切削性，切價(jià)格要低，因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍，因?yàn)殇X合金缸體重量輕，導(dǎo)熱性良好，冷卻液的容量可減少。啟動(dòng)后，缸體很快達(dá)到工作溫度，并且和鋁活塞熱膨脹系數(shù)完全一樣，受熱后間隙變化小，可減少?zèng)_擊噪聲和機(jī)油消耗。和鋁缸蓋熱膨脹相同，工作可減少冷熱沖擊所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)殄円菏歉邷囟覔]發(fā)出有毒氣體，一般材料都不符合要求，所以應(yīng)該采用不銹鋼20Cr的缸體。 缸筒技術(shù)要求 1）缸筒兩端要倒角2*20°，并且表面要鑄造止口凹槽以利于裝配； 2）為防腐和提高壽命，缸內(nèi)表面可鍍稀有金屬，再進(jìn)行拋光或研磨，金屬鍍層厚度不小于0.01-0.03mm； 3）裝配完成后應(yīng)在大于氣缸工作的壓力條件下進(jìn)行試驗(yàn)，不能有泄露和漏氣現(xiàn)象； 4）鑄件缸不能有縮松、縮孔、沙眼和氣孔等鑄造缺陷，并進(jìn)行進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。表面硬度為40-45HRC ； 5）汽缸內(nèi)表面精度要求較高； 6）缸筒端面對(duì)內(nèi)徑軸心線的垂直度控制在100：0.1以內(nèi)； 7）本設(shè)計(jì)中的不銹鋼缸體要進(jìn)行噴漆處理，保證使用壽命。 （2）缸蓋 氣缸蓋的材料大都采用機(jī)械性能不低于HT20 40的灰鑄鐵或合金鑄鐵。當(dāng)受熱面溫度長(zhǎng)時(shí)間超過350"C時(shí)．缸蓋就很容易產(chǎn)生裂紋，因?yàn)楦咨w鑄鐵材料超過350℃時(shí)其抗蠕變性能將顯著下降．當(dāng)此蠕變得不到膨脹的情況條件下，必然發(fā)生變形。考慮到該設(shè)計(jì)的特殊情況，選擇缸蓋材料與缸筒相同的不銹鋼20Cr。 缸蓋的技術(shù)要求 1）D對(duì)d的擺動(dòng)度小于100：0.03； 2）密封環(huán)槽處倒尖角R0.5，其余所有倒角1*45°； 3）鑄件熱處理、漏氣試驗(yàn)、熱處防銹涂漆與缸筒相同。 （3）活塞 活塞材料有許多種，有HT200、45#鋼或鋁合金等，本設(shè)計(jì)統(tǒng)一選擇不銹鋼20Cr。 活塞技術(shù)要求： 1）活塞外徑與缸筒內(nèi)徑的公差配合為f8； 2)外徑D對(duì)孔d1的圓跳動(dòng)小于0.05mm,徑向跳動(dòng)不大于0.05mm； 3）外徑的公差精度等級(jí)IT2。 3、擺動(dòng)氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 表 2-10滑動(dòng)摩擦系數(shù)表 摩擦材料 靜摩擦系數(shù) 滑動(dòng)摩擦系數(shù) 無潤(rùn)滑 有潤(rùn)滑 無潤(rùn)滑 有潤(rùn)滑 鋼-鋼 0.15 0.1-0.2 0.15 0.05-0.1 鋼-軟鋼 0.2 0.1-0.2 鋼-鑄鐵 0.3 0.18 0.05-0.15 鋼-青銅 0.15 0.1-0.15 0.15 0.1-0.15 軟鋼-青銅 0.2 0.18 0.07-0.15 鑄鐵-鑄鐵 0.18 0.15 0.07-0.12 青銅-青銅 0.1 0.2 0.07-0.1 皮革-鑄鐵 0.3-0.5 0.15 0.6 0.15 橡皮-鑄鐵 0.8 0.5 鋼-夾布膠木 0.22 青銅-夾布膠木 0.23 鋁-鋼 0.17 0.02 鋁-黃銅 0.27 0.02 淬火鋼-尼龍 0.0395 淬火鋼-聚碳酸酯 0.3 0.031 淬火鋼-聚甲醛 0.46 0.016 木材-木材 0.4-0.6 0.1 0.2-0.5 0.07-0.15 注：本表摘自《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》 根據(jù)上表查得滑動(dòng)摩擦系數(shù)u=0.19(鋼-銅)。 （1）氣缸的運(yùn)動(dòng)作用力 因?yàn)殄兗捏w積是V=500*400*3=600mm3； 所以鍍件的質(zhì)量是m=pv=7.8N； 那么它的重量是G=mg=7.8N； 所以F=umg=0.19*7.8=1.482N； 再加上傳動(dòng)過程中所受的阻力和效率損失，我把氣缸的活塞作用力定為300N。 （2）氣缸活塞直徑 那么根據(jù)下列的公式可得 （2.8） 其中 F——活塞作用力，N； ——載荷率，取0.4； D——活塞直徑，mm； P ——?dú)飧坠ぷ鲏毫Γㄒ话銡飧椎腜為0.4～0.6MPa），取為0.5Mpa。 則D=1.05＝34.7mm 表 2-11氣缸的缸筒內(nèi)徑尺寸系列表：（mm） 8 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 注：1）括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先使用者 2）超出本系列630 mm的缸筒內(nèi)徑尺寸應(yīng)按GB321-80《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》中R10系列選用。 所以我取D=63mm的氣缸； 又因?yàn)閐=(0.16～0.4)D，d——活塞桿直徑，mm； 所以d=20mm。 （3）缸筒壁厚的計(jì)算 缸筒直接受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。其壁厚通常按般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比δ/D≤1/10； 氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算： δ=DPP/2σP 但通常按此公式計(jì)算出的壁厚通常是很薄的，加工比較困難，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中一般都需要按照加工工藝要求，適當(dāng)增加壁厚，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)鋼管或鋁合金管查下表： 表 2-12氣缸壁厚參考