胎側自動裁切裝置設計含4張CAD圖

胎側自動裁切裝置設計含4張CAD圖,自動,裝置,設計,cad 目錄 1 緒論 2 1.1 研究背景 2 1.2 國內研究現狀 2 1.2.1一種新型輪胎裁切裝置 3 1.2.2 一種輪胎裁切裝置裝置 3 1.3 國外研究現狀 4 1.3.1 輪胎胎圈裁剪裝置 4 1.3.2 輪胎胎圈自動裁剪裝置 5 1.4研究內容 6 1.5研究步驟 7 1.6研究方法 7 2總體方案設計 8 2.1機械裝置工作原理 8 2.2傳動裝置設計 8 2.2.1電機和連軸器的選取 8 2.2.2聯(lián)軸器選擇 9 2.3 X向電機的選取 10 2.4 Y向電機的選取 10 2.5滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 10 2.6 X向導軌的選取 13 2.7電機的選擇 13 2.7.1 選擇電動機類型 14 2.7.2 確定電機工作時的功率 15 2.7.3 確定電動機的轉速 15 2.8電機的校核 16 3 自動裁剪彎臂的螺栓強度校核 17 3.1 自動裁剪彎臂 17 3.2 變速齒輪的設計 18 3.3幾何尺寸的計算 19 3.4驅動電路的設計 20 3.5驅動電路的設計及說明 20 3.5.1驅動電路原理 20 3.5.2驅動電路源部分 21 3.6控制面板 22 3.7自動裁剪軌跡的確定 22 總 結 24 參考文獻 26 致 謝 28  1 緒論 1.1 研究背景 20世紀60年代初，世界范圍內就開始著手研制胎側自動裁切裝置，至90年代初，美國，德國，法國等地都擁有了自己的胎側自動裁切裝置，經過30多年的發(fā)展，胎側自動裁切裝置技術已日臻成熟，目前正向著機電自動化的方向發(fā)展。然而，我國胎側自動裁切裝置的發(fā)展卻遠遠落后于其他國家的發(fā)展，一些制造和應用機器均存在一些尚未解決的問題，使得它們難以發(fā)展和使用，大部分胎側自動裁切裝置都存在各種各樣的問題，主要包括以下幾個方面： (1)損失率高。由于生產技術不達標, 造成輪胎損傷嚴重, 通過調查發(fā)現有些胎側自動裁切裝置的輪胎損失率竟高達40%左右。 (2)通用性差。一些胎側自動裁切裝置僅能用于單一輪胎的裁切,對于其它品種的輪胎, 不能實現一機多用，成本略微偏高，我國胎側自動裁切裝置尚未形成較大規(guī)模, 多數均為小工廠使用, 設計制造的工藝水平低, 成本就相對比較高。 根據目前的市場上的胎側自動裁切裝置，設計一款具有高效率和低損傷率都兼顧的胎側自動裁切裝置具有相當大的挑戰(zhàn)，必須毫不動搖的堅持以實踐為主要理論思想，理論基礎為輔助，加上目前市場的胎側自動裁切裝置技術做支撐，課題主要以研究胎側自動裁切裝置為前提，本著以最大化的節(jié)省材料、成本低、安全簡便、效率高的原則，著眼于胎側自動裁切裝置的設計與研制，努力設計出適應不同輪胎的機械裝置，它滿足高效率和低損傷率的要求，同時也需要降低了處理成本，降低相關能耗，提高整體的效率。 隨著時代的發(fā)展和工業(yè)化水平的不斷提高，社會對輪胎的需求不斷增長。擠出機是輪胎成型加工中最重要的設備之一。其簡單的操作和較短的成型周期在輪胎成型加工中占有重要份額。擠出機的末端通常由操作員用剪刀剪開。在各種過程中生產的橡膠仍隨傳送帶向后移動。它需要專門的人員進行操作，不僅費時費力，工作效率低，而且操作繁瑣。還可能存在導致人員受傷的危險，因此存在諸如接收卷材的質量和效率低，不符合國家節(jié)能要求。同時，一部分材料被切掉，因此剩余材料和傳動輪之間的摩擦減小，這可能導致滑動甚至材料掉落。 1.2 國內研究現狀 1.2.1一種新型輪胎裁切裝置 如圖1.1為一種新型輪胎裁切裝置，裝置主要包括砧板(1),裁刀(2),裁刀支撐架(3),傳送帶(4)和主體支架(5)，所述的主體支架(5)螺栓連接裁刀支撐架(3),所述的裁刀支撐架(3)活動連接裁刀(2)，所述的砧板(1)上安置有刀槽,刀槽為平行刀槽(6)或傾斜刀槽(7)。達到降低稀線、側鼓發(fā)生幾率的目的。改進后的復合件在成型鼓上完成輪胎的成型后，胎側和內襯層的接頭部位也不再于胎體簾線內、外重合。在不改變成本的情況下，提高了產品使用效果。 1為砧板,2為裁刀,3為裁刀支撐架,4為傳送帶,5為主體支架,6為平行刀槽 圖1.1 一種輪胎胎圈成型裝置 1.2.2 一種輪胎裁切裝置裝置 如圖1.2為一種輪胎裁切裝置，包括支撐平臺，支撐平臺上由后至前依次設置有平整牽引支撐架、熨燙平整支撐架、傳送驅動支撐架及裁片放置支撐架；平整牽引支撐架上安裝有平整牽引輥組件；熨燙平整支撐架上安裝有下熨燙組件，熨燙平整支撐架上還安裝有熨燙組件驅動裝置；傳送驅動支撐架上安裝有輪胎傳送板；裁片放置支撐架上安裝有與輪胎傳送板連通的裁片放置板，傳送驅動支撐架上還安裝有裁切刀具驅動裝置，裁切刀具驅動裝置的輸出端連接有刀具，本設計通過平整牽引輥組件和傳送動力輥組的設置，使得輪胎能依次進行熨燙平整及裁切工作，這樣可有效減少操作人員的工作量，并且提高工作效率及質量。 1、 支撐平臺，2、平整牽引支撐架，3、熨燙平整支撐架，4、傳送驅動支撐架，5、熨燙組件驅動裝置，6、熨燙安裝板，7、熨燙隔熱板，8、熨燙加熱板，9、熨燙接觸板 10、平整拉動牽引輥 圖1.2 一種輪胎裁切裝置 1.3 國外研究現狀 1.3.1 輪胎胎圈裁剪裝置 如圖1.3為一種全自動廢舊輪胎切條系統(tǒng)及輪胎切割方法，涉及廢舊輪胎回收處理技術領域，以解決現有技術中的一些輪胎切割設備自動化程度相對較低的技術問題。該裝置包括傳送機構、一級切割機構和二級切割機構，其中，一級切割機構以及二級切割機構設置在傳送機構的周圍，待切割輪胎豎放在傳送機構上，一級切割機構用以將待切割輪胎切割成兩圓環(huán)狀的半輪胎結構，半輪胎結構在傳送機構的帶動下能繼續(xù)移動至二級切割機構，二級切割機構能對半輪胎結構的切割面?zhèn)冗M行切割并能切下環(huán)狀橡膠條。本發(fā)明用于對廢舊輪胎的切割處理。 1- 傳送機構；11-傳送機構前段；12-傳送機構后段；2-一級切割機構；21-一級支撐輪輞；22-一級旋轉刀具；23-伸縮機械臂；24-一級支撐架；3-二級切割機構；31-二級刀具結構 2- 311-定刀；312-旋轉動刀；32-二級支撐輪輞；33-伸縮旋轉機械臂；34-二級支撐架；4-待切割輪胎；5-半輪胎結構 圖1.3 全自動廢舊輪胎切條裝置 1.3.2 輪胎胎圈自動裁剪裝置 圖1.4為一種輪胎胎圈自動裁剪裝置，包括：機架、放料機構、聚攏機構及切斷機構；放料機構設置在機架上，放料機構被配置為向外連續(xù)輸出輪胎胎圈；聚攏機構設置在機架上，聚攏機構被配置為接收放料機構輸出的輪胎胎圈，且將珍珠棉在寬度方向上聚攏；切斷機構設置在機架上，切斷機構被配置為將聚攏機構聚攏后的輪胎胎圈剪斷。上述技術方案中通過設置放料機構自動往外輸送輪胎胎圈，再通過聚攏機構將輪胎胎圈在寬度方向聚集，最后通過切斷機構將輪胎胎圈切斷，聚攏機構將輪胎胎圈聚攏有利于切出較為平整的切口，上述技術方案可以實現輪胎胎圈自動化裁剪，自動化程度高，生產效率高。 兩安裝座4、兩安裝桿5、機架1上，棉卷3，套環(huán)10，安裝桿5，限位柱6，限位孔7，第一段8，第二段9，活動座11，主動牽引輪12，從動牽引輪13，電機14 圖1.4 日本輪胎胎圈自動裁剪裝置 1.4研究內容 （1）查閱有關專業(yè)權威文獻。借用相關參考書以了解胎側壓出機機頭的基本結構； （2）調查國內外胎側自動裁切裝置實例，了解國內外行業(yè)的發(fā)展狀況； （3）要查詢與該主題研究有關的一定數量的中文和英文資料，就需要現代文獻檢索系統(tǒng)和能夠檢索互聯(lián)網文獻的能力； （4）設計自動切割裝置的工作原理和受力原理，以及關鍵部件的參數； （5）檢查胎側自動裁切裝置主要部件的強度，繪制主要機構的裝配圖，并繪制主要部件的零件圖。 1.5研究步驟 在課題的研究過程中，主要運用了文獻研究法（查找和研究網絡相關資料和圖書館的相關書籍）和比較研究法（對國內外胎側自動裁切裝置進行對比）。通過閱讀大量相關書籍、查閱(CNKI)論文、期刊等資料，深入研究國內外自動換卷機的發(fā)展、前沿觀點及研究成果，進行提煉、總結，為論文寫作提供思路和資料。 在查閱了一系列有關胎側自動裁切裝置方案的設計理論及相關知識的資料和相關文獻的基礎上，綜合其結構特點，為實現其自動化的目的，設計的主要步驟如下： （1）通過查閱相關資料了解各種自動裁切裝置的工作原理，結合所學專業(yè)課程，產生胎側自動裁切裝置設計的基本思路為后面的設計、選擇打下基礎。 （2）初步擬定胎側自動裁切裝置設計機構的研究的方法與具體的研究方向，盡量避免過程中發(fā)生的問題。 （3）依據發(fā)現的問題，確定整個設計的方案大綱，要求結構簡單、造型美觀。 （4）選定基本的方案，對機構整體、使用場合，適配性等進行分析 （5）確定最終方案，完成裝配圖的設計和繪制，并繪制零件圖。 （6）編寫設計說明書，檢查并完善本設計課題。 1.6研究方法 （1）調查法：調查國內外現有胎側自動裁切裝置的結構設計實例，了解國內外行業(yè)的發(fā)展狀況，為接下來具體機械結構的設計做鋪墊。 （2）采用文獻研究法，查閱相關國內外有關于胎側自動裁切裝置的文獻與專利等，學習借鑒現金的設計思路和方法，并且查閱與接口機械相關的專業(yè)課書籍，及時查漏補缺，對自動裁切裝置機械大膽改進。 （3）采用比較研究法，比較國內自動裁切裝置機械研究結果的優(yōu)缺點，發(fā)現自身機械的優(yōu)勢和不足，設計改進時，在機械結構的選用和位置的安放應該進行認真的考慮，選出結構簡單又能夠完成相應功能并且不影響工人操作的機構。 （4）模擬法：通過使用2D建模平臺組裝零件，創(chuàng)建出具體自動裁切裝置的模型，然后用于研究機械模型的一些基本特征。 2總體方案設計 2.1機械裝置工作原理 設計自動切割機，自動切割汽車輪胎的側面零件，并使用步進電機驅動控制，以確保自動切割的范圍，速度和均勻性。 1.機械系統(tǒng)設計包括機械結構設計和各種標準零件的選擇。 2.自動切割機的控制系統(tǒng)設計包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設計。 3.硬件系統(tǒng)設計是使用單片機和驅動電路來控制X，Y和Z方向電機的正常工作。 圖2.1 總體方案設計 2.2傳動裝置設計 2.2.1電機和連軸器的選取 Z向電機的選?。? 步距角： (2.1) 其中： 脈沖當量δ=0.008 I=1.0 其中電機的型號55BF003 電機的參數如下表2.1所示： 表 2.1 電機的參數 相數 步距角 電壓 相電流 最大靜轉矩 最高空載啟動頻率 3 1.5/3 27 3 0.686 1800 轉子轉動慣量 質量 外徑Φ 長度 軸徑 0.617×105kgm2 0.83 55 70 6 因為胎側的密封性要求很高，選擇55BF003型號的步進電機，能滿足設計的要求。 2.2.2聯(lián)軸器選擇 在電動機和減速器之間的傳動，要通過聯(lián)軸器來實現。根據垃圾分選機的需要以及電動機和減速器的型號選用合適的聯(lián)軸器，一般連軸器是根據載荷情況、轉矩、軸直徑和工作轉速來選擇，轉矩Tc由下式求出： (2.2） 式中 —理論轉矩，N?m； —公稱轉矩，N?m； —計算轉矩，N?m； P—驅動功率，kw； K—工作情況系數； n—工作轉速，r/min； 由設計可知，聯(lián)軸器聯(lián)接電動機和減速器，聯(lián)軸器的工作轉速n也就是電動機的輸出轉速，最大為n＝1390r/min。工作情況系數取K＝1.5計算，電動機的功率0.55KW。 (2.3) 根據公稱轉矩，初步選定電動機和減速器之間的LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器型號為TL7，軸孔需要自行加工。TL7公稱轉矩為Tn＝500Ｎ?ｍ。 因為，所以選用TL8型彈性套柱銷連軸器滿足功率要求。 2.3 X向電機的選取 中間托架和頂部托架加上自動切割裝置的總重量<=50Kg，則滾珠絲杠上的平均工作負載為Fm=490/3N，即較大的螺旋角。設置λ=3.20來分析力，如下所示： λ Fm Fn x 圖2.2受力分析 設周向分力為xN,則： x=Fmtanλ=490/3tan3.20=9.13N (2.4) (D0/2)x=30/210-39.13=0.137N·m (2.5) 以上值取自最大可能值。實際值必須遠遠小于0.137N·m。出于安全原因，選擇了扭矩為0.784N·m的70BF003模型。 2.4 Y向電機的選取 Y方向電機的選擇還需要滿足扭矩，以確保螺釘的正常運行。由于側壁是圓形工件，因此可以使用相同類型的電機來滿足自動切割的精度。而且更有利于電路的控制，并且編程更加方便。 2.5滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 2.5.1 X向滾珠絲杠的選取 根據設計尺寸和材料選擇，可以計算出Y方向傳動滾珠絲杠需要驅動50×9.8=490N的重量來進行水平直線進給運動，平均工作負載為Fm=1/3Mg=490/3N。杠桿的工作長度為L=150mm。平均速度為nm=200r/min，使用壽命為Lh=15000h。螺桿材料為CrWMn鋼，滾道硬度為58?62HRC。傳輸精度要求：σ=±0.03毫米。 （1）則計算載荷Fc： Fc=KFKHKAKm=1.2*1.0*1.1*500=660(N) (2.6) KF——載荷性質系數，取1.2介于無沖擊，平穩(wěn)運轉和一般運轉之間。 KH——滾道實際硬度HRC>=58HRC取1.0。 KA——精度等級 取1.1。 （2） 額定動載荷計算值（Ca'） Ca'=Fc× (2.7) (2.8) ——額定壽命 ——平均轉速 （3） 根據 Ca' 選擇滾珠絲杠副，假設選用FC1型號， 根據滾珠絲杠副的額定動載荷Ca等于或大于Ca'的原理，選擇以下型號和規(guī)FC1 —2005—2.5和FC1—2004—2.5?？紤]到各種因素，最后選擇了FC1-2005-2.5,公稱直徑:D0=20mm 導程 P=5mm 螺旋角 λ=4o33ˊ 滾珠直徑 d0=3.175mm 滾道半徑 R=0.52d0=1.651mm 偏心距 e=0.707(R-d0/2)=0.004445mm 絲杠內徑 d1=D0+2e-2R=16.7869mm （4）穩(wěn)定性驗算 1、臨界載荷 Fcr=π2EIa/(ul) 2=1.09× (2.6) 安全系數S=Fcr/Fm>[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。 2、臨界轉速 ncr=9910×fc2d1/(ul) 2=r/min (2.7) 所以絲杠不會共振。 3、此外絲滾珠絲杠還受D0n值的限制 D0n=20×200=4000mmr/min<70000 mmr/min (2.8) 所以絲杠副工作穩(wěn)定。 （5）效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率η為： η=tgλ/tg（λ+ρ） (2.9) =tg（4o33ˊ）/tg（4o33ˊ+4o40ˊ） =94.8% ρ——摩擦角 所以FC1-2005-2.5各項性能均符合要求，可選用。 （6）Y向滾珠絲杠的選?。? 由于Y方向滾珠絲杠的工作載荷小于X方向滾珠絲杠的載荷，因此相同類型的滾珠絲杠可以滿足傳動要求。 （7）Z向傳動機構的選取 因為Z軸控制膠水的數量，并且您需要考慮突然停電，所以突然停電需要確保膠棒不會泄漏膠水，因此Z軸需要具有自鎖功能。 所以我選擇了螺母驅動系統(tǒng)。 使其保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 絲杠螺母的設計與自鎖驗算： 絲杠螺母的螺距為2mm 公稱直徑為18mm 螺母的高度為H=ψd2=2.5ψ取2.5 整體式 旋合圈數 n=H/P=45/4=11.25 螺紋的工作高度： h=0.5P=0.54=2 (2.10) 螺牙根部寬度 b=0.65P=0.65 (2.11) 工作比壓P=F/0.0024MP (2.12) 自鎖的驗算： (2.13) 導程角 (2.14) 所以絲杠螺母可以自鎖。 絲杠螺母的效率計算： (2.15) 2.6 X向導軌的選取 （1）行程長度壽命Ts Ts=2Lsn60Th/1000=2×0.3×4×60×1.5×/=1960Km (2.16) Ls——工作單行程長度（m）取300mm n——往復次數 取300mm Th——工作時間壽命取15000h （2）計算動載荷 Ca=Ffw3√(Ts/k)/mfTfcfH=N F——作用在滑座上的載荷 m —— 滑座個數 K—— 壽命系數一般取K=50Km fT——溫度系數取1 fc——接觸系數取0.81 fH——硬度系數取1 fw——負載系數取1.5 根據動載荷選取GDA-20型滾動導軌 外形參數：A*h*L1=70*37*80 (2.17) 2.7電機的選擇 在選擇電機時要考慮的第一件事就是功率選擇[11]?？偠灾堊⒁庖韵聝牲c：一是發(fā)動機的功率太小了容易發(fā)生了一個所謂的“馬車”的現象，二是使用長時間過載，電機可能會破壞發(fā)動機的保溫材料，當發(fā)動機輸出功率太大的時候，“大卡機”的現象不能完全使用，不僅因為它不好。還因為功率系數和效率并不理想。這也導致了電力損失，為了正確選擇發(fā)動機輸出功率，必須經過以下公式計算或比較。 　 　 (2.18 ) 這里p是計算的力，測量單位是千瓦，f是所需的張力，單位是N，v是工作機的線速度m / s。另外。最常見的是使用類比來選擇發(fā)動機功率。所謂的類比方法是比較類似生產機器中使用的發(fā)動機的功率。一種特定的方法是找出這個或其他相鄰設備中類似生產機器消耗了多少能量，然后使用類似于面團的動力引擎，試運行的目的是確認所選引擎對應于生產機器；測試方法是讓電機為相關設備供電，如果測定的實際工作電流比標明的額定電流低約70％左右，這說明發(fā)動機輸出太高。應該用較少的動力更換發(fā)動機。如果測得的電機電流超過標明的額定電流40％以上。這說明電機輸出太低，需要用更高的輸出更換發(fā)動機，這個時候，需要考慮扭矩發(fā)動機輸出的公式。 (2.19) 式中：P：代表功率，單位是kw； N：電機的額定轉速，單位是r/min； T：轉矩，單位是N·m； 下表2.2為不同型號的發(fā)電機的拉力力矩情況，從中能夠看出，隨著拉力的增大，力矩也在進一步增大，根據電動機在勻速轉動時的轉矩，以電動機的最大轉矩為標準。 表2.2 發(fā)動機輸出扭矩力矩 號數/號 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 直徑/mm 0.10 0.12 0.14 0.16 0.20 0.23 拉力/Kg 4.8 5.6 6.8 8.3 9.9 12.7 力矩 0.00065 0.0025 0.0029 0.0033 0.0 041 0.0047 2.7.1 選擇電動機類型 我們根據電機在勻速轉動時的轉矩為依據，以電動機的最大轉矩為衡量標準，選取2.0系列三相異步電動機系列直流電動機，如圖2.3所示。 圖2.3 2.0系列籠型三相異步電動機 2.7.2 確定電機工作時的功率 電機正常工作時所需要的功率PW。 = (2.20) 式中，取。 電動機的輸出功率P0： == (2.21) 其中，齒輪傳動效率，聯(lián)軸器的效率，滾動軸承效率，所以： (2.22) 得： (2.23) 選取電動機的額定功率，使,查機械設計手冊得電動機的額定功率為：。 2.7.3 確定電動機的轉速 滾筒的轉速為： (2.24) 取V帶傳動比，雙級圓柱齒輪傳動比，總傳動比為： 電動機可選擇的轉速為： (2.25) 所以電動機選擇為：2.0系列籠型三相異步電動機。 2.8電機的校核 2.8.1 Z相電機校核 步進電機最大徑轉矩Mjmax與步進電機的名義啟動轉矩Mmq的關系 即：Mmq=λMjmax=0.866×0.686=0.594 N/cm (2.26) 步進電機空載啟動是指沒有額外工作負載的電動機啟動。 步進電機所需空載啟動力矩可按下式計算： Mkg= Mka+ Mkf+ M0 (2.27) Mkg—空載啟動力矩 Mka—空載啟動時部件由靜止升速到最大快進速度，折算到電機軸上的加速力矩（N.CM） Mkf—空載時折算到電機軸上的摩擦力矩（N.CM） M0 —由于絲杠預緊，折算到電機軸上的附加摩擦力矩 即：Mkg≤Mmq=λMjmax λ=Mkg/Mjmax=0.866 （三相六拍） （1） 加速力矩 Mka=J∑ε=J∑×2×л×2×60t (2.28) =0.617×0.1×2×л×1440×/60×2=0.0465(N?cm) JΣ —傳動系統(tǒng)各部件慣量折算到電機軸上的總等效轉動慣量（kg.cm2） —電機最大角加速度（rad/s2） nmax —運動部件最大快進速度對應的電機最大轉速（r/min） t —運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需的時間（s） vmax—運動部件最大快進速度（mm/min） δp—脈沖當量（mm/脈沖） θb—步進電機的步距角 （2） 空載摩擦力矩： Mkf=Gf′L0/2лηi=30×0.1×0.2/2л×0.8×1=0.119(N?cm) (2.29) G—運動部件的總重力（N） f′—導軌摩擦系數 i—齒數傳動降速比 η—傳動系數總效率。 取η=0.7-0.85 L0—滾珠絲杠的基本導程（cm） （3） 附加摩擦力矩 M0=FYJL0(1-η02)/2лηi=100*0.2*(1-0.952)/2л*0.8*1=0.387(N?cm) FYJ—滾珠絲杠預加載荷即預緊力 一般取Fm的1/3 Fm —為進給牽引力（N） η為滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，一般取η0≥0.9 所以Mkg≤Mmq 符合要求 X向電機與Y向電機的校核與Z向基本相同，在這里只簡單的對其進行校核。 Mmq=λMjmax=0.866×0.788=0.6824 (2.30) Mkf= Gf′L0/2лηi=200*0.1*0.3/2л*0.8*4=0.2977(N?cm) i =4 M0=FYJL0(1-η02)/2лηi=250×0.3×(1-0.952)/2л×0.8×4=0.3636(N?cm) Mmq=0.6824>Mkf+M0=0.6613 符合設計要求。 3 自動裁剪彎臂的螺栓強度校核 3.1 自動裁剪彎臂 先分析剪切力，由于4個螺栓是對稱分布的，故剪切力可以認為均分。 = （3.1） （3.2） d=12mm 完全可以符合要求。 彎臂受到扭轉力的作用，其扭矩為：,具體如如3.1所示 圖3.1 裁剪彎臂 （1）、截面形心： （2）、計算截面慣性矩： （3.3） （3）、在截面的上下邊緣，分別作用有最大拉應力和最大壓應力： （3.4） （3.4） 取[]=75Mpa 《[] d=12mm完全可以滿足設計要求。 3.2 變速齒輪的設計 3.2.1傳動齒輪傳動系統(tǒng)的設計 自動自動裁剪機采用一級傳動齒輪變速，可增大傳動的扭矩和平穩(wěn)性 傳動比為i=720/200=3.6壓力角α=18o 小齒輪：Z1=18 大齒輪：Z2=65 齒數互為質數 由于小齒輪作懸臂布置故： Φd=0.6 小齒輪的齒寬 b=Φdd1=0.6×24=14.4 mm 模數：mt=d1/Z=1.26mm 取m=1.5 齒高：h=2.25×m=3.375mm，如圖3.2所示為齒輪結構設計。 圖3.2 齒輪 3.3幾何尺寸的計算 (1) 計算大、小齒輪分度圓直徑： d1=Z1×m=18×1.5=27mm （3.5） d2=Z2×m=65×1.5=97.5mm （3.6） (2)計算中心距 a=（d1+d2）/2=62.25mm （3.7） (3)計算齒輪寬度 b=Φdd1=0.6×27=16.2mm （3.8） 圓整后取B2=16mm B1=21mm 3.4驅動電路的設計 該系統(tǒng)使用55BF003和70BF003步進電機作為驅動裝置。 它由脈沖信號和微安培信號控制。如果要使27V，5A步進電機達到所需的額外狀態(tài)，請僅依靠計算機8255控制功能無法提供步進電機所需的輸出功率，因此必須具有附加的功率驅動電路。 步進電動機與控制系統(tǒng)和動力驅動電路集成在一起，以形成步進電動機的驅動系統(tǒng)。如圖3.3所示： 驅動電路 8255A 分配系統(tǒng) MCS-51 步進電機 圖3.3 步進電機系統(tǒng)主框圖 3.5驅動電路的設計及說明 高低壓驅動電路如下圖所示： 圖3.4 驅動電路圖 3.5.1驅動電路原理 La繞組的高低壓驅動電路，脈沖變壓器Tp構成高壓控制電路。沒有脈沖輸出時，T1，T2，T3，T4均被切斷。電機繞組La中沒有電流，電機不旋轉，并且當存在脈沖輸入T1，T2，T4時，飽和導通。在從T2到飽和期間，其集電極電流（即脈沖變壓器的一次電流）迅速增加。在變壓器次級線圈上感應出一個電壓，該電壓使T3導通，并且在數百微秒后，將80V高電壓通過高電壓T3添加到繞組La，以使電流迅速上升。當T2進入穩(wěn)定狀態(tài)時，Tp的初級電流暫時恒定，次級的感應電壓降至0，T3結束。這時，將12V低壓電流D2加到繞組La上，以在La中保持恒定電流。輸入脈沖結束后，T1，T2，T3和T4均關斷。 La中存儲的能量通過18Ω電阻和二極管釋放。 18Ω電阻的作用是減少放電電路的時間常數并改善電流波形。隨著高低壓驅動器的使用，電流迅速增加，并且電動機的轉矩和工作頻率得到改善。高低壓驅動電路，采用四個三極管，線路比較簡單，工作穩(wěn)定實用性強。 3.5.2驅動電路源部分 具體設計結構如圖所示： 27V +6V 20Ω 300Ω 7805 A B 4700m 3K +5V 0.33m 0.1M 圖 3,5 驅動電路的穩(wěn)壓圖 工作原理：變壓器輸出+ 30V電壓。 因為它是恒定電流電壓，所以最大值在30-32V之間，并且該電壓大于30V。 7824之后，電壓將為24V。 由于7824的工作電流非常小，因此擴展了TIP147。 在電阻升至27V之后，在7815之后，電壓也變?yōu)?5V，并且通過電阻將電壓降低至+ 6V。 通過齊納二極管使電壓穩(wěn)定后，在7805之后電壓穩(wěn)定在5V。 3.6控制面板 （一）、外部接線圖如下： 圖 3,6 外部接線圖 （二）、控制面板圖如下： 圖 3,7 控制面板 3.7自動裁剪軌跡的確定 胎側自動裁剪軌跡如圖所示： 圖3.8 胎側自動裁剪軌跡 總 結 根據目前的市場上的胎側自動裁切裝置，設計一款具有高效率和低損傷率都兼顧的胎側自動裁切裝置具有相當大的挑戰(zhàn)，必須毫不動搖的堅持以實踐為主要理論思想，理論基礎為輔助，加上目前市場的胎側自動裁切裝置技術做支撐，課題主要以研究胎側自動裁切裝置為前提，本著以最大化的節(jié)省材料、成本低、安全簡便、效率高的原則，著眼于胎側自動裁切裝置的設計與研制，努力設計出適應不同輪胎的機械裝置，它滿足高效率和低損傷率的要求，同時也需要降低了處理成本，降低相關能耗，提高整體的效率。本論文本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡易、效率高的原則，立足于胎圈自動裁切裝置的設計，完成的基本工作如下： (1) 胎側自動裁切裝置國內外調查；通過前期分期國內外有關胎側自動裁切裝置的技術方案，為接下來關鍵組件和設計的實驗研究提供性能基準。 (2) 胎側自動裁切裝置械裝置的二維研究與設計；對胎側自動裁切裝置工作關鍵部件設計，通過各工作部件設計,利用二維建模的方式將機械裝置樣機呈現出來，通過建模的方式則可以直觀的看出樣機的整體結構裝配方式，根據機體結構，為以下設計提供科學和理論可行性依據。 (3) 胎側自動裁切裝置械裝置的測試及其優(yōu)化設計；結構設計和樣機設計；根據前面機械裝置的進料裝置，傳動裝置，驅動裝置，收集裝置，通過技術攻關，接下來就是以設計技術思想為核心，理論思路是指導樣機設計的前提，并根據樣機的實際情況進行適當的改進。本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡易、高效率的五大原則繼續(xù)為產品做可行性方案。 (4) 檢查胎側自動裁切裝置主要部件的強度，繪制主要機構的裝配圖，并繪制主要部件的零件圖。 此次設計的胎側自動裁切裝置的主要創(chuàng)新點主要由下列結構方面： 1、此次設計的自動裁剪機體積小，結構簡單，操作方便，有利于它的通用性。 2、此次設計的自動自動裁剪機完全脫離了手工自動裁剪，實現了全自動自動裁剪，使工人從繁瑣的勞動中解脫出來，減少了工人的勞動強度，這將大大的提高勞動生產效率。 3、在自動裁剪的過程中，保證了自動裁剪的厚度的均勻性，這樣，不僅提高了機器零件的密封性，而且機器的性能將更加良好。自動裁剪機的研制，將為企業(yè)帶來巨大的經濟效益。 鑒于研究能力有限，胎圈自動裁切裝置的結構優(yōu)化和等一些關鍵性因素還有待進一步提升,未來希望可以更好的學習有關的知識，將胎圈自動裁切裝置與智能化控制方向結合，使胎圈自動裁切裝置朝著更好的方向邁進一步。 參考文獻 [1] 諸慎林，趙毅紅，周中平《清洗生產導論》北京化學工業(yè)出版社.2018 [2]孫志禮，冷興聚，魏嚴剛等主編.機械設計[J].沈陽：東北大學出版社2000 [3]彭曉春，謝武明 編著。清潔生產與循環(huán)經濟.化學工業(yè)出版社 2018 [4]葉永鋒.涂布機自動供料系統(tǒng)的設計方案[J].機械工程師,2013,(6):207-209. 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