3590 微型軸承外環(huán)外圓直徑自動檢測裝置設(shè)計

3590 微型軸承外環(huán)外圓直徑自動檢測裝置設(shè)計,微型,軸承,外環(huán)外圓,直徑,自動檢測,裝置,設(shè)計 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計微型軸承外環(huán)外圓直徑自動檢測裝置設(shè)計系部名稱： 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化 08-4 班學(xué)生姓名： 謝 奇 指導(dǎo)教師： 劉春香 職 稱： 講 師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign of the automatic detection device of the outer diameter of miniature bearing Candidate：Xie QiSpecialty：Mechanical DesignManufacture & AutomationClass：08-4Supervisor：Lecturer.Liu ChunxiangHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin1微型軸承外環(huán)外圓直徑自動檢測裝置設(shè)計第 1 章 緒 論1.1 課題研究的目的意義軸承是一個支承軸的零件，它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的零件，軸承可分為：滾動軸承和滑動軸承。一般來說的軸承是滾動軸承。滾動軸承是一種具有高度互換性的標(biāo)準(zhǔn)件，它具有摩擦力小，啟動容易，潤滑簡單，便于更換等優(yōu)點，在機械結(jié)構(gòu)中幾乎是不可缺少的部件。作為重要的機械基礎(chǔ)件，滾動軸承是各種機械中傳遞運動和承受載荷的重要支承零件。隨著工業(yè)的發(fā)展，對滾動軸承的性能，壽命和可靠性提出了更高的要求。滾動軸承的性能，壽命和可靠性，取決與設(shè)計，制造和檢測。檢測是提高軸承性能的重要一環(huán)?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到了今天，人們對自然界的認(rèn)識在很大程度上借助于檢測儀器。工程、醫(yī)學(xué)、科學(xué)試驗等領(lǐng)域的發(fā)展與進步，都與檢測技術(shù)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。例如在工業(yè)生產(chǎn)中，為了正確的知道生產(chǎn)操作，保證生產(chǎn)安全，保證產(chǎn)品質(zhì)量和實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，一項必不可少的工作是準(zhǔn)確而及時地檢測出生產(chǎn)過程中各個有關(guān)參數(shù)。又例如在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，新的發(fā)明和突破很多都是以檢測性質(zhì)的試驗為基礎(chǔ)的。1916 年愛因斯坦提出了廣義相對論，由于當(dāng)時不具備驗證的試驗條件，而在將近 50年的時間中沒有得到很快的發(fā)展，后來天文學(xué)上的發(fā)現(xiàn)和許多精確的技術(shù)對這個理論進行了成功的驗證，才使得廣義相對論得到了重新的認(rèn)識和發(fā)展，這一事實說明了檢測技術(shù)和科學(xué)技術(shù)之間的密切關(guān)系。從某種意義上來說，檢測技術(shù)是所有科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，同時檢測技術(shù)又是科學(xué)技術(shù)的重要分支，是具有特殊性的專門科學(xué)和專門技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，檢測技術(shù)也在迅速發(fā)展之中，反過來檢測技術(shù)的發(fā)展又進一步促進了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步。當(dāng)前，軸承檢測的競爭非常激烈，而許多企業(yè)的自動化的程度普遍不高，在軸承的檢測方面自動化程度明顯不足。由于微型軸承的生產(chǎn)是大批量的，而要求的精度又是相對較高，如果不能實現(xiàn)檢測的自動化，檢測工作不僅需要大量的人力參與，導(dǎo)致2勞動成本的大幅增加，效果卻并不一定好。這必將制約企業(yè)的發(fā)展。所以在微型軸承行業(yè)進行自動化檢測的技術(shù)改造是一項非常迫切的工作。為了應(yīng)對精密機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品精度的日益提高，更加精密檢測裝置的設(shè)計改進和創(chuàng)新勢在必行。一般的軸承檢測方法還在用半自動化與手工相結(jié)合的階段，需要大量人力參與，軸承的檢測3質(zhì)量也難以保證。本課題在現(xiàn)有軸承自動檢測裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計和改進出更加精密化和自動化的檢測裝置 。1.2 國內(nèi)外研究狀況精密機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品精度的日益提高，有力地促進了測試技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展，使其呈現(xiàn)出多態(tài)性和超精密的特性。軸承加工技術(shù)的進步和軸承產(chǎn)品精度的提高，促進了軸承檢測儀器及實驗技術(shù)的發(fā)展，納米測量、智能儀器、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)儀器等開始在軸承行業(yè)先進企業(yè)應(yīng)用。中國正在逐步成為世界的產(chǎn)品制造中心，國外的先進制造技術(shù)和測試技術(shù)日益沖擊著國內(nèi)的軸承行業(yè)。由于在應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域和國外存在的差距，目前國內(nèi)的軸承檢測儀器設(shè)備仍然與國外的同類先進企業(yè)存在著較大的差距。為了滿足軸承行業(yè)的需要，軸承儀器要跟蹤世界先進水平，開發(fā)新儀器，改變過去高精度檢測儀器或設(shè)備只能從國外進口的局面。改革開放以后，生產(chǎn)檢測逐步的走向自動化。可是我們許多廠基本還處于半自動化與手工相結(jié)合的階段，需要大量的人力的參與，軸承的檢測質(zhì)量也難以得到保證。目前，我國的各個企業(yè)間的競爭日益激烈，軸承行業(yè)亦是如此。如何提高產(chǎn)品的質(zhì)量成了企業(yè)在競爭中取勝的關(guān)鍵因素?？紤]到加入世貿(mào)組織帶來的沖擊，想要和外國的產(chǎn)品相抗衡，軸承的質(zhì)量必須有大幅度的提高。這需要投入大量的資金對設(shè)備進行改造。在生產(chǎn)條件一定的前提下，通過對軸承進行檢測，將軸承區(qū)分為合格品、次品、廢品等不同的質(zhì)量等級，也不失為一種提高軸承精度的經(jīng)濟有效的方法。從最初的游標(biāo)卡尺人工手動測量的原始方法，發(fā)展到現(xiàn)在的基于微處理器最新設(shè)計的機器狀態(tài)監(jiān)測儀器，具備有振動檢測，軸承狀態(tài)分析和紅外線溫度測量功能。其操作簡單，自動指示狀態(tài)報警，非常適合現(xiàn)場設(shè)備運行和維護人員監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題，保證設(shè)備正常可靠運行。簡單易用、測試快速、數(shù)據(jù)可靠、低廉的價格和極高的性價比。應(yīng)用范圍極廣，適用于各種工礦企業(yè)的現(xiàn)場操作人員，車間級設(shè)備巡檢人員，點檢站點檢人員，熟習(xí)或不熟習(xí)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的設(shè)備管理人員。但是在科研單位卻需要更加精細的檢測裝置，需要一套機械裝置完成，而非儀表形式的，需要保證精度誤差。在軸承檢測中也可以應(yīng)用到圖像處理技術(shù)。利用圖像處理技術(shù)對軸承表面質(zhì)量的檢測進行研究,研究的內(nèi)容應(yīng)包含各種可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，如裂損、麻點、剝離、腐蝕、燒附、熱變色等。2007年，寧波工程學(xué)院的陳廉清等對微小軸承的表面質(zhì)量檢測研究有了新的進展。在檢測微小軸承無刻印文字表面的缺陷時，首先對軸承端面進4行圖像采集，分割出密封蓋端面，然后再對圖像進行分割并提取缺陷的邊緣，最后對其進行缺陷分析。模式識別在軸承檢測中也占據(jù)一定地位。模式識別是研究一種自動技術(shù)，依靠這種技術(shù)，機器將自動地(或盡量少地干涉)把待識別模式分配到各自的模式類中去。將模式識別應(yīng)用到機械中，可以很好地滿足現(xiàn)代制造業(yè)對檢測的需求，如零件外形尺寸測量、零件的缺陷檢查、零件裝配、零件的識別等?；谀Ｊ阶R別的軸承在線檢測系統(tǒng)利用模式識別的理論對待檢軸承進行實時在線檢測，最終經(jīng)識別判斷分檢出軸承的級別。該系統(tǒng)代替人工對軸承進行檢測，有較大的市場前景。1.3 設(shè)計內(nèi)容本課題以旋轉(zhuǎn)機械中應(yīng)用最廣泛的滾動軸承在線實時狀態(tài)檢測，質(zhì)量檢測為研究方向。開發(fā)出一套能夠自動檢測軸承外環(huán)外圓直徑的自動檢測線。自動流水線主要實現(xiàn)待測軸承的上料，夾緊，分類等全自動流水線動作，本設(shè)計是軸承尺寸測量裝置的機械部分的設(shè)計。生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是8s。所要檢測的微型軸承的型號是80035，如表1.1及圖1.1所示：表1.1 軸承參數(shù)型號對照孔 外圓 寬 帶蓋寬舊型號 新型號5 19 6 6　 80035 635ZZ圖1.1 80035微型軸承5自動檢測裝置由自動上料機構(gòu)、輸送機、機械手三大部分組成。軸承由上料機構(gòu)沿上料機送至輸送帶上。輸送帶將微型軸承輸送至機械手所在位置，機械手開始動作，抓取微型軸承，連接在機械手部分的電渦流式傳感器就會對微型軸承進行自動檢測，數(shù)據(jù)將會顯示在機械手控制系統(tǒng)部分的顯示器上。帶式輸送機是現(xiàn)代物料連續(xù)輸送的重要設(shè)備，隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，具有長距離、高帶速、大運量特征的大型帶式輸送機已成為帶式輸送機發(fā)展的主流。帶式輸送機是一個復(fù)雜的機電系統(tǒng)，它是由閉環(huán)的承載輸送帶、托輥、驅(qū)動裝置、拉緊裝置、改向滾筒構(gòu)成的系統(tǒng)。輸送帶運行的驅(qū)動力由驅(qū)動裝置提供：拉緊裝置給系統(tǒng)提供必要的拉緊力；改向滾筒給輸送帶導(dǎo)向；托輥的作用是減小輸送帶的撓度。在輸送機系統(tǒng)的起、制動過程中．主要影響因素是：①輸送帶的力學(xué)性質(zhì)。②輸送機的運行阻力。③驅(qū)動裝置的機械特性及其控制方法。④輸送機的起、制動的工況。⑤拉緊裝置的動力響應(yīng)。⑥輸送機的線路和載荷狀況。送料機采用同步可控式自動上料機。主要設(shè)計內(nèi)容包括：（1）回轉(zhuǎn)隔離器的選擇（2）傳動裝置設(shè)計。機械手的機械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、液壓缸等機械零部件組成。技術(shù)要求：生產(chǎn)節(jié)拍：（1）生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是 8s（2）輸送帶步距 300～1700mm（3）裝料高度 850mm 機械手高度 900mm。要建立完善的軸承檢測體系，必須掌握軸承的標(biāo)準(zhǔn)。對軸承進行檢測的主要依據(jù)有三個：（1）滾動軸承檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)，這是軸承檢測的主要依據(jù)。國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承檢測的規(guī)定有三條：GB3071-84《滾動軸承的公差》 ，GB3072-84《滾動軸承 公差的測量方法》 ，GB3073-84《滾動軸承的一般技術(shù)要求》等。（2）頒布標(biāo)準(zhǔn)，專用標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如 JB/CQ13-87《球軸承及其零件補充技術(shù)要求》 ，JB/CQ14-88《滾子軸承及其零件補充技術(shù)要求》等。（3）用戶對軸承質(zhì)量的特殊要求。這三條標(biāo)準(zhǔn)詳細規(guī)定了軸承的檢測參數(shù)和檢測條件。軸承的檢測包括外圓的檢測，內(nèi)圈的檢測，剛球的檢測及保持架的檢測和成品的檢測等。其中對軸承內(nèi)外套圈的檢測包括熱處理檢測，表面質(zhì)量的檢測，外形尺寸的檢測等。對軸承套圈外形尺寸的檢測又包括與寬度有關(guān)的檢測和與直徑有關(guān)的參數(shù)檢測等。最終都是為了確定軸承外圈直徑的確切尺寸。由于軸承直徑的測量是通過采用V形塊定位來實現(xiàn)測量的。因此可以滿足尺寸比較接近真實尺寸。利用微機進行對數(shù)據(jù)的采集，分析，和整理。6目前我國關(guān)于軸承測量的儀器也有，只是在價格上都比較昂貴，難以讓一些 中小企業(yè)接受，所以企業(yè)在多方尋找不能找到滿足他們心儀的檢測設(shè)備情況下，希望通過與高校合作開發(fā)出一套軸承外圓參數(shù)測量儀器。廠家提出的檢測要求是：檢測精度要求高，要求達到μm級別的檢測精度；實現(xiàn)在線測量，測量的速度要跟上生產(chǎn)節(jié)拍，即每8秒鐘要檢測一個軸承；較低的開發(fā)費用。7第 2 章 軸承的檢測軸承使機械機構(gòu)中的重要構(gòu)件，它的檢測內(nèi)容合檢測方法已經(jīng)由國家標(biāo)準(zhǔn)及其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定。評價軸承是否合格，需要按照國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承檢測的有關(guān)規(guī)定進行檢測，將檢測結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的偏差范圍相比較，才能得出結(jié)論。所以進行系統(tǒng)設(shè)計之前，需要知道國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承家測的有關(guān)檢測參數(shù)、檢測條件的規(guī)定，才能正確的進行設(shè)計。在這一章我們首先介紹了軸承的一些基本概念，接著介紹了國家標(biāo)準(zhǔn)對軸承檢測的內(nèi)容的一些相關(guān)規(guī)定，最后提出了我們這套軸承檢測系統(tǒng)的檢測內(nèi)容及其檢測原理。2.1 軸承的基本結(jié)構(gòu)軸承是一種支撐或?qū)蜓b置，它決定機械的運動部件相對與其他部件的位置。在大多數(shù)情況下，軸承是支承旋轉(zhuǎn)軸的機械零件，它能夠保證軸的準(zhǔn)確位置并承受軸傳遞的負(fù)荷。軸承按照運動時的摩擦原理可分為滑動軸承和滾動軸承兩大類型。滾動軸承又包括滾珠軸承、滾子軸承等，它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示： 外 圈內(nèi) 圈滾 動 體保 持 架圖 2.1 軸承結(jié)構(gòu)圖滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)是由外圈、內(nèi)圈、滾動體（鋼球或滾子）和保持架四個零件組成。習(xí)慣上稱為軸承的“四大件” 。1.內(nèi)圈（又稱為內(nèi)套或內(nèi)環(huán)）通常固定在軸頸上，大多數(shù)情況下，內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圈外表面上有供鋼球8或滾子滾動的溝槽，稱為內(nèi)溝或者內(nèi)滾道。2．外圈（又稱為外套或外環(huán)）通常固定在軸承座或機器的殼體上起支承滾動體的作用。外圈內(nèi)表面上也有供鋼球或滾子滾動的溝槽，外溝或外滾道。3．滾動體（鋼球或滾子）每套軸承都配有一組或者幾組滾動體，裝在內(nèi)圈和外圈之間，起滾動和傳遞力的作用。滾動體是承受負(fù)荷的零件，其形狀、大小和數(shù)量決定了軸承承受載荷的能力和高速運轉(zhuǎn)的性能。4．保持架（又稱隔離器）將軸承中的滾動體均勻的相互隔開，使每個滾動體在內(nèi)圈和外圈之間正常地滾動。此外，保持架還具有引導(dǎo)滾動體運動，改善軸承內(nèi)部潤滑條件，以及防止?jié)L動體脫離等作用。當(dāng)然，軸承根據(jù)不同的需要，可以有不同的形式，并不局限于上述結(jié)構(gòu)，例如為了提高軸承的承載能力，增加滾動體數(shù)量而省略了保持架；為減少機械部件設(shè)計的空間而選用無外圈或者無內(nèi)圈的軸承等。 “四大件”不齊全（必須有滾動體） ，但都為基本結(jié)構(gòu)的變形。2.2 軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件2.2.1 軸承檢測的標(biāo)準(zhǔn)軸承的檢測是個全面的系統(tǒng)化的過程，它包括很多方面的內(nèi)容和要求。它的檢測必須符合相關(guān)的軸承檢測標(biāo)準(zhǔn)。對軸承質(zhì)量進行檢測的標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個：（1）滾動軸承檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)，這是軸承檢測的主要依據(jù)。如 GB307.1-84《滾動軸承公差》GB307.2-84《滾動軸承公差的測量方法》 、GB307.3-84《滾動軸承的一般技術(shù)要求》等。（2）頒標(biāo)準(zhǔn)、專用標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如 JB/CQ13-87《球軸承及其零件補充技術(shù)要求》 、JB/CQ14-88《滾子軸承及其零件補充技術(shù)要求》等。2.2.2 軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件1.用戶對軸承質(zhì)量的特殊要求：軸承包括外圈、內(nèi)圈、鋼球和保持架四部分，相應(yīng)軸承的檢測也包括外圈的檢測，內(nèi)圈的檢測，鋼球的檢測以及保持架的檢測四部分。四個單項都合格并不能表明軸承是合格的，最后，軸承裝配好了以后，還要進行軸承的成品檢測。2.軸承檢測的條件9國家標(biāo)準(zhǔn)不僅對軸承檢測的內(nèi)容作了規(guī)定，而且對軸承檢測時應(yīng)滿足的條件足額作了規(guī)定。在設(shè)計軸承檢測儀器以及進行軸承檢測時，應(yīng)當(dāng)盡量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。下面介紹軸承檢測時應(yīng)滿足的條件。（1）測量溫度測量的標(biāo)準(zhǔn)溫度為 20oC。但由于被測軸承與標(biāo)準(zhǔn)件用相同的材料制造，因此，測量時只要使被測軸承。標(biāo)準(zhǔn)件或量塊以及測量用的儀器處于同一溫度，即使溫度不等于 20oC，也不會對測量結(jié)果產(chǎn)生大的影響。（2）測量的尺寸基準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn) GB307.2-84《滾動軸承 公差的測量方法》中規(guī)定的尺寸公差，當(dāng)用相對測量法進行測量時，作為比較測量的尺寸基準(zhǔn)時標(biāo)準(zhǔn)件或量塊。量塊必須符合JB1078-67《量塊》的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)件必須符合行業(yè)或者軸承制造廠主管部門的規(guī)定。（3）測量儀表測量時，所使用的儀表必須經(jīng)過校準(zhǔn)，并且具有與所測軸承相適應(yīng)的精度及放大比。（4）測量誤差測量過程中產(chǎn)生的測量誤差原則上為公差值的 10％以下。測量中一定要按被測量軸承的公差范圍來選擇適當(dāng)?shù)木鹊膬x表以及環(huán)境條件等，使測量誤差控制在一定的范圍之內(nèi)。（5）測量的基準(zhǔn)面測量的基準(zhǔn)面應(yīng)該是軸承制造廠主管設(shè)計部門規(guī)定的可作為測量基準(zhǔn)的端面。一般指套圈的非打印端面。對角接觸球軸承和圓錐滾子軸承是指承受力的端面。（6）儀器的測點和支點的材料和表面粗糙度儀器測點和支點的材料以及測量表面的粗糙度應(yīng)根據(jù)被測表面而定，一般可采用硬質(zhì)合金制作。對于終加工后的套圈和滾動體的工作表面，儀器的測點和支點不允許采用硬質(zhì)合金制造，應(yīng)采用瑪瑙制作，其測量表面的表面粗糙度應(yīng)小于 0.16 微米。3.檢測方法根據(jù)檢測信號不同,常用的診數(shù)據(jù)手段有:機械檢測:包括振動檢測、噪聲檢測、超聲波檢測、激光檢測、轉(zhuǎn)速所壓檢測等多種檢測方法。油質(zhì)檢測：包括光譜檢測、鐵譜檢測、法污染檢測和粘度檢測等。溫度檢測：點溫檢測、紅外成像檢測等。電器檢測：包括絕緣檢測、介質(zhì)損耗檢測等。10本課題研究對象滾動軸承的檢測手段根據(jù)軸承的失效形式不同而不同，文[3]中提出主要使用的檢測方法有振動及噪聲檢測法等。其中以振動檢測法使用得最為廣泛，基本上可以使用于所有的失效形式，本課題的研究也是基于振動檢測法的。2.3 測量用電渦流式傳感器金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場中，導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦那樣在導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)圈，所以稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象就稱為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器就是在這種渦流效應(yīng)的基礎(chǔ)上建立起來的。要形成渦流必須具備下列二個條件：①存在交變磁場；②導(dǎo)電體處于交變磁場之中。因此，渦流式傳感器主要由產(chǎn)生交變磁場的通電線圈和置于線圈附近因而處于交變磁場中的金屬導(dǎo)體兩部分組成。金屬導(dǎo)體也可以是被測對象本身。如圖,采用非接觸式電渦流傳感器：圖 2.2 電渦流傳感器示意圖2.4 本章小結(jié)本章主要描述了微型軸承的主要結(jié)構(gòu)，外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架構(gòu)成。微型軸承檢測的內(nèi)容以及檢測的基本要求，本課題研究對象滾動軸承的檢測手段根據(jù)軸承的失效形式不同而不同，文[3]中提出主要使用的檢測方法有振動及噪聲檢測法等。其中以振動檢測法使用得最為廣泛，基本上可以使用于所有的失效形式，本課題的研究也是基于振動檢測法的。簡單對檢測用傳感器做出介紹。11第 3 章 微型軸承自動檢測線設(shè)計3.1 內(nèi)容簡介 1.工件自動輸送線工件輸送裝置是生產(chǎn)線的一個重要組成部分，它將被加工工件從一個工序傳送到下一個工序。為保證生產(chǎn)線按規(guī)定節(jié)拍連續(xù)工作提供條件，并從結(jié)構(gòu)上把生產(chǎn)線上眾多加工設(shè)備連接成為一個整體，生產(chǎn)線的總體布局和結(jié)構(gòu)形式往往取決于工件的輸送方式以及對工件輸送裝置的基本要求。在設(shè)計和選擇工件的輸送裝置時，除考慮要滿足結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和便于布置外，還應(yīng)注意以下幾點：（1） 、輸送速度適宜，盡量減少生產(chǎn)線的輔助時間；（2） 、輸送裝置的工作精度要滿足工件（或隨行夾具）的定位要求；（3） 、輸送過程中要嚴(yán)格保持工件預(yù)定的方位；（4） 、輸送裝置應(yīng)與生產(chǎn)線的總體布局和結(jié)構(gòu)形式相適應(yīng)。2.搬用機械手工業(yè)機器人（通用及專用）一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機、電冰箱、洗衣機） 、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。3.2 總體方案的確定3.2.1 方案選擇本課題以旋轉(zhuǎn)機械中應(yīng)用最廣泛的滾動軸承在線實時狀態(tài)檢測，質(zhì)量檢測為研究方向。目標(biāo)是開發(fā)出一套能夠自動檢測軸承外環(huán)外圓直徑的自動檢測線。自動流水線主要實現(xiàn)待測軸承的上料，夾緊，測試，分類等全自動流水線動作，設(shè)計工作涉及氣動，機械設(shè)計等方面的知識，由計算機控制系統(tǒng)作整個系統(tǒng)動作的核心部分，整體設(shè)計涉及到計算機軟件設(shè)計，模擬電子線路設(shè)計，控制理論以及數(shù)字信號處理等多方面的知識，整個系統(tǒng)是融合了機，電，氣等多領(lǐng)域的數(shù)字控制系統(tǒng)。此次設(shè)計的是軸承直徑測量裝置的機械部分的設(shè)計。方案一：12工 件 機 械 手上 料 裝 置傳 動 線 單 片 機電 渦 流 式 傳 感 器 組 件圖 3.1 總體框圖 1圖 3.1 總體框圖 1自動檢測裝置由自動上料裝置、輸送機、機械手三大部分組成。軸承由上料機構(gòu)沿上料機送至輸送帶上。輸送帶將微型軸承輸送至機械手所在位置，機械手開始動作，抓取微型軸承，然后伸向電渦流式傳感器所在的部位，電渦流式傳感器對軸承進行自動檢測，數(shù)據(jù)將會顯示在機械手控制系統(tǒng)部分的顯示器上。方案二：流水線具有自動送料，自動檢測功能，執(zhí)行機構(gòu)均為氣缸，可靠且無污染。 （軟件通過ＩＯ卡控制繼電器開斷，從而控制氣缸的動作。當(dāng)流水線動作進行到加壓氣缸將待測軸承頂?shù)叫D(zhuǎn)軸上的時候，測頭由氣缸驅(qū)動下移，頂在軸承的外圈，使得軸承外圈不動，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，在等待一定時間后，計算機進入信息采集程序模塊。在計算機采樣的過程中，所有的氣缸都處于靜止?fàn)顟B(tài)，以免對軸承振動的檢測帶來影響撥桿機構(gòu)（控制撥桿上下左右移動）傳送帶推送氣缸去廢氣缸推送氣缸去廢氣缸導(dǎo)軌 Ａ區(qū) Ｂ區(qū)送料氣缸有無料開關(guān) 有無料開關(guān)翻身氣缸成品存放處工 件 機 械 手上 料 裝 置傳 動 線 單 片 機電 渦 流 式 傳 感 器 組 件13圖 3.2 總體框圖 2流水線示意如圖 3.2 所示：流水線的工作流程：首先由傳送帶帶動要測試的軸承，計算機讀取有料信號，判斷有料，由送料氣自缸推緊送料，計算機讀取送料氣缸到位信號，到位則送出翻身氣缸動作信號，翻身缸將軸承送上導(dǎo)軌，桿下移，右移，將待測軸承送到 A 區(qū)工位，推送氣缸推送軸承上軸，測頭下壓，進入測量程序，測量完畢后推送軸承退位，桿右移，進入去廢工序，計算機根據(jù)軸承振動信號程序處之后得到的軸承合格與否來控制去廢氣缸，如果合格，則翻身氣缸將軸承翻轉(zhuǎn) 180 度以后，進入 B 區(qū)進行與 A 區(qū)工序類似的過程。在測試過程中，線上最多同時可以有 6 個軸承在各自工位，這六個工位分別是送料工位，A 區(qū)待測式位，A 區(qū)去廢工位，翻身工位，B 區(qū)待測工位，B 區(qū)去廢工位。經(jīng)過上述工序，如果軸承還在線上則進入合格品區(qū)存放。兩個方案各自都有自己的優(yōu)點，但第二種方案用多個氣缸控制較復(fù)雜，比較后選擇第一種。3.2.2 設(shè)計要求微型軸承 80035 外環(huán)外圓直徑自動檢測線，檢測節(jié)拍為 8 秒，采用電渦流傳感器檢測，工件自動輸送，自動定位，用微機進行控制。在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本，往往把加工裝備按工件的加工工藝順序依次排列，并用一些輸送裝置與輔助裝置將它們連接成為一個整體，被加工工件按其工藝規(guī)程順序地經(jīng)過各臺加工裝備，完成工件的全部加工過程。檢測線由輸送裝備、輔助裝備、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)所組成。由于是單一零件的檢測，故采用單一產(chǎn)品固定節(jié)拍檢測線，其特點是：（1）這種自動檢測線由自動化程度比較高的輸送裝備和輔助裝備所組成，監(jiān)測單一的產(chǎn)品，檢測線率高。由于這類線的專用性強，較難進行改造以適應(yīng)其它產(chǎn)品，故這樣的輸送線屬于大量生產(chǎn)類型，精度穩(wěn)定性要求高，可持續(xù)生產(chǎn)多年。（2）輸送線所有設(shè)備的工件節(jié)拍等于或成倍于生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。工作節(jié)拍成倍于生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)備需要配置多臺并行工作，以滿足每個生產(chǎn)節(jié)拍完成一個工件的檢測任務(wù)。（3）生產(chǎn)線的檢測裝備按產(chǎn)品的工藝流程布局，工件沿固定的路線，采用自動化的物流輸送裝置，嚴(yán)格按檢測線的檢測節(jié)拍，強制地從一臺設(shè)備輸送到下一臺設(shè)備。（4）由于工件的輸送和檢測嚴(yán)格的按檢測節(jié)拍運行，如果檢測線上發(fā)現(xiàn)廢品，可以運用特殊裝置將其剔除。3.2.3 各個聯(lián)系尺寸的確定141.生產(chǎn)節(jié)拍：生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是 8s。2.輸送帶步距的確定輸送帶步距 L 是指輸送帶上兩個工件之間的距離。既要考慮機床間有足夠的距離，又要盡量縮短自動線的長度。一般通用的輸送線的步距取 300～1700mm，按圖 3.3 來進行確定：圖 3.3 輸送帶步距的確定根據(jù)實際要求和設(shè)計中的時間分配，為了避免機械手在取回前一個軸承之后以及再次伸展抓取之前不能對下一個軸承很好的抓取，所以特地留取了一定的裕量。機械手開始伸展時，讓軸承中心和機械手抓取的中心線留取 32mm，機械手用 0.4s 的時間完成這個動作。最終我們根據(jù)留取的裕量計算出帶的速度 80mm/s，因為生產(chǎn)的節(jié)拍是 4s，所以每兩個軸承之間的距離就可以計算出來是 320mm。這樣的話，我們就可以選擇輸送裝置的行程長度 L＝320mm；3.裝料高度的確定選擇裝料高度，應(yīng)考慮操作人員看管、調(diào)整和維修設(shè)備的方便性，一般取800～1200mm 為宜。設(shè)計中由于需要，裝料高度應(yīng)取低一些，我們?nèi)?850mm。4.機械手高度的確定根據(jù)裝料高度，可以大致確定機械手的高度，約 900mm 左右。3.2.4 輸送線工作循環(huán)周期生產(chǎn)線工作循環(huán)周期表反映了生產(chǎn)線各臺設(shè)備及輔助裝置的動作順序、動作時間、節(jié)拍時間、工作循環(huán)和各機構(gòu)的一部分互鎖要求，是電氣、液壓、系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。1.工作循環(huán)周期的確定（1）根據(jù)所制定的輸送線的工藝和結(jié)構(gòu)方案，定出各機構(gòu)的動作順序及互鎖要求，計算出各機構(gòu)的動作時間。15（2）在周期表上，以橫坐標(biāo)表示時間，以 min 為單位；縱坐標(biāo)表示各機構(gòu)的動作，并按動作順序排列。用箭頭表示控制信號的發(fā)出和動作順序，粗實線表示動作時間長短，通過箭頭使其首尾相接起來，即為一個完整的工作循環(huán)。2.輸送線主要機構(gòu)互鎖要求輸送線各機構(gòu)的動作是按一定的順序進行的，它們之間有著嚴(yán)格的互鎖要求。輸送帶向前，即生產(chǎn)線開始工作，應(yīng)具備的條件為：（1）夾具必須處于松開拔銷狀態(tài)；（2）各運動部件，例如上料裝置、機械手、圓錐推銷等，必須處于原位。3.輸送線基本工藝時間和輔助時間計算（1）基本工藝時間：8s（2）工件夾緊時間：一般取 0.03～0.1min 4.工作循環(huán)周期輸送機與回轉(zhuǎn)隔離器的運動是通過單片機的控制來實現(xiàn)的，回轉(zhuǎn)隔離器檢測到有料時運轉(zhuǎn) 90 度，將料傳送到輸送帶上，輸送帶間隔運動，在機械手的中心線位置有一個傳感器，當(dāng)軸承的中心線與機械手的中心線重合時，輸送帶停止 4s,機械手進行伸縮與抓取運動，將其輸送到渦流傳感器位置進行檢測，檢測完畢后機械手將軸承輸送到初始位置，機械手返回原來狀態(tài)。3.2.5 電動機選擇考慮到軸承的間隔抓取，這里選用步進電動機，步進電動機是一種將脈沖信號變換成角位線（或線位移）的電磁裝置，步進電動機的角位移與輸入脈沖個數(shù)成正比，在時間上與輸入脈沖同步。因此只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置而處于自鎖狀態(tài)。步進電機有步距角（涉及到相數(shù)） 、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。a.步距角的選擇電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速） 。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有 0.36 度/0.72 度（五相電機） 、0.9 度/1.8 度（二、四相電機） 、1.5 度/3 度 （三相電機）等。這里要求的精度相對要求比較高，所以我們選用 0.36 度/0.72 度（五相電機） 。b.靜力矩的選擇16步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運行進只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 2-3 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）c.電流的選擇靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）綜上所述選擇電機一般應(yīng)遵循以下步驟：圖 3.4 電動機選擇步驟根據(jù)手冊[2]表 22-3-67 選 160BF1-3，β=0 .75/1.5。3.3 本章小結(jié)本章主要講述了微型軸承檢測線的基本內(nèi)容，由輸送線和機械手構(gòu)成。確定了檢測方案以及要滿足的設(shè)計要求，確定了檢測線的循環(huán)周期。最后對電動機進行選擇，根據(jù)需求選擇步進式電動機，步進電機有步距角（涉及到相數(shù)） 、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。17第 4 章 輸送機設(shè)計4.1 帶式輸送機簡介4.1.1 輸送機的發(fā)展帶式輸送機的產(chǎn)生已有 150 年的歷史，早期的輸送帶是用皮革之類材料制成，后來用皮革家纖維織物制造。1795 年在美國費城 DLiver Evans 將輸送帶描述為：在一個框或著槽里的兩個滾筒上旋轉(zhuǎn)的博而柔軟的寬環(huán)皮帶或帆布帶。1858 年 ST.Pmake 取得織物增強的橡膠輸送帶的專利權(quán)。1863 年 D.C.Dodge 關(guān)于處理谷物的輸送帶被授予美國專利。1892 年 Thomas Robins 發(fā)明的槽型結(jié)構(gòu)的帶式輸送機在礦物工程中應(yīng)用。此后隨著物料輸送量的增大，帶式輸送機取得了巨大的發(fā)展，出現(xiàn)了大量新型結(jié)構(gòu)和新型帶式輸送機。諸如：大傾角帶式輸送機（包括：深槽帶，花紋帶，波紋擋邊以及壓帶式輸送機） ，管狀帶式輸送機，氣墊帶式輸送機等。帶式輸送機已成為最重要的散狀物料連續(xù)輸送設(shè)備，它不僅應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部的運輸，也拓展到企業(yè)外部輸送，廣泛應(yīng)用于冶金，礦山碼頭，糧食和湖工等領(lǐng)域。4.1.2 輸送機工作原理圖 4.1 輸送機結(jié)構(gòu)圖帶式輸送機以輸送帶作為牽引結(jié)構(gòu)，同時它又是承載構(gòu)件，如上圖輸送帶 1 經(jīng)過傳動滾筒 2 和改向滾燙 3 形成環(huán)帶，上下輸送帶有拖輥 4 支承，拉緊裝置 5 給輸送帶以正常的張力，驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶的摩擦力帶動輸送帶的運動。184.1.3 帶式輸送機的優(yōu)點帶式輸送機與其它類型的輸送設(shè)備相比，具有優(yōu)良的性能，在連續(xù)的情況下能連續(xù)運輸，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)可靠，輸送連續(xù)均勻，工作過程中噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單，能量消耗小，運行維護費用低，維修方便，易于實現(xiàn)自動控制及確定方操作等優(yōu)點，因此，我們選用帶式輸送機。三維造型效果圖：圖 4.2 輸送機三維圖4.2 輸送機各部分的設(shè)計 4.2.1 機架的設(shè)計帶式輸送機的機架形式的選擇取于地形天氣安全環(huán)保等條件以及輸送物的性質(zhì)，服務(wù)年限，移動或固定運輸方式是否有沖擊，輔助設(shè)備等因素。鋼鐵廠，礦山和發(fā)電廠的輸送機的機架與化工廠，食品廠的機架盡管看似相同，而在實際設(shè)計中有很大的差別。因而在設(shè)計中應(yīng)注意他們的區(qū)別。輸送帶式輸送機機架可以分為頭架，尾部和中間架。梁架的結(jié)構(gòu)形式，它是用角鋼或槽鋼作為橫梁，用固定到地面的型鋼或管作為它的支腿。這樣輸送機機架非常簡單是經(jīng)濟上最合理的形式，其固定或廣泛應(yīng)用于鋼鐵廠發(fā)電廠化工廠礦山等領(lǐng)域。對于需要移動的輸送機可以將其支腿固定在枕木上以使其具有移動性，對于梁架的結(jié)構(gòu)需要注意的是在固定的情況下橫梁和支腿之間的連接是因為輸送及運行過程中有震動有可能使螺栓的松動而發(fā)生事故。梁選用槽鋼。4.2.2 帶的選擇膠帶是帶式輸送機重要的部件之一，它既是承載件，又是傳力件。在帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程中，膠帶受各種大小和性質(zhì)不同的載荷作用，處在極其復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下。同時，它的費用約占整個帶式輸送機費用的一半，在經(jīng)濟上起著舉足輕重的作用。19膠帶按結(jié)構(gòu)可分為織物芯膠帶和鋼絲繩芯膠帶。織物芯膠帶包括普通帆布芯、維尼綸芯及尼龍芯膠帶等類型，它由帶芯和上廠覆蓋殿組成。帶芯內(nèi)用經(jīng)線和緯線編織的布層做成、其作用是承受載荷、傳遞牽引力以及裝卸點物料對膠帶的沖擊力。初步選擇普通運輸帶，根據(jù)主要用于通用固定式小傾斜的帶式輸送機采用單點或多點驅(qū)動的的特點，我們這里的輸送機對帶的要求主要是考慮到帶的摩镲力，使得微型軸承在帶上有良好的位置精度。圖 4.3 皮帶示意圖根據(jù)下表初選輸送帶為：表 4.1 輸送帶型號初選 NN-100（錦綸尼龍帆布芯） 覆蓋膠代號：NR（天然橡膠）或 PVI（聚氯乙烯）扯斷強度：σ=100（N/mm）層輸送帶的層數(shù) Z 初選 Z=2輸送帶的芯層每層厚度 dz 芯層每層質(zhì)量 Zw按照[2]表 4-2 dz=1.00 Zw=1.02kg/m3輸送帶上覆蓋膠的厚度 Ao 上覆蓋膠質(zhì)量 Aw按照輸送運輸設(shè)計手冊表 4—2 規(guī)定?。篈o=1.5mm Aw=1.70kg/m3輸送帶下覆蓋膠厚度 Bo 下覆蓋膠質(zhì)量 Bw按照輸送運輸設(shè)計手冊表 4—2 規(guī)定取20Bo=1.5mm Bw=1.70kg/m2計算輸送帶的厚度 d:d =Zdz +Ao+Bo=5mm計算選用輸送帶每米長度的質(zhì)量 qBqB=(zZw + aw + bw)B=0.68kg/m4.2.3 驅(qū)動裝置的設(shè)計1.驅(qū)動裝置介紹驅(qū)動裝置是帶式輸送機的動力來源，電動機通過聯(lián)軸器與滾筒傳動，依靠滾筒和輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運動，一般來說：使用最少數(shù)量的設(shè)備的簡單驅(qū)動裝置是最好的驅(qū)動裝置，然而驅(qū)動裝置有時還可能配置一些特殊用途設(shè)備，用來改善輸送機的啟動和制動性能。2.帶式輸送機對系統(tǒng)驅(qū)動裝置的基本要求：（1）驅(qū)動裝置應(yīng)該具有良好的啟動性能，具有大的啟動力矩以使輸送機具有有載啟動。（2）啟動過程中具有足夠小合理的加速度以減少各承載部件載荷。（3）多電動機驅(qū)動使各電動機負(fù)荷均勻。（4）電動機啟動時對電網(wǎng)的沖擊小，最好使電動機無載荷啟動。（5）驅(qū)動裝置應(yīng)該具有很高的傳動效率。（6）啟動時和穩(wěn)定運行階段有可靠的過載保護能力。（7）驅(qū)動裝置應(yīng)該具有良好的可靠性 控制啟動 停車時速度 加減速度（8）盡量使電動機空載荷啟動，錯開啟動時各電動機的啟動時間：減少電動機的啟動次數(shù)，有可能時可在輸送機停止時不必停電機。（9）裝備包括自監(jiān)控，自診斷功能的控制器。3.電動機的選擇計算（1）首先計算輸送機總阻力]')(')[(00wqqkLFh???（4.1） K——在改向滾筒，裝載點和其他特點上的總的局部阻力系數(shù)，K=0.9。——輸送機水平投影長度。 =2000mm。hLh——托輥轉(zhuǎn)動部分的線載荷。',q——上，下托輥阻力系數(shù)。由[1]表 2-35 根據(jù)工作環(huán)境：少量塵埃，正常'w濕度，屋內(nèi)，所以選 。025.'=w21——輸送帶線載荷。0q——被輸送物料的線載荷。輸送帶線載荷 ： 0q（4.2）ρ)2δ1(0??ZBqZ——膠帶墊層數(shù)。取 Z=3?！獛бr墊厚度。取 。δ25.δ——分別為上下覆蓋面膠厚度。 。21, m5.12δ,31?1ρ=47ρ)(0??ZBqN/托輥轉(zhuǎn)動部分的線載荷 ： ',/''slgGxlgq''——分別為有載，無載分支上，下托輥轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量。',Gkg92.1=——分別為上，下托輥間距。xsl,； 。mlx450mNlGgqs/65???x49被輸送物料的線載荷 )36.0/(vQq×=Q——輸送量。 個。903?輸送機總阻力 ： NwqqkLFh 9.14]')(')[(00???（2）傳動滾筒功率 WFvN2.1/?（3）輸送帶的最大張力計算（4.3）vks09max=取包角 ，選光面滾筒，環(huán)境干燥。??180α由表 2-39[1]選 9k所以： NvS820max?電動機的功率： WkN.1η22mNRsTN/92.4max=j85.04.2.4 拉緊裝置的選擇設(shè)計張緊裝置主要是保證輸送帶有足夠的張緊力，使驅(qū)動滾筒產(chǎn)生足夠的摩擦力，使輸送帶向前運動。張緊裝置可分為螺旋式、車式和重錘式。一般情況下采用螺旋式和車式張緊。裝置放在輸送機尾部，也可放在其他適當(dāng)部位；重錘式放在其他合適的部位。在本設(shè)計中綜合設(shè)備生產(chǎn)成本和確保設(shè)備的安全運行，就采用尾部螺旋式拉緊，其拉緊力可根據(jù)工人經(jīng)驗調(diào)試但必須保證設(shè)備輕盈運轉(zhuǎn)和安全。在本設(shè)計中采用的是螺桿拉緊方式具有簡單，易調(diào)試等優(yōu)點。根據(jù)帶寬 120mm,由此選擇型號 DTⅡ01D1，具體參數(shù)詳見[2]圖 DTⅡD-1。4.2.5 滾筒設(shè)計1.滾筒的結(jié)構(gòu)滾筒組是帶式輸送機的主要部件，按照在輸送機中所起的作用，滾筒可分為傳動滾筒和改向滾筒兩大類，傳動滾筒的作用是將驅(qū)動裝置提供的扭矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機端部的改向，增加傳動滾筒包角的導(dǎo)向滾筒，拉緊滾筒和用于拉緊導(dǎo)向滾筒。滾筒組有滾筒軸，軸承座，輪轂，輻板，筒殼等部分組成，有的滾筒還有輪轂和滾筒軸連接件，輪和轂輻板連接件。一般地，傳動滾筒的表面覆蓋有橡膠或陶瓷以增大驅(qū)動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)。滾筒的軸承一般用球面調(diào)心滾子軸承。滾筒包膠的主要優(yōu)點是表面摩擦系數(shù)大，保證傳動的精確性，包膠是在光面鋼制滾筒上表面上用冷粘或硫化一層橡膠。傳動滾筒是傳遞帶式輸送機功率的圓柱形筒，而改向滾筒僅作為引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向交通筒不承擔(dān)轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡易。傳動滾筒和驅(qū)動裝置相聯(lián)，是帶式輸送機最重要的部件，驅(qū)動功率的大小往往取決于傳動滾筒表面同輸送帶之間的磨擦系數(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角，所以值得深入研究。滾筒的寬度決定于帶寬。滾筒寬度大于膠帶寬度的原因是考慮到膠帶在滾筒上可以容許的跑偏。2.滾筒的直徑傳動滾筒表面有裸露光鋼面，人字形，菱形花紋橡膠覆面。小功率、小帶寬及環(huán)境干燥時可采用裸露光鋼面滾筒。最小傳功滾筒直徑可按下式選?。篋＝cd （mm） 23（4.4）式中 d 為芯底厚度或鋼繩直徑；C 為系數(shù)，棉織物＝80，尼龍＝90，聚酪＝108，鋼繩芯＝145初步計算出直徑為 120mm。滾筒直徑系列值如表 4.2 所示：表 4.2 標(biāo)準(zhǔn)滾筒直徑系列譜（m）0.10 0.25 0.63 （1.40）0.125 0.315 0.80 1.600.16 0.40 1.00 （1.80）0.20 0.50 1.25 2.00根據(jù)[1]取滾筒外徑為 125mm.寬度為 125+（100～250）取 220mm。其結(jié)構(gòu)圖 4.5 所示：圖 4.5 滾筒結(jié)構(gòu)圖3.連接軸徑選擇計算 min/61.02π8rsrvn=×=kwp048.η21=——聯(lián)軸器功率 9.01??——軸承功率 =0.9922 mnpAd230=輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器。根據(jù)[4]表 8-2 選凸緣聯(lián)軸器 。603518?JYL安裝軸承處直徑為 30 選軸承 7206AC。安裝脹套處直徑為 36mm。滾筒軸承座全部采用油杯式潤滑指潤滑。滾筒的結(jié)構(gòu)是輪轂與軸用脹套連接，鑄焊輻板與筒殼，脹套結(jié)構(gòu)是國際上廣泛運用機械連接結(jié)構(gòu)，是一種先進基礎(chǔ)部件。24脹套結(jié)構(gòu)如圖：1.輔助螺釘 2.前壓環(huán) 3.外環(huán) 4.后壓環(huán) 5.內(nèi)環(huán) 6.緊定螺釘 圖 4.6 脹套結(jié)構(gòu)圖其原理：當(dāng)旋轉(zhuǎn)緊定螺釘 6 時，前壓環(huán) 2 和后壓環(huán) 4 相互靠近，迫使帶開口的外環(huán)脹大，內(nèi)環(huán) 5 縮小，從而使軸與輪轂形成過盈配合達到連接的目的。脹套的傳遞負(fù)載是通過脹套外環(huán)所產(chǎn)生的壓力和摩擦力來實現(xiàn)的采用賬套連接的優(yōu)點是：容易實現(xiàn)高精度的定位，可傳遞大的扭矩和軸向力；可連接不可焊材料，可從外部安裝拆卸，并可重復(fù)利用避免了滾筒在軸向的攢動，降低了孔和軸的加工精度和加工費用。4.2.6 托輥的選擇1.托輥的介紹托輥是影響輸送機使用效果的關(guān)鍵部件之一，約占整機重量的30％～40％ ， 占整機價格的25％～30％。在帶式輸送機中，托輥用于支承輸送帶和貨載，并且保證輸送帶的垂度在設(shè)計限定的范圍內(nèi)。在帶式輸送機的設(shè)計中，托輥的選擇和選用數(shù)量對于帶式輸送機的正常使用、穩(wěn)定運行、維護費用、功率消耗、整機價格有重要影響。2.托輥主要尺寸的確定物料主要裝載于膠帶中部，考慮到文撐膠帶的托輥盡量離開裝線量多的地方和不致使膠帶中部垂度過大，取托輥內(nèi)側(cè)因為：d＝0.55D (mm) (4-5)式中 D——帶寬，mm。查表[2]取 d=63.5mm，長度則根據(jù)帶寬選擇為 220mm托輥直徑、軸徑和總長度等其他尺寸與普通回程托輥相同，以便于代換。3.托輥間距的確定托輥間距應(yīng)滿足兩個條件：滾子軸承的承載能力及輸送帶的下垂度，托輥間距應(yīng)25配合考慮該處的輸送帶張力，使輸送帶獲得合適的垂度。綜合各方面因素選擇為上托輥間距為 221mm,下托輥間距為 450mm。4.3 本章小結(jié)本章開始對帶式輸送機的發(fā)展史做出簡單講述，式輸送機已成為最重要的散狀物料連續(xù)輸送設(shè)備，它不僅應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部的運輸，也拓展到企業(yè)外部輸送，廣泛應(yīng)用于冶金，礦山碼頭，糧食和湖工等領(lǐng)域。敘述了帶式輸送機的工作原理及其優(yōu)點，并對帶式輸送機進行設(shè)計。包括帶的選擇、驅(qū)動裝置、拉緊裝置、滾筒和托輥的設(shè)計。26第 5 章 上料裝置設(shè)計5.1 概述上料裝置的作用是實現(xiàn)軸承的自動上料，這里用一個回轉(zhuǎn)隔離器來實現(xiàn)，利用回轉(zhuǎn)隔離器的旋轉(zhuǎn)將軸承撥送到傳送帶上，回轉(zhuǎn)隔離器是間歇運動的，當(dāng)傳送帶停止以方便機械手抓取軸承的時候，上料裝置轉(zhuǎn)動 90 度角，將軸承運輸?shù)綆?，整個過程利用控制來實現(xiàn)，所用的電動機是步進電機。5.2 上料裝置的設(shè)計5.2.1 電動機的選擇按照輸送機電機的選擇方法，根據(jù)[2]手冊 22-3-67 選 150BF002，參數(shù)間下表：表 5.1 150BF 電動機參數(shù)項目型號相數(shù) 步矩角/° 電壓/V相電流/A最大靜轉(zhuǎn)矩/N·m空載起重頻率/Hz運行頻率/Hz150BF002 5 0.38/0.76 80 13 13.7 2800 80005.2.2 軸的設(shè)計1.材料的選擇軸的材料選 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。其為學(xué)性能由[5]表 8-1 查得 ，bσ640MPa?， 。sσ35aMP?10?A求輸出軸的功率 ，輸出轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。o2 213η.059.809.475WK?2.估軸徑和選擇聯(lián)軸器型號為了繪制軸和軸承部件的結(jié)構(gòu)，確定軸的支撐距離和作用力的位置，先初估軸徑和選用連軸器型號。（1）軸徑估計軸徑估計公式為：（5-mnPoAd30≥1）27查手冊可取 A0＝110 則 ；6.258.34701≥31 mnPod=水平軸　　取 A0＝110 則 ；nid2.194.3322因為此兩軸均有鍵槽，應(yīng)增大 3%，則立軸　　d 1=1.03×25.6=26.37mm 圓整為 d 1=27mm；水平軸　d 2=1.03×19.2=19.78mm 圓整為 d 2=20mm；（2）選擇聯(lián)軸器根據(jù)初估軸徑 d2=20mm，根據(jù)[4]水平軸選用 型聯(lián)軸器，與電機相配合。3826051×JYL所以水平軸的最小直徑為 22mm。（3）確定階梯軸各段直徑及長度水平軸：與聯(lián)軸器配合處取軸徑為 30mm,長度為 56mm，與軸承配合處軸徑為35mm,長度為 16mm，軸承中間軸徑為 40mm,長度為 102mm，與齒輪配合處軸徑為32mm,長度為 52mm。立軸：與軸承配合處軸徑為 40mm,長度為 12mm，軸承中間軸徑為 42mm,長度為 485mm，與齒輪配合處軸徑為 46mm,長度為 53mm。 5.2.3 齒輪的設(shè)計主齒輪輸入功率 P=0.05KW,轉(zhuǎn)速 n1=9.4r/min,傳動比 i=2.5,載荷平穩(wěn)，每天一班工作，單向傳動，使用壽命 15 年。1.選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)齒輪采用鍛鋼制造，采用用軟齒面齒輪，選用 45 鋼。先切齒，小齒輪調(diào)質(zhì)，齒面硬度 220~230HBS;大齒輪正火，齒面硬度 190~200 HBS。精度為 6 級。2.選擇齒輪等級、齒數(shù)、齒寬系數(shù)因是保證準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位，選用 6 級精度。閉式齒輪傳動，選擇 z1=23,z2=58。u=z 2/z1=2.5。錐齒輪推薦齒寬系數(shù) ψ R=0.25~0.3，齒輪懸臂布置，取 ψ R=0.26。3.確定相關(guān)參數(shù)28，9284.05.1δcos21=+=u?.1δ，37..22 ?2.6=當(dāng)量齒數(shù)：Z v1=25Zv2=156當(dāng)量齒輪端面重合度 αεv=1.88-3.2（1/ Z v1+1/ Zv2）=1.734.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計閉式齒輪傳動，按齒根彎曲強度設(shè)計，式子（5-????FaS322RR14Ym0.85.zεKTYu???????????2）確定式中各項數(shù)值：因載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不高，可初選載荷系數(shù) Kt=1.1;;66110.59.509.3.6 Nm4PTn??????由式 ，εvα77Y=.2+.2=.81由圖查取，按 Zv1，Z v2查的： Y Fa1=2.66，Y Fa2=2.02YSa1=1.59，Y Sa2=1.86由式 ，61 1072.91860×=×=hjLnN 612089.3×=uN由圖查得 Y N1=0.96，Y N2=0.98；由表選取 S Fmin=2.00；按小齒輪齒面硬度均值 225HBS，在 ML 線上,查取 σ Flim1=538.00 MPa，同理，σ Flim2=441.60 MPa。所以： Flim1N1nσY5380.96[] 25.1 MPaS???；li224.. F 016.596]σ[1=×FSaY；7.3.2802Sa29取 ， 設(shè)計齒輪模數(shù)。017.63.28]σ[2=×FSaY將確定后的數(shù)值代入設(shè)計式，求得 1FaS3223 224Y()[σ]0.85(.)z305.680.173.8.6.5tRRKTYmum???????? ??修正 m :t 13.89.4ttdmz??1π(05)036/6tRt nvms???查取 KA=1.00；按 ，精度等級 5 級查取 KV值，Kv=1.01；svmt/036.=查取 Kβ =1.08，查取 Kα=1.00；；09.18.01αβ =×=VA mmtt 73..3選取齒輪大端標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=4mm。5.確定錐齒輪傳動主要幾何參數(shù)d1=mz1=4x23=92mm d2=4x58=232mm mzmR8.124532421=+=mm,取齒寬 B1=B2=33mm0.6.8.b????11cosδcosδ9.40.9283.ffdhd m??????222.3714ff ?111..aam?????222cosδcosδ40239dhd???5.2.4 各部分零件的校核1.軸的強度校核步驟（1）定出軸的支撐距離及軸上零件作用力的位置，如圖 5.1（2）軸的簡化與校核30圖 5.1 軸示意圖2.軸的校核計算：直齒錐齒輪是以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值的。載強度計算中，則以齒寬中點處的當(dāng)量齒輪作為設(shè)計的依據(jù)。因而錐齒輪 1 的平均分度圓直徑為： (0.5)mRd???其中， 為錐齒輪的大端直徑， 為齒輪傳動比的齒寬系數(shù)，通常取 。dR? 31?R?于是 1 1(0.5)32(.)27()m m????2605R??(1)計算齒輪受力齒輪所受轉(zhuǎn)矩為 )(06.91.15.96 NnPT ????齒輪作用力圓周力： )(4.37021NdFmt ??1952Tt?徑向力： ，且)(6.125.cos20tan4.37costan1 Nr ????? ????21arF?軸向力： ，且)(.49.it.it11a? ?? 21raF?軸的受力大小與方向如圖 5-2 所示(2) 計算軸承反力水平面(如圖 5-2b))(5683014.730)16( NFRtIH?????31)(6.1974.305681 NFRtIHI ???Fa1Fa1Fr1圖 5-2 軸的載荷分析圖32垂直面(如圖 5-2c))(7.18302)16(1NdFRmarIV ?????(.51NrII（3）繪制彎矩圖水平面彎矩圖（圖 5-2d）mRMIHd??9485垂直面彎矩圖（圖 5-2e）NdFaIVd ???36021合成彎矩圖 mMdVHd ????982（4）繪制扭矩圖（圖 5-1f）由前可知 NT?50又根據(jù)又根據(jù) ，查手冊得 和26B???215mNb???，故 ，??209mb??58.09???T??90.?（5）繪制當(dāng)量彎距圖(圖5-2g)對于截面d： mNTMde ??13)(22對于截面a和b、c： cebe ???90?3.滾動軸承的壽命校核（1）軸承的選擇根據(jù)裝軸承處的軸徑 ,且受到較小的軸向載荷，所以選擇 7207C 型角接觸34?d球軸承。（2）兩處軸承的徑向載荷A 處軸承： NRHV26805196221=+=C 處軸承：33NRHVC 240568212 =+=看出 C 處軸承徑向載荷較大，所以對 C 處軸承進行校核。（3）滾動軸承的壽命校核a) 當(dāng)量動載荷的計算對于角接觸球軸承，當(dāng)量動載荷 P 為：P= rpFf查得 =1.2 ，所以pf N321680.1=×b) 壽命校核壽命校核公式為： （5-ε60PCnLh4）—軸承的壽命（單位為 h）;hLn—軸承的轉(zhuǎn)速 r/min n=9 r/min;C—基本額定動載荷, 查得 7207C 型角接觸球軸承的 C=27000N;P—當(dāng)量動載荷 ，P=3216N；取 3ε?hLh109526790136?4.鍵聯(lián)接的強度校核和立軸鍵的強度校核（1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸選用圓頭普通平鍵（A 型） 。根據(jù) d=46,選用鍵：寬度 b=14mm,高度 h=9mm.。由輪轂寬度并參考鍵長系列，取鍵長 L=32mm 故選用鍵的型號為 ：鍵 14×9GB1096-1979。（2）鍵的強度校核鍵的強度校核公式為：（5-][σ≤102σp3KldTp×=5）T——傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=53.1 N.mK——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。K=0.5×9=4.5mm——鍵的工作長度 =L-b=14-9=5mml ld——軸的直徑 d=46mm MPap3.52.41032σ=×34查得許用擠壓應(yīng)力 120Mpa，取其平均值 MPa10]σ[=p p[σ]10?≤ MpaMPap3.52σ=所以，鍵可以正常工作。鍵的型號為：鍵 14×9 GB1096-2003。5.3 本章小結(jié)本章內(nèi)容是介紹自動上料機構(gòu)的設(shè)計。微型軸承自動檢測線中提供送料的裝置，根據(jù)時間間隔要求利用旋轉(zhuǎn)隔離器將軸承逐個的運送到輸送帶上。包括電動機的選擇，一些軸以及齒輪的設(shè)計，并對一些零件進行校核。對個別軸、齒輪和鍵進行校核，并繪制彎矩扭矩圖等。35第 6 章 機械手的設(shè)計機械手的結(jié)構(gòu)主要有兩個液壓缸組成，由一個液壓缸控制對軸承的抓取，另一個液壓缸控制機械手的行程。6.1 概述液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的一種執(zhí)行元件，主要用于要求實現(xiàn)往復(fù)直線運動或往復(fù)擺動運動的場合。液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可分為活塞缸、柱塞缸和擺動缸三類。活塞缸、柱塞缸實現(xiàn)往復(fù)運動，輸出力和速度；擺動缸實現(xiàn)小于 360 度的往復(fù)運動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。它按作用原理可分為兩大類：單作用缸和雙作用缸。單作用缸利用液體壓力產(chǎn)生的推力推動活塞（或缸體）向一個方向運動，活塞反向運動靠外力或自重來實現(xiàn)。雙作用缸利用液體產(chǎn)生的推力推動活塞（或缸體）產(chǎn)生正反兩個方向的運動。