毕业设计（论文）-块状糖果包装机设计.docx

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1、毕业设计（论文）题目糖果包装机学院专业班级2020年4月29日目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 课题背景11.2 本课题的目的和意义11.3 国内自动包装机的现状与发展趋势31.4 国外自动包装机的现状与发展趋势4第二章方案设计62.1 方案草图绘制62.2 供料机构方案设计62.3 包装纸成型机构82.4 包装纸封边机构92.5 包装材料分析10第三章传动系统设计与计算113.1 ,供料传动系统设计与计算113.1.1 电动机的选用113.1.2 搅龙轴参数计算123.2 导向机构的设计与计算133.2.1 减速电动机的选用133.3 热封轮机构143.4 步进电机的设计计算

2、14第四章气缸的选型与计算174.1 气缸内径选型184.2 气缸推力计算194.3 真空发生器或真空换向阀的计算。19第五章弹簧的计算225.1弹簧设计计算22第六章整体外壳镀金设计256.1 镀金设计25第七章SOlidWOrkS建模276.2 软件介绍：276.3 导向轮机构整体三维建模：27第八章热封机构从动轴的有限元分析308.1 有限元法的概念308.2 有限元法的计算过程308.2.1 问题和求解域的确定308.2.2 域的离散化的求解308.2.3 状态变量以及控制方法的确定308.2.4 单元推导308.2.5 总装求解318.2.6 联立方程组的求解以及结果分析318.3

3、有限元的优势318.4 主动轮轴有限元分析的前处理318.4.1 三维建模即简化318.4.2 单元选择与网格划分328.4.3 模型加载和边界条件338.5 有限元分析结果348.6 6结果分析35结论36参考文献37致谢38摘要首先,本文剖析了现代生活对糖果包装机的需要,在查阅大量档案并对照后，提出了设计方案、要领和步骤。本设计主要是针对糖块的热封包装。设计主要内容:设计方案设计、传动机构及进供料机构的设计和包装纸供给机构的设计。包装机构与传动机构计是本设计功用能否执行的关键,它也是本设计的设计核心之一。它要完成糖块的输入、折边、抄底边等性能。整个系统功能实现中，包装机构要实现的是折边、封

4、底转等重要功能。传动系统的设计，作为动作的执行系统，动力来源当然是必不可少，当然对传动系统也显得尤为重要。在系统功能中，实现机械化供料、包装纸传递和引导、包装纸成型等功能都需要不同尺寸的动力，这就需要动力传递系统的调节传动系统的设计,需要计算搅龙供料单位时间内数量，气缸封底的频率。设计好的包装机其生产率可在100150rmin范围内变动。关键词：糖块，包装，传动，供料ABSTRACTFirstofall,thispaperanalyzestheneedsofmodernlifeforcandypackagingmachine,afterconsultingalargenumberoffiles

5、andcomparing,putforwardthedesignscheme,essentialsandsteps.Thisdesignismainlyaimedattheheatsealingpackagingofsugarblocks.Maindesigncontent:designscheme,transmissionmechanismandfeedmechanismdesignandwrappingpapersupplymechanismdesign.Packagingmechanismandtransmissionmechanismarethekeytotheimplementati

6、onofthedesignfunction,itisalsooneofthedesigncore.Itistocompletethesugarblockinput,folding,bottomedgeandotherperformance.Intherealizationofthefunctionofthewholesystem,thepackagingmechanismshouldrealizetheimportantfunctionssuchasfoldingedgeandbottomturning.Thedesignoftransmissionsystem,astheexecutions

7、ystemofaction,powersourceisofcourseessential,ofcourse,itisparticularlyimportantfortransmissionsystem.Inthesystemfunction,therealizationofmechanizedfeeding,wrappingpapertransmissionandguidance,packagingpaperformingandotherfunctionsneeddifferentdimensionsofpower,whichrequiresthedesignofthepowertransfe

8、rsystemtoadjustthetransmissionsystem,needtocalculatethenumberofchurningdragonfeedunittime,thefrequencyofcylinderbottomsealing.Theproductivityofthedesignedpackagingmachinecanchangewithin100-150rmin.Keywords：Sugarblocks,packaging,transmission,feeding第一章绪论1.1 课题背景1980年代随着市场经济的增长，人民对包装的要求有所增加，包装机械得到很大的发

9、展。1990年的包装机规范化体系的形成，食品包装行业独树一帜，成为该领域的领头羊。因为食品行业的加大，以及人民对外包装的要求更加美观。在食品行业中，一个比较美观的外包装能增加销量，这是由于人们对美的一个新的认知，在此前提下种自动化脱离人工的包装机械应运而生，这是在企业生存之间的一个必然的竞争条件。伴随着人民生活水平的进步，以及外包装技术的发展，有时候人们不仅以实物的健康有所关注，精美的外包装纸张也会成为人们购买商品的条件之一，精美的设计图案包含卡通图案、人文地理、及一些标志性的建筑图画也是对设计人员的一种考核，完整优质化的包装机对食品行业的帮助是不可或缺的。本次的研究重点是针对于糖果包装的一次

10、完整的研究与分析，根据理论知识对其进行设计与构想，让其成为一种可适用于多种产品外包装的典型自动化外包装机械，参考调研市场现阶段各种外包装机械确定包装尺寸、构思包装机结构，合理的结构布局可以解决空间占有率的问题，以及高质量、高速度、高效率的生产，作为首要目标进行设计开发。1.2 本课题的目的和意义伴随着工业一体化系统的普及，以及人民生活质量的提高，人民富足的生活得到充分的体现，人民充当消费者的角色不断增长，以视觉识别系统的运用，视觉识别系统可以根据设计者的要求，对其形状外观轮廓进行定位于识别，视觉识别系统可以为设备的自动化程度添加第二双眼睛，使其自动化程度大大提高。微型电子工业的进入，使包装设备

11、赋予灵魂，它可以对各类产品进行仿生化追踪进行多维立体化的组合，实现普通机械难以达到的设想工艺得以实现，它的出现代表了包装机械行业进入一个新的纪元，使其变成跨时代的高科技产物。未来的包装机可以与智能化人机进行对接，其可以完成快速、自我检测并进行自我调节，能对食品在包装过程中的质量精准把控，以及在对个别特有风味进行密封保鲜，在弱电一体化控制技术对包装行业的注入使其包装产业赋予灵魂，可以精准的对远距离设备进行数据化整合与远程操控，并进行包装食品的分类与储存，可应用不同种类的食品包装对多种产品进行同时包装。近年来，由于国外对国内的技术封锁,一些高尖端自动化包装设备技术被封锁,例如实实监控技术、与超远距

12、离遥控技术、大扭矩步进电机技术，机械化可变形补偿技术、激光异性银金切割、综合化数据储存等。由于此技术多应用于包装机械，导致我国包装机械停止补前，在已生产的包装设备当中，其组装精度以及使用精度体现出层次不一的情况，由于国内厂家联合有组织的探讨研究，并对自身技术的相互奉献，秉承着中国人的优良传统，取长补短，不断自我创新使国产化包装机械的壁垒被突破，研发出更加可靠、外形更加美观、结构模块化、可实现24小时内补尖端运行、以及对误差的调控，得到了长足的补充。自从中国加入世贸组织，摆脱国外西方列强对中国的技术封锁，也是为了使国内与国外的紧密沟通，中国包装产业技术加强与国外产业的无缝对接，自此中国已经成为世

13、界增长最快的国家，主要表现为包装机械出口额有所增加，包装发展迅速，国外大批客户认同中国的包装行业，但是西方列强对中国的封锁补补只是技术的封锁，以及对中国出口包装机械的进行关税、以及出口凭证进行百般阻拦，也是对包装行业的前所未有的巨大挑战。售卖产品的包装是一个新兴产业，在商品竞争越来越激烈的环境当中，商品包装已经成为人们挑选商品的一个重要组成部分。在商品的市场流通当中，消费者对产品外包装的要求更加严格，主要有以下方面：产品的外包装要求美观，产品的外包装不允许有任何破损，因为任何的破损都会引来消费者对产品质量的质疑。产品外包装尺寸精度的把控，要求外形尺寸误差小于5%,产品大小不一会照成消费者对其产

14、品的误解，例如偷工减料假象，会使产品形象照成损失，以及对生产厂家的补认可，照成连锁反应。因此，应通过创新和借鉴国外先进的设计技术，学习开发功能齐全、系统集成的自动包装机，不断提高机器的工作能力依赖性和准确性。使我国包装机达到国际先进水平，以提高我国在包装机械市场的竞争力。1.2 国内自动包装机的现状与发展趋势重现阶段中国内包装企业调研数据来看，大多包装企业都是小型企业，并没有规范的制度，以小规模生产为主要体现，但是由于包装行业的起步比较高，但是缺点是投入资金比较大，浪费资源，其相对发展比较慢，底本城的包装机械扰乱市场。随着各类不同的产品出现，对于食品包装的要求更加严格，以及包装技术更加苛刻。国

15、内机电一体化的外包装机械的发展(1)提高生产效率的智能化提高包装机的可靠与稳定是包装机械添加计算机辅助的重要条件。今后的包装机械化企业与电子电控企业的联合是必然趋势：包装机的发展趋势有：第一，机械结构功能的多元化方向。商业产品已经精致多样，包装机在大环境下情况要具有多变，多样化，由于现阶段市场开放，多种电气化控制元件的支持，可以使是包装机械应用于各种不同产品的包装，包装机可以实现以一敌多的多种类包装。第二是国家规范机械行业的标准要求，为包装行业的结构化设计与模块化设计提供有利支持。充充分利用现有的设计基础，可以使包装机有繁琐的设计步骤,简化的由多模块组成，缩短设计周期。第三产品的低能耗化产品像

16、着低能环保指标进行挺近，符合国家发展需求，可以提升包装机械在日常使用中的低成本价值，使用企业大大降低成本。第四高科技耐用化在外包装生产过程中，包装机由多元科技技术的注入，以及多种卫生环保材料技术的应用，大大可以提升产品的外包装品质与安全生产的效果。第五长期的科研周期研发企业由长期的方案研发，到产品落地成型的过程，大量应用理论数据，使科学化技术成为当代企业研发的有力基石。1.3 国外自动包装机的现状与发展趋势EstadosUnidos,Jap6n,Alemania,Italia是世界4大工业强国。美国（AIemania）,是包装机械发展历史悠久的国家，在很早以前就确认了包装机的行业规范准则，其包

17、装机械有多种类型，以及高效的产能而立足。在20年以内美国（AIemania）咱有了世界百分之80的包装机生产以及国民消费增长率NO.1的市场消费额，其生产的包装机产品以高、大、上、为著称，占领行业龙头，一直无人能撼动。与美国（AIemania）和德国（DeUtSChland）相比，日本的包装产业化起步比较晚。1960年以前，日本只能对小型商品进行包装。1970年以后，是日本开始重视包装行业的时期。在1970-1980年代，日本的包装行业开始有所增长，一直保持着正增长的优势，其调研数据未百分之13左右增长。90年代末，日本的微电子行业发展迅速，为包装机提供有力的支持,此时以后日本开始跨越性增长,

18、其主要原因为微电子控制技术为包装机的发展起到关键性作用。随着自能化工业机器人的发展，以及机械模块化的普遍认知，这些高科技高尖端技术的被包装行业的应用，包装行业正式跨入到高科技时代，其发展规模已经提高到了相当的一段高度。在2000年以后，日本包装行业一直保持了29年的正增长，其效果明显，它重引进其他国家设备，到自主研发设备，以及在经历了自主生产的全过程。德国经历二战以后，它的工业水平大幅度降低，但是由于重建后，重二战前的技术积累来看，它的发展更加迅速，尤其它有一套自主的工业管理意识，使包装机发展更加迅猛，其包装机代表作品是一套成品的啤酒灌装生产封盖的包装机。其优势是机动性强、可靠性好等特点，享誉

19、全球。因为它使用了系统集成化模块的设计思想。其啤酒生产过程中，不仅可以对收集袋、称重、灌装、抽真空等操作进行演示，还可以对其进行搬运封箱等工艺流程。最明显的优势是在那个时候它应用到了激光达标的先进设备，使其成为世界上最大的外观包装一体化成型生产线，它的出口额在世界上占有巨大空间，也为德国带来了享誉世界的工业强国的美誉。意大利是仅次于德国的第二个外包装机出口果。其主要特点为包装机结构紧凑、体积小、效率高等优点，但是最为突出的就是价格特别便宜，出口比例在30%左右。此外由于工业跨入第二大发展趋势(机器人为发展主要前提)(1)高规范的工艺过程为了完成更加复杂的包装过意，平常机械结构已经难以完成，这时

20、候要增加机械手来完成复杂动作，所以这就导致了要增加以计算机控制系统为主流的配套设施，包装机像着自动化程度逐步发展。包装过程的的全自动化，必须依靠已经出现的视觉分拣识别系统为依托，以视觉识别图像的功能为介质，通过光纤数据来传到到计算机并进行整合，用计算机反馈给执行驱动器来驱动机械手以及分拣系统的具体机械炒作，完成了包装机设备的自我调节，以最好的状态进行工作。(2)适应产品变化，设计具有良好的灵活性和弹性。为了方便包装机的设计,设计工者采用模块化设计,这样可以缩短设计周期,以及快速更换机械段元，模块化单元，是以多种机械结构为组合的设计集成体，它可以方便改型，快速更换损坏零部件。(3)完整的配套设施

21、供给在市场竞争当中，以最优质的产品服务给客户，已经成为必然趋势，厂家的服务态度，决定销售来源，那么在提供给客户单一设备，并不能完成生产的需求,所以生产厂家都会以成套的设施来满足市场的需求，以及包含设备到厂后的安装调试。(4)软件技术的应用。计算器自动合成三维模型，然后将实际生产的指标和数据、可能出现的故障输入计算机，计算机三维模型可以符合实际生产工作环境进行操作的模拟，显示生产能力、废料产量、生产环节的匹配情况，其中生产线瓶颈等，还可以根据用户的意见改变。第二章方案设计2.1 方案草图绘制图2.1方案草图绘制2.2 供料机构方案设计为保证机械化供料，设计了如下方案1 .普通料斗+消拱器图2.2

22、方案一方案草图2 .进料经常用的锥形漏斗会导致出料口阻塞，直径和物料摩擦越大，安设灭弧室后，去除出料不匀称性就越效果。装饰器又称为破拱，装饰器有一个已知的破拱，它以来自突然喷出的压缩气体的强气流的原理工作，使超速的气体直接冲入阻塞的区域内，以分散折叠的松散材料，这种突然发出的膨胀冲击波克服了材料的静摩擦力，再次回复容器内容物的流动。它选用空气能量原理，工作介质为空气，由差动装置和快速排气阀组成，能实现自动控制，瞬间将空气压力转化为空气射流能量，能产生强烈冲击，通常安装位置在料斗下方。这种方案需要一个外部气动管道以及一个气动阀门来控制反应气体的量。结构复杂，影响糖浆剂的质量。3 .连杆+推板机械

23、化供料图2.3方案二方案草图如图所示电机带动转盘转动时，连杆带动推板在滑轨内做往复直线运动，糖块在平台上铺满通过推板不停地往复运动将糖块推进至下一工序。该机构适合一次性大量供料，并且料的体积和重量必须在规定范围内，如果重量过大，将增加电机的扭矩。并且要做成立式包装机，这种结构在整体布局上会占用很大空间，结构不够紧凑。4 .料仓加搅龙轴如图2.1所示料仓下方焊接方形管道，电机带动搅龙轴转动，糖块从料仓垂直下落到管道里，搅龙将糖块分离由于搅龙和管道内壁之间的体积固定所以可以完成间歇性供料，只要计算出搅龙和管道内壁之间的体积再除以糖块的体积就可以计算出一次性包装多少块糖。调整步进电机的转速就可以控制

24、供料的速度，这种机构结构紧凑，也方便安装在包装机外壳银金上。2.3包装纸成型机构在参考国内大部分食品包装机包括巧克力，糖块，粉末状物体的包装纸成型机构后，发现比较普遍的包装纸成型机构分为端式和封边式这两种，端式一般一次性只能包装一块糖果，根据论题任务要求，选用封边式成型机构。如图2.1所示，成型筒截面为梯形，通过直径不断缩小将包装纸弯曲成筒装，下方有一个导向轮，导向轮主要有两个作用：1.作为包装纸持续进给的主动力来源，通过摩擦力和包装纸的反作用力带动包装纸的进给，2.包装纸侧边贴合固定，刚弯曲成型后的包装纸，因材料不同会有不同程度的弹力，如果没有限制作用力，包装纸会自动恢复成没有成型前的形状。

25、图2.4成型筒三维模型成型筒采用注塑模具铸造而成，成型筒左侧做成有一定倾斜角度的原因有:1 .防止糖果垂直下落，难以控制各工位的工作时间2 .便于安装在整体设备外壳镀金上3.倾斜一定角度在模具拔模时，方便工人拔模图2.5导向轮三维模型导向轮表面处理为四氧化三铁保护膜，摩擦系数为=0.8。2.4 包装纸封边机构图2.6包装纸封边机构如图所示，是由磁偶式无杆气缸改装的包装纸封边机构，右侧气缸左端改为热封板，通过控制腔内气体容积变化时间，来控制热封板运动频率，左侧为弹簧板，在受到左侧气缸冲击压力后会收缩，在右侧气缸退回时，会自动回弹，将包装纸加热，溶解，粘合，重复这一过程，并计算好与上方其他执行机构

26、相匹配的封边时间即可。2.5 包装材料分析食品的卫生在食品包装材料中应受到高度重视。巧克力包装纸厚度为0.008mm,材料是薄而易碎的铝箔，拉伸强度较低，容易破裂。包装速度越快,纸张张力越大，纸张容易分离。在选择送纸的机构结构时，主要从以下两点出发：1 .纸币形状:一张纸或一卷。他们的原始数据决定把纸应用于卷筒。2 .纵向或横向排列的纸张发送空间。在这里水平对齐。第三章传动系统设计与计算3.1, 供料传动系统设计与计算3.1.1 电动机的选用步进电机的简单定义：步进电机是一种将电脉冲转换成间歇机械运动的机电装置。当采用适当的电脉冲指令时，电机转子的外转子或外转子的轴以不连续的步进方式旋转。电机

27、的旋转和应用的静脉冲直接关系有几个方面:添加脉冲的顺序直接由电机轴的旋转方向决定。其次，发动机轴转速取决于所加脉冲的频率，旋转角度或圈数与所加脉冲的数量成正比。步进电机的优缺点：优点：1 .电机的旋转角度与脉冲数成正比；2 .发动机停止时，有最大扭矩（当绕组励磁时）3 .由于每一步的精度为3%-5%,而一步的误差不会累积到下一步，因此具有良好的位置精度和运动重复性；4 .出色的停止和反向响应；5 .由于无电刷，可靠性高，因此电机的使用寿命仅取决于轴承的使用寿命;6 .电机响应仅由数字输入脉冲决定，因此可以采用开环控制，使得电机结构相对简单可控，造价更低；7 .只有负载与电机轴的直接连接也可以在

28、很低的速度上同步旋转。由于速度与脉冲频率成正比，因此宽度较宽，速度范围更大。缺点：1.如果控制不当容易引起共振；很难工作到更高的速度。计算电机所需要的输出功率：电机所连的零件有联轴器和搅龙轴，重量分别为0.2和7,单位为千克。IOOO_ S、2(M + 阳 + 料)g制1000T110.05(0.2+7+3)9.823.140.07_100OC式中：S安全系数，其值为S=I.1；摩擦系数，其值为4=。5；M搅龙轴重量，其值为=7Kg;In联轴器重量，其值为W=O.2Zg;V线速度，其值为u=2T=0.43967zs；g重力加速度(Nikg),其值为=9.8N2g0搅龙轴所需电机输入功率P=工幽

29、”0.98式中为联轴器效率查表得=0.98电机转速选用：电机速度选择：同一功率的类似电机具有几个不同的同步速度。低速电机级多，外轮廓尺寸大，质量重，价格较高，但总变速箱比和变速箱尺寸可以降低，高速电机正好相反，应考虑多种因素选择合适的发动机的转速。综上所述选用转速为60rmin3.1.2搅龙轴参数计算搅龙轴是指在光轴上，或阶梯轴的一段光轴上，有一定厚度的螺旋式叶片，叶片在跟随轴旋转时，我们取搅龙外轮廓线的一点会发现，随着轴的旋转这一点会沿着螺旋线前进。现如今，搅龙轴用于运送物料的情况已经十分普及，可以用于运输轻载，并分段的物料。下面是根据电机参数计算的搅龙参数。L转速：n=-=60rmin2.

30、功率：P=Pd-0.020.98=0.QI2kw3.转矩：795504 = 9550 %= 3.2NM603.2导向机构的设计与计算3.2.1 减速电动机的选用减速电动机是减速机和电机的一体化。这种集成也可以称为齿轮马达或齿轮发动机。通常是一款专业的减速机准备好提供生产设备。减速机广泛应用于钢铁工业，机械工业等。一般用于所需扭矩较大的工作场合，或者应用于负载较重的工作场合，使减速电机的优点是简化设计，减少部分空间。能够适应恶劣的工况。减速电机通常通过调节电动机来调节发动机。内燃机或其他高速操作通过减速器的输入轴上的齿数少的齿轮啮合。轴上的大齿轮达到延迟的目标。减速电机特性L减速电机与国际技术要

31、求相结合，具有高科技含量。2,节省空间，可靠耐用，高载容量高，高达95kW。3,低能耗，卓越的性能，减速器高效超过95?r4,振动小，噪音低，节能高，采用优质钢材，钢铸铁箱和齿轮表面采用高频热处理。5 .必须处理精密操作后，确保定位的精度，所有这些都形成误差转移组合物的加速度，并具有发动机和机电。该产品完全保证使用质量功能。6 .该产品采用该系列，模块化设计思路，具有广泛的适应性，该系列具有极大的发动机组合，安装位置和结构。可以基于每个速度和不同结构形式的实际需要选择解决方案。计算电机所需要的输出功率：电机所连的零件有齿轮组，导向轮组，联轴器和两根轴，键和弹性挡圈的重量忽略不计，总体重量为12

32、.75,单位为千克。先计算转动惯量J=-MR1=0.5x12.75X0.082=0.04082式中M为电机所需要带动的物体的总体重量R为回转半径已知所选转速n=60rmin则阻力矩为T=J=0.0408x(60/60/0.01)=4.08NM式中AQ为角速度变化量，则电机功率为P=M/卬/9550X/=4.08x60/9550x0.85=0.03KW各轴转速： I轴：nf=60rmin；%1 11轴：1=-=60rmin；i1各轴功率： I轴：P1=Pd=0.030.98=0.03Z:vv； II轴：昂=6x%=003x096=0029Aw;各轴转矩：I轴：T1=9550-=9550-=4.8

33、VW;nl60 11轴7=9550限955OX”二4.6Nm;nll60轴名运动和动力参数转速/r/min功率尸hv转矩77NmI轴600.034.811轴600.0294.63.3 热封轮机构热封轮机构的电机选用方法与供料机构类似，二者都是选用步进电机，步进角也都相同为15,只是电机所驱动的负载不同，计算方法类似，这里不再赘述。3.4 步进电机的设计计算查阅相关资料，计算脉冲等效值：脉冲等效值根据系统的精度确定，开环系统P一般取0.0050.01毫米。如果采集太大，就会出现无法满足系统的精度要求的情况，如果采集太小，机械系统实现不了，或者其精度和动态特性无法达到所满足的阈值，经济将会降低。本

34、次设计的工作台精度为0.1mm,查相关资料计算脉冲等效值。=-0.2=0.067根加3参考三维图，我们可以看到步进电机直连的联轴器和搅龙,那么可以得出传动比i=l.计算步距角：a=360Z=3600.0670.005=0.24。总负荷惯量：J=2.4610-5,电动机轴上的惯性转矩:T.=J-=0.0000246Jpr2x3.1416X幽=6.20.50.1电动机轴上的当量摩擦转矩:pfVAWX0.004x50x9.8=0.0016N2i23.140.99式中，加是电机加速时间，取0.1s伺服传动链的总效率取为=0.99电动机轴上的附加摩擦转矩为TPEO/120.00525.86cq2iqoi

35、a_3/TF丁F。）=2x3.14x0.99Xk9LNm九是未预紧时的传动效率%=0.9工作台上的最大轴向载荷折算到电动机轴上的负载转矩为:Tw=-FaO=25.86=0.02N相2i“23.140.99联立上式,可依计算出在最大外载荷下工作时，电动机轴上的总负载转矩为:7J=r+7i+z=1.3210-2+0.02+0.16=0.035/Vm根据以上的计算结果，初步选用三相永磁步进电机。130BYG步距角：0. 6/1. 2绝电阻；500V地徵强度：X）OY潟 升：66K环境温度：10+55t势嫌等级；B三相永磁感应子式步进电机DEGDcIonMn技术套效;图13选定130ByG3503根据

36、图中的技术参数可知:步距角:0.6度，相数为3AC1Hinute静转矩:35NM转动惯量:30Kgcm?总等效载荷力矩与电机轴自身惯性矩之比应该控制在一定范围内，不得太大或太小。如果总等效载荷力矩设置的过大，那么伺服系统的动态特性就会取决于负载特性。工况（如工作台的位置）变化引起的负载质量、刚度、阻尼等变化也会使系统动态特性大大变化，降低伺服系统综合性能，或造成控制系统设计困难等情况。如果比例过小，则电机选的择和传动系统的设计就显得不合理，经济性不强。第四章气缸的选型与计算气缸的基本概念：活塞腔位于内燃机的气缸上。它是活塞运动的轨迹，气体燃烧膨胀，其中气体运动的部分爆发也通过气缸壁释放，允许发

37、动机保持正常的工作温度。气缸类型集成并整体浇铸。单铸件分为两种干燥类型和潮湿类型。气缸和圆筒铸造到单个圆筒。当圆筒和气缸分开铸造时，它被称为气缸夹套。与冷却水直接接触的气缸护套称为湿圆筒套管。没有干燥的气缸夹套，与冷却水直接接触。为了保持气缸和活塞的密封，活塞运动减小的摩擦损失，气缸的内壁应该具有高加工精度和良好的加工性。气缸分类：压缩气体的压力可以转化为气压转移中的机械能的气动执行元件。一般有两种类型的气缸往复直线运动和往复直线摆动（见图）。往复直线运动的汽缸也可以分为单作用式气缸，双根缸，隔膜缸和冲击型气缸。L单作用气缸：活塞杆具有活塞杆，从活塞侧空气供应产生空气压力，产生空气压力，产生推

38、力，并依赖于弹簧或自重。2 .双作用气缸：在活塞的两侧的一个或两个方向上交替地供应。3 .隔膜气缸：替换活塞隔膜仅在一个方向上输出并用弹簧复位。密封性性能很好，但行程很短。4 .冲击气缸：这是一个新的组成部分。它将压缩气体压力转化为活塞高速（10至20米/秒）5 .无杆型：圆柱体的一般名称没有活塞杆。有两类：磁性圆筒和电缆缸。回收圆筒被称为由刀片分离的摆动圆筒，交替提供给两个空腔,输出轴摇摆,摆动角度小于280。还存在旋转圆筒，气液减毒圆柱和管缸。根据实际工作情况，现选择磁偶式无杆气缸。磁偶式无杆气缸标准参数使用流体空气动作方式双作用最高使用压力0.7MPa最低使用压力0.13MPa环境和流体

39、温度-1060o（但未冻结）活塞速度501000mms缓冲两端橡胶缓冲/液压器缓冲安装姿势无限制最大负载及行程4.1 气缸内径选型现己知实际负载有热封板和气缸自身，所以总负载F=3.5Kg,F35x0X气缸理论出力为尸=二=52.76N0.65式中夕为负载率，在速度小于0.2ms时，一般取百分之65计算所需缸径D=j4xP%/已=4533.140.63=XOmm式中4为气缸的工作压力一般取063,单位为MPa,根据市场现有的气缸，选择内径为IonIm的气缸。4.2 气缸推力计算现已知的参数有气压P=O5MPa,缸径为D=IOmm,效率取0.6,根据这些参数就可以计算出气缸在无杆侧的推力。无杆侧

40、推力为F=1000000尸/4;T(O/1000)24=10000000.543.14(0.01)20.6=23.557V气缸理论出力表气缸内径(Inm)输出力P(N)受压面积(cm2)工作压力MPa0.2(.30.40.50.630.70.8P2.4811261401601010.20.30.400.5.6.7.8P1.3CL68121138162724.61.99.26.5109.1.4注：上述出力换算表是指气缸运动速度在50-50Omm/s内的理论出力4.3 真空发生器或真空换向阀的计算。求吸着响应时间T吸着响应时间的概念：吸着响应时间是指从供给阀（或真空切换阀）的换向动作开始，到吸盘内

41、的真空度的数值可以吸附工件为止所需的时间To按照市面上已有的选型样例，初步选定真空发生器所能提供的最大真空度Kpa=0.088Mpappmax=0.72根据上图，所得出的结果为：T=1.23Tl=LOl单位为秒（一般情况下所要求的响应时间为Tls）求真空发生器（或真空切换阀）的平均吸入流量先假设吸盘内的压力（P）从大气压按1.013MPa来计算，降至真空度达57%PV的到达时间为Tl,降至真空度达96%PV的到达时间为刀，有Ti=60V2=600.18.46=0.7=37；=2.1Tl（或T2）-吸着响应时间V-真空发生器（或真空切换阀）至吸盘的配管容积,这里的配管容积是指真空发生器底部表面积

42、乘以吸盘表面至真空发生器的最小直线距离。V=-d2l40003.144000160=0.012d-配管的内经,1一一配管的长度,外检(Inm)446810101212腋（皿）22.5467.58910气管外径内径尺寸表求真空发生器（或真空切换阀）的最大吸入流量，要注意的是：这里计算的真空切换阀的吸入流量要结合实际的工作介质转换率。最大吸入流量QmaX=I7.14L/min现有的真空发生器的参数为：最大真空度可以达到95KPa真空发生器所能承受的最大吸入流量能达到9.46LminSETP4根据样本选择真空发生器真空发生器的最大吸入流量为28.293L/min实际的响应时间O.185796s其他附

43、件的选择，应满足以下条件1 .供给阀的有效计算面积S不得小于真空发生器喷嘴几何面积的4倍;这里的有效面积是指供给阀与工作介质（空气或氮气）的接触面积。2 .真空发生器供气管的内径不能小于等于喷嘴直径（d）的4倍；3 .真空过滤器的吸入流量（q吸）应比真空发生器的最大流量大至少1.5倍.21第五章弹簧的计算5.1弹簧设计计算444 99L_j132.13 ；150.13 I161.87to Lli1429.42技术要求L旋向:右旋2.有效圈n = 31、总圈数nl =313展开长度L = 1429. 42 M图5.1弹簧工作图表5.1弹簧的设计参数最小工作载荷P1176N最大工作载荷Pn350N

44、工作行程h25un最大外径D2nnx18mm间距6Omm弹簧类别n类载荷(IooOoNFm(5.9)工是稳定时的极限载荷，。是弹簧的不稳定系数，产max是弹簧的最大工作载荷表3.2拉伸弹簧的计算参数工作极限载荷Pj444.99N材料直径d3mm有效圈数n42总圈数1142弹簧刚度P6.96N*mm弹簧外径D217mm弹簧中径D14mm弹簧内经Dl1Imm节距t3mm螺旋角3.90展开长度L1913.23mm自由高度H。157mm最小载荷时的高度H1168.29mm最大载荷时的高度Hn193.29mm工作极限载荷下的高度Hj208.31mm最大工作载荷下的变形量Fn36.29mm工作极限载荷下的变形量Fj51.31mm工作极限载荷下的变形量Fl11.29mm第六章整体外壳镀金设计6.1镀金设计图6.2展开图整体外壳下料分为4张板，根据尺寸，最大的板材进行折弯加工，如图6.2所示，中间两条点划线为折弯中心线。折弯参数为：折弯半径：1.5mm折弯方式选择折弯在外。厚度选择3mm,材料选择20钢。释放槽尺寸为0.5*0.5.其余层板为整版下料，氮弧