大電流母線銅板自動(dòng)下料設(shè)備設(shè)計(jì)說(shuō)明書(機(jī)械部分)講解

Largecurrentbusbarcopperautomaticblankingequipmentdesign(mechanicalpart) 職稱 I設(shè)計(jì)總說(shuō)明通過(guò)對(duì)銅板下料加工工藝及過(guò)程的研究，以及對(duì)各種切割下料機(jī)械的觀察，本設(shè)計(jì)采用了機(jī)械一體化設(shè)計(jì)思想，對(duì)整體造型，機(jī)械機(jī)構(gòu)，及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)備一共由三部分組成：切割部分、進(jìn)給部分和滾道設(shè)計(jì)部分。工作原并把平臺(tái)放在導(dǎo)軌滑塊上，通過(guò)絲桿帶動(dòng)整套切割裝置前后運(yùn)動(dòng)，對(duì)于滾道的設(shè)計(jì)我采用了齒輪齒條裝置，帶動(dòng)擋板確定位置，可實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格的銅板切割，并且滾道設(shè)計(jì)時(shí)采用氣缸壓緊，可對(duì)銅板進(jìn)行壓緊定位，就是這三部分組成了該套設(shè)備。此下料機(jī)具有切割動(dòng)作快，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以及數(shù)控控制等優(yōu)點(diǎn)，能夠降低工IIINTRODUCTIONpinionandrackdevice,drivethebafflepositionisdetermined,whichcanrealizeeecutting本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)大電流母線銅板自動(dòng)下料設(shè)備設(shè)計(jì)(機(jī)械部分)(畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書緒論母線(busline)指用高導(dǎo)電率的銅(銅排)、鋁質(zhì)材料制成的，用以傳輸電能，具有匯集和分配電力能力的產(chǎn)品。電站或變電站輸送電能用的總導(dǎo)線。通過(guò)它，把發(fā)電機(jī)、變壓器或整流器輸出的電能輸送給各個(gè)用戶或其他變電所。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)母線的下料大部分是通過(guò)操作人員的手工操作，機(jī)械化程度低。勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，質(zhì)量差，不能滿足大批量的生產(chǎn)。隨著時(shí)代的發(fā)展，大電流母線的下料的自動(dòng)化、半自動(dòng)化必須跟上步伐，以滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要。解決無(wú)法一臺(tái)設(shè)備滿足多種類型母線銅板的問(wèn)題。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合性考核，我們必須認(rèn)真對(duì)待。為了提高自己的積極性，我選擇的不是自一步母線槽是由美國(guó)開(kāi)發(fā)出來(lái)的、稱之為“Bus-Way-System”的新的電路方式，。使用原來(lái)的電路接線方式，即穿管方式，施工時(shí)帶來(lái)許多困難，而且，當(dāng)要變更從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)說(shuō)，母線槽本身與電纜比較，價(jià)格貴一些，但是與包含配線用的各種附件及整個(gè)電力系統(tǒng)相比較使用母線槽可以使建設(shè)費(fèi)用就便宜多了，特別本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2切割部分設(shè)計(jì)方案二：選擇擺線針輪減速器，該減速器配有對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，直接在輸出軸上接聯(lián)軸器，通過(guò)聯(lián)軸器把圓鋸刀軸和減速器輸出軸相連接。經(jīng)過(guò)各方面的對(duì)比，從經(jīng)濟(jì)和方便的各方面比較，本次設(shè)計(jì)采用方案二。根械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15-2-99，電動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)速n=3000r/min,經(jīng)減速器后輸出轉(zhuǎn)速為本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2)載荷計(jì)算P2.2公稱轉(zhuǎn)矩T=9.55106=9.55106=10.505103N.mmP2.2n2000由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表14-1查得K=1.5，故由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式(14-1)得計(jì)算ANmcaA幾幾N44幾幾求本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3前后運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)(1)選用導(dǎo)軌副這個(gè)設(shè)計(jì)承受的載荷需要不大，但是脈沖的當(dāng)量小、定位的精度高。所以決定選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，因?yàn)樗哂胁灰着佬?、摩擦系?shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)的(2)選用絲杠螺母副伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，則需要滿足0.01mm的脈沖當(dāng)量和定位精度。因?yàn)榛瑒?dòng)絲杠副不能達(dá)到以上要求，所以只有滾(3)選用減速裝置輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，而且應(yīng)該有消間隙機(jī)構(gòu)。因此，本設(shè)計(jì)決定選用無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)重量估算需要按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量。其中包括夾具、工件、上層電動(dòng)機(jī)、工作平臺(tái)、減速箱、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重cezppecfcF=0.38F543.4N，F(xiàn)=0.25F357.5N。所以工作臺(tái)在垂直方向上受到的銑ecfnc削力F=削力F=F=357.5N，在水平方向上受到的銑削力分別為f和fn?，F(xiàn)在將在水zfn平方向上較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向(絲杠軸線方向)，則縱向的銑削力xfye(1)滑塊所承受工作載荷F的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選擇GF=+Fmax4z本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)代入上式，得最大工作載荷F=557.5N=0.558kN。maxa0a(2)計(jì)算距離額定壽命LfHTffCRW課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(3-33)，求其距離壽命：L=(ffff(1)計(jì)算最大工作載荷F絲杠軸線平行)F=1573N，受到橫向方向上的載荷(與絲杠軸線xNyF=358N。z本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(2)計(jì)算最大動(dòng)載荷Fhh取滾珠絲杠的使用壽命T=15000代入L=60nT/106，得絲杠壽命系數(shù)00通過(guò)查閱《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表3-30，載荷系數(shù)取H設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(3-23)，可以計(jì)算最大動(dòng)載荷為：F=3LffF如8681NQ0WHm(3)初選型號(hào)按照計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，通過(guò)查閱《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)G系環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為20mm，Q(4)計(jì)算傳動(dòng)效率η(5)驗(yàn)算剛度1)工作臺(tái)滾珠絲杠副的支承都采用“單推—單推”的方式。絲杠的兩端各采w22本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)0wxx223)將以上算出的6和6代入6=6+6，求得絲杠總變形量(對(duì)應(yīng)跨度560mm)12總(6)壓桿穩(wěn)定性校核根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》公式(3-28)計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨kk22560mm。代入《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(3-28)，得臨界載荷km綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)h(3-12)，算得減速比：h本設(shè)計(jì)選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)BF—3型齒輪減速箱。大小齒h122如《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表4-1所示，算得各個(gè)零部件的w2"iz2m2本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(1)快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(1)快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩eq1T指導(dǎo)書》式(4-8)可知，eq1包括三部分：TT動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩f；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后式(4-12)可知，T0相對(duì)于Tamax和Tf很小-，可以忽略不計(jì)。則有：TT=T+Teq1amaxf根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(4-9)，考慮傳動(dòng)鏈的總效2Jn1T=eqmamax60tnam3606x將以上各值代入《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(6-15)，算得。設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需時(shí)間t=0.4s，傳動(dòng)鏈總效率an=0.7。則由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(6-14)求得：TNmNmTNmNmx本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(4-10)可知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)(F+G)PT=zhf2nif20.75/3最后由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(6-13)，求得快速空載T=T+T=1.422N.meq1amaxf(2)最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩T；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)f軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩T。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)0TT和T很小-，可以忽略不計(jì)。amaxfT=T+Ttft程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(4-14)計(jì)算。本設(shè)計(jì)中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知沿著絲杠軸線方向的最大進(jìn)給載荷F=1573N，則有：xT=FPfh=15730.004N.m=0.86N.mt2ni20.75/3再由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(4-10)計(jì)算垂直方向承受本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)最大工作載荷(F=358N)情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦z最后由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(6-18)，求得最大工作eqtfjmaxeq指導(dǎo)書》表4-5查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩T=6N.m?？梢?jiàn)，滿足《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》式(6-20)的要求。(1)最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核設(shè)工作臺(tái)最快工進(jìn)速度v=400mm/min，脈沖當(dāng)量maxfxTNmT4N.m，滿足要求。maxfeq2本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(2)最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核從上圖查得，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T=1.8N.m，大于快速空載起(3)最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核與最快空載移動(dòng)速度v=3000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率maxf=10000Hz。查《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表4-5可知90BYG2602max(4)起動(dòng)頻率的計(jì)算mqffeqm100脈沖/s)。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4進(jìn)料道的設(shè)計(jì)4.1電動(dòng)機(jī)的選擇經(jīng)各方面考慮，決定選擇常州市偉通機(jī)電制造公司生產(chǎn)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，型號(hào)m的設(shè)計(jì)計(jì)算精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)選用直齒圓柱齒輪，壓力角為20度。(3)材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1，選擇齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，HBS，齒面硬度為240HBS。21取Z=77。2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由式10-11試算齒輪分度圓直徑d1t=Ht(ZZE)dH值①試選K=1.3Ht②計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩1dHE本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)a111aa222aa2a2cHHlim1Hlim11h由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-23查取疲勞壽命系數(shù)K=0.90、K=0.95HNHN2H1SH2SH1H2dH(2)調(diào)整齒輪分度圓直徑1)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備①圓周速度v本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KHAvt1dAt1Ha齒向載荷分布系數(shù)K=1.421，由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)HbK=KKKK=1.91HAvHaHb3)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10-12，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑Kd=dH=67.939mm11t3KHt及相應(yīng)的齒輪模數(shù)dz1根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10-7試算模數(shù)1)確定公式中的各參數(shù)值Ft本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)::::Fa1Fa2a由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-24c查得齒輪跟齒條的齒根彎曲疲勞極限分別為Flim1Flim2FNFN2F1SF2S2)試算模數(shù)(2)調(diào)整齒輪模數(shù)1)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)d③寬高比ath2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KFK=1.08vmKtFaHb得K=1.34FbK=KKKK=1.45HAvFaFbKm=mF=1.783t3KFtm曲疲勞強(qiáng)度二齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)11m212這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免(1)齒輪本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1dmm(2)齒條①齒根高h(yuǎn)=1.25m=2.5mm2②齒頂高h(yuǎn)=m=2mm1中心距圓整后的強(qiáng)度校核上述齒輪副中心距不便于相關(guān)零件設(shè)計(jì)和制造。為此，可以通過(guò)調(diào)整齒輪傳動(dòng)比、改變齒輪或者變位法進(jìn)行圓整。本例用變位法對(duì)中心距圓整至a’=120mm。12(1)算變位系數(shù)和x2xx12xx12由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21a知，坐標(biāo)點(diǎn)(z/2,x/2)=(47.5,0.325)位于L12xx本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(2)齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核按前述相類似的做法，先計(jì)算《機(jī)械設(shè)計(jì)》式(10-10)中各參數(shù)。為了節(jié)省H1d1HEZ=0.874。將它們代入式(10-10)，得到eu+1.ZZZ=679.8MPa<[]=793MPaH0d3uHE