机械系统设计大作业-螺钉排列机.

螺钉排列机设计摘要：螺丝排列机行业内也称之为螺丝机、螺丝整列机、螺丝送料机等。主要是为在传统螺丝锁付工艺过程中简化工人操作流程，降低工人劳动强 度而开发设计的。主要作用是将螺丝整齐排列送至指定位置，由电批操作 工直接取料，简化传统锁付动作，提高生产效率。广泛应用于电子产业。 目前市场上主要是日本品牌和国产品牌占据市场主导地位，价格差异较大。 根据国内市场的发展和各螺丝机生产厂家技术的不断完善，国内少部分厂 家的品质完全已经达到进口产品的品质！其中深圳市尚格鼎工科技有限公 司开发的HAOAN品牌旗下的 GE1050可实现多种规格螺丝公用同一台设 备，依托其螺丝锁付自动化的技术背景开发出垂直电批支架、螺丝锁付控 制系统，结合其螺丝排列机使用，可完全实现螺丝锁付过程中漏锁、浮锁、 滑牙、计数等功能，完全不同于市场上所谓计数螺丝机，可真真意义上实 现上述功能！关键词：螺丝机螺钉排列螺丝送料螺丝整列第一章总体方案设计1设计任务抽象化散乱的螺钉 =|=排列好的螺钉电 能黑 箱 机械能驱动信号-一2确定工艺原理手动将螺钉放入料斗利用凸轮实现滑动板的上下移动通过特殊形状的受料槽实现螺钉的排序利用重力实现螺钉的输出3工艺路线图散乱的 加工 Z 排列整螺钉 I齐的螺4功能分解、画功能树5确定每种功能方案、构造形态学矩阵1234A螺钉的向上输送凸轮P曲柄滑块槽轮气缸B螺钉的排列机械臂人工特殊形状的槽C螺钉的输出重力) 一传送带吸盘6确定边界条件螺钉的直径6,长度16207方案的评价、确定一种方案确定的方案：A1+B3+C1方案评价：由于滑动板运动到最上面时需要一个短暂的停歇使螺钉能够顺利 的输送出去，又考虑到经济方便的问题，故选用凸轮实现螺钉的向上输送； 考虑 到成本、效率的问题，螺钉的排列采用特殊形状的受料槽； 螺钉的输出利用重力 则经济可靠。1.8方案简图a.螺钉的供送机构15b.螺钉的排列输由机构8总体布置设计、画由总体布置图9主要参数的确定动力参数：电源220V功率50W尺寸参数：(1)整机外廓尺寸：123*181*145(2)特性尺寸：螺钉直径6长度1620运动参数：凸轮转速12转/分第二章执行系统设计1拟定运动方案，确定执行机构类型及组合为实现滑动板的往复式直线运动，且滑动板达到最高时需停顿一定时间使得 螺钉滑出，执行机构可采用盘形凸轮。2运动分析（凸轮设计）根据任务要求可采用对心直动平底推杆盘形凸轮机构a.确定凸轮机构的基本尺寸行程=30mm图1 3. 5-5 确定门艳端网半锌的计油国品新版机械设计手册第2卷图13.5-5作图求得 Rp = 100mnf则 r0 = Rp -h/2 = 85mmb.确定推杆的运动规律由于工作条件为中高速轻载，应选用 amax和 jmax较小的运动规律，以保证推 杆运动的平稳性和工作精度。由教材机械原理表9-1可知，对该凸轮推程运动规律可选用正弦加速度运动规律，回程运动规律可选用五次多项式运动规 律。C.求凸轮工作廓线如上图所示，设取坐标系的y轴与推杆轴线重合，当凸轮转角为6时，推杆 的位移为s,根据反转法可知，此时推杆平底与凸轮应在 B点相切。又由瞬心知 识可知，此时凸轮与推杆的相对瞬心在 P点，故推杆的速度为v = Vp = OP -或OP = v/ = ds/d：.而由图可知，B点的坐标为x = （r0 s sin 3 -ds/d、cos、y = r0 s cos、- ds/d、sin、（a）此即为凸轮工作廓线的方程式式中，位移s应分段计算推程阶段 取601 =90。=冗/2s1 = h f / 二01 ）-sin 2-二1 /、u /2二 I=h12、1/二-sin 4、1 / 2二、1 = 0,二 / 2】ds, /d 1 = h2/二-2cos（4、1）/二 1远休止阶段 取602 =90=冗/2s=30a2=b,Jr/2ds2 /d、2 = 0假设凸轮转速为12r/min ,则凸轮转一周时间T= 5s,可得凸轮转过远休止 阶段的时间为1/4T即1.25s验证在这个时间内，螺钉是否能滑出受料槽当滑动板运动到最高时对螺钉进行受力分析：螺钉质量：m =。k二dk /2 2 l二d/2 21取最小螺钉计算得：m = 7.8x10)6x3.14x(10/22 +16x3.14x(6/2)27.2g通过上网查得摩擦系数u =0.005假设受料槽彳K斜角度为300则螺钉所受合力为F合=1 mg3mg 22代入数值计算得:F合=0.5x7.2x9.8x10， V3/2黑 0.005黑 7.2父 9.8父 10,=0.035N假设滑动板宽度为L= 30mm则螺钉滑出受料槽的时间为t =代入数值计算得:4 7.2 0.001 0.33 0.035=0.38s1.25s因此，螺钉能顺利的从受料槽滑出回程阶段取603 = 60=兀/33 3445 5s3 = 10h-，3 / 03 - 15h-，3 / 03 6h 3 / 03= 270h、；/二 3 -1215h、；/二 4 1458h ；/二5、3 = 0,二 /3】ds3/d 3 -270 3h、；/二 3 -1215 4h、；/二 4 1458 5h ；/二5近休止阶段取仇4 =120 = 2冗/3s4 = 01 - 0,2二 /31ds4 /d、4 =0推程段的压力角和回程段的压力角a a arctands/dr s取计算间隔为5。，将以上各相应值代入式(a)计算工作廓线上各点坐标值， 在计算时，推程阶段取6 = 60,远休止阶段取6 = 6 0 +6 01 + 6 02,回程阶段 取 6 = 6 0 +6 01 + 6 2,近休止阶段取 6=6 0 +6 01 + 6 02 +6 03计算结果见下表：推 程6sds/d 6xya000085050.033640931.1517887398.5585984.60970.77603100.2642497764.46823159419.206483.1932.99981150.8650371089.54931475831.447580.46776.34595201.96456429915.7821817844.574176.322110.286253.63123705622.4150534257.772270.854114.1926305.86505464628.6479037770.242464.367417.499358.59760997933.7289556181.314657.324419.81724011.7003405637.0453562790.536350.264320.96154515.0000350838.1970970297.720243.701120.90535018.2997253637.04526029102.94438.021319.72885521.4024437633.72877524106.50633.400717.58826024.1349804328.64766075108.83829.757614.70816526.3687751322.41477707110.40726.751511.37967028.0354235215.78190543111.61623.82997.948197529.134927829.549071742112.71720.31634.782498029.735696484.468051221113.76915.52312.230098529.966293151.151692766114.6298.872260.573959029.999929852.06149E-09115-0.00041E-09远 休 止95300114.562-10.0230100300113.253-19.970105300111.081-29.7650110300108.064-39.3330115300104.225-48.602012030099.5926-57.5012530094.2021-65.962013030088.0947-73.921013530081.3168-81.318014030073.9201-88.096014530065.9607-94.203015030057.4994-99.593015530048.6004-104.23016030039.3316-108.06016530029.7634-111.08017030019.9688-113.25017530010.0221-114.560180300-0.0008-1150回 程18529.84736695.015026844-15.006-113.972.5003319028.9351851916.57860114-36.112-109.338.2789319526.8945312530.21450057-58.846-100.2615.11120023.703703742.44121891-77.061-87.63221.327120519.6014178250.77196598-90.222-73.34325.89122101553.71466769-96.519-59.74428.242321510.3985821850.77196598-96.309-49.02328.02222206.29629629642.44121891-91.196-42.65624.93242253.1054687530.21450057-83.665-40.93418.92862301.06481481516.57860114-76.586-42.62110.90332350.1526331025.015026844-72.63-44.7333.3705124000-73.613-42.4990近 休 止24500-77.037-35.922025000-79.874-29.071025500-82.104-21.999026000-83.709-14.759026500-84.677-7.4073027000-850.00094027500-84.6767.40919028000-83.70814.7611028500-82.10322.0006029000-79.87429.0727029500-77.03635.9235030000-73.61242.5009030500-69.62748.7549031000-65.11354.6378031500-60.10360.1048032000-54.63665.1145032500-48.75369.6286033000-42.49973.6127033500-35.92177.0367034000-29.07179.8743034500-21.99882.104035000-14.75983.7089035500-7.40784.67670360；000.00125850d.验证压力角并求推杆平底长度推程段最大压力角为20.9615 ,相应的凸轮转角为40。，回程段最大压力 角为28.2423 ,相应的凸轮转角为210 ,因推程时0f max = 20.96150 a= 30 ,回程时1a max = 30.83 0 Pr。电动机数据及传动比力杀 号电机型号额定功 率效率同步转 速港减 转速质量总传动比1Y90S-60.750.72510009102375.82Y2-801-80.180.517506301752.5比较两种方案可见，方案2选用的电动机质量和价格较低，传动比也不太大也使得传动装置紧凑，所以决定选用方案2电动机型号为Y2-801-8.查表得其主要性能如下电动机额定功率P。/ kw0.18电动机轴仰长度日mm40电动机满载转速n 0/(r/min)630电动机中心高H/mm80电动机轴伸直往D/mm19电动机效率“/%51f.计算总传动比，分配传动比总传动比：I 总no/n =630/12=52.5链传动比为7,取i链=3则减速器的传动比：i减=iz/i带=52.5/3=17.5g.减速器的选择查机械设计手册第3卷：选用减速器ZLY 112-17.5- I,其主要性能如下（单位：mm）长 A385 宽 B215265 输入输出轴间距a 192输入轴伸直径d122 输出轴伸直径d2 48输入轴伸长l136 输出轴伸长l2 82输入轴距中心长141L1输入轴键槽宽b16输入轴键高t124.5输出轴距中心长192L2输出轴键槽宽b214输出轴键高t251.5h.计算各轴功率和转速0轴：即电机轴Po= p电”电=0.18*0.51=0.0918kW=91.8Wn0=630r/minTo=955OX Po/n o=955OX 91.8 X 0.001/630=1.39 N mI轴：即减速器高速轴Pi= P0 力联=91.8 X0.99=90.9Wni= n 0/ i01 =630/1=630r/minTi=9550X R/ni=9550X 90.9 X 0.001/630=1.38 N mII轴：即减速器低速轴P2= P1 刈犹=90.9 X0.90=81.8W 1减n2=nj=630/17.5=36r/mini12T2=9550X P2/n 2=9550X 81.8 X 0.001/36=21.70 N min轴：即凸轮轴P3= P2 刈链=81.8 X0.95=77.71Wn3=rb/ i23=36/3=12r/minT2=9550X P2/n 2=9550X 77.71 X0.001/12=61.84 N m将上述结果汇总如下表：各轴运动及动力参数轴序号功率P/ W转速n/(r/min)转矩T/N.m传动形式传动比i效率40轴91.86301.39联轴器10. 99I轴90.96301.38齿轮传动17.50. 90II轴81.83621.70链传动30. 95田轴77.711261. 84i.传动零件（链）的设计计算已知：P = 81.8W , m =36r/min , i链=3,工作情况等确定链轮齿数初定链速V= 0.63m/s,根据表4-13选用小链轮齿数 Z1=17,贝U Z2=i x Z1=3X 17=51确定链型号和链节距由表4-14 ,查得工作情况系数Ka=1.5由图4-39小链轮齿系数 Kz=1.25由表4-15多排链系数(=1则计算功率：Po = KaKzP/Kp=1.5 X 1.25 X81.8/1=153.4W根据Po、m由图4-37确定，故选链号 08A,链节距p=12.70mm验算链速vpzn1v =60 100012,70 17 3660 1000=0.13m/s15m/s故链速适宜确定链条数和中心距初定中心距 a0 = (3050) p取 a。= 30p = 30 x 12.70 =381mm用于表示链条长度的链节数Lp0,2OZ Z2Lp0 一 p 2a02x381 x 17+51 1 12.70 51-172=+I12,702381 1 2冗)=95.12取Lp =96节确定实际中心距a=a0 + Lp Lp0p=381+ 96 -95.12 乂 12,70=386.6mm 22计算压轴力链传动的圆周力Ft=1000P/v=1000 X81.8 X0.001/1.39=58.85N取压轴力系数Kq=1.25,则压轴力Q = Kq Ft=1.25 X 58.85=73.56N计算链轮主要几何尺寸小轮直径 d1 二p/sin(180/z1 )=60.12mm大轮直径 d2 =p/sin(180/z2 )=206.30mm