数控铝带绕片机(传动部分)的结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - I - 数控铝带绕片机 (传动部分 )的结构设计 及运动仿真 摘 要 随着机械产品功能要求日益增多，产品更新换代的周期缩短，使得传统的设计方法逐渐被现代设计方法所取代。绕片机是生产铝片翅片管的专用设备， 铝带翅片管 是指金属外表面绕有连续薄带状的螺旋形金属 铝 片，利用 绕 片进行热交换的一种换热元件。这种 翅片管 是目前国内外一致公认的一种新型高效热交换元件，是先进的节能产品。 而我国现有的绕片机多属于半机械半手工的操作方式，效率低、质量不稳定、规格少。因此有必要对铝带绕片机进行结构设计研究。 针对国内外 翅片管 生产设备的 情况，并结合现在市场对绕片机的需求状况，我校 自行开发了 数控铝带绕片机 。解决了传统绕片机的 半机械、半手工的操作方式，效率低，质量不稳定，规格少的问题；实现了产品螺距的无级调速，并可实现程序管理、参数预设置、自动和手动的功能。能够有效地提高企业的生产效率和自动化水平，并最终提高企业在市场上的竞争力。 本文主要介绍 该设备 的工作原理 、传动部分的 结构设计 及三维造型及装配与仿真过程。 本文从数控铝带绕片机的功能要求出发，对各个部分的功能进行了研究， 系统 阐述了数控铝带绕片机的总体设计 、运动方案、结构设计及数控铝带绕片机传动 部分相关零件的设计计算， 本文以 数控铝带绕片机 传动部分 进行计算机的辅助设计 ，并且，在 台上对传动部分进行装配和运动仿真。 关键词 数控铝带绕片机 ； 传动机构 ；翅片管 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - of is an to is a is on of a It is is in a on of a in of D of of It of in D of of we of of It D up to C 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 控铝 带绕片机背景及其设计需求 . 2 题研究的目的和意义 . 3 要工作内容 . 3 章小结 . 3 第 2 章 传动部分的设计 . 4 体要求 . 4 动方案设计 . 5 构设计 . 6 计计算 . 7 给轮的结构设计 . 7 步带的设计计算 . 10 轮齿条的啮合传动设计计算 . 11 章小结 . 12 第 3 章 介 . 13 能介绍 . 13 5 的概貌 . 13 能介绍 . 14 章小结 . 16 第 4 章 三维造型及装配 . 17 维设计流程 . 17 件设计建模 . 17 件的装配 . 23 配的基本概念 . 23 轴箱的装配 . 24 章小结 . 29 第 5 章 数字模型仿真 . 30 字仿真概述 . 30 字模型仿真过程 . 30 章小结 . 37 结论 . 38 致谢 . 39 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - V - 参考文献 . 40 附录 . . 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 绪论 控铝带绕片机 背景及其设计需求 数控铝带绕片机是生产散热器用绕片管的专用生产线，绕片管是指金属外表面绕有连续薄带状的螺旋形金属翅片，利用翅片进行热交换的一种换热元件。这种绕片管是目前国内外一致公认的一种新型高效热交换元件，是先进的节能产品，可广泛应用于冶金、石油、化工、电站等行业的热交换器及各种散热器、暖风机等 设备上。由于我国现有生产线多属于半机械半手工的操作方式，效率低、质量不稳定、规格少、不能满足用户日益增长的对质量、品种和规格的要求，因而对数控铝带绕片机的开发就显得尤为重要。 我国对绕片机的大量使用从 80 年代开始，但多数为引进设备。由于绕片管是空气冷却器管束上的最基本、最重要的热交换元件，随着我国空调、制冷业的发展，对绕片管的需求量日益增加，作为绕片管生产的专用设备，绕片机仅靠进口已不能适应市场竞争的要求。为此，我国各企业，如开封市红日散热器厂、哈尔滨空调机厂等，都纷纷开发、研制了适合自己企业发展的设备， 并取得了较好的经济效益。经过不断的改进和完善，绕片机的性能和各项参数都得到了很大的提高，但这些改进多数都只限于对机械结构的改进，绕片机自动控制能力相对较低。 早于我国， 70 年代初期，美国 司就已经开始研制绕片机。目前，该公司的绕片机已具备 制和自动化加工功能。 现在国外已经有成型的数控 绕片管生产线 ，它能完成不同管径和翅片螺距的绕片加工，实现螺距的无级调整，而且操作方便，可实现程序管理、参数预设置、数控、手动等功能，并且加工零件的精度高、精度一致性好，加工质量稳定，废品率降低。 因而，针对国 内企业的实际情况，借鉴国外先进技术，开发 数控铝带绕片机 显得尤为迫切。开发后的 数控铝带绕片机 的控制系统以可编程控制器（ 核心，并结合 运动控制轴卡 来对 绕片管生产线 进行自动控制。并且其主要性能和要求均可达到国内领先水平，将填补国内相关领域的空白，特别适合国内中小型企业使用。在本文中主要介绍其绕制机构结构 外形 方面的设计 ，及其整体的机械运动仿真，以校对整个机械运动的可行性及结构的正确与否。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 题研究的目的和意义 本课题是在数字化平台上设计的一种新型铝带绕片机，开发 后的机床功能齐全，使用可靠， 并 采用开放性数控系 统为核心的控制系统总体结构。根据数控控制铝带绕片机的要求，进行机床机械结构、上下料装置设计及工艺设计。在以往的基础上进行改进和创新，具体表现在以下几个方面： 高加工精度。 少人为操作造成的误差。 高生产效率和加工精度，大大降低了企业的生产成本。 需调整时间少。 发生故障时，可以得到及时的处理，减少损失。 数控铝带绕片机 实现 生产过程的自动化、智能化，提高控制精度，稳定加工质量，提高了企业的自动化程度，提高生产效率和加工精度，其换热元件的传热效率可提高 30%，生产率提高 6 倍，直接节约原材料（铝带） 15%，从而更好地满足客户对产品的需求，大大降低了企业的生产成本，提高了企业的效益和市场竞争力，是一项极具开发潜力的项目。该数控铝带绕片机的主要性能和要求均可达到国内领先水平，将填补国内相关领域的空白。 本论文主要是用运动仿真来研究铝带绕片机的结构问题。 要工作内容 本文主要是在熟悉了数控铝带绕片机的工作原理及学习了 件的三维 设计部分以后，进行数控铝带绕片机（传动部分）零件三维图设计，二维工程图；重点完成了数控铝带绕片机的传动部分装配及运动仿真。 章小结 本章主要阐述了 数控铝带绕片机 在国内外的发展情况，根据 数控铝带绕片机的发展趋势 ， 阐述了 研 制 数控铝带绕片机 的意义 和设计需求 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 2章 传动部分的 设计 总体要求 数控铝带绕片机是生产散热器用翅片管的专用设备，其结构主要包括自动上料装置、自动传送装置、自动加工装置和自动下料装置，整个设备受程序控制，自动完成加工工作。自动上料装置由六个液压缸的同步回路驱动摆动液压缸实现；自动传送装 置通过液压缸组与支撑机构的紧密结合来实现复杂的机械运动，支撑液压缸组由五组液压缸的同步回路配合机械装置来实现钢管的加工和下料的传送，绕制完成后依靠保护套与减震液压缸组回路的配合来保证加工质量；自动加工装置和自动下料装置的控制主要用电机来实现，电机的转速由变频器来控制，通过对电机进行不同转速调节，从而实现了翅片管螺距的无级调整，在设计中为了提高翅片管的加工精度和质量，本论文中采用变频器来控制电机的不同转速 1。 数控铝带绕片机是生产散热器用翅片管的专用生产线，翅片管是指金属外表面绕有连续薄带状的螺旋形金属绕 片，利用绕片进行热交换的一种换热元件。这种翅片管是目前国内外一致公认的一种新型高效热交换元件，是先进的节能产品。由于原铝带绕片机属于半机械半手工的操作方式，其自动化水平低，生产能力和加工精度有限。 我们将采用 运动控制轴卡结合 可编程控制器 (核心的控制系统总体结构，对运用 现变频调速器多电机控制的原理进行系统设计；根据数控铝带绕片机的要求，进行 传动机构的结构设计 。 其结构简 图如图2示： 图 2控铝带绕片机简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 在以往的基础上进行改进和创新，具体表现在以下几个方面： 径和长度基管绕片的自动控制和铝带螺距的无级调整。 高加工精度。 少人为操作造成的误差。 高生产效率和加工精度，大大降低了企业的生产成本 。 于方便修理。 发生故障时，可以得到及时的处理，减少损失。 运动方案设计 基管在绕制过程中，其上面的铝片是由直线状态被强制挤压成螺旋状态的，由于铝片跟基管相比，其刚度小 得多 ，容易成型，因此铝片对基管的影响不大，实现起来比较容易。 铝片的绕制 过程 中 ，基管被夹紧在三个驱动轮的中间，当外部给驱动轮一个转动力，那么这组驱动轮就会带动基管以基管的中心作圆周运动，这样就实现了基管的自身回转运动。缠绕在基管上铝片的螺距调节主要是靠主轴箱轴向运动速度来实现，基管本身是跟床身没有相对运动的，因此改变主轴箱的水平运动速度就能实现铝片的螺距调节。 基管的自身回转运动 和机头水平运动 是靠两个独立的电机完成的，根据用户的需求用变频器来控制电机的转速，就能实现多种螺距的无级调整。速度分析 如 图 2片螺距与电机转速之间逻辑公式推断如下 602n（ 2 1 = 1n 1p （ 2 2= 1 （ 2 设 n 为使基管旋转的电机转速r/1 基管轴向运动的速度 1n 驱使 机头动架水平 运动电机动的转速度 ， r P 铝片螺距 ， 旋转电机角速度 ， 1p 传动丝杠的螺距 ， 图 2度分析图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 结构设计 为了实现 基管的自身回转 及卡紧 ，因此在设计中所选用的驱动轮既要满足自身回转 又要有自动卡紧功能 。如图所示的驱动轮系，这种驱动轮系是在一个圆周上均匀分布三组完全相同的结构的转轮。从结构中知道，基管被夹紧在三个驱动轮的中间，当外部 电机 给驱动轮一个转动力，那么这组驱动轮就会带动基管以基管的中心作圆周运动，这样就实现了基管的自身回转运动。而当驱动轮各自绕自身的中心转动的时候，就迫使基管在自身的轴向上作直线用动，这样就实现了基管的轴向进给。 绕制机构的工作流程如下： 作台开始运动。 作台上的电机开始工作并 带动主箱体上的齿轮转动，从而达到带动主动轮的转动，这时主动轮里的进给轮带动基管旋转并进行进给运动。 0右，轧头旋转的同时，转动绕片。 机，剪断铝带，将料送入装置中。 驱动轮的示意图如图 2示 2。 图 2动轮结构示意图 而为了使所选用的驱动轮自身回转 和整个机头都能够水平运动 ，则需外部的联结机构和传动机构来实现。绕制机头结构示意图如图 2示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2制机头的结构示意图 驱动轮安装在主轴箱内，主轴箱外连在导轨面板上，驱动 轮的自身回转靠主轴箱外的齿轮副带动，而驱动轮的轴向进给靠固联的导轨面板的滑动带动，这样就可以实现驱动轮的轴向进给和自身回转运动，从而带动基管的运动。 为了提高绕片的成功率及铝带与基管的接触面积，在进行绕片之前，需对铝带部进行歪曲，压歪一断差不多 2的带。在铝带受拉变形，绕在基管上后，利用铝带自身的张紧力，将基管牢牢缠住，保证铝带与基管的良好接触，即保证它们之间的导热性。 在绕片机构的头部有一个 碾 压盘 。 它与铝带、轧头之间是过盈配合，在绕片之前，铝带没有受到拉力作用，压盘将铝带压于轧头上，在基管出来后，与铝 带底部相互接触，带动铝带转动，压盘有辅助铝带绕上的作用。在绕上以后，铝带受拉转动，变薄，压盘顺着铝带绕支撑轴转动，防止铝带的变形及拉出。 铝片的螺距主要靠调节电动机的转动速度来控制，根据铝片的弹性变形强度，可以确定转动机构电机的速度，一般在改变螺距的时候只改变进给电机的速度，这样能保证绕片的质量 3。 计计算 进给轮的结构设计 进给轮的靠摩擦来实现对基管的进给，主要参数为压紧力、表面接触买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 面积及摩擦系数有关。由于摩擦系数无法改变，为了提由传动效率，我们主从压紧力与表面接触面积两方面考虑。 计算 为防止打滑，摩擦轮与基管之间必须有足够的法向压力力 设 为摩擦副材料的摩擦系数，则传动在接触面间的最大摩擦力为f N，此摩擦力应大于或等于从动轮所需的圆周力，即 F 。 压力为了计及载荷的不稳定性和保证传动的工作可靠性，引入一载荷系数 K。现以 F 并写成公式 F，可得法向压力 2216221 10191000601000 (2 式中 1P 传动功率， 2D 从动轮直径， 2n 从动轮转速， r ； 摩擦系数。 K 载荷系数。 对于功率传动， K =间歇工作，载荷不大的取小值，载荷较大的取大值，连续工作 10h 以上的 再 加大 30% 50%；对于仪器传动，K =2 3。 压紧力F=圆柱槽摩擦轮传动的压紧力F 2 表面接触强度计算 除打滑外，当两轮面均为金属材料且在油中工作时，传动的主要失效形式将是表面疲劳磨损；在无润滑下工作的传动，无论是金属 非金属摩擦副，其主要失效形式将是表面磨粒磨损。前一种失效应按接触应力公式进行表面疲劳强度计算；后一种失效目前只能根据单位接触长度的许用载荷进行条件性计算。 由于槽的侧面是两轮的接触工作面，因此它应该按照如图所示的两个半径为 1 、 2 的当量接触圆柱进行表面接触强度计算。这时，两轮的综合曲率半径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 = s 1221 i D(2 设 z 为槽摩擦轮的槽数，取槽高 h 和角 15 ，则整个槽轮的接触宽度 b = 15co 2整理后得圆柱摩擦轮传动中心距 = 3 221 11 61 51 (2 因此，增加表面接触面积可以增加摩擦力，提高传动效率，防止打滑。 要提高摩擦轮传动的效率可以从材料选择和结构设计方面考虑。选用弹性模量高、轮面硬度大的材料时，可使接触面间的损失降低，但同时会因摩擦系数小而需增大压紧力，致使损失增加。如果选 用摩擦系数大的材料，虽能使压紧力降低而减少轴承损失，但往往又会使接触面间的损失增加。由于进给轮是不断与基管进行接触的，随时间推移必将变的很光滑，提高摩擦系数的做法是行不通。只有从压紧力及提高摩擦面积着手。进给轮的结构如 图 2示 4。 图 2给轮结构示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 同步带的设计 计算 在机头部分，根据结构的需要，因此选用一对同步带轮进行传动，带轮靠伺服电机控制，这样能够达到所需要的精度，其设计计算如下 ： 5 6 7 据 0801 带型选取 距 Z ：根据带型 n 小带轮的最小齿数 1Z =20 d ： 1d = （ 2 其外径 Z (初步确定传动比 i)： 2Z 802041 大带轮的齿数 2Z 96 d ： 2d = ，其外径 2 m： i12072 m22 100060 11 100060 s （ 2 12 0a 2 12 a据实际取0a 200 0及其齿数 Z： 0a2( 1d 2d )02124)( （ 2 = 1004 ) . 6 4(220022 选用带长 代号为 360 的 L 型同步带，其节线长 =92。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 a ： a = 0a 2 0 = 2 （ 2 0P=1000 )(2 =m=2 所以得出：0P=1 0 0 0 4(2 L 型带 0 得 选带宽代号为 075的 此，根据以上的参数就可以选择同步齿形带轮和同步齿形带。 传动选用的同步带为 075367 L 小带轮： 201z a 大带轮： 722z a b 齿 轮齿条的啮合传动设计计算 1齿条传动速度： v = 100060 11 = 4 0 0 0 0321 0 0 1 （ 2 1 2 7 3 0 0 011 2小齿轮转速 0001 故 3小齿轮模数 5.1m 4小齿轮齿数 2111 5小齿轮的结构尺寸 211 1211 齿距： 齿轮中心到齿条基准线距离 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12基圆直径： b o 齿顶圆压力角： r c c o sa r c c o d d 6齿条的结构尺寸： (2 齿高： 本章小结 确定自动铝带数控铝带绕片机的主要技术参数及工艺流程，对主箱体的结构进行 了初步设计，确定各执行机构的设计方案，比如：进给机构、传动 机构、绕片机构等，以及对部分主要部件的校核计算。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13第 3 章 介 能介绍 法国 司于 1975 年开始发展的一整套的 3D 体化软件。它的内容涵盖了产品从概念设计 、 工业设计 、 三维建模 、 分析计算 、 动态模拟与仿真 、 工程图的生成到生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线 、 各种模具设计与分析 、 人机交换等实用模块。 但能够保证企业内部设计部门之间的协同设计功能而且还可以提供企业整个集团的设计流程和端对端的解决方案。 量用于航空航天 、 汽车及摩托车行业 、 机械 、 电子 、 家电及 3 由于其功能强大而完美， 经几乎成为三维 域的一面旗帜和争相遵从的标准，特别是在航空航天 、 汽车及摩托车领域，直居于领先地位。法国的幻影 2000 系列战斗机就是使 用 波音 777 客机使用 成无图纸，更造就了域内的一个神话。另外 用来制造米其林轮胎 、 伊莱克斯电冰箱和洗衣机 、 3M 公司的粘合剂，还有 司的火车和通用动力公司建造的核潜艇。索尼公司利用 件完成了 1700 万件零件的制造。全世界半数以上的汽车制造商也用这套软件。在国内，几乎所有的航空工厂 、 半数以上的汽车厂商都在应用 尔滨飞机制造公司用 造型到数控编程，实现超精加工。 5 的 概貌 本是 达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。 5版本具有： 为确保 品系列的发展，的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。 于开发过程、功能和硬件买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。 T 和 件平台的独立性 在 台和台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期 、操作环境和应用支持。 台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而 台上 使用户在 合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。 4 和 有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的 户， 引领他们迈向 界。对于新的户，可充分利用 熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。 5 涵盖了机械设计 、 外型设计 、 工厂设计 、 数控加工 、 数字化样机 、 数字样机 、 设备与系统 、 人体工程和知识工程等丰富的内容。 能介绍 以使设计师建立并管理基于 3配件可以由多个主动或被动模型中的零件组成。零件间的接触自动地对连接进行定义，方便了 析 。基于先前定义零件的辅 助零件定义和依据其之间接触进行自动放置，可加快装配件的设计进度，后续应用可利用此模型进行进一步的设计、 分析 、制造等。 图产品使用户可以方便地建立工程图样，并为文本、尺寸标注、客户化标准、 2 D/3D) 图 2D/3D)集成产品将 2D 产品使设计师 和绘图员在建立 2过用户控制模型间 2统可以自动地由 3 征设计模块 ( 征设计产品通过把系统本身提供的或客户自行开发的特征用同一个专用对话结合起来，从而增强了设计师建立棱柱件的能力。这个专用对话着重于一个类似于一族可重新使用的零件或用于制造的设计过程。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 改和光顺零件设计所需曲面的一套工 具。高级曲面设计产品的强项在于其生成几何的精确度和其处理理想外形而无需关心其复杂度的能力。无论是出于美观的原因还是技术原因，曲面的质量都是很重要的 。 也可作为曲面、面、表皮和闭合体建立和处理的基础。曲面设计产品有许多自动化功能，包括 分析 工具、加速 分析 工具、可加快曲面设计过程。 配模拟产品可使用户定义零件装配或拆卸过 程中的轨迹。使用动态模拟，系统可以确定并显示碰撞及是否超出最小间隙。用户可以重放零件运动轨迹，以确认设计更改的效果。 构设计运动分析模块 (于新的或现有的零件几何，运动机构可以建立许多 2 分析 和修改 2D 和 3D 为 降低费用的一种手段，该产品允许建立基本的几何图形和标注。 户可以直接操作共面实体几何并且编辑形状、改变自由度或修改相关约束。动态草绘器在 2析 几何以检查约束冲突。通过对轮廓几何约束的自动记忆，该产品可以捕捉到设计意图。 析 这样的后续应用所需的实体造型定义。许 多 分析 工具和构造实体几何技术在进行设计和优化设计时有所帮助。 索和管理几何部件，以备在 件制造可能希望与其客户共享他们库的拷贝。此库的存在促使客户在总装时使用制造商的部件。 有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的 户， 引领他们迈向 界。对于新的户，可充分利用 熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。 5 涵盖了机械设计 、 外型设计 、 工厂设计 、 数控加工 、 数字化样机 、 数字样机 、 设备与系统 、 人体工程和知识工程等丰富的内容。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 章小结 本章主要介绍了 应用领域及 5 的概貌和特点，还对本次设计中应用到的 主要功能模块进行了详细介绍。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17第 4章 三维造型及装配 三维设计流程 在数