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BL系列台式车床进给结构毕业设计,BL,系列,台式,车床,进给,结构,毕业设计
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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要豆干片自动上装排序系统，是个既熟悉又陌生的机械系统，随着豆类食品越来越受到人们的青睐，豆干片的生产工艺的发展完善是不可或缺的部分。在现在国内为市场，还没有豆干片自动上装排序系统机械出现，豆干片的生产厂家要在豆干片的包装过程中花费大量的劳动力，因此，为了改善豆干片的生产工序，提高食品加工的机械化，增加劳动效率，同时保障生产过程中食品的卫生，我们选择了此课题作为本科毕业设计题目。本次设计的豆干片自动上装排序系统主要包括两大部分：豆干片的自动排序和豆干片的自动落料填装。为实现此目的主要设计使用了两种主要机械装置：振动盘和气缸。通过对豆干片生产现状的了解，通过指导老师对本次设计的背景的介绍和设计目的及要求的说明讲解，通过查找翻阅有关书籍和网上查找相关信息和在指导老师的指导下，完成了本次设计各个部分的设计。关键词：豆干片 自动上装 振动盘 气缸 The bean curd pieces automatic sorting system is a both familiar and strange mechanical system. With the bean food is getting more and more favors of all ages, the production process have been an integral part of development and improvement. In the domestic market now, there is no automatically upload mechanical sorting systems, in order to improve the production processes and the mechanization of food processing and to increase the labor efficiency and guarantee the hygiene of food, weve chosen this topic as a graduate design project.The design mainly consists of two parts: the bean curd pieces automatic sorting and its automatic blanking. For this purpose, two main mechanisms are used: vibration plate and cylinder. Through understanding the production status and the background of this design and referring to the online information, Ive completed the design under the guidance of instructorKey words: bean curd pieces; vibration plate; cylinder; automatic uploadII目 录 前 言11 总体方案的制定21.1 设计目的和意义21.2 总体方案的确定32振动盘的设计52.2 振动盘的原理72.21 振动盘的原理分析72.3 振动盘的定向方法122.4单通道振动盘料斗的设计132.41 振动盘料斗设计132.42振动器设计162.5 双通道震动盘的设计202.51振动器设计222.7振动盘涂层272.8振动盘技术参数282.8 振动盘的调整步骤与要点293 滑道设计314 气动传动设计334.1 气压传动的系统分析334.1.1气压传动的组成及工作原理334.2.1 气缸的性能404.2.2缓冲装置444.2.3 连接与密封444.2.4 气缸筒与气缸盖的设计44活塞与活塞杆46气动装置的密封495.1 机架的概念及分类565.1.1 机架的概念565.1.2 机架按外形分类565.1.3 机架按制造方法和材料分类565.1.4 机架按力学模型分类565.2 机架设计的准则575.2.1 工况要求575.2.2刚度要求575.2.3强度要求575.2.4稳定性要求585.2.5美观585.2.6其他585.3 机架设计的一般要求585.4 机架的设计步骤595.5 机架结构选择的一般原则595.6 机架的设计与计算605.7 机架设计的技术要求61致 谢62参考文献64附录：65外文资料与中文翻译65 ii前 言目前，食品安全是大家特别关注的一个问题，随着社会发展人们对食品营养，卫生，安全要求越来越严格。而人们在追求优质营养的时候很容易选择豆干，营养丰富，含有大量蛋白质、脂肪、碳水化合物，还含有钙、磷、铁等多种人体所需的矿物质。豆腐干在制作过程中会添加食盐、茴香、花椒、大料、干姜等调料，既香又鲜，久吃不厌，被誉为“素火腿”。社会需求很大然而豆干的加工还是人工的，存在着很大的食品安全隐患，并且生产效率比较低。尤其在豆干片加工企业需要花费大量的人力劳动从而完成排序部分。所以说，本次豆干片自动上装系统设计，不管是对食品加工工业的发展还是对企业社会的利益增长都是具有重要价值和意义的。所以我们选择做豆干片自动上装系统总体设计，这次设计符合我们专业的培训目标，可以体现综合训练的要求，而且，本次设计题目符合现代社会食品加工工业的发展要求，是具有重大的现实价值。本次设计也是对我能力的一种考试，是检查自我是否是合格的本科毕业生的一次考核。道路是曲折的，前途是光明的。梅花香自苦寒来，宝剑锋从磨砺出。 由于我国机械自动化，或者说是食品机械自动化还远远落后于发达国家，缺少成功的经验，同样，豆干片是我们的传统特色美食，国内外没有过自动上装的成功经验，所以我们在设计过程中没有成功案例可循，首次进行设计，由于实际生存知识的欠缺和设计经验的缺乏。还有许多地方不足和错误，希望老师指出指导！1 总体方案的制定1.1 设计目的和意义 豆干有抗氧化的功效。所含的植物雌激素能保护血管内皮细胞，使其不被氧化破坏。如果经常食用就可以有效地减少血管系统被氧化破坏。另外这些雌激素还能有效地预防骨质疏松、乳腺癌和前列腺癌的发生，是更年期的保护神。丰富的大豆卵磷脂有益于神经、血管、大脑的发育生长。比起吃动物性食品或鸡蛋来补养、健脑，豆干都有极大的优势，因为豆干在健脑的同时，所含的豆固醇还抑制了胆固醇的摄入。大豆蛋白可以显著降低血浆胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白，同时不影响血浆高密度脂蛋白。所以大豆蛋白恰到好处地起到了降低血脂的作用，保护了血管细胞，有助干预防心血管疾病。所以在这个人们越来越追求食品营养安全的大氛围下，豆干越来越受亲睐。然而，豆干的生产包装却依然是人工排序上料。这影响了企业的生产，也威胁着这一行业的食品安全。所以做这个课题也是很迫切的任务。1.2 总体方案的确定经过一段时间的毕业实习和对课题的调查研究，我们大致的确定了一下这个总体方案。总体方案我们分两大部分组成：排序部分和上装部分。而这两部分的主体设计是振动盘的设计和气缸的设计。确定的方案流程如下图：豆干进入供拣系统在供拣系统的第一级排序上升在供拣系统的第二级剔除不合格排序的豆干在供拣系统的第三级按同步速度离开分拣系统根据测量的尺寸计算分拣物件的滑块个数，并跟踪物件根据同步信息，在指定格口处驱动预定数目得滑块按照特定曲线连续运动，推动物件进入格口，使豆干落到包装系统中 2振动盘的设计2.1 振动盘的发展过程振动盘的发展过程国内振动机械新技术a、预防长距离振动输送机产生弹性弯曲的新技术 b、保持振动盘振动稳定的新技术 c、消除构件焊接内应力的新技术 d、防止螺钉和螺帽松动的新技术 e、防止筛孔堵塞的技术 f、提高筛面耐磨性的技术 g、二次隔振减小传给基础振动的技术 h、减少振动机起动通过共振振幅的技术国内振动盘新产品1) 激振器偏转式大型冷矿振动筛 2) 惯性共振式概率筛 3) 20-40米长的平衡加隔振动的大长度振动输送机 4) 新型振动压路机 5) 大宽度新型摊铺机 6) 750吨振动沉拔桩机 7) 实现振动同步传动的自同步振动给料机 8) 双激振器自同步振动破碎机国内振动盘发展展望A,大力加强研究振动盘理论与技术的研究, 一方面深入开展振动盘的基础理论与工作机理的研究, 如加强非线性振动机的理论, 振动的稳定性等, 另一方面加强实际技术的应用等,如筛面耐磨性和延长筛机寿命研究等 B,应该大力开展振动盘实际应用的研究与开发工作, 扩大振动技术的应用领域与范围, 将振动盘广泛应用于各个领域和各种工艺过程. C,特别要加强振动盘技术与信息技术, 即多煤体技术,集成电路技术,光导纤维技术,网络技术和人工智能技术的结合, 使振动盘的理论与技术成为一种以智力为依托的高新技术. 振动盘是振动式料斗的工作原理不同于机械传动的料斗，它借助于电磁力产生微小的振动，依靠惯性力和摩擦力的综合作用驱使豆腐干向前运动，并在运动中自动定向。这种料斗装置的主要优点：（1）送料和定向过程中没有机械的搅拌、撞击、和强烈的摩擦作用，因而工作稳定。对于柔软富有弹性的豆干用这种料斗是很合适的，因此我们采用振动盘作为筛选排序装置。（2）结构简单，易于维护，比较耐用。（3）通用性强。对于豆干形状的变化，我们只要稍作调整，就仍然可以使用。振动盘在使用中的缺点和局限性：（1）工作中有噪声，特别当豆干较大或结构参数设计得不合理时噪声尤大，以致扰乱周围工作环境。因此必须合理地设计和调整，使之减小和避免噪声，同时，振动盘对于尺寸和重量较大的豆干不甚合适。（2）必须保持料斗中洁净的工作环境，当有豆干碎渣时，必须给予清理，否则将影响送料速度和工作效果。2.2 振动盘的原理 2.21 振动盘的原理分析 图2-2图1-1系工作原理示意图。滑道2用板弹簧3支承在底座6上。电磁振动器的铁芯和线圈4固定在底座6上，衔铁5固定在滑道2的底部。滑道2与水平面呈很小的角度，弹簧3与铅垂面呈角。当以工频交流电或经半波整流通入线圈后，在电流从0到周期内吸力逐渐增大，滑道吸引向左运动，而当电流从最大逐渐到零时，滑道在板弹簧的作用下向右回复。由此不断产生往复振动，处于滑道上的工件1便产生自左向右，由低到高的移动。工件在滑道上向上移动有如下几种可能情况（图2-2）：（1）如图2-2a所示，当滑道借弹簧力向上升移时，工件与滑道一同上升，从A移到B,其速度的方向为板弹簧末端所划过圆弧的切向。同时由于是加速度运动，当弹簧回复到原状时，滑道升移的速度虽然减小到零，但工件还有一定的惯性，有继续向上运动的趋势。当电磁线圈和铁芯吸引衔铁时，滑道向下移动，其速度比升移时的速度要大，如果此时滑道向下移动的垂直分加速度大于工件的自由落体的重力加速度g,则工件将产生“瞬时腾空”现象。等到工件下落与滑道接触时，已落在C点，然后又被滑道升移带到D点，如此继续，工件便不断向上移动。此时，工件具有较大的送料速度，但运动平稳性较差。实际上，工件以单纯的腾空飞跃的方式向上运动的情况是较少的，往往同时伴随着工件在滑道上的滑移运动。（2）如图2-2b所示，如果工件“腾空”时间少于滑道下移回行时间，即滑道降移的垂直分加速度小于工件的重力加速度g时，则工件开始由于惯性“腾空”很短暂的时间，然后落在滑道上的C点并一同下移到D点，再被滑道带着向上。在这种情况下工件向上移动的平均速度要比单纯“腾空”有所减小。（3）滑道向下回程的加速度不够大，工件不能“腾空”，这时工件一方面在滑道上向上移动，同时又被带回后退一定距离（图2-2C）,因而工件上移的平均速度更低。当振动式料斗的参数设计或调整不当时，工件有可能随着滑道上下而在原地跳动不前。（4）当料斗的结构参数和工作参数选择恰当时，工件在不产生“腾空”的情况下，也能以较高的平均速度向上滑移。如图2-2d所示，当滑道带着工件以加速度向右上方升移时，工件上所受的惯性力为m，此惯性力使工件向下滑移。只要滑倒向上的加速度不超过某一临界值，由于摩擦阻力的作用，工件就不会向下滑移。从2-2d所示平衡力系可得： m+mgsin= msin+mgcos=所以=式中 工件与滑道间的摩擦系数。当滑道因电磁吸力作用带着工件以加速度向左下方降移时，工件上所受的惯性力m驱使工件向上滑移。当超过某一临界值时，工件就可以可以克服摩擦阻力向上滑移。从2-2e所示平衡力系可得： mcos-mgsin= mgcos-msin=所以 =由此可见，只要振动料斗的结构设计合理，工作参数调整适当，工件就能连续地向上滑移。在这种情况下，工件的平均速度虽不及“腾空飞跃”高，但运动平稳，有利于自动定向。振动料斗在实际工作过程中，由于受多种因素的影响，工件的移动过程可能是上述几种情况兼有的复杂过程，而且移动速度也不可能是恒定的，因此一般均以其平均速度表示。图2-3 运动分析供料机构的任务是把待加工的物品（工件）从存料器（料箱）中分离出来，按照自动机的加工要求，定量、定时、定向地送到加工位置。供料机构主要由四大部分（机构、装置）组成。2.3 振动盘的定向方法在振动式料斗中，是以剔除法来进行定向的。一般都在螺旋料道的最上一层，根据工件的形状特性和定向要求，安装一些剔除构件，或将某一段料道开出缺口、槽子，或做出斜面等，将不符合定向要求的工件剔除，使之重新落入料斗底部，而让正确定向的工件通过。这样的结果就能满足都干的定向问题。图2-4定向方法实例在振动式料斗中，是以剔除法来进行定向的。一般都在螺旋料道的最上一层，根据工件的形状特性和定向要求，安装一些剔除构件，或将某一段料道开出缺口、槽子，或做出斜面等，将不符合定向要求的工件剔除，使之重新落入料斗底部，而让正确定向的工件通过。图(a)为凸缘定向分选结构，通过在料斗内壁适当位置设置一段凸缘，容许大头向下的正立物品顺利通过，倒立、侧卧者则被剔除并落回料斗，实现定向分选。图(b)和图(c)适用于王冠瓶盖及有凸缘瓶盖的定向分选。图(b)为限制板结构，限制板与螺旋输送道间的距离只容许一个瓶盖自由通过，重叠的盖受阻并被分隔开，下面的盖从限制板下通过，上面的盖受限制板的阻挡而落回料斗，未能分离开的重叠盖都落回料斗。图(c)是拱桥结构，一般设置在限制板结构之后，适用于盖口向上的送料场合，方位合乎要求的盖通过拱桥结构继续前进，不合要求的盖从剔除孔落回料斗。图(d)和图(e)为缺口结构，适用于小杯、小盖、小盒等的定向分选，通常直接在输送槽或道上开设特定形状的缺口，盖口朝上者可通过，盖口朝下者剔除回料斗。图(f)为凸块结构，适用于高度大于直径的圆柱或圆筒形盖、塞的分选。在螺旋输送道上高度大于物件直径但小于物件高度的位置处设置特殊形状的凸块，物件直立者输送至凸块处即被推倒或剔除回料斗。为使圆柱形物品沿输送道前进时，其中心线与输送道中心线方向一致，将设置凸块结构之后的螺旋输送道逐步减小宽度，这样，不符合定向的又被除，实现二次定向分选挡条是常用于保证零件单项纵向的机构，剔除静置其他零件之上的零件。它还用于剔除那些直立方向上移动的零件。如果零件楔形挤入挡条下，使用这种机构将会出现阻塞，这种阻塞机构与零件的几何结构有关。据曲线图可以确定最大可接受挡条斜角，它与由阻塞角表示的零件几何结构有关。通过的零件层与挡条之间的最大间隙近似等于零件的厚度。可以确定其最小间隙，它是输送速度的函数。当值达时，对进给速度的影响可以忽略不计。2.4单通道振动盘料斗的设计2.41 振动盘料斗设计圆盘料斗应尽量做得轻巧些，一般都用铸铝制成整体式然后将螺旋料道车出。对于大、中型的料斗也有用薄钢板拼焊而成。圆盘料斗的主要结构参数是：螺旋料道的升角、升距t和中径D。A料道的螺旋升角：升角愈小，工件的平均速度愈高，但料道的螺旋圈数增多。当工件的高度或直径较大时还会料斗直径显著增大。值也不能太大，当增加到一极限值时，工件将不能向上滑移。根据前所分析工件在料道滑移的条件可知，角的极限值与角和摩擦系数有关，从公式 =使可得： tg tgtg即 tg所选取的值应比为小，一般为1到5.根据实际应用取1B 料道螺旋升距t:应保证两层料道之间不让两个工件重叠通过，其升距可按下式决定：t=1.6h+s(毫米)式中 h工件在料道上的高度或直径（毫米）；取10mm。S料道板的厚度（毫米）取10mmt=1.6h+s=26mmC 螺旋料道的中径D和料道外径D：中径D取决于升角和升距t：D=（毫米）圆盘料道的外径： D=D+b+2e(毫米)式中：b料道的宽度（毫米）；e料斗壁厚（毫米）D=480mm（2） 支撑弹簧支撑弹簧的刚度须根据料斗振动系统的自振频率及料斗折算到弹簧支承点上的折算质量进行计算，一般计算过程繁杂而且不易准确。所以生产中常用类比法确定板弹簧的截面尺寸，而后在调试时做出适当的修正。支撑弹簧的倾斜度决定于螺旋料道的振动升角的大小。根据理论分析和实践证明，角不易过大和过小，一般在10到25范围内选取。较小时，工件向前的分速度大，但“瞬时腾空”的作用减小，适宜于精密、细小工件的送料；角较大时，腾空抛掷的作用加强，送料平均速度较大，适于形状简单，易于定向和生产率要求较高的情况。角过大，会使工件前进的分速度减小，且腾空前进的距离缩短，向上抛掷工件的作用太强，以致显著降低送料平均速度，产生较大的噪声。一般当振动器不经整流时取为10到16经半波整流时取为20到25。故取230对于圆盘形料斗，一般支撑弹簧固定点的分布圆直径2r比料斗的螺旋料道的中径D要小，所以支撑弹簧的倾斜角不等于角，为了得到选定的角，须用下式换算：tg=即 故取6702.42振动器设计振动器可以利用机械传动的曲柄连杆、偏心凸轮等作为热振源。但由于这种装置的结构复杂，体积大振动频率低，所以在自动料斗中很少应用，一般可用于直槽式振动输送装置和螺旋式振动提升装置。 国外也有采用压缩空气作为振动源的振动器。因为气动振动器噪声较大，而且不如电源使用方便，故一般并不推荐采用。 最常用的是电磁式振动器。在生产中通常有三种制作方法： A按交流电磁铁的型式和尺寸，用硅钢片冲制铁芯和衔铁，再根据所需要的吸引力绕制线圈。自制铁芯时须注意硅钢片应平整，在叠层铆合时必须压紧，以免存在气隙而影响使用效果。 B采用小功率变压器的铁芯硅钢片，当没有条件自制硅钢片铁芯时，这是一种比较经济实用的办法。 C用标准的交流电磁铁改装，将铁芯上的阻尼环卸去，使其通入交流电后产生振动。通常多采用牵引力为8公斤和5公斤的两种。 严格的设计计算电磁铁的需用功率和结构尺寸较为复杂，一般多根据所需的吸引力，振动频率、弹簧刚度等参考现有资料类比确定，然后通过实验进行调整修改。 振动器的铁芯和衔铁的间隙应注意调整适当。在电压和弹簧杆刚度一定的情况下，间隙过大可能使电磁吸力不够，从而必须加大电压增加功率消耗。调整间隙时应使衔铁被吸引后与铁芯间保持一最小间隙，避免与铁芯碰撞而完全破坏振动节奏，以致料斗不能正常工作，并引起很大的噪声。一般间隙为0.4-1毫米左右。振动器的线圈可以直接接入工业频率为50赫兹的交流电源，此时振动器的振动频率为100赫兹；也可以经过半波整流的交流电，此时振动频率为50赫兹。不经过整流的振动器线路最为简单，振动频率高而振幅较小，工件在料道上运动较平稳，但振动节奏不够明显，噪声较大，适用于小而轻的工件。经半波整流后，频率虽然减低一半，但振动节奏分明，料斗振幅加大，而且更易保证料道降移的加速度高于升移的加速度，有利于工件向上滑行，因而保证较高的送料生产率。当振动式料斗采用三个振动器时，这三个线圈将并联接入电源中。图2-5标准的铁芯硅钢片需要调节送料速度时，可以在电路中接入变阻器或自偶调压器调节电压。 2.4.3 盘顶设计以直径分类:有80，1701200mm等十多种型号以顶盘外形分类： 直螺纹顶盘，等分线顶盘，锥形顶盘；以制人材料分类：不锈钢304顶盘，塑脂顶盘，铸铝合金顶盘，可适合大多数工件的安向输送（1）自动排序上料,提高生产效率。 （2）定向精确，使用方便，使用成本低。 （3）使用寿命3-10年。 （4）对工件的磨损小。 通过对顶盘先进加工工艺研究的加深和应用，对顶盘的涂层、铝氧化、光洁度处理等方面取得了长足的进步，其中涂层的耐磨性、粘结强度、防震性等方面已接近国际同类产品的水平。充分保证工件传送过程中的特殊技术要求。不锈钢或铸铝合金制作，定向轨道较长，供料充足，刚性强，适合分辩特征明显，易定向工件的高速传送。等分线顶盘 不锈钢或铸铝合金加工，刚性较强，定向装置简单，易加工，易疏散工件，适合在料盘内易重叠、分辩特征明显的工件传送。直螺纹顶盘全部不锈钢制作，定向范围广，刚性好。相对贮料空间大，可根据工件特征加装多个简单或复杂的分辩模块，适合分辩复杂，在料盘内不易堵塞通道的工件传送。不锈钢或铸铝合金制作，定向轨道较长，供料充足，刚性强，适合分辩特征明显，易定向工件的高速传送。硬氧化铝顶盘 提高铝合金表面硬度、耐磨，光洁度高。喷脂顶盘 减震，耐磨，降低噪音，防止工件在振盘内碎裂，划伤。喷漆 加工简单，外观一致性好，根据用户要求搭配与主机相宜的颜色。光面处理顶盘 光洁度好，处理复杂能适合不同工作环境。根据设计要求取锥形盘。 2.4.4 振动盘底盘盘底是振动送料器的驱动装置，其型号以电磁铁安装位置的不同分类：正拉侧拉。正拉底盘：(电磁铁安装在顶盘正下方)驱动力强，振幅大，噪音低，速度快，承重性好，可适应不现工作环境，适合传送分辩特征明显的工作侧拉底盘：电磁铁位于振盘侧面，振幅小，振动平稳、噪音较低，适合分辩特征不明显，分辩要求高的工件传。正拉底盘：(电磁铁安装在顶盘正下方)驱动力强，振幅大，噪音低，速度快，承重性好，可适应不现工作环境，适合传送分辩特征明显的工作侧拉底盘：电磁铁位于振盘侧面，振幅小，振动平稳、噪音较低，适合分辩特征不明显，分辩要求高的工件传。底盘还可以分为HA系列振动盘底盘、 HB系列底盘、HC系列振动盘底盘 、HD系列底盘、HE系列振动盘底盘。HA系列振动盘底盘：是由单个电磁铁采用正拉形式驱动，HA底盘适用于配载120mm一1200mm型顶盘适合于对小、中、大型分辨特征明显工件的传送。HB系列振动盘底盘：是由叁个电磁铁采用正拉形式驱动具有驱动力大、噪音低、速度快、承重性好适用范围广、调整方便等特点，HB底盘适用于配载500mm一1400mm型顶盘适合于对中、大型工件的高速传送HC系列振动盘底盘是由单个电磁铁采用侧拉形式驱动，HC振动盘底盘采用独特的偏心式设计和短宽型弹片的运用使其振幅小、速度快、噪音低振动更加平稳等特点，适合于对分辨精度高的中、小型工件的高速传送HD系列底盘是由双个电磁铁采用侧拉形式驱动，HD底盘采用重顶盘式设计、使底盘对重量的敏感度降低，适合于对分辨精度高，对中、大型工件的高速传送HE系列振动盘底盘采用微小型电铁正拉驱动，静音式的设计、较短型的弹片加之小角度的运用使其振动更加平稳高速，适合于对分辨精度高的小型工件的高速传送振动盘电磁线在工作中的，斜面受电磁吸引力会微小的上下振幅，调整振动盘的工作频率以及间隙就可实现顺利工作。振动电磁铁原理：利用了电磁铁产生交变磁场，振动部分是一个铁片悬浮在电磁铁前方，信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片振动发声。2.5 双通道震动盘的设计 圆盘料斗的主要结构参数是：螺旋料道的升角、升距t和中径D。A料道的螺旋升角：升角愈小，工件的平均速度愈高，但料道的螺旋圈数增多。当工件的高度或直径较大时还会料斗直径显著增大。值也不能太大，当增加到一极限值时，工件将不能向上滑移。根据前所分析工件在料道滑移的条件可知，角的极限值与角和摩擦系数有关，从公式 =使可得： tg tgtg即 tg所选取的值应比为小，一般为1到5.根据实际应用取1B 料道螺旋升距t:应保证两层料道之间不让两个工件重叠通过，其升距可按下式决定：t=1.6h+s(毫米)式中 h工件在料道上的高度或直径（毫米）；取10mm。S料道板的厚度（毫米）取10mmt=1.6h+s=26mmC 螺旋料道的中径D和料道外径D：中径D取决于升角和升距t：D=（毫米）圆盘料道的外径： D=D+b+2e(毫米)式中：b料道的宽度（毫米）；e料斗壁厚（毫米）D=500mm（2） 支撑弹簧支撑弹簧的刚度须根据料斗振动系统的自振频率及料斗折算到弹簧支承点上的折算质量进行计算，一般计算过程繁杂而且不易准确。所以生产中常用类比法确定板弹簧的截面尺寸，而后在调试时做出适当的修正。支撑弹簧的倾斜度决定于螺旋料道的振动升角的大小。根据理论分析和实践证明，角不易过大和过小，一般在10到25范围内选取。较小时，工件向前的分速度大，但“瞬时腾空”的作用减小，适宜于精密、细小工件的送料；角较大时，腾空抛掷的作用加强，送料平均速度较大，适于形状简单，易于定向和生产率要求较高的情况。角过大，会使工件前进的分速度减小，且腾空前进的距离缩短，向上抛掷工件的作用太强，以致显著降低送料平均速度，产生较大的噪声。一般当振动器不经整流时取为10到16经半波整流时取为20到25。故取230对于圆盘形料斗，一般支撑弹簧固定点的分布圆直径2r比料斗的螺旋料道的中径D要小，所以支撑弹簧的倾斜角不等于角，为了得到选定的角，须用下式换算：tg=即 故取6702.51振动器设计振动器可以利用机械传动的曲柄连杆、偏心凸轮等作为热振源。但由于这种装置的结构复杂，体积大振动频率低，所以在自动料斗中很少应用，一般可用于直槽式振动输送装置和螺旋式振动提升装置。 国外也有采用压缩空气作为振动源的振动器。因为气动振动器噪声较大，而且不如电源使用方便，故一般并不推荐采用。 最常用的是电磁式振动器。在生产中通常有三种制作方法： A按交流电磁铁的型式和尺寸，用硅钢片冲制铁芯和衔铁，再根据所需要的吸引力绕制线圈。自制铁芯时须注意硅钢片应平整，在叠层铆合时必须压紧，以免存在气隙而影响使用效果。 B采用小功率变压器的铁芯硅钢片，当没有条件自制硅钢片铁芯时，这是一种比较经济实用的办法。 C用标准的交流电磁铁改装，将铁芯上的阻尼环卸去，使其通入交流电后产生振动。通常多采用牵引力为8公斤和5公斤的两种。 严格的设计计算电磁铁的需用功率和结构尺寸较为复杂，一般多根据所需的吸引力，振动频率、弹簧刚度等参考现有资料类比确定，然后通过实验进行调整修改。 振动器的铁芯和衔铁的间隙应注意调整适当。在电压和弹簧杆刚度一定的情况下，间隙过大可能使电磁吸力不够，从而必须加大电压增加功率消耗。调整间隙时应使衔铁被吸引后与铁芯间保持一最小间隙，避免与铁芯碰撞而完全破坏振动节奏，以致料斗不能正常工作，并引起很大的噪声。一般间隙为0.4-1毫米左右。振动器的线圈可以直接接入工业频率为50赫兹的交流电源，此时振动器的振动频率为100赫兹；也可以经过半波整流的交流电，此时振动频率为50赫兹。不经过整流的振动器线路最为简单，振动频率高而振幅较小，工件在料道上运动较平稳，但振动节奏不够明显，噪声较大，适用于小而轻的工件。经半波整流后，频率虽然减低一半，但振动节奏分明，料斗振幅加大，而且更易保证料道降移的加速度高于升移的加速度，有利于工件向上滑行，因而保证较高的送料生产率。当振动式料斗采用三个振动器时，这三个线圈将并联接入电源中。图2-6标准的铁芯硅钢片需要调节送料速度时，可以在电路中接入变阻器或自偶调压器调节电压。 2.5.2盘顶设计以直径分类:有80，1701200mm等十多种型号以顶盘外形分类： 直螺纹顶盘，等分线顶盘，锥形顶盘；以制人材料分类：不锈钢304顶盘，塑脂顶盘，铸铝合金顶盘，可适合大多数工件的安向输送（1）自动排序上料,提高生产效率。 （2）定向精确，使用方便，使用成本低。 （3）使用寿命3-10年。 （4）对工件的磨损小。 通过对顶盘先进加工工艺研究的加深和应用，对顶盘的涂层、铝氧化、光洁度处理等方面取得了长足的进步，其中涂层的耐磨性、粘结强度、防震性等方面已接近国际同类产品的水平。充分保证工件传送过程中的特殊技术要求。不锈钢或铸铝合金制作，定向轨道较长，供料充足，刚性强，适合分辩特征明显，易定向工件的高速传送。等分线顶盘 不锈钢或铸铝合金加工，刚性较强，定向装置简单，易加工，易疏散工件，适合在料盘内易重叠、分辩特征明显的工件传送。直螺纹顶盘全部不锈钢制作，定向范围广，刚性好。相对贮料空间大，可根据工件特征加装多个简单或复杂的分辩模块，适合分辩复杂，在料盘内不易堵塞通道的工件传送。不锈钢或铸铝合金制作，定向轨道较长，供料充足，刚性强，适合分辩特征明显，易定向工件的高速传送。硬氧化铝顶盘 提高铝合金表面硬度、耐磨，光洁度高。喷脂顶盘 减震，耐磨，降低噪音，防止工件在振盘内碎裂，划伤。喷漆 加工简单，外观一致性好，根据用户要求搭配与主机相宜的颜色。光面处理顶盘 光洁度好，处理复杂能适合不同工作环境。根据设计要求取锥形盘。 2.5.3 振动盘底盘盘底是振动送料器的驱动装置，其型号以电磁铁安装位置的不同分类：正拉侧拉。正拉底盘：(电磁铁安装在顶盘正下方)驱动力强，振幅大，噪音低，速度快，承重性好，可适应不现工作环境，适合传送分辩特征明显的工作侧拉底盘：电磁铁位于振盘侧面，振幅小，振动平稳、噪音较低，适合分辩特征不明显，分辩要求高的工件传。正拉底盘：(电磁铁安装在顶盘正下方)驱动力强，振幅大，噪音低，速度快，承重性好，可适应不现工作环境，适合传送分辩特征明显的工作侧拉底盘：电磁铁位于振盘侧面，振幅小，振动平稳、噪音较低，适合分辩特征不明显，分辩要求高的工件传。底盘还可以分为HA系列振动盘底盘、 HB系列底盘、HC系列振动盘底盘 、HD系列底盘、HE系列振动盘底盘。HA系列振动盘底盘：是由单个电磁铁采用正拉形式驱动，HA底盘适用于配载120mm一1200mm型顶盘适合于对小、中、大型分辨特征明显工件的传送。HB系列振动盘底盘：是由叁个电磁铁采用正拉形式驱动具有驱动力大、噪音低、速度快、承重性好适用范围广、调整方便等特点，HB底盘适用于配载500mm一1400mm型顶盘适合于对中、大型工件的高速传送HC系列振动盘底盘是由单个电磁铁采用侧拉形式驱动，HC振动盘底盘采用独特的偏心式设计和短宽型弹片的运用使其振幅小、速度快、噪音低振动更加平稳等特点，适合于对分辨精度高的中、小型工件的高速传送HD系列底盘是由双个电磁铁采用侧拉形式驱动，HD底盘采用重顶盘式设计、使底盘对重量的敏感度降低，适合于对分辨精度高，对中、大型工件的高速传送HE系列振动盘底盘采用微小型电铁正拉驱动，静音式的设计、较短型的弹片加之小角度的运用使其振动更加平稳高速，适合于对分辨精度高的小型工件的高速传送振动盘电磁线在工作中的，斜面受电磁吸引力会微小的上下振幅，调整振动盘的工作频率以及间隙就可实现顺利工作。振动电磁铁原理：利用了电磁铁产生交变磁场，振动部分是一个铁片悬浮在电磁铁前方，信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片振动发声。2.7振动盘涂层涂层的特点：1.具有耐磨、耐损耗性、高弹性；2.具有硬度高、耐冲击性、吸音性优势；3.防止静电；4.具有耐油性和耐水性；5.具有抗酸性、抗老化性能强。表1型号200250300350 400500600720800d170200250250300300350350400400500500600600720720800D170170250250300310320320380380450450500600600600700I1515252525252525252525253030303040H180180290310340420350430400450420480500600520620650H20150150250270275350275350310365340380360380370390420Rmax140140170180210220240250270290330390450500450500600Vmax44.55678810101212141414141616功率5060120140150200170220250300400450500600600650850噪音3030451450455045554560506050655570振幅0.10.10.20.30.250.350.20.350.30.40.40.50.450.60.50.750.82.8振动盘技术参数振动盘的安装：打包装时检查整机及随附件是否符合装箱单 是检查主机各部位固件是否有松动 是安装时一定要使减振元件处于相对应位置 是振动盘高度及水平调整后，将底座聚固在固定板或支架上 是振动盘出口连连接设备之间要留有适当间隙，以免影响振动盘正常运转 是用电气控制盒连接振动盘电气插头，接通电源，打开开关，缓慢转动电位器， 逐渐达到需要的送料数量即可最后要注意的是在开机前一定要将电位器调至最低值，以免损坏可控硅 2.8 振动盘的调整步骤与要点（1）确认振动本体位于盘面确实锁固。（2）将控制器按钮调至中间位置。（3）将电源打开，查看振动盘输送速度是否达到要求。（4）若没有达到要求，不断开电源，将锁付弹片之固定螺丝松脱任意一支，查看振动速度变化。（5）若松脱弹片固定螺丝，振动速度变快，则表示弹片太厚，适度减少弹片数量或弹片厚度后再进行步骤4，再次调试。（6）若松脱弹片固定螺丝，振动速度变慢，则表示弹片太薄，适度增加弹片数量或厚度后，再进行步骤4，再次调试。（7）若步骤4的调整，振动速度变化不大时，则表示已完成弹片调整。震动盘常见故障及排除方法有以下几点： 一接通电源后不振动，要检查电气控制器保险丝是否溶断，电气元件是否松动，插头插座是否接触不良如果是输送速度达不到要求又要注意以下三点； 1检查紧固弹性元件的螺丝钉是否松动 2弹簧片是否断裂 3电磁间隙是否过于大，正常间隙对应小型振动盘的电磁铁与衔铁的间距在05MM至12MM范围内铁心与衔铁工作面不平行度不大于002MM 二电磁铁线圈温度偏高或烧毁线圈有4点： 1电磁与衔铁之间间隔过大，线圈容易烧毁 2适应于全波振动的电磁铁如果用于半波电源会出现温度偏高，电磁铁要对齐，间隙在1-1.5毫米，间隙要平行。 3.适应于全波振动的电磁铁,如果用于半波电源,会出现温升偏高现象 4.外界气温偏高,影响线圈散热3 滑道设计本次设计豆干片自动上装系统排序部分设计的滑道，采用非动力滑行道。参考GB18878-2002滑道设计规范查得，非动力滑行道坡度应符合以下规定：（1）平均坡度：槽式滑道不大于16%，管式滑道不大于20%；（2）无跳跃任意区段最小坡度不小于2%；（3）起始阶段在20m内最大坡度不大于30%，其余无跳跃任意区段最大坡度：槽式滑道不大于20%，管式滑道不大于30%；（4）非动力滑道跳跃段最大坡度不大于50%。本次设计的滑道采用槽式非动力滑道，参考GB18878-2002滑道设计规范知：（1）槽式滑道滑槽表面应光滑、无倒角毛刺和尖锐突出物；（2）滑槽、轨道之间，玻璃钢滑槽应采用粘结对接；不锈钢滑槽应采用焊接连接时，对接处应平整、圆滑过渡，对接处高低差不大于1mm。 所设计的滑道是用来输送4cm*4cm*0.5cm的豆干片，如图4-1所示。图3-1 豆干片简图 所要求的槽型滑道应满足的要求有以下主要几点：（1） 滑道光滑，与豆干片之间的摩擦力较小；（2）滑道倾斜一定角度，可以使从振动盘出来的豆干片自动滑落到挡板；（3）滑道宽度适应，不可太狭窄，太狭窄易造成豆干片被卡，无法正常滑行；亦不可太宽大，太宽大易造成豆干片滑动时发生旋转，改变所要求的滑行方向；（4）滑道应满足后来豆干片状态是水平位置，并可向前滑行一定距离。所以，通过以上要求制定出滑道为槽型滑道，简图见下图4-2所示。 图3-2 滑道简图滑道起到运输豆干片的作用，滑道设计成倾斜的，使豆干片自动顺着滑道滑下，所以，滑道的材料要选择摩擦系数小的材料，又考虑到所设计的机械产品应用于食品加工行业，所以选择不锈钢作为滑道材料。4 气动传动设计 4.1 气压传动的系统分析 4.1.1气压传动的组成及工作原理 气压动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。由此可知，气压传动系统和液压传动系统类似，也是由四部分组成的，它们是： (1)气源装置 是获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能； (2)控制元件 是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的，以便使执行机构完成预定的工作循环，它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等； (3)执行元件 是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动马在等； (4)辅助元件 是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的，它包括过滤器、油雾器、管接头及消声器等。二、气压传动的优缺点 气动技术在国外发展很快，在国内也被广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现，它们在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、液压传动相比有以下特点。1、 气压传动的优点 (1)工作介质是空气，与液压油相比可节约能源，而且取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用之后可将其随时排人大气中，不污染环境； (2)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能； (3)空气的粘度很小(约为液压油的万分之一)，所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送； (4)相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需00203s就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15ms，而气体的流速最小也大于10ms，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速； (5)气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变； (6)气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行20004000万次； (7)工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越； (8)气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载能自动保护。2、气压传动的缺点 (1)由于空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差，外载变化时，对工作速度的影响较大； (2)由于工作压力低，气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于1040kN； (3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的； (4)噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。(5)由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。 (6)因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于1040kN。(7)气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。气动技术发展趋势 社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是气压气动技术继续努力的永恒目标，也是气压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 由于气压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的气压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面： 1减少能耗,充分利用能量 气压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： 减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。 采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。 发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。 改善气压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 2主动维护 要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使气压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。3机电一体化 电子技术和气压传动技术相结合，使传统的气压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现气压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，维修性差等缺点，充分发挥气压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：(1)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要。(2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。 (3)气压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 气压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。 产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。 （1）采用的气压元件高压化，连续工作压力达到0.3Mpa，瞬间最高压力达到0.8Mpa； （2）调节和控制方式多样化； （3）进一步改善调节性能，提高动力传动系统的效率； （4）发展与机械、液力、电力传动组合的复合式调节传动装置； （5）发展具有节能、储能功能的高效系统； （6）进一步降低噪声； 4.2气缸的设计气缸是将气体的压力能变为机械能的能量转换装置。在气压传动系统中，它是执行件，用来带动夹紧机构、定位机构、分度装置等。气缸的类型按活塞结构可分为活塞式气缸与膜片式气缸；按安装方式可分为固定式气缸、摆动式气缸与回转式气缸；按气体作用力方向可分为单向作用气缸与双向作用气缸；按气路连接方式可分为管式连接气与板式连接气缸。气缸的组成部分主要由缸体、活塞、活塞杆、密封装置、前后端盖、联接螺栓、以及进排气管接头等所组成。缓冲气缸还另设有缓冲装置、调节阀以及单向阀等。气缸的分类1.按功能分类 分为标准型，省空间型，高精度型，止动型，无杆型，带导杆型，带阀型，中停型，落下防止型，计测型等。2.按尺寸分类 按缸径分类，通常将 16mm以下称为微型缸，8mm 32mm为小型缸， 32mm 600mm为中型缸，大于600mm为大型缸。在缸径相同的条件下，活塞杆直径、杆端螺纹尺寸和配管接口尺寸还与气缸的品种有关。气缸的行程有标准行程、长行程和最大行程。标准行程是指不需向厂家特殊订货的行程。标准行程的范围与气缸的形式和缸径大小有关。非标准行程称为特殊行程，要根据特殊订货组织生产。比标准行程长，限制横向载荷后尚不需要在运动方向加导向装置的行程称为长行程。行程大于长行程，沿气缸运动方向要设置导向装置。气缸最大允许的行程称为最大行程。3.按安装方式分类 固定式气缸、轴销式气缸、脚架式气缸。4.按缓冲方式分类 活塞运动到行程终端的速度较大，为防止活塞撞击端盖造成气缸损伤和降低撞击噪声，在气缸行程终端，一般都设有缓冲器。 缓冲可分为单侧（杆侧或无杆侧）缓冲和双侧缓冲，固定缓冲（如垫缓冲、固定节流孔）和可调缓冲（如缓冲节流阀）。5.按润滑方式分类 可分成给油气缸和不给油气缸两类。 给油气缸是由压缩空气带入油雾，对气缸内相对运动件进行润滑。不给油气缸是指压缩空气中不含油雾，相对运动件之间的润滑是靠预先在密封圈内添加的润滑脂来保证。另外，气缸内的零件要使用不易生锈的材料。目前，绝大多数系列的气缸都是不给油式的，需注意的是，它也可给油使用，但一旦给油，就必须保持给油，如中途停止给油，因润滑脂已被油冲洗掉，使它处于无油润滑状态，使密封件过快磨损。 6.按位置检测方式分类 主要有限位开关式和磁性开关式两种。限位开关式是在活塞杆上安装撞块，在活塞杆运动行程两端安装限位开关，以检测出活塞的运动行程。 磁性开关是将两个磁性开关直接安装在气缸缸身的不同位置，便可检测出气缸的运动行程。7.按驱动方式分类 按驱动气缸时压缩空气作用在活塞端面上的方向分，有单向作用气缸和双向作用气缸。4.2.1 气缸的性能(1) 作用力的大小：根据外部工作所需的力的大小，确定活塞杆上的推力或拉力。必须指出，同一气缸工作时的实际输出力大小随要求的工作速度不同而有很大变化。速度增高，则由于背压增高等因素影响，输出力将急剧降低，其变化并非直线关系。选择缸径时应依据工作条件不同，按外载荷理论平衡所需气缸作用力再近似地乖以1.15-2的使用系数，从而确定所需气缸的内径。(2) 活塞行程的长短：行程就是气缸活塞所能移动的最大距离，带缓冲装置的气缸其缓冲部分的距离也包括在内。行程的长短与使用场合有关，也受加工和结构上的限制。(3) 安装形式：根据安装位置、使用目的等因素来定。在一般场合下，多选用固定式气缸。在车床或磨床上，工作需作连续的旋转，应选用回转气缸。在活塞杆除作直线运动外，又要作较大的圆弧运动时，则选用摆动式气缸。(4) 活塞杆的运动速度：主要不低于气缸进排气口及导管内径的大小。如果要求活塞杆高速度地运动时，应选用大的进排气口及导管。通常为了得到缓慢的，平稳的活塞杆运动速度，可选用带节流装置或油液阻尼装置的气缸。本设计选用的是活塞式双作用气缸（如图）。 图4-1气缸1、3缓冲柱塞 2活塞 4缸筒 5导向套6防尘圈 7前端盖 8气口9传感器 10活塞杆 11耐磨环 12密封圈 13后端盖 14缓冲节流阀气缸的运动速度气缸的运动速度主要由所驱动的工作机构的需要来决定。要求速度缓慢、平稳时，宜采用气液阻尼缸或采用节流调速。节流调速的方式有：水平安装推力载荷推荐用排气节流；垂直安装升举载荷推荐用进气节流；具体回路见基本回路一节。用缓冲气缸可使缸在行程终点不发生冲击现象，通常缓冲气缸在阻力载荷且速度不高时，缓冲效果才明显。如果速度高，行程终端往往会产生冲击。气缸的安装形式气缸的安装形式根据安装位置和使用目的等因素决定。一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选用相应的特种气缸。图4-2 气缸安装方式无负载工作特性 所谓无负载工作特性是指在无负载条件下进行实验时，使气缸能产生动作的最低工作压力。这个压力是使活塞低速运动不产生爬行的极限压力。它说明的是密封圈及缸筒内表面的加工质量，配合状况及有关结构的合理程度。 具体实现的办法是：让气缸经过数次往复运动之后，使缸在无负载的状态下水平放置，在气缸的前后两端进、排气口交替输入压力为0.1 的压缩空气，活塞在气有效行程内应运行平稳无爬行现象。条件试验回路中的排气节流阀，实现活塞平均运动速度约为50 。2.有负载工作特性 是指气缸带有规定的负载，在规定的工作压力和活塞运动速度下进行实验。实验过程中要求气缸能正常动作，并保证气缸的各部件具有一定的强度性能。 在气缸试运行若干往复之后，在活塞杆轴向方向加上相当最大载荷的80的负载，然后在缸的前后两端进、排气口交替输入压力为0.7 的压缩空气，活塞在全程内往复运动三次以上。要求运动平滑，气缸各部分无异常现象。活塞平均速度为0.15 。圈，用于行程不太长也不太短的大中型气缸。3.气缸的运动特性 气缸动特性的分析，是从伯努力方程、气体状态方程、牛顿第二定律出发，列写出动态特性基本方程。一般求解是采用电子计算机完成的。我们只要记住结论就可以了。实际气缸的启动与活塞速度，实际气缸的运动与如下因素有关：通向气缸的进、排气管路上节流阀阀口开度；运动部件的质量；缸体容积；活塞启动时为止；密封处的摩擦力等。实际气缸启动需要相当的一段时间，不是通入压缩空气后马上就能启动。惯量大，负载大，启动时进气腔容积小时，波动小，活塞运动速度越快地收敛于平衡速度。4.2.2缓冲装置缓冲装置是为了使活塞在行程未端减低速度，以防止气缸端部受到过大冲击的一种装置。气缸通常用的缓冲装置有：缓冲气室和弹性垫如橡皮等。缓冲气缸是在靠近行程未端几厘米的说位将排气口堵死，被封入缓冲气室的空气在活塞到达行程未端过程中被压缩，其背压便起减低活塞运动速度的缓冲作用。在实际应用中，常使用针阀等通过其通口不断放气来调整被封入的空气的压力。使活塞未端的气体压力不致过高，以能满足在一定范围内缓冲气缸工作时所需缓冲的能量，而又不影响气缸安全强度为限度。由于针阀实际调整缓冲量比较困难，所以常借助于快速排气阀来调整。4.2.3 连接与密封气缸的连接与密封直接影响气缸的性能和使用寿命，正确的选用连接和密封装置，对保证气缸正常工作有着十分重要的意义。缸筒与缸盖的连接形式主要有拉杆式螺栓连接、螺钉式、钢筒螺纹、卡环等，本气缸四根采用拉杆式双头螺栓连接，由于工作压力小于1MPa，不需要强度校核。根据许用静载荷，查机械设计手册单行本表22-1-58，分别选用M10、M6的螺栓。4.2.4 气缸筒与气缸盖的设计缸筒装配时，为了避免缸筒的锐边损坏橡皮密封件，缸筒两端应倒角1530度。装配后，在1.5p的压力下进行试验，不应有漏气现象。其中p为气缸的工作压力。为了防止腐蚀和提高寿命，气缸内径可镀铬，再进行抛光或研磨。铬层厚0.010.03毫米，气缸壁厚参数为如表5-1。表4-1 气缸壁厚参数材料气 缸 直 径5075100120150200250300壁 厚HT15078101012141618A3、455788991112ZL381012141417一般气缸盖多为铸件，亦有焊接件。为避免活塞与气缸盖端面接触时，承受空气压力的面积太小，通常在气缸盖内端面上加工出深度不小于1mm的沉孔。气缸盖上的沉孔必须与进气孔相通。这样，进气时压力可以作用在较大的面积上，迅速推动活塞运动。缸盖的厚度主要应考虑安装进气管及密封圈的需要。前缸盖还要考虑布置防尘结构的需要。对于缓冲气缸，除进气孔和排气孔外，还要考虑安装节流阀、单向阀及构成缓冲气室的需要，故其缸盖要适当加厚。缸筒与缸盖的联接缸筒与缸盖的联接形式可分为六种：(1) 拉杆螺栓联接：这种联接方式结构简单、易于加工、易于装卸、应用较广。(2) 双头螺栓 法兰尺寸较缸筒螺纹联接为大，重量亦大。缸盖与缸筒可用橡胶石棉板或O形圈密封，如图4-3。图4-3 双头螺栓联接(3) 螺栓联接 同上，缸筒可为铸件或焊接件，焊接件焊后要退火。在镗夹具的设计中选定的气缸采用这种联接方式，这种联接方式有利于气缸的联接在夹具板上，如图4-4。图4-4 螺栓联接(4) 缸筒螺纹联接 气缸外径较小，重量较轻，缸筒螺纹与孔同轴。拧动缸盖时，要防止O形圈扭曲。(5) 卡环联接 重量较螺栓联接的轻。但零件较多，加工复杂，卡环削弱了缸筒，故其壁厚要大些。(6) 钢丝联接 结构紧凑，重量轻，零件较少，但装配不方便。装配时，O形圈易被孔边划伤。活塞与活塞杆活塞的材料的常用灰铸铁KT150、35号钢或铝合金，其硬度可比钢筒低。活塞与活塞杆一般采用螺母固定，只有直径较小的气缸，才把活塞和活塞杆做成整体的。由于活塞运动速度较快，工作时产生振动较大，为了避免在长期工作过程中，螺母自活塞杆上自动松脱，活塞与活塞杆的装配应加工防松零件，如弹性垫圈，用开口槽螺母加开口销等等。活塞杆的结构有实心与空心两种。一般多用实心结构。当需要通过活塞杆中心装夹工件或其他装置，或需要经活塞杆内孔导气（活塞杆固定，缸体往复运动），或既要增大活塞杆刚度，又要减轻重量时，可用空心结构。图5-5 活塞杆及其头部螺纹联接本设计中选定的气缸活塞杆的结构形式为实心式，活塞杆的头部与拉杆采用螺纹联接的方法。缸盖结构活塞杆若伸出缸体组件之外，则缸盖同时与缸体、活塞杆发生关系。往往为了简化缸体结构，宁可把许多结构（诸如活塞杆的导向、密封、防尘装置、缓冲、排气装置以及液压缸的进、出油口等）集中在缸盖内。缸盖是小件，即使结构稍复杂些，还是比较容易装夹和加工。这里仅介绍如何在缸盖内安排活塞杆的导向装置（其它装置详见后）。当活塞杆的长径比较大、行程长、运动精度高并承受偏心负载时，必须要在缸盖内考虑活塞杆的导向，如图所示。（1）缸盖材料为灰铸铁时，可由缸盖本身导向，省去导向套（图（1）。（2）一般应设置导向套，便于在磨损后更换，其材料为铸造青铜、尼龙、灰铸铁等，其安装部位可在密封圈靠近压力油腔的内侧（2）、（3）或在密封圈外侧图（4）。前者有利于导向套表面的润滑，但对于靠压力油作用于唇边使其张开的密封圈（如Y 形密封圈），应在导向套上开设贯穿的油槽图（2）。后者有利于提高活塞杆的支承刚性，可略为增加活塞杆的支承跨度。（3）长行程时，可采用球面自位导向套（5）提高气缸盖刚度、强度的措施 气缸盖的变形会加速气门座剧烈磨损、气门导管咬死、气缸密封性以及摇臂室与气缸盖结合面密封性破坏。因此，除要求气缸盖有良好的散热性能外，还得有足够的刚度。 提高气缸盖刚度、强度可采用下列措施： 1）防止热变形。为防止热变形和出现裂纹，使其温度均匀，在设计时两气门之间的宽度不宜太小，应在大于5mm，约为气缸直径的512。 2）造当地增加气缸盖底面的厚度。适当地增加气缸盖底面的厚度既可增加刚度，又可增大气缸盖底面热流截面积，使螺栓的固紧力可以经摇臂轴、摇臂座传到气缸盖底面，而固定火花塞用的螺栓孔壁也应与气缸盖底面相连，以免气缸盖底面变形。 3）气缸盖要有足够的刚度。在螺栓作用下，气缸盖底部的压力分布要均匀，保证气缸盖与气缸体间的密封。 4）在铸造条件允许时，应尽可能使摇臂室、摇臂座、气门间纵向散热片、螺栓孔壁、火花塞座、进排气管壁和气缸盖底面铸成一体，形成刚度好的箱形结构。5）为了布置更多的散热片，进、排气道可设计成高而窄的结构，并使进、排气道尽可能短些。气动装置的密封密封元件的材料：耐油橡胶、聚氨酯、夹织物橡胶、聚氯乙烯、灰铸铁或耐磨铸铁活塞和铬鞣牛皮等。目前用得最广的是耐油橡胶。密封元件的形状：O形密封圈，Y形、L形、J形、U形和V形密封圈以及金属活塞环等。O形密封圈工作可靠，摩擦系数小，活塞的结构比较简单，目前使用的范围日益广泛，但其使用寿命比后几种稍低一些。对密封元件的要求：(1) 密封性好，耐磨损，使用寿命长；(2) 稳定性好中，体积变化小（不易膨胀及收缩），难于溶解，不易老化及软化；(3) 复原性大，永久变形大；(4) 摩擦系数小；(5) 耐热性和耐寒性好；(6) 结构简单，成本低；密封件工作表面应平整，光滑，不许有气泡、杂质、凹凸不平等缺陷。密封元件的使用寿命将随着被密封表面光洁度的提高而提高，因此被密封的表面光洁度应在7-10的范围内。活塞的密封 活塞有两处地方需密封，一处是活塞与缸筒之间的动密封，除了用O行密封圈和唇形密封圈外，也有用W型密封。它是把活塞与橡胶硫化成一体的一种密封结构，W形密封是双向密封，轴向尺寸小。另一处是活塞与活塞杆连接处的静密封，一般用O行密封圈。活塞杆的密封在缸盖的沟槽里放置唇形密封圈和防尘密封圈，或防尘组合密封圈，保证活塞杆往复运动时的密封和防尘。缓冲柱塞的密封有两种方法：一种是在缓冲柱塞的沟槽里安放孔用唇形密封圈，另一种是在缸盖上压入气缸缓冲专用密封圈。他是在圆形缸盖上硫化一个唇形密封圈构成。1.正常工作条件为环境温度在-550之间，工作压力在0.20.7 之间。当温度在零下时，应充分除水，以防水分结冻损坏元件。当温度过高时，密封的寿命会缩短。2.装配后要在高于工作压力情况下，进行耐压实验，检查漏气情况。3.装配前，所有密封元件的相对运动工作表面应涂以润滑剂，如不是无给油气动缸，应在气源进口处安装油雾器。4.灰尘多的场合杆侧应带伸缩防护套，不能使用伸缩防护套的场合，应选用带强力防尘圈的气缸。不要将标准气缸用于有腐蚀性的雾气中或使密封圈发生膨胀的雾气中。5.活塞杆不允许承受径向载荷及偏载，特殊情况也应使偏心力小于最大载荷的0.5倍为宜，安装位置应选择在接管及调节缓冲方便的地方。6.气缸的运动能量不能完全被吸收时，应设计缓冲回路或外部增设缓冲机构。气缸作冲击动作时，在驱动件和固定件之间，必须设计手足不会被夹住的装置。被驱动物体应加防护罩，不能直接接触人体。要注意中途停止的气缸，由于漏气发生移动而造成事故。信号发生装置宜设保护罩，以免误触造成气缸误动作而出现事故。7.在行程中载荷经常变动时，应使用输出力充裕的气缸，并要附加缓冲装置。8.一般不使用满行程，特别是当活塞杆伸出时，不要使活塞与缸盖相碰，否则容易引起活塞杆和外部连接处的载荷集中。9.当缸的输出力很大时，必须使缸体与台架保持刚性联结。用于工作频率高、振动大的场合，安装螺栓和各连接部分要采取防松措施。气缸受力大时，气缸的安装台要有防止变形和损坏的措施。10.使用净化的压缩空气，并掌握润滑油的给油原则，即使无给油气缸给油也会延长寿命。但一旦供油就不得再停止供油。活塞杆滑动部位不得受损伤，以防损坏活塞杆密封圈，造成泄漏。气缸若长期放置 不用，应一个月动作一次，并涂油保护以防锈。气缸的使用要求 ：(1)气缸正常的工作条件：介质、环境温度一般为-2080，工作压力一般为0110P。具体条件见各类气缸技术参数表。 (2)安装前，应在15倍工作压力下进行试验，不应漏气。 (3)安装的气源进口处需设置油雾器，以利工作中润滑。气缸的合理润滑极为重要，往往因润滑不好而产生爬行，甚至不能正常工作。 (4)安装时，要注意动作方向，活塞杆不允许承受偏心负载或横向负载。 (5)负载在行程中有变化时，应使用有足够输出力的气缸，并要附加缓冲装置。 (6)不使用满行程，特别活塞杆伸出时，不要使活塞与缸盖相碰击。否则容易引起活塞和缸盖等零件损坏。特别是：1.正常工作条件为环境温度在-550之间，工作压力在0.20.7之间。当温度在零下时，应充分除水，以防水分结冻损坏元件。当温度过高时，密封的寿命会缩短。2.装配后要在高于工作压力情况下，进行耐压实验，检查漏气情况。3.装配前，所有密封元件的相对运动工作表面应涂以润滑剂，如不是无给油气动缸，应在气源进口处安装油雾器。4.灰尘多的场合杆侧应带伸缩防护套，不能使用伸缩防护套的场合，应选用带强力防尘圈的气缸。不要将标准气缸用于有腐蚀性的雾气中或使密封圈发生膨胀的雾气中。5.活塞杆不允许承受径向载荷及偏载，特殊情况也应使偏心力小于最大载荷的0.5倍为宜，安装位置应选择在接管及调节缓冲方便的地方。6.气缸的运动能量不能完全被吸收时，应设计缓冲回路或外部增设缓冲机构。气缸作冲击动作时，在驱动件和固定件之间，必须设计手足不会被夹住的装置。被驱动物体应加防护罩，不能直接接触人体。要注意中途停止的气缸，由于漏气发生移动而造成事故。信号发生装置宜设保护罩，以免误触造成气缸误动作而出现事故。7.在行程中载荷经常变动时，应使用输出力充裕的气缸，并要附加缓冲装置。8.一般不使用满行程，特别是当活塞杆伸出时，不要使活塞与缸盖相碰，否则容易引起活塞杆和外部连接处的载荷集中。9.当缸的输出力很大时，必须使缸体与台架保持刚性联结。用于工作频率高、振动大的场合，安装螺栓和各连接部分要采取防松措施。气缸受力大时，气缸的安装台要有防止变形和损坏的措施。10.使用净化的压缩空气，并掌握润滑油的给油原则，即使无给油气缸给油也会延长寿命。但一旦供油就不得再停止供油。活塞杆滑动部位不得受损伤，以防损坏活塞杆密封圈，造成泄漏。气缸若长期放置 不用，应一个月动作一次，并涂油保护以防锈。工作环境1. 环境温度通常规定气缸的工作环境温度560，气缸在5一下场合使用，有时会因压缩空气中所含的水分凝结给气缸带来不利的影响。此外，要求空气的露点温度低于环境温度5一下以防止空气中水蒸气凝结。同时要考虑在低温下使用的密封件润滑油。另外，在低温环境中的空气会在活塞杆上冻结。如果气缸的工作频度较低时，可在活塞杆上涂润滑脂，这样活塞杆上就不会结冰了。在高温使用时可选用耐热气缸。同时注意，高温空气对行程开关、管件及换向阀的影响。2.润滑气缸通常用油雾润滑，应选用推荐的润滑油，使密封圈不产生膨胀、收缩的影响，且与空气中水分混合不产生乳化。无油润滑缸可用于不含油雾的空气下工作，若采用油雾润滑工作后，就再也不能作为无油润滑气缸使用。3.接管 气缸接入管道前，必须清除管道内的赃物，防止杂物进入气缸。维护保养使用中应定期检查气缸各部分有无异常现象，各连接部位有无松动等。气缸检修及重新装配时，零件必须清洗干净，特别需防止密封圈的剪切及损坏，注意唇形密封圈的安装方向。气缸拆下长时不使用时，所有加工表面应涂防锈油，进入气口加防尘堵盖。有小的损坏就要全面检查修理。 气压缸的技术条件由于气压缸的应用面广，对速度、压力、行程及工作性能的要求均不尽相同。因此，设计液压缸时要依具体要求，在装配图上和零件图上制订相应的技术条件。一、装配图上技术条件（一）标明气压缸工作的公称参数：最大输出推力（或最大工作压力）、最高最低速度（最大最小流量）、有效工作行程、工作液品种和工作温度；（二）气压缸的空载试验：在空载压力作用下，全程往复510次，应移动乎稳、灵活，无阻滞现象。空载压力流取决于密封型式，一般可取p =0.3-0.8Mpa（三）气压缸的负载试验：缸在承受最大负载力时（此时缸内压力为最大工作压力）, 全程往复510次，应移动乎稳、灵活，各零部件无永久变形；（四）气压缸的强度试验。在试验压力（视用途而异，一般为最大工作压力的1.51.75 倍）作用下，试压2分钟，无永久变形和强度破坏。对某些高压缸，要求抽样进行压力容器的爆破试验；（五）泵漏试验：在最大负载力作用下，活塞在某行程位置上保持10分钟，位移不大于0.5毫米（这是指采用橡胶密封圈的活塞），也可用泄漏流量（单位为ml/min）的大小来评定内泄漏的质量指标。对于外泄漏，在1.31.5倍的最大工作压力作用下，活塞全程往复510次，各密封、焊缝处，不得漏油，但在活塞杆处允许少量渗出；（六）缓冲试验：在公称负载力作用下，行程端点应有明显缓冲，无撞缸现象；（七）试验结束，各零件表面要涂上防锈油、缸体外壁涂耐油漆；（八）在装配图上，沿着缸的轴线方向，要标注封闭的尺寸链。在图上还要注明：有效工作行程、最大运动范围尺寸，中心高、最大外形尺寸、缸的进口和出口的通径、定位销和安装螺钉的开挡尺寸、安装螺钉的规格，各相配零件的配合尺寸（如活塞与缸体、缸盖与缸体、活塞与缸盖、活塞杆与导向套、导向套与缸盖等）。5 机架的总体设计5.1 机架的概念及分类5.1.1 机架的概念 机器（或仪器）中支撑或容纳零、部件的零件称为机架。如支撑贮罐的塔架、固定发动机的机架、容纳传动齿轮的减速器壳体、机床的床身等统称为机架。5.1.2 机架按外形分类机架按外形分类包括网架式（如贮罐塔架）、框架式（如柱式压力机机身）、梁柱式（如钢丝缠绕机架）、板块式（如摇臂钻床底
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