毕业设计（论文）-钱币自动分类清点机的设计（全套图纸）.pdf

本科毕业设计 题题 目：钱币自动分类、清点机的设计目：钱币自动分类、清点机的设计 _ 英文题目：英文题目：The automatic coin sorting, counting machine design 学学 院：院：_ 专专 业：业：_ 姓姓 名：名：_ 学学 号：号：_ 指导教师：指导教师：_ 2015 年年 12 月月 10 日日 I 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 该毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经 发表或撰写过的研究成果。 其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文 中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）使用授权声明毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解青岛滨海学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即： 学校有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公 布全部或部分内容， 可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存该毕业设计 （论文） 。 保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 II 摘要 本设计主要针对目前城市公交公司、商贸和银行关于钱币的分类、清点、整 理需求而设计。目前以上场合的钱币分类主要依赖于人工，人力成本高且效率低 下。本机械设备的主要功能是对混杂在一起的各种纸币和硬币进行分类、清点、 整理。本设计准确、实用。可部分或者全部替代人工，减少人力成本。 本设计的创新点主要有：（1）功能齐全，可同时实现硬币和纸币的分类、清 点、整理。（2）结构紧凑，该设计中各模块排列紧凑。（3）该设计过程采用模 块化设计，较多采用成熟技术，开发周期短。可靠性高。 本文运用大学所学的知识，提出了钱币自动分类、清点机的结构组成、工作 原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了钱币自 动分类、清点机的设计总的指导思想，从而得出了该钱币自动分类、清点机的设 计的优点是高效，经济。 关键词：钱币；机械设备；钱币自动分类；经济 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 III Abstract This design is mainly for the current urban public transport companies, trade and banking on the classification of coins, inventory, finishing needs and design. At present, the classification of the coin is mainly dependent on the manual, the human cost is high and the efficiency is low. The main function of this machine is to classify, count and sort all kinds of notes and coins that are mixed together. The design is accurate and practical. Can be part or all of the alternative, reduce labor costs. The innovation points of this design are: (1) the function is complete, and can realize the classification, counting and sorting of coins and paper money. (2) compact structure, the design of various modules arranged compact. (3) the design process uses a modular design, more mature technology, the development cycle is short. High reliability. This paper puts forward the structure, working principle and relative intensity of the structure, working principle and the design of main parts of the paper. It also constructs the guiding ideology of the design. Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture; 1 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 目目 录录 摘要. I Abstract. II 1 引言 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 2 1.2 本课题研究的主要内容 . 3 2 纸币识别、整理、计数及储存模块设计. 5 2.1 识别方案 . 6 2.2 计数及储存模块设计方案 . 7 3 钱币自动分类、清点机的结构设计. 9 3.1 系统方案结构框图的确定 . 10 3.2 系统的工作原理 . 12 4 机械传动部分的选型计算. 14 4.1 驱动电机的选型计算 . 15 4.2 平带传动的选型计算 . 18 4.3 滚珠丝杆传动的设计计算 . 21 5 各重要组成部分的强度校核 . 22 5.1 机架强度的校核. 23 5.2 转轴强度的校核. 24 5.3 轴承强度的校核. 28 结论. 29 致谢. 31 参考文献. 32 2 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 1 引言 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 钱币自动分类、清点机是一种一体的自动分类，清点，计数和包装的机械设 备，主要用在银行的硬币、纸币的分类和清点方面。通过设计出钱币自动分类、 清点机，使银行对于散钞，硬币的处理更加方便，以解决目前的社会硬币逐渐增 加循环量，以及钱币的清点、分类不便的问题。通过市场上的产品的调查，现有 的硬币分选机构不具有包装的功能。在此设计中，为了克服该缺陷，设计有一个 分选体和滚筒输送线，电磁振动送料器的位置装有往复直线纸币滑槽，三垂直密 封包装机，一推杆机构和三个机械手，自动硬币分类和电子计数器计数机制。自 动分拣硬币清点机的方向，安排和由电磁振动给料机的振动分选硬币。螺旋槽加 捻型电磁振动给料机熊本设计中是主要取向硬币分类直槽往复电磁振动送料器 和布置主要是用在硬币，垂直密封包装机，机械手和一个推杆机构由一个纵向和 横封封口包装机，电子计数器使用硬币清点。根据电磁震动给料机，立式封口包 装机和机械电磁铁吸选择和参数设计， 机械手夹持力参数设计和推杆机构设计和 强度校核的参数，机械工作由当地设计所需的设计和计算，它证明了 钱币自动 分类、清点机的设计理论是可行的，与它的实用性，这将是比其他硬币分选机更 有效。 1.2 本课题研究的主要内容 本论文主要研究运用 SolidWorks 对钱币自动分类、清点机进行设计。主要 是设计出了该钱币自动分类、清点机的进币、分选、输送、检测、存储等等几个 部分。具体的研究内容如下： 1、钱币自动分类、清点机的进币装置的设计，包括其中电机的选型以及旋 转体的设计。 3 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 2、硬币分选部分的设计，包括硬币分选板的结构设计以及存储盒的设计。 3、纸币输送单元的设计，包括出币口的设计以及输送线的设计。 4、纸币分选、清点部分的设计，包括检测传感器的选型以及分选存储装置 的设计。 2 纸币识别、整理、计数及储存模块设计 2.1 识别方案 图像采集系统主要是南图像传感器对在传送带上高速传送的钞票进行采样、 缓存，然后送至 DSP 图像处理模块。该系统是以 CPLD 完成钞票图像信息采集 时序控制和数据缓存，采用接触式图像传感器(CIS)SV233A4W 和模数转换器 AD9822 实现图像的采样和量化功能。另外，使用码盘和对管来实现传送带与采 样的同步。清分机的图像采集系统主要由码盘、对管、传感器、AD 转换器、 CPLD 等组成。CPLD 是系统核心，控制各部分时序及数据采集。当无钞票时， 系统处于等待状态；当有钞票经过对管时，将产生一个触发信号，CPLD 接收到 触发信号后，将控制接触式图像传感器对钞票进行采样，采样间隔由码盘信号分 频控制。采集到的图像信息经 AD 转换后，存储到内部 RAM 中，为图像处理 单元 DSP 的后续处理、识别提供数据。该系统原理框图如图 1 所示。 图 1 方案一原理图 方案 2 ： 该系统以 DSP 为核心处理器， 结合图像传感器 CCD 和复杂可编程逻辑器件 CPLD，并辅以高性能的模/数转换器 AD9200，进行纸币图像的采集、处理。该 系统主要针对人民币第四版和第五版的 5 元、10 元、20 元、50 元、100 元九种 4 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 纸币进行识别，利用数字图像处理技术和改进的自组织映射神经网络(SOFM)提 取纸币图像的长度、宽度、方向块特征，区分纸币的面值、正反面与正反向。终 极完成的系统能达到较高的识别速度和识别率。 识别系统的总体硬件结构如图 1 所示。人民币的图像首先通过传感器 CCD 扫描后得到光电转换信号，并经过 AMP 的三倍放大；然后将放大的模拟信号经 过模数转换器 AD9200 转换成为标准的数字信号，送进到 CPLD 缓存；最后通过 EDMA 通道输进到 DSP 的 RAM 中，在 DSP 中进行图像的处理和识别。整个系 统的信号逻辑时序由 CPLD 来控制。另外，还有一些辅助环节，如纸币输进输出 装置、用户检测装置、复位装置等。 纸币图像的采集由 CCD 与 A/D 转换器组成。本系统采用线阵型 CCD1， 它的采样速度较快、电路设计比较简单、体积小、时序也易于实现。根据系统对 采集速度的要求，设置横向分辨率为 4 像素/毫米，共采集 800 个像素点；纵向 的分辨率为 1 像素 /毫米。每张图像的高度不超过 76 毫米，两张纸币之间还有 一定的间隔，实际采集 100 列。这样，每张图像的像素为 800100。纸币的进 进与离开的判定使用红外线光电管检测。系统原理框图如图 2 所示。 图 2 方案二原理图 2.2 计数及储存模块设计方案 计数利用 DSP 的计数器实现，识别出相应币种，开相应计数器，软件易于 实现。储存利用储存盒储存。待清分结束，可取出储存盒中的纸币，完成清分。 3 钱币自动分类、清点机的结构设计 3.1 系统方案结构框图的确定 本次设计的任务是对钱币自动分类、清点机进行设计，本次设计主要采用模 块化设计，通过查找相关资料和文献，对于几种方案作了比较，最终得出的系统 结构框图如下图 3 所示。 5 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 图 3 系统结构框图 3.2 系统的工作原理 钱币自动分类、清点机的工作原理为人工将纸币、硬币放入进币筒，进币筒 里面有分选体装置，电机带动其不断地旋转，上面开有可容纳 1 元，5 角，1 角 的硬币漏出的孔， 当各种面值的硬币从孔里面漏出来后会顺着硬币分选板进入到 存储箱体里面，而硬币分选板旁边装有光电传感器，是用来对分选的下来的硬币 进行计数，与此同时也实现了硬币的分类和清点。对于纸币，在分选体旋转的同 时，在分选体圆周表面与纸币摩擦的同时，由于惯性力的作用，将纸币从进币筒 里的缺口里面落到分选输送带上面， 通过检测传感器针对纸币的颜色和大小的判 别从而通过 PLC 系统控制电机带动滚珠丝杆螺母副移动，利用真空吸盘来吸住 不同面值的纸币到各自的滑槽里面， 纸币会随着滑槽在其重力的作用下落入到存 储箱里面。具体结构原理图如下图所示： 6 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 4 机械传动部分的选型计算 4.1 驱动电机的选型计算 已知整个设备上工件与零件的重量，我们取总重量为 200Kg，滚珠丝杆转 动速度为 12r/min。即： mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 3.负载惯量 左右水平运动 2 2 2 0.005 ()2000.000126779(.) 22 = PB JLMMkg m 7 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 电机惯量 43452 7.87 100.4 0.23.72 10 (.) 3232 = BB JBL Dkg m 总惯量 2 0.00032(.)=+= LLMB JJJkg m 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为 92BL- A，此无刷直流步 进电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 8 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为 92BL- 4030H1- LK- B，电机额定功率为 0.37KW，额定转矩为 75N.m，最大转矩 为 80N.m， 额定转速为 3000r/min。 外形尺寸 80 x80 x148， 电机输出轴径为 16mm。 4.2 平带传动的选型计算 (1)传动名义功率 P_=0.37kW (2)主动轮转速 n1=1500rmin，从动轮 =350rmin (3)中心距 a=100mm 左右 (4)工作情况， 24 小时运转 求设计功率 P=K0 Pm=0.42= 0.8Kw，式中 Ko 为载荷修正系数 由设计功率 0.8Kw 和 n =1500rmin，由查得带的型号为 L 型，对应节距 P =9.525mm （1）选择平带齿数 由平带转速 n=1500r/min，L 型带，查表得平带最小许用齿数 Z1=14，则大 带轮齿数 Z2= i Z1，其中 i= n1n2=1500350=4286 Z2=428614=60 取标准带轮齿敦=60 （2）确定带轮节圆直径 dI=Pb Z1/=42.736mm d2= Pb Z2/=182mm 9 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 （3）确定平带的节线长度 L， L= 2acos +(d2+d1 )2+( d2- d1)180 式中： =sin- 1 (d2- d1)/2a =0218；126 (以 a=100mm 代入) 则 L =150.54 选择最接近计算值的标准 节线长(见表 4)L=160.20mm （4）计算平带齿数 z Zb=Lp/Pb=160.20/9.525=17 （5）传动中心距 n 的计算 a=Pb( Z2- Z1)2zcos 式中： inV =314l6 inV=tg- 用逐步逼近法计算，=1351 8(弧度) 代入上式 得出 a=102.45 与精确计算结果相似。 最后测量装置平带选用 L 型平带 P= 9.525mm ZB=17， L,= 15020ram b= 25.4mm 平带轮： Z1=14，Z2=60，dI=Pb Z1/=42.736mm d2= Pb Z2/=182mm 4.3 滚珠丝杆传动的设计计算 在材料选取的基本原则的前提下，可以满足一部分性能，良好的工艺性和 经济性。这种材料的特性是机械，机械部分应在正常工作条件下，其物理和化学 性能， 是保证其可靠性的基础。 一般的机械零件， 主要考虑的是材料的机械性能； 而非金属材料零件，还应考虑对零件性能的环境效应。 根据零件选择的力学性能，首先要对工作条件的正确分析，形状和大小和应 力状态，结合这类零件的主要失效形式，对原发性和继发性失效抗力指标的实际 使用中，由于物质基础。 1) 丝杆螺母强度的校核计算 滚动螺旋传动主要承受轴向力。螺母与螺钉间滑动摩擦较大，所以磨损失效 的主要形式。基本尺寸（直径滚珠丝杠和螺母高度），通常基于条件的耐磨性测 定。滚珠丝杆驱动力较大，还应检查滚珠丝杆和螺母的螺纹强度的危险截面，以 10 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 防止塑性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检查自锁螺钉；传动精度，应检 查的刚度，以免造成传输降低音高变化的应力的精度；滚珠丝杆长径比大，应检 查其稳定性，以防止轴心受压失稳；长滚珠丝杆转速也应该检查的临界转速，以 防止过大的横向振动。设计应根据驱动型，工作条件和失效模式，选同的设计标 准，无需逐一检查。 表 2.1 螺旋传动的常用材料 螺 旋副 材料牌号 应用范围 滚 珠丝杆 Q235、Q275、45、50 材料不经热处理，使用于经常运动，受 力不大，转速较低的传动 40Cr、65Mn、T12、 40WMn、18CrMnTi 材料需经热处理，以提高其耐磨性，适 用于重载、转速较高的重要传动 9Mn2V 、 CrWMn 、 38CrMoAl 材料需经热处理， 以提高其尺寸的稳定 性，适用于精密传导螺旋传动 螺 母 ZCu10P1、 ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，适用于一般传动 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，强度高，适用于重载、 低速的传动。对于尺寸较大或高速传动，螺 母可采用钢或铸铁制造， 内孔浇注青铜或巴 氏合金 （1）滚珠丝杆螺母副，横向丝杆的最大轴向载荷为 2000N，支承间最大距离为 400mm，要求定位精度为 0.001mm，滚珠丝杆的负荷包括运动部件的重量所 引起的进给抗力。应按额定静载荷选用。 0maxdH Cf f P d f 载荷性质系数为 1 H f 动载荷硬度影响系数， H f =1 max P 最大轴向载荷 11 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 定静载荷为 C02000N，查表得使用寿命时间 T=15000h，初选丝杆螺距 t=5mm，得丝杆转速 1000max1000 1 200 2 V n t n/min 由于丝杆螺距为 5，可选 W 系列完循环丝杆副尺寸系列 W2005- 2.5 圈一列 滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表 2.6 所示： 表 2.2 滚珠丝杆螺母副几何参数 名 称 符 号 计算公式和结果（mm） 螺 纹 滚 道 公称直径 0 d 20 螺 距 t 5 接触角 o 45 钢球直径 q d 3.175 螺纹滚道法面半 径 R 0.521.651 q Rd 偏心距 e (2)sin0.0449 q eRd 螺纹升角 0 4.37 t arctg d o 滚 珠 丝 杆 滚珠丝杆外径 d 0 (0.2 0.25)19.4 q ddd 滚珠丝杆内径 l d 0 2216.788 f ddeR 12 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 滚珠丝杆接触直 径 z d 0 cos22.59 zq ddd 螺母 螺母螺纹外径 D 0 2223.312DdeR 螺母内径（外循 环） 1 D 10 (0.2 0.25)25.5 q Ddd 螺母长度 Ln 33 （2）传动效率计算 () tg tg （2.23） 式中：摩擦角；丝杆螺纹升角。 0.96 () tg tg （3）刚度验算，滚珠丝杆受工作负载 P 引起的导程 p L 的变化量 EF PLp KDL =1 （2.24） Y 向所受牵引力大，故应用 Y 向参数计算 400=P （N） 0.5 p L （cm） 6 20.6 10E ( 2 cmN ) (材料为 45 钢) 22 1.651 3.14()2.213 2 FR （ 2 cm ） 所以 6 6 200 0.5 12.194 10 20.6 102.213 = = L （cm） 13 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 丝杆因受扭矩而引起的导程变化量 2 L 很小，可以忽略。所以导程误差 6 100100 12.194 104.97 00.5 = =L L )/(mm 查表知 C 级精度的丝杆允许误差 6 m ，故强度足够。 2) 梯形丝杆螺母的设计计算 滚动螺旋传动主要承受轴向力。螺母与螺钉间滑动摩擦较大，所以磨损失 效的主要形式。基本尺寸（直径滚珠丝杠和螺母高度），通常基于条件的耐磨性 测定。螺杆驱动力较大，还应检查螺杆和螺母的螺纹强度的危险截面，以防止塑 性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检查自锁螺钉；传动精度，应检查的刚 度， 以免造成传输降低音高变化的应力的精度； 螺杆长径比大， 应检查其稳定性， 以防止轴心受压失稳；长螺杆转速也应该检查的临界转速，以防止过大的横向振 动。设计应基于。的类型，工作条件和失效模式，选择不同的设计标准，无需逐 一检查。 表 2.1 螺旋传动的常用材料 旋 副 材料牌号 应用范围 杆 Q235、Q275、45、 50 材料不经热处理，使用于经常运动，受 力不大，转速较低的传动 40Cr、65Mn、T12、 40WMn、18CrMnTi 材料需经热处理，以提高其耐磨性，适 用于重载、转速较高的重要传动 9Mn2V、CrWMn、 38CrMoAl 材料需经热处理，以提高其尺寸的稳定 性，适用于精密传导螺旋传动 母 ZCu10P1、 ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，适用于一般传动 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn 3 材料耐磨性好，强度高，适用于重载、 低速的传动。对于尺寸较大或高速传动，螺 母可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜或巴 氏合金 14 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 立向丝杆的设计 （1）滚珠丝杆螺母副，横向丝杆的最大轴向载荷为 2000N，支承间最大距离 为 400mm，要求定位精度为 0.001mm，滚珠丝杆的负荷包括运动部件的重量 所引起的进给抗力。应按额定静载荷选用。 0maxdH Cf f P d f 载荷性质系数为 1 H f 动载荷硬度影响系数， H f =1 max P 最大轴向载荷 定静载荷为 C02000N， 查表得使用寿命时间 T=15000h， 初选丝杆螺距 t=5mm， 得丝杆转速 1000max1000 1 200 2 V n t n/min 由于丝杆螺距为 5，可选 W 系列完循环丝杆副尺寸系列 W2005- 2.5 圈一列 滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表 2.6 所示： 表 2.2 滚珠丝杆螺母副几何参数 名 称 号 计算公式和结果（mm） 螺 纹滚道 公称直径 20 螺 距 5 接触角 o 45 钢球直径 3.175 15 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 螺纹滚道 法面半径 0.521.651 q Rd 偏心距 (2)sin0.0449 q eRd 螺纹升角 0 4.37 t arctg d o 螺 杆 螺杆外径 0 (0.2 0.25)19.4 q ddd 螺杆内径 0 2216.788 f ddeR 螺杆接触 直径 0 cos22.59 zq ddd 螺 母 螺母螺纹 外径 0 2223.312DdeR 螺母内径 （外循环） 10 (0.2 0.25)25.5 q Ddd 螺母长度 n 33 （2）传动效率计算 () tg tg （2.23） 式中：摩擦角；丝杆螺纹升角。 0.96 () tg tg （3）刚度验算，滚珠丝杆受工作负载 P 引起的导程 p L 的变化量 1 p PL L EF （2.24） 16 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 Y 向所受牵引力大，故应用 Y 向参数计算 400=P （N） 0.5 p L （cm） 6 20.6 10E ( 2 cmN ) (材料为 45 钢) 22 1.651 3.14()2.213 2 FR （ 2 cm ） 所以 6 6 200 0.5 12.194 10 20.6 102.213 = = L （cm） 丝杆因受扭矩而引起的导程变化量 2 L 很小，可以忽略。所以导程误差 6 100100 12.194 104.97 00.5 = =L L )/(mm 查表知 C 级精度的丝杆允许误差 6 m ，故刚度足够。 （4）稳定性验算，由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩 f M 为 2 f GS M 200 0.5 0.9615.287 22 3.14 = f GS M 式中 G移动部件自重 S导程（cm） 逆传动效率，由于滚珠丝杆副的正传动效率和逆传动效率近似相等， 因此，一般用正传动效率代替 。 200 0.5 0.9615.287 22 3.14 = f GS M N.cm 可知 110BF004 反应式步进电动 机带动丝杆螺母副时不会发生逆向传动 。 （5）轴承的选择，初选 6002，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预 期寿命为 5000h，丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为 Fa=200N.查手册可知道 2002 的基本额定负载 Cr=4.32kN,基本额定负载荷 Cor=2.50Kn。 为了能安装方便本次设计中 6002 轴承可以用带座轴承代替，选用轴承的型 号为UCFU203轴承。 Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38； 当量负载的计算P=200N 17 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 可算得轴承寿命6 16667 = t h p f C L nf P （2.25） 温度系数 t f =1，载荷系数 p f =1，UCFU203 轴承座，寿命指数为=3 得 3 16667 1 2500 1627635000 200200 = h L （h）所以该轴承适合。 3) 滚珠丝杆螺母的支承方式的选择 滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及 容许回转转速也有所不同。 （1）固定- 固定，适用于高速，高精度； （2）固定轴承适用于中高速，高精度； （3）支持，中速的支持，精度； （4）固定- 自由，低速度，精度，短轴螺钉本次设计中丝杆螺母的固定方式 如下所示： 18 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 4)滚珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离 （1）为了提高滚珠丝杠副的精度和使用寿命，通过滚珠丝杆的轴向力对滚珠丝 杆的影响，保证轴承的受力均匀，避免倾覆力。 （2）反逆向的滚珠丝杠驱动器对效率高，应在电机功率的考虑，和逆螺旋传动 由于其成分的重量（尤其是驱动在垂直方向上，当逆方法）可以用来防止动力传 动电机，蜗轮自锁：切割离合器，等。 （3）在行程两端的滚珠丝杠应该旅游保护装置，以防止滚珠丝杠过程的冲击和 影响精度，使用寿命甚至损坏。 （4）防止热变形对定位精度的丝杠热变形精度的重要影响。热源不仅是摩擦热 产生的螺丝，和其他机械零件热时，滚珠丝杆的热膨胀和伸长率。因此有必要对 热源的因素，控制热源的措施，也可用于预拉伸，强制冷却，减少滚珠丝杆伸长 的热变形的影响。 （5）水平螺旋，而造成弯曲变形的轴，是影响齿距累积误差的因素，会导致不 均匀的载荷螺母。螺杆的设计需要考虑到螺杆的材料和它的强度的问题。 （6）密封圈是重要的密封气体和液体的标准件，所以密封圈的防尘措施是必须 要考虑的。滚珠丝杠螺母安装在防尘圈的两端，以避免螺钉外露，但还需要滚珠 丝杆选择保护装置。 （7）合理的润滑是减小驱动力矩的重要环节，提高传动效率，延长滚珠丝杆的 使用寿命，接触面和油膜减振效果，降低传动噪音和尘土等杂物在螺旋洗。所以 你想注入润滑脂。螺母和油孔，用户可以拧入水口，其他合适的润滑油的使用。 （8）的预紧力的正确选择，滚珠丝杠厂一直需要调整预紧力要求，严禁自行拆 卸滚珠滚珠丝杆零件， 以免影响准确性。 非冲击管和拔除， 以免球塞， 运行平稳。 （9）推荐的大型轴承的使用适用于数控机床为了提高传动刚度。 （10）内循环滚珠丝杠，滚珠丝杠必须两端的齿和一端连接了至少一个螺纹，所 有圆螺纹底径尺寸小于 D2，否则无法安装螺母。 （11）外循环滚珠滚珠丝杆位置，最好是放在滚珠丝杆轴以上插管。 （12）加工螺纹，外圆直径大于 1 的外径最好不要螺钉。 19 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 5 各重要组成部分的强度校核各重要组成部分的强度校核 5.1 机架强度的校核 机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析 得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。 见 下图： 即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为 G=20000N（10000Kg） +(1000X20N)=30000N; 根据方管承载力计算公式： M=Pac/L(M：弯矩，P 集中力，a 集中力距支座距离，c 集中力距另一支座 距离，L 跨度，L=a+c) bhhh W= 12 （仅用于截面) f=M/W材料的许用应力（弹性抗拉强度/安全系数）。 M=Pac/L=11960 xL，本次设计初定 L 为 1000mm 则 M=13456N.M bhhh W= 12 ，初定方管为 140 x58x6。计算 W 得出 2 10.42cm 46 2 M13456 f=1212.35 10a=12.12 10a W10.42cm 由于 N PP 折算后位 270Mpa 查的普通碳素结构钢 Q235A 的抗拉强度为 375500Mpa， 由于 270Mpa 远远 小于 375Mpa，所以初定方管满足要求。 5.2 转轴强度的校核 轴的强度计算一般可分为三种：1）按扭转强度或刚度计算；2）按弯扭合成 强度计算；3）精确强度校核计算。 当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定， 支撑反力及弯矩可求得时，可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算。作 用在轴上的载荷一般按集中载荷考虑，如本设计中的带传动对轴的力，其作用点 20 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 取在轮缘宽度的中点。计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁，一般 轴的支点近似取为轴承宽度中点。 由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，很少的扭转强度，是根据扭转强度设 计，应校核轴的弯曲强度，首先分析轴的受力，左端受的是圆锥筛的重力，右端 是带轮对轴的力，中间是轴承座的两个支撑力。 左端的作用力包括筛自身的重力、物料的重力、物料旋转产生的离心力。所 以考虑圆锥筛对轴产生作用力时，仅是一个经验数据。在这里，假设圆锥筛为实 心，对轴的作用力取其重力的 4 1 。 筛的材料为不锈钢， 密度是 a F =7.38 /,锥筛大端直径为 D= mm850 ， 小端直径是 d=360mm，H=1140mm，h=510mm，所以锥筛的体积 22 ()( ) 3232 Dd VHh = 即 223 850360 ()1140()510198327172.7 3232 Vmm = 0.2 3 m ; 所以,筛的重力约为 3 0.2 7.85 101570mVpKg= 15709.8/15386GKgN KgN= 故取 G= G 4 1 =3846.5N。 轴径是按扭转强度初步设计的，所以要校核轴的弯曲强度，轴的强度校核也 就是找出危险截面，看危险截面是否满足轴径条件，如果危险截面满 足，那么 别的轴径肯定满足；根据轴的实际尺寸，承受的弯矩、扭矩图考虑应力集中，表 面状态，尺寸影响等因素，及轴材料的疲劳极限，计算危险截面的情况是否满足 条件。 我所校核的轴是根据许用弯曲应力校核的， 即由弯矩产生的弯曲应力 b 不 超过许用弯曲应力 b ，一般计算顺序是先画出轴的空间受力图，将轴上作用力 分解为水平面受力图和垂直面受力图， 并求出水平面上和垂直面上的支承点反作 21 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 用力。 然后作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图，作出合成弯矩图和转矩图 应用公式 22 ()MMT=+ 绘出当量弯矩图， 式中是根据转矩性质而定的应力 校正系数。对于不变的转矩，取 1 1 = b b + ；对于脉动的转矩，取 1 0 b b = ；对 于对称循环的转矩取 1 = 。 1 b + 是材料在对称循环应力状态下的许用弯曲应力； 1 b 是材料在静应力状态下的许用弯曲应力； 0 b 是材料在脉动循环应力状态下的许用弯曲应力； 在锥筛的设计过程中，轴的材料为 45#钢，其基本参数为 600 B MPa= ， 1 200 b MPa+= ， 1 55 b MPa= ， 0 95 b MPa= ；应满足 下列条件： 1 3 0.1 bb MM Wd = 或 3 1 0.1 b M d W 为轴的抗弯截面系数； 轴的受力，轴左端是锥筛对轴的力也就是锥筛的重力，右端是带轮对轴的压 力。具体受力情况如下图： 22 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 由材料力学的相关知识可得： ()295 5 . 187295 5 . 328 2 +=+FRG 5 . 48334.3100295 5 . 328 5 . 3846 2 =+R 解得： NR 6 . 787 2 = 由 21 RRFG+=+ 得： NR24.6159 1 = 可得轴的弯矩图则如下： 轴所受的转矩如下： MN n P T=257300 980 4 . 26 95499549 转矩图如下： 23 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 1 1 = b b + = 55 0.275 200 = ； 所以， 22 ()MMT=+ = 2 (0.275 257300)M=+ 所以当量弯矩图为： 可知轴承的危险截面在左边轴承支撑处，根据轴的校核条件可以算出： 24 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 bb MPa W M 1 3 7 . 24 801 . 0 8 . 1265475 = = ； 即： mm M d b 28.61 551 . 0 8 . 1265475 1 . 0 3 3 1 = = 所以：根据校核，截面强度足够，其它截面也是足够安全的。 5.3 轴承的较核 轴承的选用在以上的说明中已经给出，选用的是带紧定套的滚子轴承，型 号为 22218CK/W33+H318，其基本参数为主要是额定载荷： Cr =240000N， 0r C =322000N， e=0.23,Y1=2.5, 2 4.4Y =， 假定轴承的寿命为 3 年， 每天工作 10 小时，一年工作 300 天，所以轴承的基本额定动载荷可按一下公式 进行计算： C= 0 hmd r nt f f f PC f f 其中：C基本额定动载荷计算值，N； P当量动载荷，按式 ra pXFYF=+计算， r F 为轴承所受径向载荷， 轴向动载荷，X 为径向动载荷系数，Y 为轴向动载荷系数； h f 寿命因数，取 h f =1； n f 速度因数，取 n f =0.8； m f 力矩载荷因数，力矩较小时 m f =1.5,力矩较大时 m f =2; d f 冲击载荷因数,取 d f =1; T f 温度系数,取 T f =0.95; 0r C轴承尺寸及性能表中所列基本额定动载荷; h f =1.19, n f =0.366, m f =1.5, d f =1.2（中等冲击）, T f =;1.0； 25 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 因为轴向载荷 a F =0，即/ ar FFe，所以当量动载荷 1 0 r PXYF= + 即 1r PYF=，2.5 2436860920P =， 1.19 1.5 1.2 60920309228.26 0.366 hmd nt f f f CP f f = 0r C ,所以此轴承选的合适, 能满足要求。 26 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 总 结 至此在论文完成之际，向我的导师表示由衷的感谢！真心的感