自动拔管机机械系统设计毕业设计.docx

常熟理工学院毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）题 目 自动拔管机机械系统设计 系（院） 机 械 工 程 学院 自动拔管机机械系统设计摘要本文针对传统的人工拔笔方式，通过分析拔管机国内外发展现状，论证自动拔管机研制的必要性和可行性。文章先给出了机械系统总体方案，从总体上确定了传输方案设计，插拔管装置设计以及拔笔盘升降方案设计。论文随后给出了机械系统具体设计方案。并对永磁直流电动机、涨管力、推管力、气缸选型，步进电机选型等部件进行了设计计算。考虑到同步带是本次拔管机机械系统控制中非常重要的传送力的元件，文章在接下来对其进行了设计计算。拔管机机械系统设计除了给出了各种元件的设计计算及选型外，同样提供了总装图、部分零件装配图以及重要零件三视图的等图纸。关键词：拔管机 机械 电机 图纸the mechanical design of auto-pulling tube machine abstractthe article analyses the importance and necessity of studying auto-pulling pipe machine compared to traditional way of man-made pulling pipes.first of all ,the article shows a general project of mechanical system.it confirms the way of transmit ,the way how to push and pull pipes .it also ensure the project of pen pan going up and down.later,it shows a definite way of designing the mechanical system.the paper calculates the data of the force of expanding and pushing wipes.it also gives the types of permanent magnet dc motor and stepper motor by calculating.considering the importance of synchronous belt to transmit force ,the article shows the process of getting it.besides the calculation and types of all kind of parts,the paper also offers the assembly ,some-part assembly and some other draws of three views. key words:pulling pipe machine;mechanical motor ;view.目录第1章 绪论51.1课题背景51.2 课题研究的目的和意义51.3国内外拔管机研究现状51.4本课题研究的内容8第2章 机械系统总体方案设计82.1传输方案设计82.2插拔管动力装置方案设计92.3 拔笔盘升降方案设计10第3章 机械系统具体方案设计113.1 永磁直流电机运输113.2气缸传动方案设计143.2.1涨管力的计算143.2.2推管力的计算163.2.3气缸的选择173.3步进电机控制传动设计193.3.1下降过程203.3.2上升过程20第4章 零件选择及计算214.1同步带的设计计算214.2丝杠的设计计算25小结26参考文献28致谢28第1章 绪论1.1课题背景现代社会自动化已经逐渐成为一种机械生产的发展趋势。传统的制笔过程中最后一道工序拔管主要是靠人工完成，拔管速度慢，人工成本高，最终降低了企业生产效率。引入自动化拔笔，逐渐将人力解放出来，提高生产效率的同时，也降低了企业运营成本。1.2 课题研究的目的和意义彩色笔是一种需求量很大的文具用品，在彩色笔生产过程中，为了高效完成加工制造过程，需要将空心塑料笔筒插入一块带有凸起固定端的塑料托盘上，以便批量加注彩色料到笔筒中。当加注完成后，需要自动拔出彩笔筒。本课题设计的自动拔管机，就是用来完成该任务的自动化专用设备，可以提高生产效率，减轻工人的劳动强度。并且这种自动化的设备与人工相比精度高，质量稳定。有利于企业实现现代化和标准化。1.3国内外拔管机研究现状国内制笔行业现状本课题题研究自动拔管机，该拔管机主要实现从笔盘上拔出笔管的功能，属于自动化生产中的制笔设备。我国制笔工业的不断发展，为国民经济建设和满足文化教育建设的需要做出了积极的贡献。十一五期间制笔行业的成就金融危机爆发时，我国笔类生产在国际经融危机的冲击下受到了很大影响，一些企业处于停产，半停产状态，期间经过国家采取一系列扶植政策和全行业职工的共同努力，笔类产品出口实现复苏并刷新纪录。从产量方面来看，自来水笔年量3.58亿支，记号笔年产量80.65亿只支，活动铅笔年产145.2亿支。在利税方面，2009年利税实现历史新高18.24亿元。彩色水笔装配机的发展。中国的彩色笔在过去十年（12色，18色，36色）有了很大发展，能实现国内供应和和出口。但是由于国际彩色笔装配机科技含量高、生产效率比较高，我国与其竞争往往处于劣势。二国际制笔发展现状国际笔会已有二百多年的历史。历史、时代等因素也促成了美国，英国，法国，意大利等国家逐渐成长为现代社会的制笔强国。这些国家不只是在产量上有着惊人的业绩,他们在整个制笔行业有着强大的综合能力。比如说，他们的研发能力、营销能力以及企业文化精神等方面都引流着整个制笔行业的发展。这些制笔强国的强大之处同样有一些共同特点。以下就是一些特色：图1.1 笔管外形图品牌国际知名。著名国际品牌是一个国家制笔行业强大的具体体现，也是一个国家制笔业的灵魂。国际著名品牌是企业通过不断创新塑造起来的，同时也少不了国家的各种政策作为推手。其实，国际品牌塑造的过程，也是一个企业逐渐由小做大，由大做强的发展过程。企业在塑造自己国际知名品牌的同时，会注重一些共同特点：首先，十分注重产品品质的提高。因为产品的品质是消费者产品购买和信赖的接触。这些企业在塑造提高品质的过程中也为同时创造出了一些质量极佳的艺术品。如派克、派罗德等已经成为近现代书写首选品牌。他们正是因为品质上乘才赢得了市场，同时也是因为品质精湛赢得了消费者。其次，这些制笔企业十分注重产品的研发和创新。创新正是一个制笔企业生产出引领市场产品的源泉。另外这些企业本身非常善于制造品牌。这些企业往往通过推出限量版、纪念品等方式来使得他们的产品来促使人们竞相购买，当然这些限量版的笔制品在质量上乘的同时，从外观上看，本身也是非常别致。所以不但是收藏夹，即使普通消费者也会购买一些产品用作收藏之用。研发能力强大。研发能力是一个企业，一个国家制笔也强大的保证。这些制笔强国在不仅在生产制造工艺方面能力强大，而且在产品的设计，材料选用等方面也非常强大。如派克51型笔，它就是通过两个零件代替一个笔舌，改变了此前市场上普通的吸水和出水方式而大获成功。比如，日本采用树脂笔芯的方式，取代传统铅芯成为知名高档笔。此外，日本首先发明，滚珠针管笔，从而对后来书写方式产生了深远影响。所以，研发能力是制笔市场的强大推动力，市场同时也发过来推动着一个企业的研发创新。(三)产品经营脉络国际化。产品销售国际化是产品国际化的前提。所以，这些著名企业在提升企业自身研发制造能力的同时，也注重销售方式的拓展。这些企业不仅通过建立代销甚至分厂的形式，延伸自己的产品生产线。以派克公司为例，该公司首先在欧洲建立分厂;后来分厂遍布香港，中国大陆，越南，从而成功进驻东南亚市场。随着网络的普及以及经济全球化的发展，这些制笔强国也逐渐加大了网络销售，以及收购的步伐。这一点同样是我国制笔行业需要努力的方向。三国内与国外制笔装备差距我国制笔设备发展以及取得了很大进步，但与国际制笔企业还是有很大差距，主要表现如下：1国内多工位、高精度制笔设备基本空白。国外的圆珠笔、水彩笔等制笔机床均是高精度，多段位。我国需要对此引进，并通过消化吸收的方式逐渐填补空白。2制笔设备自动化水平落后。目前国外先进的制笔设备均实现流水线式的自动化过程，而目前我国制笔设备流水线未能成形，大量依靠人工方式，生产效率低下。3我国注塑设备形式单一。国外大多采用一模多出、回料循环等领先的注塑设备，并且国外多采用卧式注塑机。国内注塑形式落后 ，并且卧式注塑的方式在小厂中也不多见。4模具制造水平落后。模具制造水平的落后，也直接导致了大型装配机研发应用缓慢，间接影响了我国制笔行业的发展。5测试设备落后，不能满足我国制笔行业的需要。生产的自动化是制笔机械的必然趋势。我国已经成为制笔打过，但要成长为制笔强国，就还必须有自动化的制笔设备作为保证。本课题正在研究的拔管机，是实现制笔设备流水线生产中最后一道拔管工序的设备。该设备的研制成功就可以实现制笔的高度自动化，弥补国内制笔设备的空白。1.4本课题研究的内容本课题主要完成内容如下：本课题国内外的现状的分析；本课题需求分析，和方案论证； 绘出总装图，部件图，和主要的零件图。进行结构的强度刚度和传动系统动力计算；完成毕业设计论文的撰写。第2章 机械系统总体方案设计2.1传输方案设计本课题拔管机设计中，当最终笔管被顺利拔出后，需要将其运输走。考虑笔管质量较轻，对其运输主要考虑采用带传送的方式。但是带传动包括普通v带，同步带，平带等类型，具体采用哪种带传动，需要进行分析比较。同时，带传动需要电机带动，使得带传动正常运行。所以在此方案设计中，还应当考虑电动机的选型。普通v带传送在通常情况下，普通可以传递转矩和改变转速。根据设计要求，一根笔管一般长度在70mm左右。在通过查询机械设计基础（第二版）中表8.2易知，顶宽尺寸最大的e型普通v带，其一根普通v带最大顶宽38mm，其高度 为25mm。故一根普通v带难以满足拔管机输送带设计要求,并且其高度较高，当采用多根v带作为笔管的传送带时，虽然可以满足设计要求，但设计该带子花费价格比较贵，并且运输质量很轻的笔管，整体性价比不高。所以，这种方案不合理。同步带薄而轻，传动效率很高，可达0.98-0.99。但本拔管机传送方式中，只要求实现带子匀速转速，对带子的传动效率以及精度要求较小。同步带更适合高速传动中，而且由于其成本高 ，故在此设计中用同步带传动方案不合理。普通平带传送普通平带适用在传送速度比较慢，传送物品比较轻的场合。在本拔管系统中，传送带只负责以低转速运送质量很轻的笔管。因此，普通平带符合设计要求。传输时采用普通平带传送方案。由于普通平带速度比较低。因此带动平带转动的电动机转速相对较低 ，带动传送带最终运行的电动机转速也应该较低。由于普通的三相电机运转速度过高，带子转速过快，会使落在带子上的笔管长生离心运动。故普通电机在该拔关机中不合适。永磁直流电动机可以实现低速运转。故电机可以初步选择永磁直流电机。2.2插拔管动力装置方案设计笔管拔出需要有动力装置。本设计中可供选择的动力装置 主要有气压缸和液压缸可供选择。液压缸可以带动机械机构运动，最终实现拔管的功能。虽然也液压缸力道比较大，很容易满足拔管所需力道要求。但液压缸具有运动缓慢，反映速度不够的缺点，在该拔管机的自动化控制中，液压缸作为动力装置不合适。气压传动时气压缸具有反映迅速的特点，顺应了拔管机控制时反映速度快的需要。因此，在动力装置中选用气缸。2.3 拔笔盘升降方案设计当一排笔管拔完以后，拔笔盘需要向下运动，进行下一排笔管的拔出；按照设计，当12排笔管全部拔完以后，空笔盘应当回到初始位置，人工将空笔盘取走，再进行一个新笔盘的的安装。在笔盘升降过程实现的是直线运动。丝杠副是将圆周运动转换成直线运动的常用机构。因此，笔盘升降可以采用丝杠副方案。丝杠副转动，需要电机转动带动来实现。因此，在拔笔盘升降方案中，主要考虑的电机的选择。普通电机鼠龙型三相异步电动机是比较常见的机型。并且从理论上讲，通过一系列传动装置后，实现滚珠丝杠副的转动（即拔笔盘的升降），是可行的。但考虑到一排笔管拔完，丝杠每次下降的距离都是确定的，就要求电机每次转动特定的角度。对此，普通的电机难以实现，故此方案不合理。步进电机由于步进电机运动是通过plc给其步进驱动器发出脉冲，精准控制步进电机转动。因而可以实现对丝副转动的精准控制。即可以精准实现拔笔盘的升降。综合2.1,2.2以及2.3可知，整个机械系统设计方案为：采用气压缸的给拔管提供动力；采用步进电机通过一系列传动作用带动丝杠升降运动，实现拔笔盘是升降运动；当笔管拔出来以后，利用永磁直流电动机带动普通平带输送。图2.1 拔管机总体方案动作示意图第3章 机械系统具体方案设计3.1永磁直流电机运输如图3.1及3.2所示，电动机通过平键与皮带轮组件连接。当电动机转动时，皮带轮组件跟转。普通平带套在平带轮，考预涨紧产生的摩擦力与带轮紧密连接。当皮带轮转动时，平带跟着转动，从而顺利运输落在带上的笔管。图3.1 电机带动运输带运输原理图图3.2 电机与运输带连接关系图在总体方案设计中，可以确定传送带采用平带输送带动方式。在总体设计方案中，初步确定利用永磁直流电机作为原动机。下面通过计算，来验证一下选择永磁直流电机的可行性。本次设计中的电动机主要起到运输笔管的作用。根据经验易知，笔管质量很轻，所以在对电动机计算时不需考虑转矩，主要考虑功率的影响。本次设计中的电动机属于长时连续运行状态。其载荷可以认为保持不变或者稳定，电动机也不会过热，也不需考虑过热的影响，故对该电动机进行选型和校验时主要考虑其额定功率和转速。该拔管机中带动传送带运输的电动机所需的工作功率如式（3-1）所示：pd = pw /总 kw (3-1)式中，pd 指运输带运转所需功率；总从电动机到运输带运动的总效率，电动机所需工作功率pw ，由皮带传动阻力和运动速度计算求得。在本设计中，可由预先设定的参数，按式（3-2）计算：pw=fv/1000 kw(3-2)其中，f皮带的工作阻力,在此设计中即为皮带预涨紧力，单位为n；v皮带线速度，单位为m/s；通过请教老师以及查找资料，可得当涨紧力f取50n，带运行时速度v取0.3m/s比较合适，故根据公式（3-2），可得，功率pw=50x0.3/1000=0.015kw1为带传动效率，查询机械设计手册，取0.96，2电动机与传送轮连接效率，查询机械设计手册，取0.98，总总=1*2=0.960.98=0.94所以，pd =pw /总 =0.015/0.94=0.016kw考虑实际中起动转矩比正常运转时转矩大及发热等影响，给出2倍安全系数，电动机功率选到2pd=0.032kw=32w.确定电动机转速根据机械设计分析可知，拔管机中主动皮带轮与电机轴同步转动,根据式（3-3）和式（3-4），=2*n (3-3)v=*r (3-4)可知，带轮角速度为= v/r=0.3/(40x10-3)=7.5rad/s则带轮转速n=/2=7.5/2=1.19r/s=71.6r/min即电机转速为71.6r/min.s由于电机转速很低，所以不能选用普通电机，可以选用性价比较高可调速的永磁直流电机。根据机械设计的需要，电机的固定方式为法兰式。图3.1 永磁直流电机外形图综合上述原则，最终选取法兰式固定永磁电动机，其型号为：70dwt-90l.。具体参数详见表3.1。表3.1 永磁直流电机参数表型号扭矩n*m电压v电流a额定转速rpm调速范围rpm驱动器型号70dwt-90l2.5241.75901.2-90dt304b203.2气缸传动方案设计3.2.1涨管力的计算图3.2 涨管装置位置分布图小气缸、挺针座、挺针、笔管及笔管等位置分布如图3.4所示。图3.3 涨管动作原理图涨管动作原理如上图所示。根据设计，先是大气缸推杆伸出，推动涨紧管运动，插入笔管尾部。然后，小气缸杠推杆伸出，推动挺针向前运动，插入涨紧管中。根据图中所示可以看出，挺针有一个小锥度，而涨紧管前端开槽。当挺针逐渐伸进涨紧管时，涨紧管前端逐渐被撑开，当涨紧管被撑开到一定程度时，涨紧管就牢牢地与笔管卡在一起。通过请教老师以及查找资料等方式得知，涨紧管与笔管产生过盈配合，过盈量达到0.03mm时，可以保证笔管与涨紧管连接足够紧密。对于一支笔管进行受力分析：查询工程力学（工程静力学与材料力学），可得体现弹性材料形变量与应力关系的公式： (4-1)查询机械设计手册第五版第1卷可知，笔管弹性模量e为1.4gpa.故x=1.4x0.03=0.042gpa=42mpa由给定笔管参数，内管直径d=14mm凹进去高度h=7mm可计算得到，其内圈面积s=d*h=3.14147=307.72mm=3.077210-4m由f=s*x=3.077210-442=0.013kn=13n力f的方向垂直于管内壁向外总涨管力f总涨=f*n*,其中n表示一次涨管的数量，这里为12为考虑涨管时各管子受力不均而加入的一个安全系数，在这里取2.总涨管力f总涨=13x12x2=312n3.2.2推管力的计算先对一根挺针的受到推力进行分析计算。根据设计，顶针头部有一定角度的锥度。当顶针在气缸推力作用下插入笔管时，其受力状况如图3.3所示。图3.4 顶针头部受力分析图f推为来自顶针座对顶针的推力，使顶针座向前运动的力来自小气缸。其中f1，f2是涨紧管对顶针挤压产生的力。其与涨管力互为作用力与反作用力。故其值等于涨管力f由涨管原理可知，涨管力是来自推力的分力。故，f推*sin/2=f1 (3-1)f推*sin/2=f1 (3-2)f1=f2=f (3-3)其中，为滚针前端锥角，取30.由3.2.3可知，f=13n,将数据带入式（3-1),式(3-2),式(3-3)计算，可得，f推=2f/sin=2*13/sin30=52n总推力f总推=f*n*,其中n表示一次推动顶针的数量，这里为12为考虑推动顶针动作时时各顶针受力不均而加入的一个安全系数，在这里取2.则总顶针推力f总涨=52x12x2=1248n3.2.3气缸的选择f总推=f气* （3-4）f气为气缸输出力为推力系数由3.2.2中计算可知，顶针受到推力为1248n。顶针推力由气缸推动顶针底座运动，再由底座带动顶针运动。考虑推力传递过程中能力损坏等因素，取系数为0.8则气缸输出力f气=f总推/=1248/0.8=1560n考虑到气缸在要通过控制系统，实现伸出和缩回两种动作。故应该选择双作用缸。由于气缸涨管时所需推力远大于拔管力，股灾气缸选型计算时只需考虑推动顶针的情况。查询机械设计手册第1卷，可以查得推力与缸径之间数量关系为：f总推=dp/4 (3-5)其中，d为缸径，p为工作压力。参考国标规定，本拔管机中气缸工作压力取0.55mpa.由式（3-5）可得， （3-6）带入数据，可得d=60mm查询机械设计手册第5卷，故在选型时应当选择缸径63mm的气缸。由于本气缸最终主要是实现顶针推动涨紧管涨管，所以该气缸行程应当大于涨紧管前端开槽部分。本设计中，涨紧管前端开槽部分长23mm。考虑留有一定余量，最终选择此气缸行程40mm。具体选择亚德客公司的超薄型气缸sda-6340-s.图3.5 亚德客气缸外形图在拔管机设计中，还有一个大气缸。它主要带动拔管装置在导轨上整体滑动。经过估算，整个拔管装置质量大约为200kg。设定滑动摩擦系数为0.2根据摩擦力计算公式f=g* （3-7）式中，f-摩擦力g-拔管装置重力g=m*g (3-8)式中，m-拔管装置质量,为200kgg-重力加速度，取10m/s将数据带入式（3-7），式（3-8），可得，f=m*g*=200*10*0.2=400n设大气缸输出力为f,则在大气缸推动拔管装置整体运动时，ff=400n大气缸带动拔管装置整体运动时，只需克服其在导轨上的滑动摩擦力。但在拔管装置刚开始运动时，还要有一个加速度，加速产生的力大于摩擦力本身。对于此加速度的影响，给出一个3倍的安全系数。则，f=3f=3400=1200n将f=1200，带入式(3-6)，缸径d=53mm查询机械设计手册第5卷，缸径需选择63mm.根据机械设计的需要，行程100mm时可以满足要求。最终选择亚德客公司的超薄型气缸sda-63100-s.图3.6 大气缸传动轮廓图3.3步进电机控制传动设计由总体方案可知，丝杠上升需要精确控制。故本设计中采用步进电机，利用脉冲进行精准控制。下面分别对笔盘下降和上升过程进行分析，以确定合适的步进电机型号。图3.7 步进电机外形图3.3.1下降过程丝杠及拔笔盘总重约200n。根据控制系统设计可知，丝杠每次下降的距离为12mm.用时1s。其整个下降过程先匀加速后匀速再减匀速，加减速时间均为0.05s。图3.7 丝杠下降时间-位移示意图设加速度为a,根据是则有：ax0.05+ax0.05x（0.95-0.05）=12 a= 0.253m/ss3.3.2上升过程丝杠下降到最低部时，丝杆上升到初始位置，运动总距离11x12=132mm。设定用时2s,其做先加速后匀速再减速过程，加减速时间均为0.05s。ax0.05+ax0.05x（1.95-0.05）=132 a= 1.354 m/s，v=0.068m/s图3.8 丝杠上升时间-位移示意图丝杠向上运动时，f-f=ma,带入数据，得f=224n则所需负载功率为f*v=224x0.068=15w。考虑从电动机输出到负责存在能量损耗，则电动机输出功率取2倍系数，输出功率30w.设定转速步进电机转速480rpm。由公式：t=p*n/9550，带入数据，t=30*480/9550=1.5n*m.故本拔管机所选电机额定转矩t1.5n*m。最终选取上海运控电子有限公司三相步进电机，型号j3910-h。具体参数详见表3.2表3.2 步进电机参数表型号相数步距角机身长l(mm)额定电流aj3910-h31.2972相电阻相电感mh保持转矩n*m转动惯量g*cm2重量kgac220v42.43第4章 零件选择及计算4.1同步带的设计计算本拔笔机设计中，步进电机轴的转动传递到丝杠上需要中间机构进行连接。并且，由于拔管机对丝杠上下运行精度很高，这就要求中间传动元件能够保证同步传动。由于同步带无相对滑动，传动稳定，传动效率高等优点。所以，本次设计采用同步带传动的方式。本次拔管机设计，认为其每天工作10小时。其小齿轮转速n1=480r/min图4.1 同步带传动示意图1.确定计算功率pc查询机械设计基础（第二版），可知pc=ka*p (4-1)式中，ka为工作情况系数，查表8-27，可得ka=1.2p为电动机输出功率，有3.3.2中电动计算易知，其值为30w=0.03kw带入数据pc=ka*p =1.230=36w=0.036kw2.选定带型和节距pb.根据,根据pc=0.0336kw和n1=480r/min,由图8.24确定带型为xl型，对应的节距pb=5.08mm选小带轮齿数z1和带轮直径d1,d2由表8.28差的小带轮最小齿数zmin=10,取小带轮齿数z1=35.3.小带轮节圆直径 (4-2)带入数据到式（4-2），可得，d1=35*5.08/3.14=56.7mm由于皮带主要起到连接步进电机和丝杠的作用。步进电机转速不是很高，且输出转矩满足负载（丝杠）要求，故无需利用传动比减速。故，本设计中将传动比设计为1。故大带轮参数设计与小带轮相同。大带轮齿数等于小带轮齿数=35大带轮节圆直径d2=小带轮节圆直径d1=56.7mm4.校核带速v (4-3)带入数据到式（4-3），得v=3.14*56.7*480/60/1000=1.4m/s6,取kz=1,由于zm6,取kz=1 (4-8)将数据带入式（4-8），可得bs=9.5*(0.036/1/0.07)1.14=4.45mm由表8.24查得带宽代号为025的xl型带的bs=38.1mm.9.计算轴上的压力f=1000pc/v=1000*0.036/1.4=25.7n10.设计结果同步带规格为190xl025 gb 11616-89，小带轮齿数z1=35，大带轮齿数z2=35，中心距a=153.3mm,轴上压力f=25.7n图4.2 同步带轮外形图4.2丝杠的设计计算本拔管机系统中设计中，当一排笔管拔完以后，拔笔盘需要精确地在数值方向上下降一段距离。拔笔盘能顺利下降，是由步进电机通过同步带传送实现。在这过程中，丝杠起到将来自步进电机轴的转动转换成笔盘笔盘上下直线运动的作用。图4-3 丝杠动作示意图查询机械设计手册第3卷，在正式计算丝杠以前。先确定一些丝杠计算可能需要的参数。负载荷：在本拔管机设计中，即为拔管盘升降装置在机架桌面以上的部分。根据设计，估计其值f=100n.速度：此速度应当考虑丝杠上升运动时的最大速度。由3.3.2中计算易知，v=0.068m/s.加速度：此加速度应当考虑丝杠上升。由3.3.2中计算易知，a=1.354m/s时间：此处应当为丝杠实现一次升降运动所需最大时间。由3.3.2中此时间t=2s.最大行程l：此处为丝杠实现一次升降运动所运行位移。由3.3.2中l=132mm.1.初算导程ph由机械设计手册，可得，其导程计算公式为 (4-9)式中，nmax为丝杠最大转速，通过分析可知，该转速与步进电机转速相同，由步进电机输出转速 480r/min =8r/s,带入数据ph68/8=8.5mm,查表12-1-14，故初步选择导程10mm.2.计算当量载荷fm由当量载荷计算公式 (4-10)经受力分析易知，匀速运动时，丝杠上升，下降所受力均为200n。fmax产生在丝杠上升过程，该过程中其受力状况如式(4-11)所示：fmax-mg=ma (4-11)带入数据至式(4-11)，计算可得，fmax=227nfmin产生在丝杠下降过程，该该过程中其受力状况如式(4-12)所示：mg-fmin=ma(4-12),带入数据至式(4-12)，计算可得，fmin=195n将数据带入式（4-10),计算可得，fm=216n3.当量转速由当量转速计算公式可知，当量转速等于丝杠平均转速；即480r/min查询机械设计手册，本拔管机机械系统中采用的丝杠为t2510的滚珠丝杠。圆形螺母根据要求进行非标设计。长度根据机架高度，参考刚度要求，最终设计长度为340mm。小结本次设计课题是本自动拔管机机械系统设计。这是我在大学中经历的最后一项作业，同时也是对我大学四年学习成果的一次检验。在做这个拔管机机械系统设计之前，我也应经经历过了减速器设计、数控机床回转工作台设计的等多相毕业设计。与以往课程设计不同，自动拔管机机械系统设计更具有系统性和挑战性。减速器或者数控机床回转工作台等设计对我们来说比较熟悉。网上有关它们设计的资料也比较多。但自动拔管机机械系统设计时一个全新的设计。它的主要目的用机械自动化代替人力拔管，将人力从拔管中解放出来，提高生产效率的同时，也降低了企业的人力成本。拿到拔管机的课题以后，通过图书馆、上网等方式查找了拔管机国内外研究的现状，论证了自动拔管机机械系统控制的可行性和必要性。随后，确定了拔管机控制的总体方案。该总体方案从拔管机的运动过程入手。考虑拔管机主要实现的运动过程是大小气缸运动，实现涨管，拔管的过程；电机转动通过丝杠转换成竖直方向上的直线，实现笔盘升降；当笔管被拔出时，通过电机带动传送带运动，落在传送带上的笔管运走。论文随后对总体方案进行具体分析，并通过设计计算。选定了要永磁直流电机型号及参数。计算出涨管力，推管力，并以此为基础，选定了拔管机械中大小气缸的型号。通过受力分析，计算，完成了步进电机的选型。同步带是拔管机机械设计中非常重要的部件。文章在第四章对步进电机传送带进行了设计计算，并且最总确定了传送带的型号丝杠在拔管机中承担着将来自步进电机的转动转换成直线运动的角色。文章对选出来t258丝杠进行了校核，并且证明了其刚度、强度是是符合设计要求的。参考文献1姚春东,苏艳玲，新型拔管机液压控制系统, 液压与气动, 2012年第6期2解同芬, 李富, 旁多zbg100自动拔管机研制与现场试验, 水利水电工程, 2012第4期3刘铁军, 我国冷拔管机技