YT430YT310自动滚花机设计论文

YT430/YT310 自动滚花机设计 1 目录 摘要 1 0 引言 3 0.1 震动给料机介绍 5 0.2 磁振动给料机型号举例 6 1 设计概述 8 1.1 设计题目 8 1.2 设计目的 8 1.3 设计内容 9 1.4 设计的主要技术指标 10 1.5 自动滚花机的概述 10 2 自动上料机构的设计 10 2.1 自动上料机构的方案选定 10 2.2 振动料斗的介绍 11 2.3 振动料斗的设计依据 12 2.4 振动料斗的结构设计 14 3 凸轮机构 27 3 1 凸轮机构组成 27 3 2 凸轮机构的分类 27 4 滚花刀的设计 29 4.1 刀具的材料选择 29 4.2 刀具的几何参数的选择 30 YT430/YT310 自动滚花机设计 2 4.3 滚花刀的选择 32 5 直线导轨的选择 33 5.1 直线导轨的简介 33 5.2 直线导轨的性能指标 37 5.3 直线导轨的选用 38 5.4 直线导轨的寿命计算 39 5.5 直线导轨的型号 39 6 同步皮带轮 40 参考文献 42 YT430/YT310 自动滚花机设计 3 摘 要 本课题所研究的是一台自动滚花机的设计。该滚花机要求我们利用所学的机电一体化的知识，来解决滚花的生产质量及生产率。 达到这个要求就要实现自动上下料的目的。因此，设计一系列比较有技巧的机械环节来实现这个目的十分的必要。 本文会介绍一下滚花这个工艺，虽然它并不十分起眼，但是，会在许多微小之处体现出它的重要性。机械在我国是一个相当重要的行业，越是重要的行业在它的一些细小的地方就能看出这个行业的水平达到了什 么程度。然而，滚花工艺就扮演了这个角色。滚花虽然并不是一个人们谈到机械就能想起来的部分，但是，我们必须要了解它，重视它，因为它的确有着不可忽视的地方。 然而一台机器能够完美的工作所要求的是各个部件之间精确的组合，各个机械运动之间的高效率的配合。因此，本课题在设计这台滚花机的同时，还加入了一些让它能够高效率运做的其它机械部件的设计，例如（上料机构，凸轮，非标准件等）。为了保证这些部件能够很好的工作，并达到比较高的效率，本文还进行了一些必要环节的精确计算。另外还有工作台总装配图和部分零件图的绘制。通过此次设计培 养了独立设计及分析问题的能力，并将所学的基础知识及专业技术在设计中融会贯通。但由于时间的仓促，设计中可能存在一些不足，望各位指导老师予以纠正。 关键词： 滚花，自动化，振动给料机 YT430/YT310 自动滚花机设计 4 ABSTRACT The purpose of this topic is to design a automatic knurling machine.In this topic my must use all we have learnt in our college life to solve two question : First,making the quality of knurling better；Second,improving the productivity of knurling.If we want to do that,we must make all the process be automatic.So it is important to make a skillful mechanical process for this topic. In this something over knurling will be talked.We will know how important the knurling is,though it is so small for a lot of people to watch it.As we all know in China today Mechanism is very important.How to know the level of one thing ?It is so easy,if the least part of this thing is doing well,that mean the thing had in a high level.The thing I want to say is that by seeing knurling we can know the level of our country s Mechanism.No one will say knurling when he talks about Mechanism,but knurling is so important for us. No one can do all works by himself,only with the help of others can make the better.So in the topic we will use many parts to make the topic better and with these we can touch our purpose.This is my first time to do a hurge ting like this,maybe in some place will have some mistakes.I hope teachers can tell me about these mistakes and help me to do the topic better.At last thank all the teachers a lot. Key Words: knurling,automatic, vibrational-load machine YT430/YT310 自动滚花机设计 5 YT430/YT310 自动滚花机设计 0 引言 机械工业是向国民经济各部门提供装备的部门，是现代经济的支柱产业。世 界上工业发达国家都是机械工业强国，而且都是机电设备出口大国，这绝不是偶然的。机械工业发达与否，是一国工业化程度的重要指标。而机床行业又是机械工业的基础行业，是向机械工业（以及其他加工工业、国防工业）提供加工装备的部门，是 支柱的支柱 。 当今信息技术已经成为推动科学技术和国民经济高速发展的关键技术。如何用先进的信息技术来提升、改造我国的传统制造业，实现生产力跨越式发展的战略结构调整，是装备制造业面临的一项紧迫任务。著名科学家钱学森先生曾指出：“信息技术包括测量技术、计算机技术和通讯技术。测量技术是关键和基础 。”采用适度先进的信息化数字测量技术和产品来迅速提升装备制造业水平，是当前一个重要的发展方向。 对于机械工业，机床可以说占据了一个无比重要的地位。当然，由于其有着相当重要而又非凡的作用，她的发展也就相当的迅速了。机床由一开始的单一加工作用发展到了组合机床，从而很大程度上提高了机床的使用和生产效率，这也体现了它的重要性；随着科技的不断发展，新的技术也渐渐的和机床结合了起来，现今，出现了数字控制机床（ CNC）。数控机床的出现再度使机床的使用率和重要性得到了广泛的认可。机床的重要性由此可见。然而，从机床的几个发展 来看，我们可以清楚的体会到它最 YT430/YT310 自动滚花机设计 6 根本的变化是，机床的自动化使用化。 现在机床的自动化程度在不断提高和完善。一些自动或半自动机床经预先调整后便能自动完成一定的切削加工循环，并能重复这些循环。与普通机床的区别在于它们有能实现自动循环的控制系统和一些代替手工操作的自动化装置。 1 0.1 机床自动化的意义与发展趋势 0.1.1 机床自动化的意义 1) 改善劳动条件。使人工从繁重、紧张的体力劳动中解放出来。 2) 提高生产率。缩短加工过程中的空行程时间，加速产品的生产过程，便于实现多机床管理。 3) 降低生产成本。减少了机床台数及有关 工艺装备，缩减了生产面积，简化了加工过程中的技术管理。 4) 保证了产品质量的稳定和提高。产品的质量不直接取决于工人的技术熟练程度。 0.1.2 机床自动化的发展趋势 机床自动化的发展趋势与对它的要求及科学技术的新成就密切相关。当前对自动化机床的主要要求之一是：在保证一定的加工质量前提下，不断提高劳动生产率。因此，必须不断改进机床的结构，有效和合理的应用现代科学技术的成果，提高机床的精度和生产率，改善人工的操作条件，简化机床的调整过程，扩大机床的工艺可能性，进一步实现机床控制的数字化和最佳化。目前自动化机床的发展趋 势如下： YT430/YT310 自动滚花机设计 7 进一步提高机床的自动化程度及其可靠性，实现控制数字化。提高自动化程度方面的措施有： a) 尽量缩短调整时间，特别是机床停车调整时间。 b) 减轻工人的劳动量并减少空行程与循环外的时间损失。 c) 利用电子计算机控制机床。 扩大机床的工艺可能性。 提高切削速度是提高机床生产率的重要途径之一。 提高自动化机床的加工精度和精度保持性的要求日益显得重要。 综合运用近代科学技术的成果。 机床的自动化使用有一个很好的体现那就是自动上料机构的引入。自动上料机构使得机床的工作效率大幅度的提高。这个机构中我想介绍一下振动上 料机构 磁振动给料机。 0.2 磁振动给料机简介 磁振动给料机目前在采矿，芫金，煤炭，化工，建材，机械制造以及 粮食，轻工等工矿企业中有了比较广泛地用于各生产环节之中。电磁振动给料机是一种较新型的定量，给料设备。他的用途很广，比如：从料仓排料；向皮带输送机、斗式提升机等给料；以及定量包装和定量配料等。除此之外，电磁振动给料机还可以用于自动控制的生产流程中，实现生产自动化。电磁振动给料机既可以输送松散的粒状物料，也可以输送 400500毫米的块料以及粉状物料。特别是电振动给料机的槽身可用钢板或合金钢板 制成，没有润滑点，物料距电器部分较远，容易绝热，因此，还适用于 YT430/YT310 自动滚花机设计 8 输送高温的、磨损性大的以及有腐蚀性的物料，并便于实现密封输送或给料。 电磁振动给料机一般由三个主要部分组成（图 0.1）： 1、槽体部分， 2、电磁激振器部分， 3、减振器部分。 图 0.1 电磁振动给料机的工作原理图（图 0.2），由槽体、连接叉、街铁以及 槽体中物料的 1020%等质量构成质点 m1；激振器壳体、铁芯和线圈等质量构成质点 m2。 m1和 m2这两个质点用板弹 簧（或螺旋弹簧）连接在一起，形成一个双质点定向振动系统。根据机械振动学的共振原理，将电磁振动给料机的固有频率 w0 调到与电磁激振力的频率 w 相近，使其比值Z=w w0=0.850.90，机器在低临界共振的状态下工作。因而，电振给料机具有消耗功率甚小的特点。电磁振动器电磁线圈的电流一般是经过单相半波整流的。当线圈接通后，在正半周内有电压加在电磁线圈上；因而电 YT430/YT310 自动滚花机设计 9 磁线圈有电流通过，在街铁和铁芯之间便产生一脉冲电磁力，互相吸引。这时糟体向后运动，激振器的主弹簧发生变形，储存了一定的势能，在负半周，线圈中无电流通过，电磁 力消失，由于板弹簧的作用，街铁和铁芯朝相反方向离开，槽体向前运动。这样，电振动给料机以交流电源的频率，作每分钟 3000 次往复运动。由于槽体的底平面与激振器的激振力作用线有一定的夹角，因此，槽体中的物料沿抛物线轨迹连续的向前运动。电磁振动给料机由于采用电磁力驱动和利用机械振动的共振原理，与机械驱动的给料机（如圆盘给料机、摆式给料机、板式给料机等）相比，有一些显著的特点。例如：没有转动零部件，没有润滑点，结构比较简单，重量较轻，驱动功率小，可以在运转过程中随意调节给料量，维护检修方便等。此外，还可以与电子秤等设 备联锁，实现自动控制。由于电磁振动给料机有它特殊的优点，所以，在新建的厂矿企业中，已广泛的被采用。同时，在改建的项目中，也很多以电磁振动给料机替换原来旧的给料设备。电磁振动给料机的输送原理：电磁振动给料机的给料过程是利用电磁振动器驱动槽体（承载槽）沿倾斜（与槽体底平面成一定角度）方向作周期直线往复振动运动来实现。当槽体振动加速的垂直分量大于重力加速度时，槽中的物料被连续的抛起，并按抛物线的轨迹向前进行跳跃运动。由于槽体振动频率很高，振幅很小，物料被抛起的高度也很小，所以只能看见物料在槽中向前流动；只有当单颗 粒物料在槽中运动时，才能看见微小的跳跃运动。 YT430/YT310 自动滚花机设计 10 图 0.2 电振动料斗工作原理图 1、槽体； 2、联接叉； 3、板弹簧； 4、衔铁； 5、气隙； 6、壳体； 7、铁芯； 8、减振器 随着技术的发展以及机械领域的扩大，振动给料机的样子也产生了变化，由于某些设施的需要产生了振动料斗，这个也将市本课题中将要使用的主要的上料机构。 0.2.1 磁振动给料机型号举例 GZ 系列电磁振动给料机广泛应用于矿山、冶金、煤炭、轻工、化工、电力、机械、粮食 等各行业中，用于把块状、颗粒状及粉状物料从贮料仓或漏斗中均匀连续或定量地给到受料装置中去。例如，向带式输送机、斗式提升机、筛分设备等给料；向破碎机、粉碎机等喂料，以及用于自动配料，定量包装等，并可用自动控制的流程中，实现生产流程的自动化。 YT430/YT310 自动滚花机设计 11 GZ 系列电磁振动给料机： 电磁振动给料机一般由四个主要部分：线圈、弹簧板、铅铁、槽架。激振器电磁线圈的电流的经过单相半波整流的，当线圈接通后在正半周内有电流通过，衔铁与铁芯之间便产生了一脉冲电磁力互相吸引，这时槽体向后运动，激振器的主弹簧发生变形储存了一定的势能，在负半周线圈 中无电流通过，电磁力消失，主弹簧释放能量，使衔铁和铁芯朝反方向离槽体向前运动，于是电磁震动给料机以交流电源的频率作每分钟 3000 次的往复振动，由于槽体的底平面与激振力作用线有一定的夹角，因此，槽体中的物料沿抛物线的轨迹连续不断地向前运动。调节整流电压的高低，即可控制输出电压的高低。根据使用条件，可取不同信号来控制可控硅导通角的大小以达到自动定量送料的目的。 GZV 系列电磁振动给料机 微型电磁振动给料机广泛应用于轻工、化工、粮食加工、商业等行业，用于粉状、颗料状物料的给料、配料及定量自动包装等生产流程中，并可实 现集中控制和自动控制。与其它形式给料机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、耗电省、可无级调节给料量等特点。该机配套普通控制箱可实现手动无级调节，如配套自动控制箱，可实现手动、自动调节。微型给料机为座式结构，工作时只需放置在工作台上即可。另可在给料槽内增加一二层筛网，成为小型振动筛分设备。 DZ 系列电机振动给料机是新型给料设备，用于冶金、煤炭、化工、建材、陶瓷、磨料、粮食等工矿企业中，可把块状、颗料状、粉状物料从贮料仓中均匀、定量、连续地给到受料机设备中，适用于自动配料、定量包装自动控制。 LZD系 列振动料斗是一种新型的排料设备 ,它安装在料仓的下部 ,可避 YT430/YT310 自动滚花机设计 12 免各种物料在料仓内起拱、架桥、粘仓等现象。广泛应用于矿山、冶金、火电、化工、水泥、粮食等行业。 图 0.3 LZD 系列振动料斗 1 设计概述 本次的课题是要设计一台 自动滚花机，这台所要设计的滚花机是利用了几个常见的机械机构，通过组合来达到比较高效率的工作要求，提高生产率，减轻劳动强度。 1.1 设计题目 设计题目： YT430/YT310 自动滚花机设计 1.2 设计目的 设计目的： 题目来源于上海某厂生产零件滚花之要求，设计一台自动滚花机，解决滚花的生 产质量及生产率。减轻劳动强度。培养学生独立设计机电一体化方面的能力，综合比较应用所学的基本知识，设计出一台自动生产零件的自 YT430/YT310 自动滚花机设计 13 动机。 1.3 设计内容 主要内容： 1达到自动上料，自动加工，自动下料等要求。 2振动式自动上料机构。 3完成全自动滚花机的设计总图。达到自动上料，输送，装夹，加工及自动下料。 4完成主要零件的设计。 1.4 设计的主要技术指标 设计技术指标： 1被加工零件（图 1.1）的外径 =3.5mm，内径=3mm，长度 L=7mm 2表面滚花与轴线成 45 度。 3滚花间距 0.4mm，花型为螺纹齿形。 图 1.1 工件 YT430/YT310 自动滚花机设计 14 1.5 自动滚花机的概述 这个自动滚花机利用凸轮机构、直线导轨、振动料斗，等部件的组合，实现设计的要求，达到自动上下料的目的。本课题设计的滚花机试图以最简单的结构组合来完成所给的设计目的和要求。 2 自动上料机构的设计 2.1 自动上料机构的方案选定 在本次的课题中， 自动上料机构机构的选择主要放在了电磁振动上料机上面。在电振动上料机里还分两种：电磁振动给料机和电磁振动料斗。 从上面对于电振动给料机的介绍中可以知道，它是一种多用于采矿，芫金，煤炭，化工，建材，机械制造以及粮食，轻工等工矿企业中的机械设备。这也就意味着它属于大型的机械。在设计的过程中对于本课题所会用的电振动给料机进行了一下计算（计算内容见附录），由于本课题零件的特殊性，它的强度等机械方面的要求肯定能够满足，所以这个不存在问题。但是，本课题中最终并没有采取这个方案， 其原因主要有以下两点： 1. 如果采用了电振动给料机，它的长度与槽体的比例有一些出入，这个主要是因为，本次课题中的零件实在过于微小的缘故。 2. 由于本次课题的目的是要求一切都是自动化，所以，在上料的过程里也要求达到这个水平。可是，采用电振动给料机的话，当零件离开槽体进入加工轨道的时候零件的方向无法确定，给自动化加工带来麻烦。如果要解决这一个问题，就必须在槽体与轨道之 YT430/YT310 自动滚花机设计 15 间加一个排料装置来控制零件的方向，这又使设计复杂话了。 所以，由于以上的原因，最终放弃了上料机构选取电振动给料机的方案，从而采用了相对用于零件尺寸较小的电 振动料斗。 电振动料斗在给料机不足之处很好的解决了，所以最终决定上料机构采用振动料斗。虽然本次课题中没有采用电振动给料机，但不表示它不可行，所以在附录里面还是计算了它的尺寸。 2.2 振动料斗的介绍 在电子工业中，电磁式圆周振动料斗常简称为振动料斗。振动料斗是借助于电磁力产生微小的振动，依靠惯性力和重力的综合作用驱使件料沿料槽向上向前送进，并在送料过程中自动定向，成单行按规定的方向和位置排列送出，它是一种常用的件料上料机构 。 振动料斗上料时具有以下的优点： 送料和定向过程中没有机械撞击和强烈的摩擦作用，因此 一般不致于破坏件料的精度和加工表面，也不会产生堵塞现象，对于已经加工的件料，以及薄壁、弹性、脆性制件使用这种料斗是很合适的； 定向容易，通用性强，输送形状特征不相同的件料，只要更换定向元件，振动料斗的其它结构都可采用； 送料率高，且送料速度易于调整； 结构简单，易于维护，比较耐用。 2.3 振动料斗的设计依据 随着电子工艺设备自动化、高速化程度的提高，振动料斗已在上面得到广泛的应用。为了能使振动料斗按照一定的生产节迫完全满足设备的自动上料要求，对振动料斗的结构进行合理的设计，就显得尤为重要。 振动料斗常用 于机床上下料装置在仪器仪表和电子组件等行业中 YT430/YT310 自动滚花机设计 16 较多应用。振动料斗工作比较平稳适用于已经过部分精加工的各类小型工件。振动料斗具有一定的通用性当用于尺寸重量相近的不同工件时只需要更换定向机构。振动料斗由料斗定向机构支承弹簧电磁铁和底座等组成。 图 1 振动料斗组成 料斗多数为圆盘式 (也有直槽式 )圆盘内侧有螺旋上升的斜料槽。定向机构设置在料槽近出口处工件经过出口时沿斜料槽进行定向运动。支承弹簧通常为 3或 4 根板弹簧倾斜安装。电磁铁作为振动源接交流电源或通以半波整流的脉动电流。衔铁装在料斗底部气 隙可以调节。通电后电磁铁以一定频率吸放衔铁于是带动料斗在倾斜安装的支承弹簧支撑下往复扭转和上下振动。有的振动料斗不用电磁铁激振而用凸轮曲柄连杆机构或偏心块等机构产生振动作用。 振动送料的原理是藉助料槽的微小振动使工件依靠惯性力和摩擦力的综合作用沿料槽斜坡向前向上移动。图 2 振动送料原理中当料斗作 YT430/YT310 自动滚花机设计 17 扭转和上下振动时斗内工件靠离心力向外贴着料斗壁进入螺旋上升的斜料槽底部。斜料槽连同工件在向左运动的同时还稍微向下运动这时工件与料槽表面的摩擦阻力减小 (甚至瞬时腾空 )工件惯性力克服摩擦阻力工件相对料槽 向前爬坡滑动 (从位置 1 到位置 2)。当工件向右时还稍微向上运动工件与料槽表面的摩擦力加大摩擦力克服惯性力工件在斜料槽上并不或仅少许向后滑动 (从位置 2 到位置 3)。这一过程反复进行工件便在料斗扭转和上下振动的过程中沿着斜料槽一步步爬坡前进。中小型振动料斗的工件移动速度 2 8 米 /分主要与料槽振动斜角 和料槽升角 有关一般 10 25； 10 5。料斗振动系统的自振频率 应稍大于电磁铁的激振频率 =(1.05 1.1) 。 决定于支承弹簧的刚度和振动系统的质量。为了增加容纳量而又不过 多地改变自振频率可安装固定的附加料斗使工件不全压在振动料斗上。 了解了工作的原理，接下来开始具体的设计。 YT430/YT310 自动滚花机设计 18 2.4 振动料斗的结构设计 振动料斗的结构设计，大致可分为电磁振动器（包括电磁吸铁和衔铁及其电气控制部分）、螺旋槽料斗、支承主弹簧及其支座、重盘及减振弹簧四部分。 2.4.1 料斗的设计 料斗的结构形式最常用的有螺旋槽的圆柱形料斗和圆锥形料斗两种，圆柱形料斗因其结构工艺性好应用比较广泛。 圆柱料斗主要尺寸设计。 料斗直径 D。料斗直径就是指料斗圈直径，它的大小取决于件料尺 YT430/YT310 自动滚花机设计 19 寸和件料的装载量 ，一般希望 D 小一些，从而使料斗结构紧凑些，但不宜过小，过小将影响装载量和较长件料的上料，一般取 D 内 =（ 8 12） L料（ L 料为件料的最大外形尺寸；料斗圈的壁厚 斗 也尽可能薄一些，一般壁厚多为 1 3 ，对塑料料斗也尽可能小于 8 10 ） 。 螺旋槽结构形式和主要参数。螺旋槽与料壁所构成的料斗圈通常有整体或和镶焊式两种，整体式是料斗壁与螺旋槽原为同一坯料加工制出，而镶焊式则是将螺旋槽镶入料斗壁上切成的螺旋凹槽中焊牢，也可直接将螺旋槽焊在料斗圈的光滑内壁上。螺旋槽的截面形状，根据件料的结构形状和定向方法有所不同 。 螺旋槽的螺旋升距 t：当料斗直径一定时， t 的变化将影响螺旋槽的螺旋升角 的变化，故在决定 t 时应同时考虑 的变化，另外还要注意不要使两个重叠在一起的件料同时在槽上行进，一般取 t=1.5h 料 +(h 料 -件料在螺旋槽中的定向高度， -螺旋槽的厚度 )。 螺旋槽的螺旋升角 ： 的大小影响件料的沿螺旋向上行进的难易程度，在一定程度上也影响着送料速度，一般取 在 1 3范围内。 升距 t、升角 及料斗直径 D 三者之间具有如下的几何关系，即tg=t/D。当其中两个参数确定后，即可算出另外 一个参数，通常在图纸上只标注 D 和 t，而不标 。 螺旋槽的宽度 B： B 的大小影响料斗在一定容量条件下的尺寸，自然也影响着料斗的重量，一般不宜太宽，通常为 B b 料 +（ 2 5），式中b 料 为件料在螺旋槽上定向送出的宽度或直径。 螺旋圈数 n： n 的选取主要应考虑件料由料斗底部爬上螺旋槽后，在 YT430/YT310 自动滚花机设计 20 螺旋槽上定向年需的长度，当需要多次定向时，螺旋槽的长度应长一些，另外，还应考虑件料倒入料斗后堆积的件料对料斗底部的影响，螺旋槽的螺旋圈数建议取为 1.5 3.5 圈。 螺旋槽的表面应光滑平整，无凹壳凸起及 毛刺，以利于件料在其上行进。特别是料槽起始处与料斗底板相接的地方应修整平滑，使之无缝隙，无凹壳凸台，否则件料不易爬上螺旋槽而影响料斗的送料率。 料斗的出口 螺旋槽最上部的终点处，就是料斗的出口处，为便于件料迅速离开料斗进入料道，该段料道宜以切线方向伸出料斗，而且短上些较好。料斗出口部分料槽的前端与料斗外料道的相接方法，常见的有对接法、承接法和连接法等几种。在对接法和承接法中。为避免振动中料槽与静止的料道相碰，两者应有少量的间隙。 料斗高度 H 料斗高度 H 的大小，主要决定于所选取的螺旋槽升距t，螺旋槽 的圈数 n 以及出料口的高度等。一般宜小于三到四倍螺旋槽升距，即 H（ 3 4） t。 料斗底板 为使件料能顺利地由底板中部移向料斗边缘部分，然后进入螺旋槽，一般都将底板上部作成锥形，其锥角 建议在 160 174范围内选取（即斜面与底平面成 3 10的夹角）。底板与料斗圈，一般为沿径向用螺钉连接或焊接，为防止电磁铁的磁力线穿透料斗底板而磁化件料，在衔铁与底板间应装隔磁板。 选用料斗材料时，应注意满足下列要求：使料斗重量较轻，表面光洁、易于加工、隔振、耐磨、成本低廉等，常用的材料有不锈钢、铜、铝、硬塑料和有机 玻璃等，这些材料各有利弊，应根据料斗的要求，结合材料的 YT430/YT310 自动滚花机设计 21 优缺点选用。 根据以上的设计要求，可以得出本课题要设计的料斗的一些尺寸： 本课题的材料尺寸： h 7 ,b L 3.5 。 1. 根据 D 内 =（ 8 12） L，得出 D 内 =10 L 35 ； 2. 由 B b 料 +（ 2 5） ，得出 B 9 ； 3. 由本课题的情况取 斗 6 ； 4. 由 D 外 D 内 2（ B 斗 ） 得出， D 外 35 20 55 ； 5. H 0.5D 外 37.5 ； 6. 槽 3 ； 7. h 槽 1.5h 7.5 ； 8. 螺旋导程 t 槽 h 槽 10.5 ； 9. 螺旋升角 2。 2.4.2 主弹 簧及其支架 主弹簧又叫支承弹簧，一般为三根（少数振动料斗为四根）以相同的方向，向螺旋槽相反的方向倾斜一个角度中，它们固定于料斗底板与重盘之间靠近两者边缘部分的支架上，要求主弹簧中心线在水平面上的投影，与料斗中心同心的圆（固定圆）相切，切点间角度相等（即三根弹簧时，每根弹簧相距 120），其误差不大于 1。 主弹簧类型及其支架 常用的有板弹簧和圆柱弹簧两种，板弹簧可分为单片和多片两种，改变弹簧厚度或增减弹簧片数来实现共振调节，板弹簧的刚度在不同弯曲方向上差别很大，对安装精度要求很高，几根弹簧应调 YT430/YT310 自动滚花机设计 22 整得一致 ，否则会影响料斗的正常工作。在支架上安装主弹簧时，除应保证紧固可靠，能防止振动回松外，还应易于调节主弹簧的片数或主弹簧的长度。 主弹簧的倾斜角 倾斜角是影响惯性力作用方向角（见图3），从而影响件料振动送进情况和送料速度的重要几何参数，角愈小，则振动时作用于件料前进的分速度 V 送 =V 惯 COS愈大，有利于生产率的提高，但是角减小的同时，件料作瞬时腾空的分速度 V 腾 =V 惯 Sin（ +）也减小，有使生产率降低的倾向。同理，角也不能太大，否则件料易向上抛而不易前进，较适当的角，是略大小或等于件料与螺 旋槽的摩擦角，即 tg =（为件料与螺旋槽间的干磨擦系数）。所以在决定角时应考虑具有较佳的角，使件料沿螺旋槽具有最大的送进速度，建议用下式来计算： tg = ，式中为螺旋槽的螺旋升角，为惯性力作用方向角， r 固为主弹簧在料斗底板上的固定圆半径（）， D 为件料在螺旋槽中，其重心所在圆的直径（可视为料斗中径，常见的角为 20、 30、40、 45等整数角度值）。 主弹簧在料斗底板及重盘上的固定圆半径 主弹簧在料斗底板上的固定圆半径 r 底固一般凭经验选取，大多选取在较螺旋槽内径尺寸略小处。而主弹簧在重 盘上的固定圆半径 r 重固是由主弹簧中心线在水平面上投影与底板固定圆相切的关系算出，计算式为： r 重固 = ，式中 H 簧为主弹簧倾斜段的垂直高度。 主弹簧尺寸的确定 振动料斗可视为一个双质量的强迫振动系统，主弹簧及减震弹簧是整个振动系统的弹性元件，它们的尺寸大小，应由整 YT430/YT310 自动滚花机设计 23 个振动处于谐振动工作状态时，以较小的功率消耗，产生较大的机械效能来确定。 主弹簧的计算与选择将会在后面的减振器的计算一起进行。 2.4.3 电磁振动器 电磁振动器是电磁吸铁和衔铁的总称，它是将电能转换为机械振动能的转换元件，通常安装 在料斗底板中心处，供电方式一般可采用 220V 交流经半波整流后输入电磁线圈。振动器的铁芯与衔铁间的间隙大小，振动器电流的高低等，对件料向上行进速度均有较大的影响，故在设计、选用时，应使这些参数能在一定范围内调节，电磁吸铁铁芯与衔铁的间隙大小要适当，如间隙过大，会增加电流和功率消耗，使电磁力不足，并使振幅减小；相反，如间隙过小，衔铁和铁芯就会发生碰撞，破坏振动节奏，影响料斗正常工作，还会引起很大的噪音，所以应当留有均匀而适当的最小间隙。 2.4.4 减振器与主弹簧的计算 由于减振器和主弹簧的计算有些地方相关，所 以，把它们的计算放在了一起。在计算之前，先了解一些与振动给料机的振动系统。 、电磁振动给料机通常是一个双质点的强迫振动系统，它利用机械共振原理，以较小的消耗功率产生较大的机械效能。 电磁振动给料机的结构可以看作是一个简化了的双自由度的双质点强迫振动系统，原理见图 3。 YT430/YT310 自动滚花机设计 24 图 3 工作原理图 图中 m1是前质量（或有效质量），它包括槽体以及与其相连的连接叉、衔铁等。 m2是后质量（或平衡质量），它包括激振器的壳体、配重、铁芯、线 圈等。激振器的主弹簧分属于前后两质量之中。 由原理图以及所学习的物理学知识可以知道以下关系： m1x1 r1x1 c（ x1 x2） k（ x1 x2） Fsin（ wt） m2x2 r2x2 c（ x1 x2） k（ x1 x2） Fsin（ wt） 式中： m1、 m2 振动质点的质量； x1、 x2 由平衡位置算起，质点的各自位移； r1、 r2 外阻力系数； c 内阻力系数； h 弹簧刚度； 起始相位角。 ，可得： YT430/YT310 自动滚花机设计 25 m1x1 r1x1 m2x2 r2x2 0 这就是说，电磁振动给料机的双质点振动系统中，每个质量所产生的惯性力是瞬时值与外阻力之和在任何时候都等于零。为了简化计算，可以认为输送物料所产生的外阻力平均分布在两个质点上，大小相等方向相反。可得： r1x1 r2x2 0 同理可得： m1x1 m2x2 0 当强迫振动满足了式、时，我们可以知道： m2x2 m1x1 将 m1、 m2的单振幅代入上式可以得到： m1 m2 a2 a1 上面这些计算让我们知道了电磁振动给料机的振动系统的两个质点离开平衡位置的位移与它们本身的质量成反比：同时，也与该质量上的阻力系数成反比。 知道了它们之间的一些关系后，可以了解一些主弹簧选取时的条件： 1. 当主弹簧是板弹簧时， m1 m2 1-2，也就是说，板弹簧的最大挠度是前质量的单振幅与后质量的 单振幅之和。在前单振幅不变的情况下，如果把后质量取得大些，就可以减小后单振幅；这样，也就减小了板弹簧的挠度，使板弹簧的弯曲应力相应地减小。 2. 当主弹簧为螺旋弹簧时，由于螺旋弹簧允许有较大的变形量，在设计时可利用这一点，使后质量比前质量小些，一般取 m1 m2 YT430/YT310 自动滚花机设计 26 0.6-1.0。在前单振幅不变的情况下，弹簧的相对变形虽然比板弹簧大些，但是整个电振动给料机的重量却减轻了。 、了解了一些关于主弹簧的计算，为了以后的计算要知道关于振动料斗固有频率的计算。 电振动给料机通常是在低临界近共振状态下工作的。电振动给料机的激振 频率与固有频率之比，称为协调值，即 Z w w0。在电振动给料机设计中， Z的值是选定的；激振频率是由加在电磁线圈上的电源决定的。所以，知道了以上两个，就可以得出固有频率。 由学过的物理知识可以知道，固有频率 w0 k (m1m2 m1 m2)。设一个折算质量 m m1m2 m1 m2，则上式可以简化为： w0 k m 以上可以得出这样的结论，双质点振动系统的固有频率，可以简化为一个折算质量和弹簧刚度的单质点振动系统的固有频率。 在电磁振动给料机的结构设计中，前质量和后质量是用主弹簧连接的。主弹簧的质量可以按力 臂定理分配给前、后质量。但在具体设计的时候为了简化运算，也可以把质量平分给前、后质量。 有了以上的计算依据，可以进行计算了。本课题中，前质量 m1 0.1 s；后质量 m2 0.2 s；选定 Z 0.9；前单振幅为 0.1 ,根据以上知识，可以得出： 1. 质量比 m1 m2 0.5； 2. 激振器的后单振幅 a2 a1 m1 m2 0.1 0.5 0.05 ； YT430/YT310 自动滚花机设计 27 3. 折算质量 m m1m2 m1 m2 0.1 0.2（ 0.1 0.2） 0.067 s； 4. 激振器的主弹簧所需的刚度，为： K mw2 Z2 0.067 121846.9679 8163.75 电振动给料机的安装式分悬挂和支承两种。为了减小传到基础或构架上的振动力，在悬挂或支承部分应有减振器。电磁振动给料机的减振器一般有圆柱螺旋形弹簧和橡胶弹簧两类。 电磁振动给料机的减振系统可以简化为图 4 所示的单自由度单质点振动系统。图中 m 为电振动给料机的总质量， k 为减振弹簧的总刚度， c为阻尼。 图 4 振动系统简化图 在本次课题中所选的减振器为橡胶减振器。 YT430/YT310 自动滚花机设计 28 在电 磁振动给料机的设计中，橡胶或橡胶金属零件可用作减振器或激振器的主弹簧。它与金属弹簧相比，有以下的特点： 1. 可以模塑成所需的形状和尺寸； 2. 可以随意选择三个方向的弹簧刚度； 3. 改变橡胶弹簧的内部构造，可以大幅地改变弹簧刚度； 4. 由于橡胶有较大的内摩擦，在共振或近共振工作时，其振幅不易出现浪涌现象。 形状简单的橡胶减振器可以用计算的方法求得其弹簧刚度。电磁振动给料机的橡胶弹簧按其受力情况，一般分为受压和受剪两种。 下面介绍几种橡胶减振器： 1. 圆形截面的橡胶减振器： 其受