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本文主要介绍了恒张力绕线机机械结构设计部分，包括其材料的选取、装置的设计等。在材料选取方面，本设计依据的原则是适合设计的需要，材料以价格低廉为主，在装置设计方面以结构简单为主。
机械部分装置由三部分组成，即放线部分、传线部分和绕线部分。放线部分结构为一步进电动机通过联轴器联接传动轴，传动轴设计为阶梯状，两端向中间逐渐加粗，传动轴另一端固定放线辊子。送线部分采用V带传动，电动机轴直接联在V带传动的主动轮上，绕线部分工作台结构类似于放线部分，另外送线部分可通过导轨进行横向的调整，绕线部分的工作台可通过丝杠螺母座带动在导轨上进行纵向的调整。
工作原理为首先调整送线部分，使其与放线部分和绕线部分横向平齐，然后调整绕线部分工作台，达到要求进行固定，这样保证绕线过程始终保持直线运动，绕线部分的辊子为椭圆型，为保证绕线的力为恒力，则要求绕线速度为变化，那么放、送线速度为恒定。装置为数控装置，含有报警等功能，工人只需打断后拆装定子绕组。
关键词 绕线机 装置 联轴器 螺母座
Abstract
This article mainly introduced the permanent tensity winding machine mechanism design part, including its material selection, installment design and so on. In the material selection aspect, this design basis principle is the need which suits designs very much, the material by the price inexpensive primarily, in installment design aspect by structure simple primarily.
The machine part installment is composed by three parts, namely puts the line part, delivers the line part, and winds thread the part. As soon as puts the line partial structures for to step-by-step the electric motor through the shaft coupling, joins the drive shaft, the drive shaft design is stepped, the both sides adds gradually to among thickly, the drive shaft another end puts the line rollarounds fixedly, delivers the line part to use V belt transmission, the electrically operated engine shaft straight union in on V belt transmission driving pulley, winds thread the partial work table structure to be similar in puts the line part, sends out the line part to be possible in addition to carry on the crosswise adjustment through the guide rail, winds thread the part the work table to be possible to carry on the longitudinal adjustment through the guide screw nut place impetus on the guide rail.
Keywords Winding machine Installment Shaft coupling Nut place
I
目 录
摘 要 I
Abstract II
第 1 章 绪 论 2
1.1 本课题的研究意义 2
1.2 本课题的基本内容简介 2
第 2 章 电机的选择 4
2.1 电机的概述及特点 4
2.2 步进电动机负载的估算 5
2.3 系统设计常用计算公式 6
2.4 步进电动机的选择程序 7
2.5 确定本设计的电动机 10
第 3 章 机械部分设计 15
3.1 放线部分设计 15
3.2 送线部分设计 19
3.2.1 带的选取与结构设计 19
3.3 绕线部分设计 22
第 4 章 绕线机电路设计部分 24
4.1 电路部分的选择 24
第 5 章 绕线机模拟仿真部分 25
5.1 系统仿真技术概述 25
5.2 计算机仿真技术现状与未来 25
5.3 仿真建模的方法 26
参考文献 28
致 谢 29
附录1 30
第 1 章 绪 论
1.1 本课题的研究意义
本课题研究的绕线机是往电机中的定子铁心上绕制绕组的一种机器，本课题所研究的绕线机为恒张力绕线机，之所以为恒张力，是与以往匀速绕制绕组的绕线机有所不同，其速度是变化的，可控的，依靠线组处的速度变化，使漆包线所受拉力恒定，以确保加工产品的良好绝缘性，这样绕制出的线组性能更安全，从而能够延长电机的使用寿命。
目前我国还未曾研制出恒张力绕线机，希望本课题的研究能为我国恒张力绕线机的诞生贡献微薄之力。本课题的研究对社会具有较大的学术意义和经济价值。在课题设计过程中，学生通过调查研究，收集资料，拟订设计方案的基础上进行绕线机的机械结构部分设计，培养学生正确的设计思想，严谨务实的工作作风，独立工作的能力和勇于创新的进取精神，通过撰写毕业论文，使学生掌握科技论文的撰写规范，通过外文翻译，提高学生综合运用外语的能力，通过此设计学生还会掌握先进的设计理念和先进的绘图方法，熟练应用计算机。
1.2 本课题的基本内容简介
恒张力绕线机主要由机械结构部分，可编程控制部分，模拟仿真三部分主成。本课题主要研究其机械结构部分。
恒张力绕线机与其它绕线机区别在于其速度是非匀速的，这样选其主电机采用步进电动机来控制，使其排线的位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不能长期积累，易于起动、停止、正反转及变速，响应性也好，停止时可取消自锁能力，可以组成结构较为简单而又具有一定精度的开环控制系统，也可在要求更高精度时组成闭环控制系统。
在速度方面使其排线速度为非匀速这是本课题所研究的关键之处，因此在设计其绕组时设计为类似椭圆型机构，通过步进电机输入的脉冲信号数使其线组由水平位置到弧度位置时的速度是逐渐增加的，这样是漆包线在通过机构弧度时所受拉力减小，接近其机构水平边时的拉力，这样使漆包线在形成绕组前是以接近恒拉力进行缠绕的 。
此绕线机的结构设计方面由三部分组成，放线、缓冲，送线，绕线部分。其送线部分结构在横向、绕线部分在纵向两方面都能够进行位置的调整，使其绕组中线的疏密程度更为适当，准确。
第 2 章 电机的选择
2.1 电机的概述及特点
本设计对电机的选择方面需要易起动、停止、速度变化快并且可调节，而且价格要简单廉价，所以选用步进电动机较适合。就传统的步进电动机来说，步进电动机可以简单地定义为，步进电机是一种将电的脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电元件，通俗的讲，就是外加一个脉冲信号在步进电机，步进电机就走一步。步进电机的种类很多，一般分为反应式、混合式、永磁式、直线式，其中反应式和混合式比较常用。
步进电动机是纯数字控制电动机，它的脉冲信号转变成角位移，即电源发一个脉冲，步进电机则转过一个固定角度，称步距角0b。电动机的角位移正比于输入脉冲数。当连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速正比于脉冲频率，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以非常适合用单片机进行控制。
步进电动机的特点：
（1）可以用数字信号直接进行开环控制，整个系统简单廉价。
（2）位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不长期积累。
（3）无刷，电动机本体部件少，可靠性高。
（4）易于起动，停止，正反转及变速，响应性也好。
（5）停止时，可有自锁能力。
（6）步距角选择范围大，可在几十角分至180度大范围内选择。在小步距情况下，通常可以在超低速下高转距稳定运行，通常可以不经减速器直接驱动负载。
（7）速度可在相当宽范围内平滑调节，同时用一台控制器控制几台步进电动机可使它们完全同步运行。
（8）步进电动机带惯性负载的能力较差。
（9）由于存在失步和共振，因此步进电动机的加减速方法，根据利用状态的不同而复杂化。
（10）不能直接使用普通的交直流电源驱动。
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