WJ008-10吨卧式绕线机的设计-三维【原创设计】
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本科毕业设计 外文文献及译文 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 1 外文文献 : 2011) 16:86 89 011 . H. Y. K. . of a is he a a s 25 it an to A is of of a is a To of of we an of is a is to in In an we in up a at we in on on 2 of a we a no or on of a a 1). a of is or of is on on of As 2, is on on is by a DC a of a is an of of s of an to We in on 2 on he of is of in of a in a is a of a is of of a 5 5, 2011 S. *) 271. K. . o. . in at 67 29, 2011 87 of a of is of of be by be it up an 2a, of = 0.3 m = m, is is of of as 3. is m, if it is .1 is a is a is to a is by a I A a is By nd rd is 文文献及译文 3 in nd rd is a AN a of an to of a rd 3 to rd st to nd to on rd to a a of m. of is of a To of of by a 3-D by a 3-D 1. 2. 3rd of a b of is by C on 9 of of of 3. 3D fi of a on a a b 8 to s of by .2 m/.2 m/s m of 4, 5, . of of of to .2 m/s. a of .5 s to a 3D” by a 3D by on 5, we of in D () () ( ( ) ( We fi in of by m of of 文文献及译文 4 of an by on on of a 9 of in to be as of at ni is of of i. be in We of on in by 9 on is on on o it be on an be by of of a a to of on on a BS a of by a .2 m/s2 .2 m/s m of of 7, of (2b). in of of is a in on in in no of to a of n to rd a An by a DC a 24-V at a m/s. of m. 4. 5. 6. of 7. in a b c d 8. he is 8. In 文文献及译文 5 a m, 4 he of a on on an a rd a of on an on rd a a we to in a to . , et 2009) of 009, 1. , et 2006) of of to of of 006 . , et 2006) of on of 267 1268 4. , , , et 2006) of of 006 . , , , et 2005) on a of of 005 . , , , et 2008) of of 008, 60 163 8. , , , et 2010) of a of 010, 55 463 9. , , , et 2010) of a of 文文献及译文 6 中文译文 : 人工生命的机器人（ 2011） 16:8689011 . H. Y. K. . 个新的修剪机器人的实验研究进展 在 日本只有一个商业产品。 这台 机螺旋 地 爬上一棵树使用电锯 修剪树枝 。然而，机器的重量（ 25 公斤）和 缓 慢 的 速度阻碍它 成为解决森林危机的 最佳解决方案。一个轻量级的平台是必需的，因为在日本，大部分山脉有陡峭的山坡，一个修剪机器人运输是一项艰巨的任务。以提前修剪机器人的艺术状态，我们 提出 一 个创新的修剪机器人 对于外面大多数的树都能高效工作 。 它的 轮 系 机构的设计 是为了适应于 混合爬山，即，机器人能够开关之间的直线和螺旋 爬 升。该方法保证了 机器人的 轻量化和高爬的速度特征在早期的出版物，我们介绍了基本的设计概念和描述的原型实验机器人了。此外，混合爬山法已经证明，该修剪机器人可以 高速的 爬上 爬 下 大 树。在这里，我们报告我们开发机器人的进展，专注于直爬， 善于 不平坦的表面上的 工作 ，和修剪。 2 先进的 修剪机器人随着建设轻修剪的终极目标机器人，我们已经开发了一种新型的爬山法，采用无压或抓机制，而是依靠机器人本身的重量，像 日本传统的伐木工不会爬树的时候（图 1）。该用的一套杆和绳子，这是所谓的 不握不住或抓住树 干 ，而他的质量中心位于树。是的，该可以用自己的重量停留在树上。基于这一新的林业产业的设计概念和要求，修剪机器人 有了很大的发展 。如图 2 所示，该机器人配备了四主动轮。轮 1 和 2 位于上侧 ， 轮 3 和 4 位于下侧。每个轮由直流伺服电机、蜗轮驱动 。 摘要 本文介绍了一个伐木工的发展 像修剪机器人。攀登主要是模仿在日本的登方法。机器人的主要功能包括 对 外面的树 进行修剪工作 ，和一个创新的爬山策略融合 直线和螺旋式攀升 的方式 。这种新颖的设计带来了轻量化和高爬升速度特征的修剪机器人。我们报告我们在发展机器人进展，针对直爬，不平坦的表面上的 工作、 修剪。 关键词 修剪机器人 爬壁机器人 1 引言 日本木材工业已经进入下降的原因 ， 木材价格下降和林业工人老龄化迅速。这导致了森林的破 坏 ，导致在暴雨和山体滑坡的 破坏 山村 地区 。然而，在一个适当的配平状态修剪树 是 值得在上面投资的， 因为其 形成 一个美丽的表面形成年轮。 一个修剪机器人的发展 对 可持续森林管理的创新是很重要的。研究开发 的 修剪机器人 15已经很少见了 。 2011 年 2 月 25 日 机械工程系，丰田民族院校丰田 471知县，日本 电子邮件： 崎 . K. 人与信息系统工程系，岐阜大学，岐阜县，日本 限公司，日本 外文文献及译文 7 雪蛤 业有限公司，岐阜县，日本 这部分工作是在第十六届国际研讨会在人工生命与机器人 项目展现的 ，日本，一月 27日 29日 ， 2011 年。 87 电池 ， 质量中心位于一个错误 的边缘 ，由于摩擦系数不明确、质量中心的位置可能被干扰。 例如，机 器人会倾斜，当它爬上一个不均匀的表面。在图 2a，质心定位参数 H = 和W = ，其中 H 为上轮和下侧面之间的距离轮，和 W 的表面之间的距离躯干和质量中心，如图 3 所示。分析表明机器人当 D 为 ，即使它倾斜约 德。控制器使用一个 构成 ， 配备了无线局域网。该控制器能够通信数据 /命令与个人电脑通过无线局域网。每一轮由速度 制。通过一个高通滤波器的速度反馈输入附加。通过与第二个原型比较，第三原型重量轻，除控制器和电池。同时，控制器和电源分布在外部的第二个原型。第三原型也配备一个无 线局域网和电锯。虽然的电锯细节在这里省略了，实验表明一个分支使用第三切削原型。 3 实验 三实验进行评估的第三个原型。第一个实验是对其基本性能。第二个实验是评价其在不平坦的表面 的 性 能。 第三实验表明机器人是否可以修剪树枝。所有的实验使用替代树在室内进行。替代树直径的是 的摩擦系数 有效的替代树大约是 是小于这一自然的树。收集实验数据 包括 ，该电机电流，机器人的位置和方向，机器人的测定 ， 测量电机电流 。 使用分流电阻。测定位置 的 一个三维位置测量装置（ 数字）。用三维定位测量定位传感 器（ 外文文献及译文 8 图 1。爬树方法使用 图 2。第三修剪机器人原型。照片图像。 B 像 还原机制具有非回驾驶性能。每个车轮的转向角度也由直流驱动 ,伺服电机和蜗轮减速机构。 在分析的基础上， 79 质量中心位于外树与控制器的重量 。 图 3。对一棵树的修剪机器人三维图。侧视图 。 俯视图 本性能 直爬实验进行评估 ， 机器人的基本性能。这四个预期的速度轮子是由梯形的简介。加速度 / 速度为 /秒 ， 车轮半径 ， 。 实验结 果显示在图。 4， 5，和 6。图 4 显示了机器人的速度。各自的速度从旋转编码器的值计算出轮。机器人能爬在 /秒。虽然有一个约 于控制法启动延迟，这是一个问题。图 5 显示移动的距离。 它 的 实现 是由一个三维位置测量设备，和移动的距离每轮计算 从价值上的旋转编码器。在图 5 中，我们发现三种类型的错误：在距离误差的感动每一轮的三维位置测量之间装置（ 间的误差；轮 1（或 3）和 2（或轮 4）（ 轮 1 和轮3 之间的误差（误差之间的 2 和 4 轮轮）（ 我们考虑了两这些错误的可能原因。第一个是差异在每一轮的变形。移 动的距离按 的半径为每个车轮 的每一圈 。车轮是由聚氨酯 合成的 管 ， 它是作用在它变形的力。 它的 变形量的大小取决于力。从理论上分析， 79级在第三原型的力量往往是如下。的正常力近质心变得大于在对面的力。因此，填充扶手椅外文文献及译文 9 形 = 认为是，在法国是正常的力的大小第一轮（ （ 以这样解释。我们认为原因是滑移（ 干上的车轮。图 6 显示了电流在轮毂电机，这是由并联测量电阻。理论分析也表明，在下侧切向力大于上面。图 6 倾向于理论分析 ， 不平坦的表面上安全使用的机器人 正常工作 ，它 必须在不平的树是强大的树干。总是会有由增长引起的颠簸一个修剪枝的遗迹。因此，直爬坡实验进行评估颠簸在树干修剪机器人的性 能 。这个实验在一个替代的凹凸进行。采用 料，和大于天然凹凸。在四轮所需的速度是由一个梯形了简介。加速度为 / 速度为 /秒，每 半径的车轮。 实验结果如图 7 所示，其中显示角度 1 的轨迹和 2（参见图 2B）。 2 角旋转对所有病例加方向，指示这个控制箱上升。这意味着，大众走向树中心。质量中心也走向了树当 1 角方向旋转正方向。这意味着减少摩擦力使机器人在树上。然而，在 2 个 轮子的电流和 4 均大于在实验中连续电流。因此，有没有危险的机器人跌倒。此外，这些角度回到原来的方向，即使角度 1 和 2 发生了当一轮了凹凸。这些结果显示了良好 的 性 能。 剪试验 进行实验，发现无论是第三原型可以修剪树枝。一个附加的电锯是由一个 24V 蓄电池直流电机驱动。机器人爬上螺旋的速度在 /秒的直径的树该目标分为 。 图 7。在每一种情况下滚角和俯仰角。一轮 1 过去的凹凸， B 轮 2 通过凹凸， C 轮 3 通过凹凸， D 轮 4 通过凹凸图 8。机器人与修剪修剪试验 ， 实验的场景如图 8 所示。在这个实验中， 树枝被切 断，只留下一个短暂的残这是小于 ，与树干没有受伤。 4 结论 一个伐木工像修剪的发育进程 ， 机器人已经被描述，针对直爬，其在不平坦的表面行为，修剪树枝。的实验表明，直爬第三原型给了一个很好的基本性能。攀爬的结果在不平坦的路面上试验中表现出良好的鲁棒性颠簸，因为真正的树最凸起的小比实验碰撞。此外，修剪试验 还表明第三的原型可以修剪树枝从一棵树。在今后的工作中，我们希望在实际环境中的机器人测试，试着做一些进一步的改进。 外文文献及译文 10 工具书类 1。张军军， 等人 2009 年开发 行道树爬壁机器人 木本 。 2009 促进了 程序， 107 的发展。 2。 ， 等人 2006 年发展了 结构测量 抓树 力 修剪 树，攀爬修剪机器人 木本 （日本）。2006 年开展 程序 与 机器人与机电一体化 会议。 3。 ， 等人 2006 年开发 攀树和修剪机器人木本。执行器布置在臂端 为了 旋转运动（日本）。 促进了 268 4。 , , ， 等人 （ 2006）评 估了 树枝修剪机器人地图构建系统 的绩效 （日本 ） 。 在 2006 年 开展了 程序和机器人机电一体化 会议。 5。 , , ， et 2005） 研究用于机器人的 修剪系统： 发展了 机器人样机 单元 （日本）。 开展了 机器人 2005 日本机械学会与机电一体化 会议。 6。圣隶 工 业。 。 2011 年 5 月可以访问 7。 , , ， 等人 （ 2008）分析与实验新型爬山法。 开展了 2008， 60163 的 议 。 8。 , , ， 等人 （ 2010） 开发 一个用其自身的重量 的 修剪机器人。 促进 455010， 63 行业的发展 9。 , , ，等人（ 2010）开发的一个 利用 自身的重量 的 修剪机器人（日本）。 促进着 古屋 的发展。 毕业设计 (论文 )任务书 题 目 10吨卧式绕线机 的设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班级学号 指导教师签字 王全景 指导教师职称 副教授 指导单位 学院领导签字 日 期 题 目 10 吨卧式绕线机的 设计 选题性质 工程设计类 理论研究类 应用研究类 程序软件开发类 设计内容与技术要求 、 成 果形式 一、毕业设计内容 1、根据题目和原始数据查看相关资料写综述和开题报告。 2、查看产品的技术要求，分析 10 吨卧式绕线机 的机械结构 。 3、根据任务书中的内容设计 10 吨卧式绕线机的 机械结构 ，并绘出 10 吨卧式绕线机 的总装配图、零件图。其中 图 1 张，绘制 10 吨卧式绕线机 的总装配图；其余根据零件尺寸设计图纸大小； 制 图 1 张，总图纸折合 张。 4、撰写 字的毕业论文，并将题目、摘要和关键词翻译成英文。 5、翻译 3000 字以上汉字的英文资料。 6、将答辩内容用 作成幻灯片。 7、毕业答辩。 二、毕业设计技术要求 本题目 设计 10 吨卧式绕线机 。绕线机主要用于大容量干式变压器线圈的生产制造，绕线模由主轴与尾座水平支撑，绕线模由主轴驱动旋转，线圈在一定张力作用下有规律地在绕线模上绕线。绕线机采用三相异步电机驱动，经无自锁的蜗轮、蜗杆减速器减速（因电机需要正反转）后，采用 机械 传动的方式将动力传递给主轴，由主轴带动绕线机构绕线 。 设计原始参数如下： 中心高： 1600 送盘直径： 1200开四等分 T 形槽； 床头总盘与尾座顶尖距离： 最大转速： 10T； 主轴转速： 0 24 电机功率 11 起动、制动时间：三分之一圈； 张紧力 1000 N。 三、毕业设计工作期间基本要求 1、参加毕业设计的学生应高度重视毕业设计工作，严格要求自己，自觉遵守毕业设计规定的纪律和各项学校的规章制度，期间要注意个人人身、财产以及学校财物和设施的安全。 2、在教师的指导下，独立完成毕业设计任务书中所规定的内容，不得套用和抄袭他人成果者。对设计不认真、不努力、敷衍了事、回避指导、抄袭他人成果、未完成各阶段任务及严重违纪者，指导教师有权不推荐其参加毕业答辩。 3、毕业设计中，要尊敬老师，团结互助，虚心学习，勤于思考，敢于实践，勇于创新，按指导教师的要求，保质保量的按时完成毕业设计任务。 4、毕业设计期间 ，实行考勤制度，按学校规定工作和休息，一般不准请假，确因特殊情况需要请假时，与指导教师协商后，按学校有关规定办理。毕业设计期间学生缺勤（包括病、事假）累积超过毕业设计时间 1/3 以上者，取消答辩资格，不予评定成绩，须重新补做。 5、必须按规定的时间和设计进度进行设计。 6、答辩后，将毕业设计内容、资料经指导教师审查通过后，按指定的顺序装入档案袋。 7、装入档案袋的材料有毕业设计任务书、开题报告、论文（设计）书、外文及翻译、指导教师评语、评阅老师评语、答辩记录和成绩、指导记录等。 四、成果形式： 1、毕业论文一份。 2、图纸折合 2 张，其中包括装配图 1 张。 设计进度 第 1 2 周： 熟悉设计任务及要求，查阅并分析 毕业设计 有关文献资料，制定设计方案， 撰写开题报告； 第 3 4 周：毕业实习、绘制任务书中规定的设计产品图，翻译外文资料； 第 5 6 周： 细化设计方案，学习相关标准， 根据技术要求确定 10 吨卧式绕线机的 机械结构 ； 第 7 8 周：绘制 10 吨卧式绕线机 的 总装图和相关零件图； 第 9 10 周：整理、总结设计结果，撰写毕业论文，并将题目、摘要和关键词翻译成英文； 第 11 12 周：修改毕业论文， 装订毕业设计 论文； 第 13 周：将答辩内容 制作 加毕业答辩。 参考资料 1 何辉 ,惠晶 . 变压器绕组绕线机的数字化设计 J. 电气传动 ， 2010(05) 2 唐明明 . 新型全自动五吨电力变压器卧式绕线机的研制与开发 D2011 3 李洁静 . 多工位扁平线绕线机控制系统设计 D. 河北农业大学 ， 2011 4张戈 . 电阻绕线机总体方案及结构设计 D. 西南交通大学 ， 2011 5李乐 ,李慧鹏 ,石阳 . 绕线机的多轴同步控制算法研究 J. 测控技术 ， 2014(02) 本 科 毕 业 设 计（论 文） 题 目 10 吨卧式绕线机的设计 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 二 年 月 日 山东英才学院 毕业设计（论文）原创性声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明 并表示了谢意 。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 摘要 绕线机 是电气生产行业常见加工设备，其结构、控制系统、功能随着行业生产工艺的需求，迫使绕线机生产单位加大技术投入和研发，以适应现代漆包线加工的高品质要求，从传统机械式、数控型、半自动型、全自动机型，绕线加工早已不再是费时费力的工作。 目前我国绕线机生产单位已超百家，但有将近一半的生产单位没有技术研发能力，技术停留在抄袭和仿制阶段，造成了市场机种单一，产品无论是外观还是配置无技术亮点，绕线机技术的核心是控制系统，目前国内厂家大多采用由系统供应商提供的成套控制系统，产品标准一旦 制定无法根据客户工艺要求作修改，由于部分控制系统供应商对绕线机行业的工艺要求并不熟悉，导致了许多好看而并不实用的功能，绕线机厂家对控制系统的技术应用掌握程度也影响着制造工艺，目前市场上多见的是普通数控型、 型和厂家自制控制系统的机型。 关键词： 绕线机 ,总体设计 ,减速器，传动部分 a of to in to of is no At of & D a in in a of is to by be to as of do a of to of of on is a 录 第 1 章 绪论 . 1 题目的、意义 . 1 内外研究现状 . 1 前存在的问题 . 4 究方法 . 6 计方案 . 6 第 2 章 初步计算 . 7 业设计技术要求 . 7 丝绳的选择 . 7 轮卷筒的计 算 . 8 动方案分析 . 9 第 3 章 电机的选择及传动装置的运动和动力参数的计算 . 10 机类型和结构形式的选择 . 10 择电机的容量 . 10 定电机转速 . 10 动比分配 . 11 第 4 章 带传动的计算 . 13 传动设计 . 13 择带型 . 14 定带轮的基准直径并验证带速 . 14 定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 . 15 定带的根数 z . 16 定带轮的结构和尺寸 . 16 定带的张紧装置 . 16 第 5 章 传动零件的设计计算 . 19 杆减速器的设计 . 19 择蜗杆传动类型 . 19 择材料 . 19 齿面接触疲劳强度进行设计 . 19 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 21 核齿根弯曲疲劳强度 . 21 算效率 . 22 度等级公差和表面粗糙度的确定 . 22 平衡核算 . 22 的设计计算 . 23 轴器的设计计算 . 23 入轴的设计计算 . 23 出轴的设计计算 . 26 动轴承的选择及校核计算 . 28 算输入轴轴承 . 28 算输出轴轴 承 . 31 及联轴器连接的选择及校核计算 . 32 轴器与电机连接采用平键连接 . 32 入轴与联轴 器连接采用平键连接 . 32 出轴与联轴器连接用平键连接 . 33 出轴与涡轮连接用平键连接 . 33 第 6 章 减速器结构与润滑的概要说明 . 34 体的结构形式和材料 . 34 铁箱体主要结构尺寸和关系 . 34 总论 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 38 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 题目的、意义 随着我国经济的蓬勃发展，国民经济各领域对产品的需求日益扩大，制造业对各种电缆的质量要求也越来越高。电缆的质量好坏、直接关系到下 道工序能否顺利进行，特别是超细规格的线质量要求很高；。目前国内使用的绕线机主轴多用力矩电机驱动，排线机构与主轴采用机械齿合传动的硬耦合连接，通过丝杠或光杆带动导线器左右平移、依靠齿轮或电磁铁的离合动作实现换向，达到往复排线的工艺要求。这种纯机械耦合机构存在零件加工和装配复杂、因频繁换向导致机械磨损大、噪声大、排线精度降低 2。 此外，由于 同轴电缆 的规格品种繁多，每次改变品种规格、都要重新调整绕线机的机械参数，甚至更换机械零件，一套 绕线机 机构无法同时满足对不同规格丝线的绕线需要。基于此，我们提出了本课题的研 究。 内外研究现状 我国目前生 产的绕线机多为单轴绕线机，多轴高速自动绕线机只有 R X 70 6 自动绕线机一种。在国内生产的专业厂中有原天津电子专用设备厂，代表产品有东风 ，东风 1 A 型等。北京电表厂生产的 D B R 一 1 型单头 绕线机 在钟表行业采 用较 多，但是 由于它的效率低下而逐渐被淘汰，浙江大学机械 厂生产的 R X 706 自动绕 线机是我国唯一的一种：国产高效。自动绕线机，质量与性能巳达国外同类产品水平，是绕线机市场的抢手货。 东风 线机本机为单轴卧式绕线机，采用可控硅无级 调速，工件导线直径 0 0305 m m，主轴转速为 80r m 用于绕制小型多层平行线圈。由于生产效率较低，不适宜大批生产的钟、表 、磁 等行业的应用。它的主要特点 控制简单、饬 =格低廉。 D B R 型绕线机本机床由北京电表厂三分厂生产的，它由直流伺服电机作为绕线主电机 排线电机、也采用伺服电机，这二只伺服电机可以同步调速，亦可由速比电位强单独调节，可绕导线直径为 0 02 0 12r a m 。机舞的高速部分， D B 6000 r m D B 1 5000r D B R 型 绕线机 的结构简 单，价格低，但是 由于绕线精度差，效率低，不适 合 大 批量、高质量线圈的绕制。 R X 7动绕线机。本机具有六个工 位，三个绕线主轴 。着咬 、剪断、卸料，上料等辅助动作在绕线的同时进行，生产效率较 高。光线运动 由两只光栅编 码器控制，无机械传动链，所 以寿命长 、振动少，并可 使主轴到到较高的速度。机床的操作简单、性 能可靠，已 达 - N 121E 、130E H 水平 4。 目前我国 绕线机 行业处于非常困难的时期，如何才能使整个行业从技术的互相 模仿与残酷的价格战等困境中脱身而出？从业企业只有放下急于求成的心态，从基础理论、新技术研发等领域出发，一丝不苟地修炼自己的自主创新能力。 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 2 绕线机 结合了机械、传动、电气控制等多方面的技术，所以基础理论研究是开发新技术的基础，只有核心技术的发展才能推动绕线设备的进步，各方面为技术开发做努力，这样才会使我国的绕线设备逐步走上自主创新的道路。 国产的绕线机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。只能应用于绕线要求相对不高的场合，高端设备都有日本、瑞士、德国等进口设备占领市场，而国产设备只能在很小的市场份额里以低 价来争得客户， 分析我国绕线机市场目前处于高速发展的时期，相反我国的绕线机生产企业的处境却相当的艰难，不难看出，极大的市场份额都是进口设备，在国内市场获得高利润的回报，在新机型的开发上就有了强大的资金保障，而我们国内企业的销售利润偏低，去掉销售环节中存在的费用，留给企业的回报已经所剩无及了，所以不断的提升自主创新能力，才能市场份额较大的中高端市场，来打破目前的艰难局面4。 我国是绕线机的生产大国也是需求大国，然而在关键技术上我国却始终无法与国外的厂家相 竞争。即使经历了 08、 09 年的经济衰退，绕线机产业 在 2010 年得到了快速发展，各绕线机厂 家的定单量大幅提升，原本已经半倒闭的中小型绕线机企业又重新回到了绕线机制造的大军中， 但是目前国内绕线机产业的前景仍非常的严峻，主要来自于国外进口品牌的压力及国内低端机 型市场的萎缩，今年绕线机产业的技术发展出现了新的格局，多方的努力拉近了国产绕线机与 进口绕线机的技术差距。但是关键技术还需要我国技术人员的努力，依靠自己的力量，解决关 键部位技术难题。 国内绕线机的发展现状 首先说说技术发展，我国的绕线机产业起步于改革开放的初期，从原始的机械齿轮手摇式 到现在的全 自动绕线机，期间经历了多次产业升级和改革，从 2010 年的市场需求分析可以看出， 国内市场正从半自动机型转向全自动、高效、高科技含量的机型，随着现代电气技术的不断提 升，对线圈品质的要求也在增加，目前各绕线机厂家的技术开发主要集中在精密排线、闭环式 张力控制、多功能等机型的研发，大量的技术投入快速拉近了与进口绕线机的技术差距。 2010 年随着经济回暖，绕线机的市场需求量大大的增加，许多企业都在加班加点的赶制设 备，其中箔绕机的增长幅度最为明显；其次是多头绕线机，可以满足高产量要求的机型；全自 动绕线机的 开发大大提高了机器的工作效率，减少了人为操作。由于各种线圈产品的功能要求 不同，使得绕线机的种类也多样化了，目前常见绕线机的有全自动绕线机、半自动绕线机、环 行绕线机、伺服精密绕线机、变压器绕线机等机种。由于各种线圈产品的功能要求不同，使得 绕线机的种类也多样化了，目前常见绕线机的有全自动绕线机、半自动绕线机、环行绕线机、 伺服精密绕线机、变压器绕线机等几种。 全自动绕线机是近几年才发展起来的新机种，为了适应高效率、高产量的要求，全自动机 种一般都采用多头联动设计，国内的生产厂家大多都是参照了台湾等地的进口 机型的设计，采 用可编程控制器作为设备的控制核心，配合机械手、气动控制元件和执行附件来完成自动排线、 自动缠脚、自动剪线、自动装卸骨架等功能，这种机型的生产效率极高，大大的降低了对人工 的依赖，一个操作员工可以同时照看几台这样的山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 3 设备，生产品质比较稳定，非常适合产量要求高的加工场合。但是，这种机型由于集成了数控、气动、光控许多的新技术，所以价格小则几 万元高则十几万元，价格也使得许多的用户望而叹步，另外由于功能要求决定了该设备的零部件采用了大量非标准件和定制件，所以一旦出现故障相对的维修过程将会很复杂，周期也 会比 较长。它的先进性和高产量还是吸引了客户。 半自动绕线机是目前使用最广泛的机型也称为 动绕线机，该能够自动排线，加上不 同的机械结构即可完成不同的绕制要求具有高效、维护方便、性价比高等诸多优点，国内厂家 一般都采用 制器，也有部分厂家采用自行开发的控制器作为控制核心， 型已经是 一种非常成熟的机种了，许多厂家在功能和用途上都作了创新和升级，使用产品的系列不断的 得到延伸，作为市场上应用最广泛的机型，该机型的价格比起全自动绕线机动则几万元的价格， 就低了很多，根据用途的不同有几千 到上万不等的价格，该机种的缺点就是一台必须配一名操 作人员。目前在镇流器、电感线圈生产等一些场合都能看该机型的应用。 环行绕线机是特殊专用机型，常见的有边滑式和皮带式，是绕制环行线圈的专用机型，该 机型从出现到现在没有很大的技术变动，目前，机头部分主要还是以进口为主，比较常见的有 美国高曼等品牌，进口机头相对于国产机头有许多优点，做工都比较的精细，材质一般都采用 特殊合金，耐磨表现优异，机头都能承受长时间的作业加工要求，有些机头采用了分体式结构 设计，上下储线环变得更为方便快捷。环行绕线机一般都为台式机构， 设备主要以机械构造为主，价格主要区分为进口机头和国产机头两类。 伺服精密绕线机是当今高新技术结合的产物也是目前最先进、功能最为强大的机型，高端 机型可以完全模拟人手的排线动作，主轴和排线均采用高精度伺服电机，控制系统采用具有极 高运算能力的 统，具有自动运算、自动判别、误差修正等功能，由于采用了闭环控制， 所以当出现排线失步等现象时设备可以自动修正，高分辨率的伺服电机可以保证在高低速时设 备运转的稳定性，该机型的附件装置也是比较先进的，比如有辅助卸模装置，主动式张力放线 架，电磁自动调节式张力器等 ，由于使用了大量的高新技术，所以价格要比 动绕线机高不少，一般使用在对线圈参数有特定要求的场合。 变压器绕线机是比较常见的机型，结构形式来分有卧式和立式，我们一般比较常见的是卧式绕线机是用来绕制变压器线圈的专用设备，传统的变压器绕线机比较单一均为人工排线整形 的机型，现代机型已经有自动排线系列了，变压器是大型电气件，所以绕线机的结构都比较大， 重量也根据绕线机的级别从几百公斤到几千公斤，由于现代技术不断在变压器绕线机上的应用， 新的机型功能上也变得更强大，柔性预压紧装置的出现代替了传统的人工敲打整形 的烦琐工艺， 使变压器绕制过程变得更为简单。 近年来，国内绕线机的制造水平和引进绕线机制造水平看，已形成了全自动、多功能、 高效自动化的生产能力 6。从线圈生产的上线、馈线、端头绕制到线圈绕制和下线等，都要实现 了过程的自动化。从绕线机的控制形式上看，由单一的开环控制发展到使用直流伺服系统和交 流伺服系统的闭环控制，其中交流伺服系统的采用已相当普遍，已形成了由单轴绕制线圈到多 轴同时绕制多个线圈的一系列产品 1。在绕线机的结构形山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 4 式上，根据所绕制的线圈的铁芯或骨 架结构形式的不同，又研制出有梭式的绕线机 ，以适应环形或其它封闭式铁芯或骨架的线圈的 绕制需求 2。在 2008 年里，由保定天威卓创电工设备科技有限公司自行研制 ,具有完全自主知 识产权的中国首台承重量最大和输出扭矩最大的 一 型大型立式绕线机 ,该绕线机各项试验参 数均符合设计技术指标和工艺要求 ,达到国内同行业领先水平。业内人士称 ,该产品的研制成功 ,是变压器制造专用设备行业发展的一次新突破 ,同时也标志着天威卓创公司已形成了大型 电力变压器线生产设备产品的系列化 并全面掌握了国内电力变压器制造专用设备研制领域的 先进技术 ,其自主创新能力和 企业核心竞争力跃居同行业之首。绕线机按自动化程度又可分为简 易型、半自动型、全自动型。电子控制方式有数控式微电脑单片机及 脑控制。按安装方式分类为桌面式和落地式机。常用绕线机绕制的线多为漆包铜线 (绕制电子、电器产品的电感线圈 )，纺织线 (绕制纺织机用的纱绽、线团 )，还有绕制电热器具用的电热线以及焊锡线，电线， 电缆等。 前存在的问题 国产的绕线机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。只能应用于绕线要求相对不高的场合，高端设备都有日本、瑞士、德国等进口设备占领市场，而国产设备只 能在很小的市场份额里以低价来争得客户， 分析我国绕线机市场目前处于高速发展的时期，相反我国的绕线机生产企业的处境却相当的艰难，不难看出，极大的市场份额都是进口设备，在国内市场获得高利润的回报，在新机型的开发上就有了强大的资金保障，而我们国内企业的销售利润偏低，去掉销售环节中存在的费用，留给企业的回报已经所剩无及了，所以不断的提升自主创新能力，才能市场份额较大的中高端市场，来打破目前的艰难局面7。 市场上主要是针对磁棒绕线机、 E 型变压器绕线机和大磁环绕线机，没有这种磁环全自动绕线机； 市场上的磁环绕线 机都只能解决大磁环绕线，主要是采用在大磁环中间连接圆环轨道，采用机械运动牵引导线在磁环中运动绕线，对于中小型磁环，这种设备无法绕 18。 美国有这种绕线原理的设备雏型，但是没有开发出 磁环全自动绕线机，只停留在原有 的半自动技术基础上，设备不稳定，生产的产品合格率低，对于中小型磁环更是无法解决 8。 机械制造业比较发达的德国和瑞士等欧洲国家，包括日本，至今任然没有全自动的环形绕线机，而半自动的环形绕线机却以很高的价格出售 17。 相关研究动态： 绕线机 是电气生产行业常见加工设备，其结构、控制系统、 功能随着行业生产工艺的需求，迫使绕线机生产单位加大技术投入和研发，以适应现代漆包线加工的高品质要求，从传统机械式、数控型、半自动型、全自动机型，绕线加工早已不再是费时费力的工作。 目前我国绕线机生产单位已超百家，但有将近一半的生产单位没有技术研发能力，技山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 5 术停留在抄袭和仿制阶段，造成了市场机种单一，产品无论是外观还是配置无技术亮点，绕线机技术的核心是控制系统，目前国内厂家大多采用由系统供应商提供的成套控制系统，产品标准一旦制定无法根据客户工艺要求作修改，由于部分控制系统供应商对绕线机行业的工艺要求并不熟悉，导 致了许多好看而并不实用的功能，绕线机厂家对控制系统的技术应用掌握程度也影响着制造工艺，目前市场上多见的是普通数控型、 未来随着行业工艺要求的提高，绕线机控制技术必将向着自动化、智能化等方向发展，全自动机型就是在这种行业需求的推动下研发而成的，实现了一人看管多台设备，极大程度的满足了高产能的要求；全伺服控制应用于绕线机大大提高了绕线机的绕线精度，满足了高品质线圈的加工要求，未来更智能化、绕线精度更高的机型必将诞生以满足电气行业的发展要求。 目前我国 绕线机 行业处于非常困难的时 期，如何才能使整个行业从技术的互相模仿与残酷的价格战等困境中脱身而出？从业企业只有放下急于求成的心态，从基础理论、新技术研发等领域出发，一丝不苟地修炼自己的自主创新能力。 绕线机 结合了机械、传动、电气控制等多方面的技术，所以基础理论研究是开发新技术的基础，只有核心技术的发展才能推动绕线设备的进步，各方面为技术开发做努力，这样才会使我国的绕线设备逐步走上自主创新的道路。 国产的绕线机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。只能应用于绕线要求相对不高的场合，高端设备都有日本、瑞士、德国等进口设备占领市场，而 国产设备只能在很小的市场份额里以低价来争得客户， 分析我国绕线机市场目前处于高速发展的时期，相反我国的绕线机生产企业的处境却相当的艰难，不难看出，极大的市场份额都是进口设备，在国内市场获得高利润的回报，在新机型的开发上就有了强大的资金保障，而我们国内企业的销售利润偏低，去掉销售环节中存在的费用，留给企业的回报已经所剩无及了，所以不断的提升自主创新能力，才能市场份额较大的中高端市场，来打破目前的艰难局面4。 瑞士 M E T E O R 公 司生产的绕 线机这家公司 巳具有 3O 年历史，它 们生产的精密绕线 机具有半 自动或全 自动 的 绕 线 系统。生产量已超过万台。它 的代 表 产 品 有 M M o 1 、 M E 30 7 、 M E 3 0 A 、 M M 20 等等。均为工件回转式。 M 线机。一般具 有一个主轴，也可安装二个主轴，加工导线最细为 0 02r a m ，最 高转速为 12000 r 线节距 与走线宽度可 以无级调 制，控制与记数均采用电子线 路 。 瑞士 333动绕线机 此绕线机主轴同心排列，属工件回转式。有三轴、四轴二种规格， 走线运动采用机械传动，改 变传 动链 l 中间的摩 擦轮的传 动化，可使主轴与走线系统速比达 到无 级 调速。主轴制动装置是机械凸轮式，因此该机器的传动可靠，但使 用寿命较 低 ，由于主轴转速较 高 ( 最高达 15000 r m ，具 有一定的生产山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 6 率 虽然售价较高，但仍受到钟表工业 的青睐 日本 “日特 ” N Q K U 株式会社生产的绕线机 。这是 |一家生产绕线机的专业厂商，产品品种繁多，它 的产品在 电子 、电器领 域有一定 l 的影响该厂生产的平绕小型 绕线 机以 121E ， 130A T 、 及 132A R 等为代表。绕线形式均为工件不转式 ( 飞叉式 )。步进马达绕线机 以 线机为代表。 究方法 械原理有关专业知识以及查询的有关文献，根据数控切割的工作原理，确定总体设计方案，拟定设计草图，使用时应达到的安全，效率，可靠性等进行初步设计。 据切割工艺的要求，满足生产的控制要求，控制系统经济实用、控制精度高的要求进一步完善和修改设计。 用系统相关装配图和零件图的 绘制。 一步完善优化系统。 计方案 本文介绍一种新型绕线装置，利用先进的数字控制技术，将绕线主轴的卷取传动与排线器的往复传动机械解耦，分别用两只电机独立驱动、实现对绕线与排线轴的柔性连接。两只电机的速度控制设置成主一从方式，即：排线步进电机作为从动机，其转速跟随绕线主轴电机同步运行。采用 32编程序控制器、脉冲测速码盘及光电传感器控制，检测步进电机的工况，实现了计算机数字控制和柔性化参数设置。新系统具有：稳定、准确、灵活、快速的特点，适用于对各 种规格丝线的绕排线控制。 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 7 第 2 章 初步计算 业设计技术要求 本题目 设计 10 吨卧式绕线机 。绕线机主要用于大容量干式变压器线圈的生产制造，绕线模由主轴与尾座水平支撑，绕线模由主轴驱动旋转，线圈在一定张力作用下有规律地在绕线模上绕线。绕线机采用三相异步电机驱动，经无自锁的蜗轮、蜗杆减速器减速（因电机需要正反转）后，采用机械传动的方式将动力传递给主轴，由主轴带动绕线机构绕线。 设计原始参数如下： 中心高： 1600 送盘直径： 1200开四等分 T 形槽； 床头总盘与尾座顶尖距离： 最大转速： 10T； 主轴转速： 0 24 电机功率 11 起动、制动时间：三分之一圈； 张紧力 1000 N。 丝绳的选择 根据 10 吨卧式绕线机 的额定起重 量，选择双联起升机构滑轮组倍率为 1. （ 1）钢丝绳所受最大静拉力： 组2 钩N） 式中 Q 额定起重量； Q =3重重量 300钩G吊钩组重量，钩G=钩挂架的重量一般约占额定起重量的 2 4%，这里去吊钩挂架重量为 m 滑轮组倍率， m =1； 组滑轮组效率，组=m a x 3 0 . 1 22 1 0 . 9 8s = 2）钢丝绳的选择： 所选择钢丝 绳的破断拉力应满足： 丝绳制 ；而 a 钢丝绳安全系数，对于小型工作类型 n 绳 =2 由上式可得： 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 8 m a x 1 . 5 9 2=a 0 . 8 5 绳丝 （ ）=据查钢丝绳产品目录可选用：钢丝绳 6W(19)右顺 (不松散瓦林吞型钢丝绳直径 d=5 轮卷筒的计算 （ 1）滑轮、卷筒的最小直径的确定 为了确保钢丝绳具有一定的使用寿命，滑轮、 卷筒的直径（自绳槽底部算起 的直径）应满足： D（ e系数，对 10 吨卧式绕线机 ，取 e=25。所以 25D（ ） =120卷筒直径和滑轮直径 D=200 （ 2）卷筒长度和厚度的计算 图 2筒结构 而 ( 00 式中 最大起升高度，m； n钢丝绳安全圈数， n n=2； t绳槽节距， t= d 绳 +（ 2 4） =7 11，取 t=10 1L，2L空余部分和固定钢丝绳所需要的长度，1L=2L=3t； 0D卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）， 0= + d = 2 0 0 + 5 =205L卷筒左右绳槽之间不刻槽部分长度，根据钢绳允许偏斜角确定： 山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 9 23 t a m 光其中 3L吊钩组两侧滑轮绳槽中心线之间的距离，3L=103 当吊钩滑轮组位于上部极限位置时，卷筒轴和滑轮轴之间
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