毕业论文终稿-柔性制造实验装置设计-三维SW动画仿真[下载送CAD图纸 全套打包资料]

需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑大学毕业设计论文柔性制造实验装置设计【电控制PLC】所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑摘要本次设计是柔性制造实验装置设计的设计。在这里主要包括传动系统的设计、回转部位系统的设计、这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机运动，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容1总体结构设计。2柔性制造实验装置工作性能分析。3电动机的选择。4柔性制造实验装置的传动系统、执行部件设计。5对设计零件进行设计计算分析和校核。6绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词柔性制造实验装置，联轴器，滚珠丝杠图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑ABSTRACTTHEEXPERIMENTALDESIGNISTHEFLEXIBLEMANUFACTURINGSYSTEMDESIGNDESIGNHEREINCLUDETRANSMISSIONSYSTEMDESIGN,TURNINGPARTSOFTHESYSTEMDESIGN,THEGRADUATIONPROJECTDESIGNWORKONBASICSKILLSTRAININGTOIMPROVETHEABILITYTOANALYZEANDSOLVEENGINEERINGPROBLEMS,ANDFORTHEGENERALMECHANICALDESIGNTOCREATEACERTAINCONDITIONTHEWHOLESTRUCTUREISMAINLYGENERATEDBYTHEELECTRICMOTORPOWERTHEPOWERNEEDEDTOPASSTHROUGHTHECOUPLINGTOTHESCREW,SCREWDRIVESCREWNUT,THUSBOOSTINGTHEOVERALLCAMPAIGNTORAISELABORPRODUCTIVITYANDPRODUCTIONAUTOMATIONMORESHOWITSSUPERIORITY,HASABROADDEVELOPMENTPROSPECTSTHISTHESISRESEARCH1THEOVERALLSTRUCTURALDESIGN2FLEXIBLEMANUFACTURINGAPPARATUSFORANALYZINGTHEPERFORMANCEOFTHEEXPERIMENTALWORK3SELECTTHEMOTOR4TRANSMISSIONFLEXIBLEMANUFACTURINGTESTEQUIPMENT,PERFORMTHECOMPONENTDESIGN5FORTHEDESIGNOFPARTSTODESIGNCOMPUTATIONALANALYSISANDVERIFICATION6TODRAWTHEWHOLEASSEMBLYDRAWINGSANDASSEMBLYDRAWINGSANDDESIGNSIMPORTANTPARTSPARTSPARTSDIAGRAMKEYWORDSFLEXIBLEMANUFACTURINGTESTEQUIPMENT,COUPLINGS,BALLIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIXIIIXIV图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑目录摘要IIABSTRACTIII目录IV1绪论111柔性制造实验装置在我国的应用及发展趋势112本课题研究的内容及方法1121主要的研究内容1122设计要求22总体方案机构设计33水平进给机构结构及传动设计431水平进给滚珠丝杆副的选择5311导程确定5312确定丝杆的等效转速5313估计工作台质量及负重5314确定丝杆的等效负载5315确定丝杆所受的最大动载荷6316精度的选择7317选择滚珠丝杆型号732校核7321临界压缩负荷验证8322临界转速验证9323丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率933电机的选择10331电机轴的转动惯量10332电机扭矩计算114回转机构及主轴设计计算1341电机的选择1342同步带传动计算13421同步带计算选型13422同步带的主要参数（结构部分）16423同步带的设计18424同步带轮的设计1943主轴组件设计计算20431主轴的材料与热处理20432主轴直径的选择21433主轴前后轴承的选择22434轴承的选型及校核23435主轴前端悬伸量24436主轴支承跨距25XVI437主轴结构图26548主轴的校核26439轴承寿命校核294310主轴组件中相关部件295PLC控制部分设计3251可编程序控制器的选择及工作过程32511可编程序控制器的选择32512可编程序控制器的工作过程3252可编程序控制器的使用步骤3353可编程序控制器控制方案34531控制系统的工作原理及控制要求34532控制要求3454PLC控制原理图设计34结论36致谢37参考文献39图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑1绪论11柔性制造实验装置在我国的应用及发展趋势中国在上世纪80年代开始研究大型机床等机械产品结构，超过20年取得了长足的进步。结构用在现代数控机床等主机床的快速发展焊接生产一代锻焊铁结构设计和制造技术。在汽车制造行业，在上世纪90年代增加了汽车生产在中国开始从国外引进先进设备陆续出台。并且在汽车旋转轴线，所述制动蹄，车轮与制造过程的其它部分中常用的各种先进技术，以提高了产品的效率和质量。在造船，汽车，锅炉和压力容器制造行业也成为生产技术的重要手段。目前，有多种获得认可船级社国家技术在生产中已被使用。由于十一五期间开始探索有效的技术，因为，取得了可喜的成绩。目前，数控柔性制造的设计机构或根据具体情况来设计特殊的设备柔性化的数控实验生产实验装置的绝大多数，所谓传统的数控实验生产固定矫治器的柔性结构，具体数字体验柔性制造系统的运动特性只能容纳一定范围内，它的成本越多，不利于柔性制造数控实验开发。未来趋势可分为以下三个方面2选择一个视觉传感器，用于检测磁迹因为涉及到开发的图像处理的技术信息融合技术2多传感器要面对更复杂的任务3常规的控制技术来控制智能控制技术这也将是一个移动装置中使用柔性数控实验生产控制。12本课题研究的内容及方法121主要的研究内容在获得了丰富的数控柔性制造基地的实验设计的理论资料和文档以及相关的知识和国外，考虑到生产测试设备的结构特点灵活的CNC，应用任务的具体特点和数控柔性制造实验，分析，使用三个自由度联合设备数控柔性制造测试目的与生产流程的自动化来确定。为了实现这些目标，研究文章要进行如下1，根据现场的操作和数控柔性制造实验设备自身的环境要求的结构特点，以确定数控2柔性制造测试设备的整体设计。2确定数控柔性制造实验装置的性能参数，初始静态分析模型中，选择根据实际情况的电机。3是功能为一个完整的结构设计的数控柔性制造开始的实验装置的各个组成部分4填充的主要阻力成分和硬度检查。122设计要求1根据所要实现的功能，提出三维数控柔性制造实验装置的整体设计方案；2完成三维数控柔性制造实验装置结构的详细设计；3通过相关设计计算，完成电机选型；4完成三维数控柔性制造实验装置结构的三维造型；绘制三维数控柔性制造实验装置结构总装配图、主要零件图。图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑2总体方案机构设计数控柔性制造实验装置的设计应满足几个条件中的第一个是，必须确保在工件和可靠的定位的可靠性，以保持片的精确度和该点的相对位置，该点必须符合用于选择合适的定位机构的要求。也具有足够的强度和刚度，除了工件，工具的重量，而且也通过其自身的重量也受枪驱动惯性期间发生和振动，没有足够的强度和刚度可以发生断裂或弯曲，为更大的力量，强度，刚度计算是必需的。最后，尽可能具有一定的通用性，如果可以的话，你应该考虑的问题，组件转化产物。以适应不同的形状和双方的大小，在为了满足这些要求，可制成的模块化结构，快速更换各种零件和配件的延长使用的机构。水平运动电动机联轴器滚珠丝杠回转运动电动机联轴器带轮环形实验台图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑3水平进给机构结构及传动设计表31滚珠丝杆副支承支承方式简图特点一端固定一端自由简单的结构，尽可能通过拉伸和稳定性相对于临界速度是较低的支柱设计。这种植物的负载容量小，端部的轴向刚度，仅适用于短螺钉。一端固定一端游动以固定螺母，并在同轴电缆的两端支承，有必要以使结构更复杂，更困难的，并且所述螺钉杆的轴向刚性的在上部临界速度和稳定性的两端螺杆的长度，存在的扩展空间，此安装方法一般用在一个较长的螺钉，的场合的速度，该力将不得不增加的大球轴承的数量角接触，利用高速的不是更经济的推力球轴承，代替角接触球轴承。两端固定只有轴承无间隙，轴向刚度螺旋一端固定四倍。在一般情况下，压缩螺旋不是，没有条的稳定性，固有频率是比固定端更高。可以预拉伸可以通过预拉伸和热膨胀的问题，结构和程序后松动螺钉减轻重量都比较困难，这样的设备适合于刚性和换档精度的情况。531水平进给滚珠丝杆副的选择滚珠丝杆副就是由丝杆、螺母和滚珠组成的一个机构。他的作用就是把旋转运动转和直线运动进行相互转换。丝杆和螺母之间用滚珠做滚动体，丝杠转动时带动滚珠滚动。设水平进给最大行程为200MM,两侧各留10MM的安全距离最快进给速度为18M/MIN,丝杠等组件大概质量为50KG,工作台大概质量为80KG,移动部件大概质量为30KG311导程确定电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比I1,选择电动机的最高转速，则丝杠的导程为CMKGFMRN2MIN,/150MAXMAX最大转矩取PH12MMNVPH1250/18/EE312确定丝杆的等效转速基本公式IN/RPVH最大进给速度是丝杆的转速MIN/1502/8MAXRN最小进给速度是丝杆的转速I/3/INIH丝杆的等效转速212MI1AXRTTTM式中取故21TIN/0/2IN1AXTNM313估计工作台质量及负重丝杠等组件重量NXGG196801工作台重量742移动部件重量M233314确定丝杆的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杆上的轴向压力，他的数值用进给牵引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为003，K为颠覆力矩影响系数，一般取1115，本课题中取13，则丝杆所受的力为NGFGFGFKFZX21520331223Y12YMA）（）（）（60MINF其等效载荷按下式计算（式中取，）21T1NNTNFM49321MI3AX315确定丝杆所受的最大动载荷316MHKAHTWM10NTFFCARFW负载性质系数，（查表取FW12）FT温度系数（查表取FT1）FH硬度系数（查表取FH1）FA精度系数（查表取FA1）FK可靠性系数（查表取FK1）FM等效负载NZ等效转速TH工作寿命，取丝杆的工作寿命为15000H由上式计算得CAR17300N表311各类机械预期工作时间LH表312精度系数FA7表313可靠性系数FK表314负载性质系数FW316精度的选择滚珠丝杠副的精度对电气机床的定位精度会有影响，在滚珠丝杠精度参数中，导程误差对机床定位精度是最明显的。一般在初步设计时设定丝杠的任意300行程变M动量应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在最后精度验算中确定。选用滚珠丝30V杠的精度等级丝轴为13级（1级精度最高），考虑到本设计的定位精度要求及其经济性，选择X轴精度等级为3级317选择滚珠丝杆型号计算得出CACAR173KN,则COA23FM（346519）KN公称直径PH12MM则选择FFZD型内循环浮动返向器，双螺母垫片预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为FFZD40103。公称直径D040MM丝杆外径D1395MM钢球直径DW7144MM丝杆底径D2343MM圈数3圈CA30KNCOA663KN刚度KC973N/M32校核滚珠丝杆副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压震动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的滚珠丝杆副的拉压系统刚度KO有丝杆本身的拉压刚度KS，丝杆副内滚道的接触刚度KC，轴承的接触刚度KA，螺母座的刚度8KN，按不同支撑组合方式计算而定。321临界压缩负荷验证丝杆的支撑方式对丝杆的刚度影响很大，采用一端固定一端支撑的方式。临界压缩负荷按下列计算NFKLEIFFCRMAX201E式中E材料的弹性模量E钢21X1011（N/M2）LO最大受压长度（M）K1安全系数，取K113FMAX最大轴向工作负荷（N）F1丝杆支撑方式系数F1151I丝杆最小截面惯性距（M4）4221_6WODDI式中DO是丝杆公称直径（MM）DW滚珠直径（MM），丝杆螺纹不封闭长度LU工作台最大行程螺母长度两端余量LU30014820X2488MM支撑距离LO应该大于丝杆螺纹部分长度LU，选取LO620MM代入上式计算得出FCA58X108N可见FCAFMAX，临界压缩负荷满足要求。9322临界转速验证滚珠丝杠副高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝杠的最CRN高转速2230KPAEILFNCZCR式中A丝杆最小截面A2462M1093414D丝杠内径，单位；2DMP材料密度P785103KG/M临界转速计算长度，单位为，本设计中该值为CL148/2300620488/2440MMC安全系数，可取082K2KFZ丝杠支承系数，双推简支方式时取189经过计算，得出63104，该值大于丝杠临界转速，所以满足要求。CRNMIN/R323丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率丝杠系统的轴向拉压系统刚度KE的计算公式LAES/MAXIN式中A丝杠最小横截面，；24DM螺母座刚度KH1000N/M。当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L植分别为750MM和100MM。经计算得MIN/1/2/1/SCHEKKSRADMWB/K式中KE滚珠丝杠副的拉压系统刚度N/M；10KH螺母座的刚度N/M；KH1000N/MKC丝杠副内滚道的接触刚度N/M；KS丝杠本身的拉压刚度N/M；KB轴承的接触刚度N/M。经计算得丝杠的扭转振动的固有频率远大于1500R/MIN，能满足要求。33电机的选择步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲的频率。步进电机具有惯量低、定位精度高、无累计误差、控制简单等优点，所以广泛用于机电一体化产品中。选择步进电动机时首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率，再者还要考虑转动惯量、负载转矩和工作环境等因素。331电机轴的转动惯量A、回转运动件的转动惯量328MD42LJR上式中D直径,丝杆外径D395MML长度1MP钢的密度78002KG/M经计算得20RJB、水平进给直线运动件向丝杆折算的惯量2PMJL上式中M质量水平进给直线运动件M160KG11P丝杆螺距（M）P0001M经计算得281049KGJLC、联轴器的转动惯量查表得204KG/MJW因此28M08KG4109LR332电机扭矩计算A、折算至电机轴上的最大加速力矩ATJNT602MXAX上式中IN/15RJ00028KG/M2TA加速时间KS系统增量，取15S1,则TA02S3TA经计算得MNT2MXB、折算至电机轴上的摩擦力矩IPF20F上式中F0导轨摩擦力，F0MF，而F摩擦系数为002，F0MGF32NP丝杆螺距（M）P0001M传动效率，090I传动比，I1经计算得MNTF75012C、折算至电机轴上的由丝杆预紧引起的附加摩擦力矩I212000PT上式中P0滚珠丝杆预加载荷1500N0滚珠丝杆未预紧时的传动效率为09经计算的T0005NM则快速空载启动时所需的最大扭矩MNF820MAX根据以上计算的扭矩及转动惯量，选择电机型号为SIEMENS的IFT5066，其额定转矩为67。NA图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑4回转机构及主轴设计计算41电机的选择查SEW减速电机的规格表，选用如下减速电机。表51选用的电机的详细参数电机额定功率PM/KW输出转速NA/R/MIN输出扭矩MA/NM减速机速比I输出轴许用径向载荷FRA/N使用系数SEWFB减速机型号电机型号重量/KG03756472252870155DT71D4SF3714此型号的电机在一定程度上保证了驱动功率有一定的盈余，因数在电机起动时，若机床上有工件，则此时的起动功率会比平时工作时的功率要大，且减速电机本身还有一定的使用系数。42同步带传动计算421同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下DAMPK式中需要传递的名义功率MP工作情况系数，按表52工作情况系数选取17；AKAK表52工作情况系数14WPKAD630711）确定带的型号和节距可根据同步带传动的设计功率PD和小带轮转速N1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。其中PD040KW，N156RPM。查表53表53同步带选型表选同步带的型号为H，节距为PB800MM1）选择小带轮齿数Z1，Z215可根据同步带的最小许用齿数确定。查表333得。查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值Z134故大带轮齿数为Z2IZ11Z134。故Z134，Z234。确定带轮的节圆直径D1，D2小带轮节圆直径D1PBZ1/80034/3148653MM大带轮节圆直径D2PBZ2/80034/3148653MM验证带速V由公式VD1N1/60000计算得，SVMAX40M/S,其中VMAX40M/S由表324MV/2760601538460查得。A确定带长和中心矩根据机械设计基础得27021021DAD所以有MA23461420现在选取轴间间距为取224MM0A10、同步带带长及其齿数确定0L2A21D/5386437197MM11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即17。MZ12、基本额定功率的计算0P查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表43可以知道120VMTPA210085N，M0448KG/M。A16所以同步带的基准额定功率为021KW0P10148522表54基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量13、计算作用在轴上力RFRFVPD10716N422同步带的主要参数（结构部分）1、同步带的节线长度同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表55）。表55带节线长度表172、带的节距PB如图42所示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表46。3、带的齿根宽度一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以S表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。图51带的标准尺寸表56梯形齿标准同步带的齿形尺寸184、带的齿根圆角带齿齿根回角半径RR的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关T齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径八带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。6、齿形角梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。423同步带的设计在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表57。带的图形如图52。表57同步带尺寸型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径H840。6124310210219图52同步带424同步带轮的设计同步带轮的设计的基本要求1、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。4、具有合理的齿形角齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。同步带轮的设计结果同步带轮用梯形齿，其图形如图53。20图53同步带轮43主轴组件设计计算431主轴的材料与热处理主轴材料主要根据刚度、载荷特点、耐磨性和热处理变形大小等因素选择。主轴的刚度与材料的弹性模量E值有关，钢的E值较大（2110N/CM左右），72所以，主轴材料首先考虑用钢料。钢的弹性模量E的数值和钢的种类和热处理方式无关，即不论是普通钢或合金钢，其弹性模量E基本相同。因此在选择钢料时应首先选用价格便宜的中碳钢（如45钢），只有在载荷特别重和有较大的冲击时，或者精密特殊主轴需要减少热处理后的变形时，或者轴向移动的主轴需要保证其耐磨性时，才考虑选用合金钢。当主轴轴承采用滚动轴承时，轴颈可不淬硬，但为了提高接触刚度，防止敲碰损伤轴颈的配合表面，不少45钢主轴轴颈仍进行高频淬火（HRC4854）有关45钢主轴热处理情况如下表58所列21表58使用滚动轴承的45钢主轴热处理等参数材料牌号工作条件使用机床常用代用热处理硬度轻中负载车、钻、铣、磨床主轴4550调质HB220250轻中负载局部要求高硬度磨床的切割片轴4550高频淬火HRC5258轻中负载PV40（NM/CMS）2车、钻、铣、磨床的主轴4550淬火回火高频淬火HRC4250HRC5258此次设计的特殊主轴，考虑到主轴材料的选择原则，选用价格便宜的中碳钢（45钢）。查表22中，因工作中承受轻、中负荷，且要求局部高硬度，故热处理采用高频淬火，HRC5258。432主轴直径的选择主轴直径对主轴组件刚度的影响很大，直径越大，主轴本身的变形和轴承变形引起的主轴前端位移越小，即主轴组件的刚度越高。但主轴前端轴颈直径D1越大，与之相配的轴承等零件的尺寸越大，要达到相同的公差则制造越困难，重量也增加。同时，加大直径还受到轴承所允许的极限转速的限制，甚至为特殊结构所不允许。通常，主轴前轴颈直径D1可根据传递功率，并参考现有同类特殊的主轴轴颈尺寸确定。查金属切削特殊设计第506页表512中，几种常见的通用特殊钢质主轴前轴颈的直径D1，可供参考，如下表59所示特殊，查上表中对应项，初取D1D230。表59主轴前轴颈直径D1的选择机床功率（千瓦）机床14725263637555673741111147车床608070907010595130110145140165铣床509060906095751009010510011522外圆磨床509055707080759075100433主轴前后轴承的选择根据前述关于轴承的选择原则，查金属切削设计简明手册第375页，选取主轴前支承的36206是旧型号，新型号是7206C，即接触角为15的角接触球轴承。23图55轴承结构参数及安装尺寸434轴承的选型及校核滚动轴承的选择包括轴承类型选择、轴承精度等级选择和轴承尺寸选择。轴承类型选择适当与否，直接影响轴承寿命以至机器的工作性能。选择轴承类型时应当分析比较各类轴承的特性，并参照同类机器中的轴承使用经验。在选择轴承类型时，首先要考虑载荷的大小、方向以及轴的转速。一般说来，球轴承便宜，在载荷较小时，宜优先选用。滚子轴承的承载能力比球轴承大，而且能承受冲击载荷，因此在重载荷或受有振动、冲击载荷时，应考虑选用滚子轴承。但要注意滚子轴承对角偏斜比较敏感。当主要承受径向载荷时，应选用向心轴承。当承受轴向载荷而转速不高时，可选用推力轴承；如转速较高，可选用角接触球轴承。当同时承受径向裁荷和轴向载荷时，若轴向载荷较小，可选用向心球轴承或接触角不大的角接触球轴承；若轴向载荷较大，而转速不高，可选用推力轴承和向心轴承的组合方式，分别承受轴向载荷和径向载荷；当轴向载荷较大，且转速较高时，则应选用接触角较大的角接触轴承。各类轴承适用的转速范围是不相同的，在机械设计手册中列出了各类轴承的极限转速。一般应使轴承在低于极限转速下运转。向心球轴承、角接触球轴承和短圆柱痞子轴承的极限转速较高。适用于较高转速场合。推力轴承的极限转速较低只能用于较低转速场合。其次，在选择轴承类型时还需考虑安装尺寸限制、装拆要求，以及轴承的调心件能和风度，一般球轴承外形尺寸较大，滚子轴承较小，滚针轴承的径向尺寸最小而轴向尺寸较大，此外，不同系列的轴承，其外形尺寸也不相同。选择轴承一般应根据机械的类型、工作条件、可靠性要求及轴承的工作转速N，预先确定一个适当的使用寿命LB用工作小时表示，再进行额定动裁荷和额定静载荷的计算。对于转速较高的轴承N10RMIN,可按基本额定动载荷计算值选择轴承，然后校核其额定静载荷是否满足要求。当轴承可靠性为90、轴承材料为常规材料并在常规条件下运转时，取500H作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷可按下式进行简化计算。RTNDMHCPFC基本额定动载荷计算值，N；24P当量动载荷，N；FH寿命因数；1FN速度因数；0822FM力矩载荷因数，力矩载荷较小时取15，较大时取2；FD冲击载荷因数；15FT温度因数；1CT轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N；查文献3中的表628至6212，得，FH1；FN0822；FM15；FD15；FT1。在本输送装置中，可以假设轴承只承受径向载荷，则当量动载荷为PXFRYFA查文献3的表6218，得，X1，Y0；所以，PFR1128N。由以上可得NFCTNDMH6308712805基本额定载荷，基本额定静载荷，极限速度为KRK510RC10000R/MIN，质量为0219KG。然后校核该轴承的额定静载荷。额定静载荷的计算公式为RCPS00式中基本额定静载荷计算值，N0当量静载荷，N；安全因数0S轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N。RC查文献3的表6214知，对于深沟球轴承，其当量静载荷等于径向载荷。查文献3的表6214知，安全系数210S则轴承的基本额定静载荷为KNCPSCR61352800由上式可知，选取的轴承符合要求。435主轴前端悬伸量主轴前端悬伸量A指的是主轴前支承支反力的作用点到主轴前端受力作用点之间的距离，它对主轴组件刚度的影响较大。悬伸量越小，主轴组件刚度越好。25主轴前端悬伸量A取决于主轴端部的结构形状及尺寸，一般应按标准选取，有时为了提高主轴刚度或定心精度，也可不按标准取。另外，主轴前端悬伸量A还与前支承中轴承的类型及组合型式、工件或夹具的夹紧方式以及前支承的润滑与密封装置的结构尺寸等有关。因此，在满足结构要求的前提下，应尽可能减小悬伸量A，以利于提高主轴组件的刚度。初算时，可查金属切削特殊设计第158页，如下表510所示表510主轴的悬伸量与直径之比类型机床和主轴的类型A/D1通用和精密车床，自动车床和短主轴端铣床，用滚动轴承支承，适用于高精度和普通精度要求0615中等长度和较长主轴端的车床和铣床，悬伸量不太长（不是细长）的精密镗床和内圆磨，用滚动和滑动轴承支承，适用于绝大部分普通生产的要求12525孔加工特殊，专用加工细长深孔的特殊，由加工技术决定需要有长的悬伸刀杆或主轴可移动，由于切削较重而不适用于有高精度要求的特殊25根据上表所列，所设计的特殊属于型，所以取A/D1为12525，即A（12525）D1（12525）3037575初取A45。436主轴支承跨距主轴支承跨距L是指主轴前、后支承反力作用点之间的距离。合理确定主轴支承跨距，可提高主轴部件的静刚度。可以证明，支承跨距越小，主轴自身的刚度越大，弯曲变形越小，但支承的变形引起的主轴前端的位移量将增大；支承跨距大，支承的变形引起的主轴前端的位移量较小，但主轴本身的弯曲变形将增大。可见，支承跨距过大或过小都会降低主轴部件的刚度。有关资料对合理跨距选择的推荐值可作参考（1）L（45）D1合理（2）L（35）A，用于悬伸长度较小时；合理26（3）L（12）A，用于悬伸长度较大时。合理根据此次设计的特殊刚性主轴的悬伸量较大，取L25A为宜。即此次设计的合理主轴两支承的合理跨距L25A25120300合理初取L280。437主轴结构图根据以上的分析计算，可初步得出主轴的结构如图56所示图56主轴结构图548主轴的校核主轴在工作中的受力情况严重，而允许的变形则很微小，决定主轴尺寸的基本因素是所允许的变形的大小，因此主轴的计算主要是刚度的验算，与一般轴着重于强度的情况不一样。通常能满足刚度要求的主轴也能满足强度的要求。刚度乃是载荷与弹性变形的比值。当载荷一定时，刚度与弹性变形成反比。因此，算出弹性变形量后，很容易得到静刚度。主轴组件的弹性变形计算包括主轴端部挠度和主轴倾角的计算。对于两支承主轴，若每个支承中仅有一个单列或双列滚动轴承，或者有两个单列球轴承，则可将主轴组件简化为简支梁，如下图57所示；若前支承有两个以上滚动轴承，可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为固定端梁，如图58所示27图57主轴组件简化为简支梁图58主轴组件简化为固定端梁此次设计的主轴，前支承选用了一个双列角接触球轴承作为支承，即可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为上图58所示。（A）主轴的前端部挠度02501SY（B）主轴在前轴承处的倾角RAD容许值轴承（C）在安装带轮处的倾角容许值齿65170850236851095D107879ILML平均总E取为，5210MPA444087511369066DI434992539282ZPFNDN主计件（），057YZN017XZFN28由于小带轮的传动力大，这里以小带轮来进行计算44295102951037852QPFNMZN主计主主（将其分解为垂直分力和水平分力由公式,TATANQYNQZYF可得2105,647ZYFN8013523ZMLNMA件YY件1762XXFD件主轴载荷图如下所示图59主轴受力图计算（在垂直平面）,16QZFABCLYEI23ZFCYLI3236ZMCYLEI29123017SZYY，QZFABEIL齿236ZFLCEI齿23ZMLCEI齿359齿齿1齿2齿3，6ZIL轴承ZLI轴承2ZLI轴承3510轴承轴承1轴承2轴承3计算（在水平面）,16QYFABCLEI2YFCLI3236YXMCLEI2307S，YIL齿16YLEI齿2YXLCI齿3518齿齿齿2齿3，6QYFABEIL轴承1YFCI轴承2YXEI轴承350轴承轴承轴承2轴承3合成2018SSZYY2501齿齿齿3轴承轴承Z轴承Y439轴承寿命校核由轴承为36206C角接触球轴承,3；PXFRYFAX1，Y0。对轴受力分析图510轴承受力图由轴承寿命的计算公式预期的使用寿命L10H15000HL10HHL10HN1670PC18067328103671028495243015000H轴承寿命满足要求。4310主轴组件中相关部件43101轴肩挡圈前支承双列向心短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间所用的挡圈，可查机械设计课程设计手册第56页表51，可得此次选用的挡圈的结构参数如下图511所示图511轴肩挡圈的结构参数其中，D95，D80，H643102圆螺母锁紧靠主轴后支承一边的推力球轴承以及锁紧两推力球轴承内的套筒，分别采用两个圆螺母，为了增加可靠性，再加一止动螺钉。圆螺母具体的参数可查机械设计课程设计手册第60页表56，结构如下图512所示图512圆螺母（GB81288）HTDKD1MC4503231其中，锁紧靠主轴后支承一边的推力球轴承用的圆螺母，DPM802，D115，D103，M15，H1036，H10，T475，TK1MAXMINAXMIN4，C15，C11锁紧两推力球轴承内的套筒用的圆螺母，DPM722，D105，D93，M15，H1036，H10，T475，TK1MAXMINAXMIN4，C15，C1143103主轴用套筒及其锁紧部分根据前面的计算和设计，可以直接得到主轴用套筒的结构及参数如图219所示套筒的锁紧部分采用弹性套，当调节螺栓时，弹性套就会随之变形，从而锁紧或松开套筒。主轴需要轴向移动（调节）时，便松开螺栓，弹性套也随之松开套筒，调节完主轴轴向位置后，应拧紧螺栓以锁紧主轴。同时，弹性套和螺栓固定在主轴组件的箱体上，弹性套的结构及其参数如下图220所示图513主轴用套筒的结构及参数图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑5PLC控制部分设计考虑到电机的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器PLC对电机进行控制当电机的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。51可编程序控制器的选择及工作过程511可编程序控制器的选择目前，国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德国西门子公司的SIMATICN5系列PC、日本OMRON立石公司的C型、P型PC等。考虑到本电机的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到制造成本，因此在本次设计中选择了OMRON公司的C28P型可编程序控制器。512可编程序控制器的工作过程可编程序控制器是通过执行用户程序来完成各种不同控制任务的。为此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程可分为四个阶段。第一阶段是初始化处理。可编程序控制器的输入端子不是直接与主机相连，CPU对输入输出状态的询问是针对输入输出状态暂存器而言的。输入输出状态暂存器也称为I/0状态表该表是一个专门存放输入输出状态信息的存储区。其中存放输入状态信息的存储器叫输入状态暂存器存放输出状态信息的存储器叫输出状态暂存器。开机时，CPU首先使I/0状态表清零，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常后，进入下一阶段。第二阶段是处理输入信号阶段。在处理输入信号阶段，CPU对输入状态进行扫描，将获得的各个输入端子的状态信息送到I/0状态表中存放。在同一扫描周期内，各个输入点的状态在I/0状态表中一直保持不变，不会受到各个输入端子信号变化的影响，因此不能造成运算结果混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。第三阶段是程序处理阶段。当输入状态信息全部进入I/0状态表后，CPU工作进入到第三个阶段。在这个阶段中，可编程33序控制器对用户程序进行依次扫描，并根据各I/0状态和有关指令进行运算和处理，最后将结果写入I/0状态表的输出状态暂存器中。第四阶段是输出处理阶段。CPU对用户程序已扫描处理完毕，并将运算结果写入到I/0状态表状态暂存器中。此时将输入信号从输出状态暂存器中取出，送到输出锁存电路，驱动输出继电器线圈，控制被控设备进行各种相应的动作。然后，CPU又返回执行下一个循环的扫描周期。52可编程序控制器的使用步骤在可编程序控制器与被控对象机器、设备或生产过程构成一个自动控制系统时，通常以七个步骤进行1系统设计即确定被控对象的工作原理，控制要求，动作及动作顺序。2I/0分配即确定哪些信号是送到可编程序控制器的，并分配给相应的输入端号哪些信号是由可编程序控制器送到被控对象的，并分配相应的输出端号此外，对用到的可编程序控制器内部的计数器、定时器等也要进行分配。可编程序控制器是通过编号来识别信号的。3画梯形图它与继电器控制逻辑的梯形图概念相同，表达了系统中全部动作的相互关系。如果使用图形编程器LCD或CRT，则画出梯形图相当于编制出了程序，可将梯形图直接送入可编程序控制器。对简易编程器，则往往要经过下一步的助记符程序转换过程。4助记符机器程序相当于微机的助记符程序，是面向机器的即不同厂家的可编程序控制器，助记符指令形式不同，用简易编程器时，应将梯形图转化成助记符程序，才能将其输入到可编程序控制器中。5编制程序即检查程序中每条语法错误，若有则修改。这项工作在编程器上进行。6调试程序即检查程序是否能正确完成逻辑要求，不合要求，可以在编程器上修改。程序设计包括画梯形图、助记符程序、编辑、甚至调试也可在别的工具上进行。如IBMPC机，只要这个机器配有相应的软件。347保存程序调试通过的程序，可以固化在EPROM中或保存在磁盘上备用。53可编程序控制器控制方案531控制系统的工作原理及控制要求以上各动作均采用电机方式驱动，这样，可用PLC的8个输出端与电磁阀的8个线圈相连，通过编程，使电磁阀各线圈按一定序列激励，从而使电机按预先安排的动作序列工作如果欲改变电机的动作，532控制要求为了满足生产需要，电机应设置手动工作方式、单动工作方式和自动工作方式。（1）手动工作方式便于对设备进行调整和检修，设置手动工作方式。用按钮对电机每一动作单独进行控制。（2）单动工作方式从原点开始，按照自动工作循环的步序，每按下一次起动按钮，电机完成一步的工作后，自动停止。（3）自动工作方式按下起动按钮，电机从原点开始，按工序自动反复连续工作，直到按下停止按钮，电机在完成最后一个周期的动作后，返回原点自动停机。54PLC控制原理图设计PLC时专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是工厂广大电器技术人员，为了适应他们的传统习惯和装我能力，通常PLC不采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程，连线问题的自然语言编程。国际电动委员会详细地说明了语法，语义和下述5种编程语言功能图，梯形图，功能快图，指令表，结构文本。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图是一种结构块控制流程图。梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符合来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采用因果关系来描述时间繁盛的条件和结果，每个梯级是一个因果关系。在梯级种，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因此，由这种逻辑控制技术35发展而来的梯形图受到欢迎，并得到广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于掌握和学习；与原有的继电器逻辑控制技术的不同是梯形图中的电流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。梯形图是使用得最多的梯形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的有点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为编程图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑结论本课题结合目前国柔性制造实验装置的研究现状和发展方向，具体阐述了一种柔性制造实验装置开发过程。本文主要完成的工作如下1、柔性制造实验装置结构方案的确定。分析了柔性制造实验装置的特点，确定了柔性制造实验装置基本结构，并确定其基本尺寸。2、确定了柔性制造实验装置技术指标及参数。对该柔性制造实验装置进行了计算。3、零件的刚度和寿命计算与校核。对各个已设计零件进行刚度和寿命计算，确保满足使用要求，使该柔性制造实验装置有足够的可靠性。通过本次毕业设计，不仅把大学所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中，而且培养了自己认真思考的能力，在处理问题时有了新的认识和方法，并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。通过对专业知识的接触和深入学习，以及对相关信息的获取，我深切地认识到，就目前的发展而言，我国的工业还比较落后，与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力，但想在很短的时间内改变这种现状是很难的，尤其是对于我们这样一个国情的大国。所以，我们应该拥有的是一种民族意识，不断的追求创新。本次毕业设计中，我做的是全自动自动物料分选装置整体设计部分，通过本次毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，而且能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。这次