超导磁铁绕线机传动系统和送线机构结构设计毕业设计

1、西北工业大学机电学院2015届本科毕业设计（论文）开题报告专业：机械设计制造及其自动化 班级：05021103姓名马振鹏学号2011301241指导教师张永红报 告 题 目超导磁铁绕线机传动系统和送线机构结构设计题目来源（划）科研生产实验室专题研究企业联合其 他论文类型（划）工程设计类实验研究类软件开发类其 他 报 告 日 期2015-01-09 报告地点航空楼B917选题目的与背景目的：针对电子加速器超导磁铁线圈绕线机传动系统和送丝机构进行结构设计背景：超导磁铁电子加速器是用超导性的加速腔或超导性的主磁体建成的加速器。它是20世纪60年代以来随着超导技术的发展逐渐成熟起来的一类有前途的新型加

2、速器。利用超导加速腔可以在很小的微波功率下产生很强的加速电场；利用超导磁体则可以在很小的激磁功率下产生强大的约束磁场，二者都可大大缩减加速器的尺寸，降低加速器的功率消耗，使超导加速器在经济上和技术上具有巨大的优越性。超导直线加速器的加速腔大都用表面覆有氧化保护层的纯铌材料制成，也有的用涂铅的铜质腔体制成，它们安装在由液氮和液氦逐级冷却的低温罐中。超导磁体的线圈由II型超导体构成。绕线机是把线状的物体缠绕到特定的工件上的设备，通常用于铜线缠绕。凡是电器产品大多需要用漆包铜线(简称漆包线)绕制成电感线圈，可以使用绕线机完成这一道或多道加工。 例如：各种电动机，空心杯电机，转子，定子，引脚电感，贴片

3、电感，变压器，电磁阀，一字电感，电阻片，点火线圈，RFID，互感器，音响线圈，IC卡高低频线圈，聚焦线圈等等。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)，漆包铝线，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。超导磁铁绕线机是用来制造超导磁铁电子加速器过程中的绕线工序所采用的器械。超导磁铁绕线机的加工要求非常高，我国的传统绕线机不能够满足这一领域的要求，故而超导磁铁绕线机我国多采用进口国外先进的绕线机。我国由于在建国初期，我国的工业尤其是重工业刚刚起步，发展十分缓慢，很多机械包括电焊机的设计水平不高，主要依赖进口发达国家的产品。所以

4、国产绕线机行业起步远远落后于国外，再加上现在国内绕线机产业没有丝毫创新，只能不停的相互模仿和借鉴，虽然国产绕线机有着价格上的优势，但是也正是这种价格上的不断让步，导致企业无法拿出更多的资本来从全新的角度开发和自主创新新型的技术，从而导致我国的国产绕线机虽然经过这么多年的不断发展，但是并没有得到本质上的提升，这是国内绕线机产业的软肋，同样也是进口品牌可以牢牢占有国内市场的立足点。而且国产绕线机和进口绕线机在性能上的对比也呈现出非常大的劣势，比如，自动化控制技术落后、不可以满足高精度绕线要求等，而且在高端的部件上，我国的企业也必须引进国外的先进部件才能组装和完善我国的绕线机，这样更增加了成本，提高

5、了售价，削减了利润。这样形成恶性循环，更加促使国产绕线机只能依赖国外先进技术，而没有自己的创新。目前国外的绕丝机主要以立式绕制为主，立式绕制具有散热好，传导好,生产安全，使用寿命长，返修率低等一系列优点，是现在电焊机绕丝的主导趋势。通过深入分析绕线机的发展和国内的研究现状，我们需要针对国内绕线机送丝压丝机构的机电系统进行一些优化设计和改进。主要研究内容与方案研究内容：包括传动方案的选择，两坐标直线移动系统设计，压丝机构方案拟定、结构计算与设计、电机及导轨选型、三维装配结构设计、和二维图纸绘制等方案设计步骤：1. 传动方案的选择常见的传动方式有：同步带传动：同步带传动一般是由主动轮、从动轮和紧套

6、在两轮上的传动带组成。是利用中间挠性件(带)，靠摩擦力(或啮合)在主、从动轴间传递旋转运动和动力。包括同步带（同步齿形带）是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶等几个部分。横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，同步带轮轮面也制成相应的齿形。靠同步带齿与同步带轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步，故称为同步带传动。优点：传动比恒定；结构紧凑；由于带薄而轻，抗拉强度高，带速高，传动比高，传递功率高，效率高。链传动：通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 由链轮、环形链条组成。优点：与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动

7、比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 缺点：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。齿轮传动：齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。优点：能在空间任意两轴（平行轴、相交轴、交叉轴）间传递运动和动力；传动比精确；结构紧凑，适用于近距离传动；传动效率高（0.920.99)；传递的功率和速度

8、范围大，工作可靠，使用寿命长。缺点：成本较高；加工、安装、调整的精度要求高，否则，工作噪声和振动大；不适用于远距离传动蜗杆传动：蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90。蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。优点：实现大传动比，传动平稳、噪声低、可实现自锁、结构紧凑缺点：齿面滑动速度大、传动效率低、发热量大，容易使齿面磨损、为了减磨，蜗轮齿圈需要用青铜制造，成本高、轴向力大几种传动形式之间的比较：齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：(1)传递动力大、效率高；(2)寿命长，工作平稳，可靠性高；(3)能保证

9、恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动齿轮传动与带传动相比主要缺点有：(1)制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；(2)不宜作远距离传动。(3)无过载保护(4)需专门加工设备蜗轮蜗杆用于传递交错轴之间的回转运动和动力带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传递运动和力的，适用于传递两轴中心距较大的场合最终传动方案的选择：综合考虑并且经过对比，结合此次课题要求，我认为本次设计应采用采用同步带传动最为适合此绕线机的传动形式。定位部件：定位部件用于保证线圈在夹具中处于正确的位置，一般用柱销、螺栓、顶针来定位线圈两侧及内平面，定位部件的设计，应该能保证绕线途中线圈的槽型不变、并能方便的完成脱模、

10、包胶带等后续操作。夹紧装置：与定位部件功用类似，夹紧装置的作用是将夹具压紧夹牢，使夹具在绕线机主轴的高速甩动过程中受到外力（如较粗的线材对主轴的拉力）作用时仍能保持正确的同心度，保证夹具没有太大的跳动，进而影响绕线质量。夹具体，夹具体是绕线夹具的基础件，定位部件、夹紧装置、导向装置、各类连接器件等都装在它上面，因此夹具体一般都比较复杂，它保证了各部件之间的相对位置精度，其自身的精度要求也比较高。2. 两坐标直线移动系统设计两坐标传动系统轴包含了X Y两个方向的的调整，为器械及其上面安装各个机构提供直线移动驱动能力，和加速器线圈旋转驱动装置共同完成线圈图层的图线轨迹规划。移动系统主要采用两条直线

11、导轨滑块来完成直线移动能力直线导轨滑块采用电机带动螺纹，从而螺纹驱动滑块直线移动3. 压丝送丝系统方案拟定送丝系统主要实现线材的装架、输送和超声压接。其主要由送丝盘、导向管、送丝机构、测速测长装置等。压丝机构扭角调整装置，初步方案选定圆弧导轨完成扭角的调整 4. 传动系统结构设计和强度计算5. 送线机构的结构设计6. 绘制制动系统的设计图纸7. 绘制送线机构设计图纸课题要点难点如何利用本科四年所学的机械专业方面的知识来解决课题中新的技术，新的知识的能力。学习新的必要技能，查阅资料等来解决课题中涉及专业外要求的新方法。初步了解课题中关于超导磁铁绕线机的工作原理和工作步骤，并且需要着重研究送丝机构

12、的传动机构原理学习使用新的软件来绘制三维以及二维的装配图和零件图毕业设计课题主要技术指标送丝速度： 30mm/min超导线圈线径： 5mm送丝方向： 螺线图案切线方向螺线管直径： 200mm-300mm设备主体尺寸： 2000mm x 1200mm x 1500mm 预期达到的目标通过本次毕业设计，不仅要巩固本科四年内所学的机械专业方面的知识，而且更要学习和使用新的计算技术，新的知识，并培养学生科学研究能力和自学能力，提高查阅资料，外文翻译的能力，以及和综合应用基础理论和专业知识的能力，进一步增强分析问题和解决问题的能力，最终通过毕业设计，使学生具有一定的科学研究素养。研究进度查阅资料，撰写开

13、题报告，论文开题 2014.12.06-2015.1.05 翻译外文资料 1.0周 （下学期第05周）进行驱动传动系统方案设计 1.0周 （下学期第06周）进行传动系统强度计算 1.0周 （下学期第07周）进行传动系统结构设计 1.0周 （下学期第08周）进行送丝机构方案设计 1.0周 （下学期第09周）进行送丝机构结构设计 1.0周 （下学期第10周）完成传动系统的设计图纸 1.0周 （下学期第11周）完成送线机构设计图纸 1.0周（下学期第12周）撰写毕业论文 1.0周（下学期第13周）修改毕业论文 1.0周（下学期第14周）提交毕业论文资料，制作答辩稿，准备答辩 1.0周（下学期第15周

14、）毕业答辩 1.0周（下学期第16周）参考文献1. 机械设计 濮良贵等 北京：高等教育出版社 20122. 机械原理 孙桓，葛文杰等 北京：高等教育出版社 20133. 减速器选型手册和设计 SEJIN iGB指导教师意见： 签名：开题评议小组成员： 开题评议小组意见：（包括对论文的选题、难度、进度、工作量、论文形式意见）：1. 论文选题: 有理论意义； 有实用价值； 有理论意义与实用价值； 意义不大。2. 论 文 的难度: 偏高； 适当； 偏低。3. 论文的工作量: 偏大； 适当； 偏小。4. 进度: 可行； 不可行；5. 学生开题报告中反映出的综合能力和表达能力: 好； 较好；一般； 较差。6. 论文形式意见： 可行； 不可行；7. 对论文选题报告的总体评价: 好； 较好； 一般； 较差。（在相应的方块内作记号“”）组长签名： 评议结论是否同意论文选题报告： 同意； 需重作（在相应的方块内作记号“”） 评议小组组长签名： 年 月 日学院意见年 月 日备注：本科生毕业设计论文开题