机械设计制造及其自动化-引线包纸机机械结构设计

引线包纸机机械结构设计摘要本设计的引线包纸机以提高用电安全，适应不断变化的变压器引线尺寸，增强引线包纸效率为目标，改善传统机械设备制造复杂，工艺繁琐，制造费用高，操作麻烦等问题，通过学习相关机械设计，参考设计说明相关要求规范以及相关设计，对包括机身和包扎头上的电动机进行计算选择、引线左右张紧度调节装置的选择以及纸盘夹紧装置设计；该设备通过三相异步电动机提供动力连接同步带带动传动轴转动来使紧固在包扎头上纸盘转动，令绝缘纸包裹引线；与此同时由伺服电机提供动力，齿轮齿条传动来使包扎头往返直线运动，通过三爪卡盘调节引线的张进度。本设计引线包纸机追求达到结构简明，造价低廉，操作简易、方便使用，高效率的引线包纸机，为提高包纸效率及质量，促进经济发展做贡献。关键词：引线包纸机；用电安全；高效；结构设计

目录第1章前言 第1章前言1.1设计的应用背景随着我国经济的快速向前发展，对于电力资源的使用需求越来越大。促进了包括变压器行业在内的电力行业生产使用不断扩大，在巨大市场需求下，而来的是人们对于用电安全问题的思考，电力变压器是电力系统中的基本部件，虽然经过了长期的技术改造，使得整个供电工作的可靠性和稳定性不断提高，但各种用电隐患从未消失，一些变压器装置由于自身零件质量的缘故，容易发生短路、火灾和爆炸等事故。变压器引线纸包装的质量会影响使用寿命，并会导致安全风险，变压器引线的安全包装问题不容忽视。因此，需要开发出能够提高引线外包裹绝缘纸的包裹质量和速度的装置。如果电力变压器电线绝缘不合格，绝缘材料和绝缘层厚度有问题，引线的外部绝缘包装不合格，就容易造成引线电力干扰、短路过热、变压器过热等问题，从而导致事故。为了确保使用变压器的人员安全，在变压器的使用之中可能会产生电力泄露问题，因此在变压器正常使用时变压器的引线需要包裹特制的绝缘纸来应对可能发生的电力泄漏事故。资料显示，通过对变压器的使用情况进行总结，发现变压器中油和绝缘纸中水的多少在不同的温度影响下会呈现相关的线性关系，当温度向上增长时，绝缘纸中的水分开始向外排放；当温度向下增长时，绝缘纸中的水分开始从油中获取水，而水分的存在会加速纸张纤维的分解。同时由于电场、湿度、温度和机械力的影响，这些化合物将逐渐退化，导致故障，并最终削减变压器的寿命。因此，对变压器线路的绝缘纸包装的环境和质量有着非常严格的要求。近年来，有许多事故表明，电力变压器的内部绝缘系统中经常发生故障，而电力系统的复杂性很难用单一的技术有效地诊断和修复事故。1.2现有包纸机现状及不足引线包纸机作为现代变压器制造商的必备机器。目前，市场上存在可以完成自动化控制的引线包纸机，该设备只需要操作员人输入有关的各项参数（引线长度，螺距，层数，速度，绝缘纸涨力）即可实现自动包装。在包扎阶段，文本显示可以动画化并显示包纸机的包扎参数和处理功能。但设计制造复杂、工艺繁琐、价格高、操作繁琐。

第2章引线包纸机设计分析2.1引线包纸机的组成及原理分析该机械由动力装置、传动装置、夹持装置、张紧调节装置和机身组合而成。其中动力装置是电动机和控制开关的统称。提供动力的电动机功率由包裹引线的最大规格和长度来确定合理的值，完成变压器纸盘的均匀旋转，运动方式简单因此电动动机功率不需要很大。张紧度调节装置连接到三爪卡盘上，以调节引线的张紧程度。电动机提供动力之后使同步带带动传动轴进行传动，在传动终端包扎头上旋转构建开始转动，此部分包括旋转板与动力传递支架。在引线两端使用卡盘进行夹紧作为夹紧装置，卡盘根据包裹引线的直径、长度和质量等参数来确定。选择好需要的卡盘后，出于对夹持精度经的要求卡盘的软爪需要进行一定程度的机加工来完善，以此满足不同的引线直径和引线负载。使用调节张紧装置将引线的松紧度进行调节，需要先要对卡盘底座进行定位固定，通过底座上螺栓来完成，然后转动手柄微调松紧度，以此提高引线包纸机的工作效率，满足拉紧强度，满足引线加工要求。张紧程度会影响引线包扎过程中振动的幅度，决定了引线包裹的质量。机器支架的长度以所包裹导线的长度确定大致范围，高度需满足工人站立和工作方便的要求。材料选择槽钢组装和焊接。机器支架既是保证车床高度必要组件，也可以将一些使用工具摆放在上面。引线进行包扎时，第一步使用卡盘卡爪将引线固定，第二步使用张紧调节装置对引线进行松紧度调节，使其带到使用需求，第三步启动电动机进行试运转，根据引线颤动程度，调节张紧。2.2引线包纸机设计要求分析首先引线包纸机需要具备较长的使用寿命，减少各零部件更换频率，以免增加生产成本以及降低加工效率，为了增强各零部件寿命，而对零件寿命产生影响的情况往往很多，如由于各零件的加工精度不够使得粗糙度过大，在机械运行时产生了摩擦磨损，还有零件在使用不同材质的绝缘纸，其可能对零件产生腐蚀。为提高各零件寿命需要对零件的强度和刚性进行要求，强度：指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂或材料抵抗破坏的能力。零件强度低会对零件产生破坏，使零件无法使用，造成设备停工需耗时修理，降低加工效率，甚至发生危险，威胁人员人身安全。要提高零部件强度，需要对选用的材料进行一定的热处理和精加工，增强材料的性能，提高表面质量，以及对零件进行受力分析，使零件受载均匀，消除应力集中现象。刚度：零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。如果设备产生了弹性形变，对引线加工的精度就会大大降低，造成引线的使用隐患。保证零部件刚度需要对零件的截面形状和尺寸合理设计，对应力集中部分如旋转盘增大其接触面积来降低工作受力集中，以及对重要零件进行精加工处理。其次结构工艺性对设备生产产品至关重要，对于设备的使用，使用更换简易，维护轻松的零件可以有效的减少设备的成本，对于设备组件使用平面、圆柱面等易加工的简易曲面可以有效的简化制造结构。同时合理设计加工表面，去出不必要的加工面，只对重要加工面进行精加工来满足设备生产制造精度和表面粗糙度等要求。考虑到零件的购买成本和加工成本，需要对零件选择加以考虑，对要价高昂的零件寻找低价替代品，合理加工余量和加工的工艺性，以标准化零、部件为主。2.3引线包纸机的设计方案分析对引线包纸机进行机械结构设计，需要分析机器是如何进行运动的，通过查找资料和模拟实践，最终拟定了以下运行方式，采用伺服电机提供动力，齿轮齿条传动机构传动动力，实现机架上纸盘直线运动控制，采用三相异步电机提供动力，同步带传动机构传动动力，实现机架上纸盘的旋转运动，设有紧固装置紧固纸盘上的绝缘纸，用两个三爪卡盘用于夹住引线两端，固定引线，三爪卡盘上设有张紧度调节装置用于调节引线的张进度，机架上设置三爪卡盘上安装有手柄，手柄通过丝杆带动内部导向筒和三爪卡盘向左移动张紧引线，张紧后通过锁定螺栓把定位套与外部导向筒锁定。机架上设置滑轨，其中一个三爪卡盘安装在滑轨的滑座上，滑座上有锁紧螺钉，根据引线长度，滑座调整好位置后在滑轨上锁定，最终完成引线包裹。用绝缘纸包裹引线有以下两种方法：一种是使引线两端保持拉紧状态，纸盘穿过引线从一端向另一端均匀移动，即呈螺旋运动；二是引线的两端被拉紧并以均速度旋转，纸盘以从一端向另一端均速直线移动；对上述方案进行分析，第一种方案结构简单，引线本身不移动，纸盘围绕引线从一端均匀地移动到另一端，作螺旋运动，易于操作，便于控制，可以较好的完成包裹作业。因此，选择第一种方案，实现对引线包纸机的设计。

第3章动力装置设计3.1电动机选择分析为完成要求长度和包裹效果符合规格的引线，因电动机转矩的大小决定了带动运转情况的好坏，电动机转速的大小决定包裹速度的快慢以及机械操作的难易度，故需要对电动机的转速以及转矩做出相关要求来满足使用，使其不会因转矩过小或转速不定影响包裹质量，同时为完成动力系统的有序运行，需要快速的通过开关来实现电动机的正反转控制。电动机由伺服电机和步进电机两大类构成，其中三相异步电动机具有可靠性高、工作稳定、价格便宜、维修方便、适用范围宽和环保节能等优点。因此，它是最常应用的电机类型之一，被广泛应用于工业中的各类机械设备和系统当中。伺服电机则具有高精度、高响应速度、高输出转矩、可编程性高、准确性高、稳定性强和无自转现象等优点。因此，在许多需要高精度控制的系统和设备中得到了广泛应用。故选择Y系列的三相异步电动机作为包扎头旋转运动的动力元件，因此选择选伺服电动机作为包扎头直线运动的动力元件。应满足的设计参数，工作环境：室内，温度-10~35摄氏度，相对湿度30~90%且适用于相对干燥的环境，且通电方便。本文设计的引线包纸机具体参数如下，变压器引线（铜绞线）直径为20毫米，长度为3米。包扎时采用的电工绝缘纸纸盘直径为250毫米，宽度为14毫米，内衬为内径80的塑料垫圈。包扎机为卧式结构，包扎转速为150转/分，以1/2为节距包扎两层，采用同心式缠绕。3.2三相异步电动机的选择计算工作用电动机线速度已知：包扎转速：150转/分，变压器引线（铜绞线）规格：直径20毫米vw=n求得工作用电动机线速度v工作用电动机扭矩：预估纸盘2kg，纸盘纸带张力10NT=FL=10+2×10×3=90Nm（3-工作用电动机功率：P=Tn9550=90×150故选择电动机型号为Y90L-4６.1电动机参数表型号满载转速起动转距/额定转矩额定功率最大转距/额定转矩同步转速Y90L-41400r/min2.3Nm1.5Kw2.3r/min1500r/min求同步带传动的传动比iz=nv此电机有着高效率、节能、堵转转矩高、低噪音、振动小、运行安全可靠等优势，可以应用在海拔不超过一千米，温度在-15℃至40℃之间，最潮湿的月份平均相对湿度达到90%的环境下正常运行。3.3控制开关选择采用传统的手动开关控制，手动控制电机的启停、正反转等功能。该方式控制简单，成本低。机械系统中的控制部件包括低压断路器，断路器和熔断器。对于低压断路器因使用220V的电动机，故选用塑壳断路器。断路器选择选择NSA100-MA低压断路器。熔断器依照电机的工作负载的保护特性、可能产生的短路电流强弱以及使用工作环境和条件选择，由于电动机额定功率为4Kw，且出于相对干燥的环境，故选择LC1-D09接触器，LR2-D13热继电器进行电气控制及保护。

第4章传动装置设计动力传动部分的结构，底板和支撑板的焊接应确保垂直度，旋转板等零件组装配合应确保纸盘旋转稳定，并将引线旋转时的振动幅度降至最低，降低负面影响。其中需要对主动带轮以及从动带轮的直径之间是否配合、齿轮和齿条是否匹配和它们与电动机转速之间匹配与否等问题进行计算来得出带轮设计参数和齿轮设计参数。4.1机械传动系统的方案选择机械系统传动方案设计是引线包纸机设计中至关重要环节，传动系统的设计的好坏在很大程度上决定了引线包纸机设计是否先进合理、质优价廉、是否具有较高的市场竞争能力。完成电动机选取后，根据对带动纸盘旋转所需动力因素以及电动机的使用参数来设计出相应合理的动力传递装置。4.1传动类型表传动类型传递功率P/KW速度v/m·s主要优缺点优点带传动平带：最大

1500常用30以下V带：最大750常用40~75同步带：100以下平带、V带小于或等于25至30同步带小于或等于40优点：平滑稳定,摩擦调节功能,可靠性高,能缓冲,结构简单,购买成本低(同步齿形带属啮合传动,传动比大而准确,对轴作用力小)缺点：传递效率低,轴向负载大,传送不确定性传动比难以数值化,带的寿命比较短(为3000~5000

h)链传动最大

4000常用100以下常用小于或等于12~15最大30~40优点：传动效率高,传动精度高,传动寿命长、标准化、通用性强缺点:噪音大,传动可靠性弱,需要润滑，在承受振动冲击负载下会降低使用寿命齿轮传动直齿小于或等于750圆柱齿轮传动小于或等于5000直齿锥齿轮传动小于或等于10006级精度直直齿轮小于或等于186级精度非直圆柱齿轮小于或等于365级以上精度直齿和非直齿在5至130之间直齿锥齿轮传动小于或等于5优点：传动精度高,耐久性强,传动比例灵活,使用寿命长,使用范围广缺点：不稳定性,会有噪声，制造精度要求高,需要润滑不能缓冲根据表对比分析，包扎头旋转运动的传动机构选择同步带传动，包扎头直线运动的传动机构选择齿轮齿条传动。4.2包扎头同步齿形带传动设计同步齿轮带是一种具有多项优点的传动装置，它不仅能够实现精度高、负载能力强、传动速度快、传动功率高、传动效率高（高达98%），而且传动结构紧凑，可适用于多轴传动，同时占用设备空间小、重量轻，且不需要润滑和维保养护方便，不会造成污染问题，因此在各种苛刻的工作环境中都可使用，由于同步带传动在轻载低速下运行，同步带轮选用45钢作为带轮材料，同步带选用钢丝绳为强力层，外包裹氯丁橡胶。设计功率Pd查得KA=1.5Pd=KAP=1.5×0.75=1.13kw选定带型和节距根据Pd=1.13kW和n1=1390r/min,查得同步带为H型,节距Pb=12.7mm小带轮齿数z1由带型H和小带轮转速n1，查得小带轮最小齿数z1min=18，取z1=20小带轮节圆直径d1d1=z1pbπ查得外径da1da1=d1-2δ=（80.85-1.37）mm=79.48mm（4-3）大带轮齿数z2z2=iz1=9×20=180（4-4）大带轮节圆直径d2d2=z2pbπ由设计说明书查得其外径da2da2=d2-2δ=（727.66-1.37）mm=726.29mm（4-6）带速vv=πd1n160×1000初定轴间距a0=450mm带长及齿数=2×450×=1907.6mm（4-8式中∅=arcsind2−d21)查得带长代号为750的H型同步齿形带，节线长LP=1905mm，节线长上齿数z=88实际轴间距aa≈a0+Lp−小带轮啮合齿数zm

zm=entz12−基本额定功率P0查得Ta=2100.85N,m=0.448kg·m-1p0=(Ta−m所需带宽查得H型带bs0=76.2mm,zm=6;KZ=1bs=bso1.14pd查得带宽代号为037的H型带bs=9.5mm。带轮结构和尺寸传动选用的同步带轮为750H037，小带轮Z1=20，d1=80.85mm,da1=79.48mm；大带轮Z2=180，d2=727.66mm,da1=726.29mm4.3齿轮齿条传动设计齿轮齿条传动有着高承载、传动精度高、寿命长、工作平稳、可靠性高能保证恒定的传动比、能传递任意夹角两轴间的运动等优点。齿轮齿条传动相比其他传动方式在精度、负载和刚性等方面有着优势。预估包扎头运行速度v2=0~24m/min,启动时间精度等级7级4.2零件选择表类型材料加工工艺材料硬度小齿轮40Cr调制280HBW齿条45号钢调制240HBW因小齿轮为高速极，小齿轮齿面硬度比齿条高30∽50HBW计算系统加速度aa=Vt1=0.40.2求水平推力：F，机构采用直线导轨承重导向，移动系统摩擦系数μ=0.1F=Ma+Mg×μ+F阻根据推力校核所选齿轮齿条的扭矩，因齿轮齿条啮合的扭矩又和齿轮齿数有关，存在两个未知变量，根据推力606N选择齿轮的参数，参照相关齿轮参数表，选择直齿轮，模数ｍ=1.5；齿数：Z=40，则该齿轮的啮合扭矩T=123Nm，D=60mm则计算需要的齿轮扭矩：T1=FD2000=606×602000求得齿轮扭矩T1=18.18Nm齿轮系数校核：12318.18=6.76（4-齿轮齿条计算选型需要确认的系数载荷系数KA=1~2.25安全系数SB=1.1~1.4运行时间系数fn=1.05~2.3

简略计算大概值；KA×SB×fn上面的选型，总系数为6.76，在5到7.245之间，合理。计算齿轮的转速齿轮节圆直径：D=60mmW=400×603.14×60=127r/min求得齿轮转速W=127r/min计算系统的转动惯量：J=Md024求得系统转动惯量J==1800（kgcm2确认减速比：假设伺服电机的转速为3000r/mini=3000÷127=23.6（4根据减速比系列选择i=23校核惯量并计算等效惯量J1=1800232因伺服电机可以控制5倍自身转子惯量的负载惯量，选ECMA-C10807RS伺服电机。电击惯量J2=1.13kg.cm^2电机额定扭矩T2=2.39Nm惯量比：3.40/1.13=3.01，小于5满足要求。选择齿轮型号321540622Z=40,m=1.5,D1=20mm,L1=35mm,L2=22mm,D=50mm,D0=60mm,Dk=63mm,U=6mm,T=24.5mm齿条的型号选择：2215209，定位精度：0.059mm满足要求。齿轮视图4.1齿轮主视图4.2齿轮侧视图4.3齿轮图4.4键的选用使用B型平键固定，材料为45号钢，因其应用最为常见，适合连接于高速运动的空心轴，应力集中程度低。由于需要连接旋转齿轮，需要较高的韧性及强度，齿轮轴相关参数，选用键的公称尺寸为b平键强度校核P=2000T1dkL=2000×17.88查得参数P=30~50Mpa（许用压强）

第5章执行机构的设计5.1纸盘紧固装置设计考虑到的纸盘在工作的过程之中需要固定在旋转盘上，并维持纸盘外形不变，消除因纸盘夹紧产生被夹紧力，防止加工过程中出现的振动或移动对引线的包裹产生影响，需要设计合适的紧固装置，根据纸盘的相应参数以及旋转盘旋转运动综合分析，进行紧固装置设计，该固定装置由上模座，下模座，导柱组成，采用滑动导向结构，该结构使用方便，便于操作，导柱位于中心位置，均匀受力，方便操作人员将纸盘纵向装入。对纸带进行夹紧、旋转纸带以此来完成引线的包扎的工作，这些就是纸盘固定部件的主要内容。作为设备的执行机构部件，纸盘固定部件的一般作用是对纸带来操作，这里的工作原理是：在初始阶段，纸盘固定部件会把纸带给夹紧，通过试运行，确定纸带在设备里适中弧度，通过这样的方式能够确保纸带适应不同引线尺寸完成螺旋包裹。纸带上的卡盘在旋转盘的带动下进行转动，对固定装置进行结构设计，弹簧进行选择与强度校核。5.1旋转盘视图5.2紧固弹簧强度校核弹簧选用碳素材料，其具有较高的弹性，良好的性能，可以有效的完成夹紧固定要求。设备中弹簧，在纵向上处于放松的状态,在水平方向上处于压缩状态，假设处于压紧状态时，预估压紧力为100N,变形量46mm,循环次数N=1.0×105，材料直径d=根据相关资料材料切变模量G：78.5×材料抗拉强度Rm=1780Mpa试验切应力τs=1780×0.4=712Mpa许用切应力τ=1780×0.36=640.8Mpa材料直径设弹簧外径D2=21mmD=D2-d=（21-3）mm=18mm （5-3）旋绕比C=Dd曲度系数k=4C材料直径d=38取d=2mm,抗拉强度为1830MPa。最大试验切应力τs=0.4Rm抗拉强度Rm=1780MPa。许用切应力[τ]=658.8MPa。弹簧直径弹簧外径D2=21mm弹簧中径D=D2-d=（21-2）mm=19mm（5-8）弹簧内径D1=D-d=（19-2）mm=17mm（5-9）弹簧旋绕比C=Dd曲度系数k=4C弹簧拉力范围选取当C=9.5时，可知初切应力τ0=50～110MPa初拉力F=πd取F0=15N弹簧刚度k=F−有效圈数n=Gd取n=12.4圈弹簧实际刚度k=Gd初拉力F0=FF0=14.8N在8.3～18.1N范围内。初切应力τ0=8弹簧的试验载荷FS=π试验载荷下的弹簧变形量fs=8特性校核ffs=满足O.2fs≤f≤O.8fs的要求强度校核弹簧工作切应力τ=K8DFπd3=1.2×τ＜[τ]，满足强度要求弹簧结构参数自由长度H0=n+1d+2D取自由长度HO=61mm工作长度H1=H0+f=61+46=107mm试验长度Hs=H0+弹簧的展开长度L=πDn+2πD=π×19×12.4+2×π×19=859.5mm（5-2弹簧工作图5.1弹簧结构图该紧固装置便捷操作提升纸盘的固定，结构便于制造降低包纸机的生产成本并具有自锁性，在刨除原始力的影响下也能紧固纸盘，上模座设计内向倾角保证纸盘在固定的同时可随引线参数变化调整。更为重要的是，保证操作人员的生命安全且降低使用人员的劳动强度。5.3张紧轴设计纸带在旋转抽出时会因持续拉伸并变得松弛，纸带如果过于松弛，加工精度就会下降。旋转盘的转速以及引线直径的大小会对纸带的松弛情况产生影响，纸带的松弛度会随着纸带长度的减少而降低，同理也因运行时间的缩短而降低。所以需要设计纸带的调整机构使之松紧度可以人为干预，通过装有滚动轴承的可移动轴对纸带轮皮带进行松紧度的调节，改善传动中可能存在的松紧度问题。5.4旋转盘设计旋转盘采用Q235材质，保证其获得较好的韧性以及抵抗冲击的能力，其由中心轴以及转盘组成，其外径为660mm，当旋转运动时会受到自身惯性，离心力和摩擦力作用。为了确保轴的正常工作，检查轴的刚度和强度是否符合要求是重中之重，只有在合理的结构和完备的工艺性保证下，才能符合轴的零件轴向定位和周边定位要求，并具有良好的振动稳定性和耐磨性，因小功率传递，无特殊要求在对质量以及形状尺寸上，选用合金钢制作，采用轴肩定位。拟定轴上零件装配方案完善轴的长度及直径设计，轴按照阶梯从左到右分为两个部分，分别进行设计,据轴向定位要求确定轴各段直径和长度，右侧轴与轴承装配，同时选取轴承，因轴承受径向力作用，5.2旋转盘图选用深沟球轴承，由工作情况可选61944其尺寸为：d×D×B=220×300×38故d1=220mm，L1=38mm，左侧轴略大与右侧，与轴承挡圈平齐，大带轮和旋转盘与轴之间的定位均采用平键连接。按d2查得平键截面d×D×B=16×10×54，按d3得平键。截面d×D×B=16x10x95其与轴的配合均为H7/h6。轴承与轴之间的周向定位用过渡配合实现，轴的直径尺寸公差为h取轴端倒角为2x45其它轴肩处圆觉角。轴承拟选深沟球轴承，深沟球轴承的载荷作用线和轴线出于同一位置，角偏差为零且只对轴向载荷进行承载，轴承采用锡青铜，因其可以用于中速中载轴承不宜受显著冲击，因轴上的轴向力不大，因此轴承使用紧定衬套、止动垫圈和圆螺母固定，依照大带轮的相关参数选用型号为61944的深沟球轴承，其内径为220mm，外径300mm，厚度为38mm，基本额定载荷Cr=152kN，C0r=178kN。

第6章引线张紧调节装置设计6.1张紧装置组成选用卡盘作为紧固装置用于夹住引线两端，固定引线，卡盘是应用最广的通用夹具，适合于安装短棒料或盘类零件，卡盘能自动定心，卡盘上设有张紧度调节装置用于调节引线的张进度，机架上设置卡盘上安装手柄，手柄通过丝杆带动内部导向筒和卡盘张紧引线，张紧后通过锁定螺栓把定位套与外部导向筒锁定。机架上设置滑轨，其中一个卡盘安装在滑动安装在滑轨的滑座上，滑座上有锁紧螺钉，根据引线长度，滑座调整好位置后在滑轨上锁定在这个设计中，张紧装置并不像其它的简单构件而是一个多种零件组合而成的机构，十分复杂，因此在实际的使用过程中出现各种事故。就像车床上的顶尖一样张紧装置也是设计的重心和攻克点。6.2引线材料分析没有绝缘纸包裹的引电线被称为裸导线。裸导线分为单股线和多股绞合线两种，材料为紫铜，有着很好的导电性，导热性以及塑性，使用成本低，同等条件下密度小质量轻，易连接使用。当裸导线直径为12mm以下时选用圆铜线，裸导线直径在80∽100mm时采用铜排线，裸铜线抗拉强度在410∽421N/mm6.3张紧装置设计导向筒由内外两部分组成，导向筒的钢管尺寸配合要减少间隙，方便进行伸出和缩回作业，避免出现超过使用要求的同轴度偏差尺寸。安装定位套需要经过机床精密加工后才能嵌入内外导向筒之间，以确保同轴度。梯形丝套和梯形丝杆分别采用铜和45号钢进行制作，使用铜作为梯形丝套的材料来使使用更加润滑。安装张紧装置的头部时，由于张紧时有一定概率在轴向发生力的作用，因此在设计时没有仅仅只使用单向推力轴承，来避免引线发生振动，降低轴承寿命，而是扩大张紧装置的末端旋转部件，并采用单向球轴承以及双深沟球轴承的组合，来确保轴承承受轴向拉应力，加强了对引线抖动破坏的抵抗力。6.4卡盘选择夹紧机构选用三爪卡盘，三爪卡盘用把手旋转带动三爪向心运动，三爪运动距离相等，有自动定心的作用。三爪卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个手爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。卡盘的卡爪能够在径向进行一定的区域伸缩来以夹紧工件。卡爪可以同步移动，也可以分开移动。同步动的有同步卡盘、联动卡盘、自定心卡盘和三爪卡盘，分开动的有单动卡盘更灵活，效率和精度更高，但价格昂高，因此选择三爪卡盘。卡盘采用简单的手动拧紧操作，先进的有空压或油压来驱动夹紧工件防止工件脱落，也有特殊的利用电磁原理制造的专用电磁卡盘，采用手动拧紧操作。卡盘作为引线的夹紧装置，以引线的直径、长度及质量作参考，选择型号合适的卡盘。由卡盘夹持的引线的直径为20mm，并且夹持的精度和驱动方式不高，选择手动三爪卡盘，因直径越大，之后配备的机械元件的价格就越高，成本激增，因此选择直径为30毫米的卡盘，卡盘中心开孔，使直径小于孔的引线伸进孔中，卡盘的背面为圆柱状结构，用于与夹紧机构机身装配，以进行张紧。对卡盘型号进行选取，选择K11系列短圆柱自定心卡盘作为使用的卡盘，该卡盘带有多个正负卡爪，能分别独立应用。K11系列短圆柱自定心卡盘通过螺钉进行连接卡爪的两个部件，设置成正爪或负爪来进行抓紧作业。卡盘应设计要求装配软卡爪，根据需要进行精密加工，来完成最佳的夹紧精度。

第7章机架选择设计7.1机架设计要求机架设计需要完成对设备基座支承的设计，以及在设备运行时提供对人员的防护，以免零件飞出造成安全事故。设备的机架包括设备的底座、机体，机床的床身、立柱，采用焊接机架，组合焊接钢板和型钢，自身重量轻，加工时间短，使用普遍。机架的设计应该对其刚度、强度和稳定性进行校核，同时，机架重量不宜过重增加成本，结构设计便于制造、安装、调整、维修和更换零部件。1.刚度：刚度过低会使工作精度无法达到使用要求，同时机架的振动同样会影响机器的工作精度，机架抗振能力需要动刚度达到标准。2.强度：强度包括静强度和疲劳强度，强度是机架载重情况的基础指标。3.稳定性：稳定性分为精度与结构稳定性。防止机架因受力变形产生结构失稳产生危险需要合格的稳定性，需要在加工时对内应力消除来降低残余变形情况，维持应有的尺寸精度。7.2机身设计通过查找资料床身材料普遍为碳素钢或合金钢，其中Q235在碳素钢最为便宜实用，经过调质处理或正火后获得提高自身性能增强对应力等负载的承受能力，较高的强度、更加聚合的结构更加聚合以及降低磨损等能力便于使用。合金钢大多使用40Cr、35SiMn和20Cr，当应用相同外形尺寸时，合金钢并不能使刚度增强，且对应力集中敏感，综合考虑，选择Q235作为机场主体的材料。机床设计参考使用人员身高及工作载荷，设计机床高0.2m，机床长6.7m，机床主体由滑台及床支架构成。机身强度计算7.1机身侧视图7.2底座受力图由横截面可知抗弯比值W=0.54抗扭比值I=0.80yi危险截面形心yc=Aiyi危险截面惯性距Iy=bℎ312=Iz=ℎb312=J=Iy+Iz=38667J：中央截面惯性矩最大弯矩pg=2Fz=2×580×200=232000NMmaX=5pgL32pgFZ:L:受力长度，取0.5m最大应力σy=MmaxH−ycH:中央截面高度σi=MmaxycJσi：许用拉应力，σy：许用压应力，σy形变计算其应受正应力和弯曲剪应力产生形变，计算公式f=pgL348EI=232000×E:弹性模量，0.9×δ：许用挠度，δ=110000～510000L=δ≤7.3支撑构件设计考虑到被包裹的引线长度如果过长，即使保证了设备的同轴度，但由于引线的自重在包裹过程中不可避免地会出生引线抖动，为了避免剧烈摇晃，在设备中间增制一个支撑构件增加设备平稳性。在支撑构件上缠绕包裹塑料减少构件对引线的磨损。支撑构件可以使引线发生振动时进行减震，提高设备的使用寿命及使用精度，在设计时让轴承易于拆卸和安装，来增加装配和更换不良部件的效率，在相应的轴承零件上涂抹润滑脂。7.4防护设计防护罩由纵向截面为正八边形的钢材组成，整体将旋转盘防护，用来防止机械设备使用可能发生的意外，如螺母零件飞出，杂物进入旋转盘等等，保证操作人员的人身安全，维持设备的正常运行，同时在轴向增值预留平台，人性化设计，方便各种零件，工具等放置，提升加工效率。

第8章设备成本制造分析8.1可靠性分析可靠性：设备在规定时间与条件中完成既定功能的能力。可靠度公式R=1−F=e−λt（R:可靠度(0≤RF:不可靠度λ:故障率t:时间维护度：设备未故障出现连续工作的概率。设备生产时很难避免故障出现，而维护度就体现了设备在生产加工之中出现障后可以及时进行修复，并继续正常完成生产的总概率。维护度公式M=1−eμt（8-M:维护度μ:修理率t:时间可靠度：设备修复时间与无故障工作时间之和。可靠度公式A=T0T0+tnT0:设备未故障工作时问tn:设备故障不能工作时间A:有效度t0:平均工作间隔时间tλ:工作修复时间。8.2预设计阶段估算预设计公式:C=C1H（8C(元):新设备估算成本C1:相似设备单位重量及尺寸规格成本H（mm）:新设备设计质量8.3设备的成本估算成本估算公式C=Mt+L1+α+β11+C(元):新设备估算成本M（元）：原料以及核心材料费用L（元）：生产工人的基本工资以及他们的附加工资α（%）：代表的是车间经费的分配率β（%）：企业管理费的分配率λ（%）：其他费用所占成本的百分比预计核心材料费用大约为2000元，预计工人工资大约为4000元，车间经费分配