(送料机)液压式全自动型钢剪切机的送料机构设计.doc
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1、液压式全自动型钢剪切机的送料机构设计作者:e(e)指导老师:e 【摘要】;根据型钢产品的市场需求和技术发展方向,设计出一台先进的全自动型钢剪切机,替代原有的加工方法,将会成倍提高生产率。本次设计主要任务是液压式全自动型钢剪切机的送料机构设计,主要采用单片机控制气缸夹紧型钢和辊子送料机的方案来实现高效、精准送料的目的。 【关键词】:气缸夹紧 辊子送料机 单片机 Hydraulic automatic joist shears conveying mechanism designe(e)tutor: eAbstract;According to the market demand and tech
2、nical development direction of the steel products,To design an advanced automatic joist shears which replace the original processing method, it will be exponentially increase productivity. The main task is to design hydraulic automatic joist shears conveying mechanism design, it is mainly by single
3、chip microcomputer control pneumatic cylinder clamping steel and roll feeder scheme to achieve the purpose of efficient and precise feed.Key words:Cylinder clamping The roll feeder Single chip microcomputer目 录引言.1第一章 型钢知识介绍.2 1.1型钢产品的概念.2 1.2 型钢常用的分类方法.2 1.3常用型钢的规格.3第二章 总体方案设计.4 2.1传动方案的拟定.42.2电动机的选
4、择.52.3气缸的选择.5第三章 夹具设计及计算.6 3.1夹紧动力来源的概述.6 3.2气源和气压系统的选择.6 3.3气动传动夹紧系统的设计计算及其件.7 3.4定位元件设计.10 3.5 夹具的最终选定及其原理.12第四章 送料机构的设计及其计算.13 4.1送料机构原理、结构及工作过程.13 4.2送料机构的设计计算.154.3联轴器和离合器的选择.214.4送料机的安装及调试.23第五章 送料机控制系统设计.265.1控制系统设计的总体思路.265.2控制系统设计方案的选择.265.3 自动送料机主电路设计.285.4 LED接口电路设计.325.5继电器控制电路设计.325.6键盘
5、及显示电路设计.335.7看门狗MAX813L电路设计.345.8定位系统计.355.9软件设计.36总结.39参考文献.40引 言随着经济的快速发展,型钢结构产品的使用越来越普遍,型钢结构产品蕴藏着巨大的市场商机和发展前景。根据其结构产品的市场需求和技术发展方向,设计出一台先进的全自动型钢剪切机,替代原有的加工方法,将会成倍提高生产率,这便是我研究全自动型钢剪切送料机构的意义。 在我国和国外的生产和研究中,自动送料方式有很多种,但是在这些产品中,存在着一些问题。如机械手从横向(侧面)送料,结构复杂,装配、制造、维修困难,价格昂贵,不适合于我国型钢剪切机送料的要求。另有一套独立驱动可移式输送机
6、,通过隔料机构将工件输送至预定位置,这样一套机构的配置有局限性,不能应用于我国型钢剪切机要求。目前国内的生产中送料机构还是多数采用手工模式,即一人看一台机器的人工送料方式。这种生产模式生产效率很低,既浪费劳动力也让工人感觉很疲倦,而且人工送料会产生累积误差。为了解决这些问题,同时减少生产成本,结合国内外型钢剪切机和送料机构的特点,这里采用单片机控制气缸的夹紧和辊子送料机输送的方案来达到高效、精准送料的目的。这就是我这次毕业设计所研究送料机构的方向。 毕业设计过程中所遇到的问题: 1.如何精准的将型钢送到剪切位置且刚好剪切我们所需型钢的长度。 2.如何解决防止型钢剪切时候上翘的问题,即如何准确控
7、制夹紧型钢和松开型钢的时间来配合剪切机的剪切动作。 3.如何解决送料机控制系统设计的问题。 以上问题就是我们所要研究的主要难点和方向。第一章 型钢知识介绍1.1型钢产品的概念: 型钢是纤各种塑性加工成形的具有一定断面形状和尺寸的直条实心钢材。型钢生产历史悠久,产品品种规格众多,断面形状和尺寸的羌异大。据统计,各类型钢的形状有1500多种,尺寸规格达到3900多个,冈而其生产方式也十分繁多。尽管钢材生产中钢板和钢管的比例在不断提高,但根据各个国家的具体条件,型钢仍占钢材总量的30一60。我国目前的型材产量占钢材总产量的50左右。型钢广泛应用于国民经济的各个部门,如机械、金属结构、桥梁建筑、汽车、
8、铁路车辆制造和造船等部门,在国民经济领域中仍占有不可缺少的地位。1.2 型钢常用的分类方法: 按照型钢的断面形状分、按断面尺寸和单位长度分、按生产方式分等。 型钢按照断面形状可以分为简单断面型钢、复杂断面型钢和周期断面型钢三类。周期断面型钢的横断面通常以圆断面居多。 型钢根据断面尺寸和单位长度的质量可分为钢轨、钢梁、大型材、中小型材。 型钢按生产方式分有效轧型钢、冷轧型钢、弯曲型钢、焊接型钢、锻压型钢和挤压型钢等。1.3常用型钢的规格: 型钢形状各异,其表达方式各不相同,下表一为部分型钢的表达方法和规格范围及其用途。表一 型钢规格名称 表达方式规格范围用途H型钢高宽/mmmm(193-715)
9、(150-500)土建、桥梁、建筑钢轨单重/kgm-150-3038-7580-120轻轨重轨吊车轨工字钢腰高的1/10(NO.)NO5-63(高50-630mm底宽32-115mm) 造船、建筑、金属结构槽钢腰高的1/10(NO.)NO5-45(高50-450mm底宽32-115mm)建筑、金属造件、车辆制造T型钢腿宽厚度/mmmm(150400)(9-32)结构件、铁路车辆U型钢单重/kgm-11836结构件、支护等边角钢边长的1/10(NO.)NO2-25(高20-250mm底宽20-250mm)建筑、造船、机械、车辆、结构件Z型钢高度/mm60310结构件、铁路车辆扁钢厚宽/mmmm(
10、310)(60240)薄板坯、焊管坯圆钢直径D/mm9350无缝杆坯、机械零件方钢边长A/mm5250机械制造零件六角钢内接圆直径(mm)5100机械制造零件 这里我们主要剪切角钢12512512;槽钢20075;工字钢320134(单位为mmmm)。2.电机选择2.1电动机选择(倒数第三页里有东东)2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为:;工作机所需功率为:;传动装置的总效率为:;传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得:所需电动机功率为:略大于 即可。选用同步转速1460r/min ;4级 ;型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.
11、3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比(1)总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 10095-88)。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280 HBS,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为240 HBS,二者材料硬度差为
12、40 HBS。4选小齿轮齿数,大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式(10-21)进行试算,即3.2.1确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数1。(2)由机械设计第八版图10-30选取区域系数。(3)由机械设计第八版图10-26查得,则。(4)计算小齿轮传递的转矩。(5)由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数(6)由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数(7)由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。(9)由机械设计第八版图(10-19)取接触疲劳寿命系数;
13、 。(10)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,由机械设计第八版式(10-12)得(11)许用接触应力3.2.2计算(1)试算小齿轮分度圆直径=49.56mm(2)计算圆周速度(3)计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01(4)计算纵向重合度0.tan=20.73(5)计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度,由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同,故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2(
14、6)按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径,由式(10-10a)得(7)计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式(10-17)3.3.1确定计算参数(1)计算载荷系数。 =2.09(2)根据纵向重合度 ,从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数(3)计算当量齿数。(4)查齿形系数。由表10-5查得(5)查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得(6)由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ;大齿轮的弯曲强度极限 ;(7)由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ,;(8)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式(10-12)得(9)
15、计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数,取2,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ,则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮:名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数
16、m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮:名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径
17、.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案 图4-1(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴
18、配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm,故 ;而。3)取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取 。齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高度 ,故取h=6mm ,则轴环处的直径 。轴环宽度
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