机电一体化课程设计-机动转台设计.docx
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机电一体化课程设计
专业班级机械实验班
学生姓名
学号
指导老师
目录
一、机动转台的总体要求
二、机械系统改造方案
三、系统总体方案的确定与论证
四、控制系统设计
五、课程设计心得体会
参考文献
一、机动转台的总体要求
一、机动转台的工作要求
机动转台要能够进料输料,要求能在工作平面内实现上下移动和旋转90°,解决生产线上零件回位问题。
二、转台功能划分
总功能:
实现生产线上零件回位问题。
功能分析:
1、主要功能:
(1)进料功能。
为使零件平稳的输送到指定位置,必须由机动转台上辊筒滚动通过摩擦来带动零件到指定位置。
(2)升降功能。
转台能在工作平面内垂直升降,把零件由一个垂直面带到另一个工作面上。
(3)旋转功能。
转台能在工作平面内旋转90°,从而实现零件的回位问题。
(4)输料功能。
与进料相反,转台能通过辊筒带动零件从转台输送到下一个工作位置。
2、辅助功能:
限位检测。
转台通过限位装置能检测共建是否到位,根据工件的到位情况来实行下一动作。
到辊筒带动零件到工作台通过限位装置能使其到达指定位置从而停止进料。
转台开始上升通过安全位置检测时开始旋转上升到指定位置时停止上升,将料输出。
整个过程都是通过位置检测来实现的。
三、自动化水平。
转台在工作平面内能自动进料,升降以及旋转基本能实现半自动化。
二、机械系统改造方案
一、旋转工作台传动改造方案。
图一
该方案的工作过程:
电动机正转经联轴器带动蜗轮蜗杆使工作转台旋转,当转到后,电动机停转,电动机反转时,工作转台回到原来的位置。
该部分方案的不足之处以及其改进方案:
1、该方案中采用三相异步电动机不合理。
在工作中电机需频繁启动,很容易使电机损坏。
解决方案:
在联轴器后面加装槽轮机构,将三相异步电动机用液压马达代替。
① 槽轮机构
由槽轮带动涡轮蜗杆转动,从而转动工作台。
其工作原理为拨销盘以不变的转速旋转,拨销转过2时,槽轮转过相邻两槽间的夹角为2,在拨销转过其余的部分时,即2(),槽轮静止不动,直到拨销进入下一个槽内,又重复以上循环,这样就将拨销盘的连续运动变为槽轮的间歇运动。
图二图三
其优点:
(1)结构简单,工作可靠,效率较高;
(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳,能准确控制转动的角度;
(3)转位迅速,从动件能在较短的时间内转过较大的角度;
(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。
与方案一相比,避免了电机的频繁启动,直选首先设置好时间节拍即可,保护了电机的及电路,降低了事故发生的频率。
② 压马达时将液压转换成机械能,不会因频繁启动而烧坏,而且液压马达能够实现正反转。
但是液压系统比较昂贵而且难以维修。
2、图四为原方案中的联轴器,这种联轴器用在同轴度较高的位置,而在这没有必要。
由于存在轴向窜动,可以考虑弹性柱销联轴器。
另外防止工作过程中发生卡死故障,导致烧坏电机并且有可能引发安全事故,可采用安全销的联轴器。
图四图五
改进方案:
用安全销代替,如图五,原理当输出轴扭矩过大时,安全销会自动切断,已达到保护电机的效果。
还可以在电动机后加一个带传动机构,当发生卡死时,带轮会出现打滑,如图六。
图六
3、如图七为原方案中轴端盖与工作平台的位置关系,但由于已经有一对正向的角接触轴承对轴进行了定位,端盖就造成了轴向的过定位,导致轴向力增大。
图七
改进后的方案:
如图八
图八
4、如图九为原方案中转台的导轨部分,该方案沟槽内部不方便能润滑,且旋转时摩擦较大,加工业不经济。
图九
改进方案:
(1)使用三角形—平面组合导轨如图9.1,结构工艺性较好且磨损后可自行补偿,润滑方便,但承载能力不如原方案。
(2)使用双三角形导轨如图9.2,与原方案相比,导轨槽位V型槽,可储存润滑剂,加工方便,结构简单,降低了摩擦阻力,方向精度高,对温度变化不敏感,工艺性好但磨损后难以自行补偿。
图9.1图9.2图9.3
(3)使用圆柱滚子导轨如图9.3,与原方案相比,工艺性好,承载能力更强,导向性好,但磨损较严重。
综上所述,方案
(1)在这里最好。
5、如图十为原方案中轴的轴承部分。
该方案轴承的下端没有挡油环,故润滑脂很容易漏出来,且会有杂质进入润滑脂中影响软化效果。
图十
改进方案:
如图10.1,下端面加挡油环,润滑时将润滑油滴入轴承,影响轴承的运转和寿命,左端增加了一个隙缝密封,在密封隙里加入润滑脂,在提高密封效果的同时防止了杂质进入轴承,以免损坏轴承。
图10.1
6、如图十一为原方案中机电转台传动部分的方案。
该方案整体绘图比例方面减速器尺寸偏小。
动机轴端与减速器的安装方式为嵌入式,这样不好装,对同轴度的要求较高,除非位置理想,配合较松。
不能正反转,达不到工作要求。
辊筒带动工件平稳进料,应该选用大传动比的减速器。
图十一
改进方案:
在电动机和减速器中间加入离合器,当需要电动机停转时启动离合器,使电动机一直空转,起到保护电机的作用。
可以采用谐波齿轮减速器,得到较大的传动比,采用谐波齿轮减速器。
结构简单、传动比大、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高。
同时联轴器可以采用小凸台定位。
二、物料传输机械部分的改进
1、如图十二在本方案中,当工件到达挡板后电机还会转动,使辊筒与工件之间则会产生较大摩擦力。
改进方案:
使用限力式辊筒,内轴与外套会因摩擦力增大而脱离。
当工件到达挡板后,电机转动但辊筒外表面不会转动。
图十二
2、如图十三为辊轴的固定部分,调心轴承的的尺寸与工字钢显得不合适。
图十三
改进方案:
如图13.1,将工字钢用角钢代替,调心轴承装在辊轴的内部,链轮套在辊轴外面,其中轴不能相对角钢转动。
图13.1
一、执行部件改造方案
工作原理:
液压缸工作使工作台上升,直至超过挡板后,电动机的启动带动涡轮蜗杆,使工作台旋转,该方案用液压缸与驱动工作台上升,太复杂且液压缸精度要求高,造价昂贵,工作效率不高,耗能大,转动部分采用电动机带动涡轮蜗杆,从而使工作台旋转,较复杂且涡轮蜗杆造价高,不经济。
1、改进方案一(图三)
本方案的工作原理:
液压缸工作使杆支撑工件上升,到工作台高于挡板,杆刚好到达直线凹槽顶端,杆开始沿曲槽上升旋转到曲槽顶直线断丝时,刚好旋转,然后杆沿直线上升使工作台直线上升到指定高度。
与原方案相比:
都用了液压缸,但缺少了电动机带动涡轮蜗杆使工作台旋转,用曲槽代替,结构简单,节约成本,相比第一种方案好。
图三
2、改进方案二(图四)
此方案的工作原理:
丝杆轴的旋转可使其在水平方向的移动,使支撑杆伸张和收缩,从而使工作台的上下移动。
图四
方案比较:
与前两种方案相比较,用丝杆代替液压缸实现工作台的升降,结构简单,节约成本,操作方便,但不能同时实现工作台的旋转,只能通过别的机构实现。
3、改进方案三(图五)
方案分析:
利用液压缸使撑杆带动工作台上升,当上升超过挡板时,通过滚珠丝杠时工作台边上升边旋转,到一定高度后工作台净上升至指定平面。
工作台下降原理相反。
该方案结构简单,但液压缸需要自锁装置。
图五
二、支撑改进方案。
原方案(图六)分析:
轴端盖与轴下端轴承导致过定位,使的工作台的压力大部分施加在轴,轴刚度不够容易被破坏。
图六
改进后(图七)
图七
方案分析:
改进后,工作台由导轨支撑,轴受力较小,寿命加长。
而且轴下轴承也可以选用角接触球轴承。
三、导向和机构改进方案。
1、导轨部分
原方案(图八)
图八
方案分析:
该方案沟槽内部不方便能润滑,且旋转时摩擦较大。
加工业不经济,所以得改进。
1、改进后的方案一(图九)
图九
方案分析:
与原方案相比,导轨槽位V型槽,可储存润滑剂,加工方便,结构简单,加工成本低,降低了摩擦阻力,方向精度高,对温度变化不敏感,工艺性好。
但承载能力稍差。
2、改进方案二(如下图)
图十
方案分析:
采用滚针导轨副,承载能力比滚珠导轨副高近十倍,刚度也比滚珠导轨副高;但是滚针对导轨面的平行度误差比较敏感且容易侧向移动和滑动,加剧磨损。
3、改进方案三(如下图)
图十一
方案分析:
采用三角与平面组合的滚珠导轨,摩擦阻力小,较原方案便于润滑,比前两种方案更容易加工,且装配精度比前两种方案较低。
但承载能力较差,刚度低,经常工作的滚珠接触部位,容易出现凹坑使导轨副丧失精度。
三、构造及及其它方面的方案改进。
原方案(如图)
图十二
方案分析:
由三相异步电动机通过减速机构再带动辊筒转动,使工件达到指定位置,有挡板定位。
挡板定位不够精确,并且会对挡板产生较大冲击力,当工件到达挡板后电机还会转动,使辊筒与工件之间则会产生较大摩擦力。
改进方案(如图十三)
图十三
方案分析:
将辊筒用限力式辊筒,当工件到达挡板后,电机转动但辊筒外表面不会转动。
将调心轴承改装到辊筒内部,链轮装在辊筒外面,如上图,采用角钢支撑固定使结构更加简单可靠。
三、系统总体方案
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- 机电 一体化 课程设计 机动 转台 设计