机械系统设计大作业-螺钉排列机

电动机数据及传动比
方案号
电机型号
额定功率
效率
同步转速
满载转速
质量
总传动比
1
Y90S-6
0.75
0.725
1000
910
23
75.8
2
Y2-801-8
0.18
0.51
750
630
17
52.5
比较两种方案可见，方案2选用的电动机质量和价格较低，传动比也不太大。也使得传动装置紧凑，所以决定选用方案2
电动机型号为Y2-801-8.查表得其主要性能如下
0
275
0
0
-84.676
7.40919
0
280
0
0
-83.708
14.7611
0
285
0
0
-82.103
22.0006
0
290
0
0
-79.874
29.0727
0
295
0
0
-77.036
35.9235
0
300
0
0
-73.612
42.5009
0
305
0
0
-69.627
48.7549
0
310
0
0
-65.113
54.6378
0
315
0
0
-60.103
60.1048
0
320
0
0
-54.636
65.1145
0
325
0
0
-48.753
69.6286
0
330
0
0
-42.499
73.6127
0
335
0
0
-35.921
77.0367
0
340
0
0
-29.071
79.8743
0
345
0
0
-21.998
82.104
0
350
0
104.225
-48.602
0
120
30
0
99.5926
-57.5
0
125
30
0
94.2021
-65.962
0
130
30
0
88.0947
-73.921
0
135
30
0
81.3168
-81.318
0
140
30
0
73.9201
-88.096
0
145
30
0
65.9607
-94.203
0
150
30
0
57.4994
1
散乱的螺钉→排列整齐的螺钉
1
1
1
2
3
4
A螺钉的向上输送
凸轮
曲柄滑块
槽轮
气缸
B螺钉的排列
机械臂
人工
特殊形状的槽
C螺钉的输出
重力
传送带
吸盘
1
螺钉的直径6，长度16～20
1
确定的方案：A1+B3+C1
方案评价：由于滑动板运动到最上面时需要一个短暂的停歇使螺钉能够顺利的输送出去，又考虑到经济方便的问题，故选用凸轮实现螺钉的向上输送；考虑到成本、效率的问题，螺钉的排列采用特殊形状的受料槽；螺钉的输出利用重力则经济可靠。
辽宁工业大学
机械系统设计大作业
题目：螺钉排列机设计
学 院：机械工程与自动化学院
专业班级：机设 081
学 号：080103027
学生姓名：游 龙
学 号
080103027
学生姓名
游龙
专业班级
机设081
设计题目
螺钉排列机设计
技
术
参
数
与
要
求
本次设计的机器用于螺钉的排序、定位、输出
1.螺钉直径：6长度：16～20
2.效率为20～50个/分
3.电源为220V，50Hz
4.使用寿命为3年
5.便于操作与维修
工
作
量
设计计算说明书一份
工
作
计
划
编写设计说明书4天
评语：
学生签字：
成绩：指导教师签字：
年 月 日
螺钉排列机设计
摘要：螺丝排列机行业内也称之为螺丝机、螺丝整列机、螺丝送料机等。主要是为在传统螺丝锁付工艺过程中简化工人操作流程，降低工人劳动强度而开发设计的。主要作用是将螺丝整齐排列送至指定位置，由电批操作工直接取料，简化传统锁付动作，提高生产效率。广泛应用于电子产业。目前市场上主要是日本品牌和国产品牌占据市场主导地位，价格差异较大。根据国内市场的发展和各螺丝机生产厂家技术的不断完善，国内少部分厂家的品质完全已经达到进口产品的品质！其中深圳市尚格鼎工科技有限公司开发的HAOAN品牌旗下的GE1050可实现多种规格螺丝公用同一台设备，依托其螺丝锁付自动化的技术背景开发出垂直电批支架、螺丝锁付控制系统，结合其螺丝排列机使用，可完全实现螺丝锁付过程中漏锁、浮锁、滑牙、计数等功能，完全不同于市场上所谓计数螺丝机，可真真意义上实现上述功能！
38.0213
19.7288
55
21.40244376
33.72877524
106.506
33.4007
17.5882
60
24.13498043
28.64766075
108.838
29.7576
14.7081
65
26.36877513
22.41477707
110.407
26.7515
11.3796
70
6.34595
20
1.964564299
15.78218178
44.5741
76.3221Βιβλιοθήκη Baidu
10.286
25
3.631237056
22.41505342
57.7722
70.8541
14.1926
30
5.865054646
28.64790377
70.2424
64.3674
17.499
35
8.597609979
42.44121891
-91.196
-42.656
24.9324
225
3.10546875
30.21450057
-83.665
-40.934
18.9286
230
1.064814815
16.57860114
-76.586
-42.621
10.9033
235
0.152633102
5.015026844
-72.63
28.03542352
15.78190543
111.616
23.8299
7.94819
75
29.13492782
9.549071742
112.717
20.3163
4.78249
80
29.73569648
4.468051221
113.769
15.5231
2.23009
85
29.96629315
1.151692766
114.629
8.87226
0.57395
90
29.99992985
2.06149E-09
115
-0.0004
1E-09
远休止
95
30
0
114.562
-10.023
0
100
30
0
113.253
-19.97
0
105
30
0
111.081
-29.765
0
110
30
0
108.064
-39.333
0
115
30
s＝30
假设凸轮转速为12r/min，则凸轮转一周时间T＝5s，可得凸轮转过远休止阶段的时间为1/4T即1.25s
验证在这个时间内，螺钉是否能滑出受料槽
当滑动板运动到最高时对螺钉进行受力分析：
螺钉质量：
取最小螺钉计算得：
7.2g
通过上网查得摩擦系数υ＝0.005
假设受料槽倾斜角度为30°
则螺钉所受合力为
33.72895561
81.3146
57.3244
19.8172
40
11.70034056
37.04535627
90.5363
50.2643
20.9615
45
15.00003508
38.19709702
97.7202
43.7011
20.9053
50
18.29972536
37.04526029
102.944
-44.733
3.37051
240
0
0
-73.613
-42.499
0
近休止
245
0
0
-77.037
-35.922
0
250
0
0
-79.874
-29.071
0
255
0
0
-82.104
-21.999
0
260
0
0
-83.709
-14.759
0
265
0
0
-84.677
-7.4073
0
270
0
0
-85
0.00094
推杆平底长度l为：
查上表可得 =53.7,代入上式得：l＝115mm
第五章
第六章
3.1传动系统类型选择
由任务书要求，传动系统可采用机械式固定传动比的减速传动机构
3.2传动系统的运动设计
1.系统运动设计
传动系统采用减速器,链
初步选定减速器为两级硬齿面圆柱齿轮减速器，链为单排滚子链
2.执行体统输出功率的确定
1
1
1
动力参数：电源220V功率50W
尺寸参数：
（1）整机外廓尺寸：123*181*145
（2）特性尺寸：螺钉直径6长度16～20
运动参数：凸轮转速12转/分
第三章
第四章
2.1拟定运动方案，确定执行机构类型及组合
为实现滑动板的往复式直线运动，且滑动板达到最高时需停顿一定时间使得螺钉滑出，执行机构可采用盘形凸轮。
电动机额定功率 P0/ kw
4
可靠度
99.9%
5
使用寿命
5年，多次维修可达8年
6
经济成本
800元
7
人机功能
人工控制起停,自动连续工作，人工上料，造型美观
1
散乱的螺钉排列好的螺钉
电能——→黑 箱——→机械能
驱动信号- -→
1
①手动将螺钉放入料斗
②利用凸轮实现滑动板的上下移动
③通过特殊形状的受料槽实现螺钉的排序
④利用重力实现螺钉的输出
计算结果见下表：
δ
s
ds/dδ
x
y
α
推程
0
0
0
0
85
0
5
0.03364093
1.151788739
8.55859
84.6097
0.77603
10
0.264249776
4.468231594
19.2064
83.193
2.99981
15
0.865037108
9.549314758
31.4475
80.4677
代入数值计算得：
0.035N
假设滑动板宽度为L＝30mm
则螺钉滑出受料槽的时间为
代入数值计算得： =0.38s<1.25s
因此，螺钉能顺利的从受料槽滑出。
③回程阶段取
④近休止阶段 取
⑤推程段的压力角和回程段的压力角
取计算间隔为5°，将以上各相应值代入式(a)计算工作廓线上各点坐标值，在计算时，推程阶段取δ=δ0，远休止阶段取δ=δ0+δ01+δ02，回程阶段取δ=δ0+δ01+δ2，近休止阶段取δ=δ0+δ01+δ02+δ03
所需电动机功率:
= =0.05/0.85＝0.0588kW＝58.8W
5.电动机的选择
执行机构凸轮的转速n＝12r/min
查机械设计手册，可选Y系列三相异步电动机Y90S-6，额定功率P0＝0.75kW，同步转速1000r/min;
或选Y2系列三相异步电动机Y2-801-8，额定功率P0=0.18kW，同步转速630r/min.均满足P0>Pr。
通过类比可知，执行系统的输出功率为50W
3.查表得出各传动副的效率
链传动效率： =0.95
联轴器效率： =0.99
深沟球轴承： =0.99
斜齿轮啮合效率： =0.97
减速器效率： ＝0.972* 0.994＝0.90
传动总效率: = ＝0.95 *0.90*0.99=0.85
4.用静态法计算动力机所需功率
-99.593
0
155
30
0
48.6004
-104.23
0
160
30
0
39.3316
-108.06
0
165
30
0
29.7634
-111.08
0
170
30
0
19.9688
-113.25
0
175
30
0
10.0221
-114.56
0
180
30
0
-0.0008
-115
0
回程
185
29.8473669
5.015026844
关键词：螺丝机螺钉排列螺丝送料螺丝整列
第一章
第二章
1
确定任务书螺钉排列机设计任务书
编号
名称
螺钉排列机设计说明书
设计单位
辽宁工业大学
起始时间
11.11.25-11.12.01
主要设计人员
游龙
设计费用
设计要求
1
功能
对螺钉的排序、定位、输出
2
适应性
工作对象：螺钉环境：220V电源
3
性能
动力:50W整机外形尺寸:123mm*181mm*145mm（长*宽*高）整机质量:3.0kg（净重）
3
如上图所示，设取坐标系的y轴与推杆轴线重合，当凸轮转角为δ时，推杆的位移为s，根据反转法可知，此时推杆平底与凸轮应在B点相切。又由瞬心知识可知，此时凸轮与推杆的相对瞬心在P点，故推杆的速度为
或
而由图可知，B点的坐标为
(a)
此即为凸轮工作廓线的方程式
式中，位移s应分段计算
①推程阶段 取
＝
②远休止阶段 取
0
0
-14.759
83.7089
0
355
0
0
-7.407
84.6767
0
360
0
0
0.00125
85
0
4
推程段最大压力角为20.9615°,相应的凸轮转角为40°，回程段最大压力角为28.2423°，相应的凸轮转角为210°，因推程时 =20.9615°<[α] = 30°,回程时 = 30.83°<[α] = 70°～80°（力封闭的凸轮机构），所以r0取值合适。
-15.006
-113.97
2.50033
190
28.93518519
16.57860114
-36.112
-109.33
8.27893
195
26.89453125
30.21450057
-58.846
-100.26
15.111
200
23.7037037
42.44121891
-77.061
-87.632
2.2运动分析
根据任务要求可采用对心直动平底推杆盘形凸轮机构
1
行程＝30mm
新版机械设计手册第2卷 图 13.5-5
作图求得Rp = 100mm，则
2
由于工作条件为中高速轻载，应选用 和 较小的运动规律，以保证推杆运动的平稳性和工作精度。由教材《机械原理》表9－1可知，对该凸轮推程运动规律可选用正弦加速度运动规律，回程运动规律可选用五次多项式运动规律
21.3271
205
19.60141782
50.77196598
-90.222
-73.343
25.8912
210
15
53.71466769
-96.519
-59.744
28.2423
215
10.39858218
50.77196598
-96.309
-49.023
28.0222
220
6.296296296