微型軸承外環(huán)外圓直徑自動檢測裝置設計

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科學技術(shù)發(fā)展到了今天，人們對自然界的認識在很大程度上借助于檢測儀器。工程、醫(yī)學、科學試驗等領域的發(fā)展與進步，都與檢測技術(shù)的發(fā)展有著密切的關系。例如在工業(yè)生產(chǎn)中，為了正確的知道生產(chǎn)操作，保證生產(chǎn)安全，保證產(chǎn)品質(zhì)量和實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，一項必不可少的工作是準確而及時地檢測出生產(chǎn)過程中各個有關參數(shù)。又例如在科學技術(shù)的發(fā)展中，新的發(fā)明和突破很多都是以檢測性質(zhì)的試驗為基礎的。1916年愛因斯坦提出了廣義相對論，由于當時不具備驗證的試驗條件，而在將近50年的時間中沒有得到很快的發(fā)展，后來天文學上的發(fā)現(xiàn)和許多精確的技術(shù)對這個理論進行了成功的驗證，才使得廣義相對論得到了重新的認識和發(fā)展，這一事實說明了檢測技術(shù)和科學技術(shù)之間的密切關系。從某種意義上來說，檢測技術(shù)是所有科學技術(shù)的基礎，同時檢測技術(shù)又是科學技術(shù)的重要分支，是具有特殊性的專門科學和專門技術(shù)。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，檢測技術(shù)也在迅速發(fā)展之中，反過來檢測技術(shù)的發(fā)展又進一步促進了科學技術(shù)的發(fā)展和進步。 當前，軸承檢測的競爭非常激烈，而許多企業(yè)的自動化的程度普遍不高，在軸承的檢測方面自動化程度明顯不足。由于微型軸承的生產(chǎn)是大批量的，而要求的精度又是相對較高，如果不能實現(xiàn)檢測的自動化，檢測工作不僅需要大量的人力參與，導致勞動成本的大幅增加，效果卻并不一定好。這必將制約企業(yè)的發(fā)展。所以在微型軸承行業(yè)進行自動化檢測的技術(shù)改造是一項非常迫切的工作。 為了應對精密機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品精度的日益提高，更加精密檢測裝置的設計改進和創(chuàng)新勢在必行。一般的軸承檢測方法還在用半自動化與手工相結(jié)合的階段，需要大量人力參與，軸承的檢測 46 質(zhì)量也難以保證。本課題在現(xiàn)有軸承自動檢測裝置的基礎上，設計和改進出更加精密化和自動化的檢測裝置 。 1.2 國內(nèi)外研究狀況 精密機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品精度的日益提高，有力地促進了測試技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展，使其呈現(xiàn)出多態(tài)性和超精密的特性。軸承加工技術(shù)的進步和軸承產(chǎn)品精度的提高，促進了軸承檢測儀器及實驗技術(shù)的發(fā)展，納米測量、智能儀器、虛擬儀器、網(wǎng)絡儀器等開始在軸承行業(yè)先進企業(yè)應用。 中國正在逐步成為世界的產(chǎn)品制造中心，國外的先進制造技術(shù)和測試技術(shù)日益沖擊著國內(nèi)的軸承行業(yè)。由于在應用技術(shù)領域和國外存在的差距，目前國內(nèi)的軸承檢測儀器設備仍然與國外的同類先進企業(yè)存在著較大的差距。為了滿足軸承行業(yè)的需要，軸承儀器要跟蹤世界先進水平，開發(fā)新儀器，改變過去高精度檢測儀器或設備只能從國外進口的局面。 改革開放以后，生產(chǎn)檢測逐步的走向自動化?？墒俏覀冊S多廠基本還處于半自動化與手工相結(jié)合的階段，需要大量的人力的參與，軸承的檢測質(zhì)量也難以得到保證。目前，我國的各個企業(yè)間的競爭日益激烈，軸承行業(yè)亦是如此。如何提高產(chǎn)品的質(zhì)量成了企業(yè)在競爭中取勝的關鍵因素?？紤]到加入世貿(mào)組織帶來的沖擊，想要和外國的產(chǎn)品相抗衡，軸承的質(zhì)量必須有大幅度的提高。這需要投入大量的資金對設備進行改造。在生產(chǎn)條件一定的前提下，通過對軸承進行檢測，將軸承區(qū)分為合格品、次品、廢品等不同的質(zhì)量等級，也不失為一種提高軸承精度的經(jīng)濟有效的方法。 從最初的游標卡尺人工手動測量的原始方法，發(fā)展到現(xiàn)在的基于微處理器最新設計的機器狀態(tài)監(jiān)測儀器，具備有振動檢測，軸承狀態(tài)分析和紅外線溫度測量功能。其操作簡單，自動指示狀態(tài)報警，非常適合現(xiàn)場設備運行和維護人員監(jiān)測設備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題，保證設備正?？煽窟\行。簡單易用、測試快速、數(shù)據(jù)可靠、低廉的價格和極高的性價比。應用范圍極廣，適用于各種工礦企業(yè)的現(xiàn)場操作人員，車間級設備巡檢人員，點檢站點檢人員，熟習或不熟習狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的設備管理人員。但是在科研單位卻需要更加精細的檢測裝置，需要一套機械裝置完成，而非儀表形式的，需要保證精度誤差。 在軸承檢測中也可以應用到圖像處理技術(shù)。利用圖像處理技術(shù)對軸承表面質(zhì)量的檢測進行研究,研究的內(nèi)容應包含各種可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，如裂損、麻點、剝離、腐蝕、燒附、熱變色等。2007年，寧波工程學院的陳廉清等對微小軸承的表面質(zhì)量檢測研究有了新的進展。在檢測微小軸承無刻印文字表面的缺陷時，首先對軸承端面進行圖像采集，分割出密封蓋端面，然后再對圖像進行分割并提取缺陷的邊緣，最后對其進行缺陷分析。 模式識別在軸承檢測中也占據(jù)一定地位。模式識別是研究一種自動技術(shù)，依靠這種技術(shù)，機器將自動地(或盡量少地干涉)把待識別模式分配到各自的模式類中去。將模式識別應用到機械中，可以很好地滿足現(xiàn)代制造業(yè)對檢測的需求，如零件外形尺寸測量、零件的缺陷檢查、零件裝配、零件的識別等。基于模式識別的軸承在線檢測系統(tǒng)利用模式識別的理論對待檢軸承進行實時在線檢測，最終經(jīng)識別判斷分檢出軸承的級別。該系統(tǒng)代替人工對軸承進行檢測，有較大的市場前景。 1.3 設計內(nèi)容 本課題以旋轉(zhuǎn)機械中應用最廣泛的滾動軸承在線實時狀態(tài)檢測，質(zhì)量檢測為研究方向。開發(fā)出一套能夠自動檢測軸承外環(huán)外圓直徑的自動檢測線。自動流水線主要實現(xiàn)待測軸承的上料，夾緊，分類等全自動流水線動作，本設計是軸承尺寸測量裝置的機械部分的設計。生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是8s。所要檢測的微型軸承的型號是80035，如表1.1及圖1.1所示： 表1.1 軸承參數(shù) 孔 外圓 寬 帶蓋寬 型號對照 舊型號 新型號 5 19 6 6　 80035 635ZZ 圖1.1 80035微型軸承 自動檢測裝置由自動上料機構(gòu)、輸送機、機械手三大部分組成。軸承由上料機構(gòu)沿上料機送至輸送帶上。輸送帶將微型軸承輸送至機械手所在位置，機械手開始動作，抓取微型軸承，連接在機械手部分的電渦流式傳感器就會對微型軸承進行自動檢測，數(shù)據(jù)將會顯示在機械手控制系統(tǒng)部分的顯示器上。 帶式輸送機是現(xiàn)代物料連續(xù)輸送的重要設備，隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，具有長距離、高帶速、大運量特征的大型帶式輸送機已成為帶式輸送機發(fā)展的主流。帶式輸送機是一個復雜的機電系統(tǒng)，它是由閉環(huán)的承載輸送帶、托輥、驅(qū)動裝置、拉緊裝置、改向滾筒構(gòu)成的系統(tǒng)。輸送帶運行的驅(qū)動力由驅(qū)動裝置提供：拉緊裝置給系統(tǒng)提供必要的拉緊力；改向滾筒給輸送帶導向；托輥的作用是減小輸送帶的撓度。在輸送機系統(tǒng)的起、制動過程中．主要影響因素是：①輸送帶的力學性質(zhì)。②輸送機的運行阻力。③驅(qū)動裝置的機械特性及其控制方法。④輸送機的起、制動的工況。⑤拉緊裝置的動力響應。⑥輸送機的線路和載荷狀況。 送料機采用同步可控式自動上料機。主要設計內(nèi)容包括：（1）回轉(zhuǎn)隔離器的選擇（2）傳動裝置設計。 機械手的機械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、液壓缸等機械零部件組成。技術(shù)要求：生產(chǎn)節(jié)拍：（1）生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是8s（2）輸送帶步距300～1700mm（3）裝料高度850mm機械手高度900mm。 要建立完善的軸承檢測體系，必須掌握軸承的標準。對軸承進行檢測的主要依據(jù)有三個： （1）滾動軸承檢測的國家標準，這是軸承檢測的主要依據(jù)。國家標準對軸承檢測的規(guī)定有三條：GB3071-84《滾動軸承的公差》，GB3072-84《滾動軸承 公差的測量方法》，GB3073-84《滾動軸承的一般技術(shù)要求》等。 （2）頒布標準，專用標準和統(tǒng)一企業(yè)標準。如JB/CQ13-87《球軸承及其零件補充技術(shù)要求》，JB/CQ14-88《滾子軸承及其零件補充技術(shù)要求》等。 （3）用戶對軸承質(zhì)量的特殊要求。 這三條標準詳細規(guī)定了軸承的檢測參數(shù)和檢測條件。軸承的檢測包括外圓的檢測，內(nèi)圈的檢測，剛球的檢測及保持架的檢測和成品的檢測等。其中對軸承內(nèi)外套圈的檢測包括熱處理檢測，表面質(zhì)量的檢測，外形尺寸的檢測等。對軸承套圈外形尺寸的檢測又包括與寬度有關的檢測和與直徑有關的參數(shù)檢測等。最終都是為了確定軸承外圈直徑的確切尺寸。 由于軸承直徑的測量是通過采用V形塊定位來實現(xiàn)測量的。因此可以滿足尺寸比較接近真實尺寸。利用微機進行對數(shù)據(jù)的采集，分析，和整理。 目前我國關于軸承測量的儀器也有，只是在價格上都比較昂貴，難以讓一些 中小企業(yè)接受，所以企業(yè)在多方尋找不能找到滿足他們心儀的檢測設備情況下，希望通過與高校合作開發(fā)出一套軸承外圓參數(shù)測量儀器。廠家提出的檢測要求是：檢測精度要求高，要求達到μm級別的檢測精度；實現(xiàn)在線測量，測量的速度要跟上生產(chǎn)節(jié)拍，即每8秒鐘要檢測一個軸承；較低的開發(fā)費用。 第2章 軸承的檢測 軸承使機械機構(gòu)中的重要構(gòu)件，它的檢測內(nèi)容合檢測方法已經(jīng)由國家標準及其企業(yè)標準做了規(guī)定。評價軸承是否合格，需要按照國家標準對軸承檢測的有關規(guī)定進行檢測，將檢測結(jié)果與國家標準規(guī)定的偏差范圍相比較，才能得出結(jié)論。所以進行系統(tǒng)設計之前，需要知道國家標準對軸承家測的有關檢測參數(shù)、檢測條件的規(guī)定，才能正確的進行設計。在這一章我們首先介紹了軸承的一些基本概念，接著介紹了國家標準對軸承檢測的內(nèi)容的一些相關規(guī)定，最后提出了我們這套軸承檢測系統(tǒng)的檢測內(nèi)容及其檢測原理。 2.1 軸承的基本結(jié)構(gòu) 軸承是一種支撐或?qū)蜓b置，它決定機械的運動部件相對與其他部件的位置。在大多數(shù)情況下，軸承是支承旋轉(zhuǎn)軸的機械零件，它能夠保證軸的準確位置并承受軸傳遞的負荷。軸承按照運動時的摩擦原理可分為滑動軸承和滾動軸承兩大類型。滾動軸承又包括滾珠軸承、滾子軸承等，它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖2.1 軸承結(jié)構(gòu)圖 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)是由外圈、內(nèi)圈、滾動體（鋼球或滾子）和保持架四個零件組成。習慣上稱為軸承的“四大件”。 1.內(nèi)圈（又稱為內(nèi)套或內(nèi)環(huán)） 通常固定在軸頸上，大多數(shù)情況下，內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圈外表面上有供鋼球或滾子滾動的溝槽，稱為內(nèi)溝或者內(nèi)滾道。 2．外圈（又稱為外套或外環(huán)） 通常固定在軸承座或機器的殼體上起支承滾動體的作用。外圈內(nèi)表面上也有供鋼球或滾子滾動的溝槽，外溝或外滾道。 3．滾動體（鋼球或滾子） 每套軸承都配有一組或者幾組滾動體，裝在內(nèi)圈和外圈之間，起滾動和傳遞力的作用。滾動體是承受負荷的零件，其形狀、大小和數(shù)量決定了軸承承受載荷的能力和高速運轉(zhuǎn)的性能。 4．保持架（又稱隔離器） 將軸承中的滾動體均勻的相互隔開，使每個滾動體在內(nèi)圈和外圈之間正常地滾動。此外，保持架還具有引導滾動體運動，改善軸承內(nèi)部潤滑條件，以及防止?jié)L動體脫離等作用。 當然，軸承根據(jù)不同的需要，可以有不同的形式，并不局限于上述結(jié)構(gòu)，例如為了提高軸承的承載能力，增加滾動體數(shù)量而省略了保持架；為減少機械部件設計的空間而選用無外圈或者無內(nèi)圈的軸承等。“四大件”不齊全（必須有滾動體），但都為基本結(jié)構(gòu)的變形。 2.2 軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件 2.2.1軸承檢測的標準 軸承的檢測是個全面的系統(tǒng)化的過程，它包括很多方面的內(nèi)容和要求。它的檢測必須符合相關的軸承檢測標準。 對軸承質(zhì)量進行檢測的標準主要有兩個： （1）滾動軸承檢測的國家標準，這是軸承檢測的主要依據(jù)。如GB307.1-84《滾動軸承公差》GB307.2-84《滾動軸承公差的測量方法》、GB307.3-84《滾動軸承的一般技術(shù)要求》等。 （2）頒標準、專用標準和統(tǒng)一企業(yè)標準。如JB/CQ13-87《球軸承及其零件補充技術(shù)要求》、JB/CQ14-88《滾子軸承及其零件補充技術(shù)要求》等。 2.2.2軸承檢測的內(nèi)容和檢測條件 1.用戶對軸承質(zhì)量的特殊要求： 軸承包括外圈、內(nèi)圈、鋼球和保持架四部分，相應軸承的檢測也包括外圈的檢測，內(nèi)圈的檢測，鋼球的檢測以及保持架的檢測四部分。四個單項都合格并不能表明軸承是合格的，最后，軸承裝配好了以后，還要進行軸承的成品檢測。 2.軸承檢測的條件 國家標準不僅對軸承檢測的內(nèi)容作了規(guī)定，而且對軸承檢測時應滿足的條件足額作了規(guī)定。在設計軸承檢測儀器以及進行軸承檢測時，應當盡量符合國家標準的規(guī)定。下面介紹軸承檢測時應滿足的條件。 （1）測量溫度 測量的標準溫度為20oC。但由于被測軸承與標準件用相同的材料制造，因此，測量時只要使被測軸承。標準件或量塊以及測量用的儀器處于同一溫度，即使溫度不等于20oC，也不會對測量結(jié)果產(chǎn)生大的影響。 （2）測量的尺寸基準 國家標準GB307.2-84《滾動軸承 公差的測量方法》中規(guī)定的尺寸公差，當用相對測量法進行測量時，作為比較測量的尺寸基準時標準件或量塊。量塊必須符合JB1078-67《量塊》的規(guī)定，標準件必須符合行業(yè)或者軸承制造廠主管部門的規(guī)定。 （3）測量儀表 測量時，所使用的儀表必須經(jīng)過校準，并且具有與所測軸承相適應的精度及放大比。 （4）測量誤差 測量過程中產(chǎn)生的測量誤差原則上為公差值的10％以下。測量中一定要按被測量軸承的公差范圍來選擇適當?shù)木鹊膬x表以及環(huán)境條件等，使測量誤差控制在一定的范圍之內(nèi)。 （5）測量的基準面 測量的基準面應該是軸承制造廠主管設計部門規(guī)定的可作為測量基準的端面。一般指套圈的非打印端面。對角接觸球軸承和圓錐滾子軸承是指承受力的端面。 （6）儀器的測點和支點的材料和表面粗糙度 儀器測點和支點的材料以及測量表面的粗糙度應根據(jù)被測表面而定，一般可采用硬質(zhì)合金制作。對于終加工后的套圈和滾動體的工作表面，儀器的測點和支點不允許采用硬質(zhì)合金制造，應采用瑪瑙制作，其測量表面的表面粗糙度應小于0.16微米。 3.檢測方法 根據(jù)檢測信號不同,常用的診數(shù)據(jù)手段有: 機械檢測:包括振動檢測、噪聲檢測、超聲波檢測、激光檢測、轉(zhuǎn)速所壓檢測等多種檢測方法。 油質(zhì)檢測：包括光譜檢測、鐵譜檢測、法污染檢測和粘度檢測等。 溫度檢測：點溫檢測、紅外成像檢測等。 電器檢測：包括絕緣檢測、介質(zhì)損耗檢測等。 本課題研究對象滾動軸承的檢測手段根據(jù)軸承的失效形式不同而不同，文[3]中提出主要使用的檢測方法有振動及噪聲檢測法等。其中以振動檢測法使用得最為廣泛，基本上可以使用于所有的失效形式，本課題的研究也是基于振動檢測法的。 2.3 測量用電渦流式傳感器 金屬導體置于變化著的磁場中，導體內(nèi)就會產(chǎn)生感應電流，這種電流像水中旋渦那樣在導體內(nèi)轉(zhuǎn)圈，所以稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象就稱為渦流效應。電渦流式傳感器就是在這種渦流效應的基礎上建立起來的。要形成渦流必須具備下列二個條件：①存在交變磁場；②導電體處于交變磁場之中。因此，渦流式傳感器主要由產(chǎn)生交變磁場的通電線圈和置于線圈附近因而處于交變磁場中的金屬導體兩部分組成。金屬導體也可以是被測對象本身。 如圖,采用非接觸式電渦流傳感器： 圖2.2 電渦流傳感器示意圖 2.4 本章小結(jié) 本章主要描述了微型軸承的主要結(jié)構(gòu)，外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架構(gòu)成。微型軸承檢測的內(nèi)容以及檢測的基本要求，本課題研究對象滾動軸承的檢測手段根據(jù)軸承的失效形式不同而不同，文[3]中提出主要使用的檢測方法有振動及噪聲檢測法等。其中以振動檢測法使用得最為廣泛，基本上可以使用于所有的失效形式，本課題的研究也是基于振動檢測法的。簡單對檢測用傳感器做出介紹。 第3章 微型軸承自動檢測線設計 3.1 內(nèi)容簡介 1. 工件自動輸送線 工件輸送裝置是生產(chǎn)線的一個重要組成部分，它將被加工工件從一個工序傳送到下一個工序。為保證生產(chǎn)線按規(guī)定節(jié)拍連續(xù)工作提供條件，并從結(jié)構(gòu)上把生產(chǎn)線上眾多加工設備連接成為一個整體，生產(chǎn)線的總體布局和結(jié)構(gòu)形式往往取決于工件的輸送方式以及對工件輸送裝置的基本要求。 在設計和選擇工件的輸送裝置時，除考慮要滿足結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和便于布置外，還應注意以下幾點： （1） 、輸送速度適宜，盡量減少生產(chǎn)線的輔助時間； （2） 、輸送裝置的工作精度要滿足工件（或隨行夾具）的定位要求； （3） 、輸送過程中要嚴格保持工件預定的方位； （4） 、輸送裝置應與生產(chǎn)線的總體布局和結(jié)構(gòu)形式相適應。 2.搬用機械手 工業(yè)機器人（通用及專用）一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機、電冰箱、洗衣機）、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。 3.2總體方案的確定 3.2.1方案選擇 本課題以旋轉(zhuǎn)機械中應用最廣泛的滾動軸承在線實時狀態(tài)檢測，質(zhì)量檢測為研究方向。目標是開發(fā)出一套能夠自動檢測軸承外環(huán)外圓直徑的自動檢測線。自動流水線主要實現(xiàn)待測軸承的上料，夾緊，測試，分類等全自動流水線動作，設計工作涉及氣動，機械設計等方面的知識，由計算機控制系統(tǒng)作整個系統(tǒng)動作的核心部分，整體設計涉及到計算機軟件設計，模擬電子線路設計，控制理論以及數(shù)字信號處理等多方面的知識，整個系統(tǒng)是融合了機，電，氣等多領域的數(shù)字控制系統(tǒng)。此次設計的是軸承直徑測量裝置的機械部分的設計。 方案一： 圖3.1 總體框圖1 圖3.1 總體框圖1 自動檢測裝置由自動上料裝置、輸送機、機械手三大部分組成。軸承由上料機構(gòu)沿上料機送至輸送帶上。輸送帶將微型軸承輸送至機械手所在位置，機械手開始動作，抓取微型軸承，然后伸向電渦流式傳感器所在的部位，電渦流式傳感器對軸承進行自動檢測，數(shù)據(jù)將會顯示在機械手控制系統(tǒng)部分的顯示器上。 方案二：流水線具有自動送料，自動檢測功能，執(zhí)行機構(gòu)均為氣缸，可靠且無污染。（軟件通過ＩＯ卡控制繼電器開斷，從而控制氣缸的動作。當流水線動作進行到加壓氣缸將待測軸承頂?shù)叫D(zhuǎn)軸上的時候，測頭由氣缸驅(qū)動下移，頂在軸承的外圈，使得軸承外圈不動，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，在等待一定時間后，計算機進入信息采集程序模塊。在計算機采樣的過程中，所有的氣缸都處于靜止狀態(tài)，以免對軸承振動的檢測帶來影響 撥桿機構(gòu)（控制撥桿上下左右移動） 傳送帶 推送氣缸 去廢氣缸 推送氣缸 去廢氣缸 導軌 Ａ區(qū) Ｂ區(qū) 送料氣缸 有無料開關 有無料開關 翻身氣缸 成品存放處 圖3.2 總體框圖2 流水線示意如圖3.2所示： 流水線的工作流程：首先由傳送帶帶動要測試的軸承，計算機讀取有料信號，判斷有料，由送料氣自缸推緊送料，計算機讀取送料氣缸到位信號，到位則送出翻身氣缸動作信號，翻身缸將軸承送上導軌，桿下移，右移，將待測軸承送到A區(qū)工位，推送氣缸推送軸承上軸，測頭下壓，進入測量程序，測量完畢后推送軸承退位，桿右移，進入去廢工序，計算機根據(jù)軸承振動信號程序處之后得到的軸承合格與否來控制去廢氣缸，如果合格，則翻身氣缸將軸承翻轉(zhuǎn)180度以后，進入B區(qū)進行與A區(qū)工序類似的過程。在測試過程中，線上最多同時可以有6個軸承在各自工位，這六個工位分別是送料工位，A區(qū)待測式位，A區(qū)去廢工位，翻身工位，B區(qū)待測工位，B區(qū)去廢工位。經(jīng)過上述工序，如果軸承還在線上則進入合格品區(qū)存放。 兩個方案各自都有自己的優(yōu)點，但第二種方案用多個氣缸控制較復雜，比較后選擇第一種。 3.2.2設計要求 微型軸承80035外環(huán)外圓直徑自動檢測線，檢測節(jié)拍為8秒，采用電渦流傳感器檢測，工件自動輸送，自動定位，用微機進行控制。 在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本，往往把加工裝備按工件的加工工藝順序依次排列，并用一些輸送裝置與輔助裝置將它們連接成為一個整體，被加工工件按其工藝規(guī)程順序地經(jīng)過各臺加工裝備，完成工件的全部加工過程。檢測線由輸送裝備、輔助裝備、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)所組成。 由于是單一零件的檢測，故采用單一產(chǎn)品固定節(jié)拍檢測線，其特點是： （1）這種自動檢測線由自動化程度比較高的輸送裝備和輔助裝備所組成，監(jiān)測單一的產(chǎn)品，檢測線率高。由于這類線的專用性強，較難進行改造以適應其它產(chǎn)品，故這樣的輸送線屬于大量生產(chǎn)類型，精度穩(wěn)定性要求高，可持續(xù)生產(chǎn)多年。 （2）輸送線所有設備的工件節(jié)拍等于或成倍于生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。工作節(jié)拍成倍于生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的設備需要配置多臺并行工作，以滿足每個生產(chǎn)節(jié)拍完成一個工件的檢測任務。 （3）生產(chǎn)線的檢測裝備按產(chǎn)品的工藝流程布局，工件沿固定的路線，采用自動化的物流輸送裝置，嚴格按檢測線的檢測節(jié)拍，強制地從一臺設備輸送到下一臺設備。 （4）由于工件的輸送和檢測嚴格的按檢測節(jié)拍運行，如果檢測線上發(fā)現(xiàn)廢品，可以運用特殊裝置將其剔除。 3.2.3各個聯(lián)系尺寸的確定 1.生產(chǎn)節(jié)拍：生產(chǎn)要求工作的生產(chǎn)節(jié)拍是8s。 2.輸送帶步距的確定 輸送帶步距L是指輸送帶上兩個工件之間的距離。既要考慮機床間有足夠的距離，又要盡量縮短自動線的長度。一般通用的輸送線的步距取300～1700mm，按圖3.3來進行確定： 圖3.3 輸送帶步距的確定 根據(jù)實際要求和設計中的時間分配，為了避免機械手在取回前一個軸承之后以及再次伸展抓取之前不能對下一個軸承很好的抓取，所以特地留取了一定的裕量。機械手開始伸展時，讓軸承中心和機械手抓取的中心線留取32mm，機械手用0.4s的時間完成這個動作。最終我們根據(jù)留取的裕量計算出帶的速度80mm/s，因為生產(chǎn)的節(jié)拍是4s，所以每兩個軸承之間的距離就可以計算出來是320mm。這樣的話，我們就可以選擇輸送裝置的行程長度L＝320mm； 3.裝料高度的確定 選擇裝料高度，應考慮操作人員看管、調(diào)整和維修設備的方便性，一般取800～1200mm為宜。設計中由于需要，裝料高度應取低一些，我們?nèi)?50mm。 4.機械手高度的確定 根據(jù)裝料高度，可以大致確定機械手的高度，約900mm左右。 3.2.4輸送線工作循環(huán)周期 生產(chǎn)線工作循環(huán)周期表反映了生產(chǎn)線各臺設備及輔助裝置的動作順序、動作時間、節(jié)拍時間、工作循環(huán)和各機構(gòu)的一部分互鎖要求，是電氣、液壓、系統(tǒng)設計的重要依據(jù)。 1.工作循環(huán)周期的確定 （1）根據(jù)所制定的輸送線的工藝和結(jié)構(gòu)方案，定出各機構(gòu)的動作順序及互鎖要求，計算出各機構(gòu)的動作時間。 （2）在周期表上，以橫坐標表示時間，以min為單位；縱坐標表示各機構(gòu)的動作，并按動作順序排列。用箭頭表示控制信號的發(fā)出和動作順序，粗實線表示動作時間長短，通過箭頭使其首尾相接起來，即為一個完整的工作循環(huán)。 2.輸送線主要機構(gòu)互鎖要求 輸送線各機構(gòu)的動作是按一定的順序進行的，它們之間有著嚴格的互鎖要求。輸送帶向前，即生產(chǎn)線開始工作，應具備的條件為： （1）夾具必須處于松開拔銷狀態(tài)； （2）各運動部件，例如上料裝置、機械手、圓錐推銷等，必須處于原位。 3.輸送線基本工藝時間和輔助時間計算 （1）基本工藝時間：8s （2）工件夾緊時間：一般取0.03～0.1min 4.工作循環(huán)周期 輸送機與回轉(zhuǎn)隔離器的運動是通過單片機的控制來實現(xiàn)的，回轉(zhuǎn)隔離器檢測到有料時運轉(zhuǎn)90度，將料傳送到輸送帶上，輸送帶間隔運動，在機械手的中心線位置有一個傳感器，當軸承的中心線與機械手的中心線重合時，輸送帶停止4s,機械手進行伸縮與抓取運動，將其輸送到渦流傳感器位置進行檢測，檢測完畢后機械手將軸承輸送到初始位置，機械手返回原來狀態(tài)。 3.2.5電動機選擇 考慮到軸承的間隔抓取，這里選用步進電動機，步進電動機是一種將脈沖信號變換成角位線（或線位移）的電磁裝置，步進電動機的角位移與輸入脈沖個數(shù)成正比，在時間上與輸入脈沖同步。因此只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置而處于自鎖狀態(tài)。 步進電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。 a.步距角的選擇 ??電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。這里要求的精度相對要求比較高，所以我們選用0.36度/0.72度（五相電機）。 b.靜力矩的選擇 ??步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸） c.電流的選擇 ??靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） 綜上所述選擇電機一般應遵循以下步驟： 圖3.4 電動機選擇步驟 根據(jù)手冊[2]表22-3-67選160BF1-3，β=0 .75/1.5。 3.3 本章小結(jié) 本章主要講述了微型軸承檢測線的基本內(nèi)容，由輸送線和機械手構(gòu)成。確定了檢測方案以及要滿足的設計要求，確定了檢測線的循環(huán)周期。最后對電動機進行選擇，根據(jù)需求選擇步進式電動機，步進電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。 第4章 輸送機設計 4.1 帶式輸送機簡介 4.1.1輸送機的發(fā)展 帶式輸送機的產(chǎn)生已有150年的歷史，早期的輸送帶是用皮革之類材料制成，后來用皮革家纖維織物制造。1795年在美國費城DLiver Evans將輸送帶描述為：在一個框或著槽里的兩個滾筒上旋轉(zhuǎn)的博而柔軟的寬環(huán)皮帶或帆布帶。1858年ST.Pmake 取得織物增強的橡膠輸送帶的專利權(quán)。1863年D.C.Dodge關于處理谷物的輸送帶被授予美國專利。1892年Thomas Robins發(fā)明的槽型結(jié)構(gòu)的帶式輸送機在礦物工程中應用。此后隨著物料輸送量的增大，帶式輸送機取得了巨大的發(fā)展，出現(xiàn)了大量新型結(jié)構(gòu)和新型帶式輸送機。諸如：大傾角帶式輸送機（包括：深槽帶，花紋帶，波紋擋邊以及壓帶式輸送機），管狀帶式輸送機，氣墊帶式輸送機等。帶式輸送機已成為最重要的散狀物料連續(xù)輸送設備，它不僅應用于企業(yè)內(nèi)部的運輸，也拓展到企業(yè)外部輸送，廣泛應用于冶金，礦山碼頭，糧食和湖工等領域。 4.1.2輸送機工作原理 圖4.1 輸送機結(jié)構(gòu)圖 帶式輸送機以輸送帶作為牽引結(jié)構(gòu)，同時它又是承載構(gòu)件，如上圖輸送帶1經(jīng)過傳動滾筒2和改向滾燙3形成環(huán)帶，上下輸送帶有拖輥4支承，拉緊裝置5給輸送帶以正常的張力，驅(qū)動裝置驅(qū)動傳動滾筒，通過傳動滾筒和輸送帶的摩擦力帶動輸送帶的運動。 4.1.3帶式輸送機的優(yōu)點 帶式輸送機與其它類型的輸送設備相比，具有優(yōu)良的性能，在連續(xù)的情況下能連續(xù)運輸，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)可靠，輸送連續(xù)均勻，工作過程中噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單，能量消耗小，運行維護費用低，維修方便，易于實現(xiàn)自動控制及確定方操作等優(yōu)點，因此，我們選用帶式輸送機。 三維造型效果圖： 圖4.2 輸送機三維圖 4.2 輸送機各部分的設計 4.2.1 機架的設計 帶式輸送機的機架形式的選擇取于地形天氣安全環(huán)保等條件以及輸送物的性質(zhì)，服務年限，移動或固定運輸方式是否有沖擊，輔助設備等因素。鋼鐵廠，礦山和發(fā)電廠的輸送機的機架與化工廠，食品廠的機架盡管看似相同，而在實際設計中有很大的差別。因而在設計中應注意他們的區(qū)別。輸送帶式輸送機機架可以分為頭架，尾部和中間架。 梁架的結(jié)構(gòu)形式，它是用角鋼或槽鋼作為橫梁，用固定到地面的型鋼或管作為它的支腿。這樣輸送機機架非常簡單是經(jīng)濟上最合理的形式，其固定或廣泛應用于鋼鐵廠發(fā)電廠化工廠礦山等領域。對于需要移動的輸送機可以將其支腿固定在枕木上以使其具有移動性，對于梁架的結(jié)構(gòu)需要注意的是在固定的情況下橫梁和支腿之間的連接是因為輸送及運行過程中有震動有可能使螺栓的松動而發(fā)生事故。梁選用槽鋼。 4.2.2 帶的選擇 膠帶是帶式輸送機重要的部件之一，它既是承載件，又是傳力件。在帶式輸送機運轉(zhuǎn)過程中，膠帶受各種大小和性質(zhì)不同的載荷作用，處在極其復雜的應力狀態(tài)下。同時，它的費用約占整個帶式輸送機費用的一半，在經(jīng)濟上起著舉足輕重的作用。 膠帶按結(jié)構(gòu)可分為織物芯膠帶和鋼絲繩芯膠帶?？椢镄灸z帶包括普通帆布芯、維尼綸芯及尼龍芯膠帶等類型，它由帶芯和上廠覆蓋殿組成。帶芯內(nèi)用經(jīng)線和緯線編織的布層做成、其作用是承受載荷、傳遞牽引力以及裝卸點物料對膠帶的沖擊力。 初步選擇普通運輸帶，根據(jù)主要用于通用固定式小傾斜的帶式輸送機采用單點或多點驅(qū)動的的特點，我們這里的輸送機對帶的要求主要是考慮到帶的摩镲力，使得微型軸承在帶上有良好的位置精度。 圖4.3 皮帶示意圖 根據(jù)下表初選輸送帶為： 表4.1 輸送帶型號 初選NN-100（錦綸尼龍帆布芯） 覆蓋膠代號：NR（天然橡膠）或PVI（聚氯乙烯） 扯斷強度：σ=100（N/mm）層 輸送帶的層數(shù)Z初選Z=2 輸送帶的芯層每層厚度dz 芯層每層質(zhì)量Zw 按照[2]表4-2 dz=1.00 Zw=1.02kg/m3 輸送帶上覆蓋膠的厚度Ao 上覆蓋膠質(zhì)量Aw 按照輸送運輸設計手冊表4—2規(guī)定?。? Ao=1.5mm Aw=1.70kg/m3 輸送帶下覆蓋膠厚度Bo 下覆蓋膠質(zhì)量Bw 按照輸送運輸設計手冊表4—2規(guī)定取 Bo=1.5mm Bw=1.70kg/m2 計算輸送帶的厚度d: d =Zdz +Ao+Bo=5mm 計算選用輸送帶每米長度的質(zhì)量qB qB=(zZw + aw + bw)B=0.68kg/m 4.2.3 驅(qū)動裝置的設計 1.驅(qū)動裝置介紹 驅(qū)動裝置是帶式輸送機的動力來源，電動機通過聯(lián)軸器與滾筒傳動，依靠滾筒和輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運動，一般來說：使用最少數(shù)量的設備的簡單驅(qū)動裝置是最好的驅(qū)動裝置，然而驅(qū)動裝置有時還可能配置一些特殊用途設備，用來改善輸送機的啟動和制動性能。 2.帶式輸送機對系統(tǒng)驅(qū)動裝置的基本要求： （1）驅(qū)動裝置應該具有良好的啟動性能，具有大的啟動力矩以使輸送機具有有載啟動。 （2）啟動過程中具有足夠小合理的加速度以減少各承載部件載荷。 （3）多電動機驅(qū)動使各電動機負荷均勻。 （4）電動機啟動時對電網(wǎng)的沖擊小，最好使電動機無載荷啟動。 （5）驅(qū)動裝置應該具有很高的傳動效率。 （6）啟動時和穩(wěn)定運行階段有可靠的過載保護能力。 （7）驅(qū)動裝置應該具有良好的可靠性 控制啟動 停車時速度 加減速度 （8）盡量使電動機空載荷啟動，錯開啟動時各電動機的啟動時間：減少電動機的啟動次數(shù)，有可能時可在輸送機停止時不必停電機。 （9）裝備包括自監(jiān)控，自診斷功能的控制器。 3.電動機的選擇計算 （1）首先計算輸送機總阻力 （4.1） K——在改向滾筒，裝載點和其他特點上的總的局部阻力系數(shù)，K=0.9。 ——輸送機水平投影長度。=2000mm。 ——托輥轉(zhuǎn)動部分的線載荷。 ——上，下托輥阻力系數(shù)。由[1]表2-35根據(jù)工作環(huán)境：少量塵埃，正常濕度，屋內(nèi)，所以選。 ——輸送帶線載荷。 ——被輸送物料的線載荷。 輸送帶線載荷： （4.2） Z——膠帶墊層數(shù)。取Z=3。 ——帶襯墊厚度。取。 ——分別為上下覆蓋面膠厚度。。 =47 托輥轉(zhuǎn)動部分的線載荷： ——分別為有載，無載分支上，下托輥轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量。 ——分別為上，下托輥間距。 ； 。 被輸送物料的線載荷 Q——輸送量。個。 輸送機總阻力 ： （2） 傳動滾筒功率 （3）輸送帶的最大張力計算 （4.3） 取包角，選光面滾筒，環(huán)境干燥。 由表2-39[1]選 所以： 電動機的功率： 4.2.4 拉緊裝置的選擇設計 張緊裝置主要是保證輸送帶有足夠的張緊力，使驅(qū)動滾筒產(chǎn)生足夠的摩擦力，使輸送帶向前運動。張緊裝置可分為螺旋式、車式和重錘式。一般情況下采用螺旋式和車式張緊。 裝置放在輸送機尾部，也可放在其他適當部位；重錘式放在其他合適的部位。在本設計中綜合設備生產(chǎn)成本和確保設備的安全運行，就采用尾部螺旋式拉緊，其拉緊力可根據(jù)工人經(jīng)驗調(diào)試但必須保證設備輕盈運轉(zhuǎn)和安全。在本設計中采用的是螺桿拉緊方式具有簡單，易調(diào)試等優(yōu)點。 根據(jù)帶寬120mm,由此選擇型號DTⅡ01D1，具體參數(shù)詳見[2]圖DTⅡD-1。 4.2.5 滾筒設計 1.滾筒的結(jié)構(gòu) 滾筒組是帶式輸送機的主要部件，按照在輸送機中所起的作用，滾筒可分為傳動滾筒和改向滾筒兩大類，傳動滾筒的作用是將驅(qū)動裝置提供的扭矩傳到輸送帶上，改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機端部的改向，增加傳動滾筒包角的導向滾筒，拉緊滾筒和用于拉緊導向滾筒。滾筒組有滾筒軸，軸承座，輪轂，輻板，筒殼等部分組成，有的滾筒還有輪轂和滾筒軸連接件，輪和轂輻板連接件。一般地，傳動滾筒的表面覆蓋有橡膠或陶瓷以增大驅(qū)動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)。滾筒的軸承一般用球面調(diào)心滾子軸承。 滾筒包膠的主要優(yōu)點是表面摩擦系數(shù)大，保證傳動的精確性，包膠是在光面鋼制滾筒上表面上用冷粘或硫化一層橡膠。 傳動滾筒是傳遞帶式輸送機功率的圓柱形筒，而改向滾筒僅作為引導輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向交通筒不承擔轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡易。傳動滾筒和驅(qū)動裝置相聯(lián)，是帶式輸送機最重要的部件，驅(qū)動功率的大小往往取決于傳動滾筒表面同輸送帶之間的磨擦系數(shù)和輸送帶在該滾筒上的包角，所以值得深入研究。滾筒的寬度決定于帶寬。滾筒寬度大于膠帶寬度的原因是考慮到膠帶在滾筒上可以容許的跑偏。 2.滾筒的直徑 傳動滾筒表面有裸露光鋼面，人字形，菱形花紋橡膠覆面。小功率、小帶寬及環(huán)境干燥時可采用裸露光鋼面滾筒。最小傳功滾筒直徑可按下式選?。? D＝cd （mm） （4.4） 式中d為芯底厚度或鋼繩直徑； C為系數(shù)，棉織物＝80，尼龍＝90，聚酪＝108，鋼繩芯＝145 初步計算出直徑為120mm。滾筒直徑系列值如表4.2所示： 表4.2 標準滾筒直徑系列譜（m） 0.10 0.25 0.63 （1.40） 0.125 0.315 0.80 1.60 0.16 0.40 1.00 （1.80） 0.20 0.50 1.25 2.00 根據(jù)[1]取滾筒外徑為125mm.寬度為125+（100～250）取220mm。 其結(jié)構(gòu)圖4.5所示： 圖4.5 滾筒結(jié)構(gòu)圖 3.連接軸徑選擇計算 ——聯(lián)軸器功率 ——軸承功率 =0.99 輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器。根據(jù)[4]表8-2選凸緣聯(lián)軸器。 安裝軸承處直徑為30選軸承7206AC。安裝脹套處直徑為36mm。滾筒軸承座全部采用油杯式潤滑指潤滑。 滾筒的結(jié)構(gòu)是輪轂與軸用脹套連接，鑄焊輻板與筒殼，脹套結(jié)構(gòu)是國際上廣泛運用機械連接結(jié)構(gòu)，是一種先進基礎部件。 脹套結(jié)構(gòu)如圖： 1.輔助螺釘 2.前壓環(huán) 3.外環(huán) 4.后壓環(huán) 5.內(nèi)環(huán) 6.緊定螺釘 圖4.6 脹套結(jié)構(gòu)圖 其原理：當旋轉(zhuǎn)緊定螺釘6時，前壓環(huán)2和后壓環(huán)4相互靠近，迫使帶開口的外環(huán)脹大，內(nèi)環(huán)5縮小，從而使軸與輪轂形成過盈配合達到連接的目的。脹套的傳遞負載是通過脹套外環(huán)所產(chǎn)生的壓力和摩擦力來實現(xiàn)的采用賬套連接的優(yōu)點是：容易實現(xiàn)高精度的定位，可傳遞大的扭矩和軸向力；可連接不可焊材料，可從外部安裝拆卸，并可重復利用避免了滾筒在軸向的攢動，降低了孔和軸的加工精度和加工費用。 4.2.6托輥的選擇 1.托輥的介紹 托輥是影響輸送機使用效果的關鍵部件之一，約占整機重量的30％～40％ ， 占整機價格的25％～30％。在帶式輸送機中，托輥用于支承輸送帶和貨載，并且保證輸送帶的垂度在設計限定的范圍內(nèi)。在帶式輸送機的設計中，托輥的選擇和選用數(shù)量對于帶式輸送機的正常使用、穩(wěn)定運行、維護費用、功率消耗、整機價格有重要影響。 2.托輥主要尺寸的確定 物料主要裝載于膠帶中部，考慮到文撐膠帶的托輥盡量離開裝線量多的地方和不致使膠帶中部垂度過大，取托輥內(nèi)側(cè)因為： d＝0.55D (mm) (4-5) 式中D——帶寬，mm。 查表[2]取d=63.5mm， 長度則根據(jù)帶寬選擇為220mm 托輥直徑、軸徑和總長度等其他尺寸與普通回程托輥相同，以便于代換。 3.托輥間距的確定 托輥間距應滿足兩個條件：滾子軸承的承載能力及輸送帶的下垂度，托輥間距應配合考慮該處的輸送帶張力，使輸送帶獲得合適的垂度。綜合各方面因素選擇為上托輥間距為221mm,下托輥間距為450mm。 4.3本章小結(jié) 本章開始對帶式輸送機的發(fā)展史做出簡單講述，式輸送機已成為最重要的散狀物料連續(xù)輸送設備，它不僅應用于企業(yè)內(nèi)部的運輸，也拓展到企業(yè)外部輸送，廣泛應用于冶金，礦山碼頭，糧食和湖工等領域。敘述了帶式輸送機的工作原理及其優(yōu)點，并對帶式輸送機進行設計。包括帶的選擇、驅(qū)動裝置、拉緊裝置、滾筒和托輥的設計。 第5章 上料裝置設計 5.1概述 上料裝置的作用是實現(xiàn)軸承的自動上料，這里用一個回轉(zhuǎn)隔離器來實現(xiàn)，利用回轉(zhuǎn)隔離器的旋轉(zhuǎn)將軸承撥送到傳送帶上，回轉(zhuǎn)隔離器是間歇運動的，當傳送帶停止以方便機械手抓取軸承的時候，上料裝置轉(zhuǎn)動90度角，將軸承運輸?shù)綆?，整個過程利用控制來實現(xiàn)，所用的電動機是步進電機。 5.2上料裝置的設計 5.2.1電動機的選擇 按照輸送機電機的選擇方法，根據(jù)[2]手冊22-3-67選150BF002，參數(shù)間下表： 表5.1 150BF電動機參數(shù) 項目 型號 相數(shù) 步矩角/° 電壓/V 相電流/A 最大靜轉(zhuǎn)矩/N·m 空載起重頻率/Hz 運行頻率/Hz 150BF002 5 0.38/0.76 80 13 13.7 2800 8000 5.2.2軸的設計 1.材料的選擇 軸的材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。其為學性能由[5]表8-1查得，，。 求輸出軸的功率，輸出轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。 2.估軸徑和選擇聯(lián)軸器型號 　為了繪制軸和軸承部件的結(jié)構(gòu)，確定軸的支撐距離和作用力的位置，先初估軸徑和選用連軸器型號。 　?。?）軸徑估計 軸徑估計公式為： （5-1） 　　　查手冊可取A0＝110 則 ； 水平軸　　取A0＝110 則 ； 因為此兩軸均有鍵槽，應增大3%，則 立軸　　d1=1.03×25.6=26.37mm 圓整為 d1=27mm； 水平軸　d2=1.03×19.2=19.78mm 圓整為 d2=20mm； 　?。?）選擇聯(lián)軸器 根據(jù)初估軸徑d2=20mm， 根據(jù)[4]水平軸選用 型聯(lián)軸器，與電機相配合。 所以水平軸的最小直徑為22mm。 （3）確定階梯軸各段直徑及長度 水平軸：與聯(lián)軸器配合處取軸徑為30mm,長度為56mm，與軸承配合處軸徑為35mm,長度為16mm，軸承中間軸徑為40mm,長度為102mm，與齒輪配合處軸徑為32mm,長度為52mm。 立軸：與軸承配合處軸徑為40mm,長度為12mm，軸承中間軸徑為42mm,長度為485mm，與齒輪配合處軸徑為46mm,長度為53mm。 5.2.3齒輪的設計 主齒輪輸入功率P=0.05KW,轉(zhuǎn)速n1=9.4r/min,傳動比i=2.5,載荷平穩(wěn)，每天一班工作，單向傳動，使用壽命15年。 1.選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù) 齒輪采用鍛鋼制造，采用用軟齒面齒輪，選用45鋼。先切齒，小齒輪調(diào)質(zhì)，齒面硬度220~230HBS;大齒輪正火，齒面硬度190~200 HBS。精度為6級。 2.選擇齒輪等級、齒數(shù)、齒寬系數(shù) 因是保證準確的轉(zhuǎn)位，選用6級精度。 閉式齒輪傳動，選擇z1=23,z2=58。u=z2/z1=2.5。 錐齒輪推薦齒寬系數(shù)ψR=0.25~0.3，齒輪懸臂布置，取ψR=0.26。 3.確定相關參數(shù) ， ， 當量齒數(shù)：Zv1=25 Zv2=156 當量齒輪端面重合度 =1.88-3.2（1/ Zv1+1/ Zv2）=1.73 4.按齒根彎曲疲勞強度設計 閉式齒輪傳動，按齒根彎曲強度設計，式子 （5-2） 確定式中各項數(shù)值： 因載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不高，可初選載荷系數(shù)Kt=1.1; ; 由式， 由圖查取，按Zv1，Zv2查的： YFa1=2.66，YFa2=2.02 YSa1=1.59，YSa2=1.86 由式， 由圖查得 YN1=0.96，YN2=0.98；由表選取 SFmin=2.00； 按小齒輪齒面硬度均值225HBS，在ML線上,查取σFlim1=538.00 MPa，同理， σFlim2=441.60 MPa。 所以： ； ； 取， 設計齒輪模數(shù)。 將確定后的數(shù)值代入設計式，求得 修正m: 查取KA=1.00； 按，精度等級5級查取KV值，Kv=1.01； 查取Kβ=1.08，查取Kα=1.00； ； 選取齒輪大端標準模數(shù)m=4mm。 5.確定錐齒輪傳動主要幾何參數(shù) d1=mz1=4x23=92mm d2=4x58=232mm mm,取齒寬B1=B2=33mm 　　 5.2.4各部分零件的校核 1.軸的強度校核步驟 （1）定出軸的支撐距離及軸上零件作用力的位置，如圖5.1 （2）軸的簡化與校核 圖5.1 軸示意圖 2.軸的校核計算： 直齒錐齒輪是以大端參數(shù)為標準值的。載強度計算中，則以齒寬中點處的當量齒輪作為設計的依據(jù)。因而錐齒輪1的平均分度圓直徑為： 其中，為錐齒輪的大端直徑，為齒輪傳動比的齒寬系數(shù)，通常取。 于是 (1) 計算齒輪受力 齒輪所受轉(zhuǎn)矩為 齒輪作用力 圓周力： 徑向力：，且 軸向力：，且 軸的受力大小與方向如圖5-2所示 (2) 計算軸承反力 水平面(如圖5-2b) 圖5-2 軸的載荷分析圖 垂直面(如圖5-2c) （3）繪制彎矩圖 水平面彎矩圖（圖5-2d） 垂直面彎矩圖（圖5-2e） 合成彎矩圖 （4）繪制扭矩圖（圖5-1f） 由前可知 又根據(jù)又根據(jù)，查手冊得和，故， （5）繪制當量彎距圖(圖5-2g) 對于截面d： 對于截面a和b、c： 3.滾動軸承的壽命校核 （1）軸承的選擇 根據(jù)裝軸承處的軸徑,且受到較小的軸向載荷，所以選擇7207C型角接觸球軸承。 （2）兩處軸承的徑向載荷 A處軸承： C處軸承： 看出C處軸承徑向載荷較大，所以對C處軸承進行校核。 （3）滾動軸承的壽命校核 a) 當量動載荷的計算 對于角接觸球軸承，當量動載荷P為：P= 查得=1.2 ，所以 b) 壽命校核 壽命校核公式為： （5-4） —軸承的壽命（單位為h）; n—軸承的轉(zhuǎn)速r/min n=9 r/min; C—基本額定動載荷, 查得7207C型角接觸球軸承的C=27000N; P—當量動載荷 ，P=3216N；取 4.鍵聯(lián)接的強度校核和立軸鍵的強度校核 （1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)d=46,選用鍵：寬度b=14mm,高度h=9mm.。由輪轂寬度并參考鍵長系列，取鍵長L=32mm故選用鍵的型號為 ：鍵14×9GB1096-1979。 （2）鍵的強度校核 鍵的強度校核公式為： （5-5） T——傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=53.1 N.m K——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。K=0.5×9=4.5mm ——鍵的工作長度 =L-b=14-9=5mm d——軸的直徑 d=46mm 查得許用擠壓應力120Mpa，取其平均值MPa ≤Mpa 所以，鍵可以正常工作。鍵的型號為：鍵14×9 GB1096-2003。 5.3本章小結(jié) 本章內(nèi)容是介紹自動上料機構(gòu)的設計。微型軸承自動檢測線中提供送料的裝置，根據(jù)時間間隔要求利用旋轉(zhuǎn)隔離器將軸承逐個的運送到輸送帶上。包括電動機的選擇，一些軸以及齒輪的設計，并對一些零件進行校核。對個別軸、齒輪和鍵進行校核，并繪制彎矩扭矩圖等。 第6章 機械手的設計 機械手的結(jié)構(gòu)主要有兩個液壓缸組成，由一個液壓缸控制對軸承的抓取，另一個液壓缸控制機械手的行程。 6.1 概述 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的一種執(zhí)行元件，主要用于要求實現(xiàn)往復直線運動或往復擺動運動的場合。 液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可分為活塞缸、柱塞缸和擺動缸三類。活塞缸、柱塞缸實現(xiàn)往復運動，輸出力和速度；擺動缸實現(xiàn)小于360度的往復運動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。它按作用原理可分為兩大類：單作用缸和雙作用缸。單作用缸利用液體壓力產(chǎn)生的推力推動活塞（或缸體）向一個方向運動，活塞反向運動靠外力或自重來實現(xiàn)。雙作用缸利用液體產(chǎn)生的推力推動活塞（或缸體）產(chǎn)生正反兩個方向的運動。 本設計中綜合考慮多方面因素，采用雙作用活塞缸。具體的設計步驟如下： 1.根據(jù)主機的運動要求，按表[13]43.6-32選擇液壓缸的類型為雙作用液壓缸。 2.根據(jù)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，按表43.6-33選擇液壓缸的安裝方式為尾部法蘭型。 3.根據(jù)主機的動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力，速度，作用時間，內(nèi)徑，選種及活桿直徑等。 4.根據(jù)選定的工作壓力和材料進行液壓缸的結(jié)