說明書、外文翻譯

1、金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計1. 緒論1.1雙金屬線材及其應(yīng)用當(dāng)今社會生產(chǎn)制造業(yè)迅猛發(fā)展，原材料消耗巨大。在現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)中，電力早已成為第一能源。有色金屬作為導(dǎo)線的重要原材料其消耗量也是驚人的。眾所周知，導(dǎo)線的表面導(dǎo)電率最高。而且導(dǎo)線一定要有足夠的橫截面積，所以為了降低成本，節(jié)約有限的有色金屬資源，雙金屬導(dǎo)線孕育而生。所謂雙金屬線材，就是用導(dǎo)電率相對較低的鋁作為線心，用導(dǎo)電率較高的銅包在外面。如圖所示。 圖1-1雙金屬線示意圖其有以下優(yōu)點(diǎn)：(1 降低成本。因為其主要原材料為銅和鋁（鋁做線心銅包在外部）(2 減輕比重。(3 節(jié)約有限的有色金屬資源。因此，雙金屬線材的市場潛力巨大。在國外，美國已經(jīng)有了

2、比較完善的生產(chǎn)工藝過程。其在雙金屬線材的生產(chǎn)技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。生產(chǎn)設(shè)備比較先進(jìn)，基本實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。在國內(nèi)，我國積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，但是生產(chǎn)工藝還不完善，生產(chǎn)設(shè)備短缺，目前還處于起步階段。根據(jù)雙金屬線材的直徑不同現(xiàn)在雙金屬線材主要應(yīng)用在電力金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計工程和通訊工程上。但是在不久的將來，雙金屬線一定會以它的自身優(yōu)勢逐步取代現(xiàn)在的單金屬導(dǎo)線。1.2繞裝機(jī)的作用和目前狀況繞裝機(jī)是雙金屬線生產(chǎn)中最后環(huán)節(jié)封裝, 完成家用電器, 電機(jī)及工業(yè)電機(jī)線圈繞制的電工專用設(shè)備.它主要目的是把生產(chǎn)出的雙金屬線纏繞成卷，便于運(yùn)輸。由于是生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)，所以一定要保證設(shè)備不會對產(chǎn)品構(gòu)成破壞，也要求有記數(shù)

3、系統(tǒng)以便于統(tǒng)計產(chǎn)量和方便銷售。國外繞線機(jī)的線嵌設(shè)備已由電器自動控制發(fā)展到微機(jī)控制. 有些還具備關(guān)鍵部位的狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷功能. 然而我國在這類設(shè)備的控制方面還基本上采用傳統(tǒng)的電器控制, 生產(chǎn)效率低, 線圈繞制的質(zhì)量差, 屬于半手工半自動的操作方式.本次設(shè)計題目為雙金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計，本項目屬于實際生產(chǎn)中的技術(shù)改造的裝備開發(fā)設(shè)計。該裝備主要用于新型雙金屬材料的制造生產(chǎn)，該設(shè)備實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，達(dá)到高效、可靠、生產(chǎn)率提高的目的。在目前國內(nèi)的生產(chǎn)廠家中，繞裝過程大多為人工操作，生產(chǎn)效率低，纏繞精度不高。此設(shè)備的研制可以改善這一狀況，節(jié)約勞動力成本。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計2. 繞裝機(jī)的構(gòu)成及其工作

4、原理2.1雙金屬線材繞裝機(jī)的工作原理繞裝機(jī)由繞線機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)、張緊機(jī)構(gòu)三個主要部分組成。在線圈卷繞之前先做好準(zhǔn)備工作，將雙金屬線穿過張緊力產(chǎn)生裝置，然后再穿過安裝在絲杠螺母副工作臺上的導(dǎo)向裝置，最后才按照一定的傳動關(guān)系卷繞在卷筒上。電動機(jī)與主減速器相連接，開動電動機(jī)后主軸開始轉(zhuǎn)動，繞線開始。雙金屬線通過張緊機(jī)構(gòu)，可以保證纏繞時金屬線上具有一定的張緊力。從而保證金屬線能夠整齊緊密的卷繞在卷筒上。步進(jìn)電機(jī)控制排線裝置：步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制排線速度，轉(zhuǎn)向控制絲杠的移動方向，換向位置由安裝在導(dǎo)向光杠上的紅外線接收管來控制。在導(dǎo)向裝置上的輥子上安有霍爾元件，可以記錄繞線長度，測量線材移動的速度。卷筒由脹緊

5、裝置固定在主軸上，充分保證了卷筒和主軸的同步轉(zhuǎn)動，以完成繞線功能。漲緊力是由內(nèi)部截面為錐形的襯套和主軸端部的錐面之間的擠壓力所提供的。上、下料時輔助支撐處的軸隨著安裝在其下部的滑動絲杠進(jìn)行軸向移動。使卷筒有足夠的空間可以裝卸。2.2雙金屬線材繞裝機(jī)設(shè)計過程中的方案對比設(shè)計過程中所遇到的主要問題是張緊力的產(chǎn)生和卷筒部分支撐。張緊力的產(chǎn)生可以有三種方法：第一種拉緊裝置俗稱“九曲橋”，線架為簡單的焊接結(jié)構(gòu)，其上焊有放一個或多個線盤的懸掛軸。拉緊裝置由立柱與膠木輪，再至繞線機(jī)繞線模上。雙金屬線在拉緊裝置上的膠木輪間反復(fù)彎曲變形通過，產(chǎn)生繞線過程中的張緊力，該力的大小可以通過調(diào)整雙金屬線材穿行膠木輪的數(shù)

6、量來控制。但是在生產(chǎn)過程中存在著很多的缺陷。金屬線材的反復(fù)彎曲，造成線材的“軟作硬化”現(xiàn)象。由于金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計雙金屬線反復(fù)彎曲，通過多個膠木輪，摩擦力很大，還有可能導(dǎo)致線材的不均勻變形。第二種張緊力的產(chǎn)生裝置是依靠配重塊來產(chǎn)生張緊所需要的力。其具體結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示。 繞線時，先將線盤上的兩對稱軸向拉緊螺桿卸下, 將兩端板緊貼于線盤兩圓盤外側(cè), 通過兩螺桿將兩端板與線盤固定于一體, 然后將線盤中心孔套入線架懸掛軸上, 軸端擰上防脫螺母, 再將剪斷的三角帶放入帶槽的端板槽內(nèi), 三角皮帶一端固定于線架上, 另一端吊掛配重塊, 雙金屬線從線盤出來, 經(jīng)導(dǎo)向輪至繞線機(jī)繞線模上。繞線過程中線盤

7、轉(zhuǎn)動, 三角帶對線盤施加摩擦力, 形成金屬線的拉緊力, 該力的大小可調(diào)整配重塊的數(shù)量來控制。這種裝置張緊力的產(chǎn)生是采用三角帶對線盤的摩擦來實現(xiàn)的，皮帶的強(qiáng)度是有限的，即下面可以加載配重塊的重量也是有限的，因此所能產(chǎn)生的張緊力的范圍很窄。本機(jī)構(gòu)主要是對線徑為3-5mm 的雙金屬線材進(jìn)行繞制，所以需要較大的張緊力。這種方案顯然不能提供足夠大的張緊力，是不符合生產(chǎn)要求的。第三種設(shè)計方法是通過摩擦盤來產(chǎn)生張緊力的，雙金屬線從兩個壓緊輪中間通過，由于其中一個壓緊輪與摩擦盤相連，摩擦盤的金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計制動作用使金屬線材上產(chǎn)生一定的張緊力。摩擦盤依靠壓緊彈簧相互擠壓在一起，可以通過改變彈簧的變形程度

8、，調(diào)整彈簧的幾何參數(shù)來控制摩擦盤間的壓緊力，進(jìn)一步控制張緊力的大小。這種方法設(shè)計簡單，工作可靠，易于調(diào)節(jié)，并且可以產(chǎn)生所需的較大張緊力，所以這次設(shè)計中就采用這種方法。輔助支撐部位的結(jié)構(gòu)可以有很寬的選擇范圍。如可以采取氣壓缸，液壓缸驅(qū)動輔助支撐輪往復(fù)運(yùn)動完成支撐（具體結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示。圖中1為輔助支撐輪，圖中2為氣壓缸），但是此種結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于輔助支撐輥子的安裝定位精度的要求很高，如果定位不夠精確輥子就有可能起不到輔助支撐的作用，或者會導(dǎo)致卷筒的中心軸線并不是水平的而引起卷線誤差。另外，由于在繞線過程中卷筒的質(zhì)量越來越大，也就是說施加在輔助支撐輥子上的力也會越來越大，因此對于氣壓缸的密封性的

9、要求很高。綜合上述的各種因素，這種方案的可行性較差。 本次設(shè)計中采取輔助支撐軸來對卷筒進(jìn)行支撐，卷線的過程中支撐軸伸入卷筒的筒芯內(nèi)部。通過安裝在滑動絲杠上頂緊軸（也就金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計是輔助支撐軸）的往復(fù)直線運(yùn)動來實現(xiàn)卷筒的漲緊與放松。卷筒的安裝設(shè)計時，可以采取漲緊軸完全伸入卷筒芯部（圖2-3）和部分伸入卷筒芯部(圖2-4 兩種方案。如果采用頂緊軸完全伸入卷筒芯部的方案時，卷筒在安裝和拆卸過程中，軸的行程很大，則所需要設(shè)計的滑動絲杠導(dǎo)軌部分的長度很大，不僅精度不容易控制，而且設(shè)備整體所占的空間也要增大。對卷筒的芯部和軸的加工配合精度的要求也很高，如果配合精度不高，很可能會導(dǎo)致軸根本不能裝入

10、卷筒的芯部。另外，支撐軸根部的最大彎矩增大，根部受力易于斷裂，對支撐軸根部強(qiáng)度要求增高。當(dāng)軸采用部分伸入卷筒的芯部時，不僅軸的行程小，卷筒拆卸容易，對軸的加工精度和強(qiáng)度要求較低。 圖2-3 圖2-4金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計2.3 雙金屬線材自動繞裝機(jī)的基本參數(shù)的選定選取雙金屬線材的直徑為0d =4mm ；卷筒的初始直徑min 100d mm =：卷筒的最大繞線直徑m 500ax d mm =。卷筒的繞線部分的半徑為500l mm =，可以初步選取卷筒的轉(zhuǎn)速為60/min rad ?？梢圆槿C(jī)械工程手冊可得銅的抗拉強(qiáng)度為230bc Mp =；鋁的抗拉強(qiáng)度為75bA Mp =。雙金屬線材的抗拉強(qiáng)度的

11、計算過程中可以取抗拉強(qiáng)度較低的鋁來計算，則當(dāng)線材內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到抗拉極限應(yīng)力時的力max F =20. 754bA A d =2058.9d =258.94=943.2N =可以選取張緊力為F =500N 。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計3. 繞線機(jī)構(gòu)設(shè)計3.1方案確定繞線部分主要由三相異步電動機(jī)，雙級圓柱齒輪減速器和頂緊軸部分組成，如圖3-1所示 三相異步電動機(jī)是有兩個基本部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。它的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同可以分為兩種形式：鼠籠形和繞線式。三相異步交流電動機(jī)是生產(chǎn)上主要使用的交流電動機(jī)，它被廣泛的應(yīng)用于驅(qū)動各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)

12、機(jī)及水泵等。頂緊軸部分可以由滑動絲杠所帶動沿著軸向移動，使卷筒可以有足夠的空間完成裝卸工作。卷筒上的張緊力是通過安裝在卷筒芯部的漲緊套來完成的，頂緊軸伸入漲緊套內(nèi)部，并通過軸向移動使卷筒和漲套緊密的壓合在一起。接觸面上產(chǎn)生很大的壓緊力，于是在頂緊軸轉(zhuǎn)動時，可以在接觸面間產(chǎn)生足夠大的摩擦力，從而保證了，卷筒同旋轉(zhuǎn)軸的同步運(yùn)動，完成繞線功能。這里選用的滑動絲杠可以將絲杠的螺旋運(yùn)動轉(zhuǎn)化為頂緊軸的直線運(yùn)動?；瑒咏z杠具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，易于自鎖和傳動平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn).金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計3.2技術(shù)設(shè)計卷筒上繞滿雙金屬線材時，即卷筒的直徑達(dá)到最大值500mm 時，卷筒的總的重量是max Gmax G 的計

13、算： 22m a x m i n m a x 9.850044h h d d G gV =- 225001009.850044h =- 0.92h =等式中參數(shù)的意義 h 是雙金屬線的有效密度V 為雙金屬的體積可以查工程材料手冊知到：鋁的密度為22.7/l g cm =銅的密度為28.9/c g cm =選取較大的銅的密度來計算： max 8220.3G N =可以選取卷筒本身的質(zhì)量為：20N設(shè)計出頂緊軸的結(jié)構(gòu)如下圖； 由于頂緊軸要承受的是軸向力，所以可以選用圓錐磙子軸承，這里選取圓錐的型號為（32013），軸承的主要技術(shù)參數(shù)為金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計65d mm =，100D mm =，23T

14、 mm =，22.4a mm =，82.5r C KN =，各段的尺寸如圖上標(biāo)注所示。則可以通過計算來校核軸的彎曲強(qiáng)度。可以得到軸的徑向受力分析圖： 根據(jù)上面的受力分析，可以列出下列方程組：2112/2(7039 288.8/2(288.8109 288.8/2G F G F F F G +=+=+=可以解得： 12837.6F N = 2777.52F N =各個力的方向如圖所示。由于金屬線的張緊力并不在卷筒上產(chǎn)生，即張緊力不作用在卷筒上。所以可以忽略切向力。卷筒只受到軸向力和徑向力。 可以畫出頂緊軸上的的彎矩圖 可以看出在1F 作用點(diǎn)處，軸上的彎矩達(dá)到最大值1M 。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計

15、11在這里軸的抗彎截面系數(shù)33365269613232d W mm =接著可以根據(jù)彎扭合成軸的強(qiáng)度條件：ca =1-=來進(jìn)行校核。式中各參數(shù)的物理意義和單位是： ca -軸的計算應(yīng)力，單位為Mp 。 M - 為軸所受的彎矩，單位為N mm T - 為軸所受的扭矩，單位為N mm W - 為軸的抗彎截面系數(shù)，單位為3mm 1-為對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力 則帶入數(shù)據(jù)可以得到：8.33ca Mp =1-則可以知道軸滿足強(qiáng)度要求。由圖可知，頂緊軸前端的錐形軸處的錐度為 1：10，可見錐度軸的長度為75mm, 可以取當(dāng)量直徑為w d =65mm. N .2wd =max T 則可知 max 50

16、0250125. T mm N mm=由于套筒和軸均為鋼制結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)經(jīng)驗選取摩擦系數(shù) =0.28N =max2w T d =321250.286510-=13736.26N 又可以由圖3-5示的關(guān)系可以知道：金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計 12F =N.sin =max 2sin w T d 其中=1arctan10則 F =12125sin(arctan=1367 N這里所求出的力F 為滑動絲杠處的軸向力，也就是作用在圓錐輥子軸承上的軸向力。經(jīng)過分析可以知道，靠近外部的軸承所受到的軸向和徑向載荷都是最大的，所以僅僅對它進(jìn)行校核。由手冊可以查取0.46e =，1.3Y =，00.7Y =。由于1/

17、1367/283760. 48F F =0. 4e = 則可以取0.4X =，1.3Y =。由于系統(tǒng)的載荷有輕微的變化，可以選取1.1p f =，則軸承的當(dāng)量動載荷p 為：演算軸承的壽命 611060rh C L n p=10637= 假設(shè)每班工作8小時，每天工作兩班，一年300個工作日。則金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計 13軸承的壽命為2965年，原遠(yuǎn)滿足壽命要求?；瑒咏z杠采用混合式步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，頂軸的進(jìn)退通過步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制；頂軸的移動速度通過步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制這里可以選取1103501BYG 型混合式步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)的步距角為0.6/1.2 ，驅(qū)動電壓為220V ，凈轉(zhuǎn)矩為10N m ，

18、轉(zhuǎn)動慣量為211.3kg cm ，重量為8.0kg 。在前面圓錐輥子軸承的計算過程中已經(jīng)求出滑動絲杠內(nèi)部的作用力1367F N =。輔助支撐部位的滑動螺旋絲杠傳動部分的設(shè)計：(1可選擇梯形螺紋。牙形角=30 ，螺紋副的大徑和小徑處有相等的徑向間隙。牙根強(qiáng)度高，螺紋的工藝性好（可以用高生產(chǎn)率的方法制造）；內(nèi)外螺紋以錐面貼合，對中性好，不易松動；采用剖分式螺母，可以調(diào)整和消除間隙，但是其效率低。(2軸向載荷F=1367N 部件材料的選擇螺桿材料：淬火鋼，許用壓強(qiáng)P =10-13MP，這里可以選取12 MP 螺母材料：青銅 ，滑動速度的范圍6-12 選用部分式螺母 =2.5， =0.8 則螺桿的中徑

19、2d =5.4由于未考慮工作臺與導(dǎo)軌之間的摩擦，所以中徑的值應(yīng)該大于5mm 選擇梯形螺紋的工稱直徑d=32mm ,螺距p=6mm 2d =2D =d-0.5p=32-0.56=29mm1d =d-2(0.5p+c a =32-2(0.56+1.5=23mm 所以可以選擇以下螺母：螺母的高度H=2d =2.529=72.5mm 螺紋的圈數(shù)Z=H P =72.56=12金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計 14螺紋的工作高度h =0.5p =0.56=3mm 工作時的壓強(qiáng) 213670.4229312F p d hz =mpp 驗算螺紋的自鎖導(dǎo)程6s p m m = 螺旋升角 =2arctan sd =6arc

20、tan 29=3.678當(dāng)量摩擦角 arctancos2f =0.07arctan30cos2=4.145 f =0.07（淬火鋼對青銅） 因此可以自鎖。 螺桿抗壓強(qiáng)度的校核： 當(dāng)量應(yīng)力 =29.82Mp 這里的表示螺桿的許用應(yīng)力，則35s=s 為材料的屈服強(qiáng)度，對于45號鋼來說355s Mp =，則由上面的計算可以知道螺桿的強(qiáng)度是滿足要求的。 螺紋牙強(qiáng)度的校核：63.9b p mm = 螺桿剪切強(qiáng)度的校核金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計 1511367233.912F d bz =0.4Mp 45號鋼材的抗剪切強(qiáng)度為346.41Mpa ，則螺桿的強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求。ssb n=355Mp = b 221

21、3313673b Fh Mp d b z =其中s 為45號鋼材的屈服極限，數(shù)值為355Mp 。n 為材料使用時的安全系數(shù)。 螺母剪切強(qiáng)度的校核： 1367F Mp Mp d b z =螺母彎曲強(qiáng)度的校核：223313673b b Fh Mp Mp d b z =螺桿的穩(wěn)定性校核：螺桿的最大工作長度為350l mm =，由于螺桿兩端固定，所以可以選取0.5=1235.7544d i mm = 0.5350lMp Mp i=金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計可知滿足穩(wěn)定性要求。傳動效率的計算=+滑動絲杠也要受到軸向力的作用，所以滑動絲杠的支撐處可以采用圓錐輥子軸承，根據(jù)滑動絲杠的幾何參數(shù)可以選取32004型

22、圓錐輥子軸承。軸承的主要參數(shù)為20d mm =，42D mm =， 15T mm =，15B mm =，10.3a mm =，25r C KN =。聯(lián)軸器的選擇與校核：選取16，Y 型，52L mm = 聯(lián)軸器上的鍵用8740b h l = 聯(lián)軸器上的螺栓為10絞制孔螺栓。由于此軸在工作過程中基本上不承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，所以聯(lián)軸器上的螺栓不會承受很大的擠壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力。這里的螺栓的強(qiáng)度就不予以校核。頂緊軸要靠滑動導(dǎo)軌來支撐，頂緊軸在滑動導(dǎo)軌上往復(fù)移動。這里的導(dǎo)軌的樣式和尺寸如下圖所示： 圖3-6 滑動導(dǎo)軌處燕尾槽的尺寸金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計4. 排線機(jī)構(gòu)設(shè)計4.1方案確定 圖4-1 排線機(jī)構(gòu)方案如

23、圖4-1，排線部分主要是由三相異步電動機(jī)、剛性聯(lián)軸器、滾珠絲杠組成可以選取40082.5BNFN -型滾珠絲杠，則絲杠的主要的技術(shù)參數(shù)如下：絲杠的外徑40d mm = 導(dǎo)程6l m m =絲杠的谷徑36.4g d mm = 滾珠中心徑41.0p d mm =滾珠絲杠的螺旋升角。則6tan 0.0502m g l d d d =+ 所以可知 (a r c t a n 0. 0502. 862=滾珠絲杠的軸向固定可以通過圓螺母來進(jìn)行。圓螺母多為細(xì)牙螺母常用于較大的聯(lián)接，這種螺母便于使用鉤頭扳手裝拆，一般配用圓螺母止動墊圈，常與滾動軸承配套使用?？梢酝ㄟ^步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)雙金屬線的往復(fù)運(yùn)動；通過

24、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制排線的速度 。絲杠可以通過對稱安裝在它兩側(cè)的光杠來導(dǎo)向。光杠保證了絲杠的螺旋運(yùn)動可以正常轉(zhuǎn)化為螺母的直線運(yùn)動。安裝在光杠上的紅外線接收管還可以限制工作臺移動的范圍。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計4.2技術(shù)設(shè)計在本設(shè)計中采用步進(jìn)電機(jī)為換向機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件，主要考慮了可以控制其精確的換向和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件，每改變一次其勵磁狀態(tài)就轉(zhuǎn)過一個角度（布距角a ），若不改變勵磁狀態(tài)則保持一定位置而靜止。當(dāng)一串電脈沖（n 個）以一定相序輸入惦記時，其轉(zhuǎn)子就沿某一方向轉(zhuǎn)動a n 個角度（以一定機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動比例可轉(zhuǎn)化為送進(jìn)長度）。通過控制發(fā)出電脈沖的個數(shù)和時

25、間，就能控制生產(chǎn)顯得送進(jìn)位移規(guī)律，改變電脈沖的得電相序，就能控制電機(jī)的角位移方向，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速則正比于輸入電脈沖的頻率，步進(jìn)電機(jī)的啟動、運(yùn)行、停止通常是個從低頻向高頻再到低頻階段過渡的發(fā)電脈沖過程。該種電機(jī)其特點(diǎn)歸納起來有：可以用數(shù)字信號直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個系統(tǒng)簡單廉價；位移與輸入脈沖信號個數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，可以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)；無刷，電機(jī)本體部件少，可靠性高；易于啟動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，響應(yīng)性也好；停止時，可有自鎖能力；步距角選擇范圍大，可在幾十角分至180度內(nèi)；在小步距角情況下，通常可以在超低速下高轉(zhuǎn)距穩(wěn)定運(yùn)行；速度調(diào)節(jié)范圍廣，并可實現(xiàn)一臺控制器控制多臺步進(jìn)電機(jī)完全同步運(yùn)

26、行；步進(jìn)電機(jī)帶慣性負(fù)載的能力較差；存在高頻易失步，低頻易共振的缺點(diǎn)；步進(jìn)電機(jī)必須有專門的驅(qū)動電源供電。電磁步進(jìn)電機(jī)分為磁阻式（反應(yīng)式）、永磁式和永磁感應(yīng)式（混合式）。其相數(shù)可分為：單相、二、三、四、五和八相等，增加相數(shù)可以提高電機(jī)的運(yùn)行性能，但同時其結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電源就更復(fù)雜，增加成本。如圖，三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的橫截面。它的定子有三對磁極，每一對磁極上繞著一相繞組，繞組通電時，這兩個磁極的極性相反；三相繞組接成星形。定轉(zhuǎn)子的齒距通常相等。圖中所示轉(zhuǎn)子齒數(shù)為40，則每個齒距對應(yīng)空間角度是940/360=o o 。當(dāng)某一相繞組通電，會形成一定的磁場，而當(dāng)定轉(zhuǎn)子齒的相對位置不同時，磁路的導(dǎo)磁金屬線材自動

27、繞裝機(jī)設(shè)計會變化，定轉(zhuǎn)子齒對齒處的每個級磁導(dǎo)最大，定轉(zhuǎn)子齒對槽處的每個級磁導(dǎo)最小。轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定平衡位置是使通電磁路的磁導(dǎo)為最大的位置，所以某相通電就是使該相定轉(zhuǎn)子齒對齒。若A 相通電后，B 相再通電時，B 與A 的繞組軸線夾角為120度，中間包括齒距數(shù)120o /9o =13+1/3，這樣，當(dāng)通電順序是A B 時，轉(zhuǎn)子會沿ABC 的方向轉(zhuǎn)過1/3齒距。同理， B C 時，轉(zhuǎn)子又會沿ABC 方向再轉(zhuǎn)過1/3齒距 ，C A 時，轉(zhuǎn)子又會沿ABC 方向再轉(zhuǎn)過1/3齒距，可見，在連續(xù)不斷地按A B C A B 的順序分別給各相繞組通電時，轉(zhuǎn)子會沿ABC 方向以每次轉(zhuǎn)過1/3齒距，即3度的空間角，連續(xù)的轉(zhuǎn)

28、動。其中，磁場的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的比等于轉(zhuǎn)子齒數(shù)。同理，如果按A C B A C 的順序通電，則轉(zhuǎn)子會沿ACB 方向轉(zhuǎn)動。也就是說，改變電動機(jī)的通電順序，可以決定電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。上述通電方式都是三相單三拍運(yùn)行方式。三拍（A AB B BC C CA A AB ）方式運(yùn)行，后者是前者的一半步距角。總之，同一臺步進(jìn)電機(jī)，可以有不同的通電方式和不同的運(yùn)行拍數(shù)，Z R 表示轉(zhuǎn)子齒數(shù)，則每改變一次通電狀態(tài)時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過角度的平均值稱之為步距角，用b 表示，則：b =r o z m 1360步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性很重要，它可以反映步進(jìn)電機(jī)的帶載能力大小。 圖4-2 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡示意圖金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計步進(jìn)電機(jī)

29、不能直接接到交流電源上工作，而必須使用專用設(shè)備：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能，除了與電動機(jī)自身有關(guān)以外，也在很大程度上取決于驅(qū)動器的優(yōu)劣。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器主要構(gòu)成如圖。 圖4-3 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器構(gòu)成示意圖102n d n p =其中卷筒部分的速度已經(jīng)初定160/min n rad =，04d m m =，6p mm =。則由上面的關(guān)系式可得：240/min n rad =。在絲杠的傳動過程中可能所受的最大的轉(zhuǎn)矩為：500403.4232g S d T F N m = 則所需的步進(jìn)電機(jī)的功率為2g T n p kw = 為了使傳動的安全可靠，并且系統(tǒng)可在有沖擊時也可以正常的工作?？梢赃x

30、取1103501BYG 型混合步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動電壓為220V 。步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠之間通過G Y - 型剛性聯(lián)軸器相連，凸緣聯(lián)軸器利用鉸制孔螺栓對中，這種螺栓連接是依靠螺栓與螺栓孔壁之間的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩的，不但減輕了螺栓的預(yù)緊力，而且還提高了其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。剛性聯(lián)軸器的邊緣均布著6個鉸制孔螺栓，則可由力矩平衡的條件可以計算出每個鉸制孔上所承受的力1F （按金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計照螺栓分布在剛性聯(lián)軸器凸緣的中心來進(jìn)行計算）。螺栓中心的距離聯(lián)軸器的中心的距離r 為：(111401( 904032.52424D r D D mm =+-=+-= 因為張緊力由專門的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生，所以絲杠上僅僅承受很小的力

31、，假設(shè)絲杠和用于導(dǎo)向的兩個光杠各承受三分之一的張緊力（這也是絲杠受力的最大一種情況）?？汕蟮?F 。11150063250040632.532d F r F = 117.09F N =螺栓與孔壁的擠壓強(qiáng)度：p F MPa d l = 螺栓和孔壁均可以用45號鋼。45號鋼一些基本參數(shù)為：抗拉強(qiáng)度：600Mp屈服強(qiáng)度：355Mp抗剪強(qiáng)度=13抗剪強(qiáng)度346.41Mp = 45號鋼的擠壓應(yīng)力為100120p Mp =- 則易知 p 螺栓的剪切強(qiáng)度條件的校核：122金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計聯(lián)軸器與滾珠絲杠軸連接處的軸的型號；24 1Y 型8735b h l = 11111111(F F P k l k

32、L b =-公式中的參數(shù)及其意義； 1P 為鍵的側(cè)面的擠壓強(qiáng)度。1l 為鍵的工作區(qū)域的長度，對于圓頭平鍵111l L b =-1k 為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，查手冊可以知道111k h t =-查取鍵的參數(shù)帶入上面的等式：鍵在傳動過程中除了受到擠壓應(yīng)力，還受到剪切強(qiáng)度的作用，但是剪切強(qiáng)度很小，這里不予以詳細(xì)的計算和分析。凸圓聯(lián)軸器上與電機(jī)的伸出軸相連處鍵的型號為：16 1J 型 5523b h l =同理 22122122(F F P k l k L b =- 參數(shù)的選取及其意義同前。 鍵的擠壓強(qiáng)度的計算：金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計雙金屬線從兩壓緊輪中間通過后就產(chǎn)生了一定的張緊力。張緊后的金屬線穿

33、過安裝在絲杠螺母副工作臺上的導(dǎo)向輪，最終纏繞在卷筒上，完成繞線工作。導(dǎo)向裝置是由兩個導(dǎo)向輪和一個托線輥組成，導(dǎo)向輪可以使金屬線材平穩(wěn)的按照預(yù)定的方向輸送到卷筒上；托線輥可以使金屬線保持在兩個導(dǎo)向輪中間，避免了由于線材脫離而引起的誤差和損害。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計5. 張緊機(jī)構(gòu)設(shè)計5.1方案確定 圖5-1 張緊裝置方案張緊裝置主要是用于產(chǎn)生雙金屬線上的張緊力。恒定的張緊力可以使金屬線均勻緊密的纏繞在卷筒上。線在繞制的過程中必須使用適當(dāng)?shù)膹埦o力拉直。張緊力不宜過小，也不宜過大。張緊力過大，雙金屬線拉伸變形，有時還可能將線材拉斷；張力過小，雙金屬線拉不直，被繞制線圈匝間貼合不好，線圈的截面尺寸超差。

34、方案中采取摩擦盤來產(chǎn)生張緊力，張緊力的大小可以通過壓緊輪之間的擠壓力來控制。摩擦盤之間通過壓縮彈簧壓緊，可以通過調(diào)節(jié)彈簧的變形程度和幾何參數(shù)來控制其所產(chǎn)生的摩擦力。因為在繞線過程中，要求摩擦盤總是處于工作狀態(tài)，即兩摩擦盤總是具有相對的轉(zhuǎn)動。長時間的磨擦使摩擦盤很容易破損，失去工作能力。這樣就需要經(jīng)常更換摩擦盤，不僅增加了運(yùn)營的成本，而且還耽誤了寶貴的生產(chǎn)時間，經(jīng)濟(jì)效益不好。所以可以在摩擦盤的表面安裝耐磨性好，拆裝方便的摩擦片。摩擦片失效時可以及時更換，而摩擦盤還可以繼續(xù)使用。摩擦片不僅價格便宜，而且裝拆容易，延長了摩擦盤的壽命，節(jié)約了生產(chǎn)時間，降低了運(yùn)營成本。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計5.2技術(shù)設(shè)

35、計（1）可以選取壓線盤的直徑1D 為100mm ，摩擦盤的有效直徑2D 為200mm 。摩擦盤間的摩擦系數(shù)為0.1=。作用在壓緊輪上的旋轉(zhuǎn)力矩：Z D M F N mm = 根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡原理可以知道：摩擦盤處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩同壓緊輪上的轉(zhuǎn)矩相平衡，即：2122Q Z D D F F = 帶如已知的數(shù)據(jù)可以得；2500Q F N =（彈簧內(nèi)的壓緊力） 可選取摩擦軸的直徑為30d mm =，作用在摩擦盤軸內(nèi)剪切力為= （2）壓縮彈簧的幾何尺寸的計算：材料直徑8d mm =；彈簧的中徑32D mm =；彈簧的內(nèi)徑124D D d mm =-=；彈簧的外徑240D D d mm =+=。旋轉(zhuǎn)比 3248D

36、C d = 有效圈數(shù) 28GD n c k =在這里32D mm =，4c =，1234/k N mm =。熱軋彈簧鋼(122GB 55CrmrA ，切變摸量78G Gpa =78000Mpa =780003215.88161234n = 取5n =，則壓縮彈簧的支撐圈數(shù)為22n =總的圈數(shù)為：12527n n n =+=+=金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計自由長度 01. 51151. 5867H p n d m m =+=+= 工作長度 0671057n n H H f mm =-=-=最大芯軸直徑m a x 20x D mm = 最小套筒直徑m i n 44t D mm =金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計6

37、. 繞線機(jī)的控制控制單元的作用是完成繞線機(jī)各種動作控制，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能如下圖所示。 6.1控制微機(jī)及配置控制微機(jī)為8031c ，由整流電源和后備電池供電失常迫使繞線過程停止時，8031c 切換為電池供電并運(yùn)行于低功能睡眠狀態(tài)，其內(nèi)部RAM 儲存保護(hù)已經(jīng)繞制圈數(shù)、需要繞制圈數(shù)等重要的數(shù)據(jù)并鎖定各種控制信號，直至電池恢復(fù)正常以后，在根據(jù)數(shù)據(jù)記錄繼續(xù)工作。6.2排線機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制高質(zhì)量的排線過程要求繞頭旋轉(zhuǎn)一周時排線機(jī)構(gòu)在排線方向上移動一個線徑的距離。對于上述排線機(jī)構(gòu)在排線，其運(yùn)動要求變?yōu)椋豪@頭旋轉(zhuǎn)一周，控制器向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送一定數(shù)量的驅(qū)動脈沖，金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計使排線機(jī)構(gòu)完成一個徑向的位移運(yùn)動

38、。脈沖數(shù)為整數(shù)，由線徑和脈沖當(dāng)量的商決定，而步進(jìn)方向由排線方向決定。為了滿足移動一個線徑步進(jìn)脈沖數(shù)為整數(shù)的要求，特對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了變細(xì)分驅(qū)動，通過不同的細(xì)分方式得到不同的脈沖當(dāng)量。例如，由步距角為0. 9/1. 8 混合式步進(jìn)電機(jī)和導(dǎo)程為8mm 的滾珠絲杠組成的排線機(jī)構(gòu)，整步方式即1.8 步距角運(yùn)行時的脈沖當(dāng)量為40m ；而8細(xì)分方式運(yùn)行脈沖當(dāng)量為5m ；10細(xì)分方式運(yùn)行脈沖當(dāng)量則變?yōu)?m 。對于1mm 線徑的繞線，排線機(jī)構(gòu)由整步方式驅(qū)動移動一個線徑需要25個脈沖；而線徑為0.5mm 繞線利用4細(xì)分方式驅(qū)動，移動一個線徑需要50個脈沖。因此，控制微機(jī)對排線機(jī)構(gòu)的控制過程為：根據(jù)線徑確定步進(jìn)的細(xì)

39、分?jǐn)?shù)以及移動一個線徑需要的脈沖數(shù)，并在繞頭旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)根據(jù)繞頭轉(zhuǎn)速向步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動器發(fā)送確定數(shù)目的步進(jìn)脈沖，即可達(dá)到繞頭旋轉(zhuǎn)一周排線機(jī)構(gòu)在排線方向上移動一個線徑的目的。6.3狀態(tài)監(jiān)控控制單元繞頭旋轉(zhuǎn)監(jiān)視單元的作用是實現(xiàn)繞制線圈數(shù)統(tǒng)計、轉(zhuǎn)速檢測以及繞頭旋轉(zhuǎn)一圈排線機(jī)構(gòu)移動一個線徑的協(xié)調(diào)控制。使用的傳感器為霍爾元件?？刂莆C(jī)通過對霍爾元件輸出的脈沖信號的統(tǒng)計處理得到繞頭轉(zhuǎn)速和繞線圈數(shù)等參數(shù)?；魻栐幢粰z測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為:直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、

40、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。卷筒的有效長度監(jiān)視單元，是在與繞頭平行的光杠上對齊卷筒兩端有效內(nèi)測面安裝的兩組紅外線接受管，而紅外線發(fā)射管安裝在螺母上，由此對排線機(jī)構(gòu)左右移動范圍進(jìn)行界定。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計光電耦合器可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。這里的光電耦合器起到了開關(guān)的作用。另外，系統(tǒng)的控制軟件實行模塊化設(shè)計，包括：初始化模塊，鍵盤、顯示管理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，繞制

41、圈數(shù)統(tǒng)計模塊，排線控制模塊，繞頭轉(zhuǎn)速檢測、調(diào)節(jié)控制模塊和系統(tǒng)供電失常數(shù)據(jù)保護(hù)管理模塊等。數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)輸入線徑確定步進(jìn)電機(jī)細(xì)分模式并計算移動一個線徑所需要的脈沖數(shù)；數(shù)據(jù)保護(hù)模塊在系統(tǒng)供電失常時，鎖定控制信號、儲存保護(hù)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)供電恢復(fù)正常時，恢復(fù)系統(tǒng)操作。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計7. 結(jié)論本次設(shè)計主要完成了金屬線材自動繞裝機(jī)的繞線機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)、張緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計，對控制系統(tǒng)做了基本研究。繞線機(jī)構(gòu)能夠可靠的完成繞線以及上卸料功能；排線機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確排線，并與繞線機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確協(xié)調(diào)工作；張緊力的產(chǎn)生是通過摩擦盤來實現(xiàn)的，摩擦盤在彈簧的作用下壓緊在一起，可以通過調(diào)節(jié)彈簧的幾何尺寸，以及彈簧的變形程度來

42、控制摩擦力的大小。本設(shè)計總體上設(shè)計比較成功。這次畢業(yè)設(shè)計，雖然我做了充分的準(zhǔn)備，認(rèn)真的查閱文獻(xiàn)和外文資料，但是由于本人知識、能力有限，難免有錯誤和不足之處，衷心希望老師們能夠批評指正。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計致 謝在本次設(shè)計及論文完成過程中，自始至終得到了很多人的支持。在他們的大力幫助下我的論文才得以克服諸多困難并順利的完成。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師陳殿華教授。每次遇到難點(diǎn)他都給 予我耐心的指導(dǎo)。特別是在細(xì)節(jié)的修改上陳殿華老師總是不厭其煩的講解分析，這使我對問題有了更深一個層次的認(rèn)識和理解。陳老師平易的性情、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識使我由衷的敬佩。在設(shè)計中他不僅教給了我很多知識，使我開闊了眼界，更

43、重要的是他教會了我一種創(chuàng)新的思想意識，要用獨(dú)特的視角和辨證的思維去考慮問題。這次設(shè)計使我受益非淺。設(shè)計使我的知識的掌握和運(yùn)用的能力都在很大程度上得到了提高。陳老師淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深深的影響了我，這些都將是我日后從事學(xué)習(xí)和工作的指向標(biāo)。在本課題完成過程中，還得到了多位同學(xué)和其他老師的幫助。在此，向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示忠心的感謝！金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計參考文獻(xiàn)1濮良貴 紀(jì)名剛 主編. 機(jī)械設(shè)計（第七版）M.北京：高等教育出版社，2001.2唐軍，胡小兵，王波，向周，崔靜. 起升機(jī)構(gòu)速器及卷筒的優(yōu)化設(shè)計J.機(jī)械工程師 ，2006（3）.3詹啟賢 主編. 自動機(jī)械設(shè)計. 北京M：輕工業(yè)

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45、0繼洪波. 自動繞線機(jī)控制系統(tǒng)的研究J.煙臺大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)與工程版）,1995(1.11于克龍. 繞線機(jī)排線機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析與控制J.機(jī)械制造與自動化,2005(3.12夏田，陳嬋娟，劉志良. 偏轉(zhuǎn)線圈繞線機(jī)閉環(huán)張力信號檢測系統(tǒng)的研究J.現(xiàn)代制造工程,2004(10.13錢吳全. 一種負(fù)反饋式繞線機(jī)恒力張緊機(jī)構(gòu)原理淺探J.中小型電機(jī),1995，22(4.14松井 一三，正 梅森 肅，細(xì)越 壽則，砂子田滕昭，搬送裝置磁石-式定位置停止機(jī)構(gòu)開発（4）J， 日本機(jī)械學(xué)會論文集.1998（3）378-379.15正羅 旭，正 小久保邦雄，北鄉(xiāng) 董，夏榮海，円筒卷金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計変解析J，日本機(jī)

46、械學(xué)會論文集.1998（3）607-60816正 專德 博文，學(xué)林 征嗣，齒車荷重分布齒元応及齒車軸，軸受影響J，日本機(jī)械學(xué)會論文集.1998（3）617-61817小林 光男，丹羽 直毅，田中 道彥，北鄉(xiāng) 董，壓力円筒端荷重分布J，日本機(jī)械學(xué)會論文集.1998（3）526-52718正 野呂 瀨進(jìn)，摩耗現(xiàn)象摩耗試驗法J，日本機(jī)械學(xué)會論文集.1998（3）156-157金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計附錄：外文翻譯基于齒面形狀誤差和接觸點(diǎn)位置的考慮，負(fù)重相互咬合傳動時的誤差分析1 緒論近幾年，對于動力傳遞用的齒車裝置來說，降低震動噪音的要求越來越高，相對于搞精度的咬合齒車是必要的，對于一對的齒車的回轉(zhuǎn)傳

47、動誤差中，與咬合傳動誤差，齒形誤差，還有特殊一類誤差也就是包括了齒輪單體的精度，構(gòu)造誤差，齒輪的彎曲變形等這些方面相關(guān)，這樣對于齒輪的咬合和精度的綜合性把握是很有幫助的。本次研究的內(nèi)容，對圓柱齒輪的承載嚙合誤差，齒面形狀誤差和齒輪的彎曲關(guān)系進(jìn)行了研究。為了傳動用的齒輪的承載懸掛狀態(tài)的使用，載荷，彎曲變形和齒面形狀誤差的關(guān)系如果能清楚的知道的話，根據(jù)齒面測定等得到的數(shù)據(jù)，齒輪對的承載時嚙合傳動誤差的預(yù)測就能夠?qū)崿F(xiàn)。這樣，不論是齒輪的嚙合狀態(tài)的把握，還是對高水平的嚙合度保持下的齒輪制造都是非常有用的。對于齒輪負(fù)荷懸掛的時候，齒面形狀誤差和齒的彎曲影響，利用2次元解析法是很容易判斷出彎曲接觸點(diǎn)出現(xiàn)在

48、再接觸面上的情況是很有可能的。但是。對于斜齒輪，因為接觸線的回轉(zhuǎn)軸是相對傾斜的，2次元解析法在這兄情況下是無法判定的。對于彎曲作用面上的限定解析方法有很廣泛的使用。從作用面的華東來考慮，加上齒面形狀誤差，扭轉(zhuǎn)角和齒前頭的齒面接觸位置的滑動誤差的影響所反映的來進(jìn)行解析是有必要的。對于接觸位置的變化結(jié)果，基礎(chǔ)園半徑的變化的回歸，修整齒面的維持對于斜齒輪的負(fù)荷影響是很明顯的。這里，不管是作用面上以外的彎曲進(jìn)行的假定，還是作用面上以外的齒面全體的考慮對于接觸點(diǎn)和負(fù)重分布的探求都得根據(jù)載荷時的彎曲傳動誤差分析進(jìn)行。根據(jù)本分析結(jié)果，根據(jù)2次元解析得金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計到的結(jié)果和對彎曲作用面上的限定3次元

49、解析法得到的結(jié)果相比較同時進(jìn)行，根據(jù)彎曲測試的可以得到的測試結(jié)果進(jìn)行提案的解析法的檢查。2. 測定裝置和測定方法彎曲傳動誤差的測定是采用動力循環(huán)式齒輪運(yùn)動試驗機(jī)（中心距156.2cm ）。試驗齒輪對的軸按照準(zhǔn)靜態(tài)嚙合，兩軸端按照轉(zhuǎn)臺式編碼器檢測出的會回轉(zhuǎn)角度求出嚙合傳動誤差，平齒輪的測定為129600pules/rev，斜齒輪的測定為18000000pulse/rev的分解能用光學(xué)式轉(zhuǎn)臺式編碼器測定。3. 考慮接觸點(diǎn)位置的解析方法3.1 嚙合傳動誤差的求法準(zhǔn)備解析前，先把某個嚙合角度根據(jù)驅(qū)動齒輪和從動齒輪的基本位置的差算出來，用各看的微小角度的回轉(zhuǎn)，根據(jù)全部回轉(zhuǎn)角度的差求出嚙合傳動誤差。首先，

50、把齒輪基本面做齒面的格子狀分割。通過齒面測定得到的齒面形狀誤差再加上這個基準(zhǔn)齒面的各各自的點(diǎn)誤差持有齒面就做出來了，通過后述的方法求接觸點(diǎn)，這個接觸點(diǎn)的位置用于各個格子點(diǎn)上的彎曲計算。 彎曲也是一種看不見的齒面誤差，通過格子的附加可以包含其中構(gòu)成齒面。通過各個嚙合角度的接觸點(diǎn)逐個的進(jìn)行計算。齒面形狀誤差，與包含彎曲的從動側(cè)齒面相鄰的3個格子點(diǎn)看成三角形的多面體，最初裝填作為驅(qū)動側(cè)齒面對于微小角度準(zhǔn)備先行。如圖Fig.1所示的驅(qū)動側(cè)齒面的格子點(diǎn)ij P 參考。繞著點(diǎn)ij P 回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的時候?qū)佑|的從動齒側(cè)面的交點(diǎn)Q ，和ij OP 段與OP 段的夾角ij 進(jìn)行計算。對驅(qū)動側(cè)的全部的格子點(diǎn)的角度

51、ij 進(jìn)行計算，其中最小的為min ，min 是從動齒輪的回轉(zhuǎn)角對于驅(qū)動齒輪的回轉(zhuǎn)角，min 是保持再齒面上的接觸點(diǎn)。用上面的順序求接下來的接觸點(diǎn)，因為初期的負(fù)荷作用點(diǎn)是變化的，對于新的接觸點(diǎn)群要再進(jìn)行彎曲計算。新求出的彎曲要加上基準(zhǔn)齒面，進(jìn)行同樣的操作計算，接觸范圍一定限制再階段之內(nèi)。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計接下來，驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動min 角度，從動齒輪再轉(zhuǎn)過微小的回轉(zhuǎn)角度，計算所有同樣的的接觸點(diǎn)。按照以上的順序一直計算到嚙合結(jié)束。求出各個驅(qū)動，從動齒輪的回轉(zhuǎn)角度，嚙合傳動誤差就能夠計算出來了。齒面的接近量和齒的彎曲變形的量去考慮。3.2 接觸齒面的近似接觸領(lǐng)域接觸近似用3次元的考慮方法，下面為判

52、定方法。I 齒面近似量是利用Lundberg 解析形式求出的，接觸點(diǎn)位置對齒面的等價曲率半徑接觸的比較長而求的。II 接觸領(lǐng)域的擠壓近似量只是近似結(jié)果，在兩齒面的接觸領(lǐng)域是平面的時候。把接觸領(lǐng)域當(dāng)作是平面，如圖Fig.2所示驅(qū)動齒輪齒面上的接觸點(diǎn)的法線矢量垂直于平面1，1的近似量對應(yīng)的回轉(zhuǎn)角倒回轉(zhuǎn)平面2，兩個齒面是通過這兩個平面切開分割開來的的平面。分割位置，兩齒面1，2分割開面積相等的位置。成為平面后的接觸領(lǐng)域內(nèi)的格子點(diǎn)通過再各個品面上的移動，接觸近似的結(jié)果是變形的齒輪產(chǎn)生的。那么，這個時候各個平面通過分割部分的格子點(diǎn)被看做負(fù)荷作用點(diǎn)群。這對于負(fù)重作用點(diǎn)群來說3.1所述的操作計算方法是可行的

53、。3.3齒輪的彎曲，臨界彎曲的計算齒輪的彎曲，臨界彎曲的計算是根據(jù)梅澤提出的影響系數(shù)彎曲計算式計算的。根據(jù)梅澤所說的，如果要用這個公式的話對齒面上的任意的點(diǎn)集中載荷作用的時候的任意的點(diǎn)的齒的彎曲量都可以計算。對于從看做接觸點(diǎn)群的全部的格子點(diǎn)的載荷分配，和對于各個格子點(diǎn)的全部的彎曲量的總和，一個齒的彎曲，臨界彎曲量就出來了。金屬線材自動繞裝機(jī)設(shè)計4. 平齒輪的嚙合傳動誤差前文中提到，負(fù)重是沿著齒方向平均分擔(dān)的是說是基于2次元性的判定平齒輪的傳動誤差進(jìn)行解析，考慮嚙合作用線滑動的情況測定結(jié)果大體上相等。平齒輪的解析用2次元判定是足夠的可以說，相比于復(fù)雜的嚙合行為的假象比如對于斜齒輪的本解析法適用的

54、前提下，平齒輪對本解析法也是適用的。下面是適用平齒輪的參數(shù)，模數(shù)6.0，壓力角20。，驅(qū)動齒輪的齒數(shù)21，從動齒輪的齒數(shù)31，齒厚15mm.4.1無修正平齒輪如Fig.3所示無修正平齒輪的嚙合傳動誤差的測定結(jié)果。為了測定結(jié)果的容易比較，各個載荷的測定結(jié)果按縱方向等間距相近形狀移動表示。負(fù)荷是圓柱上單位齒厚接線負(fù)重，半無負(fù)荷負(fù)重22N/mm包含，65N/mm或者65.3N/mm到392N/mm階段增加。同時。從Fig.3來看2是幾何學(xué)的計算2齒的嚙合領(lǐng)域，1是1齒的嚙合領(lǐng)域。根據(jù)Fig.3嚙合傳動誤差曲線是無修整平齒輪特有的梯形的變化表示，根據(jù)負(fù)重的增加變量也變打是很清楚的。同時，負(fù)重的增加通過

55、齒前頭嚙合的兩齒嚙合領(lǐng)域越來越大也是能夠很清晰的觀察倒的。下面是，和Fig.3同一齒輪對的的對比，通過數(shù)值解析的嚙合傳動誤差曲線得出的結(jié)果在Fig.4上表示出來了。Fig.4（a ）是本解析法用于3次元解析的結(jié)果，一齒面的齒面分割數(shù)齒形方向60點(diǎn)，齒根方向15點(diǎn)。Fig.4（b ）前文說到的開發(fā)去2次解析法的結(jié)果，齒面分割數(shù)是齒形方向200點(diǎn)。確實，F(xiàn)ig.4（b ）的2元解析來說，根據(jù)齒的彎曲，臨界彎曲計算的實際情況。齒的梯形的片保持梁的判定是石川式的齒形方向的任意的點(diǎn)的彎曲梁都可以推廣應(yīng)用。Fig.4（a ）為了求取使用的3次元解析法，根據(jù)齒面全體接觸判定計算是有必要的。為了節(jié)約計算時間齒面分割數(shù)比Fig.4（b ）要粗略些這是因為Fig.4（a ）的嚙合傳動誤差曲線對于Fi