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1、O大学毕业设计论文设计（论文）题目：经济型山楂去核机设计系另U：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：09机制姓名：学号：指导老师：完成时间：2012-11摘要山楂为药、食两用品种，近年来在医药、保健、食品等方面用量大增。在以山楂为原料加工饮料、罐头、果脯和果干制品时去核作业是一项十分重要的前处理工序。我国现在山楂的去核都是采用手工操作。一般每人每天（以8h计）加工山楂5（60kg,劳动强度大。近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，和对食品质量要求变高，以往的手工操作远不能满足现代水果加工的需求，研制一种新的去核机构是山楂加工业的前景所趋。山楂去核机的一般工作过程为：山楂的喂入、定
2、位、夹持、切削与去核、成品与下脚料的分别收集。由于山楂的外形并非旱规则形状.因此在机械加工时，采用山楂的外形进行定位、夹持，不能保证山楂核的中心线刀具的中心线重合，定位、夹持会出现偏差，增加了山楂的破碎率和去核的不净率。通过对部分山楂品种的物理结构研究：山楂核的中心线与山楂的花蕊凹点（下凹点）与花蒂凹点（上凹点）的连线接近重合。此提出以上F凹点为山楂的定位基准，进行山楂去核机的整体设计。即采用中心定位方式，保证山楂喂入时的定位精度。针对当前山楂去核机存在的问题，综合各类水果去核机优点，设计出了经济型的山楂去核机，主要包括：旋转间歇机构、自动下料机构、冲针往复运动机构，废料回收机构，各机构动作协
3、调，去核率高，对实现我国去核自动化有深远的意义。关键词：去核机、冲针、间歇机构ABSTRACTInrecentyears,Hawthorn,inmedicine,healthcare,asfoodconsumptionsoarformedicine,foodandvarieties.Inhawthornasrawmaterialprocessingbeverages,cannedandpreservedfruitanddriedfruitproductstonuclearworkisaveryimportantpretreatmentprocess.Ourcountrynowthehawtho
4、rntonuclearweremadebymanualoperation.Generalperpersonaday(8hmeter)processinghawthorn5060kg,laborintensity.Inrecentyears,withthedevelopmentofeconomyandtheimprovementofpeople,slivingstandardandfoodqualityaskstobehigh,inthepast,themanualoperationfarcannotsatisfythedemandofmodernfruitprocessing,research
5、anddevelopanewtonuclearagencyistheprospectofhawthornprocessingindustrytend.Hawthornpittergeneralworkingprocessis:hawthornthefeeding,positioning,clampingandcuttingandgonuclear,finishedproductandscrapsofcollectedrespectively.Duetotheappearanceofhawthornisnotdryrulesshape.Soinmechanicalprocessing,thesh
6、apeofthehawthornforpositioning,clamping,cannotguaranteehawthornnuclearcenterlinetoolcenterlinecoincidence,positioning,clampingwillappeardeviation,increasedthehawthornbrokenrateandtonuclearnotnetrate.Basedonthephysicalstructureofhawthornfruitvarieties:hawthornnuclearcenterlineandhawthorncentresignifi
7、esconcavepoint(concavepoint)andHuaDiconcavepoint(concavepoint)oftheconnectionclosecoincidence.ThisputforwardaboveFconcavepointforlocatingdatumofhawthorn,hawthornpitteroveralldesign.Theyarethecenterpositioningway,andguaranteethehawthornfeed,Whenthepositioningaccuracy.Inviewofthecurrenthawthornpittere
8、xistencequestion,thecomprehensiveallkindsofstoningmachineadvantages,designoutoftheeconomyofhawthornpitter,mainlyincluding:rotaryintermittentmechanism,automaticfeedingmechanism,bluntneedlereciprocatingmotionmechanism,wasterecyclinginstitutions,organizationsactioncoordination,tonuclearrateishigh,torea
9、lizeourcountrytonuclearautomationhasprofoundmeaning.Keywords:Pitter,bluntneedle,intermittentmechanism目录摘要-2-ABSTRACT-3-第一章概述-5-1.1 山楂去核机的分类及特点-5-1.2 国内山楂去核机的发展现状-7-1.3 国外山楂去核机的发展现状-8-1.4 课题的研究内容-9-第二章经济型山楂去核机方案设计-loll山楂去核机的设计要求-IO-2.2 山楂去核机方案对比-10-2.3 山楂去核机原理分析-12-2.4 山楂核残留、冲偏和冲烂的解决方案-13-2.5 本章小结-14
10、-第三章经济型山楂去核机选型计算-15-3.1 负载参数确定-15-3.2 减速器、电机的选型计算-15-3.3 气缸和导轨选型-17-3.4 同步带的选型计算-21-3.5 刀具参数选择-30-3.6 本章小结-32-第四章山楂去核机的三维建模-33-4.1 SOLIDWORKS软件介绍-33-4.2 转动系统三维建模-36-4.3 冲核系统三维建模-39-4.4 山楂去核机装配体-41-4.5 本章小结-42-设计总结-43-致谢-44-参考文献-45-第一章概述1.1 山楂去核机的分类及特点山楂去核机主要分为两类：电动去核机和手工去核机。电动去核机如图1.1、L2所示，可将山楂加工成盲孔
11、、通孔、挖净枯花三种效果。第一种小型山楂去核机加工成盲孔：刃具从山楂开花的一端进去将核掏出。去核后是一端有眼的盲孔，山楂外形不变象顶小帽。适合穿成串做冰糖葫芦，去核刃具直径为10毫米，孔的口径小，保留的果肉多，去核干净。根据对机器操作熟练程度的不同，每小时加工山楂20-40斤。第二种大型山楂去核机加工成通孔：刃具从山楂开花处的一端进去将核掏出，山楂被挖个通孔但外形不变。适合做罐头，也可以将山楂的孔中填入果酱做冰糖胡芦用。去核刃具直径为10毫米，两端口径一样大。保留的果肉多，去核干净。加工成通孔比加工一头有眼的盲孔速度要快1/3、比手压机速度快一倍左右。根据对机器操作熟练程度的不同，每小时加工山
12、楂30-50斤。第三种小型山楂去核机挖净枯花：刃具从山楂开花处的一端进去约5毫米深左右，将干枯的花蕾挖去。山楂核仍保留，山楂外形不变。此种加工后的山楂适宜做蜜饯果脯用。不仅枯花清除的干净，而且刃具上的加长尖通出的深孔，还有利于糖液的渗入。提高果脯产品质量和档次。本机操作简单速度快，每小时加工山楂40-60斤。图1.1多冲头电动山楂去核机图1.2单冲头电动山楂去核机脚踏式山楂去核机如图1.3所示，不用电，完全手工操作。市场上常见的手压机最大的缺点是：因为担心山楂被压碎或被压裂口，工作时小心谨慎去核效率不高。脚踏式山楂去核机经过技术改造，将原来的只有下部刀片改为上下均有刀片。彻底解决了山楂被压时容
13、易裂口的问题，破损率几乎等于零。改造后轻轻用力即可快速加工，极大的提高了去核效率。但该手动机只能将山楂加工成两头透气的通孔。适宜做罐头，也有将山楂横着穿串填入果酱做冰糖胡芦用的。每小时可去核30斤左右。1.2 国内山楂去核机的发展现状山楂是我国特有的药果兼用树种。山楂品种繁多，鲜食和加工果均在市场上销售看好。山楂在山地、平原、丘陵、沙荒地、酸性或碱性土壤，均可栽培山楂为药、食两用品种，近年来在医药、保健、食品等方面用量大增。在以山楂为原料加工饮料、罐头、果脯和果干制品时去核作业是一项十分重要的前处理工序。我国现在山楂的去核都是采用手工操作。一般每人每天（以8h计）加工山楂5060kg,劳动强度
14、大。近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，和对食品质量要求变高，研制一种新的去核机构是山楂加工业的前景所趋。中国从20世纪80年代后期着手对去核机进行研制，并陆续推出一些产品。但真正在生产中推广应用的并不多。在众多的果品加工厂中，去核作业至今基本上仍靠手工或十分简陋的工具完成。中国研制的核果水果去核机具，按其结构特点和工作部件的不同，大体可分为剖分式、对辑式和捅杆式等几大类。（1）剖分式去核机对于体积较大的核果类水果如桃、杏、李等的去核，常采用部分分割式去核机，它的主要是采用剖分刀把水果分成两半，再通过振动筛或手工辅助脱核。该设备结构简单且工作可靠。但对于粘核类果品存在去核率不高且果肉损
15、失率大以及人工劳动强度高等特点。（2）对辑式去核机此类去核机使用于果肉与果核易分离的核果类水果。果品由推压装置被送入两辐子之间，在两辑子挤压下，大部分果肉被挤入不锈钢齿辐中的齿间间隙中，二果核则使橡胶根子的表面胶层变形并凹入其中。再经两辑子下方的核肉分离调节装置使核肉分离，分离后的果核在橡胶层弹性作用下脱离橡胶较子落入果核收集装置，而果肉则由类似梳子式的回收装置将嵌在齿盘间的果肉梳出，流入果肉收集斗中，从而达到核果自动分离。中国研制的新型对辐式去核机以及西北农林科技大学机械与电子工程学院的老师研制的山茱萸去核机都属于此类。除针对辐式去核机果肉损失大的缺点增加了清核装置外，山茱萸去核机快辑设计成
16、浮动式，当较大尺寸的果实进入核间隙时，快根可在水平方向上瞬时移动，增大了去核间隙，保持了果肉的完整。但对辑式去核机去核后果肉损失率较高，去净率不够理想，果肉损失率可以很高，该机械仅仅适用于果汁、饮料的加工。(3)捅杆式去核机捅杆式去核机是通过粗细与果核基本相同的捅杆把果核捅出。典型的是山楂去核机。捅杆式去核机适用于大小一致、核易脱离的水果的去核作业，果肉完整性较好。它还可对海棠、太平果去芯，若配置相应的刀具和果模，也适用于鲜果去核和莲籽去芯作业，但也存在着工作效率低和果肉损失等问题。(4)打浆式去核机打浆式去核机仅适用于果核坚硬而不易击碎的核果的去核作业，如芒果打浆去核机。但果肉经打浆后粉碎率
17、极大，只能用于果汁、饮品等的生产。(5)刮板式去核机该机主要由螺旋输送器、网筛、带齿板、搓板等构成。果料等由进料口经螺旋输送器进入筛网。利用刮板的转动作用和螺旋输送器作用，使果品沿着圆筒筛向出口端移动，其轨迹为一螺旋线。而果肉在刮板、圆筒筛网和搓板之间的移动过程中受离心力和摩擦力作用而变成小碎块，穿过筛网孔落入果肉收集斗，果核则从圆筒另一端出口排出，以达到果肉分离的目的。由于设置了搓板机构,使果肉快速变碎易穿过筛网孔，又可保护果核不被击碎。1.3 国外山楂去核机的发展现状美国FMC公司80年代韧向市场推出了一种自动转矩式粘核桃去核机。每分钟可加工80个桃子，其生产率约800kgh左右。该机采用
18、14个小杯对桃子进行定位和输送。每个杯子底部有一带凸起的小转轴。小轴在链条带动下始终旋转着。只要杯内桃子的凹部不在小凸起的上方，桃子外圈就会与凸起接触并被其带动旋转着这时桃子保持直立状态，劈刀将果内劈成两半启，央持挑子的两个橡胶夹板相向转动150,使果内与撬核分离。该机可以整十加工季节连续工作而不必停机润精。谓节和清洗也十分方便。由于它保持了去核后果内的完整性，因此比较适合于罐头、果肺和果干加工厂使用。由于该机结构较复杂，成本较高而国内罐头、果脯等食品均属徽利产品，因此在我国推广起来存在一些难度。意大利BERTUZZI公司推出了一种滚于去核机，它适合于离接型槐、杏、李等核果的果内与果核的分离。
19、滚子心部材料为碳钢，外面覆盖一层弹性适中的橡胶层，辐子由数十齿状圈盘组成。各盘问有一定间隔，在两辎子上方有一推压装置，当它将物料推人两根子之间时t物辩1在两辐子的挤压下，果内被挤入齿辐中的齿间隔,而果核脱离滚子的橡胶层变形而凹入橡胶层中。当转过一定角度后，橡胶的弹性作用使果核脱离滚子而进入果核收集斗。在辐子下方有一可调的分离装置使内核有效分离I在齿根下方还有一个类似梳子的装置将嵌在滚子齿盘问的果内梳出，落人果内收集斗。从而达到核内分离的目的。它适用于带内果汁饮料、果装、果酱、果汁饮料等品种的去核工序，具有生产效率高等特点，有较高的推广价值。随着人民生活水平的不断提高，人民对食品质量的要求也越来
20、越严格。生产厂家也意识到前处理工序对产品质量有着不可忽视的影响，各厂家纷纷寻找合适的前处理设备。由于许多前处理设备在国内尚属空白，因此，开发性能优良的去核机及其它前处理设备是形势所需。核果类水果主要指桃、李、杏、山楂、红山楂及橄榄等，它们在水果总产量中占有较大的比例。在以它们为原料加工饮料、罐头、果肺及果干制品时，去核作业是一项十分重要的前处理工序。以往所采用人工作业，不仅占用大量劳动力、劳动强度大、生产率低，并且产品质量难以控制。因此，实行水果去核的机械化作业是水果加工业中必然的发展趋势。1.4课题的研究内容（1）系统运动方案设计，提出几种可行的方案，进行优化对比，选出一种最优的方案进行设计
21、。（2）山楂去核机主传动结构及工作原理分析。（3）传动系统的选型计算，对电机的扭矩、功率进行计算；减速器的额度负载、传动比进行理论计算；间歇机构（凸轮分割器）进行选择；气缸的缸径、推力进行选择。（4）采用三维软件对传动系统中的零部件进行结构设计。（5）对经济型山楂去核机进行运动仿真。第二章经济型山楂去核机方案设计2.1山楂去核机的设计要求（1）把打标识机与电机结合实现连续去核工作的效果（或利用冲床结构原理）。（2）利用工作台的旋转一定角度，暂停34秒，实现山楂的去核。（3）整个过程在6秒左右，去核率达到98%,山楂不破损，不用做任何处理，一次性完成作业，山楂大小不受限制，摆放山楂位置和刀具作业
22、位置完全分离,保证操作人员的人身安全。（4）解决现有去核机器中普遍存在的山楂核残留、冲偏和冲烂等问题。（5）电动山楂去核机，操作方便安全、速度快、效率高。据了解现在市面上的去核机机械基本上可以分为履带式去核机，手动去核机，转盘去核机，导杆去核机，手动去核效率低，不安全，不适于进行大批山楂去核的生产。2.2山楂去核机方案对比（1）典型履带式去核机如图2.1包括有：电机、传动轮、传动轴、捣机、及其下端的冲头，电机与传动轮联结，传动轮通过传动轴与捣机联结，其特征在于：冲头下断面和冲针，在再冲头下方设有载山楂履带，载山楂履带上开有若干孔，载山楂履带下方设有模板，模板上对应于冲核针和冲山楂针开有若干漏核
23、孔和漏山楂孔，履带一端触联有驱动轮，一端触联有从动轮，驱动轮通过传动装置与传动轮联接，在履带一端的上端设有山楂箱。驱动轮和从动轮均为多面体轮，载山楂履带是由若干个带板组合联接而成的。图2.1履带式去核机1-电机；2-传动轮；3-传动轴；4-捣机；5-冲头；6-冲核针；7-冲山楂针；8-载山楂履带；9-山楂孔；10-模板；13-驱动轮；14-从动轮；15-传动装置；15a-传动杆；15b-传动齿轮；16-山楂箱；17-带板此设备使用时，将山楂注入山楂箱，山楂箱中的漏山楂在载山楂履带上的山楂孔中。电机带着传动轮运转，将山楂运至冲头下方，冲核针先将山楂核冲出，然后冲山楂针将山楂冲出，实现冲核目的。是
24、一种改良的红山楂去核机，其工作效率高,安全性能强，结构简单合理，使用方便安全。不足之处是对山楂的周径大小适应能力较低，是的原料使用率低，产能不高。（2）典型转盘式去核机如图2.2包括有：电动机、主动轮、冲针，其特征在于：主动轮通过曲轴、连杆与带有若干冲针的机头活动联结，冲针由半部分的冲核针与半部分的冲山楂针组成,冲针下方是间歇式旋转盘，旋转盘上设有若干隔离区，隔离区上设有红山楂定位孔,主动轮由传动装置分别联接旋转盘下方的转盘轴以及料斗下方的定量给山楂总成，在旋转盘下方对应于机头位置设有半部分的漏核区和半部分的漏山楂区，与之相对应设有山楂核传送带和红山楂传送带。传动装置包括从动轮和与之联结的连杆
25、。18el图2.2转盘式去核机卜电动机；2-皮带；3-主动轮；4-曲轴；5-连杆；6-冲针；6a-冲核针;6b-冲山楂针;7-机头；8-旋转盘；9-隔离区；10-红山楂定位孔；11-从动轮；12-转盘轴；13-料斗；14-定量给山楂总成；15-漏核区；16-漏山楂区；17-山楂核传送带；18-红山楂传送带；19-导轨；20-扶正装置；21-清除装置此设备无需手持单个红山楂逐个进行操作，提高了工作效率，也提高了安全性能。其不足之处是可能将山楂压烂，或将山楂核挤到一边的山楂肉中，导致成品合格率低。对山楂的周径大小适应能力低，是的原料使用率低。2.3山楂去核机原理分析经以上对比分析确定了最终的设计方
26、案，采用电和气相结合的双重控制来实现本文设计的新型山楂去核机主要包括电动控制部分、气动控制部分、旋转间歇控制原理转盘、下料装置以及山楂核的回收装置。各个部分之间的动作能够协调,如图2.4所示，电机安装在支架上，输出轴与减速器的输入轴相连，减速机起到增大扭矩降低速度的作用，减速机输出端连有带轮，经过同步带练到凸轮分割器（间歇机构），从而带动转盘开始旋转，转盘分为12等分，没3秒停一下，人工开始上料，转盘上方有弹簧片，用于定位，同时气缸带动冲针向下运动，将山楂核冲掉，该机构还有废核回收，以及自动下料装置。传送带主动带轮电机从动带轮间歇机构气缸1盘下料IB冲针）山楂定位孔-山楂核回收图2.4新型山楂
27、去核机工作原理2.4山楂核残留、冲偏和冲烂的解决方案为解决现有山楂去核机器中普遍存在的核残留、冲偏和冲烂等问题，进一步提高产品的质量和成品率，分析了现有机器定位对准方式，指出了产生上述不足的原因是由于没有考虑山楂大小不同引起山楂核与去核刀具相对位置的变化。红枣去核时，去核刀具应始终对准枣核中心。但由于红枣的大小不同和定位不合理，使得去核刀具经常偏离山楂核中心，造成冲偏、冲烂现象，影响质量和成品率。文献1-2利用定位盘上的弧形槽和变半径挡圈进行定位，山楂被直立定位在弧形槽内，由与定位座位置相对固定的捣杆去核，没有考虑到大小不同引起山楂核中心位置的变化，适应能力不强。专利200820004133.
28、3采用了一种专用的去核模板，红山楂直立在模板内进行定位，然后进行冲核，也没考虑山楂核中心与去核刀具相对位置的变化。为保证直立式定位的稳定性，专利03262421.24提出了一种带弹性套的校正机构，利用两个大端相对的锥面将直立的红山楂进行校正，防止红山楂歪斜,但该方式仅适用于大小适中的红山楂。文献5设计了一种可分离式的楔形模具来对红山楂进行夹紧和定位，该方法新颖，但也对红山楂大小有一定的限制，另外该模座结构较复杂。上述研究没有考虑红山楂大小变化引起山楂核位置的变化，也没有解决压紧后因红山楂变形产生的去核刀管与山楂核的不对准问题，使得现有机器普遍存在适应性差、去核不彻底、成品率低等不足之处。针对上
29、述缺陷，文中通过对平躺式定位方式下不同大小红山楂定位后枣核中心位置变化规律的定量分析，设计了一种针对平躺式定位的对准机构，并对机构的对准误差和主要影响因素进行了详细分析。该机构能够调整山楂的位置，适应不同的大小变化，上方的弹簧片能够将山楂压紧，并将位置限制。弹簧片定位孔2.5本章小结首先针对本课题提出的要求，对市面上的各种去核机进行分析比较，了解他们之间的确缺点与长处，结合各种机构特点，设计出了新型山楂去核机，主要包括电动控制部分、气动控制部分、旋转间歇转盘、下料装置以及山楂核的回收装置，各个部分之间的动作能够协调能够实现的山楂的自动下料和山楂核的自动回收。第三章经济型山楂去核机选型计算3.1
30、负载参数确定山楂去核机标准件的选择需要考虑以下四个因素：负载参数、减速器的参数、电机的参数。负载参数计算分为两步：机器人运转时间的确定、负载力矩的确定。减速器参数选择分为三部分：减速比的确定、平均输入转速的确定、平均负载力矩的确定；电机参数的选择也分为三部分：电机扭矩的确定、电机功率的确定、惯量匹配。根据已知要求，每个工位的时间为6s,总共12个工位，因此设加速时间为O.1s,则角加速度为:西(3.2)5x3.141800.1=0.6%/S2根据设计要求：圆盘的半径为275mm,质量为Iokg,因此转动惯量为：z12J=-mr4=0.25100.2752=O.18N7(3.3)负载的力矩为：M
31、=Ja=0.18x0.6(3.4)=1.08Nm电机与末端的转盘之间有多级传动，设安全系数为1.5,则总的力矩为：T=.5M=1.51.085)=1.6Nm3.2减速器、电机的选型计算减速比的确定:预选电机的额定转速为1000rmin,减速比i为:i=1200n负载-L60360考虑到速比较大，因此选用多级集成的减速箱。电动机的基本原则：1)电动机的机械特性、启动、制动、调速及其它控制性能应满足机械特性和生产工艺过程的要求，电动机工作过程中对电源供电质量的影响(如电压波动、谢波干扰等)，应在容许的范围内；2)按预定的工作制、冷却方法基辅在情况所确定的电动机功率，电动机的温升应在限定的范围内；3
32、)根据环境条件、运行条件、安装方式、传动方式，选定电动机的结构、安装、防护形式，保证电动机可靠工作；4)综合考虑一次投资几运行费用，整个驱动系统经济、节能、合理、可靠和安全。现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。伺服电机的选型计算方法：一、转速和编码器分辨率的确认。二、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。三、计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好
33、，这样对精度和响应速度好。四、再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。五、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。这里只考虑电机的动力问题，对于直线运动用速度V(t),加速度a(t)和所需外力F(t)表示，对于旋转运动用角速度(t),角加速度(t)和所需扭矩T(t)表示，它们均可以表示为时间的函数，与其他因素无关。很显然。电机的最大功率P电机，最大应大于工作负载所需的峰值功率P峰值，但仅仅如此是不够的，物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分，但在实际的传动机构中它们是受限制的。用峰值，T峰值表示最大值或者峰值。电机的最大速度决定了
34、减速器减速比的上限，n上限二峰值，最大/峰值，同样，电机的最大扭矩决定了减速比的下限，n下限二T峰值/T电机，最大，如果n下限大于n上限，选择的电机是不合适的。反之，则可以通过对每种电机的广泛类比来确定上下限之间可行的传动比范围。只用峰值功率作为选择电机的原则是不充分的，而且传动比的准确计算非常繁琐。新的选择方法一种新的选择原则是将电机特性与负载特性分离开，并用图解的形式表示，这种表示方法使得驱动装置的可行性检查和不同系统间的比较更方便，另外，还提供了传动比的一个可能范围。这种方法的优点：适用于各种负载情况；将负载和电机的特性分离开；有关动力的各个参数均可用图解的形式表示并且适用于各种电机。因
35、此，不再需要用大量的类比来检查电机是否能够驱动某个特定的负载。在电机和负载之间的传动比会改变电机提供的动力荷载参数。比如，一个大的传动比会减小外部扭矩对电机运转的影响，而且，为输出同样的运动，电机就得以较高的速度旋转，产生较大的加速度，因此电机需要较大的惯量扭矩。选择个合适的传动比就能平衡这相反的两个方面。通常，应用有如下两种方法可以找到这个传动比n,它会把电机与工作任务很好地协调起来。因负载力矩较小，选用功率为200w,额定转速为为1000r/min的电机3.3气缸和导轨选型气缸的选型及计算图3.1气缸1.气缸的选型步骤气缸的选型应根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。下面以单活塞杆双作用
36、缸为例介绍气缸的选型步骤。（1）气缸缸径。根据气缸负载力的大小来确定气缸的输出力，由此计算出气缸的缸径。（2）气缸的行程。气缸的行程与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选用满行程。（3）气缸的强度和稳定性计算（4）气缸的安装形式。气缸的安装形式根据安装位置和使用目的等因素决定。一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选用相应的特种气缸。（5）气缸的缓冲装置。根据活塞的速度决定是否应采用缓冲装置。（6）磁性开关。当气动系统采用电气控制方式时，可选用带磁性开关的气缸。（7）
37、其它要求。如气缸工作在有灰尘等恶劣环境下，需在活塞杆仰出端安装防尘罩。要求无污染时需选用无给油或无油润滑气缸。2.气缸直径计算气缸直径的设计计算需根据其负载大小、运行速度和系统工作压力来决定。首先，根据气缸安装及驱动负载的实际工况，分析计算出气缸轴向实际负载F,再由气缸平均运行速度来选定气缸的负载率Q,初步选定气缸工作压力（一般为0.4MPa0.6MPa）,再由F/q,计算出气缸理论出力/7,最后计算出缸径及杆径，并按标准圆整得到实际所需的缸径和杆径。关键参数：1-气缸的实际出力F,取决于负载重量或工艺需求2-使用压力p3-负载率n：实际出力F与理论FO出力的比值IWI提升19,tIrz央紧I
38、Mr水平滚动ii方水平滑动负载力F=WF=K（夹紫力）F=W取摩擦因数=0.10.4FW取摩擦因数=O.2O.8图3.2气缸负载状态直线导轨的选型分类介绍本文所说的直线导轨均指滚动直线导轨。种类按滚动体类型分有滚珠导轨滚珠、滚柱导轨，前者包括交叉滚珠导轨，而交叉滚柱导轨则可归于后者。按形状分有方轨(截面尺寸大致呈等边矩形)和扁轨(截面尺寸大致呈扁平的矩形)，不说明的一般指方轨，扁轨的官方称呼是微型滚珠滑轨。按制造结构分又可分成2排滚珠(或滚柱，下同)导轨、4排滚珠导轨等等。型号编排介绍：目前直线导轨市场标准化程度相对比较高，除某些日本品牌之外多数种类各品牌之间可以替换，这也整个传动机械产品市场
39、的趋势。各厂家大致的型号编排规则有两类，一类是欧系，一类是日系，前者以德系产品为代表，编号比较复杂，主要是字母和数字混合编号，但是数字含义比较复杂，有的就干脆全是数字，中间以点号隔开，比如：123.123.12.123.1。日系产品以日本产品为代表，编号相对简单一点，大致方式也是字母和数字，一般前面是数字，表示产品系列，后面的数字表示相关规格尺寸，例如轨的宽度、长度、滑块数量等，再后面的字母表示其他如形状精度等指标。上述描述是指大致编号原则，具体型号请参阅该品牌产品样本。选型基本原则：1-优先性能而不是价格：满足设计要求应是用户首先考虑的目标，然后找到恰当的供应商获得相对低价才是正途。机械产品
40、特别是零部件行业极少有暴利情况,除高端品牌外如果忽略渠道因素你基本可以认为价高质优。2-优先选择产品类型而不是品牌：作为用户在适当的时候适当的场合选用不同品牌的产品十分必要3-优先考虑标准型号而非特殊型号：每个厂家的样本都会在同一个产品下列举很多规格，但实际上可能大部分都不生产或供货期很长，所以，非必要不要选用非常规规格，以避免在订货、交货期、维修等环节造成困扰。4-优先考虑该品牌的持续供货能力而非单规格或单个订单：不要轻信任何厂家的打折促销选型步骤和参数考量：1确定轨宽。轨宽指滑轨的宽度。轨宽是决定其负载大小的关键因素之一，四排滚珠(也有部分两排珠的)的方轨现货产品一般有15、20、25(2
41、3)、30(28)、35(34)、45、55(53)65(63),某些品牌最大只生产到45规格，有些小厂家可能只到30。期货产品也有85、120等，但大部分厂家不生产。扁轨（微型滑轨，基本是两排滚珠）规格有3、5、7、9、12、15,上述6个规格又各有一个宽型规格（滑轨宽度是标准型的2倍,其中15型滑轨的安装孔是2列）,一共12种，但是有些厂家不能生产7以下的型号，具体请咨询该品牌供应商。2确定轨长。这个长度是轨的总长，不是行程。全长二有效行程+滑块间距（2个以上滑块）+滑块长度X滑块数量+两端的安全行程，如果增加了防护罩，需要加上两端防护罩的压缩长度。需要注意的是，事先问清楚该品牌该规格导轨
42、整支的最大长度，超过这个长度是需要对接使用的。多数厂家整支长度最大是4000（微轨一般是1000）,有些是3000,这和厂家的加工设备有关。需要对接并且用户想事先在机器上加工安装孔的情况下最好提供接口图纸。另一点请特别注意，导轨上的安装孔孔间距是固定的，用户在确定轨长时要注意位置，例：15的轨，长600。如果不告诉供应商需要的端部尺寸，一般到货的状态是10个安装孔，导轨两端面到各自最近的安装孔中心的距离是30、30,但也有可能是其他尺寸。各品牌对端部尺寸的出货规定略有差异，多数是默认两端相等。还有一点，导轨的长度误差，一般品牌默认2000以下l2mm,20004000的士23mm,如果用户要求
43、比较精确，最好在订购合同上注明误差值或提供图纸。这种情况供应商可能会收取附加加工费。3-确定滑块类型和数量。常用的滑块是两种：法兰型，方形。前者高度低一点，但是宽一点，安装孔是贯穿螺纹孔，后者高一点，窄一点，安装孔是螺纹盲孔。两者均有短型、标准型和加长型之分（有的品牌也称为中负荷、重负荷和超重负荷），主要的区别是滑块本体（金属部分）长度不同，当然安装孔的孔间距也可能不同，多数短型滑块只有2个安装孔。滑块的数量应由用户通过计算确定，在此只推荐一条：少到可以承载，多到可以安装。滑块类型和数量与滑轨宽度构成负载大小的三要素。4-确定精度等级。任何厂家的产品都会标注精度等级，有些厂家的标注比较科学，一
44、般采用该等级名称的第一个字母，如普通级标N,精密级标P。有些厂家以1、2、3、4、5表示精度从高到低，也有反过来的，总之以把客户弄糊涂为原则。用户若质疑其精度，可以查阅样本。精度是个综合概念，一般由滑块基准侧面相对同侧滑轨侧面的行走直线误差、组合高度误差，滑轨侧面至滑块基准侧面宽度误差、成对高度误差以及成对宽度误差构成。对于多数产业机械，普通级精度可以满足要求，高一点的就选H级，数控机床等设备以选择P级常见，其他超精密机械选择SP（超级精度）、UP（顶级精度）为宜。后面3个等级需要苛刻的安装、使用条件才能展示其性能。5-确定其他参数除上述4个主要参数外，还有一些参数需要确定，例如组合高度类型、
45、预压等级等。组合高度类型主要有2类：高组装型和低组装型，顾名思义，高组装型的组合高度（滑轨的底面到滑块的顶面）要高一些，而低组装型要低一些，视规格大小差异在27rn之间，造成这个差异的原因是滑块高度尺寸不同，一般与滑轨无关（也有部分品牌轨和块均不同）。3.4同步带的选型计算同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图4-1）时，传动
46、比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-2080,v50ms,P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。图3.3同步带传统同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S,传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%,结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境
47、较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。同步带的特点(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；(3)、传动效率高，可达0.98,节能效果明显；(4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5)、速比范围大，一般可达10,线速度可达50ms,具有较大的功率传递范围,可达几瓦到几百千瓦；(6)、可用于长距离传动，中心距可达Ionl以上。同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种：(1)、同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图4-2)。图3.4同步带承载绳断裂损坏(2)、同步带的爬齿和跳齿根
