空心杯電機(jī)塑料尾蓋裝配裝置設(shè)計(jì)【開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報(bào)告</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化</p><p>　　空心杯電機(jī)塑料尾蓋裝配裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　1 選題的背景與意義</p><p>　　空心杯電機(jī)是綜合了多種特點(diǎn)的永磁伺服電機(jī)，他在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空

2、心杯轉(zhuǎn)子[1]。由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗[2]。由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)變化而使電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性得到了極大改善，不但具有突出的節(jié)能特點(diǎn)，更為重要的是具備了鐵芯電動機(jī)所無法達(dá)到的控制和拖動特性。其具體性能表現(xiàn)為：</p><p>　?。?）節(jié)能特性：能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上（鐵芯電動機(jī)一般在20-50%）。&l

3、t;/p><p>　?。?）控制特性：起動、制動迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)（鐵芯電動機(jī)一般在100毫秒以上）；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)[3]。</p><p>　　（3）拖動特性：運(yùn)行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動很小，作為微型電其轉(zhuǎn)速波動能夠容易的控制在2%以內(nèi)[4]。</p><p>　

4、　隨著工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，各種機(jī)電設(shè)備嚴(yán)格的技術(shù)條件對伺服電動機(jī)提出越來越高的技術(shù)要求，同時(shí)，目前空心杯電動機(jī)的應(yīng)用范圍已經(jīng)完全脫離了高端產(chǎn)品的局限性，正在迅速地?cái)U(kuò)大在一般民用等低端產(chǎn)品上的應(yīng)用范圍。比如醫(yī)療器械、義肢、機(jī)器人、攝像機(jī)、照相機(jī)﹑紡織機(jī)器﹑激光測量儀器，但是這些大都存在于那些工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，我國對空心杯研制也有二三十年的歷史，但是于最近幾年發(fā)展較快，漸漸生產(chǎn)出能與國外空心杯品具有競爭力的產(chǎn)品[5]。</p>&

5、lt;p>　　空心杯電機(jī)的關(guān)鍵零件之一----電機(jī)端蓋，他的質(zhì)量加工精度對電機(jī)的整體性能有著很大的影響，端蓋的加工工藝以及裝配的好壞容易影響到電機(jī)的噪聲，震動等問題[6]。由于一般的電機(jī)端蓋是金屬材料制作而成，所以一般采用拉伸，壓鑄，沖裁等工藝，由于端蓋的主要配合精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于拉伸件的精密級，形位公差要求也比較高。沖壓是一種先進(jìn)的材料加工方法，是建立在塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對板料進(jìn)行加工，獲得一定的零件形狀和尺寸精度[

6、7]。像對尾蓋的加工工藝一般都是經(jīng)過下料，落料拉伸，反拉伸，沖孔，切邊，整形，壓印，去毛刺及表面處理，檢驗(yàn)等步驟[8]。</p><p>　　另外，端蓋和機(jī)殼裝配的幾種方式的決定在電機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候也要著重考慮?，F(xiàn)在國內(nèi)主要有幾大類的機(jī)殼與端蓋裝配的緊固方式。(1) 彈性圈漲卡固定：使用于薄壁機(jī)殼的結(jié)構(gòu)，多用于微型交流、直流電動機(jī)，不占用軸向位置空間，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝容。(2) 機(jī)殼與端蓋的緊定螺釘固定：端蓋有環(huán)形槽，

7、拆裝容易(3) 機(jī)殼附加專用緊固螺母板：軸向因使用項(xiàng)2，占用了位置，用于軸向有余度的電機(jī)，多用于永磁電動機(jī)機(jī)，拆裝容易。(4) 端蓋與機(jī)殼止口過盈配合；裝配難度大，為了克服裝配難度大，有的用滾壓邊方式，這二者都不可做第二次裝配，用于使用壽命較或不需拆裝維修的電機(jī)。(5) 端蓋與機(jī)殼止口輕壓粘接封固：密封性好，拆修困難。(6) 彈簧卡鉤固定：機(jī)殼與端蓋靠彈性卡簧的彈性拉力軸向拉緊，但機(jī)殼與端蓋的止口必須保證兩軸承室的同軸度。(7) 穿通螺

8、桿拉緊固定：使用于機(jī)殼薄壁的結(jié)構(gòu)，多用于微型永磁直流電機(jī)，或定子沖片開有穿孔槽的交流電機(jī)，拆裝容易。(8) 螺釘緊固：應(yīng)用最普遍的結(jié)構(gòu)，用于壁厚允許加工固定螺孔的機(jī)殼[9][10]。本課題對端蓋與機(jī)殼的緊固方式采用端蓋與機(jī)殼口輕粘壓緊固封的方式，因此，還要對空心杯電機(jī)的塑料尾蓋裝配裝置</p><p>　　對于尾蓋的裝配裝置的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)半自動化，實(shí)現(xiàn)裝置的壓蓋刀具或者是夾具的下降或者是上升，這些半自動控制本人準(zhǔn)備

9、采用PLC進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，另外，普通的壓蓋裝置上的刀具的下降壓蓋是屬于剛性的壓蓋，容易造成不可挽回的損失，增加產(chǎn)品的報(bào)廢率，本文也根據(jù)文獻(xiàn)，采用了一種彈性裝置在夾具上，是刀具的下降壓蓋有一定的緩沖，增加壓蓋的成功率，避免損壞空心杯體及其線圈。</p><p>　　通過該課題，可以強(qiáng)化我以前所學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基本理論，基本知識和基本技能，并且與實(shí)際情況相結(jié)合，避免了學(xué)而無所用的尷尬。通過該課題，還能培養(yǎng)我分析和解決實(shí)際

10、機(jī)械產(chǎn)品中存在的問題和科學(xué)問題的獨(dú)立工作能力，使我得到科學(xué)研究和工程師工作能力的綜合訓(xùn)練。</p><p>　　2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：</p><p><b>　　研究的基本內(nèi)容：</b></p><p>　　熟悉和了解空心杯裝置的發(fā)展，使用情況以及研究現(xiàn)狀</p><p>　　了解空心杯外殼和端蓋、尾蓋

11、的制作工藝</p><p>　　了解空心杯電機(jī)的機(jī)殼與端蓋、尾蓋的配合方式</p><p>　　熟悉一般電機(jī)的壓蓋裝置結(jié)構(gòu)及其原理</p><p>　　完成半自動控制的設(shè)計(jì)</p><p>　　熟悉Solidworks軟件，并且設(shè)計(jì)測試裝置的三維實(shí)體模型，完成裝配圖和主要部件工程圖</p><p><b>　

12、　擬解決的主要問題：</b></p><p>　　選取合適的后蓋壓制方法。</p><p>　　設(shè)計(jì)壓蓋刀具的夾具，提高壓蓋成功率</p><p>　　合理安排緩沖裝置的選用</p><p>　　4. 考慮半自動控制部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　3 研究的方法與技術(shù)路線：</p><p

13、><b>　　研究方法：</b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有的參考文獻(xiàn)以及收集各種壓蓋裝置的設(shè)計(jì)方法，結(jié)合自己的專業(yè)知識對空心杯電機(jī)了解深入后，設(shè)計(jì)出一種能夠提高空心杯電機(jī)尾蓋壓蓋的成功率和效率的一種配合裝置，并對不足之處進(jìn)行逐漸的改進(jìn)和完善。</p><p><b>　　技術(shù)路線：</b></p><p>　　根

14、據(jù)現(xiàn)有的參考文獻(xiàn)對空心杯尾蓋和外殼的加工工藝了解以后，改進(jìn)空心杯的夾具，提高其使用的成功率和效率。</p><p>　　根據(jù)尾蓋和機(jī)殼的幾種裝配方式，選擇合適的裝配方式，決定壓蓋的刀具和夾具。</p><p>　　完成裝置半自動化的設(shè)計(jì)。</p><p>　　4 研究的總體安排與進(jìn)度：</p><p>　　1．收集有關(guān)文獻(xiàn)資料、完成開題報(bào)告等

15、（4周）；</p><p>　　2．分析空心杯電機(jī)尾蓋壓制裝配的工藝特點(diǎn)，制定專用裝配裝置的系統(tǒng)方案（2周）；</p><p>　　3．完成工夾具和設(shè)計(jì)三維實(shí)體結(jié)構(gòu)。（3周）；</p><p>　　4．設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，并完成壓制裝置的裝配圖和主要零件的工程圖（3周）；</p><p>　　5．整理、撰寫畢業(yè)論文（2周）；</p>

16、<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉國全，肖慧荃，姜建民．稀土永磁空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服機(jī)特點(diǎn)及工藝分析[J]．沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)．1994，16(1)：71-75．</p><p>　　[2] 費(fèi)冬 帶接線柱骨架的空心杯電樞制造中的模具設(shè)計(jì)[J], 微特電機(jī), 2003(6)</p><p>　　[J]

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19、刊電機(jī)技術(shù)ELECTRICAL MACHINERY TECHNOLOGY 2002年 第04期.</p><p>　　[10] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第三卷)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，l994．</p><p>　　[11] Janusz Nurkowski,etc. A referential method of strain measurements in a high-press

20、ure cell using an inductive coreless sensor [J], Rock Mechanics & Mining Sciences, 45(2008), p103–110</p><p>　　[12] R.Carta,etc. A 3D Ferrite Coil Receiver for Wireless Power Supply of Endoscopic Capsule

21、s [J], Procedia Chemistry, 1 (2009), p477–480 [13] R.Carta,etc.</p><p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化</p><p>　　空心杯電機(jī)塑料尾蓋裝配裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：空心杯電機(jī)屬于直流

22、電機(jī)，常見于永磁伺服微特電機(jī)，空心杯電機(jī)具有突出的節(jié)能特性，靈敏方便的控制特性和穩(wěn)定的運(yùn)行特性，作為高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，代表了電動機(jī)發(fā)展方向之一[1]。本文根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)資料，綜述了空心杯電機(jī)的發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域，比較了空心杯電機(jī)和其它直流電機(jī)的不同特點(diǎn)。同時(shí)，分析了電機(jī)外殼與端蓋的裝配方式、外殼拉伸工藝和尾蓋裝配對電機(jī)性能的影響。</p><p>　　關(guān)鍵字：空心杯； 電機(jī)外殼； 裝配；拉伸；</p>

23、;<p>　　空心杯電機(jī)是綜合了多種特點(diǎn)的永磁伺服電機(jī)，他在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯轉(zhuǎn)子。由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗[2]。由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)變化而使電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性得到了極大改善，不但具有突出的節(jié)能特點(diǎn)，更為重要的是具備了鐵芯電動機(jī)所無法達(dá)到的控制和拖動特性。其具體性能表現(xiàn)為：</p><p>

24、;　　1、節(jié)能特性：能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上（鐵芯電動機(jī)一般在20-50%）。</p><p>　　2、控制特性：起動、制動迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)（鐵芯電動機(jī)一般在100毫秒以上）；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)。</p><p>　　3、拖動特性：運(yùn)行穩(wěn)定性十分

25、可靠，轉(zhuǎn)速的波動很小，作為微型電動機(jī)其轉(zhuǎn)速波動能夠容易的控制在2%以內(nèi)[3]。</p><p>　　隨著工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，各種機(jī)電設(shè)備嚴(yán)格的技術(shù)條件對伺服電動機(jī)提出越來越高的技術(shù)要求，同時(shí)，目前空心杯電動機(jī)的應(yīng)用范圍已經(jīng)完全脫離了高端產(chǎn)品的局限性，正在迅速地?cái)U(kuò)大在一般民用等低端產(chǎn)品上的應(yīng)用范圍。比如醫(yī)療器械、義肢、機(jī)器人、攝像機(jī)、照相機(jī)﹑紡織機(jī)器﹑激光測量儀器，但是這些大都存在于那些工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，我國對空心杯研

26、制也有二三十年的歷史，但是于最近幾年發(fā)展較快，漸漸生產(chǎn)出能與國外空心杯常品具有競爭力的產(chǎn)品[4]。</p><p>　　目前國內(nèi)對于空心杯理論研究方面主要在于空心杯的永磁控制系統(tǒng)的研究[5]，稀土永磁的研究[6]，三角形連接的無位置傳感控制方案的研究[7][8]以及空心杯電樞制造中的模具制造，大功率繞式空心杯電樞伺服系統(tǒng)[9]的和SPWM AND SVPWM的空心杯研究[10]。</p><p

27、>　　空心杯永磁控制系統(tǒng)的研究主要有：一、對電機(jī)的矢量轉(zhuǎn)子位置的控制策略的定位 二、對空心杯電機(jī)的繞組電感量低和電器常數(shù)小造成的組內(nèi)電流波動大造成較大誤差的問題進(jìn)行改進(jìn) 三、繞線工藝的改進(jìn)，當(dāng)然也要考慮磁體的磁場對電機(jī)性能的影響。三角形連接的無位置傳感控制方案的研究主要涉及的是相較于星型連接的的電機(jī)的優(yōu)勢，以及在三角形連接基礎(chǔ)上空心杯電機(jī)進(jìn)行更大優(yōu)勢的研究，比如說再加一個(gè)變頻器來提高設(shè)備利用率?？招谋姌兄圃熘械哪＞咧圃熘饕轻槍?/p>

28、教主一體后的電樞除滿足尺寸精度的要求外，表面質(zhì)量要好，內(nèi)部無氣孔，設(shè)計(jì)一個(gè)好的電樞整形模生產(chǎn)一個(gè)好的空心杯電機(jī)的有著至關(guān)重要的作用。線繞式空心杯電樞伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)難度比較大，不僅要求有較大的輸出功率，過載能力，還要求他的力矩波動小，工作平穩(wěn)性好，體積要小質(zhì)量輕，還要有快速響應(yīng)的特點(diǎn)[11]。因此，普通伺服電機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足，對于繞式空心杯的電樞伺服電機(jī)研究就迫在眉睫了。</p><p>　　空心杯電機(jī)的裝

29、配工藝對電機(jī)本身的性能影響也是至關(guān)重要的，配合主要有軸承的裝配工藝和電機(jī)的總裝工藝的影響，其中機(jī)殼和尾蓋的配合時(shí)總裝工藝中非常重要的一塊。機(jī)殼和端蓋的配合關(guān)系中，機(jī)殼的成型工藝和他們之間的安裝方式對其有重要影響[12]。</p><p>　　機(jī)殼的拉伸工藝。微電機(jī)的對材料的厚度要求較薄，零件壁都讀需要加以控制，拉伸的相對高度較大，拉伸臺階較多，個(gè)臺階的尺寸差距較大。一般加工工藝路線都是落料拉伸，1次拉伸到n次拉伸

30、，磷化，皂化，整形，切邊，沖孔，針對不同功能的空心杯外殼，還有其他各種不同的工藝在，比如風(fēng)扇電機(jī)還有壓筋，沖底孔沖側(cè)孔沖。側(cè)槽，機(jī)動車雨刮器電機(jī)機(jī)殼還要擠臺。以雨刮器電機(jī)機(jī)殼為例。對其工序的拉伸成形工藝和相應(yīng)模具設(shè)計(jì)制造進(jìn)行分析它主要經(jīng)過了落料拉伸，1次拉伸至6此拉伸，磷化皂化，整形，切邊，最后沖孔擠臺。其中2至6次拉伸屬局部工藝成形拉伸工藝較低，拉伸工序間的地步采用球形活錐形過度，改善共建變形狀態(tài)，對于大多數(shù)的微電機(jī)外殼在凹模圓角半徑

31、選取上，不能選取過大的圓角半徑，避免材料在凹?？诓慨a(chǎn)生板料失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，在凸模半徑選取上，為了增強(qiáng)拉伸承力帶的強(qiáng)度，就選取較大的圓角半徑[13]。</p><p>　　針對落料拉伸、深拉伸和局部拉伸成形工序不同的變形特點(diǎn),在壓力機(jī)選擇和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,有針對性地采用了不同的壓力機(jī)和不同結(jié)構(gòu)的模具進(jìn)行生產(chǎn)。在薄壁拉伸的時(shí)候工件對壓力邊的變化非常敏感，因此要有效控制拉伸變形和工件筒壁的厚差，就可以用雙動拉伸壓力機(jī)進(jìn)行

32、拉伸。在拒不拉伸的時(shí)候，可以用倒裝式拉伸[14]</p><p>　　最后是整形工序，主要任務(wù)是完成零件的主要形狀，尺寸精度和形狀位置精度的定位加工。需要較大的成形壓力和成形穩(wěn)定性。卸料的時(shí)候采用大圓柱底部卸取工件的方法在后續(xù)的切邊、壓筋、沖孔、沖槽和擠臺工序中, 要著重防止加工過程中工件的變形。針對這些問題, 在這些工序中采取了閉模壓筋、彈性強(qiáng)力壓邊、剛性強(qiáng)力壓邊等不同的措施, 以保證工件加工的穩(wěn)定。微電機(jī)殼體

33、沖壓加工主要采用單機(jī)單件加工。其特點(diǎn)是嚴(yán)格控制各工序的壁厚變化, 充分利用局部成形, 少、無中間退火, 高精度強(qiáng)力閉模整形, 強(qiáng)力壓邊沖剪等。這套工藝滿足了微電機(jī)殼體尺寸和形狀位置精度的要求, 滿足了殼體大批量沖壓生產(chǎn)的要求[15][16]。大多數(shù)的機(jī)殼的成形工藝與雨刮器的電機(jī)機(jī)殼成形工藝相似，不過根據(jù)不同的工藝要求和精度以及所獲取的參數(shù)進(jìn)行修正。</p><p>　　另外，端蓋和機(jī)殼裝配的幾種方式的決定在電機(jī)設(shè)

34、計(jì)的時(shí)候也要著重考慮?，F(xiàn)在國內(nèi)主要有幾大類的機(jī)殼與端蓋裝配的緊固方式。(1) 彈性圈漲卡固定：使用于薄壁機(jī)殼的結(jié)構(gòu)，多用于微型交流、直流電動機(jī)，不占用軸向位置空間，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝容。(2) 機(jī)殼與端蓋的緊定螺釘固定：端蓋有環(huán)形槽，拆裝容易</p><p>　　(3) 機(jī)殼附加專用緊固螺母板：軸向因使用項(xiàng)2，占用了位置，用于軸向有余度的電機(jī)，多用于永磁電動機(jī)機(jī)，拆裝容易。(4) 端蓋與機(jī)殼止口過盈配合；裝配難度大，

35、為了克服裝配難度大，有的用滾壓邊方式，這二者都不可做第二次裝配，用于使用壽命較或不需拆裝維修的電機(jī)。(5) 端蓋與機(jī)殼止口輕壓粘接封固：密封性好，拆修困難。(6) 彈簧卡鉤固定：機(jī)殼與端蓋靠彈性卡簧的彈性拉力軸向拉緊，但機(jī)殼與端蓋的止口必須保證兩軸承室的同軸度。(7) 穿通螺桿拉緊固定：使用于機(jī)殼薄壁的結(jié)構(gòu)，多用于微型永磁直流電機(jī)，或定子沖片開有穿孔槽的交流電機(jī)，拆裝容易。(8) 螺釘緊固：應(yīng)用最普遍的結(jié)構(gòu)，用于壁厚允許加工固定螺孔的機(jī)

36、殼[17]</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張?。绷鳠o刷電機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．</p><p>　　[2] 丁寧新．性能卓越的驅(qū)動元件：空心杯電動機(jī)[J]．中國科技信息，2001，(21)：68-69．</p><p>　　[3] 杜永紅．基于角

37、形連接的空心杯電機(jī)無位置傳感器控制方案[J]． 電機(jī)與控制應(yīng)用，2008，35(6)：21-23．</p><p>　　[4] 李玲娟，劉景林，付朝陽. 混合式步進(jìn)電機(jī)的CAD系統(tǒng)[J].微特電機(jī)，2006,34（6）；24-26</p><p>　　[5] 陳淵睿，吳捷，張宙．永磁無刷伺服電機(jī)無傳感器位置估計(jì)方法綜述[J]．微特電機(jī)，2000，28(4)：3-7．</p>

38、<p>　　[6] 劉國全，肖慧荃，姜建民．稀土永磁空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服機(jī)特點(diǎn)及工藝分析[J]．沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)．1994，16(1)：71-75．</p><p>　　[7] 李車冬，管偉康．空心杯永磁伺服電動機(jī)的設(shè)計(jì)分析及磁場計(jì)算[J]．河北機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，12(2)：41-44．</p><p>　　[8] 賀益康，阮秉濤．無位置檢測器永磁無利電機(jī)的控制[J]．微電機(jī)

39、，1990，21(4)：lO-15．</p><p>　　[9] 孫建忠，白鳳仙．特種電機(jī)及其控制[M]．北京：中國水利水電出版社，2005．</p><p>　　[10] 沈?qū)氶Γ蠊β示€繞式空心杯電樞伺服電機(jī)的研制[J]．凱山科技，1990(1)：48-50．</p><p>　　[11] 姚光中．無刷直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動[J】．電機(jī)技術(shù)，1999，(4)：6—

40、10．</p><p>　　[12] 上海赦電機(jī)研究所赦特電機(jī)設(shè)計(jì)程序．上海：上?？茖W(xué)出版社， 1983．366</p><p>　　[13] 殷嘉楷,王輝玲, 期刊電機(jī)技術(shù)ELECTRICAL MACHINERY TECHNOLOGY 2002年 第04期</p><p>　　[14]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第三卷)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，l994．</

41、p><p>　　[15]劉極峰, 易際明編著機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)北京 高等教育出版社</p><p>　　[16]王有林，劉景琳．電磁阻尼器設(shè)計(jì)研究[J]．西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(6)：91—95．</p><p>　　[17]上海微電機(jī)研究所《微特電機(jī)設(shè)計(jì)程序》上海科學(xué)技術(shù)出版社 1983 第12-13頁</p><p>　　[18]Ogasaw

42、ara S．．Akage H．An approach to position sensorless drive for brushless DC motors[C] IEEE Transactions on Industry Applications，199 1(27)：928-933．</p><p>　　[19]rujii N，F(xiàn)ujitake M，Hara K．Two—Dimensional Motion

43、with Circular Core and Plural Divided a windings Supplied separately[J]．IEEE Trans．on Magnetics，1999，35(5)：4010—4012．</p><p>　　[20] Gan WC，Cheung NC．Short distance position control for linear switch reluctan

44、ce motors a plug— in robust compensator approach[C]．The 36th IEEE Industry Applications Society Annual Meet—ing，Chicago，2001．</p><p>　　[21]Ogasawara S.Akage H．An approach to position sensorless drive for bru

45、shless DC motors[C] IEEE Transactions on Industry Applications，199 1(27)：928-933．</p><p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　空心杯電機(jī)塑料尾蓋裝配裝置設(shè)計(jì)<

46、/p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　摘要:空心杯電機(jī)是綜合了多種特點(diǎn)的永磁伺服電機(jī)，它在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯轉(zhuǎn)子。由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗。由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)變化而使電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性得到了極大改善，不但具有突出的節(jié)能特點(diǎn)，更為重要的是具備

47、了鐵芯電動機(jī)所無法達(dá)到的控制和拖動特性?？招谋采w對整個(gè)空心杯的性能穩(wěn)定性影響較大，本文著重對空心杯塑料尾蓋裝配裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括刀具、夾頭、夾頭套、連接器等重要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)以及符合本次設(shè)計(jì)規(guī)范的氣缸的選用，并且確定了一種可靠的氣缸控制方法。在保證空心杯性能穩(wěn)定的同時(shí)，通過壓制緩沖裝置，提高空心杯尾蓋裝配的合格率。為了保證裝置裝配的可行性，本文還運(yùn)用了ANSYS對裝置重要部位進(jìn)行有限元分析，對重要受力零部件進(jìn)行校核，從而達(dá)到裝置設(shè)

48、計(jì)的可靠性。</p><p>　　關(guān)鍵詞:空心杯尾蓋；裝配裝置；有限元分析。</p><p>　　ABSTRACT: Coreless motor is permanent magnet servo motor that intergrates with various features . Coreless uses a no core rotor , that breaks the t

49、raditional motor with the structure of motor rotor . Thus , it is also called the coreless motor . Because of the loss of electricity caused by the eddy current . Using coreless motor can reduces its weight and moment of

50、 inertial , thereby we get less loss of mechanical energy . Changes of rotor structure make better movement of a motor , and it also</p><p>　　KEYWORDS: Tail cover of the coreless motor ；Assembly device ；PEA

51、 .</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘要12</b></p><p>　　Designing of tail cover of the coreless assembly device錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　目　錄14

52、</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2空心杯產(chǎn)品運(yùn)用的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3本課題研究的內(nèi)容與目的2</p><p>　　2空心杯電機(jī)尾蓋裝

53、配裝置的主要零部件設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1空心杯電機(jī)塑料尾蓋裝配裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2一般電機(jī)的幾種端蓋裝配方式6</p><p>　　2.3塑料尾蓋壓制刀具的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.1刀具材料的選用7</p><p>　　2.3.2刀具設(shè)計(jì)7</p

54、><p>　　2.4刀具夾具設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.5夾頭套設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.6彈簧緩沖裝置的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.7連接器的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3氣缸的選擇15</p><p>　　3.1氣缸分類15</p>&l

55、t;p>　　3.3氣缸的選用15</p><p>　　3.4氣缸伸縮控制16</p><p><b>　　4裝置校核17</b></p><p>　　4.1ANSYS軟件介紹17</p><p>　　4.2空心杯電機(jī)外殼ANSYS分析17</p><p>　　4.3刀片

56、受力的ANSYS分析20</p><p><b>　　5總結(jié)24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　緒論</

57、b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　空心杯電機(jī)屬于直流電機(jī)，常見于永磁伺服微特電機(jī)，空心杯電機(jī)具有突出的節(jié)能特性，靈敏方便的控制特性和穩(wěn)定的運(yùn)行特性，作為高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，代表了電動機(jī)發(fā)展方向之一[1]，其具體性能表現(xiàn)為：</p><p>　　（1）節(jié)能特性：能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70%以上，

58、部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上（鐵芯電動機(jī)一般在20-50%）。</p><p>　?。?）控制特性：起動、制動迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)（鐵芯電動機(jī)一般在100毫秒以上）；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)。</p><p>　?。?）拖動特性：運(yùn)行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動很小，作為微型電其轉(zhuǎn)速波動能夠容易的控制在2%

59、以內(nèi)。[2]</p><p>　　隨著工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，各種機(jī)電設(shè)備嚴(yán)格的技術(shù)條件對伺服電動機(jī)提出越來越高的技術(shù)要求，同時(shí)，目前空心杯電動機(jī)的應(yīng)用范圍已經(jīng)完全脫離了高端產(chǎn)品的局限性，正在迅速地?cái)U(kuò)大在一般民用等低端產(chǎn)品上的應(yīng)用范圍。比如醫(yī)療器械、義肢、機(jī)器人、攝像機(jī)、照相機(jī)﹑紡織機(jī)器﹑激光測量儀器，但是這些大都存在于那些工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，我國對空心杯研制也有二三十年的歷史，但是于最近幾年發(fā)展較快，漸漸生產(chǎn)出能與國外空

60、心杯具有競爭力的產(chǎn)品。[3]</p><p>　　空心杯產(chǎn)品運(yùn)用的現(xiàn)狀</p><p>　　國內(nèi)工業(yè)界對空心杯電動機(jī)的卓越性能尚沒有充分認(rèn)識，阻礙了許多領(lǐng)域機(jī)電產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步，嚴(yán)重影響了我們與國外同類產(chǎn)品的技術(shù)競爭力。國內(nèi)開發(fā)的許多新產(chǎn)品，因電機(jī)性能不符合要求，其產(chǎn)品的整體水平始終與國外同類產(chǎn)品存在較大差距，限制了很多產(chǎn)品的開發(fā)與發(fā)展，比如醫(yī)療器械、義肢、機(jī)器人、攝像機(jī)、照相機(jī)和一些特殊領(lǐng)

61、域，甚至在紡織機(jī)械、激光測量儀器等方面都存在這種現(xiàn)象。但是，空心杯電動機(jī)的生產(chǎn)，由于其工藝復(fù)雜，生產(chǎn)自動化程度遠(yuǎn)不如鐵芯電動機(jī)，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本高，勞動力成本高，而且對操作者的技能水平要求高。給大規(guī)模生產(chǎn)帶來很多困難和限制。我國對空心杯電動機(jī)的開發(fā)研制工作已有二三十年的歷史，但直到近年才得到了較快發(fā)展，不但在國內(nèi)市場替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且已有企業(yè)開始參與國際市場的競爭。</p><p>　　由于空心杯電動機(jī)克服了鐵芯電

62、動機(jī)不可逾越的技術(shù)障礙.空心杯電動機(jī)應(yīng)用于軍事、高科技領(lǐng)域進(jìn)入大工業(yè)和民用領(lǐng)域后，十多年來得到迅速的發(fā)展，尤其是在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)涉及到大部分行業(yè)和許多產(chǎn)品。</p><p>　?。?）需要快速響應(yīng)的隨動系統(tǒng)。如導(dǎo)彈的飛行方向快速調(diào)節(jié)，高倍率光驅(qū)的隨動控制，快速自動調(diào)焦，高靈敏的記錄和檢測設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人，仿生義肢等，空心杯電動機(jī)能很好地滿足其技術(shù)要求。</p><p>　?。?）對驅(qū)動

63、元件要求平穩(wěn)持久拖動的產(chǎn)品。如各類便攜式的儀器儀表，個(gè)人隨身裝備，野外作業(yè)的儀器設(shè)備，電動車等，同樣一組電源，供電時(shí)間可以延長一倍以上。</p><p>　?。?）各種飛行器，包括航空、航天、航模等。利用空心杯電動機(jī)重量輕，體積小，能耗低的優(yōu)點(diǎn)，可以最大限度地減輕飛行器的重量。</p><p>　　（4）各種各樣的民用電器、工業(yè)產(chǎn)品。采用空心杯電動機(jī)作為執(zhí)行元件，可以使產(chǎn)品檔次提高，性能優(yōu)

64、越。</p><p>　　（5）利用其能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)勢，也作為發(fā)電機(jī)使用；利用其線性運(yùn)行特性，也作為測速發(fā)電機(jī)使用；配上減速器，也可以作為力矩電動機(jī)使用。[4]</p><p>　　本課題研究的內(nèi)容與目的</p><p>　　本課題主要是關(guān)于空心杯電機(jī)尾蓋裝配裝置的設(shè)計(jì)，其研究的主要內(nèi)容有：</p><p>　?。?）熟悉和了解空心杯裝置

65、的發(fā)展，使用情況以及研究現(xiàn)狀</p><p>　　（2）了解空心杯外殼和端蓋、尾蓋的制作工藝</p><p>　?。?）了解空心杯電機(jī)的機(jī)殼與端蓋、尾蓋的配合方式</p><p>　　（4）熟悉一般電機(jī)的壓蓋裝置結(jié)構(gòu)及其原理</p><p>　?。?）完成半自動控制的設(shè)計(jì)</p><p>　　（6）熟悉Solidwor

66、ks軟件，并且設(shè)計(jì)測試裝置的三維實(shí)體模型，完成裝配圖和主要部件工程圖</p><p>　　在進(jìn)行裝置設(shè)計(jì)的時(shí)候還有很多問題要解決，，比如：</p><p>　?。?）選取合適的后蓋壓制方法。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)壓蓋刀具和夾具，提高壓蓋成功率</p><p>　?。?）合理安排緩沖裝置的選用</p><p>

67、　?。?）考慮半自動控制部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　空心杯電機(jī)尾蓋裝配裝置的主要零部件設(shè)計(jì)</p><p>　　空心杯電機(jī)塑料尾蓋裝配裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　01—工作臺 </b></p><p>　　02—內(nèi)六角圓柱頭 螺釘 </p><p><b>　　03—

68、上固定板</b></p><p>　　04—內(nèi)六角圓柱螺釘</p><p><b>　　05—前法蘭氣缸</b></p><p>　　06—內(nèi)六角圓柱螺釘</p><p><b>　　07—導(dǎo)向板</b></p><p><b>　　08—連接器<

69、/b></p><p><b>　　09—夾頭套</b></p><p><b>　　圖1 裝置裝配圖</b></p><p>　　10—夾頭 11—刀具 12—緩沖裝置</p><p>　　工作的時(shí)候氣壓推動氣缸進(jìn)行伸長動作，通過導(dǎo)向板（07）進(jìn)行導(dǎo)向，由氣缸推桿配合連接器，連接器配合夾頭套

70、，依次配合夾頭、刀具，對空心杯電機(jī)外殼和尾蓋進(jìn)行裝配壓制，壓制結(jié)束后，通過電磁閥的開關(guān)，使氣體推活塞向上運(yùn)動，完成復(fù)位動作。裝置的三維圖如圖2。</p><p>　　其中裝置中刀具、夾頭、夾頭套、連接器與氣缸通過夾緊或者是螺紋進(jìn)行配合，配合的三維圖如圖3所示。</p><p>　　4個(gè)圓柱頭螺釘?shù)囊?guī)格為M20X200，他們起到支撐上固定板和連接工作臺的作用，并且保證整個(gè)裝置的一個(gè)垂直度和穩(wěn)

71、定性，他們與固定板和工作臺的配合如圖4所示。</p><p><b>　　圖2 裝置三維圖</b></p><p>　　圖3 重要零部件的配合</p><p>　　圖4 圓柱頭螺釘與固定板的配合</p><p>　　導(dǎo)向板的作用是導(dǎo)向氣缸推桿的活動方向，保證推桿在垂直方向上活動，導(dǎo)向板通過兩根圓柱螺釘固定在氣缸固定板上，

72、其固定方式跟上面所說的4根圓柱螺釘?shù)墓潭ǚ绞较嗤?，其?guī)格為M10X70。如圖5：</p><p><b>　　圖5 導(dǎo)向板的固定</b></p><p>　　上固定板主要是與氣缸的前法蘭的螺栓配合，使氣缸能夠比較穩(wěn)定地固定住，使氣缸推桿能夠穩(wěn)定地向一個(gè)方向伸縮，也保證了氣缸的垂直度，更是方便螺桿與固定板的配合。三維圖圖下：</p><p>　　

73、圖6 與法蘭配合的面</p><p>　　一般電機(jī)的幾種端蓋裝配方式</p><p>　　對尾蓋裝配裝置的設(shè)計(jì)，首先對空心杯電機(jī)尾蓋與機(jī)殼的裝配方式有一定的了解，目前最普遍的幾種裝配方式：(1) 彈性圈漲卡固定：使用于薄壁機(jī)殼的結(jié)構(gòu)，多用于微型交流、直流電動機(jī)，不占用軸向位置空間，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝容。(2) 機(jī)殼與端蓋的緊定螺釘固定：端蓋有環(huán)形槽，拆裝容易(3) 機(jī)殼附加專用緊固螺母板：軸向

74、因使用項(xiàng)2，占用了位置，用于軸向有余度的電機(jī)，多用于永磁電動機(jī)機(jī)，拆裝容易。(4) 端蓋與機(jī)殼止口過盈配合；裝配難度大，為了克服裝配難度大，有的用滾壓邊方式，這二者都不可做第二次裝配，用于使用壽命較或不需拆裝維修的電機(jī)。(5) 端蓋與機(jī)殼止口輕壓粘接封固：密封性好，拆修困難。(6) 彈簧卡鉤固定：機(jī)殼與端蓋靠彈性卡簧的彈性拉力軸向拉緊，但機(jī)殼與端蓋的止口必須保證兩軸承室的同軸度。(7) 穿通螺桿拉緊固定：使用于機(jī)殼薄壁的結(jié)構(gòu)，多用于微型

75、永磁直流電機(jī)，或定子沖片開有穿孔槽的交流電機(jī)，拆裝容易。(8) 螺釘緊固：應(yīng)用最普遍的結(jié)構(gòu)，用于壁厚允許加工固定螺孔的機(jī)殼。[5]本人所設(shè)計(jì)的尾蓋裝配裝置是根據(jù)尾蓋與機(jī)殼的止口緊固壓封，密封性能比較好，根據(jù)此番選擇，我對裝置的設(shè)計(jì)在下面說明。</p><p>　　塑料尾蓋壓制刀具的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　刀具材料的選用</b></p><

76、p>　　刀具材料的選用主要考慮刀具使用的環(huán)境因素和刀具的使用方式，本課題是空心杯電機(jī)尾蓋裝配，是塑料尾蓋與合金鋼的電機(jī)外殼的的止口配合，主要是合金鋼的切削壓制。因此設(shè)計(jì)刀具時(shí)應(yīng)該考慮一下幾點(diǎn)刀具的性能：（1）要有高的硬度和較好的耐磨性能；（2）有足夠強(qiáng)度和韌性；（3）高的耐熱性能；（4）穩(wěn)定的物理性能和良好的化學(xué)性能；（5）良好的工藝性能；（6）經(jīng)濟(jì)型。[6]一般的切削刀具主要從高速鋼，硬質(zhì)合金鋼以及超硬的刀具材料這幾種里選用。&

77、lt;/p><p>　　高速鋼包括普通高速鋼，性能優(yōu)良的高速鋼，粉末冶金高速鋼和涂層高速鋼。主要應(yīng)用在復(fù)雜刀具以及成型刀具的制造中。高速鋼易磨損，價(jià)格比較便宜。普通高速鋼轉(zhuǎn)速不宜太高，高了容易燒刀，進(jìn)給速度小，常用加工比較軟的材料。</p><p>　　硬質(zhì)合金刀具具有高密度、高硬度、耐高溫、耐磨的特點(diǎn)，硬質(zhì)合金中高熔點(diǎn)高硬度的化合物的含量較高，刀具壽命可以教高速鋼提高5到8倍。硬質(zhì)合金按加工

78、零件的特性分為P、M、S、K、N、H六類。國產(chǎn)硬質(zhì)合金按化學(xué)成分不同可以分為YG類、YT類、YW類和YN類。[7]</p><p>　　對電機(jī)外殼的止口壓制是不銹鋼的壓制，需要有高硬度和高的耐磨性的材料，由于刀片得安裝不是很方便，故盡量選用刀具壽命較長的材料，故我選用YW3硬質(zhì)合金鋼，而且YW硬質(zhì)合金不會對不銹鋼產(chǎn)生親近。YW硬質(zhì)合金的密度為12.9g/cm3，抗彎強(qiáng)度為1390MPa，硬度為92HRA，具有較強(qiáng)

79、的抗氧化能力和抗彎強(qiáng)度。</p><p><b>　　刀具設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)的三維圖如圖7所示，刀片材料為YW3硬質(zhì)合金，刀片厚度為1mm，是相對于止口 </p><p>　　圖7 刀具和刀柄設(shè)計(jì)的三維圖</p><p>　　厚度為1mm，刀柄的直徑為20mm，長60mm，刀柄的材料要求是較好的導(dǎo)熱

80、性和耐磨性。我選用一般的45號鋼。 </p><p>　　刀片刃頭的最近處與刀具的刀柄中心的距離為2.7mm，刀片垂直部位的的長度為9mm，保證了刀片在壓制過程中不會與塑料尾蓋相撞，壓止口的刀刃的相對于垂直面的傾角為</p><p>　　圖8 刀片和刀柄設(shè)計(jì)尺寸圖</p><p>　　20

81、76;，這是根據(jù)已知的空心杯電機(jī)尾蓋的直徑d=6mm，止口的傾角為20°而設(shè)計(jì)的。壓止口的刮擦面的粗糙度為1.6，刀片其他部位的粗糙度為6.3。[8]</p><p><b>　　刀具夾具設(shè)計(jì)</b></p><p>　　針對刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我們在設(shè)計(jì)夾具的時(shí)候使用彈性夾頭來固定刀具。夾頭是一種夾裝在機(jī)床主軸的端部，用可移動卡爪或夾持元件的彈性變形夾緊工件或

82、者刀具的元件。</p><p>　　首先，根據(jù)刀具刀柄的直徑確定夾頭的內(nèi)孔直徑為20mm，刀柄的長度為75mm,故夾具的內(nèi)孔深度應(yīng)該大于1/2。由計(jì)算公式,得出開槽的厚度為，夾頭傾角的角度=40°，傾角臺得水平長度 ，夾具后部螺紋長度為，螺距為1.5mm，倒角，螺紋退刀槽的長度，直徑為，中間凸臺的長度，。夾頭的刀具入口長度，壁厚。夾頭的材料為9SiCr，退火處理后工作部分的硬度為56，螺紋部分的硬度為4

83、0。[9]如圖9為設(shè)計(jì)二維圖：</p><p>　　圖9 夾頭設(shè)計(jì)尺寸圖</p><p>　　圖10為夾頭設(shè)計(jì)的三維立體模型：</p><p>　　圖10 夾頭的三維圖</p><p><b>　　夾頭套設(shè)計(jì)</b></p><p>　　夾頭的工作原理就是就是利用合金的彈性位移夾緊工件，而是夾頭

84、產(chǎn)生這個(gè)彈性位移的就是利用夾頭套施加給夾頭壁的壓力產(chǎn)生，夾頭套的設(shè)計(jì)是根據(jù)夾頭的設(shè)計(jì)決定的。</p><p>　　首先考慮到夾頭的整體直徑不相同，故要保證夾頭的凸臺能夠進(jìn)去，即，</p><p>　　圖11 夾頭套的設(shè)計(jì)</p><p>　　故得，的長度選取，內(nèi)螺紋的大小根據(jù)配合的夾頭的螺紋大小一致，取的螺紋，由于之后還有一個(gè)連接器的螺紋配合，故選用的內(nèi)螺紋的長度為

85、，夾頭套的斜臺由于要與夾頭的斜臺配合，由于要產(chǎn)生彈性位移，故取斜臺的斜度，入口內(nèi)徑，外徑，整體夾頭套的外形尺寸圖如圖11所示：</p><p>　　圖12 夾頭套的尺寸圖</p><p><b>　　三維模型圖如圖7：</b></p><p>　　圖13 夾頭套的三維圖</p><p><b>　　彈簧緩沖裝置

86、的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在空心杯電機(jī)塑料尾蓋裝置的設(shè)計(jì)中，由于刀具壓止口的過程中有一個(gè)鋼性的沖擊，這個(gè)鋼性沖擊有可能導(dǎo)致止口的的損壞，或者是壓到電機(jī)里面的線圈從而導(dǎo)致電機(jī)的不正常運(yùn)作甚至報(bào)廢，因此在除了氣缸要有一個(gè)緩沖裝置外，在工作平臺上設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的緩沖裝置，該緩沖裝置是由一個(gè)小圓柱的螺旋拉伸彈簧、一個(gè)機(jī)械密封機(jī)構(gòu)和一個(gè)小圓臺組成。</p><p>　　機(jī)械密封

87、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。機(jī)械密封機(jī)構(gòu)是用來約束和導(dǎo)向彈簧的一種機(jī)構(gòu)，主要由下臺圓柱，中間的約束導(dǎo)向空心圓柱體以及放置工件的圓臺面，和約束導(dǎo)向工件的圓柱臺面。結(jié)構(gòu)如圖14,二維尺寸圖如圖15。</p><p>　　為了很好地約束和導(dǎo)向工件，取上臺圓柱的通孔長度為1/2的功能工件長度，即10mm，壓制口的時(shí)候，決定彈簧的壓縮量是比較重要的，既要保證壓制時(shí)刀具不碰到緩沖裝置的上臺，又要減小合適地剛性沖</p><

88、;p><b>　　圖14 緩沖裝置</b></p><p>　　擊，當(dāng)然這個(gè)對于氣缸的行程也有一定的要求。</p><p>　　彈簧材料的選用。由于塑料尾蓋壓制時(shí)所受的力為150N左右，故選用輕載彈簧，選用比較普遍的不銹鋼壓縮彈簧不</p><p>　　常用材料國產(chǎn)不銹鋼304,302,301,316,316L,321.202.201.4

89、30.420，及進(jìn)口韓國象牌,KOS高麗商事等。T302/T304做為一種用途最廣泛的鋼因含有Ni比Cr具有更的優(yōu)越機(jī)械性能，耐腐蝕性，耐熱性，低溫強(qiáng)度， 是最常用的不銹鋼彈簧材料。T316推薦用于高度耐腐蝕及無磁性之場合，但機(jī)械性能低于T302/T304；T631J1/T631用于耐熱彈簧及經(jīng)過熱處理后具有高抗張強(qiáng)度之彈簧，但耐腐蝕性能較T302/T304差。故選用不銹鋼T302作為設(shè)計(jì)的彈簧材料為好。[10]</p>

90、<p>　　相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算：彈簧的彈性系數(shù)可以通過公式，式中：</p><p>　　c：彈簧的剛度，（即你所說的彈性系數(shù)，中學(xué)物理叫倔強(qiáng)系數(shù)k）；</p><p>　　F：彈簧所受的載荷；</p><p>　　λ：彈簧在受載荷F時(shí)所產(chǎn)生的變形量；</p><p>　　G：彈簧材料的切變模量；</p><p>

91、<b>　　d：彈簧絲直徑；</b></p><p><b>　　D2：彈簧直徑；</b></p><p><b>　　n：彈簧有效圈數(shù)；</b></p><p>　　C：彈簧的旋繞比（又稱為彈簧指數(shù) ）</p><p>　　查表所得：T302的切變模量為，彈簧絲的直徑1mm，

92、彈簧的有效圈數(shù)為10，旋轉(zhuǎn)比，得，假定彈簧受150N,則彈簧的壓縮量，符合設(shè)計(jì)要求。[11]</p><p>　　圖15 緩沖裝置的尺寸圖</p><p><b>　　連接器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　連接器是連接氣缸外螺紋軸和和夾頭套的一種連接一起，主要是傳遞氣缸產(chǎn)生的力和位移，由于氣缸傳遞的力并不是很大，所以這對于材料的選用比較簡單

93、，用用普通的45號鋼進(jìn)行加工。連接器主要由三段組成，如圖</p><p>　　圖16 連接器的三個(gè)主要尺寸</p><p>　　S1是連接夾頭套的的M40×1.5的外螺紋，S2是連接氣缸外軸的攻螺紋，S3為退刀槽，為保證連接器的強(qiáng)度可靠性，退刀槽的厚度和連接器的接氣缸部分的壁厚都設(shè)計(jì)得相對來說比較厚，接氣缸的內(nèi)螺紋的尺寸為M18×0.75，具體整體尺寸為</p&g

94、t;<p>　　圖17 連接器的尺寸圖</p><p><b>　　氣缸的選擇</b></p><p>　　氣缸是氣壓傳動系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件，它把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣缸用于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動，輸出力和直線位移。氣缸是本裝置設(shè)計(jì)的動力來源。</p><p><b>　　氣缸分類</b></p&g

95、t;<p>　　氣缸的分類氣缸的種類很多，分類的方法也各不相同，一般按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向、結(jié)構(gòu)、功能和安裝形式來進(jìn)行分類。按壓縮空氣在活塞端面作用力的方向可分為單作用氣缸與雙作用氣缸。單作用氣缸只有一個(gè)方向靠壓縮空氣推動，復(fù)位靠彈簧力、自重和其他外力。雙作用氣缸的往返運(yùn)動全靠壓縮空氣推動。按氣缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有活塞式、薄膜式、柱塞式、擺動式氣缸等。按氣缸的功能可分為普通氣缸與特殊氣缸。普通氣缸包括單作用式和雙作用式

96、氣缸。特殊氣缸包括沖擊氣缸、緩沖氣缸、氣液阻尼缸、步進(jìn)氣缸、擺動氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸和伸縮氣缸等。按氣缸的安裝方式可分為耳座式、法蘭式、軸銷式和凸緣式。[12] </p><p><b>　　氣缸的選用</b></p><p>　　氣缸的選用汽缸選用的基本原則如下：</p><p>　　根據(jù)工作任務(wù)對機(jī)構(gòu)運(yùn)動要求，選擇氣缸的結(jié)構(gòu)類型及安裝方式。<

97、;/p><p>　　)根據(jù)工作機(jī)構(gòu)所需力的大小來確定活塞桿的推力和拉力。</p><p>　　根據(jù)工作機(jī)構(gòu)任務(wù)的要求，確定行程，一般不使用滿行程。</p><p>　　推薦氣缸工作速度在0.5～1m/s，并按此原則選擇管路及控制元件。.</p><p>　　針對本設(shè)計(jì)壓止口的伸縮動作，選用雙作用式的普通式氣缸，可以利用壓縮空氣使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動

98、，兩個(gè)方向輸出的力和速度都不相同。安裝的方式選用前法蘭固定式，但是安裝的螺釘受拉力比較大。壓止口所需的壓力只需150N，行程為300mm，使用的速度為50-100mm/s，設(shè)計(jì)選用的氣缸型號為10Y-1R-FA-50N-300。該氣缸采用的是不銹鋼筒，端蓋與缸筒之間鉚接緊固，軸向尺寸小，外形美觀，無給油華潤，用途廣泛，使用壽命長。缸徑為50mm的氣缸最大行程800mm，最短行程為37mm，使用壓力范圍為0.05-1.0MPa，耐壓力為1

99、.5MPa，使用速度范圍50-700mm，溫度范圍-25-80℃（在不凍結(jié)的條件下，壓縮空氣的條件為干燥潔凈，如圖為氣缸模型。</p><p><b>　　圖18 氣缸三維圖</b></p><p><b>　　氣缸伸縮控制</b></p><p>　　由于氣缸只要執(zhí)行一個(gè)直線伸縮的動作，就可以運(yùn)用電磁閥進(jìn)行控制氣缸動作執(zhí)

100、行，電磁閥上的兩個(gè)接口接氣缸上的兩個(gè)接口，中間的接口連接氣源，因?yàn)椴捎玫氖?位五通的電磁閥，兩面的接消音器，然后電磁閥接電，利用電的通斷性控制電磁場中的氣的通斷，然后再利用氣的通斷控制氣缸的伸縮。具體的回路圖如下</p><p>　　圖19 氣缸伸縮控制</p><p>　　進(jìn)行氣缸的輸出力控制時(shí)，不要用速度控制閥等形成節(jié)流回路。如果采用這種方法，氣缸內(nèi)的壓力會下降，從而無法實(shí)現(xiàn)控制。故必

101、須采用壓力控制元件進(jìn)行控制。</p><p><b>　　裝置校核</b></p><p>　　由于主要的受力是刀片與空心杯電機(jī)外殼的作用力，所以刀片所能承受的最</p><p>　　大作用力和機(jī)殼所能承受那個(gè)最大作用力產(chǎn)生的變形對裝置的影響就極其重要。鑒于此，我用ANSYS軟件對這兩種零部件進(jìn)行分析。</p><p>

102、<b>　　ANSYS軟件介紹</b></p><p>　　ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)。 它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級CAE工具之一。<

103、;/p><p>　　軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出

104、來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。</p><p>　　空心杯電機(jī)外殼ANSYS分析</p><p>　　如圖20所示的空心杯電機(jī)的外殼模型，電機(jī)的壁厚為0.25mm，材質(zhì)為</p><p>　　00Cr18Ni10N，該材料強(qiáng)度高，塑性好，即使材料的厚度減少也不影響</p><p><b>　　圖20 外殼模型<

105、/b></p><p>　　其性能，作為高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)部件使用，密度為，屈服強(qiáng)度，楊氏模量，泊松比為0.29，首先，對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格數(shù)量的多少將影響計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算規(guī)模的大小。一般來講，網(wǎng)格數(shù)量增加，計(jì)算精度會有所提高，但同時(shí)計(jì)算規(guī)模也會增加，所以在確定網(wǎng)格數(shù)量時(shí)應(yīng)權(quán)衡兩個(gè)因數(shù)綜合考慮，空心杯電機(jī)的網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖27所示，網(wǎng)格為1mm。根據(jù)看空心杯塑料尾蓋裝置的壓蓋方式，在空心圓柱的四周加力，為

106、了保證空心杯電機(jī)的壓制成功，我選用氣缸能提供的最大的1500N的力進(jìn)行壓制，再根據(jù)刀片的形狀，進(jìn)行力的分布施加，方向?yàn)?5°向里，所產(chǎn)生的位移</p><p><b>　　圖21 網(wǎng)格劃分</b></p><p>　　變量為圖22所示，產(chǎn)生的最大的位移變量為，力作用點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)位移的變化趨勢就越不明顯，其中4個(gè)作用域兩兩相鄰中間的區(qū)域的外殼有向外變形的趨勢，力

107、端口3mm以上的垂直距離的地方基本不造成變形。位移變量最大的地方為刀具壓制的受力點(diǎn)，施加作用力后電機(jī)外殼產(chǎn)生的變形為圖23所示，如受力的位移效果圖所示，當(dāng)使用最大的1500N應(yīng)力作用在不銹鋼空心杯電機(jī)外殼上時(shí)，作用區(qū)域以及作用的區(qū)域附近的有一個(gè)相對來說比較大的位移變形量，但是對于實(shí)際時(shí)工作氣缸的作用力為150N的壓力時(shí)，位移變量達(dá)到一個(gè)比較合理的范圍內(nèi)。</p><p><b>　　圖22 位移變形圖&

108、lt;/b></p><p><b>　　圖23 位移云圖</b></p><p>　　刀片受力的ANSYS分析</p><p>　　在該裝置中刀具所用的材料為YW3硬質(zhì)合金，YW3硬質(zhì)合金硬度高，耐</p><p>　　磨性好，但強(qiáng)度低，適用于對強(qiáng)度和韌性要求不高的耐磨零件。其密度為，抗彎強(qiáng)度為2100N，楊氏模

109、量，泊松比，刀片上的作用力主要由垂直于刀片工作面的作用力產(chǎn)生使刀片有變形趨向。首先現(xiàn)在ANSYS軟件中建立刀片模型如圖24，由于刀片是固定在刀柄上的，所以在</p><p>　　建模的時(shí)候應(yīng)對刀片的螺釘固定孔的位置施加一個(gè)固定的約束。首先對所建立的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如圖所示，網(wǎng)格大小為0.5mm。在工作的時(shí)候，刀片的工作面上施加一個(gè)氣缸提供的最大壓力1500N方向垂直于工作面，產(chǎn)生的位移變形趨勢如圖所示，受到15

110、00N的應(yīng)力作用</p><p><b>　　圖24</b></p><p><b>　　圖25</b></p><p>　　以后，刀片的工作面附近產(chǎn)生的位移變量值最大，刀片受力</p><p><b>　　圖26</b></p><p>　　的應(yīng)力圖如

111、圖27和圖28所示，所受的最大應(yīng)力值Pa，最小應(yīng)力</p><p><b>　　圖27</b></p><p><b>　　圖28</b></p><p>　　Pa,受力最大的地方為螺釘?shù)倪B接處，并且受力的大小依次由連接處向外逐漸地?cái)U(kuò)散減小，最大受力處取最大的受力面積為1/4的圓柱面</p><p>

112、;　　,h為刀片的厚度，r為孔的半徑，地最大的受力面積，故所受的最大的力在螺釘固定孔的地方為，小于刀片所用材料的抗彎強(qiáng)度，所以本裝置設(shè)計(jì)的刀片符合其正常工作的要求。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　歷時(shí)兩個(gè)多月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲，隨之而來的將是大學(xué)生涯的園滿結(jié)束。在這次設(shè)計(jì)過程中不僅把以前四年的知識鞏固復(fù)習(xí)了一下，還學(xué)到了一