【正文】 咬合機(jī) ） ,它主要是完成合口作業(yè)。下面就國內(nèi)外生產(chǎn)的合口機(jī)做一下比較： 目前國內(nèi)生產(chǎn)合口機(jī)的廠家有多家，比如寧津縣恒碩太陽能設(shè)備有限公司、山東宏泰高端機(jī)械有限公司等，他們生產(chǎn)合口機(jī)的技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，采用的都是滾壓合口工藝，即在不銹鋼冷軋鋼板兩邊折彎后扣合在一起 [11]，通過滾輪壓緊來達(dá)到合口的目的。只不過是有的還在采用手動調(diào)整 [5][9]，合口效果不好，密封性能不強(qiáng)。國外也有很多生產(chǎn)合口機(jī)的廠家，在市場上比較有競爭優(yōu)勢的是德國生產(chǎn)的聯(lián)合口合縫機(jī)，該種合口機(jī)具有 體積重量小、操作穩(wěn)定方便、工作效率高 、 合縫質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，而且 開動時不依賴于聯(lián)合口的板高 ， 在外圈轉(zhuǎn)彎的時候不需要轉(zhuǎn)換機(jī)器的部件 ， 符合人體力學(xué)的設(shè)計(jì) ， 使得應(yīng)用起來非常的便利 。 選題的目的及意義 太陽能產(chǎn)業(yè)在我國正迅猛發(fā)展，人們對于太陽能產(chǎn)品的需求正與日俱增，因此目前迫切需要解決太陽能產(chǎn)品存在的問題以及提高生產(chǎn)效率來滿足人們的需求。針對太陽能內(nèi)筒封口處容易出現(xiàn)漏水問題， 采 用一次性 滾 壓成型工藝 ，提出太陽能內(nèi)筒合口機(jī)的設(shè)計(jì)。 應(yīng)用該合口機(jī)對太陽能內(nèi)筒進(jìn)行滾壓合口加工，解決了金屬內(nèi)筒焊接處易腐蝕漏水的隱患， 密封性能強(qiáng) 、 封口效果好 ， 而且不用任何其他輔助連接工具，可以準(zhǔn)確高質(zhì)量的結(jié)合縫隙，不損傷金屬的表面。從生產(chǎn)效率上來看 ,滾壓封口從上工件到完成封口 ,所需要時間是 15 秒左右，封口時間短。此外，采用此種工藝 還能 節(jié)省投資?？傊?,采用滾壓合口工藝 ,產(chǎn)品的一次性合格率 有所 提高 ,生產(chǎn)效率 會大大提高 ,使產(chǎn)品濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 質(zhì)量有一個質(zhì)的飛躍。 本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 針對合口機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的滾壓合口 工序 以及對于機(jī)器所要求的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行 了 合口機(jī)的設(shè)計(jì)。 合口機(jī)的 工作原理 :將 完成折彎、卷圓后的待合口的工件放入該機(jī)器后，將兩折好的邊縫扣接在一起放 到套軸上面的方枕上，通過腳踏式空氣開關(guān)使氣囊膨脹克服彈簧的拉力將可動琴鍵式壓板壓下，從而壓緊待合口的工件，壓緊后滾壓機(jī)構(gòu)在鏈條的帶動下沿導(dǎo)軌行走，完成滾壓作業(yè)。當(dāng)滾壓機(jī)構(gòu)走到工件的另一端盡頭時 ， 定位傳感器發(fā)出信號 ， 使 氣缸在 電磁閥 的控制下伸長活塞桿， 從而使合口機(jī)端部的 套軸支撐 板打開，將加工好的內(nèi)筒從套軸上取出。 合口機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 電機(jī) ， 1400r/min 滾壓輪行走速度 零件的尺寸規(guī)格 加工直徑 φ420mm— φ460mm 最大加工長度 3000mm 機(jī)器的工作 效率 4 件 /min 合口機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括： （ 1） 太陽能內(nèi)筒合口機(jī)傳動方案的設(shè)計(jì)； （ 2） 電動機(jī)的選擇； （ 3） 傳動方案中所涉及的傳動部件的設(shè)計(jì)計(jì)算； （ 4） 減速器的選擇； （ 5） 太陽能內(nèi)筒合口機(jī)的 結(jié)構(gòu)特征 設(shè)計(jì)； （ 6） 非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)計(jì)算以及校核 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 方案設(shè)計(jì)及論證 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 內(nèi)筒合口機(jī)工作時，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動最終轉(zhuǎn)變?yōu)樾凶邫C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn) 對待加工工件 的 滾壓作業(yè)。 幾種傳動方案比較 （ 1） 兩級齒輪傳動：傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，但是由于電機(jī)速度和工作速度相差較大，需要有較大的傳動比，需兩級齒輪傳動， 制造安裝精度要求高，價格較昂貴； （ 2） 齒輪齒條傳動： 平穩(wěn)性高，傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠 ，但 制造和安裝要求較高，工作環(huán)境要好 [2]； （ 3）齒輪 — 絲杠螺母副傳動：傳動精確，但絲杠螺母副 滑移現(xiàn)象嚴(yán)重，傳輸效率不高 ，而且 絲 杠 在長距離重負(fù)載的傳動 下 容易彎曲變形 ； （ 4）帶 — 齒輪傳動：帶具有良好的緩沖吸振作用，過載時打滑可避免零件破壞，鏈傳動 能夠保證準(zhǔn)確的傳動比，傳遞功率較大， 該傳動方案結(jié)合了帶、齒輪傳動的優(yōu)點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)不緊湊，占用空間較大； （ 5）帶 — 蝸輪蝸桿：該方案利用了蝸輪蝸桿傳動能在空間形成任意方向傳動，而且傳動比 大的優(yōu)勢，使傳動結(jié)構(gòu)緊湊，減小了占用空間。 傳動方案的確定 首先 必須要 滿足機(jī)器的功能要求，如所傳遞功率 的 大小、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動形式，此外還應(yīng) 使 工作可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、工藝性好、使用維護(hù)方便。 為此， 根據(jù)合口機(jī)的工作環(huán)境、自身的特點(diǎn)以及以上各方案的對比分析，結(jié)合現(xiàn)在制造技術(shù)的提高，選用帶 — 蝸輪蝸桿傳動方案，其運(yùn)動簡圖如下 : 圖 傳動簡圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 滾壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 通過功能分析，初步確定各個功能單元的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用原理。滾壓系統(tǒng)由壓緊裝置、氣動裝置、滾壓輪、導(dǎo)向輪、支撐架組成。其 中壓緊裝置是由一組可動琴鍵 壓塊 [10]、氣囊、彈簧組成?？蓜忧冁I通過彈簧與導(dǎo)軌的下邊緣相連，并且可動琴鍵上有一個凹槽，氣囊夾在可動鍵凹槽和導(dǎo)軌下邊緣之間，氣囊管路上連接有電磁閥，通過電磁閥來控制氣囊的充氣和放氣。工作時氣囊充氣膨脹帶動可動琴鍵下移，并使可動琴鍵上的彈簧被拉開，可動琴鍵的前端將工件壓緊等待滾壓作業(yè)；加工完畢后，氣囊放氣，彈簧在恢復(fù)力的作用下帶動可動鍵復(fù)位，工件被松開。氣動裝置的作用是在工件被壓緊后，使氣缸推動滾壓輪向下移動到工件合縫處。由于該氣動裝置可以準(zhǔn)確調(diào)整滾壓力的大小，并使加工的工件合縫 處各點(diǎn)受力均勻，從而提高了合縫的質(zhì)量 [6]。工件被壓緊后，電機(jī)的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞到鏈輪上，從而驅(qū)動鏈條帶動支撐架沿導(dǎo)軌直線行走，完成滾壓作業(yè)。 整機(jī)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 該機(jī)器主要由滾壓機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、 動力箱 、套軸、底座、支架、 支撐 板以及一些氣缸、電器控制件等組成。套軸的一端通過卡套固定安裝在 動力箱 內(nèi)，在套軸的上方安裝有與套軸平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的兩端分別通過螺栓固定在支架和 動力箱 上。 動力箱 內(nèi)安裝有電機(jī)、傳動裝置以及電氣控制裝置等。滾壓機(jī)構(gòu)包括有氣動裝置、壓緊裝置、滾壓輪、導(dǎo)向輪、支撐架，氣缸固定在支撐架上， 其作用是推動滾壓輪使其緊緊壓在待合口的工件上，該機(jī)構(gòu)在鏈條的帶動下沿導(dǎo)軌行走。 支撐板是由氣缸帶動，在對工件完成滾壓作業(yè)后，氣缸活塞桿伸出，推動支撐板抬起，從而取出工件。整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 合口機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 3 傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 傳動系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 通過上面的分析論證，傳動方案為帶 蝸輪蝸桿傳動，根據(jù)合口的實(shí)際工作情況以及考慮到空間緊湊性等方面的問題，選用的傳動系統(tǒng)部件組成為 : 電動機(jī) — 帶輪 — 蝸輪蝸桿減速器 — 鏈 電動機(jī)的選擇 （ 1） 電動機(jī) 通常選用 Y 系列三相交流異步電 動機(jī)。對于頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)的場合（如起重機(jī) 等 ），則選用 冶金 或 起重 用 YZ型（籠型）或 YZR 型（繞線型）三相交流異步電動機(jī)。電動機(jī)結(jié)構(gòu)形式 主要 有 防護(hù)式 、 開啟式 和防爆式等。電機(jī)的安裝形式可根據(jù)防護(hù)要求 來 選擇。 （ 2） 確定電動機(jī)的功率 標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的容量以額定功率 來 表示，所選用電動機(jī)的額定功率應(yīng)不小于工作機(jī)要求的功率 Pd。工作機(jī)要求的電動機(jī)功率 Pd 為 Pd=Pw/η () 式中 Pd— 工作機(jī)要求的電動機(jī)輸出功率，單位為 kW Pw— 工作機(jī)所需輸入功率，單位為 kW； η— 電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率。 總傳動效率的計(jì)算： 21???? () 其中 1? 、 2? 分別為帶傳動的效率、蝸桿減速器的效率。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（表 17）知各部分的傳動效率： ① 蝸桿傳動（單頭蝸 桿）： 2? =~ ② V 帶傳動： 1? = 總傳動效率： 21???? =~ 所以總傳動 效率 η=~ 因此 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 Pd=Pw/η=1 /=（ kW） () Pd=Pw/η=1/= （ kW） () 所以所需 電機(jī)的功率為： （ 3）電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 對于 Y 系列的電動機(jī)，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 和 1000r/min 的 電動機(jī) ，如無特殊需要， 一般 不選 用 低于 750r/min 的電動機(jī)。而太陽能內(nèi)筒合口機(jī)為一般的工作機(jī)，對電機(jī)沒有特別的要求，因此通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用同步轉(zhuǎn)速 1500r/min,額定功率為 的型號為 Y90L4 的電動機(jī)。參數(shù)如表 所示 表 電 動機(jī)參數(shù) 傳動系統(tǒng)的傳動比分配 已知電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n1=1400r/min，滾壓機(jī)構(gòu)行走速度 v=傳動比分配及選擇原則為 （ 1） 各級機(jī)構(gòu) 的 傳動比應(yīng)盡量在推薦的范圍內(nèi)選取。 （ 2） 應(yīng)使傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸小，重量輕。 （ 3） 應(yīng)使各傳動件 結(jié)構(gòu)合理， 尺寸協(xié)調(diào)，避免干涉碰撞。 本傳動系統(tǒng)中由蝸桿減速器以及 V 帶傳動來分配傳動比， V 帶傳動比推薦為（ 2~5） 。根據(jù)以上選擇原則，帶傳動比選擇為 ，蝸桿減速器傳動比選擇 50。 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 各軸轉(zhuǎn)速 的計(jì)算 n1=1400(r/min) n? = 11ni = =( r/min) n?? =2ni? = =( r/min) 型號 功率 (kw) 電流 (A) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 效率 (%) Y90L4 1400 79 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 式中， n1為電動機(jī)轉(zhuǎn)速， r/min； n? 、 n?? 分別為 Ⅰ 、 Ⅱ 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； 1i 、 2i 依次為由電動機(jī)軸至 Ⅰ 、 Ⅱ 軸間的傳動比。 各軸功率 的計(jì)算 P? = Pd 1? ==（ kw） P?? = P? 2? ==（ kw） 式中， Pd 為電動機(jī)輸出功率， kW； P? 、 P?? 為Ⅰ、Ⅱ軸的輸入功率， kW； 1? 、 2? 依次為電動機(jī)軸與Ⅰ軸、Ⅰ軸與Ⅱ軸間的傳動效率。 各軸 轉(zhuǎn)矩 的計(jì)算 dT =9550 ddPn =9550 =（ N?m） T? ＝ dT 1i 1? ＝ =（ N?m） T?? =T? 2i 2? =50=（ N?m） 式中， dT 為電動機(jī)軸的輸出功率， N?m； T? 、 T?? 為 Ⅰ 、 Ⅱ 軸的輸入轉(zhuǎn)矩， N?m。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 4 傳動 零件 的選擇設(shè)計(jì)及計(jì)算 帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 V 帶傳動是一種撓性傳動。 傳動的基本組成零件是帶輪和傳動帶。當(dāng)主動帶輪轉(zhuǎn)動時，利用帶輪和傳動帶之間的摩擦或嚙合作用，將運(yùn)動和動力通過傳動帶傳遞給從動輪。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、 緩沖吸震 和 價格低廉 等特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。 V 帶的選用安裝及設(shè)計(jì)計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)普通 V 帶是用多種材料制成的無接頭環(huán)形帶。這些材料包括頂膠 抗拉體底膠 3 和包布 4，組成方式如圖 所示 圖 普通 V帶的結(jié)構(gòu) 根據(jù)抗拉體的不同， V 帶分為簾布芯和繩芯 V 帶兩種。本設(shè)計(jì)中選擇普通簾布芯 V 帶。 已知條件：電動機(jī)功率 P=，轉(zhuǎn)速 n1=1400r/min，傳動比 1i =，每天工作8 小時。 設(shè)計(jì)計(jì)算過程： （ 1） 確定計(jì)算功率 由 機(jī)械設(shè)計(jì) [2]表 87 查得工作情況系數(shù) KA=，故 Pca=KAP==(kw) () （ 2） 選擇 V 帶的帶型 根據(jù) Pca、 n1 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖 811 選用 A 型 （ 3） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd 并驗(yàn)算帶速 v 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表 86 和表 88，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=90mm 2） 驗(yàn)算帶速 v。 v= 1160 1000ddn??= 90 140060 1000???=(m/s) () 因?yàn)橥扑]帶速 5m/sv30m/s，帶速合適。 3)計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑 dd2=idd1= 90=(mm) () 根據(jù)表 88 選擇 dd2 為 200mm。 （ 4） 確定 V 帶中心距 a 和基準(zhǔn)長度 Ld 1) 根據(jù)式 )( 21 dd dd ? ≤a0≤ )(2 21 dd dd ? () 初定中心距 a0 為 400mm。 2)由式 02122100 a4 )()(2a2 dddd ddddL ????? ? () 計(jì)算帶所需基準(zhǔn)長度 02122100 a4 )()(2a2 dddd ddddL ????? ?=2400+2? (90+200)+ ? ?2200 904 400?? =(mm) 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表 82 選帶的基準(zhǔn)長度 Ld=1250mm 3) 計(jì)算中心距 a