【正文】 咬合機 ） ,它主要是完成合口作業(yè)。下面就國內外生產的合口機做一下比較： 目前國內生產合口機的廠家有多家，比如寧津縣恒碩太陽能設備有限公司、山東宏泰高端機械有限公司等，他們生產合口機的技術已經相對比較成熟，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]，通過滾輪壓緊來達到合口的目的。只不過是有的還在采用手動調整 [5][9]，合口效果不好，密封性能不強。國外也有很多生產合口機的廠家，在市場上比較有競爭優(yōu)勢的是德國生產的聯(lián)合口合縫機 ，該種合口機具有體積重量小、操作穩(wěn)定方便、工作效率高 、 合縫質量好等優(yōu)點，而且 開動時不依賴于聯(lián)合口的板高 ， 在外圈轉彎的時候不需要轉換機器的部件 ， 符合人體力學的設計 ， 使得應用起來非常的便利 。 選題的目的及意義 太陽能產業(yè)在我國正迅猛發(fā)展，人們對于太陽能產品的需求正與日俱增，因此目前迫切需要解決太陽能產品存在的問題以及提高生產效率來滿足人們的需求。針對太陽能內筒封口處容易出現(xiàn)漏水問題， 采 用一次性 滾 壓成型工藝 ，提出太陽能內筒合口機的設計。 應用該合口機對太陽能內筒進行滾壓合口加工，解決了金屬內筒焊接處易 腐蝕漏水的隱患， 密封性能強 、 封口效果好 ， 而且不用任何其他輔助連接工具，可以準確高質量的結合縫隙，不損傷金屬的表面。從生產效率上來看 ,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 ,產品的一次性合格率 有所 提高 ,生產效率 會大大提高 ,使產品濟南大學畢業(yè)設計 2 質量有一個質的飛躍。 本文設計的主要內容 針對合口機所要實現(xiàn)的滾壓合口 工序 以及對于機器所要求的設計參數(shù)進行 了 合口機的設計。 合口機的 工作原理 :將 完成折彎、卷圓后的待合口的工件放入該機器后，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，壓緊后滾壓機構在鏈條的帶動下沿導軌行走，完成滾壓作業(yè)。當滾壓機構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， 從而使合口機端部的 套軸支撐 板打開，將加工好的內筒從套軸上取出。 合口機的主要設計參數(shù)： 電機 ， 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 機器的工作效率 4 件 /min 合口機機械部分的設計內容主要包括： （ 1） 太陽能內筒合口機傳動方案的設計； （ 2） 電動機的選擇； （ 3） 傳動方案中所涉及的傳動部件的設計計算； （ 4） 減速器的選擇； （ 5） 太陽能內筒合口機的 結構特征 設計； （ 6） 非標準件的設計計算以及校核 濟南大學畢業(yè)設計 3 2 方案設計及論證 傳動系統(tǒng)方案設計 內筒合口機工作時，電動機的旋轉 運動最終轉變?yōu)樾凶邫C構的直線運動來實現(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，結構緊湊，但是由于電機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，傳遞運動準確可靠 ，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)象嚴重，傳輸效率不高 ，而且 絲 杠 在長距離重負載的傳動 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 能夠保證準確的傳動比，傳遞功率較大， 該傳動方案結合了帶、齒輪傳動的優(yōu)點，但是結構不緊湊，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，使傳動結構緊湊，減小了占用空間。 傳動方案的確定 首先 必須要 滿足機器的功能要求，如所傳遞功率 的 大小、轉速和運動形式，此外還應 使 工作可靠、傳動效率高、結構簡單、尺寸緊湊、工藝性好、使用維護方便。 為此， 根據(jù)合口機的工作環(huán)境、自身的特點以及以上各方案的對比分析，結合現(xiàn)在制造技術的提高，選用帶 — 蝸輪蝸桿傳動方案，其運動簡圖如下 : 圖 傳動簡圖 濟南大學畢業(yè)設計 4 滾壓系統(tǒng)方案設計 通過功能分析，初步確定各個功能單元的結構及應用原理。滾壓系統(tǒng)由壓緊裝置、氣動裝置、滾壓輪、導向輪 、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。可動琴鍵通過彈簧與導軌的下邊緣相連，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，彈簧在恢復力的作用下帶動可動鍵復位，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確調整滾壓力的大小，并 使加工的工件合縫處各點受力均勻，從而提高了合縫的質量 [6]。工件被壓緊后，電機的動力通過傳動系統(tǒng)傳遞到鏈輪上，從而驅動鏈條帶動支撐架沿導軌直線行走，完成滾壓作業(yè)。 整機結構方案設計 該機器主要由滾壓機構、行走機構、 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，在套軸的上方安裝有與套軸平行的導軌，導軌的兩端分別通過螺栓固定在支架和 動力箱 上。 動力箱 內安裝有電機、傳動裝置以及電氣控制裝置等。滾壓機構包括有氣動裝置、壓緊裝置、滾壓輪、導向輪、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，該機構在鏈條的帶動下沿導軌行走。 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。整機結構如圖 所示。 圖 合口機整體結構圖 濟南大學畢業(yè)設計 5 3 傳動系統(tǒng)的總體設計 傳動系統(tǒng)總體方案設計 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 — 帶輪 — 蝸輪蝸桿減速器 — 鏈 電動機的選擇 （ 1） 電動機 通常選用 Y 系 列三相交流異步電動機。對于頻繁啟動、制動和反轉的場合（如起重機 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。電動機結構形式 主要 有 防護式 、 開啟式 和防爆式等。電機的安裝形式可根據(jù)防護要求 來 選擇。 （ 2） 確定電動機的功率 標準電動機的容量以額定功率 來 表示，所選用電動機的額定功率應不小于工作機要求的功率 Pd。工作機要求的電動機功率 Pd 為 Pd=Pw/η () 式中 Pd— 工作機要求的電動機輸出功率，單位為 kW Pw— 工作機所需輸入功率，單位為 kW； η— 電動機至工作機之間傳動裝置的總效率。 總傳動效率的計算： 21???? () 其中 1? 、 2? 分別為帶傳動的效率、蝸桿減速器的效率。 查機械設計手冊（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 濟南大學畢業(yè)設計 6 Pd=Pw/η=1 /=（ kW） () Pd=Pw/η=1/= （ kW） () 所以 所需電機的功率為： （ 3）電動機轉速的選擇 對于 Y 系列的電動機，通常多選用同步轉速為 1500r/min 和 1000r/min 的 電動機 ，如無特殊需要， 一般 不選 用 低于 750r/min 的電動機。而太陽能內筒合口機為一般的工作機，對電機沒有特別的要求，因此通過查機械設計手冊選用同步轉速 1500r/min,額定功率為 的型號為 Y90L4 的電動機。參數(shù)如表 所示 表 電動機參數(shù) 傳動系統(tǒng)的傳動比分配 已知電動機的轉速 n1=1400r/min，滾壓機構行走速度 v=傳動比分配及選擇原則為 （ 1） 各級機構 的 傳動比應盡量在推薦的范圍內選取。 （ 2） 應使傳動裝置結構尺寸小，重量輕。 （ 3） 應使各傳動件 結構合理， 尺寸協(xié)調，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。 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 各軸轉速 的計算 n1=1400(r/min) n? = 11ni = =( r/min) n?? =2ni? = =( r/min) 型號 功率 (kw) 電流 (A) 轉速 (r/min) 效率 (%) Y90L4 1400 79 濟南大學畢業(yè)設計 7 式中， n1 為電動機轉速， r/min； n? 、 n?? 分別為 Ⅰ 、 Ⅱ 軸的轉速， r/min； 1i 、 2i 依次為由電動機軸至 Ⅰ 、 Ⅱ 軸間的傳動比。 各軸功率 的計算 P? = Pd 1? ==（ kw） P?? = P? 2? ==（ kw） 式中， Pd 為電動機輸出功率， kW； P? 、 P?? 為Ⅰ、Ⅱ軸的輸入功率， kW； 1? 、 2? 依次為電動機軸與Ⅰ軸、Ⅰ軸與Ⅱ軸間的傳動效率。 各軸 轉矩 的計算 dT =9550 ddPn =9550 =（ N m） T? ＝ dT 1i 1? ＝ =（ N m） T?? =T? 2i 2? =50=（ N m） 式中， dT 為電動機軸的輸出功率， N m； T? 、 T?? 為 Ⅰ 、 Ⅱ 軸的輸入轉矩， N m。 濟南大學畢業(yè)設計 8 4 傳動 零件 的選擇設計及計算 帶傳動的設計計算 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。當主動帶輪轉動時，利用帶輪和 傳動帶之間的摩擦或嚙合作用，將運動和動力通過傳動帶傳遞給從動輪。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、 緩沖吸震 和 價格低廉 等特點，在機械設計中應用廣泛。 V 帶的選用安裝及設計計算 標準普通 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 帶的結構 根據(jù)抗拉體的不同， V 帶分為簾布芯和繩芯 V 帶兩種。本設計中選擇普通簾布芯 V 帶。 已知條件：電動機功率 P=，轉速 n1=1400r/min，傳動比 1i =，每天工作8 小時。 設計計算過程： （ 1） 確定計算功率 由 機械設計 [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 由機械設計課本圖 811 選用 A 型 （ 3） 確定帶輪的基準直徑 dd 并驗算帶速 v 濟南大學畢業(yè)設計 9 1） 初選小帶輪的基準直徑 dd1。由機械設計課本表 86 和表 88，取小帶輪的基準直徑 dd1=90mm 2） 驗算帶速 v。 v= 1160 1000ddn?? = 90 140060 1000??? =(m/s) () 因為推薦帶速 5m/sv30m/s，帶速合適。 3)計算大帶輪基準直徑 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 ????? ? () 計算帶所需基準長度 02122100 a4 )()(2a2 dddd ddddL ????? ?=2400+2? (90+200)+ ? ?2200 904 400?? =(mm) 由機械設計課本表 82 選帶的基準長度 Ld=1250mm 3) 計算中心距 a a ≈