【正文】 大家的團結合作，共同收集設計過程中的相關資料，也能夠耐心互相幫忙解決在設計過程中遇到的理論知識的問題和幫忙想辦法解決問題在此，衷心感謝楊可森老師的一直以來的耐心指導和正確指引，指導我完成設計的每一個部分，同時也感謝同學給我的鼓勵與幫助。老師您的高度的責任感、嚴謹的科學態(tài)度深深地影響著我，給予我深深的影響，也指引著我逐漸培養(yǎng)自己的做研究的嚴謹精神，不斷完善自己的各方面不足。⑵通過這次的繞線機的設計，培養(yǎng)了自己同身邊的同學互相討論解決設計過程中遇到的問題的精神，基本能夠熟練地查閱相文獻關資料、參數圖表、手冊，熟悉相關的國家標準和行業(yè)標準等。繞線機主要用于電機、電器繞組的制造，是電機生產中的重要工裝設備。在 PLC 控制系統(tǒng)中，要求在主軸轉動時，由位置傳感器的信號經過 PLC 處理信號后，提供一定的電流給兩個變頻器，從而改變異步電動機和伺服電動機的轉速，同時由光電編碼器測量的主軸轉速反饋到 PLC 中，實時地改變主軸轉速到設定的轉速。如圖 41 所示。⑤數據處理PLC 還具有數據處理能力，同時由并行運算指令，能夠進行數據并行傳送、比較和邏輯運算，BCD 編碼的加、減、乘、除等運算，能進行字“與” 、字“或” 、字“異或” 、求反、邏輯移位、算術移位、數據檢索、比較等操作，可對存儲器間接尋址，與打印機相連可以打印梯形圖等。②計數控制PLC 具有計數功能，它為用戶提供了若干個計數器，同時設置了相關計數指令，可以在編程的時候設置計數值，并在運行中可以被讀出和修改。選用兩個行程開關 LX19111，額定電壓為交流 380V，額定電流為5A，結構選為單輪。繞線機的額定功率為 =，所以三相交流電動機的額定電流為0P= （41）??式中， ——額定功率， =；0P0P——額定電壓， =380V；eUeU——功率因數， =；cos?cos?——電動機功率， =85%。選用型號為 DZ510自動開關，開關額定電流為 10A，額定電壓為三相交流 220V。選用 RM1015，熔斷器選用額定電流 15A，額定電壓 220V，熔體額定電流選用 10A。膠殼刀開關由操作手柄、熔絲、觸刀、觸頭座和底座組成、膠殼使電弧不致飛出灼傷操作人員，防止極間電弧造成的電源短缺；熔絲起短路保護作用。PLC 通過接收主軸上的光電編碼器的信號，實時地調整電機的輸出轉速以及交流伺服電動機的工作轉速，實現主軸轉速與排線架的運動速度的同步變化。通過調節(jié)放線機上磁粉制動器上的電流大小來控制阻力矩： （31）mdMCI??式中， ——磁粉制動器的電流；dI D——放線機的卷徑；線圈張力為，= （32）2MFD?mdCI?卷徑為， D= （33）60vn?式中， ——放線機的線速度；v ——放線機的轉速。 排線機構⑴排線結構的結構簡圖如下：圖 34 排線架滾輪結構簡圖⑵排線制動機構為解決在主軸停機運動的情況下，放線機還在不斷放線的情況下，導致繞組上的線圈張緊度受到影響，在放線盤上面采用制動機構。又繞線模的轉速非常慢，排線架的運動速度也相當慢了，需要的功率很小，選用交流伺服電動機也就可以符合要求。?47?56? 排線架 滾珠絲杠⑴由于在排線的過程中，排線架需要隨著線圈的纏繞位置變化而不斷地來回運動，需要使用機械傳動機構才驅動排線架水平地來回運動，所以選用滾珠絲杠來帶動排線架左右直線運動。蝸輪齒數為 =31，分度圓直徑為 =m =431=124 (mm)，變?yōu)橄禂禐?=2z2dz 2x(mm) 蝸桿軸的設計由于蝸桿的尺寸較小，所以將蝸桿和軸制作成一體，即為蝸桿軸；蝸桿軸只傳動運動，不傳遞轉矩，故只進行尺寸結構的設計，不進行載荷的校核分析。所以只確定蝸桿蝸輪的尺寸，不進行強度校核。軸上的結構簡圖如下：圖 32 微調軸結構簡圖 后箱體微調軸的尺寸設計后尾座微調軸上安裝有外購件手柄，不傳遞動力。⑴前箱體主軸的尺寸知，后箱體主軸前端尺寸結構，選 =140(mm)，L 1=42(mm)，d 0=220(mm)1d⑵選擇軸承為單列圓錐滾子軸承為 32924，d 2 為 120(mm)，L 2 取 36(mm)⑶第 2 段不起軸肩的作用，所以 d3 取 117(mm)，L 3 取 420(mm)。3L5 主動帶輪軸——電機軸 主動帶輪軸的結構三相異步電動機由電機軸傳遞動力到主動帶輪，由主動帶輪帶動從動帶輪，從而傳遞動力到主軸。蝸桿軸的結構簡圖如圖 26 所示：圖 26 蝸桿軸結構簡圖 蝸桿軸的尺寸設計由于蝸桿的尺寸較小，所以將蝸桿在軸上直接加工，做成蝸桿軸。mm；W——軸的抗彎截面系數，單位為 mm3； = =?ca?????前面已經選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，見表 151，查得 =60MPa；??1?? ，故主軸安全，滿足工作要求ca??1? 鏈輪主動軸 鏈輪主動軸的安裝結構該鏈輪主動軸的動力由電動機經過帶傳動、蝸桿蝸輪減速，傳遞動力到蝸輪，蝸輪安裝在鏈輪主動軸上。m)=2440600(N39。39。查手冊 GB/T2971994，選用軸承 30310，取 ，610d?()m27B?()取?632L?()mⅥⅦ之間軸肩起定位作用，取軸肩高度 h 為 =100=8 () 7610816dh???()m取 ，?()m7235L⑹ⅧⅨ 之間軸肩起非定位作用，取 為 120 ，選單列圓錐滾子軸承8d()32924， ，B=29 () ?836L?m⑺由軸的結構，取 ， ， ， ，942()16a?()m12b?()17c?()()由繞線機花盤的結構尺寸，取 10d() 主軸的載荷分析鏈輪的壓軸力為 ，主軸轉矩為23467()PFN?()tTNm??⑴軸上載荷圖圖 22 軸上載荷圖⑵水平方向受力（N）120NHF?⑶垂直方向受力垂直方向載荷受力圖如圖 23：圖 23 垂直方向載荷圖各個力的力臂為 39。⑴由安裝軸的尺寸 ，分度圓的直徑7kd???m??304dm?⑵齒頂圓直徑 a查表 91，滾子直徑為 ，內鏈板高度為12??25h??齒頂圓直徑最小值為，? （250）?????????????????????m齒頂圓直徑最大值為， （251）?????????? 取 324mm，即?aa??m⑶齒根圓直徑 130428fd?????m⑷齒高 ah （252）??????????? （2??..???53）式中， ——滾子直徑，查教材表 91；1d ——鏈的節(jié)距；p取?0ah???m⑸凸緣直徑 gd （254）??..????式中， ——內鏈板高度，查教材表 91。1max4.?查圖 914，選用定期人工潤滑。??mf??齒頂圓直徑 ，2340ada??????d??齒根圓直徑 1218ffh?m帶輪寬度 49Be??39。 帶傳動的設計 帶傳動的結構尺寸⑴計算功率 為CaP （2caAPK?31）式中， ——工作情況系數；AK P——所需傳遞的額定功率，單位 kW。????式中， ——分度圓導程角；?由 ， ，查圖 1119，?? ? （????28）應力極限為， （2??39。21zi?%??分度圓直徑 28432dm????m齒頂圓直徑 84aah?齒根圓直徑 ??? 蝸輪齒根彎曲疲勞強度校核齒根圓彎曲疲勞強度條件 （226）???????式中， ——蝸輪齒根彎曲應力，MPa；F? ——蝸輪齒形系數，由蝸輪的當量齒數及蝸輪變形系數 x2 查教材圖 112aY19； ——許用彎曲應力，單位 MPa。[]H???MPahL應力循環(huán)次數為 （223）????壽命系數為應力極限為 （224）39。 蝸桿蝸輪減速器的設計計算按齒面接觸疲勞強度，傳動中心距為 （219）??232EHZaKT?????????式中，a—— 蝸桿蝸輪中心距； K——載荷系數； ——接觸系數Z? ——彈性影響系數。 蝸桿蝸輪兩軸交錯角 ，采用 ZI 漸近線蝸桿。???????Nm?式中， ——主軸的制動力矩折合到蝸桿軸上的力矩；39。39。FM39。????:??kW選擇電機 11kW 可以滿足要求。39。39。39。m；39。39。 max139。39。39。主軸所受的力矩為 （2939。J在 =24(rpm)時，啟動時間按照三分之一圈計算，角加速度 為，maxn ? （2max1240063dwradstt????????????????:3）繞線模的轉動慣量 為，LJ （????2()kgm?）角加速度力矩 為，aM =1603=480 （2aJ?????Nm?5）張緊力矩 為，FM （26）3801402FLD???????Nm?式中， ——線圈的張緊力，為恒定力 1000N；LF D——空繞線模的直徑，為 800mm。主機速度控制的 PLC 設計，應用 PLC 控制繞線機實現主軸的各種運動，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高工作效率。PLC 主要用來控制主軸的正反轉、主軸的轉速、旋轉的圈數，還有交流伺服電機帶動的排線機構的進給速度。（2）尾箱由蝸輪、蝸桿減速機構帶動齒輪齒條沿軸向移動，手動實現其控制。（1）繞線系統(tǒng)采用三相異步電機驅動，經無自鎖的蝸桿蝸輪減速器減速（因電機需要正反轉）后，采用鏈傳動的方式等速傳遞給主軸，由主軸帶動繞線機構繞線。床頭除與床尾共同支撐線圈外，主要用來提供扭矩及不同的轉速。繞線機的組成包括主機、變頻調速系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、操作面板等。排線架包含滾筒、滾珠絲杠機構、線圈張緊裝置等。 臥式繞線機的基本結構臥式繞線機的組成包括主機、變頻調速系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、操作面板等。 臥式繞線機的設計內容臥式繞線機主要用于大容量干式變壓器線圈的生產制造，繞線模由主軸花盤與尾座花盤水平支撐，繞線模由主軸驅動旋轉，線圈在一定張力作用下有規(guī)律地在繞線模上繞線。目前國內的繞線機也向多種類的適應多種線圈的繞線機方向發(fā)展，其中包括自動排線繞線機、箔式線圈繞制機、立式繞線機、臥式繞線機。多軸式放線車上的各線盤放線張力可以實現獨立控制，根據繞制線圈的長度，放線車隨動跟蹤，避免導線的扭曲變形產生新的應力，從而降低繞組的蝸流損耗。因此，帶有軸向、徑向壓緊式臥式繞線機，在大型變壓器線圈生產中，得到了廣泛使用。 臥式繞線機從變壓器的線圈繞組結構設計來看，并不是所有線圈都能使用立式繞線機生產。原有的立式繞線機載重只有 20 t，現在已提高到 40 t，線圈直徑最大使用到3500 mm，最大高度達到到 4000 mm。同時配有端絕緣開卷機構、導線張緊機構，計算機可予置多種參數，可使線圈繞制一次完成，自動化程度大大提高，