【正文】 性差，變化的接觸電阻、火花、噪聲、難維護(hù)等一系列問題影響了其調(diào)速精度和性能，從而影響了直流伺服電動機(jī)的應(yīng)用范圍。并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率也低，因此比同容量直流伺服電機(jī)體積大、重量重。另外無刷直流伺服電機(jī)有非常優(yōu)秀的線性機(jī)械特性，寬的調(diào)速范圍、簡單的控制電路等優(yōu)點(diǎn)。這種高性能電機(jī)的采用不公提高了生產(chǎn)效率、降低能耗，而且大大改善了產(chǎn)品質(zhì)量和提高了產(chǎn)品的價(jià)值。因此，在設(shè)計(jì)旋蓋機(jī)系統(tǒng)時(shí)，選用無刷直流電機(jī)進(jìn)行旋蓋電機(jī)。、無刷直流電機(jī)的運(yùn)行原理本節(jié)介紹無刷直流電動機(jī)的運(yùn)行原理，先對無刷直流電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分析其換相原理以及各種進(jìn)行電機(jī)位置檢測的方式，并針對無刷直流電機(jī)三相星形繞組半控橋電路分析其工作原理，提出了各種無刷直流電機(jī)的調(diào)速方式。在無刷直流電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型兩方面，進(jìn)行了深入研究和介紹。永磁無刷直流電機(jī)的電機(jī)本體由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。無刷直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不僅有傳統(tǒng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，又有近年來出現(xiàn)的盤式結(jié)構(gòu)、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及線性結(jié)構(gòu)等新型形式。電子換相器是由功率開關(guān)和位置信號處理電路構(gòu)成，主要用來控制定子各繞組通電的順序和時(shí)間。無刷直流電動機(jī)的三相繞組中通過的電流是120度電角度（三相橋式中常見的一種功率開關(guān)通電方式，任何時(shí)刻只有兩相繞組通電）的方波，繞組在持續(xù)通過恒定電流的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的定子磁場在空間是靜止不動的。而轉(zhuǎn)子磁勢則隨著轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)。無刷直流電動機(jī)由于采用了自控式逆變器即電子換相器，電機(jī)輸入電流的頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速始終保持同步，電機(jī)和逆變器不會產(chǎn)生振蕩和失步，這也是無刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一。由于功率開關(guān)的導(dǎo)通順序與轉(zhuǎn)子雷劈角同步，因而位置傳感器與功率開關(guān)一起，起著與傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)的機(jī)械換向器和電刷相類似的作用。典型的直接式位置傳感器有下列幾種：利用磁性旋轉(zhuǎn)圓盤的遠(yuǎn)近來改變固定部分的電感，并利用振蕩條件的變化來建立通斷信號。常見的磁敏式傳感器有霍爾元件、霍爾集成電路、磁敏電阻器及磁敏二極管等多種。它的轉(zhuǎn)子是永磁結(jié)構(gòu)，其極數(shù)與同步電動機(jī)的一樣，而定子用霍爾元件等磁敏元件來感受轉(zhuǎn)子磁極位置，發(fā)出相應(yīng)信號。它是由跟隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的帶缺甲的導(dǎo)磁圓盤和固定不動的三只差動變壓器組成。這種方法結(jié)構(gòu)簡單、檢測可靠。這種方法檢測分辨率高，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)。但是這種方法只能在有感應(yīng)電動勢的情況下有效。、無刷直流電機(jī)的基本工作原理為了更加清晰地闡述無刷直流電機(jī)的工作原理和特點(diǎn)。光電器件的VPVPVP3安裝位置各相差120度，均勻分布在電機(jī)的一端。假定此時(shí)光電器件VP1被照射，從而使功率管V1呈導(dǎo)通狀態(tài)，電流注入繞組,假設(shè)該繞組電流同轉(zhuǎn)子磁極作用后所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子的磁極按照順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極再次轉(zhuǎn)過120度以后，此時(shí)旋轉(zhuǎn)遮光板VP2已經(jīng)遮住而使VP3受光照身，從而使功率管V2截止，功率管V3導(dǎo)通，電流流入繞組，于是驅(qū)動轉(zhuǎn)子磁極繼續(xù)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過120度以后，重新開始下次360度的旋轉(zhuǎn)。在換相過程中，定子各相繞組在工作氣隙中所形成的旋轉(zhuǎn)磁場是跳躍式運(yùn)動的。它們跟蹤轉(zhuǎn)子，并與轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，能夠產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。若有桿腔和無桿腔交替進(jìn)氣和排氣，活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動。分類的方法也不同。按運(yùn)動形式分為直線運(yùn)動氣缸和擺動氣缸兩類。2）軸銷式氣缸 缸體圍繞固定軸可作一定角度的擺動，有U形鉤式和耳軸式。這種氣缸常用于機(jī)床上氣動卡盤中，以實(shí)現(xiàn)工件的自動裝卡。、氣缸的技術(shù)參數(shù)1）氣缸的輸出力 氣缸理論輸出力的設(shè)計(jì)計(jì)算與液壓缸類似，可參見液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算。實(shí)際中，由于活塞等運(yùn)動部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力，活塞桿的實(shí)際輸出力小于理論推力，稱這個(gè)推力為氣缸的實(shí)際輸出力。此外，氣缸的運(yùn)動速度、排氣腔壓力、外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會對效率產(chǎn)生一定的影響。于是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時(shí)，常用到負(fù)載率的概念。對于阻性負(fù)載，如氣缸用作氣動夾具，負(fù)載不產(chǎn)生慣性力，；對于慣性負(fù)載，如氣缸用來推送工件，負(fù)載將產(chǎn)生慣性力，負(fù)載率β的取值如下 β＜ 當(dāng)氣缸低速運(yùn)動，v ＜100 mm/s時(shí)； β＜ 當(dāng)氣缸中速運(yùn)動，v＝100～500 mm/s時(shí)； β＜ 當(dāng)氣缸高速運(yùn)動，v ＞500 mm/s時(shí)。4）氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。氣缸的動態(tài)特性是指在氣缸運(yùn)動過程中氣缸兩腔內(nèi)空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。、氣缸的選型及計(jì)算：氣缸的選型步驟：氣缸的選型應(yīng)根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。（1）氣缸缸徑。（2）氣缸的行程。（3）氣缸的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算（4）氣缸的安裝形式。一般情況下，采用固定式氣缸。在活塞桿除直線運(yùn)動外，還需作圓弧擺動時(shí)，則選用軸銷式氣缸。（5）氣缸的緩沖裝置。（6）磁性開關(guān)。（7）其它要求。要求無污染時(shí)需選用無給油或無油潤滑氣缸。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅(qū)動負(fù)載的實(shí)際工況，分析計(jì)算出氣缸軸向?qū)嶋H負(fù)載F，再由氣缸平均運(yùn)行速度來選定氣缸的負(fù)載率q，初步選定氣缸工作壓力（ MPa～ MPa），再由 F／q，計(jì)算出氣缸理論出力Ft，最后計(jì)算出缸徑及桿徑，并按標(biāo)準(zhǔn)圓整得到實(shí)際所需的缸徑和桿徑本設(shè)計(jì)共用到四個(gè)氣缸，兩個(gè)定位氣缸，兩個(gè)升降氣缸。安裝方便,牢固,外形美觀，品種齊全，可以為工業(yè)自動化、機(jī)床,醫(yī)療器械、電力、機(jī)械、通訊、運(yùn)輸、冶金、化工等行業(yè)客戶提供最佳的解決方案和高品質(zhì)、高性能、高可靠性的控制元件。摩擦型帶傳動能過載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準(zhǔn)確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲。、帶傳動種類及其選擇基本分類根據(jù)用途不同，有一般工業(yè)用傳動帶、汽車用傳動帶、農(nóng)業(yè)機(jī)械用傳動帶和家用電器用傳動帶。傳動帶的種類通常是根據(jù)工作機(jī)的種類、用途、使用環(huán)境和各種帶的特性等綜合選定。 平型帶傳動平型帶傳動工作時(shí)帶套在平滑的輪面上，借帶與輪面間的摩擦進(jìn)行傳動。平型帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，但容易打滑，通常用于傳動比為3左右的傳動。膠帶是平型帶中用得最多的一種。編織帶撓性好，但易松弛。平型帶的截面尺寸都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，可選取任意長度，用膠合、縫合或金屬接頭聯(lián)接成環(huán)形。 三角帶傳動三角帶傳動工作時(shí)帶放在帶輪上相應(yīng)的型槽內(nèi)，靠帶與型槽兩壁面的摩擦實(shí)現(xiàn)傳動。用三角帶傳動時(shí),帶與輪接觸良好,打滑小,傳動比相對穩(wěn)定,運(yùn)行平穩(wěn)。此外，因三角帶數(shù)根并用，其中一根破壞也不致發(fā)生事故。強(qiáng)力層主要用來承受拉力，伸張層和壓縮層在彎曲時(shí)起伸張和壓縮作用，包布層的作用主要是增強(qiáng)帶的強(qiáng)度。此外，尚有一種活絡(luò)三角帶,它的截面尺寸的標(biāo)準(zhǔn)與三角膠帶相同,而長度規(guī)格不受限制，便于安裝調(diào)緊，局部損壞可局部更換，但強(qiáng)度和平穩(wěn)性等都不如三角膠帶。 同步齒形帶傳動這是一種特殊的帶傳動。同步齒形帶一般采用細(xì)鋼絲繩作強(qiáng)力層，外面包覆聚氯脂或氯丁橡膠。帶的基本參數(shù)是周節(jié)p和模數(shù)m 。中國的同步齒形帶采用模數(shù)制，其規(guī)格用模數(shù)帶寬齒數(shù)表示。同步齒形帶傳動主要用于要求傳動比準(zhǔn)確的場合，如計(jì)算機(jī)中的外部設(shè)備、電影放映機(jī)、錄像機(jī)和紡織機(jī)械等。彈性滑動率通常在1%～2%之間?；瑒訐p失隨緊、松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。 內(nèi)摩擦損失隨預(yù)緊力、帶厚與帶輪直徑比的增加而增大。（3）帶與帶輪工作面的粘附性以及V帶楔入、退出輪槽的側(cè)面摩擦損失。其損失與速度的平方成正比。 （5）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用，是引起功率損失的重要因素之一。 、帶傳動特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)：傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用維護(hù)方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。 因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速v =5～25m/s，i≤7的情況。（2）V帶注意型號、基準(zhǔn)長度。（4）定期檢查。（5）保持清潔，避免遇酸、堿或油污使帶老化。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨鑄鐵。鋼的彈性模量比鑄鐵大，焊接機(jī)架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機(jī)座約輕20%~50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；鉗工工作量較大；成批生產(chǎn)時(shí)成本較高。這類鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛，其中以45鋼最為突出。如果不進(jìn)行時(shí)效處理，將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重新分布而變形，使機(jī)座喪失原有的精度。常見的方法有自然時(shí)效、人工時(shí)效和振動時(shí)效等幾種，其中以人工時(shí)效應(yīng)用最廣。所以機(jī)座應(yīng)選擇合適的壁厚、筋板和形狀，以保證在重力、慣性力和外力的作用下，有足夠的剛度。 鑄鐵板裝配式機(jī)座：鑄鐵板裝配結(jié)構(gòu)，適用于局部形狀復(fù)雜的場合。但剛度較整體箱體機(jī)座的差，且加工和裝配工作量較大。機(jī)座雖受力較復(fù)雜，但不外是拉、壓、彎、扭的作用。如果受彎、扭作用時(shí)，變形與截面形狀有關(guān)。表32 截面形狀與慣性矩的比較三、隔板與加強(qiáng)筋 封閉空心截面的剛度較好，但為了鑄造清砂及其內(nèi)部零部件的裝配和調(diào)整，必須在機(jī)座壁上開“窗口”，其結(jié)果使機(jī)座整體剛度大大降低。 加強(qiáng)筋常見的有直形筋、斜向筋、十字筋和米字筋四種。加強(qiáng)筋和隔板的厚度。必要時(shí)，可使螺釘產(chǎn)生預(yù)緊力，來提高連接剛度。 3）增加局部剛度來提高連接剛度，在安裝螺釘處加厚凸緣；或用壁龕式螺釘孔；或用加強(qiáng)筋等辦法增加局部剛度，從而提高連接剛度。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造和降低成本。而且也對一些不用選型的部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，如機(jī)座部分雖然不能選型，但是也為它的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。、旋蓋機(jī)原理：：在控制面板7上啟動旋蓋機(jī)后，首先定位氣缸2(B)動作，伸出擋板可以把輸送帶1上的帶蓋瓶子攔??；當(dāng)光電傳感器3(A, B)都接通時(shí)，定位氣缸2(A)動作，把后面的瓶子攔?。煌瑫r(shí)電機(jī)5開始旋轉(zhuǎn)，通過皮帶帶動旋蓋頭4（A,B）轉(zhuǎn)動，然后升降氣缸6（A,B）伸展，旋蓋頭下降旋蓋，旋好蓋后電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，氣缸6（A,B）自動收縮，定位氣缸B收縮擋板，瓶子通過輸送帶送出，定位氣缸A收縮擋板，等待人工啟動，進(jìn)入下一個(gè)工作過程。力矩過小，瓶蓋旋不緊，力矩過大,易損壞瓶嘴和瓶蓋。為此，本人借鑒國內(nèi)目前一款比較優(yōu)秀旋蓋頭設(shè)計(jì)，DS03型旋蓋機(jī)。,通過皮帶傳動，傳給主動磁力旋盤3,被動磁力旋盤6通過軸承與主動磁力旋盤3之間可相對轉(zhuǎn)動，二者間軸向隔距可調(diào)，在二者相對的端面上均勻地鑲嵌有16塊小永磁體（）。旋嘴1與被動磁力旋盤6相聯(lián)結(jié)，用來卡緊瓶蓋。本旋蓋頭最顯著的特點(diǎn)是能根據(jù)不同種類、尺寸的瓶蓋方便地設(shè)定和調(diào)整旋緊力矩，即通過主動磁力旋盤3和傳動軸4上的螺紋及定位螺釘，調(diào)整主動磁力旋盤3和被動磁力旋盤6之間的間隙，即調(diào)整了磁力傳動器間的氣隙長度，因而磁力傳動器所能傳遞的極限扭力矩得到了調(diào)整。設(shè)計(jì)圖如下：旋嘴；護(hù)罩；主動磁力旋盤；扭力傳動軸；永磁體；被動磁力旋盤； 旋蓋機(jī)旋蓋頭結(jié)構(gòu)圖、小結(jié)本章系統(tǒng)地介紹了旋蓋機(jī)的原理及旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第5章 強(qiáng)度計(jì)算第5章 強(qiáng)度計(jì)算、旋蓋機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算：旋蓋機(jī)是潤滑油灌裝過程中旋緊瓶蓋的專用設(shè)備，工作時(shí)必須保證適宜的旋轉(zhuǎn)力矩。所以關(guān)于旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，我把工作的重點(diǎn)放在了旋蓋頭的設(shè)計(jì)計(jì)算中去。磁路型式采用磁體極性呈偶數(shù)交錯排列的拉推式組合型磁路，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，磁極數(shù)按12至24的偶數(shù)布置時(shí)，傳遞的力矩較大。當(dāng)要求傳遞的力矩不大時(shí)，也可采用性能價(jià)格比較優(yōu)的鐵氧體永磁。——主動磁力旋盤上永磁體軸向截面積之和， ——?dú)庀堕L度，即主動、被動磁力旋盤間的軸向隔距，m；r——永磁體分布的平均半徑，m；——永磁體剩磁，T；、——分別為主動、被動磁力旋盤間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動時(shí)的漏磁系數(shù)和磁阻系數(shù)；——磁常數(shù)，其中，——主動、被動磁力旋盤的相對轉(zhuǎn)角rad。顯然，增大磁體體積Vm、磁體平均回轉(zhuǎn)半徑r，減小氣隙長度Lg有利于提高傳遞力矩M。因此，通過改變主動磁力旋盤和被動磁力旋盤間的隔距，即可調(diào)整最大旋緊力矩。這樣，借助計(jì)算機(jī)按式⑵解得與某一P值對應(yīng)的cosφ值后代入式⑴，即可求得極限傳遞力矩M。因此，調(diào)整主動、被動磁力旋盤的隔距Lg，即可調(diào)節(jié)瓶蓋的旋緊程度。表51的結(jié)果可供使用此磁力旋蓋頭時(shí)參考。一般情況下，設(shè)計(jì)磁力耦合傳動器時(shí)可根據(jù)所要求傳遞的力矩，修改磁力傳動器的尺寸，按上述方法計(jì)算所能什么的最大力矩，直到滿足要求為止。表51 不同Lg時(shí)的cosφ與最大傳遞力矩M值Lg/mcosφM/Nm計(jì)算值、小結(jié)本章節(jié)重點(diǎn)介紹了旋蓋機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算，引入旋蓋頭磁力耦合傳動的設(shè)計(jì)，使旋蓋機(jī)的旋蓋質(zhì)量得到保證。第6章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制要求：1)實(shí)現(xiàn)從進(jìn)瓶子到出瓶和旋蓋整個(gè)過程自動化；2當(dāng)按下復(fù)位開關(guān)后，所以構(gòu)件回復(fù)初始狀態(tài)，旋蓋頭返回預(yù)設(shè)原點(diǎn)；、控制系統(tǒng)的選擇控制系統(tǒng)是機(jī)器的核心組成部分之一，對生產(chǎn)效率和可靠性影響很大。、為何采用PLC控制可編程序控制器PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。 、控制繼電器存在的缺點(diǎn)控制繼電器存在的缺點(diǎn)如作條件下進(jìn)行的,甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作,對一個(gè)具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備,大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲,、安裝,如果有簡單的改動,也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、.第6章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),這也是隨之帶來的一些問題.、固體繼電器的缺點(diǎn)（1）