高速自动绕线机设计毕业设计说明书.docx

1、本文主要介绍的是高速自动绕线机的设计全过程，并对设备的整个工作、动作过程和绕线机的工作原理进行了分析。设计了绕线机的硬件结构，对各部分的硬件设计进行详细的校核工作。对于该自动绕线机的软件控制系统，本文提出运用三菱PLC进行控制的总方案，对绕线机的各个动作进行控制，使三个轴的运动相互协调，以顺利完成整个绕线工作的过程。通过设计，该绕线机通过运用高可靠性的PLC进行运动控制和使用触摸屏进行生产条件的调节可以大大提高工作机的运行效率。能够较好地完成绕线机的高速自动绕线的要求，该绕线机主要可应用于电机转子线圈的自动缠绕，可以达到比较好的生产效果，满足产品的质量要求。关键词：PLC；触摸屏；运动控制；交

2、流驱动；自动绕线摘要1ABSTRACT错误!未定义书签。引言4第一章正文格式说错误!未定义书签。L1论文格式基本要求错误!未定义书签。L2论文页眉页脚的编排错误!未定义书签。1.3 各章节标题的格式错误!未定义书签。1.4 各章之间的分隔符设置错误!未定义书签。第二章图表及公式的格式说明错误!未定义书签。2.1图的格式说明错误!未定义书签。2.1.1图的格式示例错误!未定义书签。2.1.2图的格式描述错误!未定义书签。2.2表的格式说明错误!未定义书签。2.2.1表的格式示例错误!未定义书签。2.2.2表的格式描述错误!未定义书签。2.3公式的格式说明错误!未定义书签。2.3.1公式的格式示例

3、52.3.2公式的格式描述错误!未定义书签。第三章量和单位的使用错误!未定义书签。第四章规范表达注意事项错误!未定义书签。4.1 名词术语错误!未定义书签。4.2 数字错误!未定义书签。4.3 外文字母错误!未定义书签。4.4 4量和单位错误!未定义书签。4.5 5标点符号错误!未定义书签。结论26参考文献错误!未定义书签。附录A附录内容名称错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。引言目前绕线机市场可谓庞大，品种繁多，有平行绕线机、环型绕线机、定转子绕线机、纺织绕线机等等。本文主要介绍的是全自动高速自动电机转子高速绕线机的设计过程，随着我国经济的发展，西部开发的实施，对于各种绕线电机的需求量不

4、断的增加，但是，传统的手工绕线工艺制约着电机产量的增加，并且，在交流电的产生过程中，绕组的质量决定了电机的好坏。电机绕组是电机的重要部件，绕组的好坏直接影响到电机的运行性能和可靠性。随着技术的进步，电机绕组的生产方式也在不断地更新，由最初的手工绕制开始向半自动绕线机甚至是全自动绕线机方向发展。于是有必要开发一款全自动的绕线机械来代替这种手工绕制的小作坊式生产方式。本文所设计之绕线机采用双伺服电机进行绕制，采用步进电机进行进给操作，通过具有高可靠性能的PLC来进行三个轴的动作协调，可以很好的完成绕线动作。它操作简便，节省人工，可提高产量，产品品质好；其绕线、排线完全按程序自动执行；排线宽幅可调，

5、圈数准确；生产速度快，并能大量节省线材。1绪论1.1 设计要求1. 1.1绕线机的含义组成绕组的基本元件是漆包线。通过在绕线骨架上按一定的规律形状缠绕而成，绕线的匝数直接和电机的性能有重要影响。电机主要是进行电能和机械能的转换，在电机中，电能向机械能转化主要是通过线圈进行的，电机的通电边在磁场中会受到电磁力，从而使电机轴转动。绕线机的作用，顾名思义，就是用来绕制绕组的。2. 1.2设计要求本次毕业设计的题目是高速自动绕线机的设计，因此，本次设计，要本着实用的要求，达到高速自动这两个质量指标，要求该绕线机能够工作在一定的工作范围。绕制的漆包线的线径要求是可调的，以适应不同的型号的电机的转子的绕线

6、要求。能够对绕线进行自动排线，绕线的外观要求美观整洁，并且，要求能够自动根据设置对绕线匝数进行计数。设计的参数要求为转子的轴向尺寸为150mm,径向可进给100mm。每分钟最大绕线速度要求可达到600r/mino1.2 当前发展状况最初的绕组的生产是完全手工生产的，就是依靠人用手将电磁线按照一定的规律绕制到电机转子上，并且由人来对骨架上的电磁线圈匝数进行计数的。生产效率低下，工作强度很大，完全已经不再适用于现代工业生产。半自动绕线机的工作是将一个绕组的骨架，固定在一个由电机带动的轴上。通电以后电机带动轴以一定的速度旋转，将电磁线缠绕到骨架上。同时，在电机的输出端装一个计数装置来对电机的旋转圈数

7、进行计数，来控制缠绕的匝数。但是，在缠绕过程中，排线还是由手工完成的，半自动绕线机的操作者，必须同时进行排线和观察注意电磁线的匝数，这样操作者才能在适当的时候停机，控制线圈的绕制。半自动比以前的纯手工生产在一定的程度上提高了生产的效率，但是线圈的生产在一定的程度上还是依赖手工，线圈的质量与操作者的技术水平和工作状态还有很大的联系。难以生产出质量完全一致符合生产要求的产品来。随着微电子技术的发展，控制技术也得到了空前的发展，各种单片机，PLC,微型计算机开始应用于机械控制系统中。自动绕线机基本上由三部分组成。一部分基本和半自动绕线机相同，是由电动机带动一个夹头，夹头上固定绕组的骨架。电机的转动带

8、动骨架按照要求的速度和方式转动，来完成绕线工作过程。另一部分是自动排线机构。由于各种自动绕线机生产的绕组特点不同，生产方式也不一样，所以自动排线的机构有很多种。根据不同的生产要求，自动绕线机的结构和形式也有着很大的差别。第三部分是软件控制部分，不管是绕线机构还是排线机构都是在控制部分的控制与管理之下进行的。生产不同的绕组应该是用不同的绕线方法，来完策划过年不同的绕线工作。而这都是由控制部分来完成的，当参数的设定不同时，控制部分将会对绕线部分还排线部分实行不同的控制策略。这样就能在同一台绕线机上生产不同的规格的绕组，使得生产有了一定的柔性，生产的产品范围也相应的得到加宽了。自动绕线机虽然结构形势

9、有所不同，但是基本原理都是相同的。绕线机构带动绕组骨架按照规定的方式旋转，将电磁线缠绕在绕组的骨架上。同时电磁线给线的位置由排线机构来确定，并且保证给线的位置由控制单元控制按照一定的方式不断变化。这样，电磁线就按照一定的规律被缠绕到了绕组的骨架上了。整个过程中各个动作都是由电脑控制的，无论是绕线机构中电机的转速还是排线机构的给线位置都是经过电脑计算的，通过各种控制算法精确控制的。自动绕线机有其自身的明显优点:它将人从繁重的绕线劳动中解放了出来，不紧绕线有机械来完成，就连排线也是在电脑的控制下由机械完成的。它不仅减轻了劳动的强度，也大大提到了劳动生产效率。由于有了电子设备的控制，无论绕线排线都能

10、以最高的速度进行，不再受到人脑的反应速度的限制。自动绕线机不在依赖于人工的操作，这样就可以使生产质量得到保证。操作者在生产过程中只是在运行前设定参数，而绕线过程中人不参与，这样无论操作者有没有经验懂不懂绕线技术，只要设定同样的参数都可以生产出同样的质量的绕组。这样产品的质量和可靠性有了很大的提高。2总体方案设计1.1 机械设计的步骤和方法一部机器的质量基本上决定于设计质量。制造过程对机器所起的作用，本质上就在于实现设计时所规定的质量。因此，机器的设计阶段是实现机器好坏的关键。我们在设计过程中要尽可能多的利用已有的成功经验来工作。要很好的把继承与创新结合起来，才能设计出高质量的机器。作为一部完整

11、的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序。它基本上包含四个过程：（1）计划阶段（2）方案设计阶段技术设计（4）技术文件的编制根据以上设计程序图，我首先对绕线机的工作原理进行了分析，以确定绕线机的总体结构。电机的转子结构和绕线机送线部分的位置关系示意图如图2所示。转子实物图1如下：图1转子实物图(1)送线机构下移和上移这一动作的完成要靠导线机构的上下来进行，本人完成这一动作的机构设计如下图2所示图2送线机构示意图(2)转子的顺时针和逆时针旋转缠绕过程中，转子先要逆时针转动然后再逆时针转动,在一个线圈的绕制过程中，由于绕线机要求顺逆时针旋转速度快,精度要求高,选用一般的

12、步进电机和三相交流电及很难达到所需的工作要求。因此决定选用伺服电机作为转子的动力源。(3)进给机构漆包线有一定的线径，因此缠绕的时候必须有一定的进给运动，以保证线均匀的缠绕在转子上，要求绕线效果外观均匀，美观。进给机构必须是直线位移，使用丝杠螺母机构将转动转为直线移动，由于步进电机良好的精度和可控性，使用步进电机作为进给运动的动力源是一个很好的选择。进给机构的运行的方式为步进电机通过三木挠性连轴器与减速器进行连接,减速器连接丝杆,利用滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动进行进给,或者是步进电机直接联接丝杠螺母带动导轨架移动来进给。下面对于用步进电机直接驱动导轨的方式中，步进电机的运行规律进行设计的

13、过程进行阐述：设绕线机的绕线速度是S=600r/min；滚珠丝杠的导程L=6mm,步进电机为三相永磁步进电机采用三相六拍的运行方式，步距角为0=0.6,线径D=1.5mm,则步进电机的运行速度为3=150r/min由此可得脉冲频率为f=90000次/分钟=1500Hz2. 2绕线机总体结构的设计量级齿轮步进电减速器在将各部分的结构组装起来可以得到绕线机的总体结构示意图4如下所示:同服电机控制面板图4绕线机总体结构示意图绕线机的总体结构出来以后，将分别对各部分进行详细的设计，本设计的过程分为以下几个过程：（1）主轴转子结构的设计（2）机架导线机构的设计(3)送线进给机构的设计(4)整体箱体机构的

14、设计下面将分章对各部分进行讨论3转子主轴结构的设计3.1转子主轴的方案设计转子主轴的结构的设计如下图图5转子主轴结构图3. 2转子主轴结构各部分的设计3. 2.1三爪卡盘的设计图6三爪自定心卡盘结构和工件安装图a）结构b）夹持棒料c）反爪夹持大棒料（1）三爪自定心卡盘的结构三爪自定心卡盘的结构如上图a所示，当用卡盘扳手转动小锥齿轮时，大锥齿轮也随之转动，在大锥齿轮背面平面螺纹的作用下，使三个爪同时向心移动或退出，以夹紧或松开工件。它的特点是对中性好，自动定心精度可达到0.050.15mm。可以装夹直径较小的工件，如上图b所示。当装夹直径较大的外圆工件时可用三个反爪进行，如上图c所示。但三爪自定

15、心卡盘由于夹紧力不大，所以一般只适宜于重量较轻的工件，当重量较重的工件进行装夹时，宜用四爪单动卡盘或其它专用夹具。（2）用一夹一顶安装工件对于一般较短的回转体类工件，较适用于用三爪自定心卡盘装夹，但对于较长的回转体类工件，用此方法则刚性较差。所以，对一般较长的工件，尤其是较重要的工件，不能直接用三爪自定心卡盘装夹，而要用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。这种装夹方法能承受较大的轴向切削力，且刚性大大提高，同时可提高切削用量。本绕线机即是采用这种一夹一顶的结构。下图3-2为卡盘实物图根据设计要求，转子轴的结构要小于40mm,因此在选择卡盘的时候要求卡盘的夹持范围能够满足这一要求，但是又要使

16、卡盘的地转动惯量最小，外径为125mm的轻型K11三爪自定心卡盘的正爪加紧夹持范围是2.540mm,符合设计要求，因此选用这一自定心卡盘，该卡盘的具体型号为K11125A,连接形式为短圆柱连接方式。其重量为5.0Kg。3.2.2轴的设计及其校核由于卡盘为立式安装，竖直方向的载荷必须用能够承受较大轴向载荷的轴承来承担，因此设计中必须用到推力球轴承和深沟球轴承的组合，经过反复计，具体计算数据如下，绕线速度为n=600r/min,绕制一圈分为四个阶段，因为这四个阶段的动力源都是伺服电机，因此设个部分的时间相等，绕线机绕制的至少为四极线圈，则转子顺时针或逆时针每次是。=90,将绕线转子等效为一个直径为

17、100mm长度为100mm的圆柱体，可得到转子的转动惯量为Jk,=76.576Kgcm2,质量为6.126Kgo三爪卡盘的质量为5Kg,转动惯量约为Jk2=108.433Kg-cm2oJK=JKl+JK2=16.576Kgcm2+OSA33Kgcm2=S5.OQ9Kgcm2转矩T=JK=185.009x46.5NA/接下来按扭转强度对轴的强度进行校核，这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度；如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。在做轴的结构设计时，通常用这种办法初步估算轴径。对于不大重要的轴，也可作为最后计算结果。本设计中，轴的最小直径为35nlm。远远大于所要求的2

18、mm,因此轴的承载能力合格，轴的强度是足够的。3.2.3轴承的选用及校核本设计中选用了两个深沟球轴承和一个推力球轴承，由于轴受到的径向力很小，因此省略对于深沟球轴承的校核过程,只对推力球轴承进行校核。推力球轴承所承受的轴向力主要来自于绕线转子和三爪卡盘的重力，绕线转子的重量m=6.126Kg,三爪卡盘的重量为in?=5Kg。由以上可知推理球轴承所受的轴向力为mg=（肛+7&）g=（6.126+5）x9.8=109?7对轴承进行设计欲设计使用时间为45000h当量动载荷为109N；由L),=45000h查表的6=4.48其中fh为寿命系数轴承的转速系数为f=0.382工况系数取七=1功率利用系数

19、&=0.42由以上数据可得当量载荷为C=KfKlKnK,P=538N由机械设计手册选用51202推力球轴承。51118轴承的基本额定载荷为65KN远远大于它的当量载荷538N,所以推力球轴承满足机械的设计要求。当量载荷肯定大于F.,因此轴承满足要求。为了保持径向的运转精度必须使用深沟球轴承进行径向定位，根据轴的结构决定选用6010和61918两个深沟球轴承。因为轴的径向载荷不大，不对深沟球轴承校核了。3. 2.4伺服电机的选型使用由于绕线机较高的精度要求，所以决定使用价格较高的伺服电机而不使用步进电机作为驱动机构。步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数

20、字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号)，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。1控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6、1.8,五相混合式步进电机步距角一般为0.72、0.36o也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09；德国百格拉公司(BERGERLAHR)生产的三相混合式步进电

21、机其步距角可通过拨码开关设置为1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360/10000=0.0360对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360“31072=9.89秒。是步距角为1.8的步进电机的脉冲当量的1/655。2低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器

22、性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点，便于系统调整。3矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为2000RP

23、M或3000RPM)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。4过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。5.运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系

24、统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。6.速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。本绕线机正是因为高精度和高的加速性能上考虑从而选择伺服电机。3. 2.5减速机的选用绕线机的速度是600r/min,所

25、选择的伺服电机的转速最大可达到2300r/min,因此大概可选用减速比为1：3的减速机进行减速。由于绕线机本身的小体型的要求，决定选用FASTAR公司生产的精密行星减速器。根据绕线机的整体布局，决定采用通过法兰连接电机的FPLS型减速机。FPLS型减速机的主要性能特点及应用领域如下：因其高紧密、高可靠性，广泛应用于需要大输出扭矩和极低回程间隙的场合，主要适用于军事、航空、航天等领域。也应用在以下产品的高等级设备中：数控机床、切割机、雕刻机、注塑机、绕线机、印刷机械、木工机械、包装机械、半导体机械、医疗机械、机械手、纺织机械、搬运机械、工程机械、自动控制设备等行业。4. 2.6手轮和顶尖的设计及

26、使用因为转子固定在转子轴上随轴一起转动，光用三爪卡盘固定转子轴使转子转动时，会在轴的另外一端产生比较大的跳动，所以必须将轴的另外一端固定，采用一夹一顶的方式能够很好的解决这一问题。顶尖与机床配合的锥度一般为莫氏27号。顶尖尖部的径向圆跳动一般为0.01-0.02；精密级为0.0050.01顶尖分为固定顶尖、回转顶尖、拨动顶尖和复合顶尖等。固定顶尖主要用于加工精度高的工件和工件转速低的场合，其中半缺顶尖适用于加工直径较小的工件；带压出螺母顶尖适用于经常更换顶尖的场合;镶硬质合金顶尖适合于工件转速较高的场合。回转顶尖多采用圆锥滚子轴承做前轴承，可定期调整预加负荷来补偿磨损，主要用于加工较重工件或工

27、件转速较高场合，回转顶尖包括插入式、锥形式和弹性式；插入式回转顶尖带有一套可换顶尖头；锥形回转顶尖适用于支撑大孔径棒料和管材；弹性回转顶尖在工件的热变形时能自身调节。拨动顶尖以内外棱刀传递扭矩，定心精度高；以外棱刃传递扭矩的波动顶尖，对整个工件的圆柱面都可以加工。手轮是标准件，在设计过程中选用合适的手轮即可。4机架导线机构的设计4.1伺服电机选用由前面的章节可知导轨滑块在40s内必须从上向下或是从下向上移动一个转子轴向尺寸的范围，本设计中，转子的轴向尺寸范围为K150mm,因此假设l/40s内滑块在竖直方向上移动160mm，由此可得滑块的线速度为：V=6400mm/s根据设计同步带的半径为18

28、mm，可得出同步带轮的转速为：356r/min负载扭力应该计算滑块上升时的扭力，估算滑块的重量为m=L2Kg,则负载扭力为：Tl=wgr=1.2x9.8x0.018=0.21168A*w负载惯量的计算：一为滑块的惯量J,=1.2x182=388.8Jz为三木挠性连轴器转动惯量J2=709.3X10-6Kgrn2=7.093ATgmm2马达轴转动惯量为J=L+上=388.8+7.093=395.5Kg-mm2选伺服马达条件负载扭力（TV）（马达额定扭力Pa+P。=12倍马达额定输出功率N“W马达最大转速负载惯量（Jl）35倍马达转子惯量依条件选定：三菱的HC-SFS201（B）中惯量中容量伺服电

29、。4. 2挠性连轴器的选用4. 2.1三木挠性连轴器使用范围绕线机为高精密机器，一般挠性连轴器迟滞现象过大。不适合转速变化速度过快的机器，因此为了使电机与输出轴的连接可容纳一定的同轴度误差又具有较小的迟滞现象，决定使用三木挠性连轴器。SFC是夹紧毂采用轻质、高强度强力铝合金的板弹簧式连轴器，扭转刚性极高，可满足高应答需求。采用完全不使用RoHS禁止使用物质的环保型设计。止匕外，夹紧毂外径根据所采用孔径不同，确保使用最小限度的尺寸，实现了超低惯性的设计，具有出色的功能。各种型号均备有采用单组板簧式的超刚性SFC-SA2型和与中间体相介配置双组板簧的具有挠性的SFC-DA2型。4. 2.2SFC连

30、轴器具体特性如下1 .超高刚性：是夹紧毂采用轻质、高强度强力铝合金的板簧式连轴器，扭转刚性极高，可满足高应答需求。符合RoHS标准：采用完全不使用RoHS禁止物质的环保型设计。2 .超低惯性：夹紧毂的外径形状可随您所采用的孔径变更，小孔径时外径也减小，可将惯性抑制在最小限度，最适合于高加速运转。根据你所采用的孔径进行组合，共有三种形状类型。TYPEATYPEBTYPEC图7三种形状类型可用于锥度轴：可将锥度接合器安装到伺服马达锥度轴上，采用夹紧毂的接合。简单、确实、无背隙：与轴的接合采用夹紧方式，仅紧固左右2个螺栓即可完成安装。动力传动均采用摩擦接合，没有背隙。连轴器两侧的夹紧毂采用专用制具进

31、行定心，确保了同心度。图8专用制具定心牢固的轴接合：夹紧毂耐振动，抗冲击，可达到牢固的接合。轴接合为用一个螺栓的夹紧方式。轴保持力根据使用孔径而不同，但在标准孔径范围内可获得足够的连轴器容许扭矩。隔热：板簧组是由单片不锈钢制的板簧组合而成，不易将来自伺服马达的热传导到从动轴侧，可降低因热膨胀所致的精度标准偏差。4. 2.3SFC-080SA2具体参数根据伺服电机输出轴径为22mm,输出转矩为0.217Nm,功率为7.89W决定选用SFC-080SA2连轴器。5. 2.4SFC-080SA2安装方式产品左右内径的同心度通过使用专用夹具可进行高精度地组装。万一产品受到强烈冲击时，将不能确保产品的组

32、装精度，有在使用过程中出现破损的可能性。请在搬运产品等时要十分小心。1 .确认夹紧螺栓已经松动后，请清除轴以及连轴器内径面上的灰尘、垃圾和油污等。（油污可用棉布等擦拭掉，有必要的话可进行除脂作业。）2 .将连轴器插到轴内时，请不要对元件部分进行压缩和牵拉等过度施加外力下插入。特别是当将连轴器安装到马达上后将连轴器插到对方轴上时，有时会误对其施加过大的压缩力，请加以注意。3 .在两个夹紧螺栓处于松动状态下，请确认连轴器是否能够沿轴向旋转方向轻移动。当不能平稳移动时，请重新调整两个轴的定心。虽然建议将此方法作为确认左右同心度的简易方法使用，但不能使用同样的确认方法时，可对机械部件进行精度管理，用其

33、他测量方法来确认安装精度。轴向图9三木挠性联轴器4 .确认对轴向没有压缩和牵拉等作用力后，保持夹紧毂全长与两个轴相接处的位置，将2个夹紧螺栓紧固到所规定的扭矩。5送线进给机构的设计4.1 送线进给机构总体设计绕线机送线进给机构采用丝杠螺母带动送线导轨机构进行动作，其设计的局部视图如下图所示：图10送线进给机构局部试图（一）图11送线进给机构局部视图（二）6. 2直线导轨的选择5.2.1导轨副的组成、种类及其应满足的要求1导轨副的种类导轨副主要由承导件和运动件两大部分组成。运动方向为直线的称直线运动导轨副，为回转的称回转运动导轨副。常用的导轨副的种类很多，按其接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动

34、导轨、流体介质摩擦导轨等等。按其结构特点可分为开式（借助重力或弹簧弹力保证运动面与承导面之间的接触）导轨闭式（只靠导轨本身的结构形状保证运动件与承导面之间的接触）导轨。2导轨副应满足的基本要求机电一体化系统对导轨的基本要求是导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺性好等。对精度要求高的直线运动导轨，还要求导轨的承载面与导向面严格分开；当运动件较重时，必须设有卸荷装置，运动件的支撑必须符合三点定位原理。5.2.2滚动导轨副的类型与选择1直线运动滚动导轨副的特点及要求滚动导轨作为滚动摩擦副的一类，具有许多优点：1）摩擦系数小（0.003-0.005）,运动灵活；2）动

35、、静摩擦系数基本相同，因而启动阻力小，而不易产生爬行；3）可以预紧，刚度高；4）寿命长；5）精度高；6）润滑方便，可以采用脂润滑，一次装填，长期使用；7）由专业厂生产，可以外购选用。2滚动导轨的缺点是：导轨面与滚动体是点接触或是线接触，所以抗振性差，接触应力大；对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高，若滚动体的直径不一致，导轨表面有高低，会使运动部件倾斜，产生振动，影响运动精度;结构复杂、制造困难、成本较高；对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置3对滚动导轨副的基本要求：1）导向精度：导向精度是导轨副最基本的性能指标。移动件在沿导轨运动时，不论有无载荷，都应保证移动轨迹的直线性及

36、其位置的精确性。这是保证机床运行工作质量的关键。各种机床对导轨副本身平面度垂直度及等高、等距的要求都有规定或标准。2）耐磨性：导轨副应在预定的使用期内，保持其导向精度。精密滚动导轨副的主要实效型式是磨损。因此耐磨性是衡量滚动导轨副性能的主要指标之一。3）刚度：为了保证足够的刚度，应选用最合适的导轨类型、尺寸及其组合。选用可调间隙和预紧的导轨副可以提高刚度。4）工艺性：导轨副要便于装配、调整、测量、防尘、润滑和维修保养。5. 2.3线性滑轨的配置线性滑轨能承受上、下、左、右方向负荷，因此可根据机台结构与工作负荷方向配置线性滑轨组。根据设计要求选用EGW30SB型号的直线导轨，采用两支滑轨滑块移动

37、配置的方式。EGW30SB的三视图如下图所示:K,图12直线滑轨三视图6. 3滚珠丝杠的设计丝杠螺母传动属于螺旋传动。丝杠又可称为螺杆。丝杠螺母传动又可称丝杠副传动。螺旋传动按用途可分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋等。螺旋传动按螺纹间摩擦状态又可分为滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋三大类。滚珠丝杠螺母传动属于滚动螺旋传动。滚动螺旋传动的滚动体有球和滚子两大类。球又称滚珠。应用最广泛的是以球为滚动体的滚珠螺旋传动一一滚珠丝杠副。滚珠丝杠副作为精密、高效的传动元件在精密机床、数控机床得到广泛应用，在机械工业、交通运输、航天航空、军工产品等各个领域应用得很普遍，可作为精密定位自动控制、动力传递和运动转换

38、。随着机电一体化技术的发展，滚珠丝杠的使用范围越来越广，目前我国有专业工厂参照iso,按照国家标准规定的参数及精度标准组织生产。轴颈端部结构尺寸标准，用户不必自行设计制造，可以根据使用工况选择某种结构类型的丝杠，再根据载荷、转速等等条件按规定的计算方法选定合格的尺寸型号和组合单元向有关厂家订货，可以获得更加好的经济效果。滚珠丝杠副传动与滑动丝杠传动相比其主要特点是：1）传动效率高。一般可达95%以上，是滑动丝杠传动的24倍。2）运动平稳，摩擦力小、灵敏度高、低速无爬行。3）可以预紧、消除丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度。4）定位精度和重复定位精度高。5）使用寿命为普通滑动丝杠的410倍甚至更高。

39、6）同步性好，用几套相同的滚珠丝杠副同时传动几个相同的部件或装置时,可获得较好的同步性。7）使用可靠、润滑简单、维修方便。8）不自锁。可逆向传动，即螺母为主动，丝杠为被动。旋转运动变为直线运动。由于绕线机要求的高定位精度、高的灵敏度、无大的间隙等原因，所以选用滚珠丝杠副，来进行漆包线的进给。根据送线导轨架的结构尺寸，选用HIWIN公司的FSW36-6B2滚珠丝杠。外形图如下：图13HIWIN产的FSW滚珠丝杠由于绕线机的重量与动负荷的要求差距很大，丝杠螺母能够远远满足负荷要求，固省略校核过程。本设计中，因为机构的丝杠是直接和外部空气接触的，散热快，热膨胀不明显，因此采用两端固定的结构。5.4滚

40、动轴承的校核丝杠螺母机构采用两端固定的结构，使用的两个角接触球轴承和两个深沟球轴承，分为两组，两个角接触球轴承各自背向安装，因为丝杠所受的主要是轴向力，所受径向力不大，因此，只需校核角接触球轴承的强度即可。深沟球轴承的型号为6006,角接触球轴承的型号为7006CJo根据估算，导线支架结构加上滑块的重量M大概为100kg,其重力为980N。线性滑轨的动摩擦系数为0.004。因此轴承所受的轴向力F.=980X0.004=4N,角接触球轴承的基本额定动载荷为11.5XICTn,远远大于4N,因此所选轴承能够满足工作要求。5.5步进电机的选型5. 5.1步进电机的特点种类步进电机又称脉冲电动机。它是

41、将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。其输入一个电脉冲就转动一步，即每当电动机绕组接受一个电脉冲，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入脉冲数的数量、频率以及电动机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。很容易用微机实现数字控制。步进电机具有以下的特点，使得用步进电机作为驱动器成为可能：1）步进电机的工作状态不易受各种干扰因素（电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等）的影响。只要在它们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作；2）步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也

42、会出现累计误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零”，因此不会长期积累；3）控制性能好，在启动、停止、反转时不易“丢步”。5.5.2步进电机的选型过程滚珠丝杠的运动是一种顺向切削（转换旋转运动为直线运动），因此步进电机的驱动扭矩计算公式如下：Ta=9549*P/T=顺向切削扭矩（kgf-mm）Fi=轴向负荷（kgf）F1=6+tyn=机械效率（0.850.95）W=床台重+工作物重（kgf）u=床台上滑轨的摩擦系数（0.005-0.02）由已知参数TV=100kg绕线速度为600r/min,因此进给速度为150r/min。P为预压载荷，P=35.7kgfF,=35.5+0.02X100=3

43、7.5kgfTa=44.8kgf,mmTd=6.82kgf,mmTm=7；,+T/=44.8+6.82=5.62Kgf*mm本设计中使用的是130BYG2501,最大静转矩为27N札远远大于51.62kgfmm,因此选用130BYG2501能够满足使用要求。通过这次设计，我再一次的体会到了一台新设计的机器从无到有的整个过程,这个过程中有着许许多多的反复设计校核，有着许多的汗水,通过这次毕业设计，我对机械设计的流程有了更加深刻的认识。我对各种设计资料的查阅，各种软件的使用，以及各种传统的设计方法也变得更加熟练。在当前的国际国内经济就业形势下，这无疑增强了我的就业竞争力，因此，我再一次感谢老师的帮

44、助与严格的要求。本设计极大的提高了绕线的生产效率，降低了操作工人的劳动强度，提高了工厂的自动化水平，产生了较好的社会效益和经济效益。该绕线机器人具有结构设计新颖、动作巧妙、易于控制、效率较高等优点，极大的改善了目前该种线圈全靠手工绕制这一原始做法。但是本设计存在一定的局限性，它只是进行了绕线机的硬件部分的设计，对于它的控制软件部分并没进行分析设计。通过此次设计，可以看到未来绕线机随着驱动装置和控制软件的发展，将向着一个更加快速的，可以进行柔性加工的方向发展。参考文献1章梁.彩电FBT绕线机控制系统研究C.西安理工大学硕士论文.1995.2王中发.机械设计.第1版M.北京:北京理工大学出版社.1

45、998.3李天声等.机械设计基础.第2版M.合肥:中国科学技术大学出版社.1996.4朱秋萍.变压器高压线圈全自动绕线机的研制J.中国科技信息.2005.5杨涛，王启江，康海霞.基于PLC绕线机控制系统设计J.组合机床与自动化加I技术，2005.6高振华.梁荣海.姜宗林.数控绕线机研究与设计J.现代制造技术与装备.2006.7方天红.龚民.陈白宁全自动绕线机单片机控制系统的研究与开发J.沈阳工业大学学报.2004.234)35-37.8陈心昭.现代实用机床设计手册M.北京：机械工业出版社.2006.6.9徐激等.机械设计手册.第二版第三卷M.北京：机械工业出版社.2006.6.10徐潮等.新编

46、机械设计师手册M.北京：机械工业出版社.1995.现在高速自动绕线机的设计和论文的写作已经基本完成，心中感慨良多，设计的过程是辛苦而漫长的，现在终于要完成了，我的心中充满了喜悦之情，但是更多的是对导师和家人的感激之情。首先，谨向尊敬的导师张德珍老师致以诚挚的谢意。本设计的所有工作都是在张德珍老师的悉心指导下完成的。张老师从大三开始就开始负责我们的一门课以及课程设计和毕业设计，在学习、生活以及工作上给了我无微不至的关怀，在学术上给了我莫大的启迪和帮助，使我拓展了知识面，张老师的严格要求是我在工作过程中养成了细致认真的习惯，更使我在发现问题、分析问题方面有了明显的提高，张老师的学识渊博，我从她那学到了很多书本上学不到的东西。张老师的谆谆教导是我不仅在课题研究上有了质的飞跃，而且在做人方面受益终生。更为重要的是张老师的刚正不阿、积极进取的作风对我产生了巨大的影响，所有的这些都将帮助和激励我在今后的学习工作中奋发向上，为祖国机械行业的发展、为祖国的繁荣昌盛做出自己的贡献。在设计过程中，我还得到了同学的帮助，这里对他们表示衷心的感谢。最后，感谢我的家人给我学业提供的支持。