電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)摘要電機(jī)作為各類設(shè)備的動力源，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域。定子是電機(jī)的核心部件，其形成電磁場驅(qū)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，故轉(zhuǎn)子線圈繞制質(zhì)量決定了電機(jī)的性能。定子骨架由中心開多極槽的薄硅鋼片疊壓形成外部封閉結(jié)構(gòu)，電磁漆包線纏繞在內(nèi)部各極硅鋼片上，因此轉(zhuǎn)子繞線要比普通的采用平繞法的電感線圈繞線和采用飛叉繞法的轉(zhuǎn)子繞線復(fù)雜。目前國內(nèi)轉(zhuǎn)子大多仍采用手工繞制，加工效率低、線圈繞制質(zhì)量差，已經(jīng)無法滿足當(dāng)今對高性能電機(jī)的要求。電機(jī)帶動主軸轉(zhuǎn)動有通過同步帶帶動（軟聯(lián)接方式）和通過聯(lián)軸器與軸直聯(lián)（直聯(lián)式）兩種方式。本設(shè)計(jì)采用聯(lián)軸器與軸直聯(lián)連結(jié)方式，即硬聯(lián)接方式。排線機(jī)構(gòu)和繞線機(jī)構(gòu)與其他的繞線機(jī)大同小異，但是繞線機(jī)的自動剪切和接入采用了剪壓線機(jī)構(gòu)。本文通過分析電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，研究其自動繞線原理，研發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子自動繞線機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子自動繞線。關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)子；聯(lián)軸器；繞線機(jī)；電機(jī)；自動MotorRotorWinderAbstractMotorshavebeenwidelyappliedtoallareasofsociety,whichareregardedasthepowersourcesofthevarioustypesofequipment.Therotoristhecorecomponentofthemotorrotor,androtationofrotorisdrivenbyelectromagneticfield,whichisformedbythemotorrotor,sowindingqualityforrotorcoildirectlyaffectstheperformanceofthemotor.rotorframeismadebythinsiliconsteelsheets,manyslottedholesarepunchedoutonthecenterofthesiliconsteelsheets,sorotorframepossessestheclosedstructure,theelectromagneticwirecoiliswindedonthepolesofthesiliconsteelsheet,therefore,thewindingofrotorcoilismorecomplicatedthanthewindingofinductancecoilbyflatwindingmethodandrotorcoilwhichisusingflyingforkwindingmethod.Atpresent,mostoftherotorcoilisstillusingmanualwindingatdomestic,becauseofthelowwingdingefficiencyandpoorqualityofcoilwinding,thiswindingwayhasalreadydissatisfiedtherequirementsforhighperformancemotor..Therearetwowaystomakethemachinemotoredthespindletorotate,includingtimingbeltmotoring(soft-linkapproach)anddirect-couplingwiththeaxisthroughthecoupling(direct-coupled).Usethearctimingbeltasthelinks,thatisthesoft-linkapproach.Inordertomakethelinkageofthethreeworkingposition,itusestimingbeltasthelinksofthethreeaxistoo.Whenwindingcoils,insertthecoilskeletonintotheconnectorlinkingtothespindle,andthanthecoilskeletoncanrotatebythesamestepofthespindlemachine.Inthispaper,byanalyzingthestructurecharacteristicsofmotorrotorwindingmachine,theprincipleofautomaticwindingisstudied,andtheautomaticwindingmachineofmotorrotorisdevelopedtorealizeautomaticwindingofmotorrotor.Keywords：Rotor;Coupling;WindingMachine;Motor;Automation 目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ1416_WPSOffice_Level11.緒論 117685_WPSOffice_Level2引言 16352_WPSOffice_Level21.1選題背景及意義 127533_WPSOffice_Level21.2繞線方法以及繞線機(jī)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀 117685_WPSOffice_Level31.2.1繞線方法 16352_WPSOffice_Level31.2.2繞線機(jī)的發(fā)展歷程 327533_WPSOffice_Level31.2.3國內(nèi)外繞線機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 414135_WPSOffice_Level21.3本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容 814135_WPSOffice_Level31.繞線機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 816263_WPSOffice_Level32.排線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 832734_WPSOffice_Level33.底座、旋轉(zhuǎn)軸支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 98559_WPSOffice_Level34.電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)PLC設(shè)計(jì) 917685_WPSOffice_Level12.繞線機(jī)的總體布局 1016263_WPSOffice_Level22.1傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1032734_WPSOffice_Level22.2排線裝置的設(shè)計(jì)方案 108559_WPSOffice_Level22.3電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)的工作原理 102477_WPSOffice_Level32.3.1繞線機(jī)的運(yùn)動組件 1019476_WPSOffice_Level32.3.2繞線機(jī)的旋轉(zhuǎn)組件 116352_WPSOffice_Level13.繞線機(jī)運(yùn)動組件的設(shè)計(jì) 122477_WPSOffice_Level23.1排線機(jī)構(gòu)的選擇 1219476_WPSOffice_Level23.2轉(zhuǎn)子繞線方式 1411692_WPSOffice_Level23.3張力器的選擇 1532747_WPSOffice_Level23.4轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì) 174039_WPSOffice_Level23.5X軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 1710380_WPSOffice_Level33.5.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 1724741_WPSOffice_Level33.5.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算 186909_WPSOffice_Level33.5.3滾珠絲杠副預(yù)期額定動載荷 1831545_WPSOffice_Level33.5.5估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X 2118217_WPSOffice_Level33.5.6導(dǎo)程精度的選擇 213612_WPSOffice_Level33.5.7確定滾珠絲杠副規(guī)格代號 2118772_WPSOffice_Level23.6X向運(yùn)動臺電機(jī)選擇 219963_WPSOffice_Level33.6.1外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動慣量 222486_WPSOffice_Level33.6.2外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩 2214109_WPSOffice_Level33.6.3預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩 2221830_WPSOffice_Level33.6.4預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩 2320641_WPSOffice_Level33.6.5電機(jī)總扭矩： 2310876_WPSOffice_Level23.7Y軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 2316954_WPSOffice_Level33.7.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 2321219_WPSOffice_Level33.7.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算 2432573_WPSOffice_Level33.7.3滾珠絲杠副預(yù)期額定動載荷 2429474_WPSOffice_Level33.7.5估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X 2512489_WPSOffice_Level33.7.6導(dǎo)程精度的選擇 2624384_WPSOffice_Level33.7.7確定滾珠絲杠副規(guī)格代號 2616907_WPSOffice_Level23.8Y向運(yùn)動臺電機(jī)選擇 2617220_WPSOffice_Level33.8.1外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動慣量 266131_WPSOffice_Level33.8.2外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩 2727364_WPSOffice_Level33.8.3預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩 2717795_WPSOffice_Level33.8.4預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩 2710237_WPSOffice_Level33.8.5電機(jī)總扭矩： 2723807_WPSOffice_Level23.9Z軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 289087_WPSOffice_Level33.9.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 286747_WPSOffice_Level33.9.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算 2817164_WPSOffice_Level33.9.3滾珠絲杠副預(yù)期額定動載荷 291244_WPSOffice_Level33.9.5估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X 308378_WPSOffice_Level33.9.6導(dǎo)程精度的選擇 3010851_WPSOffice_Level33.9.7確定滾珠絲杠副規(guī)格代號 3128463_WPSOffice_Level23.10Z向運(yùn)動臺電機(jī)選擇 3112811_WPSOffice_Level33.10.1外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動慣量 3114299_WPSOffice_Level33.10.2外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩 3228677_WPSOffice_Level33.10.3預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩 3219176_WPSOffice_Level33.10.4預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩 3220362_WPSOffice_Level33.10.5電機(jī)總扭矩： 3314248_WPSOffice_Level23.11聯(lián)軸器的選擇 3310380_WPSOffice_Level23.12剛度的計(jì)算與驗(yàn)證 3424968_WPSOffice_Level33.12.1絲杠的強(qiáng)度計(jì)算 359329_WPSOffice_Level33.12.2螺母剛度計(jì)算 3526937_WPSOffice_Level33.12.3絲杠系統(tǒng)實(shí)際軸向彈性位移量 3627533_WPSOffice_Level14.底座、旋轉(zhuǎn)軸支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3724741_WPSOffice_Level24.1旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 376909_WPSOffice_Level24.2滾珠絲杠導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 384905_WPSOffice_Level34.2.1分類介紹：? 3814940_WPSOffice_Level34.2.2分類及編排介紹 3811604_WPSOffice_Level34.2.3選型基本規(guī)則? 398550_WPSOffice_Level34.2.4選型步驟和參數(shù)考量：? 3931545_WPSOffice_Level24.3導(dǎo)軌的具體數(shù)值 4118217_WPSOffice_Level24.4連接板組件的設(shè)計(jì) 4214135_WPSOffice_Level15.電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)PLC設(shè)計(jì) 443612_WPSOffice_Level25.1三坐標(biāo)軸運(yùn)動臺動作分配 449963_WPSOffice_Level25.2旋轉(zhuǎn)軸的動作分配 452486_WPSOffice_Level25.3PLC程序 4613769_WPSOffice_Level35.3.1程序梯形圖 4619919_WPSOffice_Level35.3.2程序脈沖數(shù)和脈沖頻率的確定 5014109_WPSOffice_Level25.4程序梯形圖 5216263_WPSOffice_Level1參考文獻(xiàn) 5432734_WPSOffice_Level1外文文獻(xiàn) 564039_WPSOffice_Level1中文翻譯 6318988_WPSOffice_Level1致謝 68全套設(shè)計(jì)加QQ11970985或197216396山西工程技術(shù)學(xué)院――畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書I1.緒論引言本章簡述了選題背景及意義，主要介紹了繞線方法、繞線機(jī)的發(fā)展歷程及國內(nèi)外繞線機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了繞線機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，最后總結(jié)了本文主要的研究內(nèi)容。1.1選題背景及意義隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將對繞線機(jī)技術(shù)要求更高，需求量也越來越大，繞線機(jī)不僅要具有高效性、環(huán)保性，更要具有復(fù)合性。而且目前繞線機(jī)市場可謂龐大，種類繁多，有平行繞線機(jī)、環(huán)型繞線機(jī)、定轉(zhuǎn)子繞線機(jī)，紡織繞線機(jī)等等。然而，國內(nèi)繞線機(jī)行業(yè)前景非常的嚴(yán)峻，主要來自國外進(jìn)口品牌的壓力及國內(nèi)低端機(jī)型市場的萎縮，最近幾年的繞線機(jī)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了新的格局，多方的努力拉近了國產(chǎn)繞線機(jī)與進(jìn)口繞線機(jī)的技術(shù)差距。但是關(guān)鍵技術(shù)還需要我國技術(shù)人員的努力，依靠自己的力量，解決關(guān)鍵部位的技術(shù)難題。由于電機(jī)向著不同功能方向發(fā)展，電機(jī)結(jié)構(gòu)也要求越來越高、越來越復(fù)雜，隨之電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也隨著變復(fù)雜；電機(jī)向著小型化、微型化方向發(fā)展，轉(zhuǎn)子槽變得越來越狹小，然而小型、微型電機(jī)多應(yīng)用與控制系統(tǒng)、航空航天、汽車工業(yè)及醫(yī)療等領(lǐng)域，隊(duì)電機(jī)的性能要求很高，故對轉(zhuǎn)子質(zhì)量要求提出了更高的要求。由于電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜、需求量越來越大及轉(zhuǎn)子質(zhì)量要求越來越高，所以對轉(zhuǎn)子線圈的繞線加工提出了更高的要求。1.2繞線方法以及繞線機(jī)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1繞線方法根據(jù)繞線方法可分為三類：平繞法、飛叉繞法和穿線繞法，本文研發(fā)的電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)繞線方法屬于穿線繞法。圖SEQ圖\*ARABIC1.1平繞法繞制線圈圖SEQ圖\*ARABIC1.2飛叉繞法繞制線圈平繞法由主軸旋轉(zhuǎn)，配合三維通過空間移動定位，使線材以螺旋線排列在骨架外層的繞線方法，通常用于大多數(shù)變壓器、電感和各類線圈的繞線加工。繞線機(jī)繞制線圈，漆包線運(yùn)動為一螺旋線，主軸帶動骨架以固定轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)針配合以勻速移動一個線徑的距離，從而完成將漆包線纏繞在骨架上，運(yùn)動至骨架兩端，排線機(jī)構(gòu)折返，并實(shí)現(xiàn)漆包線躍層。飛叉繞法通過側(cè)邊電機(jī)帶動飛叉進(jìn)行繞線，通常用于十字儀表線圈和轉(zhuǎn)子的繞線加工。主軸帶動轉(zhuǎn)子骨架旋轉(zhuǎn)到繞線加工位置，氣缸推動左右擋板至轉(zhuǎn)子繞線骨架極兩側(cè)線槽處，兩擋板恰好能限制漆包線滑入骨架極兩側(cè)的線槽中，飛叉以固定轉(zhuǎn)速n帶動漆包線旋轉(zhuǎn)，漆包線由左右擋板限位纏繞在轉(zhuǎn)子骨架上。1.2.2繞線機(jī)的發(fā)展歷程我國是繞線機(jī)的生產(chǎn)大國也是需求大國，然而在關(guān)鍵技術(shù)上我國卻始終無法與國外的廠家相競爭。即使經(jīng)歷了08、09年的經(jīng)濟(jì)衰退，繞線機(jī)產(chǎn)業(yè)在2010年得到了快速發(fā)展，各繞線機(jī)廠家的定單量大幅提升，原本已經(jīng)半倒閉的中小型繞線機(jī)企業(yè)又重新回到了繞線機(jī)制造的大軍中，但是目前國內(nèi)繞線機(jī)產(chǎn)業(yè)的前景仍非常的嚴(yán)峻，主要來自于國外進(jìn)口品牌的壓力及國內(nèi)低端機(jī)型市場的萎縮，最近幾年繞線機(jī)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了新的格局，多方的努力拉近了國產(chǎn)繞線機(jī)與進(jìn)口繞線機(jī)的技術(shù)差距。但是關(guān)鍵技術(shù)還需要我國技術(shù)人員的努力，依靠自己的力量，解決關(guān)鍵部位技術(shù)難題。繞線機(jī)是電氣生產(chǎn)行業(yè)常見加工設(shè)備，其結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、功能隨著行業(yè)生產(chǎn)工藝的需求，迫使繞線機(jī)生產(chǎn)單位加大技術(shù)投入和研發(fā)，以適應(yīng)現(xiàn)代漆包線加工的高品質(zhì)要求，從傳統(tǒng)機(jī)械式、數(shù)控型、半自動型、全自動機(jī)型，繞線加工早已不再是費(fèi)時費(fèi)力的工作。

目前我國自動繞線機(jī)生產(chǎn)單位已超百家，但有將近一半的生產(chǎn)單位沒有技術(shù)研發(fā)能力，技術(shù)停留在抄襲和仿制階段，造成了市場機(jī)種單一，產(chǎn)品無論是外觀還是配置無技術(shù)亮點(diǎn)，繞線機(jī)技術(shù)的核心是控制系統(tǒng)，目前國內(nèi)廠家大多采用由系統(tǒng)供應(yīng)商提供的成套控制系統(tǒng)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一旦制定無法根據(jù)客戶工藝要求作修改，由于部分控制系統(tǒng)供應(yīng)商對繞線機(jī)行業(yè)的工藝要求并不熟悉，導(dǎo)致了許多好看而并不實(shí)用的功能，繞線機(jī)廠家對控制系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用掌握程度也影響著制造工藝，目前市場上多見的是普通數(shù)控繞線機(jī)、CNC機(jī)型和廠家自制控制系統(tǒng)的機(jī)型。

未來隨著行業(yè)工藝要求的提高，繞線箔繞機(jī)控制技術(shù)必將向著自動化、智能化等方向發(fā)展，全自動機(jī)型就是在這種行業(yè)需求的推動下研發(fā)而成的，實(shí)現(xiàn)了一人看管多臺設(shè)備，極大程度的滿足了高產(chǎn)能的要求；全伺服控制應(yīng)用于繞線機(jī)大大提高了繞線機(jī)的繞線精度，滿足了高品質(zhì)線圈的加工要求，未來更智能化、繞線精度更高的機(jī)型必將誕生以滿足電氣行業(yè)的發(fā)展要求。

早期的繞線機(jī)是傳統(tǒng)機(jī)械控制的，其顯示界面一般都是簡單的碼表或者碼盤，采用齒輪轉(zhuǎn)動帶動碼盤轉(zhuǎn)動從而完成計(jì)數(shù)，只能顯示當(dāng)前的圈數(shù)，其精度較差，使用一段時間后由于齒輪的磨損故障率較高，比較常見的有手搖繞線機(jī)的單表式和多圈數(shù)的三表式結(jié)構(gòu)，這種碼表就是早期繞線箔式繞線機(jī)的人機(jī)界面了。

中期的繞線機(jī)隨著科技的發(fā)展開始應(yīng)用數(shù)碼管式的人機(jī)界面了，隨著生產(chǎn)單位對繞線機(jī)的要求提高，這個時候的繞線機(jī)已經(jīng)具有一些簡單的設(shè)定功能了，其動力部件大多采用電動機(jī)提供，所以這個時候的人機(jī)界面已經(jīng)可以顯示當(dāng)前的圈數(shù)和產(chǎn)量了，采用數(shù)碼管顯示的人機(jī)界面直觀的顯示當(dāng)前設(shè)備的參數(shù)和運(yùn)行情況，可靠性和易操作得到了很大的提升，中期繞線機(jī)的人機(jī)界面為現(xiàn)代繞線機(jī)的顯示方式打下了良好的基礎(chǔ)，后期開發(fā)的繞線機(jī)一般都是采用數(shù)碼管顯示作為人機(jī)界面的，也是現(xiàn)代繞線低壓箔式繞線機(jī)人機(jī)界面的雛形。

現(xiàn)代繞線機(jī)的人機(jī)界面可以說形形色色，種類非常多有數(shù)碼管式的、有中文顯示的、也有多種語言顯示的，而且一般都集成了控制功能，做到了人機(jī)界面可以顯示參數(shù)也可以控制設(shè)備，一般都采用觸摸屏作為繞線機(jī)的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與操作人員之間的雙向互動，隨著科技的發(fā)展，繞線高壓繞線機(jī)的人機(jī)界面必將向著高集成度方向發(fā)展。1.2.3國內(nèi)外繞線機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r首先說說技術(shù)發(fā)展，我國的繞線機(jī)產(chǎn)業(yè)起步于改革開放的初期，從原始的機(jī)械齒輪手搖式到現(xiàn)在的全自動繞線機(jī)，期間經(jīng)歷了多次產(chǎn)業(yè)升級和改革，從2010年的市場需求分析可以看出，國內(nèi)市場正從半自動機(jī)型轉(zhuǎn)向全自動、高效、高科技含量的機(jī)型，隨著現(xiàn)代電氣技術(shù)的不斷提升，對線圈品質(zhì)的要求也在增加，目前各繞線機(jī)廠家的技術(shù)開發(fā)主要集中在精密排線、閉環(huán)式張力控制、多功能等機(jī)型的研發(fā)，大量的技術(shù)投入快速拉近了與進(jìn)口繞線機(jī)的技術(shù)差距。圖SEQ圖\*ARABIC1.3多頭自動繞線機(jī)2010年隨著經(jīng)濟(jì)回暖，繞線機(jī)的市場需求量大大的增加，許多企業(yè)都在加班加點(diǎn)的趕制設(shè)備，其中箔繞機(jī)的增長幅度最為明顯；其次是多頭繞線機(jī)，可以滿足高產(chǎn)量要求的機(jī)型；全自動繞線機(jī)的開發(fā)大大提高了機(jī)器的工作效率，減少了人為操作。由于各種線圈產(chǎn)品的功能要求不同，使得繞線機(jī)的種類也多樣化了，目前常見繞線機(jī)的有全自動繞線機(jī)、半自動繞線機(jī)、環(huán)行繞線機(jī)、伺服精密繞線機(jī)、變壓器繞線機(jī)等機(jī)種。由于各種線圈產(chǎn)品的功能要求不同，使得繞線機(jī)的種類也多樣化了，目前常見繞線機(jī)的有全自動繞線機(jī)、半自動繞線機(jī)、環(huán)行繞線機(jī)、伺服精密繞線機(jī)、變壓器繞線機(jī)等幾種。全自動繞線機(jī)是近幾年才發(fā)展起來的新機(jī)種，為了適應(yīng)高效率、高產(chǎn)量的要求，全自動機(jī)種一般都采用多頭聯(lián)動設(shè)計(jì)，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家大多都是參照了臺灣等地的進(jìn)口機(jī)型的設(shè)計(jì)，采用可編程控制器作為設(shè)備的控制核心，配合機(jī)械手、氣動控制元件和執(zhí)行附件來完成自動排線、自動纏腳、自動剪線、自動裝卸骨架等功能，這種機(jī)型的生產(chǎn)效率極高，大大的降低了對人工的依賴，一個操作員工可以同時照看幾臺這樣的設(shè)備，生產(chǎn)品質(zhì)比較穩(wěn)定，非常適合產(chǎn)量要求高的加工場合。但是，這種機(jī)型由于集成了數(shù)控、氣動、光控許多的新技術(shù)，所以價格小則幾萬元高則十幾萬元，價格也使得許多的用戶望而嘆步，另外由于功能要求決定了該設(shè)備的零部件采用了大量非標(biāo)準(zhǔn)件和定制件，所以一旦出現(xiàn)故障相對的維修過程將會很復(fù)雜，周期也會比較長。它的先進(jìn)性和高產(chǎn)量還是吸引了客戶。圖SEQ圖\*ARABIC1.4米特繞線機(jī)環(huán)行繞線機(jī)是特殊專用機(jī)型，常見的有邊滑式和皮帶式，是繞制環(huán)行線圈的專用機(jī)型，該機(jī)型從出現(xiàn)到現(xiàn)在沒有很大的技術(shù)變動，目前，機(jī)頭部分主要還是以進(jìn)口為主，比較常見的有美國高曼等品牌，進(jìn)口機(jī)頭相對于國產(chǎn)機(jī)頭有許多優(yōu)點(diǎn)，做工都比較的精細(xì)，材質(zhì)一般都采用特殊合金，耐磨表現(xiàn)優(yōu)異，機(jī)頭都能承受長時間的作業(yè)加工要求，有些機(jī)頭采用了分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上下儲線環(huán)變得更為方便快捷。環(huán)行繞線機(jī)一般都為臺式機(jī)構(gòu)，設(shè)備主要以機(jī)械構(gòu)造為主，價格主要區(qū)分為進(jìn)口機(jī)頭和國產(chǎn)機(jī)頭兩類。變壓器繞線機(jī)是比較常見的機(jī)型，結(jié)構(gòu)形式來分有臥式和立式，我們一般比較常見的是臥式繞線機(jī)是用來繞制變壓器線圈的專用設(shè)備，傳統(tǒng)的變壓器繞線機(jī)比較單一均為人工排線整形的機(jī)型，現(xiàn)代機(jī)型已經(jīng)有自動排線系列了，變壓器是大型電氣件，所以繞線機(jī)的結(jié)構(gòu)都比較大，重量也根據(jù)繞線機(jī)的級別從幾百公斤到幾千公斤，由于現(xiàn)代技術(shù)不斷在變壓器繞線機(jī)上的應(yīng)用，新的機(jī)型功能上也變得更強(qiáng)大，柔性預(yù)壓緊裝置的出現(xiàn)代替了傳統(tǒng)的人工敲打整形的煩瑣工藝，使變壓器繞制過程變得更為簡單。圖SEQ圖\*ARABIC1.4日本日特NOL-0140全自動線圈生產(chǎn)線近年來，國內(nèi)繞線機(jī)的制造水平和引進(jìn)繞線機(jī)制造水平看，已形成了全自動、多功能、高效自動化的生產(chǎn)能力。從線圈生產(chǎn)的上線、饋線、端頭繞制到線圈繞制和下線等，都要實(shí)現(xiàn)了過程的自動化。從繞線機(jī)的控制形式上看，由單一的開環(huán)控制發(fā)展到使用直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制，其中交流伺服系統(tǒng)的采用已相當(dāng)普遍，已形成了由單軸繞制線圈到多軸同時繞制多個線圈的一系列產(chǎn)品。在繞線機(jī)的結(jié)構(gòu)形式上，根據(jù)所繞制的線圈的鐵芯或骨架結(jié)構(gòu)形式的不同，又研制出有梭式的繞線機(jī)，以適應(yīng)環(huán)形或其它封閉式鐵芯或骨架的線圈的繞制需求。在2008年里，由保定天威卓創(chuàng)電工設(shè)備科技有限公司自行研制,具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的中國首臺承重量最大和輸出扭矩最大的一型大型立式繞線機(jī),該繞線機(jī)各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和工藝要求,達(dá)到國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平。業(yè)內(nèi)人士稱,該產(chǎn)品的研制成功,是變壓器制造專用設(shè)備行業(yè)發(fā)展的一次新突破,同時也標(biāo)志著天威卓創(chuàng)公司已形成了大型電力變壓器線生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)品的系列化并全面掌握了國內(nèi)電力變壓器制造專用設(shè)備研制領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),其自主創(chuàng)新能力和企業(yè)核心競爭力躍居同行業(yè)之首。在西德意大利，繞線、繞嵌設(shè)備已由電器自動控制發(fā)展到微機(jī)控制，有些還具備關(guān)鍵部位的狀態(tài)見識和故障診斷功能，現(xiàn)在正向3000r/min以上的高速繞線發(fā)展。從大型的電力變壓器、牽引電機(jī)繞組到充電用的微型線圈、節(jié)能燈具用線圈,以及各類電子設(shè)備。目前,發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的繞線設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。在亞洲，日本某些公司在關(guān)鍵領(lǐng)域也在技術(shù)領(lǐng)先我國。舉個例子，就拿日本的米特繞線機(jī)來說，他在幾個方面相對我國絕大部分生產(chǎn)繞線機(jī)的企業(yè)具有創(chuàng)新性也算是其技術(shù)優(yōu)勢：（1）人機(jī)界面友好，獨(dú)創(chuàng)簡易的中文編程操作系統(tǒng)（可選擇英文操作系統(tǒng)）。（2）自帶128K的快速閃存（30個產(chǎn)品），可擴(kuò)展USB移動存儲。下次使用只需調(diào)出對應(yīng)的程序名稱即可，簡單快速。（3）排線、上下料、纏腳及絞線等動作均為全自動，用微電腦控制，無需人工操作，定位更精確，性能更穩(wěn)定。（4）3GT同步帶及帶輪的全面使用，最大程度地降低了噪音和溫升，并將主軸轉(zhuǎn)速提高到20，000RPM，極大提升了效率。（5）獨(dú)創(chuàng)熱量排放系統(tǒng)，溫度可維持在40℃以下，使設(shè)備不會因摩擦產(chǎn)生的高溫而降低性能或發(fā)生故障。（6）卸料裝置設(shè)置在上料裝置上。對于電木材質(zhì)的骨架，卸料平穩(wěn)輕柔，不會破壞骨架，合格率達(dá)到99.9%。而國外產(chǎn)品卸料力較大，電木骨架易被卸料裝置推破，無法實(shí)現(xiàn)全自動。的設(shè)備。該設(shè)備能進(jìn)行自動切斷線頭、自動接入線頭的裝置組成。（7）張力器為自主研發(fā)的氣動電子式張力器，將張力參數(shù)導(dǎo)入到程序中，可以在程序中根據(jù)漆包線特點(diǎn)自動設(shè)定張力，簡單方便，快捷準(zhǔn)確。而傳統(tǒng)的張力器為機(jī)械式，根據(jù)漆包線特點(diǎn)手工調(diào)節(jié)張力，不但操作繁瑣困難，而且準(zhǔn)確度偏低。該工作系統(tǒng)的成功研制并推廣使用會顯著提高繞線的速度，縮短繞線的周期，減少人員配置，縮短作業(yè)時間，提高生產(chǎn)效率。因而此設(shè)備對于提高生產(chǎn)效率有著重要的意義。1.3本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容綜上所述，本課題依托原有繞線機(jī)相關(guān)技術(shù)，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線的特點(diǎn)及特殊要求，研發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)。本設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容有：1.繞線機(jī)總體方案設(shè)計(jì)通過對電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)骨架結(jié)構(gòu)的分析，提出電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)的原理，設(shè)計(jì)個功能模塊的方案，并將各功能模塊進(jìn)行裝配，最終確定電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。2.排線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)排線機(jī)構(gòu)一般采用伺服電機(jī)作為低速繞線機(jī)排線機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源，主要采用伺服電機(jī)經(jīng)帶驅(qū)動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)或采用經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動滾珠絲桿的方式。所以要對各個部分進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。3.底座、旋轉(zhuǎn)軸支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要研究繞線機(jī)重要部件：底座及旋轉(zhuǎn)軸支架，對底座及旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動力學(xué)分析。4.電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)PLC設(shè)計(jì)依據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線工藝的特點(diǎn)，結(jié)合穿線法繞線方式，設(shè)計(jì)用PLC控制4個伺服電機(jī)，并編寫出相應(yīng)的程序。2.繞線機(jī)的總體布局2.1傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)該繞線機(jī)由排線裝置和繞線裝置兩部分組成，所以傳動部分的設(shè)計(jì)主要是對這兩?部分的設(shè)計(jì)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是《繞線機(jī)的設(shè)計(jì)》，適用于小型電機(jī)繞線圈。能自動排線。2.2排線裝置的設(shè)計(jì)方案排線部分是整個系統(tǒng)的重要組成部分，?它是把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動，?而且還要與繞線部分協(xié)調(diào)工作。而排線部分轉(zhuǎn)速低、負(fù)載輕，本系統(tǒng)的排線機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動。排線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)從整體方案看，主要有兩種傳動形式。第一種形式為直聯(lián)式，即輸入軸與滾珠絲杠經(jīng)剛性聯(lián)軸器直接連接起來；第二種方式為軟聯(lián)接方式，軟聯(lián)接可部分消除輸入低速顫振對繞線?精度的影響。為了消除絲杠與電機(jī)軸之間的同軸度和垂直度誤差，本設(shè)計(jì)采用聯(lián)軸器。?還有排線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)還要考慮滾珠絲杠的支承問題。?滾珠絲杠都用滾動軸承支承?？捎玫姆N類很多。2.3電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)的工作原理2.3.1繞線機(jī)的運(yùn)動組件排線系統(tǒng)是整個轉(zhuǎn)子繞線機(jī)的核心部分，其功能的優(yōu)劣直接決定了轉(zhuǎn)子繞線機(jī)的性能，如圖所示排線系統(tǒng)由三坐標(biāo)軸機(jī)構(gòu)。三坐標(biāo)軸機(jī)構(gòu)如圖所示，由X向運(yùn)動平臺、Y向運(yùn)動平臺和Z向運(yùn)動平臺組成。X向運(yùn)動平臺安裝在三坐標(biāo)軸系統(tǒng)安裝板上，Y向運(yùn)動平臺通過Y向滑動導(dǎo)軌安裝在X向運(yùn)動平臺上，Z向運(yùn)動平臺通過Z向滑動導(dǎo)軌安裝在Z軸運(yùn)動平臺上，Z軸運(yùn)動平臺再通過Y向滑動導(dǎo)軌安裝在Y向運(yùn)動平臺上。由于X、Y向運(yùn)動要求精確定位，且排線工藝要頻繁啟停、往復(fù)運(yùn)動，所以X、Y向驅(qū)動采用伺服電機(jī)，以高精度滾珠絲杠傳動件，以滑動導(dǎo)軌為支撐件及導(dǎo)向件；Z向運(yùn)動行程大，要求快速往返運(yùn)動，Z向以伺服電機(jī)為動力源，以Z向滑動導(dǎo)軌為支撐件和導(dǎo)向件。圖2.1繞線機(jī)總體方案2.3.2繞線機(jī)的旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)組件U由旋轉(zhuǎn)軸、軸承組成，旋轉(zhuǎn)軸兩端分別是伺服電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)子，U軸往返轉(zhuǎn)動配合三坐標(biāo)軸進(jìn)行繞線，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的繞線。3.繞線機(jī)運(yùn)動組件的設(shè)計(jì)3.1排線機(jī)構(gòu)的選擇排線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)從整體方案看，有兩種傳動形式：第一種形式為直聯(lián)式，即伺服電機(jī)與滾珠絲杠經(jīng)剛性聯(lián)軸器直接連接起來；第二種方式為軟聯(lián)接方式，即步進(jìn)電機(jī)輸出軸經(jīng)過齒型帶與滾珠絲杠相連接。軟聯(lián)接可消除部分步進(jìn)電機(jī)低速顫振繞線精度產(chǎn)生的影響，所以，多頭的大型繞線機(jī)的排線機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)的聯(lián)接多采用這種方法。而小型繞線機(jī)由于其尺寸小原因，要求的生產(chǎn)成本低，大多采用第一種方式的直聯(lián)式的傳動形式。排線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了解決滾珠絲杠支承與導(dǎo)絲杠導(dǎo)向兩個問題，在設(shè)計(jì)上，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求選擇不同支承形式，有的設(shè)計(jì)針對絲杠采用游動式的支承，即絲杠兩端不加支承。把電機(jī)固定在箱體上，電機(jī)軸和絲杠軸采用剛性聯(lián)軸器連接，同時導(dǎo)絲杠經(jīng)套筒和螺母相連，螺母防轉(zhuǎn)與導(dǎo)向可以由在箱體上的長條槽孔或者細(xì)軸來完成。由于絲杠伸用端無支承，螺母和絲杠之間的傳動間隙可能會造成導(dǎo)絲杠的擺動，例如，采用細(xì)長軸作為螺母的導(dǎo)向件，這樣可以降低導(dǎo)絲杠的擺動，滿足使用要求，而采用這種支承方法，電機(jī)的軸向竄動會對導(dǎo)絲杠的運(yùn)動平穩(wěn)性產(chǎn)生影響，尤其是電機(jī)換向，其軸向竄動會使所纏線圈的表面的平整性降低，對排線層面要求平整的線圈，這種滾動絲杠支承方法滿足不了要求。電機(jī)固定在箱體上，絲杠軸采用球軸承支承。圖3.1繞線機(jī)三維圖并在軸端加壓緊片調(diào)整軸承的間隙，螺母與連接片固接，連接片經(jīng)導(dǎo)套與導(dǎo)向桿連接，導(dǎo)向桿固定安裝在箱體板上，導(dǎo)絲杠和連接片連接，并固定于連接片上。電機(jī)和絲杠軸剛性聯(lián)軸器連接，由電機(jī)轉(zhuǎn)動直接帶動絲杠轉(zhuǎn)動，使螺母沿軸向移動，帶動導(dǎo)絲杠運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)排線要求。設(shè)計(jì)中所使用的導(dǎo)向桿是一細(xì)長桿件，可限制5個自由度，只有導(dǎo)絲杠軸向移動的這一個自由度，可較有效解決導(dǎo)絲杠運(yùn)行擺動。同時，由于絲杠軸兩端裝有球軸承，經(jīng)壓緊片調(diào)整其間隙，使其運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，間隙合理，電機(jī)軸的軸向竄動不再影響導(dǎo)絲杠軸向位移，只有絲杠副的傳動間隙直接反映在導(dǎo)絲杠的軸向位移上，因此，調(diào)整絲杠副的動間隙就能滿足排線的要求，特別是對層面要求較平整線圈，這種傳動結(jié)構(gòu)形式仍能達(dá)到要求。每繞完一個線圈，都要回到原點(diǎn)對零，以消除由于伺服電機(jī)丟步或絲杠反向間隙造成的積累誤差。由Y運(yùn)動平臺控制，保證每次都從某一位置開始繞線或每次都能停在某繞線線圈每旋轉(zhuǎn)1周，Y運(yùn)動平臺和漆包線就移動一個線徑的距離，繞完一圈后，Y運(yùn)動平臺和漆包線條就返回繞制。從而實(shí)現(xiàn)第2層精密排線如此循環(huán)，也能實(shí)現(xiàn)多層排線。平繞機(jī)中漆包線排線原理已經(jīng)研究非常成熟，本文研究的電機(jī)定子自動繞線機(jī)繞線方式屬于穿線式繞法，但排線運(yùn)動數(shù)學(xué)模型可參照平繞機(jī)排線原理，平繞法排線理論如下：由下圖幾何關(guān)系和速度分析可得：式中：——匝間的法向螺距——為排線導(dǎo)陣的移動速度——漆包線繞線圈1周的長度——繞線速度由上式可知，在層間繞制過程中，欲使排線均勻，則應(yīng)保持不變。/為繞線軸轉(zhuǎn)一周的時間，在穩(wěn)定繞制（除啟動和結(jié)束階段）過程中，繞線主軸轉(zhuǎn)速n不變，即/保持不變。在繞制線圈的層間部分時，要保持不變，即繞線主軸角移和排線架位移為線性關(guān)系，通過采用二軸線性插補(bǔ)算法可保證繞線主軸和排線架保持嚴(yán)格的同步線性關(guān)系。圖3.2排線運(yùn)動規(guī)律3.2轉(zhuǎn)子繞線方式根據(jù)轉(zhuǎn)子的作用，繞線方式為下圖所示圖3.3轉(zhuǎn)子繞線方式及順序3.3張力器的選擇目前張力控制器的劃分以性能的優(yōu)勢從高到低排列大致可分為伺服式張力器、電子式張力器、磁性張力器、機(jī)械式張力器。圖3.4張力器掛線示意圖1、伺服張力器工作原理是通過張力臂的角位移傳感器將角度轉(zhuǎn)換為電脈沖信號驅(qū)動伺服電機(jī)自動運(yùn)行，張力切換響應(yīng)迅速，輸出張力穩(wěn)定，幾乎無波動，適應(yīng)于高精端產(chǎn)品的制造生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)是由傳統(tǒng)的被動送線方式改變成主動送線方式，張力特別穩(wěn)定，最小張力可達(dá)1g，并自帶張力穩(wěn)定系統(tǒng)，能自動實(shí)現(xiàn)張力穩(wěn)定平衡。缺點(diǎn)是受馬達(dá)特性影響，建議在6m/s線速度以下使用。2、電子式張力器特點(diǎn)是核心張力產(chǎn)生部件采用電磁磁滯制動器或性能稍差的磁粉型制動器，通過低壓電流調(diào)節(jié)，張力穩(wěn)定，LED顯示。（磁滯制動器由轉(zhuǎn)子和定子磁極兩大部分組成。轉(zhuǎn)子由特殊的磁滯材料制成，定子磁極中有一定的間隙，轉(zhuǎn)子在間隙中轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈通電時，間隙中產(chǎn)生磁場，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁滯效應(yīng)。當(dāng)磁滯轉(zhuǎn)子在外力作用下克服磁滯力轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生額定的扭矩。扭矩僅與激磁電流大小有關(guān)，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，實(shí)現(xiàn)非接觸的扭矩傳輸。）3、磁力張力器特點(diǎn)是磁力張力器是通過磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生阻尼，無機(jī)械摩擦，因此能長期產(chǎn)生穩(wěn)定張力，且精度能得到有效保證，適合精度要求一般的產(chǎn)品使用，價格較低廉經(jīng)濟(jì)型。工作原理是利用非接觸式磁轉(zhuǎn)矩提供扭矩。優(yōu)點(diǎn)是磁力張力器是通過磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生阻尼，無機(jī)械摩擦，因此能長期產(chǎn)生穩(wěn)定張力，且精度能得到有效保證。MTA類還能提供兩段張力，滿足繞線時纏腳需要。缺點(diǎn)是由于張力器本身結(jié)構(gòu)限制，在繞線設(shè)定張力時只能從小張力調(diào)向大張力，如果要把大張力調(diào)成小張力，則必須在停車狀態(tài)下調(diào)小后再在繞線狀態(tài)下調(diào)向所需張力。4、機(jī)械式張力器特點(diǎn)：通過機(jī)械摩擦產(chǎn)生阻力，構(gòu)造簡單，價格低廉，但不適用于細(xì)微線徑及品質(zhì)要求較高的產(chǎn)品使用，一般適用于2mm以上的粗線徑使用。工作原理是利用接觸式機(jī)械摩擦提供扭矩。優(yōu)點(diǎn)是張力覆蓋范圍寬廣，能滿足2mm以下粗線的卷繞。缺點(diǎn)是由于存在接觸式機(jī)械摩擦，所以張力持久穩(wěn)定性不夠好，壽命極短，每天要校正。圖3.5張力器結(jié)構(gòu)示意圖綜上考慮選擇電子張力器，如上圖所示。特點(diǎn)：1、ET電子張力器通過勵磁電流控制內(nèi)部磁滯扭矩，進(jìn)行張力控制，控制精度高，可獲得穩(wěn)定的張力，預(yù)先速度無關(guān)；2、可實(shí)現(xiàn)張力閉環(huán)控制，自動控制精度大±2%；3、具備多種張力設(shè)置功能，可隨輸入信號的切換使輸出張力迅速改變，達(dá)到智能控制；4、張力值通過LED動態(tài)顯示。3.4轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)子直徑45mm，初定槽深15mm，鐵心高度25mm，轉(zhuǎn)子有6。圖3.6轉(zhuǎn)子正視圖圖3.7轉(zhuǎn)子俯視圖3.5X軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求在10分鐘內(nèi)完成繞線，初定U軸轉(zhuǎn)動1次中間間隔需12s，U軸共需轉(zhuǎn)5次，繞線繞10匝，繞一個線圈的用時為90s，繞1匝需要9s。所以X軸正向移動的速度為：X軸負(fù)向移動的速度為：3.5.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程根據(jù)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和X向滑塊最大速度，計(jì)算絲杠導(dǎo)程。X向運(yùn)動的伺服電機(jī)初定60CB020C-010000，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為3000rpm。電機(jī)與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器相連，傳動比為0.99。X向最大運(yùn)動速度50mm/min。則絲杠導(dǎo)程為：mm實(shí)際取，可滿足速度要求。3.5.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算滾珠導(dǎo)軌承重時的華東摩擦系數(shù)最大為0.004，靜摩擦系數(shù)與摩擦系數(shù)差別不打，此處計(jì)算氣靜摩擦系數(shù)為0.006，則導(dǎo)軌靜摩擦力：式中：M——Z向運(yùn)動臺、兩塊連接板A、兩塊連接板B及線嘴套裝質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算M為13.5kg.f——導(dǎo)軌滑塊密封阻力，按2個滑塊，每個滑塊密封阻力5N.由于X向運(yùn)動臺運(yùn)動緩慢，基本接近勻速，氣阻力主要來自于導(dǎo)軌、滑塊的摩擦力，則有：滾珠絲杠副當(dāng)量載荷：滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速：3.5.3滾珠絲杠副預(yù)期額定動載荷表3.1各種機(jī)械的工作壽命值機(jī)械類別/h普通機(jī)械5000~10000普通技術(shù)切削機(jī)床10000數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)械15000測試機(jī)械、儀器15000航空機(jī)械15000表3.2載荷系數(shù)載荷性質(zhì)平穩(wěn)或輕度沖擊1.0~1.2中等沖擊1.2~1.5較大終極或振動1.5~3.0表3.3精度系數(shù)精度系數(shù)1、21.03、41.151.25101.43表3.4可靠性系數(shù)可靠性/%901950.62960.53970.44980.33990.21表3.5預(yù)加負(fù)荷系數(shù)預(yù)加負(fù)荷類型輕預(yù)載6.7中預(yù)載4.5重預(yù)載.1按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時間計(jì)算式中：——當(dāng)量轉(zhuǎn)速——預(yù)期工作時間，精密機(jī)械選擇15000小時——負(fù)荷系數(shù)，平穩(wěn)無沖擊選擇=1——精度系數(shù)，2級精度系數(shù)選擇=1——可靠性系數(shù)，一般選擇=按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離計(jì)算式中：——預(yù)期運(yùn)行距離，一般選擇按滾珠絲杠副的預(yù)最大軸向負(fù)載計(jì)算式中：——預(yù)加負(fù)荷系數(shù)，輕預(yù)載時，選擇=6.7——絲杠副最大載荷3.5.4估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量初定X向運(yùn)動的重復(fù)定位精度要求為0.005mm，則3.5.5估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X根據(jù)X向運(yùn)動形成為500mm，可計(jì)算出兩個固定支撐的最大距離：按絲杠安裝方式為軸向兩端固定，則有絲杠螺紋底X：式中：——導(dǎo)軌靜摩擦力，=10.7938N——滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支撐的最大距離，=608.4mm則有：3.5.6導(dǎo)程精度的選擇根據(jù)X向運(yùn)動的定位精度要求達(dá)到0.005mm/1000mm，則任意300mm，長度的導(dǎo)程精度為0.0015mm。3.5.7確定滾珠絲杠副規(guī)格代號按照絲杠、、選擇內(nèi)循環(huán)雙螺母式滾珠絲杠，型號為FFZD1204-3，精度等級2級，絲杠基本導(dǎo)程=4mm，絲杠底X=17.5mm>2.820mm，外=19.3mm，公稱直頂X=20mm，額定動載荷=53000N>，額定靜載荷=121000N。3.6X向運(yùn)動臺電機(jī)選擇表3.6未預(yù)緊的滾珠絲杠副的效率未預(yù)緊的滾珠絲杠副的精度1、2、30.94級以上0.85條件：選擇伺服電機(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)選取CB系列60CB020C-010000，其功率為0.2KW，額定轉(zhuǎn)矩為0.64Nm，電機(jī)慣量為。X向運(yùn)動臺、兩塊連接板1、兩塊連接板2及線嘴套裝質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算M為13.5kg。3.6.1外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動慣量絲杠部分的轉(zhuǎn)動慣量：外部負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)動慣量：則有：加載電機(jī)上的轉(zhuǎn)動慣量：3.6.2外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩：式中：——滾珠絲杠副的導(dǎo)程——未預(yù)緊的滾珠絲杠副的效率（2級精度=0.9）——外加軸向載荷，含導(dǎo)軌摩擦力，其中喊切削力為03.6.3預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：式中：——滾珠絲杠副間的預(yù)緊力，3.6.4預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知：X向工作臺運(yùn)動臺為V=1mm/s，對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，初定最大加速度為則工作臺速度從0升至10mm/s所需要的時間：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從升至?xí)r，氣負(fù)荷扭矩：3.6.5電機(jī)總扭矩：所以選擇電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為，大于計(jì)算電機(jī)總扭矩3倍以上。所選擇電機(jī)扭矩符合要求。3.7Y軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì)在繞線過程中，Y向運(yùn)動臺是不運(yùn)動的，只有X向、Z向運(yùn)動臺在運(yùn)動，所以在計(jì)算時，按照X運(yùn)動臺的速度計(jì)算，電機(jī)選用X向運(yùn)動臺的電機(jī)。3.7.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程根據(jù)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和Y向滑塊最大速度，計(jì)算絲杠導(dǎo)程。Y向運(yùn)動的伺服電機(jī)初定60CB020C-010000，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為3000rpm。電機(jī)與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器相連，傳動比為0.99。Y向最大運(yùn)動速度60mm/min。則絲杠導(dǎo)程為：mm實(shí)際取，可滿足速度要求。3.7.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算滾珠導(dǎo)軌承重時的華東摩擦系數(shù)最大為0.004，靜摩擦系數(shù)與摩擦系數(shù)差別不打，此處計(jì)算氣靜摩擦系數(shù)為0.006，則導(dǎo)軌靜摩擦力：式中：M——Z向運(yùn)動臺、X向運(yùn)動臺，三塊連接板1、兩塊連接板2及線嘴套裝質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算M為21.5kg.f——導(dǎo)軌滑塊密封阻力，按2個滑塊，每個滑塊密封阻力5N.由于Y向運(yùn)動臺不運(yùn)動，氣阻力主要來自于導(dǎo)軌、滑塊的摩擦力，則有：滾珠絲杠副當(dāng)量載荷：滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速：3.7.3滾珠絲杠副預(yù)期額定動載荷按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時間計(jì)算式中：——當(dāng)量轉(zhuǎn)速——預(yù)期工作時間，精密機(jī)械選擇15000小時——負(fù)荷系數(shù)，平穩(wěn)無沖擊選擇=1——精度系數(shù)，2級精度系數(shù)選擇=1——可靠性系數(shù)，一般選擇=按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離計(jì)算式中：——預(yù)期運(yùn)行距離，一般選擇按滾珠絲杠副的預(yù)最大軸向負(fù)載計(jì)算式中：——預(yù)加負(fù)荷系數(shù)，輕預(yù)載時，選擇=6.7——絲杠副最大載荷3.7.4估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量初定Y向運(yùn)動的重復(fù)定位精度要求為0.005mm，則3.7.5估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X根據(jù)Y向運(yùn)動形成為500mm，可計(jì)算出兩個固定支撐的最大距離：按絲杠安裝方式為軸向兩端固定，則有絲杠螺紋底X：式中：——導(dǎo)軌靜摩擦力，=11.2642N——滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支撐的最大距離，=611.2mm則有：3.7.6導(dǎo)程精度的選擇根據(jù)Y向運(yùn)動的定位精度要求達(dá)到0.005mm/1000mm，則任意300mm，長度的導(dǎo)程精度為0.0015mm。3.7.7確定滾珠絲杠副規(guī)格代號按照絲杠、、選擇內(nèi)循環(huán)雙螺母式滾珠絲杠，型號為FFZD1204-3，精度等級2級，絲杠基本導(dǎo)程=4mm，絲杠底X=17.5mm>2.820mm，外=19.3mm，公稱直頂X=20mm，額定動載荷=53000N>，額定靜載荷=121000N。3.8Y向運(yùn)動臺電機(jī)選擇條件：選擇伺服電機(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)選取CB系列60CB020C-010000，其功率為0.2KW，額定轉(zhuǎn)矩為0.64Nm，電機(jī)慣量為。X向運(yùn)動臺、Y向運(yùn)動臺、三塊連接板A、兩塊連接板B及線嘴套裝質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算M為21.5kg。3.8.1外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動慣量絲杠部分的轉(zhuǎn)動慣量：外部負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)動慣量：則有：加載電機(jī)上的轉(zhuǎn)動慣量：3.8.2外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩：式中：——滾珠絲杠副的導(dǎo)程——未預(yù)緊的滾珠絲杠副的效率（2級精度=0.9）——外加軸向載荷，含導(dǎo)軌摩擦力，其中喊切削力為03.8.3預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：式中：——滾珠絲杠副間的預(yù)緊力，3.8.4預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知：Y向工作臺運(yùn)動臺為V=1mm/s，對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，初定最大加速度為則工作臺速度從0升至10mm/s所需要的時間：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從升至?xí)r，氣負(fù)荷扭矩：3.8.5電機(jī)總扭矩：所以選擇電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為，大于計(jì)算電機(jī)總扭矩3倍以上。所選擇電機(jī)扭矩符合要求。3.9Z軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求在10分鐘內(nèi)完成繞線，初定U軸轉(zhuǎn)動1次中間間隔需12s，U軸共需轉(zhuǎn)5次，繞線繞10匝，繞一個線圈的用時為90s，繞1匝需要9s，U軸轉(zhuǎn)一下需要0.5s起繞點(diǎn)比鐵芯高，最低點(diǎn)地出鐵芯，防止繞線是干涉U軸，所以Z運(yùn)動臺的行程為：所以Z軸向移動的速度為：3.9.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程根據(jù)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速和Y向滑塊最大速度，計(jì)算絲杠導(dǎo)程。Y向運(yùn)動的伺服電機(jī)初定60CB020C-010000，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為3000rpm。電機(jī)與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器相連，傳動比為0.99。Y向最大運(yùn)動速度60mm/min。則絲杠導(dǎo)程為：mm實(shí)際取，可滿足速度要求。3.9.2滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算滾珠導(dǎo)軌承重時的華東摩擦系數(shù)最大為0.004，靜摩擦系數(shù)與摩擦系數(shù)差別不打，此處計(jì)算氣靜摩擦系數(shù)為0.006，則導(dǎo)軌靜摩擦力：式中：M——，一塊連接板1、線嘴套裝質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算M為1.5kg.f——導(dǎo)軌滑塊密封阻力，按2個滑塊，每個滑塊密封阻力5N.由于Z向運(yùn)動臺運(yùn)動緩慢，基本接近勻速，氣阻力主要來自于導(dǎo)軌、滑塊的摩擦力，則有：滾珠絲杠副當(dāng)量載荷：滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速：3.9.3滾珠絲杠副預(yù)期額定動載荷按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時間計(jì)算式中：——當(dāng)量轉(zhuǎn)速——預(yù)期工作時間，精密機(jī)械選擇15000小時——負(fù)荷系數(shù)，平穩(wěn)無沖擊選擇=1——精度系數(shù)，2級精度系數(shù)選擇=1——可靠性系數(shù)，一般選擇=按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離計(jì)算式中：——預(yù)期運(yùn)行距離，一般選擇按滾珠絲杠副的預(yù)最大軸向負(fù)載計(jì)算式中：——預(yù)加負(fù)荷系數(shù)，輕預(yù)載時，選擇=6.7——絲杠副最大載荷3.9.4估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量初定Y向運(yùn)動的重復(fù)定位精度要求為0.005mm，則3.9.5估計(jì)算滾珠絲杠副的螺紋底X根據(jù)Z向運(yùn)動形成為500mm，可計(jì)算出兩個固定支撐的最大距離：按絲杠安裝方式為軸向兩端固定，則有絲杠螺紋底X：式中：——導(dǎo)軌靜摩擦力，=10.0882N——滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支撐的最大距離，=605.6mm則有：3.9.6導(dǎo)程精度的選擇根據(jù)Z向運(yùn)動的定位精度要求達(dá)到0.005mm/1000mm，則任意300mm，長度的導(dǎo)程精度為0.0015mm。3.9.7確定滾珠絲杠副規(guī)格代號圖3.8滾珠絲杠規(guī)格代號表按照絲杠、、選擇內(nèi)循環(huán)雙螺母式滾珠絲杠，型號為FFZD1204-3，精度等級2級，絲杠基本導(dǎo)程=4mm，絲杠底X=17.5mm>2.820mm，外=19.3mm，公稱直頂X=20mm，額定動載荷=53000N>，額定靜載荷=121000N。3.10Z向運(yùn)動臺電機(jī)選擇條件：選擇伺服電機(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)選取CB系列60CB020C-010000，其功率為0.2KW，額定轉(zhuǎn)矩為0.64Nm，電機(jī)慣量為。一塊連接板A、線嘴套裝質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算M為1.5kg。3.10.1外部負(fù)荷的轉(zhuǎn)動慣量絲杠部分的轉(zhuǎn)動慣量：外部負(fù)荷的負(fù)荷轉(zhuǎn)動慣量：則有：加載電機(jī)上的轉(zhuǎn)動慣量：3.10.2外部負(fù)荷產(chǎn)生的摩擦扭矩：式中：——滾珠絲杠副的導(dǎo)程——未預(yù)緊的滾珠絲杠副的效率（2級精度=0.9）——外加軸向載荷，含導(dǎo)軌摩擦力，其中喊切削力為03.10.3預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：式中：——滾珠絲杠副間的預(yù)緊力，3.10.4預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩：根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知：Y向工作臺運(yùn)動臺為V=11.25mm/s，對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，初定最大加速度為則工作臺速度從0升至10mm/s所需要的時間：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從升至?xí)r，氣負(fù)荷扭矩：3.10.5電機(jī)總扭矩：所以選擇電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為，大于計(jì)算電機(jī)總扭矩3倍以上。所選擇電機(jī)扭矩符合要求。3.11聯(lián)軸器的選擇表3.7工作情況系數(shù)工作機(jī)原動機(jī)分類工作情況及距離電動機(jī)，汽輪機(jī)四缸和四缸以上內(nèi)燃機(jī)雙缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)1轉(zhuǎn)矩變化很小，如發(fā)電機(jī)、小型通風(fēng)機(jī)，小型離心泵2.22轉(zhuǎn)矩變化很小，如透平壓縮機(jī)、木工機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)2.43轉(zhuǎn)矩變化中等，如攪拌機(jī)、增壓泵、有飛輪的壓縮機(jī)、沖床2.64轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷中等，如織布機(jī)、水泥攪拌機(jī)、拖拉機(jī)2.85轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷大，如造紙機(jī)、我挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)3.26轉(zhuǎn)矩變化大并有強(qiáng)烈沖擊載荷，如壓延機(jī)、無飛輪的活塞泵、重型初軋機(jī)4.0考慮到繞線機(jī)繞線機(jī)工作所需的功率不大，故選擇額定功率較小的電機(jī)，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩是，同步轉(zhuǎn)速是84.375rpm，額定功率為0.2kw。電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為：選擇聯(lián)軸器要考慮以下幾點(diǎn)：1）所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求。2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。3)兩軸相對唯一的大小和方向。4）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)、和成本。綜上幾點(diǎn)，選擇平鍵套筒聯(lián)軸器，它不僅拆裝方便維護(hù)簡單、成本低，具有良好的綜合性能，適用中小功率傳動。聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算：式中：——公稱轉(zhuǎn)矩，——工作情況系數(shù)考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故選=1.3，則：按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇平鍵套筒聯(lián)軸器，軸直徑d(H7)=14mm，許用轉(zhuǎn)矩/(N·m)為71，，緊定螺釘GB73-85，綜上幾點(diǎn)，選擇平鍵套筒聯(lián)軸器，它不僅拆裝方便、維護(hù)簡單、成本低，具有良好的綜合性能，適用中小功率傳動，型號為GB-1184-80。3.12剛度的計(jì)算與驗(yàn)證當(dāng)負(fù)載方向不發(fā)生變化時，軸向剛性不影響定位精度，所以不需要進(jìn)行剛度計(jì)算及校核。因?yàn)閄向運(yùn)動臺移動非常緩慢，Y向運(yùn)動臺不動，所以不需要進(jìn)行剛度計(jì)算及校核。下面是對Z向運(yùn)動臺的絲杠進(jìn)行剛度的計(jì)算及校核。當(dāng)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)用于對定位精度要求很高的場合時，為了確保滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的定位精度，需要隊(duì)絲杠熊的各個部分剛性進(jìn)行均衡的設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)剛性最后進(jìn)行校核、確認(rèn)3.12.1絲杠的強(qiáng)度計(jì)算絲杠剛度因?yàn)榘惭b方式的不同而差異很大，常用安裝方式有以兩種：固定——支承安裝或固定——自由安裝固定——固定安裝本設(shè)計(jì)用的是固定——支承安裝——自由安裝所以有式中：——楊氏彈性模量（隊(duì)絲杠材料）——絲杠溝槽最小直徑所在剖面的面積，，d=14mm——絲杠安裝間距，L=570mm3.12.2螺母剛度計(jì)算本設(shè)計(jì)中螺母無預(yù)壓，所以制造商通常在尺寸表上都給出了施加相當(dāng)于30%額定動載荷時的理論軸向剛度值，除此情況外的剛度值為式中：——螺母軸向剛度，——在尺寸表中給出的世家相當(dāng)于30%額定動載荷時螺母理論軸向剛度值，查表3.7得——螺母額定動載荷=74.204N——軸向載荷（兩個滑塊的重量1kg及線嘴套裝的重量0.5kg，=1.5kg）3.12.3絲杠系統(tǒng)實(shí)際軸向彈性位移量絲杠系統(tǒng)的實(shí)際軸向位移量大小為式中：——絲杠系統(tǒng)的實(shí)際軸向染性位移量——絲杠承受最大軸向載荷——絲杠體統(tǒng)的軸向總剛度絲杠體哦那個的軸向剛度大小為其中——絲杠軸向剛度——螺母軸向剛度即，絲杠軸向彈性位移量小于系統(tǒng)允許的軸向彈性位移量，所以符合剛度。

4.底座、旋轉(zhuǎn)軸支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對于僅僅（或主要）承受扭矩的軸，應(yīng)按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算；對于只承受彎矩的軸，應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；對于既承受彎矩又承受扭矩的軸，應(yīng)按彎矩合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算，需要時還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行進(jìn)度校核。此外，對于瞬時過載很大或應(yīng)力循環(huán)不對成性較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰值載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形。本設(shè)計(jì)在繞線過程中，旋轉(zhuǎn)軸沒有承受彎矩，因?yàn)槔@線緩慢，承受的扭矩非常小，旋轉(zhuǎn)軸只收一個漆包線的拉力，所以不需要對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。圖4.1旋轉(zhuǎn)軸受力圖4.2滾珠絲杠導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)4.2.1分類介紹：先說明一下，本文所說的直線導(dǎo)軌均指滾動直線導(dǎo)軌。種類按滾動體類型分有滾珠導(dǎo)軌滾珠、滾柱導(dǎo)軌，前者包括交叉滾珠導(dǎo)軌，而交叉滾柱導(dǎo)軌則可歸于后者。按形狀分有方軌（截面尺寸大致呈等邊矩形）和扁軌（截面尺寸大致呈扁平的矩形），不說明的一般指方軌，扁軌的官方稱呼是微型滾珠滑軌。按制造結(jié)構(gòu)分又可分成2排滾珠（或滾柱，下同）導(dǎo)軌、4排滾珠導(dǎo)軌等等。?圖4.2導(dǎo)軌示意圖4.2.2分類及編排介紹?目前直線導(dǎo)軌市場標(biāo)準(zhǔn)化程度相對比較高，除某些日本品牌之外多數(shù)種類各品牌之間可以替換，這也整個傳動機(jī)械產(chǎn)品市場的趨勢。各廠家大致的型號編排規(guī)則有兩類，一類是歐系，一類是日系，前者以德系產(chǎn)品為代表，編號比較復(fù)雜，主要是字母和數(shù)字混合編號，但是數(shù)字含義比較復(fù)雜，有的就干脆全是數(shù)字，中間以點(diǎn)號隔開，比如：23.1。日系產(chǎn)品以日本產(chǎn)品為代表，編號相對簡單一點(diǎn)，大致方式也是字母和數(shù)字，一般前面是數(shù)字，表示產(chǎn)品系列，后面的數(shù)字表示相關(guān)規(guī)格尺寸，例如軌的寬度、長度、滑塊數(shù)量等，再后面的字母表示其他如形狀精度等指標(biāo)。上述描述是指大致編號原則，具體型號請參閱該品牌產(chǎn)品樣本。?4.2.3選型基本規(guī)則?（1）優(yōu)先性能而不是價格：滿足設(shè)計(jì)要求應(yīng)是用戶首先考慮的目標(biāo)，然后找到恰當(dāng)?shù)墓?yīng)商獲得相對低價才是正途。機(jī)械產(chǎn)品特別是零部件行業(yè)極少有暴利情況，除高端品牌外如果忽略渠道因素你基本可以認(rèn)為價高質(zhì)優(yōu)。?（2）優(yōu)先選擇產(chǎn)品類型而不是品牌：作為用戶，自豪于忠于某個品牌是愚蠢的，在適當(dāng)?shù)臅r候適當(dāng)?shù)膱龊线x用不同品牌的產(chǎn)品十分必要。（3）優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)型號而非特殊型號：每個廠家的樣本都會在同一個產(chǎn)品下列舉很多規(guī)格，但實(shí)際上可能大部分都不生產(chǎn)或供貨期很長，所以，非必要不要選用非常規(guī)規(guī)格，以避免在訂貨、交貨期、維修等環(huán)節(jié)造成困擾。?（4）優(yōu)先考慮該品牌的持續(xù)供貨能力而非單規(guī)格或單個訂單：不要輕信任何廠家的打折促銷（詳見上海某某米網(wǎng)站廣告：新用戶打7折），導(dǎo)軌不是醬油，沒有釀造和勾兌的成本區(qū)別。?（5）在確定型號前先詢問供應(yīng)商：不要過于相信廠家樣本，如果你仔細(xì)找一找，大概會在封底或封3最下邊的某處看到這樣的文字：“??本型錄中所有參數(shù)僅供參考，我們會盡量使其正確但不能承諾完全無誤。同時本公司保留未經(jīng)預(yù)告便可更改產(chǎn)品參數(shù)的所有權(quán)利”，什么意思？你照這個樣本買的東西可能和樣本上的不一樣，并且人家還可以不負(fù)法律責(zé)任。當(dāng)然一般出現(xiàn)這樣的問題人家會給你換，但耽誤的時間是用戶的。所以在選型時就和供應(yīng)商及時溝通是必要的。?4.2.4選型步驟和參數(shù)考量：?1、確定軌寬。?軌寬指滑軌的寬度。軌寬是決定其負(fù)載大小的關(guān)鍵因素之一，四排滾珠（也有部分兩排珠的）的方軌現(xiàn)貨產(chǎn)品一般有15、20、25（23）、30（28）、35（34）、45、55（53）、65（63），某些品牌最大只生產(chǎn)到45規(guī)格，有些小廠家可能只到30。期貨產(chǎn)品也有85、120等，但大部分廠家不生產(chǎn)。?扁軌（微型滑軌，基本是兩排滾珠）規(guī)格有3、5、7、9、12、15，上述6個規(guī)格又各有一個寬型規(guī)格（滑軌寬度是標(biāo)準(zhǔn)型的2倍，其中15型滑軌的安裝孔是2列），一共12種，但是有些廠家不能生產(chǎn)7以下的型號，具體請咨詢該品牌供應(yīng)商。?注：（）中是實(shí)際軌寬。?2、確定軌長。?這個長度是軌的總長，不是行程。全長=有效行程+滑塊間距（2個以上滑塊）+滑塊長度×滑塊數(shù)量+兩端的安全行程，如果增加了防護(hù)罩，需要加上兩端防護(hù)罩的壓縮長度。需要注意的是，事先問清楚該品牌該規(guī)格導(dǎo)軌整支的最大長度，超過這個長度是需要對接使用的。多數(shù)廠家整支長度最大是4000（微軌一般是1000），有些是3000，這和廠家的加工設(shè)備有關(guān)。需要對接并且用戶想事先在機(jī)器上加工安裝孔的情況下最好提供接口圖紙。另一點(diǎn)請?zhí)貏e注意，導(dǎo)軌上的安裝孔孔間距是固定的，用戶在確定軌長時要注意位置，例：15的軌，長600。如果不告訴供應(yīng)商需要的端部尺寸，一般到貨的狀態(tài)是10個安裝孔，導(dǎo)軌兩端面到各自最近的安裝孔中心的距離是30、30，但也有可能是其他尺寸。各品牌對端部尺寸的出貨規(guī)定略有差異，多數(shù)是默認(rèn)兩端相等。還有一點(diǎn)，導(dǎo)軌的長度誤差，一般品牌默認(rèn)2000以下±1~2mm，2000~4000的±2~3mm，如果用戶要求比較精確，最好在訂購合同上注明誤差值或提供圖紙。這種情況供應(yīng)商可能會收取附加加工費(fèi)。圖4.3運(yùn)動組件示意圖3、確定滑塊類型和數(shù)量。?常用的滑塊是兩種：法蘭型，方形。前者高度低一點(diǎn)，但是寬一點(diǎn)，安裝孔是貫穿螺紋孔，后者高一點(diǎn)，窄一點(diǎn)，安裝孔是螺紋盲孔。兩者均有短型、標(biāo)準(zhǔn)型和加長型之分（有的品牌也稱為中負(fù)荷、重負(fù)荷和超重負(fù)荷），主要的區(qū)別是滑塊本體（金屬部分）長度不同，當(dāng)然安裝孔的孔間距也可能不同，多數(shù)短型滑塊只有2個安裝孔?；瑝K的數(shù)量應(yīng)由用戶通過計(jì)算確定，在此只推薦一條：少到可以承載，多到可以安裝?；瑝K類型和數(shù)量與滑軌寬度構(gòu)成負(fù)載大小的三要素。?4、確定精度等級。?任何廠家的產(chǎn)品都會標(biāo)注精度等級，有些廠家的標(biāo)注比較科學(xué)，一般采用該等級名稱的第一個字母，如普通級標(biāo)N，精密級標(biāo)P。有些廠家以1、2、3、4、5表示精度從高到低，也有反過來的，總之以把客戶弄糊涂為原則。用戶若質(zhì)疑其精度，可以查閱樣本。精度是個綜合概念，一般由滑塊基準(zhǔn)側(cè)面相對同側(cè)滑軌側(cè)面的行走直線誤差、組合高度誤差，滑軌側(cè)面至滑塊基準(zhǔn)側(cè)面寬度誤差、成對高度誤差以及成對寬度誤差構(gòu)成。對于多數(shù)產(chǎn)業(yè)機(jī)械，普通級精度可以滿足要求，高一點(diǎn)的就選H級，數(shù)控機(jī)床等設(shè)備以選擇P級常見，其他超精密機(jī)械選擇SP（超級精度）、UP（頂級精度）為宜。后面3個等級需要苛刻的安裝、使用條件才能展示其性能。?5、確定其他參數(shù)?除上述4個主要參數(shù)外，還有一些參數(shù)需要確定，例如組合高度類型、預(yù)壓等級等。組合高度類型主要有2類：高組裝型和低組裝型，顧名思義，高組裝型的組合高度（滑軌的底面到滑塊的頂面）要高一些，而低組裝型要低一些，視規(guī)格大小差異在2~7mm之間，造成這個差異的原因是滑塊高度尺寸不同，一般與滑軌無關(guān)（也有部分品牌軌和塊均不同）。這兩種類型對導(dǎo)軌副其他參數(shù)影響不太。我提示兩點(diǎn)：一是高組裝型多數(shù)品牌現(xiàn)貨供應(yīng)，低組裝型可能備貨較少，考慮到以后損壞的訂貨時間，盡量選前者。二是高組裝型的滑塊一般會比低組裝型的貴一點(diǎn)點(diǎn)。4.3導(dǎo)軌的具體數(shù)值具體數(shù)據(jù)屬下圖所示，導(dǎo)軌重量為7千克（帶滾珠絲杠和固定板）。型號為HGR10-R500-H。圖4.4導(dǎo)軌具體數(shù)據(jù)圖4.4連接板組件的設(shè)計(jì)為了使繞線精確，在每個運(yùn)動臺上加一塊固定板，材料是鋁合金，重量1千克，如下圖所示。圖4.5導(dǎo)軌固定板在X向運(yùn)動臺和Z向運(yùn)動臺間有兩種連接板，分別是連接板A和連接板B，連接板1在X向運(yùn)動臺上固定，連接板2在連接板1上固定，連接板A需要1塊，連接需要2塊，如下圖所示的方式連接兩種板塊。圖4.6連接板1圖4.7連接板2 5.電機(jī)轉(zhuǎn)子繞線機(jī)PLC設(shè)計(jì)5.1三坐標(biāo)軸運(yùn)動臺動作分配在繞線過程中，X向工作臺、Y向工作臺、Z向工作臺和U旋轉(zhuǎn)軸都要緊密配合。本設(shè)計(jì)規(guī)定在10分鐘（600秒）內(nèi)完成一個轉(zhuǎn)子的繞線，下面按設(shè)計(jì)要求分配各個運(yùn)動臺的運(yùn)行時間。X向運(yùn)動臺：X向運(yùn)動臺在繞線過程中運(yùn)動緩慢，先沿X正向移動10mm，用90秒完成，再向X負(fù)向移動10mm，用12秒完成。整個繞線過程中，X向運(yùn)動臺需要沿X正向移動6次，沿X負(fù)向移動5次。Y向運(yùn)動臺：在本次設(shè)計(jì)中，Y向運(yùn)動臺是不做任何移動的，所以沒有分配它的運(yùn)行時間。Z向運(yùn)動臺：Z向運(yùn)動臺在繞線過程中是運(yùn)動最快的一個運(yùn)動臺，他要不停的移動，保證繞線的完成。Z向運(yùn)動臺起點(diǎn)在轉(zhuǎn)子正上方10mm處，先沿Z軸向下移動45mm，用4秒完成，完成移動后，停頓0.5秒，讓U旋轉(zhuǎn)軸順時針轉(zhuǎn)動60°；然后Z向運(yùn)動臺沿Z軸向上移動45mm，用4秒完成，完成移動后，停頓0.5秒，讓U旋轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)60°。繞線繞1匝需要9秒，一個線圈需要繞10匝，共6個線圈。圖5.1Z坐標(biāo)起點(diǎn)5.2旋轉(zhuǎn)軸的動作分配在繞線過程中，U旋轉(zhuǎn)軸上固定著轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)軸帶著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。繞線開始時，旋轉(zhuǎn)軸先停頓4秒，讓Z向運(yùn)動臺移動，之后旋轉(zhuǎn)軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn)60°，用0.5秒完成，然后在停頓4秒，讓Z向運(yùn)動臺移動，之后旋轉(zhuǎn)軸沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)60°；一個線圈繞10匝，所以以上的動作要完成10次。10匝完成后，旋轉(zhuǎn)軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn)60°，到下一個線圈停止，用12秒完成。第二個線圈旋轉(zhuǎn)180°，第三個旋轉(zhuǎn)120°，第四個旋轉(zhuǎn)180°，第五個旋轉(zhuǎn)120°，第六個旋轉(zhuǎn)180°。以下為Z向運(yùn)動臺與U旋轉(zhuǎn)軸的動作配合圖。圖5.2繞線起始點(diǎn) 圖5.3繞線左最低點(diǎn)圖5.4繞線右最低點(diǎn)圖5.5繞線終止點(diǎn)5.3PLC程序5.3.1程序梯形圖 轉(zhuǎn)至第2個線圈的部分程序轉(zhuǎn)至第3個線圈的部分程序轉(zhuǎn)至第4個線圈的部分程序轉(zhuǎn)至第5個線圈的部分程序轉(zhuǎn)至第6個線圈的部分程序5.3.2程序脈沖數(shù)和脈沖頻率的確定 查表得伺服電機(jī)單脈沖數(shù)為200，所以得以下數(shù)據(jù)：(DRVI500125Y001Y003)(DRVI-50075Y001Y003)(DRVI-22503164Y002Y004)(DRVI22503164Y002Y004)(DRVI300250Y006Y008)(DRVI-300250Y006Y008)(DRVI300750Y006Y008)(DRVI300500Y006Y008)5.4程序梯形圖參考文獻(xiàn)[1]趙松年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004..[2]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1996..[3]余永權(quán).FLASH單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,1997..[4]霍孟友.新型自動繞線機(jī)設(shè)計(jì).機(jī)械與電子1999,(6).[5]BazerguiA.Compressibilityandcomplianceofspiral-woundgaskets.Proc3rdIntConfPressVessTech，ASME,Tokoy,April2009,183～191[6]繞線機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［D］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文[7]方天紅.全自動繞線機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，23(3).[8]王宏華許大中.開關(guān)型磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測技術(shù)[J].電工電能新技術(shù),1996,(3):48-53.[9]詹瓊?cè)A王雙紅.開關(guān)磁阻電動機(jī)電容式位置檢測技術(shù)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2003，21（7）：12～14[10]AcarnleyPP,HillRJandHooperCW.Detectionofrotorpositioninsteppingandswitchedmotorsbymonitoringofcurrentwaveform[J].IEEETrans.onInd.Elect.,1985,32(2):215-222.[11]周航慈，單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991[12]楊晉云，劉田娥.繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子硬繞組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的探討.山西機(jī)械，2001[13]周德華.礦用繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子變頻矢量控制系統(tǒng)研究.煤炭技術(shù)，2019[14]陳小勇，黃靖，李建興，林龍彬，羅堪.基于最小偏差的大型轉(zhuǎn)子繞線知線插補(bǔ)算法.附件工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2016[15]路文開，張衛(wèi)，唐楊.磁剛充磁方式對永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗研究.微特電機(jī)，2019[16]張森，張占林，夏昆鵬，張曉亮，張占立.高壓繞組電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組制造工藝.內(nèi)燃機(jī)與派件，2019[17]PengWen,CaryStapleton,Li.TensionControlofaWindingMachineforRectangularCoils[J].Control,Automation,RoboticsandVision.2008,(10):2031-2037.[18]ResearchoncubicpolynomialaccelerationanddecelerationcontrolmodelforhighspeedNCmachining[J].JournalofZhejiangUniversity(ScienceA:AnInternationalAppliedPhysics&EngineeringJournal),2008,03:358-365.[19]JconJW.AGeneralizedApproachfortheAccelerationandDecelerationofindustrialRobotsandCNCMachineTool[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics.2000.47(1):133-139.[20][21]翟迎迎，任錕，葉懷儲，潘駿，陳文華.排線軸高速折返運(yùn)動控制算法研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012，07：141-146[22][23]李罡，祝剛，陳矛.FDY型繞線機(jī)轉(zhuǎn)子有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2007，02:18-19.[24]楊華文,盧炎麟,段福斌.基于有限元的繞線機(jī)主軸箱的振動模態(tài)分析[J].機(jī)械工師,2008,03:101-103.[25]金晶，潘駿，韓俊昭，朱旭洋，賈毅.基于ANSYSWorkbench的