機械設計畢業(yè)論文電容器引腳鉚釘鉚接機振動給料裝置設計及其動態(tài)分析

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　電容器引腳鉚釘鉚接機振動給料裝置設計及其動態(tài)分析</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機

2、械設計制造及自動化 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b>

3、</p><p>　　隨著社會的發(fā)展,對物料包裝提出了更高的要求,其中粉粒狀物料定量包裝數量大,品種規(guī)格多，但有毒有害程度大，生產效率和經濟效益都較低。因此,需要采用電磁振動給料器定量給料，使用這一裝置，能夠有效的提高生產效率和經濟效益。本文以電磁振動給料裝置位煙具對象，基本概括了鉚接機的發(fā)展歷史與振動料斗上料的特點，大體闡述了鉚接機的整體設計以及生產工藝過程，主要介紹了電磁振動給料裝置的設計以及其工件受力分析。

4、在電磁振動給料裝置設計中，主要設計了料斗以及電氣控制。在受力分析中，著重分析了工件產生跳躍的條件并計算了連續(xù)跳躍的數據。分析了電磁振動給料系統(tǒng)的力學模型，通過幅頻特性曲線分析了固有頻率和激振頻率的關系,確定了電磁振動給料系統(tǒng)的工作狀態(tài),對系統(tǒng)在有阻尼和無阻尼兩種不同的情況下進行振動仿真分析。通過使用軟件，查找數據，參考資料，對電磁振動給料系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行分析，得到了動態(tài)變化曲線。由曲線得到了固有頻率對生產效率以及工作狀態(tài)的影響，對進一

5、步提供參考與依據。</p><p>　　關鍵詞：電磁振動；受力分析；動態(tài)分析</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of society,Packaging materials made of higher demand, which quantitative pac

6、kaging materials, granular powder in large quantities, varieties and specifications, but the large degree of toxic and harmful, productivity and economic efficiency is relatively low.Therefore, the electromagnetic vibrat

7、ion feeder dosing, the use of this device, can effectively increase productivity and economic benefits.In this paper, the electromagnetic vibration feeder device bit Smoking Object, s</p><p>　　Key words :ele

8、ctromagnetic vibration; stress analysis; dynamic analysis</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第1章 總體方案設計2</p><p>　　1.1電容器鉚接機裝配工藝分析

9、2</p><p>　　1.2電容器鉚接機方案設計2</p><p>　　第2章 電磁振動給料裝置的方案設計5</p><p>　　2.1電磁振動給料器的特點和原理5</p><p>　　2.2圓盤式電磁振動料斗設計6</p><p>　　2.2.1料斗設計7</p><p>　　2

10、.2.2主彈簧8</p><p>　　2.2.3重盤、減震器和電磁振動器9</p><p>　　2.3控制系統(tǒng)設計9</p><p>　　第3章 工件運動分析11</p><p>　　3.1工件的運動狀態(tài)分析11</p><p>　　3.1.1各種運動狀態(tài)11</p><p>　　3

11、.1.2跳躍和連續(xù)滑移12</p><p>　　3.2工件的受力分析13</p><p>　　第4章 振動給料裝置動態(tài)分析15</p><p>　　4.1振動給料器力學模型15</p><p>　　4.2振動給料器結構參數分析18</p><p>　　4.2.1振動質體參數18</p>&l

12、t;p>　　4.2.2彈簧剛度20</p><p>　　4.3振動系統(tǒng)動態(tài)分析21</p><p><b>　　小結24</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　[參考文獻]25</b></p><p

13、><b>　　前言</b></p><p><b>　　1.課題的由來：</b></p><p>　　振動在很多情況下都被認為是一種有害的現象。任何事物都有它的兩面性，震動也不例外，它在某些場合也會發(fā)揮效用。最近30多年來，應用振動原理而工作的機械得到了迅速發(fā)展，它們在礦山和冶金工廠，選煤廠，化工廠，發(fā)電廠，鑄造廠，建筑基地，水泥廠，以及糧

14、食和食品加工廠中得到了廣泛的應用。據不完全統(tǒng)計，目前運用在工業(yè)生產中的振動機械有幾十種了。這些振動機械在它們的崗位上都發(fā)揮著重要作用。 </p><p>　　振動機械的主要用途可分為：</p><p><b>　　物料的輸送;</b></p><p>　　物料的冷卻，脫水，干燥，篩分和選別;</p><p>　　工件的

15、光飾，物料的粉磨和清理;</p><p>　　松散物料的成型與緊實;</p><p>　　土壤或沙石的振搗和夯實以及沉拔樁;</p><p>　　機器和儀器檢測，零部件的測試。</p><p>　　可以預見，隨著我國經濟的不斷發(fā)展，科學研究的進一步提高，新用途的振動機械將會不斷涌現，在各個部門的用途也會日益增多，并將發(fā)揮越來越重要的作用。&l

16、t;/p><p>　　2.振動給料的優(yōu)點：</p><p>　　電磁振動料斗是一種高效的給料裝置,它的結構比較簡單，工作可靠且平穩(wěn),能量消耗較小,工件間的相互摩擦力小,不易損傷到物料,改換品種也方便,供料較速度容易調節(jié)。振動料斗是借助電磁力產生的微小振動,依靠重力以及慣性力的綜合作用來驅使件料沿著料槽向上向前運動,且在送料的過程中自動定向,形成單行按規(guī)定的位置和方向排列輸出,它是一種較常用的工

17、件給料裝置。</p><p>　　振動料斗給料時具有下列優(yōu)點:</p><p>　?。?）結構簡單,容易維護且比較耐用；</p><p>　?。?）送料效率高,并且送料速度容易調整；</p><p>　　（3）易于定向,通用性比較強,輸送特征形狀不相同的工件時,只要更換定向元件,振動料斗的其它結構都可采用；</p><p&

18、gt;　?。?）在送料和定向的過程中，沒有產生機械撞擊和攪動，以及強烈的摩擦作用,因此一般不會破壞工件的精度與加工表面,也不會產生堵塞的現象,對于已經加工的工件,和薄壁、彈性、脆性制件使用這種料斗是非常合適的。</p><p><b>　　3.鉚接技術概況</b></p><p>　　鉚接技術是一項古老而又實用的技術，在現代社會，我們依然依賴著這項技術完成我們加工的產

19、品。鉚接技術也相應的取得了極大的發(fā)展和促進。早期的鉚接設備只是簡單的利用沖壓膨脹使鉚釘將兩塊被連接板緊固的單機械加工工藝，生產效率低，精度差。最早使用的沖擊式熱鉚接工藝，噪聲大，而采用液壓式鉚接則鉚接力過高，鉚釘易被鐓粗。2O世紀9O年代出現了TOX圓點連接技術。隨著計算機技術的發(fā)展， 鉆鉚自動化已從單臺數控鉆鉚機同多臺自動鉆鉚機或鉆鉚裝置、托架、釘傳遞裝置、真空集屑裝置、傳感控制裝置等組成的計算機集成控制的柔性自動裝菖己系統(tǒng)方向發(fā)展。

20、</p><p>　　第1章 總體方案設計</p><p>　　1.1電容器鉚接機裝配工藝分析</p><p>　　由于所設計的的鉚接機的主要用途的在蓋板的空中自動地插入兩個引腳，再將蓋板蓋上，接著送入工位進行鉚接，引腳和蓋板的結構如圖1.1 所示。由于電位器的引腳和蓋板的種類尺寸有很多，而本文中只是提出一個比較通用的的，概括的方案，所以這里的鉚接機只是一個方案，而

21、對它的具體的尺寸、型號、公差及力的分析不做深入的計算。將兩個引腳以相差的距離，以不同方向不同狀態(tài)插入到蓋板中，這就要求兩個引腳在送料或者是裝入時有所不同，其結構圖如圖1.2所示。由于所設計的要求和結構比較的簡單，兩個引腳的輸送可以由兩條輸送鏈來完成蓋板位于蓋片和引腳之間，所以裝配的順序應該是先在工作臺上裝上兩個引腳，再將蓋板套到引腳上，最后一步就是將蓋片套上引腳進行鉚接這一道工藝。因為兩個蓋片沒有具體的方向，所以可以在同一道工序中將兩個

22、蓋板一次性套入到引腳中由于在加工過程中會不可避免的產生一定量的廢品，導致某個工位沒能實現裝入，這樣將會影響后面的裝配任務，即使完成了裝配，但其完成品也是廢品一件。所以必須在其中加入一道檢測工序。這樣可以在檢測出前一工位產生錯誤操作是，程序就會停止后面的工序，但不影響前面的加工。這樣可以使得時間和成本得到節(jié)約</p><p>　　圖1.1 鉚釘和蓋板的結構 圖1.2 鉚釘、蓋板、蓋片裝

23、配</p><p>　　1.2電容器鉚接機方案設計</p><p>　　由整體加工工藝分析，本方案采取圓周型循環(huán)方式，如圖1.3所示。整個系統(tǒng)總共可以分為10個同時進行的工位，在其中間放置一個圓盤，R=20cm，每次旋轉的角度為36º，將10個工作臺安裝在大的旋轉盤上，每個工作臺之間的角度也為36º，這樣可以使工作臺與旋轉盤的旋轉角度相對應，之所以這樣與接下去的工位對應

24、有關。10個工位距旋轉盤邊緣有一定的距離，而且在旋轉盤周圍相隔也都是36º，這樣才能使旋轉盤能夠進行的正常轉動。每個工位在旋轉盤徑直方向都是和一個工作臺相對應的，這樣一來每個工位的工作都是在同一時間進行的，當旋轉盤轉過36º后，工作臺便轉到下一個工位進行工作。這樣從第一個工位到第十個工位的工作作為一個循環(huán)，完成一次循環(huán)后，產品將在第9個工位被輸送出去，廢品將在第10個工位被輸出（總體方案工藝如圖1.4所示）。具體工位

25、工作情況如下：</p><p>　　工位1：插入一個由震動盤、傳輸帶、插引、光電感應器角裝置組成的引腳，而且這個引腳必須有一定的方向性；</p><p>　　工位2：檢測裝置，當工位由1旋轉30º進行檢測，檢測工位1是不是已經有引腳插入到工作臺上，如果有的話進行下一工位，否則將后對工件不做接下去的工作，當逆時針轉到工位1后再重新插引腳；</p><p>　

26、　工位3：插入第二個引腳，這道工序與工位1的工作情況基本相似，只是工位1以順時針方向送料而工位3則相反以逆時針方向送料，這個目的是為了使工位1與工位3所插的一腳相對（引腳腳尖用一個彎曲，最后兩腳尖的方向如圖1.3所示對立）；</p><p>　　圖1.3 兩引腳的對立關系圖</p><p>　　工位4：檢測，這道工作的情況與工位2的相同，此時檢測的是工位3是不是插上了第2個引腳，如果沒

27、插不進行接下去的工位；</p><p>　　工位5：放置蓋板，它由送料裝置、輸送帶、翻轉裝置、板定位裝置、放板裝置、光電感應器等組成，蓋板正面相對蓋板反面顏色淡一點，使蓋板有方向地套在兩個引腳上；</p><p>　　工位6：檢測，對工位5進行檢查，看其是否上板，要是已經上板就進行工位7，負責不進行接下去的工位，到達工位10后再將其自動輸引腳； </p>

28、<p>　　工位7：放蓋片，它由雙軌輸送帶、放蓋片裝置、送料裝置組成，在兩引腳上插入蓋片； </p><p>　　工位8：檢測，對工位7進行檢測，看其是否已經上了蓋片。已經套上的話就進行工位9，負責不進行接下去的工位，進入工位10后輸出； </p><p>　　工位9：成品，它通過兩個槽套入兩引腳的腳端，通過施加一個壓力把它壓在蓋片上，使引腳、蓋板、蓋片三者連接起來，使三者成為一

29、個完整的系統(tǒng)，這樣便能夠形成產品，再自動從工作臺中把成品拔出來，通過重力使其自動掉入導向管再進入成品箱；</p><p>　　工位10：退廢品，把從前面幾個檢測裝置中檢測出來的廢品退出循環(huán)過程。</p><p>　　圖 1.4 總體方案的工藝圖</p><p>　　第2章 電磁振動給料裝置的方案設計</p><p>　　電磁振動供料器是利

30、用電磁振動使工件自動排列和定向供料的裝置。電磁振動料斗是通過電磁線圈作用產生電磁力并激勵帶有彈簧的料盤而進行振動的裝置,使工件得到振動,并沿螺旋軌道產生移動,經過定向篩選,最終在料槽內將工件排列的整齊有序以供連續(xù)上料。由于它傳送工件實用性比較好,因此,在廣泛地運用在電子、儀器儀表等行業(yè)中。振動料斗在工業(yè)自動及流水線中起到重要的省力作用,設計制造出結論合理、滿足使用要求的料斗是非常重要的,振動料斗的結構設計具有一定的通用性。</p&

31、gt;<p>　　2.1電磁振動給料器的特點和原理</p><p><b>　　(1)特點分析</b></p><p>　　電子工業(yè)中，電磁式圓周振動料斗通常簡稱成振動料斗。振動料斗是借助了電磁力產生的微小的振動，依靠慣性力以及重力的綜合作用推動工件沿料槽向上向前輸送，并在送料的過程中產生自動定向，形成單行按規(guī)定的方向和位置排列輸出，它是一種常用的工件給

32、料裝置，振動料斗的典型結構，如圖2.1所示。</p><p>　　1是出料口的引出板，末斷與輸送鏈板相連。2是擋片，當輸送道里的蓋板多于工作需要時將它們導向盤底。3是盤壁螺旋升板。4也是擋片，它與螺旋升板的距離比蓋板厚度稍大，目的在于使疊在一起的蓋板單層排列。電磁振動給料器的特點（與機械裝置比較）： </p><p>　

33、　優(yōu)點：1.動力消耗少。</p><p>　　2.工件在排列、定向過程中，無需機械傳動裝置，故結構簡單、緊湊、經久耐用、使用、維修方便。</p><p>　　3.供料速度快，效率高，并且供料速度調節(jié)容易。（直徑300㎜的料斗，工件 線速度達4 ～10m/min，供料率為100 ～ 200Pes/min)</p><p>　　4.通用性廣。工件尺寸小于100㎜，

34、 圖2.1 振動料斗結構 </p><p>　　重量小于0.1㎏ 都能適用。更換一、二個定向元件，就可適用于不同形狀和尺寸的工件送料。</p><p>　　5.由于工件在定向過程中，不會發(fā)生機械攪拌和撞擊以及一些強烈的摩擦作用，因而送料比較平穩(wěn)，損傷程度小，對于精加工、薄壁、彈性和脆性工件的定向供料都比較適合。</p><p>　　缺點：1. 不適用

35、于有油污、水漬或很輕的薄片和細小的工件。</p><p>　　2. 有噪聲和較大的振動。</p><p><b>　　(2)工作原理</b></p><p>　　在電磁振動器的作用下，圓筒料斗作扭轉式上下振動，使工件沿著螺旋料道由低到高移動，并利用若干定向元件，使其自動排列、定向直到上部出料口進入輸料槽，然后由送料機構將工件送到加工位置。<

36、;/p><p>　　當電磁鐵電流I≤0時，料道在支承彈簧的作用下，向右上方作復位移動，此時工件依靠它與料道的摩擦力，和料道同步向右上方移動，并逐漸被加速。 當電流I >0時，料道在電磁鐵的吸引力作用下，快速地向左下方移動，此時，工件因為慣性力的作用，脫離了料道，繼續(xù)向右上方作微小跳躍后，又落在料道上，準備作第二次循環(huán)。</p><p>　　2.2圓盤式電磁振動料斗設計</p&

37、gt;<p>　　振動料斗的典型結構如圖2.3所示。振動料斗的總功能是改變工件的運輸狀態(tài),在這種總功能下,可以設計出用各種形式進行振動的振動給料裝置,它們的驅動源為電力驅動。當驅動部件通電以后,會開始振動,然后帶動托盤和聯(lián)接在托盤上的料斗一起發(fā)生振動運動,從而讓料斗中裝載的工件開始沿螺旋形軌道作出上升和定向運動。在電磁振動料斗中,三副或者四副呈傾斜狀配置的板式彈簧都會沿著一個圓周分布,這時料斗的運動情況是既繞其垂直軸作扭振

38、,又伴隨著上下振動。</p><p>　　圖2.3 振動料斗的典型結構圖</p><p><b>　　2.2.1料斗設計</b></p><p>　　料斗的結構形式最常用是螺旋槽的圓柱形料斗以及圓錐形料斗這兩種，圓柱形料斗又與它工藝性能好，所以應用比較廣泛。料斗的斗體絕大部分為鋼板焊接結構，焊縫修磨精細。料道表面及底錐表面全都涂覆耐磨材料但

39、是，定向料道多為不銹鋼手工修磨而成，表面不涂敷材料，這些涂層對振動料斗的工作有極其重要 圖2.4 料斗結構與基本尺寸</p><p>　　的作用:提高了料道的抗磨性能，增 </p><p>　　加料斗壽命，減少振動料斗工作時零與料斗的沖撞噪聲，而且可以明顯地提高送料速度?；境叽缛鐖D2.4。

40、 </p><p><b>　　（1）料斗直徑D。</b></p><p>　　料斗直徑就就是指料斗圈直徑，它的大小由件料尺寸和件料的裝載量來決定，為了讓料斗的變得結構緊湊，D的取值不大但也不宜過小，過小將會影響到裝載量和較長工件的上料，通常?。?～12）（是工件的最大的外形尺寸；料斗圈的壁厚也需要盡量薄一些，一般壁厚尺寸取1～3㎜，對塑料料斗也盡量小于

41、8～10㎜）。</p><p>　?。?）螺旋槽的結構及參數。</p><p>　　螺旋槽和料壁一起構成的料斗圈一般有鑲焊式和整體式這兩種形式。鑲焊式是將螺旋槽鑲入料斗壁中切成的螺旋凹槽上加以焊牢，或者直接將螺旋槽焊接在料斗圈的光滑內壁上面，而整體式是料斗壁與螺旋槽原來就是同一坯料加工制出。螺旋槽的截面形狀是按照工件的結構形狀以及定向方法不同而有所不同，斜角γ是為了使件料輸送和定向便利而用

42、的。</p><p>　　螺旋升距t：當料斗直徑一定，螺旋升角λ的變化是受t的變化而產生影響的，故在決定t大小時應一起考慮λ的變化，此外還要注意在料槽上不要出現兩個重疊的工件，一般取t=1.5+δ(-件料在螺旋槽中的定向高度㎜,δ-螺旋槽的厚度㎜)。</p><p>　　螺旋升角λ：λ的大小會影響到工件能否沿螺旋順利向上行進，在一定程度上也會影響到送料的速度，一般λ取值在1°～3

43、°內。</p><p>　　升距t、升角λ和料斗直徑D三者之間具的幾何關系如下，即。由公式可以得知，只要知道其中的任意兩個量，那么另一個就可以通過計算得到，常常圖紙上會標D和t，而不會標注λ。</p><p>　　寬度B：B的大小會影響到料斗在一定容量下的尺寸，自然也會影響到料斗重量，一般不適合太寬，通常為B=+（2～5）㎜，式中是在螺旋槽上定向送出的工件的直徑或者寬度，這里=2

44、1mm所以B=21+2=23mm。</p><p>　　螺旋圈數n：n的選取主要是考慮工件從料斗底部爬上螺旋槽后，在螺旋槽上定向后所需要的長度。當需定向的次數較多時，螺旋槽的長度應該適當取取的長一點，另外，還要考慮工件倒入料斗后未定向的工件對料斗底部的影響，螺旋圈數建議一般取在1.5～3.5圈之間。</p><p>　　螺旋槽表面應該光滑平整，為了使工件在料槽能順利運動，其上要求沒有凹殼凸

45、起與毛刺。特別是料槽起始處與料斗底板相接的地方應修整平滑，使之無縫隙，無凹殼凸臺，否則件料不易爬上螺旋槽而影響料斗的送料率。</p><p><b>　?。?）料斗的出口。</b></p><p>　　為了方便工件能迅速地離開料斗進入料道,螺旋槽的最上部最好以切線方向伸出料斗,而且短一些會比較好。料斗出口部分的料槽前端與料斗外料道一般用對接法、承接法和連接法等方法相接

46、，而且兩者之間應該保持少量的間隙來避免振動中料槽與靜止的料道相碰。</p><p><b>　　料斗高度H。</b></p><p>　　一般通過選取的羅旋槽升距t,及出料口的高度等來確定料斗高度H。</p><p>　?。?）料斗底板。通過將底板上部作成錐形來使工件能夠順利地由底板移向料斗邊緣，錐角大小最好在范圍內選取，并且沿徑向用螺釘對底板

47、與料斗圈進行連接。為了保證工件不被電磁鐵的磁力作用所強化，底板下部還應安裝隔磁板。</p><p><b>　　2.2.2主彈簧</b></p><p>　　主彈簧又叫支承彈簧，一般是三根朝相同的方向，與螺旋槽相反方向傾斜一個角度，它們固定在料斗底板和重盤之間靠近了兩者邊緣部分的支架上，要求主彈簧中心線在水平面上的投影與和料斗中心同心的圓相切，切點間角度相等，它的誤差

48、不大于±1°。 （1）類型及其支架  </p><p>　　常用的有板彈簧與圓柱彈簧，板彈簧可分成單片和多片兩種，通過改變彈簧厚度或者增減彈簧地片數來實現共振調節(jié)，板彈簧的剛度在不同彎曲方向上的差別非常大，對安裝精度的要求較高，幾根彈簧應該調整成一致，否則會影響到料斗的正常工作。在支架上安裝主彈簧時，除了應該保證緊固可靠，且能防止振動回松以外，還應該容易調節(jié)主彈簧的片

49、數或者長度。 （2）傾斜角ψ </p><p>　　傾斜角ψ就是影響慣性力作用方向角β，從而來影響件料振動運動情況與送料速度的重要幾何參數，β角愈小，那么振動時產生的作用在件料前進的分速度愈大，對于生產率的提高非常有利，但β角減小的同時，也會減小了件料作出瞬時騰空運動時的分速度，有讓生產率降低的傾向。同理，β角也不應該太大，否則件料容易向上拋而不容易前進，對于適當的β角，是略大略小或等于工件和螺旋槽的摩擦角

50、，即tgβ=μ（μ是工件與螺旋槽之間的干磨擦系數），所以在決定ψ角時應該考慮具有較適合的β角，使件料沿螺旋槽有最大的送進速度，建議用下式來計算：，（ λ是螺旋槽的螺旋升角，β是慣性力作用方向角，是主彈簧在料斗底板上的固定圓半徑，D是工件在螺旋槽中重心所在圓的直徑，可視為料斗中徑，常見的ψ角有20°、30°、40°、45°等整數角度值）。 </p><p>　　（3）在料斗底

51、板及重盤上的固定圓半徑  </p><p>　　主彈簧在料斗底板上的固定圓半徑r底固一般憑經驗選取，大多選取在較螺旋槽內徑尺寸略小處。而主彈簧在重盤上的固定圓半徑是由主彈簧中心線在水平面上的投影與底板固定圓相切的相關關系計算得出的。 （4）尺寸的確定  </p><p>　　振動料斗的運動可看做一個雙質量的強迫振動系統(tǒng)，主彈簧和減震彈簧是這個振動系統(tǒng)的彈性元件，它

52、們尺寸的大小，應該是整個振動處于諧振動狀態(tài)時，由較小的功率消耗，產生較大的機械效能來最后確定。</p><p>　　2.2.3重盤、減震器和電磁振動器</p><p>　　重盤既是主彈簧以及固定電磁吸鐵的一個基礎零件,又是影響下面可動部分質量的主要零件。它的外徑一般比料斗地外徑略大，這主要由主彈簧的固定方法和主彈簧在重盤上的固定圓半徑等來決定。其厚度主要根據對所用的材料比重以及重量的要求，

53、一般料斗的振幅大而重盤的振幅小，因此下面可動部分的質量是上面可動部分質量的2～10倍。 </p><p>　　振動料斗的減震器，一般有橡膠彈簧和圓柱型彈簧兩種類型，電子工業(yè)中一般使用真空橡皮管做的橡膠減振墊。</p><p>　　電磁吸鐵和銜鐵的總稱就叫電磁振動器,它是將電能轉換為機械能的轉換裝置,一般都安裝在料斗底板中心處,供電方式可采用220V交流電，經半波整流后再輸入電磁線圈。振

54、動器鐵芯和銜鐵間的間隙大小，振動器電流的高低等,對件料向上行進速度均有較大的影響,故在設計、選用時,應使這些參數能在一定范圍內調節(jié)，電磁吸鐵鐵芯和銜鐵的間隙大小必須適當，如果間隙過大,會是電流增加和功率消耗變大,電磁力不足,以及振幅減??；相反,如果間隙過小，銜鐵與鐵芯就會碰撞，導致振動節(jié)奏破壞,影響正常工作,并引起很大的噪音,所以應該留有適當的最小間隙。</p><p><b>　　2.3控制系統(tǒng)設計&

55、lt;/b></p><p>　　電磁振動給料裝置電氣控制一般由控制放大、同步電源和晶閘管驅動三部分組成。如圖2.5所示,</p><p>　　的1、2腳輸入AC220V交流電壓,3、4腳輸出電磁振動給料裝置供電電壓。在同步電源部分，用變壓器將AC220V變壓為AC60V，通過二極管D5整流與穩(wěn)壓管WG進行消波,并作為控制放大部分電源?？刂品糯蟛糠纸涍^兩級晶體管和放大,由電位器RW手

56、工調節(jié)或者通過計算機輸出不同數字量，經過A/D轉換成模擬電壓和自動控制晶體管的基級電壓。隨著基級電壓的變化,集電級對電容器充電時間也會發(fā)生變化，然后實現脈沖移相控制。晶閘管驅動部分是經過單結晶體管驅動來控制晶閘管,基級電壓時由電容器充電電壓來決定。當充電電壓達到峰點電壓時，發(fā)射極和基級都會導通,迅速放電;當放電至谷點電壓時,就會截止。通過改變放電與充電時間產生的不同寬度的脈沖電壓,觸發(fā)控制晶閘管地導通角,獲得不同幅度的輸出電壓,最后實現

57、給料量調節(jié)。</p><p>　　圖2.5 電氣控制示意圖</p><p>　　傳統(tǒng)的電磁振動給料器在給料的過程中,料倉內物料的增減和物料的密度波動都會導致質量的變化,著導致固有頻率也發(fā)生了變化,從而影響給料器的振動工作點;當供電電壓波動的時候,給料器的激振力就會發(fā)生變化;使用電氣控制來實現自動調節(jié)給料量,需要增加數字輸出和A/D轉換電路,如果數字和模擬電路兩者之間干擾過大,在規(guī)定的供

58、電時間內,交流電周期數將會變得不穩(wěn)定。</p><p>　　由上面3個標題里的內容最后設計得出設計總圖，見圖2.6（詳細見圖紙）</p><p><b>　　圖2.6</b></p><p>　　第3章 工件運動分析</p><p>　　電磁式振動料斗是一種借電磁力產生的振動作用，使工件在慣性力和重力等共同作用下，能夠沿

59、料槽向上輸送，即利用電磁振動使工件自動排列和定向供料的裝置。在振動料斗中，工件的運動狀態(tài)比較復雜，只要改變一項參數，工件的運動型態(tài)就可能產生不同的變化。從不同的角度去研究，就能推導出不同的工件運動速度公式，目前很難對振動料斗的工作機理進行全面、準確的分析，因此為了研究的方便，可以提出以下一些假設條件:工件的運動對料槽的運動無影響;摩擦系數拌為常數:空氣阻力忽略不計;料槽僅作簡諧振動; 工件的形狀對其運動無影響；工件落回料槽時無反彈現象等

60、等。振動料斗工作時，工件在料槽上會出現不同的運動形式;如零件沿軌道向上滑動，向下滑動，跳躍運動等等。</p><p>　　3.1工件的運動狀態(tài)分析</p><p>　　3.1.1各種運動狀態(tài)</p><p><b>　?。?）連續(xù)跳躍：</b></p><p>　　當將電磁力的作用撤銷時,料道會在彈簧力的作用下產生向右上

61、方的運動,由于工件與料道之間存在著摩擦力的作用,工件與料道一起運動。當料道向左下方運動時,由于存在著慣性力,工件的前進方式為跳躍式。這種運動狀態(tài)的條件是:“瞬時騰空”時間大于料道下移回程時間。拋射角β，料道振幅A電磁吸引力都較大及且其加速度。</p><p>　　其特點是:工件的運動速度比較快,供料效率比較高,可是工件的運動不太平穩(wěn),不利于工件定向。這種運動狀態(tài)適用于形狀比較簡單的工件,對定向的要求不高,沒有經過

62、精加工的工件以及要求有較大上料速度的場合。</p><p><b>　?。?）斷續(xù)跳躍：</b></p><p>　　當工件跳躍時間較短時,由于工件脫離料道的初速度會較低,于是工件就會很快掉落到料道后羿點上,隨料道下移至前一點,接著再隨料道一起上升。這種運動狀態(tài)的條件是:“瞬時騰空”時間小于料道下移回程時間。拋射角β、料道振幅A、電磁吸引力三者都中等,且加速度<

63、/p><p><b>　　≈g。 </b></p><p>　　其特點是:工件在空中停留時間較少,送料速度比較低,但工件能產生較穩(wěn)定的運動。</p><p><b>　?。?）斷續(xù)滑移：</b></p><p>　　當工件向上運動的加速度與料道向下運動的加速度均不大時,工件就不會產生跳躍。這時候工件會隨

64、著料道一起向上移動,接著又會一起被帶回一段距離,即使工件在料道上產生斷續(xù)滑移,因而工件移動的平均速度很低。這種運動狀態(tài)的條件是:沒有“瞬時騰空”時間，拋射角β、料道振幅A以及電磁吸引力均較小,加速度。</p><p>　　其特點是：工件不產生跳躍，只能在料道上斷續(xù)滑移，甚至不能送料。</p><p><b>　?。?）連續(xù)滑移：</b></p><

65、p>　　對供料器進行合理的設計, 選擇恰當的技術參數,就可以使工件能夠不產生跳躍而在料道上進行連續(xù)的向上滑移,因而既獲得較高的平均速度,又使工件運動平穩(wěn)。這種運動狀態(tài)的條件是：當a大于或等于某一臨界值時，“瞬時騰空”時間等于料道下移回程時間。</p><p>　　其特點：工件不產生跳躍，但能在料道上連續(xù)向上滑移。工件運動平穩(wěn)，供料率高。 </p><p>　　3.1.2跳躍和連續(xù)滑移

66、</p><p><b>　　跳躍分析</b></p><p>　　產生工件跳躍的情況,發(fā)生在電流I>0,料道在電磁力的吸引作用下,向左下方做加速運動時,由于工件會受慣性力作用以致脫離料道,作出一個瞬時微小的跳躍。因為料道突然離開工件,而向左下方運動,使上式中N≤0時,工件產生了騰空現象。這個時候上式就被改寫為:msinβ-mgcosα≤0，所以產生工件跳躍的條

67、件是：。</p><p>　　一般料道的升角為α=,工件的拋射角β為=15°～25°其中≥()g時,工件將會產生騰空跳躍。電磁力對料道的運動規(guī)律進行制約,一般料道的運動默認為簡諧振動,其運動方程式為:</p><p>　　最大速度=πfA （3-1）</p>

68、;<p>　　最大加速度 （3-2）</p><p>　　位移h=A(1-cos2πft)/2 (mm) （3-3)</p><p>　　速度v=dh/dt=πfAsin2πft(mm/s)

69、 （3-4）</p><p>　　加速度a=d2h/dt2=2π2f2Acos2πft(mm/) (3-5) </p><p>　　式中:t——時間(s);</p>

70、<p>　　f——料道的振動頻率(1/s);</p><p>　　A——料道的振幅(一般為mm)。</p><p>　　而只有當式（3-2）中的 amax=2π2f2A=≥()g時,工件才會發(fā)生跳躍前進現象。</p><p><b>　　連續(xù)滑移分析</b></p><p>　　產生連續(xù)滑移的條件：當a大于

71、或等于某一臨界值。</p><p>　　具體可以劃分成兩個方面來進行討論:</p><p>　　(1)當電流I≤0時,因為彈簧力產生作用,料道會進行右上方的運動,產生一個加速度為。由于受到慣性力m的作用,工件會產生一個下滑的趨勢。但只要小于等于一定的臨界值時,就不會發(fā)生工件下滑并和料道一起向右上方運動的情況；</p><p>　　(2)當電流I>0時,在電磁力

72、的作用下,料道就會向左下方運動,加速度為。因為在慣性力m的作用下,工件會有一個趨勢，產生向上滑動。只要大于某一個臨界值時,工件就可以克服與料道的摩擦力，并連續(xù)的向上滑移。當然不能太大,否則工件就會產生跳躍。</p><p><b>　　確定，的臨界值</b></p><p><b>　?。?）的臨界值確定</b></p><p

73、><b>　　聯(lián)解可得臨界值為:</b></p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　如果取α=2°,β=20°,μ=0.41代入（3-10）式得:</p><p><b>　　=0.47g</b></p><p>　　與支承

74、彈簧剛性相關,支承彈簧的剛度大小越大, 值越大。</p><p><b>　?。?）臨界值的確定</b></p><p>　　聯(lián)解式得的臨界值為:</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　如果取α=2°,β=20°,μ=0.41代入上式得: </

75、p><p><b>　　=0.41g</b></p><p>　　的大小與電磁鐵的吸力有關,吸力越大, 值越大。</p><p>　　3.2工件的受力分析</p><p>　　（1）當I≤0時,對工件的受力分析：當電磁鐵的電流I≤0時,料道在彈簧力的作用下,以加速度向右上方運動，這時工件的受力圖如圖3.1所示.</p&

76、gt;<p>　　圖3.1 I≤0時受力分析</p><p>　　根據力的平衡條件可得:</p><p>　　， (3-8), (3-9) 式中: F——工件與料道的摩擦力;</p><p><b&g

77、t;　　m——工件的質量;</b></p><p>　　——料道向右上方運動的加速度</p><p>　　α——料道與水平面夾角</p><p>　　β——料道的振動升角或工件的拋射角</p><p>　　μ——工件與料道間的摩擦系數; </p><p>　　N——料道的反作用力;</p>&

78、lt;p><b>　　g——重力加速度;</b></p><p>　?。?）當I>0時,對工件的受力圖及平衡方程式：當電磁鐵的電流I>0時,料道在電磁力的吸引下,以加速度向左下方運動。這時工件的受力圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 I>0時受力分析</p><p>　　根據力平衡原理,得：</p

79、><p>　　， (3-10)</p><p>　　， （3-11)</p><p>　　式中: F——工件與料道的摩擦力;</p><p><b>　　m——工件的質量;</b></p><p>

80、;　　——料道向右上方運動的加速度；</p><p>　　α——料道與水平面夾角；</p><p>　　β——料道的振動升角或工件的拋射角； </p><p>　　μ——工件與料道間的摩擦系數;</p><p>　　N——料道的反作用力;</p><p><b>　　g——重力加速度;</b&

81、gt;</p><p>　　第4章 振動給料裝置動態(tài)分析</p><p>　　4.1振動給料器力學模型</p><p>　　(1）普通電磁振動給料器</p><p>　　普通電磁振動給料器的結構如圖4.1。圖中 1是給料槽，2是板彈簧，3是調節(jié)板，4是銜鐵 5是電磁鐵與激振線圈，6是機座，7是隔振彈簧</p><p>

82、;　　把正弦交流電通過單向半波整流以后,加在電磁鐵的激振線圈5上面。在交流電正半周中,激振線圈5上有電流通過,銜鐵4和電磁鐵5之間產生了一對大小相等的脈沖電磁力，并相互吸引,這時給料槽1向后運動,板彈簧2發(fā)生變形,而存儲了一定勢能;在交流電的負半周中, 圖4.1 給料器的結構圖</p><p>　　激振線圈5 上沒有電流通過,銜鐵4和電磁鐵5之間的電磁力消失了,由于彈簧已經存儲的勢能被釋放

83、了,銜鐵4和電磁鐵5就會朝著相反得方向離開,給料槽1就會向前運動。這樣電磁振動動料裝置就會用交流電頻率50作出往復的振動,使給料槽中的物料不斷的向前拋起產生移動,從而得到給料進料的目的。通過控制50 的交流電供電時間和供電電壓,調節(jié)給料槽中料厚度(調節(jié)板3),從而實現電磁振動給料器的定量給料。</p><p>　　(2)無阻尼二自由度的受迫振動結構，如圖4.2</p><p>　　圖4.2

84、 無阻尼二自由度的受迫振動結構</p><p>　　質體I和II，受到大小相等，方向相反的激振力，分別為和</p><p>　　根據圖（4.2）建立系統(tǒng)的振動微分方程為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：,分別為振動質體I和II的質量，</p><p&g

85、t;<b>　　為質量矩陣；</b></p><p>　　,為振動質體I和II的剛度,</p><p><b>　　為剛度矩陣；</b></p><p>　　,為振動質體I和II的位移。</p><p>　　根據（4-1）式，可以得出方程的穩(wěn)態(tài)解和瞬態(tài)解，但我們在這里只研究系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解

86、為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　系統(tǒng)的固有頻率方程式為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　整理后為</b

87、></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　由上式可得系統(tǒng)的固有頻率為</p><p>　　(4-6) </p><p>　　由于主振板彈簧傾斜安裝，振動時產生橫向彎曲變形，扭轉變形和縱向偏壓變形。但我們研究此振動系統(tǒng)，主要是為了使它產生Z向

88、振動，所以，將所有的變形整合在一起,再根據力學模型如圖4.3所示。</p><p>　　以振動質體I和II為受力體，根據牛頓第二定律可建立的兩個振動微分方程為:</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　或為：

89、 （4-9）</p><p><b>　　(4-10)</b></p><p>　　圖4.3 漏斗式電磁振動供料器力學模型</p><p>　　可得出振動質體I和II的等效質量為：</p><p><b>　　（4-11）</b></p>&

90、lt;p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中：、、、、、分別為振動質體I和II的質量、等效質量和轉動慣量。</p><p>　　、分別為主振板彈簧和隔振橡膠彈簧垂向總動剛度。</p><p><b>　　電磁鐵激振力幅。</b></p><p>　　、為主振板彈簧上下支

91、座外側點(a、b點)對Z的半徑。由于是對稱安裝，所以==130mm</p><p>　　、分別為主振板彈簧的安裝角和寬度。=，=20mm。</p><p>　　4.2振動給料器結構參數分析</p><p>　　4.2.1振動質體參數</p><p>　　振動質體I與II的結構簡化計算參見圖4.4所示</p><p>　

92、　圖4.4 質體I，II結構簡化圖 </p><p><b>　　由上圖得 </b></p><p>　　振動質體I的質量由三部分構成，分別是料盤質量，和銜鐵質量構成。</p><p><b>　　料盤質量，的計算：</b></p><p>　　料盤是由質量較輕的鋁制作而成的， </p&

93、gt;<p>　　鋁的密度： </p><p><b>　　體積：</b></p><p><b>　　質量: </b></p><p><b>　　銜鐵的密度： </b></p><p><b>　　體積： </b><

94、/p><p><b>　　質量：</b></p><p><b>　　質體I的總質量：</b></p><p>　　振動質體I的轉動慣量</p><p>　　從而，根據（4-10）式得出振動質體I的等效質量為：</p><p>　　振動質體II的質量由兩部分構成，分別為重盤的質量

95、和電磁鐵的質量。</p><p><b>　　重盤是由鋼制成的，</b></p><p><b>　　鋼的密度：7.85</b></p><p><b>　　體積：</b></p><p><b>　　質量：</b></p><p>

96、;<b>　　電磁鐵的密度：</b></p><p><b>　　體積：,</b></p><p><b>　　質量：</b></p><p><b>　　質體II的質量：</b></p><p>　　振動質體II的轉動慣量</p><

97、p>　　從而由（4-10）式可以得出振動質體II的等效質量為： </p><p><b>　　4.2.2彈簧剛度</b></p><p>　?。?）主振板彈簧垂向剛度</p><p>　　主振板彈簧工作時，主要產生橫向彎曲變形，扭轉變形和縱向偏壓變形，根據總變形能與剛度和振幅的關系.可得出主振板彈簧的

98、垂向總剛度。</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　由結構設計及有關資料，現確定式(2-12)中有關參數如下:</p><p>　　—彈簧與支座固連系數。取=0.9</p><p>　　—振動質體I與II振幅比。 </p><p>　　—彈簧切變模量與彈性模量之比

99、。</p><p>　　P1—彈簧橫向變形比例系數。</p><p>　　—彈簧校正系數。=0.3</p><p>　　—彈簧扭轉與壓縮變形比例系數。 </p><p>　　h、L—彈簧的厚度與有效長度。h=2mm， L=160mm。</p><p>　　i、n彈簧組數與每組片數。i =4 ， n=2</p&g

100、t;<p>　　將以上數據帶入式（3-11），計算得：</p><p>　　=3902.6N/mm</p><p><b>　　隔振彈簧垂向剛度</b></p><p>　　隔振橡膠彈簧的幾何尺寸見圖4.5</p><p><b>　　彈性模量，</b></p><

101、p><b>　　切變模量。</b></p><p>　　彈簧個數i=4，與底盤中心距=130m。 </p><p>　　彈簧的面積=1144mm, </p><p><b>　　形狀系數，</b></p>

102、<p>　　隔振橡膠彈簧主要產生壓縮、扭轉和剪</p><p>　　切變形，根據總變形能與剛度和變形的</p><p>　　關系，隔振橡膠彈簧垂向總動剛度。 </p><p>　　圖4.5 隔振彈簧幾何尺寸

103、 （4-14）</p><p>　　=237.55N/mm </p><p>　　4.3

104、振動系統(tǒng)動態(tài)分析</p><p>　　由振動微分方程（2-6），可得出振動質體的固有頻率值為:</p><p>　　選擇振動系統(tǒng)的激振角頻率=50Hz，則：</p><p><b>　　（4-15）</b></p><p><b>　　諧調值為：</b></p><p>　　

105、（ 對非線性振動輸送機械，值空載值可取，有載值可取。）</p><p>　　振動質體振動的幅度跟振動系統(tǒng)的振幅有關，在選定系統(tǒng)的激振角頻率=50Hz時，根據（4-2）可以得出振動質體I的位移為：</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　=</b></p><p><

106、;b>　　=</b></p><p><b>　　系統(tǒng)固有頻率的分析</b></p><p><b>　?。?-16)</b></p><p>　　式中：=38.0998kg， =275.3543kg，=3902.6N/mm</p><p>　　將看作可變參數，利用matlab軟件

107、可以得到隨變化的曲線圖</p><p>　　Matlab程序為：</p><p><b>　　>> syms x</b></p><p>　　>> y=sqrt(((33000+10*x)-sqrt((33000+10*x)^2-120000*x))/360)</p><p><b>　

108、　y =</b></p><p>　　1/6*(3300+x-(10890000+5400*x+x^2)^(1/2))^(1/2)</p><p>　　>> ezplot(y)</p><p>　　通過此程序可以得到下圖：</p><p><b>　　d</b></p><p&

109、gt;　　圖4.6 系統(tǒng)固有頻率的變化曲線</p><p>　　由上圖可知，隨著彈簧垂向總剛度的增加，振動系統(tǒng)的固有頻率也會跟著增加。但是此系統(tǒng)固有頻率變化曲線中當時，系統(tǒng)的振動頻率快速上升，而當時振動頻率依舊會加快，但沒開始的時候快。電磁振動給料裝置系統(tǒng)的設計中,應該讓固有頻率稍稍大于激振頻率。在低臨界近共振狀態(tài)的條件下,阻尼增大的時候它的振幅就會減小,阻尼增大常常是因為電磁振動給料系統(tǒng)料槽里的物料壓力增大而

110、引起的。這個時候振動系統(tǒng)的固有頻率就會變小,調諧值Z就更接近于1。這樣當振幅趨于增大時,它們之間會互相補償,讓電磁振動給料系統(tǒng)工作變得比較穩(wěn)定。當阻尼變小時候,也會產生這種相互補償的關系。相反,如果電磁振動給料系統(tǒng)在超臨界產生共振工作時,阻尼值的變化使最大振幅朝同一方向變化,從而,導致振幅變化較大,工作穩(wěn)定性較差。</p><p>　　漏斗式電磁振動供料器工作原理較為簡單，但有很多因素影響工件的輸送效果，但必須使

111、主振系統(tǒng)在低臨界共振狀態(tài)下進行工作，即使主振系統(tǒng)的固有頻率稍大于激振力頻率，通過以上的計算結果可以知道，一臺設計得好的振動料斗,振動的質量是固定的,而主要由系統(tǒng)的激振力、系統(tǒng)的諧調值來確定振動參數的影響。由幅頻特性曲線可知,當料斗在位于<1的亞共振區(qū)工作的時候,雖然加料以后工件變多,m增大 ,振幅會降低,但也會同時得以降低,使得的值更接近于1,于是又會讓振幅得以增大,放大倍數增大，這樣就可以互相進行補償,使振動料斗的工作比較穩(wěn)定。

112、所以應該讓振動料斗的工作點設計調整在亞臨界點共振區(qū),選頻率比=0.85~0.95。因為激振頻率是固定的,所以只能調整振動系統(tǒng)的固有頻率。</p><p><b>　　小結</b></p><p>　　畢業(yè)設計是我們在大學四年最后一次全面運用所學知識，也是一次接近實際事物的機會。但由于影響畢業(yè)設計的多方面原因（包括知識面、工作經驗、實際能力），很難被真正運用到實際生產過

113、程中去。</p><p>　　由于自身知識面以及振動給料器研究性的文章不多，因此給我的設計帶來了一定困難。最初拿到題目對這方面是一無所知，后來通過指導老師給的資料，這才使我對振動料斗有了一定的了解。后來又在網上和書籍上查閱資料了解各方面知識。雖然不能側地融會貫通這些知識，但比原來的一竅不通去有和大概幅度的提升。在論文只能夠我引用一些資料上的知識，這樣在自己動腦筋的基礎之上又可以省下了時間來完成自己設計的那部分裝置

114、。通過短短的這幾周，基本已完成設計的任務。盡管不能做的十全十美，但也能體現自己的思想了。</p><p>　　做本次畢業(yè)設計是對我們大學所學專業(yè)知識的總結，給了我機會去結合所學的課本知識，從經驗和知識上分別給我為以后的工作奠定了很好的基礎。這次的畢業(yè)設計也是對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力</p><p><b>　　[參考文獻]&l

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