凸輪分度器驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)

1、職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)企業(yè)解決方案名 稱：凸輪分度器驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)編 制 人：丁加軍郵 箱：dingjj電 話制時(shí)間：2014.5編制單位：南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院凸輪分度器驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)凸輪分度器是通過(guò)配套的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，專機(jī)的節(jié)拍時(shí)間實(shí)際上是由凸輪分度器輸入軸的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，而輸入軸的轉(zhuǎn)速又是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)盤以及轉(zhuǎn)盤上面的夾具、工件都具有一定的質(zhì)量，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的慣性扭矩，轉(zhuǎn)盤直徑越大、質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的慣性扭矩也越大。上述負(fù)載都靠電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，配套的電機(jī)需要具有上述負(fù)載能力。因此，在進(jìn)行電機(jī)的選型時(shí)，主要考慮以下兩個(gè)問(wèn)題。一、扭矩的匹配電

2、機(jī)的輸出扭矩應(yīng)滿足其負(fù)載扭矩的要求。確定電機(jī)輸出扭矩時(shí)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)盤的直徑與質(zhì)量、夾具的質(zhì)量與數(shù)量、工件的質(zhì)量與數(shù)量、夾具對(duì)角中心距等參數(shù)對(duì)負(fù)載扭矩進(jìn)行計(jì)算，得到凸輪分度器輸入軸所需要的扭矩，最后根據(jù)實(shí)際的傳動(dòng)關(guān)系計(jì)算出電機(jī)所需要的輸出扭矩并保證一定的安全余量。二、輸出轉(zhuǎn)速的匹配與需要的節(jié)拍時(shí)間相匹配凸輪分度器是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，電機(jī)通過(guò)減速器后既可以直接與凸輪分度器連接，也可以經(jīng)過(guò)傳動(dòng)皮帶再驅(qū)動(dòng)凸輪分度器輸入軸。凸輪分度器輸入軸得到的轉(zhuǎn)速必須根據(jù)所要求的節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，其輸入軸每旋轉(zhuǎn)周，凸輪分度器輸出軸完成一個(gè)轉(zhuǎn)位與停頓動(dòng)作的時(shí)間周期。輸入軸每旋轉(zhuǎn)周的時(shí)間周期也就是輸出軸完成一個(gè)轉(zhuǎn)位與停頓動(dòng)作

3、的時(shí)間周期，且此凸輪分度器輸入軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了專機(jī)的節(jié)拍時(shí)間，設(shè)計(jì)凸輪分度器輸入軸的轉(zhuǎn)速實(shí)際上就是設(shè)計(jì)專機(jī)的節(jié)拍時(shí)間。當(dāng)根據(jù)實(shí)際裝配工序確定節(jié)拍時(shí)間后。下步就是要根據(jù)確定的節(jié)拍時(shí)間來(lái)選擇合適的凸輪分度器，同時(shí)還要選擇配套的電機(jī)及減速器，如果電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器后還經(jīng)過(guò)傳動(dòng)皮帶，則需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比。經(jīng)過(guò)全部傳動(dòng)環(huán)節(jié)后，凸輪分度器輸入軸獲得的轉(zhuǎn)速應(yīng)該滿足希望的節(jié)拍時(shí)間要求。向凸輪分度器制造商進(jìn)行訂購(gòu)時(shí)，制造商一般都可以根據(jù)用戶需要的節(jié)拍時(shí)間、負(fù)載情況等，代替客戶進(jìn)行凸輪分度器的計(jì)算選型，配套合適的電機(jī)及減速器并安裝好后成套提供給客戶，所以電機(jī)的配套設(shè)計(jì)工作也可以由凸輪分度器的制造商幫助進(jìn)行。例

4、1 某間歇回轉(zhuǎn)分度式自動(dòng)化專機(jī)用凸輪分度器來(lái)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器后直接與凸輪分度器輸入軸連接。根據(jù)實(shí)際裝配工序的工藝操作時(shí)間，初步確定節(jié)拍時(shí)間為3s，試確定電機(jī)減速器的減速比及實(shí)際的節(jié)拍時(shí)間。解 首先計(jì)算凸輪分度器輸入軸的轉(zhuǎn)速，初定節(jié)拍時(shí)間為3s件，即表示輸入軸旋轉(zhuǎn)1周需要時(shí)間為3s，因此輸入軸轉(zhuǎn)速為60320(rmin)。采用標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)電機(jī)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為1450 rmin，需要經(jīng)過(guò)減速器減速，將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速改變?yōu)檩斎胼S所需要的20rmin。選用具有合適減速比的減速器，對(duì)照減速器制造商的資料，在齒輪減速器的各種減速比系列中只有75比較合適。如選用減速比為75的減速器，則減速器實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為 1

5、45075193(rmin)該轉(zhuǎn)速實(shí)際上也就是凸輪分度器輸入軸的轉(zhuǎn)速，由于實(shí)際的輸入軸轉(zhuǎn)速與期望的理論輸入軸轉(zhuǎn)速有一定差異，所以實(shí)際的節(jié)拍時(shí)間與期望的理論節(jié)拍時(shí)間也有一定差異，根據(jù)公式得出實(shí)際的節(jié)拍時(shí)間為 分析：雖然有系列具有不同減速比的減速器可供選擇，因此可以獲得系列不同的輸入軸轉(zhuǎn)速，即系列不同的節(jié)拍時(shí)間，但仍然受到減速比系列的限制。三、節(jié)拍時(shí)間的變化與調(diào)整在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于產(chǎn)品的制造工序內(nèi)容及要求各不相同，因此機(jī)器的節(jié)拍時(shí)間也各不相同，需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)要求的節(jié)拍時(shí)間，有時(shí)候可能還需要對(duì)現(xiàn)有機(jī)器的節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。那么如何對(duì)現(xiàn)有機(jī)器的節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行調(diào)整呢?要改變凸輪分度器的節(jié)拍時(shí)

6、間，主要有兩種方法。1改變電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比通過(guò)例1可知，只要改變電機(jī)減速器的減速比就可以改變凸輪分度器輸入軸的轉(zhuǎn)速，這樣也就改變了節(jié)拍時(shí)間。由于有一系列具有不同減速比的減速器可供選擇，因此改變減速器的減速比可以獲得多種不同的輸入軸轉(zhuǎn)速，即多種不同的節(jié)拍時(shí)間。當(dāng)電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器后如果還采用同步帶傳動(dòng)，還可以通過(guò)改變同步帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比(即改變同步帶輪的齒數(shù)比或直徑比)來(lái)獲得不同的輸入軸轉(zhuǎn)速以獲得不同的節(jié)拍時(shí)間。2通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的節(jié)拍時(shí)間一般情況下自動(dòng)化專機(jī)都是固定的專用設(shè)備，節(jié)拍時(shí)間一般也無(wú)必要調(diào)整。但當(dāng)因?yàn)樵O(shè)計(jì)或其他原因需要改變機(jī)器的節(jié)拍時(shí)間時(shí)，改變輸入軸轉(zhuǎn)速顯然比較麻煩，此時(shí)可以通過(guò)

7、控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且非常容易。具體方法為：輸入軸轉(zhuǎn)速一定的情況下，轉(zhuǎn)位時(shí)間也是一定的，如果希望增加工序可供操作的時(shí)間(即停頓時(shí)間)，可以通過(guò)控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)位結(jié)束后(設(shè)置相應(yīng)的傳感器進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn))將電機(jī)的電源切斷，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，然后再接通電機(jī)電源開始下一個(gè)轉(zhuǎn)位動(dòng)作循環(huán)。這樣就在轉(zhuǎn)位時(shí)間不變的情況下增加了停頓時(shí)間，實(shí)際上也就是延長(zhǎng)了整個(gè)節(jié)拍時(shí)間。這種控制方法由于使用方便，可以非常方便地調(diào)整機(jī)器的節(jié)拍時(shí)間，因而在工程上較多使用，但這是以增加電機(jī)的啟動(dòng)、停止次數(shù)為代價(jià)的。例2 假設(shè)某采用凸輪分度器驅(qū)動(dòng)的間歇回轉(zhuǎn)式自動(dòng)化裝配專機(jī)整個(gè)節(jié)拍時(shí)間為3s，其中轉(zhuǎn)位時(shí)間為1s，停頓時(shí)間為2s，現(xiàn)需要使轉(zhuǎn)位時(shí)間保持不變，將停頓時(shí)間增加至2.5s，試通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。解 在每次轉(zhuǎn)位結(jié)束后，通過(guò)控制系統(tǒng)將電機(jī)的電源切斷，再延時(shí)0.5s，然后再接通電機(jī)電源，構(gòu)成一個(gè)新的工作周期，則實(shí)際的節(jié)拍時(shí)間由3s增加至3.5s。依次循環(huán)。除直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的自動(dòng)化專機(jī)外，另一類非常典型的自動(dòng)化專機(jī)是間歇回轉(zhuǎn)分度式自動(dòng)化專機(jī)，它的核心部件就是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤作間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的凸輪分度器。這種自動(dòng)化專機(jī)將一般在直線型生產(chǎn)線上完成的多個(gè)工序的工藝操作集成在一個(gè)尺寸較小的轉(zhuǎn)盤上完成