畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置的仿真設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置的仿真設(shè)計(jì)

摘要平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置是口罩自動(dòng)化生產(chǎn)線中的重要組成，口罩在佩戴中耳線的牢靠非常重要，起著固定的作用。智能制造、精密制造已經(jīng)是現(xiàn)在刻不容緩的話題，如何才能實(shí)現(xiàn)高的工作效率，還要降低生產(chǎn)成本保證企業(yè)利潤(rùn)，未來(lái)關(guān)于口罩耳線自動(dòng)焊接裝置的結(jié)構(gòu)越來(lái)越精密、精度越來(lái)越高、智能化會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。本次設(shè)計(jì)的平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置的工作原理為：平面口罩放置于入料臺(tái)面之上，耳帶通過(guò)頂耳帶機(jī)構(gòu)固定住，焊接裝置通過(guò)氣缸帶著機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，底部振動(dòng)子機(jī)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)，焊接完成之后切割機(jī)構(gòu)自動(dòng)啟動(dòng)，以上各機(jī)構(gòu)均固定在底部裝配之上，同時(shí)底部裝配機(jī)構(gòu)擁有輸送系統(tǒng)，將加工完成的口罩輸送走，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處設(shè)計(jì)有焊接檢測(cè)工位，對(duì)不合格的口罩進(jìn)行自動(dòng)移除?？谡侄€焊接自動(dòng)化設(shè)備的使用、有效的提高了口罩加工的效率，面對(duì)新冠肺炎疫情人們出行均佩戴口罩，保證自身和他人的安全，口罩的需求量也是非常巨大，研究口罩生產(chǎn)設(shè)備具有非常重要的意義。關(guān)鍵詞：平面口罩；耳線；自動(dòng)焊接；機(jī)構(gòu)全套圖紙加V信153893706或扣3346389411

AbstractTheautomaticweldingdeviceoftheplanemaskearlineisanimportantpartofthemaskautomaticproductionline.Itisveryimportantforthemasktowearthemiddleearlinefirmlyandplaysafixedrole.Intelligentmanufacturing,precisionmanufacturingisnowanurgenttopic,howtoachievehighworkefficiency,butalsoreduceproductioncoststoensureenterpriseprofits,thefutureoftheautomaticweldingdevicefortheearlineofmaskstructureismoreandmoreprecise,higherandhigherprecision,intelligentwillbemoreandmorepowerful.Theworkingprincipleoftheautomaticweldingdeviceforplanemaskearlineisasfollows:theplanemaskisplacedonthefeedingtable,theearbeltisfixedbythetopearbeltmechanism,theweldingdevicemovesdownwardwiththemechanismthroughthecylinder,thebottomvibrationsubmechanismvibrates,thecuttingmechanismstartsautomaticallyafterwelding,andalltheabovemechanismsarefixedonthebottomassembly,Atthesametime,thebottomassemblymechanismhasaconveyingsystemtotransporttheprocessedmasksaway,andaweldingdetectionstationisdesignedattherotatingmechanismtoautomaticallyremovetheunqualifiedmasks.Thenovelcoronaviruspneumoniaweldingprocesshasbeenusedeffectivelytoimprovetheefficiencyofmaskprocessing.Peoplearewearingmaskstoensuretheirsafetyandsafety.Thedemandforrespiratorsisalsoveryhuge.Itisofgreatsignificancetostudythemaskproductionequipment.Keywords:planemask;Earline;Automaticwelding;mechanism

目錄1緒論 42平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置總體方案設(shè)計(jì) 63主要零部件的設(shè)計(jì) 83.1輸送馬達(dá)的選擇 83.2驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的校核 93.2同步帶輪的設(shè)計(jì)與校核 123.3同步帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核 141）同步帶輪結(jié)構(gòu) 14圖3-3同步帶輪軸結(jié)構(gòu)示意圖 152）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 153）軸上零件的軸向定位 154）確定軸端倒角 155）軸的受力分析以及軸的校核 153.4軸承的設(shè)計(jì)與校核 174基于Solidworks的三維建模 194.1平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置三維建模 194.2平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置運(yùn)動(dòng)仿真 205焊接裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及優(yōu)化 225.1焊接裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 225.2焊接裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律優(yōu)化 236結(jié)束語(yǔ) 26致謝 27參考文獻(xiàn) 281緒論我國(guó)隨著改革開(kāi)放直到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)過(guò)40多年的時(shí)間。醫(yī)療機(jī)械也是不斷發(fā)展，從早期通過(guò)外國(guó)引進(jìn)，到如今自主創(chuàng)新、中國(guó)制造的高速發(fā)展，充分體現(xiàn)了中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)達(dá)。中國(guó)制造行業(yè)不斷發(fā)展、在國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)之上添加中國(guó)自主設(shè)計(jì)理念，逐漸走入了先進(jìn)制造技術(shù)的世界前列。醫(yī)療機(jī)械基于機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，同時(shí)醫(yī)療機(jī)械擁有更高的技術(shù)要求，需要充分保證精密度、才能制造出更精密、更高效的醫(yī)療器械。2020年2月至今，新型冠狀病毒席卷全球各國(guó)，對(duì)于我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懯蔷薮蟮?，人們從之前幾乎不戴口罩到如今的只要一出門(mén)人人佩戴口罩，人們對(duì)口罩的需求越來(lái)越大。為了提高口罩生產(chǎn)的效率，生產(chǎn)口罩的設(shè)備也越來(lái)越自動(dòng)化、高效化。生產(chǎn)口罩的自動(dòng)化設(shè)備也是不斷創(chuàng)新，其中平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置是口罩生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，在口罩生產(chǎn)中起著重要的作用，研究平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置有著非常重要的意義。我國(guó)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展可謂日新月異、發(fā)展非常迅速，尤其是珠三角、長(zhǎng)三角等電子行業(yè)密集城市對(duì)自動(dòng)化的要求也越高。多數(shù)自動(dòng)化設(shè)備需要根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品量身定做，所以通常我們對(duì)這個(gè)行業(yè)也稱之為非標(biāo)自動(dòng)化，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的車床、銑床、鉆床等這些通用設(shè)備都會(huì)有相對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備只有采用的標(biāo)準(zhǔn)件擁有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其整個(gè)設(shè)備是沒(méi)有對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的。非標(biāo)之所以叫做非標(biāo)就是因?yàn)闆](méi)有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。口罩生產(chǎn)設(shè)備就是非標(biāo)設(shè)備，口罩又分為平面口罩、弧形口罩、其他形狀口罩等，根據(jù)使用的人群又分為兒童口罩、成人口罩等，根據(jù)使用的場(chǎng)所等還會(huì)又更細(xì)的其它劃分方式。每一種型號(hào)、每一種尺寸、每一種樣式都會(huì)有對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化非標(biāo)生產(chǎn)線設(shè)備，都是根據(jù)產(chǎn)品的樣式非標(biāo)設(shè)計(jì)定做。通過(guò)這次疫情設(shè)計(jì)人員對(duì)口罩自動(dòng)化生產(chǎn)線更追求高效化，口罩的生產(chǎn)速度已經(jīng)能達(dá)到200多個(gè)每分鐘的速度，中國(guó)口罩設(shè)備引領(lǐng)全球口罩生產(chǎn)設(shè)備，中國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)尤其是近十幾年發(fā)展尤為迅速，以此應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的國(guó)際形勢(shì)，我們只能自己擁有核心技術(shù)才能立足于世界的舞臺(tái)。當(dāng)前縱觀整個(gè)國(guó)際社會(huì)，自動(dòng)化程度比較高的是德國(guó)和日本，這兩個(gè)國(guó)家的自動(dòng)化設(shè)備起步時(shí)間比較早，發(fā)展的速度也是很快的，尤其是德國(guó)對(duì)設(shè)備的精益求精的制造精神，是值得世界各國(guó)學(xué)習(xí)的。日本的制造技術(shù)非常發(fā)達(dá)，日本人對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、組裝每個(gè)環(huán)節(jié)都非常認(rèn)真，一絲不茍的工作精神是值得我們學(xué)習(xí)的。我國(guó)的自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展相對(duì)發(fā)展國(guó)家比較晚，但是發(fā)展速度的是非常迅速的。國(guó)內(nèi)非標(biāo)自動(dòng)化的小型企業(yè)較多，設(shè)備的質(zhì)量相對(duì)不是太高，但是國(guó)內(nèi)關(guān)于非標(biāo)自動(dòng)化的大型企業(yè)也是有很多的，比如新松機(jī)器人、大疆無(wú)人機(jī)等諸多私營(yíng)企業(yè)，都是我們學(xué)習(xí)的榜樣，他們的發(fā)展在整個(gè)國(guó)際上都是比較知名的。小型企業(yè)應(yīng)該不斷整合資源，在技術(shù)上要精益求精、不斷像國(guó)內(nèi)前列企業(yè)看齊，只有這樣我們才能整體發(fā)展，不斷進(jìn)步、并超過(guò)德國(guó)日本這樣的高度自動(dòng)化的國(guó)家。隨著國(guó)際社會(huì)的疫情的不斷發(fā)展，未來(lái)關(guān)于口罩耳線自動(dòng)焊接裝置的結(jié)構(gòu)越來(lái)越精密、精度越來(lái)越高、智能化會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備的使用、有效的提高了口罩加工的效率，面對(duì)新冠肺炎疫情人們出行均佩戴口罩，保證自身和他人的安全，口罩的需求量也是非常巨大，研究口罩生產(chǎn)設(shè)備具有非常重要的意義。平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置是口罩生產(chǎn)線的重要組成部分，只有不斷研究勇于創(chuàng)新，才能設(shè)計(jì)并制造出高自動(dòng)化的口罩生產(chǎn)設(shè)備，做為設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該多學(xué)習(xí)、多思考、勇往直前。高度自動(dòng)化的口罩加工生產(chǎn)線也是一個(gè)國(guó)家制造技術(shù)發(fā)達(dá)的表現(xiàn)。2平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置總體方案設(shè)計(jì)平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置是口罩自動(dòng)化生產(chǎn)線中的重要組成，口罩在佩戴中耳線的牢靠非常重要，起著固定的作用。如下圖2-1所示，3平面口罩放置于2入料臺(tái)面之上，耳帶通過(guò)8頂耳帶機(jī)構(gòu)固定住，1焊接裝置通過(guò)氣缸帶著機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，底部5振動(dòng)子機(jī)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)，焊接完成之后7切割機(jī)構(gòu)自動(dòng)啟動(dòng)，以上各機(jī)構(gòu)均固定在6底部裝配之上，同時(shí)6底部裝配機(jī)構(gòu)擁有輸送系統(tǒng)，將加工完成的口罩輸送走，4旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處設(shè)計(jì)有焊接檢測(cè)工位，對(duì)不合格的口罩進(jìn)行自動(dòng)移除，其中9定位擋板是對(duì)輸送鏈條進(jìn)行定位的治具。整個(gè)設(shè)備采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化。設(shè)備中氣缸旋轉(zhuǎn)SMC品牌，電機(jī)選擇進(jìn)口電機(jī)東方馬達(dá)品牌，所有軸承選用SKF進(jìn)口軸承，充分保證每個(gè)環(huán)節(jié)的制造精度，充分保證設(shè)備的加工精密度。圖2-1總體方案圖表2-1總體方案零部件明細(xì)表

序號(hào)名稱數(shù)量材料1焊接裝置1裝配件2入料臺(tái)面1SUS3043平面口罩1成品4旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1裝配件5振動(dòng)子機(jī)構(gòu)1裝配件6底部裝配1裝配件7切割機(jī)構(gòu)1裝配件8頂耳帶機(jī)構(gòu)1裝配件9定位擋板2ABS3主要零部件的設(shè)計(jì)3.1輸送馬達(dá)的選擇馬達(dá)做為自動(dòng)化設(shè)備中的動(dòng)力源，選擇合適的馬達(dá)既能滿足使用需求，又能降低成本。選擇過(guò)大的馬達(dá)是對(duì)資源的浪費(fèi)，設(shè)計(jì)合適的安全系數(shù)尤為重要。本次設(shè)計(jì)選擇進(jìn)口的東方馬達(dá)具體參數(shù)型號(hào)如表3-1所示。其對(duì)應(yīng)的負(fù)載扭矩特性如圖3-1所示。后續(xù)通過(guò)對(duì)電機(jī)進(jìn)行校核計(jì)算，充分保證所選擇馬達(dá)滿足使用要求。電機(jī)校核的每個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要，設(shè)計(jì)過(guò)程中需認(rèn)真計(jì)算、校核得出結(jié)論。表3-1AZM46MK-HP9+AZD-KD+CC020VZFB2電機(jī)參數(shù)參數(shù)具體情況參數(shù)具體情況安裝尺寸40mm容許轉(zhuǎn)矩2.5N?m軸型單軸電源輸入電壓DC24V/DC48V電磁制動(dòng)有電源輸入電壓容許范圍±5%電纜線2m（標(biāo)準(zhǔn)電纜線）電源輸入電流1.8A驅(qū)動(dòng)器型內(nèi)藏定位型CE標(biāo)志是的勵(lì)磁最大靜止轉(zhuǎn)矩2.5N?mPC設(shè)定程序MEXE02轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J71×10^-7kg?m^2電動(dòng)機(jī)部質(zhì)量0.88kg齒隙3arcmin(0.05°)電路部質(zhì)量0.15kg速度范圍0～600r/min減速比5分辨率000P/R設(shè)定時(shí)0.04°/脈沖圖3-1負(fù)載扭矩特性圖3.2驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的校核（1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的詳細(xì)計(jì)算電機(jī)中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量旋轉(zhuǎn)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（3-1）式中：——步進(jìn)距離，cm；——工作臺(tái)的質(zhì)量，kg。將已知條件，代入到公式（3-1）中可得聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（2）計(jì)算轉(zhuǎn)矩特性Mjmax為電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，也是電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩，通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到Mmq為電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Mmq與Mjmax具有線性關(guān)系，可以表達(dá)為公式（3-2）（3-2）在資料中查得。將數(shù)據(jù)代入到公式中得電機(jī)空載啟動(dòng)扭矩的計(jì)算如公式（3-3）（3-3）式中Mkq——空載啟動(dòng)時(shí)的力矩，N·m；Mka——空載啟動(dòng)情況下，可移動(dòng)部件的速度由零升速到最大時(shí)，折算到電機(jī)軸上的加速力矩，N·m；Mkf——在電機(jī)上的摩擦力矩（空載啟動(dòng)時(shí)），N·m。計(jì)算Mkq的各相關(guān)項(xiàng)的力矩值如下：加速力矩Mka的計(jì)算如公式（3-4）（3-4）其中機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)最大速度時(shí)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速值的計(jì)算如公式（3-5）（3-5）式中：Jε——機(jī)械結(jié)構(gòu)中等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值；ε——電機(jī)加速度的最大值；T——運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)從靜止?fàn)顟B(tài)下啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間；vmax——運(yùn)行裝置的最大移栽速度；?b——初選電機(jī)的步距角；δb——脈沖當(dāng)量。帶入公式（3-5）可得再將結(jié)果帶入公式（3-4）可得空載摩擦力矩Mkf的計(jì)算如公式（3-6）（3-6）式中：M——運(yùn)動(dòng)部件的總重量；μ——摩擦系數(shù)；η——傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，（）；L——旋轉(zhuǎn)軸的最大行程。所以帶入公式（3-6）可得附加摩擦力矩M0的計(jì)算如公式（3-7）（3-7）式中：FYJ——使用的旋轉(zhuǎn)軸的預(yù)緊壓力值（為最大軸向負(fù)載的1/3）；η0——旋轉(zhuǎn)軸未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，這里取。帶入公式（3-7）可得通過(guò)將以上計(jì)算所得的加速力矩Mka、空載摩擦力矩Mkf以及附加摩擦力矩M0，帶入公式（3-3）可得到馬達(dá)啟動(dòng)的空載轉(zhuǎn)矩為：電機(jī)進(jìn)行校核時(shí)計(jì)算出的扭矩不能超過(guò)電機(jī)額定扭矩，只有這樣才能充分保證使用需求。通過(guò)以上計(jì)算校核，合格。（3）校核電機(jī)的啟動(dòng)矩頻特性一般來(lái)說(shuō)，起動(dòng)轉(zhuǎn)速是指電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速，很少用于電機(jī)的跳躍起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速在啟動(dòng)結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值時(shí)，其轉(zhuǎn)速在一定時(shí)間內(nèi)保持正常。圖4-2顯示了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)頻率特性之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)比得到結(jié)論進(jìn)行對(duì)比。圖3-2矩頻特性圖在此圖中，縱軸為空載啟動(dòng)力矩，單位為N?cm，橫軸為對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)頻率，單位為KHz。根據(jù)上述計(jì)算可知空載啟動(dòng)力矩。在圖3-2中可以查得對(duì)應(yīng)的允許啟動(dòng)頻率。而其相應(yīng)的啟動(dòng)頻率，符合設(shè)計(jì)的要求，可以選用。（4）運(yùn)行矩頻特性校核電機(jī)的最高快進(jìn)運(yùn)行頻率fkz的計(jì)算需滿足公式（3-8）（3-8）式中：Vmax——機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的最大速度柱；δp——脈沖當(dāng)量。帶入公式（3-8）可得快進(jìn)力矩MKJ的計(jì)算如公式（3-9）（3-9）式中：MKF——快進(jìn)時(shí)，折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；M0——附加摩擦力矩。帶入公式（3-9）可得由圖3-2可知。對(duì)應(yīng)的允許快進(jìn)頻率；所以東方馬達(dá)AZ系列DC電源輸入內(nèi)藏定位型AZM46MK-HP9+AZD-KD+CC020VZFB2，經(jīng)過(guò)計(jì)算校核符合要求，可以使用。3.2同步帶輪的設(shè)計(jì)與校核驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最大工作轉(zhuǎn)速為318r/min，而電機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與電機(jī)之間的傳動(dòng)比為：而減速器的傳動(dòng)比為5.33，因此，同步帶的傳動(dòng)比為：根據(jù)查閱資料以及已經(jīng)得出的數(shù)值，電機(jī)額定功率0.3KW，小帶輪轉(zhuǎn)速562r/min，傳動(dòng)比，軸間距約200。每天二班制工作（按16計(jì)算）。設(shè)計(jì)功率查閱相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，可查的選擇帶型和節(jié)矩根據(jù)=0.45KW和，查閱機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取L型，節(jié)矩=9.5253）小帶輪齒數(shù)根據(jù)帶型L和小帶輪轉(zhuǎn)速，查閱手冊(cè)得小帶輪的最小齒數(shù)，此處取。小帶輪的節(jié)圓直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得其外徑。大帶輪的齒數(shù)圓整后，取36。6）大帶輪的節(jié)圓直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得其外徑。帶速8）初定軸間距取=2000帶長(zhǎng)及齒數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為270的型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng)，節(jié)線長(zhǎng)的齒數(shù)。10）實(shí)際軸間距。此結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整：11）小帶輪嚙合齒數(shù)代入相關(guān)參數(shù)，可得：12）基本額定功率查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：計(jì)算帶寬選擇同步帶L型、寬25.4mm、齒數(shù)72。3.3同步帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核1）同步帶輪結(jié)構(gòu)同步帶輪結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-3所示。圖3-3同步帶輪軸結(jié)構(gòu)示意圖同步帶軸左端與聯(lián)軸器連接，右端分別安裝軸承，套筒以及軸承端蓋。2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3查的，于是得，故取。（2）由于段是與同步帶輪連接，故。（3）第三部分選擇的軸承為深溝球軸承61901，其主要尺寸為即可。3）軸上零件的軸向定位帶輪與軸的周向固定采用平鍵連接。軸向固定采用套筒和軸承端蓋的方式。4）確定軸端倒角軸端倒角取。5）軸的受力分析以及軸的校核（1）作用在同步帶輪上的力即圓周力、徑向力及齒輪作用在軸上的力（2）根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的受力簡(jiǎn)圖軸的受力簡(jiǎn)圖如圖3-4所示。圖3-4軸受力簡(jiǎn)圖右端是以軸端擋圈進(jìn)行固定，因此可以把軸看作是懸臂梁，由力矩平衡可知：最終可以得到：計(jì)算得到水平面的力矩分別為：計(jì)算豎直面的力矩為：計(jì)算力矩合理：輸入軸是收到的扭矩為：5090N·mm，最終合成彎矩和扭矩，得到彎扭矩圖如圖3-5所示。圖3-4輸入軸彎扭矩圖最大危險(xiǎn)界面校核：由圖3-4可知同步帶輪軸在輸出端彎扭矩最大，因此只需要驗(yàn)證齒輪處的界面應(yīng)力是否大于許用應(yīng)力即可。根據(jù)設(shè)計(jì)要求有，通過(guò)計(jì)算校核合格，可以使用。3.4軸承的設(shè)計(jì)與校核本文設(shè)計(jì)的同步帶輪軸兩端均由軸承連接，軸承的型號(hào)為：7204，軸承的校核主要根據(jù)軸承的使用壽命，軸承預(yù)期壽命計(jì)算公式如下：通過(guò)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，軸承7204的額定動(dòng)載荷為，兩個(gè)軸承的受力在前節(jié)已經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，其合力計(jì)算公式如下：將相關(guān)數(shù)值代入，可得：?。?，軸承安裝位置靠近輪胎，存在一定的振動(dòng)沖擊，取。接下來(lái)計(jì)算兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷，計(jì)算公式如下：當(dāng)相關(guān)參數(shù)代入上式，可得到具體數(shù)值為：接著分別計(jì)算兩個(gè)軸承的工作壽命，計(jì)算結(jié)果如下：通過(guò)上式可得，兩個(gè)軸承的工作壽命分別為：以及，均超過(guò)了預(yù)期壽命11520h，驗(yàn)算合格。

4基于Solidworks的三維建模4.1平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置三維建模Solidworks是法國(guó)達(dá)索公司開(kāi)發(fā)的一款三維設(shè)計(jì)軟件，和UG、PROE、CATIA等三維軟件相比，Solidworks三維軟件操作簡(jiǎn)單、容易操作、功能也很強(qiáng)大。平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置是由很多部件構(gòu)成，其中每一個(gè)部件又由很多零件組成。通過(guò)Solidworks繪制每一個(gè)零件，繪制中充分運(yùn)用拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)、陣列等基本功能。關(guān)于氣缸、軸承、軸承座、電機(jī)等這一類的標(biāo)準(zhǔn)件可以通過(guò)Solidworks軟件或者廠家提供的插件自動(dòng)生成。所有零件繪制完成之后，通過(guò)裝配功能將每個(gè)零件以及標(biāo)準(zhǔn)件組裝到一起，組裝中充分運(yùn)用各種配合，比如同心、垂直、平行、接觸、機(jī)械傳動(dòng)配合等。每個(gè)部件組裝完成之后，再對(duì)所有部件進(jìn)行組裝，最終整個(gè)設(shè)備的所有部件裝配再一起，具體如下圖4-1平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置三維裝配圖所示。圖4-1平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置三維裝配圖Solidworks深受廣大機(jī)械設(shè)計(jì)工程師喜歡的一個(gè)重要原因就是多層次展示設(shè)計(jì)的設(shè)備，并可通過(guò)非常便捷的渲染功能、直觀的展示在電腦前。在設(shè)計(jì)前期就可以通過(guò)三維模擬展示在面前。各種配合模擬實(shí)際的安裝，通過(guò)軟件可自行檢測(cè)各零部件是否干涉，解決問(wèn)題。另外通過(guò)設(shè)置每個(gè)零件的材料，可以準(zhǔn)確的得到設(shè)備的重量參數(shù)，前期設(shè)計(jì)階段就可以找出設(shè)備的重心，充分保證設(shè)備的強(qiáng)度。4.2平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置運(yùn)動(dòng)仿真Animator是SolidWorks的自有插件，可以通過(guò)對(duì)各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，模擬設(shè)備的運(yùn)行、并輸出動(dòng)畫(huà)，更直觀的表達(dá)設(shè)備的功能，這對(duì)前期的設(shè)備開(kāi)發(fā)階段具有重要的指導(dǎo)意義。常用的運(yùn)動(dòng)有直線馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，并可針對(duì)各運(yùn)動(dòng)設(shè)置阻力等各參數(shù)，充分模擬實(shí)際使用中的工況。最終可以輸出位移曲線圖、速度曲線圖、加速度曲線圖等諸多參數(shù)變化曲線，對(duì)分析結(jié)構(gòu)、校核結(jié)構(gòu)都具有重要的指導(dǎo)意義。下圖4-2為進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的具體操作流程，適用于所有設(shè)備的仿真操作。新建運(yùn)動(dòng)仿真新建運(yùn)動(dòng)仿真環(huán)境設(shè)置創(chuàng)建模型定義材料創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副添加載荷和接觸創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)指定封裝選項(xiàng)創(chuàng)建解算方案求解執(zhí)行分析工作圖4-2Solidworks運(yùn)動(dòng)仿真流程圖打開(kāi)裝配模型，左下角選擇運(yùn)動(dòng)算例，進(jìn)入后可進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，如圖4-3所示。圖4-3選擇運(yùn)動(dòng)算例選擇Motion分析，然后可進(jìn)行動(dòng)畫(huà)仿真、參數(shù)設(shè)置等。圖4-4運(yùn)動(dòng)算例分析5焊接裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及優(yōu)化5.1焊接裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析由于本文設(shè)計(jì)的焊接裝置其最大運(yùn)動(dòng)速度需要達(dá)到5m/s，因此在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)焊接裝置的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性提出了較高的要求，所以本章重點(diǎn)對(duì)焊接裝置進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，其目的在于驗(yàn)證焊接裝置在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，有無(wú)加速度突變以及沖擊。結(jié)合上文可知，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)最大速度為5m/s，假定加速時(shí)間為2s，結(jié)合上述數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)焊接裝置的運(yùn)行速度（線性規(guī)律）如下：（5-1）畫(huà)出上述運(yùn)動(dòng)規(guī)律下，焊接裝置的位移、速度以及加速度曲線，如圖5-1~圖5-3所示。圖5-1焊接裝置位移曲線圖圖5-2焊接裝置速度曲線圖圖5-3焊接裝置加速度曲線從圖5-1~圖5-3，當(dāng)焊接裝置采用式（5-1）所示的規(guī)律時(shí)（線性規(guī)律），焊接裝置的位移，速度曲線均連續(xù)分布，無(wú)任何突變，即表明機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)任何的剛性沖擊，但是圖5-3顯示，在零時(shí)刻，加速度從0突變成1.5m/s2，在2s的時(shí)刻，加速度從1.5m/s2突變成0，因此焊接裝置加速階段存在2個(gè)加速度突變，即存在2個(gè)柔性沖擊，而運(yùn)行過(guò)程的柔性沖擊會(huì)造成失穩(wěn)、傾倒等后果。5.2焊接裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律優(yōu)化根據(jù)上文分析可知，現(xiàn)有的動(dòng)力運(yùn)動(dòng)規(guī)律會(huì)使得焊接裝置在加速階段存在一定的柔性沖擊，因此本文接下來(lái)動(dòng)力源的速度曲線進(jìn)行優(yōu)化，重新設(shè)計(jì)了動(dòng)力源運(yùn)動(dòng)規(guī)律[18]，如下所示：第2種變化規(guī)律為余弦變化，驅(qū)動(dòng)件速度變化公式如下：（5-2）將上述速度作為液壓缸的驅(qū)動(dòng)速度，可得到焊接裝置的位移、速度以及加速度曲線，如圖5-4~圖5-6所示。圖5-7焊接裝置位移曲線圖圖5-8焊接裝置速度曲線圖圖5-9焊接裝置位移曲線圖從圖5-4~圖5-6，當(dāng)焊接裝置采用式（5-2）所示的規(guī)律時(shí)，焊接裝置的位移，速度曲線、加速度均連續(xù)分布，無(wú)任何突變，即表明在該運(yùn)動(dòng)規(guī)律下，焊接裝置無(wú)任何的剛性以及柔性沖擊，加速過(guò)程中平穩(wěn)，無(wú)振動(dòng)，綜上所述，本文設(shè)計(jì)的焊接裝置最終采用余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

6結(jié)束語(yǔ)本次的課題的主要是目的是設(shè)計(jì)一個(gè)平面口罩自動(dòng)焊接裝置仿真設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接的裝置。經(jīng)過(guò)老師的教導(dǎo)學(xué)習(xí)并熟練掌握SolidWorks；solidword工程設(shè)計(jì)軟件實(shí)戰(zhàn)演練，通過(guò)對(duì)平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置的研究分析，應(yīng)用solidword工程設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置的仿真設(shè)計(jì)，對(duì)自動(dòng)焊接裝置的工作軌道進(jìn)行仿真觀察其仿真效果。雖然仿真成功，但現(xiàn)實(shí)中能否做出來(lái)，做出來(lái)了以后是否還會(huì)有什么缺陷，這些我們都是未知的，但在大學(xué)畢業(yè)面對(duì)未來(lái)的道路上，還有很多未知的機(jī)械結(jié)構(gòu)和更為復(fù)雜的構(gòu)造系統(tǒng)等著我們?nèi)W(xué)習(xí)，靠著自己未來(lái)參加工作實(shí)踐，發(fā)揚(yáng)學(xué)校里學(xué)到的知識(shí)，同時(shí)也要去發(fā)掘在學(xué)校沒(méi)有接觸過(guò)更為復(fù)雜多變的尖端機(jī)械構(gòu)造。同時(shí)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也能很好的為我以后的機(jī)械事業(yè)邁出的一步。靠著本次設(shè)計(jì)也讓我自身得到了，良好的鍛煉。在不斷的修改，討論，論證中砥礪前行。而且在華僑大學(xué)讀書(shū)這四年里，我雖然算不上勤勤懇懇努力讀書(shū)的同學(xué)，成績(jī)也相當(dāng)一般，但是我的老師和同學(xué)們都很愿意幫助我，在我遇到困難，設(shè)計(jì)遲鈍陷入迷茫的時(shí)候，為我點(diǎn)亮一盞希望的燈，讓我順利的學(xué)會(huì)并完成了設(shè)計(jì)。感謝那些個(gè)夜晚一起為學(xué)業(yè)奮斗的同學(xué)，還有那些為我們指點(diǎn)迷津的老師們，在我們一籌莫展時(shí)給予了我們更好的學(xué)習(xí)方法。當(dāng)然畢業(yè)以后，我一定再接再厲，永不放棄，積極投入機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展上，同時(shí)也希望能為國(guó)家的機(jī)械行業(yè)，盡一點(diǎn)綿薄之力。致謝大學(xué)的學(xué)習(xí)階段即將結(jié)束，我們也即將步入社會(huì)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)將大學(xué)所學(xué)課程進(jìn)行了一次綜合性的考察。畢業(yè)設(shè)計(jì)從選擇題目到查閱文獻(xiàn)，一直到設(shè)計(jì)圖紙、撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，其過(guò)程也是非常艱辛。每個(gè)階段都離不開(kāi)指導(dǎo)老師的幫助，在這里對(duì)指導(dǎo)老師以及大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中所有老師和幫助過(guò)我的同學(xué)們說(shuō)一聲謝謝。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)把大學(xué)學(xué)過(guò)的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，之前的學(xué)習(xí)更多是死記硬背沒(méi)有聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)考慮實(shí)際生產(chǎn)中的各因素，從實(shí)際出發(fā)解決平面口罩耳線自動(dòng)焊接裝置中的諸多實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。包括電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器、軸承、氣缸等標(biāo)準(zhǔn)件的選用，以及軸、機(jī)架等的尺寸設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核都需要很多專業(yè)知識(shí)的支撐，通過(guò)畢設(shè)重新溫習(xí)了一遍之前的課本。包括三維軟件、二維CAD軟件的使用等都是為將來(lái)走上工作崗位打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程是艱辛的，老師的細(xì)心指導(dǎo)、設(shè)計(jì)過(guò)程中的不斷完善、追求更完美的成果展示出來(lái)，對(duì)大學(xué)四年是一個(gè)綜合考驗(yàn)。人生路很漫長(zhǎng)，感謝在大學(xué)這一站點(diǎn)遇到你們，正是有了你們才使我的大學(xué)生活更加豐富多彩！明天我們即將步入社會(huì)，前往人生的另一站點(diǎn)，即將離開(kāi)母校的我，預(yù)祝老師們工作順利、身體健康，預(yù)祝同學(xué)們前程似錦、勇攀高峰！參考文獻(xiàn)[1]超聲波塑料焊接溫度場(chǎng)有限元數(shù)值模擬[J].劉川,梁延德,鄧瑩瑩.

機(jī)械工程材料.

2005(11)[2]20世紀(jì)功率超聲在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展[J].林仲茂.

聲學(xué)技術(shù).

2000(02)[3]超聲波塑料焊接溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算及檢測(cè)[J].梁延德,鄧瑩瑩,劉利.

機(jī)械工程師.

2004(08)[4]步進(jìn)電機(jī)的PLC直接控制[J].管麗娜,邵強(qiáng).

大連民族學(xué)院學(xué)報(bào).

2004(01)[5]超聲波塑料焊接溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].梁延德,劉川.

機(jī)械科學(xué)與技術(shù).

2003(S1)[6]無(wú)紡布簡(jiǎn)介及對(duì)該術(shù)語(yǔ)譯法和命名的商榷[J].曹邦威.

紙和造紙.

2003(03)[7]基于PLC的機(jī)加工控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].賴指南.湖南大學(xué)

2005[8]PLC脈沖控制步進(jìn)電機(jī)技術(shù)[J].宣財(cái)鑫.

機(jī)車車輛工藝.

2002(01)[9]激光切割在工業(yè)上應(yīng)用的現(xiàn)狀[J].唐元冀.

激光與光電子學(xué)進(jìn)展.

2002(01)[10]功率超聲技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其最新進(jìn)展[J].林書(shū)玉.

陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(