不锈钢水槽焊接夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 不锈钢水槽焊接夹具设计 摘要 二十一世纪的制造业面临着顾客需求驱动、不可预测、快速多变和来自全球不断增加的市场竞争 ,而且竞争不断加剧 。 市场的不断变化要求制造系统加工的产品品种能够快速变换以满足市场需求。夹具在机械制造中占有重要地位。专用夹具是在夹具零部件高度标准化、规格化、系列化的基础上发展起来的，使用专用夹具可节约夹具设计制造工时和材料、缩短生产准备周期、保证产品质量和提高竞争力。本文就是介绍了在已知一定技术要求的情况下对不锈钢水槽焊接夹具设计的方法与步骤。 关键词 专 用夹具 不锈钢水槽 焊接夹 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1st is is to to an in of is on ig a 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 页 第 I 页 目录 第 1 章 绪论 1 题研究的背景 1 计任务与要求 3 计题目 3 计内容及工作量 3 第 2 章 结构方案 4 案的提出 4 案拟定 4 案的确定 5 第 3 章 结构设计 6 力源选择 6 动机的选择 6 频器的选择 8 件的选择 10 动螺旋副（丝杠螺母）的选择 10 速机构的选择 11 感器的选择 12 第 4 章 设计计算 19 圆柱的受力估算 19 杠的计算 20 据耐磨性计算丝杠各项参数 20 杠的稳定性计算 21 丝杠是受力设计蜗轮蜗杆减速器 21 速器传动零件设计 22 轮蜗杆设计 23 轮蜗杆的计算 23 速器箱体结构计算 26 的校核计算 27 压组件设计 29 压传动的作用及特点 29 缸的原理 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 页 第 缸的确定 31 空装置的选择 33 空装置的发展与展望 33 空吸盘的选择 34 第 5 章 控制系统设计 36 制系统组成 36 制系统方案 36 第 6 章 系统评价 38 统评价 38 统工作时会出现的问题和解决办法 38 统改进建议 38 毕业设计结论 39 致谢 40 参考文献 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 1 页 第 1 章 绪论 课题研究的背景 制造业是国家经济中一个关键性的工业部门，它在建设国家强大的社会物质技术基础中起着十分重要的作用。国家实力的增强和经济的繁荣同制造业所能提供的产品和服务的竞争力密切相关。因此，每个工业化国家都给予制造业以足够的重视，把制造同科学与技术并列为 国家经济发展确保的三大研究主题。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智慧、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 高精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度达到 5m，夹具支承面的垂直度达到 0 01300行度高达 0 01500 高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心 夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 1 2 秒，夹具结构简化，为机床进行多任务位、多面和多件加工创造了条件。 模块，组合 夹具组件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具组件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 术，可建立组件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优 化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与组件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。 通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 2 页 机床夹具按夹具特点分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、拼装夹具、通用可调夹具、成组夹具，可重构夹具等。 图 1 1 夹具组成 其中通用夹具已经标准化，在一定范围内可用于加工不同工件，如车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。 组合夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先制造好的标准组件和部件组装而成，用完之后可以拆卸存放，或供重新组装新夹具时使用，故具有组装迅速、周期短、能反复使用的特点，适用于小批量生产或新产品试制。 拼装夹具是由标准化、系列化的夹具组件，直接按专用夹具的装配方法装配成的专用夹具，适用于多品种、小批 量生产 ;通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件，调整或更换个别定位组件或夹紧组件而形成的专用夹具，其加工对象不确定，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产。 成组夹具是指专为加工成组工艺中某一族 (组 )零件而设计的可调夹具，加工对象明确，适用于成组加工。 专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产。 现代的专用夹具是伴随着大批大量生产的发展而发展出现的，特别是和汽车工业的发展密切相关。专用夹 具的使用，一方面缩短了工序时间，降低了加工机床 夹具 装配夹具 焊接夹具 检验夹具 夹 具 按工艺过程分类 通用夹具 一次性使用夹具 可多次重复使用夹具 专用夹具 组合夹具 可 调 整 夹具 可 重 构 夹具 按适用范围和特点分类 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 3 页 成本 :另一方面，夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工件的成本。因此，在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的，也就是夹具的经济性，一直都是夹具结构发展和设计的一个主要问题。专用夹具的费用分担在大批量生产的每一个工件上是极小的，所以，从事大批量生产的企业都采用专用夹具，在某些领域专用夹具还占有重要的位置。 计任务与要求 设计题目 1 名称：不锈钢水槽焊接夹具 2 用途 :本夹具可用于加工椭圆柱筒形工件 3 测量参数 ： （ 1）圆 柱筒规格 30000 （ 2）壁厚 3）椭圆长短轴比 1： 2 （ 4）立式结构，快速更换产品 4 技术要求及技术指标 技术要求 生产水槽的规格是 300， 350， 400， 450， 500，在生产各个规格中需要限制夹具的下降距离，生产 300 时夹具下降距离是 82产 350 时夹具下降距离 102产 400 夹具下降 118产 450 时夹具下降 132产 500 时夹具 下降 146 设计内容及工作量 05/10/1 06/03/20 译文，熟悉题目，调研，收集资料，撰写开题报告 06/03/21 06/04/10 确定总体方案 06/04/11 06/04/30 确定各部分参数并绘制草图 06/05/01 06/05/30 绘制零件图和计算机绘图 06/05/31 06/06/10 撰写设计说明书 06/06/11 准备答辩， 答辩 纸 4 张，可包括装配图、零件图和控制原理图（最多一张 设计说明书 2 万字；开题报告 3字，译文 5000 汉字；计算程序不少于 100 条语句。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 4 页 第 2 章 结构 方案 案的提出 该设备为机电一体化设备，机电一体化系统是由计算机信息网络协调控制的，用于完成包括机械力，运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统，其核心是由 制的，包括机械，电力，电子，气压，光学等技术的伺服系统，它的主要功能是完成一系列的机械运动。每一个机械运动可单独由控制电机，传动机构和 执行机构组成的机械子系统来完成，而这些子系统要由 调和控制，以完成其功能要求。因此机电一体化系统的设计要考虑产品的总体布局，机构选型，机构造型的合理化和最优化。 依据机电一体化产品的设计原则，拟定以下总体设计布局： 图 2 1 传动设计布局 案的拟定 通过在长春客车有限公司调研和多处查阅资料，并通过与指导老师讨论，对本夹具提出以下方案： 方案一：采用电机驱动，用联轴器连接减速器，减速器采用两级锥齿 圆柱齿轮减速，经减速器后输出动力，减速器与丝杠连接，由丝杠运动对工件 进行加工。 方案二：采用电机驱动，用联轴器联结减速器，减速器采用单级蜗杆减速，经减速器后输出动力，减速器与丝杠连接，由丝杠运动对工件进行加工。 方案三，采用电机驱动，用联轴器连接减速器，减速器采用两极锥齿轮 圆柱齿轮减速，经减速器后输出动力，采用液压传动对工件进行加工。 方按四，采用电机驱动，用联轴器连接减速器，减速器采用单级蜗杆减速，经减速后输出动力，再连接液压机构对工件进行加工。 频电机 驱动电源 降速机构 执行机构 传感器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 5 页 案确定 方案一的优缺点：减速器采用两级锥齿 圆柱齿轮减速，传动效率较单级蜗杆高，但是结构较复杂，尺寸大。 方案二 的优缺点：减速器采用单级蜗杆减速，传动比大，结构紧凑，但传动效率低，用于中小功率。 方案三和四的优缺点：采用液压机构与减速器连接是结构比较复杂，而且液压机构本身也比较复杂，对于整个系统的控制也不方便，会使整个夹具本身不够经济。 通过方案的比较，考虑该设备的使用要求，应选用第二种方案。 此结构原理示意图 图 2 2 传动方案 电动机 蜗轮蜗杆 减速器 丝杠 执 行 机构 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 6 页 第 3 章 结构设计 力源选择 本夹具采用电动和汽压两种方式，受力的圆筒靠丝杠的运动给力。丝杠的运动由电动机通过蜗轮蜗杆减速 器提供。 电动机的选择 本夹具所需的运动是需要变速的所以一般的三相异步电动机不能满足调速要求，而如果在传动中加入变速箱会是试验台结构变的复杂；如果采用直流电动机虽然能够获得很好的调速效果但对电网的要求过高会使成本提高。综合考虑功能和成本的因素确定，选择变频调速电动机最为合理，既能满足功能要求又不会造成成本过高。 电动机的容量（额定功率）选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，则不能保证机器正常工作，或使电动机长期超载、发热而 过早损坏；容量过大，则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不在满载下运行，效率和功率因子都较低，造成很大浪费。 电动机的容量主要根据运行时发热条件决定。额定功率是连续运转下电动机发热不超过许用温度的最大功率，满载转速是指负荷相当于额定功率时的电机转速，同一类型电动机，按额定功率和转速的不同，具有一系列型号。对于长期连续运行的机械，要求所选择电动机的额定功率 大于等于电动机实际工作时的功率 常可不必校验发热和启动力矩。 电动 机所需的输出功率为： w/中， 工作机要求的输入功率， 为由电动机至工作机的总效率。 工作机要求功率 由机器工作阻力和运动参数计算求得，通常由设计中给定的参数，按下式计算： 000 550中： F 为工作机的阻力，； v 为工作机的线速度， m/s； m；r/上面公式估算得 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 7 页 根据汽车变速箱实际工况的考虑，选择转速 n（ 0 4000r/适应不同的试验要求。根据上述条件选择 列变频调速三相异步电动机具体参数如下： 3 使用条件 （ 1） 海拨不超过 1000m； （ 2） 环境温度不超过 40 ； （ 3） 电机防护等级 （ 4） 相对湿度：不 超过 90%（ 20以下时）； （ 5） 工作制： 续； （ 6） 绝缘等级： B（或 F）级； 图 3 1 电动机 （ 7） 电动机的额定电压 380V，频率为 50可根据用户要求确定额定点的电压和频率。 4主要技术性能和技术参数 对电网频率为 50 60电源，其调速范围一般为 51006120 （ 1： 20）。电动机在 550 660出额定转矩，为恒转矩运行区，在 50 100 60120输出额定功率，为恒功率运行区。 如 图 3 2。 图 3 2 电压和转矩特性 用变频电源供电在低频时，电动机的起动转矩与额定转矩之比可达 。 5具体选择参数如下： 型 号： 称功率（ 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 8 页 标称电流 （ A）： 定转矩（ 转矩变频范围（ H 恒功率调频范围（ 50转转矩 /额定转矩 ： 2 转电流 /标称电流 ： 10 最大转矩 /额定转矩 ： 最小转矩 /额定转矩 ： 变频器选择 变频器的应用范围及其市场分析 变频器主要用于交流电动机 (异步电机或同步电机 )转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪 80 年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。 变频器主要用于交流电动 机 (异步电机或同步电机 )转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪 80 年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程（中央空调、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重要作用。 (1)变频器与节能 变频器产生的最初用途是速度控制， 但目前在国内应用较多的是节能。中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。在 2003 年的中国电力消耗中， 60动力电，而在总容量为 千瓦的电动机总容量中，只有不到2000 万千瓦的电动机是带变频控制的。据分析，在中国，带变动负载、具有节能潜力的电机至少有 千瓦。因此国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术。 应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。以风机水泵为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。当所需风量减少，风机转速降低 时，其功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节电效果非常可观。与此类似，许多变动负载电机一般按最大需求来生产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中，轻载运行的时间所占比例却非常高。如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，变动负载的节能潜力巨大。 作为节能目的，变频器广泛应用于电力、冶金、石油、化工、市政、中央买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 9 页 空调、水处理等行业。以电力行业为例，由于中国大面积缺电，电力投资将持续增长，同时，国家电改方案对电厂的成本控制提出了要求，降低内部电耗成为电厂关注焦点，因此变频器在电力行 业有着巨大的发展潜力，尤其是高压变频器和大功率变频器。研究显示，仅电力行业， 2003 年的变频器市场规模就达到了 元。因此，变频器的节能应用前景非常广泛。 （ 2）变频器与工艺控制（速度控制） 目前，中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低，制造工艺和效率都不高，因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。 以纺织行业为例，中国具有世界最大的纺织产品生产能力，市 场范围遍及全球，产业规模庞大。纺织与化纤行业也是变频器应用最多、使用密度最高的行业。在最常见的化纤机械设备中，选用变频器的设备有螺杆挤出机、纺丝机和后加工机等。选用变频器较多的棉纺设备主要有细纱机、粗纱机、精梳机等。这些设备都要求精确速度控制、多单元同步传动或比例同步 (牵伸 )传动等，应用变频器可以提高工艺要求、提升产品质量，同时减轻了人工的劳动强度、提高了生产效率，可以说，变频器是纺织行业增强国际竞争能力的重要装备。市场调查显示， 2003 年变频器在纺织与化纤行业的市场规模超过了 10 亿元。 此外，在食 品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业，国内的企业需要扩大生产规模，提高生产技术，因此变频器的应用前景和发展潜力都不可小觑。 （ 3）变频家电 除了工业相关行业，在普通家庭中，节约电费、提高家电性能、保护环境等受到越来越多的关注，变频家电成为变频器的另一个广阔市场和应用趋势。带有变频控制的冰箱、洗衣机、家用空调等，在节电、减小电压冲击、降低噪音、提高控制精度等方面有很大的优势。目前，中国是世界上最主要的家电供应国，但家电采用变频器的比例很低，而在日本， 90以上的家电是变频控制。据调查， 2003 年 ，中国的变频家电同比增长超过 200，但体现在市场中的变频家电并不多见，因此，变频家电具有非常好的发展潜力 （ 4）前景广阔的中国变频器市场 中国拥有庞大的产业群，并保持着持续稳定的发展；与国际接轨，众多的企业需要提升国际竞争力；人们生活质量不断提高等。这些都是变频器市场的增长驱动力和更广泛应用的基础 。 变频器的确定 根据变频调速电动机的要求选择合适的变频调速器，国产 列交流电动机变频调速器可广泛用于机械、轻工、纺织、化工、冶金、石油等部门的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 10 页 风机、水泵等控制系统的交流电动机变频调速。该产品 采用数字 频电路系统，控制参数由触摸式开关设定，并具有抗干扰保护措施。所以选用国产列通用型交流电动机变速调速器完全可以满足要求。具体参数如下： 型号： 定容量 /50 适配电机功率 /30 额定工作电流 /A： 58 输入：电压 /V： 3 相 38010% 图 3 3 变频器 频率 /50/60 输出： 调制方式：正弦脉宽调制（ 电压： 3 相 380V 最大 频率范围 / 125 频率精度 /%： 定： 频率： 4 段 电压 /频率： 8 调 曲线 降速时间 /s： 80 保护功能：过电压、过电流、短路、失速 显示：四位 装方式：挂壁式 冷却方式：强制风冷 件的选择 滑动螺旋副（丝杠螺母）的选择 丝杠螺纹的选择 常用的螺纹类型主要有普通螺纹，管螺纹，梯形螺纹和矩形螺纹。普通螺纹牙形为三角形牙型角 =600 ，内外螺纹旋合后留有径向间隙。自锁性好。管螺纹牙型为等腰三角形，牙型角 =550 ，适用于管头，管接头等。梯形螺纹牙买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 11 页 型为等腰梯形，牙型角 =300，内，外螺纹以锥面贴紧不易松动。传动效率略低，但梯形螺纹是最长用的传动螺纹。矩形螺纹牙型角为 =00，传动效率高但牙根强度 弱。 对于此夹具的传动采用梯形螺纹传动。 减速机构的选择 常用的减速器的形式，特点及应用 1） 单级圆柱齿轮减速器： 传动比： 46 最大： 10 特点：转齿可为直齿， 斜齿或人字齿。箱体常用铸铁制造，支撑多采用滚动轴承，只有重型或特高速时才采用滑动轴承 2） 两极展开式圆柱齿轮减速器： 传动比： 840 最大： 60 特点：是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对与轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。输入输出轴上的齿轮常布置在远离轴输入输出端的一边，以减少因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均。 高速级常用斜齿，低速级可用斜齿或直齿。建议用于载荷平稳场合。 3） 两级分流式圆柱齿轮减速器： 传动比： 840 最大： 60 特点：低速轴上的齿轮相对于轴承为对称分布，载荷沿齿宽分布较均匀。中间轴危险断面上的转矩是传递转矩的一半。高速级常用斜齿，同一轴上齿轮一边右旋，另一边左旋，轴向力可抵消，结构复杂，许多用一对齿轮，轴向尺寸较大。建议用于变载荷场合。 4） 三级展开式圆柱齿轮减速器： 传动比： 10200 最大： 400 特点：传动比大，其余与两级展开式相同 5） 单级锥齿减速器 传动比： 15 最大： 10 特点：用 于输入轴与输出轴相交的传动 6） 两级锥齿 传动比： 815 最大： 40 特点：用于输入轴与输出轴相交的传动比较大的传动。锥齿轮应在高速级。以减少锥齿轮的尺寸，利于加工，轮齿可制成直齿或斜齿。 7） 单级蜗杆减速器 传动比： 740 最大： 80 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 12 页 特点：传动比大，结构紧凑，但传动效率低，用于中小功率，输出轴与输入轴垂直交错的传动。下置式蜗杆减速器润滑条件较好，应优先选用。当蜗杆圆周速度太高时，搅油损失大，应用上置式蜗杆。此时蜗杆齿浸油润滑，但蜗杆轴承润滑较差。 8） 两级蜗杆减速器 传动比： 300800 最大： 3600 特点：传动比很大，结构紧凑，但效率很低，用于小功率，传动比大而结构紧凑的场合。 9） 蜗杆 传动比： 6090 最大： 480 特点：传动比较单级蜗杆减速器大，较两级蜗杆减速器小，但效率较两级蜗杆减速器高。 综合本设备的特点选用单级蜗杆减速器。 传感器的选择 热电阻式传感器是利用金属导体（或半导体）的电阻值随温度变化而变化的特征，通过测量其电阻值而得出被测介质的温度。 传感器是将被测的某一物理量（或信号）按一定规律转换为另一种（或同种）物理量（或信号）输出的装置。即是 说，传感器就是用来对所测的量产生响应并提供可用的信号的器件。 近年来，随着测量，控制及信息技术的发展，特别是计算机的智能化赋予传感器，不仅扩大了传感器的功能，同时也改善了对测量值的处理技术。深入研究传感器的原理和应用及研制新型传感器，对工业生产和科研发展都具有重要的意义。 目前几种常用的传感器： 1） 电阻式传感器 电阻式传感器是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。按转换原理可分为电位器式，电阻应变式和热电阻式。 （ 1）电位器式电阻传感器 电位器式电阻传感器是被测的机械位移（直线位移和角位移）转换成电阻的变化 。它是根据导体的电阻与其电阻率成正比，与其长度成正比，与其截面积成反比的关系。 电位器式电阻传感器的优点是结构简单，性能稳定，使用方便。由于受电阻丝的直径限制，其分辨率不高，如需提高分辨率得用更细的电阻丝，但绕制又困难。 （ 2）电阻应变式传感器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 13 页 电阻应变式传感器是测量物体受力变形产生应变的一种传感器。它可以用来测量应变、拉（压）力、弯（扭）矩、加速度等参数，具有动态响应快、分辨率高、使用简便和价格低廉等特点。 （ 3）热电阻式传 电容式传感器是以可变参数电容作为传感组件，将被测物理量转换为电容 量变化的装置。它具有结构简单、轻巧、灵敏度高、动态响应好、能在高低温及强辐射的恶劣环境中工作。它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体 ,在检测较低介电常数 的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，位置动作。 工作流程方框图： 图 3 4 电容式传感器工作流程 2） 电感式传感器 电感式传感器是基于电磁感应原理工作的，它是将被测量（位移、压力等）转化成为电感量变化的一种装置。在自动控制系统中应用十分广泛。它由 用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。 工作流程方框图： 震荡 电 路 F/V 变换 信号处理 开关量输出 被测物体 感应电极 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 14 页 被测金属物体 图 3 4 电感式传感器工作流程 3） 光电式传感器 光电传感器是利用红外线技术感器， 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或 X 射线。人眼可见的光波是 380射波长为 780江省洞头县光电开关厂生产的红外线光电开关优先使用的是接近可见光波长的近红外线。 红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物 体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为： （ 1） 漫反射式光电开关 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 （ 2） 镜反射式光电开关 镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过 反射镜 ，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。 （ 3） 对射式光电开关 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 （ 4） 槽式光电开关 槽式光电开关通常是标准的 U 字型结构，其发射器和接收器分别位于 U 型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物 体经过 U 型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变感应磁罐 高频 震荡 电路 整形检波 信号处理 开关量输出 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 15 页 化，分辨透明与半透明物体。 4） 光纤式光电开关 光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。通常 光纤传感器 分为对射式和漫反射式。 本设计采用慢反射式光电开关（光电传感器），工作示意图如下所示： 引起理想漫反射的光度分布 局部较强漫反射时的光度分布 图 3 5 光电传感器工作图 传感器的确定 该设备考虑到工作环境和工作方式，采用光电式传感器比较合适，而且经济，易实现。 光电传感器需要确定的参数： （ 1） 检测距离 : 动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（光电开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离指接近开关动作距离的标称值。 （ 2） 回差距离：动作距离与复位距离之间的绝对值。 （ 3） 响应频率：按规定的 1 秒的时间间隔内，允许光电开关动作循环的次数。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 16 页 图 3 6 传感器位置测量图 图 3 7 传感器工作示意图 （ 4） 反射率：对于漫反射式光电开关发出的光线需要被检测物表面将足够的光线反射回漫反射开关的接受器，所以检测距离和被检测物体的表面反射率将是决定接受器接收到光线的 强度大小，粗糙的表面反射回的光线必将小于光滑表面反射回的强度，而且，被检测物体的表面必须垂直于光电开关的发射光线。 电开关应用的环境亦是影响其长期工作可靠性的重要条件。当光电开关工作于最大检测距离状态时，由于光学透镜会被环境中的污物粘住，甚至会被一些强酸性物质腐蚀，以至降低使用参数特性，这些变量尽管已列入我们的产品设计考虑范围之内，但它终究是造成可靠性降低的最大因子，其较简便的解决方法是根据 感器的最大检测距离（ 额使用来确定最佳工作距离。 采用慢反射式光电传感器， C 型 75 线常开 测距离：漫反射型： 80调节 反射型： 5m ，实际在 20 安装尺寸 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 17 页 图 3 8 传感器安装尺寸 回差值： 10% 响应频率： 100 25用光电开关时注意事项： 采用的标准检测体为平面的钢板尺。 2 红外线光电 开关在环境照度高的情况下都能稳定工作，但原则上应回避将传感器光轴正对太阳光等强光源。 3 当使用感性负载（如灯、电动机等）时，其瞬态冲击电流较大，可能劣化或损坏交流二线的光电开关，在这种情况下，请经过交流继电器作为负载来转换使用。 用稀释溶剂等化学品，以免永久损坏塑料镜。 5 针对现场的实际要求，在一些较为恶劣的条件下，如灰尘较多的场合，所生产的光电开关在灵敏度的选择上增加了 50%，以适应长期使用中延长光电开关的维护周期。 6 光电开关均为 艺生产制造，并经严 格的测试合格后才出厂，在一般情况下使用均不会出现损坏。为了保证意外性发生，必须在接通电源前检查接线是否正确，核定电压是否为额定值。 图 3 9 传感器安装注意事项示意图 图 3 10 传感器安装注意事项示意图 安装须知 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 18 页 平行安装时 相对安装时 埋入式安装时 非埋入式安装时 图 3 11 传感器安装注意事项示意图 本设计根据安装尺寸采用非埋入式安装。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 19 页 第 4 章 设计计算 圆柱的受力估算 对于所要加工的水槽是由圆柱筒加工而成的，在加工过程中必须对工件受力进行分析，防止工件被压坏，对工件应力集中表面进行应力分析。 加工工件受力示意图： 假设所要加工的椭圆筒的长轴为 2a，短轴为 2b，在加工过程中对工件施加均布应力 其方 向垂直于椭圆筒的长轴，既在远处 。对于这个问题，最好用正交曲线坐标（图 4 2）表示应力分量。用椭圆坐标（ ,）表示时，椭圆的方程为： 22 2c o s h s i n c，式中对于半轴为（ a,b）的椭圆，可得：a=c b=c 可见，在00 的极限情况下，椭圆孔成为裂纹（高为零而长为 2a=椭圆）。由于有这种情况，因此可用有椭圆孔的板中应力的解来研究有长为 2a 的狭裂纹的板中应力。 用复位势法求得椭圆孔的板中弹性应力分布。当单轴应力垂直于椭圆孔长轴时，应力分量 , 之 和 可 用 下 式 表 示 ：0022 ( 1 ) s i n h 2 1c o s h 2 c o s 2 ，由于孔边上的应力=0，因此根据方程可得孔边上（0 处）的应力为： 0022 ( 1 ) s i n h 2 1c o s h 2 c o s 2，式中， （ ， ）为椭圆坐标（在孔边上0 处），而根据方程 a=c b=c 得= a 为椭圆的半长轴 ，而 b 为其半短轴。因此，根据方程0022 ( 1 ) s i n h 2 1c o s h 2 c o s 2，的最大值为（当 0 和； c o s 2 1时 ， ；这出现在长轴的两端）：（最大） =0(1 2 c o = 2(1 )，可见，的最大值随着 即半短轴 b与 据几何计算，椭圆在长轴端部的曲率半径为 2，式中（ a,b）分别为半长轴和半短轴的长买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 41 页 第 20 页 度。因此根据方程（最大） =0(1 2 c o = 2(1 )和 2可得：( (1 2 / )a ，此外根据方程 0022 ( 1 ) s i n h 2 1c o s h 2 c o s 2可得，= （在短轴的两端，此处/ 2 , / 2 ）。 图 4 2 椭圆坐标 当对加工 400 的工件时，由公式 ( (1 2 / )a， ( 175，可得 =35作面积 2 6 4 0 3 2A 以，给工件的力为33 5 1 3 2 1 0 4 6 4 0F A N 。 杠的计算 根据耐磨性计算丝杠各项参数 选择丝杠螺距 P=8合圈数 Z= 0 Z=0，所以 H=80母高度）。 在设计时 值选择整体式螺母