毕业设计（论文）-DD电机骨架安装机的设计.docx

设计说明书题目：DD电机骨架安装机的设计英文题目：DeSignOfDDmotorendcapassemb1.ymachine学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号:指导教师:2023年3月10日目录摘要51概述42DD电机骨架的特性和要求41. 1DD电机骨架的结构和材料42. 1DD电机骨架的结构和材料43. 1DD电机骨架的结构和材料43设计需求概述54. 1机架的设计53.2安装头的设计61.1 3压装机构的设计74各部件计算与加工工艺144.1 机架设计与计算141.2 1.2机架的选材和加工工艺151.3 安装头的设计与计兑机加工工艺151.4 传动装置的计算及加工工艺171.5 控制系统的计算184.4.3伺服电机的选型和计算195结论20摘要：本文以DD电机骨架安装机的设计为背景，结合DD电机骨架的特性和要求,提出了机架设计、安装头设计、传动系统设计和控制系统设计等方案。在设计过程中，采用了实际的材料和尺寸进行计算，通过强度计算和校核.确保了设备的稳定性和安全性。同时，通过对控制系统的设计和计算，保证了设备对DD电机骨架的高精度自动对中。最后，对设计方案的优点和不足进行了分析，并展望了设备的应用前景和发展方向。关键词：DI）骨架：设备选型:结构计算1概述随着电机技术的不断发展，DD电机的应用越来越广泛。而DD电机骨架的装配则是一项关键的工艺，需要高度精准的机械设备来完成。因此，设计一台DD电机骨架安装机，成为了工业生产中亟待解决的问题，本设计旨在设计一台功能完名的D1.）电机骨架安装机，能够满足DD电机骨架的装配需求，提高生产效率和装配精度。设计范围包括机械结构、传动系统、控制系统等部分。限制条件包括工作空间、承教能力、装配精度等方面。本设计的质要性在于，DD电机在现代工业生产中的应用越来越广泛，因此需要设计一台高效、精准、安全的骨架安装机，以提高工业生产效率和品质。同时，随着DD电机应用领域的扩大，这种装配机器的应用前景也会越来越广泛。2DD电机骨架的特性和要求DD电机骨架是DD电机的重要部件之、其结构和材料、尺寸和精度、承毂能力都对DD电机的性能产生若至要影响。因此，在设计DD电机骨架安装机时，需要对DD电机骨架的特性和要求进行充分的了解和考虑。2.1 DD电机骨架的结构和材料DD电机骨架通常由若干个平行的骨架片组成，每个骨架片由若干个薄片会压而成，呈现出交错的齿轮形状。骨架片之间采用卸钉或者焊接固定。DD电机竹架的材料通常为硅钢片，这是因为硅钢片具有较低的磁阻和磁滞损耗，可以提高电机的效率和性能。2.2DD电机骨架的尺寸和精度要求DD电机骨架的尺寸和精度要求非常高。一般来说，DD电机骨架的厚度在O.ImmO.511m之间，每个齿轮的宽度在ImIn5mm之间。骨架片之间的配合间隙般控制在0.02mm-0.05mm之间。DD电机件架的制造精度要求海，通常需要控制在0.0Imm以内。2.3DD电机骨架的承载能力要求DD电机骨架的承载能力也非常重要。骨架片的强度和刚度需要满足骨架在工作时承受的载荷和转矩要求。另外，由于DD电机在工作时需要承受较高的转速和震动，因此骨架的抗疲劳能力和耐久性也需要得到保证。4.1.2机架的选材和加工工艺根据机架的尺寸和受力情况，可以选用Q235钢作为机架的材料,Q235钢具有强度高、韧性好、焊接性好等优点，适合作为机械结构材料使用。机架的加工工艺包括切割、钻孔、焊接等。切割和钻孔需要采用数控加工设备进行，以保证尺寸和形状的精度。焊接工艺要求采用氢弧焊或激光焊等高精度焊接技术，以确保焊缝质量和机架强度。4.2安装头的设计与计算机加工工艺安装头作为DD电机骨架安装机的核心部件，需要具备足够的强度和精度，以实现对DD电机骨架的自动对中和高精度安装。安装头主要包括支撑架、对中装置和夹紧装置三那分.首先，根据DD电机骨架的尺寸和重量，可以计算出安装头的受力情况。假设DD电机骨架的重量为100kg,安装头的支撑面积为1000平方亳米，则安装头的承载能力为100ON.此时，需耍对安装头的各个部件进行强度计算，以确保其具备足够的承载能力。4.2.1支掾架的设计和计算支撑架是安装头的主体部分，需要承受DD电机骨架的重:量和安装过程中的冲击力。支撑架的结构采用钢板加工而成，尺寸为20OnImX200mX20mm（长X宽X厚）.根据受力分析，支撑架的受力状态为弯曲。假设支撑架的有效长度为50Omm,材料为优质钢板，弹性模量为2.1X1（5Wmnf2,截面惯性矩为13.3XIOAiimN,则支撞架的临界载荷为FC1.n-2EI（K1.2,计算得到FCr=60.9kN.根据支撑架的尺寸和材料，计算得到其被而面积为4000平方亮米，承我能力为Fp=400N11un2×4000mm2=1600N.因此,支撑架的强度满足要求，4.2.2对中装置的设计对中装置是安装头的关键部分，需要确保I）D电机骨架在安装过程中的准确对中.对中装置采用型腔定位（图11）以K而调整部分的微调精度应该根据对中精度要求确定，一般应达到0.01m以下。综上所述，DD电机骨架的自动对中装置应该包括定位部分和调整部分，选材应该考虑硬度、限度和耐磨性，加工应该采用数控加工设备和数控车床和磨床，计算应该根据对中精度要求确定。4. 3传动装置的计算及加工工艺传动系统是DD电机骨架安装机的重要组成部分，主要负成将电机骨架进行旋转和移动，以实现对中和安装。传动系统包括电机、减速机、联轴器、丝杠及其支撑结构等。首先进行传动系统的受力分析和计算.假设DD电机骨架的脑量为100kg,安装头的半径为02m,安装头与骨架的摩擦系数为0.2,工作过程中最大的扭矩为1000m0则传动系统的受力情况如下：电机输出轴受到最大扭矩100ONm的转矩作用，需要选择能够承受该转矩的电机，并通过联轴器将转矩传递给减速机。减速机需要具有足够的承我能力和传动比，以将电机输出的高速低扭矩转换为低速高扭矩输出，同时避免过大的反作用力和振动。丝杠及其支撑结构需要能够承受DD电机骨架的重量和惯性力，以实现对中和移动。根据以上受力情况，选择合适的材料和规格进行计免和设计。假设选择的电机输出轴直径为40mm,材质为45#钢:减速机的传动比为20:1,材痂为45#钢:联轴器的材质为20CrMnTi：丝杠直径为40an,材质为GCrI5钢:支撑结构的材质为Q235B钢。根据所选材料和规格,进行传动系统各部分的强度计算和校核。以电机输出釉为例，根据其受力状态和材料特性，计算得到其承载能力为：Fb=(Jr/4)Xd2×b其中，d为电机输出轴直径，Ob为抗弯强度。假设45#钢的抗弯强度为MoOMPa,则当电机输出轴直径d=40r11时，其承效能力为1963.5N,满足设计要求。时减速机和联轴器等部分，同样进行强度计算和校核“丝杠及其支撑结构需要进行静态和动态的强度计算和校核，以确保其能够承受DD电机骨架的重量和惯性力，并保证对中的精度和稳定性.1 .减速机的设计与计算：根据DD电机的要求和设计要求，选择适当的减速机型号和减速比，计算减速机的输出扭矩、转速和功率等参数，并根据选定的减速机型号和参数，计兑减速机轴承的寿命和强度，以保证减速机的可靠性和稳定性。2 .陕轴器的设计与计算：根据DD电机骨架和减速机的轴尺寸和耍求，选择适当的联轴器型号和规格,计算联轴器的扭矩传递能力和承我能力，并根据选定的联轴器型号和参数，计算战轴器轴承的寿命和强度，以确保联轴器的可拳性和稳定性。3 .丝杠及其支撑结构的设计与计算：根据对中要求，选择适当的丝杠型号和规格，计算丝杠的轴向载荷、扭矩和转速等参数，并根据选定的丝杠型号和参数，计算丝杠支撑结构的强度和稳定性，以确保丝杠能够承受DD电机骨架的亚量和惯性力，并保证对中的精度和稳定性。4 .传动系统的选材和加工工艺：根据传动系统的设计要求和计算结果，选择适当的材料和加工工艺，以保证传动系统的强度和稳定性，同时满足制造和装配的要求。以上内容是传动系统设计与计算的基本方向，具体的设计和计兑过程需要根据实际情况进行优化和调推，以确保设省的可辨性和性能。4.4控制系统的计算控制系统是DD电机骨架安装机的核心部分，需要实现对安装头的运动控制和DD电机骨架的对中精度控制。在控制系统的设计中，需要考虐控制器、编码器、伺服电机等部件的选型和布置，以及控制算法的优化等问题。4.4.I控制器的选里和计算控制器是DD电机骨架安装机的核心部件之一，其主耍作用是接收传盛器信号、计算控制指令并输出驱动信号，从而实现对安装头的运动控制和DD电机件架的对中控制。在选型时需要考虑控制器的性能、可苑性和适应性等因素。以西门子S7-1200为例，假设安装头的最大加速度为50ms-2,最大速度为1.ms,则控制器的计算如卜：加速度a=50ms2最大速度V=1.ms最大加速时间t=v/a=0.02s最大加速距离d=1/2×a×t'2=O.025m安装头质量In=5kg最大动能Ek=1/2×in×v2=2.5J控制器额定功率P=3Ekt=375W因此，选取额定功率为400W的控制器。4.4.2编码器的选型和计算编码耦是DD电机骨架安装机中用于测量安装头运动位置和速度的传感器，需要根据安装头的运动范围和精度要求选型。以分辨率为10,000脉冲/转的光电编码器为例，假设安装头的最大速度为Im/s,则编码器的计竟如下：最大速度V=1.ms编码罂分辨率r=10,OOO脉冲/转最大旋转速度n=v(2ji1)=15.915转小编码器最小采样周期T=1/n=0.0628s因此，选取分辨率为10,000脉冲/转的光电编码器.4.4.3伺服电机的选型和计算伺服电机是DD电机骨架安装机中用于驱动安装头运动的电机，需要根据安装头的质量、惯性和运动参数选型.以额定功率为400W的伺服电机为例，假设安装头的最大加速度为50mT2,最大速度为Ims,则伺服电机的计算如下：计算所需的输出转矩：由手齿轮减速，伺服电机辘出的实际转矩需满足以下条件：T_out=T_1.oad/eta_gearbox其中，T1.oad为DD电机骨架的转矩要求cta_gearbox为齿轮减速箱的效率，一般取0.9。计.算所需的输出功率：根据输出转矩和最大转速的要求，可以计算出所需的输出功率：P_out二T_out*OnIega_max其中，OmegaJnaX为伺服电机的最大转速。选取合适的伺服电机：根据所需的输出功率和转速，可以在伺服电机型录中选取合适的型号。需要注意的是，伺服电机的额定功率应略大于所需的输出功率，以确保伺服电机能够正常工作.计算伺服电机的额定电流和驱动冷的额定功率：根据伺服电机的额定功率和额定转速，可以计算出其额定电流,根据伺服电机的额定电流和电源的电压，可以计算出伺服驱动器的额定功率。施定伺服电机的加速度和诚速度：根据控制系统的要求，可以确定伺服电机的加速度和减速度。需要注意的是，加速度和减速度不能过大，以免对DD电机骨架造成过大的冲击。5结论经过以上的设计和计.算，DD电机骨架安装机的设计方案具有以卜优点：设备结构设计合理，能够满足DD电机骨架的高精度自动对中和安装要求。传动系统和控制系统的设计科学，能够实现DD电机骨架的精准定位和控制。设备制造和装配工艺简单，易于操作和维护。设备具有较高的安全性和稳定性，能够保证工作过程的稳定和可旅.但是，设计方案还存在以下不足：设备的体积和重显较大，不便于搬运和移动。设备的制造和装配难度较而，需要较高的加工精度和技术水平。未来，可以在设计方案中进一步优化设备的体积和重量，简化制造和装配工艺，提高设备的智能化程度，以适应DD电机骨架安装的自动化、高精度化和智能化的趋势.参考文献：横山健太.河合俊和.西川敦,藤田岳上原奈津美龄木若超音波干一夕直流干一夕T?橘成f耳科手街支援内祝宜勤-<7X力卜二夕久as演会演概要集,2022.2022(0).赤松周,田原健二.DD干一夕t高分子材料禊合仁ct)粘弹性驱勃Wi>a.-JMJ1.口术51.d夕；X力卜二夕演会泼演概要集.2022,2022(0).3Zhou.Yong1Dong,Qi1Niu,×aoJun1Xu1Hong1Xtong.Qi.Su.HaoZheng,Jun.APo1.ePairSegmentOfO-cooingAir-CoreStatorfora2MWDirect-DnveHighTemperatureSupernductingWindPowerGeneratorJ.Journa1.ofEectfica1.Engineering&amp：TeChno1.ogy.2021.16(6).4IIZUKAKota.SUZUKIRyotaro1TAKESUENaoyuki1TOKUNAGAShinyaJUKASAWAToshiki1YAMAMOTOAkira.Eva1.uationOfComp1.iantRobotArmwithQuas-DDMotorandGravityCompensationMechanismJ.TheAbstractsoftheinternationa1.nferenceonadvancedmechatroics:tov/ardevo1.utionaryfusionofITandmechatronics:ICAM.2O21,2O21.7(O).(5®«滔太.羚木善太郎武居直行.穗永哲也,深深俊榭山本章.举DD干一夕匕重力神慎械横ICJ柔软术、；/卜7-Z7)转性抨优几X力卜口二夕;M演会演概要集,2021.2021(0).杜晓丽洗衣机用高效DD电机理论基础与关键技术仍家电科技.2017(03):80-817TakakazuIkegamiJoshikiHifogaki1EitchiAoyama.Deve1.opmentofDirectDriveMotorforMachineToo1.sanditsPerformanceinMachiigJ.AdvancedMateria1.sResearch,2016.4231(1.136-1136).(8IkegamiTakakazu.HirogakiToshiki1AoyamaEich.Deve1.opmentOfDirectDriveMotorforMachineToo1.sanditsPerformanceinMachinigJ.AdvancedMateria1.sResearch,2015.4231(806-806).9Yu1.iaAIexandrova1RobertScottSemkenJuhaPyrhdnen.Permanentmagnetsynchronousgeneratordesignso1.utionfor1.argedirect-drivewindturbines：Therma1.behaviorofthe1.CDD-PMSGJApp1.iedTherma1.Engineenng,2014.65(1-2).10HenkPoIinderJanAbrahamFerreira.Bogi8echJensen1AsgerB.Abrahamsen1KaisAta1.IahRIChardA.McMahon.TrendsinWindTurbmeGeneratorSysiems(J).IEEEJourna1.ofEmergingandSe1.ectedTopicsinPowerEectro11cs.2013,1.(3).I1.JYutakaOno.Adirect-dovemotorcontro1.systemanditsfeaturesJ.AdvancedRobotics,2012.6(2).12Mun-Jae1.eeJae-vonJung.Choon-Man1.ee1Tae-Ho1.ee.Eva1.uationofFoundationDesignforTi1.tingIndexTab1.e(J)ProceedingsoftheKSMPEConference,2009.13TakashiAshida1ShigeyukiMinanii1HisakazuFujita1AtsushiSaihara1HidekazuUChiyafna.MasahikoOdani.DesigningEnginesofCompactBattery-carsfortheTargetSpeedof100km/hUsingNicke1.-systemPrimary-ce1.1.s(OxyrideDry-ce1.1.Batteries)J.Journa1.ofAsianE1.ectricVehiC1.es«2007,5(2),14M.MOr1.M.Fujishima1K.Kashihara1M.Honkawa.Deve1.opmentandApp1.icationofaDirectDriveMotorforPerformanceEnhancementofVersati1.eMachineToo1.Systems(J.C1.RPAnna1.s-ManufaciuringTeChno1.ogy,2005,54.15NaoyukiTakesue.MotionContro1.ofDirect-DriveMotorbyaHomogeneousERFud(JJourna1.ofInte1.1.igentMateria1.SystemsandStrUCtUreS,1999.10.16ZhouHM.Wa1.tha1.1.WW.UNC-55,anorphanudearhormonereceptor,orchestratessynapticspecificityamongtwoc1.assesofmotorneuronsinCaenorhabditiseegans.J.TheJourna1.Ofneuroscience:the。什ICia1.journa1.oftheSocietyforNeroscience.1.998.18(24).口79电专SUnJong1.im,电g电J1.HwanKim用电史.GwangJoChung.DSPOIgmDDmotor利q力内RJ).Ma豆吴人吃叶闵*MT合口I刈fe-¾,i993.1(1.).18姜华,徐殿国,王炎一种VR型DD电机及控制系统研究黑龙江自动化技术与应用.1991(04):16-19.19ShingoKamiya1MasakaneShigyoJatsuoMakino1NobuyukiMatsui.DSP-BasedHighPrecisionTorqueContro1.ofPermanentMagnetDDMotorJ.IETransactionsonIndustryAppIications1IMO,110(2).(20JYUtaka0N0.Contro1.ofDDMotoranditsFeaturep.Journa1.oftheRoboticsSocietyofJapan.1.989.7(3).致谢六月，总是阳光灿烂。六月，总要曲终人散。六月，我们拒绝伤感。花儿谢了芬芳，迎来硕果飘香。毕业带来别离，我们走向辉煌.在此毕业设计完成之际，我首先要感谢我的企业毕业设计指导教师张洪滔和赵敏玲导师，老师们的热情、认真负费使我在此整个毕业设计的撰写过程中信心满满，他们都对我进行了认我的指导和详细的修改，从他们的身上我也学到了很多，严逆认真、一丝不苟的工作作风。我将永远记住他们曾经给予过我的教导，我要向指导老师表达我内心最崇高的敬意和最衷心的感谢，同时我还要感谢我们的企业负责人赵爽，是她让我们更快的适应在企业的生活，对我们的生活各方面无微不至，对我们的身体健康、心态感受一直放在第一位，再一次对企业表示感谢“感谢在整个毕业设计期间和我亲密合作的同学，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再次演绎了团结合作的童话，把个庞大的，从来没有上手过的课题，圆满地完成了，正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，也让我感觉到了知识以外的东西一一团结。最后，我要向百忙之中参与审阅、评议本论文各位老怵、向参与本人论文答辩的各位老师表示由衷的感谢！人生的每个阶段都值得好好珍惜，这段美好岁月，因为有你们的关心和耕助，我很幸福。