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南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）申請(qǐng)表
題 目
金屬顆粒物分道給料裝置設(shè)計(jì)
子題目
申報(bào)人
葉文華
題目來(lái)源
省科技計(jì)劃
1.內(nèi)容及要求：
廢舊有色金屬回收利用是節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效手段。在廢舊有色金屬分選回收之前，需要一套平穩(wěn)的給料裝置。本課題是省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“廢有色金屬?gòu)?fù)合分選關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”的一部分，主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)金屬顆粒物的給料裝置，將需要進(jìn)行分選處理的廢舊有色金屬顆粒按照不同尺寸分成4道，平穩(wěn)地運(yùn)送到分選識(shí)別系統(tǒng)。
要求學(xué)生具有良好的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，熟悉三維CAD軟件的使用，并掌握一定電機(jī)傳動(dòng)與控制的基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上完成以下工作：
1、分析金屬顆粒物的特點(diǎn)與給料要求，了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)輸送裝置情況，完成分道給料裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2、給料裝置的電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3、給料裝置按照物料尺寸分道機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4、給料裝置制作與試驗(yàn)平臺(tái)的搭建。
5、翻譯2萬(wàn)字符以上的相關(guān)英文資料。
2.預(yù)期完成工作量：
論文： 30 頁(yè)；機(jī)械圖紙 A0 號(hào) 2-3 張；電路圖 張；
軟件： 個(gè)模塊；軟件測(cè)試大綱： 頁(yè)；翻譯： 2 萬(wàn)字符；其它：
3．主要技術(shù)指標(biāo)：
l 把輸入直徑5mm~100mm的金屬顆粒物按不同尺寸分成4道進(jìn)行輸出；
l 結(jié)構(gòu)方案要合理、體積小、易于制造。
系審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日
金屬顆粒物分道給料裝置設(shè)計(jì)
摘要
廢舊有色金屬回收利用是節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效手段。在廢舊有色金屬分選回收之前，需要一套平穩(wěn)的給料裝置。本文針對(duì)金屬顆粒物的回收設(shè)計(jì)了一套給料裝置，本給料裝置能有效將需要進(jìn)行分選處理的廢舊有色金屬顆粒按照不同尺寸分成4道，平穩(wěn)地運(yùn)送到分選識(shí)別系統(tǒng)。
本文應(yīng)用電磁振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)物料沿螺旋形軌道運(yùn)動(dòng)，在軌道上設(shè)有四道“關(guān)卡“引導(dǎo)不同大小的顆料進(jìn)入不同的軌道，同時(shí)，可以將誤進(jìn)軌道的顆料過(guò)濾出去并重新回到振動(dòng)盤中國(guó)，從而達(dá)到對(duì)金屬顆粒分類的目的。
用本文的方法設(shè)計(jì)的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造方便，使用可靠，成本低。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)盤，分類裝置，廢舊金屬，軌道
Abstract
Waste non-ferrous metal recycling is an effective means to save energy and reduce environmental pollution and achieve sustainable economic development. Before the non-ferrous metal scrap recycling, need a stable feeding device. This paper aiming at the recovery of metal particles to design a feeding device, the feeding device can effectively will need to scrap non-ferrous metals processing according to different size particle sorting into 4, smoothly delivered to the sorting and identification system.
This paper introduces the application of electromagnetic vibration as the driving source material track along the spiral motion, in orbit with four "levels" to guide the different size particles into different orbits, at the same time, can be mistaken into orbit particles filtered out and returned to China on the vibration plate, so as to achieve the purpose of classification of metal particles.
Structure design of the device using this method is simple, convenient manufacture, reliable use, low cost.
Keywords: vibration plate, classification device, metal scrap, rail
目 錄
摘要 I
Abstract II
目 錄 III
一、緒論 1
1.1 課題研究?jī)?nèi)容及意義 1
1.2 振動(dòng)盤功能及結(jié)構(gòu)分類 1
1.3 振動(dòng)盤的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
二、方案擬定 4
三、振動(dòng)盤送料原理 8
3.1 工件在軌道上的受力分析 8
3.2 工件在軌道上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 9
四、設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.1 輸送速度的計(jì)算 14
4.2 供料率Q的計(jì)算 14
4.3料斗設(shè)計(jì) 14
4.4支承彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 18
4.3.1 支承彈簧的安裝角ψ計(jì)算 19
4.5電磁振動(dòng)給料機(jī)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算 20
4.6 電磁參數(shù)計(jì)算 24
五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
5.1殼體機(jī)架的設(shè)計(jì) 28
5.2減震塊的設(shè)計(jì) 29
5.3 彈簧支架的設(shè)計(jì) 30
六、Pro/E三維軟件建模 31
6.1 Pro/E軟件簡(jiǎn)介 31
6.2 零件建模 33
6.2.1料斗建模 33
6.2.2支架創(chuàng)建 35
6.3 虛擬裝配 36
第五章 結(jié)論 39
參考文獻(xiàn) 40
40
一、緒論
1.1 課題研究?jī)?nèi)容及意義
我國(guó)是有色金屬資源短缺的國(guó)家，節(jié)約和合理使用資源顯得特別重要。世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)再生資源利用相當(dāng)重視。近10年來(lái)世界再生銅產(chǎn)量已占原生銅產(chǎn)量的40%~45%,美國(guó)約占本國(guó)原生銅產(chǎn)量的60%,日本約占45%，德國(guó)約占80%。世界再生鋁產(chǎn)量也占原生鋁產(chǎn)量的30%~50%，美國(guó)約占本國(guó)原生鋁的50%，日本約占90%，德國(guó)約占45%。世界再生鉛產(chǎn)量也占原生鉛產(chǎn)量的40%~60%，美國(guó)約占本國(guó)原生鉛的75%，日本約占60%，德國(guó)約占55%。鋅、鎳、鎂、錫、銻等再生資源也得到不同程度的利用。
由上可見(jiàn)，廢舊有色金屬回收利用是節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效手段。
目前我國(guó)廢舊金屬回收技術(shù)裝備水平不高，廢雜金屬拆解、揀選、收集等預(yù)處理產(chǎn)業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，以手工操作為主，有近百萬(wàn)農(nóng)民工參與，機(jī)械化和自動(dòng)化程度很低，這也是我國(guó)人力資源豐富才能實(shí)現(xiàn)的。在廢雜金屬加工利用方面，除少數(shù)企業(yè)回收工藝和裝備比較先進(jìn)，有一定的生產(chǎn)規(guī)模，環(huán)境保護(hù)比較好，金屬回收率比較高外，絕大多數(shù)企業(yè)和個(gè)體戶都是設(shè)備簡(jiǎn)陋，技術(shù)落后，燒損大，能耗高，金屬回收低，而且多金屬品種混雜，質(zhì)量不穩(wěn)定，難以生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品。
在廢舊有色金屬分選回收之前，需要一套平穩(wěn)的給料裝置。本課題是省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“廢有色金屬?gòu)?fù)合分選關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”的一部分，主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)金屬顆粒物的給料裝置，將需要進(jìn)行分選處理的廢舊有色金屬顆粒按照不同尺寸分成4道，平穩(wěn)地運(yùn)送到分選識(shí)別系統(tǒng)。
1.2 振動(dòng)盤功能及結(jié)構(gòu)分類
振動(dòng)盤是一種自動(dòng)組裝機(jī)械的輔助設(shè)備,是一種能自動(dòng)定向排序的送料設(shè)備.能把各種產(chǎn)品有序排出來(lái),它可以配合自動(dòng)組裝設(shè)備一起將產(chǎn)品各個(gè)部位組裝起來(lái)成為完整的一個(gè)產(chǎn)品. 其工作目的是通過(guò)振動(dòng)將無(wú)序工件自動(dòng)有序定向排列整齊,準(zhǔn)確地輸送到下道工序。廣泛應(yīng)用于電池、五金、電子、醫(yī)藥、食品、塑膠插件、噴霧器、連接器等各個(gè)行業(yè),是解決工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備供料的必須設(shè)備。
振動(dòng)盤輔助產(chǎn)品:底盤、頂盤、控制器、直線送料器、振動(dòng)平臺(tái)料倉(cāng)、涂層
電磁振動(dòng)上供料器從結(jié)構(gòu)上分:直槽往復(fù)式和圓盤扭動(dòng)式.其中直槽式一般作為不需要定向整理的粉粒狀物料的給料器,或用于清洗,篩選,烘干加熱,冷卻等操作.圓盤式多用于需要定向整理的,有一定形狀和尺寸的物料的上供料。
振動(dòng)盤的組成:料斗、底盤、控制器、直線送料器等配套組成. 振動(dòng)盤的料斗分為筒形料斗、螺旋、線料斗、錐形料斗、等分線料斗等五種; 底盤有正
拉底盤、側(cè)拉底盤、壓電式底盤、精密底盤四種; 控制器分為普通控制器、調(diào)頻控制器、分級(jí)控制器、帶緩啟動(dòng)控制器、數(shù)顯調(diào)頻控制器五種.
1.3 振動(dòng)盤的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
振動(dòng)盤是一種應(yīng)用最為廣泛的連續(xù)送料裝置。由具有螺旋料槽的料盤,支承彈簧,電磁振動(dòng)器,底座及減振底腳等基本構(gòu)件組成。當(dāng)電磁鐵線圈中通入交變電流后,料盤被帶動(dòng),作小振幅高頻率的上下往復(fù)振動(dòng),并通過(guò)傾斜安裝的支承彈簧同時(shí)產(chǎn)生微振幅往返扭振。工件在慣性力、重力和摩擦力的綜合作用下,沿料盤內(nèi)壁的螺旋槽向上移動(dòng),并在上移過(guò)程中通過(guò)定向機(jī)構(gòu)自動(dòng)定向,然后由料盤上部出口處進(jìn)入輸料槽,送往加工位置。通過(guò)改變電磁鐵線圈的輸入電壓,可以調(diào)整料盤的振幅,進(jìn)而調(diào)整料斗的送料率。
振動(dòng)盤上料裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是:它無(wú)需機(jī)械傳動(dòng)裝置,沒(méi)有相互摩擦的運(yùn)動(dòng)部件,無(wú)需潤(rùn)滑,易于維護(hù),故障少,可靠性高;它是靠微小的振動(dòng)送料,沒(méi)有強(qiáng)烈攪拌、碰撞等現(xiàn)象,故上料平穩(wěn);適用范圍很廣,一般中小型零件都能適用,特別適用于那些尺寸小、重量輕、強(qiáng)度低的零件自動(dòng)上料;送料率高,且易于調(diào)節(jié);易于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。其缺點(diǎn)是可能有噪聲,但設(shè)計(jì)正確和調(diào)整合適時(shí),可以減小或避免噪聲,對(duì)大型料斗應(yīng)以隔音罩進(jìn)行屏蔽;不宜輸送尺寸和重量較大或有油污、水漬的工件。
國(guó)外的研究現(xiàn)狀
在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)，日本、美國(guó)最具代表性，尤其是日本，對(duì)振動(dòng)送料裝置的理論、設(shè)計(jì)與計(jì)算的研究比較深入與完整，也推出了許多新型與異型機(jī)構(gòu)的振動(dòng)送料裝置。
在已報(bào)道的裝置有三種。日本現(xiàn)已報(bào)道的壓電振動(dòng)送料裝置的第一種結(jié)構(gòu)，壓電片采用雙壓電晶體片。在壓電片上加交流電，雙壓電晶體片產(chǎn)生周期性的彎曲運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)料槽斜向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物料的輸送。
日本已報(bào)道的第二種結(jié)構(gòu)，壓電片也采用了雙壓電晶體片。
日本已報(bào)道的第三種結(jié)構(gòu)，它不是應(yīng)用雙壓電晶體片，而是在一對(duì)壓電片上所加的交流電相位相反。
美國(guó)報(bào)道的一種壓電驅(qū)動(dòng)的螺旋型壓電振動(dòng)盤，在一對(duì)壓電片上施加相位相反的交流電壓，壓電晶體產(chǎn)生長(zhǎng)度方向的伸縮運(yùn)動(dòng)，驅(qū)使鋼片和彈簧片進(jìn)行往復(fù)彎曲扭振。國(guó)外壓電振動(dòng)送料裝置上的研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，它們除了具有上述壓電振動(dòng)送料裝置的共同特點(diǎn)外，它們也有其獨(dú)特之處：
（1）壓電片應(yīng)用其長(zhǎng)度方向上的伸縮振動(dòng)模式；
（2）采用特殊制造的雙壓電晶體片，或者在一對(duì)壓電片上施加相位相反的電壓，不但增加了生產(chǎn)成本，而且大大提高對(duì)電源的要求；
（3）直進(jìn)式壓電振動(dòng)送料裝置都采用振動(dòng)元件和料槽支撐元件分開(kāi)的方式，這使振動(dòng)元件的受力系統(tǒng)簡(jiǎn)單化；
（4）多數(shù)需要增加加振體來(lái)擴(kuò)大振動(dòng)幅度，使裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；
（5）直進(jìn)式第二種結(jié)構(gòu)和螺旋壓電振動(dòng)送料裝置雖然料槽（料盤）的支撐元件和振動(dòng)元件分開(kāi)，但是振動(dòng)元件仍然承受料槽（料盤）及物料的重量，使振動(dòng)元件受力復(fù)雜，會(huì)影響裝置的工作穩(wěn)定性；
（6）直進(jìn)式第二種結(jié)構(gòu)和螺旋壓電振動(dòng)送料裝置的振動(dòng)元件都采用固定的安裝方式，給料槽的運(yùn)動(dòng)帶來(lái)很大約束，而且克服此約束將消耗更多的能量；
國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)壓電振動(dòng)送料裝置的研究整體水平仍然落后于發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，成型產(chǎn)品很少，國(guó)內(nèi)廠家的自動(dòng)化生產(chǎn)線或設(shè)備上的壓電振動(dòng)送料裝置大部分來(lái)自日本、美國(guó)等制造業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)。國(guó)內(nèi)較為成功的結(jié)構(gòu)形式有超聲波粉體輸送裝置、壓電振動(dòng)盤、浮動(dòng)式壓電振動(dòng)送料裝置及浮動(dòng)式壓電振動(dòng)螺旋送料裝置。
二、方案擬定
本課題要求是：把輸入直徑5mm~100mm的金屬顆粒物按不同尺寸分成4道進(jìn)行輸出。為此，擬定了兩種方案：
方案一：
將5~100顆料分為四類:
A 直徑大于5mm，小于等于25mm
B 直徑大于25mm，小于等于50mm
C 直徑大于50mm，小于等于75mm
D 直徑大于75mm，小于等于100mm
顆料放于轉(zhuǎn)動(dòng)的料筒中，顆料在轉(zhuǎn)動(dòng)料筒的推力下，各種金屬顆料沿螺旋形軌道往上運(yùn)動(dòng)，越過(guò)頂點(diǎn)然后進(jìn)入分料軌道。
1. 顆料在分料軌道上向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)第一道口子，允許直徑75mm以下顆料通過(guò)，而大于直徑75mm顆料則被擋塊擋入第一通道，通道中開(kāi)有直徑75mm落料槽，如果萬(wàn)一有小于75mm的顆料進(jìn)入了該通道，則從該落料槽落出去，并重新放入料筒中，這樣 就將D類顆料區(qū)分開(kāi)；
2. 通過(guò)第一道口子的顆料繼續(xù)在分料軌道上向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)第二道口子時(shí)，允許直徑直徑50mm以下顆料通過(guò)，而大于直徑50mm顆料則被擋塊擋入第二通道，通道中開(kāi)有直徑50mm落料槽，如果萬(wàn)一有小于直徑50mm的顆料進(jìn)入了該通道，則從該落料槽落出去，并重新放入料筒中，這樣 就將C類顆料區(qū)分開(kāi)；
3. 通過(guò)第二道口子的顆料繼續(xù)在分料軌道上向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)第三道口子時(shí)，允許直徑25mm以下顆料通過(guò)，而大于直徑25mm顆料則被擋塊擋入第三通道，通道中開(kāi)有25mm落料槽，如果萬(wàn)一有小于直徑25mm的顆料進(jìn)入了該通道，則從該落料槽落出去，并重新放入料筒中，這樣 就將B類顆料區(qū)分開(kāi)；
4. 所有通過(guò)第三道口子的顆粒都是小于直徑25mm的，讓他們進(jìn)入第四通道；
方案二：
將5~100顆料分為四類:
A 直徑大于5mm，小于等于25mm
B 直徑大于25mm，小于等于50mm
C 直徑大于50mm，小于等于75mm
D 直徑大于75mm，小于等于100mm
磁振動(dòng)盤是一種高效的供料裝置,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能量消耗小,工作可靠平穩(wěn),工件間相互摩擦力小,不易損傷物料,改換品種方便,供料速度容易調(diào)節(jié)。從結(jié)構(gòu)上分有直槽式和圓盤式兩類,從激振方式分電磁激振式、機(jī)械激振式和氣動(dòng)激振式。在電子工業(yè)中,電磁式圓周振動(dòng)盤常簡(jiǎn)稱為振動(dòng)盤。振動(dòng)盤是借助于電磁力產(chǎn)生微小的振動(dòng),依靠慣性力和重力的綜合作用驅(qū)使件料沿料槽向上向前送進(jìn),并在送料過(guò)程中自動(dòng)定向,成單行按規(guī)定的方向和位置排列送出,它是一種常用的件料上料機(jī)構(gòu)。
顆料放于振動(dòng)盤中，顆料在振動(dòng)盤的作用力下，各種金屬顆料沿螺旋形軌道往上運(yùn)動(dòng)，螺旋形軌道慢慢變寬，分成四道軌道。
1. 顆料在向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)第四道口子，允許直徑25mm以下顆料通過(guò)，而直徑大于25mm顆料則被擋塊擋入下一通道；
2. 第三道口子，允許50mm以下顆料通過(guò)，而大于50mm顆料則被擋塊擋入第二通道口子；通道中開(kāi)有25mm落料槽，如果萬(wàn)一有小于25mm的顆料進(jìn)入了該通道，則從該落料槽落入振動(dòng)盤中
3. 第二道口子，允許75mm以下顆料通過(guò)，而大于75mm顆料則被擋塊擋入第一通道，通道中開(kāi)有50mm落料槽，如有小于50mm的顆料進(jìn)入了該通道，則從該落料槽落出去重新進(jìn)入振動(dòng)盤；
4. 第四通道允許所有大顆料通過(guò)，通道中開(kāi)有75mm落料槽，如果有小于75mm的顆料進(jìn)入了該通道，則落出去進(jìn)入振動(dòng)盤中；
三、振動(dòng)盤送料原理
振動(dòng)盤工作原理主要是由一個(gè)振動(dòng)電磁振動(dòng)器作動(dòng)力,振動(dòng)馬達(dá)工作時(shí)產(chǎn)生定向頻率的力.只要把振動(dòng)盤看成是一種斜面，再對(duì)這個(gè)斜面進(jìn)行物理學(xué)的受力分析，你就能很容易理解他的工作原理了。
為方便分析，以直槽式上供料器為例，
1 料槽 2 工件 3 支承彈簧 4 電磁鐵 基座
圖3-1 振動(dòng)盤工作原理
電磁振動(dòng)上供料器的工作過(guò)程，是由于電磁鐵的吸引和支承彈簧的反向復(fù)位作用，使料槽產(chǎn)生高速、高頻（50~100次/秒）、微幅（0.5~1mm）振動(dòng)，使工件逐步向高處移動(dòng)。
Ｉ=0時(shí)，料槽在支承彈簧作用下向右上方復(fù)位，工件依靠它與軌道的摩擦而隨軌道向右上方運(yùn)動(dòng)，并逐漸被加速。
Ｉ>0時(shí)，料槽在電磁鐵的吸引下向左下方運(yùn)動(dòng)，工件由于受慣性作用而脫離軌道,繼續(xù)向右上方運(yùn)動(dòng)(滑移或跳躍)。
下一循環(huán)，周而復(fù)始→工件在軌道上作由低到高的運(yùn)動(dòng)。
3.1 工件在軌道上的受力分析
工件在軌道上的受力：自重力、軌道反力、摩擦力、慣性力；
摩擦力、慣性力與電磁鐵的電流有關(guān)。
（1）Ｉ=0時(shí)，支承彈簧復(fù)位，軌道以加速度a1向右上方運(yùn)動(dòng)，工件力平衡如圖：
圖3-2
ma1cosβ+mgsinα=F=μN(yùn) ?。?—1）
ma1sinβ+mgcosα=N ?。?—2）
（2）Ｉ>0時(shí)，電磁鐵吸引，軌道以加速度a2向左下方運(yùn)動(dòng)，工件受力平衡如圖1-42：
圖3-3
ma2cosβ-mgsinα=F=μN(yùn) ?。?—3）
ma2sinβ-mgcosα=-N （3—4）
3.2 工件在軌道上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析
（1）運(yùn)動(dòng)分析
根據(jù)受力分析，工件在軌道上的運(yùn)動(dòng)有兩種可能性：
A、因慣性沿軌道下滑，此時(shí)Ｉ=0，且有
ma1cosβ+mgsinα>μN(yùn) ?。?—5）
a1>g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ) ?。?—6）
當(dāng)軌道向右上方運(yùn)動(dòng)的加速度a1滿足上式時(shí)，工件便會(huì)沿軌道下滑。這對(duì)振動(dòng)上供料機(jī)構(gòu)是不希望出現(xiàn)的。
B、沿軌道上行，此時(shí)根據(jù)電磁鐵吸合與否可得：
Ｉ=0，a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ) ?。?—7）
Ｉ>0，a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ) ?。?—8）
電磁振動(dòng)供料器要實(shí)現(xiàn)預(yù)定的上供料，軌道向右上方運(yùn)動(dòng)的加速度a1和向左下方運(yùn)動(dòng)的加速度a2必須滿足上述工件沿軌道上行時(shí)的條件式。工件沿軌道上行時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨多種條件而變。
（2）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
圖3-4 工件在料道上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
(a)連續(xù)跳躍；(b)斷續(xù)跳躍；(c)連續(xù)滑移；(d)斷續(xù)滑移
注：圖示為料槽的兩極限位置。
A、連續(xù)跳躍
運(yùn)動(dòng)過(guò)程：
Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點(diǎn)上行到B點(diǎn)；
Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點(diǎn)跳躍起來(lái)（騰空時(shí)間≥料斗運(yùn)行至最下方的時(shí)間）
Ｉ=0、工件再落至軌道上時(shí)已到達(dá)C點(diǎn)→后又隨軌道上行到D點(diǎn)。
如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--跳躍--再隨軌道上行…”
工件跳躍式前進(jìn)，跳躍間距為AC段。
特點(diǎn)：
/工件具有大的供料速度，供料率高；
/工件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差，對(duì)定向不利；
/適用于形狀簡(jiǎn)單、定向要求不高的件料及供料速度較大的場(chǎng)合。
運(yùn)行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角較大。
但工件騰空時(shí)間過(guò)大→料斗復(fù)位時(shí)工件再落至軌道過(guò)晚→A點(diǎn)與C點(diǎn)的間距縮小，甚至落回原處而沒(méi)有前移。
B、斷續(xù)跳躍
運(yùn)動(dòng)過(guò)程：
Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點(diǎn)上行到B點(diǎn)；
Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點(diǎn)跳躍起來(lái)
（騰空時(shí)間<料斗運(yùn)行至最下方的時(shí)間）
工件很快落至軌道上的C點(diǎn)、并隨軌道下行到D點(diǎn)；
Ｉ=0、工件再隨軌道從空間位置D點(diǎn)上行到E點(diǎn)。
如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--跳躍后隨軌道下行--再隨軌道上行…”
工件斷續(xù)跳躍式前進(jìn)，跳躍間距為AD段。
特點(diǎn)：
/工件具有較大的供料速度，供料率較高；
/工件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性一般。
運(yùn)行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角中等。
C、連續(xù)滑移
運(yùn)動(dòng)過(guò)程：
Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點(diǎn)上行到B點(diǎn)；
Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點(diǎn)滑移
（滑移時(shí)間≥料斗運(yùn)行至最下方的時(shí)間）
Ｉ=0、工件停下時(shí)已滑移至C點(diǎn)→后又隨軌道上行。
如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--滑移--再隨軌道上行…”
工件滑移式前進(jìn)，滑移間距為AC段。
特點(diǎn)：
工件具有較大的供料速度和供料率；
工件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，利于定向；
適用于形狀較規(guī)則、有定向要求的件料及供料速度較大的場(chǎng)合。
運(yùn)行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均較跳躍時(shí)的小。
D、斷續(xù)滑移
運(yùn)動(dòng)過(guò)程：
Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點(diǎn)上行到B點(diǎn)；
Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點(diǎn)滑移
（滑移時(shí)間<料斗運(yùn)行至最下方的時(shí)間）
工件很快停在軌道上的B′點(diǎn)、并隨軌道下行到C點(diǎn)；
Ｉ=0、工件再隨軌道從空間位置C點(diǎn)上行。
如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--滑移后隨軌道下行--再隨軌道上行…”
工件斷續(xù)滑移式前進(jìn)，滑移間距為AC段。
特點(diǎn)：
工件供料速度和供料率較小；
工件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，亦利于定向；
適用于有定向要求但供料速度要求不高的場(chǎng)合。
運(yùn)行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均小。
綜上所述：設(shè)計(jì)合理、不產(chǎn)生跳躍、平穩(wěn)滑移、供料較快的方式為
連續(xù)滑移。
3.3 工件在軌道上滑移和跳躍的條件
（1）滑移條件
由前分析，工件沿軌道上行滑移的條件
a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)
a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)
如取α=2°（常為1~2°），β=20°（常為15~25°），μ=0.41，則
a1≤0.47g
a2≥0.41g
所以，只要合理設(shè)計(jì)，使軌道向左下方運(yùn)行的加速度a2滿足一定條件，便可獲得預(yù)定的滑移狀態(tài)。
（2）跳躍條件
工件在慣性力作用下產(chǎn)生跳躍，脫離軌道，此時(shí)受力為
ma2sinβ-mgcosα=0
所以產(chǎn)生跳躍的條件為
a2≥gcosα／sinβ
同上取α=2°，β=20°，μ=0.41，則有
a1≤0.47g
a2≥2.92g
如將料槽受電磁力作用產(chǎn)生的振動(dòng)視作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其頻率為f、振幅為A，則軌道最大加速度amax為
amax=2π2f2A
所以，當(dāng)amax=2π2f2A=a2≥gcosα／sinβ，工件就會(huì)產(chǎn)生跳躍式前進(jìn)。
由上分析可知，連續(xù)跳躍所需加速度a2最大，斷續(xù)滑移時(shí)a2最小。
圓筒形料斗與直槽形的工作原理、件料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同，但振動(dòng)形式有區(qū)別：直槽形料斗是往復(fù)直線式振動(dòng)，而圓筒形是往復(fù)扭轉(zhuǎn)式振動(dòng)。
電磁振動(dòng)盤是由一個(gè)電磁振動(dòng)器（電磁吸鐵和銜鐵的總稱）作動(dòng)力，將電能換為機(jī)械振動(dòng)能，料斗下面有個(gè)脈沖電磁鐵，可以使料斗垂直方向振動(dòng)，由于多組（3組及以上）彈簧片的傾斜，使料斗繞其垂直軸做扭擺振動(dòng)。料斗內(nèi)零件，由于受到這種振動(dòng)，而沿螺旋軌道上升，直到送到出料口。
在電磁振動(dòng)器作用下，料斗作扭轉(zhuǎn)式上下振動(dòng)，使工件沿著螺旋軌道由低到高移動(dòng)，并自動(dòng)排列定向，直至上部出料口而進(jìn)入輸料槽，然后由送料機(jī)構(gòu)送至相應(yīng)工位。
四、設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 輸送速度的計(jì)算
振動(dòng)給料機(jī)輸送速度與物料的物理性質(zhì)、料層厚度以及振動(dòng)頻率、振幅、振動(dòng)方向角有關(guān)。
當(dāng)物料顆粒在振動(dòng)槽中的垂直向上加速度分量達(dá)到-g后，以槽體的速度脫離輸送槽，在拋擲過(guò)程中只受地心引力作用，而且重新與槽體接觸時(shí)只引起塑性沖擊，則輸送理論速度可以用下式計(jì)算：
(m/s) (4-1)
=
=0.08（m/s）
式中g(shù) ——重力加速度(m/)
f ——振動(dòng)頻率(Hz)
n ——系數(shù)。(上式中n取0.9)
4.2 供料率Q的計(jì)算
振動(dòng)上料器的供料率取決于供料器的給料速度；
給料速度一般用工件在料道上移動(dòng)的平均速度來(lái)估算。
料斗結(jié)構(gòu)確定之后，上料器的供料率為：
3.84
式中——輸送速度
——有效率，取0.9
4.3料斗設(shè)計(jì)
1、料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
料斗的結(jié)構(gòu)多樣，大多采用圓筒形結(jié)構(gòu)。
圖4-1 料斗結(jié)構(gòu)
料斗筒體與軌道：
一般料斗：筒體與螺旋軌道采用整體結(jié)構(gòu)（車制軌道或整體鑄造）。
大型料斗：常采用拼焊結(jié)構(gòu)形式。
軌道的工作面一般與料斗內(nèi)壁成直角，有時(shí)向上傾斜5°~10°。
料斗筒體與筒底（料斗底盤）
一般分別加工，再用螺釘連接（是由于工藝原因）；
筒體與筒底的連接須注意同心度和牢靠；
筒底上部一般做成錐形（錐角160°~170°）。
料斗底盤與銜鐵之間應(yīng)裝有隔磁板（銅或鋁材），或用隔磁材料做底盤。
軌道及其出口：
軌道最上部的出料口應(yīng)以切線方向伸出一段距離。
出料口與輸料槽的連接方法有對(duì)接法和承接法，且出料口（振動(dòng)）與輸料槽（靜止）之間應(yīng)留有間隙δ（如圖）。
圖4-2 出料口
料斗的零件材料選用：
料斗應(yīng)盡量做得輕巧→系統(tǒng)易起振。
重量輕、易加工、表面光潔，耐磨損、隔磁，成本低。
常用材料有：
不銹鋼——表面光潔、耐磨，但加工困難、成本高、比重大；
鋁合金——質(zhì)輕、不會(huì)磁化，但表面不光；
銅合金——加工方便、不會(huì)磁化，但比重也較大；
硬塑料或有機(jī)玻璃——都較輕、表面光潔，但耐磨性較差。
2、振動(dòng)盤中工件定向方法
電磁振動(dòng)上供料器中的單件在進(jìn)入加工工位前，要求沿料道自下而上，并自動(dòng)排列、定向。
自動(dòng)定向常采用剔除法——根據(jù)工件形狀、重心，在軌道上安置擋塊、缺口、斜面、槽子等，以使不符合定向的工件被矯正或剔除，而符合定向的工件順利通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排列、定向。
3、料斗的尺寸計(jì)算
1)、料斗的螺旋升角
由升程及中徑小決定：
越小→工件平均速度就高
但升程減小→料道螺旋圈數(shù)增加→料斗尺寸增大。
太大→工件上料速度降低，甚至無(wú)法向上滑移。
根據(jù)工件上行滑移的臨界條件(a1
1.5h+δ=156(mm)，滿足要求。
4) 料斗的高度H
(mm) （n-螺旋料道的圈數(shù)：1.5~3.5）
考慮到料斗外觀勻稱，應(yīng)使 H=（1/4~1/2）D。
（三）振動(dòng)升角（工件拋射角）的確定
振動(dòng)升角β由主振彈簧的安裝角ψ及料道升角α確定。
β的大小直接影響作用在工件上的慣性力，要選擇合理；
β選得太小——影響工件移動(dòng)速度、所需電磁力增加；
β選得太大——工件不易前進(jìn)或只會(huì)上拋。
根據(jù)受力分析可得： ，
鋼與鋁的摩擦系數(shù)為=0.605，鋼與銅的摩擦系數(shù)為=0.508
按鋼與銅的摩擦系數(shù)為=0.508取，
4.4支承彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
支承彈簧的作用：電磁振動(dòng)供料器的料斗通過(guò)其安裝在基座上。
圓筒形料斗一般采用三根彈簧支承。
支承彈簧的截面有矩形和圓形：
矩形截面的稱為板彈簧——寬度和厚度常不一致，其剛度在不同方向上差別較大，故安裝要求較高，支座形式如圖。
圓形截面的稱為圓彈簧——圓柱彈簧桿加工容易，各向剛度一致，故安裝調(diào)整方便,支座形式如圖。
4.3.1 支承彈簧的安裝角ψ計(jì)算
圖4-3 支承彈簧
支承彈簧的安裝角ψ——支承彈簧處于靜止時(shí)與垂直面的夾角。
圖4-4 支承彈簧
是保證工件獲得拋射角β的結(jié)構(gòu)性措施；
是影響工件在料道上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和供料速度的重要幾何參數(shù)；
ψ與β和α及彈簧固結(jié)點(diǎn)有關(guān)：
圖4-5 安裝角度
1）當(dāng)彈簧固結(jié)點(diǎn)處在料斗中徑圓上的A點(diǎn)，即OA=R，則
彈簧安裝角ψ與直槽形料斗相同，ψ=β+α；
2）對(duì)大型料斗（D≥500mm），為減少基座尺寸，則
將固結(jié)點(diǎn)設(shè)在半徑r處, tanψ=R/rtan(β+α)
ψ=arctan［R/rtg(β+α)］
R——料道中徑圓半徑 ；
r——彈簧固結(jié)點(diǎn)分布圓半徑。
在確定料道升角α、振動(dòng)升角β及R和r之后，就可確定彈簧的安裝角ψ。
4.5電磁振動(dòng)給料機(jī)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算
現(xiàn)擬定電磁振動(dòng)盤的給料量為2t/h，振動(dòng)頻率ω=314rad/s，調(diào)諧指數(shù)z=0.9，其動(dòng)力參數(shù)計(jì)算如下：
初步分配質(zhì)量比
質(zhì)量m1為前質(zhì)量，包括給料槽、給料槽物料的結(jié)合質(zhì)量、聯(lián)接叉、銜鐵、主振彈簧折算質(zhì)量等幾部分。質(zhì)量m2為后質(zhì)量，包括振動(dòng)器殼體、鐵芯、線圈和主振彈簧折算質(zhì)量部分及配重等。
由已知質(zhì)量比可以確定主振彈簧采用板彈簧。
+=700kg
可以計(jì)算出=330kg，=370kg，則
(2)求質(zhì)體1和質(zhì)體2振幅
在振動(dòng)方向上，由于k1＜＜k2，所以可忽略k2的影響。將兩方程式相加可得：
也就是說(shuō)，在每個(gè)瞬時(shí)，質(zhì)體的慣性力與外阻力之和為零。同時(shí)外阻力近似地均布在兩個(gè)質(zhì)體上，大小相等方向相反，即：
則可得：
當(dāng)強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)滿足時(shí)，則：
因此，電磁振動(dòng)給料機(jī)具有質(zhì)量與振幅成反比的特性，即：
式中 、——分別為質(zhì)體1和質(zhì)體2的振幅。
相對(duì)振幅A一般由一次諧波激振力幅和二次諧波激振力幅組成。
可得出：
(4)計(jì)算質(zhì)量m
雙質(zhì)體振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)，在彈簧上有一點(diǎn)處于景致，這一點(diǎn)稱為震動(dòng)系統(tǒng)的惰性中心，它隨兩個(gè)質(zhì)量比的不同而處于不同位置。當(dāng)時(shí)，惰性中心在處。當(dāng)時(shí)，惰性中心接近處。如果比值更大，則雙質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)變?yōu)閱钨|(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)?？梢院?jiǎn)化為單質(zhì)量的強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)，其方程為：
可得出
式中 m——計(jì)算質(zhì)量（kg）；
c——摩擦阻尼力折算系數(shù)。
(5)主振彈簧剛度k1
在不考慮阻尼時(shí)，可以認(rèn)為和均以惰性中心為靜止點(diǎn)，以相同頻率作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率為：
（rad/s）
因此 (其中z取0.9)
ω ——角頻率(rad/s)；
z——調(diào)諧指數(shù)；（z取0.9）
(6)激振力幅F及力與位移的夾角α的計(jì)算
方程 的特解為：
，z=0.9~0.95
，b=0.05~0.07
得，
式中 x——相對(duì)位移（m）；
F——激振力幅（N）；
——共振放大系數(shù)：
——激振力之后位移的相位角；
z——調(diào)諧指數(shù)；
b——衰減系數(shù)。
激振力為主振彈簧最大變形與彈簧剛度之積：
將式(2.20)代入式(2.16)，激振力為：
（N）
取b=0.07，則
式中 A——相對(duì)振幅（m）；
z——調(diào)諧指數(shù)；（z取0.9 ）
b——衰減系數(shù)；(b取0.07)
——主振彈簧剛度（N·m）。
所謂共振放大系數(shù)即在激振力F的作用下，主振彈簧的動(dòng)態(tài)變形量與靜態(tài)變形量之比，即相對(duì)振幅與靜變形量之比?？梢钥闯?，在系統(tǒng)振動(dòng)狀態(tài)下，阻尼的變化或調(diào)諧指數(shù)的變化都將直接影響振幅的穩(wěn)定性。通常電磁振動(dòng)機(jī)械選擇在低臨界近共振狀態(tài)下工作，即=0.9~0.95，以獲得較穩(wěn)定的振幅和用較小的激振力獲得較大的效能。
阻尼系數(shù)為參變量，在低臨界近共振狀態(tài)下，由于外部因素，如料槽中物料量增加或料倉(cāng)壓力增大等因素影響，阻尼增大時(shí)，其振動(dòng)振幅將降低。但與此同時(shí)，震動(dòng)系統(tǒng)固有頻率也減小，而使調(diào)諧指數(shù)趨近于1，則振幅趨于增加，達(dá)到相互補(bǔ)償作用。當(dāng)阻尼減小時(shí)，則上述因素將向相反方向變化，同樣能保持這種相互補(bǔ)償關(guān)系，從而可使電磁振動(dòng)給料機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
當(dāng)調(diào)諧指數(shù)接近1時(shí)，即電磁振動(dòng)給料機(jī)在接近共振狀態(tài)下工作，雖然所需激振力較小，但是阻尼的變動(dòng)對(duì)共振放大系數(shù)和振幅的影響更加敏感，機(jī)器的運(yùn)行穩(wěn)定性就差。所以對(duì)大型電磁振動(dòng)給料機(jī)一般取z=0.9，小型的取z=0.93~0.95。
4.6 電磁參數(shù)計(jì)算
根據(jù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)所確定的工作頻率、相對(duì)振幅、激振力幅及力與位移相位差角和環(huán)境要求進(jìn)行電磁參數(shù)計(jì)算。
傾角為時(shí)，輸送能力為的電磁振動(dòng)盤，動(dòng)力學(xué)參數(shù)：工作頻率為，相對(duì)振幅，激振力幅，力于位移相位差角，供電電壓，。由此可得電磁參數(shù)如下：
選擇可控晶閘管半波整流激磁方式。鐵芯形式選擇“山”型鐵芯，材料選用DW240-95硅鋼片。
(1) 選定氣隙磁密，決定磁極面積
根據(jù)半波整流激磁方式和硅鋼片磁密許用值，對(duì)于DW240-95硅鋼片一般取氣隙基本磁密，所以半波整流磁極面積為：
式中 S＇ ——磁極面積(m2)；
F ——激振力(N)；
K1 ——磁力線邊緣效應(yīng)系數(shù)，K1=1.1；
K2 ——電阻影響系數(shù)，K2=0.97；
μ0 ——真空導(dǎo)磁率，μ0=4π×10-7H/m；
B0 ——?dú)庀痘敬琶埽0=1.0 T。
(2) 決定鐵芯磁密并求出電磁線圈匝數(shù)
由于漏磁通的存在，所以氣隙磁密小于鐵芯中的磁密。鐵芯中磁密與氣隙磁密的比值稱為漏磁系數(shù)。在計(jì)算鐵芯磁密時(shí)，還要考慮硅鋼片在加工工藝中涂漆厚度和疊片壓緊程度。鐵芯磁密為：
式中 ——鐵芯磁密(T)；
—— 漏磁系數(shù)，當(dāng)鐵芯與銜鐵之間氣隙時(shí)，；
—— 填充系數(shù)，；
—— 疊片壓緊系數(shù)，。
線圈匝數(shù)為：
式中 ——綜合影響系數(shù)，。
（3）激磁電流
基本電流：電磁振動(dòng)給料機(jī)在交流供電電壓下的瞬時(shí)值電流。它有三部分組成：直流分量、一次諧波分量、高次諧波分量[6]。
直流分量：
一次諧波分量：
二次諧波分量：
總電流有效值：
（4）電磁線的選擇
一般小型振動(dòng)器的電磁線的電流密度選取j=2A/mm2,并根據(jù)環(huán)境要求選擇電磁線的絕緣強(qiáng)度及層間絕緣材料。
本設(shè)計(jì)取j=2A/mm2，采用“山”形鐵芯，則
電磁線截面積：
電磁線直徑：
（5）視在功率：
（6）有功功率：
（7）功率因數(shù)：
五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1殼體機(jī)架的設(shè)計(jì)
殼體是各種機(jī)械的基本部件，它主要是起支承作用。機(jī)械的其他部件一般固定在殼體上，有些部件是在殼體的導(dǎo)軌面上運(yùn)動(dòng)。殼體起的基準(zhǔn)的作用，以保證各部件間正確的相對(duì)位置，并且使整個(gè)機(jī)器組成一個(gè)整體。在其他部件及工件本身的重量和工作過(guò)程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，殼體要有足夠的強(qiáng)度而且變形不超過(guò)允許值。此外還應(yīng)考慮機(jī)體的動(dòng)剛度、阻尼、熱變形、尺寸穩(wěn)定性、疲勞強(qiáng)度等。
殼體設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
底座、機(jī)架、箱體、基板等零件都屬于殼體機(jī)架零件。
機(jī)架零件可劃分為四大類：即機(jī)座類、機(jī)架類、基板類和箱殼類，對(duì)機(jī)架零件一般可提出下列要求:
(1)工況要求：即任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起,設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。
(2)剛度要求：在必須保證特定的外形條件下，對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度。如果基礎(chǔ)部件的剛性不足，則在工作的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會(huì)產(chǎn)生變形，振動(dòng)或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能。例如機(jī)床的零部件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度。
(3)強(qiáng)度要求：對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時(shí)也能滿足強(qiáng)度的要求
(4)穩(wěn)定性要求：對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題。失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)時(shí)必須校核。
(5)美觀：目前對(duì)機(jī)器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。
(6)其它：如散熱的要求，防腐蝕及特定環(huán)境的要求。
在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重。
(1)機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。
(2)結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
(3)結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。
(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。
(5)抗振性能好。
(6)耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。
(7)有導(dǎo)軌的機(jī)架要求機(jī)架導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。
殼體一般是機(jī)器中尺寸最大的部件，它往往與機(jī)器的整體布局，機(jī)器的造型美觀，操作方便，加工工藝性等都有很大關(guān)系。殼體是個(gè)鑄件，小型激振器一般采用灰鑄鐵HT20-40，大型激振器一般采用鑄鋼ZG45或球墨鑄鐵QT40-17。以往設(shè)計(jì)的殼體曾使用過(guò)鑄鐵的材料，但鑄鐵容易疲勞，壽命很短，所以本次設(shè)計(jì)選用鑄鐵材HT200為殼體材料。殼體的尺寸除了應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求外，還必須按配重的要求來(lái)確定其重量，需要時(shí)外加配重進(jìn)行調(diào)整。
圖5-1 殼體底座
5.2減震塊的設(shè)計(jì)
動(dòng)給料機(jī)安裝在基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)上時(shí)，為了使振動(dòng)慣性力不傳遞或少傳遞給基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)采用彈性支撐隔振方法。本設(shè)計(jì)采用座式橡膠減振塊。
由于粘性阻尼的存在對(duì)緩和共振是有效的，而對(duì)隔振是不利的。因此，在使用減震塊支撐振動(dòng)機(jī)械時(shí)，為了防止在啟動(dòng)或停車過(guò)程進(jìn)入共振狀態(tài)，則需并用阻尼器。小振幅時(shí)，使衰減不起作用，而且不干擾隔振。
座式減震塊由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，不受環(huán)境影響，因而在振動(dòng)給料機(jī)中被廣泛使用。
圖5-2 減震塊
5.3 彈簧支架的設(shè)計(jì)
彈簧支架一主要為支撐彈簧板，由上面的計(jì)算知道，彈簧板的傾角為39.48度，所以彈簧支架傾角為90+39.48=129.48度。
圖5-3 彈簧板支架
六、Pro/E三維軟件建模
6.1 Pro/E軟件簡(jiǎn)介
Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
1）Pro/Engineer
Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色，實(shí)體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來(lái)建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒(méi)有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力（運(yùn)動(dòng)分析、人機(jī)工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下：
1．特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）；
2．參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；
3．通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4．支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）。
5．貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng)）。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER的基本功能。
2）Pro/E機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真
工程師無(wú)需等待物理原型就能測(cè)試產(chǎn)品的動(dòng)力行為。利用 Pro/ENGINEER 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真，您可以虛擬地仿真包含運(yùn)動(dòng)元件的系統(tǒng)中的作用力和加速度。而且，您可以綜合考慮諸如彈簧、電動(dòng)機(jī)、摩擦力和重力等動(dòng)力影響，相應(yīng)地調(diào)整產(chǎn)品性能。改善檢驗(yàn)和認(rèn)證過(guò)程并最大程度地提高設(shè)計(jì)信心，而無(wú)需承受制造昂貴原型的負(fù)擔(dān)。
與設(shè)計(jì)和分析工具完全集成，從而無(wú)需再花費(fèi)時(shí)間、精力和金錢來(lái)處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤。
利用Pro/E機(jī)構(gòu)仿真有以下優(yōu)點(diǎn)：
? 可以創(chuàng)建虛擬樣機(jī)在桌面計(jì)算機(jī)中進(jìn)行測(cè)試，從而降低開(kāi)發(fā)成本 模擬賽車懸架所受到的實(shí)際作用力。
? 能夠更快速和更早地將變更反映在產(chǎn)品中，并從桌面計(jì)算機(jī)測(cè)試中即時(shí)獲得結(jié)果。
? 通過(guò)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間率先向市場(chǎng)推出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
? 通過(guò)對(duì)產(chǎn)品壽命進(jìn)行更準(zhǔn)確的估計(jì)，從而可降低保修成本。
? 利用具體的動(dòng)畫式生產(chǎn)指令進(jìn)行裝配，可以避免代價(jià)高昂的制造錯(cuò)誤。
? 通過(guò)利用從虛擬測(cè)試中所節(jié)省的時(shí)間來(lái)評(píng)估更多設(shè)計(jì)構(gòu)思，從而可開(kāi)發(fā)出更新穎的產(chǎn)品。
? 在易于學(xué)習(xí)、直觀明了的用戶界面中工作。
6.2 零件建模
6.2.1料斗建模
料斗建模，利用 “拉伸”命令創(chuàng)建出曲柄主體，創(chuàng)建圓柱。
圖6-1 拉伸
用螺旋掃描命令創(chuàng)建出料道
圖6-2 用螺旋掃描
同樣，采用螺旋掃描，拉伸，旋轉(zhuǎn)等命令創(chuàng)建出其它特征
圖6-3 料筒
6.2.2支架創(chuàng)建
利用拉伸命令，打孔命令創(chuàng)建出支架：
圖6-4 支架
6.2.3 托盤創(chuàng)建
1）利用“拉伸”、旋轉(zhuǎn)、打孔等命令，創(chuàng)建一個(gè)托盤：
圖6-5 托盤
6.3 虛擬裝配
應(yīng)用前述建立的各零件的三維圖型進(jìn)行虛擬裝配，首先進(jìn)行子裝配，完成子裝配工作后，進(jìn)行總裝配。零件裝配好了以后，進(jìn)行裝配體的干涉檢查，以便確定裝配體中各零件之間是否存在實(shí)體邊界沖突(即干涉)、沖突發(fā)生在何處、進(jìn)而為消除沖突做好準(zhǔn)備。一般對(duì)零件較多或裝配要求較嚴(yán)格的裝配體，應(yīng)該裝配好—個(gè)零件就進(jìn)行一次裝配檢查，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)修正。
1）裝配彈簧組件
圖6-6 彈簧組件
2）裝配總裝件
圖6-7 總裝圖
第五章 結(jié)論
廢舊有色金屬回收利用是節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效手段。在廢舊有色金屬分選回收之前，需要一套平穩(wěn)的給料裝置。本課題是省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“廢有色金屬?gòu)?fù)合分選關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”的一部分，主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)金屬顆粒物的給料裝置，將需要進(jìn)行分選處理的廢舊有色金屬顆粒按照不同尺寸分成4道，平穩(wěn)地運(yùn)送到分選識(shí)別系統(tǒng)。
在本次設(shè)計(jì)中，通過(guò)多方搜集資料，在紛繁復(fù)雜的計(jì)算中探究，應(yīng)用機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造知識(shí)，根據(jù)廢金屬顆料的特點(diǎn)，擬定了金屬顆粒物的給料裝置的原理方案，采用電磁振動(dòng)的原理送給料，在送給料的軌道上設(shè)計(jì)四道“關(guān)卡“實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格的顆粒分類。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)，提高了我分析和解決問(wèn)題的能力，擴(kuò)寬和深化了學(xué)過(guò)的知識(shí)，掌握了設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機(jī)身材料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊(cè)等工具書的能力。
總的說(shuō)來(lái)，本次設(shè)計(jì)在嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)中完成，這將對(duì)我的一生都有啟迪和警示作用。由于本人經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)提出建議和意見(jiàn)，我會(huì)誠(chéng)懇地接受并在今后的設(shè)計(jì)中改正。
參考文獻(xiàn)
[1]濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5
[2]聶清德.華工設(shè)備設(shè)計(jì)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995-4.130-152
[3]徐瀕蔡春源.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)(下冊(cè)).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995
[4]孫桓.機(jī)構(gòu)原理[[M].北京：人民教育出版社，1982
[5]劉鴻文.高等材料力學(xué)[M].北京：高等教育山版社，1985, 31-76
[6]電機(jī)工程手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)(第二版)：第十卷，自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997
[7]電機(jī)工程手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)(第二版)：第十四卷，通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997
[8]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.3
[9] 張?jiān)迫A．巧克力糖包裝機(jī)頂糖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]．長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，4（3）：109-112．
[10] 楊金花．食品包裝機(jī)中組合機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005，（12）：172-174．
[11] 黃純穎．機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2000．
[12] 陳長(zhǎng)軍，徐宏偉．塑鋼型材包裝機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改進(jìn)[J]．機(jī)械工程師，2006，（3）：162-163．
[13] J．P．Kerry，M．N．O’Grady，S．A．Hogan．Past，current and potential utilisation of active and intelligent packaging systems for meat and muscle-based products：A review[J]．Meat Science，2006，74（1）：113-130．
[14] Harold A．Hughes．Food Packaging Machinery[M]．Handbook of Farm，Dairy，and Food Machinery，2007：695-718．