电机碳刷卡簧快速装配装置机械系统设计
摘 要本次设计的目的是为了提高生产碳刷卡簧的产量和质量，该系统是通过上料、旋转、定位、固定、下料的五个动作来实现电机碳刷卡簧快速装配。该系统设计结合PLC实现了自动控制，大大的提高了生产碳刷卡簧的质量和产量。另外，该装置体积小，便于安放和搬运。本次设计完成了电机碳刷卡簧快速装配装置机械系统的总体设计以及相关零部件的设计。其中对带动圆盘的轴的结构、强度和寿命以及对相配套轴承的选型进行了设计和计算，另外对上、下料机械手进行了三维实体造型设计及相应计算，并绘制了相应的零部件图。
目 录
1. 绪论 1
1.1课题的来源、碳刷卡簧的结构以及发展前景和作用 1
1.2碳刷卡簧简介 1
1.3系统改进的目的与意义 2
2.机械系统的总体设计 3
2.1机械系统改进方案的拟定 3
2.2改进系统中各模块的功能 3
2.2.1传动模块的功能 3
2.2.2上料模块的功能 4
2.2.3定位模块的功能 4
2.2.4固定模块的功能 4
2.2.5下料模块的功能 4
3.传动模块的设计 5
3.1圆盘的设计 5
3.2卡簧座设计 6
3.3间歇分割器的选型 7
3.3.1间歇分割器扭矩的相应参数 7
3.3.2间歇分割器扭矩的计算 7
3.4轴的设计 9
3.4.1轴的设计 9
3.4.2确定轴的直径 10
3.4.3确定轴的长度 11
3.4.3 轴的校核 11
3.5轴承的选型 12
3.5.1轴承的作用及类型 12
3.5.2轴承使用寿命的校核 13
3.5.3轴承的润滑 14
4上料模块的设计 16
4.1上料模块的动作流程 17
4..2上料机械手的设计 18
4.3气缸的选型计算 19
5.下料模块的设计 23
5.1下料模块的动作流程 23
5.2下料机械手设计 24
5.3
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气缸的选型计算 25
6定位模块的设计 27
6.1定位模块的动作流程 27
6.2气缸的选型计算 28
7.固定模块的设计 29
7.1固定模块的动作流程 29
7.2气缸的选型计算 30
结语 31
参考文献 32
致谢 33
1. 绪论
1.1课题的来源、碳刷卡簧的结构以及发展前景和作用
现在社会家用电器的使用也越来越广泛，在经常使用的家庭电器中，其中有很多电器都在使用碳刷。而碳刷卡簧的功能是通过弹簧将压力加在与换向器或集电环表面滑动接触的碳刷上，让其在固定体与旋转体之间稳定地传导电流，并且起到稳定的作用。所以对电机来说，碳刷卡簧和碳刷都是非常重要的部件。
为了大幅度提高生产成本和质量，并且能够生产大批量、高质量、低价位的产品，提供了市场的竞争性，并真诚满足广大顾客持久的需要和期望，在同类产品的质量上保持领先的声誉。所以这样电机碳刷卡簧快速装配装置机械系统设计的重要性也体现出来了，这样我们可以在人少的情况下还能简单的生产出来产品，也结合了PLC，让这套装置能解决现在产量低、人手不够、合格率太低的问题。
碳刷卡簧的结构以及发展前景形势分析碳刷卡簧的结构是保持碳刷在规定位置上的刷盒部分，用适当压力压住碳刷以防止碳刷振动的加压部分，连接刷盒和加压部分的框架部分以及将电碳刷卡簧固定到电机上的固定部分组成。对电碳刷卡簧的性能有如下要求：保持碳刷稳定、检查或更换碳刷时，易于在刷盒内装卸碳刷、能调整碳刷在刷盒下的露出部分(刷盒下端边缘与换向器或集电环表面的间隙)以防止磨坏换向器或集电环、碳刷压力的变化、加压方向和加压位置等对碳刷磨损的影响要小，且结构牢固。
1.2碳刷卡簧简介
碳刷卡簧的下端边缘距整流子或集电环表面的距离应保持在2~4毫米范围内。其距离过小,碳刷卡簧易擦损整流子或集电环；过大,碳刷易颠动而造成损坏。
确保碳刷在整流子或集电环的表面内工作,不得靠近集电环的边缘。如果在冷状态下碳刷安装不当,则在热状态下电机大轴膨胀后,碳刷有可能不全部接触集电环表面。
研磨碳刷弧面,使之与整流子或集电环基本吻合。 由于电刷和碳刷卡簧之间存在间隙,并且由于碳刷卡簧的固定部件在应力作用下的微小变形,都会使电刷截面的曲率半径稍大于整流子或集电环的曲率半径,因而在电机运行过程中,与整流子或集电环接触的并不是全部电刷截面面积,而只是一部分面积。
碳刷与碳刷卡簧内壁之间应保留适当的间隙电刷装入碳刷卡簧后,应以电刷能够上下自由移动为宜,只有这样,才能确保碳刷在弹簧的压力下随着不断的磨损,而与整流子或集电环持续保持紧密接触。因此,碳刷的四个侧面与碳刷卡簧内壁之间必须留有一定的间隙。
实践证明,这个间隙一般在0.1~0.3毫米之间。既不宜过大,也不宜过小,间隙过小,可能造成碳刷卡在碳刷卡簧中,弹簧无法压紧碳刷,电机工作失去意义；间隙过大,碳刷则会在架内产生摆动,不仅出现噪音,更重要的是出现火花,对整流子或集电环产生破坏性影响。
1.3系统改进的目的与意义
本次毕业设计源于一家公司提供的样本，为他们原来的系统做改进。我希望通过这次毕业设计来掌握这四年所学的机械知识，加深各种机械要求。并想结合实际运用来更加了解设计这门行业。结合PLC让这个系统更加的完美。
本次毕业设计的主要任务就是建造三维造型，根据一些的相关数据来选择出相应的材料型号。最后结合同组同学设计的PLC让该控制系统8个工位选址来实现物流的传输，并对工件进行模拟的上料、定位、固定和下料。
该套装置是具有很强的实用性，能在工厂里投入生产和使用，操作方便简单，只需一个人就能控制一台装置就行，完成这次的毕业设计，有利于掌握机械加工生产系统的设计的相关知识与技能。
2.机械系统的总体设计
2.1机械系统改进方案的拟定
该装置原来是利用人工，将卡簧放到输送带上，到固定模块的时候，卡簧片装配到中，最后再利用输送带传送到下料机械手的时候，利用机械手把装配好碳刷卡簧送出输送带上，这样虽说是机械传送，但却最主要的还是要利用人工装配，这样速度上没有完全机械的速度快，而且质量没法保证。这样也大大的降低了后期的电机的装配，所以在这基础上我对原系统进行了改进，具体措施如下：
1、在原来的基础上我加了一个定位装配模块，这样就可以把人工的部分改成了机械装配，在这个装配的位置还有定位的作用，在碳刷卡簧到了这个位置的时候，可以先把卡簧定位，再将卡簧片装配进去，这样机械装配比人工装配要精确的多，而且要快的多。
目 录
1. 绪论 1
1.1课题的来源、碳刷卡簧的结构以及发展前景和作用 1
1.2碳刷卡簧简介 1
1.3系统改进的目的与意义 2
2.机械系统的总体设计 3
2.1机械系统改进方案的拟定 3
2.2改进系统中各模块的功能 3
2.2.1传动模块的功能 3
2.2.2上料模块的功能 4
2.2.3定位模块的功能 4
2.2.4固定模块的功能 4
2.2.5下料模块的功能 4
3.传动模块的设计 5
3.1圆盘的设计 5
3.2卡簧座设计 6
3.3间歇分割器的选型 7
3.3.1间歇分割器扭矩的相应参数 7
3.3.2间歇分割器扭矩的计算 7
3.4轴的设计 9
3.4.1轴的设计 9
3.4.2确定轴的直径 10
3.4.3确定轴的长度 11
3.4.3 轴的校核 11
3.5轴承的选型 12
3.5.1轴承的作用及类型 12
3.5.2轴承使用寿命的校核 13
3.5.3轴承的润滑 14
4上料模块的设计 16
4.1上料模块的动作流程 17
4..2上料机械手的设计 18
4.3气缸的选型计算 19
5.下料模块的设计 23
5.1下料模块的动作流程 23
5.2下料机械手设计 24
5.3
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气缸的选型计算 25
6定位模块的设计 27
6.1定位模块的动作流程 27
6.2气缸的选型计算 28
7.固定模块的设计 29
7.1固定模块的动作流程 29
7.2气缸的选型计算 30
结语 31
参考文献 32
致谢 33
1. 绪论
1.1课题的来源、碳刷卡簧的结构以及发展前景和作用
现在社会家用电器的使用也越来越广泛，在经常使用的家庭电器中，其中有很多电器都在使用碳刷。而碳刷卡簧的功能是通过弹簧将压力加在与换向器或集电环表面滑动接触的碳刷上，让其在固定体与旋转体之间稳定地传导电流，并且起到稳定的作用。所以对电机来说，碳刷卡簧和碳刷都是非常重要的部件。
为了大幅度提高生产成本和质量，并且能够生产大批量、高质量、低价位的产品，提供了市场的竞争性，并真诚满足广大顾客持久的需要和期望，在同类产品的质量上保持领先的声誉。所以这样电机碳刷卡簧快速装配装置机械系统设计的重要性也体现出来了，这样我们可以在人少的情况下还能简单的生产出来产品，也结合了PLC，让这套装置能解决现在产量低、人手不够、合格率太低的问题。
碳刷卡簧的结构以及发展前景形势分析碳刷卡簧的结构是保持碳刷在规定位置上的刷盒部分，用适当压力压住碳刷以防止碳刷振动的加压部分，连接刷盒和加压部分的框架部分以及将电碳刷卡簧固定到电机上的固定部分组成。对电碳刷卡簧的性能有如下要求：保持碳刷稳定、检查或更换碳刷时，易于在刷盒内装卸碳刷、能调整碳刷在刷盒下的露出部分(刷盒下端边缘与换向器或集电环表面的间隙)以防止磨坏换向器或集电环、碳刷压力的变化、加压方向和加压位置等对碳刷磨损的影响要小，且结构牢固。
1.2碳刷卡簧简介
碳刷卡簧的下端边缘距整流子或集电环表面的距离应保持在2~4毫米范围内。其距离过小,碳刷卡簧易擦损整流子或集电环；过大,碳刷易颠动而造成损坏。
确保碳刷在整流子或集电环的表面内工作,不得靠近集电环的边缘。如果在冷状态下碳刷安装不当,则在热状态下电机大轴膨胀后,碳刷有可能不全部接触集电环表面。
研磨碳刷弧面,使之与整流子或集电环基本吻合。 由于电刷和碳刷卡簧之间存在间隙,并且由于碳刷卡簧的固定部件在应力作用下的微小变形,都会使电刷截面的曲率半径稍大于整流子或集电环的曲率半径,因而在电机运行过程中,与整流子或集电环接触的并不是全部电刷截面面积,而只是一部分面积。
碳刷与碳刷卡簧内壁之间应保留适当的间隙电刷装入碳刷卡簧后,应以电刷能够上下自由移动为宜,只有这样,才能确保碳刷在弹簧的压力下随着不断的磨损,而与整流子或集电环持续保持紧密接触。因此,碳刷的四个侧面与碳刷卡簧内壁之间必须留有一定的间隙。
实践证明,这个间隙一般在0.1~0.3毫米之间。既不宜过大,也不宜过小,间隙过小,可能造成碳刷卡在碳刷卡簧中,弹簧无法压紧碳刷,电机工作失去意义；间隙过大,碳刷则会在架内产生摆动,不仅出现噪音,更重要的是出现火花,对整流子或集电环产生破坏性影响。
1.3系统改进的目的与意义
本次毕业设计源于一家公司提供的样本，为他们原来的系统做改进。我希望通过这次毕业设计来掌握这四年所学的机械知识，加深各种机械要求。并想结合实际运用来更加了解设计这门行业。结合PLC让这个系统更加的完美。
本次毕业设计的主要任务就是建造三维造型，根据一些的相关数据来选择出相应的材料型号。最后结合同组同学设计的PLC让该控制系统8个工位选址来实现物流的传输，并对工件进行模拟的上料、定位、固定和下料。
该套装置是具有很强的实用性，能在工厂里投入生产和使用，操作方便简单，只需一个人就能控制一台装置就行，完成这次的毕业设计，有利于掌握机械加工生产系统的设计的相关知识与技能。
2.机械系统的总体设计
2.1机械系统改进方案的拟定
该装置原来是利用人工，将卡簧放到输送带上，到固定模块的时候，卡簧片装配到中，最后再利用输送带传送到下料机械手的时候，利用机械手把装配好碳刷卡簧送出输送带上，这样虽说是机械传送，但却最主要的还是要利用人工装配，这样速度上没有完全机械的速度快，而且质量没法保证。这样也大大的降低了后期的电机的装配，所以在这基础上我对原系统进行了改进，具体措施如下：
1、在原来的基础上我加了一个定位装配模块，这样就可以把人工的部分改成了机械装配，在这个装配的位置还有定位的作用，在碳刷卡簧到了这个位置的时候，可以先把卡簧定位，再将卡簧片装配进去，这样机械装配比人工装配要精确的多，而且要快的多。
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