自动收线机结构的设计
自动收线机结构的设计
1引言
1.1 行业现状和发展前景
我国漆包线行业是电机、电器、家电及电子信息、通讯等行业配套的基础材料行业，它的直接用户是这些行业的产品制造商：它的市场需求随着这些行业市场的发展而增长；而漆包线新产品和制造技术随着这些产业新技术的不断出现而提高。我国宏观经济的快速发展和增长，给包括漆包线行业在内的各个领域提供了极大的发展空间，目前中国已经成为全球漆包线最大的生产国。国内漆包线市场需求增长受传统机电行业、易家电为主导的新兴行业和以电子信息为主体的高科技行业以及经济全球化等四大因素的联合带动下，推动漆包线行业持续地高速发展。预测到2015年将达到160万吨的市场规模。那时中国的漆包线产量占全球产量的半壁江山。
未来漆包线将围绕“环保、节能、变频、高效”等四大主题展开。异形截面漆包线、自粘性、里茨线、耐无氟漆包线、抗电晕漆包线、铝芯漆包线等均是未来新产品的开发研究的方向。其中用于变频电机和变频器的抗电晕漆包线最具有发展前景，它是漆包线未来市场新的增长点。
1.2 设计的内容和意义
漆包线是一种电工材料，它是在一根圆形的铜线表面加工一层薄薄的高强度聚酯绝缘层，起到与外界绝缘的作用。按规格可加工成比发丝还细的毛丝线，像拇指般粗的纱包线。在使用过程中要把其表面的绝缘层刮掉。漆包线具有很好的绝缘效果和防水能力。在电器方面应用很广泛，如电动机，发电机，水泵，电磁铁，电焊机，家用电器，无线通讯，扬声器，电报机，变压器等。
本次毕业设计课题主要是为了解决收线过程中换盘时需要停机、产品的浪费、工人的劳动强度大等问题。本次毕业设计的任务是设计一种针对于漆包线行业的自动收线机，论文中对自动收线机做了系统的设计与介绍。自动收线机的主要部分是收、排线装置，捕线器，换线机构等。在设计自动收线机时，在保证得到其所要求的性能的同时，其安全性也尤为重要。在这次设计中，我查阅了大量的参考资料，在老师的带领下现场观看了收线机的运行方式，并在老师的指导下收获了一些关于自动收线机设计方面的知识，在此基础上尽量做到优化设计。
毕业设计是学生毕业前最后一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验。相比以前的几次课程设计，毕业设计对所学基础知识和专业知识的涉及面更加广泛，是知识与实践的有机结合。毕业设计能反映出作者所具有的专业基础知识和分析解决问题的能力。此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工作的重要一步。
2 总体结构设计
本次设计的自动收线机的总体结构主要包含了收、排线装置，换盘机构，捕线器等。排线装置主要包括伺服电机、滚珠丝杠，通过伺服电机带动滚珠丝杠转动，使滚珠丝杠上的排线轮上下运动，达到排线的目的。收线装置主要包括力矩电机、涡轮减速器、传动部件、收线盘等，主要通过力矩电机提供动力，经涡轮减速器后使传动部件进行转动，而收线盘固定在传动部件上，跟随转动，进行收线。换盘机构是通过减速电机转动在扇形齿轮固定下，带动摆臂转动，是上方勾线轮转动从而进行勾线换盘。
其外形主体结构如图2.1所示
图2.1 外形示意图
总体结构图如图2.2
图2.2总体结构图
3 收线架的设计
3.1 收线装置的工作特点
3.1.1 收线的卷绕特性
收线盘的卷绕直径逐渐增加，如果线盘的转速维持不变，线的张力势必增加，这样会出现线被拉细、拉断等现象。为了保持一定的张力，则收线盘必须随着卷绕直径的增加而降低转速，这时收线盘的转矩也随着卷绕直径的增加而增加，为使收线张力和收线速度都保持为常数，则线盘的转速和转矩有如下关系：
Tn=常数
式中T为收线盘转矩，N·m
n为收线盘转速，n/min
转矩T与转速n之间的关系为一双曲线，如图3.1所示。该双曲线称为卷绕特征曲线。
图3.1 卷绕特性曲线
3.1.2 传动特性
收排线架较主机消耗功率小，这样传动件和箱体尺寸都较小。因为传动功率小，为了得到较低的速度，所以常用降速比较大的传动机构，如丝杠螺母机构、行星齿轮机构、涡轮蜗杆机构等，以便缩小传动链。这时虽然传动效率低，但因传动功率较小，所以实践上损失功率也很小。
3.2收线装置的主要参数
每一个规格的收线装置，可适应不同的收线盘。主参数是指所容装收线盘中最大线盘的直径。在设计中可根据工艺需求选取标准值。
本设计收线装置的规格和参数如表3.1所示：
表3.1 收线盘规格与参数
收线直径
mm 收线速度
m/min 线盘尺寸
D×d×l，mm 线盘最大容量
㎏
0.5 20～500 440×400×380 60
3.3 设计方案
图3.2主体结构
如图3.2为收线装置的主体结构，其中1为塑料收线工字轮，其主要尺寸为盘径440mm，盘宽400mm轴孔直径65mm，筒径380mm。2为挡收线盘用的托盘，其主要尺寸为R260mm，中间轴孔R32.5mm。3为转动主轴其主要尺寸如图3.3所示。4为锥形齿轮，为动力输出齿轮。5为锥形齿轮与锥形齿轮4相啮合。6为轴支架，防止轴晃动，减轻轴径向压力。7为动力输入轴其主要尺寸如图3.4，8为联轴器使轴与电机连接，9为电机。
1引言
1.1 行业现状和发展前景
我国漆包线行业是电机、电器、家电及电子信息、通讯等行业配套的基础材料行业，它的直接用户是这些行业的产品制造商：它的市场需求随着这些行业市场的发展而增长；而漆包线新产品和制造技术随着这些产业新技术的不断出现而提高。我国宏观经济的快速发展和增长，给包括漆包线行业在内的各个领域提供了极大的发展空间，目前中国已经成为全球漆包线最大的生产国。国内漆包线市场需求增长受传统机电行业、易家电为主导的新兴行业和以电子信息为主体的高科技行业以及经济全球化等四大因素的联合带动下，推动漆包线行业持续地高速发展。预测到2015年将达到160万吨的市场规模。那时中国的漆包线产量占全球产量的半壁江山。
未来漆包线将围绕“环保、节能、变频、高效”等四大主题展开。异形截面漆包线、自粘性、里茨线、耐无氟漆包线、抗电晕漆包线、铝芯漆包线等均是未来新产品的开发研究的方向。其中用于变频电机和变频器的抗电晕漆包线最具有发展前景，它是漆包线未来市场新的增长点。
1.2 设计的内容和意义
漆包线是一种电工材料，它是在一根圆形的铜线表面加工一层薄薄的高强度聚酯绝缘层，起到与外界绝缘的作用。按规格可加工成比发丝还细的毛丝线，像拇指般粗的纱包线。在使用过程中要把其表面的绝缘层刮掉。漆包线具有很好的绝缘效果和防水能力。在电器方面应用很广泛，如电动机，发电机，水泵，电磁铁，电焊机，家用电器，无线通讯，扬声器，电报机，变压器等。
本次毕业设计课题主要是为了解决收线过程中换盘时需要停机、产品的浪费、工人的劳动强度大等问题。本次毕业设计的任务是设计一种针对于漆包线行业的自动收线机，论文中对自动收线机做了系统的设计与介绍。自动收线机的主要部分是收、排线装置，捕线器，换线机构等。在设计自动收线机时，在保证得到其所要求的性能的同时，其安全性也尤为重要。在这次设计中，我查阅了大量的参考资料，在老师的带领下现场观看了收线机的运行方式，并在老师的指导下收获了一些关于自动收线机设计方面的知识，在此基础上尽量做到优化设计。
毕业设计是学生毕业前最后一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验。相比以前的几次课程设计，毕业设计对所学基础知识和专业知识的涉及面更加广泛，是知识与实践的有机结合。毕业设计能反映出作者所具有的专业基础知识和分析解决问题的能力。此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工作的重要一步。
2 总体结构设计
本次设计的自动收线机的总体结构主要包含了收、排线装置，换盘机构，捕线器等。排线装置主要包括伺服电机、滚珠丝杠，通过伺服电机带动滚珠丝杠转动，使滚珠丝杠上的排线轮上下运动，达到排线的目的。收线装置主要包括力矩电机、涡轮减速器、传动部件、收线盘等，主要通过力矩电机提供动力，经涡轮减速器后使传动部件进行转动，而收线盘固定在传动部件上，跟随转动，进行收线。换盘机构是通过减速电机转动在扇形齿轮固定下，带动摆臂转动，是上方勾线轮转动从而进行勾线换盘。
其外形主体结构如图2.1所示
图2.1 外形示意图
总体结构图如图2.2
图2.2总体结构图
3 收线架的设计
3.1 收线装置的工作特点
3.1.1 收线的卷绕特性
收线盘的卷绕直径逐渐增加，如果线盘的转速维持不变，线的张力势必增加，这样会出现线被拉细、拉断等现象。为了保持一定的张力，则收线盘必须随着卷绕直径的增加而降低转速，这时收线盘的转矩也随着卷绕直径的增加而增加，为使收线张力和收线速度都保持为常数，则线盘的转速和转矩有如下关系：
Tn=常数
式中T为收线盘转矩，N·m
n为收线盘转速，n/min
转矩T与转速n之间的关系为一双曲线，如图3.1所示。该双曲线称为卷绕特征曲线。
图3.1 卷绕特性曲线
3.1.2 传动特性
收排线架较主机消耗功率小，这样传动件和箱体尺寸都较小。因为传动功率小，为了得到较低的速度，所以常用降速比较大的传动机构，如丝杠螺母机构、行星齿轮机构、涡轮蜗杆机构等，以便缩小传动链。这时虽然传动效率低，但因传动功率较小，所以实践上损失功率也很小。
3.2收线装置的主要参数
每一个规格的收线装置，可适应不同的收线盘。主参数是指所容装收线盘中最大线盘的直径。在设计中可根据工艺需求选取标准值。
本设计收线装置的规格和参数如表3.1所示：
表3.1 收线盘规格与参数
收线直径
mm 收线速度
m/min 线盘尺寸
D×d×l，mm 线盘最大容量
㎏
0.5 20～500 440×400×380 60
3.3 设计方案
图3.2主体结构
如图3.2为收线装置的主体结构，其中1为塑料收线工字轮，其主要尺寸为盘径440mm，盘宽400mm轴孔直径65mm，筒径380mm。2为挡收线盘用的托盘，其主要尺寸为R260mm，中间轴孔R32.5mm。3为转动主轴其主要尺寸如图3.3所示。4为锥形齿轮，为动力输出齿轮。5为锥形齿轮与锥形齿轮4相啮合。6为轴支架，防止轴晃动，减轻轴径向压力。7为动力输入轴其主要尺寸如图3.4，8为联轴器使轴与电机连接，9为电机。
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