全自动络筒管理机机械结构设计(附件)【字数：9608】
摘 要全自动络筒管理机是一种应用于纺纱厂作业，以降低纺纱厂工人工作量，提高工作效率的一种自动化机械设备。我国纺纱厂众多，但是在纱管分拣收集的领域自动化水平不高，因此对全自动络筒管理机的需求巨大。目前国内外也有众多非标自动化设备公司着手该型设备的研发生产。但总体成本较高，不利于小厂区使用。故本课题着手一款低成本络筒机的结构研发。以达到小厂区要求成本相对较低，使用性能稳定，适应能力强，使用维护简便等目标。本文集中阐述络筒机的机械结构设计思路，分析设计过程的各种难题与方案。阐述外购件选型思路，自创件设计原由。并阐述各部件设计校核，以保证设备的耐久性和实用性。
目 录
第一章 背景介绍及设计思路阐述 1
1.1全自动络筒管理机简介及发展趋势 1
1.2本次设计设计思路阐述 1
1.3络筒机结构要求 1
第二章 结构设计 3
2.1推箱机构的设计 3
2.1.1推箱机构总体介绍 3
2.1.2齿轮齿条及电动机选型 3
2.2上料机构设计 6
2.3工位输送带位置检测与纱管推动 8
2.4落料筒结构设计 9
2.5工位皮带张紧设计 9
2.6保证纱管按规定大小头下落的气缸组设计 10
2.7络筒机外围框架结构设计 11
2.8络筒机的气压系统设计 12
第三章 设计校核 14
3.1简介 14
3.2有限元定义及应用 14
3.3针对脚踏底架的静应力有限元分析 14
3.3.1算例说明 15
3.3.2算例结果 15
3.3.3结论 16
3.4针对气缸组对纱管掉落状态的motion分析 16
3.4.1solidworks motion 运动分析的定义 16
3.4.2motion 分析中的模型简化 17
3.4.3既定方向气缸对纱管运动状态影响的motion 分析 17
3.4.4既定方向的motion结果 18
3.4.5需反转方向的motion 分析中的模型简化 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.4.6需转向纱管气缸对纱管运动状态影响的motion 分析 19
3.4.7需反转方向的motion结果 20
第四章 后期展望 22
4.1 推箱机构改进 22
4.2落料箱结构的改进 22
4.3对纱管大小头形状，纱管有无纱的检测 22
4.4对有纱管的分拣收集 22
4.5对落料箱机构的未来改进设想 23
4.6针对落料筒的改进思路 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 27
第一章 背景介绍及设计思路阐述
1.1全自动络筒管理机简介及发展趋势
全自动络筒管理机是一种先进的自动化纺纱设备，主要是依靠PLC或其他自动化控制方式为统筹，配合传感器完成位置检测，输送带或气缸等完成相关运动以实现生产的自动化，提高工作效率，降低用工成本[1]。目前国内外各公司对此已经有了很长一段时间的研发。在2010年中国纺织机械展览会上，各全自动纺纱络筒机生产商，例如日本村田机械株式会社、意大利SAVIO公司和德国赐来福公司。这几家公司都看好中国庞大的市场，先后研发出具有高度针对性的机器。在各个方面与以前机型相比都有了较大的进步。国内厂商青岛宏大自主研发的最新型全自动络筒机SMARO代表了国产自动络筒机的最高水平，其主要技术指标、生产效率和稳定性都已达到国际先进水平，具备了一定的国际竞争力。其他国内企业例如上海二纺机、江苏凯宫、东飞马佐里、上海络路机电公司也加快了对自动络筒机的生产研发工作。
1.2本次设计设计思路阐述
全自动络筒机是一种应用于纺纱领域，对纺纱后用剩下的络筒进行颜色，形状（大小头）等一系列厂方指标进行分拣归类的一种自动化机器。本课题计划采用光电传感器，接近开关完成络筒的位置检测，由机器视觉系统进行络筒相关指标检测。络筒的运动主要由输送带和气缸，气吹完成。整体控制由PLC统筹。设计过程完成有关重点零件的设计校核。络筒机做出一号原型机，投入厂区进行实际的生产实验，联系实际的生产情况检验设计结果，发现一号机存在的问题和不足，提出后期的改进意见，为二号机的该进做好技术准备。
1.3络筒机结构要求
因本课题为某纺织企业的实际应用项目，故络筒机的结构尺寸，要求符合该厂原有的实际情况。因此有结构紧凑，占地面积小，高度等严格限制。另外，纺纱厂环境恶劣，厂房内有飘浮的细小棉絮会进入机器的内部间隙，造成传动结构堆积卡死情况的发生。还有本络筒机有数量较多的传感器，也需要考虑到棉絮等污染对传感器的破坏。原厂区的一大型机械针对棉絮的问题配有专门吹尘设备，吹除设备上的棉絮。因本设备结构过于紧凑，无法安装大型的吹尘设备，故需在设计过程中考虑到密封隔尘。
此外，纺织厂工作时间长，强度大，对络筒机的相关零部件，电气元件提出较高的强度要求，在零部件设计，选型的过程中，考虑到使用频率等相关因素。
络筒机使用环境恶劣，使用强度大，维修保养受限于时间，维修水平等因素的影响，故结构设计考虑到后期维修保养的方便性，在出现问题的情况下，一线操作员工可以在极短的时间内完成排故工作，保证生产的连续性。并且尽可能的降低常规保养的拆卸难度，拉长保养周期，尽可能使用标准件，做到更换方便。
考虑到后期的市场拓展，希望该产品能进入量产序列，所以增强该机器的适应性，与各厂各环境各指标的兼容性。
络筒机包含各型传感器，气动部件，因此有较多的电线，气管，络筒机预留走线位置。此外传感器，视觉系统的电均为低压弱电，系统中的输送带均为高压强电，结构设计时考虑到强电系统对弱电系统的干扰，防止造成因此产生的视觉系统和传感器的判断错误。
第二章 结构设计
2.1推箱机构的设计
2.1.1推箱机构总体介绍
本络筒机设计在下置的轨道上放置落料箱用以收集经过分拣归类的纱管，结构如图21所示。
目 录
第一章 背景介绍及设计思路阐述 1
1.1全自动络筒管理机简介及发展趋势 1
1.2本次设计设计思路阐述 1
1.3络筒机结构要求 1
第二章 结构设计 3
2.1推箱机构的设计 3
2.1.1推箱机构总体介绍 3
2.1.2齿轮齿条及电动机选型 3
2.2上料机构设计 6
2.3工位输送带位置检测与纱管推动 8
2.4落料筒结构设计 9
2.5工位皮带张紧设计 9
2.6保证纱管按规定大小头下落的气缸组设计 10
2.7络筒机外围框架结构设计 11
2.8络筒机的气压系统设计 12
第三章 设计校核 14
3.1简介 14
3.2有限元定义及应用 14
3.3针对脚踏底架的静应力有限元分析 14
3.3.1算例说明 15
3.3.2算例结果 15
3.3.3结论 16
3.4针对气缸组对纱管掉落状态的motion分析 16
3.4.1solidworks motion 运动分析的定义 16
3.4.2motion 分析中的模型简化 17
3.4.3既定方向气缸对纱管运动状态影响的motion 分析 17
3.4.4既定方向的motion结果 18
3.4.5需反转方向的motion 分析中的模型简化 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.4.6需转向纱管气缸对纱管运动状态影响的motion 分析 19
3.4.7需反转方向的motion结果 20
第四章 后期展望 22
4.1 推箱机构改进 22
4.2落料箱结构的改进 22
4.3对纱管大小头形状，纱管有无纱的检测 22
4.4对有纱管的分拣收集 22
4.5对落料箱机构的未来改进设想 23
4.6针对落料筒的改进思路 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 27
第一章 背景介绍及设计思路阐述
1.1全自动络筒管理机简介及发展趋势
全自动络筒管理机是一种先进的自动化纺纱设备，主要是依靠PLC或其他自动化控制方式为统筹，配合传感器完成位置检测，输送带或气缸等完成相关运动以实现生产的自动化，提高工作效率，降低用工成本[1]。目前国内外各公司对此已经有了很长一段时间的研发。在2010年中国纺织机械展览会上，各全自动纺纱络筒机生产商，例如日本村田机械株式会社、意大利SAVIO公司和德国赐来福公司。这几家公司都看好中国庞大的市场，先后研发出具有高度针对性的机器。在各个方面与以前机型相比都有了较大的进步。国内厂商青岛宏大自主研发的最新型全自动络筒机SMARO代表了国产自动络筒机的最高水平，其主要技术指标、生产效率和稳定性都已达到国际先进水平，具备了一定的国际竞争力。其他国内企业例如上海二纺机、江苏凯宫、东飞马佐里、上海络路机电公司也加快了对自动络筒机的生产研发工作。
1.2本次设计设计思路阐述
全自动络筒机是一种应用于纺纱领域，对纺纱后用剩下的络筒进行颜色，形状（大小头）等一系列厂方指标进行分拣归类的一种自动化机器。本课题计划采用光电传感器，接近开关完成络筒的位置检测，由机器视觉系统进行络筒相关指标检测。络筒的运动主要由输送带和气缸，气吹完成。整体控制由PLC统筹。设计过程完成有关重点零件的设计校核。络筒机做出一号原型机，投入厂区进行实际的生产实验，联系实际的生产情况检验设计结果，发现一号机存在的问题和不足，提出后期的改进意见，为二号机的该进做好技术准备。
1.3络筒机结构要求
因本课题为某纺织企业的实际应用项目，故络筒机的结构尺寸，要求符合该厂原有的实际情况。因此有结构紧凑，占地面积小，高度等严格限制。另外，纺纱厂环境恶劣，厂房内有飘浮的细小棉絮会进入机器的内部间隙，造成传动结构堆积卡死情况的发生。还有本络筒机有数量较多的传感器，也需要考虑到棉絮等污染对传感器的破坏。原厂区的一大型机械针对棉絮的问题配有专门吹尘设备，吹除设备上的棉絮。因本设备结构过于紧凑，无法安装大型的吹尘设备，故需在设计过程中考虑到密封隔尘。
此外，纺织厂工作时间长，强度大，对络筒机的相关零部件，电气元件提出较高的强度要求，在零部件设计，选型的过程中，考虑到使用频率等相关因素。
络筒机使用环境恶劣，使用强度大，维修保养受限于时间，维修水平等因素的影响，故结构设计考虑到后期维修保养的方便性，在出现问题的情况下，一线操作员工可以在极短的时间内完成排故工作，保证生产的连续性。并且尽可能的降低常规保养的拆卸难度，拉长保养周期，尽可能使用标准件，做到更换方便。
考虑到后期的市场拓展，希望该产品能进入量产序列，所以增强该机器的适应性，与各厂各环境各指标的兼容性。
络筒机包含各型传感器，气动部件，因此有较多的电线，气管，络筒机预留走线位置。此外传感器，视觉系统的电均为低压弱电，系统中的输送带均为高压强电，结构设计时考虑到强电系统对弱电系统的干扰，防止造成因此产生的视觉系统和传感器的判断错误。
第二章 结构设计
2.1推箱机构的设计
2.1.1推箱机构总体介绍
本络筒机设计在下置的轨道上放置落料箱用以收集经过分拣归类的纱管，结构如图21所示。
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