1、The design is a graduation project about the Electromagnetic vibration type nut conveyor. At first, it is introduction about the Electromagnetic vibration type nut conveyor. Next, it is the principles about choose component parts of Electromagnetic vibration type nut conveyor. After that the Electro
2、magnetic vibration type nut conveyor. abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary Electromagnetic vibration type nut conveyor consists of three main parts: Tank section, a vibrator part and damping parts. At last, it is explanation a
3、bout fix and safeguard of the belt conveyor. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keyword: Electromagnetic vibration type nut conveyor; Lectotype Design; main part第一章 引言1.1 选题的目的目
4、前，在汽车制造业企业中，螺栓和螺母的焊接工作大都是采用固定式点（凸）焊机来完成的。凸焊螺母或螺栓则一般是由操作工人用手放入工件，然后再实施焊接。这种手工放置螺母或螺栓的操作方式存在着3大缺点： （1）安全性差：大家知道，在用固定式点（凸）焊机进行螺母或螺栓的凸焊时，一般焊接时的加压力在300 kg以上。而在用手放置螺母或螺栓时，极有可能因误操作而导致焊机启动，导致上电极迅速往下运动，稍有不慎，就会使手压伤甚至残废。特别是在大批量生产时，操作人员免不了会产生疲劳而思想不集中，每年许多企业都会发生这类安全事故。 （2） 生产效率低：由于存在着安全隐患，操作人员在放置螺母或螺栓时，肯定会格外小心谨慎
5、，这必然就会影响到生产效率。 （3） 无法实现自动化生产。随着螺母国标的普及重视，螺母输送机越来越受欢迎。对于使用点焊机的企业操作工人及企业更是乐意使用，这样的自动化机械，人性化的产品，对于保护企业员工的安全，企业的形象，工作流程的标准制定，消除安全事故隐患及减少不必要的费用开支，起到了积极正面的作用。1.2 课题的意义螺母输送机一般与焊接设备配套使用，例如汽车制造厂需要在钢板上焊接螺母，如果是用人手输送的话，首先效率较低，最重要的是会因操作失误是产生重大的安全事故，如还没完全松开手时就进行焊接，这时很容易把手指打断。为了提高生产效率和杜绝此类的安全隐患，用能快速准确的螺母输送机来代替人手方式
6、装配则是一个很好的解决方案。1.3 选题的国内外研究现状关于螺母输送机，比较成熟的有中国的深利昌（SLC），韩国的chowell，日本的矢岛（在中国叫 电溶机电），德国的KWOLL，美国的welpart1.4 选题的研究方法选择振动式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。第二章 振动式输送机概述2.1 振动式输送机的应用振动式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂
7、等粉、块状物和包装好的成件物品。振动式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比（如圆盘给练级，摆动给料机，板式给料机等）相比较，具有产量高，能耗少，尺寸小，结构简单，工作可靠，便于维护检修，易于实现自动控制等一系列优点。近年来，由于生产的发展，研制成功了各种结构形式的振动输送机。大的振动输送机的功率可达10千瓦以上，每小时排料量达千吨以上。而微型振动机，则功率只有十几瓦，每小时排料量小到几公斤。振动式输送机是连续运输机的一种，其运输特点是通过激振器驱动，靠振动物料来完成物流从装载点到卸载点的输送并在此过程中进行筛选。目前在采矿，机械制造，煤炭，化工，建材以及粮食，轻工业等部门获
8、得了广泛的应用。例如；从料仓排料，向带式输送机，斗式提升机，自动点焊机给料，向破碎机，球磨机喂料，在包装机系统中做定量给料等。振动输送机所适应的物料范围很广，对粒度在0.1毫米以上的颗粒状物料，一般的块料和块度达400-500毫米的大块物料，直至块度达一米以上的特大块物料，输送效果都很好；另外它还可以输送粉状物料（对于易飞扬的粉状物料，承载构件应该注意制成密闭结构），在采取适当措施后，还可以输送高温物料和具有强烈腐蚀性的物料。2.2 振动式输送机的分类及特点振动式输送机的形式也也是多种多样。按激振方式来分，主要可分成三类：弹性连杆式。由偏心轴、连杆、连杆端部弹簧和料槽等组成。偏心轴旋转使连杆端
9、部作往复运动，激起料槽作定向振动。促使槽内物料不断地向前移动。一般采用低频率、大振幅或中等频率与中等振幅。 电磁式。由铁芯、线圈、衔铁和料槽等组成。整流后的电流通过线圈时，产生周期变化的电磁吸力，激起料槽产生振动。一般采用高频率、小振幅。惯性式。由偏心块、主轴、料槽等组成，偏心块旋转时产生的离心惯性力激起料槽振动。一般采用中等频率和振幅。2.3 电磁振动式输送机的概述电磁振动式输送机又称电振机，目前，轻工业生产中应用的电振机主要有直线料槽往复式和螺旋料槽扭动式两种形式（2-1图）。前者料槽作往复直线运动，适合于不需定向排列的轻小物料的供送；后者简称振动料斗，带有螺旋槽的圆形料斗作扭转振动，适合
10、于不需定向排列的单件物品的供送。图2-1 电磁振动输送机简图 1-料斗 2-衔头 3-主振弹簧 4-振壳体 5-线圈 6-弹簧2.3.1 电振机的组成这两种类型的电振机都有三个主要部分组成：1、槽体部分：包括料槽或料斗1、衔铁2、主振弹簧3。2、电磁激振器部分：暴扣激振器壳体4、铁心及线圈5、配重等。3、减震器部分:包括心座支撑弹簧或悬挂弹簧6。2.3.2 电振机的优缺点电磁振动输送机是利用电磁力驱动和机械共振原理进行工作的，其突出优点是：1、无电动机及变速传到机构，没有摩擦运动部体，不需润滑另外，结构也比较简单，质量也比较轻，维护简便。2、在运行过程中可以很方便的无级调节输送量，还易于实行输
11、送量的自动控制，调整方便。3、靠微小振动使物料单方向运动，无强烈搅拌、撞击、摩擦等现象，故机体不易损坏，使用寿命长。4、电振机是在近共振状态下工作的，所需激振力较小，节能。5、电振机可与智能控制装置联动实行定时定量输送的自动控制。电振机具有下述缺点：1、不适于处理黏性较大或带有油污、水渍的轻薄片状物料。2、设计或调整不合适时会产生较大振动和噪声2.4 电振机工作原理及物料输送原理2.4.1 工作原理图2-2表示了电振机的工作原理。图2-2 电磁振动输送机工作原理图1-物料 2-供料槽体 3-弹簧 4-衔铁 5-线圈图2-2中物料1放在由主振弹簧3支撑的供料槽体2上，衔铁4与槽体主振弹簧连成一体
12、，绕于铁心上的线圈5中流过的是经过半波整流后的单向脉动电流，电磁铁就产生了相应的脉冲电磁力。右图表示在正半周内线圈有电流流过，铁心便产生一次脉冲电磁力吸引衔铁，使槽体向后运动，主振弹簧因此产生形变，储存了一定的势能；在负半周内线圈中无电流通过，电磁力消失，弹簧就恢复变形，带动槽体向前运动，在达到振幅位置之后又返回向后运动，由于电磁力是一个周期变化的强迫作用力，因此电振机是一个以电磁力为周期干扰力的强迫振动系统。当电振机采用不同的运动参数（振幅、频率、振动角、倾角等）时，物料就在槽体工作面上出现不同形式的运动。物料的基本运动形式有以下4种：1、相对静止 物料随工作面一起运动。2、正向滑动 物料与
13、工作面保持接触，同时沿输送方向对工作面有相对运动。3、反向滑动 物料与工作面保持接触，同事逆输送方向对工作面有相对运动。4、抛掷运动 物料在工作面上被轻微抛起，腾空沿工作面向前作抛物线运动。上述4种形式中，相对静止不能提供物料，反向滑动对供物料没有直接意义。理论上来说，只有正向滑行和抛掷运动才有实用意义。但是由于运动参数的某些限制，在实际工作中上述几种运动形式可能有各种不同的组合形式。轻工业机械中的电振机一般都是采用抛掷运动形式来工作的，所以下面的分析是以抛掷运动为主。2.4.2 物料输送原理物料在槽体重的输送如图2-3所示。图2-3 物料在槽体中的输送图中为料槽倾角，为激振方向角，槽体在电磁
14、力作用下引S方向作简谐振动，则槽体沿S方向的位移可表示为 S=A sint式中 A槽体沿S方向的单振幅； 振动圆频率将槽体振动位移S分解到x方向（平行于工作面）和y方向（垂直于工作面），便得到槽体在x和y方向的分位移： S1=A cossint S2=A sincost可以做出槽体运动曲线如图2-4所示。图2-4 槽体运动曲线图物料在槽体中受到的力有重力、惯性力、摩擦力（未抛起时），物料的受力状况如图2-5所示。图2-5 物料受力图图中，为主振弹簧与铅垂线夹角，Q为物料颗粒重量，可分解为 Qx=Q*sin Qy=Q*cos F0=-f0*N式中 N为物料对工作面的正压力； F0为槽体对物料的摩
15、擦力； “-”号对应于正向供料； f0为物料与工作面间的静摩擦因数。正向滑动当物料沿x方向滑动，物料沿x方向的合理应为0，即化简整理后得机械指数 K=wA1/g,正向滑行指数 Dk=K*cos（-）/sin（+）.当正滑行指数Dk1，满足这一条件时的*t称为正向滑动始角k。当cos（-）和sin（+）均为正值，这时的正向滑动始角k必在0-180范围内，我们称此区间为正向起滑区；同样可推出反向滑动始角在180-360范围内，如图2-6所示。图2-6 正向起滑区和反向起滑区槽体向前向上加速运动时，物料由于惯性对底板的正压力较大，故摩擦力较大，物料不能发生相对运动。当槽体作减速运动时，物料由于惯性减
16、小了对槽体得正压力，致使摩擦力减小，物料就有可能发生正方向相对滑动。当处于滑行运动状态时，为了使物料出现比较良好的滑行运动和获得较大的输送速度，选取的正向滑行指数Dk远大于1，通常Dk=2-3。2.抛掷运动物料在槽体内出现抛掷运动时，槽体受到的物料的正压力N=0，并且在开始出现抛掷的瞬间相对加速度为0，由此可得下两式:当抛掷指数D1时，*t有解，因此出现抛掷运动的条件是D1,满足此条件的*t称为抛始角p。由于电振机的和均在0-90范围内，因此抛始角p必在 0-180范围内，此范围称为抛始区，如图2-7所示。图2-7 y方向抛掷速度及加速度曲线当激振频率，抛掷指数D以及、都已选定，可利用下式求出
17、槽体单振幅A式中n为电振机振动次数。槽体每个振动周期内物料被抛起一次，则抛离一次的腾空时间与一个振动周期之比称为抛离系数，抛离系数与抛离指数关系有下图2-8确定。图2-8 D i关系曲线当i=0时D=1，抛离角度为0，说明物料没有起跳而是随槽体一起运动的，这种状态无法实现物料供送，所以不可取。当i=1时，D=3.3.可知抛离角度为360，说明物料抛离时间恰与振动周期相等，也即物料刚好落到工作面上同时又被重新抛起。当i=2时，D=6.36，可知抛离角度为720，物料抛起后腾空飞跃了2个振动周期后才落到工作面上，同时又被重新抛起。绝大多数电振输送机通常选取1D3.3，这时工作而每振动一次，物料就出
18、现一次抛掷运动。假设物料落下时与工作面碰撞属非弹性碰撞，则物料落到工作面后有一段随槽运动，然后当经过一短时间物料又被重新抛起，物料就随着振动频率而实现周期性的抛掷运动。这种运动状态对提高电振机的工作效率和减少不必要的能量消耗都是有益的。第三章 电磁振动式螺母输送机的设计计算3.1 已知原始数据及工作条件电磁振动式螺母输送机的设计计算，应具有下列原始数据及工作条件资料保证每分钟输送30-40个六角焊接螺母，排列定向一致下图为六角螺母的尺寸图输送的为六角焊接螺母，其规格与六角螺母一样，只是位于螺母下方多了3个焊点D为6mm s为10mm e为12mm m为5mm 焊点高度为0.75mm1000个六
19、角钢螺母重大约2.3kg3.2 运动学参数的选择和计算影响电振机工作性能的运动参数有抛掷指数D、机械指数K、振动次数n、振幅A、振动方向角、工作面倾角、物料输送速度V及电振机生产率Q。物料运动状态的选择物料作抛掷运动时物料与槽体工作面接触时间很短，大部分时间呈跳离状态，所以它的优点是工作面磨损小，并能获得较高的输送速度，缺点是当出现较强烈的抛掷时物料易被损坏，而且提高了对机体强度的要求。所以一般的振动机都采用中速抛掷运动，抛掷指数的选择范围为D=2.5-3.3。我设计的振动螺母输送机抛掷指数选择为D=32、机械指数K及振动次数n和振幅A的选择机械指数K的选择主要受机体材料强度及物体刚度限制，经
20、选择K=5。振动次数一般根据电振机励磁方式来决定，选择的半波整流电振机n=3000次/min槽体振幅A是根据物料的运动状态来决定的，其值可由下式求出。在选择振动次数n和振幅A时应满足许用机械指数【K】的要求，通常按照下式来验算电振机的机械指数。3、振动方向角的选择振动方向角的选择应有两个原则，一是要尽量提高输送速度，而是要考虑 物料性质的要求。在振动幅与振动次数确定的情况下（即K值一定）物料输送速度v是随着振动方向角的变化而变化的，对应于最大输送速度的角称为最佳振动方向角。当选择有抛掷运动工作状态时，槽体在不同倾角下对应于每一个机械指数K有一个嘴角振动方向角。 图3-1就是在不同的倾角下最佳振
21、动方向角与机械指数K的曲线关系。图3-1 最佳振动方向角与机械指数K的关系此外，振动方向角的选择还应考虑无聊的性质如无聊的相对密度、粒度、水分、黏度、易碎性和磨琢性。在这里选择的振动方向角=154、槽体工作面倾角的选择料槽的安装即可向上倾斜送料，也可向下倾斜送料。选择料槽向上倾斜，其倾斜角度=4-15，角如果过大将使输送速度降低。在这里选择螺旋上升，工作倾面为05、弹簧安装角向上倾斜输送时=+，综上=156、理论输送速度和实际输送速度的计算物料沿槽体方向的绝对位移与对应的时间之比就是物料的理论平均输送速度。计算出来Vp=860mm/min实际平均输送速度Vpq由于受若干因素的影响要比理论平均输
22、送速度低，因此要对Vp进行修正。实际平均速度公式为物料性质对输送速度的影响及影响系数对于块状物料为0.8-0.9粒层厚度对输送机速度的影响系数为0.5-0.6安装倾角对物料输送速度的影响系数为1.2-1.3所以计算出来Vpq=425mm/min，达到要求。第四章 振动系统分析及弹簧选择4.1 振动系统分析电振机的结构可以表示成一个双自由度双质体的强迫振动系统，其结构简图和力学模型如图3-2所示。 图4-1 电振机工作原理与力学模型图中m1为机体前质量，包括槽体，衔铁、连接叉等，m2为机体后质量，包括激振器壳体、铁心、线圈、配重等；K为主振弹簧刚度；K1，K2为减振弹簧刚度。由此振动系统可有如下
23、关系：通过上式可以说明质量离开平衡位置的位移与其质量成反比，而与其振幅成正比，此时振动系统已简化为图3-3所表示的形式。 图4-2 简化的力学模型 由于L1和L2具有单独刚度Km1和Km2，并且此刚度都与弹簧长度成反比，至此，双质体振动系统的固有频率可以用一个简化的单质体振动系统的固有频率表示简化后的振动系统称为有阻尼单只有度强迫振动系统。其力学模型如图3-4图4-3 简化为单自由度系统力学模型4.2 弹簧的选择电振机的弹性元件包括主振弹簧和减振弹簧，根据工作需要可选用板弹簧、圆柱螺旋弹簧或橡胶弹簧。这里选择板弹簧，因为板弹簧是由单片或者多片优质弹簧钢板叠装而成的，其片数可以增减，易于协调。受
24、板弹簧绕度和弯曲应力的限制，此类激振器的相对振幅不能过大，振幅A2mm，而且弹簧总质量较大。而主振弹簧刚度K可以按空载频率比或者负载频率比计算：对于板弹簧可以按两端安全紧固的梁来计算截面，由材料力学可知弹簧的截面尺寸D或b*h能由上公式求出弹簧的最小长度应以它所承受的最大应力不超过许用对循环弯曲疲劳应力【】为准。查手册选择5mm厚180mm长板弹簧可达到要求。减振元件选取橡胶底座。第五章 电振机电磁参数的计算选择5.1 电磁铁参数的计算选择选定电磁参数前需要了解下列原始数据所需的激振力的幅值F为500N。给定的工作频率w=3000次/min及相对振幅A=1mm。根据阻尼比B计算出激振力与位移的
25、相位差角=15可使用的电压为220V。给定的工作条件是在常温常湿度下。根据上述选择电磁铁的安装方式垂直安装在基座中央，这种安装方便调试，结构紧凑，造价便宜，但所需电磁力较大，适应于小功率电振机。励磁方式选择半波整流励磁，振动频率为3000次/min，振幅在1-1.75mm，输送速度较快，常用调压或者调电阻进行振幅调节，常用于小型电振机。铁心选择为“”型铁心，结构紧凑，便于安装，用于小型电振机。铁心截面积St计算得St=50cm2电磁铁安装气隙为1mm，由于工作时当衔铁与铁心相对运动到最接近的极限位置瞬间二者应有0.2-0.4的间隙。所以调整间隙为1.4mm。综上所要求，挑选了品牌为HJT，硬磁
26、性材料电磁铁，其型号为EL 110*50B,尺寸规格为：110*50mm第六章 振动料斗参数选择及设计6.1 料斗的特点电磁振动料斗是振动机的有一种形式。它具有结构简单，体积小，调节方便，可对单件物品进行定向排队等优点，在轻工业生产中采用较为普遍。它与直线往复式电磁振动输送机相比有若干特点，但在基本原理上市相同的。振动料斗的结构特点为:（1）料斗呈盆形，底部常为圆锥形隆起，料斗内壁有升角为的螺旋料槽。物料在振动过程中从底部沿料槽有序地螺旋上升，出料口在料斗上部。如在料槽内出料口设置定向装置，则可在供送料的同时实现物料的定向排队。（2）主振弹簧是在料斗底部的沿切向倾斜分布的板弹簧。在电磁力的作用
27、下，料斗作扭转式上下振动，物料也就受到沿切向且与水平成角的作用力。（3）从振动系统来看，振动料斗是同步的往复垂直运动和往复定轴转动所构成的复合运动。6.2 料斗的参数选择1、理论平均输送速度VpQ为所要求工件的生产率（件/min）l为工件沿前进方向的长度（mm）h为上料系数（或称产品充满系数），h=0.6-0.9得出Vp=480mm/min2、料槽升角当工件在料槽内排列长度有一定要求时，角过小，会增加料槽圈数或料斗直径；过大会影响上料速度。一般取110在这里取=103、弹簧安装角振动料斗的弹簧上端如固定在料斗直径D圆周上，则弹簧安装角=+。有时为了减小结构此次，常把弹簧固节点设在料斗直径内某一
28、点上，如图3-5所示。由于固结点的改变，角也应作相应的改变才能保证工件仍具有与固节点改变前相同的振动效果。图6-1 振动料斗安装几何示意图当弹簧固结于A点时，激振力方向为AC,每振动一次的垂直升降量设为h=BC，转角为=AOB,此时=+，所以：当弹簧固结于D点时，根据等效条件，具有相同的升量H和转角，可作出DEF，所以具有相同作用的激振力方向应为DF方向，于是弹簧应与DF垂直，由此可得=FDE，所以有弹簧安装方向应该向螺旋料槽升角的反方向倾斜，而且弹簧的水平投影应切于料斗底部的固接点所在圆。在这里为了方便计算，设计的板弹簧将固结在料斗直径D上，所以其弹簧安装角=154、诱导质量M的确定诱导质量
29、公式为：初步设定为25Kg5、料斗结构常用的料斗结构有两种，带内螺旋料槽的圆柱形料斗，结构工艺性较好；带内螺旋料槽的圆锥形料斗，适用于复杂的或较高的工件，但因上下直径不同，故其速度亦不相等。由于输送螺母，选用带内螺旋的圆柱形料斗即可。6、料斗材料料斗应选较轻的材料，常用的有铝、铜、不锈钢、有机玻璃及硬塑料等，铝较轻，但表面粗糙；铜加工方便，而且不会磁化，但重量不轻；不锈钢表面光洁，但加工困难，而且较重，成本亦高；有机玻璃和硬塑料都比较轻，而且表面光滑。在这里选用常见的材料Q235A，为了防止电磁铁的磁力线穿透料斗底部而磁化工件，在料斗底部安装一块铝片。6.3 料斗的设计（1）螺旋料槽螺距t当升角已定时，螺距t越大则料斗直径越大，为紧凑尺寸，t以不让两个重叠工件同时通过为宜；不过距离太近，会影响焊接条件，所以要适当调节。将螺距t定为50mm，料斗槽板厚度为2mm（2）料斗外径D当t、a已定时，料斗外径为D=D中+b+2e式中D中为料斗中径；b为料斗水平宽度，一般比工件宽度或
