汽車減震器自動生產(chǎn)線成品自動出料系統(tǒng)設計（優(yōu)秀含CAD圖紙+設計說明書）,汽車,減震器,自動生產(chǎn)線,成品,自動,系統(tǒng),設計,優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,圖紙,說明書,仿單 畢業(yè)設計（論文）任務書 題目：汽車減震器自動生產(chǎn)線 成品自動出料系統(tǒng)設計 一、原始依據(jù)（包括設計或論文的工作基礎、研究條件、應用環(huán)境、工作目的等。） 為減輕和降低汽車發(fā)動機及變速箱的震動對汽車舒適度的影響，在發(fā)動機及變速箱和車架聯(lián)接處都采用柔性連接的方式，即安裝有以橡膠做為彈性元件，帶有液壓阻尼系統(tǒng)的減震器。 自動液封生產(chǎn)線體可實現(xiàn)減震器的阻尼系統(tǒng)，在充滿液體的環(huán)境下進行液體封裝、壓入作業(yè)。該生產(chǎn)線體由本體自動上料、導流管自動上料、蓋體自動上料、油液環(huán)境下預裝配、油液環(huán)境下壓裝、蒸汽干燥、光電圖像自動識別檢測、動靜缸檢測、減震器自動下料、自動裝箱、及基座壓力裝配等工位構成。 二、參考文獻 [1]雷天覺等 液壓工程手冊[M] ．北京：機械工業(yè)出版社，1991． [2] 趙則祥.公差配合與質量控制[M] .開封：河南大學出版社，1998. [3] 朱家誠編著.機械設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1996 [4] 曾正明.機械工程材料手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [5] 鄭文緯,吳克堅,機械原理[M].第七版 高等教育出版社,2003 [6] 濮良貴,紀名剛,機械設計[M].第七版 高等教育出版社,2001 [7]白柳.液壓與氣壓傳動[M]. 機械工業(yè)出版社.2009年8月 三、設計（研究）內(nèi)容和要求（包括設計或研究內(nèi)容、主要指標與技術參數(shù)，并根據(jù)課題性質對學生提出具體要求。） 每分鐘輸送4個，具體結構和尺寸見樣件。 （1） 調研， 查閱與本課題相關的技術資料。 （2） 進行出料系統(tǒng)的方案設計及氣動系統(tǒng)設計。 （3） 參照樣件，完成主要部件的選型相應的計算。 （4）畫出總裝配圖和部裝圖、零件圖。 指導教師（簽字） 12 年 12 月 2 日 審題小組組長（簽字） 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 汽車減震器自動生產(chǎn)線 成品自動出料系統(tǒng)設計  開題報告填寫要求 1．開題報告作為畢業(yè)設計答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計工作前期完成，經(jīng)指導教師簽署意見、專家組及學院教學院長審查后生效； 2．開題報告必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．畢業(yè)設計開題報告應包括以下內(nèi)容： （1）研究的目的； （2）主要研究內(nèi)容； （3）課題的準備情況及進度計劃； （4）參考文獻。 4．開題報告的撰寫應符合科技文獻規(guī)范，且不少于2000字；參考文獻應不少于15篇，包括中外文科技期刊、教科書、專著等。 5．開題報告正文字體采用宋體小四號，1.5倍行距。附頁為A4紙型，左邊距3cm，右邊距2cm，上下邊距為2.5cm，字體采用宋體小四號，1.5倍行距。 6．“課題性質”一欄： 理工類：A..理論研究 B.工程設計C..軟件開發(fā)D. 應用研究 E.其它 經(jīng)管文教類：A.理論研究 B.應用研究 C.實證研究 D.藝術創(chuàng)作 E.其它 “課題來源”一欄： A.科研立項 B.社會生產(chǎn)實踐 C.教師自擬 D.學生自選 “成果形式”一欄： A.論文 B.設計說明書 C.實物 D.軟件 E.作品 畢業(yè)設計開題報告 課題題目 汽車減震器自動生產(chǎn)線 成品自動出料系統(tǒng)設計 課題性質 A B C D E □ ■ □ □ □ 課題來源 A B C D □ □ ■ □ 成果形式 A B C D E □ ■ □ □ □ 同組同學 指導教師意見（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進度安排是否合理、工作條件是否具備等） 指導教師簽名： 年 月 日 專家組及學院意見（選題是否適宜、各項內(nèi)容是否達到畢業(yè)設計（論文）大綱要求、整改意見等） 專家組成員簽字： 教學院長（簽章）： 年 月 日 一、研究的目的： 本課題是對我大學四年所學課程的一次總的復習，它將機械設計、機械制圖、液壓與氣動技術等機械設計制造及其自動化專業(yè)主要課程緊密聯(lián)系在一起，利用所學的機械相關知識來解決實際的生產(chǎn)問題，考慮多方面的問題，如成本、系統(tǒng)可靠性、設備生產(chǎn)效率與工作效率、設備安裝與維護等等。 二、主要研究內(nèi)容： 自動化生產(chǎn)線是由工件傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，將一組自動機床和輔助設備按照工藝順序聯(lián)接起來，自動完成產(chǎn)品全部或部分制造過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，簡稱自動線。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質量，改善勞動條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著地經(jīng)濟效益。 汽車是“改變世界的機器”、推動社會進步的車輪，汽車已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾M成部分。汽車的普遍使用，將改變經(jīng)濟社會結構，形成一整套新的經(jīng)濟、文化、生活體系，改善人的生活質量，推進社會進步，促進了經(jīng)濟發(fā)展。 為減輕和降低汽車發(fā)動機及變速箱的震動對汽車舒適度的影響，在發(fā)動機及變速箱和車架聯(lián)接處都采用柔性連接的方式，即安裝有以橡膠做為彈性元件，帶有液壓阻尼系統(tǒng)的減震器。 其工作原理為懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，為衰減振動，汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，其工作原理是當車架（或車身）和車轎間受振動出現(xiàn)相對運動時，減振器內(nèi)的活塞上下移動，減振器腔內(nèi)的油液便反復地從一個腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個腔內(nèi)。此時孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內(nèi)摩擦對振動形成阻尼力，使汽車振動能量轉化為油液熱能，再由減振器吸收散發(fā)到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時，阻尼力隨車架與車橋（或車輪）之間的相對運動速度增減，并與油液粘度有關。 減震器從產(chǎn)生阻尼的材料這個角度劃分主要有液壓和充氣兩種，還有一種可變阻尼的減震器。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減震器。其原理是，當車架與車橋做往復相對運動兒活塞在減震器的缸筒內(nèi)往復移動時，減震器殼體內(nèi)的油液便反復地從內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時，液體與內(nèi)壁的摩擦及液體分子的內(nèi)摩擦便形成對振動的阻尼力。 為優(yōu)化減震器安裝過程中加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產(chǎn)。故設計汽車減震器自動生產(chǎn)線，此自動液封生產(chǎn)線體可實現(xiàn)減震器的阻尼系統(tǒng)，在充滿液體的環(huán)境下進行液體封裝、壓入作業(yè)。該生產(chǎn)線體由本體自動上料、導流管自動上料、蓋體自動上料、油液環(huán)境下預裝配、油液環(huán)境下壓裝、蒸汽干燥、光電圖像自動識別檢測、動靜缸檢測、減震器自動下料、自動裝箱、及基座壓力裝配等工位構成。 在自動化加工、裝配生產(chǎn)線中，能自動完成將工件向加工或裝配機械供給出料的系統(tǒng)，稱為自動出料系統(tǒng)。是自動化生產(chǎn)線中的一個重要環(huán)節(jié)。 統(tǒng)計表明，在工件的加工裝配過程中，工件的供給、上料、下料及搬運等工作所需費用約占全部費用的1/3以上，所需的工時約占全部的2/3以上，而且絕大多數(shù)的事故都發(fā)生在這些工序中，尤其是成批大量生產(chǎn)的場合，當要求生產(chǎn)效率很高而且激動機動工時很短時，上下料是一項重復而繁重的作業(yè) 。所以為了提高生產(chǎn)率、減輕作業(yè)者的勞動強度，保證安全生產(chǎn)，實現(xiàn)上下料自動化是很有必要的。 成品自動出料系統(tǒng)包括機械部分、氣動部分、控制部分。 機械部分的任務主要是由機械手完成。機械手主要由執(zhí)行機構、驅動機構、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等組成。執(zhí)行機構由氣缸控制的手爪為夾緊執(zhí)行機構，手爪，即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式手部和吸附式手部。自動出料裝置的上升下降運動的執(zhí)行機構為機械手的兩個主氣缸。這兩個主氣缸既起執(zhí)行機構的作用，又起支撐下料裝置軀體的作用。機械手的驅動系統(tǒng)是驅動執(zhí)行機構的傳動裝置。常用的有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機械傳動等四種形式?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，其應用靈活，擴展性好，操作方便，體積小，重量輕。位置檢測裝置是控制機械手執(zhí)行機構的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調整，從而，執(zhí)行機構以一定的精度達到位置設定。 機械手的工作原理是：機械手在工作時，首先由PLC發(fā)出電控制信號，電磁閥動作輸出電信號到氣控閥，氣控閥接到信號后，將動力氣輸給氣缸，氣缸運動，當運動到制定行程時，觸及機械閥，機械閥將氣信號傳給氣電繼電器，繼電器將電信號傳至機械手控制系統(tǒng)，PLC根據(jù)氣缸到位情況，按程序執(zhí)行下一步動作。 氣動部分主要有氣路系統(tǒng)完成。氣路系統(tǒng)包括氣缸。氣缸一般由缸筒．前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件組成。氣缸被活塞分成有桿腔和無桿腔。當從無桿腔輸入壓縮空氣時，有桿腔排氣，壓縮空氣作用在活塞右端面上的力克服各種反作用力，推動活塞桿前進，使活塞桿伸出；當活塞桿排氣時，有桿腔進氣時，活塞桿縮回到處始位置。兩腔交替進氣，排氣，活塞桿實現(xiàn)往復直線運動。氣路系統(tǒng)有能量供應部分、電氣控制部分、氣動執(zhí)行部分三部分組成。 控制部分主要是由可編程邏輯控制器（PLC)組成。它是微機技術與繼電器常規(guī)控制技術相結合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的的專用計算機。可編程邏輯控制器一般由運算控制單元，存儲器、輸入/輸出等部分組成，PLC 型號功能繁多。 三、課題的準備情況及進度計劃： 早進入階段 根據(jù)設計要求，收集并研讀相關資料，確定設計方案，完成開題報告； 第1-3周 根據(jù)設計或研究內(nèi)容、主要指標與技術參數(shù)，進行機構的方案設計及氣動系統(tǒng)設計； 第4-8周 參照樣件，完成主要部件的選型相應的計算； 第9-10周 繪制完成零件圖及全套圖紙； 第11-12周 說明書的整理與撰寫； 第13-14周 根據(jù)指導老師的意見最終定稿，準備答辯。 四、參考文獻。 [1] 雷天覺等 液壓工程手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1991． [2] 趙則祥.公差配合與質量控制[M]. 開封：河南大學出版社，1998. [3] 朱家誠編著.機械設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1996 [4] 曾正明.機械工程材料手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [5] 鄭文緯,吳克堅,機械原理[M].第七版 高等教育出版社,2003 [6] 濮良貴,紀名剛,機械設計[M].第七版 高等教育出版社,2001 [7] 白柳.液壓與氣壓傳動[M]. 機械工業(yè)出版社.2009年8月 [8] 朱龍根，機械系統(tǒng)設計（第二版）[M] 機械工業(yè)出版社，2005 [9] 劉美玲，雷振德.機械設計基礎[M]. 北京：科學出版社，2005 [10] 裘文言，張祖繼. 機械制圖.[M] 北京：高等教育出版社,2003 [11] 李潔 ,互換性與測量技術基礎[M] 電子工業(yè)出版社,2011 [12] 孫恒、陳作模、葛文杰、 等. 機械原理[M] 高等教育出版社，2006年5月 [13] 徐創(chuàng)文、 高成秀 . 機械工程專業(yè)英語[M]. 電子工業(yè)出版社，2010 [14] 劉永田、謝宗法. 畫法幾何與機械制圖[M]. 北京航空航天大學出版社，2007 [15] 李萬莉. 工程機械液壓系統(tǒng)設計[M]. 同濟大學出版社，2011 [16] 朱龍根，簡明機械零件設計手冊（第二版）[M].機械工業(yè)出版社，2005 [17] Creve ling C M.。最優(yōu)標準的開發(fā)手冊[M].Addison-Wesley出版社，1997 [18] 陳為國;朱宏濤液壓與氣壓傳動 ,2005 [19] 《機械設計手冊》編委會機械設計手冊 2005 [20] 沈乃勛;陳珂自動嵌絕緣紙機的機電一體化創(chuàng)新設計機械設計與研究[期刊論文]-機械設計與研究 2002(02) 畢 業(yè) 設 計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 汽車減震器自動生產(chǎn)線 成品自動出料系統(tǒng)設計 Automatic discharging system design of production line for automobile shock absorber 2013 年 6 月 摘 要 隨著社會的不斷發(fā)展，越來越多的汽車進入了千家萬戶。隨之而來的便是汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，因此對于零部件的生產(chǎn)與制造提出了越來越高的要求。汽車減震器在汽車中起著十分重要的作用，同時它也是懸掛系統(tǒng)中最精密和復雜的機械件。為了減少人力操作，提高汽車減震器成品出料的效率，特引入了非標準自動化設備——成品出料系統(tǒng)設備。 本次設計的題目是汽車減震器自動生產(chǎn)線成品自動出料系統(tǒng)設計。主要針對將已裝配好的組件進行抓取、除油以及運送到指定地點的機械結構進行設計。系統(tǒng)的驅動主要通過氣缸來提供。氣缸通過與零部件的連接實現(xiàn)移板的水平和豎直運動。手爪的翻轉則是通過旋轉氣缸的旋轉帶動鏈輪旋轉，再通過鏈輪與軸之間的配合來實現(xiàn)其翻轉。手爪的夾持組件的張開與閉合通過與氣爪的連接來實現(xiàn)。 本論文通過對汽車減震器成品出料系統(tǒng)的細致研究，對提高汽車零件加工的效率和改善工人的工作環(huán)境有很大的幫助。 關鍵詞：非標自動化；汽車減震器；自動出料；氣缸驅動 ABSTRACT As society progresses, more and more cars come into the Millions of households. What comes next is the rapid development of the automobile industry, the ever-increasing demands for the production and manufacturing of the parts. Automotive shock absorbers play a very important role in the car, it is also the suspension system is the most sophisticated and complex piece of machinery. In order to reduce human operation, improve the efficiency of automotive shock absorbers finished product material, especially the introduction of non-standard automation equipment - Discharge conveyor system equipment. The design of the topic is automatic production line of automotive shock absorbers finished automatic discharge system design. Mainly for the assembled components to crawl, degreasing and transported to the designated location of the mechanical structure design. The system is driven primarily by an air cylinder. Cylinder through the connection to the parts of the horizontal and vertical movement of the shifting boards. The Gripper flip rotation, to achieve its rotation by the engagement between the sprocket and the shaft is driven by a chain through the rotation of the rotary cylinder. Gripper clamping assembly opening and closing Gripper connection. In this thesis, through the detailed study of automotive shock absorbers Discharge conveyor system, to improve the efficiency of the processing of auto parts and improve the working environment of great help. Key Words：Non-standard automation; automotive shock absorbers; automatic discharge; cylinder drive 目 錄 第一章 概述 1 1.1汽車行業(yè)發(fā)展狀況 1 1.2非標準自動化設備的應用情況 2 1.3畢業(yè)設計的目的與意義 3 1.4畢業(yè)設計主要任務及內(nèi)容 3 1.5本章小結 4 第二章 成品自動出料系統(tǒng)方案設計 5 2.1成品自動出料系統(tǒng)的工藝流程 5 2.2成品自動出料系統(tǒng)初步方案設計 6 2.3本章小結 7 第三章 移動工作面板方案設計 8 3.1工作面板整體結構設計 8 3.2工作面板定位結構設計以及緩沖 9 3.3本章小結 10 第四章 移動面板驅動系統(tǒng)設計 11 4.1驅動方式比較 11 4.2左側移動面板驅動系統(tǒng)氣缸選型設計 13 4.3橫推氣缸的選型設計計算 14 4.4本章小結 15 第五章 翻轉機械手系統(tǒng)方案設計 16 5.1翻轉機械手系統(tǒng)結構設計 16 5.2手爪部分的設計 17 5.3旋轉氣缸的選型設計 17 5.4鏈傳動的選擇以及鏈輪的設計計算 18 5.5翻轉機械手系統(tǒng)軸承的選型及校核計算 21 5.6翻轉機械手系統(tǒng)中軸的設計與校核計算 24 5.7本章小結 28 第六章 總結 29 參考文獻 30 附 錄 31 外文翻譯原文 31 外文翻譯譯文 39 致 謝 46 46 畢業(yè)設計 第一章 概述 1.1汽車行業(yè)發(fā)展狀況 19世紀末20世紀初，歐美一些主要資本主義國家都相繼完成了工業(yè)革命，隨著生產(chǎn)力大幅的增長，要求用于交通運輸?shù)墓ぞ咭惨鄳陌l(fā)展從德國人奔馳和戴姆勒于1886年制造的第一輛汽車開始，各國都爭相發(fā)展汽車，使汽車工業(yè)有了日新月異的變化。法國制成第一輛汽車的時間是1890年；美國是1893年；英國是1896年；日本是1907年。 1956年7月14日，中國人自己制造的第一輛汽車——“解放”牌載貨汽車從長春一汽總裝線上盛裝下線，中國的汽車工業(yè)從此開始起步，開啟了中國汽車工業(yè)滔滔不息的源頭。50幾年的風風雨雨，中國汽車工業(yè)經(jīng)歷了從自力更生到打開國門，從尋找合資到現(xiàn)在民族自主品牌的逐漸成熟，從無到有、從小到大，從誕生、成長到成熟螺旋式的發(fā)展歷程。 在改革開放以后，中國的各種科學技術不斷發(fā)展，經(jīng)濟水平也不斷提高。隨著中國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，人民生活水平的普遍提高，汽車正以前所未有的步伐邁進普通百姓的家庭。特別是中國成功加入WTO后，汽車逐漸大幅度降價，更加刺激了我國的私家車的消費。近幾年，我國個人汽車的保有量從1990年的81.6萬輛增長到了1497.2萬輛，增長了17倍，個人汽車保有量占全國保有量的比重則從14.8%上升到了55.3%。在一些經(jīng)濟相對比較發(fā)達的城市，私人購車已經(jīng)達到很高的比例。據(jù)專家預測，未來幾年，我國的汽車擁有量將以每年20%的速度遞增。由此必將讓汽車制造業(yè)有一個長足的發(fā)展，但由于我國在生產(chǎn)制造方面基礎不夠好，雖然近年在該行業(yè)有了很大的進步，但和工業(yè)發(fā)達的國家相比還有相當?shù)牟罹唷? 連續(xù)兩年產(chǎn)銷世界第一,讓中國汽車工業(yè)已經(jīng)牢牢地打上了汽車大國的印記。然而另一個不爭的事實就是,中國汽車自主品牌的國際影響力依然偏弱,出口量比重偏低,中國制造的國際形象依然亟待提升。中國已經(jīng)成為世界第一的汽車產(chǎn)銷大國，但中國還不是汽車強國，這是業(yè)界公認的事實。盡管近年來我國汽車出口量總體一直在不斷增長，但出口量的比重偏低與我國汽車產(chǎn)銷大國的地位仍然相差懸殊。2012年，我國汽車總銷量1806萬輛，但出口量僅有54.49萬輛，出口量僅占總產(chǎn)量的2.98%，這個比重在全球主要汽車生產(chǎn)國中處于最低水平。不僅無法企及歐洲、日韓等汽車出口大國的水平，也比不上作為國際車企出口基地的泰國、墨西哥等地，甚至與同為金磚四國的印度、巴西等國相比也有一定的差距。 在中國各個行業(yè)中，汽車工業(yè)是最依賴合資模式的，中國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展并沒有像期望的那樣帶來汽車產(chǎn)業(yè)競爭力的提升。由于研發(fā)能力低，缺乏自主的品牌和關鍵技術，國內(nèi)汽車產(chǎn)品的核心技術大多數(shù)掌握在合資企業(yè)手中，沒有話語權。雖然如此，但中國也沒有躊躇不前，而是努力鉆研，積極發(fā)展自主品牌，提升自己的技術能力。通過多年的努力，也有了很大的進步。 需求的提高，自然就需要更好的制造技術來提供保障。因此對于汽車主要零部件的生產(chǎn)業(yè)有了越來越高的要求。例如汽車減震器，它是汽車中的重要零部件，對于它的生產(chǎn)制造，要求也越來越嚴格。同時隨著自動化技術的不斷發(fā)展，也要求生產(chǎn)上更講究效率以及減少人力資源的使用與浪費。 1.2非標準自動化設備的應用情況 非標準自動化設備，即不是按照國家頒布的統(tǒng)一的行業(yè)標準和規(guī)格制造的設備，而是根據(jù)自己的用途需要，自行設計制造的設備。隨著科技的不斷發(fā)展，自動化技術的應用已經(jīng)越來越普遍，而非標自動化技術也在隨著社會的潮流不斷的進步。傳統(tǒng)上機器人的應用層面多集中于工業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng)與制造流程上，專門應付長時間作業(yè)、大量重復性動作、系統(tǒng)復雜且需要精密控制、高危險性等工作上。而近年來的演進則漸漸朝向服務型機器人的方向快速蓬勃發(fā)展，例如工廠車間的清掃機器人、運輸機器人等。 目前，工業(yè)機器人的在社會上的認知度越來越高。因為機器人能提供穩(wěn)定的高效率與高質量的產(chǎn)品，尤其在生產(chǎn)節(jié)拍高的自動化生產(chǎn)線和惡劣的環(huán)境中，工業(yè)機器人取代人工已經(jīng)成為大勢所趨。隨著市場日益全球化，不使用機器人，難以提高競爭力這樣的觀點逐漸被越來越多的企業(yè)家接受，曾經(jīng)認為中國人口眾多，勞動力廉價，不需要機器人的觀念正在慢慢改變。為了更好地適應市場經(jīng)濟發(fā)展的需要，提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量和企業(yè)的競爭力，改善工人勞動條件，降低勞動成本，企業(yè)對工業(yè)機器人的需求自然不斷增加。利用機器人技術提升我國工業(yè)發(fā)展水平，完成從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的轉變，已經(jīng)逐步成為全社會的共識。 目前，工業(yè)機器人被廣泛的用在汽車、電子等行業(yè)中。其中，在中國，50%的工業(yè)機器人應用于汽車制造業(yè)；在發(fā)達國家，汽車工業(yè)機器人占機器人總保有量的53%以上。面對著日益加大的生產(chǎn)需求以及不斷提高的勞動成本，自動化技術越來越受到人們的青睞。 非標準自動化技術是自動化技術中的一個重要分支，它可以以實現(xiàn)標準自動設備不能實現(xiàn)的一些功能，因此非標自動化作為標準自動化的補充，已經(jīng)廣泛應用于汽車零部件的生產(chǎn)制造及安裝，電子電器生產(chǎn)線產(chǎn)品輸送以及加工制造業(yè)裝配行業(yè)等眾多行業(yè)。因此發(fā)展非標自動化行業(yè)，對于汽車產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展有著深遠的影響。 目前我國的非標自動化行業(yè)還不算發(fā)達，與國外發(fā)達國家還用一定的距離。但隨著生產(chǎn)需求的不斷增加，非標自動化市場將快速增長，自動化產(chǎn)品運用深度也將持續(xù)增加。新型非標自動化設備往往是機電一體化的設備，充分利用信息技術的最新成果。中國醫(yī)些企業(yè)的設計人員卻對電子產(chǎn)品不熟悉，不敢或不會選用，大大限制了水平的提高。但最近10年，非標自動化設備在江浙滬、珠三角、京津地區(qū)獲得了很大的應用，國內(nèi)企業(yè)正在迎頭趕上。相信在不久的將來，我國非標自動化水平將大幅提高，趕上甚至超過西方發(fā)達國家。 1.3畢業(yè)設計的目的與意義 汽車減震器作為汽車中重要的部件,在加速車架和車身震動衰減，減小震動、改善汽車行駛平穩(wěn)性和安全性有著重要的作用。而對于它的生產(chǎn)，則設計了一套非標自動化生產(chǎn)線——汽車減震器自動生產(chǎn)線。針對于其中的成品出料環(huán)節(jié)，則設計了一套成品出料系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化出料，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動成本，對于企業(yè)的發(fā)展有著很好的影響。 本次畢業(yè)設計的目的就是，通過設計成品成品自動出料系統(tǒng)，實現(xiàn)工件的自動取出，除油以及運送到指定地點。全程實現(xiàn)無人操作，自動控制，提高勞動生產(chǎn)率。 本次畢業(yè)設計的意義是：通過對于汽車減震器自動生產(chǎn)線成品自動出料系統(tǒng)的設計，讓學生在老師的幫助下對于機械設計以及自動化技術有一個更深的了解。讓學生在實踐中綜合運用大學四年中在課堂上所學習到的各種專業(yè)知識，也是對學生四年所學知識的一個綜合性檢驗。通過自己的努力設計一套設備，對于以后的學習和工作有著很好的指導作用。在實踐過程中提高了學生的動手能力和分析解決問題的能力，對于以后進入職場，面對問題，解決問題有著良好的指導作用。 1.4畢業(yè)設計主要任務及內(nèi)容 本次畢業(yè)設計的任務主要是對汽車減震器自動生產(chǎn)線成品自動出料系統(tǒng)的機械結構進行設計，繪制裝配圖紙，零件圖紙，編寫設計說明書等。系統(tǒng)的工作過程主要有：首先，前一個縱向移動底板通過氣缸等工件控制，讓手爪從預裝配油池中將預裝配好的組件抓起，然后運送到正裝配油池中；然后第二個翻轉機械手從正裝配油池中抓取正裝配好的組件，翻轉，除去腔中的油液，再翻轉回原位；最后通過氣缸推動移動工作臺向左運動，將組件運送到指定地點后，氣缸再推動 面板下伸，放開工件，再返回原工作地點。本系統(tǒng)主要要求運動機構的準確移動與精確定位，以及機械手的夾持穩(wěn)定性，因此需要通過合理的機械設計來實現(xiàn)此目的。 1.5本章小結 本章首先介紹了汽車制造業(yè)的發(fā)展情況以及目前的行業(yè)現(xiàn)狀，然后介紹了非標自動化技術在汽車制造領域的應用情況，以及國內(nèi)目前非標自動設備的應用情況，最后介紹了本次畢業(yè)設計的主要任務及內(nèi)容，從總體上明確了需要做什么工作并且需要解決什么問題，為之后的設計工作打下了基礎。 第二章 成品自動出料系統(tǒng)方案設計 2.1成品自動出料系統(tǒng)的工藝流程 系統(tǒng)的工藝流程主要由所需要實現(xiàn)的功能來確定，下圖為本次成品出料系統(tǒng)設計中需要被抓取的工件，其所要被抓取的位置為外側圓柱面，質量約為1kg,如圖2-1所示 圖2-1 工件 本次設計的要求是將上圖所示的裝配好的工件通過機械手爪來抓取，然后翻轉除油，再運送到指定地點，從而完成成品的自動化出料，中途不摻加人力操作。通過分析被抓取工件的形狀和質量等條件，設計整個系統(tǒng)的機械結構以及系統(tǒng)的工作流程。 根據(jù)以上介紹，可以確定汽車減震器成品自動出料系統(tǒng)的完成過程： 正裝配后取料 組件放入正裝配油池 預裝配取料 → → ↓ 機械手翻轉去油 機械手翻轉回原位 將組件運送到指定位置 ← 圖2-2 自動出料系統(tǒng)流程圖 2.2成品自動出料系統(tǒng)初步方案設計 通過前面2.1節(jié)對系統(tǒng)工作流程的介紹，我們對該系統(tǒng)的動作過程有了一定的了解。通過查閱相關技術資料可以知道，目前使用最普遍的就是采用氣壓驅動來控制機械手的運動。該種方式具有結構簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、安全、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點而被廣泛地應用于生產(chǎn)實踐中，也是自動化設備中重要的組成部分。 本次設計需要依靠機械手的重復精度足夠高，所謂的重復精度就是指如果動作重復多次，機械手到達同樣位置的精確程度。重復精度比精度更重要，如果一個機器人定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預測的，因此可以通過編程予以校正。重復精度限定的是一個隨機誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復運行機器人來測定。 隨著微電子技術和現(xiàn)代控制技術的不斷發(fā)展，以及氣動伺服技術走出實驗室和氣動伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動機械手的重復精度將越來越高，它的應用領域也將更加的廣闊。氣動技術經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程，隨著氣動伺服技術走出的快速發(fā)展，氣動技術以及氣動機械手迎來了嶄新的春天。目前在世界上形成了以日本、美國和歐盟的氣動技術、氣動機械手三足鼎立的局面。我國對氣動技術和氣動機械手的研究與應用都比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國自主研制的許多氣動機械手已經(jīng)在汽車生產(chǎn)制造等相關行業(yè)為國家的發(fā)展進步發(fā)揮著重要的作用。 根據(jù)以上資料的大致介紹，接下來就可以開始進行初步系統(tǒng)方案的確定：首先右側的移送底板通過縱向氣缸推動，向下運動，下部機械手進入油池將預裝配好的組件抓取出來，與此同時，左側移送底板也通過縱向氣缸推動向下運動，將正裝配好的組件從正裝配油池中抓取出來。然后兩個氣缸同時回縮回原位。然后左側移送底板上的旋轉氣缸旋轉帶動與其旋轉平臺連接的鏈輪轉動，鏈輪通過與軸等零件的配合連接來實現(xiàn)手爪的翻轉，除去工件中的油液，然后手爪再翻轉回原位。接下來，右側移送底板通過聯(lián)動桿與左側移送底板連接，并且推過橫推氣缸的驅動，實現(xiàn)兩塊移送底板同時水平移動。橫推氣缸將右側移送底板推送到正裝配油池上方，同時左側移送底板被推送到組件放置的指定地點。然后再通過縱向氣缸推動向下運動，將預裝配好的組件放到正裝配油池中，同時正裝配好的組件被放到指定位置；然后氣缸回縮，返回到初始位置，這樣就完成一次完整的成品出料動作。 通過以上系統(tǒng)動作的介紹，我們可以將整個系統(tǒng)它的設計分為兩大部分即：移送工作臺的系統(tǒng)設計和翻轉機械手系統(tǒng)設計。這兩部分內(nèi)容將在下面的章節(jié)中逐個進行介紹。 2.3本章小結 本章首先介紹了汽車減震器自動生產(chǎn)線成品自動出料系統(tǒng)的動作工藝流程，然后介紹了整個系統(tǒng)的工作過程。通過這兩部分的介紹，初步確定了系統(tǒng)整個工作過程的方案以及部件之間的驅動方式，對于接下來具體的方案設計有了一個很好的導向作用。 第三章 移動工作面板方案設計 3.1工作面板整體結構設計 工作面板是構成出料系統(tǒng)機械部分的主體，其設計準則包括滿足工況要求，滿足剛度、強度要求以及穩(wěn)定性的要求。根據(jù)機械手冊中介紹，機架按外形可分為網(wǎng)架式、框架式、梁柱式、板塊式以及箱殼式。按制造方法可分為鑄造機架、焊接機架、螺栓連接機架或鉚接機架、沖壓機架以及鍛造機架。鑄造機架的特點是結構形狀可以復雜，有較好的吸振性和機械加工性能，常用于成批生產(chǎn)的中小型箱體及工作面板等。焊接機架，結構要求較簡單，生產(chǎn)周期較短，適用于單件小批量生產(chǎn)。螺栓連接機架適用于大型結構的機架，其被廣泛用于需要拆卸移動的場合。沖壓機架適用于批量生產(chǎn)的小型、輕載和結構簡單的機架。 在出料系統(tǒng)工作臺方案設計中，考慮到工作臺的制造方法等問題，選擇使用鑄造的方法制作工作臺來滿足系統(tǒng)的剛度、強度以及穩(wěn)定性要求。最終主工作面板尺寸設計為長1840mm，高198mm，厚度為20mm。三塊面板的整體結構圖如圖3-1所示 圖3-1 工作面板結構 1為主體面板固定不動，2、3號為移動面板，為了滿足安裝強度等要求，在主面板后面加裝加強筋滿足足夠的強度需求。 移動面板通過直線導軌與滑塊與主體面板相連。直線運動導軌的作用是用來支承和引導運動部件按給定的方向作往復直線運動。導軌可以是一個專門的零件，也可以是一個零件上起導向作用的部分。滑動摩擦導軌的運動件與承導件直接接觸。對于導軌的要求一般包括：1.導向精度高；2.運動輕便、平穩(wěn)、低速時無爬行現(xiàn)象；3.耐磨性好。導軌的初始精度由制造保證，而導軌在使用過程中的精度保持性則與導軌面的耐磨性密切相關；4.對溫度變化的不敏感性；5.足夠的剛度；6.足夠的剛度。 主面板上的直線導軌選擇HIWIN公司生產(chǎn)的EG系列直線導軌，導軌型號為EGH25CA型直線導軌，直線導軌的尺寸為25mm,滑塊為四方形，單只導軌組裝的滑塊數(shù)為一塊，負載形式為重負載型，采用螺釘連接的方式與面板相連。其具體的結構簡圖如下圖3-2所示 圖3-2 直線導軌副 3.2工作面板定位結構設計以及緩沖 為了保證直線導軌的安裝位置精度，設計在主面板上安裝定位銷，使導軌的位置更加固定。 成品出料系統(tǒng)的驅動選用氣缸驅動，根據(jù)實際設計的需要，兩塊移動面板的水平移動距離為800mm。為保證工作面板的移動距離更加準確，因此在右側移動面板上加裝限位塊來限制位移，從而實現(xiàn)水平移動工作面板的準確定位，減小系統(tǒng)運行中的誤差。 工業(yè)緩沖器可以把大質量物體在高速移動、下落、回轉時的得能量逐漸吸收，從而消除沖擊、振動、噪聲等有害因素，實現(xiàn)對機構的保護，進而大幅度提高生產(chǎn)。緩沖器特別適用于自動機床、加工及裝配線、裝卸作用線大口徑化工閥門啟閉等。 緩沖器大致可分為彈簧式、固定節(jié)流口式和可調液壓式三種。相比而言，液壓緩沖的效果更好，緩沖性能更加優(yōu)越，因此設計選用液壓緩沖。液壓緩沖器的基本工作原理為：當運動物體撞到液壓緩沖器活塞桿端部時，活塞向里運動。由于內(nèi)筒上小孔的節(jié)流作用，腔中的油不能通暢流出，外界沖擊能使腔中的油壓急劇上升。高壓油從小孔以高速噴出，使大部分壓力能轉變?yōu)闊崮?，由筒體逸散到大氣中。 本次設計選用SMC公司生產(chǎn)的RB系列基本型RB2015液壓緩沖器，該類緩沖器緩沖性能良好，可有效的緩解系統(tǒng)運行中的沖擊，對于系統(tǒng)的保護發(fā)揮著重要作用。 3.3本章小結 本章主要對汽車減震器自動生產(chǎn)線成品自動出料系統(tǒng)的主體移動面板進行了設計。并且查閱相關技術手冊對移動面板的連接導軌以及液壓緩沖原件進行了選型。具體氣動系統(tǒng)設計將在下一章節(jié)進行介紹。 第四章 移動面板驅動系統(tǒng)設計 4.1驅動方式比較 驅動方式一般分為四種即：氣壓驅動、液壓驅動、電氣驅動與機械驅動。下面進行四種驅動方式的比較。 1.機械傳動：普遍使用，種類繁多，它包括螺旋傳動、摩擦輪傳動，帶、鏈傳動，齒輪傳動，多點嚙合柔性傳動。對于復雜的運動受到一定的限制，而且須要多個原動機組合。 與其相比。液壓傳動更容易實現(xiàn)其運動參數(shù)(流量)和動力參數(shù)(壓力)的控制，而液壓傳動較之液力傳動具有良好的低速負荷特性。由于具有傳遞效率高，可進行恒功率輸出控制，功率利用充分，系統(tǒng)結構簡單，輸出轉速無級調速，可正、反向運轉，速度剛性大，動作實現(xiàn)容易等突出優(yōu)點，液壓傳動在工程機械中得到了廣泛的應用。幾乎所有工程機械裝備都能見到液壓技術的蹤跡，其中不少已成為主要的傳動和控制方式。極限負荷調節(jié)閉式回路，發(fā)動機轉速控制的恒壓，恒功率組合調節(jié)的變量系統(tǒng)開發(fā)，給液壓傳動應用于工程機械行走系提供了廣闊的發(fā)展前景。 純機械和液力傳動相比，液壓傳動的主要優(yōu)點是其調節(jié)的便捷性和布局的靈活性，可根據(jù)工程機械的形態(tài)和工況的需要，把發(fā)動機、驅動輪、工作機構等各部件分別布置在合理的部位，發(fā)動機在任一調度轉速下工作，傳動系統(tǒng)都能發(fā)揮出較大的牽引力，而且傳動系統(tǒng)在很寬的輸出轉速范圍內(nèi)仍能保持較高的效率，并能方便地獲得各種優(yōu)化的動力傳動特性，以適應各種作業(yè)的負荷狀態(tài)。在車速較高的行走機械中所采用的帶閉式油路的行走液壓驅動裝置能無級調速，使車輛柔和起步、迅速變速和無沖擊地變換行駛方向。對在作業(yè)中需要頻繁起動和變速、經(jīng)常穿梭行駛的車輛來說這一性能十分寶貴。但與開式回路相比，閉式回路的設計、安裝調試以及維護都有較高的難度和技術要求。 2.電力傳動：伺服電機無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。有空間許可的要求 電力傳動是由內(nèi)燃機驅動發(fā)電機，產(chǎn)生電能使電動機驅動車輛行走部分運動，通過電子調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)電動機軸的轉速和轉向，具有凋速范圍廣，輸人元件(發(fā)電機)、輸出元件(電動機)、及控制裝置可分置安裝等優(yōu)點。電力傳動最早用于柴油機電動船舶和內(nèi)燃機車領域，后又推廣到大噸位礦用載重汽車和某些大型工程機械上，近年來又出現(xiàn)了柴油機電力傳動的叉車和牽引車等中小型起重運輸 車輛。但基于技術和經(jīng)濟性等方面的一些原因，適用于行走機械的功率電元件還遠沒有像固定設備用的那樣普及，電力傳動對于大多數(shù)行走機械還僅是“未來的技術”。 3.氣壓傳動： 1) 工作介質是空氣，與液壓油相比可節(jié)約能源，而且取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動通道，用之后可將其隨時排人大氣中，不污染環(huán)境； 2) 空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化 時，對空氣的粘度影響極小，故不會影響傳動性能； 3) 空氣的粘度很小(約為液壓油的萬分之一)，所以流動阻力小，在管道中流動的壓力損失較小，所以便于集中供應和遠距離輸送； 4) 相對液壓傳動而言，氣動動作迅速、反應快，一般只需0．02～0．3s就可達到工作壓力和速度。液壓油在管路中流動速度一般為1～5m／s，而氣體的流速最小也大于10m／s，有時甚至達到音速，排氣時還達到超音速； 5) 氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，關閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體通過自身的膨脹性來維持承載缸的壓力不變； 6) 氣動元件可靠性高、壽命長。電氣元件可運行百萬次，而氣動元件可運行2000～4000萬次； 7) 工作環(huán)境適應性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越。 氣壓傳動的缺點：(1)由于空氣的可壓縮性較大，氣動裝置的動作穩(wěn)定性較差，外載變化時，對工作速度的影響較大；(2)由于工作壓力低，氣動裝置的輸出力或力矩受到限制。在結構尺寸相同的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動裝置的輸出力不宜大于10—40kN；(3)氣動裝置中的信號傳動速度比光、電控制速度慢，所以不宜用于信號傳遞速度要求十分高的復雜線路中。同時實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遙控也比較困難，但對一般的機械設備，氣動信號的傳遞速度是能滿足工作要求的；4)噪聲較大。 基于以上幾點，液壓與氣壓驅動在生產(chǎn)中應用最為廣泛。液壓與氣壓作為兩種常見驅動方式，其發(fā)展也對機械生產(chǎn)的發(fā)展具有一定的促進作用。液壓與氣壓都是以流體（液壓油液或壓縮空氣）為工作介質進行能量傳遞和控制的。液壓的優(yōu)點是單位質量輸出功率大，因為液壓傳動的動力元件可以采用很高的壓力（一般可達32MPa,個別場合更高），因此，在同等輸出功率下具有體積小、質量輕、運動慣性小、動態(tài)性能好的特點。而氣壓傳動的突出優(yōu)點是介質源收集極為方便，輸出力較小，但氣動動作迅速，而且結構簡單，成本低廉。對于本次設計要求來說，選擇氣壓驅動更加合理。 4.2左側移動面板驅動系統(tǒng)氣缸選型設計 左側移動面板的1號氣缸是推動下面2號氣缸以及翻轉機械手系統(tǒng)豎直運動的，下圖為其結構圖 圖4-1 根據(jù)其工作要求可知，氣缸的選型主要考慮其允許的輸出力，因此氣缸的選型步驟具體如下： 1） 已知條件 已知被夾持工件質量約，查閱機械設計手冊以及相關技術手冊計算 其它被推動件總總量約。因此氣缸需要推動的總質量為 2） 計算校核 氣缸的動作方向為豎直方向，因此軸向負載力 設計氣缸行程為,動作時間為,工作壓力，則氣缸的平均速度為，選擇負載率為，故理論輸出力為 由此得出雙作用氣缸缸徑 故選擇氣缸缸徑為50mm 查閱技術手冊，可選擇CKD公司生產(chǎn)的圓形緊湊氣缸SCM系列中的SCM-00-50B-400-T0H,其主要參數(shù)為：1）氣缸為SCM系列圓形緊湊型；2）安裝形式為基本型；3）氣缸缸徑為50mm；4）氣缸行程為400mm 以上為1號氣缸的選型計算，接下來進行2號氣缸的選型計算： 同樣，被夾持工件質量為，并根據(jù)結構以及查閱相關技術手冊計算得其它工件質量為,因此氣缸需要推動的總質量為 計算校核： 氣缸的動作方向為豎直方向，因此軸向負載力 設計氣缸行程為,動作時間為,工作壓力，則氣缸的平均速度為，選擇負載率為，故理論輸出力為 由此得出雙作用氣缸缸徑 故選擇氣缸缸徑為40mm 查閱技術手冊，可選擇CKD公司生產(chǎn)的圓形緊湊氣缸SCM系列中的SCM-00-40B-150-T0H,其主要參數(shù)為：1）氣缸為SCM系列圓形緊湊型；2）安裝形式為基本型；3）氣缸缸徑為40mm；4）氣缸行程為150mm 右側移動面板的氣缸選型計算方式與左側移動面板的計算方式相同，在此就不再重復計算。經(jīng)計算及查閱相關技術手冊可選擇CKD公司的圓形緊湊氣缸SCM系列中的SCM-00-25B-200-T0H,其主要參數(shù)為：1）氣缸為SCM系列圓形緊湊型；2）安裝形式為基本型；3）氣缸缸徑為25mm；4）氣缸行程為200mm 4.3橫推氣缸的選型設計計算 由總體結構設計可知，左右移動面板通過聯(lián)動桿相連，并通過橫推氣缸帶動兩個面板水平移動。因此橫推氣缸的推力主要克服面板等零部件的重力所帶來的摩擦力。 根據(jù)結構設計以及查閱相關技術手冊計算被推動器件的總質量為，設動摩擦因數(shù)為，故 設計氣缸行程為,動作時間為,工作壓力，則氣缸的平均速度為，選擇負載率為，故理論輸出力為 由此得出雙作用氣缸缸徑 故選擇氣缸缸徑為32mm 查閱技術手冊，可選擇CKD公司生產(chǎn)的無桿氣缸MRL2系列中的MRL2-L-32-850-T2H其主要參數(shù)為：1）氣缸為MRL2系列無桿型；2）氣缸缸徑為32mm；3）氣缸最大行程為850mm 4.4本章小結 本章第一節(jié)通過對各種驅動形式的比較，最終選擇了氣動方式驅動工作面板的水平和豎直方向的運動。后兩節(jié)的內(nèi)容是具體的氣缸選型計算，通過對結構 的設計分析，計算出了合適的氣缸缸徑，以及選擇了合適的氣缸行程，確定了氣缸的具體型號。通過本章的內(nèi)容設計，整個系統(tǒng)的基本結構以及驅動方式等都設計完畢，接下來介紹翻轉機械手系統(tǒng)的方案設計。 第五章 翻轉機械手系統(tǒng)方案設計 5.1翻轉機械手系統(tǒng)結構設計 根據(jù)系統(tǒng)的工作要求，來設計翻轉機械手的系統(tǒng)結構。工作要求是需要手爪在油池中抓取裝配完畢的組件并提起之后，手爪需要翻轉180度，倒出組件內(nèi)殘存的油液再翻轉回原位。因此設計翻轉動作通過旋轉氣缸驅動來實現(xiàn)，具體工作方式為旋轉氣缸帶動與旋轉氣缸工作臺相連的主動鏈輪轉動180度，鏈輪通過鏈傳動以及鍵連接來帶動轉軸轉動，轉軸再通過與氣爪的連接帶動氣爪翻轉180度。具體工作圖如圖5-1所示 圖5-1翻轉機械手系統(tǒng)結構 圖中標號器件分別為1）旋轉氣缸2）主動鏈輪3）從動鏈輪4）旋轉軸5）薄型氣爪6）手爪 由此，翻轉機械手的整體系統(tǒng)結構設計完畢，接下來的小節(jié)將介紹各件的選型，計算以及某些零件的強度校核。 5.2手爪部分的設計 手爪，即與工件接觸的部件。根據(jù)與工件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。 夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機構所構成。手指是與工件件直接接觸的構件，常用的手指運動形式有回轉型和平移型?；剞D型手指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。平移型應用較少，其原因是結構比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。 手指結構取決于被抓取工件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的，手指有外夾式和內(nèi)撐式，指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。根據(jù)本次設計要求需要，抓取的工件為圓柱型，并且是抓取其表面，因此選取V型雙指式手指。其結構如圖5-2所示 圖5-2手爪結構圖 手爪上設有減重孔，這樣可以減少系統(tǒng)的總重量，也不影響手爪的工作。右面圖示后面的是與手爪相連的薄型氣爪，通過它控制手指的張開與閉合。 根據(jù)被夾工件的尺寸以及質量等要求，選取SMC公司生產(chǎn)的MHF2系列的薄型氣爪MHF2-20D2來驅動手指的開合。它與MHZ2系列相比高度約縮小1/3，不僅有空間，而且產(chǎn)生的力矩減小，下彎也較小，則精度提高。每個缸徑的行程都有長、中、短三種。 5.3旋轉氣缸的選型設計 查閱相關技術手冊可知，旋轉氣缸的選型主要是滿足所需要輸出的扭矩，因此，只需要計算出被旋轉物體的所需要的轉矩，再根據(jù)技術手冊選擇合適的氣缸型號即可。 估算被旋轉件整體質量為，設計旋轉180度所需時間為，并假設被旋轉件的得整體為的圓柱體，旋轉方向為沿其中心點指向半徑方向。 由此可計算通過公示計算其轉動慣量為 假設旋轉時的瞬間角加速度，則可計算轉矩 并可以計算出所需功率為 根據(jù)上面計算出所需的轉矩，即可選擇旋轉氣缸的型號。考慮到在傳動過程中的能量損失等因素，故選擇輸出力矩稍微大一些的旋轉氣缸。 查閱相關手冊，選擇SMC公司生產(chǎn)的MSQ系列的MSQ-B-70A旋轉氣缸其缸徑為70mm,有效輸出力矩為6.79N.m。該系列氣缸的優(yōu)點是采用回轉臺型，工件安裝方便，滾動軸承設計，負載比CRQ系列大3至4倍，擺動順滑、準確，標準帶角度調整裝置，調節(jié)角度范圍大（0到190度），內(nèi)置磁環(huán)，可安裝磁性開關。由此，旋轉氣缸的型號得到了確定。 5.4鏈傳動的選擇以及鏈輪的設計計算 旋轉氣缸帶動轉軸轉動的形式大致可分為三種，即：帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動。下面進行三種方式的比較： 齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結構緊湊、效率高、壽命長等特點。 鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。 鏈傳動有許多優(yōu)點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸??；所需張緊力小，作用于軸上的壓力??；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 鏈傳動的缺點主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉時會產(chǎn)生附加動載荷、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。 帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。其優(yōu)點有傳動平穩(wěn)、結構簡單、成本低、使用維護方便、有良好的撓性和彈性、過載打滑。缺點有傳動比不準確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速v =5～25m/s，i≤7的情況。 通過以上對比，考慮到在本系統(tǒng)傳動過程中，對傳動比要求并不高，中心距也比較小，而且從動輪需要浸到油液中，故選擇鏈輪傳動。接下來將進行鏈輪的結構設計計算。 具體設計步驟如下： 1.已知條件：根據(jù)系統(tǒng)結構設計科知，該系統(tǒng)中鏈傳動的形式為豎直傳動，所需傳動的功率為 2.選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2和確定傳動比i 一般鏈輪齒數(shù)在17-114之間。選擇z1=z2=25，i=1 3.計算當量的單排鏈的計算功率 根據(jù)鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒輪和鏈條排數(shù)，將鏈傳動所傳遞的功率修正為當量的單排鏈的計算功率 根據(jù)條件，查書中（機械設計，濮良貴，第八版，下同）的表9-6，得到，查圖9-13得，單排鏈系數(shù)。帶入公式得 4.確定鏈條型號和節(jié)距p 根據(jù)當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉速查機械設計手冊，選擇鏈條ISO08B，節(jié)距p=12.7。 5.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距，計算鏈節(jié)數(shù) 為了避免過渡使用鏈節(jié)，應將計算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù) 當時，鏈傳動的最大中心距為： 所以鏈傳動最大中心距為381mm。根據(jù)實際情況，最終的安裝中心距為368mm 6.計算鏈速v,確定潤滑方式 平均鏈速為： 根據(jù)鏈速v，查圖9-14選擇定期人工潤滑。 7. 計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力 有效圓周力 壓軸力可近似取為 鏈輪的結構設計 由選擇的鏈為ISO08B得到，，。通過已知條件知道鏈輪的齒數(shù)為。由此，可以得到鏈輪的參數(shù)： 1） 分度圓直徑為 2） 齒頂圓直徑為 3） 齒根圓直徑 4） 齒高 5） 確定的最大軸凸緣直徑 5.5翻轉機械手系統(tǒng)軸承的選型及校核計算 按照軸承中摩擦性質的不同，可以把軸承分為滑動軸承和滾動軸承。下面首先介紹一下兩種軸承的特點及區(qū)別。 滑動軸承具有以下特點： 1、壽命長，適于高速； 2、能承受沖擊和振動載荷； 3、運轉精度高，工作平衡，無噪音； 4、結構簡單，裝拆方便； 5、承載能力大，可用于重載場合； 6、非液體摩擦滑動軸承，摩擦損失大；液體摩擦滑動軸承，摩擦損失與滾動軸承相差不多，但設計、制造潤滑及維護要求較高。 滾動軸承的組成： 滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在機座或零件的軸承孔內(nèi)。多數(shù)情況下，外圈不轉動，內(nèi)圈與軸一起轉動。當內(nèi)外圈之間相對旋轉時，滾動體沿著滾道滾動。保持架使?jié)L動體均勻分布在滾道上，并減少滾動體之間的碰撞和磨損。 滾動軸承的內(nèi)外圈和滾動體應具有較高的硬度和接觸疲勞強度、良好的耐磨性和沖擊韌性。一般用特殊軸承鋼制造，常用材料有GCrl5、GCrl5SiMn、 GCr6、GCr9等，經(jīng)熱處理后硬度可達60-65HRC。滾動軸承的工作表面必須經(jīng)磨削拋光，以提高其接觸疲勞強度。保持架多用低碳鋼板通過沖壓成形方法制造，也可采用有色金屬或塑料等材料。 為適應某些特殊要求，有些滾動軸承還要附加其他特殊元件或采用特殊結構，如軸承無內(nèi)圈或外圈、帶有防塵密封結構或在外圈上加止動環(huán)等。滾動軸承具有摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、旋轉精度高、潤滑簡便和裝拆方便等優(yōu)點，被廣泛應用于各種機器和機構中。滾動軸承為標準零部件，由軸承廠批量生產(chǎn)，設計者可以根據(jù)需要直接選用。 根據(jù)滾動體的形狀，滾動軸承分為球軸承與滾子軸承。按照滾動軸承所能承受的主要負荷方向，又可分為向心軸承（主要承受徑向載荷）、推力軸承（承受軸向載荷）、向心推力軸承（能同時承受徑向載荷和軸向載荷）。 在滾動摩擦下工作的軸承。滾動軸承使用維護方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。軸承所受載荷的大小、方向和性質是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)本次翻轉機械手系統(tǒng)設計的需要，選擇滾動軸承，來實現(xiàn)與旋轉軸之間的配合比較適宜。 下圖為本系統(tǒng)中軸承配合的裝配圖： 圖5-3 軸承裝配圖 1. 鏈輪 2.滾動軸承 3.軸承座 如圖5-3所示，旋轉軸安裝時采用深溝球軸承，并且根據(jù)系統(tǒng)結構設計，其基本只承受徑向力。其受力簡圖如圖5-4所示 由已知條件可知，由于將被翻轉件看作圓柱體，因此除了壓軸力外，還有被翻轉件的重力以及它對軸的一個彎矩。并且其中m=6kg,， 在設計旋轉軸時取，，。 分析受力如圖5-4所示，根據(jù)受力平衡列出方程式如下： 由豎直方向合力為0得到 （1） 圖5-4 軸承受力簡圖 對任一點取矩為0得到 （2） 由（2）式可解出 再與（1）式聯(lián)立解 由直徑初選軸承型號為深溝球軸承，其參數(shù)為d=30mm,D=47mm,B=9mm, 等。 根據(jù)機械結構設計查機械設計述可得，選取載荷系數(shù)，因此計算兩個軸承的當量動載荷分別為 深溝球軸承的，因此軸承1的基本額定壽命為 軸承2的基本額定壽命為 通過以上的校核軸承壽命可知，該軸承的選型合格。因此確定選擇軸承的型號為61906深溝球軸承。其內(nèi)徑為d=37mm，外徑為D=47mm,潤滑方式為脂潤滑。 5.6翻轉機械手系統(tǒng)中軸的設計與校核計算 軸是組成機器的主要零件之一。一切做回轉運動的傳動零件（例如齒輪、鏈輪、渦輪等），都必須裝在軸上才能進行運動以及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉零件以及傳遞運動和動力。 按照承受載荷的不同，軸可分為轉軸、心軸和傳動軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉軸，這類軸在各種機器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。心軸又分為轉動心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受彎矩（或彎矩很小）的軸稱為傳動軸。 軸還可以按照軸線形狀的不同，扥為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉運動改變?yōu)橥鶑椭本€運動，或作用相反的運動變換。直軸根據(jù)外形的不同，可非為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡單，加工容易，應力集中源少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動軸，階梯軸則常用于轉軸。 直軸一般都制成實心的。在那些由于及其結構的要求而需在軸中裝設其它零件或者減小軸的質量具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的?？招妮S內(nèi)徑與外徑的比值通常為0.5到0.6，以保證軸的剛度及扭轉穩(wěn)定性。 此外，還有一種鋼絲軟軸，又稱鋼絲撓性軸。它是由多組鋼絲分層卷繞而成的，具有良好的撓性，可以把回轉運動靈活的傳到不開敞的空間位置。 軸的設計業(yè)和其它零件的設計相似，包括結構設計和工作能力計算兩方面內(nèi)容。 軸的結構設計設根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面要求，合理的確定軸的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難等問題。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內(nèi)容。 軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和震動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細長軸，還應進行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生過大的彈性變形。對告訴運轉的軸，還應進行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。肛周的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價格低廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能。因此在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 必須指出：在一般工作溫度下（低于200攝氏度），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時，所根據(jù)的是強度與耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉剛度。但也應該注意，在既定條件下，有時也可以選擇強度較低的剛才，而用適當增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強化處理（如噴丸、滾壓等），對提高軸的抗疲勞強度都有顯著的效果。 高強度鑄鐵和球墨鑄鐵容易做成復雜的形狀，且具有價格低廉、良好的溪鎮(zhèn)性能和耐磨性，以及對應力集中的敏感性較低等優(yōu)點，可用于制造外形復雜的軸類。 根據(jù)上述介紹，以及本次設計實際需求可知，所需要選擇的軸為轉軸，同時承受彎矩和扭矩，并選用45號鋼，調質處理。 軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結構的因素較多，且結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。設計時，必須針對不同情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構都應滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸上零件應便于裝拆和調整；軸應具有良好的工藝性等。 下面將進行具體的軸的結構設計計算，具體步驟如下： 1.求旋轉軸上的功率p，轉速n和轉矩T 由前面章節(jié)敘述可知轉軸上的功率，轉速 由此可計算轉矩T 2.初步確定軸的最小直徑 由上文可知，選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)表15-3（機械設計，第八版，濮良貴，下同）取，于是得到： 根據(jù)實際工作條件選擇旋轉軸的最小直徑為。 3.軸的結構設計 如圖5-5為旋轉軸的結構簡圖 圖5-5 旋轉軸結構簡圖 1)為了滿足鏈輪的軸轂的要求以及鏈輪的定位，所以I—II軸段的左端要制出一段軸肩，最終，。并且 2)依據(jù)前面章節(jié)對翻轉機械手滾動軸承的選型以及校核計算，選取深溝球軸承61906，其參數(shù)為d=30mm,D=47mm,B=9mm。故II段的直徑為30mm,并且在II 段右側加工一段螺紋，用于安裝圓螺母，以此在右側對滾動軸承進行定位。左側依靠套筒來定位。由此根據(jù)上述要求以及結構需要，設計。 3）第IV段需要加裝軸承，因此其寬度為10mm,1mm用于右側套筒定位，左側依靠軸肩定位，設計其直徑為31mm。 4）第五段為連接夾爪連座部分，根據(jù)需要設計其直徑為52mm，長度為13mm 5）根據(jù)各部件安裝需要，設計旋轉軸總長為130mm。 4. 按彎扭合成強度條件校核軸的強度 由前面章節(jié)軸承的選擇以及鏈輪的計算選型可得出軸的計算簡圖。如圖5-6所示 圖5-6 計算簡圖 其中 根據(jù)上述簡圖，只有在豎直面產(chǎn)生彎矩，按計算結果得出豎直面的彎矩圖如圖5-7所示 圖5-7 彎矩圖 扭矩圖如圖5-8所示 圖5-8 扭矩圖 因此 已知軸的彎矩和扭矩之后，可知的作用點為危險截面。按照第三強度理論，計算應力 通過計算校核可知旋轉軸是安全的。 5.7本章小結 本章對翻轉機械手工作系統(tǒng)進行了設計，首節(jié)設計了翻轉機械手系統(tǒng)的整體結構，為接下來的設計起到了指引作用。后面的幾個小節(jié)則是對第一節(jié)的分開闡述，分別進行了手爪氣爪的選型設計，旋轉氣缸的型號選擇，鏈輪的設計計算，以及軸與軸承的設計以及選型校核。至此，整個汽車減震器自動生產(chǎn)線成品自動出料系統(tǒng)的整個結構設計全部結束。 第六章 總結 隨著中國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，人民生活水平的普遍提高，汽車正以前所未有的步伐邁進普通百姓的家庭。因此汽車工業(yè)對于國家的經(jīng)濟發(fā)展起著至關重要的作用，我國的汽車零部件的生產(chǎn)制造