壓力機(jī)生產(chǎn)線梁式傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

壓力機(jī)生產(chǎn)線梁式傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),壓力機(jī),生產(chǎn)線,傳送,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：壓力機(jī)生產(chǎn)線梁式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)   壓力機(jī)生產(chǎn)線梁式傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 針對(duì)目前國(guó)內(nèi)舊沖壓生產(chǎn)線多為手工完成上、下料操作，介紹了一種新型的壓力機(jī)省察縣梁式傳送機(jī)構(gòu)，并闡述了該機(jī)構(gòu)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。用此梁式傳送機(jī)構(gòu)組成的多機(jī)連線自動(dòng)搬運(yùn)生產(chǎn)線，抓取和放置工件的工作節(jié)拍高達(dá)15次/min，送料精度可達(dá)±1.5mm，可實(shí)現(xiàn)大型壓力機(jī)間的上、下料自動(dòng)化生產(chǎn)，為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，提供了設(shè)備保障。 關(guān)鍵字：沖壓線；移動(dòng)小車；軌道；梁式傳送機(jī)構(gòu) Design of connection beam between press lines Abstract As the loading and unloading processes in the current domestic press lines are mainly operated by manual control, a new automatic conveyer delivery mechanism with connection beam for the press machine was introduced, and its operating principle and structural features were analyzed. The automatic portage production line which comprised by this mechanism has a high-frequency in grabbing and laying which could reach 15 time per minute and a high-accuracy in feeding which could reach ±1.5mm. This mechanism can automate the loading and unloading processes in the heavy press machine. This innovation could reduce the labor intensity of workers and meet the requirement of production. Keywords: press line; shuttle car; track; conveyer delivery mechanism with connection beam 常用符號(hào)表 Km 載荷系數(shù) D 分度圓直徑 M 齒輪模數(shù) KHβbe 軸承系數(shù) 彎曲疲勞壽命系數(shù) T 轉(zhuǎn)矩 Z 齒數(shù) 目 錄 1 緒論 1 1.1概述 1 1.2沖壓成型技術(shù)的現(xiàn)狀 1 1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.4本文主要研究?jī)?nèi)容 2 2 設(shè)計(jì)方案 3 2.1加工工件的各參數(shù) 3 2.2壓力機(jī)JE31-630A的各技術(shù)參數(shù) 4 2.3方案對(duì)比、并確定方案 4 2.3.1該傳送機(jī)構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 2.3.2小車設(shè)計(jì) 6 2.3.3吸附式機(jī)械手的設(shè)計(jì) 6 2.3.4工件參數(shù) 6 2.3.5氣流負(fù)壓吸盤吸附式手部 7 2.3.6機(jī)械手與小臂的連接 7 2.3.7小車機(jī)架的設(shè)計(jì) 7 3 小車旋轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì) 8 3.1水平旋轉(zhuǎn)小臂的設(shè)計(jì) 8 3.1.1水平旋轉(zhuǎn)小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3.1.2水平旋轉(zhuǎn)小臂校核 8 3.1.3與旋轉(zhuǎn)吊臂連接的軸套設(shè)計(jì) 8 3.2小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機(jī)和減速機(jī)的選型 9 3.2.1小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機(jī)選型 9 3.2.2減速機(jī)選型 10 3.3 小錐齒輪的安裝 10 3.4旋轉(zhuǎn)吊臂的設(shè)計(jì) 11 3.5 軸上錐齒輪設(shè)計(jì) 11 4 小車的設(shè)計(jì) 15 4.1 小車行走部分的設(shè)計(jì) 15 4.2小車行走部分的交流伺服電機(jī)和減速機(jī)的選型 15 4.2.1小車行走部分的交流伺服電機(jī)選型 15 4.2.2小車行走部分的減速機(jī)的選型 15 4.3小車軌道的設(shè)計(jì) 16 4.4 小車轉(zhuǎn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 17 5 結(jié)論 19 參考文獻(xiàn) 20 致謝 22 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 23 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 24 IV 1 緒論 1.1概述 沖壓成型作為一門古老而又年輕的制造技術(shù)，幾乎滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的每一個(gè)部門，在許多發(fā)達(dá)國(guó)家從作為支柱產(chǎn)業(yè)之一的汽車制造業(yè)到農(nóng)業(yè)機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、建筑機(jī)械、化工機(jī)械、精密機(jī)械、儀器儀表、醫(yī)療器械、日用五金等等，知道航空航天、軍事兵器各個(gè)門類，沖壓制作都占據(jù)著相當(dāng)重要的地位[1]。 1.2沖壓成型技術(shù)的現(xiàn)狀 隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，沖壓制件類型、工藝的復(fù)雜化以及人性化生產(chǎn)要求，手工送料的沖壓加工生產(chǎn)由于存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問(wèn)題，沖壓生產(chǎn)的手工送料已逐步由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿足了沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化，大幅度提高生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量等的要求。 1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，世界上沖壓成形的大型壓機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一是大型多工位壓力機(jī)，如美國(guó)、日本、德國(guó)的汽車公司多采用這類；二是側(cè)重于柔性生產(chǎn)的大型壓力機(jī)生產(chǎn)線（配以自動(dòng)化上下料機(jī)械手），其關(guān)鍵沖壓設(shè)備的特點(diǎn)是大噸位、大行程、大臺(tái)面、高效率、高精度。由于國(guó)內(nèi)自身技術(shù)不夠成熟，又無(wú)法全面進(jìn)口大型多工位壓力機(jī)，同時(shí)國(guó)內(nèi)的舊沖壓生產(chǎn)線又無(wú)法完全舍棄，所以多以單機(jī)連線的壓力機(jī)生產(chǎn)線為主。這種生產(chǎn)線上多以地面穿梭小車配備常規(guī)機(jī)械手或機(jī)器人作為送料裝置。這種裝置的生產(chǎn)線，上下工位壓力機(jī)的機(jī)械手取料和上料各需要一次抓取工件和釋放工件，大大降低了壓力機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍，最高生產(chǎn)節(jié)拍只有6~9次·分-1，而且機(jī)械手安裝在壓力機(jī)的前、后壁上，使得壓力機(jī)的裝模和換模都很麻煩。 0 1.4本文主要研究?jī)?nèi)容 針對(duì)目前國(guó)內(nèi)舊沖壓生產(chǎn)線多為手工完成上、下料操作，本課題旨在研究并設(shè)計(jì)一壓力機(jī)生產(chǎn)線梁式傳送機(jī)構(gòu)，以便于組成多機(jī)連線自動(dòng)搬運(yùn)生產(chǎn)線，抓取和放置工件，實(shí)現(xiàn)大型壓力機(jī)間的上、下料自動(dòng)化生產(chǎn)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，提供設(shè)備保障。 0 2 設(shè)計(jì)方案 2.1加工工件的各參數(shù) 所選加工工件汽車頂蓋的主要參數(shù)，如表2.1所示： 表2.1 汽車頂蓋的主要參數(shù) 參數(shù) 值 材料 結(jié)構(gòu)鋼ST16 材料厚度 0.7mm 外觀形狀 薄板梯形 化學(xué)性能 具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械特性以及良好的加工性能和可焊性 材料的尺寸范圍 1500mm×1200mm 最大重力 10kg 從鋼板材料到汽車頂蓋的沖壓成形工藝過(guò)程通常為：拉延，修邊沖孔，整形。如圖2.1所示。 圖2.1 汽車頂蓋沖壓工藝圖 3 2.2壓力機(jī)JE31-630A的各技術(shù)參數(shù) 濟(jì)南第二機(jī)床廠生產(chǎn)的閉式單點(diǎn)單動(dòng)壓力機(jī)JE31-630A型機(jī)械壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)，如表2.2所示： 表2.2 JE31-630A壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 公稱力行程 公稱力 滑塊行 程長(zhǎng)度 滑塊行 程次數(shù) 最大裝 模高度 導(dǎo)軌間距離（左右） 13mm 6300kN 400mm 15次·min-1 700mm 1500mm 滑塊形式 打料桿行程 滑塊底面尺寸(前后×左右)mm 壓力機(jī)地面以上高度 壓力機(jī)外形尺寸(前后×左右)mm 壓力機(jī)整機(jī)重量 剛性 90mm 1400×1680 7480mm 3930×3015 96700kg 汽車頂蓋沖壓成形自動(dòng)上下料系統(tǒng)的基本要求,概括來(lái)講就是要以一定的節(jié)拍將原料準(zhǔn)確輸送到模具沖壓拉伸工位,沖壓拉伸成形完成后快速將制成品輸送到下一個(gè)機(jī)床加工工位,具體要求包括如下幾個(gè)方面: (1) 要能夠準(zhǔn)確無(wú)誤實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車頂蓋沖壓成形的自動(dòng)上下料； (2) 該上下料系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)節(jié)拍為15次/分鐘； (3) 各運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)傳動(dòng)平穩(wěn),無(wú)沖擊,無(wú)噪音,傳動(dòng)可靠性好,各部分結(jié)構(gòu)要合理； (4) 根據(jù)具體情況,盡量在不改變工廠原來(lái)機(jī)床以及輸送設(shè)備擺放的情況下,能夠順利安裝該自動(dòng)上下料,降低成本； (5) 為保證生產(chǎn)效率,該上下料系統(tǒng)中的機(jī)械手吸起工件的時(shí)間T不高于1s； (6) 控制時(shí),應(yīng)設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式,在自動(dòng)方式下還應(yīng)盡量設(shè)置有點(diǎn)動(dòng),手動(dòng)方式下各個(gè)部件要能夠單獨(dú)運(yùn)行,便于提高效率和故障的排除與修理； (7) 各部件工作時(shí)應(yīng)該設(shè)置指示燈,便于監(jiān)視各部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； (8) 在滿足以上條件的情況下，應(yīng)該盡量使操作簡(jiǎn)單、外型美觀以及成本安全、環(huán)保等眾多方面的考慮。 2.3方案對(duì)比、并確定方案 2.3.1該傳送機(jī)構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 為了便于實(shí)現(xiàn)上下料系統(tǒng)的自動(dòng)化,該機(jī)構(gòu)系統(tǒng)能夠配合壓力機(jī)的工作節(jié)拍，將工件逐片準(zhǔn)確地放入和取出沖壓模具的中心。根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)方法，汽車頂蓋沖壓成形自動(dòng)上下料系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由機(jī)身，臂部，腕部，手部組成。各組成部分都安裝在由方管焊接而成的連接梁軌道架上[2]。該機(jī)構(gòu)采用圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人，其擁有兩個(gè)自由度。如圖2.2所示。 (a) 小車在上工位壓力機(jī)上抓取工件 (b) 小車向下工位壓力機(jī)放置工件 圖2.2 壓力機(jī)間上、下料裝置的方案圖 各部分結(jié)構(gòu)和任務(wù)簡(jiǎn)述如下: (1) 機(jī)身作為行走機(jī)構(gòu)，完成在上料架連接軌道上的X方向移動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上的移動(dòng)，可以直接采用齒輪齒條傳動(dòng)或鏈條傳動(dòng)。考慮控制方便，可采用在上料架上安裝導(dǎo)軌，采用小車來(lái)實(shí)現(xiàn)，其驅(qū)動(dòng)方式選用電機(jī)，經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種裝置不但能精確的完成送料任務(wù)，速度可調(diào)，通用性高。 (2) 臂部采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成繞Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。采用“L”型結(jié)構(gòu)，來(lái)滿足尺寸結(jié)構(gòu)上的需要，而且應(yīng)具有足夠的承載能力和剛度，以及良好的導(dǎo)向性。其驅(qū)動(dòng)方式選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)[3]。設(shè)計(jì)中的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)采用接近開關(guān)和編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。 (3) 腕部由于要始終保持X方向上的水平，所以腕部和臂部結(jié)合為一體。 (4) 根據(jù)與物件接觸的形式不同，手部可分為機(jī)械鉗爪式手部結(jié)構(gòu)和吸附式手部結(jié)構(gòu)?？紤]到工件為沖壓鋼板，體積大不易抓取，所以采取吸附式中的真空式吸手部，即吸盤式。吸盤式上下板料機(jī)械手是一個(gè)簡(jiǎn)單的封閉式結(jié)構(gòu), 共由兩個(gè)自由度組成, 通過(guò)機(jī)械手的上下運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下料過(guò)程, 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、性能可靠和價(jià)格低廉等特點(diǎn)[4]。真空吸盤是機(jī)械手的一個(gè)重要部件,其總體布局直接影響著被吸工件的穩(wěn)定性和操作過(guò)程中的安全性。吸盤內(nèi)腔負(fù)壓產(chǎn)生的方法有三種:擠壓排氣式, 真空泵排氣式和氣流負(fù)壓式。 本設(shè)計(jì)中機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)采用真空吸盤組來(lái)實(shí)現(xiàn),靠真空發(fā)生器形成真空,設(shè)計(jì)時(shí)需考慮工件的體積與重量,應(yīng)該避免真空量不足,避免效果不佳而產(chǎn)生危險(xiǎn),雖然工件較輕,但也應(yīng)該制定防止脫落的措施,及安全管理工作。 2.3.2小車設(shè)計(jì) 壓力機(jī)生產(chǎn)線梁式傳送機(jī)構(gòu)的總體方案已經(jīng)確定，針對(duì)之前方案選擇中存在的問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化。其中包括，傳送機(jī)構(gòu)機(jī)器人行走的方式，即小車在架空軌道上的運(yùn)動(dòng)方式，考慮到運(yùn)動(dòng)的可靠性、可控制性，最終小車的行走部分動(dòng)力由電機(jī)提供，依次經(jīng)過(guò)減速機(jī)、主動(dòng)前輪軸最后傳到小車主動(dòng)輪。小車旋轉(zhuǎn)臂部分旋轉(zhuǎn)動(dòng)力也由電機(jī)提供，依次經(jīng)過(guò)減速機(jī)、錐齒輪、旋轉(zhuǎn)吊臂最后傳到水平旋轉(zhuǎn)小臂上，小車的傳動(dòng)方案如圖2.3所示。 1.車輪 2.帶減速機(jī)的電機(jī) 3.錐齒輪 4.電機(jī) 5.雙軸輸出減速機(jī) 6.驅(qū)動(dòng)輪軸 7.從動(dòng)輪軸 圖2.3 小車傳動(dòng)方案 2.3.3吸附式機(jī)械手的設(shè)計(jì) 根據(jù)查閱相關(guān)資料，首先根據(jù)所夾持的工件參數(shù)，確定所要達(dá)到的夾緊力，為滿足其要求，確定了吸附式機(jī)械的類型以及各個(gè)參數(shù)，選取第一汽車制造廠車身分廠的氣流負(fù)壓吸盤吸附式機(jī)械手，而且其一個(gè)完全能夠到達(dá)所要求的夾緊力。由此開始具體確定了機(jī)械手各零件尺寸，以及它與水平旋轉(zhuǎn)小臂的連接方式。 2.3.4工件參數(shù) 汽車頂蓋的主要參數(shù)：材料厚度，0.7mm；外觀形狀，薄板梯形；材料的尺寸范圍，1500mm×1200mm；最大重力，10kg。 針對(duì)所加工的零件類型屬于輕小片狀零件、光滑薄板材料，所以采用負(fù)壓吸盤吸材。 2.3.5氣流負(fù)壓吸盤吸附式手部 設(shè)計(jì)制造及使用單位：第一汽車制造廠車身分廠。其基本參數(shù)為：吸力，30公斤力。 2.3.6機(jī)械手與小臂的連接 采用氣流負(fù)壓吸盤吸附式機(jī)械手與工字鋼末端的連接方式選擇，依據(jù)生產(chǎn)需要，滿足不同工件的生產(chǎn)最終選擇，選取螺母組連接方式，以達(dá)到機(jī)械手位置可調(diào)節(jié)。 2.3.7小車機(jī)架的設(shè)計(jì) 小車車架采用8號(hào)槽鋼和鋼板焊接，選用型材焊接車架比鑄造等其它方法制造車架的優(yōu)點(diǎn)有以下3個(gè)方面[5]： (1) 強(qiáng)度高、重量輕。型材比鑄造車體的強(qiáng)度要高出很多倍，當(dāng)承受的載荷和條件相同時(shí)，用鋼型材支撐的機(jī)構(gòu)自重較輕，所需截面較小，運(yùn)輸和架設(shè)比較方便。 (2) 鋼型材具有良好的塑性。在一般情況下，不會(huì)因偶然超載或局部超載，造成突然斷裂破壞，而是事先出現(xiàn)較大的變形預(yù)兆，以利人們采取補(bǔ)救措施。鋼型材還具有良好的韌性，使得結(jié)構(gòu)對(duì)經(jīng)常作用在機(jī)械上的動(dòng)載荷的適應(yīng)性強(qiáng)，為金屬結(jié)構(gòu)的安全使用提供了可靠保證。 (3) 制造方便。小車架采用型材焊接，可以將型材運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼接，故制造簡(jiǎn)便，施工周期短，效率高。 3 小車旋轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì) 3.1水平旋轉(zhuǎn)小臂的設(shè)計(jì) 接下來(lái)根據(jù)壓力機(jī)上下模的大小和車間壓力機(jī)生產(chǎn)線中各壓力機(jī)之間的間距尺寸（如圖3.1所示），確定水平旋轉(zhuǎn)小臂的整體尺寸，根據(jù)所受彎矩選擇其結(jié)構(gòu)形式為工字鋼。在水平旋轉(zhuǎn)小臂與旋轉(zhuǎn)吊臂連接方式中，選擇螺母固定。 圖3.1 壓力機(jī)生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)布置 3.1.1水平旋轉(zhuǎn)小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于機(jī)械手完成水平工作，所以采?、虻臋C(jī)械手與手臂連接方式?？紤]到壓力機(jī)外形尺寸為3930mm×3015mm，及加工工件外形1500mm×1200mm。選取小臂的長(zhǎng)度為1000mm。根據(jù)加工工件的最大重力10kg，選取工字梁的規(guī)格為25mm×25mm×5mm。 3.1.2水平旋轉(zhuǎn)小臂校核 旋轉(zhuǎn)吊臂的結(jié)構(gòu)形式為軸，根據(jù)軸的基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，最終完成了，軸上各軸肩、軸徑，以及上面軸承、錐齒的設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)所要的功率和轉(zhuǎn)速，查取相關(guān)手冊(cè)，得到了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào)及它的安裝方式。 3.1.3與旋轉(zhuǎn)吊臂連接的軸套設(shè)計(jì) 由于旋轉(zhuǎn)吊臂的結(jié)構(gòu)形式為軸結(jié)構(gòu)，而且傳功由旋轉(zhuǎn)吊臂直接傳給水平旋轉(zhuǎn)小臂，所以之間直接采用軸套連接，由鍵進(jìn)行之間的周向約束。根據(jù)工字梁的結(jié)構(gòu)和其所受載荷的情況，取軸套厚度為15mm，長(zhǎng)為85mm。 8 3.2小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機(jī)和減速機(jī)的選型 3.2.1小車旋轉(zhuǎn)部分交流伺服電機(jī)選型 在各電機(jī)的選型時(shí)，要考慮所要達(dá)到的功率和轉(zhuǎn)速，必須選取合適的電機(jī)。并且針對(duì)各個(gè)傳動(dòng)方式的不同，及電機(jī)到輸出軸的轉(zhuǎn)速比，選取相應(yīng)的減速機(jī)，選取過(guò)程要考慮到傳動(dòng)鏈和傳動(dòng)的效率以及輸出輸入的方式等各因素[6]。 由于小車旋轉(zhuǎn)部分連著機(jī)械手要求能夠精確定位，速度可調(diào)，所以小車旋轉(zhuǎn)部分電機(jī)選取杭州德伺麥斯科技有限公司所生產(chǎn)的130系列交流伺服電機(jī)，如圖3.2所示。通過(guò)計(jì)算小車旋轉(zhuǎn)所需功率和旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)所需功率，選取旋轉(zhuǎn)部分電機(jī)型號(hào)為130L0.6M6N，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.3所示。130L0.6M6N交流伺服電機(jī)的各參數(shù)如下：電機(jī)功率 1000W；額定轉(zhuǎn)速 2000r/min；額定力矩 6N?m。 圖3.2 130系列交流伺服電機(jī)的外形結(jié)構(gòu) 圖3.3 130系列交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸 3.2.2減速機(jī)選型 為了縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率，小車旋轉(zhuǎn)部分的減速機(jī)選用選取上海璽創(chuàng)精密機(jī)械有限公司所生產(chǎn)的TF系列伺服減速機(jī)，減速機(jī)型號(hào)為TF-90-20-P2-K1，如圖3.4所示[7]。TF-90-20-P2-K1圓柱齒輪行星減速機(jī)的各參數(shù)為：減速比 20；背隙P2為標(biāo)準(zhǔn)背隙；輸出軸形式K1為光孔；額定輸入轉(zhuǎn)速3500r/min。 圖3.4 TF-90-20-P2-K1圓柱齒輪行星減速機(jī) 3.3 小錐齒輪的安裝 根據(jù)減速機(jī)的輸出軸徑，由相關(guān)普通平鍵的型式和尺寸表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。 根據(jù)減速機(jī)的輸出軸徑，參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)[8]小錐齒輪在軸向的固定選取軸端擋圈，其螺釘緊固軸端擋圈為B28。并且上面的螺釘選取M5×12（GB/T 819.1-2000）。 3.4旋轉(zhuǎn)吊臂的設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)吊臂主要完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)過(guò)錐齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)[9]。 3.5 軸上錐齒輪設(shè)計(jì) 由于該旋轉(zhuǎn)吊臂的運(yùn)動(dòng)方式是繞著豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，故采用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪， 已知130L0.6M6N交流伺服電機(jī)的各參數(shù)如下：電機(jī)功率1000W；額定轉(zhuǎn)速2000r/min；額定力矩6N?m。TF-90-20-P2-K1圓柱齒輪行星減速機(jī)的各參數(shù)為：減速比20；額定輸入轉(zhuǎn)速3500r/min。則小齒輪的轉(zhuǎn)速200r/min，齒數(shù)比u=3.1，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制。記小齒輪為齒輪1,大齒輪為齒輪2。 以下根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)： (1) 選定齒輪類型、精度等級(jí)材料及齒數(shù) 1) 根據(jù)旋轉(zhuǎn)吊臂要實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)，選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)。 2) 該機(jī)構(gòu)為一般工作機(jī)器，故選取7級(jí)精度。 3) 材料選擇。查表得選擇小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪的材料均為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。 4) 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。 (2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算[10]，即 (3.1) 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 a) 試選載荷系數(shù) 。 b) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，由式(3.2)得 N?mm (3.2) c) 選取錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù)。 d) 由表查得材料的彈性影響系數(shù)為MPa。 e) 由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。 f) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由式(3.3)及式(3.4)得 (3.3) (3.4) g) 由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)，。 h) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1，由式(3.5)得 (3.5) 2） 計(jì)算 a) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值，由式(3.1)得 b) 計(jì)算圓周速度v，由式(3.6)得 (3.6) c) 計(jì)算錐距R和齒寬B，由式(3.7)及式(3.8)得 (3.7) (3.8) d) 由式(3.9)計(jì)算模數(shù)m和由式(3.10)齒寬與齒高之比。 (3.9) (3.10) e) 計(jì)算載荷系數(shù)K。 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖查的動(dòng)載系數(shù)；直齒圓錐齒輪，；由表查得使用系數(shù)KA=1;由表用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)[11]，。由，，查圖得。 故由式(3.11)得載荷系數(shù) 。 (3.11) f) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。由式(3.12)得 。 (3.12) g) 計(jì)算模數(shù)m，由式(3.13)得 (3.13) (3) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 (3.14) 1) 確定計(jì)算參數(shù) a) 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞極限；大齒輪的彎曲疲勞極限； b) 由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)，; c) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力[12]。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(3.15)得 (3.15) d) 查表得軸承系數(shù)KHβbe=1.25， 則;。 計(jì)算載荷系數(shù)，由式(3.16)得 (3.16) e) 查取齒形系數(shù)。由表查得；。 f) 查取應(yīng)力矯正系數(shù)。由表查得；。 g) 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較，由式(3.17)得 (3.17) 比較得，大齒輪的數(shù)值較大。 2) 設(shè)計(jì)計(jì)算，由式(3.14)得 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)小于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)[13]，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.87并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=4.0mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=51.565mm。算出小齒輪的齒數(shù)： 則取，則大齒輪齒數(shù),取。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 (4) 幾何尺寸計(jì)算 圖3.5 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 6 4 小車的設(shè)計(jì) 4.1 小車行走部分的設(shè)計(jì) 移動(dòng)小車的各部件的選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。小車驅(qū)動(dòng)輪的輪軸根據(jù)所選減速機(jī)為孔輸出，為了安裝方便將其設(shè)計(jì)成兩個(gè)半軸，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，小車被動(dòng)輪的輪軸設(shè)計(jì)成一根通軸[14]。小車驅(qū)動(dòng)輪和被動(dòng)輪根據(jù)架空軌道的結(jié)構(gòu)形式，踏面設(shè)計(jì)成V型。為了防止機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的力將小車傾覆，小車與軌道間必須設(shè)有約束裝置，約束裝置主要由約束輪軸承和帶有法蘭盤的約束輪軸等組成；為了減輕重 量，節(jié)省材料，小車旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂設(shè)計(jì)成變截面工字梁[15]，工字梁的小端焊接一塊開有若干個(gè)孔和槽的氣缸布置板，這些孔和槽可根據(jù)生產(chǎn)需要來(lái)調(diào)節(jié)氣缸位置，以滿足不同工件的生產(chǎn)；氣缸活塞桿的端部裝有吸盤，當(dāng)要吸取工件時(shí)，帶吸盤的氣缸伸出，吸盤便可接觸到工件，將工件吸起；小車旋轉(zhuǎn)部分的小錐齒輪直接安裝在減速機(jī)輸出軸上，這樣不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且還使得小車的結(jié)構(gòu)尺寸減小。小車車架采用槽鋼和鋼板焊接。 4.2小車行走部分的交流伺服電機(jī)和減速機(jī)的選型 4.2.1小車行走部分的交流伺服電機(jī)選型 同小車旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)吊臂驅(qū)動(dòng)處的電機(jī)選型一樣，由于移動(dòng)小車要求能夠精確定位，速度可調(diào)，所以小車行走部分的電機(jī)也選取杭州德伺麥斯科技有限公司所生產(chǎn)的130系列交流伺服電機(jī)[16]。 通過(guò)計(jì)算小車行走所需功率，選取行走部分電機(jī)型號(hào)為130L1M9.6N。130L1M9.6N交流伺服電機(jī)的各參數(shù)如下：電機(jī)功率 1000W；額定轉(zhuǎn)速 2000r/min；額定力矩 9.6N?m。 4.2.2小車行走部分的減速機(jī)的選型 為了縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率，小車行走部分減速機(jī)選擇河北喬鑫減速機(jī)廠生產(chǎn)的MNRV系列同軸式蝸輪蝸桿減速機(jī)，該減速機(jī)為軸輸入和孔輸出,減速機(jī)型號(hào)為MNRV075，其結(jié)構(gòu)形式如圖4.1所示。MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機(jī)的各參數(shù)為：輸入轉(zhuǎn)速 1400r/min；輸出轉(zhuǎn)速范圍 70r/min；額定功率 1KW；減速比 20。其與130系列交流伺服電機(jī)的連接方式如圖4.2所示。 0 圖4.1 MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機(jī) 圖4.2 MNRV075減速機(jī)與交流伺服電機(jī)的連接方式 4.3小車軌道的設(shè)計(jì) 架空軌道不但要能承受移動(dòng)小車和工件的重量，還要能夠使小車在兩臺(tái)壓力機(jī)之間直線行走，所以架空軌道采用矩形鋼管和等邊角鋼焊接。這種采用型材焊接的軌道，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。為了很好的利用廠房空間，軌道的側(cè)壁焊有吊耳，并借助吊桿固定在廠房的頂梁上[17]。根據(jù)小車的自重300kg和吊重400kg，選取矩形鋼管的規(guī)格為110mm×110mm×9mm，等邊角鋼的規(guī)格為36mm×36mm×5mm。架空軌道的結(jié)構(gòu)形式，如圖4.3所示。 1.吊桿 2.吊耳 3.螺母 4.矩形鋼管 5.等邊角鋼 圖4.3 架空軌道的形式 4.4 小車轉(zhuǎn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì) (1) 求軸上的功率PI、轉(zhuǎn)速nI和轉(zhuǎn)矩TI 若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率η=0.97，則 依據(jù)減速機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)速范圍7015r/min，以及壓力機(jī)工作節(jié)拍為15r/min，則小車行走部分的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速， 則計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由式(4.1)得 (4.1) (2) 初步確定軸的最小直徑 先按軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)軸的最小直徑[18]。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表得，，于是得：。 軸的最小直徑是連接MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機(jī)輸出孔處軸的直徑。所以同時(shí)可確定MNRV075同軸式蝸輪蝸桿減速機(jī)輸出孔的直徑值。 (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案如圖4.4所示。 圖4.4 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 1. 架空軌道梁 2.止推環(huán) 3.軸套 4.軸承蓋 5.軸端擋圈 6.軸承 7.小車約束輪 8.小車約束輪軸 9.小車機(jī)架 圖4.5 約束裝置的結(jié)構(gòu) 2 5 結(jié)論 本課題所設(shè)計(jì)壓力機(jī)間連接梁傳輸裝置，行走和旋轉(zhuǎn)部分動(dòng)力都由伺服電機(jī)提供，很容易運(yùn)用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)，定位（啟動(dòng)和停止）準(zhǔn)確。在結(jié)構(gòu)上軌道和車架采用鋼型材焊接，質(zhì)量輕，承載能力強(qiáng)，制造簡(jiǎn)單方便，并且抓取工件的機(jī)械臂布置在小車上，使得沖壓線上的壓力機(jī)裝模和換模方便、簡(jiǎn)單。 0 參考文獻(xiàn) [1] 南雷英，戚春曉，孫友松．沖壓生產(chǎn)自動(dòng)送料技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展概況［J］．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，41（2）：18-21. 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Materials and Design. 2005，7（4）：76-79 21 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在姚慧老師的耐心指導(dǎo)下完成的。姚慧老師豐富的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)學(xué)生影響深遠(yuǎn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題到完成，一步一步都是在姚慧老師的教導(dǎo)下完成的，傾注了姚慧老師大量的心血。在此，謹(jǐn)向姚慧老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 感謝四年來(lái)學(xué)院對(duì)我的培養(yǎng)以及各位專業(yè)老師對(duì)我的指導(dǎo)。正是由于他們的栽培，我才能夠系統(tǒng)全面地掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，順利完成各項(xiàng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，從而形成了一定的專業(yè)素養(yǎng)和扎實(shí)的專業(yè)技能。這些都是我能夠完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的有力保障。 最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大的含辛茹苦的父母，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝們多年來(lái)對(duì)我的學(xué)業(yè)的大力支持。 0 0