卡车底盘翻转器设计【11张CAD高清图纸和文档】【YC系列】
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毕业设计(论文)开题报告课题名称:所在学院: 专 业: 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 日期: 年 月 日1.选题背景 在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,拆装工治具作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。其技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,拆装工治具主要承担着拆装、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。本文将设计一台汽车底盘拆装台,主要的功用就是搬运。首先,本文将设计汽车底盘拆装台的底座、升将台、旋转臂的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建拆装台的结构平台;在此基础上,本文将设计该拆装台的动力传输系统,包括蜗轮蜗杆的选择,重点加强传动部分的可靠性和拆装台运行过程的安全性,最终实现的目标包括:底座的转向和制动,拆装台的升降运动,拆装台的角度旋转运动,能够应用于搬运与装配作业。2.国内外夹具发展状况及发展前景拆装翻转台架严格来说,其实是机械手的一种,目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面,无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。其主要作用是应用于人力所不能及的领域,以减轻劳动强度,改善作业条件,在生产中,应用拆装翻转台架的效益可以概括如下:一、以提高生产过程中的自动化程度应用拆装翻转台架有利于实现材料的传送、工件的装卸、大型零部件的更换以及机器的装配等的自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件,避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用拆装翻转台架即可部分代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。在一些简单、重复,特别是较笨重的操作中,配合拆装翻转台架进行工作,可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。三、可以减轻人力,并便于有节奏的生产应用拆装翻转台架进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用拆装翻转台架可以连续的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机的综合加工自动线上,目应用拆装翻转台架,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的进行工作生产。综上所述,有效的应用拆装翻转台架,对实际生产工作有很大裨益。3.设计原始数据1.设想由液压结构带动拆装台进行升降运动,液压活塞杆的一端经过螺纹连接在拆装台上,液压缸固结在底座上,由于活塞杆的伸缩,产生反作用力,举升汽车底盘。优点:(1)液压传动可在运行过程中进行无级调速,调速方便且调速范围大。(2)在相同功率的情况下,液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑。(3)液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击,能快速启动、制动和频繁换向。(4)液压传动的控制调节简单,操作方便、省力,易实现自动化,当其与电气控制结合,更易实现各种复杂的自动工作循环。(5)液压传动易实现过载保护,液压元件能够自行润滑,故使用寿命较长。(6)由于液压元件已实现了系列化、标准化和通用化,过制造、使用和维护都比较方便。主要缺点: (1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大,所以效率较低。如果处理不当,泄漏不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事故。 (2)工作性能易受温度变化的影响,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作2.设想由螺纹传动结构做主动力结构,由手动摇手带动齿轮转动,齿轮带动在底座上的螺杆做旋转运动,带动拆装太上下运动 从而达到举升的目的。其存在着一定的问题:第一,传动不迅速,与液压系统相比,其反应速度明显缓慢。第二,由于是齿轮传递扭矩,所以所持零部件的重量都由轮齿间的啮合力平衡,对齿轮的刚度要求很高,而且长期负载,容易产生疲劳失效。但机械结构优点明显:结构简单,易于操作,传动精度高,传动比高,维护保养成本低,工作可靠安全等等。通过综合考虑和对比,利用机械结构在拆装翻转台中具有明显优势。4.设计要求:(1) 翻译1-2篇与课程相关的最新英文文献,文献翻译要求在2000字以上;(2) 查阅和整理文献并提交一篇反映课题内容的文献综述,文献综述在3000字以上;(3) 独立完成YC379-卡车底盘翻转器的设计、总装配图,主要零件设计及其数控加工,提交一份开题报告。(4) 按照开题报告的进度计划,独立进行YC379-卡车底盘翻转器的设计所需的数据计算,结合相关课程中涉及的经验公式与经验数据,撰写论文,论文正文不少于10000字。5.研究途径与方法:结合所学专业课程,通过查阅相关资料,温习相关制图软件,完成毕业设计;查阅YC379-卡车底盘翻转器的设计相关信息,结合专业课程制定毕业设计计划,搭建论文正文主体框架。根据YC379-卡车底盘翻转器的系统参数及要求,拟定设计方案,选择螺旋副,设计螺杆和螺母等主要传动零件,绘制系统2D总装配图和主要零件图,进行3D造型设计;计算系统设计过程中所涉及的重要数据;撰写论文,并对格式进行标准化处理;按论文指导手册的要求完成毕业设计全部内容。6.参考文献1 濮良贵.机械设计(第9版) M. 北京:高等教育出版社,20132 何铭新.机械制图(第6版)M. 北京:高等教育出版社, 2010.3 杨铁牛.互换性与技术测量M. 北京:电子工业出版社, 2010.4 成大先.机械设计手册M. 北京:化学工业出版社, 2007.5 吴宗泽.简明机械零件设计手册M. 北京:中国电力出版社, 2011.6 蒋晓. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版标准实例教程M. 北京:清华大学出版社, 2010.7 顾晓勤.工程力学M. 北京:机械工业出版社,20088 卢秉恒.机械制造技术基础M 北京:机械工业出版社,20089 张春雨.数控编程与加工实习教程M. 北京:北京大学出版社, 201110 李旦等,机床专用夹具图册,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005。11 孙已德,机床夹具图册,北京:机械工业出版社,1984。12 何玉林,机械制图,重庆:重庆大学出版社,20001983。13 机械工程基础与通用标准实用丛书编委会,形状和位置公差,北京:中国计划出版社,2004。14 淘济贤等,机床夹具设计,北京:机械工业出版社,1986。15 机械设计手册编委会,机械设计手册卷4,北京:机械工业出版社,1998。16 东北重型机械学院,机床夹具设计手册,上海:上海科学技术出版社,1979。17 贺光谊等,画法几何及机械制图,重庆:重庆大学出版社,1994。18WUXia;ZHOUTai-ping.ProblemsofTechnologyandFixtureDesigninNCMachiningJ.MechanicsCollegeofJinggangshanUniversity,2010,(2).19ZHANGYu1;ZHANGXiu-li2;LIYan-yuan2.TheStudyonMachiningProcessofReducerBox-BodyJ.Mechanical&ElectricalEngineeringTechnology,2010,(03).20SHENWei-ping;MAOXiao-jie;WUChuan-yu;NIYong.StudyofshoelastfixturedesignmethodJ.JournalofMechanical&ElectricalEngineering,2010,(04).21ZhangJun-chong.ThedesignforfixtureofmillingmachineJ.MechanicalResearch&Application,2010,(02).22GUOYangchun.PrecisionShaftFixtureForPlaneGrinderJ.ManufacturingTechnology&MachineTool,2010,(05).指导教师审核意见:(手写)指导教师签名: 年 月 日 毕业设计(论文)任务书本科 2011 级 机械工程 系 专业 班设计(论文)题目 卡车底盘翻转器设计 学生姓名 王志鹏 学号 1101109027 起讫日期 设计地点 指导教师 李洪友 职称 副教授 2014年 11 月 26 日 1.毕业设计(论文)的目的:综合训练机械专业知识和基础知识的应用,通过工程应用实例的设计,独立完成资料查阅、英文资料翻译、原理设计、结构构思、设计计算、校验、绘图、说明书撰写等机械设计全过程。2.毕业设计(论文)任务的内容和要求:1.设计改进卡车在装配线上的底盘翻转器,要求适用于多种型号卡车装配过程的底盘翻转,在装配车辆底盘尺寸改变时,调整翻转器的时间要大大缩短,同时降低操作者劳动强度;2.设计改进原翻转器工作原理和结构;3.设计计算输翻转器主要参数,包括翻转机构受力和运动分析、防止底盘竖直位置时的快速坠落等;4.绘制传动系统原理图,主体结构图;5.翻译相关英文资料一篇;6.撰写设计说明书。3.主要参考文献:1. 胡家秀主编.机械设计基础.机械工业出版社 2.王昌明主编.机械设计基础.东南大学出版社3. 机械设计手册中国科学技术出版社4.刘守勇主编.机械制造工业与机床夹具. 机械工业出版社4.毕业设计(论文)进度计划:起讫日期工作内容2014.12.01-2015.01.06查阅资料,完成开题报告2015.01.16-2015.03.06翻译英文资料,确定主要设计方案2015.03.07-2015.04.06完成主要参数设计计算及总体结构设计2015.04.07-2015.04.10中期检查2015.04.11-2015.04-30完成具体部件结构设计及计算2015.05.01-2015.05.15完成全部说明书撰写及绘图工作2015.05.16-2015.05.20答辩前检查2015.05.21-2015.05.26准备答辩系(部)审核意见: 主任签名 年 月 日5. 指导教师工作日记: 日期工作内容教师签名华侨大学机电及自动化学院本科毕业设计(论文)题 目卡车底盘翻转装置院(系)别专 业级 别学 号姓 名指导老师17 摘 要摘要正文改革开放三十年,我国的经济有了巨大的发展。作为经济运行的动脉,公路货运运输发挥了巨大作用。我国卡车生产在过去的三十年中保持了一个强劲的发展势头。在可以预计的未来,我国卡车市场需求将会更大。在这种情况下,如何改进生产,提高效率,提高产能,成了每一个有意争霸中国卡车市场的商家所不得不考虑的问题。本设计是一个传统的机械改良设计。为了克服原有卡车底盘翻转器所存在的复杂,操作繁琐的缺点,提出了改良改良重点在于底盘装配中的翻转方式,由原有的依赖工艺孔进行的翻转改为工业皮带翻转,避免了工艺孔的加工,同时也给适配不同宽度及长度的底盘带来了方便,省略了长度适配电机,减少了电机数。改良后的翻转装置成对使用,但相互独立,在出故障的情况下可以灵活调整,不影响整个生产线的运行,可维护性好。设计的重点,在于根据方案工作方法进行的受力分析,通过实际工作中底盘车架的宽度,及工作台高度等尺寸,进行最初的机械几何位置的确定,继而分析最大与最小两种极端受力情况,从而选定弹簧,电机等零件的标准与性能。方案细节确定后,再对选定的重要零件进行受力与寿命分析,在确认达到要求后,画出总装配图。以下就是本卡车底盘装配翻转器的具体设计过程,以上所述步骤,都将在以下展开具体的分析。关键词:卡车底盘装配,翻转,设计,受力分析ABSTRACT英文摘要正文Three years of reform and opening up, Chinas economy has a huge development. As the economic operation of the arteries, road freight transport has played a significant role. Truck production in China over the past three decades has maintained a strong momentum of development. In the foreseeable future, Chinas truck market will be greater. In this case, how to improve production, improve efficiency, increase capacity, became interested in hegemony each truck market, Chinese businesses are forced to consider. This design is a traditional mechanical design improvements. In order to overcome the existing truck chassis, the existence of complex turning device, the operation cumbersome paper proposed improvements. Improved focus on the flip assembly chassis mode, the original hole and some rely on technology to industrial adhesive tape for the flip turn, to avoid technical hole processing, but also to fit the chassis of different width and length brought convenience, omit the length of the adaptation motor, reducing the number of the motor. The improved turning device pairs, but independent of each other, in the case of a fault can be flexibly adjusted, does not affect the operation of the entire production line, good maintainability. Design focuses on methods of work carried out under the stress analysis program, through practical work in the width of the chassis frame, and table height measurements, were initially identified the location of the mechanical geometry, and then analyzed by two extreme maximum and minimum power situation, which selected springs, motors and other parts of the standards and performance. Programme details are confirmed, then the important parts for the selected stress and life analysis, to request confirmation, to draw the assembly drawing. The following is the assembly of the truck chassis, turn the specific device design process, the above steps, will start in the following specific analysis. Keywords:truck chassis assembly, flip, design, stress analysis第一章 绪论11.1 汽车生产流水线的意义11.2我国卡车工业未来展望11.3 卡车底盘结构及装配2第二章 传统卡车底盘翻转器32.1传统卡车底盘翻转器的结构与工作方式32.2原有传统卡车底盘翻转器的缺点4第三章.卡车底盘翻转器的方案选择53.1设计思路53.2设计方案选择6第四章 详细设计过程84.1基本受力分析84.2电机选择分析114.2.1翻转电机功率分析:114.2.2起重电机的功率分析:114.3轴承校核12第五章结束语13致 谢14参 考 文 献15第一章 绪论1.1 汽车生产流水线的意义 众所周知,现代工业生产中广泛运用的流水线来源于20世纪初的汽车生产流水线。美国人亨利.福特于1903年创立了福特汽车公司。1908年生产出世界上第一辆T型车。1913年,该公司又开发出了世界上第一条流水线,缔造了一个至今仍未被打破的世界纪录。流水线之前,汽车工业完全是手工作坊型的。每装配一辆汽车要728个人工小时,当时汽车的年产量大约12辆.这一速度远不能满足巨大的消费市场的需求。福特应用创新理念和反向思维逻辑提出在汽车组装中,汽车底盘在传送带上以一定速度从一端向另一端前行前行中,逐步装上发动机,操控系统,车厢,方向盘,仪表,车灯,车窗玻璃、车轮,一辆完整的车组装成了第一条流水线使每辆T型汽车的组装时间由原来的12小时28分钟缩短至10秒钟,生产效率提高了4488倍!流水线是把一个重复的过程分为若干个子过程,每个子过程可以和其他子过程并行运作福特的流水线不仅把汽车放在流水线上组装,也花费大量精力研究提高劳动生产率福特把装配汽车的零件装在敞口箱里,放在输送带上,送到技工面前,工人只需站在输送带两边,节省了来往取零件的时间而且装配底盘时,让工人拖着底盘通过预先排列好的一堆零件,负责装配的工人只需安装,这样装配速度自然加快了。他在一年之中生产几十万辆汽车,这个新的系统既有效又经济.结果他把汽车的价格削减了一半,降至每辆260美元,1913年,美国人均收入为5301美元,1914年,一个工人工作不到四个月就可以买一辆T型车。1.2我国卡车工业未来展望卡车作为一种重要的运输工具,广泛地运用于各行各业的生产建设中。我国在改革开放三十年后,经济有了很大的发展,这当中各种卡车的贡献功不可没。随着我国加入WTO,成为世贸组织成员国以及西部大开发的战略实施,经济开始进入新一轮的增长中。相比过去,我国目前的公路网有了很大的发展,预计未来,高速公路,国道相互配合的公路系统还将进一步完善。这些客观条件将拉动我国未来一段时间内对于载重卡车的巨大需求。据中国商用汽车网2010年04月19日消息,2010年第一季度,我国卡车市场需求稳步上升,仅重型卡车一项,全国第一季度(含非完整车辆、半挂牵引车)产量27.64万辆,同比增长1.57倍;销售26.76万辆,同比增长1.62倍。其中,重卡整车产销6.09万辆和5.76万辆,同比增长82.99%和82.25%;重卡非完整车辆产销12.13万辆和11.26万辆,同比增长95.52%和1.05倍。 可见我国卡车生产行业肩负着确保国民经济顺利运行的重任,同时也具有巨大的商业获利空间,如何提高卡车生产产能,降低成本,服务国民,创造收入,将是摆在中国卡车生产商面前的一个重要问题。 1.3 卡车底盘结构及装配底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成,形成汽车的整体造型,并接受发动机的动力,使汽车产生运动,保证正常行驶。在此之中车架是汽车上各部件的安装基础,通常由纵梁和横梁组成,连接汽车的各零部件,承受来自车内外的各种载荷;如发动机、变速器、车身通过弹性支承安装于车架上;前、后桥通过悬架连接在汽车车架上;而转向器则直接安装在车架上。因此,卡车底盘装配时,以车架为中心,在流水线上装配。不同部分的安装位置不同,有的在车架上方,有的在车架下面,装配时需要吊起,翻转。 第二章 传统卡车底盘翻转器2.1传统卡车底盘翻转器的结构与工作方式 传统的卡车底盘翻转器,由三个电机组成,分别为负责提升底盘的起重电机,调整装置与底盘长度配合的长度微调电机,翻转底盘的翻转电机。其结构如下图所示。图1 卡车翻转装置原方案所有的图要有图号,标题1. 翻转装置为起重梁及其下部的部分构成。起重梁由起重电机吊在横梁下方,可由起重电机带动升降;2. 左端翻转电机输出轴带动并排(图中为绘图方便画成上下排列,实际是等高的两个销轴)两个主动销轴配合入底盘架的两个工艺孔内,驱动旋转,由于不同车型工艺孔的大小不同,车型变化时需同时更换相应的销轴;3. 右端一个销轴装配入底盘架右端横梁中轴线的工艺孔内,底盘架以此为轴翻转,工艺孔直径变化时也同样需要更换销轴;4. 采用一个重块防止块翻,当底盘架处于竖直位置时,该重块处于最下端位置,所以可以防止底盘中心高于旋转轴线导致块翻;5. 车型长度变化大时,移动长度调节板,其上的连接孔与起重梁上不同位置的定位孔对准后用螺钉固定;6. 车型长度变化不大或需进一步精确调节时,启动长度微调电机,电机输出轴为丝7. 杠,丝杠位置固定,故丝杠旋转时驱动与螺母相连的翻转挂件移动,到精确位置后停止。2.2原有传统卡车底盘翻转器的缺点 作为流水线生产上的重要环节,卡车底盘翻转器应该具有结构简单,操作灵活,通用性强,调整方便的特点,个别环节故障时不应影响到总体的作业流程。在保证以上特点的情况下,还应尽量控制设备的尺寸与质量。对比以上要求,通过观察,发现,传统的卡车底盘翻转器具有以下几点不足:1. 起重、翻转都分别由一部电动机驱动,电动机功率大,重量大;2. 横梁、长度调节电机、丝杠、螺母、配重等在翻转过程中都随着运动,运动部分重量大、惯性大,晃动严重,随之而来的是需采用更大的立柱、龙门架等固定翻转装置,消耗材料多、成本高;3.长度调节不方便,浪费时间、耗费工人体力,作业时需停止装配线行进,不利于多品种、小批量混流生产,通用性差,不便于进行生产线改进。4.需在底盘架两端加工工艺孔,增加了工艺步骤,不利于降低整车成本;5.出现故障时无替代备件,需要全线停产维修,可维护性差,经济性不好。第三章.卡车底盘翻转器的方案选择3.1设计思路 新的方案应该克服原有方案的种种缺点,特别是原有方案复杂的结构。为此,提出采用带传动或者链传动为底盘固定翻转的方案。方案草图如下: 工作步骤:1. 翻转器落下,将两套翻转组件上的工业皮带(或者金属链)分别绕过底盘架两端;2. 操纵控制器,使电动葫芦(电动起重机)将翻转器及底盘向上提起;3. 到达设定翻转高度后,电动葫芦停止,翻转电机启动,此时工业皮带已经与底盘架紧密夹紧,电机轴带动齿轮及工业皮带转动,工业皮带夹着底盘做翻转动作;4. 底盘架翻转180后,翻转电机停止,电动葫芦启动,使底盘下降至装配线上;5. 取下工业皮带,并将工业皮带转回原位,升起翻转器;6. 整个工作过程采用PLC控制,为遥控操作方式,控制过程使两组带动葫芦和两个翻转电机的控制信号同步。 工作特点:1. 翻转器之间的距离可以根据底盘长度(即车长)随意移动,移动范围大、适用车型广;2. 翻转高度可以根据车轮间距(即车宽)调节,仅需改变电动葫芦的提升高度就可以完成调整;3. 由于工业皮带(或者金属链)为柔性的,所以可以适用不同宽度的底盘;4. 工业皮带齿与底盘架接触牢固,接触点多,且可根据底盘结构自由调节,所以不再需要在车底盘架上加工翻转用的工艺孔。3.2设计方案选择工业皮带传动方案特点:是结构简单,传动效率高,带轮容易制造,价格低廉,缓冲吸振。工业皮带具有弹性,配合带齿,可以很好地贴合车架,进行翻转;金属链条传动方案特点:链传动无弹性滑动和整体打滑现象,能保持平均传动比,传动比率较高;又因链条不需要像带那样张得很紧,所以作用于轴上的径向压力比较小;链条采用金属材料制造,在同样的使用条件下,链传动的整体尺寸比较小,结构较为紧凑;方案比较:虽然金属链条在传动上较工业皮带传动具有优势,但是,考虑到卡车底盘的吨位较大,而在这种频繁的高负荷情况下,金属传动链和链轮容易磨损,而且两者制造不易。虽然金属链条的传动较为准确,但在此装置中,对于传动精度要求不是很高,相比之下,工业皮带与带轮显得经济廉价,而且工业皮带只要强度合适,较同等条件下的金属链条耐用,另外,工业皮带具有弹性,可以较好贴合车架,这是金属链条所无法比拟的,因此,选择工业皮带传动方案。 第四章 详细设计过程4.1基本受力分析 基本资料与设定:卡车底盘上的车架宽度定为1500mm左右,重量为6000kg 支撑臂长度为1060mm,支撑杆长度为500mm 支撑臂展开角度最大时,即时,受力分析如下 (4.1)所有公式要标号 由上式得: 当支撑臂展开角度最小时,即时,受力分析如下:由上式得: 由以上分析得: 由设计手册查得弹簧:弹簧丝直径d=30mm 弹簧直径D=120mm 最大工作负荷单圈刚度 单圈最大负荷变形 验算:最大工作负荷公式为所选弹簧材料为60Si2CrVA 许用扭转应力=633MPa =39950N最大负荷力 所以,所选弹簧符合设计要求可以采用。 4.2电机选择分析 4.2.1翻转电机功率分析: 底盘转动惯量为 底盘翻转所需功率: (Kw.h) 根据生产率,总装配线的节拍为480秒,即在480秒内需完成翻转和装配工作,所以翻转所用时间应该限制在60秒内,且需两次翻转,所以,底盘的翻转速度至少应为2rad/min 由此代入功率计算公式中得,底盘所需翻转功率,但因为底盘翻转由两台翻转电机同步完成,所以翻转电机功率,由设计手册选择额定功率为16W的YS三相异步电动机。 4.2.2起重电机的功率分析:再分析计算一下皮带轮的电机减速器输出转数。翻转时间内车架转动180,那么其角速度为,带轮臂即车架宽度处的线速度,皮带在带轮上走过的线速度与此相等,则带轮的角速度为,换算后就是电机减速器输出的转速。在翻转过程中,起重电机也将底盘提升到合适的高度,以使底盘在翻转过程中避免与装配工作台发生碰撞。现设定工作台高度为0.5m,而底盘在装配传动轴和轮毂后的最大宽度为23米,依据几何关系推算,底盘至少应被提升2m,以避免碰撞。由之前的分析可知,单次翻转工作时间在30s内,则提升工作应在底盘翻转至法向位置时即把底盘提升至安全高度,因此提升时间应在15s以内。起重所需功率为。由于翻转器成对使用,因此,起重也由两个电机负责,所以起重电机的功率 ,由设计手册选择额定功率为5.5Kw的Y132S1-2三相异步电动机。 4.3轴承校核翻转机构中的轴承,主要承受径向力的作用 在带轮轴上分别采用单列圆锥滚子轴承(GB/T297-1994)31309和32212 轴承的当量动载荷: 由于是承受径向力的圆锥滚子轴承,由手册查得X=1, Y=0, 计算轴承的转速n 要求连续工作三年,每年按300个工作日计算预期工作寿命 求轴承应有的基本动载荷 基本额定动载荷经查手册得,31309的动载荷C=87000N, 32212的动载荷C=132000N,均远大于计算结果,所以所选轴承符合要求。第五章结束语 参 考 文 献学校规定参考资料不少于10篇,其中至少包括1篇英文资料。1孙恒 著. 机械原理(第七版)M期刊代码为J,专著代码为M,会议论文代码为C,学位论文代码为D,网络资料代码为OL,专利代码为P. 北京,高等教育出版社. 2006.5. 30-372 濮良贵 纪名刚 著. 机械设计(第八版).北京.高等教育出版社.2006.5 143-172 307-325 387-402 3 王望予 著.汽车设计(第四版).北京.机械工业出版社.2009.1 .1-244 陈家瑞 著.汽车构造(第二版).北京.机械工业出版社.2008.4 .161-1685成大先 著.机械设计手册.常用设计资料(单行本).北京.化学工业出版社.2004.1 36 936成大先 著.机械设计手册.弹簧.起重运输件.五金件(单行本).北京.化学工业出版社.2004.1 7-377成大先 著.机械设计手册.轴承(单行本).北京.化学工业出版社.2004.1 370-3718成大先 著.机械设计手册.第4卷(第五版).北京.化学工业出版社.2008.4 17-140 9岑军健 著.非标准机械设计手册.北京.国防工业出版社.2008.7 663-672附 录没必要附录1: 附录名正文 毕业设计(论文)任务书本科 2011 级 机械工程 系 专业 班设计(论文)题目 卡车底盘翻转器设计 学生姓名 王志鹏 学号 1101109027 起讫日期 设计地点 指导教师 李洪友 职称 副教授 2014年 月 日 摘 要 在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,拆装工治具作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。其技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,拆装工治具主要承担着拆装、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。本文将设计一台汽车底盘以及变速箱底盘翻转器,主要的功用就是翻转。首先,本文将设计汽车底盘以及底盘翻转器的底座、升将台、旋转臂的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建底盘翻转器的结构平台;在此基础上,本文将设计该底盘翻转器的动力传输系统,包括蜗轮蜗杆的选择,重点加强传动部分的可靠性和底盘翻转器运行过程的安全性,最终实现的目标包括:底座的转向和制动,底盘翻转器的升降运动,底盘翻转器的角度旋转运动,能够应用于搬运与装配作业。关键词:底盘翻转器,蜗轮蜗杆传动,动力传输AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, ensure product quality, pay more attention on the automation degree of the production process, as an important member of the automatic production line of disassembling tooling, gradually recognized and adopted by enterprises. The technical level and the application in a certain extent reflects a countrys level of industrial automation, at present, disassembling tooling is mainly responsible for the disassembly, handling and stacking, repetitive and labor-intensive work, working manner generally taken by way of teaching and playback.In this paper, the design of a car chassis and gearbox disassembly stage, the main function is to flip. First of all, this paper will design the vehicle chassis, chassis turning device and a rise of Taiwan, the rotating arm, and then select the appropriate transmission mode, drive mode, build platform structure disassembly station; on this basis, power transmission system we will design the disassembly of Taiwan, including worm gear selection, focus on strengthening the safety reliability and dismantle Taiwan transmission part of the operation of the process, and eventually realize the goals include: steering and braking of the base, the lifting movement dismantle Taiwan, dismounting table angle rotary motion, can be used in the handling and assembly operations.Keywords: dismantle Taiwan, worm gear transmission, power transmission目录摘 要- 2 -Abstract- 3 -目录- 4 -1.绪论- 5 -1.1毕业设计目的- 5 -1.2国内外底盘翻转器发展状况及发展前景- 6 -1.3研究途径与方法:- 6 -1.4底盘翻转器的作用- 7 -2.3底盘翻转器的经济效益分析- 7 -2.底盘翻转器的方案论证- 8 -2.1底盘翻转器类型的选择- 8 -2.2翻转机构的分析- 9 -2.2.1翻转机构的选择- 9 -2.2.2蜗轮蜗杆翻转机构类型的选择- 9 -3.液压传动部分的设计- 10 -3.1翻转器升降机构设计- 10 -3.2 机身的驱动力矩的计算- 11 -32.1机身升降时所需的驱动力矩- 11 -3.2.2升降油缸的驱动力矩计算- 12 -3.2.3 机身升降缸的尺寸及其校核- 12 -4.机电传动部分的设计- 15 -4.1翻转架伸缩驱动机构的计算- 15 -一、螺杆的设计计算- 15 -4.2带动升降机构升降的电机- 17 -4.3 蜗轮蜗杆的设计- 17 -4.3.1 蜗杆传动的特点与应用- 17 -4.3.2 蜗轮蜗杆的结构设计- 18 -4.4翻转轴的设计- 21 -4.5翻转轴轴承选择计算- 23 -4.6键的选择- 24 -总结- 26 -参考文献27致谢291.绪论机械工业是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业,还是新兴产业,都离不开各种各样的机械装备,机械工业所提供装备的性能、质量和成本,对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此,世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。工治具是近几十年发展起来的一种便于生产操作的生产设备。其实就是工业机器人的一个重要分支。它的特点是机动性强、能给实际生产工作带来便捷,在构造和性能上有人类无法比拟的优点,尤其体现了人的智能和适应性。其作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。工治具是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中,工治具被广泛的运用于自动生产线中,工治具的研制和生产已成为高技术邻域内,迅速发殿起来的一门新兴的技术,它更加促进了工治具的发展,使得工治具能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。工治具具有能不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人手力大的特点,因此,工治具已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用。工治具是一种能定位控制多功能机器,它有多个自由度,可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。1.1毕业设计目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节,是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的:培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力,拓宽和深化学生的知识。 培养学生树立正确的设计思想,设计构思和创新思维,掌握工程设计的一般程序规范和方法。培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算,数据加工,编写技术文件等方面的工作能力。培养学生进行调查研究,面向实际,面向生产,向工人和技术人员学习的基本工作态度,工作作风和工作方法。1.2国内外底盘翻转器发展状况及发展前景底盘翻转器严格来说,其实是翻转器的一种,目前工业翻转器主要用于机床加工、铸造、热处理等方面,无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。其主要作用是应用于人力所不能及的领域,以减轻劳动强度,改善作业条件,在生产中,应用底盘翻转器的效益可以概括如下:一、以提高生产过程中的自动化程度应用底盘翻转器有利于实现材料的传送、工件的装卸、大型零部件的更换以及机器的装配等的自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件,避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用底盘翻转器即可部分代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。在一些简单、重复,特别是较笨重的操作中,配合底盘翻转器进行工作,可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。三、可以减轻人力,并便于有节奏的生产应用底盘翻转器进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用底盘翻转器可以连续的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机的综合加工自动线上,目应用底盘翻转器,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的进行工作生产。综上所述,有效的应用底盘翻转器,对实际生产工作有很大裨益。1.3研究途径与方法:结合所学专业课程,通过查阅相关资料,温习相关制图软件,完成毕业设计;查阅YC379-卡车底盘翻转器的设计相关信息,结合专业课程制定毕业设计计划,搭建论文正文主体框架。根据YC379-卡车底盘翻转器的系统参数及要求,拟定设计方案,选择螺旋副,设计螺杆和螺母等主要传动零件,绘制系统2D总装配图和主要零件图,进行3D造型设计;计算系统设计过程中所涉及的重要数据;撰写论文,并对格式进行标准化处理;按论文指导手册的要求完成毕业设计全部内容。1.4底盘翻转器的作用本拆装翻转台是一种升降性能好,适用范围广的汽车重型零不见的举升机构。汽车维修、组装、拆卸场所,与叉车等装运车辆配套使用,实现汽车发动机、变速箱等等的快速装卸与搬移。该拆装翻转台主要有两部分组成:升降系统和翻转系统。升降机构主要起传递和支撑作用,翻转系统主要提供动力使所持零件实现多角度的翻转,他们两者共同作用实现拆装翻转台的功能。2.3底盘翻转器的经济效益分析 底盘翻转器严格来说,其实是机械手的一种,目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面,无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。其主要作用是应用于人力所不能及的领域,以减轻劳动强度,改善作业条件,在生产中,应用底盘翻转器的效益可以概括如下:一、以提高生产过程中的自动化程度应用底盘翻转器有利于实现材料的传送、工件的装卸、大型零部件的更换以及机器的装配等的自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件,避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用底盘翻转器即可部分代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。在一些简单、重复,特别是较笨重的操作中,配合底盘翻转器进行工作,可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。三、可以减轻人力,并便于有节奏的生产应用底盘翻转器进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用底盘翻转器可以连续的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机的综合加工自动线上,目应用底盘翻转器,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的进行工作生产。综上所述,有效的应用底盘翻转器,对实际生产工作有很大裨益。2.底盘翻转器的方案论证2.1底盘翻转器类型的选择上升1.设想由液压结构带动底盘翻转器进行升降运动,液压活塞杆的一端经过螺纹连接在底盘翻转器上,液压缸固结在底座上,由于活塞杆的伸缩,产生反作用力,举升汽车发动机。具体过程如图3.3所示。底盘翻转器翻转位液压结构下降 翻转位图2.1 系统框图优点:(1)液压传动可在运行过程中进行无级调速,调速方便且调速范围大。(2)在相同功率的情况下,液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑。(3)液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击,能快速启动、制动和频繁换向。(4)液压传动的控制调节简单,操作方便、省力,易实现自动化,当其与电气控制结合,更易实现各种复杂的自动工作循环。(5)液压传动易实现过载保护,液压元件能够自行润滑,故使用寿命较长。(6)由于液压元件已实现了系列化、标准化和通用化,过制造、使用和维护都比较方便。主要缺点: (1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大,所以效率较低。如果处理不当,泄漏不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事故。 (2)工作性能易受温度变化的影响,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作2.设想由螺纹传动结构做主动力结构,由手动摇手带动齿轮升降,齿轮带动在底座上的螺杆做旋转运动,带动拆装太上下运动 从而达到举升的目的。其存在着一定的问题:第一,传动不迅速,与液压系统相比,其反应速度明显缓慢。第二,由于是齿轮传递扭矩,所以所持零部件的重量都由轮齿间的啮合力平衡,对齿轮的刚度要求很高,而且长期负载,容易产生疲劳失效。但机械结构优点明显:结构简单,易于操作,传动精度高,传动比高,维护保养成本低,工作可靠安全等等。通过综合考虑和对比,利用机械结构和液压结构相结合的传动方式在底盘翻转器中具有明显优势。2.2翻转机构的分析2.2.1翻转机构的选择 蜗轮蜗杆因为结构简单,尺寸紧凑,散热良好,维修调整方便,从动部分升降惯量小,在使用时能保证传动平顺,并且蜗杆旋转带动蜗轮旋转,其传动具有不可逆性,所以被广泛使用于各种自锁性要求较高的场合!蜗轮蜗杆在性能上要满足如下要求:(1)传动稳定,工作温度,滑磨速度,单位压力的变化对其影响不大;(2)具有足够的机械强度和耐磨性,热稳定性好;(3)有利于实现自锁;2.2.2蜗轮蜗杆翻转机构类型的选择1.选择蜗杆传动的类型采用准平行环面蜗杆传动.2.选择蜗杆、蜗轮材料,确定许用应力考虑蜗杆传动中,传递的功率不大,速度只是中等,根据机械零件课程设计表52,蜗杆选用40Cr,因希望效率高些,耐磨性好故蜗杆螺旋齿面要求:调质HB265285.蜗轮选用铸锡磷青铜ZQSn10-1,金属模铸造,为了节约贵重有色金属,仅齿圈用锡磷青铜制造,轮芯用灰铸铁HT100制造由机械零件课程设计表53查得蜗轮材料的许用接触应力 =190 由机械零件课程设计表55查得蜗轮材料的许用弯曲应力=44 3.液压传动部分的设计3.1翻转器升降机构设计升降机构是翻转器的主要执行部件。它的作用是支撑翻转机构,并带动它们在空间运动。升降机构运动的目的,一般是把翻转机构送达空间运动范围内的任意点上,从升降机构的受力情况看,它在工作中即直接承受着翻转机构和汽车底盘的动、静载荷,而且自身运动又较多,故受力较复杂。 翻转器的精度最终集中在反映在翻转机构的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。升降机构的伸缩速度为250m/s行程L=1000mm1、升降机构右腔流量,得:【4】Q=sv=25040 =1256000mm/s =0.1256/10m/s =1256ml/s2、升降机构右腔工作压力,得:4 P=F/S 式中:F取工件重和升降机构活动部件总重,估算 F=50+40=90kg, F摩=1000N。所以代入得: P=(F+ F摩)/S =(909.8+1000)/40 =0.45Mpa3、由初步计算选液压泵4所需液压最高压力 P=1.78Mpa所需液压最大流量 Q=1000ml/s选取CB-D型液压泵(齿轮泵)此泵工作压力为10Mpa,转速为1800r/min,工作流量Q在3270ml/r之间,可以满足需要。3.2 机身的驱动力矩的计算32.1机身升降时所需的驱动力矩机身的升降运动,驱动机身升降时的驱动力矩必须克服机身起动时所产生的惯性力矩,机身的升降轴与支承孔处的摩擦阻力矩,动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于升降件的中心与升降轴线不重合所产生的偏重力矩.机身升降时所需的驱动力矩可按下式计算: 式中: - 驱动机身升降的驱动力矩();- 惯性力矩();- 参与升降的零部件的重量(包括工件、翻转机构、机身升降缸的动片)对升降轴线所产生的偏重力矩().- 机身升降缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩();下面以图4-1所示的机身受力情况,分析各阻力矩的计算:1、机身加速运动时所产生的惯性力矩M悦若机身起动过程按等加速运动,机身升降时的角速度为,起动过程所用的时间为,则: 式中:- 参与机身升降的部件对升降轴线的升降惯量;- 工件对机身升降轴线的升降惯量。若工件中心与升降轴线不重合,其升降惯量为:式中: - 工件对过重心轴线的升降惯量:- 工件的重量(N);- 工件的重心到升降轴线的偏心距(cm), - 机身升降时的角速度(弧度/s);- 起动过程所需的时间(s); 起动过程所转过的角度(弧度)。2、机身升降件和工件的偏重对升降轴线所产生的偏重力矩M偏 + ()式中: - 机身升降件的重量(N);- 机身升降件的重心到升降轴线的偏心距(cm)当工件的重心与机身升降轴线重合时,则.3、机身升降轴在轴颈处的摩擦阻力矩 ()式中: ,- 升降轴的轴颈直径(cm);- 摩擦系数,对于滚动轴承,对于滑动轴承;,- 处的支承反力(N),可按机身升降轴的受力分析求解,根据,得:同理,根据(F),得:式中:- 的重量(N), 如图4-1所示的长度尺寸(cm).4、转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩M封,与选用的密衬装置的类型有关,应根据具体情况加以分析。3.2.2升降油缸的驱动力矩计算油缸的压力P驱动力矩M的关系为: 或 3.2.3 机身升降缸的尺寸及其校核1.尺寸设计油缸长度设计为,油缸内径为=96mm,半径,轴径=26mm,半径,油缸运行角速度=,加速度时间=0.1s, 压强, 则力矩: 2.尺寸校核(1)测定参与机身升降的部件的质量,分析部件的质量分布情况,质量密度等效分布在一个半径的圆盘上,那么升降惯量: ()工件的质量为5,质量分布于长的棒料上,那么升降惯量: 假如工件中心与升降轴线不重合,对于长的棒料来说,最大偏心距,其升降惯量为: (2)机身升降件和工件的偏重对升降轴线所产生的偏重力矩为M偏,考虑机身升降件重心与升降轴线重合,夹持工件一端时工件重心偏离升降轴线,则: + (3)机身升降轴在轴颈处的摩擦阻力矩为,对于滚动轴承,对于滑动轴承=0.1, ,为机身升降轴的轴颈直径,, , ,为轴颈处的支承反力,粗略估计, 4升降缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩M封,与选用的密衬装置的类型有关,应根据具体情况加以分析。在此处估计为的3倍,3 设计尺寸符合使用要求,安全。4.机电传动部分的设计4.1翻转架伸缩驱动机构的计算一、螺杆的设计计算1.确定螺纹直径螺杆工作时,同时受到压力和转矩的作用。因此它的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹小径,即 许用应力 由手册,取 则 选梯形螺纹 螺纹大径 ,螺纹中径 螺纹小径 螺距 螺纹根部厚度 螺纹工作高度 较核螺杆强度螺纹力矩 螺纹升角 查手册P6表1-10 (钢与铸铁的滑动摩擦系数无润滑)当量摩擦角2.螺杆的强度校核按第四强度理论较核,压扭组合校核满足要求。3.自锁性验算自锁条件其中故 ,可用,且,可靠二、螺母的设计计算螺母的材料选用451.确定螺纹旋合圈数z根据耐磨性旋合圈数z,即 螺母实际圈数螺母旋合长度校核螺母的高径比,不能满足要求。故要重新确定螺母的高度。,则取 2.校核螺母的螺牙强度(1) 剪切强度 故满足要求。(2) 弯曲强度式中 故满足要求4.2带动升降机构升降的电机初选伸缩速度 V=100mm/s P=6KW所以n=(100/6)60=1000转/分选择Y90S-4型电机,属于笼型异步电动机。采用B级绝缘,外壳防护等级为IP44,冷却方式为I(014)即全封闭自扇冷却,额定电压为380V,额定功率为50HZ。如表1 Y90S-4电动机技术数据所示:型号额定功率KW满载时堵转电流堵转转矩最大转矩电流A转速r/min效率%功率因素额定电流额定转矩额定转矩Y90S-41.12.71400790.786.52.22.2表1 Y90S-4电动机技术数据4.3 蜗轮蜗杆的设计4.3.1 蜗杆传动的特点与应用蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成,用于传递空间两交错轴之间的运动和转矩,通常是两轴在空间相互垂直,轴交错角=90,蜗杆传动是在齿轮传动的基础上发展起来的。它具有齿轮传动的某些特点,既在中间平面(通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面)内的啮合情况与齿轮齿条的啮合情况相似,又有区别于齿轮传动的特性,既其运动特性相当于螺旋副的工况。与齿轮传动比较,蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、工作平稳、噪声低、在一定条件下可以实现自锁等优点而获得广泛的应用。 如下图所示为普通蜗杆传动示意图4.3.2 蜗轮蜗杆的结构设计 选用材料时不仅要满足强度要求,更重要的是具有良好的跑合性、减摩性和耐磨性。4.3.2.1蜗杆类型的选择 为了能使蜗杆在传递运动要求自锁时,常常选用单头蜗杆,选择蜗杆头数Z1时,主要考虑传动比、效率和制造三个方面。从制造方面来说,头数越多,蜗杆制造精度要求也越高;从提高效率看,头数越多,效率越高;若要求自锁,应选择单头;从提高传动比出发,也应该选择较少的头数。所以初选Z1=1;Z2=Z1i12=604.3.2.2 蜗轮蜗杆材料的选择根据设计要求初步确定:蜗杆材料选用,45钢,钢经调质处理,220230HBS 蜗轮材料选用,本设计属于低速重载,则用铸铝铁青铜(ZCuAI10Fe3)制造。 以上蜗轮蜗杆材料选择均来自于机械设计基础(第四版)。 4.3.2.3 分度圆的直径和模数 首先确定分度圆的直径和模数根据公式: m2d15000Z2hp2KT2 (4-1)其中 m蜗杆的轴向模数(mm) d蜗杆分度圆直径(mm) Z2蜗轮齿数 hp蜗轮许用接触应力(MPa) K载荷系数 T2蜗轮的转矩(Nmm)此传动为低速重载(Vs2m/s)既取蜗杆、蜗轮的相对滑动速度为Vs=1m/s。根据机械设计基础(第四版)表64中查得hp=230MPa。因为滑动速度Vs3m/s,因速度较低,工作平稳,故取K=1.1。计算蜗轮转矩: T2=9 550P2n2=9 550P1n2 (4-2)此蜗杆传动为闭式传动,当Z1=1时,取=0.7。初步选定蜗杆的转速n1=60100r/min,根据实际情况故取n1=60r/min,若传动比=60,故n2=1r/min。因为蜗杆的转速n1=70r/min,所以取p1=0.02kw。此p1数据取自赖维铁编著的人机工程学,华中科技大学出版社,1997年第二版,第五章 人体运动与操纵装置设计。则 T2=9 550P1n2=9 5500.0200.71Nm=133Nm将以上数据带入(4-2)式: m2d15000Z2hp2KT2=15 0006023021.1133=172mm3由机械设计基础(第四版)表6-1得m2d=172,m=2mm,d1=35.5mm,q=17.750mm。蜗杆长度b1的确定: b111+0.06z2m=11+0.06602=29.2mm4.3.2.4计算导程角: tan=z1q=117.750=0.056,=3.234.3.2.5蜗轮、蜗杆基本尺寸蜗杆分度圆直径 d1=mq=217.750=35.5mm蜗杆齿顶高 ha1=m=2mm蜗杆齿根高 hf1=1.2m=1.22=2.4mm蜗杆顶圆直径 da1=d1+2m=39.5mm蜗杆根圆直径 df1=d12.4m=30.7mm蜗轮分度圆直径 d2=mz2=260=120mm蜗轮齿顶高 ha2=m=2mm蜗轮齿根高 hf2=1.2m=1.22=2.4mm蜗轮顶圆直径 da2=mz2+2=124mm蜗轮根圆直径 df2=mz2-2.4=115.2mm径向间隙 c=0.2m=0.4mm中心距 a=0.5mq+z2=77.750mm蜗杆轴向齿距px1及蜗轮端面齿距pt2 px1=pt2=m=6.28mm蜗杆齿宽b1 b1=12+0.1z2m=36mm25mm=61mm 蜗轮顶圆直径de2 de2da22m128mm蜗轮齿宽b2 b20.75da129.62mm蜗轮齿顶圆弧半径Ra2 Ra2=0.5d1m=15.75mm蜗轮齿根圆弧半径Rf2 Rf2=0.5da10.2m=20.15mm蜗轮尺宽角 =2arcsin(0.83)=112传动比 i=60蜗杆导程角 =acrtanz1q=acrtan0.056=324.3.2.6传动效率 蜗杆传动效率 1=tantan(+v) 得1=0.35轴承摩擦效率2取0.97溅油损耗效率3取0.97总效率=0.324.2.2.7蜗轮齿面接触强度的校核 h=15 000Z2KT2m2d1hp 得h=227MPahp,满足要求。4.4翻转轴的设计估算翻转轴承载重量:250KG 传送带轴在工作中既承受弯矩又承受扭矩,故属于转轴。取最大承载重量250KG,估算翻转轴自重为7.9KG,得传送带轴所受的总载荷为:取F总为2527.5N由传送机构结构可知,传送带由两根轴支撑,那么单根传送带轴所受的载荷Ft2=2527.5/2=1263.75N1263.8N由静力平衡方程求出支座A、B的支反力由机构图所知,轴承与滚筒之间的距离L1、L2为27.5mm,那么,三个集中力作用的截面上的弯矩分别为1) 在垂直面上主动轴的受力简图c。由机构图所知,轴承与转盘之间的距离L3为41mm,由静力平衡方程求出支座A、B的支反力 , , 所以 在段中,将截面左边外力向截面简化,得 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面D)的强度。 得 其中,为折合系数,取 为轴的抗弯截面系数,得选定的轴材料为45钢,淬火和回火,查【1】得,因为,所以安全。4.5翻转轴轴承选择计算要求寿命,转速,轴承的径向力,轴向力。1.由上述条件试选轴承试选6004型轴承 2. 按额定动载荷计算由式 对球轴承, 代入得 故6004型轴承能满足要求。3.按额定静载荷校核由式 选取 代入上式,满足要求。4.6键的选择 按结构特点和工作原理、按键可以分为平按键,半合并或楔按键,其他各种花键。平按键结构简单,容易制作的,好装拆,中性的方便,耐冲击和有载荷。因而得到广泛的应用。半圆形的合并工作方面是从两个方面月牙键沟、轴挖深,轴的强度下降,固一般很少的扭矩传递。楔按键一般外部轴端固定或大齿轮皮带轮。连接时卡入槽内,关键的顶面和底部和车轮和轴之间的摩擦压迫传达扭矩,这个时候,2底的接触面画一条直线;键的两侧是非工作方面,车轮和键槽侧面间的空隙。花键轴连接可靠,接力的大扭矩,主轴部件花键轴移动,诱导性,中性也不错,所以在机器中广泛应用。两尺寸选择键,选择。根据关键结构特征的关键类型,使用条件和劳动条件,选择适当大小的关键根据标准规格和强度将可能需要。键的主要尺寸截面尺寸(通常是关键的宽度B和键显示)和L相同的键的截面尺寸的长度,选定的标准轴直径D键的长度L一般轮毂的长度不同。也就是说,关键是长或短,轮毂的长度。这里是D,轴的直径,指定密钥长度符合标准规定的长度系列。锥齿轮轴的头在选择平键,B型66 L = 10 GB 1095:79。键联结强度计算键结节强度计算扭矩传递平键连接,各种配件连接的应力分析。对于普通材料的组合使用和选择大小根据普通平键联接接触标准,工作效率的主要失效形式是被粉碎。除非有严重过载,一般不会出现键切割。因此,它通常只在挤压应力强度校核计算工作面。对导向平键和键连接的关节接触滑动接触,过度磨损失效的主要形式是工作。因此,通常根据条件强度计算的工作压力。平键传递扭矩的连接,连接所有的所有零件的强度分析。普通平键连接普通的材料组合和尺寸的选择标准,工作压力的主要失效形式方面,海国家。除非有严重过载不会出现键切割。因此,对校对的挤压应力强度计算正常工作。导游平键连接和滑键连接,主要失效形式是磨损过大的工作。因此,在正常工作压力校验条件强度计算。根据其要求,普通平键联接的强度条件计算校核公式为: 因此有: 显然所以强度足够。式中:T传递的转矩,单位为;L关键工作长度,单位为毫米,圆头平键平平键L = L,L = L,其中L是键的公称长度,单位为毫米;b为键的宽度,单位为mm。d轴的直径,单位为mm;h键的高度,单位为mm;键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力,单位为;总结两个多月的毕业设计在忙碌中就快要结束了,在这两个多月的时间里,在毕业设计之余还要兼顾找工作,因此,在这段时间里我觉得生活非常的充实.不但在毕业设计中巩固了以前的知识,而且在人生道路上学到在校园学不到的社会交际.毕业设计是大学三年所学知识的一个考察,它兼顾了三年中所学的基础和专业知识,因此不同于以前的课程设计,毕业设计是课程设计一个质的飞越.认识到这点,我对待毕业设计的态度也不敢懒散,一直抱以认真谨慎的学习态度.在接到毕业设计课题后首先要做的就是搜集各方面的资料,以前的课程设计都是老师给出的,不用自己去烦恼。但是毕业设计就不同了,它是一个综合设计,很多资料,数据都需要自己通过各种途径搜集得到。因此经常跑图书馆。但是组合机床设计找遍整个图书馆都找不到。然而我的设计是根据这本书上所讲的设计方法来做的,找不到绝对是一个沉重的打击。幸好,在指导老师的指引和帮助下在机械系资料室找到了。在以后的设计中,机械零件设计手册起到了很大的作用,是我毕业设计能顺利按时完成的法宝。 接下来的工作根以前课程设计都差不多了,写说明书,绘图。但是最后就多了一步以前课程设计从未出现过的,就是实体绘制。只是学过去时CAD,因此有点害怕实体绘制。但是路还是要继续走下去的,不能因为畏惧就停下来的,更何况这是我毕业设计的最后一关呢。因此面对这道难关,我决定勇敢地面对。于是去图书馆借来了许多CAD的书来看,从书店买来例题分析的书来研究。在绘制过程中遇到了不少的问题,但在自己探索,同学的帮助,老师的指引下,我的实体还是赶上了。当时我真的很高兴,按时完成自然值得高兴,但我觉得更自豪的是通过自学,我学会了许多以前在学习中学不到的东西,那只有通过自学才会领悟得到的。毕竟就快离开校园,走向社会了,在将来的人生道路上,学习是陪伴我们终生的,正所谓“活到老,学到老”,在人生道路上很多知识都是自学而获得的。在这里我要向在毕业设计中帮助过我的老师、同学、家人致谢,因为他们在整个设计中给予了我很多帮助和动力。特别是我的指导老师,他不惜劳苦,因此设计过程中很多问题都能及时得到解决。 总的来讲,整个毕业设计给我留下深刻的印象,不仅仅是由于设计时间长,更多的是在毕业设计中我尝到了辛、酸、苦、甜,它会是人生道路上留下不可抹杀的一页。参考文献1 濮良贵.机械设计(第9版) M. 北京:高等教育出版社,20132 何铭新.机械制图(第6版)M. 北京:高等教育出版社, 2010.3 杨铁牛.互换性与技术测量M. 北京:电子工业出版社, 2010.4 成大先.机械设计手册M. 北京:化学工业出版社, 2007.5 吴宗泽.简明机械零件设计手册M. 北京:中国电力出版社, 2011.6 蒋晓. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版标准实例教程M. 北京:清华大学出版社, 2010.7 顾晓勤.工程力学M. 北京:机械工业出版社,20088 卢秉恒.机械制造技术基础M 北京:机械工业出版社,20089 张春雨.数控编程与加工实习教程M. 北京:北京大学出版社, 201110 李旦等,机床专用夹具图册,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005。11 孙已德,机床夹具图册,北京:机械工业出版社,1984。12 何玉林,机械制图,重庆:重庆大学出版社,20001983。13 机械工程基础与通用标准实用丛书编委会,形状和位置公差,北京:中国计划出版社,2004。14 淘济贤等,机床夹具设计,北京:机械工业出版社,1986。15 机械设计手册编委会,机械设计手册卷4,北京:机械工业出版社,1998。16 东北重型机械学院,机床夹具设计手册,上海:上海科学技术出版社,1979。17 贺光谊等,画法几何及机械制图,重庆:重庆大学出版社,1994。18WUXia;ZHOUTai-ping.ProblemsofTechnologyandFixtureDesigninNCMachiningJ.MechanicsCollegeofJinggangshanUniversity,2010,(2).19ZHANGYu1;ZHANGXiu-li2;LIYan-yuan2.TheStudyonMachiningProcessofReducerBox-BodyJ.Mechanical&ElectricalEngineeringTechnology,2010,(03).20SHENWei-ping;MAOXiao-jie;WUChuan-yu;NIYong.StudyofshoelastfixturedesignmethodJ.JournalofMechanical&ElectricalEngineering,2010,(04).21ZhangJun-chong.ThedesignforfixtureofmillingmachineJ.MechanicalResearch&Application,2010,(02).22GUOYangchun.PrecisionShaftFixtureForPlaneGrinderJ.ManufacturingTechnology&MachineTool,2010,(05).致谢本论文是在导师()教授的悉心指导下完成的,()渊博的知识、对研究严谨的态度和无私的奉献精神都是学生的楷模,在论文完成之际,谨向恩师表示真诚的敬意和由衷的感谢,在开题阶段,()指导我如何选题、如何提取论文中的中心点,在论文的写作过程中,他仔细审阅,指出我论文中的错误和不足,给出正确的理论指导。()学识渊博,治学严谨,工作兢兢业业,在不知不觉中给予我深远的影响,并将受益终生。感谢()等的帮助和指导,是他们不辞辛劳,给我们培训,多次带领我们参加世界的大型机械展览会,使我在有限的学习时间内专业理论水平大幅度提高,并将所学的理论知识与实践结合起来。感谢同学()等同学的协助和支持。衷心感谢我的家人对我学习和生活的大力支持,使我能以更多的时间和精力投入学习和工作中,顺利的完成论文。对所有给予我关心和支持的亲人和朋友表示深深的谢意!
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