模具小车驱动装置设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕 业 设 计（说明书） 题 目 模具小车驱动装置设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 完成日期 2013年 3月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 原 创 性 声 明 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论 文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 日 期： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的 资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等） ，知识产权归属湖州师范 学院。本人完全了解 湖州师范学院 有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的 纸质版 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权 湖州师范学院 可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且 第一署名单位为湖州师范学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为湖州师范学院。 论文作者签名： 日 期： 指导老师签名： 日 期： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 随着科技步伐的加快，气压技术在各个领域中得到了广泛应用，气压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了气压系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证气压系统能正常运行并极大发挥气压技术优势的先决条件。 本文主要研究的是 气压传动系统，气压传动系统的设计 需 要 与 主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥气压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的气压传动系统。 关键词： 模具小车 ,驱动装置设计 ， 气动设计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in of of a to of of to of of of is to of to of to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 1 题研究意义 . 1 课题研究的内容及意义 . 1 第 2 章 总体设计方案 . 2 动原理介绍 . 2 车行走结构设计 . 4 轴的设计 . 7 动轴承选择计算 . 14 第 3 章 设计计算 . 17 始数据 . 17 缸安装位置的确定 . 17 缸推力的计算及选型 . 18 缸的选择 . 19 步确定气缸参数 . 24 塞杆的设计与计算 . 25 缸工作行程的确定 . 26 塞的设计 . 27 向套的设计与计算 . 27 盖和缸底的设计与计算 . 28 体长度的确定 . 29 冲装置的设计 . 29 气装置 . 30 封件的选用 . 31 尘圈 . 32 缸的安装连接结构 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 章 气缸材料及技术要求设计 . 33 体 . 33 塞 . 34 塞杆 . 35 盖 . 36 向套 . 36 第 5 章 水平气缸的设计与选型 . 38 平方向的 2 个强度计算 . 38 缸的计算 . 38 缸的选型 . 41 第 6 章 气压系统设计 . 41 统气压可以完成的工作循环 . 41 压执行元件的配置 . 41 载分析计算 . 42 压泵及其驱动电动机的选择 . 42 压泵的最大工作压力 . 43 算气压泵的最大流量 . 44 择气压泵的规格 . 44 算气压泵的驱动功率并选择原动机 . 45 他气压元件的选择 . 46 压阀及过滤器的选择 . 46 管的选择 . 46 件的确定 . 47 压系统压力损失验 算 . 48 第 7 章 主要零部件强度校核 . 49 缸底架固定横梁的强度校核 . 49 的强度校核 . 52 剪叉臂固定端销轴的强度校核 . 52 缸缸体尾部销轴的强度校核 . 52 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 缸活塞杆头部支撑轴的强度校核 . 52 第 8 章 运料小车自动往返顺序控制的 序设计 . 53 统控制要求 . 53 序设计方案 . 54 统程序设计 . 54 总结与展望 . 62 参考文献 . 63 致 谢 . 64 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 X 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 题研究意义 随着我国改革开放的不断深入与发展，近年来国际社会将制造加工中心逐步转移到中国，国内汽车制造业得到迅速发展，汽车产量已名列世界前茅。模具工业是汽车产品开发和大批量生产的重要组成部分，一辆客车或轿车上约有 80%的零部件是用模具加工制造的，而模具又以其大型、复杂、精密等特点而成为模具中举足轻重的部分。 与一般 模具搬 运 件相比较，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量高等特点。其零件大多是由复杂的空间自由曲面组成，成形时坯料上各部分的变形复杂、差别较大，各处应力也很不均匀。模具作为汽车车身生产的重要工艺装备，直接制约着汽车的质量和新车型的开发，它具有精度高、形状复杂、结构尺寸大、配合协调性要求高等特点，同时要求使用寿命长且单件生产，设计和加工要考虑很多因素。因此，模具的设计往往要求有多年设计经验的人员来完成。 根据我国汽车工业的发展规划和市场需求，机械工业部将轿车大型 模具搬运 自动化技术和成套装备的研究开发列为一项国家 重点科技攻关项目，以促进 模具搬运 自动化的发展。由于济南第二机床厂前几年在这方面的技术储备，掌握了自动化系统设计和制造的部分技术，在压力机自动化生产线又率先走出了一步，为 模具搬运 自动化的发展奠定了基础。因此，济南第二机床厂被列为这项国家重点科技攻关项目的研制单位之一。目前，济南第二机床厂技术中心 (国家级 )正在积极组织力量，专题研究攻关，决心在消化吸收引进技术的基础上加速台作生产和自主开发的步伐， 解决技术关键，不断提高国产化率，推动 模具搬运 自动化的发展。 实践证明， 要赶上国外汽车厂家的 模具搬运 工艺水平，要使 压力机自动化生产线在我国汽车厂家用好，一方面需要国外的合作伙伴提供性能可靠和质量优良的压力机生产线和自动化系统；另一方面还需要汽车厂家的 模具搬运 工艺人员积极参与，熟悉了解和掌握这方面的技术要求，在 模具搬运 工艺编制、模具设计、制造和垛料质量等方面要做好匹配和协调工作；也需要现场操作人员掌握操作编程等技术和实践经验的积累。只有双方共同努力，相互补充，不断探索，才能使我国压力机自动化生产线真正地在各汽车厂家用好，才能把我国 模具搬运 工艺水平真正推上一个台阶。 课题研究的内容及意义 模具搬运 作业具有较大危险 性和事故多发性的特点，且事故所造成的伤害一般都较为严重，所以相当一部分 模具搬运 作业人员在生产中心存畏惧，心理负担较重，对作业安全有很大影响。一旦发生事故，无论是对工人还是对公司来说都是一种巨大的损失。在工人方面，不仅身体上受到伤害，而且有可能在心理上也受到伤害；在公司方面，则会影响到工作进度，甚至有可能会完不成工作任务，从而使公司受到巨大的经济损失。在此情况下，如果能把一些比较危险的工作交给特别设计出来的机械装置来做，那么就可以 将操作工人从繁重、单调、危险的工作环境中解放出来 ，大大降低模具搬运 作业中的事故发 生。本课题设计的这种自动取工件机械手可以将 模具搬运 件自动送离 模具搬运 模具作业点，对提高工人作业的安全性具有一定的意义。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第 2 章 总体设计方案 动原理介绍 驱动装置是实现模具小车间歇性运动的关键机构，它由驱动头 18、驱动头支架 19、 薄形气缸 20、驱动气缸 2图所示。加压成形工位、开模工位、人工工位、合模工位四个工位中，合模工位动作最复杂，所需要的动作时间最长。当合模工位各机构动作全部结束后 (即所有工位动作都已结束 )，驱动装置开始动作。首先驱动气缸 21动作，带动驱动头驱动模具小车运动到下一 工位；模具小车到位后，驱动头在薄形气缸 20的作用下缩回，退出小车驱动孔；驱动气缸 21复位；然后薄形气缸 20复位，驱动头伸入小车驱动孔内。驱动头在每次驱动前已伸入小车驱动孔内，因此驱动装置可以在合模工位动作结束后迅速启动，而驱动头复位的时间是在其他工位动作时间内完成，这样可以减少成形设备每次循环的作用时间，提高了单位时间产量。 图 3 10 驱动装置原理图 如图 (3 11)所示，驱动装置气动部件由电磁阀 25、 30、 32，驱动气缸 26，单向阀 27， 节流阀 28、 29和薄形气缸 31组成。节流阀 29和电磁阀 30共同作用实现驱动气缸的缓 冲，保证驱动气缸更加平稳的工作。驱动装置气动系统工作过程：合模工位动作结束发出信号，控制电磁二位五通阀 25换至上位，驱动气缸 26伸出，驱动模具小车沿导轨运行到下一工位；模具小车到位后发出信号，控制电磁二位五通阀 32换 至左位，薄形气 缸 3动头退出小车驱动孔；驱动头退出后产生信号，控制电磁二位五通阀 25换至下位，驱动气缸 26复位，带动驱动装置回到初始位置；驱动装置复位后发出信号，控制电磁二位五通阀 32换至右位，薄形气缸 3动头伸入小车驱动孔，同时控制各工位开始动作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 驱动气缸的选取是成形设备能否实现步进式间歇运动的关键，如果驱动气缸的驱动 力小于成形设备所需要的力，则成形设备将无法运动，模具小车也不能实现圆周环形运 动。因此对成形设备驱动装置中的驱动气缸的选取进行详细的计算。每个成形设备单元中包括五套模具小车，每套的质量约为 20动气缸直线驱动模具小车沿导轨环形运动，则驱动气缸的负载质量为 M=100动装置及负载简图如图 (3 13)所示。根据气缸的负载状态，取小车车轮与导轨间的摩擦因数 p=0 4，已知驱动气缸行程 L=700给气压 P=0 6求气缸的动作时间 f=缸的轴向载荷负载力 F= 4 100 9 8=392N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 车行走结构设计 这里主要是做了三方面的工作：对小车行走机构的结构方案的比较与选择；对电机功 率的估计并选择出小车的驱动电机；对根据结构设计的齿轮、齿条传动的接触疲劳强度、弯曲疲劳强度校核。 车体结构方案的比较与选择 根据一些移动数控锡丝焊接机本体设计的研究文献及直动关节的知识可获得两个车体结构方案。这两个方案的示意图如图所示： 方案 1：其中传动顺序为：电机 齿轮箱 车轮轴上齿轮 （通过车轮轴）驱动轮。这也是在移动数控锡丝焊接机本体结构设计上较为常用的一种车体结构方案，布置比较对称合理。 方案 2：其中传动顺序为：电机 圆柱齿轮 固定齿条 （通过反推动）车体结构。这里的设计有借鉴将旋转运动转化为直线运动里有齿轮、齿条这 么一种传动方式，结构比较简单，设计比较容易。 方案间的比较： 表 1 两车体机构方案的比较 方案比较 方案 1 方案 2 设计方面 较复杂 较简单 结构方面 稍复杂 稍简单 布置方面 对称点 有点偏移 效率方面 较低 较高 精度方面 高 稍差 用材方面 一般 有长齿条 根据实际的工作条件：希望设计能够比较简单，结构比较简单，焊接小车的移动效率高一点，精度要求并不是很高，。故可从表 1 可选择出方案 2 作为该小车的设计结构方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 小车驱动电机功率的确定 (1) 电机功率的估计 根据数控锡丝 焊接机的重量、小车运行速度、轮胎直径来确定驱动电机的功率。 假定小车在轨道上行走，不考虑小车行驶中的空气阻力，分析小车的受力情况，以便估计小车所需的驱动力矩。此时，应把轮胎看成一个弹性体来考虑。 前面也提到了，在这里，由于电机的驱动是通过齿轮、齿条的啮合来驱动，故该小车的四轮都为从动轮。 这里先分析车轮的受力情况： 轮受力简图 假设在运动过程中，轮子做纯滚动。 设小车运动时的加速度为 应的车轮角加速度为 根据 推得： 1dw r 其中 图 中 P 车轮上的载荷， m 车轮的质量， N 地面对车轮的法向反作用力， U 为车轮的切向反作用力， 的车轮的推力。 根据平衡条件有 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 m （ 3 f r M J （ 值为 N ； 根据式（ （ 2 d r d t （ 由此可知，推动车轮前进要克服两种阻力，即车轮的滚动阻力和车轮的加速阻力。而后者又由平移质量产生的加速阻力 所组成。 齿轮、齿条传动作 为该小车的驱动机构，故驱动力矩设为 进而可将 解为小车的实际驱动力， r 为齿轮的半径。 故以小车车体做分析对象，在水平方向上，应用牛顿第二定律可得： 04 ( 4 )dM m mr d t （ 其中0 将式（ 的 0 244 d r d （ 由上式可得出结论为：小车的驱动力用来克服车轮的滚动阻力和数控锡丝焊接机的平移质量的加速阻力和车轮的旋转阻力。 可根据式（ 估出驱动力矩： 其中：车轮半径 60r 2 查理论力学 动摩阻系数 。）， 40 00 车 轮 质 量 估 计 为 J 估计为 2-4 ， 0 ( 4 0 0 . 8 ) 1 0 9844m m N； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 由于这里的焊接速度为 故可一定程度上估出22dv m 。 将上述数据带入式（ ： d 进而根据要求的运行速度为 v ,初步确定电机的功率 P： d M r （ 其中： 虑到该 焊接机其上的关节的运动，可取为 5。 解之得： P =645w 小车 轴的设计 前轮轴的设计（ 结构如图 前轮轴只承受弯矩而不承受扭矩，故属 于心轴。 图 前轮轴结构 （ 1） 求作用在轴上的力 自动引导小车的前轮受力，受力如图 2示。 （ 2） 轴的结构设计 （ a） 拟定轴上零件的装配方案 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 装配方案是：左轮辐板、右轮辐板、螺母、套筒、滚动轴承、轴用弹性挡圈依次从轴的右端向左安装，左端只安装滚动轴承和轴用弹性挡圈。这样就对各轴段的粗细顺序作了初步安排。 （ b） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 初步选择滚动轴承。自动引导小车前轮轴只受弯矩的作用，主要承受径向力而轴向力较小，故选用单列深沟球轴承。由轴承产品目录中初步选取单列深沟球轴承 6004，其尺寸为 dDT=2022故 d =d =d =20 右端滚动轴承采用轴 肩进行轴向定位。由手册上查得 6004型轴承的定位轴肩高度h=此取 d =25 取安装左、右轮辐处的轴段 的直径 d =30辐的左端采用轴肩定位，右端用螺母夹紧轮辐。已知轮辐的宽度为 34了使螺母端面可靠地压紧左右轮辐，此轴段应略短于轮辐的宽度，故取 l =32右轮辐的左段采用轴肩定位，取 h=3轴环处的直径 d =36环宽度 b取 l =5 轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 0，其尺寸为 0 d =d =19l =l =l = 其余尺寸根据前轮轴上关于左右轮辐结合面基本对称可任意确定尺寸，确定了轴上的各段直径和长度如图 （ c） 轴上零件的周向定位 左右轮辐与轴的周向定位采用平键联接。按 d 由手册查得平键截面bh=8B/T 1095 键槽用键槽铣刀加工，长为 28准键长见 1096同时为了保证左右轮辐与轴配合有良好的对中性，故选择左右轮辐 与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 （ d） 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 145 ，各轴肩处的圆角半径为 （ 3） 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 前轮轴的载荷分析图 7 （ 4） 按弯曲应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩的截面强度。最大负弯矩在截面 C上， 对截面 公式 4 1W（ 由表 15得， 45 钢 调质 由表 15得， 32323 8 8302 )430(4832 (32 d （ 1M P 安全。 后轮轴的设计 后轮轴在工作中既承受弯矩又承受扭矩，故属于转轴。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 后轮轴结构 （ 1） 求后轮轴上的功率2P、转速2蜗杆传动的效率 = （ r/ T （ 2） 作用在蜗轮上的力 （ 3） 初步确定轴的最小直径 先按式（ 15初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理。根据表 15，取0A=115，于是得 3220m i n （ 后轮轴的最小直径是安装轮辐处轴的直径 d。由于轮辐与轴采用键联结，故 d=26 （ 4） 轴的结构设计 （ a） 拟定轴上零件的装配方案 装配方案是：蜗轮、套筒、深沟球轴承、轴用弹性挡圈依次从轴的左端向右安装；右端安装深沟球轴承、透盖、内轮辐、轴端挡圈从右端向左安装。 （ b） 根据轴向定位的要求确定轴的各段 直径和长度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列深沟球轴承。单列深沟球轴承 6206，其尺寸为 dDT=3026故 d =d =d =30 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得 6206型轴承的定位轴肩高度h=3此，取 d =36 轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 0,其尺寸为 0 d=l = 取安装轮辐处的轴段 的直径 d =26辐的宽度为 27了使轴端挡 圈可靠地压紧轮辐，此轴段应略短于轮辐的宽度，故取 26l 。 其余尺寸根据零件的结构可任意选取。确定了轴上的各段直径和长度如图 （ c） 轴上零件的周向定位 蜗轮与轴的周向定位采用平键联接。按 d由手册查得平键截面 bh=8键槽长为 25辐与轴的配合为 H8/ （ d） 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 145 ，各轴肩处的圆角半径为 1R 。 （ 5） 求轴上的载荷 后轮轴上的受力分析 2= 1a) 在水平面上后轮轴的受力简图为 由静力平衡方程求出支座 A、 21 4 0H A H 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 图 后轮轴的载荷 分析图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 (b) 在垂直面上后轮轴的受力简图 由静力平衡方程求出支座 A、 22