R175型柴油机机体加工自动线上多功能气压机械手设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 目 录 目 录 . 1 摘 要 . 3 . 4 1 毕业设计的目的 . 5 2 机械制造技术毕业设计的基本任务与要求 . 6 2 计任务 . 6 2 业设计基本要求 . 6 3 毕业设计说明书的编写 . 7 4 液压部分 . 8 液压系统的工 作原理 . 8 液压传动的工作特性 . 8 液压系统的组成 . 8 液压系统的优、缺点 . 9 5 回转装置的总体组成及结构设计 . 11 转装置的组成 . 11 行件 . 11 递件 . 11 动件 . 11 制系统 . 12 6 机械传动方案的设计与计算 . 13 小车的主要组成部分 . 13 同步带传动方式优缺点 . 13 驱动动力源 . 14 机械传动方案的设计计算 . 14 计数据确定 . 14 步 带结构的设计计算 . 16 具使用 . 20 定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 . 20 定加工余量 . 20 定工序尺寸及其公差 . 21 项加工数据的计算 . 22 杆的检验 . 29 察外表缺陷及目测表面粗糙度 . 29 查主要表面的尺寸精度 . 29 验主要表面的位置精度 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 杆螺钉孔与结合面垂直度的检验 . 29 7 工装设计 . 31 削分面夹具设计 . 31 具的问题注意 . 31 具设计 . 31 大头孔夹具 . 33 具的注意问题 . 33 具设计 . 33 设计小结 . 36 致 谢 . 37 参考文献 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 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。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手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。 机械手是在机械化，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，机械手 被广泛的运用于自动生产线中，机械人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，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它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，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 关键词： 机械工业 工业机械手 自动化生产 机械化 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of a of is of of up by is is to in a in to a a is is a or be in of to of to a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 毕业设计的目的 机械制造技术毕业设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学声能全面综合的运用所学的理论和时间知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是： （ 1）培养工程意识。 （ 2）训练基本技能。 （ 3）培养质量意识。 （ 4）培养规范意识。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 机械制造技术毕业设计的基本任务与要求 2 计任务 （ 1）设计一个中等复杂的零件的加工工艺规程； （ 2）设计一个专用夹具； （ 3）编写设计说明书。 2 业设计基本要求 （ 1）内容完整，步骤齐全。 （ 2） 设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规范，简图应简洁明了，正确易懂。 （ 3）正确处理继承与创新的关系。 （ 4）正确使用标准和规范。 （ 5） 尽量采用先进设计手段。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 毕业设计说明书的编写 说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清晰、图文并茂，充分表达自己的见解，力求避免抄书。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 液压部分 “机、电、液”中的“液”即指液压系统。 液压系统相对于机械传动来说，是一门新兴的技术。人类使用水力机械及液压技术虽然已有很长的历史，但是液压技术在机械领域中得以应 用并取得迅速发展则是本世纪，特别是第二次世界大战以来的事。由于液压传动具有许多突出的优点，因而目前已广泛的应用在工、农业机械、机床、交通运输、路地行走设备、船舶控制、火炮控制、飞机、导弹等各方面。 液压系统的工作原理 所谓液压系统就是以液体为介质，依靠运动者的液体的压力能来传递力的。液压系统工作是，液压泵把电动机传来的回转式机械能转变成油液的压力能：油液被输送到液压缸（或液压马达）后，又由液压缸（或液压马达）把油液的压力能变为直线式（或回转式）的机械能输出。液压系统中的油液在受调节、控制的状态下进 行工作的因此液压传动和液压控制在这个意义上来说难以截然分开。液压系统必须满足起执行元件在力和速度方面的要求。 液压传动的工作特性 液压系统工作是，外界负载越大（在有效承压面积一定的前提下）所需要的压力也越大，反之亦然。因此液压系统的由压力（简称系统的压力，下同）大小取决于外界负载。负载大，系统压力大；负载小，系统压力小；负载为零，系统压力为零。另外，活塞或工作台的运动速度（简称系统的速度，下同）取决于单位时间通过节流阀进入液压缸中油液的体积即流量。流量越大（在有效承压面积一定的前提下）系统的速度越 快，反之亦然。流量为零，系统的速度亦为零。液压系统的压力和外在负载，速度和流量的这两个关系称作液压传动的两个工作特性。 液压系统的组成 液压系统由以下五个部分组成： 1）动力元件 它是将原动机输入的机械能转换为液压能的装置。液压泵即为动力元件。 2）执行元件 它是将液体的压力能转换为机械能的装置，以驱动部件。液压缸和液压马达即为执行元件。 3）控制调节元件 控制调节元件是指各种阀类元件，它们的作用是控制液买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压系统中油液的压力、流量和方向，以保证执行元件完成预期的工作运动。 4） 辅助元件 辅助元件是指油箱、油管、管接头、滤油器、压力表、流量表等。 5）工作介质 在液压系统中使用液压油（通常为矿物油）。 液压系统的优、缺点 液压系统与机械、电力等传动相比。有以下特点： 1） 能方便的进行无级调速，调速范围大。 2） 体积小，、重量轻、功率大。一方面，在相同输出功率的前提下，其体积小、重量轻、惯性小、动作灵敏，这对于液压自动控制系统有重要的意义。另一方面，在体积或重量相近的情况下，其输出功率大，能传递较大的扭矩或推力（如万吨水压力等）。 3） 控制和调节简单、方 便、省力，易实现自动化控制和过载保护。 4） 可实现无间隙传动，运动平稳。 5） 因为传动介质为油液，故液体元件有自我润滑作用，使用寿命长。 6） 液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和推广使用。 7）可以采用大推力的液压缸和大扭矩的液压马达直接带动负载，从而失去了中间的减速装置，使传动简化。 液压传动的主要缺点： 1） 漏 由于作为传动介质的液体是在一定的压力下，有时是在较高的压力下工作的，因此在有相对运动的表面间不可避免要产生泄漏。同时，由于油液并不是不可以压缩的，油管等也回 产生弹性变形，所以液压传动不宜用在传动比要求较严格的场合。 2） 震 液压传动中的“液压冲击和空穴现象”会产生很大的震动和噪声。 3） 热 在能量转换和传递过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使油液发热，总效率降低，故液压传动不宜远距离转动。 4） 液压传动性能对温度比较敏感，故不宜在高温及低温下工作。液压传动装置对油液的污染也较敏感，故要求有良好的过滤设施。 5） 液压元件加工要求高一般情况下又要求有独立的能源（如液压泵站），这些可能使产品成本提高。 6） 液压系统出现鼓故障时 不宜追查原因，不宜迅速排除。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 综上所述，液压传动由于其优点比较突出，故在工、农业各个部门获得广泛的应用。它的某些缺点随着生产技术的不断发展、提高，正在逐步得到克服。 由于液压传动相对于机械传动有以上几个突出的优点，所以确定机械手的前伸后退、左转右转、夹紧放松着三部分动作用液压传动来实现。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 回转装置的总体组成及结构设计 回转装置主要由执行件、传递件、驱动件及控制系统四大部分组成。 执行件 本设计选用的是回转台与传递件 链轮共用的一个长平键的心轴。 驱动件驱动传 递件 链轮传动，链轮通过共用件将回转运动直接传递给与心轴件联接的回转台，并使之旋转。 递件 本课题中机械手要求作间歇往复回转运动，因此，考虑采用回转曲线传动。 回转传动可分为齿轮传动、带传动和链传动。 齿轮传动虽然效率高，工作可靠，寿命长，结构紧凑，圆周速度及功率范围广，但制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护，低精度时噪声大。由于本课题中机械手回转精度要求不高，因此，不予考虑。 链传动无弹性滑动和打滑现象，工作可靠，具有准确的平均传动比，传动效率较高，在传动相同功率的情况下，结构较为 紧凑，链条张紧力小，作用于链轮轴的力也较小，故链传动能够在低速重载的条件下使用。与齿轮传动相比，链传动制造和安装精度要求较低链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比，传动平稳性较差，工作时有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，传动中有周期性的重载荷和啮合冲击，不适合载荷变化很大和急速反向转动的场合。 带传动是一种应用很广的机械传动，虽然结构简单，制作成本低，传动平稳，无需润滑，制造和安装精度要求不高，噪声小，能缓冲吸震，有过载保护作用。 同步带传动是一种啮合型带传动。它具有齿轮传动和摩擦带传动的特点。还具有传递 功率大，传动比准确等特点。故多用于要求传动平稳，传动精度较高的场合。 因此回转装置中的运动传递本设计使用同步带传动。 动件 驱动件主要有四种：气动驱动、电气驱动、机械驱动和液压驱动。其中以液压、气动用的最多，占 90%以上；电动、机械驱动用的较少。 气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用 4纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压，个别的达到 8大气压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统 容易生锈。 为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。 气驱动采用的不多。现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构；有的采用直线电动机。通用机械手则考虑采用同一种形式的动力，出力比较大；缺点是控制响应速度比较慢。 机械驱动只用于固定的场合。一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可靠，速度高，成本低；缺点是不易调整 液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油 缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。 本课题设计采用液压驱动。利用液压缸带动带动链轮、链条实现回转运动。设计配有液压总站，与回转装置并排置于小车之上。 控制系统 机械手控制系统的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间和加速度等。 控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行 工作。 本课题采用电机驱动。利用电动机带动带轮、带轮传动通过齿轮和轴的公用件实现小车的行走运动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 机械传动方案的设计与计算 小车的主要组成部分 1、 驱动系统 采用步进电动机带动同步带与带轮驱动小车沿导轨作径向往复运动。 2、 执行机构 交换工作台的送出采用液压送出方式，交换工作台应沿相应的轨道送出。 3、 控制部分 采用 其小车示意图如图 图 同步带传动方式优缺点 （一）优点 1、 传动比准确，同 步带是啮合传动，工作时无滑动。 2、 传动效率高，效率可达 96%，与 0%以上。 3、 传动平稳，能吸收振动，噪声小。 4、 使用范围广，传动比可达 10，且带轮直径比 不需要大的张紧力，结构系统高速大 50m/s ，传递功率 300、 传动比准确，对轴及轴承的压力小，耐油耐磨性好，允许采用较小的带轮直径，较短的中心距和较大是速比。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6、 维护保养方便，能在高温，灰尘、水及、腐蚀，介质的恶劣环境中工作，不需润滑。 （二）缺点： 1、 安装要求高。要求二带轮轴线平行。同步在与二带 轮轴线垂直的平面内运行。带轮中心距要求较严格。安装不当易发生干涉，爬齿，跳齿等现象。 2、 带与带轮的制造工艺比较复杂，成本受批量影响。 驱动动力源 步进电动机是一种把脉冲信号变换成直线位移或角位移的执行元件，也可以说是一种机械式的数模转换器，每输入一个脉冲，步进电动机就前进一步，因此称作脉冲电动机，步进电动机的种类繁多，主要分三大类：反应式步进电动机、机床磁式步进电动机以及永磁感应式步进电动机，本是合计采用反应式步进电动机，因为其结构简单，是应用最广泛的一种。 步进电动机能成为现代数字控制系统重 要的执行元件。是因为步进电动机本身也在不断发展，性能也在不断完善。其优点如下： 1、 可直接实现数字控制。 2、 控制性能好 3、 无接触式元件，没有电刷和转换器，运行平稳可靠，在步进电动机的负载范围内，步距值不受电源电压的大小，负载大小，波形及周围环境温度变换的影响，抗干扰能力强，能保持运行转速。 4、 误差不长期积累。 5、 反应式步进电动机在一相绕组通电的情况下，具有自锁能力，永磁式步进电动机在不通电的情况下也能保持转矩。 机械传动方案的设计计算 本设计采用一级传动，传动比为 设计计 算参照 (下册机械工业出版社出版 )中的第十章链传动和带传动中第五节多楔带和同步带传动中的同步带传动章节。 计数据确定 因为设计车速为 3km/h，考虑到实际车速有 50%的误差，所以实际最高车速应为 h 折算成米 /秒 应为 s V 车 =s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 据实际工作要求取车轮直径为 130因为车速为 s 所以车速也应等于轮子的切向速度 因为 V= 0 1000 V 车轮切向速度 V=s d 车轮直径 d=130mm n 车轮转速 所以经计算得 n=60 1000V/ d =60 1000 130=184为车轮转速也等于驱动轴转速 所以 n=184 n 转驱 =184为 T=610 n T 驱动转矩 T=9驱 驱动轴 功率 n 驱动轴转速 n=184以经计算得 9 310 =610 184 为 = 驱动轴转速 184 电机轴转速 传动比 所以计算得 驱 184=276 记 276为驱动轴转驱为 所以据实际工作要求选用型号为 130相，步距角为 压为 12/800000步 /S，空载运行频率为 16000步 /因为 610 电机轴转矩 m 电机轴转速 276电 电机功率 所以计算得 610 =310 276/610 =为 总 = 带 联 滚 总 总的传动效率 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 带 同步带的传动效率 带 = 联 联轴器的传动效率 联 = 滚 滚动轴承的传动效率 滚 =以 总 = 总 =为 总 驱动轴功率 总 总机械传动功率 总 = 电动机实际功率 所以计算得 总 = 为 所以符合工作要求 步 带结构的设计计算 1）求出设计功率 因为 m K。 设计功率 名义传递功率也就是电动机功率 P P=。 载荷修正系数 实用机械设计手册（下）表 。取 因为传动装置未及张紧装置和系统为减速运动 所以其附加修正系数为零 所以 ）、选择带的节距 因为 276小带轮转速 查实用机械设计手册（下）图 ，对应的节距 ）、确定带轮直径和带节线长 查实用机械设计手册表 H 型带，小带轮转速 76001应为 14 2 因为 =1 传动比 =2 大带轮齿数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 小带轮齿数 2 所以 = =22=33 查机电一体化机械系统设计表 3带轮齿数 2 2 小带轮节圆直径 因为 1= 同步带节距 1 小带轮齿数 2 所以计算得 22/ 理可得 大带轮节圆直径 择带长 定中心距 a 因为 0.7( a 2(大带轮节圆直径 小带轮节圆直径 以 a 436.6 420 a=420为 (2 (180 定 角 因为 =(a) 所以 =( 420)=3 所以 a=420 =3 所以 420 (2 3. （ 343 2 =1184线长 184实用机械设计手册（下）表 整后 选用长度代号为 510 齿数 02的同步带 4)、传动中心距 因为 M=(2M 修正系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 同步带节 距 b 同步带齿数 02 大带轮齿数 2 小带轮齿数 2 所以计算得 M=(21 102 M=为 a=M+ /)(8/1 2122 2 =476mm a=476以节线长 传动中心距 a=476)、选择标准带宽 确定小带轮齿数 2 小带轮转速 84实用机械设计手册 (下 )表 型带的基准额定功率P。 =定实际带宽 为 Pd/P。） 标准带宽 查实用机械设计手册 (下 )表 =d 设计功率 2 啮合齿数系数 据实际工作要求 所以 =实用机械设计手册表 标准为 标准宽度代号为 100宽度极限偏差为 定带宽系数 为 bs/) 所以 w=定额定功率 P 因为 P=P。 啮合齿数系数 带宽系数 。 基准额定功率 P。 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 所以计算得 P=为 P 所以满足设计要求 带的圆周速度 因为 V= 0 1000 带的节距 1 小带轮齿数 2 带轮转速 76r/以计算得 V=22 276/60 1000=s 工作能力验算 因为 P=(m )V 103 啮合齿数系数 带宽系数 a 许用工作拉力 查实用机械设计手册表 a=m 单位长度质量查实用机械设计手册表 m= 1 ( /000=为 P 以额定功率大于设计功率故带的传动能力足够。 最小轴径的确定 因为 A 修正系数查简用机械设计手册表 145钢 18 P 传递功率为 n 驱动轴转速为 184r/以 1183 184/13mm 0)结果整理 选用 s=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 小带轮 Z=22 d=带轮 Z=32 d=动的中心距 a=476的长度带号为 510 宽度带号为 100 其余查实用机械设计手册表 表 小轴径为 30应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。 保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制 7 个自由度（其是长圆柱销限制 4 个，长菱形销限制 2 个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。 定各工序的加工余量、计 算工序尺寸及公差 定加工余量 用查表法确定机械加工余量： （根据机械加工工艺手册第一卷 表 25 表 26 表 27） （ 1）、平面加工的工序余量（ 单面加工方法 单面余量 经济精度 工序尺寸 表面粗糙度 毛坯 43 铣 ) 40( 铣 ) 磨 ) 磨 38( ) 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 ) 则连杆两端面总的加工余量为： A 总 = 21 ni =（ A 粗铣 +A 精铣 +A 粗磨 +A 精磨 ） 2 =（ 2 = 2）、连杆铸造出来的总的厚度为 H=38+ 定工序尺寸及其公差 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 2 29 表 2 34） 1）、大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为 55 工序名称 工序基 本余量 工序经济 精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度 珩磨 (6 6 镗 (8 8 精镗 1 )(11 65 65)(11 次粗镗 2 )(1