轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析【版本2】.doc
轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析【原创含proe三维及7张CAD图】
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轮胎
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轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析【含proe三维及7张CAD图】
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- 内容简介：
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I轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析摘 要轮胎定型硫化机主要用于空心轮胎的外胎硫化，本次设计的机械手主要适用于普通外胎及子午线结构外胎等充气轮胎定型硫化机装胎。本次设计首先，调查了轮胎定型硫化机装卸胎装置的研究及发展现况；接着，对现有机械手原理进行分析并结合设计要求提出了总体结构方案；其次，对各主要零部件进行设计与选择；然后，采用 Pro/E 三维设计软件进行了虚拟设计。最后，设计了本机械手的液压系统及电控系统。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图、液压与控制技术等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用 AutoCAD、Pro/E 软件，对今后的工作与生活具有极大意义。关键词：装胎，机械手，结构，液压IIAbstractTyre vulcanizing machine is mainly used for the hollow tire of the tire, the design of the manipulator is mainly used in ordinary tire and radial structure of tire and pneumatic tire shaping vulcanizer tyre mounting.The design of the first, the investigation of the tire curing machine loading and unloading device of the research and development of the status quo; then, to analyze the existing mechanism and the design requirements of the overall structure scheme;Secondly, the design and selection of the main parts of the main parts, and then, using Pro/E 3D design software for virtual design. In the end, the hydraulic system and the electronic control system of the manipulator are designed.Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as: mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and exchange theory, mechanical drawing, hydraulic and control technology;Master the design method of common mechanical products and be able to skillfully use AutoCAD, Pro/E software, for the future work and life of great significance.Key words: Loading, Mechanical hand, Structure, HydraulicIII目 录摘 要 .IAbstract .II第一章 绪论 .11.1 选题背景及意义 .11.2 轮胎定型硫化机概述 .11.3 机械手概述 .11.4 国内外研究现状和趋势 .2第二章 总体方案设计 .32.1 设计要求 .32.2 总体方案选择 .32.2.1 机械手总体结构类型 .32.1.2 总体方案确定 .42.3 手爪结构方案选择 .42.3.1 机械手爪的典型结构 .42.3.2 手爪结构方案确定 .52.4 驱动方式的选择 .5第三章 主要零部件的设计与校核 .63.1 手爪的设计与校核 .63.1.1 设计要求 .63.1.2 设计计算 .63.2 手臂的设计与校核 .73.2.1 设计要求 .73.2.2 设计计算 .73.3 销轴设计与校核 .83.4 卡盘的结构设计 .93.5 转盘的结构设计 .93.6 转盘轴承的选择与校核 .10第四章 基于 Pro/E 的三维设计 .114.1 软件概述 .114.2 三维设计与装配 .11IV4.2.1 零件三维设计 .114.2.2 虚拟装配 .13第五章 液压与电控系统设计 .155.1 液压系统设计 .155.1.1 液压源系统的设计 .155.1.2 确定液压系统的主要参数 .165.1.3 计算和选择液压元件 .185.1.4 液压系统性能的验算 .195.2 电控系统设计 .195.2.1 控制器的选型 .195.2.2 PLC 外部接线设计 .205.2.3 I/O 地址分配 .205.2.4 机械手控制系统软件设计 .21总 结 .27参考文献 .28致 谢 .29轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析1第一章 绪论1.1 选题背景及意义机械手在自动化生产过程中使用的组件的钱包和移动设备与自动化功能，这是生产的机械化和自动化的过程中开发的新型装置。机械手可以代替人完成危险、重复、枯燥乏味的工作，减轻人的劳动强度，提高劳动生产率。机械手，在机械行业的应用越来越广泛，可用于装载，组装零件加工，零件的加工，尤其是在自动化数控机床、组合机床上的应用更广泛。目前，机械手已成为柔性制造系统和柔性制造单元 FMC FMS 中的重要组成部分。把机床设备和机械手一起形成灵活的系统或柔性制造单元的处理，这是适合的，小批量生产，可节省巨大的工件输送，结构紧凑，但和适应性很强。目前，我国的工业机械手技术和工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和工业化水平低，机械手的研究和设计的好坏直接影响到生产的自动化水平的提高，在中国，从经济的角度考虑所有的技术，是十分必要的。因此，机械手的研究与设计，是很有意义的。1.2 轮胎定型硫化机概述主要用于轮胎硫化（空心轮胎的汽车的轮胎和轮胎，飞机项目的胎儿，胎儿的力量和摩托车轮胎硫化，等。 ） 。在选定的普通轮胎硫化机硫化的基础上发展起来的。本设计主要应用，传统的机械手的轮胎和轮胎等。安装充气轮胎的子午线结构轮胎硫化。可以自动安装的轮胎，轮胎定型硫化，出院后，通货膨胀和一系列的技术操作和冷却。采用轮船型（或热板式） ，加热，可以使用一半的电影，也可以使用摆动的电影，并配有充气装置的轮胎硫化尼龙帘布线的用户，以支持使用。在我国的硫化轮胎的发展很快，从 1963 年 B 型机的设计与制造的四十年的历史已经凝固成型机，从零开始的治疗已经取得了很大的成功。国产定型硫化机，基本形成系列。近年来，定型硫化单位进行的研究，已经取得了可喜的发展。硫化轮胎的分类根据不同的观点：根据胶囊的特点可分为：A 型（硫化胶囊；B 型（下集）的硫化胶囊上 AB（收藏） ；硫化胶囊的“U”型的集合） 。根据加热方式可分为：夹套式硫化罐硫化；硫化；层流。传输模式可分为：连杆式液压硫化；硫化，硫化型液压环。按是否用胶囊可分为：有胶囊定型硫化机；无胶囊定型硫化机。1.3 机械手概述工业机械手的控制器、伺服驱动系统和传感器检测装置，是一种仿人操作，自轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析2动控制，可重复编程，可以在三维空间完成各种作业，机电设备自动化生产。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。这是对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新，起着非常重要的作用。机械手是综合计算机技术、控制论、机构学，信息和传感技术、人工智能、仿生学的研究和现代高新技术的多学科的形成，是非常积极的，更广泛的使用领域。机械手的手部动作的模仿，按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取，运输或操作的自动装置。在工业生产中应用的机械手，被称为“工业机械手。 ”在生产中的应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率：可降低劳动强度，保证产品的质量，安全生产和实现；特别是在高温、高压、低温度、压力、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣环境中，人的正常工作，而不是更重要的意义， 。因此，在机械加工、冲压、铸造、锻造、焊接、热处理、电镀、喷漆、组装和轻工业、交通运输、工业等。越来越广泛的参考。机械手的结构开始比较简单，只对某些特殊的更强，充放电装置的机床，该机床专用机械手是附加的。随着工业技术的发展，按照程序执行，制备可重复操作的独立控制，具有广泛的应用范围”的通用机械手控制程序” ，简称通用机械手。能够很快的通用机械手的工作程序的适应性变化引起的，因此，他不断变换的广泛的参考品种生产中小批量生产。1.4 国内外研究现状和趋势目前，在国内外各种机械手和机械手的研究已成为研究的热点，它的研究现状和发展趋势大致如下：（1）机的模块化结构、重建和发展。（2）的工业机械手的控制系统的基于 PC 的开放式控制器的发展方向，便于标准化和网络化。（3）的机械臂采用传感器，更为重要的作用，除了传统的位置，速度，加速度传感器中的应用，组装，焊接机械手的力量也和其他视觉，传感器。（4）关节式，侧喷射，喷射机械手喷涂的顶部，龙门式产品的标准化、通用化、模块化、系列化设计。（5）运输、装配和焊接和切割操作的工业机械手，和其他产品的标准化、通用化，模块化，系列研究；和离线培训方案和系统的动态仿真。总的来说，主要集中在两个方向：一是机械手控制器的智能传感器，很多，很多，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其次，连接的生产和加工，满足工业机械手的相对具体的任务，主要是利用在比高模块的价格，满足要求，工作的基础上，实现经济，系统简单、可靠，多采用市场化和模块化的工业控制器。轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析3第二章 总体方案设计2.1 设计要求本次课题为：硫化机装胎装置（机械手）的结构设计，应使其具有以下优点： （1）抓胎轻便、运行稳定（2）解决生胎抓取过程中由于胎胚自重而导致胎胚变形（3）生胎放入硫化机时：中心定位精度高，确保生胎在模具中间（4）完成生胎放置后，进行下压生胎以确保生胎放置准确并进入模具硫化机参数：（1）轮胎的规格为：185/60R14 82H 轿车子午胎（2）硫化机采用的是活络模具。2.2 总体方案选择2.2.1 机械手总体结构类型工业机械手的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。每一个结构形式和各自的特点，分别介绍如下：（1）的直角坐标机械手的结构机械手的笛卡尔坐标系的空间运动三个相互取消与直线运动来实现，如图 2 1.a。由于直线运动的全闭环位置控制易于实现，所以，直角坐标机械手可以达到较高的定位精度（m）（2）圆柱坐标机械手的结构圆柱坐标机械手的两个空间运动与旋转运动和直线运动来实现，如图 2 - 1.b。这是机械手的构造比较简单，精度也可以，通常用于处理操作。他的工作空间是圆柱形的空间。（3）球坐标机械手的结构球坐标系的空间运动是由两个机械手的旋转运动和直线运动来实现，如图 2 - 1.c。这是机械手结构简单，成本低，但不是很高的精度。主要应用于处理操作。他的工作空间是一类球形的空间。（4）关节式机械手的结构关节式机械手的空间运动由三个旋转运动的执行计划，如 2 - d。关节型机械手动作灵活，结构紧凑，占地面积小。机械手体相对的尺寸，更大的空间来他的工作。轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析4图 2-1 四种机械手坐标形式2.1.2 总体方案确定具体到本设计，因为设计要求搬运的轮胎生胎的质量达 20KG，直径达577.6mm(185/60R14 82H 轿车子午胎)，同时考虑到轮胎硫化机布局的具体形式及对机械手的具体要求，考虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本、提高可靠度。该机械手在工作中需要 2 种运动，即：立柱升降、手臂的回转运动，综合考虑机械手自由度数目取为 2，坐标形式选择圆柱坐标形式，即一个转动自由度已个移动自由度。其特点是：结构比较简单，手臂运动范围大，且有较高的定位准确度。机械手工作布局图如图 2-2 所示。图 2-1 胎装置结构示意图2.3 手爪结构方案选择2.3.1 机械手爪的典型结构（1）楔杠杆式夹持器楔和杠杆，实现由机械手实现工件的松树，打开，爬行。（2）溜槽式夹持器当活塞向前移动，当降落伞是通过产生的促进作用和合并的手爪的夹紧，夹紧力时，活塞运动前，手爪松开。这是开启和关闭的抓取器的尺寸更大的适应性的旅行，不同的对象。轮胎定型硫化机装卸胎装置的设计与分析5（3）连杆杠杆式夹持器这是爪在活塞连杆和推力，有杠杆夹（放松）搅拌桨的杠杆放大的作用，因为这样可以有更大的力量，手爪的夹紧力。通常用于结合的春天。（4）齿轮齿条式夹持器这是爪通过活塞推动齿条使齿轮产生的旋转运动，手爪的夹紧和松开。（5）平行的杠杆式夹持器导轨的平行四边形机构可以保证，所以不需要保持平行夹爪的手的动作比平行移动的夹持器，脱轨的摩擦，将大大缩短。2.3.2 手爪结构方案确定考虑的轮胎生胎较软，在抓取时容易因为重力变形，为了防止变形应该采用多个手爪的形式；又由于设计要求装胎时对心精度高，因此各手抓应该同步进行抓取动作。综合这些因素本次采用六滑槽式结构，其滑槽盘与驱动盘结构如下图。2.4 驱动方式的选择机械手的驱动系统，按动力源分为液压、气动和电动三大类。根据需要也可这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。这三类基本驱动系统的主要特点如下：（1）液压驱动由于液压技术是一种成熟的技术，该技术具有大功率（或力矩） ，快速的反应力和惯性，比大高，易于实现直接驱动等。适合在承载能力大，惯性和大的火灾和爆炸的环境中工作的机器人。但需要，液压系统的能量转换（电转化为液压能） ，速度控制在大多数情况下，使用的节流系统效率低，比电传动，液压系统泄漏的液体可能会导致环境的污染，和噪声性能也越高。（2）气动驱动系统具有速度快、结构简单、维修方便、价格低廉等特点。适用于中、小负荷应用于机器人。但是，因为很难实现伺服控制，多机器人的控制程序，如在顶部和底部的材料和冲压机器人中应用较多。（3）电动驱动由于低惯性，大扭矩交流和直流伺服电机和伺服（的交流-直流转换器支持广泛使用的脉冲宽度调制器， ）这一类的机器人的驱动程序，系统得到了广泛的应用。不需要这些驱动系统的能量转换，使用方便，噪音低，控制灵活。大多数
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