前桥装配设备的设计【全套含16张CAD图纸】
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CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计任务书毕业设计任务书论文题目：论文题目：前桥装配设备的设计前桥装配设备的设计学生姓名：学生姓名：郭战遴郭战遴学院名称：学院名称：国际教育学院国际教育学院专业名称专业名称：机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化班级名称：班级名称：机制机制 16461646 班班学学号号：16224216121622421612指导教师：指导教师：李海波李海波教师职称教师职称: :副教授副教授学学历：历：20202020 年年 月月 日日毕业设计（论文）原创性声明毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名：日期：1毕业设计（论文）使用授权声明毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文）。保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。本人签名：导师签名：日期：1摘摘 要要中国是全球人数人口基数很多的国家，其中流动性也很大得大，同时随着经济的发展和人们生活节奏的加快，为了出行更加便利汽车也成了现代人必不可少得一种快捷得工具。随着汽车行业的发展，汽车也随着时代而普遍出现，无论大型车小型车很多有有。其中的前桥是万分重要不能缺少的一个组成部分，步入二十一世纪以来，世界的汽车的产业发展迅速，百姓对于汽车方面的消费也呈上升趋势，呈现出了十分强劲的势头。与此之同时也促进了非标自动化的加工业的发展。而在多种工业设备过程中，需要很大的工作量，本次设计的项目是前桥装配设备的设计，第一步我们要分析本次设计背景，调查课题就于当前的研究现状的优点与缺陷所在，通过研究分析，能够正确运用机械设计制造系统以及其他所学课程的相关理论制造设计的知识，制定机械设计计划，通过比较分析学习必要的计算方法。掌握并了解设计的基本办法。通过设计，培养可行性强的设计思维、解析、处理问题的能力。确定一种最合理的传动系统方案以实现既定的功能要求。再结合相关理论知识，对自动化的历史、发展应用性方面和本设备综合概括。整个系统机构设计简单，结构精妙，性能稳定，实现多功能。确定研究方向和思路，之后基于工程原理，将对前桥装配设备的设计，采用非标自动化的设计原理，实现方便使用，最后再进行制图与建模：使用 AutoCAD，Solidworks、Catia 等来进行设计后的制图以及三维建模。关键词：关键词：前桥 ;自动化 ;机械；发展AbstractChina is a country that with a large population base in the whole world, and its mobilityis also very large. At the same time, with the development of the economy and theacceleration of peoples living rhythm, in order to travel more and more convenient,atnow cars have become an indispensable and fast tool for the modern people. With thedevelopment of the automobile industry, the automobile also appears generally with thetimes, no matter how many large cars and small cars there are. The front axle is anindispensable part. In recent years,after 21th with the rapid development of automobile,we could now the consumption of automobile has increased dramatically, showing astrong momentum. At the same time, it is also promotes the development ofnon-standard automation processing industry. In the process of a variety of industrialequipment, a lot of work is required. The project of this design is the design of frontaxle assembly equipment.At the First, analyze the design background, understand theadvantages and disadvantages of the current research status. Through research andanalysis, correctly use the relevant theoretical knowledge of mechanical design systemand other courses, formulate the mechanical design plan, and learn the necessarycalculation methods through comparative analysis 。Master the basic method of design.Through design, cultivate the ability of correct design thinking, analysis and problemsolving. Determine the most reasonable transmission system scheme to achieve theestablished functional requirements. Combined with relevant theoretical knowledge, thehistory, development and application of automation and the equipment are summarized.The whole system is simple in design, exquisite in structure, stable in performance andmulti-function. Determine the research direction and ideas, then based on theengineering principle, the design of the front axle assembly equipment will adopt thedesign principle of non-standard automation to realize the convenience of use, andfinally carry out the drawing and modeling: use AutoCAD, Solidworks, CATIA, etc. tocarry out the drawing and 3D modeling after the designKeywords:Nonstandard automation; automation; machinery; development目 录1 绪论绪论. 11.1 国内外发展现状.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.1.1 国外自动化的发展现状.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.1.2 国内自动化的发展现状.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.2 发展趋势和现实意义. 11.3 前桥装配自动化优点.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.4 研究内容. 22 前桥装配设备总体设计前桥装配设备总体设计.52.1 前桥装配设备内容. 52.2 前桥装配设备的设计. 52.2.1 前桥装配设备的设计要求.62.2.2 前桥装配设备的设计路线.62.3 综合设备零件设计原则. 73 主要零部件的设计主要零部件的设计.83.1 电机的选型. 83.2 轴的选择. 93.3 计算轴的最小直径. 93.4 轴的结构尺寸确定.103.5 气动系统部分.123.6 气缸选型.143.6.1 气缸的理论输出力.143.6.2 气缸的负载率.153.7 导轨部分.163.8 压装力及其性能.173.8.1 液压缸的结构.183.8.2 带动工作台的液压缸的计算.194 前桥装配设备部件的示意图前桥装配设备部件的示意图.214.1 前桥装配设计整体视图.214.2 压装组件.224.3 设备压装过程.255 结论结论. 29参考文献参考文献.29致致谢谢. 322020 届毕业设计（论文）11 绪论绪论1.1 国内外国内外的装配机械的装配机械发展现状发展现状1.1.1 国际上目前国际上目前自动化的发展现状自动化的发展现状世界自动化的产业正在以一个令人震撼的速度发展。有关传感器技术、开放性大中小型产业使用的过程自动化机械系统、现场的总线调试装配技术和其他自动化技术凝聚成了产业界程度，尤其为上世纪九十年代期间的美国与日本的传感器总售量额数突破了一百亿美元。国外历史的产业革命时期，外国史的机械自动化非常耀眼，可以说是载入史册的创举。在当时，瓦特自己通过改良后的复古蒸汽机运用了很多我们熟知的机械自动控制和周边管制系统：离心知事、节气门阀。离心加瓦纳创造了一个新的机械自动控制里程碑。1.1.2 国内自动化的发展现状国内自动化的发展现状目前，国内一些主要汽车生产厂家使用的车桥装配机构，由于汽车生产量较大，目前，前车轴主销和锁紧销大部分采用手动压床安装。工人的劳动力大，生产效率慢，装置完全控制，装配精度低下落后，控制系统采用后方，手动操作，人的控制监视。对人身的保护性较差，这种大型装配机构压装精度低。再有对不同型号的前桥进行装配时，需要人工更换夹具，生产效率低、安全性差。因此，前车轴组装装置在前车轴组装的工序和结果上不满足生产人员最基本的要求，新技术的研究和装置的更新是当务之急。它可以减少工人的劳动力，减少噪音污染，改善工作环境，减少人为锁定销造成的损失，确保压入深度，提高了装配质量。自动化对我国制造行业及举国 GDP 经济发展有着不可或缺十分重要的作用，推进了制造传统及未来新行业的生产工艺方式，加速了当今时代制造行业还有周边产业链行业的创新性发展程度。并且，机械制造及自动化可以说代表了我国国家的科技竞争水平和经济发展的成功性，给我国千万家百姓的生活与工作很好的提供了方便，大幅度节省了人力和物力资源，有效降低了在机械制造过程中的可利用资源浪费，为经济可持续发展政策提供了支持。一般来说，大多数中小规模的非标准自动化机械企业都面临着三大难题。只有想办法解决处理这三个大课题，他们才得以存在下来，才能面对将要发生在市场上的种种机会。因此，我们必须冷静下来，奋发的工作，总是首先要支持口碑好的商业方针。向客户提供从完成方案、处理、组装到调试的综合解决方案。产品的理论形态方案相关建模作业绘制个性处理组装调试，提供完整的产业性集合。2020 届毕业设计（论文）21.2 发展趋势和现实意义发展趋势和现实意义随着人力资源的不足，未来市场上的非标准自动化机器将会扩大和普及。业界对应的人才需求也很大。设计注重于理论知识，生产可以刨去更美观、或许还有实用，目的是简单、高效、经济、能有创造力。作为一名行业中站得住脚的资深设计师，机械评价应该具有能够避开许多不必要弯路的超越判断力。节约机器相关开发的时间、人力和成本。成功并非偶然的设计师需要长期的一般、战略、控制新开发的机器和产品的制造过程，并达到预期的效果。因为是非标准机器，所以组装非常重要。不是简单的组装和调试。有资格的总成工程师，至少因为是同一类型的机器，他组装的机器的使用寿命要长得多。这不仅是汇编器的实际经验，还需要充分理解和注意适用卡车操作的设备组件、容许范围、材料性能等关键，找出问题好，设计反馈，分析问题，并一起解决开始。我理解的总成工程师不是以前埃尔达那一代说的 fita。非标准拟合还必须帮助工程师完成一组成功的理论知识、丰富的组装经验和零件处理技术的过程跟踪和质量检验。随着当今自主品牌车企的崛起，汽车对前桥的材料以及技术要求也越来越高，这要求汽车前桥的装配工艺更高，因此需要更高性能的前桥装配装备机构。随着不断的研究与开发，会朝着自适应可调前桥装配装备机构方向发展。总之，未来的汽车前桥装配装备机构应该有以下特点：高精度、高安全性、更高的使用性能等，以更好的完成前桥的装配，使汽车驾驶者与乘客更加舒适安全。1.3 前桥装配自动化优点前桥装配自动化优点自动化有以下几点。另一方面，人类的体力劳动消耗是可以被替换掉的，或者可以帮助人的目的劳动，调教，运营，控制，优化人工的机器。在功能方面，它只是一部分自动化功能的目标系统，取代了人的肉体或精神劳动。自动化的功能目标是形成多种多样的有机系统。关于范围，制造自动化不仅包括特定的制造过程，还包括产品它本身生命循环的所有过程。非标准自动化也属于自动化领域。功能是自动化的机器设备，并且根据企业用户的过程要求来设计和定制。那个操作很方便，灵活，不是单品。其功能有很大的变更余地，可以根据用户的要求追加。一般用于工业、电子等领域。自动化对中国制造业和国民经济的延伸起着重要的作用。改变制造业的运作形式，推动制造业和相关产业的革新和发展另外，机械制造和自动化反映了中国科学技术和经济发展的水平，为人们的生命和工作提供便利，保存人和材料资源，减少机械制造过程中资源的浪费，提供可持续经济发展的支持。在可持续发展方面，可长远发展是中国社会发展的重要诱导意识形态，所以可持续发展是中国机械制造和自动化的必然发展趋势。在展现过程中，中国注重的产业、金融相关和文化的可持续发展。机械制造业是中国 GDP 的重要展示实力部分，机械制造的能够欧持续的发展是中国可倡导政策的必要条件。进而，随着机械制造自动化的发展，机械制造的效率提高，自动化逐渐走进百姓的生活中，2020 届毕业设计（论文）3机械制造过程中的消耗品减少，能够减少机械制造造成的环境损伤。加强机械制造环保材料和可再生资源的应用，促进机械制造的可持续开发。随着高新技术的发展，高技术、新技术被广泛应用于各个领域在机械加工的自动化中，高技术和新技术被广泛使用。具体地说，现代机械制造业中的自动化技术具有更大的优点，先进的技术手段在机械制造过程中被广泛使用。而且，机械制造人员的科学技术和专业技术水平一直在改善。此外，机械制造自动化的发展，引导了基于信息的设计方法，必用了多样化的机械设计理论和机械设计技术，使用用于科学处理机械制造方法和机械制造技术的技术手段。因此，形成科学的机械设计法。同时，采用高技术、新技术，可以改善机械制造自动化系统，提高机械制造自动化系统的可用性，高效率发挥出机械制造自动化的体现所在，为提高机械制造产品的质量提供保证。一般来说，机械制造自动化的发展不仅与机械产品的设计和制造有关，还与企业的竞争和市场发展密切相关。由于自动化市场环境中产业的发展，所有工人的需求都大幅增加。生产部门正在加速成本。在保质了产品质量的前提下，想造出廉价的东西。唯一的方法是削减生产成本，提高产出的速率。手动操控的上限速度受到限制。无论哪个车站。自动化有以下几点。另一方面，人类的体力劳动可以被替换，或者可以帮助人的精神劳动，调整，管理，控制，优化人的机器。在功能方面，它只是一部分自动化功能的目标系统，取代了人的肉体或精神劳动。自动化的存在的意义是铸就多种多样的有机系统。关于范围，制造自动化不仅包括特定的制造过程，还包括产品生命完整循环的所有过程。现在自动化机器发展现在自动化机器发展至可以熟练运用并交换成果至可以熟练运用并交换成果的阶段自动化是的阶段自动化是 1 家家致力于致力于从事研发从事研发产品产品、制造产出制造产出、销售销售 AI 自动自动完成完成控制控制、数字字符数字字符、因特因特控制器和传感控制器和传感器的器的前瞻精尖前瞻精尖企业。企业。它本身的它本身的多个功能多个功能系统系统模块和完整嵌入式模块和完整嵌入式可靠处理可靠处理方案可以方案可以达到达到许多用户的个人需求。该公司的产品有各种各样的一系列产品来满足顾客的许多用户的个人需求。该公司的产品有各种各样的一系列产品来满足顾客的需求。自动化装置由振动板构成。需求。自动化装置由振动板构成。1.4 研究内容研究内容(1)首先对非标自动化的研究背景进行了详细的介绍，并结合当今社会的现状分析了研究的目的及意义。(2)对前桥设备自动化设计要求进行了总结与归纳，最后对本文研究的主要内容及结构框架进行了介绍。(3)设计计算。首先对前桥设备的驱动电机进行了选型，然后又对前桥设备的固定系统进行了设计，采用的是中心自动对中机构，并对其中所用的调节和限位做出校验。(4)前桥装配装备设计是应用机械设计专业知识完成一台专机设计。前部车轴组装装置可以完成汽车前部车轴的组装作业。工件固定件既方便又可靠地使用，并且为了与不同的前部车轴夹一致，可以迅速更换。压床位置准确，可以检测压2020 届毕业设计（论文）4床力，可以调整工作台的高度和位置，以适合汽车不同型号的前部车轴组件的压装，压装力可用电机或气动实现，工作过程有对操作人员的安全保护。利用三维制图软件对前桥设备进行了结构设计，并绘制出重要零部件的二维图纸，并对其主要零部件的功能及材料进行了详细的介绍，对它的整体结构进行讲解。2020 届毕业设计（论文）52 前桥装配设备总体设计前桥装配设备总体设计为了满足以上的装配要求，采用悬挂式压装机。冲压安装机主要由升降装置、定位装置、冲压安装装置、控制装置等构成，冲压装置使用气压床，能够得到充分的压力力，使系统简单可靠。定位装置采用定位元件来实现活塞杆的准确定位。升降装置采用三相步进电动机为驱动装置，带动升降机来调整定位装置的位置，进而装配不同型号的轴。压入力检测采用了自动检测报警器，可实现自动监控，控制系统则采用可靠和抗干扰性能较强的可编程序控制器。2.1 前桥装配设备内容前桥装配设备内容通过理论论证和虚拟仿真提高设备的安全性，同时要考虑经济因素，为客户和生产厂家提供最优设计。设计内容：前桥装配装备设计是应用机械设计专业知识完成一台专机设计。前桥装配装备能完成汽车前桥的装配工作，要求工件夹具使用方便可靠、可快速更换夹具匹配不同前桥装夹，压装位置准确，压装力可检测，工作台高度位置可调以适应不同型号汽车前桥总成压装，压装力可用电机或气动实现，工作过程有对操作人员的安全保护。图中所示为需装配汽车前桥 CAD 图2.2 前桥装配设备的设计前桥装配设备的设计在本次设计中，前桥设备主要包括以下几部分，电机，气缸，滑轨和其他重要的机构机架，自动化自对中便于准确的安装设备。在设计的过程中，首先要确2020 届毕业设计（论文）6定操作平台的大小用于选择电动机的型号，在安装设备的同时来校准检验有效性的实施，从而是操作变得简单于安全。图 2.1 压装机结构图2.2.1 前桥装配设备的设计要求前桥装配设备的设计要求主销后倾角 1.53左右，夹具定位精度0.01 mm ，车轮外倾角 1左右，压装机重复压装精度0.0lmm，垫片应装在前轴主销承孔上平面上，不要装在下面，保证操作工人的生命安全，主销楔形横销拧紧力矩一般为 20N/m40N/m（8）整个装配过程零件不允许被磁化。2.2.2 前桥装配设备的设计路线前桥装配设备的设计路线（1）、机电总体方案设计。因为步进电机的输出角度与控制器提供的脉冲数直接成正比例， 所以电动机速度与控制器提供的脉冲频率成正比。因此，正确的要求不太高时使用步进电机是妥当的。（2）、机械总装配设计、零件详细结构设计。要是由压装装置、夹紧装置、工件的定位和升降装置等组成的机械系统。压装装置采用导向轴、气缸、气缸固定板、垫片等组成。定位装置采用楔形锁销孔为定位基面。夹紧装置采用手动和气爪夹紧。升降装置经由齿轮减速机采用步进马达（电动机），驱动电梯以调整定位装置的位置，然后组装不同类型的缓冲器。（3）、气动或电动系统设计及计算。气动系统主要由一次压力控制回路，方向控制回路，调速回路，气缸同步动作回路等组成。2020 届毕业设计（论文）7次压力控制回路用来维持系统气压稳定，方便工作压力的调节与控制。方向控制回路是通过两位五通电磁换向阀的换位控制输出气缸的动作方向。调速回路是通过节流调速阀实现对气缸进给速度的调节。（4）、控制部分的选型及设计前桥装配压装机是典型的顺序控制系统。由于系统控制规模小，输入输出点不多，三菱商事的 fx 系列可编程控制器采用了全行程、适合在各种场合进行检测、监视、控制自动化的系统。2.32.3 综合设备零件设计原则综合设备零件设计原则1 工作可靠可靠的操作意味着它通常可以在其寿命范围内发挥其功能。每个部件必须具有装置内的某些功能，一些主要部件在装置的正常操作中起决定性作用。机器零件的设计应在机构设计系统中进行需要通过科学设计来确保机器零件的可靠性。影响部件可靠性的体现所在于强度，刚度，使用寿命，振动起来时的稳定性，精确呈度，摩擦情况和损坏率。设计机器零件时，所有的细节都要慎重考虑。例如，轨道提升的寿命、操作力必须在劳动者的范围内。运用起来易，环境不被破坏，体积小，外观整洁安全性高，维护方便的环境变化等。2 便于加工装配机器零件缩短制造周期，方便工人操作，提高企业响应速度，提高各种大中小型企业竞争力，降低成本。3 经济性好在满足产品功能的条件下能够尽量的削减产品成本是企业的一定目标。零部件其原材制造成本占总体产品成本的很多部分。降低单独器件成本的主要方法是减少部件的体积和重量，尽量减少珍贵材料的使用，改进材料的利用方法，尽可能降低处理成本。4 符合有关标准在设计过程中，我们必须遵守国家的法令，如标准、专利法、商标法等，尽量提高产品质量，合理简化品种，缩短设计和制造周期，降低制造成本，保护环境。2020 届毕业设计（论文）83 主要零部件的设计主要零部件的设计3.1 电机的选型电机的选型根据系统精度，取其脉冲当量为? ?mm/step；步进电机步距角为 ?（1）步进电机启动力矩的计算? ?启动时不计入运动部件影响，启动力矩：?取安全系数为 0.3，则? 聀? ? cm对于工作方式为 5 相步进电机?得?kHz?根据以上所得数据，RKII 系列 AC 电源输入 5 相步进电机，其型号与主要参数：型号：RKS596AC-TS10-3保持转矩(Nm) 14背隙 15齿轮头种类 直齿轮机构额定电流(A/相) 0.75步距角 0.072静转矩：? ?最大转矩：? ?转子转动惯量：?h? ? cm?（2） 确定传动:因步进电机步距角? ?， 要求脉冲当量? ?mm/step，则传动比? ? ?得 ? ? ?（3）电机轴的等效当量载荷转动惯量的计算：? ?h?得? ?hkg ? cm?2020 届毕业设计（论文）9（4）验证电动机惯量匹配：?h?h? ?，而?h? ?，惯量配合合适。（5）对步进电机的负载能力进行检查:步进电机轴上总惯量 ? ? ? ? ?h ? ?hkg ? ?空载启动时，电动机轴上的惯量转矩:? ? ?24maxmaxmkg1024. 12tPiVJtJTTJ? ?，由于步进电机的输出角度与控制器提供的脉冲数成比例，所以，由于步进电机的输出角度与控制器提供的脉冲数成比例，所以我们我们马达马达的的挑选挑选是是可配合可配合的，电机的速度与控制器提供的脉冲频率成比例。因此，正确的的，电机的速度与控制器提供的脉冲频率成比例。因此，正确的要求不太高时使用步进电机要求不太高时使用步进电机可以说可以说是是最好的选择最好的选择。3.2 轴的选择轴的选择轴的材质是 45 钢，调制。根据轴部件和轴的制造工序的安装和定位，轴的构造如下所示：图 3.2 轴示意图3.3 计算轴的最小直径计算轴的最小直径轴的材料为 45 号钢，根据表 15-3（机械设计第九版高等教育出版社）A0=(126103)，0=(2545)，取 A0=112，t=35Mpa有机械设计式 15-2 计算轴的最小直径：轴的强度计算 ，由公式计算轴的最小直径，由公式：?=? ? t?p 为轴传递的功率（kW）n 为轴的转速（r/min）得出?=? ?h?17.05 mm计算轴的输出力矩 T，由公式：2020 届毕业设计（论文）10T=9550*?可以得出 T =9550?h?33.7KN.m由以上计算可知轴的输出直径显然不是很大，考虑到与键槽由以上计算可知轴的输出直径显然不是很大，考虑到与键槽还有还有电动机的输出电动机的输出直径为直径为 24mm24mm 并且与轮盘和从动轮的尺寸比列不协调。已经远大于并且与轮盘和从动轮的尺寸比列不协调。已经远大于?, , 所以所以把把25mm25mm 作为最小轴径作为最小轴径?。3.4 轴的结构尺寸确定轴的结构尺寸确定用于做旋转式运动的所有的驱动型部件式必须安装在于轴上才可以实行做运动和动力的传递。轴的主要功能是用于支持旋的转部分，传送运动与功率。关于轴的设计上包括了结构方面设计和其工作的能力计算。 进行轴的结构设计时需根据其安装要求、轴部件方面的定位、轴的制造整合工序来合理确定好轴的结构与尺寸。轴的不合理的结构设计是会影响轴的工作表现能力与轴的部件轴的可靠性方面增加了轴的制造基础成本和轴上大部分部件的组装起来的难度。 计算轴的工作能力与否是指计算轴的强度、刚性与振动稳定性，且轴的工作能力主要取决于轴的强度大小。轴的材料主要是采用碳钢与合金钢。因为碳钢比合金钢要廉价，对应力集中的灵敏度更低，所以也可以使用热处理和化学热处理来提高耐磨性与疲劳强度。因此，碳钢被广泛使用与机械制造中，最常见的是 45 钢。12轴径的估算当轴的长度及跨距未定，支承反力及弯矩无法求出时，可先按扭转刚度或扭转强度对轴的直径进行估算。inpd11)(cm式中 d-危险断面处的轴径，当轴上有一个键槽时，d 值应增大 4-5%；当同一个断面上有两个键槽时，d 值应增大 7-10%；当为花键轴的内径可比的 d 减小 7%；N-轴的传递的额定功率（kw）；in-轴的计算转速（minr）;? ?1.5 KW? ?1450r/min1、轴材料选用 40Cr，调质处理2、轴的结构设计2020 届毕业设计（论文）11式中 d-危险断面处的轴径，当轴上有一个键槽时，d 值应增大 4-5%；当同一个断面上有两个键槽时，d 值应增大 7-10%；当为花键轴的内径可比的 d 减小 7%；N-轴的传递的额定功率（kw）；in-轴的计算转速（minr）;? ?7.5 KW? ?1450r/min?7.50=7.275 KW ?1450?h=725r/min? ? ?h? ?IIp7.50.97=7.275 KWIIn 14502654=698r/min427.2751136698dmm根据轴的标准系列故取2d 32mm压装力计算轴的结构方面已经被我们所设计出，现将轴可能表现为失效的位置继续来进行校核，轴上的弯矩数据和扭矩数据我们能够求得， 所以我们将按照弯扭组合来对轴的强度进行强度校核计算。通过轴的计算图来做出来的轴的弯矩图与扭矩图图 3.5 轴的载荷分析图通过轴的结构图还有弯矩与扭矩图中我们不难看出在靠近大轴承上的截面是为危险性截面。现将计算的危险截面处的 M、MH、MV。选取轴的材料为 40cr，调质处理。根据机械设计表 14-2,已经算出轴的最小直径为 32mm，扭矩为 33.7N.m所以，可以计算出作用在轴上的力圆周力 Ft：2020 届毕业设计（论文）12Ft=?Ft=?=210.6 N作用在刀片上的力径向力 Fr：? ? ?可以得出 Fr=121.5 N由弯矩和扭矩图我们可以看出， 在靠近大的轴承端面受力最大， 最容易出现失效，所以我们对其进行强度计算，求得此截面的弯扭矩表如下：9表 1弯扭矩载荷水平面 H垂直面 V支反力FNH =1125NFNV1=1022N,FNV2=-200N总弯矩?扭矩 TT2=131756 N.mm前面已经选定轴的材料为 45 号钢，调质处理，由机械设计表 15-1 可查得-1=60Mpa，所以计算出轴的强度符合要求即安全。133.5 气动系统部分气动系统部分气动系统部分设计的关键之处在于：要从完善的气源系统开始着手，择优选用和能够合理使用的气动型元件，综合的运用上了气动的流体力学和气动系统动力学，来对气动系统的回路进行优化上的设计，使得终端气体上的压力按照预定规律性来做变化气动系统是为以压缩气体作为工作介质，它能够通过各种各样的元件来组成许多不一样的功能的基本回路，再由若干个基本回路有机地组合成为一个整体，用以进行动力或是信号的传递控制。况且气压比液压更加环保。下面是气动系统简易图系2020 届毕业设计（论文）13气压传动中将工作为压缩气体的压力能转换成机械能的气压致动器气缸的两种类型是往返直线运动形式和往复摆动形式。往返直线运动的气缸有四种：单工作气缸、双作用气缸、隔膜气缸和冲击气缸。下面是简易气缸举例图分类单作用式气缸：一边顶为是活塞杆。活塞它旁的空气供能边产生气压。气压按活塞运动时弄出推力，膨胀，然后弹簧或自选重量。双作用型气缸：从活塞它的两侧作往复运动来回的供气，在一个或双边方向发力。膜片式气缸：使用了隔膜进而换掉了活塞，只在单独一侧的方向发挥出力，使用弹簧返回。那是良好的密封性能，短行程。冲击型气缸：这是一类较新式的元件，能把压缩气体的压力转换至活塞高速（1020 米/秒）运动的动能，借以做功。无杆式气缸：無活塞杆式的气缸的总体叫法。有磁性气缸，缆索气缸两大类。往复挥杆用气缸被称为挥杆。内部空腔被刀片分成两部分，交替地向两个空腔供给空气。输出轴摆动，摆动角小于 280。还有旋转气缸、气液减震气缸、步进气缸等。2020 届毕业设计（论文）14气压系统组成：1.气体源头装置：如吸收和压缩空气的装置，气体还能够得到净化方面的设备。如空压机，空气干燥机等。2.执行本身功能元件：把气体 PN 能转换成为机械能的处理装置也是系统能源输出的装置。气缸、气动马达等。3.控制型元件：用于控制压力、流体动向、压缩气的流动方向和系统所执行元件的工作程序的件。压力阀、流量阀、方向阀、逻辑元件等。4.辅助型元件:过滤器、喷雾器、消音器、散热器、空调、放大器、管道等辅助功能。3.6 气缸选型气缸选型3.6.1 气缸气缸理论上的理论上的出力出力气缸理论上的输出力气缸理论上的推力（N）为：pDF204式中, D 一缸径(mm)，p 一气缸的工作压力(MPa)。理论拉力(N)为：pdDF)(4221式中,d 一活塞杆直径（mm）时,估算时可令 d=0.3D。气缸的负载率气缸的负载率：是指气缸的实际负载力 F 与理论输出力 F0 之比。负载力是选择气缸的重要因素。 负载情况不同， 作用在活塞轴上的实际负载力也不同。气缸的实际负载是由工况所决定的，若确定了负载率也就能确定气缸的理论出力，负载率的选取与气缸的负载性能及气缸的运动速度有关（见下表）负载的运动状态静负载如夹紧、低速压铆动载荷气缸速度100mm/s气缸速度100500mm/s气缸速度500mm/s2020 届毕业设计（论文）15负载率80655030图 3.317气缸计算和选型本课题中气缸的轴向负载力：F =mg=0.3209.8=58.8N气缸的平均速度：V=s/t=100/0.8=125mm/s，按上表中，取负载率=0.5；理论输出力：F0=F/=58.8/0.5=117.6N由式pDF204和pdDF)(4221得：D=50mm；d=25mm考虑安全系数后，根据查询机械设计手册中教科书气缸选型中的气缸理论输出力图 3.4 所示，选择缸径为 25 气缸，行程为 100mm，最终型号为 CDQSG20-10DG-A93L3.6.2 气缸的负载率气缸的负载率气缸的负荷载率是指：呈现出气缸的工作种负荷力 F 与理论上的输出力 F 0的比。负载力可以说为挑选气缸的重点性因素。工作在活塞轴的负荷力根据负荷条件而变化。气缸的实际负荷由加工条件决定。如若定下负荷率，便能决定气缸它自己的理论上的输出。负载速度的确定，是进行接下来任务的重要关键气缸其负载性能是与气缸的移动间速度相关（如下表格所示）负载的运静负载动载荷2020 届毕业设计（论文）16动状态如夹紧、低速压铆气缸速度100mm/s气缸速度100500mm/s气缸速度500mm/s负载率80655030F =mg=0.3209.8=58.8N气缸的平均速度：V=s/t=100/0.8=125mm/s，按上表中，取负载率=0.5；理论输出力：F0=F/=58.8/0.5=117.6N由式pDF204和pdDF)(4221得：D=47.9mm；d=12.6mm3.7 导轨部分导轨部分2020 届毕业设计（论文）17导轨双边与靠的最近的装配圆形孔中心的距离为（30、30），并不影响也可用其他类型尺寸。许多品牌的最后确定尺寸和出货的规则又有些不同。还有一个，导轨的长度误差一般品牌默认 2000 以下12mm，20004000 的23mm一般使用的滑块：有凸缘类型和正方块式型。前者的高度上有些低，却又有些宽。安装孔是螺丝孔。后者稍高并且变的窄。安装孔是盲螺丝孔。短款、标准型、长款（部分品种也有中负荷、重荷、重荷）。主要区别于滑块的主体（金属材质部分）的长度不近相同，当然，安装孔之间的距离可能不同，最短类型的滑块只有两个安装孔。滑块的量是据用户自己计算决定，只推荐这里一个：可以搬运以下事物，可以更加安装。滑动块的种类、数量和滑动轨道的宽度构成了装载尺寸的 3 个要素。最后，形成全面的考虑和规格，最终我们选择 BRH20B1L260NZ1 的型号滑轨最为合适。3.8 压装力及其性能压装力及其性能选择液压缸是主要应该进行考虑的参数有：速度 v 和输出力 N。在运动中要求速度要足够高，运动方面表现平稳，重复定位精度高。影响这些指标的主要因素有：（1）惯性冲击这是影响运动平稳性和重复定位精度的主要因素。让液压缸在极短时间内停止运动，会产生惯性冲击，其惯性冲击力如下计算：tgWv惯F其中，惯性冲击力 F 惯（N）；总重量 W（N）；工作速度 V（/s）；2020 届毕业设计（论文）18重力加速度 g=9.8（/s）；冲击力的作用时间t（s）。由上式以及说明可知，冲击力 F 的大小与总重量 W 和速度 v 成正比，与作用时间t 成反比。冲击力作用时间指油缸从工作速度降到 0 的时间，这个时间非常短，故其冲击力也非常大，引起的震动也很大，使得运动的平稳性和重复定位精度大大降低。通过降低工作速度和减少运动部分的总重量或延长冲击力的作用时间来进行改进。但是，运动部分的重量不能有较大的变化，缸的冲击时间和速度有关，只能从减小工作速度入手。如果油缸在大部分时间内以较高的速度运动，而在接近终点前的那段行程内速度迅速减小，到达终点时工作速度为零，就可以达到速度快无冲击的要求。但是在那么短的时间内将速度降到 0 是非常困难的。将速度降下来是可行的，这样可以减小液压缸的冲击力。（2）定位方法常用的定位方法有电气行程开关和机械挡块定位两种， 前者的重复定位精度较低，后者较高，所以一般与定位行程开关连用。（3）结构刚性摇动装置的零件结构刚性，影响到整体的固有震动频率，相互配合间隙的大小，影响到惯性冲击力作用下引起的震动、其运动平稳性和重复定位的精度、及模拟器的寿命。因此，应该采用合理的零件结构，以提高其结构的刚性4。3.8.1 液压缸的结构液压缸的结构缸体：缸体设计主要依赖于液压缸的各参数：工作压力、缸体材料和具体工作条件等。在压力低的情况下常选用铸铁缸体，端盖用法兰连结，容易于加工和拆装，但外部尺寸较大。工作压力较高时，选用无缝钢管的缸体，与缸盖的连结方式有：半环连结、螺纹连接、拉杆紧固的方法。该设计中选用推力液压缸中单活塞杆双作用缓冲式液压缸，活塞双向运动，活塞在行程终了时缓冲，缸体采用无缝钢管钢筒结构：缸体为钢管，导向套连接。其优点：结构简单，易加工，易装卸；缺点：重量比螺纹连接的大，但比拉杆连接的小，外径较大11。钢筒材料： 根据设计方面的要求， 选用了 45#无缝钢管， b 610MPas360MPas14% 。钢筒要求： 1、强度要够，可长久承受最高的工作压力，且在短期的试验的动态压力下不能产生永久性变形。2、刚度也要足够，足够到承受活塞它的侧向力和安装时的反作用力且不会产生什么弯曲变形。3、内表面也可做到长期工作，耐2020 届毕业设计（论文）19磨性要优秀，尺寸上的公差形位之公差等级能足以保证好活塞的密封性。4、具有焊接性并要确保液压缸能有足够输出力、运动（方面）速度和有效的行程，且必须具备一定的强度，可承受液压力与负载力还有可能会产生的冲击力；内表面的配合上公差的等级与表面粗糙度还有形位公差的等级可以确保液压缸的密封性、运动平稳性与耐用性。5、钢筒制造的加工要求需满足精度要求的同时，通往油口、排气阀孔的内孔口必须进行倒角，不允许存在飞边、毛刺，以免划坏密封件。为方便装配和不破坏密封件，钢筒的内孔口需倒角 15。在钢筒上焊上法兰、油口、排气阀时，都必须在半加工以前进行，避免精加工后的焊接会引起内孔的变形。若防止腐蚀生锈与提高使用寿命，在钢筒的内表面可以进行镀铬，在进行研磨和抛光，在钢筒外表面涂耐油油漆12。3.8.2 带动工作台的液压缸的计算带动工作台的液压缸的计算根据机电传动控制参考书中华中科技大学出版社中查询计算液压缸总机械载荷。回摩封惯工FFFFFF(3-2)(1302 . 002. 01300TgVGF惯工摩封APF摩P查 13-2 表得 0.2a，工初估为 802cm启动时)(160008. 0102 . 06封F运动时)(8001005008. 0102 . 06封F摩F查 13-1 表得 0.1摩F)(12748 . 913001 . 02APF出回出P一般为 0.30.5Mpa,取出P=0.3Mpa。1A考虑两边差动比为 2，初估1A=802cm，故2A=40(2cm)。2APF出回=0.30.004=1200（N）回摩封惯工FFFFFF=0+130+800+1200+1274=3404确定液压缸的结构尺寸和工作压力2020 届毕业设计（论文）20取工P=3Mpa。所以液压缸工作腔有效面积为工PFA 1=66106 .11341033404=11.34(2cm)活塞直径 D=)(3814. 334.11441mmA因为差动比为 1：2，所以活塞杆直径d=0.7D=0.738=26.6(mm)取标准直径 d=28，D=50。取MPaP73. 105. 0434042工今取MPaP8 . 1工mmDA63.195414. 34221又因为mmvq25250minmin1Ammvq25250minmin所以液压缸的尺寸不满足最小稳定速度要求。所以要从新选择液压缸直径。今取标准直径 d=50，D=63。则MPaP09. 163. 0434042工今取MPaP09. 1工mmDA36.313 . 6414. 34221又因为mmvq25250minmin1Ammvq25250minmin由于液压缸的尺寸满足最小稳定速度要求。所以选定液压缸标准直径 d=50，2020 届毕业设计（论文）214 前桥装配设备部件的示意图前桥装配设备部件的示意图4.1 前桥装配设计整体视图前桥装配设计整体视图根据前文的计算以及相关参考文献数据，前桥装配设备的三维结构设计和二维图纸的绘制，压装机主要由升降装置，定位装置，压装装置，控制装置等组成。压装装置采用气缸，可得到足够大的压入力，使系统简单可靠前桥装配设备的三维数模和二维装配图分别如图所示，装配体在实际安装的过程中要注意各个零部件的配合与固定的满足要求，在装配前要检查各个零件位置，是否在运输过程中有划伤等现象出现。要保证各零部件具有够用的刚度和强度，结构简单，降低成本，加工方便，并提高在使用时的便捷性及保证稳定性可靠性。2020 届毕业设计（论文）22图 4.1 前桥装配设备的示意图4.2 压装组件压装组件在本次设计中非常重要，其中包含了设备需要的自动化设计，压装装置，控制装置等组成。压装装置采用气缸，可得到足够大的压入力，使系统简单可靠使得在后续操作中得到正确的方式造作，在自动化结构的方式中配合机构完成操作，定位装置采用定位元件来实现活塞杆的准确定位。升降装置采用三相步进电动机为驱动装置，带动升降机来调整定位装置的位置，进而装配不同型号的轴如图所示。2020 届毕业设计（论文）23图 4.2压装组件示意图卡环配头的示意图在图 4.4 所示， 很清晰的看出来由三个固定块来准确的定位以满足后续压装的工作，通过二维软件刨析了结构和主要的特性，并绘制出了它的重要零部件的二维图纸，并对其主要零部件在整个装置的作用及材料进行了详细的介绍，对它的整体结构进行讲解。图 4.3卡环配头示意图2020 届毕业设计（论文）24组织立柱定位装置采用定位元件来实现活塞杆的准确定位。 升降装置采用三相步进电动机为驱动装置，带动升降机来调整定位装置的位置，进而装配不同型号的轴，由组件立柱来固定电机和滑轨，使其在压装组件中完成主要的固定作用。图 4.4组件立柱二维示意图2020 届毕业设计（论文）254.5 支撑与滑台装配示意图4.3 设备压装过程设备压装过程2020 届毕业设计（论文）262020 届毕业设计（论文）272020 届毕业设计（论文）282020 届毕业设计（论文）295 结论结论根据前文的计算以及相关参考文献数据，前桥装配设备的三维结构设计和二维图纸的绘制，压装机主要由（升降装置，定位装置，压装装置，控制装置）等组成。压装装置本次采用气缸，可以得到足够大的压入力，使系统简单可靠前桥装配设备的三维数模和二维装配图分别如图所示，装配体在实际安装的过程中要注意各个零部件的配合与固定的满足
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