毕业设计（论文）-生产线转位装置设计

目录第一章绪论 31.1生产线装置研究的背景及意义 31.2位装置现阶段的研究现状 41.3设计课题研究的任务 5第二章生产线转位装置的总体设计 62.1生产线转位装置的技术要求 62.1生产线转位装置的总体方案设计 62.2生产线转位装置的抓取部分的设计 72.3驱动系统的分析 82.4本章小结 9第三章生产线转位装置的设计与计算 103.1生产线转位装置的伸缩及升降装置的设计 103.1.1生产线转位装置的伸缩装置的设计 103.2.2生产线转位装置的升降装置的设计 113.2生产线转位装置的轴的设计及计算 153.2.1销轴的受力计算 153.2.2.轴I的强度校核 153.2.3．轴II的强度校核 173.2.4轴III的强度校核 203.3轴承的选型 223.4本章小结 24第四章生产线转位装置的三维建模 254.1生产线转位装置的建模软件简介 254.2生产线转位装置的建模过程 264.3本章小结 29第五章生产线转位装置的运动仿真 305.1生产线转位装置的伸缩状态 305.2生产线转位装置的手部夹紧及闭合状态 305.3转位装置的腕部转动状态 315.4本章小结 32致谢 33参考文献 34

摘要自动化生产线为工业领域的新型产品开启了一种新型模式，能够使得技术人员快速地转化为实际的产品模型，使得大大减少产品进行研发的时间以及提高产品的成功率。同时能够让企业获得更好的商机。本次毕业设计首先调研了生产线转位装置以及机械手在国内外研究状况，提出了生产线转位装置的总体方案设计。对生产线转位装置进行设计与计算，包括有生产线转位装置得伸缩及升降装置的选型以及计算校核；生产线转位装置的轴的设计及计算。以及对轴承的选型与校核；并采用Solidworks软件中进行三维建模；对生产线转位装置进行的Solidworks-simulink的运动算例分析进行仿真，主要包括对其伸缩状态的仿真、手部夹紧及闭合状态的仿真以及腕部转动状态的仿真等等。最后通过CAD/Solisworks绘图和运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料，进行生产线转位装置的零件图、装配图及相关设计说明书和材料的书写及整理。关键词：生产线；机械手；液压驱动；三维建模；

AbstractTheautomatedproductionlinehasopenedupanewmodelfornewproductsintheindustrialfield,enablingtechnicianstoquicklytranslateintoactualproductmodels,whichgreatlyreducesthetimeforproductdevelopmentandincreasesthesuccessrateofproducts.Atthesametime,itcanallowenterprisestoobtainbetterbusinessopportunities.Thegraduationprojectfirstinvestigatedtheresearchstatusoftheproductionlinetranspositiondeviceandmanipulatorathomeandabroad,andproposedtheoveralldesignoftheproductionlinetranspositiondevice.Thedesignandcalculationoftheproductionlinetranspositiondeviceincludetheselectionandcalculationoftelescopicandliftingdevicesoftheproductionlinetranslatingdevice,calculationandverificationoftheaxisoftheproductionlinetranspositiondevice.Andtheselectionandverificationofbearings;three-dimensionalmodelingusingSolidworkssoftware;simulationofSolidworks-simulink'smotionexampleanalysisoftheproductionlinetranspositiondevice,includingthesimulationofitsexpansionandcontraction,andhandgrips.Simulationoftightandclosedstateandsimulationofwristrotationandsoon.Finally,throughtheCAD/Solisworksdrawingandtheuseoftechnicalstandards,specifications,designmanualsandotherrelevantdesigndata,thepartsdrawing,assemblydrawingandrelateddesignspecificationsandmaterialsoftheproductionlinetranspositiondevicearewrittenandarranged.Keywords:productionline;manipulator;hydraulicdrive;three-dimensionalmodeling;

第一章绪论1.1生产线装置研究的背景及意义目前，随着我国工业技术地快速发展以及自动化技术的快速普及，生产线设备在我国从航天航空以及医疗等的高尖端技术领域已经发展到在服装以及食品等方面的制造及应用。如下图1-1所示为医药产品的生产线设备，图1-2所示为啤酒生产线设备。图1-1医药产品的生产线设备Figure.1-1Theequipmentpharmaceuticalproductionline图1-2啤酒生产线设备Figure.1-2Beerproductionlineequipment生产线顾名思义为产品在生产加工过程中的路线。一个完备的产品的生产会经过原材料—加工——运送——装配——检验等一系列生产制造过程。在进行工业生产活动中，不同零部件的生产会配备其专用的设备以及工人，然后由进行装配的生产线进行零部件产品的组装，最后产品经过合格性检验判断其是否能够满足所需的性能要求，方可将其投入到市场中进行交易。生产线按照其生产的范围可以将其分为产品类型和零部件类型等两类。按其生产的速度快慢，可将其分为流水类和非流水类等两类。在进行产品生产活动中，生产线的设置具有很强的灵活性，能够完成多种产品的生产加工的要求。现阶段，在进行非流水的生产作业中，最为先进的生产形式为组织型生产线。在一个产品的成型生产制造中，其规格类型较为复杂，拥有的零部件种类也比较多。由于每种类型的产量不多，在有些规模较小的企业中会采取这种组织型生产线，能够大大地节约生产成本，使得其具有良好地效益。生产线机构设计中，较为重要地机构为其转位装置。转位机构主要由动力驱动系统、运动执行系统以及控制系统等3部分构成。由于生产线中，所抓持的工件类型（包括负重、形状以及材料等因素）不尽相同，所以其抓持机构可以划分为夹持型、托持型以及吸附型等3种类型。在生产线的运动执行系统中，需要完成所设定的转位、升降以及伸缩等多种运动方式，使得生产线转位装置的设计需要具有多个自由度。一般情况下，专用型生产线的转位装置具有2-3个自由度，需要具有较大灵活性的转位装置有时可以达到6个自由度。控制系统的组成可以通过所设定的程序使得生产线执行所需求的任务，并会安装有传感器进行信息的检测以及反馈，确保整个生产线装置的工作执行准确无误，控制系统中一般较为常用的是PLC。1.2位装置现阶段的研究现状生产线转位装置机构相当于机械手，且比机械手的功能实现还要略微简单。随着电子信息技术地快速发展，对生产线转位装置进行网络连接地控制将会是生产线设备研究的目标。机械手属于工业机器人的重要组成部分。故机械手在运动过程中，可以与机器人相同通过编程语言的方式来完成各种较为复杂的任务。工业机器人在我国的发展已经较为成熟，从企业学校等的生产以及研究应用到玩具等行业。机器人以其在生产和生活中具有较好的智能性和适应性，具有十分广阔的发展空间。机械手广泛应用于机械化以及自动化生产过程中。机械手的研究自1958年于美国初具成型。美国一家科技技术公司在20世纪率先研制出世界上第一台机械手。该机械手的机体上具有一个回转型长臂，顶部具有一个电磁块装置用于进行工件的抓取以及放下，但是控制系统还略有不足，处于研发状态。此后，该公司又研制出了名为“Unimate”的机械手。其运动系统类似于坦克的炮塔，机械手的长臂可以进行回转、俯仰以及伸缩等运动，其通过液压回路的方式进行驱动。控制系统的存储装置采用磁鼓。目前的球坐标通用机械手也就是在这个基础上进行研制的。同时期，德国也研制出了采用关节式结构的点焊式机械手，该装置采用程序控制的方式。现阶段的机械手仍旧依赖于人工的方式进行控制，大多数企业的目标通过减少成本以及提高其位置精度的方式。新型的第二代机械手目前正在研制阶段，二代机械手相比一代机械手具有视、听、触、想的电子控制系统。在第二代机械手的研究基础上，未来机械手将具有思考以及独立完成工作能独立的功能。同时会与计算机以及电视等设备相连接，进一步发展成为柔性制造系统FMS。1.3本次毕业设计课题研究的任务本课题来源于企业实践的课题，该课题要求设计生产线转位装置将产品从原材料检测站搬运到加工站。转位装置搬运过程中能实现的运动方式有：对物件的抓取——提升——工作台的伸缩——回转——下降——抓取装置的松开等动作，本次毕业论文设计中的驱动方式选用液压油缸进行驱动：主要研究内容包含以下：查阅相关资料，对现阶段生产线装置以及机械手装置等机构以及发展状况进行相应地了解；对生产线转位装置进行总体方案地设计以及分析；对生产线转位装置进行设计与计算，包括有生产线转位装置得伸缩及升降装置的选型以及计算校核；生产线转位装置的轴的设计及计算。以及对轴承的选型与校核；对生产线转位装置采用Solidworks软件进行三维建模；对生产线转位装置进行的Solidworks-simulink的运动仿真，主要包括对其伸缩状态的仿真、手部夹紧及闭合状态的仿真以及腕部转动状态的仿真等等。

第二章生产线转位装置的总体设计2.1生产线转位装置的技术要求本次所设计的生产线转位装置的技术要求如下：要求其具有的承载能力为：最大为800kg;要求其能够进行的回转角度：90度；要求其能够进行的垂直翻转角度：90度；要求其能够进行的上下位置变化：500m；要求其能够进行的水平位置变化：500m；尤其是，本次毕业设计课题生产线转位装置的设计要求其实现的位置要较为精确、在运行过程中要平稳且没有震荡，并且力求以最简单的结构实现上述过程。2.1生产线转位装置的总体方案设计本次生产线设计中的夹持装置类似于机械手的功能，通过机械手将自动化生产线中传送的物体夹紧，进而将其传送到待加工的区域之中。机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在生产线转位装置的课题设计中，具有的技术要求包括有：转位装置能够进行水平和垂直两个方向的旋转功能，并且要对其行程的距离进行限制。水平方向进行旋转的方案选择与设计旋转机构中常见的有以下的几种方案：a.螺旋式旋转机构；b.凸轮式旋转机构；c.曲柄式旋转机构铰链式旋转机构；d.连杆式旋转机构；e.槽轮旋转机构等五种方案。在本次在生产线转位装置水平方向的旋转结构进行设计时选用槽轮旋转机构，通过电机直接带动槽轮机构的拨爪进行旋转，从而带动槽轮机构进行一定位置的旋转转动。但是在此过程中需要注意旋转轴的强度要求以及电机支撑轴的强度。图2-1槽轮机构示意图Figure.2-1Theschematicmechanismofsheave（2）垂直方向进行翻转的方案选择与设计垂直方向进行翻转时采用旋转的方式，使生产线机构中旋转轴旋转90度，实现其垂直方向的翻转的功能。电机带动齿轮旋转，齿轮带动旋转轴旋转，旋转轴与支架之间有环形连接，支架上90度圆环的端部有定位装置，采用两个接触开关，当旋转轴上的轴端部分，碰触到接触开关，接触开关将电信号传送给电路板，电路板控制电机，停止工作，从而齿轮停止转动，旋转周停止转动，避免发生碰撞。2.2生产线转位装置的抓取部分的设计对转位装置的手部夹持装置的设计的要求如下：（1）手部装置应该有适当的夹紧力转位装置的机械手在进行工作过程中，应当具有一定的夹紧力度来保证其对所夹持物体的稳定性以及可靠性。并且机械手在夹持过程中应当使得所夹持物体的变形程度尽可能的小以及对所夹持物体的表面不会造成任何的损害。因此，针对夹持物体的形状可以分为两种情况来进行讨论：如当所夹持物体自身刚性很差时应该能够对物体的夹紧力大小进行设计调节。但对于夹持的物体质量或者形状较大时要能够考虑到使用自锁的安全装置来进行夹持保证其不容易掉落。在生产线转位装置的设计过程中，手部夹持装置应该有能够张开以及能够进行闭合的装置。同时，手部夹持装置在开闭过程中的位置变化量称其为开闭范围。用其张开和闭和的角度以及手指夹紧端的长度等元素来表示。手部夹持装置开闭范围的要求与许多因素具有相关性，比如所夹持物体的形状大小以及尺寸长短，手指的形状和尺寸。如图2-2所示为手部夹持装置张开及闭合的示意图。图2-2手部夹持装置张开及闭合的示意图Figure.2-2Theschematicdiagramofopeningandclosingthehandholdingdevice（2）手部夹持装置的机构应该力求其结构简单，并且能够达到重量轻以及体积小等要求的话会更好。（3）手部夹持装置处于机械手腕部的最前方，进行工作过程中会呈现多种运动状态，因此它的结构，重量和体积直接影响整个手部夹持装置的结构、抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。（4）手指应有一定的强度和刚度（5）其它要求因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。2.3驱动系统的分析按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手机械手所用的驱动机构主要有4种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压驱动、气压驱动用得最多。（1）液压驱动式液压驱动式机械手通常由液动机（各种油缸、油马达）、伺服阀、油泵、油箱等组成驱动系统，由驱动机械手执行机构进行工作。通常它的具有很大的抓举能力（高达几百千克以上），其特点是结构紧凑、动作平稳、耐冲击、耐震动、防爆性好，但液压元件要求有较高的制造精度和密封性能，否则漏油将污染环境。（2）气压驱动式其驱动系统通常由气缸、气阀、气罐和空压机组成，其特点是气源方便、动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。但难以进行速度控制，气压不可太高，故抓举能力较低。（3）电气驱动式电力驱动是机械手使用得最多的一种驱动方式。其特点是电源方便，响应快，驱动力较大（关节型的持重已达400kg），信号检测、传动、处理方便，并可采用多种灵活的控制方案。驱动电机一般采用步进电机，直流伺服电机（AC）为主要的驱动方式。由于电机速度高，通常须采用减速机构（如谐波传动、RV摆线针轮传动、齿轮传动、螺旋传动和多杆机构等）。有些机械手已开始采用无减速机构的大转矩、低转速电机进行直接驱动（DD）这既可使机构简化，又可提高控制精度。（4）机械驱动式机械驱动只用于动作固定的场合。一般用凸轮连杆机构来实现规定的动作。其特点是动作确实可靠，工作速度高，成本低，但不易于调整。其他还有采用混合驱动，即液-气或电-液混合驱动。综合各种因素，在本次生产线转位装置的设计过程中选用液压驱动的方式进行设计较为妥当。2.4本章小结本章结合生产线转位装置的发展以及研究现状，根据此次毕业设计课题中的技术要求，分析了生产线转位装置的总体方案设计、生产线转位装置的抓取部分设计以及对其驱动系统进行了分析。

第三章生产线转位装置的设计与计算3.1生产线转位装置的伸缩及升降装置的设计在本次毕业设计研究的生产线转位装置的设计中，主要包含有伸缩机构、升降机构以及旋转机构等部分。伸缩机构在水平方向上，升降机构在竖直方向上，共同结合完成生产线转位装置的运动需求。3.1.1生产线转位装置的伸缩装置的设计伸缩装置中选用的液压缸为DG-JBE型液压缸。液压缸直径D=50mm，则其活塞杆直径为d=28mm。设其推力压强为P=0.4Mpa。（1）则可以得到液压缸的驱动力为:（3-1）（2）计算生产线转位装置进行伸缩的加速度：如图3-1所示为进行伸缩运动的液压缸进行加速、匀速以及减速的运动图。其完成一个总运动所需要的时间为。加速阶段的时间为，匀速阶段的时间为以及减速阶段的时间为。本次所设计的伸缩机构需要完成的运动距离为L=500mm。那么可得：图3-1进行伸缩运动的液压缸进行加速、匀速以及减速的运动图Figure.3-1Motionofacceleration,constantspeed,anddecelerationofahydrauliccylinderperformingtelescopicmovement(3-2)可得，其进行加速过程的加速度公式如下：(3-3)(3)伸缩装置的总质量为,由上式（3-3）可得其加速度为。则可得则惯性力为：(3-4)(4)考虑活塞等的摩擦力，设定摩擦系数,(3-5)总受力(3-6)(3-7)因此，所选择的DG-JBE型液压缸符合生产线转位的伸缩要求。3.2.2生产线转位装置的升降装置的设计升降装置中选用的液压缸为CD350型差动液压缸。液压缸的单缸：(3-8)（2）升降平台要满足的升降高度为0.5m；其能够进行起升的最大高度为:；（3）本次所设计的生产线其升起的速度与下降的速度相等为:；（4）液压平台上升过程中所能够承受的最大负载为：(3-9)（5）所使用的液压缸的效率选用:(3-10)（6）根据下表3-1选择液压缸的工作压力：表3-1负载不同时液压缸的工作压力Table.3-1WorkingPressureofHydraulicCylinderatDifferentLoads负载F/KN<55-1010-2020-3030-50>50工作压力p/MPa<0.8-11.5-22.5-33-44-5≥5（7）缸筒的设计和计算a、对液压缸内径D进行计算由公式(3-11)将，，代入到上式可得(3-12)参考相关资料，将其化整得液压缸内径为D=80mm(3-13)b、缸筒壁厚和外径计算由公式（3-13）可知，液压缸内径D为80mm。查阅相关手册，可得其外径D1=95mm。缸壁的厚度为7.5mm。一般按正规的方法选取液压缸壁厚都能满足其强度，但为安全起见我们还要进行校核。由于D=80mm，外径D1=95mm，则，可按第一强度理论，即按照薄壁圆筒的中径公式计算，则有(3-14)式中，表示缸筒壁厚；表示缸筒内径；表示缸筒试验压力，液压缸的额定压力时的，额定压力时的；表示材料许用应力；为材料的抗拉强度，n为安全系数,取。取，则可以得到：(3-15)因为液压缸的工作压力,可以得到液压缸的最大工作压力为：(3-16)所以，(3-17)由于7.5mm>0.8mm，故其强度满足条件。C、活塞杆的设计与计算1、对活塞杆的直径进行计算一般情况下，活塞杆的直径与缸径之间的关系为：d=0.3～0.5D。当所受到压力不同时，对应选择的关系也不同：当P＜5MPa时，d=0.5～0.55D(3-18)当5MPa＜P＜7MPa时，d=0.6～0.7D(3-19)当P>7MPa时，d=0.7D(3-20)由于P=1.5MPa，D=0.066858mm，故d=0.036771mm。故可得，活塞杆直径d=40mm活塞杆强度校核（1）按强度条件校核(3-21)式中，d表示活塞杆的直径；F表示活塞杆上的作用力；表示活塞杆材料许用应力；(3-22)式中，表示材料的抗拉强度；表示安全系数，一般取。故(3-23)由得(3-24)由于d的选择为，故其满足强度要求。弯曲稳定性校核如液压缸的活塞杆完全伸在外面，活塞杆最外端到液压缸支撑点之间的距离时，应对其进行稳定性校核。其稳定条件如下：(3-25)式中，表示液压缸的最大推力；表示液压缸的临界受压载荷；表示稳定安全系数，一般取。的计算公式如下：(3-26)式中，表示活塞杆的计算长度；表示端点安装形式系数，两端固定，故；E表示材料的弹性模量，钢材的；J表示活塞杆的横截面转动惯量，实心杆的。(3-27)又故(3-28)即可得(3-29)其中，取4。因此，所选用的活塞杆满足弯曲稳定性求。3.2生产线转位装置的轴的设计及计算3.2.1销轴的受力计算生产线转位装置上的紧边拉板的销轴受力最大,因此，应该对受力最大的轴进行强度校核。（1）轴的剪应力校核τ=F紧/(2πd2/4)=163.5N/mm2(3-30)其中，d=Φ45mm，σs=360N/mm2。其许用剪应力为：τs=0.55σs=198N/mm2(3-31)[τ]=0.95τs=188.1N/mm2(3-32)τ<[τ](3-33)故其许用剪切应力满足要求。（2）轴的拉应力校核拉板的材料选择Q345－A，宽度B=100mm，厚度S=50mm，拉板的危险截面位于销孔处其屈服强度为σs=325MPa(3-34)σ拉=F紧/S=520100/（100×50－45×50）=189.1MPa(3-35)许用应力为[σ]=0.9σs=292.5MPa(3-36)因此，σ拉<[σ]，强度满足要求。3.2.2.轴I的强度校核（1）作用在齿轮上的力为(3-37)(3-38)（2）求轴承上的支反力垂直平面内：N，N(3-39)水平面内：(3-40)画受力简图与弯矩图图3-2轴的受力简图以及弯矩图Figure.3-2Forcediagramandbendingmomentdiagramoftheshaft根据第四强度理论且忽略键槽影响(3-41)（，）(3-42)(3-43)表3-2轴的弯矩及扭矩技术参数Table.3-2TechnicalParametersofBendingMomentandTorque载荷水平面H垂直面V支反力FNN弯矩M188850N.mm68775N.mm弯矩M141532N.mm51496N.mm总弯矩扭矩TT=138633N.mm3.2.3．轴II的强度校核（1）求作用在齿轮上的力QUOTEFt3=2Td=2×49。1230.69N(3-45)(3-46)(3-47)(3-48)水平面内：(3-49)求得QUOTEFNV1162N

(3-50)求得QUOTEFNV2-2670N垂直面内：(3-51)求得=5646N(3-52)求得=7700N如图3-3所示为轴II的受力简图以及弯矩图图3-3轴II的受力简图以及弯矩图Figure.3-3ForcediagramandbendingmomentdiagramofaxisII(4)按弯扭合成应力校核轴的强度在两个轴承处弯矩有最大值，所以校核这两处的强度QUOTE<σ-1=70MPa(3-53)(3-54)表3-3轴的弯矩及扭矩技术参数Table.3-3TechnicalParametersofBendingMomentandTorque载荷水平面H垂直面V支反力F=5646N=7700NQUOTEFNV1162NQUOTEFNV2-2670N弯矩M1弯矩M2总弯矩M1总弯矩M2扭矩TT=588023N.mm(3-55)(3-56)（3-57）1）判断：危险面为A面与B面2）对截面III截面III左侧抗弯截面系数QUOTEW=01d3=0.1×523=14060.8抗扭截面系数(3-59)截面A左侧的弯矩M为(3-60)截面A左侧的扭矩T为(3-61)截面A上的弯曲应力(3-59)截面A上的扭转切应力(3-60)轴的材料为40Cr，调质处理。查表得QUOTEσB=640MPa,QUOTEσ-1=275MPa,QUOTEτ-1=155MPa,由,QUOTEDd=6052=1.154查得ασ=材料的敏性系数为qσ=0.82,应力集中系数为kσ=1+qkτ=1+q查得表面质量系数βσ=β查得尺寸系数为εσ=0.73计算得综合系数为Kσ=kKτ=k取40Cr的特征系数为φσ=0.1~0.2，取φφτ=0.05~0.1，取φ计算安全系数Sσ=σSτ=τSca=S综上，轴II的强度满足要求。3.2.4轴III的强度校核（1）求作用在齿轮上的力作用在齿轮4上的力等于作用在齿轮4上的力，即：(3-72)(3-73)(3-74)(2)求轴承上的支反力图3-4轴III的受力简图Figure.3-3ForcediagramdiagramofaxisII垂直面内：(3-75)(3-76)求得QUOTEFNV1=1542N，=926N(3-77)水平面内：(3-78)(3-79)求得(3-80)QUOTEFNH2=5965.6N(3-81)如图3-5所示为其受力简图与弯矩图图3-5轴III的受力简图以及弯矩图Figure.3-5ForcediagramandbendingmomentdiagramofaxisII3.3轴承的选型假设角接触球轴承和圆锥滚子的滚动体和滚道接触处的接触角。当其径向载荷为R时，作用在承载区内第i个滚动体上的法向力Qi可分解为径向分力Ri和轴向分力Si。各滚动体上所受轴向分力的和即为轴承的内部轴向力S。轴承的轴向力计算如表3-4所示。图3-6圆锥滚子轴承的受力以及计算Figure.3-6ForceandCalculationofTaperedRollerBearings表3-4轴承内部轴向力的计算遵守原则Table3-4PrinciplesforCalculatingInternalAxialForcesofBearings轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承7000A型(=150)7000AC型(=25)70000B型(=40)内部轴向力S0.5R0.7R1.1RR/2Y*其中，*Y是A/R>e时的轴向系数。轴承一般是成对使用的。计算轴向力A时，也应将由径向载荷R所引起的内部轴向力S1和S2考虑在内。本次毕业设计生产线转位装置设计中，采用一对型号为70000AC的轴承所承受的载荷分别为R1=1200N，R2=2050N，FA=880N，其转速的大小为n=5000r/min，在工作过程中轴承会受到中等冲击作用的影响。预期寿命Lh=2000h。对轴承的选型是否合适进行计算。（1）首先，对轴7承1、2的轴向力A1、A2进行计算则可得到70000AC型轴承的内部轴向力为：(3-82)由 (3-83)可得 (3-84)而(3-85)（2）然后，计算轴承1、2的当量动载荷查表得70000AC型轴承e=0.68，可得(3-86)查表得X1=0.41、Y1=0.87；X2=0.41、Y2=0.87。故径向当量动载荷为： (3-87)（3）计算所需的径向额定动载荷C轴的两侧按理应选择同样的轴承。由P2＞P1得，轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。工作温度正常，fT=1；中等冲击载荷fF=1.5。故(3-88)（4）查表可得70000AC轴承的径向额定动载荷C=32800N。因为C2＜C，因此，故所选70000AC轴承合适。3.4本章小结本章完成了生产线转位装置得设计与计算。主要由生产线转位装置得伸缩及升降装置。生产线转位装置的轴的设计及计算。以及对轴承的选型与校核。使得所设计的生产线转位装置的设计机构以及零件选型满足安全性性能要求。

第四章生产线转位装置的三维建模4.1生产线转位装置的建模软件简介在机械工业生产领域中采用最多的三维建模软件为Solidworks应用软件。Solidworks应用软件可以说是在“3D建模过程中进行机械设计方案的领先者”。Solidwork。应用软件的优点为界面功能较为强大，容易上手。因此，对其进行熟练掌握和应用是机械工业技术人员最基本的技能之一。与传统的二维的机械制图建模不同的是，采用二维建模得到CAD软件进行设计一般是具有比例关系，然后根据图上尺寸和实际尺寸的比例关系进行逐步绘出所需要的各个机构尺寸。然后采用二维CAD建模软件中的“尺寸标注”命令进行其尺寸的标注。采用二维CAD软件进行工作的不足之处在于：在进行这项工作的过程中，会需要相关人员具有一定的三维空间想象能力。若CAD图上所标注尺寸发生改变，几何图形的尺寸不会同步变更；因此，需要重新进行整个图形的绘制以及标注，会使得设计工作增加繁重。Solidworks应用软件中包括有零件、装配体以及工程图等。我们将没有生成零件之前的图纸称为草图。由二维以及三维的草图可以直接进行三维模形和工程图的生成。若进行草图的标注尺寸的修改，其3D模形和工程图会同步更新；相反，如果修改了工程图的标注尺寸，其三维模形和草图会产生一个同步地更新。Solidworks应用软件对机械人员来说应用非常的方便，能够在很大程度上减小了工作人员的工作量。一般情况下，从打开一个零件文件或建立一个新零件文件开始，绘制草图、生成基体特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以从其他软件导入曲面或几何实体开始，编辑特征，生成零件和装配体的工程图。这是进行三维建模的常用设计方法。草图绘制从零件文件开始，对于一个新的产品设计，要首先建立零件文件。对于采用Solidworks进行三维建模来说，由于零件、装配体及工程图的相关性，所以当其中一个视图改变时，其他两个视图也会自动改变。SolidWorks2013允许自定义功能,选择菜单栏中的“工具”-“选择”命令,可以显示.定义”系统选项”和”文件属性”选项卡.SolidWorks2013可以自动保存工作.自动恢复功能可以自动保存零件,装配体或工程图文件的信息,在系统死机时不会丢失数据.如果设定此选项,则选择”工具”_”选项”菜单命令.在”系统选项”选项卡上,单击”备份”选项,选择”每(n)次更改后,自动恢复信息”复选框,然后设定信息自动保存前应发生的变更次数.4.2生产线转位装置的建模过程（1）转位装置的手部夹持状态的几何结构如图4-1所示为生产线转位装置的手部夹持状态的上手爪的Solidworks三维建模结构。其中手爪是通过拉伸的基体板进行创建的。该转位装置手爪的端面由直线、圆弧、导向槽以及圆构成封闭的草图，并使用Solidworks中的拉伸凸台基体命令进行创建。下一步采用切除命令进行模型的实体切除。图4-1生产线转位装置手部机构的上手爪模型实体Figure.4-1Upperjawmodelentityofhandmechanismofproductionlineindexingdevice(2)生产线转位装置手部机构的上手爪创建过程首先，上手爪草图绘制过程步骤如下：启动Solidworks三维建模软件。首先，用鼠标单击“标准”工具栏上的“新建”（）命令按钮，或进行“文件”——“新建”菜单命令操作。然后就会出现“新建Solidworks文件”对话框。如图4-2所示所出现的Solidworks建模对话框。图4-2Solidworks文件对话框界面Figure.4-2Theinterfaceofsolidworksfiledialog单击“零件”图标；单击“确定”按钮，创建零件文件。点击“绘制草图”，在Soldworks软件中的特征管理器中选择前视图作为拉伸的基准面。进行“草图绘制”（）命令。单击工具栏上的“中心线”（）命令，使得指针位于草图的原点处。如下图4-3所示为绘制中心线界面。图4-3绘制中心线界面Figure.4-3Theinterfaceofdrawthecenterline单击草的“直线”（）命令，须绘制如图4-4所示的手爪草图。图4-4上手爪草图绘制界面Figure.4-4Theinterfaceofupperfingersketch单击“圆”（）命令按钮，或选择“工具”——“草图绘制工具”——“圆”菜单命令，绘制圆和圆孤。草图为蓝色，表示欠定义，因此可以自由调动形状和大小。直至将其完全定义，线条变为黑色。4)单击工具栏的选择命令。选择上手爪的直线，双击此直线上的尺寸可以任意改变它的数值，按其上手爪的零件图写入正确的尺寸。拉伸基体特征通过拉伸所绘制的草图来生成基体的操作步骤如下：单击“特征”工具栏上的“拉伸凸台基体”（）命令按钮，拉伸PropertyManager出现。在“方向1”组框中，执行如下操作。将终止条件设置为“给定深度”。设置深度为52mm。可使用方向键或直接输入数值来增加数值。图形区域中显示拉伸的预览。单击确定按钮，生成拉伸。新特征“拉伸1”出现在FeatureManager设计树中和图形区域如图4-5。图4-5拉伸基体的三维建模Figure.4-5Three-dimensionalmodelingofatensilematrix单击FeatureManager设计树中“拉伸1”旁的加号，用于拉伸特征的“草图1”现已列在特征的下面。单击标准工具栏上的保存命令按钮，在“文件名”文本框中键入“上手爪”，单击“保存”按钮。选中拉伸表面，单击草图绘制工具栏的“草图绘制”（）命令按钮，此时在拉伸表面上打开一张草图如图4-6所示。图4-6拉伸表面草图Figure.4-6Stretchedsurfacesketch单击“特征”工具栏上的“切除凸台基体”（）命令按钮，切除PropertyManager出现。在“方向1”组框中，执行如下操作。将终止条件设置为“给定深度”。设置深度为33mm。可使用方向键或直接输入数值来增加数值。图形区域中显示拉伸的预览。单击确定按钮，生成切除。新特征“切除1”出现在FeatureManager设计树中和图形区域如图4-7。图4-7切除凸台基体Figure.4-7Resectionbossmatrix9.同理挖两个圆柱如图4-8所示。图4-8上手爪Figure.4-8Uppergripper4.3本章小结本章讲述了生产线转位装置的三维建模，主要包括两部分内容。首先讲述了Solidworks软件的功用。其次通过以手部夹持状态的上手爪为例描述了完整的建模过程。

第五章生产线转位装置的运动仿真运动Solidworks对生产线转位装置进行了三维建模，并采用Solidworks中的simulink进行了生产线转位装置的运动仿真，使得能够更加直观地显示生产线转位装置的机械运动过程。5.1生产线转位装置的伸缩状态生产线转位装置的伸缩状态在生产过程中占有很重要的成分，如下图5-1和5-2所示分别为转位装置的压缩状态和转位装置的伸长状态。图5-1转位装置的压缩状态Figure.5-1Compressionstateoftheindexdevice图5-2转位装置的伸长状态Figure.5-2Elongationoftheindexingdevice5.2生产线转位装置的手部夹紧及闭合状态生产线转位装置类似于机械手，其中其手部的夹紧和闭合、手部的夹紧力度对成型工件的表面具有很重要的影响。如下图5-3及5-4所示分别为转位装置的张开和闭合状态。图5-3转位装置夹持机构的张开状态Figure.5-3Openingstateoftheclampingdeviceoftheindexingdevice图5-4转位装置夹持机构的夹紧状态Figure.5-4Clampingstateoftheclampingdeviceoftheindexingdevice5.3转位装置的腕部转动状态转位装置的腕部转动状态如下图5-5和5-6所示。图5-5转位装置的腕部转动状态1Figure.5-5wristrotationoftheindexingdevice1图5-6转位装置的腕部转动状态2Figure.5-6