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1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 目 錄 第一章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2課題來源及研究的目的和意義 1 1.3 同類設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r 1 1.4 論文體系和主要內(nèi)容 2 1.5 論文主要內(nèi)容 2 第二章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理及主要組成 4 2.1機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的概述 4 2.2 機(jī)構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定 5 2.2.1零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 5 2.2.2 提升機(jī)構(gòu) 7 2.3 翻轉(zhuǎn)過程的運(yùn)動(dòng)和位置分析 7 2.3.1提升過程 7 2.3.2 翻轉(zhuǎn)過程 9 2.4小車附件的布置 9 第三章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 10 3.1

2、齒輪的設(shè)計(jì)與校核 10 3.1.1 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各分配傳動(dòng)比 10 3.1.2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 3.2 軸的校核及計(jì)算 15 3.3滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 21 3.4 鍵連接的選擇和計(jì)算 23 3.5 聯(lián)軸器的選取 24 3.6箱體及其附件的設(shè)計(jì) 24 3.7液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 25 3.8 提升鉤子的設(shè)計(jì) 32 第四章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三維建模及二維圖紙 33 4.1主要零件的三維建模 33 4.2 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配的三維建模過程及其模型 38 4.2.1 減速器的三維建模過程 38 4.2.2 小車的三維建模過程及其模型

3、40 4.2.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的整體三維建模過程及其模型 40 4.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的二維圖紙 （見附錄） 40 第五章 總結(jié)與展望 41 5.1全文總結(jié) 41 5.2本文的創(chuàng)新點(diǎn) 41 5.3展望 41 致謝 43 參考文獻(xiàn) 44 附錄： 45 46 第一章 緒論 1.1 引言 隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，節(jié)能減排日益成為人們普遍關(guān)注的問題。節(jié)省能源減少垃圾廢棄物的排放既符合社會(huì)發(fā)展的主題，也是一個(gè)國家競爭與世界之林的一項(xiàng)重要指標(biāo)。零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)純綠色的機(jī)械產(chǎn)品，采用手柄連

4、接二級(jí)減速器，實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)，通過減速器的減速，從而減少需要轉(zhuǎn)動(dòng)的力與力矩，使輸出功率與負(fù)載的變化而變化，操作簡單使用方便。可以減少工人手動(dòng)的翻轉(zhuǎn)工件，節(jié)約了人力物力，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。最重要的是零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)節(jié)約能源，符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主題，隨著能源的日益匱乏，加工制造的工藝水平的提高，相信零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)會(huì)應(yīng)用的越來越廣。 1.2課題來源及研究的目的和意義 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)迅猛增長，各類工程機(jī)械的需求量大幅增加。工程機(jī)械制造中，車架等焊接結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)占有很大的比重。在此設(shè)計(jì)中要求是工件翻轉(zhuǎn)，以便于安裝零部件。為了保證安裝構(gòu)件的安裝質(zhì)量，有必要大力發(fā)展能提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)

5、量的相應(yīng)安裝設(shè)備。在大型結(jié)構(gòu)件的安裝及機(jī)加工過程中，有些工件需180度翻轉(zhuǎn)。一般的做法是用行車起吊，升高一端后移動(dòng)再放下來翻轉(zhuǎn)工件。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件來說，這種操作相當(dāng)危險(xiǎn)，而且還受行車起吊高度的限制。另一種就是吊上翻轉(zhuǎn)機(jī)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，但這種做法由于工件旋轉(zhuǎn)半徑大，裝夾位置高，操作安全性差。還有一種做法就是像翻書一樣的翻轉(zhuǎn)，翻書形式翻身雖然操作位置低，但占有的空間非常大。如果先低位裝夾，再將工件上升到一定的高度后翻轉(zhuǎn)，完成后再下降拆卸，則生產(chǎn)效率低，設(shè)備制造成本高。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大型結(jié)構(gòu)件翻身的生產(chǎn)安全隱患，在工程機(jī)械制造領(lǐng)域普遍存在。 針對(duì)該情況，設(shè)計(jì)了零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，適用于中小型工件的翻轉(zhuǎn)，在使

6、用操作過程中，安全可靠，操作簡單。 1.3 同類設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r 對(duì)于零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式、推舉式等。并已在實(shí)際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉(zhuǎn)。目前國內(nèi)還未對(duì)各種形式的翻轉(zhuǎn)機(jī)制訂出系列標(biāo)準(zhǔn)，但國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機(jī)，并成系列。 另外，配合焊接機(jī)器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，國內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點(diǎn)位控制，控制點(diǎn)數(shù)以使用要求而定，但多為2點(diǎn)(每隔180°)、4點(diǎn)（每隔90°）、8點(diǎn)（每隔45°）控制，翻轉(zhuǎn)速度以恒速的為多，但也有 變速的。翻轉(zhuǎn)機(jī)與機(jī)器人聯(lián)機(jī)按程序動(dòng)作，載重量多在20～3000Kg之間

7、。例如我國汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊機(jī)器人加工中心，已成功地采用了國產(chǎn)頭尾架式和框架式的焊接翻轉(zhuǎn)機(jī)，由于是恒速翻轉(zhuǎn)，點(diǎn)位控制，并輔以電磁制動(dòng)和汽缸錐銷強(qiáng)制定位，所以多采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、普通齒輪副減速，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的制造精度比軌跡控制的低1到2級(jí)，造價(jià)便宜。 提升機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式和液壓式兩種，且各種提升設(shè)備已形成標(biāo)準(zhǔn)系列。在這里就不在做詳細(xì)的闡述。 機(jī)械式與液壓式起升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：主要介紹了機(jī)械式和液壓式起升機(jī)構(gòu)的基本分類，以及這兩種機(jī)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。起升機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械式和液壓式兩種。 機(jī)械式起升機(jī)構(gòu)包括： （1）嚙合式驅(qū)動(dòng)裝置 a）用于主要為提升件貨的繩索卷繞式起升機(jī)構(gòu)

8、 b）用于雙繩或四繩抓斗的繩索卷繞式起升機(jī)構(gòu) c）鏈條卷繞式起升機(jī)構(gòu)。 d）螺桿或針齒條以及齒條起升機(jī)構(gòu) （2）驅(qū)繩輪起升機(jī)構(gòu)的摩擦式驅(qū)動(dòng)裝置 液壓式起升機(jī)構(gòu) a) 壓缸起升機(jī)構(gòu) b) 壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的繩索卷繞起升機(jī)構(gòu) 1.4 論文體系和主要內(nèi)容 1.5 論文主要內(nèi)容 第一章：緒論，主要就零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀、課題提出的來源、應(yīng)用的前景等進(jìn)行分析和闡述。 第二章：介紹零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理和主要組成，主要對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程進(jìn)行理論概述，然后在理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用到實(shí)際中去，采用“演繹推理”的方法，導(dǎo)出零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理和其主要機(jī)構(gòu)組成。 第三章：零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

9、的主要零部件的研究，從機(jī)械系統(tǒng)的四個(gè)組成部分：動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分和控制部分對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)研究，為了更好的說明所設(shè)計(jì)研究的零部件，插入相關(guān)零部件的主要視圖。 第四章：通過proe軟件對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)每個(gè)零件進(jìn)行三維建模，力求能夠完整的表述整體結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)行零件裝配，能夠?qū)φ麄€(gè)外形有個(gè)整體的了解，對(duì)選別機(jī)的裝配過程進(jìn)行詳實(shí)的描述。 最后一章：總結(jié)和展望，對(duì)整個(gè)研究課題進(jìn)行總結(jié)，概括全文內(nèi)容和主要工作；提出本文創(chuàng)新點(diǎn)，并對(duì)未來提出展望，確定進(jìn)一步研究內(nèi)容。 第二章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理及主要組成 2.1

10、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的概述 人類在不同的階段會(huì)提出不同的需求，一種需求滿足后，又會(huì)在此基礎(chǔ)上提出更新、更高的要求。設(shè)計(jì)的目的正是為了滿足人類不斷提高的需求，是人類征服自然、改造自然的基本活動(dòng)之一。 設(shè)計(jì)的過程指的是從接到設(shè)計(jì)任務(wù)、確定設(shè)計(jì)要求到完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作的全過程。為了更好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)人員針對(duì)設(shè)計(jì)工作的具體步驟所制訂的計(jì)劃與安排，稱為設(shè)計(jì)進(jìn)程。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程通常為四段式， 即產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段，關(guān)系如圖2-1所示。 明確設(shè)計(jì)要求任務(wù)產(chǎn)品規(guī)劃 原理方案設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì) 施工設(shè)計(jì) 試驗(yàn)試制 投產(chǎn) 圖2-1 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程 產(chǎn)品規(guī)

11、劃階段的主要任務(wù)是通過市場調(diào)研、技術(shù)調(diào)研、社會(huì)環(huán)境調(diào)研來制訂可行性研究報(bào)告和設(shè)計(jì)要求表，本篇的產(chǎn)品規(guī)劃內(nèi)容在第一章緒論作了詳細(xì)說明。 方案設(shè)計(jì)階段是設(shè)計(jì)進(jìn)程中一個(gè)十分重要的階段，設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)要求表的各項(xiàng)要求，運(yùn)用自己所掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及在產(chǎn)品規(guī)劃中所收集的全部資料，構(gòu)思出滿足設(shè)計(jì)要求的原理解答方案，原理解答方案是一種初步考慮結(jié)構(gòu)形狀并能完成所需功能的原理組合，本篇的原理解答方案在本章的第二節(jié)作詳細(xì)的研究，技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段的工作成果有：參數(shù)尺寸計(jì)算、結(jié)構(gòu)裝配草圖總體圖和外形圖、全部生產(chǎn)圖紙技術(shù)文件，本篇的這兩個(gè)階段主要見第三章零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要零部件設(shè)計(jì)，并且按機(jī)械系統(tǒng)的組

12、成：動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分和控制部分進(jìn)行分析研究。 2.2 機(jī)構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定 根據(jù)對(duì)題目“翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”可知，該機(jī)構(gòu)主要有兩部分組成，即翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)，現(xiàn)分別對(duì)這兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論。 2.2.1零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將工件沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設(shè)置機(jī)構(gòu)。最為常見的有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式、推舉式等零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 1．鏈?zhǔn)搅慵Ｓ梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 鏈?zhǔn)搅慵Ｓ梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式如下圖 圖2-2鏈?zhǔn)搅慵Ｓ梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 由圖可知，鏈?zhǔn)搅慵Ｓ梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，因?yàn)椴捎面湕l支撐，對(duì)箱形斷面的角接焊縫也同樣適用，其缺

13、點(diǎn)是焊縫對(duì)中較費(fèi)時(shí)，焊接是在自由狀態(tài)下焊接，不便于用夾具控制焊接變形。 2．推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如下圖 圖2-3推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)也比較簡單，且能翻轉(zhuǎn)的工件類型也較多，但這種結(jié)構(gòu)一次最多只能翻轉(zhuǎn)90°，翻轉(zhuǎn)后工作臺(tái)需要復(fù)位。對(duì)于大角度的翻轉(zhuǎn)效率低下。 3．小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如下圖： 圖2-4 小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 該零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成為一個(gè)小車的形狀，小車的推手是一個(gè)可以搖動(dòng)的擺桿。在工作時(shí)首先將小車推到工件處，利用小車上的鉤子將工件勾住，然后利用小車推手的擺動(dòng)，推

14、到液壓機(jī)構(gòu)的工作。液壓部分是采用液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?，利用搖桿將液壓油壓入到支撐油缸內(nèi)，使整個(gè)小車基座提升，小車上裝有導(dǎo)軌，可以使得工件在勾住后，可以前后左右的移動(dòng)。翻轉(zhuǎn)過程主要是二級(jí)減速器的翻轉(zhuǎn)，利用手柄與減速器連接，帶動(dòng)夾持工具夾持著工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。之所以設(shè)計(jì)成二級(jí)減速，這樣可以減小手柄的施力，通過設(shè)定一定的傳動(dòng)比，盡可能的減少力矩，從而降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 根據(jù)以上三種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和工作效率，結(jié)合工件的形狀和翻轉(zhuǎn)的難易程度，選擇小車式翻轉(zhuǎn)比較實(shí)用。小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作起來非常簡單。 2.2.2 提升機(jī)構(gòu) 提升機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式和液壓式兩種，現(xiàn)對(duì)這兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較，以確定

15、最終采用的機(jī)構(gòu)形式。 液壓式提升機(jī)構(gòu)是常用提升機(jī)構(gòu)中的一種。它采用液壓作為動(dòng)力源。包括有使用液壓馬達(dá)，其執(zhí)行提升的機(jī)構(gòu)同機(jī)械式。還有采用液壓缸進(jìn)行提升。由于液壓缸的行程有限，對(duì)于較大行程的提升都設(shè)計(jì)有增加行程的裝置，如X形的支架。因此，液壓式提升機(jī)構(gòu)多用于升降臺(tái)、汽車翻斗等不需要很大行程，但卻有較大載重的設(shè)備中。 機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)通常是以省力的鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件的，所以可以有較大的提升范圍，滑輪組一般使用定滑輪、定滑輪和動(dòng)滑輪、雙聯(lián)滑輪組（四分支）、雙聯(lián)滑輪組（八分支）等 幾種形式。另外在機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)中，也有采用齒輪和齒條進(jìn)行提升。 液壓式提升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行比較平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速及

16、過載保護(hù)，且裝置的使用壽命較長。但液壓提升機(jī)構(gòu)中的油液較易受溫度變化的影響，同時(shí)油液還有泄露的問題。另外，機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)大多都是采用提拉的方式提升重物，而液壓式提升機(jī)構(gòu)主要采用推舉的方式提升重物。 考慮液壓傳動(dòng)具有在同樣的驅(qū)動(dòng)功率下，液壓裝置的重量更輕、體積更小及耐沖擊的特點(diǎn)。選用液壓式提升機(jī)構(gòu)作為工件的提升裝置。由于系統(tǒng)不需要較大的提升行程，所以使用液壓缸直接推動(dòng)翻轉(zhuǎn)架進(jìn)行提升即可，這樣做，雖然要使用較多的液壓缸，但可以簡化提升機(jī)構(gòu)，所有翻轉(zhuǎn)架的液壓缸都由一個(gè)泵源提供動(dòng)力，即可保證液壓缸的同步動(dòng)作，也可以減少空間的使用。 2.3 翻轉(zhuǎn)過程的運(yùn)動(dòng)和位置分析 該零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作過程包

17、括工件的提升和翻轉(zhuǎn)兩步工序。 2.3.1提升過程 提升過程是翻轉(zhuǎn)進(jìn)行的第一步，先將小車推到工件的上方，然后放下鉤子用鉤子勾住工件的上沿處，然后擺動(dòng)小車的推手，根據(jù)小車與液壓缸組成的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，滑塊即相當(dāng)于液壓缸中的活塞桿，通過搖桿的前后擺動(dòng)，帶動(dòng)著活塞桿做往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，從而不斷的將液壓油壓入到工作液壓缸中，推動(dòng)著整個(gè)小車機(jī)構(gòu)的提升。 圖2-5液壓升降車 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是基于圖2-5的液壓升降小車的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在小車推手和底部有一動(dòng)力液壓缸相連接。對(duì)小車進(jìn)行改造，工作原理圖即如圖2-6。 圖2-6液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟? 如圖2-6,圖中1即代表小車的推手，3是動(dòng)

18、力液壓缸，4、5則分別為單向閥，9為卸載閥，6為工作液壓缸。整個(gè)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由3個(gè)液壓缸組成，一個(gè)動(dòng)力液壓缸安裝在小車的尾部，另外兩個(gè)裝在小車的前方起到支撐和提升的作用。1桿的上下往復(fù)擺動(dòng)帶動(dòng)活塞桿2經(jīng)液壓油源源不斷的壓入到工作液壓缸6中，在此過程中，在缸體中液壓油壓力的作用下，8重物開始提升。當(dāng)需要工件下降時(shí)挨凍卸載閥9使液壓油在重物重力的作用下，流回油池，從而工件下降。單向閥4的作用是保證在1桿壓油時(shí)液壓油壓入液壓缸中，而液壓油不會(huì)流回油池。單向閥5是保證桿1在抽油時(shí)只能從油池中抽油，而液壓缸中的油也不會(huì)流入工作液壓缸中。利用搖桿1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將液壓油源源不斷的壓入油缸從而完成工件的提升

19、過程。 2.3.2 翻轉(zhuǎn)過程 圖2-7二級(jí)減速器零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 翻轉(zhuǎn)過程是利用二級(jí)減速器來實(shí)現(xiàn)的。如圖2-7所示，通過手柄1與二級(jí)減速器相連接，搖動(dòng)手柄帶動(dòng)二級(jí)減速器的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)裝夾工具2的轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一步提升過程后，利用小車支架上的軌道將工件移至裝夾工具處，因要翻轉(zhuǎn)的工件是兩邊較粗中間細(xì)的形狀，所以利用2可將工件固定在裝夾工具上，為了防止工件翻轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，可以在裝夾工具2的開口處上下加一擋板，將工件穩(wěn)定的控制在裝夾工具上。通過一定的傳動(dòng)比，可以重物較大的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為施加于手柄很小的力矩。這樣當(dāng)翻轉(zhuǎn)工件時(shí)只需很小的力矩即可使工件翻轉(zhuǎn)，可以極大的節(jié)省人力及物力。 2.4小車附件的布置

20、 提升鉤子的材料取為橡膠制成。兩個(gè)鉤子均勻的布置在縱向支撐架上，小車橫梁加工成導(dǎo)軌形式，橫向支撐架可以在導(dǎo)軌上前后移動(dòng)，縱向支撐架可以在橫向制成架上左右移動(dòng)。這樣，當(dāng)鉤子鉤住工件后，可以在導(dǎo)軌上前后移動(dòng)，也可以在工型制成架上左右移動(dòng)。由此可是避免裝夾工件時(shí)的不便，由鉤子直接將工件安置在裝夾工具上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。 第三章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 3.1齒輪的設(shè)計(jì)與校核 3.1.1 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各分配傳動(dòng)比 1. 各級(jí)傳動(dòng)效率 聯(lián)軸器效率1 =0.99 滾動(dòng)軸承效率2 =0.980.980.98=0.941 閉式齒數(shù)傳動(dòng)效率3 =0.970.97=0.94

21、1 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)效率4 =0.96 傳動(dòng)裝置的總效率總應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率的乘積，即： 總 ==0,990.9410.9410.96=0.841 負(fù)載功率Pw=FV/1000=20.1=0.2kw 輸入功率Pd =Pw/總=0.2/0.841=0.24kw 2. 確定總的傳動(dòng)比i總 =10 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比i總=i1 ×i2 取定i1=4，i2=2 3. 計(jì)算各軸的動(dòng)力和動(dòng)力參數(shù) ⑴ 各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅳ軸：n4=

22、/2=9.55/1=9.55r/min Ⅲ軸：n3= n4=9.55 r/min Ⅱ軸：n2=n3×i2=9.55×2.5=23.875 r/min Ⅰ軸：n1=n2×i1=23.875×4=95.5 r/min ⑵各軸的輸入功率 Ⅰ軸：P1=Pd×1 =0.24×0.99=0.2376 kw Ⅱ軸：P2=P1×2×3=0.2376×0.98×0.97=0.2259 kw Ⅲ軸：P3=P2×2×3=0.2259×0.

23、98×0.97=0.2147 kw Ⅳ軸：P4=P3×2×4=0.2147×0.96×0.98=0.2083 kw Ⅰ到Ⅲ軸的輸出功率分別為輸出功率乘以軸承的效率0.98 ⑶ 各軸轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸：T1=9550×Pd/n1=9550×0.24/95.5=24 N×m Ⅱ軸：T2=T1×i1×2×3=24×4×0.98×0.97=91.26 N×m Ⅲ軸：T3=T2×i22×3=91.26×2.

24、5×0.98×0.97=216.87 N×m Ⅳ軸：T4=T3×2×4=216.87×0.96×0.98=210.41 N×m Ⅰ到Ⅲ軸的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.98. 3.1.2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 材料選擇齒輪 初選大小齒輪的材料均為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其硬度在48-55HRC，齒輪的等級(jí)精度為8級(jí)。由于減速器要求傳動(dòng)平穩(wěn)，所以用圓柱斜齒輪，初選=。 2. 計(jì)算高速級(jí)齒輪 ⑴. 查取教材可得：KA=1.35，KV=1.11，K=1.2,K=1.1; K= K

25、A×KV×K×K=1.35×1.11×1.2×1.1=1.978 (3-1) 式中，為使用系數(shù)，為動(dòng)載系數(shù)，為齒間載荷分配系數(shù)，為齒向載荷分配系數(shù)。 傳動(dòng)比i=4由查表可得各數(shù)據(jù)如下： ZH=2.47，ZE=189.8，Z=0.88，取=10，則Z=0.99 ⑵．接觸疲勞施加應(yīng)力 查圖可知：==600Mpa；=1.1 則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60×n1×j×lh=60×95.5×1×5×8×

26、250=5.73×108 N2=N1/i=5.73×108/4=1.44×107 又查表可知：1 則： =600/1.2=500 (3-2) 式中，為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，S為疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，為齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限，為齒面接觸疲勞應(yīng)力。 ⑶．計(jì)算小齒輪的最小直徑，取尺寬系數(shù)=1.2 d1≥ (3-3) = =37.50mm 式中，為彈性影響系數(shù)，為尺寬系數(shù)。 ⑷．確定中心距a a≥=37.5/2×

27、=108.75mm 應(yīng)盡量圓整成尾數(shù)為0或5，以便于制造和測量，又由于所計(jì)算尺寸太小，適當(dāng)?shù)姆糯笾行木?，故取中心距a=200mm。 ⑸．選定模數(shù)mn、齒數(shù)z1、z2和螺旋角 a= 一般取z1=17--30，=8。--11。，初選z1=30，=10。，則z2=iz1=4×30=120 mn==2×200/150=2.62 由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取mn=3mm，則 z1+z2===131.3 取z1+z2=131 則z1===26.2 取z1=26 z2=131-26=104 齒數(shù)：z2/z1=10

28、1/26=3.85 可用，于是 ==10.74 滿足要求 ⑹．計(jì)算齒輪的分度圓直徑 小齒輪 d1===82.44mm 大齒輪 d2===332.8mm ⑺．齒輪寬度 b==1.2×82.44=98.9mm 圓整取大齒輪寬度 b2=100mm 取小齒輪寬度 b2=105mm ⑻．校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 查表可知：=275Mpa 根據(jù)z1、z2查表則有： 則 = =70.95Mpa＜

29、 (3-4) 式中，為齒形系數(shù)，為應(yīng)力修正系數(shù)，為重合度系數(shù)。 ＜ 所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，此設(shè)計(jì)合理。 3.計(jì)算低速級(jí)齒輪 ⑴．查取教材可得： 傳動(dòng)比i=2.5由查表可得各數(shù)據(jù)如下： 取，則 ⑵.接觸疲勞施用應(yīng)力 查表可知：； 則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 又查圖可知： 則： ⑶．計(jì)算小齒輪的最小半徑，取尺寬系數(shù) d1≥ = =63.91mm ⑷．取定中心距a a≥=63.91×3.5/2=111.8mm 應(yīng)盡量圓整成尾數(shù)為0或5，以便于

30、制造和測量，又由于所計(jì)算尺寸太小，適當(dāng)?shù)姆糯笾行木?，故取中心距a=240mm。 ⑸．選定模數(shù)mn、齒數(shù)z1、z2和螺旋角 a= 一般取z1=17--30，=8。--15。，初選z1=25，=10。，則z2=iz1=2.5×25=62.5=62 mn==2×240/87=5.43mm 由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取mn=6mm，則 z1+z2===78.8=79 取z1+z2=79 則z1===23 取z1=23 z2=79-23=56 齒數(shù)：z2/z1=56/23=2.43 可用，于是 ==9.068。 滿足要求 ⑹．計(jì)算齒輪的分度圓直徑 小齒輪 d1===

31、139.75mm 大齒輪 d2===340.25mm ⑺．齒輪寬度 b==1.2×139.75=167.7mm 圓整取大齒輪寬度 b2=170mm 取小齒輪寬度 b2=175mm ⑻．校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 查表可知： ; ; 根據(jù)z1、z2查表則有： 則 ==39.2Mpa＜ ＜ 所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，此設(shè)計(jì)合理。 3.2 軸的校核及計(jì)算 1． 計(jì)算軸的直徑 計(jì)算軸的最小直徑（查表可知取C=110） Ⅰ軸：最小直徑為 (3-5)

32、 式中，，p為軸傳遞的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速。 考慮到手柄，取最小直徑為16mm Ⅱ軸：最小直徑為 考慮到深溝球軸承的直徑，取最小直徑為25mm Ⅲ軸：最小直徑為 考慮到夾持工具的尺寸，取最小直徑為35mm 2． 校核 對(duì)Ⅲ軸進(jìn)行校核 選材為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由教材可查知，， 軸3的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 圖3-1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸圖 ⑴. 求作用在齒輪上的力：d=90mm， (3-6) 式中，為法向壓力角，為節(jié)圓壓力角。 圖3-2 軸的受力簡圖 ⑵．求作用在軸上的支反力 A．水平支反力：

33、 得 垂直支反力： 得 B.做出彎矩圖 根據(jù)上述簡圖，分別求出水平面和垂直平面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩： ， 總彎矩 (3-7) 得 ⑶. 作出扭矩圖 ⑷．作出計(jì)算彎矩圖 (3-8) 式中，為折合系數(shù)。 ⑸

34、校核軸的強(qiáng)度 ＜，故安全 作出受力圖，彎矩圖，扭矩圖 ⑹．精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①． 截面Ⅰ左側(cè) 抗彎截面模量按教材的公式計(jì)算可知 抗彎界面模量 圖3-3受力圖，彎矩圖，扭矩圖 截面Ⅰ左側(cè)的彎矩 抗彎截面扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 (3-9) 式中，M為彎矩，W為軸的抗彎截面模量。 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 (3-10) 式中，為軸的抗扭截面模量。 因 由查表計(jì)算可知，理論應(yīng)力集中系數(shù) 又查表查得軸的材料敏性系數(shù)為q=0.6 故應(yīng)力集中系數(shù)為

35、 (3-11) 式中，q為材料敏性系數(shù)，為理論應(yīng)力集中系數(shù)。 查表得彎曲尺寸系數(shù)， 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，得變現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 計(jì)算綜合系數(shù)值為 (3-12) 式中，、分別為應(yīng)力集中系數(shù)，、分別為彎曲尺寸系數(shù)及扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，、分別為質(zhì)量系數(shù)。 材料特性系數(shù) 計(jì)算安全系數(shù) (3-13) ＞S=1.5

36、 式中，為計(jì)算安全系數(shù)，為僅受彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)，為僅受扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)。 故可知其安全 ②. 截面Ⅱ右側(cè) 抗彎截面模量可由教材公式可知 抗扭截面模量 彎矩M=1.86 截面Ⅱ上的扭矩T= 截面上彎曲切應(yīng)力 截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 過盈配合處的/值，由手冊可查之 ， 于是得 軸按磨削加工，得變現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為 軸在截面的安全系數(shù) ≥S=1.5故該軸的強(qiáng)度也是足夠的，又因本傳動(dòng)無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度的校核。 3

37、.3滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 由條件知，減速器工作期限十年，兩班制工作，則軸承的預(yù)計(jì)壽命為 ⑴．選擇軸承 軸承1 深溝球軸承6009 GB/T276-1994 軸承2 深溝球軸承6012 GB/T276-1994 軸承3 深溝球軸承6004 GB/T276-1994 ⑵．校核軸承（軸3） 深溝球軸承6009 查設(shè)計(jì)手冊得 查教材表格可知=1.0 得 故1邊為緊邊，所以 計(jì)算當(dāng)量載荷，軸承受力如圖： 圖3-4軸承的受力圖 軸承1： 由教材可知 ＞e1，由教材可知 （3-14） 式

38、中，為載荷系數(shù)，x、y分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 軸承壽命＞= （3-15） 式中，n為軸的轉(zhuǎn)速，C為額定動(dòng)載荷，p為軸承所受的動(dòng)載荷，為球軸承的壽命系數(shù)。 故軸承的選擇合乎要求 ⑶．校核軸承 深溝球軸承6004，查設(shè)計(jì)手冊可知， ， 得， 圖3-5軸承的受力圖 故軸承1為緊邊，所以 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承1：，查教材可知， ＞，由表可知， 軸承壽命＞= 壽命選用合乎要求。 ⑷．校核軸承 深溝球軸承6012，查設(shè)計(jì)手冊可知， 圖3-6軸承的受力圖 ，得 ， 由圖可知1邊為緊邊，所以 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承1

39、：，查教材可知， ＞，由表可知， 軸承壽命＞= 壽命選用合乎要求。 3.4 鍵連接的選擇和計(jì)算 根據(jù)軸的各個(gè)階梯的直徑和長度選取鍵的長度，查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，此零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的減速器有輕度的沖擊載荷，選擇鍵如下： 聯(lián)軸器：1鍵10×8 GB1096-79 A型 齒輪1：2鍵20×12 GB1096-79 A型 齒輪2：3鍵25×14 GB1096-79 A型 查表鋼的靜連接在使用時(shí)的許用應(yīng)力 校核鍵1 ＜ （3-16）

40、校核鍵2 ＜ 校核鍵1 ＜ 式中，T為傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，d為軸的直徑，h為鍵的高度，l為鍵的工作長度。 經(jīng)計(jì)算可知，所選取的鍵合乎設(shè)計(jì)的要求，可用。 3.5 聯(lián)軸器的選取 ⑴．在此零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，聯(lián)軸器用于手柄與減速箱的連接。故采用彈性柱銷聯(lián)軸器連接，由于彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，更換柱銷方便，緩和沖擊，吸收振動(dòng)，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。 ⑵．求計(jì)算轉(zhuǎn)矩 軸III轉(zhuǎn)矩為 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（第五版）查得工作機(jī)為輸送機(jī)時(shí)，工作情況系數(shù)，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 =1.5×216.87=325.3 （3-17） 式中

41、，為工作情況系數(shù)。 ⑶．確定型號(hào) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表17-4查得符合軸直徑為50mm的聯(lián)軸器選取型號(hào)為HL4彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩，軸材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為4000r/min，允許的軸孔直徑在之間，故能滿足工作機(jī)與減速器聯(lián)接工作需要，從而確定聯(lián)軸器型號(hào)為HL4聯(lián)軸器 GB5014-85 3.6箱體及其附件的設(shè)計(jì) 1．齒輪傳動(dòng)的潤滑 此減速器中，齒輪傳動(dòng)屬于閉式齒輪傳動(dòng)。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的減速器中，大齒輪的圓周速度小于12m/s，故可以采用油池潤滑。在箱體內(nèi)注入潤滑油，使大齒輪浸入油池一定深度，在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，借助大齒輪把潤滑油帶到嚙合區(qū)進(jìn)行潤滑。油浸高度約為六分

42、之一大齒輪半徑，約為40mm。 2.滾動(dòng)軸承的潤滑 對(duì)滾動(dòng)軸承采用油潤滑，由于此減速器軸承的潤滑屬于低、中速軸承的潤滑，故采用油潤滑。 3.潤滑油的選擇 齒輪與軸承采用同種潤滑油比較便利，考慮該裝置用于小型設(shè)備，選用一般工業(yè)用潤滑油。 4.密封方法的選取 選用嵌入式軸承端蓋易于結(jié)構(gòu)緊湊重量輕，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為B045065，B032052。 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 3.7液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 在零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，液壓缸將小車的底盤提升，工作原理同液壓千斤頂類似。其工作原理圖如下： 圖3-

43、7液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟? 1桿為小車的推手，將推手上下擺動(dòng)，通過鉸接帶動(dòng)液壓缸的活塞桿，由活塞桿的上下移動(dòng)，反復(fù)的將液壓油壓入工作活塞鋼里。動(dòng)力液壓缸通過單向閥與油池和工作液壓缸連接。當(dāng)要求提升重物時(shí)，推手1向上抬起，帶動(dòng)活塞將油從油池中壓入液壓缸3中，1向下壓時(shí)，將液壓油壓入到工作液壓缸中，利用液壓油的壓力，將重物提升。單向閥的作用是在抽油時(shí)保證工作液壓缸的油量不變從油池中抽油。壓油時(shí)保證油不會(huì)流回油池，只能壓入工作液壓缸中。工作液壓缸和油池間有一卸載閥，當(dāng)需要將工件放下時(shí)，可以按動(dòng)卸載閥，工作在液壓缸中的液壓油將在重物重力的作用下流回油池。此液壓缸設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。在此設(shè)計(jì)中，共需要

44、兩個(gè)工作液壓缸，分別放置在小車的兩側(cè)，一個(gè)動(dòng)力液壓缸，安置在小車的后輪上，通過小車的推手前后擺動(dòng)從而工作。 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。在此零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，用液壓千斤頂來提升減速箱和工件，為工件的翻轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備。在本設(shè)計(jì)中液壓缸采用單桿活塞式液壓缸。單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進(jìn)出口油口A和B都可通壓力油或回油，以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，故稱為雙作用缸。 圖3-8 單活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)簡圖 1. 設(shè)計(jì)提要 ①、液壓油缸主要

45、參數(shù)給定 在設(shè)計(jì)要求中已經(jīng)提到的參數(shù)這里就不再贅述，下面只給出此次設(shè)計(jì)中液壓油缸主要部件的其他參數(shù)： 缸內(nèi)徑：D=50mm； 缸外徑：=60mm； 壁厚：=5mm； 極限推力：=30162N； 速比：=2； 活塞桿直徑：=30mm； 活塞外推流量：=0.5L/s 法蘭厚：h=8mm； 圖3-9法蘭盤式安裝 ②、法蘭安裝方式 選擇后端法蘭安裝方式，因?yàn)槭峭屏?，所以選用如圖3-9形式。 ③、緩沖機(jī)構(gòu)的選用 一般承壓在10MP以上應(yīng)當(dāng)選用緩沖機(jī)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)中，工作壓力為4MP，因此緩沖機(jī)構(gòu)從略。 ④、密封裝置選用 選用Yx型密封圈，聚氨酯（PU）

46、和聚四氟乙烯（PTFE）材料聯(lián)合使用，達(dá)到良好的密封效果。 ⑤、工作介質(zhì)的選用 因?yàn)楣ぷ髟诔叵?，所以選用普通的是油型液壓油即可。 ⑥、液壓缸的裝配 裝配前必須對(duì)各零件仔細(xì)清洗； 要正確安裝各處的密封裝置：安裝形密封圈時(shí)，要注意其安裝方向，避免因裝反而漏油，其唇邊應(yīng)對(duì)著有壓力的油腔。此外，因?yàn)槭荵x形密封圈，所以還要注意區(qū)分是軸用還是孔用，不要裝錯(cuò)； 由于密封裝置與滑動(dòng)表面配合，裝配時(shí)應(yīng)涂以適量的液壓油； 螺紋聯(lián)接件擰緊時(shí)應(yīng)使用專用扳手，扭力矩應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求； 活塞與活塞桿裝配后，須設(shè)法測量其同軸度和在全長上的直線度是否超差； 裝配完畢后活塞組件移動(dòng)時(shí)應(yīng)無阻滯感和阻力大小不

47、勻等現(xiàn)象。 2.各零部件的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 ⑴．缸筒設(shè)計(jì) ①．缸筒結(jié)構(gòu)的選擇連接方式如下圖： 圖3-10缸筒的連接方式 選取法蘭式連接，并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易選取、易裝卸； 缺點(diǎn)是外徑較大，比螺紋連接的重量大。 ②．缸筒的要求 有足夠強(qiáng)度，能夠承受動(dòng)態(tài)工作壓力，長時(shí)間工作不會(huì)變形； 有足夠剛度，承受活塞側(cè)向力和安裝反作用力時(shí)不會(huì)彎曲； 內(nèi)表面和導(dǎo)向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用； 缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。缸筒經(jīng)常使用無縫鋼管來加工，在本設(shè)計(jì)中，鋼管材料選用45鋼。查取設(shè)計(jì)手冊可以得到， 鋼管材料的屈服強(qiáng)度， 鋼管材料的抗

48、拉強(qiáng)度， 現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來引申出：鋼管材料的許用應(yīng)力 其中n=5是選取的安全系數(shù)。 ③．缸筒的計(jì)算 1． 液壓缸的效率 油缸的效率由以下三種效率組成： （A） 機(jī)械效率，由各個(gè)運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定的壓力下，通常可取=0.9 （B） 容積效率，由各個(gè)密封件泄露所造成，通常容積效率為： 裝彈性體密封圈時(shí)=1 裝活塞環(huán)時(shí)=0.98 （C） 作用力效率，由出油口背壓所產(chǎn)生的作用力而造成 （3-18） 所以總效率為0.8 2． 液壓缸缸徑的計(jì)算 內(nèi)徑D可按下列公式初步計(jì)算： 液壓缸

49、的負(fù)載為推力 D= （m） （3-19） 液壓缸的負(fù)載為拉力 （m） 雙活塞桿液壓缸其缸筒內(nèi)徑D可由公式計(jì)算 式中為實(shí)際液壓缸使用的推力拉力（N）；為液壓缸的負(fù)載率，一般取為0.5~0.7；為液壓缸的總效率，一般取為0.7~0.9；P為液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力；d為活塞桿的直徑。 ，本次設(shè)計(jì)中液壓缸負(fù)載為推力，根據(jù)公式可以得到內(nèi)徑：D=49.5mm，缸徑取為50mm。 3． 流量的計(jì)算 液壓鋼的流量根據(jù)下式計(jì)算： 當(dāng)活塞桿外推時(shí)

50、 當(dāng)活塞桿內(nèi)拉時(shí) （3-20） 式中A1、A2分別為活塞無桿測及有桿側(cè)有效面積（m2），Vm為活塞桿的平均線速度 設(shè)計(jì)中給定了活塞的平均速度： =6m/min=0.1m/s 而活塞的面積： ==50.27 容積效率：=1 根據(jù)公式得到活塞桿外推時(shí)的流量：=0.5L/s 因?yàn)橹皇褂猛馔品较颍曰爻谭较虻牧髁繌穆? ㈣．缸筒壁厚的計(jì)算 缸筒壁厚可以使用下式進(jìn)行計(jì)算： 當(dāng)時(shí) （m） Pmax為最高允許壓力（Mpa）；為缸筒材料的許用壓力 根據(jù)缸徑查取手冊可預(yù)設(shè)=3， /

51、D=3/80=0.0375根據(jù)缸徑查手冊預(yù)取=3 此時(shí)/D=3/80=0.03750.08 滿足使用薄壁缸筒計(jì)算式的要求，下面利用上式來計(jì)算： 最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍，根據(jù)給定參數(shù)P=4MP，所以： =41.5=6MP 許用應(yīng)力在選取材料的時(shí)候給出：[]=/n=360/5=72MP 根據(jù)公式得到壁厚：=3.33mm 為保證安全，取壁厚為5mm。 ⑵．法蘭設(shè)計(jì) ①．（缸筒端部）法蘭厚度計(jì)算法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算 取法蘭厚度為9mm。 ②、（缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 螺紋處的拉應(yīng)力 （Mpa） 螺紋處的剪應(yīng)力 （Mpa）

52、 （3-21） 式中，F(xiàn)為所受工作拉力，為螺栓危險(xiǎn)截面的直徑，為螺栓所受的工作剪力，為螺栓剪切面的直徑 合成應(yīng)力 （Mpa） 最大推力為：F=30162N 使用12個(gè)螺栓緊固缸蓋，即：Z=12 螺紋外徑和底徑的選擇：=6mm，=4.8mm 系數(shù)選擇：考慮到載荷可能有變化，為了安全，選?。? K=3=0.12 其中K為擰緊螺紋的系數(shù)，當(dāng)為不變載荷時(shí)，取K=1.25~1.5；當(dāng)為變載荷時(shí)，取K=2.5~4 K1為螺栓連接的摩擦系數(shù)取為0.12；為缸筒材料的屈服強(qiáng)度 n為安全系數(shù)，取n為1.5到2.5 根據(jù)公式得到螺紋處的拉應(yīng)力為：=333.32M

53、P 根據(jù)公式得到螺紋處的剪應(yīng)力為：=196.37MP 根據(jù)公式得到合成應(yīng)力為：=476.25MP 由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級(jí)為12.9級(jí)： 查表的得：抗拉強(qiáng)度極限=1220MP，屈服極限強(qiáng)度=1100MP 不妨取安全系數(shù)n=2 可以得到許用應(yīng)力值： []=/n=1100/2=550MP再次使用公式得到： []成立證明選用螺栓等級(jí)合適。 ⑶．活塞桿的設(shè)計(jì) ①．活塞桿桿體的選擇：此次設(shè)計(jì)選用的是實(shí)心桿件 ②．活塞桿與活塞的連接形式：此次設(shè)計(jì)采用的是鎖緊螺母型連接 ③．活塞桿材料和技術(shù)要求 ㈠．因?yàn)闆]有特殊要求，所以選用45號(hào)鋼作為活塞桿的材料，本次設(shè)計(jì)中活塞桿只承受

54、壓應(yīng)力，所以不用調(diào)制處理，但進(jìn)行淬火處理是必要的，淬火深度可以在0.5—1mm左右。 ㈡、安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于0.01mm，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。 ㈢、活塞桿外圓粗糙度選擇為0.3 ㈣、因?yàn)槭沁\(yùn)行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。 ⑷．活塞桿的計(jì)算 ㈠、活塞桿直徑的計(jì)算 因?yàn)楦淄矁?nèi)徑為50mm，選取活塞桿直徑是35mm。 ㈡、活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算 活塞桿端部的負(fù)載連接點(diǎn)與與液壓缸支撐之間的距離為，如果： L10d

55、 就用下式計(jì)算活塞桿強(qiáng)度： （m） （3-22） 式中F為液壓缸的最大推力；為材料的屈服強(qiáng)度；ns為安全系數(shù)，一般取為2到4，d為活塞桿的直徑 實(shí)際上式中的/n 就是材料的許用應(yīng)力，之前給出了45號(hào)鋼的許用應(yīng)力為：[]=/n=360/5=72MP 最大推力F=30162N 于是根據(jù)公式得到活塞桿的直徑：d=35mm可知強(qiáng)度符合要求。 ⑸．活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 ㈠、導(dǎo)向環(huán) 選擇非金屬導(dǎo)向環(huán)，用高強(qiáng)度塑料制成，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后

56、導(dǎo)向環(huán)易于更換。 ㈡、密封 軸用密封圈加軸用階梯圈組合使用，這樣比起單獨(dú)密封，可以減小摩擦，減少泄漏量，增加壽命。 ㈢、防塵 使用DH防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。 3.8 提升鉤子的設(shè)計(jì) 提升鉤子使用彈性橡膠繩制作，這樣可以使得繩子有一定的彈性，而且便于在提升過程中對(duì)工件進(jìn)行緩沖。 第四章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三維建模及二維圖紙 4.1主要零件的三維建模 本章主要是通過proe軟件對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要零件進(jìn)行三維建模的。 1.小車底盤的三維建模過程及其模型 圖4-1小車底盤三維模型 2.上箱體的三維建模過程及其模型 圖4-2上箱體的

57、三維建模 3.下箱體的三維建模過程及其模型 圖4-3下箱體的三維建模 4.小車推手的三維建模過程及其模型 圖4-4小車推手的三維建模 5.輪子支架的三維建模過程及其模型 圖4-5輪子支架的三維建模 6. 高速軸的齒輪的三維建模過程及其模型 圖4-6 高速軸齒輪的三維建模 7. 高速軸手柄的三維建模過程及其模型 圖4-7 高速軸手柄的三維建模 8. 中間軸的三維建模過程及其模型 圖4-8中間軸的三維建模 9. 深溝球軸承6012的三維建模過程及其模型 圖4-9 深溝球軸承6012的三維建模 10. 深溝球軸承6009的三維建模及其模型

58、 圖4-10 深溝球軸承6009的三維建模 11. 輸出軸的三維建模過程及其模型 圖4-11輸出軸的三維建模 12. 螺栓M24的三維建模過程及其模型 圖4-12螺栓M24的三維建模 13.端蓋的三維建模過程及其模型 圖4-13端蓋的三維建模 4.2 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配的三維建模過程及其模型 4.2.1 減速器的三維建模過程 1. 減速器下箱體的三維建模過程及其模型，見圖4-14 2. 減速箱整體的三維建模過程及其模型，見圖4-15 圖4-14減速箱下箱體的三維建模過程 圖4-15減速箱整體的三維建模過程 4.2.2 小車的三維建模過程及其模型

59、 圖4-16小車的三維建模過程 4.2.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的整體三維建模過程及其模型 圖4-17零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三維建模過程 4.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的二維圖紙 （見附錄） 第五章 總結(jié)與展望 5.1全文總結(jié) 隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的開展，其選別工作量也越來越大，人工選別耗時(shí)耗力及人為失誤等缺陷也日漸突出，以往零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作原理不合理、得不到推廣和應(yīng)用，本文對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提出了自己的方案。 本文所做的工作有： 1、市場調(diào)研、在對(duì)課題和方案提出之前，對(duì)市場進(jìn)行了充分調(diào)研，了解市場需求和目前市場產(chǎn)品生產(chǎn)和發(fā)展?fàn)顩r，提出其應(yīng)用前景。 2

60、、資料査閱，確定設(shè)計(jì)方案 通過査閱大量的文獻(xiàn)資料，根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程，在調(diào)査分析基礎(chǔ)上，參照相關(guān)產(chǎn)品確定設(shè)計(jì)方案，根據(jù)方案確定機(jī)器工作原理、主要機(jī)構(gòu)及組成，并繪制出裝配簡圖。 3、零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要零部件的設(shè)計(jì) 本文對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要零部件的進(jìn)行了具體詳實(shí)的設(shè)計(jì)，在經(jīng)過調(diào)査分析，方案擬定后分別按機(jī)械系統(tǒng)的組成：動(dòng)力機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，繪制出其零部件的系列圖紙，選擇合適的齒輪及液壓缸類組件，根據(jù)機(jī)構(gòu)中零部件的用途和性能要求設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)尺寸，繪制這些主要零部件的主要視圖，并根據(jù)市場要求和成本核算，在滿足機(jī)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求的條件下選擇合適的材料，設(shè)計(jì)了一整套的執(zhí)行元

61、件。 5.2本文的創(chuàng)新點(diǎn) 1、通過査閱大量文獻(xiàn)資料，在分析零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上 對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)重新立項(xiàng)，重新進(jìn)行方案評(píng)審，研制新一代零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 2、按機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分， 逐層展開設(shè)計(jì)研究，不僅進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，詳細(xì)計(jì)算分配傳動(dòng)比，而且對(duì)主要零部件的材料、性能、尺寸等進(jìn)行較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)研究。 3、為了使零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的更加能夠滿足市場需求，從消費(fèi)者利益出發(fā)， 對(duì)機(jī)器的噪音進(jìn)行分析，將一系列控制措施體現(xiàn)在設(shè)計(jì)之中，為了提離機(jī)器實(shí)用性，對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作性和裝配步驟等進(jìn)行詳細(xì)分析研究。 5.3展望 隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，新型的產(chǎn)品和

62、設(shè)備不斷涌現(xiàn)，作者在零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研制方面做了一些工作，但在以下幾方面仍需進(jìn)一步研究： 1、方案評(píng)審階段沒有詳細(xì)逬行展幵，如何應(yīng)用相關(guān)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)方案評(píng)審迸行探討，是一項(xiàng)非常有意義的研究課題。 2、雖然對(duì)主要零部件設(shè)計(jì)研究按機(jī)械系統(tǒng)的四個(gè)組成部分有條不紊地進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，但這四部分之間的相互影響考慮不夠，如何進(jìn)行并行設(shè)計(jì)考慮，是一項(xiàng)提髙設(shè)計(jì)研究能力的研究課題。 3、相關(guān)分析的深度不夠，關(guān)于零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷的計(jì)算、效率的計(jì)箅、成本的核算等沒有進(jìn)行分析，有待進(jìn)一步研究， 只有對(duì)整個(gè)機(jī)器進(jìn)行全面的分析和研究，將其工作原理和結(jié)構(gòu)組成進(jìn)一步優(yōu)化，才能滿足顧客不斷增長的需求。 

63、致謝 在論文完成之際，首先要感謝副教授在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我的悉心指導(dǎo)和有力支持。王老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間始終以飽滿的熱情，引導(dǎo)我發(fā)現(xiàn)問題，啟發(fā)我解決問題的方法。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。我還要感謝我班的同學(xué)，是他幫助我解決了很多畫圖方面的難題，教我很多簡便快捷的畫圖方法，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利

64、的完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我?guī)椭?，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 感謝評(píng)審本文的各位老師在百忙之中抽出寶貴的時(shí)間來翻閱我的論文。 參考文獻(xiàn) ［1］ 濮良貴，紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版），北京：高等教育出版社， 2001 ［2］ 陸冰橫，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 ［3］ 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室，機(jī)械制圖（第六版），2007：高等教育出版社 ［4］ 姜琪，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，北京：高等教育出版社，1996 ［5］ 成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993 ［6］ 于駿一，典型零件制造工藝，吉林大學(xué)：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 ［7］ 黃靖遠(yuǎn)，機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2001 ［8］ 黃純穎，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)，北京：高等教育出版社，2000 ［9］ 王先奎，機(jī)械制造工藝學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 ［10］ . 附錄：