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中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說明書 題目名稱： 成品軸承自動清洗生 產(chǎn)線上料裝置設(shè)計(jì) 院系名稱： 機(jī)電學(xué)院 班 級： 機(jī)自063班 學(xué) 號： 200600314330 學(xué)生姓名： 王孟孟 指導(dǎo)教師： 胡敏 2010 年06月 摘 要 機(jī)械生產(chǎn)中，工件的加工和裝配過程的自動化，不僅大大提高了生產(chǎn)率，把人們從繁重的勞動中解脫出來;而且對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化起到了積極的作用。 該課題是成品軸承自動清洗生產(chǎn)線上料裝置設(shè)計(jì)。文中針對課題的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了一款自動上料裝置。該自動上料裝置采用不完全齒輪和凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)來獲得較長的停歇時(shí)間。方案新穎，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，其清洗時(shí)間與上下料時(shí)間的比值較大，能大大提高清洗的效率。文中詳細(xì)的介紹了該裝置的設(shè)計(jì)思路及步驟。并將其分為3大部分：送料部分、傳動部分和動力部分。文章主要針對這三個部分進(jìn)行方案分析、方案選擇、零件參數(shù)的確定及數(shù)據(jù)計(jì)算、方案驗(yàn)證等。 關(guān)鍵詞：送料機(jī)構(gòu); 傳動比; 停歇時(shí)間。 Abstract Not only could the automatization of the tool’s machining and the fitting improve productivity,but also could it advance the quality of the product and reduce the cost in the mechanical producting. My project mainly design an equipment which is used for transporting materials on a product line for clearing bearings .This equipmengt use incomplete gears to cease ,and adopt cams for transport bearings.This design is creative.The structure is simple and compact. As the clearing time is more longer than the transporting time,the clearing efficiency could be developed rapidly.In the passage we could find the process of the design.It consist of three part,transporting ,driving and power.My passage primarily tell of scheme analyzing,scheme choosing and data accounting,scheme validating. Keywords: the transporting； transporting proportion；ceasing time. 目 錄 1 引言 ............................................................1 1.1自動化生產(chǎn)線簡介...........................................1 1.2我國自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展.................................2 1.3自動上料在機(jī)械生產(chǎn)中作用...................................4 1.4本論文所涉及的內(nèi)容.........................................5 2 成品軸承自動上下料裝置詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟 ..............................6 2.1設(shè)計(jì)要求...................................................6 2.1.1軸承清洗方式.........................................6 2.1.2軸承的型號及清洗類型.................................6 2.2方案的選擇.................................................7 2.2.1課題分析.............................................7 2.2.2自動上料裝置中常見的幾種機(jī)構(gòu).........................8 2.2.3方案的選擇...........................................8 2.3送料方式確定及數(shù)據(jù)計(jì)算.....................................10 2.3.1送料方式的確定.......................................10 2.3.2數(shù)據(jù)計(jì)算.............................................11 2.3.3凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).........................................11 2.4傳動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...........................................12 2.4.1 方案確定.............................................12 2.4.2 數(shù)據(jù)計(jì)算.............................................12 2.5方案的可行性驗(yàn)算 ............................................15 2.6輸入端方案確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................18 2.6.1 輸入端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算....................................18 2.6.2輸入端傳動機(jī)構(gòu)的選擇 ..................................19 2.7輸入端軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................20 2.7.1軸的材料 ..............................................20 2.7.2軸的各段直徑的確定 ....................................21 2.7.3 軸的各段長度的確定 ...................................21 2.7.4 軸上零件的軸向定位 ....................................21 2.8強(qiáng)度校核 ...................................................22 3 結(jié)束語............................................................23 4 參考文獻(xiàn)..........................................................24 5 致謝..............................................................25 - 25 - 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 引言 1.1自動化生產(chǎn)線簡介 自動生產(chǎn)線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順序聯(lián)結(jié)起來，自動完成產(chǎn)品全部或部分制造過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，簡稱自動線。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 從二十世紀(jì)20年代開始，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動線。在此之前，首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造業(yè)中，自動線的數(shù)目出現(xiàn)了急劇增加。 機(jī)械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗(yàn)和包裝等的綜合自動線。自動線中設(shè)備的聯(lián)結(jié)方式有剛性聯(lián)接和柔性聯(lián)接兩種。在剛性聯(lián)接自動線中，工序之間沒有儲料裝置，工件的加工和傳送過程有嚴(yán)格的節(jié)奏性。當(dāng)某一臺設(shè)備發(fā)生故障而停歇時(shí)，會引起全線停工。因此，對剛性聯(lián)接自動線中各種設(shè)備的工作可靠性要求高。 在柔性聯(lián)接自動線中，各工序(或工段)之間設(shè)有儲料裝置，各工序節(jié)拍不必嚴(yán)格一致，某一臺設(shè)備短暫停歇時(shí)，可以由儲料裝置在一定時(shí)間內(nèi)起調(diào)劑平衡的作用，因而不會影響其他設(shè)備正常工作。綜合自動線、裝配自動線和較長的組合機(jī)床自動線常采用柔性聯(lián)接。 切削加工自動線在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣。主要有：用于加工箱體、殼體、雜類等零件的組合機(jī)床自動線；用于加工軸類、盤環(huán)類等零件的，由通用、專門化或?qū)Ｓ米詣訖C(jī)床組成的自動線；旋轉(zhuǎn)體加工自動線；用于加工工序簡單小型零件的轉(zhuǎn)子自動線等。 自動化生產(chǎn)線的工件傳送系統(tǒng)一般包括機(jī)床上下料裝置、傳送裝置和儲料裝置。在旋轉(zhuǎn)體加工自動線中，傳送裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分配裝置等。有時(shí)采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機(jī)床自動線中當(dāng)工件有合適的輸送基面時(shí)，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和翻轉(zhuǎn)裝置等對于外形不規(guī)則、無合適的輸送基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。 自動化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)主要用于保證線內(nèi)的機(jī)床、工件傳送系統(tǒng)，以及輔助設(shè)備按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設(shè)有故障尋檢裝置和信號裝置。為適應(yīng)自動線的調(diào)試和正常運(yùn)行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調(diào)整、半自動和自動。在調(diào)整狀態(tài)時(shí)可手動操作和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)單臺設(shè)備的各個動作；在半自動狀態(tài)時(shí)可實(shí)現(xiàn)單臺設(shè)備的單循環(huán)工作；在自動狀態(tài)時(shí)自動線能連續(xù)工作。 控制系統(tǒng)有“預(yù)?！笨刂茩C(jī)能，自動線在正常工作情況下需要停車時(shí)，能在完成一個工作循環(huán)、各機(jī)床的有關(guān)運(yùn)動部件都回到原始位置后才停車。自動線的其他輔助設(shè)備是根據(jù)工藝需要和自動化程度設(shè)置的，如有清洗機(jī)工件自動檢驗(yàn)裝置、自動換刀裝置、自動捧屑系統(tǒng)和集中冷卻系統(tǒng)等。為提高自動線的生產(chǎn)率，必須保證自動線的工作可靠性。影響自動線工作可靠性的主要因素是加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和設(shè)備工作可靠性。 自動化生產(chǎn)線的發(fā)展方向主要是提高生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要，將發(fā)展能快速調(diào)整的可調(diào)自動線?，F(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對自動化技 術(shù)提出越來越高的要求，同時(shí)也為自動化技術(shù)的革新提供了必要條件。數(shù)字控制機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，以及成組技術(shù)的應(yīng)用，將使自動線的靈活性更大，可實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動化。多品種可調(diào)自動線，降低了自動線生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量，因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，并向更高度自動化的柔性制造系統(tǒng)發(fā)展。 1.2 我國自動化的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展 我國的大中型機(jī)械制造企業(yè)中，采用大量的自動化生產(chǎn)線來提高生產(chǎn)效率。我國正在成為一個工業(yè)大國，堅(jiān)持以信息化帶動工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路，才能真正得到發(fā)展。如何發(fā)展我國的機(jī)械自動化技術(shù),應(yīng)實(shí)事求是,一切從我國的具體國情出發(fā),做好各項(xiàng)基礎(chǔ)工作,走中國的機(jī)械自動化技術(shù) 發(fā)展之路。1結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,注重實(shí)用發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù), 應(yīng)以企業(yè)的生 產(chǎn)和發(fā)展的實(shí)際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動化方式進(jìn)行生產(chǎn),才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會經(jīng)濟(jì)效益。我國發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù),應(yīng)結(jié)合實(shí)實(shí)際, 注重實(shí)用, 即對國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生實(shí)際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法,全年生產(chǎn)任務(wù)只需1~2 個月就完成的低負(fù)荷率生產(chǎn)也要搞的傾向應(yīng)當(dāng)糾正,對國民經(jīng)濟(jì)不產(chǎn)生顯著促進(jìn)、效率低下的要緩搞。我們要的是效益,而不單純的是速度。2 發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)。發(fā)展低成本自動化技術(shù),潛力大,前景廣,投資省,見效快,提高自動化程度,可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果,適合我國現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國情。20世紀(jì)90年代美國麻省理工學(xué)院提出的精節(jié)生產(chǎn)LP( Lean Production) 模式, 就是以最小的投入, 取得最大的產(chǎn)出的具體表現(xiàn)。借鑒國外發(fā)展機(jī)械制造業(yè)低成本自動化技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)是有益的。我國機(jī)械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備, 在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)時(shí), 應(yīng)以原有的設(shè)備為主, 合理調(diào)整機(jī)床布局, 添加少量的數(shù)控設(shè)備,引入CAD/CAM技術(shù),充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性,共同構(gòu)成一個以人為中心, 以信息自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng),為我國機(jī)械制造業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機(jī)械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。通用機(jī)的局部自動化改裝有重要意義。近期內(nèi)我國對成本低、維修方便的通 用機(jī)的需要量還是不會急劇下降的, 因?yàn)橛袕V大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)市場, 有小工廠、試驗(yàn)室、大型企業(yè)的工具車間等。3 結(jié)合中國國情,發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)。實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化是一個由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、由不完善到完善的發(fā)展過程。當(dāng)機(jī)械的操作采用自動控制器后, 生產(chǎn)方式才從機(jī)械化逐步過渡到機(jī)械控制(傳統(tǒng)) 自動化、數(shù)字控制自動化、計(jì)算機(jī)控制自動化。只有建立了自動化工廠后,生產(chǎn)過程才能全盤自動化,才能使生產(chǎn)率全面提高, 達(dá)到自動化的高級理想階段。中國實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)是一個長期的過程, 不可能一蹴而就。當(dāng)前,中國機(jī)械制造業(yè)同世界先進(jìn)水準(zhǔn)也存在階段性差距。在我國這種國情下, 普遍發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的“全盤自動化”或“高度自動化”,并不具備必要的基礎(chǔ)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和投資能力。因此,要不要普遍發(fā)展全盤自動化或高度自動化 CIMS 技術(shù),一定要慎重行事。而且全盤自動化或高度自動化的CIMS 技術(shù)也并非我國機(jī)械制造業(yè)的當(dāng)務(wù)之急, 只能列為機(jī)械制 造自動化技術(shù)的主要發(fā)展方向。應(yīng)該發(fā)展工藝成熟的大批量生產(chǎn)的自動化技術(shù)。我國現(xiàn)階段, 在產(chǎn)品數(shù)量較大的同類產(chǎn)品連續(xù)流水作業(yè)的切削加工生產(chǎn)中, 自動化設(shè)備仍然是半自動機(jī)床、自動機(jī)床、組合機(jī)床及其組成的自動線、回轉(zhuǎn)體零件加工自動線等。而在大批量的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和裝配等生產(chǎn)中, 采用剛性自動化( 自動單機(jī)和自動線) 則是合理可行的, 能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益; 對于品種稍多的成批生產(chǎn), 應(yīng)采用由快速重新調(diào)整的設(shè)備組成成組工段或流水線、可更換主軸箱組合機(jī)床自動線、短自動線和復(fù)合制造單元, 實(shí)現(xiàn)成組自動化; 而單件小批量生產(chǎn), 應(yīng)從推廣成組技術(shù)入手, 適當(dāng)發(fā)展采用數(shù)控機(jī)應(yīng)酬或加工中心, 有針對性地建立一些揉性制造單元 , 可取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。我國作為一個發(fā)展中國家, 考慮一切生產(chǎn)技術(shù)問題時(shí)的前提必須是適用。我國消化吸收國外柔性制造系統(tǒng)( Pseudo- FMS) ,是要確保必要的生產(chǎn)柔性的前提下, 優(yōu)化人機(jī)界面, 不過分追求自動化, 盡可能建立較為完善的信息系統(tǒng), 充分發(fā)展計(jì)算機(jī)管理的效益。系統(tǒng)中先進(jìn)的自動化裝備和普通設(shè)備并存, 系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)允許人工干預(yù)。這是一個典型的結(jié)合國情、實(shí)施適用先進(jìn)方針的自動化技術(shù)解決方案。我國目前在消化呼吸、融會貫通國際上有用的自動化技術(shù)理論的基礎(chǔ)上, 要努力做到從我國機(jī)械制造業(yè)的實(shí)際情況出發(fā),發(fā)展創(chuàng)新,形成有國情特征的發(fā)展自動化技術(shù)理論和學(xué)說, 進(jìn)行圍繞計(jì)算機(jī)技術(shù)的柔性自動化技術(shù)的開發(fā)研究,以適用為前提, 急需什么就解決什么,取得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)再推廣應(yīng)用。4 抓好基礎(chǔ),注重配套發(fā)展機(jī)械自動化技術(shù)。發(fā)展應(yīng)用機(jī)械自動化技術(shù),要扎扎實(shí)實(shí)地抓好自動化技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的基礎(chǔ)工作和從實(shí)際出發(fā)的推廣應(yīng)用工作,既要發(fā)展主機(jī),也要配套發(fā)展自動化元件及控制系統(tǒng)?？删幊炭刂破?、微處理機(jī)、各種傳感器、新型刀具、控制系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件、電子計(jì)算機(jī)等將是今后機(jī)械自動化的主要技術(shù)基礎(chǔ)。研究生產(chǎn)大量性能優(yōu)良、自動化水準(zhǔn)高的機(jī)電產(chǎn)品是發(fā)展應(yīng)用機(jī)械自動化技術(shù)的關(guān)鍵。自動化生產(chǎn)時(shí), 在系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量( 重量)、體積、剛性和耐性等方面對現(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)有著重要的影響, 機(jī)械技術(shù)應(yīng)利用其它高新技術(shù)來更新, 實(shí)現(xiàn)與適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)的發(fā)展; 自動化生產(chǎn)時(shí), 機(jī)械制造系統(tǒng)的自動控制、自動檢測、伺服系統(tǒng)的操作等都少不了要應(yīng)用微電子技術(shù)和自動控制理論; 自動化生產(chǎn)時(shí),信息的交換與處理、存取、運(yùn)算、判斷和決策等都少不了要應(yīng)用計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)?？傊?我國機(jī)械制造業(yè)發(fā)展應(yīng)用自動化技術(shù),不但要起點(diǎn)高, 瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水準(zhǔn),而且必須包括各種靈活的低成本、見效快的自動化技術(shù), 堅(jiān)持提高與普及相結(jié)合的方針,我國的機(jī)械自動化技術(shù)發(fā)應(yīng)應(yīng)用才能健康地走上高速度、高質(zhì)量和高效益之路。 1.3 自動上料在機(jī)械生產(chǎn)中作用 在自動化加工、裝配生產(chǎn)線中，能自動完成將工件向加工或裝配機(jī)械供給并上料的裝置，稱為自動上料裝置。是自動化生產(chǎn)先線中一個重要環(huán)節(jié)。 統(tǒng)計(jì)表明，在工件的加工裝配過程中，工件的供給、上料、下料及搬運(yùn)等工作所需費(fèi)用約占全部費(fèi)用的1/3以上，所需的工時(shí)約占全部工時(shí)的2/3以上，而且絕大多數(shù)的事故都發(fā)生在這些工序中，尤其是成批大量生產(chǎn)的場合，當(dāng)要求生產(chǎn)效率很高而且機(jī)動工時(shí)很短時(shí)，上下料是一項(xiàng)重復(fù)而繁重的作業(yè)。所以，為了提高生產(chǎn)率、減輕作業(yè)者的勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)上下料自動化是很有必要的。 自動上料裝置通常由工料器、分路機(jī)構(gòu)、合路機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)及輸送機(jī)構(gòu)等所組成。其中，供料器、隔離機(jī)構(gòu)及上料機(jī)構(gòu)是其最基本的三個組成部分，各機(jī)構(gòu)之間的連接通常使用料道或其它輸送機(jī)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中，上述各機(jī)構(gòu)往往不是彼此獨(dú)立的，有事一個機(jī)構(gòu)既能將工件隔離又能將其分路，既能將能工件隔離又能上料。 在當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國家，自動上料裝置在各類制造業(yè)中比比皆是，上產(chǎn)過程的自動化不僅大大提高了生產(chǎn)率，把人們從繁重的勞動中解脫出來;而且對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化起到了積極的 作用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在自動上料裝置中已經(jīng)越來越多的采用傳感器等電子設(shè)備，這樣不僅能提高精度，而且能減小設(shè)備的大小，降低成本，這已是未來的發(fā)展趨勢。 1.4 本論文所涉及的內(nèi)容 本課題針對成品軸承清洗生產(chǎn)線的清洗方式和清洗類型設(shè)計(jì)了一款自動上料裝置。傳統(tǒng)的軸承清洗方式，需把軸承內(nèi)外圈分開，分別清洗，晾干之后再組裝起來，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。當(dāng)清洗批量較大時(shí)，無疑是一項(xiàng)繁重而枯燥的工作，并且容易引發(fā)各種安全事故。于是應(yīng)運(yùn)而生各種各樣自動化清洗軸承的裝置，大大提高生產(chǎn)率、減輕作業(yè)者的勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即為針對某一種自動清洗生產(chǎn)線所設(shè)計(jì)的成品軸承自動上料裝置。該裝置方案，采用凸輪與不完全齒輪所組成的組合機(jī)構(gòu)來獲得較長的清洗時(shí)間，方案新穎，結(jié)構(gòu)簡單，為軸承的清洗開辟了一條新的思路。本課題的關(guān)鍵在于尋求一種機(jī)構(gòu)來獲得較長的停歇時(shí)間即清洗時(shí)間。經(jīng)查閱多方面資料，最終采用不完全齒輪-凸輪組合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過自己的不斷努力及老師的幫助，使得這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)活動中不斷出現(xiàn)的新的需要，自動化生產(chǎn)線也會不斷發(fā)展進(jìn)步，層出不窮，我們應(yīng)當(dāng)隨時(shí)予以關(guān)注。 2 成品軸承自動上下料裝置詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟 2.1 設(shè)計(jì)要求 2.1.1 軸承清洗方式 清洗裝置的工作過程：成品軸承通過清洗線送入指定位置，調(diào)速電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)壓盤壓在軸承內(nèi)套上，帶動軸承內(nèi)套一起旋轉(zhuǎn)，外套靠摩擦力靜止不動，這時(shí)清洗液泵打開，開始噴淋，清洗結(jié)束，旋轉(zhuǎn)壓盤抬起，完成一個工作循環(huán)。原理就是壓緊外套，內(nèi)套旋轉(zhuǎn)使軸承處于共作狀態(tài)下清洗。 如圖2-1所示： 1.定位氣缸2.旋轉(zhuǎn)壓盤3.調(diào)速電機(jī)4.清洗液噴嘴 圖2-1 清洗生產(chǎn)線上清洗裝置示意圖 2.1.2 軸承的型號及清洗類型 待清洗軸承：圓錐滾子軸承6140 （結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-2所示） 清洗類型：小批量 圖2-2 圓錐滾子軸承6140結(jié)構(gòu)圖 2.2 方案的選擇 2.2.1 課題分析 該清洗方式的特點(diǎn)為在固定的位置上清洗軸承，且在該位置有足夠的清洗時(shí)間。因此本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于軸承的定位方式和如何獲得較長的停歇時(shí)間。定位的方式多種多樣，易于選擇。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心在于如何獲得較長的清洗時(shí)間，即尋求某種機(jī)構(gòu)來獲得較長的停歇時(shí)間。若采用電子器件控制，會簡單的很多，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求采用純機(jī)械的手段來完成，因而如何獲得較長的停歇時(shí)間，相對難一些。 2.2.2 自動上料裝置中常見的幾種機(jī)構(gòu) 自動上下料裝置中常見的幾種機(jī)構(gòu)有：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等。如圖2-3所示： 圖2-3 自動上料裝置中常見的幾種機(jī)構(gòu) 2.2.3 方案的選擇 A. 凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu)是最常見的停歇機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，應(yīng)用于各種自動上料的場合。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)送料，還能實(shí)現(xiàn)停歇。 B. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 能實(shí)現(xiàn)送料，且其“偏心距”是凸輪的一半，因此相對于凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)出來的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)會小巧很多。 C. 槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 同樣能實(shí)現(xiàn)送料和停歇，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。但由于清洗方式要求豎直方向的壓緊，會對槽輪產(chǎn)生相當(dāng)大的翻轉(zhuǎn)力，因此被摒棄。 D. 棘輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用也很廣泛。但由于工作過程中會產(chǎn)生較大噪聲。因此也不選用。 E.不完全齒輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪機(jī)構(gòu)也能實(shí)現(xiàn)停歇，工作時(shí)常與其他機(jī)構(gòu)搭配，組成組合機(jī)構(gòu)。 綜上所述，能夠滿足要求的有：凸輪機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與不完全齒輪機(jī)構(gòu)的組合、凸輪機(jī)構(gòu)與不完全齒輪機(jī)構(gòu)的組合。 凸輪機(jī)構(gòu)相對于組合機(jī)構(gòu)來說，在獲得停歇時(shí)間上會遜色很多，因此不予考慮。那么，我們只用分析討論后兩者的優(yōu)缺點(diǎn)： A.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與不完全齒輪的組合機(jī)構(gòu) 若要實(shí)現(xiàn)較大的傳動比，不完全齒輪機(jī)構(gòu)本身必須用有較大的傳動比。即完整的齒輪需要比其大數(shù)倍的不完全齒輪帶動旋轉(zhuǎn)，這樣會大大縮短齒輪的使用壽命，這在設(shè)計(jì)過程中是應(yīng)盡量避免的。此外由于大齒輪的存在，總體結(jié)構(gòu)也會很大。 B.凸輪機(jī)構(gòu)與不完全齒輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu) 雖說由于凸輪機(jī)構(gòu)的存在，總體結(jié)構(gòu)較大，但由于該機(jī)構(gòu)的啟停之比等于凸輪的啟停之比與不完全齒輪啟停之比的成積。因此容易獲得較大的停歇時(shí)間。 綜上所述，選取凸輪機(jī)構(gòu)與不完全齒輪機(jī)構(gòu)組合而成的組合機(jī)構(gòu)，如圖2-4所示： 圖2-4 凸輪與不完全齒輪組成的組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖 2.3 送料方式確定及數(shù)據(jù)計(jì)算 2.3.1 送料方式的確定 由于方案的限制，我們選取如下的送料方式，如圖2-5所示： 圖2-5 送料的原理圖 采用并行輸送帶。當(dāng)軸承到達(dá)A位置時(shí)，凸輪1動作，將軸承推向B位置，在B位置經(jīng)清洗后，再由凸輪2推向C位置，由輸送帶帶走。 兩凸輪相對運(yùn)動的原則為：當(dāng)凸輪2推動軸承至輸送帶回到起始位置時(shí)，凸輪1剛好準(zhǔn)備運(yùn)動。 2.3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算 a.輸送部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 取各部分壁厚均為15mm，間隙均為5mm。該送料裝置的部分結(jié)構(gòu)尺寸 如圖2-6所示： 圖2-6 送料裝置的部分尺寸 2.3.3 凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由圖可知：兩個凸輪的偏心距分別為e1=90+15=105 mm e2=90 mm 為了計(jì)算上的方便及擁有較長的停歇時(shí)間，我們?nèi)⊥馆喩膛c回程總的轉(zhuǎn)角為120°,不難設(shè)計(jì)出兩個凸輪的結(jié)構(gòu)，如圖2-7所示： （a）升距e=90mm （b）升距e=115mm 2-7 凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 由上圖可知：凸輪2中心距導(dǎo)槽邊緣最小距離為160+20=180mm 凸輪1中心距導(dǎo)槽邊緣最小距離為175+20=195mm 由凸輪結(jié)構(gòu)及送料裝置的結(jié)構(gòu)，我們不難知道： 凸輪1中心距導(dǎo)槽上A點(diǎn)最小距離為240mm+195mm=435mm 凸輪2中心距導(dǎo)槽上A點(diǎn)最小距離為135mm+180mm=315mm （在以后章節(jié)中，我們均稱偏心距為115的凸輪為凸輪1，偏心距為90的凸輪為凸輪2） 2.4 傳動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.1 方案確定 為了使得兩凸輪能夠按照以上要求以上動作，兩凸輪間應(yīng)有一定的連接，如圖2-8所示： 兩凸輪相對運(yùn)動的原則為：當(dāng)凸輪2推動軸承至輸送帶回到起始位置時(shí)，凸輪1剛好準(zhǔn)備運(yùn)動。同時(shí)我們要求兩個完整齒輪的必須完全一樣且不完全齒輪齒數(shù)與凸輪升程和回程所包含的齒數(shù)相同。 我們?nèi)〔煌耆X輪齒數(shù)為n,在不全齒輪圓周中占有的角度為a，完整齒輪齒數(shù)為N,我們不妨設(shè)凸輪升程與回程的時(shí)間為T，則： 凸輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為360T/120 =3T .而不完全齒輪需旋轉(zhuǎn)3 周，凸輪才能旋轉(zhuǎn)一周。由于不完全齒輪齒數(shù)與凸輪升程和回程所包含的齒數(shù)相同，能不完全齒輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為360°T/a ，因此不完全齒輪需要經(jīng)過360T/a x 3=1080T/a時(shí)間，凸輪才能完成一個循環(huán)（即清洗一個軸承）。 這個數(shù)據(jù)時(shí)相當(dāng)樂觀的，由于該機(jī)構(gòu)的兩部分由一定的制約，還需要除去兩者之間時(shí)間間隔，及清洗設(shè)備的準(zhǔn)備時(shí)間和撤離時(shí)間。在后面的方案可行性驗(yàn)算中會提及。 2.4.2 數(shù)據(jù)計(jì)算 ? 確定3個齒輪的大小及不完全齒輪中心的位置： 為了獲得較長的停歇時(shí)間，我們?nèi)1=Z2 315mm 凸輪1中心距導(dǎo)槽上A點(diǎn)距離為（180+216）x（1+cos80°）=464.76mm > 435mm 因此滿足要求。 ? 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： a.齒輪各參數(shù)的計(jì)算： 1. 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 d 1=d 2=60x6=360mm d 3=72x6=392mm 2. 計(jì)算齒輪寬度 B=фd=75x0.6=45mm 取B1=B2=B3=45mm 3.中心距a =（Z2+ Z3）x m=（60+72）x 6/2=396mm b.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 三個齒輪均采用腹板式結(jié)構(gòu)，計(jì)算結(jié)果從略， 完整齒輪結(jié)構(gòu)圖如2-10圖所示： 2-10 完整齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖 不完全齒輪結(jié)構(gòu)如圖2-11所示： 2-11 不完全齒輪結(jié)構(gòu)圖 2.5 方案的可行性驗(yàn)算 不完全齒輪旋轉(zhuǎn)一周撥動小齒輪旋轉(zhuǎn)120°，即不完全齒輪旋轉(zhuǎn)3周，小齒輪才能旋轉(zhuǎn)一周。 我們假設(shè)凸輪升程與回程總時(shí)間為T，則凸輪（小齒輪）旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為3T。由于不完全齒輪齒數(shù)與凸輪升程和回程所包含的齒數(shù)相同，能不完全齒輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間為360°T/100° =3.6T，可知：不完全齒輪需要經(jīng)過3.6T x 3=10.8T時(shí)間，凸輪才能完成一個循環(huán)（即清洗一個軸承）。 要是得清洗的時(shí)間盡可能的長，我們僅需使得凸輪2回到初始位置時(shí)，凸輪1剛好動作（將軸承推到指定的位置）。清洗的時(shí)間需要減去滑塊1將軸承推到指定位置的時(shí)間和滑塊2由指定位置回到初始位置的時(shí)間，即為T。另外根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況需給一定的時(shí)間用來使得清洗裝置加緊軸承及清洗裝置的脫開，我們?nèi)∵@段時(shí)間為1.8T. 綜上所述：一個清洗周期中，軸承進(jìn)給和推出、清洗裝置到位及清洗裝置脫開時(shí)間為T+1.8T=2.8T，清洗時(shí)間為10.8 T-2.8 T=8T.由此可知清洗時(shí)間所占的比例是相當(dāng)可觀的。 其運(yùn)動情況見圖如下： 表2-1 方案的可行性分析簡圖 由圖可知：該方案滿足要求 2.6 輸入端方案確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.6.1 輸入端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 由于不完全齒輪所在的軸為立軸，為了便于電動機(jī)的安裝，因此需要將扭矩的傳遞方向變?yōu)樗椒较?。即需要安裝兩圓錐齒輪，由于圓柱齒輪的傳動比為72:60。因此我們不妨選取兩圓錐齒輪的傳動比為36:30。這樣的話，傳動比只與輸入端有關(guān)。另外我們?nèi)匀↓X輪模數(shù)為m=6。 其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從略： 齒數(shù)為30的圓錐齒輪結(jié)構(gòu)圖如圖2-12所示： 圖2-12 齒數(shù)為30的圓錐齒輪結(jié)構(gòu)圖 齒數(shù)為30的圓錐齒輪結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-13所示： 圖2-13 齒數(shù)為36的圓錐齒輪結(jié)構(gòu)圖 2.6.2 輸入端傳動機(jī)構(gòu)的選擇： 輸入端傳動裝置示意圖如圖2-14所示。 圖2-14 輸入端結(jié)構(gòu)示意圖 1. 我們不妨選軸承進(jìn)給的時(shí)間T=5s，則清洗時(shí)間為8T=40s，滿足要求，因此凸輪軸3T=15S轉(zhuǎn)一周，即其轉(zhuǎn)速為4r/min。 2. 查手冊知：電動機(jī)型號TYD-永磁低速電動機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為60r/min,最大輸入功率180w。電動機(jī)中心高為65mm，外伸軸端DXE=28mmx75mm。 3. 查手冊知 二級圓柱齒輪減速器 傳動比為i=12.5，減速器中心高為160mm，外伸軸端D x E=28mm x70mm。 綜上所述：凸輪軸的轉(zhuǎn)速為60/12.5=4.8r/min 凸輪軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)間為12.5s， 則軸承進(jìn)給時(shí)間為4.17s，清洗時(shí)間為33.3s。滿足要求 2.聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器型號：YL5聯(lián)軸器 GB5843-86 主動端：J型軸孔、A型鍵槽、d=30 mm L=60 mm 從動端：J1型軸孔、B型鍵槽、d=28 mm L=44 mm 其結(jié)構(gòu)簡圖如2-15所示： 2-15 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡圖 2.7 輸入端軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.7.1 軸的材料 選取45鋼調(diào)質(zhì),硬度230HBS，強(qiáng)度極限640MPa ，屈服極限355MPa,彎曲疲勞強(qiáng)度極限275MPa,剪切疲勞強(qiáng)度155MPa,對稱循環(huán)便聽力時(shí)的許用應(yīng)力60MPa。 2.7.2 軸的各段直徑的確定 1. 軸的右端與聯(lián)軸器的相連，因此軸端直徑為ф30mm。其結(jié)構(gòu)如圖2-16所示 圖2-16 軸的結(jié)構(gòu)簡圖 自右向左第一段軸：d1=30 mm 第二段軸d2=35 mm（取定位軸肩高度h=2.5 mm） 第三段軸d3=42 mm（取定位軸肩高度h=3.5 mm） 第四、六段軸相同d4=d5=50 mm（取定位軸肩高度h=4 mm） 第五段軸d3=45 mm（取定位軸肩高度h=2.5 mm） 2.7.3 軸的各段長度的確定 自右向左第一段軸：L1=60 mm（聯(lián)軸器孔深60 mm） 第二段軸L2=50 mm 第三段軸L3=18+2+2+5=27 mm（螺母厚度為18 mm） 第四軸L=29.25+5=33 mm（圓錐滾子軸承32310 T=29.25mm） 第六段軸L5=54+29.25+5-8=80 mm 第五段軸L4=150-29.25-29.25-5-5=81 mm（取兩軸承兩端之間最大距離為150 mm） 2.7.4 軸上零件的軸向定位 A.輸入端與聯(lián)軸器連接，周向定位采用平鍵連接。按d=30 mm ，查表得：選用圓頭普通平鍵，C8X32 ,，鍵的截面尺寸8x7，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度為32 mm，同時(shí)為了保證聯(lián)軸器與軸具有良好的對中性，故選用其配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借助齒輪斷面、法蘭及螺母來保證的。 B.軸間處的倒角 軸間處的倒角為2x1.5，軸的兩端倒角為2x45° 。 3 結(jié)束語 作為一名機(jī)械的初學(xué)者，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我深入的體會到機(jī)械設(shè)計(jì)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，認(rèn)識到學(xué)習(xí)的重要性，更加鞏固了我大學(xué)四年所學(xué)到的知識，總之，受益匪淺。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，手冊成了我最好的朋友。在我們機(jī)械專業(yè)，所有的設(shè)計(jì)都是建立在標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。所有的零部件的設(shè)計(jì)我們都在滿足其機(jī)械性能的基礎(chǔ)上優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件，在大量的翻閱手冊的過程中，我認(rèn)識到手冊在機(jī)械的重要性，離開手冊，任何設(shè)計(jì)都是空洞，沒有依據(jù)的。 在這幾個月的設(shè)計(jì)中，我對大學(xué)階段所學(xué)的專業(yè)知識又有了一次全面而深入的學(xué)習(xí)，在機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性技術(shù)與應(yīng)用等課本中本來生疏的的知識在這一段時(shí)間里又有了實(shí)踐性的認(rèn)識。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中，我們大學(xué)所學(xué)到的所有課程都被聯(lián)系到了一起，特別是后期設(shè)計(jì)說明書的書寫，那是對我大學(xué)所學(xué)知識的一次大演練。在整個設(shè)計(jì)過程中，我深深體會到了理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中的難度，我明白了要將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)處還需要付出很多努力與汗水。 經(jīng)過三個多月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿完成了。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動以及AutoCAD軟件使用有了更加深入的了解和掌握。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的自動上料裝置采用不完全齒輪來實(shí)現(xiàn)停歇，凸輪機(jī)構(gòu)來完成軸承送給，方案新穎，結(jié)構(gòu)簡單，擁有相對較長的停歇時(shí)間，能大大提高清洗的效率。但由于該機(jī)構(gòu)只針對圓柱滾子軸承N308所設(shè)計(jì)的，不具有通用性。且由于該機(jī)械僅處于理論階段，可能會有小部分結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)生產(chǎn)問題，該方案需要不斷完善。 在這次的設(shè)計(jì)過程中，用到了幾乎以前學(xué)過的所有專業(yè)課的知識，還有一部分知識是通過查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)資料以及得到老師的幫助，才能夠順利掌握并應(yīng)用的。 總之，在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到的知識是我這一生寶貴的財(cái)富，我會在以后的學(xué)習(xí)工作中學(xué)以致用。 4 參考文獻(xiàn) [1] 黃大宇 梅瑛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).吉林大學(xué)出版社,2007 [2] 徐灝主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[第二版].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000 [3] 彭文生等主編.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2002 [4] 黃玉美等主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 高等教育出版社，2006 [5] 劉德忠 費(fèi)仁元主編.裝配自動化. 高等教育出版社，2003 [6] 孫恒，陳作模.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，2001.5 [7] 申永勝.機(jī)械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，2001.12 [8] 王愛珍.工程材料及成形技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.10 [9] 劉鴻文.材料力學(xué)Ⅰ第4版.高等教育出版社，2004.1 [10] Kuehnle M R. Toroidal Drive Combines Concepts.Product Enfineering. Aug. 1979 [11] Kuehnle M R. Toroidal Drive Combines Concepts.Product Engineering.Aug.1979. [12] Orlov p. Fundamentals of Machine Design.Moscow:Mir Pub.1987. 5 致謝 本學(xué)期我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是：成品軸承自動清洗裝置設(shè)計(jì)。在做這個課題的過程中，我的指導(dǎo)老師胡敏老師從學(xué)期初課題分析，譯文選擇，參考書目選擇；到中信重工、洛銅及新飛冰箱的實(shí)習(xí)考察，譯文翻譯和開題報(bào)告的書寫；再到后期方案的修改確定及畢業(yè)論文的書寫都給予了我不少的幫助。通過這個課題的設(shè)計(jì)，使我熟練掌握了AutoCAD軟件的使用，為以后工作打下了一定的基礎(chǔ)。 在此，我非常感謝胡敏老師的幫助。另外，我還要感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有指導(dǎo)老師，當(dāng)我有一些問題而指導(dǎo)老師不在時(shí)，其他的老師也多次給予我無私的幫助，讓我受益非淺。在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到的知識是我這一生寶貴的財(cái)富，我會在以后的學(xué)習(xí)工作中學(xué)以致用。 總之，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能走到今天，離不開老師的諄諄教誨，真的很感謝。謝謝你們，我敬愛的老師們！ 由于本人水平有限，在設(shè)計(jì)中還有很多不足之處懇請各位老師批評指正。