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摘 要
本次所設(shè)計(jì)的課題是:主動(dòng)柱齒輪自動(dòng)上下料專用機(jī)構(gòu).零件是長春一汽底盤分廠制造的汽車底盤中減速器里的主動(dòng)柱齒輪，它主要用于載重汽車的底盤中，起著傳遞轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的作用。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究上下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所要完成的任務(wù)包括：繪制零件圖（A3）、設(shè)計(jì)輸送工件毛坯用的送料機(jī)構(gòu)（A0），設(shè)計(jì)銑端面和打中心孔的起夾緊作用的液壓夾緊滑臺(tái)機(jī)構(gòu)（A0）、設(shè)計(jì)此套機(jī)構(gòu)的控制部分（主要使用歐姆龍C系列P型機(jī)進(jìn)行控制。
設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)時(shí)，采用液壓缸壓力驅(qū)動(dòng)，鏈條鏈輪、齒輪齒條傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳送工件的目的；設(shè)計(jì)液壓夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，采用液壓缸壓力驅(qū)動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)兩側(cè)同時(shí)對(duì)工件夾緊；設(shè)計(jì)控制部分大采用C60P型PLC，對(duì)機(jī)構(gòu)所要求的功能進(jìn)行控制，并注意急停、保護(hù)部分。
最后，將送料機(jī)構(gòu)]液壓滑臺(tái)、控制部分及同組同學(xué)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手機(jī)構(gòu)、機(jī)床總體布局、液壓部分總體規(guī)劃，從而形成一個(gè)完整的機(jī)電一體化的上下料機(jī)構(gòu)，以完成自動(dòng)加工主動(dòng)柱齒輪的第一道工序。
關(guān)鍵詞：液壓機(jī)構(gòu)；送料機(jī)構(gòu)；鏈輪鏈條；PLC控制。
Abstract
The object of this design just before our graduation is a initiative pillar gear for the car bed---rock lying in the decelerating device of the automobile bed---rocks, which are manufactured by the First Car---Manufacturer of Changchun. It is primarily used to transmit the torsion and torques of the bed---rock inside heavy automobile and also can decelerate.
The main researching work of this designing is to study the particular fixture among it which including : drawing the part diagram (A3),designing a stock for transmitting the materials of work piece (A0),design a stock to tight the total diagram (A0),designing controlling part of this machine (mainly using OMRON serious C size PLC to control).
When designing the stock for transmitting, adopting liquid, press to realize gear and rack, wheel track and rack’s removing, then work piece can remove one to another.
When designing the pressure stock, adopting liquid press to realize gear and rack’s removing, then the stock can tight the work piece by the two sides at the same time.
When designing the controlling part, using C60P size PLC, to achieve the commanding function, and noticing urgent stopping, protect part,
Finally, designing sending machine, pressure machine, controlling part, and the orientation diagram of machine tool. The diagram of whole part putting, the pressure part which is designed by my classmate in the same hard, forming a whole machine for up and down the materials, then the first process of initiative pillar gear can be auto processed.
KEY WORD: pressure machine, a material for transmitting, gear and rack’
Wheel rack and rack, PLC controlling.
前 言
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域里,材料的搬運(yùn),機(jī)床上下料,整體的裝配等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是十分必要的。在機(jī)械工業(yè)部門,這些程序的費(fèi)用占全部加工費(fèi)用的三分之一以上，所費(fèi)時(shí)間占加工時(shí)間的三分之二以上，且絕大多數(shù)的事故發(fā)生在這些工序.自動(dòng)上下料裝置和工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的。工業(yè)機(jī)械手在二十世紀(jì)五十年代就已用于生產(chǎn)。它是在自動(dòng)上下料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機(jī)械裝置。開始主要用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料和搬運(yùn)工作,完成單機(jī)自動(dòng)化和生產(chǎn)線自動(dòng)化.隨著應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,現(xiàn)已用來操作工具和完成一定作業(yè)。而本次所設(shè)計(jì)的自動(dòng)上下料專用機(jī)構(gòu),是利用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和電器系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)線的自動(dòng)工作循環(huán)。在成批大量生產(chǎn)中,尤其在要求生產(chǎn)率很高,機(jī)動(dòng)工時(shí)很短的情況下,上下料是一項(xiàng)重復(fù)而繁重的工作,為提高生產(chǎn)率,減輕體力勞動(dòng),保證安全生產(chǎn),采用自動(dòng)上下料裝置是行之有效的方法.而且,實(shí)踐也證明,工業(yè)機(jī)械手在加工主動(dòng)柱齒輪的時(shí)候可以代替人手減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善勞動(dòng)條件,提高生產(chǎn)率。
因?yàn)橐簤合到y(tǒng)操作方便,電器系統(tǒng)控制靈活,成本低,工作可靠,完全能滿足我們的工作性能要求。因此本次主動(dòng)柱齒輪自動(dòng)上下料裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)及電器控制的工業(yè)機(jī)械手。伴隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展,自動(dòng)化程度的迅速提高,實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動(dòng)化，已愈來愈引起人們的重視。自動(dòng)上下料裝置和工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的。
一個(gè)好的自動(dòng)上下料裝置應(yīng)該滿足以下條件：(1)提高工人勞動(dòng)生產(chǎn)率,顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；(2)工作穩(wěn)定可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小，不會(huì)損傷工人，使用壽命長；(3)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，最大限度采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，通用性好，易于制造，成本低。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證,本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)上下料專用機(jī)構(gòu)基本達(dá)到預(yù)期要求。同時(shí)，通過本次設(shè)計(jì)也對(duì)自己大學(xué)幾年來的專業(yè)課知識(shí)作了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，加深了理解。鑒于本人的學(xué)識(shí)能力有限和設(shè)計(jì)時(shí)間短暫，因此難免有一些差錯(cuò)和不足，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
目 錄
摘要………………………………………………………………1
Abstract………………………………………………………………2
前言………………………………………………………………3
第1章 傳動(dòng)方案擬定………………………………………………….6
1.1 概述………………………………………………………………6
1.2 傳動(dòng)方案的擬定…………………………………………………6
第2章 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)...............................................8
2.1 傳動(dòng)方案的論證………………………………………………8
2.2 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………10
2.2.1液壓缸類型的確定………………………………………………………10
2.2.2 基本參數(shù)的確定…………………………………………………………10
2.2.3 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算及穩(wěn)定性校核 …………………………………………12
2.2.4 計(jì)算流量 ……………………………………………………………13
2.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………13
2.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………..16
2.5平鍵的選擇與校核……………………………………………………….18
2.6花鍵的選擇與校核………………………………………………………..19
2.7齒輪參數(shù)的確定………………………………………………………..19
第3章 液壓夾緊滑臺(tái)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………21
3.1 液壓夾緊滑臺(tái)的整體設(shè)計(jì)………………………………………………………………21
3.2 液壓滑臺(tái)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算………………………………………21
第4章 機(jī)構(gòu)的電氣控制部分設(shè)計(jì)………………………………………………..24
4.1可編程控制器概述……………………………………………………………24
4.2機(jī)構(gòu)控制部分設(shè)計(jì)……………………………………………………26
4.2.1 OMRON C系列 P型機(jī)簡介……………………………………………………………....26
4.2.2 設(shè)計(jì)所選機(jī)型……………………………………………………….27
4.2.3 機(jī)構(gòu)的I/O分配………………………………………………………….27
4.2.4機(jī)構(gòu)控制流程…………………………………………………………28
4.2.5 機(jī)構(gòu)的梯形圖程序………………………………………………………29
結(jié)論………………………………………………………………………………….31
謝辭………………………………………………………………………………….32
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………...33
第1章 傳動(dòng)方案擬訂
1.1概述
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的課題是《主動(dòng)柱齒輪自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》，需要完成的任務(wù)有：
1. 繪制零件圖
2. 設(shè)計(jì)送料用的送料機(jī)構(gòu)
3. 設(shè)計(jì)夾緊工件用的液壓夾緊滑臺(tái)機(jī)構(gòu)
4. 繪制送料機(jī)構(gòu)及液壓夾緊滑臺(tái)的典型零件圖
5. 設(shè)計(jì)此套機(jī)構(gòu)的PLC控制程序
6. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
其中重點(diǎn)和難點(diǎn)是送料機(jī)構(gòu)，液壓夾緊滑臺(tái)機(jī)構(gòu)，PLC控制部分的設(shè)計(jì)。
本零件是長春一汽底盤制造廠制造的汽車減速其的主動(dòng)柱齒輪，它主要用于載重汽車的底盤中，起著傳遞轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速的作用。該零件需經(jīng)過毛坯鍛造，銑兩端面“，鉆中心孔等15道工序，才能夠生產(chǎn)出產(chǎn)品。該零件產(chǎn)量為30000件/年，零件重量約為15KG/件，可知其產(chǎn)量屬于中批量生產(chǎn)。為了提高加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和減少廢品率，將進(jìn)行部分工序自動(dòng)化，由專用機(jī)床代替工人生產(chǎn)，自動(dòng)進(jìn)行送料，上下料等，既減少了工人工作時(shí)間，又提高了生產(chǎn)效益，因此一個(gè)工人可同時(shí)對(duì)多臺(tái)機(jī)床進(jìn)行操作，使人員配制更加合理。本著這些目的，進(jìn)行上下料自動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是很必要的，而機(jī)械手的設(shè)計(jì)將為以后的生產(chǎn)線提供廣泛的用途。
1. 2傳動(dòng)方案的擬訂
在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，需要較多的機(jī)械手和送料機(jī)構(gòu)，要求使零件的設(shè)計(jì)和制造滿足產(chǎn)品的“三化”要求——系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。這樣才能夠使機(jī)構(gòu)不但制造和裝配方便，簡單，而且維修時(shí)各個(gè)零部件更換容易，故各送料機(jī)構(gòu)和上下料機(jī)構(gòu)機(jī)械手的傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)尺寸都設(shè)計(jì)成基本相同，差別只在于安裝的方向上，因此料道和機(jī)械手是整個(gè)生產(chǎn)線的基本組成單元。工件的傳動(dòng)路線如下：
毛坯放置在送料機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈上→送料機(jī)構(gòu)將工件輸送到機(jī)械手能夠接觸到的地方（行程開關(guān)控制）→上料機(jī)械手夾持工件，將工件放置在托料架上→支架動(dòng)作，機(jī)械手回位→液壓夾緊滑臺(tái)夾緊工件→兩床頭橫向相向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行銑端面→兩床頭縱向相向運(yùn)動(dòng)，鉆中心孔→兩床頭反向縱向相背運(yùn)動(dòng)，鉆孔完成→兩床頭反向橫向相背運(yùn)動(dòng)，退出切削，夾具松開→托料架上升，工件進(jìn)位→下料機(jī)械手夾持工件，再將工件置于第二道工序的送料機(jī)構(gòu)上，如此反復(fù)，就可以實(shí)現(xiàn)工件的流水線了。
在本次設(shè)計(jì)值得注意的是：行程開關(guān)，作為位置檢測(cè)元件，在檢測(cè)元定位精度較低，因而起往往不單獨(dú)使用，而是輔以定位元件或擋塊等元件定位；使用位置傳感器作為更精密的位置檢測(cè)元件，以檢測(cè)元件是否放對(duì)位置（托料架上）；使用壓力傳感器作為判斷夾緊力的元件，以及判斷工件是否夾緊。由于此次設(shè)計(jì)所涉及的動(dòng)作較多，故需要使用較多的I/O端子的PLC，因此選用OMRON的C系列P型號(hào)C60P PLC，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
第2章 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1傳動(dòng)方案的論證
傳動(dòng)方案的確定，在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中起著相當(dāng)重要的作用，傳動(dòng)方案是否合理，這直接影響著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作效率，而合理的傳動(dòng)方案不僅能夠滿足機(jī)器的功能要求，而且還應(yīng)該使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，傳動(dòng)效率高，使用維修方便，以及適應(yīng)各種工作條件等要求，在傳動(dòng)系統(tǒng)中的方案確定過程中，要同時(shí)滿足這些要求是比較困難的，因此我們要將擬訂的各種傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，使傳動(dòng)能夠滿足重點(diǎn)要求的，綜合性能較高的方案就是我們所要的傳動(dòng)方案。
自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的主要傳動(dòng)要求是能夠?qū)崿F(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，使工件在一個(gè)工件完成加工后再送入到待加工位置。為此我們擬訂了三種傳動(dòng)方案：1.液壓傳動(dòng)；2.氣壓傳動(dòng)；3.電氣傳動(dòng)。
方案一的傳動(dòng)特點(diǎn)：
（1） 液壓傳動(dòng)各執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)的動(dòng)作和力（力矩）是靠液體來傳動(dòng)的，所以液體的質(zhì)量和清潔度將直接影響到液壓設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀況。
（2） 在相等功率條件下，液壓傳動(dòng)設(shè)備比機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備體積小，重量輕，運(yùn)動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)性能好，換向頻率高。其往復(fù)回轉(zhuǎn)動(dòng)作可達(dá)每秒500次，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)可達(dá)1000次。
（3） 液壓設(shè)備中，液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)聯(lián)合使用，自動(dòng)化程度高。
（4） 液壓設(shè)備要保持良好的技術(shù)狀態(tài)就必須做到控制油液污染，控制泄露和控制溫升及吸空等。
（5） 液壓設(shè)備由標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，通用較強(qiáng)的液壓元件組成，故便于設(shè)計(jì)制造和推廣使用。
（6） 液壓傳動(dòng)設(shè)備具有自我潤滑和自動(dòng)防止過載的保護(hù)能力，故使用起來安全可靠。
（7） 由于液壓傳動(dòng)的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所傳遞的力，速度，位移可無級(jí)調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)范圍可達(dá)1：2000），故能迅速適應(yīng)被控制參數(shù)的變化。
（8） 液壓元件標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的水平較高，故液壓設(shè)備一般比機(jī)械設(shè)備技術(shù)改造投資少，時(shí)間短，并且容易實(shí)現(xiàn)。
（9） 液壓元件屬于精密零件，因此元件的維修比較困難。
（10） 液壓設(shè)備的故障有隱蔽性和多樣性，因此故障原因的判斷要比機(jī)械故障的判斷難得多。
方案二的傳動(dòng)特點(diǎn)：
（1） 氣體流動(dòng)時(shí)慣性小，所以氣動(dòng)元件的動(dòng)作快，反映靈敏，在系統(tǒng)中建立起一定壓力和流速所需的時(shí)間短。
（2） 空氣的粘性小，因此在管道中流動(dòng)的壓力損失小，便于集中供氣和壓縮空氣的遠(yuǎn)距離傳輸。
（3） 氣動(dòng)系統(tǒng)中的工作介質(zhì)是空氣，因此不存在變質(zhì)，補(bǔ)充和更換問題，經(jīng)濟(jì)性好。
（4） 氣動(dòng)系統(tǒng)中回氣可直接排入大氣，不需要設(shè)置回氣管路，系統(tǒng)比較簡單。
（5） 氣動(dòng)系統(tǒng)的工作性能對(duì)溫度變化不敏感，幾乎在0~200℃范圍均可工作，并且在高溫下不會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。
（6） 由于工作壓力低，可降低對(duì)氣動(dòng)元件的材料和制造精度要求。
（7） 空氣的容積摸量比壓力油小得多，所以氣動(dòng)元件的速度剛度比液壓系統(tǒng)低，低速穩(wěn)定性差。
（8） 氣壓信號(hào)比電氣信號(hào)傳播速度慢，所以氣動(dòng)系統(tǒng)的快速性和響應(yīng)頻率不如電氣控制系統(tǒng)。與機(jī)械傳動(dòng)相比，也不如機(jī)械傳動(dòng)準(zhǔn)確性高。
（9） 氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)一定的外泄是允許的，因?yàn)橥庑沟目諝獠粫?huì)污染工作環(huán)境，也不會(huì)影響氣壓傳動(dòng)的質(zhì)量；但由于氣動(dòng)系統(tǒng)本身工作壓力不高，所以要盡可能也減少泄露。
（10） 空氣沒有潤滑性能，其中又含水蒸氣，所以氣動(dòng)元件的工作條件比液壓元件差。
方案三的傳動(dòng)特點(diǎn)：
（1） 結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，單機(jī)容量大，能實(shí)現(xiàn)高速傳動(dòng)；
（2） 電力傳動(dòng)中的直流傳動(dòng)系統(tǒng)有良好的調(diào)速性能，其調(diào)整的范圍也很寬，平滑性好，響應(yīng)速度和頻率高。
（3） 電動(dòng)機(jī)能夠輸出較大的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
（4） 電動(dòng)機(jī)的容量選擇困難，其容量大小回造成電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境要求較高，需要空氣中不含易燃易爆和防腐蝕的氣體。
結(jié)合本送料機(jī)構(gòu)傳遞系統(tǒng)功率不大以及間歇傳動(dòng)的特點(diǎn)，如果選擇氣壓傳動(dòng)，不但會(huì)造成間歇傳動(dòng)中的定位不準(zhǔn)確，而且產(chǎn)生的噪聲也大，是工人的工作環(huán)境變差，并且氣壓系統(tǒng)中的壓力也無法達(dá)到要求，故不選用氣壓傳動(dòng)。
電氣傳動(dòng)結(jié)合本傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，就需要選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，這樣不僅是使用設(shè)備是成本增加，而且還需要另設(shè)置單獨(dú)的控制系統(tǒng)，況且電動(dòng)機(jī)在頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)的過程中容易損壞，故不選用電動(dòng)傳動(dòng)方案。
因此，我們選用液壓傳動(dòng)方案，這樣不僅可以達(dá)到本系統(tǒng)的要求，而且工作較平穩(wěn)，產(chǎn)生的 噪聲相當(dāng)小，在工件傳動(dòng)同時(shí)在一定程度上還避免了上述兩種方案所帶來的弊端。
在工件傳動(dòng)方案的選擇中，由于工件的質(zhì)量和體積較大，形狀比較復(fù)雜，無法選擇帶式傳動(dòng)。結(jié)合鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)，可用于遠(yuǎn)距離傳輸，鏈條和鏈輪的平均傳動(dòng)比恒定，而且在高溫，油，酸等惡劣環(huán)境下能夠可靠的工作，價(jià)格也比較便宜，傳動(dòng)效率高，故選用鏈傳動(dòng)作為工件的輸送形式。
選定液壓驅(qū)動(dòng)方式及采用鏈傳動(dòng)的輸送形式后，如何使兩者能夠聯(lián)接起來形成一個(gè)整體統(tǒng)一的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。由于本方案中采用的是齒輪齒條傳動(dòng)，它的基本設(shè)計(jì)思路是：設(shè)計(jì)一齒條和齒輪嚙合并有鋸齒的齒輪，并將齒輪安裝在固定的長軸上。當(dāng)液壓驅(qū)動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)，齒條的往返移動(dòng)帶動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)，齒輪的旋轉(zhuǎn)使鋸齒相互配合，帶動(dòng)另外的帶有鋸齒的齒輪旋轉(zhuǎn)，然后通過該齒輪（該齒輪與軸的花鍵部分配合）帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推動(dòng)在鏈條上的工件進(jìn)位。在這里值得注意的是，實(shí)際工件的進(jìn)位只能夠是一個(gè)不變的方向，而不是變動(dòng)的。因此，在設(shè)計(jì)的過程中我們考慮用鋸齒形齒的配合來實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)齒條向工件移動(dòng)的相反方向移動(dòng)時(shí)，鋸齒雖然接觸但不產(chǎn)生反作用力，不能夠推動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而工件不動(dòng)，如此就實(shí)現(xiàn)了工件的間歇定向傳動(dòng)。
2.2 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
液壓缸是液壓系統(tǒng)中的對(duì)外作功元件，它與工作部件直接相聯(lián)接，由于不同工作部件的用途和工作要求并不相同，因此在設(shè)計(jì)前要做好調(diào)查研究，準(zhǔn)備必要的原始材料和設(shè)計(jì)依據(jù)，其中主要有：
（1） 主機(jī)的用途和工作條件
（2） 工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，負(fù)載情況，行程大小和動(dòng)作要求
（3） 液壓系統(tǒng)中的工作壓力和流量
（4） 有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范
2.2.1液壓缸類型
由液壓缸工作條件及設(shè)備用途方面考慮，選用雙作用單活塞桿液壓缸。
2.2.2 基本參數(shù)的確定
1.液壓缸工作負(fù)載的確定
根據(jù)料道的液壓缸工作特點(diǎn)，其主要外負(fù)載為克服鏈傳動(dòng)中齒輪與支座之間的摩擦，F(xiàn)m，以及運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載Fg，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中存在的摩擦阻力Ff,故F=Fm+Fg+Ff.
考慮到在實(shí)際情況中各處動(dòng)力損失較復(fù)雜，故將工作負(fù)載擴(kuò)大50%。
Fm=μN(yùn)=0.2×431=86.2N
故支座重力（即齒條所受壓力）N=πR2hρg=431N
=216N
Ff 根據(jù)工作情況，估算Ff =1500N
故 F=1500+86.2+216×（1+50%）=2703.3N
因此取F=3000N
2. 工作速度的確定
根據(jù)實(shí)際工作情況，選用GE系列調(diào)節(jié)流量閥，查得最小流量為0.05L/min，由實(shí)際工作中可得Vmin=80cm/min。
3. 行程確定
液壓缸的工作行程長度應(yīng)該根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定。由于工作的最大外徑為Φ150min，再加上工件之間應(yīng)該有適當(dāng)距離，故取工件之間的距離為250mm，參照參考資料[3]，取標(biāo)準(zhǔn)值為200mm。
4. 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定
根據(jù)參考資料[2]表37.5-3，37.5-5查得，P1=2MPa，P2=0.3MPa。所以D=47mm。
根據(jù)參考資料[2]，表37.5-8，取標(biāo)準(zhǔn)值D=50mm。
根據(jù)參考資料[2]，37.5-6取d/D=0.5，因此d=0.5×D=25mm。
5. 壁厚及外徑計(jì)算
液壓缸的壁厚是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處厚度。由于本次設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的工作壓力較低，屬于中低壓系統(tǒng)，液壓缸的壁厚無法用公式進(jìn)行計(jì)算，只能按經(jīng)驗(yàn)選取δ=10mm。缸體的外徑D1=D=+2δ=50+2×10=70mm。
6. 缸蓋厚度的確定
選取液壓缸蓋為平地底缸蓋，缸蓋上根據(jù)需要鉆有進(jìn)油口、出油口和緩沖器作用的沉孔，缸蓋厚度為=17mm。
[δ]查閱相關(guān)資料得[δ]=25MPa，Py為最大工作壓力的1.25～1.5倍。圓整取t=18mm，故缸蓋厚度為18mm。
7.活塞寬度B和缸體長度
一般B=（0.5～1.0）D，由于系統(tǒng)的壓力較低，取B=0.5D=0.5×50=25。
液壓缸內(nèi)部的長度應(yīng)是活塞的行程和活塞的寬度之和，故得液壓缸的內(nèi)部長度為L=200+25=225mm。缸體的外部長度除了要考慮內(nèi)部長度外，還應(yīng)考慮到兩端蓋的厚度，所以液壓缸的外部長度為L1=L=2t=225+2×18=261mm。
2.2.3 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算與穩(wěn)定性校核
1.液壓缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算
根據(jù)材料力學(xué)的理論，一根受壓的直桿，在其軸向負(fù)載F超過穩(wěn)定臨界力Fk時(shí)，即失去原有直線狀態(tài)下的平衡，或稱為失穩(wěn)。對(duì)于液壓缸其穩(wěn)定條件為：
Nk為穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般Nk取2～4。
其中，μ為長度折算系數(shù)；E為活塞桿材料的縱向彈性模，E取205.9GPa；I為活塞桿斷面的最小慣性矩；r為活塞桿橫斷面的回轉(zhuǎn)半徑，。
經(jīng)計(jì)算得：Fk=71040N
，式中Nk=2。
，故液壓歸納感穩(wěn)定。
2.活塞桿強(qiáng)度校核
用的A系≤[σ]
[σ]為活塞桿材料的許用應(yīng)力，查參考資料[4]，表2-7查得σs=355MPa，[σ]= σs/n=236.667MPa，
式中σs為材料的屈服極限，n為安全系數(shù)，n=1.4～2。
實(shí)心活塞桿d1=0。
因此 =6.115MPa＜[σ]
故活塞桿強(qiáng)度足夠。
2.2.4 計(jì)算在各工作階段液壓缸所需流量
直線型運(yùn)動(dòng)液壓缸只有兩種工作狀態(tài)，即工進(jìn)與有退回。
速度公式為：
流量公式為：Q=VA
工進(jìn)時(shí)行程為180mm，所需時(shí)間為2.5s，故工作速度為
V退回=（180×10-3×60）/2.5=4.32m/min，
Q工進(jìn)=πD2V工進(jìn)/2.5=8.48L/min。
退回時(shí)行程為180mm，所需時(shí)間為1.5s，所以V退回=（180×103×60）/2.5=7.2m/min
Q退回=π（D2-d2）V退回/4=10.6L/min
2.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
鏈傳動(dòng)是應(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)，特點(diǎn)如下：
（1） 鏈傳動(dòng)為帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，與帶傳動(dòng)相比，無滑性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，故能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳遞圓周力大，張緊力比帶傳動(dòng)?。?
（2） 與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能吸振和緩和沖擊，結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適用于較大中心距的傳動(dòng)，能在惡劣環(huán)境中工作。
（3） 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比不宜在載荷變化大和急速反向傳動(dòng)裝置中應(yīng)用；
（4） 工作有噪聲，鏈條鉸鏈易磨損，只能傳遞平行軸間的同向轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
鏈傳動(dòng)在送料機(jī)構(gòu)中是最重要的傳動(dòng)形式，它直接決定著工件能否準(zhǔn)確地被送到需要的位置。本次設(shè)計(jì)中為了使鏈條采購方便，采用普遍應(yīng)列套筒滾子鏈，初步選取傳遞功率P0為1.2Kw，鏈輪的轉(zhuǎn)速n0為20r/min，并且為了使工件能夠較好的在水平線上移動(dòng)，因此選取兩鏈輪的直徑大小相同，從而使鏈條在水平線上傳動(dòng)，達(dá)到了使工件平移的目的。
初步選取傳動(dòng)比為i=1。
1.確定鏈輪齒數(shù)Z1，Z2取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)Lp為偶數(shù)時(shí)，可使鏈條和鏈輪齒磨損均勻，根據(jù)優(yōu)先選用齒數(shù)，（參考資料[5]中表7-4）選取Z1=25。
因?yàn)閕=Z1/Z2，即1=Z2/25。所以Z2=25。
即從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)為25。
2.設(shè)計(jì)功率Pd
Pd=KAPK2 （1）
式中KA-工況系數(shù)，選取KA=1.0，查閱參考資料[6]表（3-5）。P-傳遞功率，KW；K2-小齒輪數(shù)系數(shù)，K2=1.35。則Pd=1.0×1.2×0.611=0.73 KW。
3.特定條件下單排鏈條傳遞的功率P0
式中：Kz-從動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，由參考資料[5]選取Kz=1.34，
Kp-排數(shù)系數(shù)，選取系數(shù)Kp=1。
于是P0=0.90 KW。
4.鏈條節(jié)數(shù)P
為使傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，宜采用小節(jié)矩單排鏈。根據(jù)P0和n，選取ISO鏈號(hào)為20A，節(jié)矩P=31.75（A級(jí)鏈用于重載，高速和重要場(chǎng)合）
5.初定中心距a0
一般取a0 =（30～50）P，無張緊裝置時(shí)，a０＜２５p，當(dāng)i＝４時(shí)，a０min＝0.2z１(i+1)p，得a０min＝10P．
６.以節(jié)距計(jì)算初定中心距a０p
(3)
所以a０p＝40節(jié)
７.鏈條節(jié)數(shù)LP
式中，．知Ｋ＝０．
則LP＝105
為避免使用過度鏈節(jié),將LP值圓整為偶數(shù),則LP=106.
8.鏈條長度L
代入數(shù)據(jù)L=3.37m.
9.計(jì)算中心距ac
當(dāng)z1=z2時(shí),
代入數(shù)據(jù)ac=1285.9mm
10.實(shí)際中心距a
為了使鏈條松邊有合適的垂度,需將計(jì)算中心距減小(
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