儀表殼自動化壓裝機的設計畢業(yè)設計

1、<p><b>　　第一章 引言</b></p><p><b>　　1.1 序言</b></p><p>　　畢業(yè)設計是完成了全部基礎課，技術基礎課，專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實現(xiàn)之后，在大學四年學習中最后一個學期進行的。這是畢業(yè)之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，通過這次畢業(yè)設計對未來從事的工作進行一次

2、適應性訓練，從中鍛煉分析能力，解決問題能力，為今后的工作打下基礎。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設計，得到以下的收獲與訓練：</p><p>　　能熟悉運用理論力學，機械設計等課程的專業(yè)知識及設計計算。</p><p>　　結構設計的能力，能運用學過的知識，完成零件的結構與設計，并通過學過的軟件完成繪圖。</p><p>　　學會使用圖表

3、及手冊資料。熟悉查找與本課題相關的各種資料名稱，出處，能做到熟悉運用。</p><p><b>　　1.2 課題來源</b></p><p>　　本課題來源于常州紅梅電力設備廠，壓裝機可用于試制產(chǎn)品的壓裝，壓裝空間適用于各種產(chǎn)品。 應用的設計原理：采用高質量的交流伺服電機，減速器，PLC傳動方式，具有導向裝置。向下壓入的速度可調，采用無級調速方式。本課題旨在解

4、決儀表生產(chǎn)中的錐形薄片壓入儀表殼中的工序自動化問題，既要保證壓入的位置，同時必須保證錐形薄片在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形。本課題要求學生自動化錐形薄片自動化壓裝系統(tǒng)設計的壓裝機設計，完成壓裝機構的運動分析、工序設計、結構設計及關鍵零部件設計。該課題與生產(chǎn)實踐相結合，有較高的實用價值和借鑒價值，該課題主要培養(yǎng)學生產(chǎn)品設計的綜合能力，協(xié)同工作能力等。 壓裝機可采用手動/自動程序兩種操縱方式進行控制。</p><p>

5、<b>　　1.3設計要求</b></p><p>　　本課題旨在解決儀表生產(chǎn)中的錐形薄片壓入儀表殼中的工序自動化問題，既要保證壓入的位置，同時必須保證錐形薄片在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形。本課題要求學生自動化錐形薄片自動化壓裝系統(tǒng)設計的壓裝機設計，完成壓裝機構的運動分析、工序設計、結構設計及關鍵零部件設計。該課題與生產(chǎn)實踐相結合，有較高的實用價值和借鑒價值，該課題主要培養(yǎng)學生產(chǎn)品設計的綜合

6、能力，協(xié)同工作能力等。</p><p>　　技術指標：每分鐘完成任務15只金屬儀表盤的壓裝,壓裝精度滿足生產(chǎn)要求。</p><p>　　第二章 壓裝機的設計</p><p><b>　　2.1 儀表殼</b></p><p><b>　　圖2-1錐形薄片</b></p><p&g

7、t;　　將錐形薄片壓入儀表殼，既要保證壓入的位置，同時必須保證錐形薄片在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形，以完成儀表生產(chǎn)中的錐形薄片壓入儀表殼中的工序自動化問題。</p><p><b>　　2.2 裝配夾具</b></p><p><b>　　圖2-2裝配夾具</b></p><p>　　如圖2-2所示，裝備夾具用來固定錐形薄

8、片，使其有準確的壓裝。</p><p><b>　　2.3 壓頭</b></p><p>　?。╝） </p><p>　?。╞）壓頭

9、 </p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　　如圖2-3所示，錐形薄片利用裝備夾具的定位，由凸輪1將其固定(圖a)，外軸采用凸輪下降，其下端的錐形面使錐形薄片壓緊于裝配夾具里，然后內軸下降使下端的沖壓頭將錐形薄片的翼耳翻轉并固定在裝配夾具的凸緣上，壓裝完畢，內外軸向上縮回（圖b）。</

10、p><p>　　2.4凸輪機構的設計</p><p>　　凸輪機構因機構中有一特征凸輪而得名。凸輪是指具有曲線輪廓或凹槽等特定形狀的構件。凸輪通過高副接觸帶動從動件實現(xiàn)預期的運動，這樣構成的機構成為凸輪結構。</p><p>　　凸輪機構可分為平面凸輪機構，空間凸輪機構等類型。凸輪機構廣泛用于各種機構中，特別是自動機械，自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線</p>&

11、lt;p>　　2.4.1凸輪機構的組成</p><p>　　凸輪機構一般是由凸輪，從動件和機架組成的一種高副機構?！?-3】</p><p>　　2.4.2凸輪機構的類型</p><p>　　凸輪機構可根據(jù)凸輪的形狀，從動件的形狀和運動方式及凸輪與從動件維持高副的</p><p>　　接觸方法來分別分類。【1-3】</p>

12、<p>　　(1).按照凸輪的形狀分類：移動凸輪機構，盤型凸輪機構和圓柱凸輪機構。其中盤型凸輪機構是凸輪機構中最基本的結構形式，應用最廣。</p><p>　　(2). 按照從動件的形狀分類：尖端從動件凸輪機構，曲面從動件凸輪機構，滾子從動件凸輪機構和平底從動件凸輪結構。</p><p>　　(3).按照從動件的運動形式分：移動從動件和擺動從動件凸輪機構。</p>

13、<p>　　(4).按照凸輪與從動件維持高副接觸的方法分：力封閉型凸輪機構和形封閉型凸輪機構。其中形封閉型凸輪機構又可分為：槽型凸輪機構，等寬凸輪機構，等徑凸輪機構和共軛凸輪機構?！?-3】</p><p>　　2.4.3從動件常用運動規(guī)律特征比較及適用場合【20-23】</p><p>　　表2-1 從動件常用運動規(guī)律</p><p>　　2.4.4

14、 運動規(guī)律的組合</p><p>　　從表1-1列出的基本運動規(guī)律及其方程的運動特征可以看出，由于存在沖擊或加速度的最大值amax較大，使得基本運動規(guī)律應用于高速場合時的運動和動力性能較差。為了克服基本運動規(guī)律的缺陷，通常將不同的基本規(guī)律進行組合，以得到運動和動力性</p><p>　　能較佳的新的運動規(guī)律，一般也稱這種運動規(guī)律為組合式運動規(guī)律。</p><p>　

15、　組合式運動規(guī)律必須遵循以下兩條原則：【2,3,9,17】</p><p>　　一，為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；對于中、高速凸輪機構，還應該避免柔性沖擊，也就是要求曲線也必須連續(xù)。所以，當用不同運動規(guī)律組合起來行成從動件完整的運動規(guī)律時，各段運動規(guī)律的位移、速度和加速度曲線在連接點處的值應分別相等，這也是運動規(guī)律組合時應滿足的邊界條件。</p><p>　　二，應使用組合后

16、的運動規(guī)律的最大速度值vmax、最大加速度值amax、最大躍度值jmax和vmax與amax的乘積mmax=vmax×amax的值盡可能小。若從動件的負載是靜態(tài)的，如彈簧力、重力和靜態(tài)力的工作阻力，則驅動轉矩與速度成正比，所以，vmax較小，則靜態(tài)驅動轉矩也較小。另外，vmax還與機構壓力角有關，vmax較小，使得最大壓力角amax也小，這樣，可使凸輪設計得較小。amax較小，則慣性力較小。躍度反映了慣性力變化的情況，jmax

17、較小可減少機構的振動。mmax稱為機構的動力特征值，當mmax較小時，由從動件的慣性引起的凸輪驅動轉矩也較小，再設計高速凸輪機構時考慮這一因素。</p><p>　　2.4.5 從動件運動規(guī)律的選擇【3,9,17】</p><p>　　從動件運動的選擇除了要滿足機械的具體工作要求外，還應使凸輪機構具有良好的動力特性，以及應使所設計的凸輪廓線便于加工等。而這些往往又是互相制約的，因此，在選擇

18、或設計從動件的運動規(guī)律時，必須根據(jù)使用場合、工作條件等分清主次綜合考慮，確定選擇或設計的運動規(guī)律的主要依據(jù)。</p><p>　　(1) 當機械的工作過程要求從動件實現(xiàn)一定的工作行程，而對運動規(guī)律無特殊要求時，應選擇使凸輪機構具有較好的動力特性和便于加工的運動規(guī)律。對于低速輕載的凸輪機構，因為這時動力特性不是主要的，可主要從凸輪廓線便于加工考慮，選擇圓弧、直線等便于加工的曲線作為凸輪廓線。而對于速度較高的凸輪機構

19、，應主要考慮其動力特性，避免產(chǎn)生較大的沖擊。</p><p>　　(2) 當機械的工作過程對從動件的運動規(guī)律有特殊要求時，而凸輪的轉速又高時，應從滿足工作需出發(fā)來選擇從動件的運動規(guī)律，其次考慮其動力特性和便于加工。</p><p>　　(3) 當機械的工作過程對從動件的運動規(guī)律有特殊要求，而凸輪的轉速又較高時，應兼顧兩者來設計從動件的運動規(guī)律。通?？蛇x用組合運動規(guī)律來滿足這種要求。<

20、/p><p>　　(4) 在選擇或設計從動件運動規(guī)律時，除了要考慮其沖擊特性外，還應考慮其具有的最大速度vmax、最大加速度amax、最大躍度jmax和mmax較小。這些因素會影響到機械系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，因此總希望其越小越好，特別是對于高速凸輪加工，這一點尤其重要。</p><p>　　2.4.6凸輪廓線的設計【5-21】</p><p>　　此壓裝機在凸輪軸上裝有三個

21、盤型凸輪。設從動件的運動規(guī)律為等速。</p><p>　　第一個凸輪用于將裝配夾具夾緊，已知凸輪軸心與從動件轉軸之間的中心距a=16cm，凸輪基圓半徑rb=4cm，從動件長度l=16cm，擺角Φ=400.。</p><p>　　第二個凸輪用于壓緊錐形薄片，將其固定，已知凸輪軸心與從動件轉軸之間的中心</p><p>　　距a=16cm，凸輪基圓半徑rb=7cm，從動

22、件長度l=16cm，擺角Φ=200。</p><p>　　第三個凸輪用于將薄片的翼耳壓翻轉，已知凸輪軸心與從動件轉軸之間的中心距a=16cm，凸輪基圓半徑rb=6cm，從動件長度l=14cm，擺角Φ=200。</p><p>　　利用反轉法原理設計凸輪輪廓?！?-5】</p><p>　　設凸輪的輪廓曲線已按預定的從動件運動規(guī)律設計。當凸輪以角速度?1繞軸O轉動時，

23、從動件的尖頂沿凸輪輪廓曲線相對其導路按預定的運動規(guī)律移動?，F(xiàn)設想給整個凸</p><p>　　輪機構加上一個公共角速度-?1，此時凸輪將不動。根據(jù)相對運動原理，凸輪和從動件之間的相對運動并未改變。這樣從動件一方面隨導路以角速度-?1繞軸O轉動，另一方面又在導路中按預定的規(guī)律作往復移動。由于從動件尖頂始終與凸輪輪廓相接觸，顯然，從動件在這種復合運動中，其尖頂?shù)倪\動軌跡即是凸輪輪廓曲線。這種以凸輪作動參考系，按相對運

24、動原理設計凸輪輪廓曲線的方法稱為反轉法(如圖1-4)。</p><p><b>　　圖2-4反轉法原理</b></p><p>　　凸輪輪廓曲線設計步驟：</p><p>　　1） 選取適當?shù)牡谋壤?，作出從動件的位移線圖，并將推程和回程區(qū)間位移曲線的橫坐標各分成若干等份，將設凸輪一得偏角為零，則凸輪二的偏角相對凸輪一為400，凸輪三相對凸輪一

25、為900。如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5從動件運動位移線圖</p><p>　　該機構要求凸輪的動作為:第一個凸輪先運動夾緊裝配夾具，然后第二個凸輪將其固定，最后第三個凸輪將錐形薄片的翼耳壓翻過來。返回時，第二個凸輪先縮回，然后</p><p>　　是第三個凸輪，最后是第一個凸輪。</p><p>　　圖2-5中縱坐標代表從動

26、件的擺角ψ，因此縱坐標的比例尺是1mm代表多少度。</p><p>　　2） 以D0為圓心、以rb為半徑作為基圓，并根據(jù)已知的中心距a，確定從動件轉軸A的位置A0。然后以A0為圓心，以從動件桿長l為半徑作圓弧，交基圓于C0。A0C0即代表從動件的初始位置，C0即為從動件滾子圓心的初始位置。</p><p>　　3） 以D0為圓心，以a為半徑作轉軸圓，并自A0點開始沿著-ω方向將該圓分成如圖

27、1-5中橫坐標對應的區(qū)間和等份，得點A1,A2,...。他們代表反轉過程中從動件轉軸A依次占據(jù)的位置。</p><p>　　以上述各點為圓心，以從動件桿長l為半徑，分別作圓弧，交基圓于C1,C2,...各點，得線段A1C1,A2C2...;以A1C1,A2C2，...為一邊，分別作∠C1A1B1,∠C2A2B2,...使他們分別等于圖1-5中對應的角位移，得線段A1B1,A2B2,...。這些線段即代表反轉過程中

28、從動件所依次占據(jù)的位置。B1,B2,...即為反轉過程中從動件滾子圓心的運動軌跡。</p><p>　　將點B0,B1,B2,...連成光滑的曲線，即得凸輪的理論輪廓線?！?-5,11-23】</p><p>　　圖2-6凸輪一輪廓曲線</p><p>　　圖2-7凸輪二輪廓曲線</p><p>　　圖2-6為第一個凸輪的輪廓曲線，圖2-7為

29、第二個凸輪的輪廓曲線，圖2-8為第三個凸輪的輪廓曲線</p><p>　　圖2-8凸輪三輪廓曲線</p><p>　　2.4.7凸輪輪廓的加工方法【15-16】</p><p><b>　?。ㄒ唬┿?、銼削加工</b></p><p>　　用于低速、輕載場合的凸輪</p><p><b>

30、　?。ǘ?shù)控加工</b></p><p>　　用于高速、重載的場合，加工精度高。</p><p>　　2.4.8凸輪機構的壓力角</p><p>　　壓力角 ：凸輪機構從動件速度方向與該點受力方向的夾角。</p><p>　　對直動從動件凸輪機構[a]=30～38°</p><p>　　擺動從動

31、件凸輪機構[a]=40～50°工作行程</p><p>　　[a]=70~80° 回程</p><p><b>　　2.5軸的設計</b></p><p><b>　　圖2-9軸</b></p><p>　　第四章 聯(lián)軸器的設計選擇</p

32、><p>　　聯(lián)軸器的選型【21-23】</p><p>　　聯(lián)軸器是用來連接進給機構的兩根軸使之一起回轉以傳遞扭矩和運動的一種裝置。機器運轉時，被連接的兩軸不能分離，只有停車后，將聯(lián)軸器拆開，兩軸才能脫開。</p><p>　　目前聯(lián)軸器的類型繁多，有液壓式、電磁式和機械式。機械式聯(lián)軸器是應用最廣泛的一種，它借助于機械構件相互間的機械作用力來傳遞扭矩，大致可將聯(lián)軸器劃

33、分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩類。</p><p>　?。?）剛性聯(lián)軸器可分為以下兩類。</p><p>　?、俟潭ㄊ铰?lián)軸器，主要有套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器和夾殼聯(lián)軸器等。</p><p>　?、诳梢剖铰?lián)軸器，主要有齒輪聯(lián)軸器、十字滑塊聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器等。</p><p>　?。?）彈性聯(lián)軸器可分為以下兩類。</p><p&

34、gt;　?、俳饘購椥约?lián)軸器，主要有套筒聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器和波形管聯(lián)軸器等。</p><p>　　②非金屬彈性聯(lián)軸器，主要有輪胎式聯(lián)軸器、整圈橡膠聯(lián)軸器和橡膠塊聯(lián)軸器等。</p><p><b>　　凸緣聯(lián)軸器</b></p><p>　　凸緣聯(lián)軸器是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器分別與兩軸連接，然后用螺栓把兩個半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞動力和扭矩。凸

35、緣聯(lián)軸器還有兩種對中，另一種則是共同與另一部分環(huán)相配合而對中。前者在裝拆時軸必須作軸向移動，后者則無此缺點。連接螺栓可以采用半精制的普通螺栓，此時螺栓桿與釘孔壁間存有間隙，扭矩靠半聯(lián)軸器結合面間的摩擦力來傳遞；也可采用鉸質孔用螺栓，此時螺栓桿與釘孔為過渡配合，靠螺栓桿承受擠壓與剪切來傳遞扭矩凸緣聯(lián)軸器可制成帶防護邊的或不帶防護邊的。</p><p>　　凸緣聯(lián)軸器的材料可用HT250或碳鋼，重載或圓周速度大于30

36、m/s時應用鑄鋼或鍛鋼。</p><p>　　凸緣聯(lián)軸器對于所連接的兩軸的對中性要求很高，當兩軸間有位移與傾斜存在時，就在機件內引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點。但由于其結構簡單、成本低以及可傳遞較大扭矩，故當轉速低、無沖擊、軸的剛度大以及對中性較好時亦常采用。</p><p>　　根據(jù)工作需要選擇凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　根據(jù)軸徑選折YLD5凸

37、緣聯(lián)軸器具體參數(shù)如下：（機械設計手冊表29.2-5P29-26）</p><p><b>　　圖4.1凸緣聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　第五章 總結</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計完成壓裝機構的運動分析、工序設計、結構設計及關鍵零部件設計 。此壓裝機主要依靠三個凸輪的運動實現(xiàn)。第一個凸輪通過其擺動從

38、動件控制夾緊軸的水平移動，第二個與第三個凸輪通過其擺動從動件，分別控制內軸與外軸垂直移動，使其定位和沖壓。進行了結構設計及關鍵零部件設計，其中有儀表殼的尺寸，裝配夾具形狀及尺寸，從動件的位移線圖的設計，凸輪的設計，其中為了壓裝機的運作設計了減速箱，減速箱里包括電機的選擇，V帶的設計和齒輪的設計，最后選擇了連接壓裝機和減速箱的聯(lián)軸器。</p><p>　　本次設計的儀表殼的自動化壓裝機具有結構簡單，可以保證錐形薄片

39、在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形的特點。在設計過程中遇到了各種實際問題，比如在方案論證過程中，通過各種途徑查閱了大量資料，一步步改良完善方案；在著手畫裝配圖的過程中，視圖的規(guī)范畫法，如何表達視圖才能達到最佳的效果等，這些都需要我在畫圖的過程中，真正將自己擺在一個設計人員的角度，從實際出發(fā)，充分考慮加工事實，將圖畫的更準確，這使我將來從事設計能更加得心應手；在裝配圖畫完之后，開始標注尺寸公差與配合，工差配合是每個設計人員都需要重視的問題，它從

40、另一個方面體現(xiàn)了一個設計人員的基本素質，</p><p><b>　　第六章 致謝</b></p><p>　　在此次的設計中，我要非常感謝劉天軍老師的悉心指導，他淵博的知識，開闊的思維，勇于創(chuàng)新實踐精神，嚴謹求實的治學態(tài)度，兢兢業(yè)業(yè)一絲不茍的工作作風，時刻督促我努力學習和工作。從論文的選題、實踐研究到撰寫，期間一直得到劉老師的悉心指導和關懷。每個星期他都會抽出時間來

41、輔導我們的設計，時刻關注我們的設計進程，及時糾正設計中的錯誤，隨時提出寶貴的建議，積極鼓勵我們勤思考、勤探討、勤查閱，真正將四年所學的知識融會貫通，應用起來得心應手，使我獲益匪淺。再次對劉老師的辛勤工作表示深深的感謝！</p><p>　　感謝劉天軍老師在畢業(yè)設計期間給我提出了寶貴的要求和建議，他的嚴格要求不斷的激勵我，在后來的設計中不斷改進，使設計更加完善。</p><p><b&

42、gt;　　陳天平</b></p><p><b>　　2010年6月1日</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　徐景康，蔡慧官.機械設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.217-320</p><p>　　濮良貴，紀明剛.機械設計[M].北京：高

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