生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計和要求,生產(chǎn)線,裝置,設(shè)計,以及,要求,請求 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題名稱 鋼球砂帶磨削機設(shè)計 學 院 機械學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 BJ1101 學 號 111002210127 姓 名 指導教師 定稿日期： 2015 年3月5 日 鋼球砂帶磨削機設(shè)計 1 選題背景及其意義 軸承是國家重大技術(shù)裝備的關(guān)鍵零部件，目前轎車、高鐵、風電、精密機床主軸配套軸承等高端軸承一直是中國軸承行業(yè)的軟肋，長期依靠進口。由于我國軸承工業(yè)發(fā)展跟不上，強力拉動了軸承的進口。如在高速鐵路的大發(fā)展中，時速200公里以上的動車組用軸承全部為進口，國內(nèi)目前能滿足只是160公里左右的機車軸承。 雖然少部份國內(nèi)企業(yè)可以制造業(yè)時速200公里級別的動車軸承，但相關(guān)采購部門還是會采用進口部件，我國高端軸承領(lǐng)域前景堪憂。 而軸承中的球軸承是各類機械裝備的重要基礎(chǔ)件，而鋼球又是球軸承的關(guān)鍵零件，大量實驗表明，鋼球占影響球軸承噪聲全部因素的60%，軸承失效因鋼球破壞的比例達58.5%（國外僅占23.4%），這就客觀地說明了鋼球在軸承中的重要性。 目前，我國現(xiàn)代科學技術(shù)正日新月異地發(fā)展，使得高端機械裝備的需求量迅速增長，對機械零部件的制造精度也提出了越來越高的要求，市場迫切需要大量高性能、高精度的軸承投放，以滿足各行業(yè)的需求.軸承行業(yè)的高速發(fā)展，也帶動了鋼球生產(chǎn)的發(fā)展與提高，特別是行業(yè)經(jīng)過六五，七五，八五，三期技術(shù)改造后，鋼球生產(chǎn)無論在產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)工藝及裝備水平等方面都上了一個新臺階。 但是，受技術(shù)與設(shè)備的限制，我國生產(chǎn)的鋼球無論是加工精度還是能源的損耗，都與國外先進水平相差很遠.我國現(xiàn)在使用的高精度G3級鋼球，主要還依賴進口.G3級鋼球可廣泛應(yīng)用于精密儀器、先進武器中的高精軸承中?？梢哉f，能否實現(xiàn)批量生產(chǎn)G3級鋼球直接關(guān)系到我國裝備制造業(yè)乃至國防工業(yè)的快速發(fā)展。 而“光球”作為球軸承中鋼球生產(chǎn)工藝中一個非常重要的環(huán)節(jié)，其加工質(zhì)量和效率對提高球軸承的質(zhì)量有重要意義。 本課題在理論研究的基礎(chǔ)上，以開發(fā)綠色、節(jié)能、高效的軸承鋼球光球設(shè)備為目標，有助于提升我國鋼球生產(chǎn)能力，使我國高精度鋼球磨削設(shè)備實現(xiàn)自給，從而使鋼球產(chǎn)品質(zhì)量達到國際先進生產(chǎn)水平，打破外國壟斷和技術(shù)封鎖，解決高價進口鋼球的問題，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益.本課題的研究也是全國滾動體行業(yè) “十一?五”技術(shù)攻關(guān)的首項任務(wù)，具有很強的現(xiàn)實意義。 2 文獻綜述（國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢） 國內(nèi)對光磨、硬磨、研磨機理的研究正逐漸深入：1981年，光球機理研究小組的顏世一，譚達洲等人指出光球運動可以分解為自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，認為光磨是一種固定金屬磨粒磨削，其“自銳性”是由于疲勞磨損而獲得。國內(nèi)還有人研究了光球磨削的微觀機理，分析了磨粒在鋼球表面的微觀運動規(guī)律.李茂龍討論了球體在直圓弧槽和曲圓弧槽中的滾動規(guī)律，得出了接觸弧長和阻力矩的計算公式。湘潭大學的朱晨建立了同軸三盤研磨方式的鋼球研磨運動學方程及研磨跡線理論，并闡述了三盤研磨的力學特性.后來國內(nèi)很多高校對四軸球面研磨技術(shù)、錐形研磨方式、超聲波振動研磨技術(shù)、磁性流體研磨技術(shù)等新型高精度研磨技術(shù)做了大量的研究，取得了不錯的成效。目前，我國軸承鋼球制造仍以單機為主，且多采用傳統(tǒng)的電氣控制。而國外著名的軸承公司都在進行磨削自動線連續(xù)生產(chǎn)的研究。國內(nèi)少數(shù)企業(yè)想引進這些關(guān)鍵的磨削制造設(shè)備，但由于價格昂貴，設(shè)備折舊成本過高而紛紛作罷.面對日益增長的國內(nèi)外兩個市場的需求，軸承行業(yè)迫切希望能獲得大量性能穩(wěn)定可靠、高精度的軸承鋼球磨削設(shè)備。“光球”作為鋼球生產(chǎn)工藝中一個非常重要的環(huán)節(jié)，假如能夠從根本上得到改進甚至創(chuàng)新，對我國球軸承質(zhì)量的提高意義非凡。 在調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，國外鋼球生產(chǎn)傾向于“以磨代光”，逐步淘汰了光球工藝.因此將砂帶磨削工藝引入鋼球光磨加工是大勢所趨.英、美、日、俄等國的鋼球企業(yè)對球坯不同部位的形狀分別作了改進并進行了大量的試驗研究工作.60年代末，日、美、英、法、俄等國家先后采用光磨工藝取代了“原銼削+軟磨”老工藝，并相繼出臺了各自的光磨機設(shè)備.日、德、英、俄等國普遍采用了保護氣氛加熱工藝、鋼球表面強化處理等鋼球制造新工藝.70年代末原蘇聯(lián)對固定精研盤的形狀做了改進，后來國外很多軸承廠都對研磨盤做了正壓偏溝試驗。日本先后發(fā)展了磁流體研磨技術(shù)、同軸三盤研磨技術(shù)、磁浮研磨技術(shù)以及批量生產(chǎn)的超細樹脂砂輪鋼球精磨技術(shù)。目前，國外鋼球加工設(shè)備的發(fā)展趨勢是追求高效率、高精度、質(zhì)量穩(wěn)定性好和自動化程度高。 隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，我國對高端機械裝備的需求量也在高速增長，市場迫切需要大量高性能、高精度軸承投放，以滿足各行業(yè)的需求.我國“十一?五”規(guī)劃制定了軸承行業(yè)的發(fā)展總目標：到2010年，軸承產(chǎn)量達到80億套，銷售額840億元，按85%為球軸承計算，軸承鋼球配套需求量達到920億粒.軸承出口量達到40~42億套，出口創(chuàng)匯25億元.因此節(jié)能、環(huán)保、創(chuàng)新、使用的設(shè)備必將受到人們的青睞。而本設(shè)備使用的砂帶磨削鋼球，在加工工藝與理念上都與傳統(tǒng)的加工方法有很大的改進，一經(jīng)實現(xiàn)必然會有很廣闊的市場。 3 研究內(nèi)容 本課題的研究以現(xiàn)有光球機床的缺陷以及現(xiàn)有砂帶磨床的結(jié)構(gòu)、工作原理，提出新的加工工藝，并設(shè)計全新的鋼球砂帶磨削機床.具體研究內(nèi)容如下： 1）研究現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝，提出設(shè)計方案；本課題通過參考現(xiàn)有砂帶磨床的磨削原理與結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)鋼球從冷鐓件到光球的加工； 2）動力及傳動系統(tǒng)確定； 3）進料系統(tǒng)的確定； 4）壓磨板升降系統(tǒng)的確定； 5）完成鋼球砂帶磨削機整體布局的設(shè)計和二維裝配圖與零件圖的繪制； 6）整理相關(guān)資料，編寫說明書。 4 研究方案 研究方案的確定砂帶磨削的基本原理如圖4-1所示。 圖4-1 砂帶磨削原理圖 兩砂帶平行配置，鋼球運動為“不變相對方位”的滾轉(zhuǎn)，球坯磨削區(qū)域為一環(huán)帶，如圖4-2所示。 圖4-2 平行砂帶磨削效果示意圖 為了使鋼球表面任何一個區(qū)域都能參與磨削加工，鋼球必須做“變相對方位”運動，即鋼球除了繞著X軸滾轉(zhuǎn)之外，還必須增加繞著Y軸的樞轉(zhuǎn)，這可以通過增加鋼球繞與X軸成θ角的P軸轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)，如圖4-3所示。 圖4-3 全方位鋼球磨削示意圖 為了使鋼球能夠做變相對方位運動，本課題設(shè)想了以下三種方案： 1）旋轉(zhuǎn)阻尼板式砂帶磨削方案； 2）角度式配置式砂帶磨削方案； 3）螺旋進料式砂帶磨削方案。 旋轉(zhuǎn)阻尼板砂帶磨削方案如圖4-4所示，其運動原理是上下砂帶的相對平行運動使得鋼球有一個方向的運動，旋轉(zhuǎn)阻尼盤的存在使得鋼球有另一個方向的運動，兩個運動合成可以使鋼球全部表面均可以被磨削到，從而達到預(yù)期的目標.此方案結(jié)構(gòu)比較簡單，預(yù)期的運動過程比較容易實現(xiàn)，可以實現(xiàn)自動化連續(xù)加工，效率比較高。通過對鋼球的運動分析可以得出鋼球的表面均可以被磨削到并且比較均勻，精度比較高。但阻尼板磨損比較厲害，需要定期更換；阻尼板磨損后會使加工精度降低，影響鋼球的加工質(zhì)量。 圖4-4旋轉(zhuǎn)阻尼板式砂帶磨削方案圖 圖4-5角度式配置式砂帶磨削方案圖 互成角度型砂帶磨削方案如圖4-5所示，用相互平行的隔板將鋼球隔開，上下砂帶互成一定角度，上面的壓磨板采用平面式，下面的開有凹槽.運動時上下砂帶以一定的夾角相向運動.上面的砂帶給鋼球提供一個方向的運動，隔板提供另一個方向的運動，兩個運動合成達到磨削鋼球整個表面的目的.此方案加工效率高，易實現(xiàn)連續(xù)加工，上面采用平面式壓磨板可以降低運動時的摩擦力，但較方案一結(jié)構(gòu)設(shè)計稍復(fù)雜。 螺旋推進式砂帶磨削方案如圖4-6所示，采用蝸桿機構(gòu)，將蝸桿的齒槽加工成與要加工鋼球半徑相同的弧狀，蝸桿下方放置砂帶、隔板、壓磨板.通過蝸桿的轉(zhuǎn)動帶動鋼球轉(zhuǎn)動，壓磨板的凹槽方向使得鋼球向前運動以達到磨削表面的目的.此方案可以實現(xiàn)連續(xù)加工，需要提供的動力相對較小，但加工效率低，機構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，同時蝸桿較容易磨損，需要定期更換，成本較高。 圖4-6 螺旋推進式砂帶磨削方案圖 綜合以上對比，從磨削鋼球均勻的程度以及所達到的精度考慮，并結(jié)合機床結(jié)構(gòu)、加工效率、節(jié)能環(huán)保等方面最終確定選用方案一。 4.1 動力及傳動系統(tǒng)確定 由于在磨削過程中，需要電機提供的克服磨削鋼球阻力的轉(zhuǎn)矩并不是很大，故所選的電機的功率也不大。如果采用一個電機和中間傳動裝置來帶動砂帶運動，必然會增大機床制造成本，機構(gòu)上也會很復(fù)雜。故采用兩個電機分別帶動上下砂帶運動，大大優(yōu)化了機床的結(jié)構(gòu)，降低了制造成本。與齒輪傳動相比，帶傳動的主要優(yōu)點是：帶具有彈性，可以起到緩沖、吸振的作用，可以使傳動變的比較平穩(wěn)；當傳動過載時，帶在帶輪上打滑可以防止其他零件的破壞，保護原動機；結(jié)構(gòu)簡單，成本低。本砂帶機砂帶運動方式比較固定，且需要很短時間從靜止運動到高速，故適合采用V帶直接帶動滾筒轉(zhuǎn)動傳動，圖4-7為動力及傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。 圖4-7 動力及傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 4.2進料系統(tǒng)的確定 自動進料系統(tǒng)，加工時，將鋼球冷鐓件放入震動料斗中，通過輸料管把毛坯送入旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)將鋼球帶入砂帶進行磨削。由于輸送盤下方的輸送管到旋轉(zhuǎn)盤的距離小于鋼球的直徑，故鋼球毛坯只能落入旋轉(zhuǎn)盤上預(yù)定的加工孔內(nèi).轉(zhuǎn)盤是通過其下方的電機帶動轉(zhuǎn)動，同時通過同步帶帶動另一個旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。在加工時，上下兩個砂帶提供兩個方向的運動與旋轉(zhuǎn)盤的圓周運動相結(jié)合可以使鋼球的各個表面均可被磨削到。鋼球被磨削完畢后，拉動箱體的滑塊，使鋼球落進下料箱中，由于下料箱內(nèi)部地面是個斜面，拉動箱體前面的封門可使鋼球落入預(yù)置的容器中。下料箱分為兩個部分，分別接受上面兩個旋轉(zhuǎn)盤加工好的鋼球，從而可以磨削不同精度的鋼球，圖4-8為進料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。 圖4-8 進料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 4.3壓磨板升降系統(tǒng)的確定 壓磨板的上下移動是通過升降機構(gòu)來實現(xiàn)的。壓磨板固定在升降機構(gòu)的移動塊上，升降時只需要轉(zhuǎn)動手輪，通過錐齒輪使絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)沿著套筒的中心方孔上下移動，從而帶動壓磨板上下移動，圖4-9為壓磨板升降系統(tǒng)簡圖。 圖4-9 壓磨板升降系統(tǒng)簡圖 5 進度計劃 2015年2月~ 2015年3月：收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)總體方案，撰寫開題報告及開題報告答辯。 2015年3月~2014年4月：設(shè)計計算、圖紙繪制、畢業(yè)設(shè)計論文初稿。 2015年4月~2014年5月：論文修改，圖紙修改。 2015年5月~ 2014年6月：準備畢業(yè)答辯。 參考文獻 [1] 陳來三.鋼球磨球機砂輪修整技術(shù)改進及應(yīng)用.軸承.2003 [2] 薛喆，傅蔡安，張韜.鋼球磨削的微觀機理.江南大學學報.2009 [3] 薛喆，傅蔡安，張韜.鋼球磨削機理研究.機械設(shè)計與制造.2010 [4] 王賢，傅蔡安.鋼球球坯成型工藝參數(shù)的優(yōu)化.江南大學學報.2009. [5] 傅蔡安，于彩娜.鋼球研磨工藝的優(yōu)化設(shè)計與研究.2009 [6] 薛喆，傅蔡安，張韜.鋼球硬磨加工工藝的優(yōu)化.軸承.2010 [7] 薛喆，傅蔡安.光球生產(chǎn)工藝與設(shè)備的優(yōu)化研究.2009 [8] 傅蔡安，張明.新型鋼球砂帶磨削機技術(shù)的研究.2011 [9] 傅蔡安，張明.軸承鋼球微觀磨粒磨削過程的數(shù)值模擬.軸承.2010 [10] 郭常勝，單瑞蘭，鄭煥文，王宛山.砂帶磨削砂帶張緊力的設(shè)計計算.1988 [11] 陳廉清，俞利鋒.砂帶磨削及其機床設(shè)計.1999 [12] Xiaofeng He. Design of a New Type of Abrasive Belt Grinder. http://wenku.baidu.com [13] Precision grinding technology research. http://wenku.baidu.com 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題名稱 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計 學 院 機械學院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 定稿日期： 2015 年3月5 日 1 選題背景及其意義 生產(chǎn)線就是產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的路線，即從原料進入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，經(jīng)過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產(chǎn)生產(chǎn)線活動所構(gòu)成的路線。生產(chǎn)線是按對象原則組織起來的，完成產(chǎn)品工藝過程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品（零、部件）所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負責完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工藝的加工。生產(chǎn)線的種類，按范圍大小分為產(chǎn)品生產(chǎn)線和零部件生產(chǎn)線，按節(jié)奏快慢分為流水生產(chǎn)線和非流水生產(chǎn)線，按自動化程度，分為自動化生產(chǎn)線和非自動化生產(chǎn)線。生產(chǎn)線的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線和工序勞動量比例，決定了一條生產(chǎn)線上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務(wù)所必需的機器設(shè)備，機器設(shè)備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線是一種比較先進的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機器設(shè)備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟效益。轉(zhuǎn)位裝置主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使裝置完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為轉(zhuǎn)位裝置的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，轉(zhuǎn)位裝置的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用轉(zhuǎn)位裝置有2～3個自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對轉(zhuǎn)位裝置每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實現(xiàn)所要功能。 2 文獻綜述（國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢） 本機構(gòu)是一種具有簡單動作功能的機械手。隨著網(wǎng)絡(luò)技巧的發(fā)展，機械手的聯(lián)網(wǎng)操作問題也是以后發(fā)展的方向。工業(yè)機器人是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。我國塑料機械已成為機械制造業(yè)發(fā)展最快的行業(yè)之一，年需求量在不斷的加大。我國塑料機械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展主要有以下兩個大因素：一是對高技術(shù)含量裝備的需求所帶來的設(shè)備更新及陳舊設(shè)備的淘汰;二是海內(nèi)塑料加工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對塑料機械的需求旺盛。 3 研究內(nèi)容 本課題的研究生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理，在現(xiàn)有工業(yè)運用裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計一款具有轉(zhuǎn)位功能的運用于某生產(chǎn)線的裝置。.具體研究內(nèi)容如下： 1）研究現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝，提出設(shè)計方案；本課題通過參考現(xiàn)有工廠流水線機械手結(jié)構(gòu)，工作原理里； 2）動力及傳動系統(tǒng)確定； 3）驅(qū)動方式的選取； 4）重要零部件的設(shè)計和選?。? 5）完成生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置的設(shè)計和二維裝配圖與零件圖的繪制； 6）整理相關(guān)資料，編寫說明書。 4 研究方案 本課題在熟悉了解現(xiàn)有工廠機械手的基礎(chǔ)上，參考和創(chuàng)新性的設(shè)計出生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置。 目前市面，工廠中很多上產(chǎn)線都有機械手，這是工業(yè)先進水平的象征。機械手，顧名思義，其具有類似于人手的某些功能，在工業(yè)領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在傳動和轉(zhuǎn)動等方面。本課題與之十分相似，可以說本課題涉及的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置就是一款簡單的機械手，所有，可以在現(xiàn)有各種機械手結(jié)構(gòu)，功能方面進行研究。來幫助完成本次設(shè)計。 4.1 動力及驅(qū)動系統(tǒng)確定 機械手所用的驅(qū)動機構(gòu)主要有4種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。其中以液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動用得最多。 1、液壓驅(qū)動式 液壓驅(qū)動式機械手通常由液動機（各種油缸、油馬達）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動系統(tǒng)，由驅(qū)動機械手執(zhí)行機構(gòu)進行工作。通常它的具有很大的抓舉能力（高達幾百千克以上），其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、動作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。 2、氣壓驅(qū)動式 其驅(qū)動系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便、動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、維修方便。但難以進行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。 3、電氣驅(qū)動式電力驅(qū)動是機械手使用得最多的一種驅(qū)動方式。其特點是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動力較大（關(guān)節(jié)型的持重已達400kg），信號檢測、傳動、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動電機一般采用步進電機，直流伺服電機（AC）為主要的驅(qū)動方式。由于電機速度高，通常須采用減速機構(gòu)（如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構(gòu)等）。有些機械手已開始采用無減速機構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速電機進行直接驅(qū)動（DD）這既可使機構(gòu)簡化，又可提高控制精度。 4、機械驅(qū)動式 機械驅(qū)動只用于動作固定的場合。一般用凸輪連桿機構(gòu)來實現(xiàn)規(guī)定的動作。其特點是動作確實可靠，工作速度高，成本低，但不易于調(diào)整。 其他還有采用混合驅(qū)動，即液-氣或電-液混合驅(qū)動。 4.2旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的確定 本設(shè)計中要求，轉(zhuǎn)位裝置具有兩個方向的旋轉(zhuǎn)功能，并且對旋轉(zhuǎn)行程有要求。在結(jié)構(gòu)中主要考慮如下因素： 1，水平旋轉(zhuǎn)的方案選擇與設(shè)計 2，翻轉(zhuǎn)的方案設(shè)計 3，兩者的有機結(jié)合 4，旋轉(zhuǎn)角度限位裝置的設(shè)計 5，零部件工作強度的校核 本設(shè)計旋轉(zhuǎn)限位裝置初步確認如下方案： 改方案中，分別包括驅(qū)動部分，旋轉(zhuǎn)部分，限位部分。 5 進度計劃 2015年2月~ 2015年3月：收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)總體方案，撰寫開題報告及開題報告答辯。 2015年3月~2014年4月：設(shè)計計算、圖紙繪制、畢業(yè)設(shè)計論文初稿。 2015年4月~2014年5月：論文修改，圖紙修改。 2015年5月~ 2014年6月：準備畢業(yè)答辯。 設(shè)計目錄 1生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計的意義 2 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計的概況 3 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計的種類介紹 3.1按功能分 3.2按驅(qū)動系統(tǒng) 4 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計的設(shè)計要點介紹 5 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計的設(shè)計計算 5.1傳動方式選擇分析 5.2軸承的選擇 5.3 電機的選擇計算 5.4傳動部件的設(shè)計計算 6總結(jié) 7參考文獻 參考文獻 1）《工業(yè)機械手設(shè)計》 作者:李允文主編 出版社:北京市：機械工業(yè)出版社 出版日期:1996 2）《工業(yè)機器人的操作機設(shè)計》 作者:馬香峰，余達太，許紀倩，劉鴻飛 頁數(shù):215 出版社:北京市：冶金工業(yè)出版社 出版日期:1999.10 3）《工業(yè)機器人的操作機設(shè)計》 作者:馬香峰，余達太，許紀倩，劉鴻飛 頁數(shù):215 出版社:北京市：冶金工業(yè)出版社 出版日期:1999.10 4）《工業(yè)機器人的操作機設(shè)計》 作者:馬香峰等著 頁數(shù):211 出版社:北京市：冶金工業(yè)出版社 出版日期:1996 5）《工業(yè)機械手》 作者:重慶市科技局，第一機械工業(yè)部第三設(shè)計院編輯 頁數(shù):391 出版社:重慶市科技局 第一機械工業(yè)部第三設(shè)計院 出版日期:1977 6）《工業(yè)機械手課程設(shè)計》 作者:李允文等編 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題名稱 __螺旋式土豆自動加工機設(shè)計 _ 學 院 機械學院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 BJ1101 學 號 111002210113 姓 名 指導教師 定稿日期： 2015年 03月9日  螺旋式土豆自動加工機設(shè)計 1 選題背景 眾所周知，土豆、紅薯等莖類植物，是國際上流行的新型食品。具有口味好，營養(yǎng)豐富，植物蛋白含量高，老少皆宜，原料豐富，市場廣闊等特點。土豆可供燒煮作糧食或蔬菜，但新鮮薯類塊莖大，含水量高，運輸和長期貯存有很大困難。為此，世界各國十分注意生產(chǎn)土豆的加工食品，如法式凍炸條、炸片、速溶全粉、淀粉以及花樣繁多的糕點、蛋卷等，為數(shù)達到100多種。但現(xiàn)有制作此類食品的機械，一般均為切絲、切條、切片或切塊機械。因土豆外形等條件制約，切片的厚度難以控制，切片后的薄片厚度不均，并且做出的食品形狀簡單，當人們對土豆的休閑食品要求花式形狀時，都需要手工來完成。并且切出的土豆片是重疊在一起的，切完后還需要人工拉開，操作麻煩，無法滿足土豆休閑食品日益增長的消費需求。 1.1 薯塔的介紹 薯塔是利用“螺旋式土豆加工機”將土豆，紅薯等天然食物自動切割成螺旋形片狀，并現(xiàn)炸而成。根據(jù)調(diào)味料不同，可形成數(shù)十種風味。其造型獨特，絕無僅有,消費者很難不被它的外觀和味道而吸引。且全身上下皆為新鮮食材，不添加任何防腐劑及色素等，口感更為香、酥、脆，打破了傳統(tǒng)包裝薯片的口感與視覺。 2 文獻綜述 2.1行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展意義 2.1.1 油炸土豆片食品國內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀 適合作為批量生產(chǎn)的土豆原料雖然已經(jīng)有了產(chǎn)業(yè)化基地，但是主要供給外資和合資企業(yè)?，F(xiàn)國內(nèi)已有較規(guī)范生產(chǎn)企業(yè)50多家，目前國內(nèi)油炸土豆片加工年生產(chǎn)產(chǎn)量約5萬噸。進入20世紀90年代，薯片食品在大中城市開始流行，市場消費量日益增大。市場日益成熟并表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。 而薯塔螺旋土豆片對土豆原料要求更低，普通土豆就可以滿足要求。且不需要包裝，運輸?shù)荣M用，加工設(shè)備簡單方便，現(xiàn)炸現(xiàn)賣無防腐劑等添加，是土豆休閑食品未來非常重要的一個分支。 2.1.2 油炸土豆片食品發(fā)展意義 隨著中國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民的消費觀念發(fā)生了深刻的變化。近年來，伴隨著歐美食品及其飲食文化的傳入，我國年輕人中喜歡油炸土豆片的人數(shù)在迅速增長，存在著龐大的市場消費潛力及良好的市場發(fā)展前景。 表1.1歐洲主要消費國油炸土豆片加工量 國別 加工量（萬噸） 德國 英國 荷蘭 法國 挪威 14.3 52.8 8.0 9.3 29.0 合計 132.2 表1列出了歐洲主要消費國油炸土豆片的加工量，如果未來10年我國10%的人年人均消費量達到4Kg，則我國將有52萬噸的市場，而目前我國的生產(chǎn)能力只有1/10，所以這是個巨大的市場。值得廣大食品研究及食品加工設(shè)備制造者為之奮斗。 2.2國內(nèi)外薯片加工機器簡介 國內(nèi)外主要的土豆片的加工方法主要有3種，即離心式刀片切片，凸輪式刀片切片，螺旋進給式切片。三種切片方法的工作原理如下： 一、離心式刀片切片。切片機工作時，電動機轉(zhuǎn)動，帶動輸出軸，軸的頂端連接葉輪和刀片，刀片將物料切成片，被切下的物料從刀盤底落下，然后經(jīng)出料口送出。通過調(diào)節(jié)刀片與轉(zhuǎn)盤間的墊片厚度來控制切片的厚度。其機械裝置簡圖如圖1： 圖2-1 離心式切片機結(jié)構(gòu)簡圖 二、凸輪式刀片切片。土豆的直線間歇移動和切刀的往復(fù)運動。通過兩者的動作配合從而完成整個切片動作。其機械裝置如圖2： 圖2-2 凸輪式切片機結(jié)構(gòu)簡圖 三、螺旋進給式切片。切片機工作時，刀片不動，通過齒輪傳動帶動螺桿螺旋進給，將螺桿上的土豆切成連續(xù)的螺旋形土豆片?；蛲炼怪本€運動，旋轉(zhuǎn)刀片將土豆切成連續(xù)的螺旋形土豆片。其機械裝置如圖3： 圖2-3 手搖式螺旋進給切片機結(jié)構(gòu)示意圖 2.3本設(shè)計的螺旋土豆自動加工機特點 本設(shè)計的螺旋土豆自動加工機是在手搖式螺旋進給切片機基礎(chǔ)上以電機為驅(qū)動，將土豆均勻的切割成螺旋形連續(xù)片狀。該加工機可自動帶動土豆等塊莖食品同時完成旋轉(zhuǎn)和行進兩個動作，并設(shè)置空轉(zhuǎn)機構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)行進完成后空轉(zhuǎn)將多余的食材切斷，切斷后自動進行退回復(fù)位動作。在加工機的前端設(shè)置切削刀架，計算刀片角度保證切削厚度并設(shè)計刀片的自磨銳角度，延長刀片的使用壽命。 3 技術(shù)路線 3.1本設(shè)計的螺旋式土豆自動加工機的設(shè)計目標 螺旋式土豆自動加工機的設(shè)計目標是為了自動獲得均勻、連續(xù)的螺旋形土豆片，并且自動旋轉(zhuǎn)進給、切斷、退回。解決現(xiàn)有手搖式切片機操作不便，切片不穩(wěn)定不均勻，且需要人工切斷、拉花、退回等效率低下等問題。 3.2本設(shè)計的土豆加工機設(shè)計原理 螺旋式土豆自動加工機的設(shè)計原理如圖3-1所示，用1臺電動機驅(qū)動齒輪組，齒輪組帶動傳動軸轉(zhuǎn)動。傳動軸具有帶有螺紋的空腔，與一螺桿嚙合。當傳動軸轉(zhuǎn)動時，與螺桿發(fā)生螺旋進給運動，螺桿固定，傳動軸可帶動夾頭實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中前進、后退的動作。刀具通過機架固定在夾頭所在的旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)行進的方向上，這樣就可以實現(xiàn)土豆等食材在切片的同時利用旋轉(zhuǎn)進給通過刀具，并形成連續(xù)穩(wěn)定的螺旋形切片。 切片完成后通過尾端的空轉(zhuǎn)機構(gòu)及傳感器延時開關(guān)，夾頭實現(xiàn)在原地空轉(zhuǎn)1-2圈，保證食材多余部分切斷。切斷完成后傳動軸自動反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)退回動作，準備下一次作業(yè)。 圖3-1 螺旋式土豆自動加工機結(jié)構(gòu)簡圖 3.3切片工藝流程 本設(shè)計為實現(xiàn)土豆螺旋切片的自動化，其工藝流程如下： 穿料 固定 切片 切斷 退回 圖3-2 土豆切片工藝流程 3.4 螺旋式土豆自動加工機的設(shè)計參數(shù) 3.4.1電動機 1）工作方式： 重復(fù)短時工作制。 2）工作轉(zhuǎn)速： ≥160r/min。 3）負載運動方式：旋轉(zhuǎn)運動，進給完成后空轉(zhuǎn)1-2圈，并自動反轉(zhuǎn)退刀。 3.4.2刀片 1）刀片長度：根據(jù)土豆尺寸，刀片長度≥50mm。 3.4.3 整機主要參數(shù)指標 1）外形尺寸：＜長500mm×寬350mm×高300mm 2）整機功率：≤500W 3）切削轉(zhuǎn)矩：≥2N.m 4參考文獻 [1]徐開生,我國馬鈴薯加工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對策,農(nóng)產(chǎn)品加工，2007第9期.55～57 [2]劉文秀，彭鑒君,我國油炸土豆片發(fā)展現(xiàn)狀及前景,農(nóng)產(chǎn)品加工，2003第3期.8～9 [3]我國食品加工機械造型現(xiàn)狀調(diào)查分析.食品文摘，2003年第９期.68～68 [4]何定兵，徐斐，華澤釗，宋曉燕.降低油炸土豆制品吸油率方法與機理研究.農(nóng)業(yè)工程學報. 2012年第28卷第5期.278～281 [5]薛志成,低脂油炸土豆片加工技術(shù),農(nóng)村新技術(shù)：加工版，2011年第16期,33～33 [6]劉洪義等,食品油炸技術(shù)及其關(guān)鍵設(shè)備的研究,農(nóng)機化研究,2011年第33卷第6期,95～98 [7]聞邦椿，機械設(shè)計手冊 第3卷 機械零部件設(shè)計,第5版,機械工業(yè)出版社,2009年 [8]聞邦椿，機械設(shè)計手冊 第1卷 常用設(shè)計資料,第5版,機械工業(yè)出版社,2009年 [9]聞邦椿，機械設(shè)計手冊 第2卷 機械零部件設(shè)計,第5版,機械工業(yè)出版社,2009年 [10]駱素君，朱詩順主編，機械課程設(shè)計簡明手冊，化學工業(yè)出版社，2006年 [11]黃華梁，彭文生主編，機械設(shè)計基礎(chǔ)，第4版，高等教育出版社，2007年 [12]高志主編，機械原理，華東理工大學出版社，2011年 [13]張秉榮主編，工程力學，第4版，機械工業(yè)出版社，2011年 [14] Bill Schaefer，Making Machinery: Equipment manufacturers drive innovation in thepotato?industry，Spudman，2012:45-50 [15]Michael Hoerle，Potato leaf shredder machine with system for applying a surface treatment material，2006:3-5 [16]Rajput R K, Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ.House,1985. [17] You?Bum-Jae．Hwangbo?Myung．etc． Development?of?a?Home?Service?Robot?IEEE International?Conference?on?Intelligent?Robots?and?Systems．2003，3：2630~2635 [18]M.E.?Merchant.?Mechanics?of?the?cutting?processes.?I.?Orthogonal cutting?and?a?type?2?chip,?J.?Appl.?Phys.,?AIP?16?(5)?(1945)?. 6 上海電機學院 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 課 題 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 年 級 2011級 姓 名 學 號 指 導 教 師 （簽字） 唐國明 學 院 院 長 （簽字） 年 月 日 課題 來 源 來源于企業(yè) 課 題 的 目 的 、 意 義 在自動生產(chǎn)線中，為了提高生產(chǎn)效率、降底勞動強度、使得工件的裝卸、夾緊定位、工件在工序間的輸送等均能自動地進行，需要設(shè)計專門的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置。轉(zhuǎn)位裝置可以用于工件的轉(zhuǎn)位也可以用于隨行夾具的轉(zhuǎn)位。 該課題的主要工作是設(shè)計生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位裝置機械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)，同時也需要對整個驅(qū)動系統(tǒng)選型及有關(guān)參數(shù)作計算。該課題涉及到機械原理、機械設(shè)計、機械制圖、液壓與氣動伺服技術(shù)、機床電器控制技術(shù)等各方面的知識，是對學生前期所學知識的全面考察，可以培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決具體工程項目的能力。通過本次畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學生調(diào)查研究、檢索中外文獻資料的能力；綜合運用專業(yè)理論、知識分析解決實際問題的能力；設(shè)計方案的制定、論證與比較的能力；計算機運用能力與繪圖能力；文字（含外文）及語言表達能力等。 要 求 課題的主要技術(shù)要求： 1．承載能力：最大800Kg； 2．水平回轉(zhuǎn)：90度； 3．垂直翻轉(zhuǎn)：90度； 4．上下位置變化：500mm； 5．水平位置變化：500mm； 位置準確、過程平穩(wěn)無振蕩、結(jié)構(gòu)簡單。 課題工作量要求： 完成包括總裝配圖、部件圖、主要零件圖在內(nèi)的圖紙不少于2張A0,主要零件圖總圖幅不少于一張A1；設(shè)計計算說明書不少于1.5萬字； 課 題 主 要 內(nèi) 容 及 進 度 課題主要內(nèi)容： 收集、研讀目前已有的轉(zhuǎn)位裝置方面的技術(shù)資料，特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的技術(shù)資料；根據(jù)技術(shù)要求擬定設(shè)計方案，包括整體結(jié)構(gòu)，機械傳動方案；設(shè)計詳細結(jié)構(gòu)，畫出總裝配圖、部件圖并完成相應(yīng)的設(shè)計計算；挑選部分典型零件設(shè)計零件工作圖；撰寫設(shè)計計算說明書。 工作進度： 2014.11 收集、研究資料； 2014.12 開題，擬訂總體設(shè)計方案； 2015.1-2 修改、完善開題報告； 2015.3.1-2015.3.31 系統(tǒng)有關(guān)設(shè)計計算，系統(tǒng)設(shè)備的選型； 2015.4.1-2015.4.20 繪制總裝配圖 2015.4.21-2015.5.5 繪制主要零件的零件施工圖 2015.5.6-2015.5.20 撰寫設(shè)計計算說明書 2015.5.21-2015.5.25 修改及準備答辯 電機位置安裝位置不合適，承受負載太大，直接用氣缸承受上面的負載。 1底部的氣缸和圖中一樣，側(cè)面位置要設(shè)計支撐 。考慮到可能有側(cè)向力。 2回轉(zhuǎn)90度的機構(gòu)放在最底部，參考圖中所示，采用電機和錐齒輪的形式，如下圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計要仔細想想，如何安裝錐齒輪。如果想不出來或者參考圖中用氣缸來實現(xiàn)。兩種方式都要解釋清楚90度回轉(zhuǎn)是如何實現(xiàn)的。 3 上下行程的控制也要用傳感器控制，參考圖中的結(jié)構(gòu)。 上部結(jié)構(gòu)問題 1伸縮機構(gòu)的齒輪接觸不可靠。伸縮時可能分離。 2手部結(jié)構(gòu)是不是太簡單了，是如何自動夾緊工件的，老師問我的時候我解釋不出來 1采用圖中結(jié)構(gòu)設(shè)計修改，氣缸桿推動滑塊，滑塊1和滑塊2用串聯(lián)結(jié)構(gòu)安裝。氣缸推桿和滑塊連接處的方式。 2導軌的設(shè)計參考。 重要零部件的設(shè)計計算校核，比如軸，齒輪等等。 說明書至少40頁，字數(shù)和任務(wù)書要求一樣。 圖紙量要求A0一張，A1一張，A3*4~5張。 盡量周二前或者最晚周五前改好結(jié)構(gòu)，截個圖我再讓老師看下有沒有問題。拜托工程師幫幫忙啦。 1、 這是一條加工什么工件的生產(chǎn)線，工件的名稱，工件形狀不復(fù)雜，可以考慮一下柴油機端蓋。 2、 轉(zhuǎn)位裝置是如何夾緊工件的，考慮轉(zhuǎn)位裝置前端的結(jié)構(gòu)；總裝圖中要表示清楚，承載能力800kg可能太大，參數(shù)可以改，先把結(jié)構(gòu)做好。 3、我將結(jié)構(gòu)給答辯老師看，老師說水平回轉(zhuǎn)90度不要用限位槽，這是硬碰硬的東西，考慮用傳感器一類的，簡要說明一下工作原理，如何控制90度限位，同樣垂直翻轉(zhuǎn)90度也一樣，都不需要原理圖，簡要說明一下即可。傳感器用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)示意一下。 4、伺服電機如何控制動作的，和傳感器之間聯(lián)系，簡要說明控制方法即可。 5、如何實現(xiàn)水平位置變化500mm，答辯老師說的是水平伸縮500mm，考慮轉(zhuǎn)位裝置的結(jié)構(gòu)，總裝圖表示清楚?？紤]是否做成液壓或者氣壓控制伸縮。 6、如何實現(xiàn)上下位置500mm變化，結(jié)構(gòu)是什么樣的，涉及到機械結(jié)構(gòu)要有圖，液壓控制原理圖不需要。 7、工作量能否達到任務(wù)書要求，A0總裝圖圖紙要有一張，其他的圖紙A1要有一張，圖紙可以折算，達到總圖幅要求即可，具體等我問老師。 8、 答辯老師要求后期說明書要有篇幅，多用圖片配合說明，字數(shù)是其次的，要多用圖片，開題報告就是因為圖太少了，被老師問了很多問題，被噴了。 主要還是把機械結(jié)構(gòu)和傳動方案做好，圖畫好，控制方面的簡要說明，用現(xiàn)成的圖示意一下，4月15號前畫好A0總裝圖，一些設(shè)計計算寫好。