裝配圖機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝備線壓緊工位裝備設(shè)計(jì)
裝配圖機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝備線壓緊工位裝備設(shè)計(jì),裝配,機(jī)油,冷卻器,自動(dòng),裝備,設(shè)備,壓緊,設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 200 8年2月19日 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝備線壓緊工位裝備設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師俞云強(qiáng)職稱講師專業(yè)名稱機(jī)電一體化技術(shù)班級(jí)機(jī)電50532學(xué)生姓名吳松林學(xué)號(hào)5020053231設(shè)計(jì)要求1.完成資料翻譯一份(3000字以上)2.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告一份;3.完成機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝備線壓緊工位裝備設(shè)計(jì)4.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份;5.完成相關(guān)圖紙。完成畢業(yè)課題的計(jì)劃安排序號(hào)內(nèi)容時(shí)間安排1外文資料翻譯2008.2.20至2008.2.292搜集相關(guān)資料并調(diào)研,完成調(diào)研報(bào)告2008.3.1至2008.3.53進(jìn)行機(jī)械零件的設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)的選擇,并完成相關(guān)的工藝,編寫說明書,繪制相關(guān)圖紙。 2008.3.6至2008.4.84整理畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書并定稿,準(zhǔn)備答辯2008.4.15至2008.4.195答辯2008.4.20答辯提交資料外文資料翻譯,畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告,畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書,相關(guān)圖紙。計(jì)劃答辯時(shí)間2008.4.20 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院 2008 年 2 月 19日分類號(hào) 密級(jí)無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目 機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝備線壓緊工位裝備設(shè)計(jì) 英文并列題目 The oil cooler automatic equipment line contracts the location equipment design學(xué)生姓名: 吳松林 專 業(yè): 機(jī)電一體化技術(shù) 指導(dǎo)教師: 俞云強(qiáng) 職 稱: 講 師 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書提交日期 2008.4.20 地址:無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 引 言隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率不斷提高,熱負(fù)荷也越來越大,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。而機(jī)油的溫度是影響可靠性最主要的因素之一。機(jī)油溫度過高,其粘度和穩(wěn)定性顯著下降,氧化變質(zhì)加劇,機(jī)油的壓力偏低,潤滑性能顯著下降,這容易造成燒瓦軸、燒曲軸、缸套拉傷等故障。因此,為控制發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的溫度,保證各部件可靠而有效的潤滑,當(dāng)機(jī)油的溫度超過一定值時(shí),就應(yīng)該使用一定的裝置使其降低到合理的范圍,機(jī)油冷卻器就是用來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑用機(jī)油進(jìn)行冷卻的裝置,它可以保持發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下可靠的潤滑,降低發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的磨損,提高其工作可靠性和壽命,同時(shí)由于潤滑性能得到保證,也就間接地降低了發(fā)動(dòng)機(jī)本體的制造精度,所以機(jī)油冷卻器對(duì)車載發(fā)動(dòng)機(jī)來說是必不可少的配套裝置。目前,圓盤式機(jī)油冷卻器由于其結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻效果好得到廣泛應(yīng)用,市場需求不斷增加,預(yù)計(jì)今年揚(yáng)州通洋機(jī)油冷卻器有限公司產(chǎn)量將達(dá)到40萬件。冷卻器中有一個(gè)芯子總成,它由多層空心圓盤狀散熱片組成,各層之間有一層水隔板,他們交替地堆疊起來并通過釬焊焊接在一起。芯子總成與冷卻器下殼之間也是以釬焊實(shí)現(xiàn)連接與密封的。各層散熱片的空心部分由兩根上下串通的孔道相連,一個(gè)圓孔,一個(gè)方孔,分別作為進(jìn)、出油孔,機(jī)油通過這兩根管道在芯子總成內(nèi)部流動(dòng),而水在芯子總成與冷卻器外殼之間的空腔循環(huán)。二者是完全隔開的,這樣就實(shí)現(xiàn)了機(jī)油和水的熱交換。1.1課題的來源、意義1.1.1課題的來源本課題是揚(yáng)州通洋機(jī)油冷卻器廠的委托項(xiàng)目。該廠現(xiàn)有采用的是人工裝配。在芯子總成裝配中,工人僅用一面一孔定位(套筒固定散熱片中心孔),周向定位完全是靠人工調(diào)整,最后用長銷,利用散熱片的圓孔矯正定位。然后再由另外一名工人拿到壓力機(jī)上,加壓塊和螺母(機(jī)油冷卻器的中心孔內(nèi)插有一底部聯(lián)結(jié)一圓盤的長銷,長銷的另一端加工有螺紋,墊入一塊壓塊后,旋入螺母),按動(dòng)氣動(dòng)按鈕對(duì)機(jī)油冷卻器進(jìn)行預(yù)緊,然后手工拔除長銷,再加壓保壓,手工旋緊螺母,最后通過按鈕松開冷卻器??梢钥闯稣麄€(gè)裝配過程顯得很復(fù)雜,而且都離不開人的應(yīng)變性,智能性。 基于市場的需求,要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,因此揚(yáng)州通洋機(jī)油冷卻器廠委托李益民老師設(shè)計(jì)一套自動(dòng)裝配線,來提高生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,保證產(chǎn)品質(zhì)量,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。1.1.2 課題的意義本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處在于采用機(jī)電氣一體化的自動(dòng)化技術(shù)來解決制約機(jī)油冷卻器產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量提高的裝配工藝的瓶頸,實(shí)現(xiàn)由人工裝配向自動(dòng)化裝配的轉(zhuǎn)變。目前機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線的研制開發(fā)在國內(nèi)同類型生產(chǎn)企業(yè)尚屬首次。隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加快,汽車工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展,揚(yáng)州市的汽車工業(yè)已成為揚(yáng)州多個(gè)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)中的一個(gè),我市的水箱、油箱、活塞環(huán)等在業(yè)內(nèi)具有一定優(yōu)勢,目前揚(yáng)州正努力成為全國乃至世界的汽車零部件基地。而機(jī)油冷卻器可以保持發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下可靠的潤滑。提高其工作可靠性和壽命,降低發(fā)動(dòng)機(jī)本體的制造精度,對(duì)于車載發(fā)動(dòng)機(jī)來說是必不可少的配套裝置。圓盤機(jī)油冷卻器由于其結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)勢,在機(jī)油冷卻器市場中的需求越來越大。通過本項(xiàng)目的研制開發(fā),促進(jìn)圓盤機(jī)油冷卻器產(chǎn)品制造企業(yè)的制造裝備的技術(shù)進(jìn)步,降低產(chǎn)品的制造成本,保證產(chǎn)品的裝配質(zhì)量,提高產(chǎn)品的裝配工作效率從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。以適應(yīng)企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,及時(shí)應(yīng)對(duì)國內(nèi)外客戶的訂貨需求。因此本項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)企業(yè)的發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步及創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益都具有十分重要的意義,同時(shí)也對(duì)揚(yáng)州努力成為全國乃至世界的汽車零部件基地起到推動(dòng)作用。 第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線的設(shè)計(jì)要求廠方要求裝配線的總長不超過5米,裝配線要達(dá)到單班(8小時(shí))日產(chǎn)1200件以上。完成單件裝配平均耗時(shí) :因此裝配線的任何工位耗時(shí)都不得超過24秒。這就要求本設(shè)計(jì)要達(dá)到緊湊的結(jié)構(gòu)和較高的裝配效率的統(tǒng)一,在設(shè)計(jì)中,我們要充分地考慮裝配質(zhì)量、效率和成本。2.2裝配方案設(shè)計(jì)2.2.1裝配工藝分析與確定本課題的難點(diǎn)在于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜(詳見圖2-1機(jī)油冷卻器爆炸圖),機(jī)油冷卻器的自動(dòng)化裝配,由于受其組成零件的不同類型及形狀限制,很難實(shí)現(xiàn)其全部零件的全部自動(dòng)化裝配。由圖可知裝配過程中大量重復(fù)性動(dòng)作主要集中在水隔板焊片(銅片)、水隔板、散熱片的交替裝配上。在本設(shè)計(jì)開始之前,芯子總成的手工裝配效率很低,主要是由于散熱片、水隔板、以及銅片的數(shù)量比較多(分別為11、12和24片),每層裝配都要保證位置精確,并且不能裝錯(cuò)數(shù)量和順序,否則產(chǎn)品會(huì)不合格。這是多次的重復(fù)勞動(dòng),耗時(shí)很大。因此該工位可以通過機(jī)械手交替裝配實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。上下蓋和上下外殼的裝配量很小(各為1片),而且結(jié)構(gòu)不利于機(jī)械手的抓取,因此采用人工裝配。水隔板焊片(銅片)、水隔板、散熱片的交替裝配在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配的時(shí)候要考慮到如何更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取。因?yàn)殂~片面積小,中間多孔,無法用真空吸盤抓??;又因?yàn)殂~片很薄,質(zhì)量輕,不易于磁吸盤分料抓取。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)前打算對(duì)水隔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性改造,取消了水隔板與散熱片之間的24層銅片釬料,采用復(fù)合材料(水隔板兩面鍍銅),或用事先由另外一個(gè)工序?qū)⑺舭鍒D2-1機(jī)油冷卻器爆炸示意圖和兩面銅片焊合的水隔片總成取而代之。這樣就可實(shí)現(xiàn)對(duì)水隔片總成和散熱片的機(jī)械手自動(dòng)裝配。又考慮到每個(gè)工位不得超過24秒,而裝配零件數(shù)又很多,我們決定把機(jī)械裝配工位設(shè)計(jì)為兩個(gè)機(jī)械手工步,以達(dá)到減少工時(shí)的目的。 水隔片總成和散熱片都為薄片形狀零件,其自動(dòng)裝配通過機(jī)械手動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。由于水隔片總成零件表面積不大,故考慮采用磁盤式機(jī)械手裝配;而對(duì)于散熱片零件,其表面積較大,可采用吸盤式機(jī)械手裝配。這兩個(gè)零件的裝配順序通過可編程控制器來控制。在機(jī)油冷卻器裝配完成主要所有零件的裝配后,需要對(duì)機(jī)油冷卻器進(jìn)行壓緊,然后再夾緊,完成零件的最后裝配?,F(xiàn)有的人工裝配時(shí)該工序是通過螺旋夾緊,即把機(jī)油冷卻器通過中心孔套在一個(gè)中間插有長銷(長銷的另一端加工有螺紋)的底座上,墊入一塊壓塊后,按下氣動(dòng)壓頭開關(guān),在壓頭壓緊冷卻器時(shí)手工旋入螺母進(jìn)行夾緊?,F(xiàn)在自動(dòng)化裝配線上,為了有利于實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化,節(jié)約裝配時(shí)間,以及保證裝配的可靠性和穩(wěn)定性,我們通過壓力機(jī)來實(shí)現(xiàn)機(jī)油冷卻器的自動(dòng)壓力夾緊。2.2.2裝配線傳送方案的比較與確定:按照自動(dòng)裝配的要求,裝配機(jī)(線)的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為圓盤回轉(zhuǎn)式、直進(jìn)式和矩形環(huán)轉(zhuǎn)式。方案一:回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)較簡單,定位精度易于保證,裝配工位少,適用于裝配零件數(shù)量少的中小型部件和產(chǎn)品,基礎(chǔ)件可連續(xù)傳送或間歇傳送。但是在本裝配中,我們還有兩個(gè)手工工位,它不宜與手動(dòng)裝配一起組合裝配。且占地面積較大,也不可駐料工作,工時(shí)較長。可行性差。方案二:直進(jìn)式,直進(jìn)式包括非同步直進(jìn)式和同步直進(jìn)式。非同步直進(jìn)式裝配工位數(shù)不受限制,調(diào)整較靈活,基礎(chǔ)件間歇傳送。適用于自由節(jié)拍、裝配工序復(fù)雜、手工裝配與自動(dòng)裝配相組合的裝配線上。同步直進(jìn)式的每個(gè)工位的生產(chǎn)節(jié)拍是同步的,相對(duì)自由性較小。本案例要用隨行夾具定位,并且解決隨行夾具的返回裝置。這里隨行夾具在壓緊工位的卸與之后的自動(dòng)上裝是難點(diǎn)較大的設(shè)計(jì)。可行。方案三:矩形環(huán)轉(zhuǎn)式,擁有直進(jìn)式的優(yōu)點(diǎn),占地面積大,可以兩組裝配線同時(shí)工作,節(jié)省工時(shí)。并且無需設(shè)計(jì)隨行夾具的返回裝置,只要一個(gè)換向裝置??尚小?廠方要求占地面積較小,生產(chǎn)線不得超過5米,基于廠方的意見與分析我們采用同步直進(jìn)式裝配線。2.3 總體方案的確定結(jié)合以上對(duì)機(jī)油冷卻器的裝配工藝的分析,機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線的裝配工序和裝配方法為:圖2-2裝配線流程圖第一工位:這一工位是在隨行夾具到位后人工放上底座、下蓋、下盒以及銅焊絲,并可能在底座和下蓋間放上一張石棉紙,以防止入爐焊接過程中夾具體損傷下蓋表面。第二工位:這一工位使用兩個(gè)機(jī)械手裝配散熱片和水隔片總成。其中散熱片用吸盤式,水隔板用電磁式機(jī)械手。二者交替動(dòng)作,進(jìn)行芯子總成的裝配。第三工位:手工裝配上殼、上蓋以及焊片,并放上石棉紙和壓塊。第四工位:壓力機(jī)自動(dòng)壓緊裝配好的工件,并夾緊。最后壓頭復(fù)位,工件由工人取下。隨行夾具也由一個(gè)氣缸推離抽頭,等待回送到裝配線起點(diǎn),以再次利用。機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線的總體布局,及自動(dòng)裝配線的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下:圖2-3機(jī)油冷卻器自動(dòng)裝配線的總體布局圖圖2-4 自動(dòng)裝配線的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖第三章 壓緊工位裝備設(shè)計(jì)3.1機(jī)油冷卻器定位方案的比較與確定機(jī)油冷卻器外形如圖3-1所示:圖3-1機(jī)油冷卻器外形手工裝配中,先用兩個(gè)定位孔進(jìn)行周向定位,裝配下蓋、銅片、下殼及三四層的水隔片和散熱片。在有一定高度時(shí)在進(jìn)油口插入一根長銷,底座的中心軸上套上套筒采用中心孔和進(jìn)油孔定位,裝配以上的水隔片和散熱片上殼體與上蓋??梢钥闯銎渥詣?dòng)化定位程度低,不易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配。為了實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化,整個(gè)產(chǎn)品所有零件的裝配都應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。小組考慮的定位方案有:方案一:采用中心孔和進(jìn)油孔定位 中心孔是通的,直接由底座(帶長銷)定位,但是由于下蓋在進(jìn)油孔位置不通,只能在芯子裝配一定高度再加入長銷定位,這樣前面的芯子就沒有被定位到。不可行。方案二:采用中心孔和出油方孔定位(兩者上下都是通的)。設(shè)計(jì)一個(gè)帶柱銷和方銷的夾具,由于上蓋的方孔比其它的方孔都小,所以方銷尺寸應(yīng)該以冷卻器壓緊時(shí)方孔的高度來設(shè)計(jì),上蓋以上位置的方銷小于方蓋以下。問題是位置定了之后,當(dāng)壓緊時(shí),只要當(dāng)壓過設(shè)定高度,就會(huì)造成對(duì)方銷的壓損。改造:以上蓋方孔的大小設(shè)計(jì)上下同粗的方銷,但這樣由于太薄,銷的周向定位削落了??尚行匀?。方案三:采用兩個(gè)小孔定位(原來不通的,將其做成上下貫通的通孔,不影響產(chǎn)品的任何性能),但是由于定位銷過于細(xì)長,裝配中這定位銷的導(dǎo)向部分會(huì)太細(xì),剛度和強(qiáng)度會(huì)較弱。鑒于兩小孔在冷卻器的工作中不起任何作用,可對(duì)其結(jié)構(gòu)適當(dāng)修改加粗??尚行詮?qiáng)。 經(jīng)過小組對(duì)其裝配工藝反復(fù)討論后,決定用這兩個(gè)圓柱銷所在位置的兩個(gè)小孔定位。經(jīng)廠方同意,將小孔直徑由原來的毫米擴(kuò)大到毫米,這樣改進(jìn)后用其定位的可行性大大提高。與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)定位銷直接裝配在隨行夾具上(隨行夾具請(qǐng)看李紅兵的設(shè)計(jì)),這樣就實(shí)現(xiàn)了裝配線的自動(dòng)定位。圖3-2 隨行夾具3.2機(jī)油冷卻器夾緊方案的比較與確定現(xiàn)有的手工裝配中,采用的六角螺母和螺栓夾緊,用氣缸驅(qū)動(dòng)壓緊,壓力機(jī)(工作壓強(qiáng)約在0.25 MPa)壓緊殼體后,擰緊六角螺母之前需要用鉗子將套筒和長銷拔出,以保證手工擰緊螺栓時(shí)的空間,操作上費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,這在自動(dòng)裝配過程很難實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化裝配線上,為了有利于實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化,節(jié)約裝配時(shí)間,以及保證裝配的可靠性和穩(wěn)定性,我們需要對(duì)先前的定位(上面已經(jīng)闡述)及夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 方案一:螺栓式夾緊 由于定位方案中取消了套筒,只要在上個(gè)手工工位裝配上壓塊和螺母。問題是對(duì)于螺母的自動(dòng)旋緊難度較大,它需要配有自動(dòng)扳手才能實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化??尚行暂^差。圖3-3 螺栓式夾緊方案二:采用楔塊自鎖 斜面角度取4-5度,夾緊后可靠自鎖實(shí)現(xiàn)夾緊。壓緊工件后工人稍稍用力把楔塊推入夾緊桿的楔形槽即可實(shí)現(xiàn)冷卻器的夾緊。工人的操作時(shí)間減少,但是,這種方案仍用了壓塊和楔塊兩個(gè)裝置,且需要人機(jī)共同作業(yè),沒有實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化。不是最佳方案。圖3-4 楔塊夾緊方案三:具有棱柱止動(dòng)桿的單向機(jī)構(gòu) 在壓塊的周向設(shè)計(jì)由彈簧和止動(dòng)塊,在夾具桿上的壓緊高度段上設(shè)計(jì)一段棱柱齒,這樣,壓塊能向下運(yùn)動(dòng)反向不能。但是,該壓塊的加工相對(duì)較復(fù)雜,對(duì)于大批量的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性較查差,方案可行性差。方案四:螺旋槽夾緊 在夾緊桿上面設(shè)計(jì)道矩形的L型螺旋槽,其一段是直槽,末端是4-5度的螺旋槽。在壓塊的下端面處設(shè)計(jì)一個(gè)卡齒,壓塊沿著螺旋槽先向下直線運(yùn)動(dòng),再旋轉(zhuǎn)卡住螺旋槽,從而夾緊。該壓塊可通過鑄造成型,但鑄造成型的零件工藝性較差。壓塊如圖3-5圖3-5 壓塊方案五:方案四的改進(jìn)。為解決鑄造壓塊的工藝性問題,可在壓塊上面開對(duì)稱孔,孔內(nèi)安裝銷,以起到卡齒的作用。可行性好。圖3-6 螺旋槽夾緊經(jīng)過比較最終采用方案五螺旋槽夾緊。如圖3-6所示,在夾緊桿上面巧妙地設(shè)計(jì)了一道矩形螺旋槽,其一段是直槽,螺旋角取4-5度,螺距4mm。在壓塊上面安裝了一根銷,直徑為6mm,在壓力機(jī)工位的前一工位,由工人裝配上蓋等零件的同時(shí)把壓塊放上去,使銷恰好放在直槽內(nèi),這時(shí)銷與螺旋槽起點(diǎn)還有一定的距離,當(dāng)壓力機(jī)壓頭把冷卻器上蓋壓下時(shí),銷隨壓塊在重力的作用下自動(dòng)落到螺旋槽的起點(diǎn)處,這時(shí)利用一個(gè)擺動(dòng)氣缸將壓塊轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,銷帶動(dòng)壓塊隨螺旋槽下移,從而將機(jī)油冷卻器夾緊。這種方法取消了套筒,只用一個(gè)簡單的壓塊就實(shí)現(xiàn)了冷卻器的完全自動(dòng)夾緊。3.3抽頭的設(shè)計(jì)如圖所示,在壓塊轉(zhuǎn)動(dòng)以前,定位銷頂端有一部分露在外面,顯然會(huì)妨礙壓塊的轉(zhuǎn)動(dòng),為此需要先將定位銷(隨行夾具)拔除,然后再夾緊。抽銷的動(dòng)作采用氣缸驅(qū)動(dòng)。這一部分關(guān)鍵是抽桿和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)。我采用T形槽結(jié)構(gòu),及從隨行夾具的一端開個(gè)T形槽(不通,在另一端留有10mm的厚度,并且開口端與裝配線的流線方向一致。);相對(duì)T形槽的形狀設(shè)計(jì)一個(gè)抽頭;同時(shí)在冷卻器壓緊工位處的導(dǎo)軌為了讓隨行夾具從下抽出,導(dǎo)軌在寬度上要向外闊出,大于隨行夾具的寬度。同時(shí)導(dǎo)軌的臺(tái)面也要上升,上升到底座的高度(底座的直徑要大于隨行夾具的寬度)來做底座的支撐臺(tái)面,好進(jìn)行壓緊與夾緊。 抽頭設(shè)置在T形槽同一高度,隨著工件輸送到位,隨行夾具已經(jīng)套入抽頭,然后氣缸驅(qū)動(dòng)將銷隨隨行夾具一起拔出。如圖3-7:圖3-7 抽桿示意圖3.4壓力機(jī)的設(shè)計(jì)3.4.1方案設(shè)計(jì)前面闡述了機(jī)油冷卻器在整條線上的定位問題,以及最后壓力機(jī)工位的夾緊方案,在此基礎(chǔ)上,我們才得到了壓力機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。如圖所示,壓力氣缸驅(qū)動(dòng)懸臂壓桿先將裝配完所有零件的機(jī)油冷卻器壓緊,隨后另一氣缸驅(qū)動(dòng)抽桿將定位銷隨隨行夾具拔除,然后一個(gè)擺動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)一個(gè)裝了撥銷的轉(zhuǎn)塊,撥銷帶動(dòng)壓塊旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,將工件夾緊。最后懸臂壓桿臺(tái)回?cái)[動(dòng)氣缸轉(zhuǎn)回。 如圖3-8所示。圖3-8 壓緊方案示意3.4.2氣缸的選擇與設(shè)計(jì)3.4.2.1壓緊氣缸的選擇與設(shè)計(jì)(1)氣缸的布置位置:氣缸的布置位置大體上有以下兩種,如圖3-9所示。圖3-9 汽缸布置示意第一種布置形式是正對(duì)懸掛式,氣缸的活塞桿不受徑向力,對(duì)導(dǎo)向裝置的要求比較低;但是活塞桿受壓力,輸出力比較大時(shí)需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算;氣缸采用腳架式安裝,需要制造很高的支架;安裝螺栓受剪力;壓頭與活塞桿正對(duì)機(jī)油冷卻器,由于機(jī)油冷卻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),這種結(jié)構(gòu)會(huì)妨礙擺動(dòng)氣缸的安裝。因此不予采用。第二種布置形勢是旁置落地式,氣缸安裝位置很低,低于導(dǎo)軌面,采用圖示后置法蘭式安裝,雖然要求懸臂壓桿有很高的剛度和強(qiáng)度,氣缸法蘭處螺栓和地腳螺栓會(huì)受較大的拉力,活塞桿導(dǎo)套會(huì)受很大的徑向力,但是如果采用較大的地腳螺栓,在壓下位置讓導(dǎo)套盡量靠近懸臂壓桿,這種力是可以降低到可接受的程度的;由于不需要很高的支架;活塞桿受拉,不存在穩(wěn)定性問題;落地式安裝穩(wěn)固;壓塊活動(dòng)空間很大;這些都是明顯優(yōu)于前者的,所以決定采用這種布置方案。(2)缸徑的選擇根據(jù)工作機(jī)構(gòu)所需力的大小,考慮氣缸載荷率確定活塞桿上的推力和拉力,從而確定氣缸內(nèi)徑。氣缸由于其工作壓力較?。?.40.6MPa),其輸出力不會(huì)很大,一般在10000N(不超過20000N)左右,輸出力過大其體積(直徑)會(huì)太大。通洋機(jī)油冷卻器廠目前這類產(chǎn)品的人工裝配線所用的氣缸缸徑為250mm,極限輸出力為5t(工作壓力為1.0MPa時(shí)),據(jù)車間的技術(shù)員介紹機(jī)油冷卻器的壓緊需要1噸左右的力。據(jù)我們現(xiàn)場所見,平時(shí)作業(yè)中工作壓力為0.2MPa,工人師傅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)?shù)卦黾樱苌俪^0.3MPa,我想這主要是根據(jù)廠里氣壓站提供的氣源壓力設(shè)定的,該廠的氣源壓力本來就比較低。廠里的氣源壓力如果很高,使壓力機(jī)工作在0.4MPa以上,那么氣缸的直徑還可以進(jìn)一步減小。但是由于氣壓站氣源壓力不高,經(jīng)過減壓閥以及各級(jí)管路損失,該廠壓力機(jī)工作在0.2MPa比較適宜,因此我的計(jì)算仍采用這一參數(shù)選擇氣缸直徑。氣缸在0.2MPa工作時(shí),不考慮效率因素所能提供的壓緊力為求得:可見,選擇原缸徑D=250mm時(shí)比較理想的,只要保持在0.2MPa以上的工作壓力,就可以保證1t的壓緊力,并且壓縮空氣的利用率比較高。因此,壓緊氣缸缸徑選擇250mm。(3)氣缸行程氣缸(活塞)行程與其使用場合及工作機(jī)構(gòu)的行程比有關(guān)。多數(shù)情況下不應(yīng)使用滿行程,以免活塞與缸蓋相碰撞,尤其用來夾緊的機(jī)構(gòu),為保證夾緊效果,必須按計(jì)算行程多加1020mm的行程余量。在本設(shè)計(jì)中,壓緊氣缸的行程主要需要考慮兩個(gè)問題:行程太長,會(huì)造成壓力機(jī)高度尺寸過大,與導(dǎo)軌的高度不協(xié)調(diào),與壓頭導(dǎo)柱相配合的導(dǎo)套高度相應(yīng)增加,其剛度難以保證,因此導(dǎo)套乃至整個(gè)氣缸支架的受力條件都會(huì)惡化,這就間接的需要增加其結(jié)構(gòu)尺寸;并且,壓頭導(dǎo)柱過長,也會(huì)影響其剛度和裝配效率。行程過短,不利于從導(dǎo)軌面上將機(jī)油冷卻器的零件或者連同其隨行的夾緊桿,抽頭方塊等一起取出,也不利于在線檢查和維修時(shí)(如機(jī)器調(diào)試檢查或中途出現(xiàn)故障時(shí))的操作。為此根據(jù)卸取物品人通常所需的空間,我們小組三人通過統(tǒng)計(jì)與協(xié)商,最后確定壓緊氣缸的行程為200mm。并且壓頭底端行程下限在壓緊時(shí)也留有適當(dāng)?shù)挠嗔?,以適應(yīng)將來可能裝配其他高度尺寸比較小的冷卻器產(chǎn)品(如6片式)的要求。具體尺寸見裝配圖。(4)安裝形式的選擇安裝形式由安裝位置、使用目的等因素決定。在一般場合下,多用固定式安裝方式:軸向支座(MS1式)前法蘭(MF1式)、后法蘭(MF2式)等;在要求活塞直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)又要缸體作較大圓弧擺動(dòng)時(shí),可選用尾部耳軸(MP4或MP2式)和中間軸銷(MT4式)等安裝方式;如需要在回轉(zhuǎn)中輸出直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),可采用回轉(zhuǎn)氣缸。有特殊要求時(shí),可選用特殊氣缸。具體的安裝形式及其特點(diǎn)見表3-1。表3-1 氣缸的安裝形式分 類簡 圖說 明固定式氣缸支座式軸向支座MS1式軸向支座,支座上承受力矩,氣缸直徑越大,力矩越大切向支座式法蘭式前法蘭MF1式前法蘭緊固,安裝螺釘受拉力較大后法蘭MF2式 后法蘭緊固,安裝螺釘受拉力較小自配法蘭式法蘭由使用單位視安裝條件現(xiàn)配軸銷式氣缸尾部軸銷式單耳軸銷MP4式氣缸可繞尾軸擺動(dòng)雙耳軸銷MP2式頭部軸銷式氣缸可繞頭部軸擺動(dòng)中間軸銷MT4式氣缸可繞中間軸擺動(dòng)根據(jù)上面對(duì)氣缸布置位置的分析可知,采用后法蘭式安裝是最好的選擇,這種安裝,螺栓的安裝位置最低,最可靠穩(wěn)固,安裝方便美觀,制作的支架結(jié)構(gòu)簡單。由于氣缸的安裝螺栓強(qiáng)度不需要校核,所以,地腳螺栓與安裝螺栓性能等級(jí)相等的情況下,只要其直徑比安裝螺栓大,那么就不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。在此,地腳螺栓直徑選24mm,地腳角鋼選10號(hào),厚度為12mm,即b=100mm,d=12mm。壓緊氣缸的型號(hào)選擇為QGBZMF2-250-250。3.4.2.2抽頭氣缸的選擇與設(shè)計(jì)如圖3-10所示,氣缸的缸徑和行程選擇應(yīng)參考以下的結(jié)構(gòu)尺寸。圖3-10 抽銷氣缸行程示意缸徑參數(shù)由于沒有實(shí)驗(yàn)條件,只能粗略地估算。氣缸主要克服的是定位銷與冷卻器定位孔之間的摩擦力,這個(gè)力不會(huì)很大,選取缸徑初定在80mm以內(nèi)。由于隨行夾具的高度為156mm,考慮到抽到下限時(shí),定位銷頂端離支架底面還應(yīng)有一定的距離,整個(gè)氣缸的有效行程為186mm。為了氣缸的安全不能使用氣缸的滿行程,為此選取氣缸的標(biāo)定行程為200mm。由于氣缸的行程較長,為了使其有較好的導(dǎo)向剛度,氣缸的直徑不能太小,為此最終選取缸徑為100mm。氣缸型號(hào)為QGBZMF2-200-100。壓緊氣缸和抽頭氣缸都是選用的QGBZ系列,它是QGA,QGB系列的改進(jìn)型號(hào),由優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造,堅(jiān)固耐用。其外形如圖3-11:圖3-11氣缸外形3.4.2.3旋轉(zhuǎn)氣缸的選擇擺動(dòng)氣缸有葉片式和齒輪齒條式,葉片式結(jié)構(gòu)比較緊湊,但是由于輸出扭矩較小,受到?jīng)_擊葉片容易損壞等缺點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中廣泛采用齒輪齒條式。這種氣缸的工作原理是:氣體推動(dòng)活塞的直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)齒條直線運(yùn)動(dòng),齒條與齒輪嚙合,使齒輪輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。擺轉(zhuǎn)角度一般有90、180、270度三種。這種氣缸克服了葉片式的一些缺點(diǎn),但是其不足之處是結(jié)構(gòu)尺寸比較大,由于齒條的存在,擺動(dòng)氣缸外形很長,如圖3-12所示: 圖3-12 齒輪齒條擺動(dòng)氣缸 圖3-13 方形擺動(dòng)氣缸我們到廠里沒有得到具體的鎖緊螺母所需的扭矩?cái)?shù)據(jù),但是我們實(shí)地觀察了工人的操作,并且嘗試了自己鎖緊的過程。我們用的是一個(gè)250mm左右長度的扳手,扭轉(zhuǎn)了1/4圈左右,并且力度不大,大約50N。由此算出扭矩M=50*0.25= 12.5Nm。我們最終選用了煙臺(tái)未來自動(dòng)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LTA系列方形擺動(dòng)氣缸。這種氣缸比一般的齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸長度尺寸縮短了一半。我采用的型號(hào)為LTA63-270。主要技術(shù)參數(shù)為缸徑63mm,擺動(dòng)角度270度,在0.4Mpa壓力下輸出扭矩30NM。如圖3-13。3.4.3壓緊工位支架的設(shè)計(jì)導(dǎo)軌支架支撐角鋼的設(shè)計(jì)選用:根據(jù)材料力學(xué)知識(shí),這四根角鋼承受的是壓力,對(duì)于壓桿,只要進(jìn)行了穩(wěn)定性計(jì)算,就不必進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)的四根桿沒有鉆孔等局部削弱,只是在距離地面約758mm(約為桿長的3/4)處焊接了支撐抽頭導(dǎo)套鋼板的角鋼鋼板,導(dǎo)套受力很小,焊接深度和焊縫長度都不大,對(duì)桿的削弱很小。所以只需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,選用合適的角鋼即可。由本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和受力條件,取四根角鋼之一研究,按照選用氣缸的最大壓力5噸(即工作在1.0MPa時(shí)的極限情況下所能達(dá)到的壓力),每一根角鋼都可看作兩端固定結(jié)構(gòu),因此長度系數(shù)=0.5。受軸向壓力為12.5KN,長度為L=1.5m,Q235鋼材料的許用應(yīng)力為=150MPa。由經(jīng)驗(yàn)壓力機(jī)工位的導(dǎo)軌支架立柱采用其他工位用的4#角鋼,即b=40mm,d=4mm遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足穩(wěn)定性要求,從而根據(jù)材料力學(xué)知識(shí),也一定滿足強(qiáng)度要求,可放心采用。另外,Q235鋼材在任何普通生產(chǎn)條件下都能焊接,沒有工藝限制,對(duì)于焊接前后的熱處理及焊接熱規(guī)范沒有特殊要求。焊接后的變形容易矯正。厚度大于20mm,結(jié)構(gòu)剛度很大時(shí)才要預(yù)熱,而通常用的35、40、45號(hào)鋼在一般情況下,焊接時(shí)有形成裂紋的傾向,焊前應(yīng)預(yù)熱,焊后應(yīng)熱處理,只有有限的焊接熱規(guī)范可能獲得較好的焊接性能。所以采用Q235材質(zhì)的角鋼焊接支架的主體結(jié)構(gòu)是不錯(cuò)的選擇。兩個(gè)氣缸和兩個(gè)導(dǎo)套都安裝在Q235鋼板上,鋼板與角架焊接成型。最終確定結(jié)構(gòu)如圖3-14所示:圖3-14 支架焊接結(jié)構(gòu)3.4.4壓力機(jī)壓頭的設(shè)計(jì)3.4.4.1懸臂壓桿的設(shè)計(jì)懸臂壓桿是壓力機(jī)中受力較大的零件,它把機(jī)油冷卻器壓緊的同時(shí)會(huì)受機(jī)油冷卻器的反作用力。在實(shí)際工作壓力下,我用WolidWorks2004中的應(yīng)力分析工具進(jìn)行了設(shè)計(jì)嘗試,反復(fù)修改方案,最終獲得了比較滿意的結(jié)果。圖3-15 懸臂壓桿及其受力示意如圖3-15,我的應(yīng)力分析條件是:在A、B兩面施加約束,其中圓柱面A上的約束相當(dāng)于導(dǎo)柱外表面給的約束,B面的約束相當(dāng)于壓力機(jī)壓下時(shí)導(dǎo)柱頂端的臺(tái)階面限制其軸向位置。然后在D面上施加一個(gè)均布載荷F=10000N,相當(dāng)于壓緊位置機(jī)油冷卻器在1t的工作壓力下給懸臂壓桿的反力也是一噸。然后我分別在不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)下做應(yīng)力分析。得出了以下結(jié)果:懸臂壓桿厚度b=35,加強(qiáng)筋C厚度取d=10mm。其余的結(jié)構(gòu)參數(shù)在幾次應(yīng)力分析中保持不變(具體見零件圖)。材料選擇普通鑄造碳鋼,進(jìn)行應(yīng)力分析。如圖3-16。結(jié)果可知最大應(yīng)力在加強(qiáng)筋邊緣為175MPa。這時(shí)的安全系數(shù)只有1.41。按照軟件提供的建議,安全系數(shù)在工作壓力下應(yīng)不小于1.5。所以存在隱患,須要更完善的設(shè)計(jì)。有兩種方法:或改進(jìn)材料,或改進(jìn)結(jié)構(gòu)。圖3-16 應(yīng)力分析圖一圖3-17 應(yīng)力分析圖二(1)考慮用可鍛鑄鐵代替鑄造碳鋼其他結(jié)構(gòu)參數(shù)和加載條件不變,再次進(jìn)行應(yīng)力分析,得到圖3-17結(jié)果。顯然,最大應(yīng)力為177MPa,安全系數(shù)達(dá)到了1.56,滿足條件,生產(chǎn)中也比較通用。(2)仍然選用普通碳鋼,鑄造毛坯,但是加強(qiáng)筋的厚度改為d=20mm。加載條件和約束條件不變。得到如圖3-18結(jié)果圖3-18 應(yīng)力分析圖三可見最大應(yīng)力變?yōu)?09MPa,安全系數(shù)也升到了2.28。這也保證了在工作壓力下安全工作。兩種方案都可行,在這里我選用可鍛鑄鐵。3.4.4.2擺動(dòng)支架的設(shè)計(jì)擺動(dòng)氣缸受力不大,可用普通鋼板焊接而成,也可以用鋼板彎制而成。但是不宜用鑄造和鍛造。因?yàn)檠b配線零件屬單件生產(chǎn),力求制造工藝簡單。鑄鍛件工藝過程復(fù)雜,表面需進(jìn)行機(jī)械加工,還要制造模具,很不經(jīng)濟(jì)。所以我采用焊接件。具體見零件圖。圖3-19支撐架3.4.4.3轉(zhuǎn)塊的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)塊是把擺動(dòng)氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給壓塊的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)塊與壓塊的周向傳動(dòng)依靠裝配在轉(zhuǎn)塊上的兩根長銷帶動(dòng)(壓塊也在軸向打兩個(gè)銷孔,壓頭下壓時(shí)長銷插入銷孔,帶動(dòng)壓塊轉(zhuǎn)動(dòng)),為了增大轉(zhuǎn)距,兩長銷中心軸應(yīng)設(shè)計(jì)的盡量大。在轉(zhuǎn)塊與氣缸輸出軸之間的周轉(zhuǎn)傳遞可用鍵或銷,由于軸是向下豎直安裝的,轉(zhuǎn)塊在用鍵連接時(shí),豎直方向還需要軸端擋圈來定位。但是基于轉(zhuǎn)塊的結(jié)構(gòu)局限無法安裝軸端擋圈。所以在徑向用對(duì)稱的銷連接,既軸向定位又可周向轉(zhuǎn)動(dòng)(這里徑向與軸向的受力都不大,故可用銷)。圖3-20轉(zhuǎn)頭3.4.4.4壓塊的設(shè)計(jì)前面在機(jī)油冷卻器夾緊方案、轉(zhuǎn)塊的設(shè)計(jì)中都有說到壓塊的設(shè)計(jì),就不重復(fù)了。由于隨行夾具上的定位銷比產(chǎn)品的高度高,裝配之后會(huì)有一段銷露在冷卻器外面,在放上壓塊時(shí)會(huì)頂住壓塊,給壓塊在徑向造成不穩(wěn)定。因此,還必須在塊的軸向打兩個(gè)孔,以便壓塊的裝配。圖3-21壓頭3.4.5導(dǎo)套的設(shè)計(jì)兩個(gè)導(dǎo)套的作用是保證導(dǎo)桿和抽桿的徑向位置精度,運(yùn)動(dòng)中的剛度。一般把導(dǎo)套通過螺栓聯(lián)接在安裝板上,安裝板再聯(lián)接或者焊接在支架上,而不是直接焊接在支架上。這就要求導(dǎo)套不僅要有導(dǎo)向的內(nèi)圓柱面,還應(yīng)該有安裝螺栓的翼板部分??梢园褜?dǎo)套和翼板鑄造成一體,也可以把導(dǎo)套焊接在鋼板做成的翼板上。這里我采用了后者,主要是考慮導(dǎo)套比較細(xì)長,而翼板又要求有一定的寬度,鑄造成一體工藝上要求比較高。但是采用焊接不足之處就是焊接容易變形,導(dǎo)向的內(nèi)圓柱面焊接后精度不容易保證。3.4.5.1抽頭導(dǎo)套的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中氣缸輸出軸在軸向是不希望其轉(zhuǎn)動(dòng)的,因此我們?cè)诔闂U上沿軸向設(shè)計(jì)了一個(gè)導(dǎo)向槽,導(dǎo)套上開一個(gè)銷孔,裝配好抽頭與導(dǎo)套之后,插入銷,使抽頭可以軸向滑動(dòng),周向不可轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-22抽頭導(dǎo)套3.4.5.2導(dǎo)桿導(dǎo)套的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理與上相同,不過由于壓力機(jī)導(dǎo)桿比抽桿長,為了保證導(dǎo)桿的軸向精度,因此導(dǎo)套的高度應(yīng)設(shè)計(jì)的高一些。圖3-23導(dǎo)桿導(dǎo)套3.4.6氣缸連接件的選用氣缸活塞桿接頭的選用,這屬于氣缸附件,不同氣缸的接頭有不同的要求和形式,對(duì)本設(shè)計(jì)的氣缸接頭,選圖3-24所示Y形。圖3-24 Y形接頭3.4.7夾緊工位結(jié)構(gòu)的確定最終設(shè)計(jì)的壓力機(jī)結(jié)構(gòu)示意如3-25所示,具體尺寸參數(shù)見附錄零件圖和裝配圖。圖3-25壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖第四章 總 結(jié)這次設(shè)計(jì)我的主要任務(wù)是壓緊工位裝備設(shè)計(jì),重點(diǎn)是壓力機(jī)的設(shè)計(jì)。雖然是最后一個(gè)工位,但是跟其他的設(shè)計(jì)內(nèi)容又密不可分。無論是從方案的構(gòu)思選定,還是從某一機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),甚至零部件的選用,尺寸的確定,論文的成文,都精心討論。自我學(xué)習(xí)是我這次設(shè)計(jì)的一大收獲,當(dāng)然在專業(yè)技術(shù)上的收獲也不小。通過設(shè)計(jì)我對(duì)氣動(dòng)技術(shù)有了更深的了解,例如氣缸驅(qū)動(dòng)的原理、形式、控制和計(jì)算。支架部分是用角鋼焊接成的,通過查閱資料,我對(duì)焊接技術(shù)有了新的認(rèn)識(shí),也復(fù)習(xí)了材料力學(xué)等知識(shí),并使之應(yīng)用于我的具體設(shè)計(jì)。在繪圖上,學(xué)習(xí)掌握了CAXA軟件,復(fù)習(xí)加深了CAD軟件和SolidWorks軟件。當(dāng)然設(shè)計(jì)中還存在許多不足。一、在方案上 :(1)夾緊后的機(jī)油冷卻器的處理怎樣轉(zhuǎn)運(yùn)到成品區(qū)。我現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案是壓緊在壓頭臺(tái)回之后人工卸下冷卻器放到成品區(qū),這邊雖然勞動(dòng)強(qiáng)度很低,但卻需要一個(gè)人力在這,與手工相比自動(dòng)化程度并不是很高。(2)隨行夾具的返回把定位銷隨隨行夾具抽出后怎么讓其返回。(3)由于采用的螺旋槽的高度由于螺旋槽的高度確定是基于對(duì)大量冷卻器在壓緊后的高度的平均值來確定的,這就使得它在實(shí)踐中對(duì)于每個(gè)冷卻器的夾緊沒有調(diào)劑能力。二、在經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)上:有的東西沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐,尚需推敲。體現(xiàn)在一些參數(shù)由于條件所限,我們無法在參考書或者在廠里得到,也沒有做實(shí)驗(yàn)的條件。例如,壓塊中跟螺旋槽配合的夾緊用的銷到底工作中受的力是多大;機(jī)油冷卻器在壓緊之前和壓緊之后的具體高度是多少,對(duì)不同工件其變動(dòng)公差是多大;壓緊氣缸法蘭安裝家是用腳鋼焊接的,須承受較大的力,那么焊縫具體能承受多大的應(yīng)力,是否能承受這個(gè)剪切力,等等。這些問題只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算,沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐,這是以后的設(shè)計(jì)改進(jìn)中需要注意的問題。這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了一個(gè)設(shè)計(jì)課題的設(shè)計(jì)過程:方案的構(gòu)思、比較與選定,課題的分部整體分成主要個(gè)體進(jìn)行設(shè)計(jì),具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),零件的設(shè)計(jì),力學(xué)校算等。致 謝轉(zhuǎn)眼之間四月快過去了,在俞云強(qiáng)老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下,我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲。我們今年的設(shè)計(jì)內(nèi)容是新課題,在設(shè)計(jì)過程中,常常會(huì)遇到疑難問題。在設(shè)計(jì)的最初階段,俞云強(qiáng)老師提供了大量的資料供我們參考,我通過看資料對(duì)工藝裝配的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r有了一定的了解,參照期刊上登載的有關(guān)論文,對(duì)自己要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。在掌握了大量的材料之后才進(jìn)行設(shè)計(jì),而設(shè)計(jì)對(duì)我來說硬件電路部分比較煩瑣,在百思不得其解的時(shí)候,總是有老師很耐心地為我們解答問題。遇到問題他總會(huì)及時(shí)的為我們解答,排除我們的困惑。在我們畫圖的過程中,俞云強(qiáng)老師還會(huì)細(xì)心地指出我們的不足之處,使我們的設(shè)計(jì)得以順利地進(jìn)行。整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中,俞云強(qiáng)老師對(duì)我們的要求嚴(yán)格,才能使我們對(duì)設(shè)計(jì)的課程更充分地了解。從根本上說,如果沒有老師的指導(dǎo),我們就不可能這么順利的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì),是對(duì)我們?nèi)陙硭鶎W(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用,并加以鞏固和加深,受益非淺。雖然這次設(shè)計(jì)時(shí)間緊迫,難度較大,讓人覺得很累,即使在休息時(shí)也還在想著設(shè)計(jì),但我卻從中學(xué)到了很多東西,這些時(shí)間過的很充實(shí),使我學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考問題,自己解決問題的方法,為以后工作中提供了一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)。此次設(shè)計(jì)使我對(duì)工藝裝配有了很大的了解。俞云強(qiáng)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,令我深深地佩服,在以后的工作中要時(shí)刻向他學(xué)習(xí)??傊?,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是三年來所學(xué)的知識(shí)回顧和總結(jié),使我們?cè)谠O(shè)計(jì)中提高了獨(dú)立工作能力,端正了工作態(tài)度,在此感謝俞云強(qiáng)老師的悉心指導(dǎo),使我們順利完成設(shè)計(jì)任務(wù),同時(shí)知識(shí)水平也上了一個(gè)新臺(tái)階。參考文獻(xiàn)1機(jī)械工程手冊(cè)機(jī)械制造工藝及設(shè)備卷(二). 機(jī)械工業(yè)出版社, 19972劉德忠等.裝備自動(dòng)化.機(jī)械工業(yè)出版社,1998.3機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社 4機(jī)械制造工藝學(xué).福建科技出版社5侯鎮(zhèn)冰.機(jī)械設(shè)計(jì)制圖手冊(cè).同濟(jì)大學(xué)出版社6張紀(jì)真.機(jī)械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社7機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社8尚久浩.自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì).中國輕工業(yè)出版社9成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)氣缸傳動(dòng).化學(xué)工業(yè)出版社10周驥平等.機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社11孟憲源,姜琪編.機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社12機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè).高等教育出版社13機(jī)械制造裝備及其自動(dòng)化.天津大學(xué)出版社14機(jī)械工程及自動(dòng)化簡明設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社15紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)第七版.高等教育出版社16唐作興,蔣冬明.發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油冷卻器的設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用.內(nèi)燃機(jī).1999第1期17王忠合.工程機(jī)械新型機(jī)油冷卻器.工程機(jī)械1997(1)P718嚴(yán)春雨.步進(jìn)式同步裝配線的改進(jìn).汽車科技2003-2 P3119陳揚(yáng)枝,陳世雄.吊扇電機(jī)下蓋送料機(jī)的設(shè)計(jì).機(jī)電工程1997第五期P4920趙慶榮,伍松濤.基于ObjectARX2000三維圖形裝配過程仿真.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2003.10P1721華曉青等.八音琴機(jī)芯自動(dòng)裝配線中的產(chǎn)品輸送及定位.國家863計(jì)劃項(xiàng)目22莫志良.新型曳引機(jī)自動(dòng)裝配線.起重運(yùn)輸機(jī)械.2002(8)P3723王少純等.汽車減振器半自動(dòng)裝配線設(shè)計(jì).汽車工藝與材料.2003.7P1724徐曉東.裝配零件的輸送定位及拾取.工廠建設(shè)與設(shè)計(jì).1999第6期25丁武學(xué)等.散熱器芯子裝配中的自動(dòng)分片原理與方法.機(jī)械科學(xué)與技術(shù).1997.6 26丁德全.金屬工藝.機(jī)械工業(yè)出版社30外文資料翻譯Crankshaft three degrees of freedom use the same parallel micro-mechanical structure of the experimental design利用曲臂3個(gè)自由度的相同并列式微型機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Abstract: Crankshaft in mechanical structure design of the small general has been replaced mechanical connection and extensive use. However, the wrong model will be reduced Crankshaft precision mechanical structure. In this paper, in order to get the correct model Crankshaft and design of a 3-DOF planar the same type of micro-mechanical structure. To that end, an initial analysis of kinematics including inverse kinematics, internal kinematics and coordination of the work of a fixed model has been raised. First of all, take into account a freedom Crankshaft cycle type, but FEM based on the simulation results is inconsistent with the analysis of the results. This is because small axial direction along the connecting rod extended to hinder the accuracy of the mechanical connection. To address this problem, including an additional sports bodies such as the prism connecting the two degree of freedom model Crankshaft has already begun to use some. According to this model, ensure the accuracy of the mechanical structure. Through simulation and test showed that the accuracy of this model is effective. This work emphasized the model Crankshaft Crankshaft guarantee the accuracy of the micro-mechanical structure tied to the use of great significance.摘要:曲臂在機(jī)械的微小結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)代替普通機(jī)械連接而廣泛地使用。然而,錯(cuò)誤的曲臂模型會(huì)降低機(jī)械結(jié)構(gòu)的精密度。在這篇論文中,為了得到正確的曲臂模型而設(shè)計(jì)了一種平面 3個(gè)自由度相同型式的微型機(jī)械結(jié)構(gòu)。為此,一種初步的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析包括逆運(yùn)動(dòng)學(xué),內(nèi)部運(yùn)動(dòng)學(xué)以及有關(guān)工作協(xié)調(diào)的分析固定模型已經(jīng)被提出來了。首先,考慮到了1個(gè)自由度曲臂的循環(huán)類型,但是基于FEM的模擬結(jié)果卻與分析的結(jié)果不一致。這是因?yàn)樾≥S沿著連桿方向延伸從而阻礙了機(jī)械的準(zhǔn)確連接。為了解決這個(gè)問題,一種包括這種額外的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為三棱鏡連接的2個(gè)自由度的曲臂模型已經(jīng)開始部分地使用了。根據(jù)這種模型,確保了機(jī)械結(jié)構(gòu)的精確性。通過模擬和試驗(yàn)顯示了這種準(zhǔn)確模型的有效性。這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了曲臂模型的準(zhǔn)確性對(duì)保證曲臂在并列微型機(jī)械結(jié)構(gòu)中的使用具有重要意義。、Introduction、介紹Micro-mechanical devices in many areas is a key and essential techniques, such as scanning electron microscopy, X-ray lithography, mask alignment and micro-machinery. Recently, a lot of Crankshaft on the use of micro-mechanical structure of the analysis and experimental research. The majority of previous studies (Moriyama 1, 2, such as Taniguchi, Tomita, etc. 3, 4, such as Ryu, Chang, etc. 5, 6 Peng, etc., etc. 10 - 13 ) is the freedom to use an arm for recycling Crankshaft, three degrees of freedom for Crankshaft spherical arm, and thus the production model. However, sometimes even a small total, will do Crankshaft linear motion. Some researchers believe that there is a Crankshaft additional degree of freedom. However, they ignored the model in the process of easy mobility, but also not to micro-mechanical structure in the correct use of the fixed model. This led to the failure of the implementation of micro-systems. Therefore, the focus of this work will be easy mobility is based on the analysis of the accuracy of model Crankshaft.微型機(jī)械裝置在許多領(lǐng)域是一項(xiàng)關(guān)鍵且必不可少的技術(shù),例如電子顯微掃描,X射線石版印刷術(shù),mask alignment和微型機(jī)械。最近,出現(xiàn)了很多有關(guān)利用曲臂的微型機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析和實(shí)驗(yàn)研究。以前的大多數(shù)研究(Moriyama等1,Taniguchi等2,Tomita等3,Ryu等4,Chang等5,Peng等6,等等10-13)是使用1個(gè)自由度的曲臂作循環(huán)臂,3個(gè)自由度的曲臂作球形臂,并以此制作模型。然而,有時(shí)就算總量很小,曲臂也會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)。一些研究者認(rèn)為曲臂有一種額外的自由度。但是,他們忽略了模型程序中的易動(dòng)性分析,而且也沒有提出在微型機(jī)械結(jié)構(gòu)中使用正確的固定模型。這就導(dǎo)致了微系統(tǒng)執(zhí)行的失敗。因此,這項(xiàng)工作的焦點(diǎn)將會(huì)是基于易動(dòng)性分析的曲臂模型的準(zhǔn)確性。Introduction of the campaign because of the number of independent variables were constrained, and these independent variables, in order to find the relevant links between objects must be clearly defined. Above formula can be adopted (1) to describe the type of M, N, L, respectively Fi j and that movement, freedom of space operations, the number of links, as well as linking of the number of mobile connections i freedom. Exercise also shows that the minimum functioning of the system. When M N bigger than the sport become redundant system.運(yùn)動(dòng)性因獨(dú)立變量的數(shù)目而被限制,而這些獨(dú)立的變量為了尋找物體之間的相關(guān)聯(lián)系必須明確說明。以上可以通過公式(1)來進(jìn)行描述,式中M、N、L、j和Fi分別表示運(yùn)動(dòng)性,操作空間自由度,連桿數(shù)目,連接物數(shù)目以及第i個(gè)連接物移動(dòng)的自由度。運(yùn)動(dòng)性也表明了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的最小值。當(dāng)M比N大時(shí),就成為冗余運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。Figure 1 shows a Crankshaft have freedom of the three micro-mechanical structure. Usually, these systems can be Crankshaft rotary connector of the model. Outlined in Figure 2 of the model Crankshaft. If all Crankshaft have a degree of freedom, then the movement of the system are three degrees of freedom. However, in the past, based on such assumptions are the result of the failure of this model because of the inaccuracy of Crankshaft. On the other hand, if all are Crankshaft model of the rotary connector and prism of connections, then the campaign structure reached 12 degrees of freedom. Even if the limit of program analysis and theoretical analysis will enable the two degree of freedom model Crankshaft than one degree of freedom model Crankshaft more accurate results, but need 12 to control the operation of three degrees of freedom rather expensive. Therefore, not only the design of Crankshaft to campaign structure to a minimum, but also to ensure that the structure of precision machinery and sufficient working space.圖1顯示了一個(gè)擁有曲臂的3個(gè)自由度的微型機(jī)械結(jié)構(gòu)。通常,在這些系統(tǒng)中曲臂可以作旋轉(zhuǎn)連接物的模型。在圖2中描畫了曲臂的模型。如果所有的曲臂都有1個(gè)自由度,那么系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性就有3個(gè)自由度。然而,以前一些基于這種假設(shè)的結(jié)果都是失敗的,這是因?yàn)榍勰P偷牟粶?zhǔn)確性。另一方面,如果所有的曲臂模型都有旋轉(zhuǎn)連接物和三棱鏡連接物,那么系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)就達(dá)到12個(gè)自由度。即使限定結(jié)構(gòu)程序分析和理論分析能夠使2個(gè)自由度的曲臂模型比1個(gè)自由度的曲臂模型有更準(zhǔn)確的結(jié)果,但需12個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來控制3個(gè)自由度比較昂貴。因此,曲臂的設(shè)計(jì)不僅要將運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)減至最少,而且還要確保機(jī)械結(jié)構(gòu)的精密度及充分的工作空間。In this paper, we designed two types of Crankshaft. The first type used only a relative degree of freedom to produce thicker neck parts, as shown in Figure 2, this shows that the thickness of the hinge. The second type is used to produce two-DOF relatively thin neck parts. Therefore, the second Crankshaft is a freedom with the rotary connector and a freedom connected to the prism production model. If the system of each chain are two degrees of freedom by a hinge and a two degree of freedom of the hinge, then the campaign structure is 6. Therefore, this Crankshaft through six operating structure to operate.在這篇論文中,我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種類型的曲臂。第一種類型只用了1個(gè)自由度來制作相對(duì)較厚的頸下部分,如圖2所示,這部分顯示了鉸鏈的厚度。第二種類型是用了2個(gè)自由度來制作相對(duì)較薄的頸下部分。因此,第二種曲臂是以擁有1個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)連接和1個(gè)自由度的三棱鏡連接來制作模型的。如果系統(tǒng)的每一個(gè)鏈條都是由一個(gè)2個(gè)自由度的鉸鏈和兩個(gè)1個(gè)自由度的鉸鏈組成,那么系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)就是6。所以說,這種曲臂可以通過6個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來操作。Papers content in the next there will be further development. The second part describes the structure of the system. Kinematic analysis and three campaigns campaign structure and six fixed structural system analysis model respectively in the third and fourth part of a demonstration. Part V describes the two comparative freedom and freedom of a Crankshaft precision simulation results, but also embodies the six recommended by the movement of the systems benefits. Correct the effectiveness of this model can be reflected through experiments.論文中接下來的內(nèi)容將有進(jìn)一步的發(fā)展。第二部分描述了系統(tǒng)的構(gòu)造。運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和3個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)及6個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分析固定模型分別在第三和第四部分進(jìn)行演示。第五部分描述了比較2個(gè)自由度和1個(gè)自由度的曲臂精密性模擬結(jié)果,同時(shí)也體現(xiàn)了所推薦的6個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。這種正確模型的有效性通過實(shí)驗(yàn)可以體現(xiàn)。、the system structure、系統(tǒng)構(gòu)造The text of the proposed three-DOF tied in the same mechanical structure is a working platform and composed of three chains, each chain has three Crankshaft, as shown in Figure 1. This mechanical link in the use of all the Crankshaft, and all are connected through the pressure of the movement and operation factors. February 2 chain of three intervals between 120 . This symmetrical structure reduced due to temperature differences and the impact of temperature imbalance. Each chain connecting the first and the third are at the bottom with the machines connected to a pressure campaign structure to operate the contrary. All the movement to promote structural connections of each round good sliding surface and rotation.文中所建議的3個(gè)自由度的相同并列機(jī)械結(jié)構(gòu)是由一個(gè)工作平臺(tái)和三個(gè)鏈條所組成的,每個(gè)鏈條有三個(gè)曲臂,如圖1所示。這種機(jī)械在所有連接處使用了曲臂,而且所有的連接物都是通過壓力運(yùn)動(dòng)因素而運(yùn)轉(zhuǎn)。三個(gè)鏈條之間兩兩間隔120。這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)減少了因溫度差異和溫度失調(diào)帶來的影響。每個(gè)鏈條第一和第三個(gè)連接處都是通過與機(jī)器底部相連的一對(duì)壓力運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)而相反地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。所有的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)推動(dòng)每個(gè)連接物的圓形表面進(jìn)行良好的滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。In the example in Figure 2 a type Crankshaft. This rotational movement Crankshaft equivalent to the displacement of I2 and h () and. In the X direction of the linear motion distance of A ().在圖2中示例了一種曲臂類型。這種曲臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的位移等于I2和h() 之和.在X方向上的直線運(yùn)動(dòng)的距離為A()。, three campaign kinematic structure of the system、3個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析In order to demonstrate a degree of freedom model of the movement of Crankshaft, we will be presented in Figure 3 of this three movement kinematics model of the system. All the previous model Crankshaft only one degree of freedom, and this system has three campaign structure. Passed the map can clearly understand this kinematic analysis.為了演示1個(gè)自由度曲臂模型的運(yùn)動(dòng)狀況,我們將在圖3中介紹這種3個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。以前所有的曲臂模型只有1個(gè)自由度,而這種系統(tǒng)擁有3個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過下圖可以清楚地了解這種運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。A first kinematicsA、第一運(yùn)動(dòng)學(xué)First kinematics connected to the output rate vector and vector rate independent of the connection. Below, G said Jacobian, the lower left-hand corner of G machinery that tied the hands of the chain of consecutive numbers. G top right hand corner and lower right corner of the symbols that were related or independent parameters. Gu (, j) and Gu (i, ) were expressed that a cylindrical j and i Pai Gu . Gu (i, j) Gu (i, j) element. i, j expressed that the first i-chain chain j consecutive rate perspective. The rate for each chain relations through the formula (4) to describe the formula (4) in the output rate vector and i consecutive rate vector angle chain were defined as u and i . Three in a row because of the chain have the same rate in the platform, there will be a formula (5) and the formula (6). If the three foundations of a connecting link of an independent, as far as this case, the selection of three each in the chain of Jacobian contrary to the first row constitutes a separate connections to the output vector and the velocity vector of relations, and this rate relations constitute a body, the text following formula (7) indicated, a = 112131 T iG u = iGu -1.第一運(yùn)動(dòng)學(xué)連接了輸出速率向量和獨(dú)立連接物速率向量。在下文中,G表示Jacobian,左下角的G表示并列機(jī)械手中連續(xù)的鏈條數(shù)目。G右上角和右下角的符號(hào)分別表示相關(guān)或獨(dú)立的參數(shù)。Gu(,j)和Gu(i,)分別表示第j個(gè)圓柱和第i排的Gu。Gu(i,j)表示Gu的第(i,j)個(gè)要素。i,j表示第i個(gè)鏈條的第j個(gè)連續(xù)鏈條的角度速率。每個(gè)連續(xù)鏈條的速率關(guān)系通過公式(4)來描述,公式(4)中輸出速率向量和第i個(gè)連續(xù)鏈條的角度速率向量分別定義為u 和i。因?yàn)槿龡l連續(xù)鏈條在平臺(tái)中擁有相同速率,就有了公式(5)和公式(6)。如果把三個(gè)基礎(chǔ)連接物作為獨(dú)立連接物,照這個(gè)情形來說,挑選三個(gè)鏈條中每個(gè)相反的Jacobian中的第一排構(gòu)成了輸出向量和獨(dú)立連接物向量的速率關(guān)系,而這種速率關(guān)系又構(gòu)成了一個(gè)本體,如下文公式(7)所示,其中a=112131T,iGu=iGu-1。Now, reverse the formula (7) in the relationship between the output of the first order for the kinematics of the system linked by formula (8) can understand that these Gua = Gau -1.現(xiàn)在,顛倒一下公式(7)中的生產(chǎn)量關(guān)系, 第一順序促進(jìn)了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)聯(lián)系,通過公式(8)可以了解,其中Gua=Gau-1。B, a fixed modelB、固定模型Assumptions used in Figure 1 Crankshaft only in the Z axis, a rotary movement, while neglecting the other direction on the transfer. Crankshaft can connect all being used as a spring, in the strength of the needs or the needs of start or bending moment (or compressed). Therefore, in order to calculate input to the operation of machinery, we must use the same output as a reference to obtain the analysis of the fixed model.假設(shè)圖1中使用的曲臂只在Z軸上有旋轉(zhuǎn)移動(dòng),而忽視了其他方向上的轉(zhuǎn)移。曲臂可以在所有的連接處被當(dāng)作彈簧使用,在需要的力量下或需要的時(shí)刻彎曲或者展開(或壓縮)。因此,為了計(jì)算輸入量以便操作機(jī)器,我們必須利用同等的輸出量作為參考來獲得分析的固定模型。Be fixed ontology of the i-chain can be written (9), including iKj said that the first paragraph i j-linked connections of fixed structure. In a state of equilibrium, the machinery of the potential energy storage can be used (10), which iG u said that contrary Jacobian and u make a fine replacement, can inversus iG u access. Kuu that fixed by the bulk of the operational space. Formula (10), we can see that the output can be fixed Ontology (11) said. According to the formula (11), an effective vector output attributed to the transfer of u, is defined as (12), which we should pay attention to is that when the system is symmetrical structure and the same location of the three chains have the same fixed link of the , Kuu is a diagonal. with six movable structure kinematic analysis system。分析固定本體得到第i個(gè)鏈條可以寫成(9),其中,iKj表示第i個(gè)鏈上第j個(gè)連接物的固定結(jié)構(gòu)。在平衡狀態(tài)下,機(jī)械中貯藏的潛在能量可以用(10)來表示,其中iGu表示相反的Jacobian使得和u 發(fā)生細(xì)微置換,可以通過逆位iGu獲得。Kuu表示固定本體所劃分的可操作空間。公式(10)中可以看出,輸出的固定本體可以用(11)來表示。根據(jù)公式(11),一個(gè)有效的輸出量向量歸因于u的轉(zhuǎn)移,被定義為(12),其中要注意的是當(dāng)系統(tǒng)處于對(duì)稱結(jié)構(gòu)而且三個(gè)鏈條相同位置的連接物擁有相同固定性的時(shí)候,Kuu是一條對(duì)角線。 with six movable structure kinematic analysis system、擁有6個(gè)可動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析When each of the link was considered Crankshaft Figure 3 (b) shown with two degrees of freedom, the movable structure is six. Records of each chain according to the first axis direction Crankshaft has extended an additional three-vector form of connectivity. Will be described below in the kinematic analysis of this situation當(dāng)每個(gè)連接處的曲臂被認(rèn)為如圖3(b)所示擁有2個(gè)自由度的話,系統(tǒng)的可動(dòng)結(jié)構(gòu)是6個(gè)。記錄每個(gè)鏈條的第一個(gè)曲臂根據(jù)軸方向延伸擁有一個(gè)額外的三棱形連接體。在下文中將敘述這個(gè)情況的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。A first kinematics A、第一運(yùn)動(dòng)學(xué)Each of the chain, the center position (x, y) and the operating platform of the position were expressed as (13), (14), (15). Figure 3 of the length of the actual connectivity for Li1 said, the i-hi2 said that the chain of three-vector form of the transfer link, that link Iij of fixed length. Distinguish between the chain on each row between the first time kinematic output equation can be used (16) said. Because of three consecutive platform in the center of the chain have the same rate of the output vector, we have the formula (17), (18). Here, we think that every first and third chain of connections is independent of the connection. Therefore, a total of six separate connections. If rearranging (17), (18), then independent of the connection ( a) and the associated connectivity of ( p) by the relationship between the (19) was. To (19) Insert (16) in (20). Finally, the output of separate connections and the relationship between the rate adopted (21) available.對(duì)每個(gè)鏈條來說,中心位置(x,y)和操作平臺(tái)上的方位分別表示為(13)、(14)、(15)。圖3中實(shí)際連接物的長度表示為Li1,其中hi2表示第i個(gè)鏈條上三棱形連接物的轉(zhuǎn)移,Iij表示連接物的固定長度。區(qū)分上述關(guān)于每個(gè)連續(xù)鏈條的第一運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系的時(shí)間生產(chǎn)量等式可以用(16)來表示。因?yàn)檫@三個(gè)連續(xù)的鏈條在平臺(tái)中心擁有相同的輸出速率向量,所以我們有公式(17)、(18)。這里,我們認(rèn)為每個(gè)鏈條第一和第三個(gè)連接物是獨(dú)立連接物。因此,一共有6個(gè)獨(dú)立連接物。若重新排列(17)、(18),那么獨(dú)立連接物(a)和相關(guān)連接物(p )之間的關(guān)系可通過(19)獲得。把(19)插入(16)可得(20)。最后,輸出和獨(dú)立連接物速率之間的關(guān)系通過(21)可得。B, on the contrary kinematicsB、相反運(yùn)動(dòng)學(xué)The platform is a central location (x, y) position and a point of , all tied location of the chain links are available. But because small and mobile (21) equal relations from (22) available. In the six movable structure system, a u scope than the large scale. Therefore, (22) to the contrary relations from (23) available, which add to the Gua pseudo-opposite decomposition Gua + said. This shows that the potential energy system will be kept to the minimum extent is the best split (22) for the conditions. K aa that an effective fixed ontology and six independent of the connection, see (24), which said that Kpp ontology and related fixed line connecting devices. 給出平臺(tái)的一個(gè)中心位置(x,y)和一個(gè)方位角度,所有并列鏈條的連接物位置都可以獲得。因?yàn)榧?xì)微移動(dòng)但與(21)相等的關(guān)系由(22)可得。在6個(gè)可動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中,a的尺度范圍比u大。因此,(22)的相反關(guān)系由(23)可得,其中Gua加重的偽相反分解用Gua+表示。這表明將系統(tǒng)潛在能量減至最低程度的最佳分裂是以(22)為條件的。Kaa表示一個(gè)有效的固定本體與6個(gè)獨(dú)立連接物有關(guān),參看(24),其中Kpp表示固定本體與相關(guān)連接裝置相一致。Finally, the independent connectivity products and the transfer of related links from (25), (26) was.最后,獨(dú)立連接物和相關(guān)連接物的轉(zhuǎn)移由(25)、(26)獲得。C, a fixed modelC、固定模型And connecting independent subsidiary of the fixed link of the respective body languages (27), (28), which iKj expressed that the first i-j chain of fixed connections.獨(dú)立連接物和附屬連接物的固定本體分別寫成(27)、(28),其中iKj表示第i個(gè)鏈條的第j個(gè)連接物的固定性O(shè)ntology compliance with the output (24) equal to the fixed body, expressed as (29), which Caa = K aa -1.輸出遵守本體與(24)所給的固定本體相等,表示為(29),其中Caa=Kaa-1。Therefore, the effective output vector attributable to the u, defined as (30), = Kuu Cuu -1.因此,有效的輸出量向量歸因于u,定義為(30),其中Kuu=Cuu-1。.Simulation Test.模擬試驗(yàn)FEM analysis can be used to prove the feasibility of a fixed model. Given the inherent minimal transfer platform for the operation of power systems transfer vector formula can be adopted (12) or formula (30) calculated. In FEM environment, the force applied to real vector model. Eventually, by comparison, from the initial analysis model is the transfer of FEM model output displacement vector can be tested based on dynamic analysis of the feasibility of a fixed model.FEM可以用來證明系統(tǒng)分析固定模型的可行性。給出平臺(tái)的內(nèi)在極小轉(zhuǎn)移,要求轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的操作力量向量可以通過公式(12)或者公式(30)計(jì)算得出。而在FEM環(huán)境中,力量向量適用于實(shí)質(zhì)模型。最終,通過比較,由分析模型給出最初轉(zhuǎn)移的FEM模型的輸出位移向量可以檢驗(yàn)出基于可動(dòng)性分析的固定模型的可行性。Working space in the x and y direction is 0 100 um, in the direction of 0 0.1 . FEM simulation test results in Figure 4 to can be seen in Figure 6.系統(tǒng)工作空間在x和y方向上是0100um,在方向上是00.1。FEM模擬試驗(yàn)結(jié)果在圖4至圖6中可以看出。Variable structure has three micro-mechanical devices in order and all other direction have shown a serious mistake. On the other hand, with six of the variable structure in order micro-mechanical devices showed 5 to 10 per cent of the small mistakes, and in other aspects of performance are only some small mistakes negligible, therefore, have six variable structure System than three variable structure of the system of higher precision. 擁有3個(gè)可變結(jié)構(gòu)的微型機(jī)械裝置在命令和其他所有方向都表現(xiàn)出嚴(yán)重的錯(cuò)誤。另一方面,擁有6個(gè)可變結(jié)構(gòu)的微型機(jī)械裝置在命令方面表現(xiàn)出510的微小錯(cuò)誤,而在其他方面表現(xiàn)的則只是一些微不足道的小錯(cuò)誤,因此,擁有6個(gè)可變結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)比3個(gè)可變結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)有更高的精密性。. fixed-analysis test.固定分析試驗(yàn)Crankshaft from nine developed a mechanical hand can produce a metal Machine. Six contrary piezo-actuator launched and put into use. Piezo-actuato diameter is 17.4 um. Machines in the x and y directions to the extent permitted by the 0 100 um, in the direction of 0 0.1 . In this part, we have done a number of simulation experiments to prove the validity of test results. These trials are designed to simulate and forecast through fixed, the machine proved developed operational trends and the development of fixed value. Figure 8 shows the experimental operation. In Figure 9 describes in more detail. Experimental estimates will be operational in fixed below. A cylindrical rod link in the system of six sports centre. A level Hengmu links in the top rod, which is used to measure root Hengmu fixed the rotation. Shoring success is a central part of the operation through a PICOMOTOR, terminal operations through LVDT to measure the displacement of. Engine installed in manipulator links at the bottom of the F / T for measurement in the x and y directions can be fixed on the distribution of accurate information to estimate the strength, and this information can be passed force F / T measurement of the reaction to estimate.由9個(gè)曲臂構(gòu)成的發(fā)達(dá)的機(jī)械手可以制作一臺(tái)金屬線切割機(jī)。六組相反發(fā)動(dòng)的piezo-actuator投入使用。piezo-actuato的直徑是17.4um。機(jī)器在x和y方向上允許的范圍是0100um,在方向上00.1。在這部分中,我們做了一些實(shí)驗(yàn)來證明模擬試驗(yàn)結(jié)果的有效性。這些試驗(yàn)的目的是通過與模擬的預(yù)測固定性比較,證明發(fā)達(dá)機(jī)器可操作固定性的發(fā)展趨勢和價(jià)值。圖8顯示了實(shí)驗(yàn)的操作。在圖9中更詳細(xì)描述。估量可操作固定性的實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)在下文中。一個(gè)圓柱形的撐桿連結(jié)在6個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的中心。一根水平橫木連結(jié)在撐桿的頂部,這根橫木是用來測量旋轉(zhuǎn)固定性的。撐竿的中心部分是通過一個(gè)PICOMOTOR運(yùn)轉(zhuǎn)的,末端運(yùn)轉(zhuǎn)位移通過LVDT來測量的。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置在連結(jié)機(jī)械手底部的F/T計(jì)測器中,x和y方向上的固定性可通過分配精確的力量信息來估計(jì),而這種力量信息又可以通過F/T計(jì)測器的反作用來估計(jì)。Through the promotion of standards and measurement Hengmu freedom for the three rotating mechanical devices and the rotation axis to measure rotation fixed. Figure 10 shows the results. Slope of three degrees of freedom in the mechanical device in each direction on fixed. Observation showed that in the x and y directions are identical to the fixed This proves that the previous 9 reported the results of the analysis. From the test and simulation of workable get stuck in Table 1 lists, which kxx, kyy, k that tilt terminology kww.通過推動(dòng)水平橫木和測量因3個(gè)自由度的機(jī)械裝置旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)軸來測量旋轉(zhuǎn)固定性。圖10顯示了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。坡度體現(xiàn)了在3個(gè)自由度的機(jī)械裝置中每個(gè)方向上的固定性。觀察表明,在x和y方向上的固定性是完全相同的,這證明了先前9中所報(bào)道的分析結(jié)果。從試驗(yàn)和模擬中獲得的可操作固定性在表1中列出了,其中kxx,kyy,k表示傾斜術(shù)語kww。As shown in Figure 1, simulation and test results between about 30% of the theoretical error rate. It is not perfect, but since the shooting parameters of the micro-system, it is sensitive to the satisfaction of people. The error rate in part because of manufacturing errors, and the other was partly due to measurement errors caused. We believe that these errors can be improved through the design and the actual design of Calibration technology improvements to make up for. 如圖1所示,在模擬和試驗(yàn)結(jié)果之間大約有30的理論錯(cuò)誤率。它并不完美,但自從微型系統(tǒng)對(duì)射擊參數(shù)敏感時(shí)它還是讓人滿意的。這個(gè)錯(cuò)誤率一部分是因?yàn)橹圃焐系腻e(cuò)誤,另一部分是由于測量上的錯(cuò)誤造成的。我們相信這些錯(cuò)誤可以通過設(shè)計(jì)的改善和實(shí)際設(shè)計(jì)中校準(zhǔn)刻度技術(shù)的改進(jìn)來彌補(bǔ)。. conclusions.結(jié)論Crankshaft inaccurate model can not ensur
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