圓柱體平移夾緊裝置的設(shè)計【含5張CAD圖帶開題報告-獨家】.zip,含5張CAD圖帶開題報告-獨家,圓柱體,平移,夾緊,裝置,設(shè)計,CAD,開題,報告,獨家 圓柱體平移夾緊裝置的設(shè)計 Cylinder translation clamping device 摘 要 隨著機械技術(shù)的發(fā)展和實際工程的應(yīng)用，生產(chǎn)廠家大量地使用機加工的輔助設(shè)備替代人類工作的勞動已成為一個發(fā)展方向。在自動壓力機的自動送料輔助設(shè)備中需要一種多工位自動夾緊裝置，用于連續(xù)自動壓力機的工件送進部分，該輔助設(shè)備對生產(chǎn)率的提高、保證產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的作用。自動化生產(chǎn)誰被成為我們生產(chǎn)中非常重要的趨勢，自動化在機械工廠的應(yīng)用中，不僅提高了機械的速度從另一方面也是加快了工廠的運作效率。目前國內(nèi)的機械自動化的發(fā)展還比較落后，能獨立開發(fā)現(xiàn)代機械自動化的企業(yè)不多。與國外相比不僅在機械自動化設(shè)備上相差甚遠，而且在設(shè)備的品種、品質(zhì)、應(yīng)用也存在著差距。本文主要是對圓柱體平移加緊裝置進行設(shè)計研究，希望通過本研究，可以促進我國圓柱體平移加緊裝置的開發(fā)和推廣。 關(guān)鍵詞：圓柱體平移 夾緊裝置 設(shè)計 Abstract With the development of mechanical technology and the application of practical engineering, it has become a development direction for the manufacturers to use the machine processing auxiliary equipment to replace the work of human. In the automatic feeding of auxiliary equipment of automatic press need a multi-station automatic clamping device, used for continuous automatic press artifacts separate parts, auxiliary equipment to improve the productivity, ensure the quality of products has an important role. Automated production who is become very important in the production of our trend and application factory, not only improves the speed of the machine on the other hand is also speeded up the operational efficiency of the factory. The development of mechanical automation is very uneven and backward. There are not many enterprises that can independently develop modern mechanical automation. Compared with foreign countries, there is not only a wide gap in mechanical automation equipment, but also in the type, quality and use of equipment. In this paper, the design and research of the cylinder translation and tightening device are studied in this paper, and the development and extension of the cylinder translation and tightening device can be promoted in this study. Keywords： Cylinder translation Clamping device Design 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 引言 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 2 2 夾緊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 2.1?產(chǎn)品介紹? 3 2.2 圓柱體平移夾緊裝置的工作原理 4 2.3 結(jié)構(gòu)方案的選擇 5 2.3.1驅(qū)動裝置 5 2.3.2傳動裝置 5 3?主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計? 9 3.1?根據(jù)設(shè)計要求提出的運動方案? 9 3.2 夾具總裝圖的分析 11 4 主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計 12 4.1 導(dǎo)軌的選擇 13 4.2 曲柄滑塊機構(gòu) 14 4.1.1 復(fù)數(shù)矢量法 14 4.1.2 速度分析 14 4.1.3 加速度分析 15 4.1.4 計算過程及結(jié)果 15 4.3 氣缸設(shè)計 19 4.3.活塞桿直徑 19 4.3.2氣缸筒的壁厚計算 20 4.3.3氣缸的氣量計算 20 4.3.4氣缸排氣口的直徑 20 4.3.5活塞桿的校核 20 4.4 軸部件的設(shè)計 20 4.4.1軸的材料選取和結(jié)構(gòu)圖 25 4.4.2計算主軸上的壓力，動力 25 4.4.3初定軸的最小直徑 26 4.4.4軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定 28 4.4.5軸承的設(shè)計 29 4.4.6軸的校核 30 4.5.夾具頭分析 19 4.6 氣缸 19 4.6.1氣缸簡介 30 5?結(jié) 論 34 參考文獻 35 致 謝 36 IV 1 引言 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 隨著科技的發(fā)展如今的機械生產(chǎn)中都需要使用到一種對軸加工的運輸輔助設(shè)備，該設(shè)備對生產(chǎn)率的提升、保障產(chǎn)品品質(zhì)有著重要的作用。自動化生產(chǎn)將會成為咱們工作生產(chǎn)中十分重要的趨向，自動化在機械工廠的運用中，不但提高了機械的速度從另一方面也是加快了工廠的運作效率。 目前國內(nèi)的機械自動化的發(fā)展還比較落后，能獨立開發(fā)現(xiàn)代機械自動化的企業(yè)很少。與國外相比較不僅僅在機械自動化設(shè)備上相差甚遠，并且在設(shè)施的品種、品質(zhì)、運用也存在著差距。 隨著機械技術(shù)的發(fā)展和實際工程的運用，生產(chǎn)廠家大量地利用機加工的輔助設(shè)備代替人類工作已成為一個發(fā)展方向。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 自動化生產(chǎn)設(shè)備已然成為咱們工作生產(chǎn)中非常重要的趨向，自動化在機械工廠的運用中，不單提高了機械的速度從另一方面也是加快了工廠的運作速率。 和國外的機械自動化裝備的水平相比來說，我國在機械自動化的發(fā)展上還是有點落后的，在我國能獨立開發(fā)現(xiàn)代機械自動化的企業(yè)并不多。同時我們還在設(shè)備的品種、品質(zhì)、運用也存在著差距。 國外在自動裝配裝置上的主要特點是部件通用化、商品化和設(shè)備的柔性化,在配置形式和輸送機構(gòu)上,趨向于型式統(tǒng)一、機構(gòu)典型,工業(yè)機器人也越來越多的參與到自動裝配工作中,控制設(shè)備的計算機 化以及發(fā)展適應(yīng)多品種的柔性裝配機(線)是國外目前的主要趨勢。 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 該課題是根據(jù)需要，在對軸進行加工時的自動送料輔助設(shè)備中需要一種多工位自動夾緊裝置，用于連續(xù)對軸加工送料的輔助設(shè)備，該輔助設(shè)備對生產(chǎn)率的提升、保證產(chǎn)品品質(zhì)有著至關(guān)重要的作用。 根據(jù)工程要求（三個夾緊工位、夾緊行程10-100mm、夾緊力8000N、夾緊速度0.2m/s、生產(chǎn)率90件/min）提出實施運動方案（a;以機構(gòu)運動簡圖擬定三個方案，b；綜述個方案的可行性，c；評價個方案的特點與創(chuàng)新點選擇實施方案） 根據(jù)設(shè)計需要我們需要先設(shè)定運動方式，傳動部分以及選擇主要的動力源裝置。  2.2 夾緊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 1?產(chǎn)品介紹? ??隨著經(jīng)濟水平和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人們的生活水平也迅速提高，人們對方便快捷的日常生活的要求也越來越嚴格。因此，為了應(yīng)對生產(chǎn)加工中的各種看困難，給人們的生活提供便捷，提高效率，節(jié)省人力時間，自動化機械的普遍應(yīng)用與生活生產(chǎn)中已經(jīng)成為如今世界的一種趨勢。但是，和國外相比較的話，自動化機械的技術(shù)水平還是處于落后狀態(tài)的可以獨立自主研發(fā)自動化的企業(yè)還很少。與國外相比不僅在機械自動化裝備上相差甚遠，而且在設(shè)備的品種、品質(zhì)、應(yīng)用也存在著差距。因此，該圓柱體平移夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求： 要和時代主題相適應(yīng)，做到綠色環(huán)保，能耗少；要有一定的工作效率；要確保機械有高的安全性、不發(fā)生脫落物料的狀況；要能控制所夾緊零件的大小，確保能充分夾緊工件不至于脫落。 除此之外，還要有經(jīng)濟性要求 機器的一個綜合指標就是經(jīng)濟性，在圓柱體平移夾緊裝置的設(shè)計、制造、使用、維修等各個環(huán)節(jié)均要有所體現(xiàn)?？傊?，經(jīng)濟性就是要求在滿足功能要求的前提下，將機器的制造成本降到最低。 安全性要求 在圓柱體平移夾緊裝置設(shè)計階段就必須對機器的使用安全給予足夠的重視，因此要在設(shè)計過程中特別需要注意使用者的安全，特別是使用者手的安全。要使用各種防護措施，使運行中的夾具不會直接與人體接觸。 可靠性要求 簡單的說，可靠性就是圓柱體平移夾緊裝置在使用功能中的穩(wěn)定性，它是該夾緊裝置的一個重要的質(zhì)量標準?？煽啃栽礁?，就說明該機械設(shè)備的工作越穩(wěn)定發(fā)生故障的概率就越小，可操作時間就越長。 操作方便要求 夾緊裝置是一種給生活生產(chǎn)帶來便捷的機械產(chǎn)品。在設(shè)計中必須注意裝置操作時要輕便省力；操作機構(gòu)要適應(yīng)連續(xù)自動壓力機的工作條件；夾緊裝置的使用噪聲要??；防止污染等。此外，還要方便搬運與拆裝維修。設(shè)計圓柱體平移夾緊裝置時，在滿足基本要求的前提下滿足這些特殊要求，以提高該裝置的使用性能和保證該裝置的工作質(zhì)量。 2.2 圓柱體平移夾緊裝置的總體設(shè)計方案 本機用兩個夾緊進行夾緊，零件由送進裝置送進，送入至裝置夾具處，由該裝置自動夾緊，配合連續(xù)自動壓力機進行加工。將夾具與夾具桿位置固定，調(diào)整輪盤在導(dǎo)軌上的位置來實現(xiàn)應(yīng)對不同大小零件的夾緊操作。主軸即夾具桿為橫向，動力由氣缸經(jīng)活塞桿提供，通過氣缸和活塞桿的選擇使它獲得一定的動力和速度，夾具由主軸帶動進行夾緊。 該裝置運轉(zhuǎn)時，零件由自動壓力機的自動送料設(shè)備送入。設(shè)備啟動后，氣缸經(jīng)由活塞桿傳動，通過氣缸提供相應(yīng)的壓力和動力，然后帶動連桿機構(gòu)，進行零件的夾緊操作。當輪盤運動的過程中，由于是以連桿機構(gòu)的原理來帶動夾具桿，當輪盤運動至夾緊位之后，系統(tǒng)將繼續(xù)運動，而此時由桿帶動夾具桿來實現(xiàn)放松，與此同時進料。 并且考慮到本次設(shè)計所需要加工的軸，所以我們采用夾具頭為v型塊結(jié)構(gòu)，所以該機構(gòu)可以大大提高機械的加工速率。 2.3 結(jié)構(gòu)方案的選擇 2.3.1驅(qū)動裝置 驅(qū)動系統(tǒng)可選擇液壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)和電機。液壓系統(tǒng)的主要特點是傳動平穩(wěn)便于轉(zhuǎn)向，慣性較小動作比較靈敏容易實習(xí)無極調(diào)速和過載保護，但對液壓元件的精度要求比較高且對溫度要求比較苛刻發(fā)生故障不易排查等。氣壓系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的特點差不多，但比液壓系統(tǒng)更加方便獲取介質(zhì)，因為它所需要的介質(zhì)空氣就可以了并且更加環(huán)保也并不需要液壓系統(tǒng)的復(fù)雜的油路設(shè)計和油管連接。電動機的主要特點是：動力穩(wěn)定，效率高，不占用太多空間，需要配套的調(diào)速控制裝置來實行控制；但小功率的電機能耗較低，但轉(zhuǎn)速過快，轉(zhuǎn)矩小，利用率比較高?？紤]到本設(shè)計對動力的穩(wěn)定性及持續(xù)性的要求可使用氣壓系統(tǒng)為動力來源。 2.3.2傳動裝置 帶傳動是使用十分廣泛的傳動裝置。帶傳動是由主動輪、從動輪和在兩輪上的封閉環(huán)形傳動帶組成的。它是利用了傳動帶來作為中間的撓性件，靠著傳動帶與帶輪之間的摩擦力來實行傳動的，主動軸的動力通過撓性傳動帶撓性傳遞給從動軸。優(yōu)點是：能緩和載荷沖擊；運行平穩(wěn)且無噪音；制造安裝精度不像其他傳動那樣嚴格；但過載時可能因摩擦力太小將引起帶在帶輪上滑落，因此可以預(yù)防其他零件的損壞；可以增長帶長來適應(yīng)中心距較大的工作環(huán)境。 圖2.1帶傳動機構(gòu) 凸輪機構(gòu)主要結(jié)構(gòu)是凸輪、從動件和機架，一般選用凸輪作為主動件，通過凸輪的形狀來實現(xiàn)預(yù)期運動，從動件主要在直線上做往復(fù)運動，因此在本設(shè)計中不考慮使用凸輪機構(gòu)。 圖2.2凸輪機構(gòu) 蝸輪蝸桿傳動適用于兩軸交錯、傳動比大、傳遞功率不大或間歇工作的場景，雖然可以能達到本次實際的預(yù)期效果，但傳動效率低，成本較高，所以本次設(shè)計不考慮。 圖2.3蝸輪蝸桿 鏈傳動和帶傳動非常相似，它的組成部分是裝在平行軸上的主、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條，以鏈作為中間撓性件，靠鏈與鏈輪輪齒的嚙合來實現(xiàn)傳動。這兩種傳動都是用于平行軸間運動和動力的傳遞，在本設(shè)計中如將平行軸豎直布置可實現(xiàn)預(yù)期目的。 圖2.4鏈傳動 連桿機構(gòu)連接若干構(gòu)件用低副形成的，構(gòu)件運動的形式比較多樣，可實現(xiàn)比較多的空間復(fù)雜運動，也可用于剛體的導(dǎo)引、和實現(xiàn)一些已知運動的軌跡與規(guī)律。在本設(shè)計中將要運用連桿機構(gòu)來將主動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動或直線往復(fù)運動變化為刀具在水平面內(nèi)的運動，可采用雙曲柄機構(gòu)或逆向運用曲柄滑塊機構(gòu)。 圖2.5連桿機構(gòu) 齒輪機構(gòu)是現(xiàn)代機械中使用最為廣泛的傳動機構(gòu)，齒輪用于空間中兩軸或者多軸之間運動，還可以改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。特點是：齒輪傳動和其他的機械傳動相比，它的傳遞功率與圓周速度范圍更大，傳動效率更高，能保持固定的傳動比，更為平穩(wěn)、安全可靠并且使用壽命更久，結(jié)構(gòu)緊湊。 圖2.6錐齒輪 根據(jù)上述分析，帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等都可達到預(yù)期效果，但考慮到本設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)要求比較緊湊，所以考慮到裝置更易進行夾緊操作，并且更加結(jié)構(gòu)簡單易懂，經(jīng)對比分析之后，選用蝸輪蝸桿與連桿，不僅可實現(xiàn)傳遞運動及動力的目的，還可使整體結(jié)構(gòu)緊湊。 3?主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計? 3.1?根據(jù)設(shè)計要求提出的運動方案? 根據(jù)工程要求提供以下設(shè)計方案： 方案一：考慮到其設(shè)計要求，本裝置需要三個夾緊工位，以及考慮到將在流水線工作，我們還準備了另一種方案，參考自動切菜機的原理，我們的設(shè)計將采用曲柄滑塊機構(gòu)以及V帶來進行連接 特點：這種設(shè)計我們采用的是曲柄滑塊機構(gòu)以及V帶連接的方法來實現(xiàn)夾緊動作，由小帶輪連接，然后由V帶連接大帶輪，由于v帶具有一定的摩擦力，所以小帶輪可以帶動大帶輪轉(zhuǎn)動，大帶輪與夾具桿相連接。 然后我們使用連桿，在大帶輪的兩側(cè)個放置一個，利用連桿機構(gòu)的原理，將兩邊的帶輪做成連桿機構(gòu)，兩邊同時工作。裝置的兩側(cè)都是曲柄滑塊機構(gòu)，這樣可同時提供動力來實現(xiàn)夾緊和運動。 同時將一邊安放夾具頭的夾具桿連接到機構(gòu)架上，利用這種聯(lián)動裝置來實行夾緊動作。 缺點：該裝置只能操作單邊夾緊，按加工的工件要求來考慮的話，這種機構(gòu)所占空間較大，要實現(xiàn)夾緊的行程為10-100mm將需要更大的空間，同時電機消耗的也更大，不符合節(jié)約成本的原則。對材料損耗也較大，所以這種方案不合理。 方案二：考慮到其工程要求，我們也可采取類似于機械手的機構(gòu)設(shè)計來進行實現(xiàn)夾緊要求。 特點：這種設(shè)計方案我們采用傳統(tǒng)的連桿機構(gòu)，并利用V型塊來進行夾緊。動力由連接氣缸帶動活塞桿，經(jīng)由活塞桿帶動連桿，來推動v形塊，V型塊推動連桿2和3，在推動的過程中，桿2和3的角度將變小，從而帶動連桿4和5，從而夾緊。繞過平衡點后V型塊收回，從而放松。 該方案特點是結(jié)構(gòu)簡單，消耗材料較少，成本低，運動方式簡單，只需要調(diào)整V型塊即可調(diào)節(jié)收送的大小，從而實現(xiàn)夾緊行程在10-100mm的要求 缺點：該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單的基礎(chǔ)上，但由于該機構(gòu)只能單邊夾緊，可能導(dǎo)致工件夾緊不好而導(dǎo)致加工件的脫落，從而影響流水線作業(yè) 方案三： 根據(jù)我們的工程需要，我們總結(jié)前兩種提出的方案，考慮裝置需要可調(diào)整性和夾具的穩(wěn)定性因素，我們可以結(jié)合曲柄滑塊機構(gòu)，連桿從動機構(gòu)來完成方案設(shè)計。 特點：該機構(gòu)由活塞桿傳動提供動力后轉(zhuǎn)到主輪1，由主輪1來帶動連桿2,3形成一個曲柄滑塊機構(gòu)，使夾具桿5的上下移動，同時考慮到單邊夾緊可能會導(dǎo)致零件的掉落，導(dǎo)致工件的損壞，所以用連桿4連接從動輪6來實現(xiàn)兩邊同時夾緊。 這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以完美實現(xiàn)裝置要求，并且機構(gòu)簡單，制造成本較低，而且拆卸也方便，所以選擇方案三為設(shè)計方案。 3.2 夾具總裝圖的分析 該圓柱體平移夾緊裝置為適應(yīng)在工作環(huán)境下的自動送料輔助設(shè)施中需要一種多工位自動夾緊裝置的要求，用于將軸夾緊并且移動到所需要對其進行操作的工位，采用上述方案中的方案三進行設(shè)計，我們進行了如圖3.4的設(shè)計。 圖3.4 圓柱體夾緊裝置總裝圖 1. 機架 11.內(nèi)六角圓柱頭螺釘 2. 端蓋 12.v型塊 3. 桿1 13.齒 4. 14.軸端蓋 5. 軸承座 15.連桿 6. 調(diào)心球軸承 16.導(dǎo)軌 7. 端蓋2 17.夾具輪擋圈 、 8. 輪1 18.導(dǎo)軌滑塊 9. 軸 桿 10. 調(diào)心球軸承 11. 鍵 該機構(gòu)的整體運動分析大致分為兩個重要部分，第一個是由輪2與主輪連接在一起的V帶，由輪2鏈接氣缸然后通過V型帶連接，經(jīng)過摩擦來帶動主輪。輪軸將主輪固定在機架上。然后由另一個重要的部分來進行傳遞，由夾具桿與桿1還有主輪之間形成曲柄滑塊機構(gòu)。這個夾具桿可看作是曲柄滑塊機構(gòu)中的滑塊，氣缸提供動力，通過桿1進行傳動，從而來推進滑塊地運動，即推動夾具桿。 由于該機構(gòu)為圓柱體平移夾緊裝置，同時考慮到其加工工作要求，需要考慮成本的因素以及加工過程中的損耗等，綜合考慮我們需要對該機構(gòu)進行一次夾緊運動的方案成本降到最低。 還考慮到只有一邊提供動力來維持夾緊運動，這樣的夾緊裝置在后面持續(xù)的加工中易出現(xiàn)損壞或者損耗，影響零件的精度，所以在另一邊還需要裝置一個從動裝置，而在該設(shè)計中我們采用了較為簡單的從動裝置，在活塞桿上加了一根連桿，同時在另一邊也復(fù)制了該機構(gòu)的曲柄滑塊機構(gòu)的形式，實現(xiàn)左右上下一齊夾緊，這樣的夾緊裝置可以在滿足加工的需求，該輔助設(shè)備對生產(chǎn)率有所提升，保證產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用 4 主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計 將結(jié)構(gòu)拆分簡化可分為幾個部分：曲柄滑塊機構(gòu)、連桿這兩個主要機構(gòu)為該設(shè)計的重要組成部分。 4.1 導(dǎo)軌的選擇 圖4.1滑動導(dǎo)軌 該導(dǎo)軌為滑動導(dǎo)軌，滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)比較簡單，剛性很好，摩擦阻力大，但連續(xù)運動磨損大，制造中軌面刮研工序的要求也很高?；瑒訉?dǎo)軌的靜摩擦力相比于動摩擦力因數(shù)有很大差別，因此運行速度太小時可能引起爬行現(xiàn)象?；瑒訉?dǎo)軌適用于各種機床的工作臺或床身導(dǎo)軌。 圖4.2滾珠導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌是滾珠導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌摩擦阻力較小，但承載能力差，剛度很低；承受不了太大的力；并且工作的滾珠接觸部位，容易壓出凹坑，使導(dǎo)軌副精度降低。這種導(dǎo)軌適用于載荷不超過200N的小型部件。 4.2 曲柄滑塊機構(gòu) 利用解析法對曲柄滑塊機構(gòu)進行分析： 圖4.3 += 4.1.1 復(fù)數(shù)矢量法 （a） （歐拉公式：代入） 實部與虛部分離： 實部： （4-1） 虛部：→ （4-2） 4.1.2 速度分析 對時間求導(dǎo)： （b） 兩邊乘以，展開取實部： （4-3） 展開取虛部： （4-4） 4.1.3 加速度分析 （b）對時間求導(dǎo)： （c） 兩邊乘，展開實部 （4-5） （c）展開取虛部： （4-6） 4.1.4 計算過程及結(jié)果 取代入（4-1），（4-2），（4-3），（4-4），（4-5），（4-6） 求得。 根據(jù)分析我們得到連桿輪半徑為125mm，連桿長500mm： 圖4.4 曲柄滑塊分析 圖4.5 曲柄滑塊速度分析 圖4.6 曲柄滑塊角速度分析圖 圖4.7 曲柄滑塊加速度分析圖 圖4.8 曲柄滑塊加速度分析圖 圖4.9 曲柄滑塊行程分析圖 選擇氣缸： 氣缸類型和結(jié)構(gòu)形式。 按工作要求和工作條件，選擇橫向氣缸。 氣缸負載。 查閱液壓與氣壓傳動課本有上表 運動速度v=3m/min=50mm/s，取β=0.60，所以實際液壓缸的負載大小為：F=F0/β=1633.3N 選擇氣缸內(nèi)徑大小 D=1.27FP=1.271633.30.6×106 =66.26mm F—氣缸的輸出拉力 N； P —氣缸的工作壓力Pa 按照GB/T2348-1993標準進行圓整，取D=80 mm 氣缸缸徑大小的確定 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 4.3 活塞桿的設(shè)計 4.3.1活塞桿的直徑 （缸筒長度S=L+B+30 L為活塞行程；B為活塞厚度 活塞厚度B=(0.6~1.0)D= 0.7×80=56mm 由于氣缸的行程L=800mm ,所以S=L+B+30=886 mm 導(dǎo)向套滑動面長度A: 一般導(dǎo)向套滑動面長度A，在D<80mm時，可取A=(0.6~1.0)D；在D>80mm時, 可取A=(0.6~1.0)d。 所以A=25mm 最小導(dǎo)向長度H： 根據(jù)公式，當氣缸的最大行程為L，缸筒直徑為D，最小導(dǎo)向長度為：H≥L20+D2代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度H≥80020 +802 =79 mm 活塞桿的長度l=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm 4.3.2氣缸筒的壁厚計算 可查《液壓氣動技術(shù)手冊》知道氣缸筒的壁厚δ可根據(jù)薄避筒計算公式進行計算：δ ≥P.D2σ 式中 δ—缸筒壁厚（m）； D—缸筒內(nèi)徑（m）； P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa）； σ—缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）； 實際上缸筒壁厚的取值范圍：對于一般用途氣缸約取計算值大約是其7倍左右，而對于重型氣缸取值大約是其的20倍左右，再圓整到標準管材尺碼。 參考《液壓與氣壓傳動》缸筒壁厚強度計算及校核 σ=σbn,我們的缸體的材料選擇45鋼，σb=600 MPa，σ =6005=120 MPa n為安全系數(shù) 一般取 n=5； σb 缸筒材料的抗拉強度(Pa) P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa）。當工作壓力p≤16 MPa時，P=1.5p；當工作壓力p＞16 MPa時，P=1.25p 由此可知工作壓力0.58MPa小于15 MPa，P=1.5p=1.5×0.58=0.87 MPa δ ≥P.D2σ= 0.9×802×120 =0.3mm 參照下表 氣缸筒的壁厚圓整取δ = 7 mm 4.3.3氣缸氣量的計算 .Q = πD24ts = πD2?V4ηv P+PaPa = π 0.082 ×0.05m/s4×0.95?0.6+0.10.1=1.85×10-3m3/s 4.3.4氣缸排氣口直徑 v—空氣流經(jīng)進排氣口的速度，可取v=10~15（ms） 選取v = 12 m/s 由公式 d0 = 2Qπv 代入數(shù)據(jù)得 d0 = 2×1.85×10-3π×12=14.014 mm 所以取氣缸排氣口直徑為15 mm Q— —工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（m3s） V----空氣流經(jīng)進排氣口的速度，可取v=10~25（ms） 4.3.5活塞桿的校核 由于所選活塞桿的長度L>10d，所以不但要校核強度校核，還要進行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇45鋼。 參考《機械設(shè)計手冊單行本》 由《液壓氣動技術(shù)手冊》 穩(wěn)定性校核： 由公式 FP0 ≤ FKnK 式中 FP0— 活塞桿承受的最大軸向壓力（N）； FP0=1633N FK — 縱向彎曲極限力（N）； nK — 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取1.5~4。綜合考慮選取2 K—活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，對于實心桿K=d/4 代入數(shù)據(jù) K =25/4=6.25mm 由于細長桿比LK ≥ 85m 即 FK = mEJπ2L2 實心圓桿： J = πd464 式中 L— 氣缸的安裝長度 ； m— 末端系數(shù)；選擇固定—自由 m = 1/4 E— 材料彈性模量，鋼材 E = 2.1 × 1011 Pa ； J— 活塞桿橫截面慣性矩（m4）； d— 活塞桿的直徑（m）； L— 氣缸的安裝長度為活塞桿的長度為956mm 代入數(shù)據(jù)得 FK =2.685× 104 N 因為 FKnK = 1.34 × 104 > FP0 所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件； 強度校核： 由公式 d ≥ 4Fp0πσ σ=σbn ，n為安全系數(shù) 一般取 n=5； σb 缸筒材料的抗拉強度(Pa) 45鋼的抗拉強度，σb=600 MPa ，σ=σbn = 6005 = 120 MPa 則 4Fp0πσ = 4.16 mm ＜ d ，所以強度滿足要求； 綜上所述：活塞桿的穩(wěn)定性和強度滿足要求。 4.4 軸部件的設(shè)計 4.4.1軸的材料選取和結(jié)構(gòu)圖 選取軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)軸上零件的安裝確定軸的結(jié)構(gòu)如圖： 圖4.10軸 4.4.2初定軸的最小直徑 按照扭轉(zhuǎn)強度來估算直徑，公式如下： 在上式里，C作為根據(jù)軸的構(gòu)成材料以及受力情況選用的運算系數(shù)，按照相關(guān)機械設(shè)計規(guī)范[8]可以知道45號鋼，，這與受力軸承受的力矩大小還有一定距離，因此選用；在這時，n選用最小值，此外，轉(zhuǎn)動速率是，選用，代入上計算式里可知： 考慮到大齒輪加鍵，需要增大軸徑，確定最小軸徑是57mm。 在這時，可以基本確認連通大齒輪的軸段的直徑d=57mm，據(jù)此可確定大齒輪的厚度S=69mm，其詳細構(gòu)造尺寸如下： 圖4.11連桿輪結(jié)構(gòu)示意圖 輪轂直徑 ， 取。 4.4.2軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定 軸的兩端分別與連桿輪相連接，因此選用。帶輪使用軸肩定位模式，并且定位的高度 ?？紤]到軸直徑的作用，在軸承介紹信息表里選用整體有襯里的滑動型軸承，軸承的大小是, 因此。根據(jù)相關(guān)的機械設(shè)計規(guī)范可知[8]關(guān)于齒輪嚙合，所以 d4-5=57 mm，根據(jù)連桿輪的結(jié)構(gòu)可知。根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)，能夠確定。按照軸承的拆卸、安裝以及方便添加潤滑油的實際需求，設(shè)置。按照軸的整體結(jié)構(gòu)，設(shè)置。 4.4.5軸承的設(shè)計 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)可以確定，軸承的直徑為30毫米。按照相關(guān)機械設(shè)計規(guī)范采用操作方便的系統(tǒng)有襯里的滑動型軸承。 表4-2調(diào)心球軸承 其裝配如圖 圖4.12調(diào)心球軸承 4.4.6軸的校核 軸 (1)根據(jù)扭轉(zhuǎn)的強度進行計算，可以準確計算傳動軸的受力，以準確計算具有彎矩、扭矩雙重作用的軸的受力情況。其強度大小是： 在上式中，是受力軸的扭動力矩，T是扭動力矩，是受力截面系數(shù)，在截面中 是做功功率，是受力軸的旋轉(zhuǎn)速率，是受力軸的直徑，是扭力力矩的應(yīng)力。因此，將所有的相關(guān)數(shù)據(jù)帶入如下公式，計算可知： 因為受力軸的選用了45號鋼，因此根據(jù)資料表[8]可查，45號鋼的扭動力矩是，=25～45MPa 。在經(jīng)過校核之后，確定受力軸滿足轉(zhuǎn)矩規(guī)定。 (2)按彎扭合成強度進行校核 徑向力： 1）垂直面的支承反力（圖b） 由 得 由 得 ， 2）求水平面的支承反力 由 得 由 得 ， 3）繪垂直面的彎矩圖 4）繪水平面的彎矩圖 同理可得 5）求合成彎矩圖 圖4.13 軸的載荷分析圖 6）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 由（1）扭矩的校核可得扭矩 7）校核軸的強度 校正系數(shù)α=0.6 從上圖分析可知，B-B截面危險系數(shù)最高，彎矩大小是： 軸材料為45號鋼，經(jīng)由調(diào)質(zhì)處理，由資料查[9]得其許用彎曲應(yīng)力大小=60 MP，則 軸彎曲強度滿足條件。完成了軸的彎扭合成強度校核。 4.6 夾具頭分析 圖4.16 夾具頭 考慮該設(shè)計為圓柱體平移夾緊裝置，我們考慮夾緊加工零件為軸系零件，所以我們采用的夾具頭為V型塊，進行軸系零件的夾緊。同時我們采用螺栓螺釘結(jié)構(gòu)，將其固定于夾具桿上，這樣我們可以適應(yīng)加工不同種零件。應(yīng)對不同零件的加工我們只需要設(shè)計相應(yīng)的夾具頭，進行替換即可。 4.7氣缸 4.7.1氣缸簡介 氣壓傳動是一種將壓縮空氣作為動力來實行機械加工的一種傳動技術(shù)。隨著科技與機械技術(shù)的發(fā)展，氣壓傳動越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域里 (1) 氣源裝置。氣源裝置在整個氣動系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的氣源裝置將原動機所提供的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，為系統(tǒng)提供空氣壓力，那么整個裝置將無法工作。 (2)執(zhí)行元件。執(zhí)行元件的作用是將空氣介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)化為我們所需要機械能。它的主要形式有氣缸輸出直線往復(fù)式機械能、擺動氣缸和氣馬達分別輸出回轉(zhuǎn)擺動式和旋轉(zhuǎn)式的機械能。對于以真空壓力為動力源的系統(tǒng)，采用真空吸盤以完成各種吸吊作業(yè)。 (3)控制元件?？刂圃谙到y(tǒng)中起到了調(diào)節(jié)控制空氣介質(zhì)的壓力流量與流動方向的元件，使系統(tǒng)能夠完成執(zhí)行機構(gòu)所要求的程序和功能。 (4)輔助元件。輔助元件主要是做于元件內(nèi)部的潤滑、降噪、元件的連接以及信號轉(zhuǎn)變、顯示、放大、檢測等所需的各種氣動元件。 5? 結(jié) 論 能夠完成本次設(shè)計還是花費了不少時間與精力，主要工作還是對方案的選擇。例如，夾緊設(shè)計方案的選用，看老師給的設(shè)計樣品一開始覺得就是像機械手一樣的設(shè)計，于是查閱了一些機械手設(shè)計的資料和論文，但是最終做出來的東西就比較像機械手而不是圓柱體平移夾緊裝置，經(jīng)過老師的指導(dǎo)與提醒，將夾具頭改為v型塊然后手爪進行修正之后就不那么像原來的東西了。而后在整體機構(gòu)的動力系統(tǒng)設(shè)計上遇到了問題，在做這個設(shè)計的時候開始覺得必須是要使用電動機作為動力系統(tǒng)的，然后做的時候經(jīng)由同學(xué)提醒，如今氣壓傳動比較應(yīng)用廣泛更加節(jié)能與環(huán)保且也相對容易設(shè)計結(jié)構(gòu)做起來也簡單，然后經(jīng)過請教老師老師也是很支持。其次在畫圖方面及設(shè)計方面自己也遭遇了不少的難題吃了點苦頭。這也讓我更加明顯的意識到了自己專業(yè)知識的不足，動手能力也有待提高。在今后的工作生活中，我會努力提升自己的各種水平。因為本次設(shè)計期間自己也有很多事要忙所以做這個設(shè)計的時間有限，并且我的實際能力一般，在設(shè)計過程中多多少少會出現(xiàn)一些問題，在這里，希望各位指導(dǎo)老師給予批評建議。  參考文獻 [1] 許曉峰.電機拖動[M].北京：高等教育出版社，2014??? 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[16] 李玉光.食品機械中自動切割裝置的研發(fā)[J].包裝與食品機械，2015（4）: 47-50. 致 謝 歷時差不多兩個月時間終于把這份畢業(yè)設(shè)計做完了，在這段充滿激情和奮斗的日子里，帶給我的學(xué)生生涯最后的回憶和收獲。在設(shè)計過程中遇到了很多困難和障礙，都在熱心的同學(xué)和平和的老師的幫助下度過了，尤其要強烈感謝我的論文指導(dǎo)老師，沒有老師對我進行了不厭其煩的指導(dǎo)和幫助，無私的為我進行設(shè)計的修改和改進，就沒有我這篇設(shè)計的最終完成。其次是各位同學(xué)，沒有他們對我這次設(shè)計提供一些思路與 對我畫圖的指導(dǎo)就無法順利完成這次設(shè)計。在此，我向指導(dǎo)和幫助過我的老師們同學(xué)們表示最衷心的感謝！? 同時，我也要感謝本次畢業(yè)設(shè)計所引用的各位學(xué)者的專著，如果沒有這些學(xué)者的研究成果的啟發(fā)和幫助，我將無法完成本篇設(shè)計的最終寫作。至此，我也要感謝我的朋友和同學(xué)，他們在我做設(shè)計的過程中給予我了很多有用的素材，也在設(shè)計的排版和撰寫過程中提供熱情的幫助！?金無足赤，人無完人。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，本設(shè)計難免有不足之處，懇請各位老師和同學(xué)批評和指正！ 29