裝配圖滾針軸承自動裝針機設計

裝配圖滾針軸承自動裝針機設計,裝配,圖滾針,軸承,自動,裝針機,設計 中文摘要生產(chǎn)過程自動化是當前科學技術(shù)發(fā)展的主要趨向之一。近年來，我國機械制造業(yè)中的自動化生產(chǎn)技術(shù)有較快的發(fā)展，在汽車、拖拉機、軸承、電機等工廠里設計和制造了許多自動化機床和自動線，提高了勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)技術(shù)水平，還改善了勞動條件。軸承是一種通用性機械零部件，用來支撐軸，保持軸的準確位置，在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中，起到了極大的作用。軸承的分類很多，滾針軸承就是其中很重要的一種。由于其結(jié)構(gòu)特性，滾針軸承在以往的裝配過程中，大多采用手工，既費時又費力，極大限制了勞動生產(chǎn)率的提高。要實現(xiàn)滾針軸承裝配自動化已經(jīng)迫在眉睫。本次設計的全自動滾針軸承裝針機是專為汽車萬向節(jié)中的滾針軸承裝配設計的，其主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，易于操作，維護方便，并且裝針數(shù)目準確可靠，是一種比較理想的裝配機。本裝配機可以絕大部分取代人力勞動，大大提高生產(chǎn)效率，發(fā)展前景樂觀。關(guān)鍵詞 滾針軸承 裝配自動化 全自動滾針軸承裝針機外文摘要Title The Design Of The Automatic Assembling Machine For Needle Bearings AbstractProcess automation is one of the major directions in science technology at present。In recently years，the technology of automatic production has been developed quickly in our engineering industry。For example，many automatic machine tools and automatic assembling lines have been adopted in automatic industry and manufacture factories of tractor、bearing、electrical machinery。Therefore，improve the productivity and the level of technology in manufacture，at the same time，improve the work conditions of the operators。Bearing is one of the universal machine elements。It can be used to hold the axis and keep the precise location of the axis，also bear the force given by the axis。In other words，it stands a great role in our daily manufacture。There are many kinds of bearings and needle bearing is one of the important ones。In the past，people assembled the bearings by hands because of the structure feature。Many times and workforce have been wasted，in turn，the productivity has been decreased。For the above，it is necessary to realize the automation in needle bearing assembling。In this paper，I will design the automatic assembling machine for needle bearings used in universal Joint of automatic。The feature of the automatic assembler machine are sample in structure，easily to operate and convenient to maintain，what is more，the cost is low。Another feature of it is that the needle number to assemble is precise and reliable。All in all，the automatic assembler machine can liberate the workforce，improve the productivity。It will be an ideal automatic assembler machine and will have great potential in actual applications。Keywords needle bearing assembling automation the automatic assembling machine for needle bearings目錄1 引言11.1 設計意義及目的.11.2 設計題目及要求.11.3 課題內(nèi)容及工作量.1 2 總體方案設計32.1 課題的提出.32.2 總體方案.3 3 典型機構(gòu)設計.53.1 滾針的自動上料機構(gòu).53.2 軸承外圈的上料機構(gòu).133.3 裝配和卸料裝置.183.4 凸輪機構(gòu).203.5 傳動系統(tǒng)設計.274 機器的使用和維護.354.1 機器的調(diào)整.354.2 機器的使用.354.3 機器的維護.365“U”形塊的加工工藝過程.37結(jié)論.42致謝.43參考文獻.44附錄 電算程序45圖 軸承外圈上料機構(gòu)仿真圖.491 引言1.1 設計意義及目的1.1.1 設計意義此次畢業(yè)設計是在我們學完全部基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程之后，并在生產(chǎn)實習和以前進行的各種課程設計基礎(chǔ)之上，進行的一個重要而不可或缺的教學環(huán)節(jié)。這是我們在校期間進行的最后一次，也是最全面的從生產(chǎn)調(diào)研到具體設計的全面訓練。這一次最接近于生產(chǎn)實際，是對我們在今后的實際崗位上從事設計工作的一次預演，同時培養(yǎng)我們理論與實際相結(jié)合的能力。1.1.2 設計目的培養(yǎng)我們查閱文獻和使用工程手冊的能力。掌握進行工程設計工作的一般方法。進一步培養(yǎng)分析和解決工程技術(shù)問題的獨立工作能力。1.2 設計題目及要求1.2.1 設計題目滾針軸承自動裝針機設計。1.2.2 設計要求裝針機以CA141汽車傳動軸中的萬向節(jié)滾針軸承為裝配件。機械手每分鐘裝配成品十只。1.3 課題內(nèi)容及工作量1.3.1 課題內(nèi)容內(nèi)容為設計研究CA141汽車傳動軸中萬向節(jié)滾針軸承的自動裝針機。1.3.2 工作量主機設計1張A0圖紙（草圖）。設計說明書一份（20000字）。外文翻譯（5000字）。上機繪制5張A0圖紙（CAD）。552 總體方案設計2.1 課題的提出軸承裝配（含軸承成品的自動檢測、自動包裝）自動線一直是困擾著技術(shù)進步的難題。在國外著名的軸承公司，這項技術(shù)已實際成功應用多年。而國內(nèi)靠國外引進，而使用效果仍不能令人滿意。因而研發(fā)軸承裝配自動生產(chǎn)線，并與軸承的磨削自動生產(chǎn)線有機連接，對于提高軸承的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少工序流動中的軸承零件的數(shù)量，減少人工干預的影響、降低成本，意義是顯著的。本課題研究就是其中一例，內(nèi)容為設計研究CA141汽車傳動軸中萬向節(jié)滾針軸承的自動裝針機。以往滾針軸承的裝配過程為人工操作，由人工先數(shù)清滾針數(shù)目，然后裝入軸承外圈內(nèi)部。本課題就是為了解決由人工裝配帶來的繁重勞動問題，使由機器工作完全代替以往的人工勞動而提出的。本裝配課題在實際解決后，即自動裝針機實際投入使用，完全代替人工勞動后，將會大大提高勞動生產(chǎn)率，更重要的是，節(jié)省了大量人力物力資源，對企業(yè)效益提高大有益處。2.2 總體方案經(jīng)過兩周到一汽的生產(chǎn)實際調(diào)研，結(jié)合工人的實際生產(chǎn)經(jīng)驗，提出以下設計方案：整個裝配系統(tǒng)采用臥式裝針方式，軸承外圈采用直立狀態(tài)，開口端正對滾針進給端，滾針采用橫向進給方式，即采用一特殊裝配裝置使?jié)L針安排成圓周均布狀態(tài)，其圓周直徑和軸承外圈內(nèi)壁直徑相同，然后采用一推套把滾針推入軸承內(nèi)，滾針只需排入軸承內(nèi)壁即可，從而完成整個裝配過程。為了實現(xiàn)上述方案，本裝配系統(tǒng)采用五大機構(gòu)：滾針的自動上料機構(gòu)，軸承外圈的上料機構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機構(gòu)，傳動系統(tǒng)。滾針需要整齊的排序，此機構(gòu)利用電磁產(chǎn)生的微小振動，依靠慣性力和摩擦力的綜合作用驅(qū)使?jié)L針向前運動，并在運動過程中自動定向的原理，采用振動式料斗進行上料，軸承外圈上料機構(gòu)采用重心偏移法定向的料斗裝置原理，具體采用特制一斜邊推塊上料機構(gòu)，裝配和卸料機構(gòu)采用一汽實習時所見之裝配原理，并進一步改進而成。為了實現(xiàn)裝配和卸料機構(gòu)中推套的運動，采用一圓柱凸輪擺桿機構(gòu)。由于本系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)速低，各軸之間傳動比要求低，所以采用鏈傳動，并且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，對本系統(tǒng)特別適用。綜上所述：本裝配機的總體方案合理可行。 3 典型機構(gòu)設計本裝配系統(tǒng)采用五大機構(gòu)：滾針的自動上料機構(gòu)，軸承外圈的上料機構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機構(gòu)，傳動系統(tǒng)。3.1 滾針的自動上料機構(gòu)3.1.1 自動上料裝置類型及特點自動裝卸工件裝置通常慣稱自動上下料裝置或自動上料裝置。它所完成的工作包括將工件自動安裝到機床夾具上，和加工完成后從夾具上下工件。其中的重要部分在于自動上料過程所用的各種機構(gòu)和裝置。根據(jù)原材料及毛坯形式的不同，自動上料裝置有以下三大類型：卷料（或帶料）上料裝置。將線狀的，細棒狀的材料，預先繞成卷狀，在加工時將卷料裝上自動送料機構(gòu)，材料從軸卷上拉出來，經(jīng)過自動校直被送向加工位置，在一卷材料用完之前，送料和加工是連續(xù)進行的。棒料上料裝置。當采用棒料作為毛坯時，將一定長度的棒料裝在機床上，然后按每一工件所需長度自動送料，在用完一根棒料之前，加工是連續(xù)進行的。單件毛坯上料裝置。當采用鍛件或?qū)袅项A先切成單件坯料作為毛坯時需要在機床上設置專門的件料上料裝置。本裝配機的滾針和軸承外圈都屬單件成品，所以其上料機構(gòu)屬單件毛坯上料裝置。單件毛坯自動上料裝置根據(jù)其工作特點和自動化程度的不同，可分為料倉式上料裝置和料斗式上料裝置兩種形式。料倉式上料裝置是一種半自動的上料裝置，其特點是不能使工件自動定向，需要用人工定時將一批工件按照一定的方向和位置，順序排列在料倉中，然后由送料機構(gòu)將工件逐個送到機床夾具中去。料斗式上料裝置是自動化的上料裝置。工人將單個工件成批任意的倒進料斗中，料斗中的定向機構(gòu)能將雜亂堆放的工件進行自動定向，使之按規(guī)定的方位整齊排列，并按一定的生產(chǎn)節(jié)拍把工件送到機床夾具中去。本裝配機基于的思想是為了完全解決以往由人工裝配的低效率問題，是為了實現(xiàn)裝配的全自動化，所以該上料裝置采用料斗式上料裝置。3.1.2 兩種方案的比較選擇生產(chǎn)中應用的自動定向料斗裝置有兩大類型：機械傳動式料斗裝置。在查閱一些書籍基礎(chǔ)上，見到如圖所示之上料機構(gòu)。其工作原理是：滾針堆放在方形的料斗中，然后通過齒形輪1轉(zhuǎn)動，使?jié)L針順序落入齒形輪的齒槽內(nèi)，再通過一輸料管送到裝配機構(gòu)2處。方案一：（如圖3-1）圖3-1 1齒形輪 2裝配機構(gòu)振動式料斗。在查閱大量文獻基礎(chǔ)上，見到如圖所示之上料機構(gòu)。其工作原理為：滾針堆放在圓盤底部，在微小振動的作用下，沿圓盤內(nèi)壁的螺旋形料道向上運動，定向正確的滾針從圓盤上部的出料口進入輸料管中。方案二：（如圖3-2）圖3-2 振動式料斗具體工作過程為：圓盤形料斗是由內(nèi)壁螺旋料道和底部呈錐形的料盤1組成。盤底做成錐體的目的在于使工件向四周運動，有利于走上料道。料斗的底部用連接塊14與四個板彈簧5相連接，彈簧5的下端用連接塊11固定在座盤4上。這四個傾斜安裝的板彈簧沿長度方向的中線在水平面上的投影，正好與半徑為r的圓相切。一般這個分布圓的直徑2r要小于料盤1的平均直徑Dm。在盤底部中央，還固定著銜鐵13，電磁振動器的鐵芯和線圈12則通過支承盤3安裝在座盤4上。通過三個螺釘10可以調(diào)節(jié)銜鐵與鐵芯的間隙。整個料斗裝置通過下支承盤6與用圓盤7和8組成的支座安裝在底板上。當電磁線圈中通入交流電，并且從零增加到最大值時，銜鐵13被吸向下，因為板彈簧5的下端固定，于是將產(chǎn)生彎曲變形。由于四片彈簧都是沿圓周切向置的，所以圓盤料斗1產(chǎn)生了既有上下運動又有切向扭轉(zhuǎn)的振動。料斗底部的工件在振動的作用下沿螺旋料道上升，定向后的工件從出料槽15送出。為了防止料斗的振動傳給底板或其他裝置，也為了避免支座影響料斗的自振頻率，在座盤4和下支承盤6之間裝有三個螺旋彈簧5，并且用導向桿9使整個料斗裝置定心。這種具有一個電磁振動器的料斗結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)節(jié)銜鐵和鐵芯的間隙比較方便，但須注意四個板彈簧的剛度應當一致。否則將對料斗的振動產(chǎn)生不良影響。兩種方案的比較：方案一結(jié)構(gòu)比較簡單，但是在上料過程中存在撞擊和摩擦，容易使已經(jīng)精加工的滾針表面出現(xiàn)劃傷，影響軸承的使用性能。同時可能發(fā)生卡死現(xiàn)象。方案二在送料和定向過程中，沒有機械的攪拌，撞擊和強烈的摩擦作用，因而工作平穩(wěn)。對于已經(jīng)精加工的滾針來說，用這種料斗是很合適的。最后，選定方案二中振動料斗作為滾針的上料裝置，同時采用方案一中的齒形輪作為滾針的二次定向裝置。在振動料斗和齒形輪之間用一塑料管連接。經(jīng)過參考其它上料裝置，決定在齒形輪和裝配機構(gòu)之間采用一“S”形管道，有利于滾針的自動上料。3.1.3 振動料斗的設計振動器采用電磁振動器，尺寸參照BK-150控制變壓器鐵芯的硅鋼片尺寸,振動器的鐵芯和銜鐵間隙取0.41mm。振動器的線圈接入經(jīng)過半波整流的交流電，此時振動頻率為50HZ。經(jīng)過半波整流后，頻率雖然降低一半，但振動節(jié)奏分明，料斗振幅加大，而且更易保證料道降移的加速度高于升移的加速度，有利于滾針向上滑行，因而能保證較高的送料生產(chǎn)率。如圖3-3為振動器的電路圖，電路中的半波整流器采用耐壓400伏特以上，最大允許電流0.55安培的整流二極管。圖3-3 振動器的電路圖支撐彈簧支撐彈簧的主要參數(shù)為截面尺寸和傾斜角。應用類比法初步確定板彈簧的截面尺寸為16mm，厚度為2.5mm，材料為65Mn，在調(diào)試過程中再作適當?shù)男拚?。支撐彈簧的傾斜角決定于螺旋料道的振動升角的大小。經(jīng)驗表明，經(jīng)過半波整流時取=2025，角不宜過大或過小，角較小時，工件向前的分速度大，但瞬時騰空的作用減小，適宜于精密、細小的工件送料；角較大時，騰空拋擲的作用加強，會導致降低送料平均速度，產(chǎn)生較大的噪聲。于是取=20。對于圓盤形料斗，一般支撐彈簧固定點的分布圓直徑2r比料斗的中徑Dm要小，所以支撐彈簧的傾斜角不等于角，為了得到選定的角，須用下式換算：tg=Dmtg/2r 即： =arctg(Dmtg/2r)=arctg(327tg20/310)=21圓盤料斗圓盤料斗應盡量做得輕巧些，一般都用鑄鋁制成整體式，然后將螺旋料道車出。圓盤料斗的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是：螺旋料斗的升角、升距t和中徑Dm。螺旋料斗的升角， 升角愈小，工件的平均速度愈高，但料道的螺旋圈數(shù)增多。當工件的高度或直徑較大時還會使料斗直徑顯著增大。值也不能太大，當增加到某一極限值max時，工件將不能向上滑移。根據(jù)相關(guān)分析工件在料道上滑移的條件可知，角的極限值與角和摩擦系數(shù)有關(guān)，從經(jīng)驗公式可得：tgmaxtg(-)tg即： maxarctg(tg)所選取的值應比max小，一般=15。取=3。料道螺旋升距t：應保證兩層料道之間不讓工件直立通過，其升距可按下式?jīng)Q定：t=1.6L+S=1.618+9=38（毫米）式中L工件在料道上的長度（毫米）； S料道板的厚度（毫米）。螺旋料道的中徑Dm和料道外徑D：中徑Dm取決于升角和升距t： Dm=t/(tg)=38/（3.14tg3）=327（毫米）圓盤料道的外徑：D=Dm+b+2e=327+9+24=344（毫米）式中b料道的寬度（毫米）； e料斗壁厚（毫米）。 3.1.4 “S”形輸料槽曲率半徑的確定當滾針在輸料槽中運動時，為了防止其在下滑時直立，造成卡死現(xiàn)象，其曲率半徑有一定的要求。如圖3-4所示：采用反推法，先求出工件能夠在彎管中順利通過的半徑。如圖工件能通過彎道的曲率半徑為： R=(R-s)+L/4由此可得 R=s/2+L/(8s)式中 R輸料槽轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑 L工件長度式中弧高s應根據(jù)輸料槽直槽部分B來考慮選取。如果輸料槽的直槽部分與圓弧部分做成一樣寬的話，則 B=d+c+s式中d工件的直徑 c必須的最小間隙，可以用工件的直徑d作為公稱尺寸，取其67級精度的公差數(shù)值根據(jù)本工件滾針的自身特性，取s=2mm，則工件可以順利通過彎道的半徑R為： R=s/2+L/(8s)=2/2+18/(82)=21.5式中L=18mm顯然，使?jié)L針在輸料槽中不會直立的彎道半徑R21.5，結(jié)合其自身結(jié)構(gòu)取R=16mm。圖3-4 “S”形輸料槽3.2 軸承外圈的上料機構(gòu)與滾針的上料機構(gòu)相比，軸承外圈的自動上料機構(gòu)多了軸承外圈的進一步定向要求。軸承外圈的圖樣如圖3-5：圖3-5 軸承外圈簡圖根據(jù)其自身結(jié)構(gòu)特性，其為一端開口，一端封閉的碗形結(jié)構(gòu)，所以裝配時必須要求其開口端正對裝滾針端。所以該上料機構(gòu)必須有二次定向要求。3.2.1 料斗裝置定向方法通常料斗裝置的定向方法有以下幾種：抓取法、槽隙定向法、型孔選取法和重心偏移法。用抓取法定向的料斗裝置在這種料斗中，利用運動著的定向機構(gòu)抓取工件的某些表面，如孔、凹槽等，使之從成堆的雜亂工件中分離出來并定向排列。常用的定向機構(gòu)有桿、銷、鉤子等，適用于帶孔的套狀、碗狀和環(huán)狀零件。用槽隙定向的料斗裝置在這種料斗中，用專門的定向機構(gòu)攪動工件，使工件在不停的運動中落進溝槽成縫隙實現(xiàn)定向。定向機構(gòu)可以作直線往復運動、擺動運動或回轉(zhuǎn)運動。這一類料斗的應用范圍較廣，可用于螺釘、螺帽、片狀、圓環(huán)以及各種帶頭部的工件。用型孔選取法定向的料斗裝置在這種料斗中，利用定向機構(gòu)上一定形狀和尺寸的孔穴對工件進行篩選，只有位置和截面相應于型孔的工件，才能落入孔中而獲得定向。這種定向機構(gòu)大多系作連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動。用重心偏移法定向的料斗裝置對于一些在軸線方向重心偏移的工件，可以利用這一特性，使重端倒向一個方向；對于某些重心偏移不太明顯的工件，則在料斗中用一些簡單的構(gòu)件人為地造成重心偏移，借以使之定向。3.2.2 兩種方案的比較選擇本裝配機用的軸承外圈有兩個顯著特點：形狀為碗形；軸線上重心偏移。根據(jù)這兩個特點，此上料機構(gòu)有兩種方案。方案一：采用抓取法定向的料斗裝置。如圖3-6所示，為鏈帶式料斗裝置，適用于碗狀、蓋狀和環(huán)狀零件的自動定向。裝著銷4的鏈帶1，在連續(xù)運動時，堆放在料斗3中的工件被銷子4掛住后再被鏈帶向上，然后順次進入輸料槽5。工件上行時，當軸承外圈開口朝下時，工件正好被銷4卡住而能隨鏈帶上行，當開口朝上時，工件就不能上行。所以此結(jié)構(gòu)正好可以實現(xiàn)軸承外圈的定向。圖3-6 帶式料斗簡圖方案二：根據(jù)此軸承外圈重心偏移的特性，采用側(cè)邊刮板式料斗進給裝置。其簡圖如圖3-7。其工作原理為：當推板向上運動通過料堆時，由于堆板1頂部的形狀如圖，堆板的厚度做成軸承外圈寬度的1/2，由于軸承外圈的重心偏向封口端，所以當工件的開口端向左，即封閉端朝向料斗時，工件由于重力作用而掉入料斗；只有那些開口朝右，即封口端背向料斗時，工件才能被推板攜帶向上運動。由于推板頂面是一個傾斜面，所以定位正確的工件被推倒一定高度，即超過出料口時，工件便順著輸料道輸出到裝配位置。為了防止推板在上行時被卡死，本裝配機選用了導向性好的燕尾槽結(jié)構(gòu)，即把墊板2做成帶燕尾的槽，推板1在其中上下滑動。由于本機構(gòu)對其導向精度不做要求，因此在加工時不要苛求。圖3-7 側(cè)邊刮板式料斗簡圖兩種方案的比較：方案一采用鏈帶式上料機構(gòu)，有其一定的優(yōu)點。但其整個結(jié)構(gòu)較大，比較適合于大型的機器。其二，由于其帶輪為圓形，在工件由銷上進入輸料道中時，工件由于自身重力作用，有翻轉(zhuǎn)、錯位的可能。其三，當輸料道中裝滿工件時，由鏈帶上行的工件將無處貯存。因此，需另加一自動釋放多余工件的裝置。而方案二整個機構(gòu)比較簡單，巧妙的設計推板的形式后，它能簡便并準確的給工件定向，大大簡化了整個判斷控制過程。工件由推板進入輸料道時，由于推板形狀和輸料道形狀相似，可以避免翻轉(zhuǎn)、錯位現(xiàn)象。當輸料道中裝滿工件時，在推板上準備到輸料道中的工件，可以隨著推板一起下行，再回到料斗中，不需另加任何裝置，因而簡化了結(jié)構(gòu)。綜上所述，方案二更適合于本裝配機，采用方案二之結(jié)構(gòu)。另外，方案二側(cè)邊刮板式料斗裝置的驅(qū)動機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)，為了盡可能增大其行程，減小其結(jié)構(gòu)，采用對心曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，其示意簡圖如圖3-8：圖3-8 對心曲柄滑塊上料機構(gòu)簡圖3.3 裝配和卸料裝置裝配工藝過程是機械制造過程中必不可少的一環(huán)。在大批和大量生產(chǎn)中，常需完成大量而復雜的裝配操作，裝配工人往往在長時間內(nèi)重復單純的、勞動強度較大的工作，與切削加工過程相比，勞動生產(chǎn)率要相對低的多。使裝配過程實現(xiàn)自動化，不僅可以使工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且是進一步實現(xiàn)生產(chǎn)過程綜合自動化的重要組成部分。在大批和大量生產(chǎn)中，產(chǎn)品的裝配過程常常組織在流水線上進行，并采用各種機械化裝置來完成那些勞動量最大和最繁重的工作。本裝配機裝配裝置和卸料裝置由設計者設計為一體。其工作簡圖如圖3-9：圖3-9 裝配和卸料裝置簡圖其工作原理為：軸4的左端部作成長為滾針長度的一段軸，周邊均布與滾針形狀相似的齒形槽。當滾針由滾針的上料機構(gòu)輸送過來后，軸4旋轉(zhuǎn)一周后，每個齒形槽中裝有一滾針。另外，由軸承外圈上料機構(gòu)輸出的工件進入“U”形塊1中；然后推套5運動，推動滾針進入軸承外圈內(nèi)部。彈性擋塊2形狀如圖示。當推套推動滾針向前運動時，它和軸承外圈有一起向前運動的趨勢，而擋塊2恰恰給它一適當阻力，使?jié)L針在完全裝入軸承之前，軸承不會向前運動。當滾針完全裝入軸承后，推套5繼續(xù)前行，由于擋塊2是斜面形狀的，軸承前行時壓著擋塊，使之縮入“U”形塊1內(nèi)，軸承被推出“U”形塊，掉入“U”形塊1左邊的下料道中，完成整個裝配和卸料過程。此裝置可以提出幾點疑點，在此作一解答：疑點1：在實際裝配時，滾針和軸承外圈內(nèi)部有油，油液有一定粘度，即有一定的粘力，所以在滾針裝入軸承后，推套在回退時，有可能粘在滾針和軸承退回，這如何解決？答：這主要依靠擋塊2的作用。在裝配完成后，推套推著滾針和軸承前行，當它壓在擋塊2并且完全推過擋塊2之后，擋塊在彈簧力作用下隨即推出復位，把裝配好的軸承擋在左邊，當推套回退時，軸承也不會隨著退回。疑點2：推套推動裝配完好的軸承掉入下料道時，軸承可能滾動下行，當它到達地面時會產(chǎn)生沖擊力，有可能使裝配好的滾針從軸承中脫落，則問題如何解決？答：此問題可以把下料道的寬度做的大些，即它的寬度要大于軸承外圈的直徑，這樣當軸承被推出“U”形塊的長度大于其偏心時，軸承即在重心作用下產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，正好翻轉(zhuǎn)之后，開口朝上落入下料道中，在重力作用下沿著傾斜的下料道下落。這樣就大大降低其下料速度（由滾動轉(zhuǎn)化為滑動），且開口朝上，此狀態(tài)有利于保護裝配完的滾針。綜上所述，此種方案切實可行。3.4 凸輪機構(gòu)3.4.1 兩種方案的比較選擇在各種機械中，特別是自動機械中，廣泛的應用各種類型的凸輪機構(gòu)。凸輪機構(gòu)之所以得到如此廣泛的應用，主要是由于凸輪機構(gòu)可以實現(xiàn)各種復雜的運動要求，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊。本裝配機中，推套的運動為往復直線運動。為了實現(xiàn)此種運動，設計為用凸輪機構(gòu)。因本裝配機推套的運動和動力的輸入為都是豎直平面內(nèi)，所以有兩種設計方案。方案一：凸輪機構(gòu)選用擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)。動力輸入方式選用一對錐齒輪傳動，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-10：圖3-10 方案一簡圖其工作原理為：動力由軸1輸入，通過錐齒輪傳給軸2，然后帶動凸輪轉(zhuǎn)動，推動滾子擺動，通過鉸支點的杠桿作用，帶動推套左右擺動，從而實現(xiàn)裝配。方案二：采用擺動推桿圓柱凸輪機構(gòu)。其示意簡圖如圖3-11：圖3-11 方案二簡圖其工作原理為：由于凸輪形狀為圓柱凸輪，它很好的解決了動力輸入的問題。其工作時，圓柱凸輪轉(zhuǎn)動，推動滾子在溝槽中運動。另一方面，擺桿也繞著鉸接點擺動，帶動推套左右直線運動。兩方案比較：兩方案都可實現(xiàn)預先的運動。方案一采用平面凸輪機構(gòu)，動力輸入采用一對錐齒輪。而方案二采用圓柱凸齒輪機構(gòu)，大大簡化了結(jié)構(gòu)。所以采用方案二。3.4.2 凸輪輪廓曲線設計推桿的運動規(guī)律，是指推桿在推程或回程時，其位移、速度和加速度隨時間變化的規(guī)律。通常推桿的運動規(guī)律有等速運動、等加速等減速運動、簡諧運動和正弦加速度運動等。本裝配機推桿的運動規(guī)律可以有兩種：等速運動在推程階段，凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動，經(jīng)過時間t0 ，凸輪轉(zhuǎn)動的推程角為0 ，而推桿等速度完成的推程為h。則推程時推桿的運動方程式為：S=h/0V=h/0a=0回程時基本相似，不再重復。推桿做等速運動時的運動線圖（推程）如圖3-12所示。圖3-12 等速運動線圖則擺桿在推程和回程時運動速度是恒定的，比較平穩(wěn)。這是它的優(yōu)點。但由加速度圖線可知，在運動開始和終止的瞬間，速度有突變，所以這時推桿的加速度在理論上由零值突變?yōu)闊o窮大，致使凸桿突然產(chǎn)生非常大的慣性力，因而使凸輪機構(gòu)受到極大的沖擊，使機構(gòu)損壞的較快。另外，這種沖擊使整個裝配機也產(chǎn)生很大的擺動，對整個裝配過程不利。正弦加速度運動為了使推桿的加速度按更理想的規(guī)律變化，同理可得出推桿在推程時運動方程式為： S=h/0-sin(2/0)/2 V=h1-cos(2/0) /0 a=2hsin(2/0)/ 0其運動線圖（推程）時如圖3-13所示。圖3-13 正弦加速度運動線圖則由圖可知，推桿在剛開始和到達最高點時，其速度都為0，加速度也為0，故不存在有沖擊，所以運動比較平穩(wěn)，故具有較好的動力性能。而在中部分時，其速度逐漸增大，使推套在裝配前具有一定速度，這也提高了裝配效率。而在裝配結(jié)束時，即推套行程最大時速度為0，使之有一定的停頓，這樣更有利于裝配。綜合比較之下，選擇的運動規(guī)律。整個凸輪的輪廓線的設計采用作圖法，詳見附錄電算程序PROGRAM NO.2。3.5 傳動系統(tǒng)設計通常機械傳動中典型的傳動方式有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、摩擦傳動等，其各自都具有自己的特點。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉、不需潤滑以及緩沖吸振等特點，比較適合于高速運動。齒輪傳動的特點有瞬時傳動比恒定、傳動比范圍大、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本較高等。鏈傳動屬于具有中間撓性件的嚙合運動，它兼有齒輪和帶傳動的一些特點。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝的精度要求較低；鏈齒輪受力情況較好，承載能力較大；有一定的緩沖和減振性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。與帶傳動相比，鏈傳動的平均傳動比準確；傳動效率較高；鏈條對軸的拉力較??；同樣使用條件下，結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊；鏈條的磨損伸長緩慢，張緊調(diào)節(jié)工作量較小。結(jié)合本裝配機的自身特點，要求的轉(zhuǎn)速較低，所以不宜用帶傳動；另一方面，傳動中，各軸之間不要求精確的傳動比，所以不宜采用齒輪傳動。綜之，本裝配機采用鏈傳動更為適宜。3.5.1 電機的選擇綜合觀察本裝配，其消耗功率的地方主要有：滾針的上料機構(gòu)、軸承外圈的上料機構(gòu)、裝配和卸料機構(gòu)、凸輪機構(gòu)。其中只有軸承外圈上料機構(gòu)消耗的功率最大?？纱篌w估算如下：設每只軸承外圈的質(zhì)量為0.2kg，在此機構(gòu)中，推塊的行程為100mm，推塊每上升一次最多可攜帶三只，則推塊在一次行程中所做的功為：w = mg h = 0.23100.1 = 0.6(J)由于前面已要求裝針數(shù)量為每分鐘十只左右，所以此軸的轉(zhuǎn)速估計為n = 10r/min，則推塊消耗的功率為：P = 0.610/60 = 0.1(w)為了增大其安全系數(shù)，所得功率值可乘以一安全系數(shù)5，得其功率值為P = 0.5w，則此功率值可以假定為其他三個機構(gòu)各自所消耗之功率，則整個裝配機所消耗的功率為：P總 = 40.5 = 2w選擇電機時，只要電動功率滿足機器所能消耗的功率即可，因此，電機選為Y801-4型，滿載功率為0.55kw，滿載時電機轉(zhuǎn)速為1440r/min。3.5.2 減速器的選擇由于本裝配機所最終要求之轉(zhuǎn)速較低（10r/min左右），而電機轉(zhuǎn)速較高，所以選擇減速器的原則為 降速比大； 結(jié)構(gòu)尺寸小。綜合考慮之下，減速器選擇擺線針輪減速器（JB2982-81）。根據(jù)動力傳入方式，選擇為臥式，電動機直聯(lián)型單級減速器。機型號為15，傳動比為43，輸入功率為0.55kw，輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min。3.5.3 滾子鏈傳動由圖00-05可知，本裝配機的動力輸入路線為：動力由電機經(jīng)減速器，然后輸入裝配裝置軸，然后再由此軸分別傳給滾針上料機構(gòu)軸和凸輪機構(gòu)軸，然后再由凸輪機構(gòu)軸傳給軸承外圈上料機構(gòu)軸。共有四條鏈和四對鏈輪需進行設計。減速器軸與裝配裝置軸的鏈傳動設計 電機轉(zhuǎn)速為1500r/min，減速器降速比為43，則減速器輸出軸，即小鏈輪轉(zhuǎn)速為：n1=1500/43=35.0r/min。預期假設裝配軸轉(zhuǎn)速為25r/min，則傳動比i = 35/25 = 1.4。鏈輪齒數(shù)計算為了防止根切，再加上本機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸要求，小鏈輪齒數(shù)選為Z1 = 19，則大鏈輪齒數(shù)Z2 = iZ1 = 1.419 = 26.6 取 Z2 = 27 。鏈條節(jié)距P由于本裝配機實際消耗功率較低，再之小鏈輪轉(zhuǎn)速也較低，由圖22-2-2（見機械設計手冊第3冊）選得節(jié)距P為08A,即 P = 12.7mm。檢驗小鏈輪孔徑由表22.2-6，dkmax = 41，而減速器輸出軸直徑為35 41，結(jié)構(gòu)可以。初定中心距a0由于結(jié)構(gòu)上有限制，暫取a0 = 12P。鏈長節(jié)數(shù)Lp = 2a0p+(z1+z2)/2+C/a0p = 212+(19+27)/2+1.6/12 = 47.1 取 Lp = 47節(jié)式中 a0p = a0/P C= (Z2-Z1)/2鏈條長度LL = LpP/1000 = 4712.7/1000 = 0.6m理論中心距aa = P(2Lp-Z2-Z1)Ka = 12.7(247-27-19)0.24858 = 151.5mm式中Ka = 0.24858，表22.2-7實際中心距aa= a-a = 151.5-0.004151.5 = 150.9mm鏈速VV= Z1n1P /(601000)= 193512.7/(601000) = 0.14m/s兩鏈輪設計a小鏈輪的設計計算小鏈輪齒數(shù)為Z1=19，則分度圓直徑d為 ：d = P/sin(180/Z1)=12.7/ sin(180/19)=77.1(mm)齒頂圓直徑為：da=P0.54+ctg(180/Z)= 12.70.54+ctg(180/19)= 83.0(mm)齒根圓直徑為： df = d-dr = 77.1-7.95 = 69.2式中 dr = 7.95分度圓弦齒高ha為：ha = 0.27P = 0.2712.7 = 3.4mm齒側(cè)凸緣直徑dg為：dgPctg(180/Z)-1.04h-0.76=12.7 ctg(180/19)-1.0412.07-0.76=62.8mmb大鏈輪的設計計算同理可得鏈輪Z2的分度圓直徑為：d2 = 12.7/sin(180/27)=109.4mm齒頂圓直徑da =12.70.54+ctg(180/27)=115.5mm齒根圓直徑df =d-dr=101.5mm齒側(cè)凸緣直徑dg95.3mm裝配裝置軸與滾針上料機構(gòu)軸的鏈傳動設計由上可知，裝配軸轉(zhuǎn)速為25r/min,而整個裝配機的要求為每分鐘10只左右。而凸輪軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)就完成一個裝配過程，所以凸輪軸的轉(zhuǎn)速為10 r/min左右。滾針上料機構(gòu)的齒形輪直徑是裝配軸裝針部分直徑的3倍，所以它的轉(zhuǎn)速10 r/min左右即可。軸承外圈上料機構(gòu)推塊寬度大約為軸承直徑之3倍，它的軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，推塊就完成一個工作循環(huán)，所以此軸轉(zhuǎn)速10 r/min左右即可?？傊b配軸與滾針上料機構(gòu)軸的傳動比為2，裝配軸與凸輪軸的傳動比為2，凸輪軸與軸承外圈上料機構(gòu)軸的傳動比為1。則滾針上料機構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速為：n2 = n1/i = 25/2 = 12.5r/min鏈輪齒數(shù)小鏈輪齒數(shù)，為了滿足結(jié)構(gòu)要求和不使小鏈輪根切，選擇Z1 = 15，則大鏈輪齒數(shù)Z2 = 30。鏈條節(jié)距P同理鏈條節(jié)距取08A，即P = 12.7mm檢驗小鏈輪孔徑由表22.2-6，dkmax = 28mm，而實際軸徑為18mm28mm，可以。初定中心距a0由于受到結(jié)構(gòu)限制，初定中心距為a0 = 16P。鏈長節(jié)數(shù)Lp Lp = 2a0p+(Z1+Z2)/2+c/a0p = 216+(15+30)/2+5.7/16 = 54.8取Lp = 54節(jié)式中 C= (Z2-Z1)/2=5.7鏈條長度LL = LpP/1000 = 5412.7/1000 = 0.7(m)理論中心距aa = P(2Lp-Z2-Z1)Kd =12.7(254-30-15)0.24722 = 197.8mm實際中心距aa= a-a = 197.8-0.004197.8 = 197.0mm鏈速VV = Z1n1P/(100060 )= 152512.7/(100060 )= 0.08m/s兩鏈輪的設計a小鏈輪的設計計算小鏈輪Z1 = 15，則其分度圓直徑d為：d = P/sin(180/Z1)=12.7/ sin(180/15)=61.1(mm)其齒頂圓直徑為：da=P0.54+ctg(180/Z1)= 12.70.54+ctg(180/15)=66.6(mm)齒根圓直徑df為：df = d-dr = 61.1-7.95 = 53.65mm其分度圓弦齒高ha為：ha = 0.27P = 3.4mm齒側(cè)凸緣直徑dg為：dgPctg(180/Z1)-1.04h-0.76=12.7 ctg(180/15)-1.0412.07-0.76=46.4mmb大鏈輪的設計計算大齒輪Z2 = 30,同理可得分度圓直徑 d = 121.5mm齒頂圓直徑 da = 127.7mm齒根圓直徑 df = 113.55mm齒側(cè)凸緣直徑 dg 107.5mm裝配軸與凸輪軸的鏈傳動設計由上述可知，裝配軸與凸輪軸的傳動比為2，小鏈輪取Z1 = 15，大鏈輪取Z2 = 30，鏈節(jié)距P取08A，則大小鏈輪形狀同所設計。不同點在于鏈長和鏈速。初定中心距為：根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，設a0 = 10P，則鏈條節(jié)數(shù)Lp為：Lp = 2a0p+(Z1+Z2)/2+C/a0p = 210+(15+30)/2+5.7/10 = 43.07 取43節(jié)則理論中心距a為：a = P(2Lp-Z2-Z1)ka = 12.7(243-30-15) 0.24722 = 128.7mm實際中心距a為：a=a-a=128.2mm鏈速V為： V=152512.7/(100060) = 0.08m/s。凸輪軸和軸承外圈上料機構(gòu)軸的鏈傳動設計此兩軸之間的傳動比為1；根據(jù)前述可取Z1 = Z2 = 15，兩鏈輪結(jié)構(gòu)同前述。同理初定中心距a0為a0 = 10P，則鏈長節(jié)數(shù)Lp為：Lp=2a0p+(Z1+Z2)/2+C/a0p=210+15=35節(jié)式中C=0理論中心距a為：a = P/2(Lp-Z) = 12.7/2（35-15） = 127.0(mm)實際中心距a為：a= a-a =126.5(mm)鏈速V為：V = 1512.712.5/(100060) = 0.04m/s綜上所述，裝配軸的轉(zhuǎn)速是其他各軸轉(zhuǎn)速2倍，此種設計方案能保證裝配時，裝配軸左端齒形槽中均填有滾針，使裝配時不致有缺針現(xiàn)象。由估算結(jié)果可知，本裝配機所消耗功率很小，各傳動軸直徑取在20左右，足夠用，所以其強度校驗部分可省略。驗算程序見電算程序PROGRAM NO.1。所以此傳動方案切實可行。4 機器的使用和維護4.1 機器的調(diào)整本裝配機在使用前要進行適當?shù)恼{(diào)整。主要有以下幾方面：4.1.1“U”形塊的調(diào)整“U”形塊的作用是托著軸承外圈在其上進行裝配和卸料。裝配時，推套是推著一圈的的滾針同時前行，同時進入軸承外圈內(nèi)壁。假設“U”形塊的中心線與裝配軸的中心線不同心時，滾針就很難順利的進行裝配。所以在裝配前和裝配前期要進行實驗，適當調(diào)整“U”形塊的位置，使裝配時更順利。4.1.2 滑動軸承的調(diào)整在機器的安裝過程中，滑動軸承的一端和軸肩接觸，起到限制軸軸向竄動的作用，滑動軸承工作時，軸承是固定不動的，軸在其中轉(zhuǎn)動，所以如果軸承一端和軸肩之間的間隙過小，則軸在轉(zhuǎn)動時勢必受很大的摩擦阻力，增加不必的功率消耗。而反之，若兩者之間間隙過大時，軸容易產(chǎn)生軸向竄動。所以兩者之間的間隙必須做適當?shù)恼{(diào)整。4.1.3 鏈的調(diào)整在安裝時，由于鏈傳動的中心距要求較低，而鏈傳動時要有一定的初張緊力，這就需要根據(jù)實際情況對鏈的中心距進行適當調(diào)整，使鏈條松緊適當。4.2 機器的使用在機器啟動之后，由工人定時向滾針料斗和軸承外圈料斗中分別裝入滾針和軸承外圈即可，還需工人定時將裝配好的軸承取走入庫。在滾針下料時，滾針有可能在特殊情況下卡死，所以由工人通過玻璃觀察其下行情況，萬一出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，立即取下玻璃把出故障的滾針清除。4.3 機器的維護機器在使用過程中需要定期進行修檢，若發(fā)現(xiàn)問題馬上解決。另外，滑動軸承在工作時需要定期向其螺旋槽中注油潤滑，以減小其磨損，增長壽命。鏈條在工作時因其工作速度較低，需采用油刷或油壺人工定期潤滑，以增長鏈輪和鏈條的工作壽命。再者，要定期給凸輪溝槽注油潤滑，以減小滾子在槽中運動的摩擦阻力。最后，各鉸鏈連接部分也要由人工定期注油潤滑。5“U”形塊的加工工藝過程工序一：下料88mm44mm32mm 機床：鋸床工序二：銑平面 機床：立式銑床 夾具：專用銑夾具 刀具：面銑刀工步1：銑平面一 ，去掉1mm加工余量。工步2：銑平面二 ，去掉1mm加工余量。工步3：銑一側(cè)平面44mm32mm，去掉1mm加工余量，工序圖同理。工步4：銑另一側(cè)平面44mm32mm，去掉1mm加工余量，工序圖同理。工步5：銑一側(cè)平面88mm32mm，去掉1mm加工余量，工序圖同理。工步6：銑另一側(cè)平面88mm32mm，去掉1mm加工余量，工序圖同理。 工序三：銑“U”形槽，半徑20mm。機床：臥式銑床 夾具：專用銑夾具 刀具：仿形銑刀工序四：銑兩端開口槽 5mm10mm機床：立式銑床 夾具：專用銑夾具 刀具：圓柱銑刀 工序五：加工孔 12mm 工步1： 鉆孔 11mm 機床：搖臂鉆床 夾具：專用鉆夾具 刀具：麻花鉆工步2：擴孔11.85mm機床：搖臂鉆床 夾具：專用鉆夾具 刀具：擴孔鉆工序圖同上。工步3：鉸孔12mm機床：搖臂鉆床 夾具：專用鉆夾具 刀具：機用鉸刀工序圖同上。結(jié) 論本自動裝配機系統(tǒng)采用五大機構(gòu)：滾針的自動上料機構(gòu)，軸承外圈的上料機構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機構(gòu)，傳動系統(tǒng)。滾針需要整齊的排序，此機構(gòu)利用電磁產(chǎn)生的微小振動，依靠慣性力和摩擦力的綜合作用驅(qū)使?jié)L針向前運動，并在運動過程中自動定向的原理，采用振動式料斗進行上料，軸承外圈上料機構(gòu)采用重心偏移法定向的料斗裝置原理，具體采用特制一斜邊推塊上料機構(gòu)，裝配和卸料機構(gòu)采用一汽實習時所見之裝配原理，并進一步改進而成。整個裝配系統(tǒng)采用臥式裝針方式，軸承外圈采用直立狀態(tài)，開口端正對滾針進給端，滾針采用橫向進給方式，即采用一特殊裝配裝置使?jié)L針安排成圓周均布狀態(tài)，其圓周直徑和軸承外圈內(nèi)壁直徑相同，然后采用一推套把滾針推入軸承內(nèi)，滾針只需排入軸承內(nèi)壁即可，從而完成整個裝配過程。為了實現(xiàn)裝配和卸料機構(gòu)中推套的運動，采用一圓柱凸輪擺桿機構(gòu)。由于本系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)速低，各軸之間傳動比要求低，所以采用鏈傳動，并且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，對本系統(tǒng)特別適用。本裝配課題在實際解決后，即自動裝針機實際投入使用后，完全代替人工勞動后，將會大大提高勞動生產(chǎn)率，更重要的是，節(jié)省了大量人力物力資源，對企業(yè)效益提高大有益處。綜上，此滾針軸承自動裝針機原理可行，實際實用。至此，此課題的設計和研究結(jié)束。致 謝為期兩個月的畢業(yè)設計終于結(jié)束了，整個設計過程是對以往我們所學基礎(chǔ)課和專業(yè)課的復習、鞏固和提高，是以后從事科研工作的一次預演，對以后的從事實際的生產(chǎn)工作大有益處。在本次設計中，我得到了指導教師導師的諄諄教導和耐心講解，同時也學到了老師解決問題的方法。從老師的言傳身教中，我也深深欽佩老師的嚴謹治學的態(tài)度，在此深表感謝。在設計中，同時還得到了工程制圖教研室，機械原理教研室，機械設計教研室和機械制造教研室的各位老師的指導，在此向各位老師深表謝意。參考文獻1 英 R.M.韋布， B.D.喬特.自動裝配圖集料斗進給裝置與控制系統(tǒng).上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1983.72 英 R.M.韋布，B.D.喬特.自動裝配圖集傳送機構(gòu).上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1983.73 英 R.M.韋布，B.D.喬特.自動裝配圖集定向機構(gòu)與擒縱裝置. 上海：上海科學技術(shù)出版社，1983.74 英 R.M.韋布，B.D.喬特.自動裝配圖集工件移置機構(gòu).上海：上海科學技術(shù)出版社，1983.75 華中工學院機械制造教研室.機床自動化與自動線.北京：機械工業(yè)出版社，1981.36 工業(yè)機械手圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，19787 侯洪生.機械工程圖學.北京：科學出版社，2001.98 秦榮榮.機械原理.長春：吉林科學技術(shù)出版社，2000.59 寇尊權(quán).機械設計課程設計.長春：吉林科學技術(shù)出版社，1999.910 周世學.機械制造工藝與夾具.北京：北京理工大學出版社，1999.811李云.機械制造工藝及設備設計指導手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1996.1212 Visual Basic 程序設計.崔武子.北京：清華大學出版社，2005.113 譚慶昌.機械設計.長春：吉林科學技術(shù)出版社，2000.14 于駿一，鄒青.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社，2004.15 機械設計手冊聯(lián)合編寫組.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，1982.16 Techniques in automated assembling the state of the 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