1、 1*大学毕业设计说明书（雨）主动柱齿轮自动上下料专用机（全套图纸）专业： 学号： 1334095854 姓名： 指导教师： 雨辰 完成日期： 摘 要2本次所设计的课题是:主动柱齿轮自动上下料专用机构 .零件是长春一汽底盘分厂制造的汽车底盘中减速器里的主动柱齿轮，它主要用于载重汽车的底盘中，起着传递转矩、降低转速的作用。本次毕业设计主要研究上下料机构的设计，所要完成的任务包括：绘制零件图（A3 ） 、设计输送工件毛坯用的送料机构（A0） ，设计铣端面和打中心孔的起夹紧作用的液压夹紧滑台机构（A0） 、设计此套机构的控制部分（主要使用欧姆龙 C 系列 P 型机进行控制。设计送料机构时，采用液压缸
2、需要请咨询学号数字企鹅压力驱动，链条链轮、齿轮齿条传动，实现传送工件的目的；设计液压夹紧机构时，采用液压缸压力驱动，齿轮齿条传动，实现滑台两侧同时对工件夹紧；设计控制部分大采用 C60P 型 PLC，对机构所要求的功能进行控制，并注意急停、保护部分。最后，将送料机构液压滑台、控制部分及同组同学所设计的机械手机构、机床总体布局、液压部分总体规划，从而形成一个完整的机电一体化的上下料机构，以完成自动加工主动柱齿轮的第一道工序。关键词：液压机构；送料机构；链轮链条；PLC 控制。Abstract3The object of this design just before our graduation
3、 is a initiative pillar gear for the car bed-rock lying in the decelerating device of the automobile bed-rocks, which are manufactured by the First Car-Manufacturer of Changchun. It is primarily used to transmit the torsion and torques of the bed-rock inside heavy automobile and also can decelerate.
4、The main researching work of this designing is to study the particular fixture among it which including : drawing the part diagram (A3),designing a stock for transmitting the materials of work piece (A0),design a stock to tight the total diagram (A0),designing controlling part of this machine (mainl
5、y using OMRON serious C size PLC to control).When designing the stock for transmitting, adopting liquid, press to realize gear and rack, wheel track and racks removing, then work piece can remove one to another.When designing the pressure stock, adopting liquid press to realize gear and racks removi
6、ng, then the stock can tight the work piece by the two sides at the same time.When designing the controlling part, using C60P size PLC, to achieve the commanding function, and noticing urgent stopping, protect part,Finally, designing sending machine, pressure machine, controlling part, and the orien
7、tation diagram of machine tool. The diagram of whole part putting, the pressure part which is designed by my classmate in the same hard, forming a whole machine for up and down the materials, then the first process of initiative pillar gear can be auto processed.KEY WORD: pressure machine, a materia
8、l for transmitting, gear and rackWheel rack and rack, PLC controlling.前 言4在现代工业生产自动化领域里,材料的搬运,机床上下料,整体的装配等实现自动化是十分必要的。在机械工业部门,这些程序的费用占全部加工费用的三分之一以上，所费时间占加工时间的三分之二以上，且绝大多数的事故发生在这些工序.自动上下料装置和工业机械手就是为实现这些工序的自动化而设计的。工业机械手在二十世纪五十年代就已用于生产。它是在自动上下料的基础上发展起来的一种机械装置。开始主要用于实现自动上下料和搬运工作,完成单机自动化和生产线自动化.随着应用范围不断扩
9、大,现已用来操作工具和完成一定作业。而本次所设计的自动上下料专用机构,是利用液压系统驱动和电器系统控制实现自动线的自动工作循环。在成批大量生产中, 需要请咨询学号数字企鹅尤其在要求生产率很高,机动工时很短的情况下,上下料是一项重复而繁重的工作,为提高生产率,减轻体力劳动,保证安全生产,采用自动上下料装置是行之有效的方法.而且,实践也证明,工业机械手在加工主动柱齿轮的时候可以代替人手减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,提高生产率。因为液压系统操作方便,电器系统控制灵活,成本低,工作可靠,完全能满足我们的工作性能要求。因此本次主动柱齿轮自动上下料装置采用液压驱动及电器控制的工业机械手。伴随着我国工业
10、生产的飞跃发展,自动化程度的迅速提高,实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。自动上下料装置和工业机械手就是为实现这些工序的自动化而设计的。一个好的自动上下料装置应该满足以下条件：(1)提高工人劳动生产率,显著减轻工人的劳动强度；(2) 工作稳定可靠，运转噪声小，不会损伤工人，使用寿命长；(3)结构简单紧凑，最大限度采用标准化零部件，通用性好，易于制造，成本低。经实践验证,本次设计的自动上下料专用机构基本达到预期要求。同时，通过本次设计也对自己大学几年来的专业课知识作了系统的复习，加深了理解。鉴于本人的学识能力有限和设计时间短
11、暂，因此难免有一些差错和不足，敬请各位老师批评指正。目 录5摘要1Abstract2前言3第 1 章 传动方案拟定.61.1 概述61.2 传动方案的拟定6第 2 章 自动送料机构的设计.82.1 传动方案的论证82.2 液压缸的设计计算102.2.1 液压缸类型的确定102.2.2 基本参数的确定102.2.3 结构强度计算及稳定性校核 122.2.4 计算流量 132.3 链传动的设计计算132.4 传动轴的设计计算.162.5 平键的选择与校核.182.6 花键的选择与校核.192.7 齿轮参数的确定.19第 3 章 液压夹紧滑台机构的设计213.1 液压夹紧滑台的整体设计213.2 液
12、压滑台相关数据计算21第 4 章 机构的电气控制部分设计.244.1 可编程控制器概述2464.2 机构控制部分设计264.2.1 OMRON C 系列 P 型机简介 .264.2.2 设计所选机型.274.2.3 机构的 I/O 分配.274.2.4 机构控制流程284.2.5 机构的梯形图程序29结论.31谢辞.32参考文献.337第 1 章 传 动 方 案 拟 订1.1 概 述本次毕业设计我的课题是主动柱齿轮自动上下料机构设计 ，需要完成的任务有：1. 绘制零件图2. 设计送料用的送料机构3. 设计夹紧工件用的液压夹紧滑台机构4. 绘制送料机构及液压夹紧滑台的典型零件图5. 设计此套机构
13、的 PLC 控制程序6. 完成毕业设计说明书其中重点和难点是送料机构，液压夹紧滑台机构，PLC 控制部分的设计。本零件是长春一汽底盘制造厂制造的汽车减速其的主动柱齿轮，它主要用于载重汽车的底盘中，起着传递转矩，降低转速的作用。该零件需经过毛坯锻造，铣两端面“，钻中心孔等15 道工序，才能够生产出产品。该零件产量为 30000 件/年，零件重量约为 15KG/件，可知其产量属于中批量生产。为了提高加工质量和劳动生产率，同时降低工人的劳动强度和减少废品率，将进行部分工序自动化，由专用机床代替工人生产，自动进行送料，上下料等，既减少了工人工作时间，又提高了生产效益，因此一个工人可同时对多台机床进行操
14、作，使人员配制更加合理。本着这些目的，进行上下料自动机构的设计是很必要的，而机械手的设计将为以后的生产线提供广泛的用途。81. 2 传动方案的拟订在自动化生产线中，需要较多的机械手和送料机构，要求使零件的设计和制造满足产品的“三化”要求系列化，通用化和标准化。这样才能够使机构不但制造和装配方便，简单，而且维修时各个零部件更换容易，故各送料机构和上下料机构机械手的传动原理和结构尺寸都设计成基本相同，差别只在于安装的方向上，因此料道和机械手是整个生产线的基本组成单元。工件的传动路线如下：毛坯放置在送料机构的传动链上送料机构将工件输送到机械手能够接触到的地方（行程开关控制）上料机械手夹持工件，将工件
15、放置在托料架上支架动作，机械手回位液压夹紧滑台夹紧工件两床头横向相向运动，进行铣端面两床头纵向相向运动，钻中心孔两床头反向纵向相背运动，钻孔完成两床头反向横向相背运动，退出切削，夹具松开托料架上升，工件进位下料机械手夹持工件，再将工件置于第二道工序的送料机构上，如此反复，就可以实现工件的流水线了。在本次设计值得注意的是：行程开关，作为位置检测元件，在检测元定位精度较低，因而起往往不单独使用，而是辅以定位元件或挡块等元件定位；使用位置传感器作为更精密的位置检测元件，以检测元件是否放对位置（托料架上） ；使用压力传感器作为判断夹紧力的元件，以及判断工件是否夹紧。由于此次设计所涉及的动作较多，故需要
16、使用较多的 I/O 端子的 PLC，因此选用 OMRON 的 C 系列 P 型号 C60P PLC，对机构进行控制。9第 2 章 自动送料机构的设计2.1 传动方案的论证传动方案的确定，在传动系统的设计过程中起着相当重要的作用，传动方案是否合理，这直接影响着传动机构的工作效率，而合理的传动方案不仅能够满足机器的功能要求，而且还应该使工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，传动效率高，使用维修方便，以及适应各种工作条件等要求，在传动系统中的方案确定过程中，要同时满足这些要求是比较困难的，因此我们要将拟订的各种传动方案进行比较，使传动能够满足重点要求的，综合性能较高的方案就是我们所要的传动方案。自动送料机构
17、的主要传动要求是能够实现间歇运动，使工件在一个工件完成加工后再送入到待加工位置。为此我们拟订了三种传动方案：1.液压传动；2.气压传动；3.电气传动。方案一的传动特点：（1） 液压传动各执行元件机构的动作和力（力矩）是靠液体来传动的，所以液体的质量和清洁度将直接影响到液压设备的运动状况。（2） 在相等功率条件下，液压传动设备比机械传动设备体积小，重量轻，运动惯性小，动态性能好，换向频率高。其往复回转动作可达每秒 500 次，往复直线运动可达1000 次。（3） 液压设备中，液压系统与电气控制系统联合使用，自动化程度高。（4） 液压设备要保持良好的技术状态就必须做到控制油液污染，控制泄露和控制温
18、升及吸空等。10（5） 液压设备由标准化程度较高，通用较强的液压元件组成，故便于设计制造和推广使用。（6） 液压传动设备具有自我润滑和自动防止过载的保护能力，故使用起来安全可靠。 （7） 由于液压传动的各个执行机构所传递的力，速度，位移可无级调节（调节范围可达 1：2000） ，故能迅速适应被控制参数的变化。（8） 液压元件标准化，系列化的水平较高，故液压设备一般比机械设备技术改造投资少，时间短，并且容易实现。（9） 液压元件属于精密零件，因此元件的维修比较困难。（10） 液压设备的故障有隐蔽性和多样性，因此故障原因的判断要比机械故障的判断难得多。方案二的传动特点：（1） 气体流动时惯性小，所
19、以气动元件的动作快，反映灵敏，在系统中建立起一定压力和流速所需的时间短。（2） 空气的粘性小，因此在管道中流动的压力损失小，便于集中供气和压缩空气的远距离传输。（3） 气动系统中的工作介质是空气，因此不存在变质，补充和更换问题，经济性好。（4） 气动系统中回气可直接排入大气，不需要设置回气管路，系统比较简单。（5） 气动系统的工作性能对温度变化不敏感，几乎在 0200范围均可工作，并且在高温下不会发生燃烧或爆炸。（6） 由于工作压力低，可降低对气动元件的材料和制造精度要求。（7） 空气的容积摸量比压力油小得多，所以气动元件的速度刚度比液压系统低，低速稳定性差。（8） 气压信号比电气信号传播速度慢，所以气动系统的快速性和响应频率不如电气控制系统。与机械传动相比，也不如机械传动准确性高。（9） 气动系统对一定的外泄是允许的，因为外泄的空气不会污染工作环境，也不会影响气压传动的质量；但由于气动系统本身工作压力不高，所以要尽可能也减少泄露。（10） 空气没有润滑性能，其中又含水蒸气，所以气动元件的工作条件比液压元件差。
