车用仪表台装配台结构设计说明书

1、. . . . 科技大学理工学院 2015届毕业设计（论文）车用仪表台装配台结构设计系 部： 机械系 专业名称： 机械设计制造与其自动化班 级：11428231 学 号：1142830206 作 者: 龚友林 指导教师: 徐江敏2015年 6月 2 日50 / 61科技大学本科毕业论文车用仪表台装配台结构设计The structure design of the assembly station in the vehicle（理工类）：科技大学毕业论文（设计）任务书学 院：机械工程学院专 业： 机械设计制造与其自动化 学 号：1142830206 姓 名：龚友林 指导教师：徐江敏职 称：讲师

2、2014年11月20日毕业设计（论文）题目：车用仪表台装配台结构设计一、毕业设计（论文）容与要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1、依据仪表盘支架图纸完成其三维建模；2、依据设计需求，参考仪表盘支架模型，设计出装配平台；3、装配平台设计合理，符合人机工程，能够迅速便捷固定仪表盘支架；4、对装配平台进行重心位置分析，确保该平台不翻倒，对中关键部件进行强度校核；5、设计完成仪表盘支架在装配台上的安装定位的演示动画。二、完成后应交的作业(包括各种说明书、图纸、软件、译文等)1、装配平台装配工程图与所有自制零件的工程图，以与三维模型；2、完成设计计算说明书；3、毕业论文一份；4、相

3、关外文翻译一份。三、完成日期与进度1、第一周至第三周：参看参考资料，收集相关的资料；熟练三维建模软件；分析设计需求；2、第四周至第五周：拿出装配平台的初步方案，完成开题报告，并进行开题答辩；3、第六周至第十周：详细设计计算、建模，完成设计说明书；第八周进行中期答辩；4、第十一周至十二周：完成毕业论文撰写；5、第十三周：完成外文翻译，并修订论文格式，完成论文打印装订工作；6、第十四周：完成毕业答辩汇报材料，进行答辩。四、主要参考资料(按参考文献的规格式填写)1、晓玲.实用机构设计与分析M.：航空航天大学，2010年5月；2、车洪麒.非标准机械设计实例详解M. ：机械工业，2011年3月. 3、丽

4、萍.粗精铣V型发动机箱体45面专用机床设计与研究D.理工大学硕士学位论文.2012：6-8. 4、机械设计实用手册编委会编. 机械设计实用手册M. : 机械工业, 2009. 5、训方.材料力学(1)M.：高等教育，2009. 6、陆冰横.机械制造技术基础M.：机械工业，2001. 7、琪.机械运动方案与机构设计M.：高等教育，1996. 8、成大先.机械设计手册（第5版）M.：化学工业，2007. 9、晓铃.实用机构设计与分析M.：航空航天大学，2010. 10、黎明.ANSYS有限元分析实用教程M.：清华大学，2005. 11、邱宣怀.机械设计M.：高等教育，1997. 12、任家隆.机械

5、制造基础M.：高等教育，2008. 13、洪.机械加工工艺手册M.，1999. 14、朝儒.机械制图M.：高等教育，2006. 15、任家隆.机械制造基础M.：高等教育，2008.指导小组组长：（签字）2015年月日主管院长：（签章）2015年 月 日注：1、如页面不够可加附页2、以上一五项由指导教师填写摘 要实现对汽车仪表台零件的快速焊接、安装，生产出结构简单、操作方便、适用性广、刚度高和环保型的汽车仪表台装配设备是汽车仪表台装配的发展方向。本次设计的任务是“车用仪表台装配台结构设计”，其中，本论文主要叙述了仪表台装配台的总体设计方案以与相关的计算，对设计完成的仪表台装配台的主要零部件进行有

6、限元分析。设计的仪表台装配台要求能实现翻转、旋转、定位等功能，从而提高装配精度和生产效率。在设计过程中，首先对仪表台支架进行建模，并对它进行分析，确定了对仪表台的装配方案。装配台的整体结构根据设计的要求，主要分为五个部分来解决，分别是翻转机构、旋转机构、限位机构、接油机构、移动机构。翻转机构主要是实现改变仪表台水平角度的功能，旋转机构是实现仪表台工件能够实现360旋转的装置。而限位机构和接油机构是辅助仪表台装配过程而设计的结构。移动机构的设计是为了使装配台的移动更加的方便。在装配台的总体设计过程中，先是由仪表台底部的尺寸，进而确定翻转台面的初步尺寸，从上到下，从局部到整体，进行对每个零件的结构

7、设计，进而确定了车用仪表台装配台的整体结构。经过这些设计工作的开展，基本完成了仪表台装配台的总体结构设计。然后使用三维建模软件SolidWorks建立装配台的三维模型，同时采用有限元分析软件ANSYS对装配台的主要零部件进行分析并说明。关键词：装配台 仪表台 设计Abstract:Realization of automobile panel parts fast welding, installation, production has the advantages of simple structure, convenient operation, applicable range and

8、 high stiffness and environmental protection type automobile instrument desk assembly equipment development of automobile instrument assembly platform. The task of this design is the The structure design of the assembly station in the vehicle. Among them, this paper mainly describes the instrument p

9、anel assembly and the overall design scheme and the related calculation, to complete the design of instrument assembly and Taiwan the main components of finite element analysis. The design of the instrument bench assembly platform can realize the function of turning, rotating and positioning, so as

10、to improve the assembly precision and production efficiency.In the design process, the instrument platform bracket is modeled, and the assembly plan of the instrument platform is determined. The overall structure of the assembly station according to the design requirements, mainly divided into five

11、parts to solve, namely, flip mechanism, rotating mechanism, limited mechanism, then oil agencies, mobile mechanism. The flip mechanism is mainly realized to change the level of the instrument table, the rotating mechanism is the device to achieve 360 degree rotation. The limiting mechanism and the o

12、il receiving mechanism are the structure of the auxiliary instrument panel assembly process. The mobile mechanism is designed to make the assembly more convenient. In the assembly the general design process, first by the size of the instrument at the bottom, and then determine the initial size of th

13、e flip table, from top to bottom, from local to whole, the structure design of each part, and then determine the vehicle instrument assembly of the overall structure.After the development of these design work, the overall structure design of the platform assembly station is basically completed. Then

14、 the 3D model of the assembly station is built by 3D modeling software SolidWorks, and the main parts of the assembly station are analyzed by using the finite element analysis software ANSYS.Keywords:Instrument platform Assembly platform Design目 录第一章 绪论11.1 研究背景与意义11.2 国外发展现状21.3 课题研究目标和容4第二章 仪表台装配方

15、案的确定52.1 仪表台支架的分析52.2 仪表台定位基面以与支架定位方式的确定6第三章 车用仪表台装配台总体设计方案73.1设计的目的73.2结构的选择和主要参数的确定73.2.1结构的选择73.2.2主要参数的确定9第四章 车用仪表台装配台的总体设计计算104.1 装配台翻转机构的设计104.1.1翻转台面的设计104.1.2 仪表台定位元件的设计124.1.3 挡块装置、定位插排与托架的设计134.1.4 装配平台底板的设计144.1.5 翻转限位块的设计154.2 装配台旋转机构的设计164.2.1 转轴的设计与计算164.2.2 轴承的选择与计算204.2.3 轴承座的设计234.2

16、.4钢管的选型与计算244.3 装配台限位机构的设计274.3.1 下拉脚踏机构的设计274.4 装配台接油机构的设计304.5 装配台移动机构的设计334.5.1 底部框架的设计334.5.2 脚轮的选型与计算334.6 总体装配结构354.7 装配台的重心位置分析与计算364.8 仪表台支架装配过程的运动和位置分析374.8.1 仪表台支架安装过程374.8.2 仪表台支架操作过程38第五章 车用仪表台装配台主要零件的有限元分析395.1 转轴零件的有限元分析395.2钢管零件的有限元分析42第六章 总结456.1全文总结45致46参 考 文 献47第一章 绪论1.1 研究背景与意义随着经

17、济的快速发展，汽车行业正快速增长，各类车辆安装机械比往年的需求有明显的上升趋势。然而在汽车机械设计制造行业，仪表台、车架等焊接安装机构件占有相当大的比例。在本次设计中要实现仪表台支架的翻转，以便于工人师傅有更好的视角来往上安装零部件和焊接。为了实现安装翻转台机构安装质量的提高，有必要发展生产新型设备，从而提高生产效率和仪表台零件安装的质量。仪表台，又称为仪表盘。目前仪表台的一种传统方法是进行模块化装配，就是对在循环流水线的不同组成部分的不同部件分别进行装配，这种循环装配流水线存在很多不足之处。整个装配过程中需要的场地面积太大、流水线伸展的太长，这样会导致成本极大的提高；一般装配过程中都需要以减

18、少工作人员的数目来节省生产成本为目的，因此在实际的装配过程中每一个组装工位的组装人员都要在规定的时间保证装配好一定数量的零件。在装配过程中还有可能因为作业平台的设计不合理，操作人员要来回的走动来实现零部件的拿取和组装、放置等操作；在整个装配的过程中，操作人员装配不同位置的零部件还需要对仪器表盘进行不断的晃动，翻转，这样不仅装配过程中这些动作浪费时间，而且操作不方便还容易撞伤或者刮坏表盘。科技的发展带动和各行各业的进步。新的加工制造技术与新的工艺都因运而生。各式各样的汽车仪表台也并彩纷呈。小型化、人机一体化、智能化、数字化等新的设计理念不仅对产品的加工制造有着更为严格的要求，一个好产品的诞生在装

19、配工艺过程中也起到了至关重要的作用。企业的生产装配环境，产线的设计作业流程和布局以与车用仪表台的装配平台的结构设计是否合理都对车用仪表的整体性能和产量，整个劳动效率的改进的影响都不可忽视。尤其是对装配平台的设计提出了更高、更加与时俱进的新要求和新理念。目前微小仪器相关的仪表类的产品都属于微小型结构的复杂产品，因此其装配既可以称得上相当程度的微细装配。这类产品不仅零件尺寸极小，不容易搬运、拿捏，而且因为微笑零部件数目众多，在装配过程中极容易出现漏装、错装、多装等不良现象。此外，因为零件属于微小结构类零件，在装配的过程中由于装配人员的手法熟练问题以与装配顺序和工艺问题，极有可能导致零件的破损、变形

20、甚至报废；装配过程中由于必要的翻转、旋转等作业动作甚至可能使得零件丢失。这些装配过程中出现的问题都导致了车用仪表的装配在整个整车生产制造周期中属于耗时最长，废品率最高的工步。在装配过程中如何更好的符合操作人员的作业习惯和身体拿放零件的姿势对零件的装配结果影响十分重要。一般的仪表类产品的装配主要分为两大步骤，分别是零部件的装配以与装配好之后的校核。对于机构较为复杂的仪表，这两大步骤在工艺过程总所占用的时间应该差不多。相比于传动的工业产品，仪器仪表因为其较高的精度要求，装配的过程中应当还需要配备完整的装配工具，如夹具，测量用的量具以与运送零部件和最后装配好后的成品所用的运输工具。在汽车仪表台的生产

21、装配过程中众多的装配难点使对得设计出一种能够有效改善汽车仪表台的装配平台的呼声愈演愈烈。为了提高产品的生产效率以与装配精度和合格度，实现绿色生产制造、绿色装配等制造业提出的众多对环境和技术的要求。本文提出的机构设计，不仅有效的对目前现有的装配平台的改进，而且在有些细节方面，充分考虑了工人在具体作业情况中可能遇到的习惯性或者肢体性的阻碍因素，有效的减少了工人的劳动强度，提高了生产效率。1.2 国外发展现状二十世纪80年代末,凭借着生产制造过程中的以过程集成为技术核心的的并行工程技术使得产品的生产制造水平进一步得到了提高1。进入上世纪九十年代初的时候，现代生产制造水平又一次进行了飞速的发展，制造水

22、平越来越高。并且就在此时有人提出了精益生产、绿色制造、虚拟制造、敏捷制造、数字化制造等新的概念。 在装配工艺过程中也有人提出了虚拟装配技术。虚拟装配是虚拟制造技术的核心。在工业生产设计的过程中，设计者所设计出来的产品不可能完全按照要求进行加工生产出模型再来验证其他的参数、情况和产品的装配性能1。而虚拟装配技术采用了以计算机为平台，利用计算机模拟仿真功能对所生产加工的零部件进行虚拟的装配，从而可以检验零部件装配过程中产品的零部件间装配关系是否合理。其装配过程是模拟现实装配过程做出的类似仿真的效果，因此基本上可以模拟出现实装配过程中的具体情况。其中包括了对装配顺序的确定，装配方向的确定以与装配过程

23、中零件的配合尺寸的选择和确定等方面的容。虚拟装配有助于对产品零部件进行虚拟分析和设计,能够解决零部件从设计到生产过程中所出现的问题,进而达到缩短产品的研制周期、降低企业的生产成本、优化产品的性能的目的1。类似于车用仪表类的微细零件的装配时加工制造过程中出现的一大难题。如何精准高效的实现这些细小零件的装配在整个国家的工业发展和制造业水平中起着标志性的作用。经过几十年时间的发展与摸索，工业界已经发展形成了一套相对完善的微细零件加工装配工艺，并且形成了相应的工艺规程。这套微细零件的装配体系中囊括了包括微细零件装配；易碎、易变性零件装配等方面，100多年的发展历史逐渐形成了针对微细零件装配的微装配机理

24、等理论。并在微装配技术中引进了视觉伺服技术。所谓的微装配，主要指的是对细微零件的装配，一般在仪器仪表等高精度要求的零件中。除此之外还包括毫米级的，亚毫米级的升值是微米级、纳米级的细微零件的装配。并且近年来，在众多对微细零件装配的研究过程中，越来越多的学者选择对自动装配系统方向的研究1。一般情况下，当零件足够小的时候，重力因素已经不是装配或者定位过程中主要的考虑因素的时候，装配机理符合微细零件装配机理。目前国际上对微细零件的装配除了使用机器人等自动化程度极高的设备来保证进度外，有些必须要手工操作的环节，引进了视觉伺服技术。最常用的就是在放大镜下观察零件，并且进行零件的装配。因为由于肉眼能见度的有

25、限，很多细微零件，只有在通过显微镜等视觉放大装置的扩放才能在更高精度等级下完成零件的装配。但是这仅仅是利用了视觉技术中的放大技术，而视觉伺服技术不仅仅于此，它可以利用现代光学或者物理学的原理，将所要装配的细微零件放大后，进行定位、装配，有时还可以根据其系统的特性形成相应的闭环回路，起到检测或者反馈的作用。除了对观察的视觉角度的技术的改进，目前在微小装配工艺过程中，还有针对的易损、易废的零部件，采用了微夹持器等装置进行装配过程中零件的加持。这样的微夹持器装置不仅可以保证操作者在装配过程中能够顺利的拿取零件，而且还能保证对零件的自由的移动和定位。微夹持器的加持装置夹力控制也达到了很小等级的精度要求

26、，可以极大程度的保证了零件的完好无损。就目前国装配装置而言，大部分与国外的类似。对于仪表台等相关的翻转装配机构，目前有多种形式，比如框架型、头尾架型、链型、环型、推举型等。翻转机构已被用于在实际生产的各种工件。目前，国各种形式的翻转机构还制定了一系列的标准，但国厂商已经开始生产的头尾部的框架式装配台，并产生一系列装配辅助机构，这些机构主要有：框架式翻转机构和头尾式翻转机构。这两种机构所采用的控制原理均是利用点来控制，从而实现整个机构的使用，但是一般情况下只能选取2点、4点、8点控制，并且在控制过程中以恒定速度翻转。但也有变速机构。翻盖机与机器人联机，按照固定的程序实现需要的动作，载重负荷大多数

27、都是在203000公斤之间。在中国，汽车和摩托车制造业大多使用弧焊机器人为加工中心，并已成功地用头尾式和框架式翻转机构，因为它是恒定翻转速度，可以使用点位实现位置的控制，也可以以电磁系统和气缸锥销力度实现定位，多数采用驱动电机和普通齿轮减速器，与机械传动轨迹控制精度相比小12级，但生产价格便宜。非标准机械设备与制造业在我国起步较晚，与国外同行企业的技术相比，在中国生产的国产非标准设备的企业相对薄弱，质量是比不上，而且难以形成持续的发展。翻转设备作为非标设备的一个典型的例子，也是如此。但是，就目前的装配装置而言，大部分装配装置尤其是汽车的装备太操作繁琐，智能化程度低，工人的工作强度高。而且很多装

28、配台都是针对某一个或者几个类型的设备进行装配，属于专用设计装置，这就很大程度上制约了这种装置的推广性和批量生产应用的可能。1.3 课题研究目标和容本文主要针对仪表台的装配过程中实现的翻转现象进行装配台结构的设计。最终设计出的结构需要实现对车用仪表台的翻转、旋转、定位、接油、移动功能，并且解决了仪表盘装配线配线存在占地面积大、成本高、翻转不方便和装配人员劳动强度大等问题。安装过程中极大的方便工人师傅有更好的视觉空间来观察和安装零部件,从而提高仪表台零件安装质量。主要研究容：本设计最终需要设计出一套符合人机工程、能够迅速便捷固定仪表盘支架的装配平台。并对装配平台进行重心位置分析，确保该平台不翻倒；

29、对平台中关键零部件进行校核计算；最后还需要设计出参考仪表盘支架模型结构。完成车用仪表台装配平台机构的所有二维CAD图纸的绘制；完成依据本设计中具体要求的工作条件和特定工况设计出来仪表盘机构支架的三维建模；设计的仪表台安装台三维模型，需能够实现其对仪表台的安装定位功能。第2章 仪表台装配方案的确定2.1 仪表台支架的分析一般，汽车钣金件形状复杂、不规则，定位、支撑、装夹比较困难，而且刚性较差，在检测过程中，若变形会引起误差；一般讲覆盖件的尺寸基准至于车身坐标系中处理。汽车钣金件有两种测量方案：测量机触发测量和非接触测量。在薄壁件的检测中，有柔性夹具、按照理论值专门定做的专用夹具和相关检具2。由于

30、仪表台支架里面的零件比较复杂，结构、轮廓尺寸、加工所需精度、表面粗糙度等方面都各不一样，所以来说，装配路线和方法的制定是一个非常重要的问题3。本次课题研究是仪表台支架装配的问题，需要根据设计要求，从总体出发，慢慢地深入地各个细小的零部件，综合分析各个零件之间的联系，从而拟定最合理的装配方案。一个正确的机械设计方案将决定是否能在经济许可的情况下，提高产品质量和工作效率3。所需设计装配台的装配台是仪表台，结构较复杂。包含仪表台支架轴、仪表盖子、后盖支撑板、底部支撑块零件组成，它们大多数都属于钣金件，需通过钣金工艺加工，即剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型的方法2。仪表台主要参数：总质量为

31、21.0Kg。使用solidworks对仪表台支架进行建模如下图所示：后盖支撑板仪表盖子底部支撑块仪表台支架轴图2-1 车用仪表台支架模型2.2 仪表台定位基面以与支架定位方式的确定定位基面的选择，要从夹具设计的角度出发，一般要遵循三个原则：尽可能使用精加工过的表面为定位基面,并尽可能使定位基准与工序基准重合，以保证有足够的定位精度；应当使工件的装夹简易、稳定,便于操纵,并且变形最小；服从基准重合、基准统一的原则,尽可能减少夹具的种类,从而提高被加工零件表面的位置精度3。根据以上基本原则，我们要设计的装配台是为装配仪表台支架零件服务的，它的基准面就应该是仪表台支架的底部，即仪表台支撑块底部。选

32、择该底部，不仅符合基准重合原则，而且可以使仪表台装配台设计简单并且能使支架的定位更加地趋于稳定。支架的定位：在机械设计生产中，使用的定位方式一般都是采用“一面两销”的定位方式，这样可以保证装配过程中的基准统一。此次采用的定位就是“一面两销”定位方式。仪表台支撑块两个底部各有一个形似“椭圆形”的定位孔，可以采用两个圆柱销作为定位元件，与它配合，从而方便地实现支架零件的拆卸。同时，可以限制仪表台支撑块的一个平面。此时，便实现了“一面两销”限位方式。下面是仪表台定位部位的如图2-2与2-3：定位孔仪表台底部 图22仪表台（左视图） 图2-3仪表台（前视图）第三章 车用仪表台装配台总体设计方案3.1设

33、计的目的仪表台零件装配过程中都会使用到夹具来固定工件使之占有正确的位置，以便维修和装配。由于仪表台支架工件过大，从而不方便调节位置。过去，对仪表台支架进行装配加工过程中需对其翻转架进行多次翻转和定位，才能实现对仪表台零件的安装，安装生产效率低，大大提高工人的劳动强度，而且安装定位的精度也大打折扣。所以进行仪表台装配台的设计，装配台的结构设计需满足以下设计要求：1） 装配平台设计合理，符合人机工程，能够迅速便捷固定仪表盘支架；2） 装配平台要能实现运动功能，以便于装配过程不受场所的限制；3） 装配平台要能够实现360旋转，同时应具有限位自锁功能，有利于工人更好地操作、控制仪表台，不需要改变自己的

34、工位，有效减少劳动强度；4） 装配平台需能翻转一定角度，但必须保证翻转仪表台后须保证重心在装配体上，确保装配平台不翻倒；5） 考虑到装配过程中，难免会有油质等杂质掉落，需对装配平台采取一定接油措施，防止对仪表台装配过程带来影响。3.2结构的选择和主要参数的确定3.2.1结构的选择根据仪表台形状和设计的要求，初步确定仪表台装配台结构设计应该包括五个部分，即翻转机构、旋转机构、限位机构、接油机构、移动机构。关于翻转机构，曾提出两个思路，首先两者都是由底板和翻转台面组成，关键在于两者之间的连接关系。第一个思路是提出两者可以采取铰链连接，再采用螺钉使两者相互连接；第二个思路是两者或许可以通过一个圆柱销

35、相互连接；综合这两种思路，考虑到仪表台装配过程中的稳定性，采用第二种思路更为合理。最初设计附图3-1、3-2。图3-1 铰链连接设计（不合理）图3-2 圆柱销连接设计（合理）关于旋转机构，提出的思路是采用一个转轴，转轴安装在旋转装置上。有关转轴与装配平台的底板如何更好地连接在一起，设计过程中提出过两种思路，第一种思路是将转轴焊接在底板的中心，第二种思路是在转轴和装配台底板中心打两个对称的螺纹孔。对这两种方案进行比较，第二种方案更容易采用和实现，第一种方案焊接难度比较大，出现误差的可能性比较大。转轴支撑仪表台装配台旋转，转轴的旋转需采用两个滚动轴承。转轴旋转的支撑装置，采用了轴承座。对旋转部分的

36、总体支撑，考虑到仪表台总体质量并不高（21.0Kg），决定采用一根支撑体。关于支撑体的形状，曾提过两个思路，分别是方形钢管和圆形钢管。这两种思路综合转轴与其它部件的外形选择，选择圆形钢管更为合适。限位机构的设计，考虑到仪表台在实行安装、翻转、旋转过程中，需要在一定位置对它进行限位，从而实现装配台的自锁，使仪表台装配台在装配过程更加的稳定。在仪表台安装到翻转平面，应该使翻转平面处于水平面。此时在装配平台底板设计一个挡块装置，使用挡块将翻转平台限制与上表面。仪表台在翻转过程中不能无限制的翻转，此时设计一个翻转限位机构很重要。对与翻转台限位机构的设计，提出的初步方案是在翻转台上设计一个支撑柱，将立柱

37、支撑在装配平台上。后续该方案被否决，因为立柱只能起到支撑作用，不能起到抗拉作用，而且仪表台支架的重心不一定能保证在翻转台面侧，因此不能真正实现限位的功能。后续设计的翻转限位块，设计了一定导程，并采用螺钉对翻转台面翻转限位。在装配台360旋转时，工人需要在合适的角度进行安装，此时需设计一个旋转限位机构。查阅了关于限位机构的相关文献，目前的限位机构通常都是一个限位销，于是决定采用一个限位销。但要使限位销对旋转平台实现限位功能，需在转轴装置一个限位装置。限位装置初定为一个分度盘。但考虑到限制装配台旋转过程中，在限转的同时实现自锁格外重要。查阅了相关限位装置专利，查阅到一篇拖拉机下拉杆限位装置，根据其

38、设计特点，设计一个下拉脚踏机构，工作原理基本一样。当初相关设计如图3-3、3-4所示：图3-3 翻转台限位立柱（不合理） 图3-4 翻转台限位块（合理）接油机构的设计，是为了解决装配过程中的漏油问题。最初设计的接油盘结构与装配台底板相连接，但存在漏油缺点，并且缺少接油设备。后续设计的接油盘中心，与转轴靠近，更能够解决漏油的问题。接油箱与接油盘通过螺栓相连接，拆装简单，便于接油箱的更换。移动机构的设计，是为了实现装配台能够实现运动的要求。装配台要能够实现自由运动，需要在装配台底部安装移动装置。装配台的底部设计成一个框架形式。框架的形状初定为正方体，后考虑到仪表台支架的形状，将底部框架定为长方体更

39、为合适。并在长方体框架底部可以安装两个定向轮和两个万向轮。底板框架可以用来支撑圆形钢管的质量。3.2.2主要参数的确定仪表台支架总质量21.0Kg。为满足人体工程学的要求，而且目前大学生的平均身高为1.70m,以与站立作业装配平台距地面的合理高度应是1100-1300mm，选取高度为1100mm，是理想的装配高度。第四章 车用仪表台装配台的总体设计计算4.1 装配台翻转机构的设计4.1.1翻转台面的设计翻转台面的设计主要是根据仪表台支架底部框架的结构进行设计定位。考虑到翻转台面大小能适合工人手动旋转，初取180mm(长）180mm(宽)15mm(厚度)的毛胚，边角的大小和翻转台平面的倒角一致，

40、均为R10。翻转台面外形设计成一个“U”型。因外总体方案时考虑到需要设计一个挡块装置。翻转台面的左端设计一个尾槽，需与支架的后部重合，这样才能做到精确定位。翻转台面还打两个翻转限位螺纹孔。翻转台面上打两个对称的限位孔，可以用来插装定位装置实现对仪表台支架的固定。圆柱销孔为便于底板与翻转台面连接。 翻转台面的设计要充分考虑到装配台质量分布均匀、翻转的稳定性以与各部件是否产生干涉等因素。下面对整个设计过程进行分析：翻转台面尺寸的确定主要根据仪表台支架底部结构的外形尺寸决定4。根据仪表台的放置位置和方向，初步确定翻转台面的外廓尺寸。根据仪表台底部孔的位置在翻转台面设计两个凸台，凸台上面设计了两个销孔

41、（孔）。尾槽的长度正好对应于仪表台底部的长度，对支架起到限位的作用。设计材料：Q235碳素钢。详细如图4-1、4-2、4-3、4-4、4-5所示：尾槽凸台图41 翻转台面设计三维图圆柱销孔翻转限位块螺纹孔限位孔图4-2 翻转台面（左视图）定位孔仪表台底部 图43仪表台（左视图） 图4-4仪表台（前视图）图4-5 仪表台翻转台面装配图4.1.2 仪表台定位元件的设计仪表台定位元件的设计是为了使仪表台零件在安装过程更加地平稳，由4.1可知，销孔的大小为，所以要设计的工件定位销尺寸也应为。考虑到仪表台工件装配时，为了提高工件的装配效率，工件定位销可安装放置在翻转台面侧面。工件定位销尺寸确定后，接下来

42、就是设计工件定位销的辅助零件，辅助零件的生产是为了提高仪表台装配台的生产效率。设计材料：Q235碳素钢。设计的工件定位销与辅助零件如下图所示： 图4-6 工件定位销 图4-7短环链 图4-8 短环吊链 图4-9定位元件安装图示4.1.3 挡块装置、定位插排与托架的设计为了使仪表台支架在安装的过程中始终处于一个水平面，需要在底板上设计一个挡块装置。挡块可以阻挡仪表台支架在安装过程中支架的突然翻转，有利于提高仪表台安装的稳定性。挡块装置的外形设计成长方体，外形尺寸需小于翻转台面最近两段距离。外形尺寸初步定位为100mm(长)60mm(宽)30mm(厚度)。挡块共分为四部分，分别为挡块-盖板、挡块-

43、底板、挡块(/T8032.1-1999h4-1)、定位插销(/T8015-1999A型-1630)。盖板与底板采用的螺纹孔均为M6螺纹孔。定位插排与托架起到辅助仪表台支架零件安装的作用。设计选材：Q235碳素钢。全部设计如图4-10、4-11、4-12所示：图4-10 挡块装置三维图图4-11 定位插排设计图图4-12 托架设计图4.1.4 装配平台底板的设计装配平台底板的设计要考虑到人工可操作因素，底板与翻转台面相配合。底板与翻转台面的基本尺寸一致。在后面焊接两个对称的凸台，打两个圆孔，这是为了便于插入圆柱销使其与翻转台面连接在一起设计的装配平台底板，根据设计的总体方案，需要在底板上加一个挡

44、块装置，于是便需要在设计装配台底板设计对应的8个螺纹孔和定位插销的轨道。底板还设置了两个对称的翻转限位螺纹孔，用来安装螺母，与后续设计的翻转限位块起到限制翻转角度的作用。装配平台需设置两个对称的圆柱销孔，这样可以实现转轴与安装底板的快速连接。设计材料选择：Q235碳素钢。详细设计如图4-11、4-12：转轴螺纹孔M5插销螺纹孔M6插排螺纹孔M4图4-11 装配平台三维图圆柱销孔翻转限位螺纹孔M4接油盘对应螺纹孔4M4图4-12 装配台底板（左视图）4.1.5 翻转限位块的设计 根据设计的翻转台面以与装配平台底板两侧的翻转限位对应的螺纹孔，开始设计翻转限位块的，并使翻转限位块在翻转过程能实现一定

45、的角度（30）。设计的翻转限位块图像标注如图4-13、4-14所示：图4-13 翻转限位三维图示图4-14 翻转限位块草图（初取厚度12mm，材料：Q235）4.2 装配台旋转机构的设计4.2.1 转轴的设计与计算转轴的材料选择为45号钢，调质，硬度220230HBS，按扭矩初算直径，公式如下所示： （4-1）（式4-1中A仅决定于材料许用剪应力的系数，由设计手册取A=110，n为转轴的转速，P为转轴的功率。）由于仪表台装配台的作用是实现对仪表台装配零件的功能，所以转轴的转速慢，转轴功率也比较低，初取转速为2r/min，功率为0.30KW。所以取整d=30mm。轴的结构草图4-15所示：图4-

46、15 转轴草图 从左到右依次为1、2、3段： d1=30mm，长度L1取L1=60mm； d2=36mm，长度L2取L2=32mm; d3=60mm，长度L3取L3=60mm;（考虑到转轴大端面须与装配台底板保证有一定距离）。 转轴与装配平台底板底板连接，考虑采用两个锥端紧定螺钉将两者相互连接。如图4-16所示：图4-16 转轴底板连接端面面图示 根据设计过程，目前已完成的装配台设计，如下图4-17所示：需校核的转轴图4-17 目前完成装配体对转轴进行分析，转动轴相当一个悬臂梁，画出图4-18如下：图4-18 转轴受力简图把重力向轴的中间简化，如下如所示，会产生一个弯矩。图示如4-19：图4-

47、19 重力简化弯矩图转轴受力图4-20：图4-20转轴受力图对A点求矩：有 （4-2）所以 即 由以上等式可知，在A处有一弯矩大小与重力产生的弯矩相等，方向与重力产生的弯矩的方向相反，且由图可知A处是轴的危险截面。由材料力学的计算公式： （4-3）若令：则得到公式： （4-4）由于要校核的轴的截面是圆形，所以：， （4-5）所需校核轴的材料为45钢，由机械手册查的其屈服强度为355MPa，安全系数取1.6可知：所以轴的强度满足要求。由模型可知在AB段上轴承受由车用仪表台的重力产生的压力，可知轴收到上端重物的总体的压力作用。由材料力学拉压杆截面上的应力公式： （4-6） 其中：F为轴受的总压力大

48、小，A为轴承受压力的大小面积；G是由solidworks质量属性分析软件求得：由手册查的的许用应力大小为235MPa，可知轴的应力小于其许用应力，所以轴的强度是安全的，即整个轴的强度满足标准。4.2.2 轴承的选择与计算由4.2.1章节可知：转轴的基本尺寸如图4-21所示：图4-21 转轴基本尺寸图选取第1段，即d1=30mm,L1=60mm。选该阶段轴作为轴承的配合端，大轴径的一端作为转轴与仪表台底板的连接端。考虑到仪表台装配台需要使用的时间长，对轴承的安置润滑油路和检查润滑不方便。于是本论文确定使用型号为GB/T274-1994-6006-2Z（2Z-两面带防尘盖）的深沟球轴承。该型号轴承

49、已填注定量、定牌号防锈、脂润滑。查机械设计手册表7-2-67，得：轴承外径D=55mm，径d=30mm，厚度B=13mm；基本额定载荷 ，质量。转轴与轴承之间的配合方式为间隙配合。该类型的轴承具有深沟球轴承具有低摩擦阻力、高极限转速、结构简单、制造便宜、应用最广泛的特点。而且考虑到仪表台装配台的质量不大，轴承只需承受290N的轴向载荷。深沟球轴承的特点就是主要承受径向载荷，也可同时承受少量双向轴向载荷的特点，满足设计的需求。轴承在转轴的运动下运动，两轴承之间需保持一定距离，才能使转轴更加平稳地旋转。在本设计中下部轴承加入轴用弹性挡圈（型号：GB894.2-86B型D32）。因此设计了两者之间的

50、隔圈，隔圈的厚度初取10mm。如图4-22所示：图4-22 轴承装配图示对该轴承进行寿命计算：所要校核的轴承为深沟球轴承6006-2Z(双面带防尘盖)，假设该轴承的转速为，滚动轴承的寿命随载荷的增大而降低，寿命与载荷的关系如下曲线方程： （4-7）式中：P为当量动载荷；C为基本额定动载荷；n为轴承的转速；为寿命指数，球轴承，滚子轴承；基本额定寿命，常以为单位（当寿命为一百万转时，）5 （4-8）当量动载荷，查机械设计手册，表18.7通过插值法计算，双列轴承，X取值0.56，Y取值1.82,，其中Y的值根据插值计算得到，且。由于机械工作时常有机械振动和冲击，根据本平台的工作特性平稳运转或轻微冲击

51、，的值取为1.1，；可知道当量动载荷得：带入中可得，静载荷计算静载荷是指轴承套圈相对转速为零时作用在轴承上的载荷，为了限制滚动轴承在静载荷下产生过大的接触应力和永久变形，需进行静载荷计算6。其基本公式为： （4-9）式中：基本额定静载荷，N；计算额定静载荷，N；当量静载荷，N；安全系数。查机械设计书，表18-12可查，双列的深沟球轴承的当量静载荷计算中的值为：，当量静载荷计算，由机械设计书公式18.15如下所示： （4-10）由4-10，代入数值计算：取值：。由机械设计书的表18.14去安全系数的值为 2。额定静载荷：所以深沟球轴承6006的静载荷强度满足要求。4.2.3 轴承座的设计转轴的设

52、计和轴承的选型在4.2.1和4.2.2章节已经完成，根据以上设计结果进行分析。设计的轴承座需能将转轴以与轴承装载进入，初取设计草图尺寸如图4-23、4-24所示： 图4-23 轴承座设计草图图4-24 轴承座三维图示轴承座中部设计直径为55mm，轴承选用的外径也为55mm，两者属于间隙配合，而且中部的深度为40mm，满足轴承座设计要求。轴承座需要承受仪表台以与装配台等零件，对硬度、抗弯、抗扭系数高，选择材料：45号钢。4.2.4钢管的选型与计算根据4.2.3章节设计的轴承座，该轴承座下底部外径73mm。根据仪表台装配台距地面的合理高度为1100mm。初步选择钢管型号为GB/T17395-200

53、8，选取钢管外径80mm，壁厚3mm，高度800mm。需校核的精密钢管对精密钢管进行设计校核，目前设计的装配图4-25所示：图4-25 目前完成的设计装配台精密钢管校核一对精密钢管的模型进行模型简化，首先精密钢管与转轴轴承的安装处会因为上平台的车用仪表台的重力作用产生的弯矩，在转轴轴承与精密钢管连接处产生接触，形成弯矩，对此要校核该处的精密钢管的强度。简化模型，如图4-26：图4-26 模型简化图示（1）由材料力学计算公式，悬臂梁受到重力弯矩的作用，危险截面发生末端A处。由公式： (411) 若令：则得到公式：由于要校核的梁的截面为圆环形，所以：，其中： （4-12）所需校核轴的材料为45钢，由机械手册查的其屈服强度为355MPa，安全系数取1.6，由计算公式可知：由以上结果可以看出精密钢管的上端与转轴轴承连接处的强度满足要求。精密钢管校核二对整个精密钢管的模型进行简化如图4-27所示：图4-27 模型简化图示（2）对悬臂梁进行力的简化，如下图4-28所示：图4-28 钢管受力分析图示由力学计算公式可得：， （4-13）得出：，负号表示C处的弯矩的方向和重力产生的弯矩的方向相反。，；，由材料力学的计算公式： （4-14）由于要校核的梁的截面为圆环形，所以：，其中：由于精密