气门芯气密检测传动线体的设计

气门芯气密检测辊道院－系：专业：年级：学生姓名：学号：导师及职称：2023年5月

摘要我们已经处在了一个崭新的社会，21世纪的自制造业非常先进。在之前的工厂里，当时劳动力主要是人工的。现在，随着科技的快速发展，工厂正在慢慢接近机械化。机器正在逐渐取代手工劳动。现在，它主要取代了一些简单的工作和一些高风险因素的工作。对于人们无法完成的工作，机器给我们带来了许多好处。现在，它也受到人们的广泛喜爱。现在，机器和设备已广泛应用于各个地区和领域。本设计就是采用设备进行进行密封性测试的，适合批量生产与检测，避免人工烫伤等高风险的动作，全部由设备进行完成。设备是确保产品性能和质量的工具。应采取一系列措施保持设备的使用并提高其效率。设备是生产、质量、效率和周转时间的保证。设备是安全生产的保证。安全生产是企业良好生产的先决条件。没有安全生产，所有工作都可能毫无用处。而柴油机盖罩的测试设备稳定性可靠性安全性，是解决上述问题的根本。本次进行的设计采用轨道输送，阻挡机构，设计实现精确与稳定要求。在本次设计题目中，我主要是对柴油机生产线上缸盖气门芯密封性试验机的主结构进行研究和设计。该设计题目又分为辊道整体设计和检测设备的主结构设计两个部分。辊道的整体设计，一部分是设计输送轨道；另一部分是设计轨道上的顺序挡停机构，用来控制待检测的缸盖的检测顺序与大体定位。缸盖气门芯密封性检测设备的主结构设计又分传动控制系统的设计和整体外形设计。传动控制系统通过两个部分的丝杆的相对旋转将轴端电机的转动转化为垂直方向上和水平方向上的直线进给运动，从而实现高精度位移并精确地确定待检测缸盖位置。而最后进行整体设计关键词：设备自动化测试稳定性安全性ABSTRACTWehaveenteredabrandnewsociety,andtheself-mademanufacturingindustryinthe21stcenturyisveryadvanced.Inthepreviousfactory,thelaborforcewasmainlymanualatthattime.Now,withtherapiddevelopmentoftechnology,factoriesaregraduallyapproachingmechanization.Machinesaregraduallyreplacingmanuallabor.Now,itmainlyreplacessomesimpletasksandtaskswithhigh-riskfactors.Machinesbringusmanybenefitsfortasksthatpeoplecannotcomplete.Now,itisalsowidelylovedbypeople.Nowadays,machinesandequipmenthavebeenwidelyusedinvariousregionsandfields.Thisdesignisdesignedtouseequipmentforsealingtesting,suitableformassproductionandtesting,toavoidhigh-riskactionssuchasmanualburns,allcompletedbytheequipment.Equipmentisatooltoensureproductperformanceandquality.Aseriesofmeasuresshouldbetakentomaintaintheuseofequipmentandimproveitsefficiency.Equipmentistheguaranteeofproduction,quality,efficiency,andturnovertime.Equipmentistheguaranteeofsafeproduction.Safeproductionisaprerequisiteforgoodproductioninenterprises.Withoutsafetyproduction,allworkmaybeuseless.Thestability,reliability,andsafetyofthetestingequipmentfordieselenginecoversarethefundamentalsolutionstotheaboveproblems.Thedesigncarriedoutthistimeadoptsarailconveyorandablockingmechanism,whichmeetstherequirementsofprecisionandstability.Inthisdesigntopic,Imainlystudyanddesignthemainstructureofthecylinderheadvalvecoresealingtestmachineonthedieselengineproductionline.Thedesigntopicisdividedintotwoparts:theoveralldesignoftherollertableandthemainstructuredesignofthetestingequipment.Theoveralldesignoftherollertable,inpart,involvesdesigningtheconveyortrack;Theotherpartistodesignasequentialstopmechanismonthetracktocontrolthedetectionsequenceandgeneralpositioningofthecylinderheadtobetested.Themainstructuredesignofthecylinderheadvalvecoresealingdetectionequipmentisdividedintothedesignofthetransmissioncontrolsystemandtheoverallappearancedesign.Thetransmissioncontrolsystemconvertstherotationoftheshaftendmotorintolinearfeedmotionintheverticalandhorizontaldirectionsthroughtherelativerotationofthetwopartsofthescrew,therebyachievinghigh-precisiondisplacementandaccuratelydeterminingthepositionofthecylinderheadtobetested.Andfinally,theoveralldesignwillbecarriedoutKeywords:equipmentautomationtesting,stability,security目录.绪论1.1选题的目的和意义：选题背景：随着现代科技的迅速发展，在密闭容器之内的产品的气密性检测随着汽车、摩托车、燃气器具、食品、医疗等行业的迅速发展已经变得越来越重要，为了保障产品的生产质量，严格的气密性为泄漏检测，其主要是被应用于密闭容器气密性状态的的检测是该产品出厂之前必须要经过的程序。密闭设备的气密性检测也可称作测试。用于气密性检测系统的气密检测仪也已经被广泛的应用于医疗航空等多个领域。柴油机作为市面上最为常见的一种提供动力的装置，主要由柴油机、同步发电机、控制屏、配套电气控制设备及各种辅助部件组成。柴油机的缸盖作为汽车发动机最重要的部件之一，其气密性会直接影响到汽车的动力性能。缸盖的主要作用是封闭机体上部，并与活塞、气缸套等部件构成燃烧室空间，以及安装喷油器，进气门、排气门和摇臂总成等部件，以保证向燃烧室内供应高压雾化柴油和使进、排气过程顺利进行。选题目的及意义：对柴油机缸盖进行气密性检测是柴油机生产过程中的一项关键步骤。众所周知，缸盖的主要作用是密封高温高压燃气和冷却水，并与气缸体、气缸套、活塞一起构成气缸容积和燃烧室，而缸盖的强度、密封性能的好坏，直接影响到柴油机工作的安全性和可靠性。缸盖作为柴油机的重要密封部件，其作用不容忽视。目前，市场上经常出现缸盖罩垫漏气漏水现象，严重影响了柴油机的性能，对用户或者生产商都是巨大的浪费。本课题围绕对生产线上柴油机的缸盖的气密性检测，重点开展其试验机的主结构设计方面的研究工作，设计一种柴油机生产线上的缸盖气密性检测装置及其检测方法。1.2现状及发展趋势研究现状：随着近几十年的科技的发展，国内外的气密性检测技术有了较大的突破。但是与国外技术相比而言，目前国内的技术还是存在一定的差距的。这样的差距主要表现在对密封学科理论研究的不够深入，很多的理论研究成果都是处于对国外研究成果的分析与借鉴上，国内的密封学理论方面的创新并不多见，与此同时，理论应用到现实中的效率是不高的。近几年来,随着经济的发展，密封行业的发展也很快。但就技术力量来讲，多数企业科技人员所占比例较小，很多企业缺乏正牌科班出身的技术人员，技术力量薄弱，因此企业就缺乏相应的开发和改造能力。并且，自欧盟成立以来，欧洲的联合带来的强大技术更新促使欧盟不断提高并建立新的欧洲密封质量标准，取代以前依赖美国流体协会制定的系列标准，而国内进展速度较为缓慢。众所周知，气缸的密封性好坏直接影响到压缩终了时燃烧室内的压力，保证发动机可靠工作的重要条件之一。密封性越好的发动机，汽缸内的气体压力就越高。发动机工作行程产生的瞬时有效气体压力就越大，混合气燃烧越迅速，冷却水及废气的热损失就越少，其动力性和经济性就会越好。而进气歧管垫、汽缸衬垫以及气门、汽缸等任何部位漏气，均会导致汽缸压力降低，功率不足，机油、燃油消耗量上升，甚至造成起动困难。发展趋势：目前市面上常见的检测缸盖气门芯密封性措施，分为传统的人工控制操作检测和较新式的基于生产线上的自动化检测两种类型。传统人工检测方法具体是由工人手持气密性检测设备对生产线上的缸盖逐一进行气密性检测。这种检测方法大多依赖手工，优点是可操作性强，使用人工操作能达到一些机器无法实现的位置于角度，并且人工操作对空间的需求比较小。缺点是气密性检测结果的可靠性很大程度上取决于检测人员的技术水平，导致其检测结果的可靠性较差，同时人工检测效率低下，一次只能进行一台设备的检测，并且需要进行重复性的搬运与定位，既费时又费力。而基于流水线上的自动化检测机相比手动检测，在效率上有了较大提升。如图，是市面的上一款缸盖气门芯气密性检测机。操作者将待检测的缸盖手动放至于图中左侧的轮道上，控制辊道电机传送工件进入检测区，缸盖进入到位后，操作者操控检测机器开始进行检测。这种操作方式优点是比人工操作提高了很多效率，并且实现了部分流水线作业，提高了效率。但是在实际使用中，还是需要人工将柴油机缸盖搬运至相对合理的位置，并对孔进行手动封堵，才能保证其气密性检测的准确性，导致其使用起来相对复杂，费时费力。并且主结构整体比较杂乱，既不简洁美观，也不方便维修人员进行检修。2.设计方案的拟定2.1动力方案：动力方案包过电动机和发动机：一个将电能转换成机械能，一个将化学能转换成机械能电动机（Motor）是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子（如鼠笼式闭合铝框）形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。发动机：发动机（Engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（往复活塞式发动机）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、喷气发动机、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如：汽油发动机、航空发动机）。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，1816年由苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。我们的输送线采用电动机进行传动。内燃机不适合输送线，使用不方便2.2传动方案：传动方案有很多中，包过链条传动，带传动，齿轮传动，气传动，液力传动，螺旋传动等皮带传动：皮带传动的有点很多，比如两个轮子之间的距离很远，皮带做长一点可以实现轮子之间的远距离的传输，皮带也也可在张紧轮的作用下进行张紧，但是皮带有一个缺点，容易打滑，皮带也容易磨损与断裂，它的使用寿命不是很好，后来有取代皮带的钢带，效果好，但缺很贵，皮带容易老化，开边，耐久效果不是很好，但售价便宜，在多数情况下，是比其他的传动较为便宜，皮带传动是很好的选择，但是皮带不适合高速运动，高速的运动，皮带打滑现象会增加，低速运送适合皮带传送。齿轮传动：是两个齿轮进行啮合的传动方式，齿轮一般是根据阿基米德的公式进行计算齿轮的齿面，齿轮啮合后，配合紧密，不会出现打滑的现象，齿轮的强度经过计算也能得到很好的可靠性的保证，齿轮的加工工艺也已经成熟，但齿轮售价昂贵，一般用在精密的设备中，比如高精度传动比的设备，减速机等设备中，齿轮是非常好的传动工具，但齿轮售价昂贵，不适合远距离的输送，远距离输送增加了成本，大的齿轮加工困难，不适合批量大生产，只能用作定制制作，加工齿轮也容易出现齿轮齿加工出现问题的现象，这样就容易出现跳齿，断裂，造成失效螺旋传动：是螺纹上升后，带动物体移动的一种传动方式，上升的高度与螺旋线一样，一个螺距的高度，或者说一个导成的距离，螺旋传送就是上升的螺纹曲线，它的原理跟螺丝螺母原理一样，是螺牙的螺旋上升，带动物料的前进，螺旋上升的距离与螺旋曲线的距离有关系，可以自主设计想要的螺旋上升，实现变量输送，无需其他压力油，成本也低链传送：可以用在两个轴的距离较大的情况，实现轴的自由传动，无滑动损失，传动效率高到99%在低速度时候能提供较大的动力，在恶劣环境可以使用，不需要张紧，但是缺点价格高综上上述优点与缺点对比，我们选择传动机构为链传动，而选择齿轮传动作为单个轴的传动2.3执行机构的选择：气缸的介绍气缸是将气能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的气执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的气系统中得到广泛应用。气缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；气缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。气缸是气传动系统中的执行元件，它是把气压能转换成机械能的能量转换装置。气压马达实现的是连续回转运动，而气缸实现的则是往复运动。气缸的结构型式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类，活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度和推力，摆动缸实现往复摆动，输出角速度（转速）和转矩。气缸除了单个地使用外，还可以两个或多个地组合起来或和其他机构组合起来使用。以完成特殊的功用。气缸结构简单，工作可靠，在机床的气压系统中得到了广泛的应用3.总体方案路线设计3.1.传动系统的设计计划采用电机带动链轮，进行传动，链轮通过键连接与电机轴进行配合，传动轴上安装从动链轮，通过链条进行传动，我们考虑输送的链条，单排链的功率可能会比较小，采用双排链进行设计，双排链可以传递的功率要大于单排链链轮安装在轴上，轴上固定的距离安装锥齿轮进行齿轮传动，这样可以把电机的输出力通过锥齿轮传动到每一个轴上，轴上安装轴承进行固定，轴承安装在轴承座上。传动轴通过安装在轴端两侧的锥齿轮进行运动，轴通过联轴器进行扭矩的传递，轴上安装轴承，进行支撑，轴承选择深沟球轴承深沟球轴承：深沟球轴承是一种广泛用在工业，制造业的一种轴承，它是将利用滚珠进行的滚动摩擦，大大降低了摩擦系数，使得传动更加平稳，速度快。可用于同时接受径向充电或径向及轴方向的复合充电的部件。也可用于小电力电机、自动车和拖拉机的变速机、机床的变速机、通用机床、工具等受到轴向负荷的部件。深沟球轴承是最常见的滚动轴承类型。基本深沟滚珠轴承由一个刚性外圈、一个刚性内周=圈、一组钢球或者弹珠，和块壁结构组成。深沟滚珠轴承有单列和双列两种。直白的说，深沟球轴承有单排钢珠和双排钢珠两种类型的轴承，具体使用哪种根据情况进行选择3.2.定位系统的设计定位系统采用气缸进行定位，输送线上安装阻挡气缸，当料板模具到位置后，阻挡气缸进行顶升，阻挡料板治具进行移动，下方顶升气缸对整体底板进行顶升，使得底板上的定位销钉可以固定住料板模具，侧边气缸进行下垫块的调动，通过两个滑块进行固定位置，下滑块上的垫块有导向设计，可以避免气缸缩回后不会对齐问题。相关材料的使用，底板，垫块采用45#，45号钢的材质是一种优质碳素结构钢，属于优质产品。45号钢材的碳含量在0.42%~0.5%之间，还有镁元素、镍元素、磷元素、硫元素、硅元素等都在一定的范围，因此才能够形成各自的性能特点。如耐腐蚀性能、强度等都会大不一样。如含碳量比较低，韧性虽然提高，但是强度就会不足。后期也可通过淬火、回火的方式，从而能够改变它的性能脚垫是固定的必须要的零件，一般是由高强度的塑料加工制作，强度高，耐变形能力好，方便设备固定，是固定设备用，当设备移动到指定位置，不想要移动，就需要用脚垫固定，脚垫起到支撑固定设备用，不同的脚轮脚垫用在不同的场合，但是不同的脚轮脚垫原理基本一致。根据需求，选择合理的脚轮脚垫即可，我们选择重负载的脚轮脚垫，保证设备稳定，长期收到力不会变形4.机构设计与设计计算电机的选型计算：电机（英文：Electricmachinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。分为电动机（符号为M）和发电机（符号为G）。已知条件的给定：设定输送线负载为m=20KG，电机需要克服输送线的阻力，设这个阻力为F1=2000N（假设，实际要跟据工况实际进行设定，或者根据历史经验设定，我们这里取一个计算方便的值）1.总体负载阻力为：F=F1+umg（u为滚动摩擦系数，取值0.1），g为重力加速度将值带入上式子：F=2000+0.1*20*10N=2020N速度的设定，速度是输送带的整体设定，关系到输送带运行的快慢，一般也是根据现场的实际情况进行设定，我们这里为了方便计算，取值为300mm/s，传动比设定为1:1我们使用的负载滚子，驱动工装板移动的滚子，直径为79mm（这里取80mm方便计算）根据公式：n=V/πD=300/3.14/80=1.19r/s=76rpm（这里取整数80rpm进行计算）2.计算电机负载转矩：电机轴的负载扭矩为：T=F*D/2η式中：F-折算电机轴上所受到的负载力，上面已经初步算出为F=2020ND-电机轴的轴径，设计初期根据市面上电机型号进行预估选定，可以提供的选择20mm，25mm等，这里选择25mmη-电机效率，一般为0.9带入计算：T=2020*0.02/2/0.9=22.4N*m3.电机功率计算：T=9550P/n，p是功率，单位kW，n是转速，单位r/min，T扭矩单位为Nm，已知T=22.4N*mN=80rpm带入公式功率P=T*n/9550=22.4*80/9550=0.18KW目前市面很少有高扭矩，低转速的电机，需要增加适配减速器，减速比为1比5则电机选择型号为：淄博勃徕格齿轮电机有限公司R37-18-05-75转速：80*5=400rpm扭矩：22.4/5=4.48Nm功率0.18kw基本参数：产品功率：0.18Kw转速：600rpm扭矩：5N*m链条的计算：1.已知条件：传递功率0.18KW，电机经过减速后，输出转速转速80rpm，扭矩22.4N*m我们这里取计算方便的整数，取功率为0.2KW，转速100rpm2.设置传动比：我们此处使用传动比为：i=n1/n2=Z2/Z1=1n1小链轮转速n2大链轮转速Z2大链轮齿数Z1小链轮齿数3.小链轮齿数确定：查询资料，根据资料要求，齿数必须大于等于17个齿，然后可以根据传动比进行选择合适的，我们这里选择主动轮17齿数，从动轮17齿数4.设计功率计算：Ka工况系数：Ka=1工况系数KA5

)

C

载荷种类工作机原动机电动机、汽轮机、

燃气轮机、带液力偶合器的内燃机内燃机(≥6红)、

频繁启动电动机带机械联轴器

的内燃机(<6红)平稳载荷液体搅拌机、离心式泵和压缩机、风机、均匀给料的带式输送机、印刷机械、自动扶梯101.113中等冲击固液比大的搅拌机、不均匀负载的输送机、多缸泵和压缩机、滚简筛较大冲击电铲、轧机、橡胶机械、压力机、剪床、石油钻机、单缸或双缸泵和压媚机、破碎机、矿山机械、振动机城、最压机械、冲床181.921Pd=1*0.18KW=0.18KW5.链条节距确认：根据功率曲线，转速80rpm，功率0.2kw，可以选择08A的链条选择08A链条，查询机械表格，链条节约为p=12.7mm6.定中心距：中心距一般小于等于80个节距p，当有张紧装置，可以大于80p，这里取17p,这个一般根据设计图纸进行合理选择，当大于80P的时候，需要增加张紧装置。为了合理布局初定中心距：a=17p=17*12.7=215.47.链条节数：根据齿数差，K值为0Lp=（17+17）/2+2*17+0/215.4=51Lp节数必须取整数，取518.链条长度：L=51*12.7/1000=0.644m9.计算实际中心距：ac=12.7/2（51-17）=215.9Ka由表查出为0.249实际中心距需要减去差值，要小于理论值，这里取0.004得出a=21510.计算链条速度：V=17*80*12.7/60/1000=0.287m/s11.有效圆周力：F=1000*0.18/0.29=620.69N12.作用在轴上的力F按照水平计算：F=1.15*620.69=713.79NKa为安全系数，取值1~1.5之间锥齿轮的计算：1.初步计算：估算小齿轮直径：K=1.2~1.8T1—小齿轮的额定扭矩22.5N*m（这里取整数22000N*mm），定义传动比u=Z2/Z1=1/1，查资料20Cr的取值1180N/mm2带入计算公式，d1=1951*（1.5*22000/1/1182^2）1/3带入计算得：d1=15.3mm，选择大于15.3mm的直径的齿轮满足要求，我们根据实际进行选择2.几何计算：齿数：Z1=26，Z2=26*1=26模数：m=d1/z1根据实际情况选择根据布局取模数为2，则d1=2*26=52mm分度圆直径D1=2*26=52mmD2=2*26=52mm分锥角：a1=arctan（26/26）=45度，a2=90-45度=45度计算外锥距：带入R=d1/2sin14=52/2/sin45=30.5mm齿宽系数：取齿宽系数为0.35齿宽b=0.3*R=0.35*30.5=10.67取整数，得出齿宽为10，实际齿宽系数为10/30.5=0.327变为系数X为0，齿根间隙系数c为0.2齿顶高：ha=（ha1+X）*m=1*2=2齿根高：hf=（hf1+c-x）*m=（1+0.2）*2=2.4齿全高：h=（2+c）*m=2.2*2=4.4mm齿根角计算结果：=arctan（2.4/30.5）=4.5度齿顶角计算结果：=arctan（2/166.7）=3.75度3.齿面疲劳强度计算中点模数：（φR，齿宽系数这里是0.327）M=2*（1-0.327*0.5）=1.673中点分度圆直径：Dm1=52*（1-0.5*0.327）=43.498Ft=2000T1/dm=2000*22.4/43.498=1029.9N使用系数Ka查表等于1.25动载荷系数查表：kv=1.045动载荷分布系数：Khp=1.65动载荷系数：Kha=1.0节点区域系数：Zh=2.5终点区域系数：Zmb=1.082弹性系数；Ze=189.8螺旋角系数：Zp=1锥齿轮系数Zk=0.8载荷分配系数Zls=1计算接触应力：将以上数据带入公式；aH=((1.25*1.045*1.65*1*1029/43/33.63*2))^0.5*1.083*2.5*189.8*1*1*0.8=720N/mm2许用接触应力：查图，选定最小接触应力为Qhmin=1300N/mm2寿命系数查表：Zn=1润滑系数：Zlvr=0.95工作硬化系数:Zw=1尺寸系数：Zx=1最小安全系数：Shmin=1.1带入上式：计算的出许用接触应力应力：Q=1300/1.1*1*0.95*1*1=1122N/mm2计算应力720N/mm2<1122N/mm2满足条件传动轴的计算：1.初算轴径：已知轴的功率为0.2kw，转速n2=n1/1=80/1=80rpm选择材料为45号钢：A由表格查出为126轴的材料Q235、20Q275、35451Cr18Ni9Ti40Cr、35SiMn、42SiMn40MnB、38SiMnMo、3Cr13[rr]/MPa15~2520~3525~4515~2535~55A149~126135~112126~103148~125112~97D=126*（0.2/80）^0.333=17.135mm带入公式得出：D>17.135mm，设计轴的直径为d=25mm，l=290mm取整数L=300mm方便计算：2.强度校核我们根据产品的装配与图纸，设计了轴的尺寸，轴承的安装位置，链轮的安装位置轴收到外部载荷的作用，受到扭转载荷作用，需要进行校核根据弯扭组合计算公式，这里使用第三强度理论进行校核式中。ga——轴的计算应力，MPa;M、T——轴所受的弯矩和转矩，N·mm;W、Wr——轴的抗弯和抗扭截面系数，mm³,计[o-1]——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，a——扭转切应力特性当量系数，当扭转切应力为静应力时，取a≈0.3,当扭转切应力为脉动循环变应力时，取a≈0.6,若扭转切应力亦为对称循环变应力时，则取a=1。受力简图T=22.5NmT=22.5NmF=50N假设设载具F=50N，为了方便计算，将载具对轴的施加力移动到中心，质心位置。M=F*1/2L=500*0.5*300=75000Nm=7500NmmT=22.5Nm=22500NmmW=3.14*25^3/32=1533扭转当量系数取1代入公式：a=sqe(7500^2+22500)/1533=4.89Mpa<55Mpa（45号钢）符合条件材料牌号热处理1毛坯直径b/mm硬度(HBS)抗拉强度极限2dB屈服强度极限as弯曲疲劳极限0-1剪切疲劳极限T一-1许用弯曲应力[a;]备注35正火25)<18754032023013045应用较广泛正火回火1001520270210120>100~300149~187500260205115>300~500143~187480240190110>500一700137~187460230185105>750~1000440220175100调质100>100一300156~2075605403002802302201301255045正火2524161036026015055应用最广泛正火回火<100>100~300>300~500>500~750170~217162~217156~217600580560540300290280270240235225215140135130125调质<200217~25565036027015560直线导轨的计算：.直线导轨主要用于将滑动摩擦转换成滚动摩擦，作用于滚动直线导轨副的载荷计算因滚动直线导轨副的结构比较特殊，垂直向上向下以及水平跟左右的方向额定载荷都一样，并且满足刚性好，额定载荷大这些性能，对滚动轴承受力分析如下图：双滑块受力简图四滑块受力简图计算公式对于单滑块与双滑块，四滑块采用的方式一样对于水平移动机构，我们采用四个滑块，分析受力情况受到变动载荷的影响，我们已经知道，外部力F=50N（这里是我们假设的力，可能实际力比这个大或者小，根据实际情况进行调整，我们这里为了方便计算选择50N）采用动载荷系数分布公式进行计算公式中Fm-平均载荷,NFn一变动载荷,NLn承受Fn载荷时的行程mmL全行程,L=∑Lnmm我们计算载荷分布系数根据设备运行的情况进行计算，在L=440mm（导轨长度）这个形成区间，一般根据实际情况，要计算当量载荷，零件托盘通过导轨这个区间的长度。收到的力的当量载荷，或者说受到不均匀的载荷进行均匀载荷当量化，我们设定这个区间L1=100mm，受外部载荷30N（托盘产品未完全进入），L1=200mm，受到40N力（托盘产品进入大部分给的压力），L2=140mm，受到载荷50N的力（托盘产品完全进入受到的力为设定力），上述是我们自己定义的，实际要根据加工情况设计。计算平局载荷，带入上面公式：Fm=（（100*30+40^3*200+140*30^3）/440）^0.333=33.4N四个滑块的当量载荷33.4N单个滑块的当量载荷带入公式：F1=Fm/4=33.4/4=8.35Nc=b，h=n（均匀排列）2.滚动直线导轨副的额定寿命（1）额定寿命计算公式：*50式中：L一额定寿命,指一组同样的直线运动滚动导轨,在相同条件下运行,其数量的90%不发生疲劳时所能达到的总运行距KmC基本额定动载荷,指垂直于运动方向且大小不变地作用于一组同样的直线运动滚动导轨上使额定寿命为L=50km(对球形滚动体)或L=100km(对滚子形滚动体)时的载荷,kN或N·m;P——当量动载荷,P=F,kN或N·m;fh硬度系数,fh滚道实际硬度(HRC)，通常取1ft—温度系数,查表取值1;fc—接触系数,查表取值0.81;fa—精度系数,查表取值0.9;fw,—载荷系数,查表1.3。带入计算P——当量动载荷我们已经计算P1=8.35N=8.35*10^-3KNP2=8.35N=8.35*10^-3KNP3=8.35N=8.35*10^-3KNP4=8.35N=8.35*10^-3KNC基本额定动载荷，查表得知，c=34.4Kn带入计算:L=50*（1*1*0.81*0.9/1.3*（34.4/8.35/10^-3））^3=6.16*10^11km满足条件上银导轨HIWIN-HGH参数表

轴承的计算：轴承的寿命，轴承载荷间的关系，可表示为下列公式：式中：──基本额定寿命（106转）；──基本额定寿命（小时h）；C──基本额定动载荷，由轴承类型、尺寸查表获得；P──当量动载荷（N），根据所受径向力、轴向力合成计算；──温度系数，由表1查得；n──轴承工作转速（r/min）；──寿命指数（球轴承，滚子轴承）温度系数：当滚动轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时，当量载荷的基本计算公式为式中：P——当量动载荷，N；——径向载荷，N；——轴向载荷，N；X——径向动载荷系数；Y——轴向动载荷系数；——负荷系数当轴承承受有冲击载荷时，当量动载荷计算时，引入载荷系数动载荷系数X、Y通过上述公式与计算方式，我们计算深沟球轴承的寿命ft=1(小于120°的情况下选择系数)C──基本额定动载荷：P──当量动载荷fp=1.0~1.2(查表得)查表得轴承系数为3.333查表得出系数，对于单列轴承，我们这里选择的是单列轴承，Fa（轴向载荷基本为零，我们的轨道机基本不受轴向载荷）/Fr（径向载荷，50N，自己定义的参数），比值小于e取X=1，Y=0，即深沟球轴承只收到径向力，不受到轴向力计算P的值P=1.0*（1*50N+0*0）=50NC基本额定动载荷，由上边的轴承表查出，C=5100N型式容许扭距容许容许静态扭转当量动载荷惯性矩容许(N・m)偏角偏心刚度(r/min)(kg・m2)轴向振幅dD(°)(mm)(N・m/rad)(mm)160.920.1545030002.7×10-7±0.2201.370045008.0×10-7252.895051002.5×10-6±0.3325110060006.6×10-6±0.44090.2280078001.9×10-5±0.55016340075005.0×10-5±0.6计算结果：L10=（1*5100/50）3.33=1023.33（106转）气缸的选择计算：左右气缸的选择，左右气缸是用来带动物件移动的气缸，左右气缸的选择需要满足带动物件，物体的摩擦力与物件的阻力，我们为了方便计算，估计为30N（此处为估计值，应该根据实际进行设计）气压范围为0.4~0.6Mpa，对于气缸缸径选择，应当保证气缸出力大于30N均为满足缸径计算，缸径的计算工作压力p=0.4Mpa进行计算，气缸效率为β=65%（漏气等问题，暂定选择气缸的效率为β=65%）那么气缸的稳定出力为P=F/β

P=30/0.65N=46N根据气缸的计算公式计算得出P=π/4×D2×pD=7mm，则选择气缸在7mm以上的可以满足实际负载需求，可以选择大于7mm气缸夹爪气缸耗气量的计算，我们选择的气缸，缸径D=32mm形成L=40mm耗气量的计算根据计算公式：Qca=0.0157*（D2*L+d2*Ld）*N*（P+0.102）方程中Qca代表平均耗气量D气缸的直径单位mmN气缸的工作频度，单位周/min（一个往复为一周）L气缸的形成，单位mmd配管的内径，单位mmLd配管的长度，单位mmP使用压力，0.4Mpa我们选择的气缸，缸径D=32mm形成L=40mm工作频度N=60周/min（自己定义）d配管的内径，单位d=10mm（自己配管）Ld配管的长度，Ld=100mm带入上述公式，计算的出（按照cm单位计算）Qca=0.0157*（1.6^2*4+1*10）*60*（0.4+0.102）=9.57L/min总结现代发展，自动化成为一大趋势，自动化有着很多不可取代的优点，自动化生产的优点：程序高度自动化，不需要人工操作；如轨道带的设计，工作效率高，生产率提高；提高自动生产效率生产速度，缩短产品的生产周期，可以操作少数人可以搭载的先进设备，也可以削减人，可以增加生产量，生产过程全过程稳定，提高产品一致性；保证生产过程好，适合批量生产，降低企业生产成本。通过引进全自动设备，生产效率大幅度提高，生产量增加，生产成本下降，企业可以在短时间内大量生产，各种各样的产品可以更快地送到各地。资源的活用。毕业设计更一步加深了我对所学知识的理解。许多知识学习的时候有些疑惑，毕业设计再次拿出来复习一下，重新复习了材料力学，机械，制图，cad设计等，这次毕业设计中，我也充分认知到自己不足之处。还需要加强后续的学习，学无止境，我们每天都在进步，到社会上历练可以更好的巩固学习到的知识，实践才是真理，正因为设计的不足，也让我认识到了作为一名机械设计师，不能模棱两可，否则设计出来的产品无法生产使用，会是一大损失，但这次毕业设计也让我感受到了多种学科交互在一起的知识的互通性，缺少某一方面的知识，会让我很难进行项目的研究，为此不得不翻阅大量的文献，弥补知识的不足，我也在努力优化这一技能，后期我要努力学希，在社会实践中，更多的接触这些东西，使得我设计的产品能够大量生产运用。毕业设计的内容多样化，过程复杂，但我的收获更丰富了。应用各种系统的条件和各种装备的起用基准，设计深入，应用我所知道的学会。这次毕业设计让我提前了解了这些知识，这是非常宝贵的。这次给我完成毕业设计的很大信心，对我复习的结构力学、机械设计手册等相关知识和未来的发展有着更大的帮助毕业论文的设计，从只有我们才能确认的中学中学中学能学到很多新鲜的知识，这些书不能上课和上学。当然通过查阅文献，我也学习到了很多新的知识，看到别人的专利，看到别人的智慧，我应该跟他们学习这方面的知识，丰富自己的知识储备，文献的学习与翻阅也使得我进步飞快，后期的工作与学习，我要多翻阅文献，学习别人的精神。丰富自己.参考文献[1]孙志礼，冷兴聚，魏严刚等主编.机械设计.沈阳：东北大学出版社2000[2]孙桓，陈作模主编.机械原理.北京：高等教育出版社2000[3]朱龙根，机械系统设计（第二版），机械工业出版社，2002.[4]纪名刚，机械设计（第七版），高等教育出版社.2005.[5]\t":8118/kcms/detai