多軸自動螺栓擰緊機的設計【含6張CAD圖紙】
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畢業(yè)設計(論文)開題報告題目 多軸自動螺栓擰緊機的設計學生姓名班級學號專業(yè)機械設計制造及其自動化一選題目的和意義 螺栓聯接由于簡單可靠、拆卸方便,而廣泛應用于眾多的機構裝配中,因此,螺栓裝配技術是機械行業(yè)的基本技術。重要的機電產品,如發(fā)電、輸變電、汽車、拖拉機、機床、儀表等對裝配質量的要求很高,對螺栓擰緊的扭矩和角度等變量必須加以控制。為適應汽車等現代機電產品的高性能、高可靠、高安全性能的要求和自動化生產的需要,螺栓自動擰緊裝備的研制和開發(fā)己成為市場必需。螺栓聯接在汽車、機械、建筑等行業(yè)都有大量的應用,是一種重要的聯接方式?,F階段,實現螺栓緊固件的可靠聯接,主要是通過螺栓擰緊工藝來控制。螺栓擰緊工藝主要有三種,即:扭矩法、扭矩轉角法和屈服點控制法。為制定合適的擰緊工藝,工程人員都需要對螺栓緊固件扭矩、轉角與軸向夾緊力之間的關系進行研究。為了能夠方便、快捷的得到緊固件扭矩、轉角與軸向夾緊力之間的關系,在本文研制了一種新型的螺栓緊固試驗系統(tǒng),為工程人員制定合適的擰緊工藝提供便利。螺栓聯接可以獲得很大的聯接力,又便于裝拆,通過標準化,實現了大批量生產,成本低而且價格便宜,具有互換性,因此在機械結構中得到廣泛應用。螺栓緊固件已成為必不可少的機械零件。按螺栓緊固件的不同所構成的聯接的主要類型有螺栓聯接雙頭螺柱聯接螺釘聯接以及緊固螺釘聯接等。今天在幾乎所有的生活生產領域中都離不開螺栓聯接的應用根據質量保證部提供的柴油機零部件失效分析報告可知螺栓聯接不當輕者會造成松漏掉等質量問題嚴重的會導致車毀人亡的慘劇發(fā)生。因此在世界范圍內很多機械研究機構德國機械工程協(xié)會二汽材料研究所等都對螺栓聯結結構進行研究尤其是對強力螺栓擰緊工藝的研究投入了強大的力量。自動擰緊機是集機械傳動、電氣傳動、氣動技術、電子技術、自動檢測于一體的機電一體化設備。螺紋自動擰緊機的應用場合非常廣泛,凡是對螺紋的裝配有定扭矩或定角度等要求的地方,就需要該設備,它可以對螺紋的預緊實現比較精確的控制。并且,自動擰緊機可以實現裝配的自動化,極大提高勞動生產率和安全性。二國內外現狀 1.國外發(fā)展歷程螺栓自動擰緊機首先是在國外產生,并被廣發(fā)應用于各汽車制造企業(yè)中。較著名的國外擰緊機生產商有ATLASC-OPCO公司(瑞典)、BOSCH公司(德國)、COOPER(美國)、INGERSOLL-RAND公司(美國)和OBER公司(意大利)等。為適應定扭矩加載的可控制擰緊場合需求,在80年代末,國外機電,汽車行業(yè)已普遍采用可控制扭矩,可控轉角和屈服點的擰緊工具。 近年來,通過微機控制的自動型裝配系統(tǒng),實現了對裝配對象的定扭矩,頂轉角監(jiān)控和屈服強度監(jiān)控。螺紋擰緊技術是從國外發(fā)展起來的,比較有代表性的有:瑞典的阿特拉斯(Atlas Copco),法國的喬治雷諾(CP Georges Renault),美國的英格索蘭(Ingersoll-RAND)、德國的博世(BOSCH),美國的庫柏(Cooper)等。為適應定扭矩加載的可控制擰緊場合需求,在80年代未,國外的機電、汽車制造行業(yè)已普遍采用可控制扭矩、可控轉角和控制屈服點的擰緊工具。近年來,伴隨著電機調速等控制技術、扭矩控制等技術的迅速發(fā)展,國外的裝配作業(yè)線上的裝配工具逐步從手工、風動或電動工具向低能耗、低噪聲、控制精確等可控制擰緊設備發(fā)展,通過微機控制的自動型裝配系統(tǒng),實現對裝配對象的定扭矩、定轉角監(jiān)控或屈服強度監(jiān)控。 美國早在40年代末就開始著眼于螺栓伸長和軸力的關系,并進行了扭矩轉角法的研究,并于1960年制定了規(guī)范,以后在1962年修訂規(guī)范時,強調以扭矩轉角法作為主要擰緊方法。1964年、1974年又不斷地進行了修訂,使規(guī)范日臻完善。扭矩轉角法在當時已是美國主要擰緊方法。英國、日本、西德等也都相繼采用,并都制定了各自的扭矩轉角法標準。之后,各國又在進行屈服點法的研究。現在,在汽車發(fā)動機上都積極地采用著這種方法。國外發(fā)動機凡是承受交變載荷以及受振動和溫度影響的螺栓,如連桿螺栓、曲軸螺栓、主軸承螺栓、缸蓋螺栓,均已淘汰扭矩法,而改用扭矩轉角法或用不受扭矩系數影響的屈服點法控制擰緊過程。2.國內發(fā)展國內對擰緊技術的研究,是隨著和國外公司的合作而開始重視的?,F在也在對國外擰緊技術進行引進、消化和吸收,并制定了一些標準。我國汽車行業(yè)的擰緊技術研究處于起步和模仿階段。在生產上,部分有實力的汽車制造商通過購買昂貴的進口電動擰緊設備,實現了扭矩擰緊,部分廠商實現了扭矩-轉角工藝,個別生產商開始應用屈服點擰緊工藝,但還處于摸索階段。我國生產廠商還不能獨立自主開發(fā)研制適應于轉角、屈服點等先進擰緊工藝的電動擰緊設備和工具。建國初期,舊中國留下的螺栓緊固件的基礎十分薄弱,為了高速建成緊固件的標準體系,當時全盤采用的是蘇式化的標準體系。為了彌補蘇式標準體系的先天不足,在參考西德、日本、英國、美國等螺栓緊固件標準的基礎上,于1963年對我國的緊固件標準體系進行了第一次全面修訂,并于1974年進行了第二次全面修訂。為與ISO標準接軌,我國于1981年進行了第三次全面修訂,使我國緊固件標準達到80年代國際先進標準水平。在2003年進行第四次全面修訂后,我國采用ISO標準的采標率達98%以上,并且采用的均為ISO現行標準,與國際全面接軌。各次修訂的主要變化如見表1-1所示。現我國緊固件全年產量達500萬噸以上,銷售收入400億元以上,全年出口總量為250萬噸以上,并保持著適度、穩(wěn)定、健康的發(fā)展,為加工制造業(yè)的發(fā)展提供了有力的保證。 三、課題的重點與難點 螺紋聯接的預緊力將對螺栓的總載荷、聯接的臨界載荷、抵抗橫向載荷的能力和接合面密封能力等產生影響。過大或過小的預緊力均是有害的,所以預緊力的大小、準確度都十分重要,從而使預緊力的控制成為螺紋聯接的重要問題之一。四 設計內容本題目擬設計的擰緊機主要應用于普通家用汽車裝配車間,用于擰緊輪胎的緊固螺栓,單班制工作,預期壽命中等。主要設計內容有:(1)制定工藝方案,確定擰緊機結構方案。(2)具體方案設計,繪制圖紙,并進行相應的設計計算及校核。包括:(a)擰緊機零件圖;(b)擰緊機組裝圖; (c)有關設計計算、校核;5 設計路線1. 螺栓擰緊機的原理及意義;2. 螺栓擰緊機的總體設計過程;3. 行星齒輪減速器的設計;4. 螺栓擰緊機的控制方法;5. 總結; 6 預期效果 擰緊轉速:n=50r/min最大擰緊扭矩:T=150Nm單班制工作,預期使用壽命10年,每年300個工作日。在使用期限內,工作時間占20%。7、 時間安排第12周:熟悉設計任務及要求,查閱并分析畢業(yè)設計有關資料制定設計方案,撰寫開題報告;第34周:畢業(yè)實習,繪制任務中規(guī)定的設計產品圖,翻譯外文資料;第56周:細化設計方案,學習相關標準,根據產品結構和技術要求確定多軸自動螺栓擰緊機的結構;第78周:繪制多軸自動螺栓擰緊機的結構總裝圖和相關零件圖;第910周:整理,總結設計結果,撰寫畢業(yè)論文,并將題目,摘要和關鍵詞翻譯成英文;第1112周:修改畢業(yè)論文,裝訂畢業(yè)設計論文;第13周:講答辯內容制作PPT,參加畢業(yè)答辯。8、 參考文獻1 饒振綱. 行星齒輪傳動設計M. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2003.9:1-3352 濮良貴, 紀名剛. 機械設計M, 第八版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5:186-2393 孫桓, 陳作模, 葛文杰. 機械原理M, 第七版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5:174-2134 李化敏, 李瑰賢. 齒輪機構設計與應用M, 北京: 機械工業(yè)出版社, 2007.6:114-1565 王章忠. 機械工程材料M, 第二版. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2007.1:126-1296 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. 理論力學M, 第六版. 北京: 高等教育出版社, 2002.8:112-1177 劉鴻文. 材料力學M, 第四版. 北京: 高等教育出版社, 2004.1:75-798 吳宗澤, 羅圣國. 機械設計課程設計手冊M, 第三版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5:35-1709 齒輪手冊編委會. 齒輪手冊M, 第二版. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2000.8:10-3810 任麗華. 螺紋擰緊扭矩的理論分析J. 煤礦機械, 2006.7:67-6811 劉建文. 螺紋連接及擰緊技術J. 汽車工藝與材料, 1999,2:7-812 卜炎. 螺紋連接設計與計算M, 北京: 高等教育出版社, 1995.1:1-413 張家全. 扭矩轉角裝配方法及測量誤差分析J. 計量技術, 2003,2:29-3114 JHBeckford.Bolt TorqueM. Machine Design, 1990.6: 12-2515 JNeWadham etc.Safety Using yield MethodM. Machine Design, 1990.10: 55-65指導教師批閱意見 指導教師(簽名): 年 月 日注:可另附A4紙
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