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1、目 录第一章 绪论11.1 引言11.2课题来源及研究的目的和意义11.3 同类设备目前的发展状况11.4 论文体系和主要内容21.5 论文主要内容2第二章 零件专用翻转机构的工作原理及主要组成42.1机械产品设计过程的概述42.2 机构的选择及各部分采用形式的确定52.2.1零件专用翻转机构52.2.2 提升机构72.3 翻转过程的运动和位置分析72.3.1提升过程72.3.2 翻转过程92.4小车附件的布置9第三章 零件专用翻转机构主要零件的设计计算及校核103.1齿轮的设计与校核103.1.1 确定传动装置的总传动比和各分配传动比103.1.2 传动零件的设计计算113.2 轴的校核及计
2、算153.3滚动轴承的选择及校核计算213.4 键连接的选择和计算233.5 联轴器的选取243.6箱体及其附件的设计243.7液压缸的设计计算及校核253.8 提升钩子的设计32第四章 零件专用翻转机构的三维建模及二维图纸334.1主要零件的三维建模334.2 零件专用翻转机构装配的三维建模过程及其模型384.2.1 减速器的三维建模过程384.2.2 小车的三维建模过程及其模型404.2.3零件专用翻转机构的整体三维建模过程及其模型404.3零件专用翻转机构的二维图纸 （见附录）40第五章 总结与展望415.1全文总结415.2本文的创新点415.3展望41致谢43参考文献44附录：45第
3、一章 绪论1.1 引言随着当今社会的发展，节能减排日益成为人们普遍关注的问题。节省能源减少垃圾废弃物的排放既符合社会发展的主题，也是一个国家竞争与世界之林的一项重要指标。零件专用翻转机构的设计是一个纯绿色的机械产品，采用手柄连接二级减速器，实现工件的翻转，通过减速器的减速，从而减少需要转动的力与力矩，使输出功率与负载的变化而变化，操作简单使用方便。可以减少工人手动的翻转工件，节约了人力物力，降低了工人的劳动强度。最重要的是零件专用翻转机构节约能源，符合当今社会发展的主题，随着能源的日益匮乏，加工制造的工艺水平的提高，相信零件专用翻转机构会应用的越来越广。1.2课题来源及研究的目的和意义随着经济
4、的发展，基础建设迅猛增长，各类工程机械的需求量大幅增加。工程机械制造中，车架等焊接结构件的生产占有很大的比重。在此设计中要求是工件翻转，以便于安装零部件。为了保证安装构件的安装质量，有必要大力发展能提高生产效率和生产质量的相应安装设备。在大型结构件的安装及机加工过程中，有些工件需180度翻转。一般的做法是用行车起吊，升高一端后移动再放下来翻转工件。对于大型结构件来说，这种操作相当危险，而且还受行车起吊高度的限制。另一种就是吊上翻转机进行翻转，但这种做法由于工件旋转半径大，装夹位置高，操作安全性差。还有一种做法就是像翻书一样的翻转，翻书形式翻身虽然操作位置低，但占有的空间非常大。如果先低位装夹，
5、再将工件上升到一定的高度后翻转，完成后再下降拆卸，则生产效率低，设备制造成本高。经调研发现，大型结构件翻身的生产安全隐患，在工程机械制造领域普遍存在。针对该情况，设计了零件专用翻转机构，适用于中小型工件的翻转，在使用操作过程中，安全可靠，操作简单。1.3 同类设备目前的发展状况对于零件专用翻转机构，现在已有很多的形式。如有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等。并已在实际生产中用于各种工件的翻转。目前国内还未对各种形式的翻转机制订出系列标准，但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机，并成系列。另外，配合焊接机器人使用的框架式、头尾架式翻转机，国内外均有生产。它们都是点位控制，控制点数以使用要求而定，
6、但多为2点(每隔180)、4点（每隔90）、8点（每隔45）控制，翻转速度以恒速的为多，但也有 变速的。翻转机与机器人联机按程序动作，载重量多在203000Kg之间。例如我国汽车、摩托车等制造行业使用的弧焊机器人加工中心，已成功地采用了国产头尾架式和框架式的焊接翻转机，由于是恒速翻转，点位控制，并辅以电磁制动和汽缸锥销强制定位，所以多采用交流电动机驱动、普通齿轮副减速，机械传动系统的制造精度比轨迹控制的低1到2级，造价便宜。提升机构主要有机械式和液压式两种，且各种提升设备已形成标准系列。在这里就不在做详细的阐述。机械式与液压式起升机构的应用：主要介绍了机械式和液压式起升机构的基本分类，以及这两
7、种机构在实际工程中的应用。起升机构可分为机械式和液压式两种。机械式起升机构包括：（1）啮合式驱动装置a）用于主要为提升件货的绳索卷绕式起升机构b）用于双绳或四绳抓斗的绳索卷绕式起升机构c）链条卷绕式起升机构。d）螺杆或针齿条以及齿条起升机构（2）驱绳轮起升机构的摩擦式驱动装置液压式起升机构a) 压缸起升机构b) 压马达驱动的绳索卷绕起升机构1.4 论文体系和主要内容1.5 论文主要内容第一章：绪论，主要就零件专用翻转机构的研究现状、课题提出的来源、应用的前景等进行分析和阐述。第二章：介绍零件专用翻转机构的工作原理和主要组成，主要对机械产品设计进程进行理论概述，然后在理论基础上，应用到实际中去，
8、采用“演绎推理”的方法，导出零件专用翻转机构的工作原理和其主要机构组成。第三章：零件专用翻转机构的主要零部件的研究，从机械系统的四个组成部分：动力部分、传动部分、执行部分和控制部分对零件专用翻转机构进行详细的设计研究，为了更好的说明所设计研究的零部件，插入相关零部件的主要视图。第四章：通过proe软件对零件专用翻转机构每个零件进行三维建模，力求能够完整的表述整体结构，最后进行零件装配，能够对整个外形有个整体的了解，对选别机的装配过程进行详实的描述。最后一章：总结和展望，对整个研究课题进行总结，概括全文内容和主要工作；提出本文创新点，并对未来提出展望，确定进一步研究内容。第二章 零件专用翻转机构
9、的工作原理及主要组成2.1机械产品设计过程的概述人类在不同的阶段会提出不同的需求，一种需求满足后，又会在此基础上提出更新、更高的要求。设计的目的正是为了满足人类不断提高的需求，是人类征服自然、改造自然的基本活动之一。设计的过程指的是从接到设计任务、确定设计要求到完成整个设计工作的全过程。为了更好地完成设计任务，设计人员针对设计工作的具体步骤所制订的计划与安排，称为设计进程。机械产品设计进程通常为四段式， 即产品规划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段，关系如图2-1所示。明确设计要求任务产品规划原理方案设计技术设计施工设计试验试制投产图2-1 机械产品设计进程产品规划阶段的主要任务是
10、通过市场调研、技术调研、社会环境调研来制订可行性研究报告和设计要求表，本篇的产品规划内容在第一章绪论作了详细说明。方案设计阶段是设计进程中一个十分重要的阶段，设计人员根据设计要求表的各项要求，运用自己所掌握的知识和经验以及在产品规划中所收集的全部资料，构思出满足设计要求的原理解答方案，原理解答方案是一种初步考虑结构形状并能完成所需功能的原理组合，本篇的原理解答方案在本章的第二节作详细的研究，技术设计阶段和施工设计阶段的工作成果有：参数尺寸计算、结构装配草图总体图和外形图、全部生产图纸技术文件，本篇的这两个阶段主要见第三章零件专用翻转机构的主要零部件设计，并且按机械系统的组成：动力部分、传动部分
11、、执行部分和控制部分进行分析研究。2.2 机构的选择及各部分采用形式的确定根据对题目“翻转提升机构设计”可知，该机构主要有两部分组成，即翻转机构和提升机构，现分别对这两种机构进行讨论。2.2.1零件专用翻转机构零件专用翻转机构是将工件沿水平轴转动或倾斜，使之处于有利于加工位置的变位设置机构。最为常见的有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等零件专用翻转机构1链式零件专用翻转机构链式零件专用翻转机构结构形式如下图图2-2链式零件专用翻转机构由图可知，链式零件专用翻转机构结构比较简单，因为采用链条支撑，对箱形断面的角接焊缝也同样适用，其缺点是焊缝对中较费时，焊接是在自由状态下焊接，不便于用夹具控制
12、焊接变形。2推举式零件专用翻转机构推举式零件专用翻转机构结构如下图图2-3推举式零件专用翻转机构推举式零件专用翻转机构结构也比较简单，且能翻转的工件类型也较多，但这种结构一次最多只能翻转90，翻转后工作台需要复位。对于大角度的翻转效率低下。3小车式零件专用翻转机构小车式零件专用翻转机构如下图：图2-4 小车式零件专用翻转机构该零件专用翻转机构设计成为一个小车的形状，小车的推手是一个可以摇动的摆杆。在工作时首先将小车推到工件处，利用小车上的钩子将工件勾住，然后利用小车推手的摆动，推到液压机构的工作。液压部分是采用液压千斤顶的工作原理，利用摇杆将液压油压入到支撑油缸内，使整个小车基座提升，小车上装
13、有导轨，可以使得工件在勾住后，可以前后左右的移动。翻转过程主要是二级减速器的翻转，利用手柄与减速器连接，带动夹持工具夹持着工件进行翻转。之所以设计成二级减速，这样可以减小手柄的施力，通过设定一定的传动比，尽可能的减少力矩，从而降低劳动强度。根据以上三种机构的特点，考虑结构的复杂程度和工作效率，结合工件的形状和翻转的难易程度，选择小车式翻转比较实用。小车式零件专用翻转机构操作起来非常简单。2.2.2 提升机构提升机构分为机械式和液压式两种，现对这两种机构进行比较，以确定最终采用的机构形式。液压式提升机构是常用提升机构中的一种。它采用液压作为动力源。包括有使用液压马达，其执行提升的机构同机械式。还
14、有采用液压缸进行提升。由于液压缸的行程有限，对于较大行程的提升都设计有增加行程的装置，如X形的支架。因此，液压式提升机构多用于升降台、汽车翻斗等不需要很大行程，但却有较大载重的设备中。机械式提升机构通常是以省力的钢丝绳滑轮组作为执行构件的，所以可以有较大的提升范围，滑轮组一般使用定滑轮、定滑轮和动滑轮、双联滑轮组（四分支）、双联滑轮组（八分支）等 几种形式。另外在机械式提升机构中，也有采用齿轮和齿条进行提升。液压式提升机构的运行比较平稳，容易实现无级调速及过载保护，且装置的使用寿命较长。但液压提升机构中的油液较易受温度变化的影响，同时油液还有泄露的问题。另外，机械式提升机构大多都是采用提拉的方
15、式提升重物，而液压式提升机构主要采用推举的方式提升重物。考虑液压传动具有在同样的驱动功率下，液压装置的重量更轻、体积更小及耐冲击的特点。选用液压式提升机构作为工件的提升装置。由于系统不需要较大的提升行程，所以使用液压缸直接推动翻转架进行提升即可，这样做，虽然要使用较多的液压缸，但可以简化提升机构，所有翻转架的液压缸都由一个泵源提供动力，即可保证液压缸的同步动作，也可以减少空间的使用。2.3 翻转过程的运动和位置分析该零件专用翻转机构的工作过程包括工件的提升和翻转两步工序。2.3.1提升过程提升过程是翻转进行的第一步，先将小车推到工件的上方，然后放下钩子用钩子勾住工件的上沿处，然后摆动小车的推手，根据小车与液压缸组成的摇杆滑块机构，滑块即相当于液压缸中的活塞杆，通过摇杆的前后摆动，带动着活塞杆做往复的运动，从而不断的将液压油压入到工作液压缸中，推动着整个小车机构的提升。图2-5液压升降车零件专用翻转机构的设计就是基于图2-5的液压升降小车的基础上进行设计的。在小车推手和底部有一动力液压缸相连
