車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

1、. . . . 科技大學(xué)理工學(xué)院 2015屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系 部： 機(jī)械系 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化班 級(jí)：11428231 學(xué) 號(hào)：1142830206 作 者: 龔友林 指導(dǎo)教師: 徐江敏2015年 6月 2 日50 / 61科技大學(xué)本科畢業(yè)論文車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)The structure design of the assembly station in the vehicle（理工類）：科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)：1142830206 姓 名：龔友林 指導(dǎo)教師：徐江敏職 稱：講師

2、2014年11月20日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）容與要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實(shí)驗(yàn)等）1、依據(jù)儀表盤支架圖紙完成其三維建模；2、依據(jù)設(shè)計(jì)需求，參考儀表盤支架模型，設(shè)計(jì)出裝配平臺(tái)；3、裝配平臺(tái)設(shè)計(jì)合理，符合人機(jī)工程，能夠迅速便捷固定儀表盤支架；4、對(duì)裝配平臺(tái)進(jìn)行重心位置分析，確保該平臺(tái)不翻倒，對(duì)中關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度校核；5、設(shè)計(jì)完成儀表盤支架在裝配臺(tái)上的安裝定位的演示動(dòng)畫。二、完成后應(yīng)交的作業(yè)(包括各種說明書、圖紙、軟件、譯文等)1、裝配平臺(tái)裝配工程圖與所有自制零件的工程圖，以與三維模型；2、完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；3、畢業(yè)論文一份；4、相

3、關(guān)外文翻譯一份。三、完成日期與進(jìn)度1、第一周至第三周：參看參考資料，收集相關(guān)的資料；熟練三維建模軟件；分析設(shè)計(jì)需求；2、第四周至第五周：拿出裝配平臺(tái)的初步方案，完成開題報(bào)告，并進(jìn)行開題答辯；3、第六周至第十周：詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算、建模，完成設(shè)計(jì)說明書；第八周進(jìn)行中期答辯；4、第十一周至十二周：完成畢業(yè)論文撰寫；5、第十三周：完成外文翻譯，并修訂論文格式，完成論文打印裝訂工作；6、第十四周：完成畢業(yè)答辯匯報(bào)材料，進(jìn)行答辯。四、主要參考資料(按參考文獻(xiàn)的規(guī)格式填寫)1、曉玲.實(shí)用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析M.：航空航天大學(xué)，2010年5月；2、車洪麒.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例詳解M. ：機(jī)械工業(yè)，2011年3月. 3、麗

4、萍.粗精銑V型發(fā)動(dòng)機(jī)箱體45面專用機(jī)床設(shè)計(jì)與研究D.理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2012：6-8. 4、機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)編委會(huì)編. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M. : 機(jī)械工業(yè), 2009. 5、訓(xùn)方.材料力學(xué)(1)M.：高等教育，2009. 6、陸冰橫.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.：機(jī)械工業(yè)，2001. 7、琪.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)M.：高等教育，1996. 8、成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第5版）M.：化學(xué)工業(yè)，2007. 9、曉鈴.實(shí)用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析M.：航空航天大學(xué)，2010. 10、黎明.ANSYS有限元分析實(shí)用教程M.：清華大學(xué)，2005. 11、邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)M.：高等教育，1997. 12、任家隆.機(jī)械

5、制造基礎(chǔ)M.：高等教育，2008. 13、洪.機(jī)械加工工藝手冊(cè)M.，1999. 14、朝儒.機(jī)械制圖M.：高等教育，2006. 15、任家隆.機(jī)械制造基礎(chǔ)M.：高等教育，2008.指導(dǎo)小組組長：（簽字）2015年月日主管院長：（簽章）2015年 月 日注：1、如頁面不夠可加附頁2、以上一五項(xiàng)由指導(dǎo)教師填寫摘 要實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車儀表臺(tái)零件的快速焊接、安裝，生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、適用性廣、剛度高和環(huán)保型的汽車儀表臺(tái)裝配設(shè)備是汽車儀表臺(tái)裝配的發(fā)展方向。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是“車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，其中，本論文主要敘述了儀表臺(tái)裝配臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案以與相關(guān)的計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)完成的儀表臺(tái)裝配臺(tái)的主要零部件進(jìn)行有

6、限元分析。設(shè)計(jì)的儀表臺(tái)裝配臺(tái)要求能實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、定位等功能，從而提高裝配精度和生產(chǎn)效率。在設(shè)計(jì)過程中，首先對(duì)儀表臺(tái)支架進(jìn)行建模，并對(duì)它進(jìn)行分析，確定了對(duì)儀表臺(tái)的裝配方案。裝配臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，主要分為五個(gè)部分來解決，分別是翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)、接油機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是實(shí)現(xiàn)改變儀表臺(tái)水平角度的功能，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)儀表臺(tái)工件能夠?qū)崿F(xiàn)360旋轉(zhuǎn)的裝置。而限位機(jī)構(gòu)和接油機(jī)構(gòu)是輔助儀表臺(tái)裝配過程而設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了使裝配臺(tái)的移動(dòng)更加的方便。在裝配臺(tái)的總體設(shè)計(jì)過程中，先是由儀表臺(tái)底部的尺寸，進(jìn)而確定翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的初步尺寸，從上到下，從局部到整體，進(jìn)行對(duì)每個(gè)零件的結(jié)構(gòu)

7、設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定了車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)。經(jīng)過這些設(shè)計(jì)工作的開展，基本完成了儀表臺(tái)裝配臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然后使用三維建模軟件SolidWorks建立裝配臺(tái)的三維模型，同時(shí)采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)裝配臺(tái)的主要零部件進(jìn)行分析并說明。關(guān)鍵詞：裝配臺(tái) 儀表臺(tái) 設(shè)計(jì)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 錄第一章 緒論11.1 研究背景與意義11.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀21.3 課題研究目標(biāo)和容4第二章 儀表臺(tái)裝配方

15、案的確定52.1 儀表臺(tái)支架的分析52.2 儀表臺(tái)定位基面以與支架定位方式的確定6第三章 車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案73.1設(shè)計(jì)的目的73.2結(jié)構(gòu)的選擇和主要參數(shù)的確定73.2.1結(jié)構(gòu)的選擇73.2.2主要參數(shù)的確定9第四章 車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)的總體設(shè)計(jì)計(jì)算104.1 裝配臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)104.1.1翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的設(shè)計(jì)104.1.2 儀表臺(tái)定位元件的設(shè)計(jì)124.1.3 擋塊裝置、定位插排與托架的設(shè)計(jì)134.1.4 裝配平臺(tái)底板的設(shè)計(jì)144.1.5 翻轉(zhuǎn)限位塊的設(shè)計(jì)154.2 裝配臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)164.2.1 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算164.2.2 軸承的選擇與計(jì)算204.2.3 軸承座的設(shè)計(jì)234.2

16、.4鋼管的選型與計(jì)算244.3 裝配臺(tái)限位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)274.3.1 下拉腳踏機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)274.4 裝配臺(tái)接油機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)304.5 裝配臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)334.5.1 底部框架的設(shè)計(jì)334.5.2 腳輪的選型與計(jì)算334.6 總體裝配結(jié)構(gòu)354.7 裝配臺(tái)的重心位置分析與計(jì)算364.8 儀表臺(tái)支架裝配過程的運(yùn)動(dòng)和位置分析374.8.1 儀表臺(tái)支架安裝過程374.8.2 儀表臺(tái)支架操作過程38第五章 車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)主要零件的有限元分析395.1 轉(zhuǎn)軸零件的有限元分析395.2鋼管零件的有限元分析42第六章 總結(jié)456.1全文總結(jié)45致46參 考 文 獻(xiàn)47第一章 緒論1.1 研究背景與意義隨著經(jīng)

17、濟(jì)的快速發(fā)展，汽車行業(yè)正快速增長，各類車輛安裝機(jī)械比往年的需求有明顯的上升趨勢(shì)。然而在汽車機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)，儀表臺(tái)、車架等焊接安裝機(jī)構(gòu)件占有相當(dāng)大的比例。在本次設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)儀表臺(tái)支架的翻轉(zhuǎn)，以便于工人師傅有更好的視角來往上安裝零部件和焊接。為了實(shí)現(xiàn)安裝翻轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)安裝質(zhì)量的提高，有必要發(fā)展生產(chǎn)新型設(shè)備，從而提高生產(chǎn)效率和儀表臺(tái)零件安裝的質(zhì)量。儀表臺(tái)，又稱為儀表盤。目前儀表臺(tái)的一種傳統(tǒng)方法是進(jìn)行模塊化裝配，就是對(duì)在循環(huán)流水線的不同組成部分的不同部件分別進(jìn)行裝配，這種循環(huán)裝配流水線存在很多不足之處。整個(gè)裝配過程中需要的場地面積太大、流水線伸展的太長，這樣會(huì)導(dǎo)致成本極大的提高；一般裝配過程中都需要以減

18、少工作人員的數(shù)目來節(jié)省生產(chǎn)成本為目的，因此在實(shí)際的裝配過程中每一個(gè)組裝工位的組裝人員都要在規(guī)定的時(shí)間保證裝配好一定數(shù)量的零件。在裝配過程中還有可能因?yàn)樽鳂I(yè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)不合理，操作人員要來回的走動(dòng)來實(shí)現(xiàn)零部件的拿取和組裝、放置等操作；在整個(gè)裝配的過程中，操作人員裝配不同位置的零部件還需要對(duì)儀器表盤進(jìn)行不斷的晃動(dòng)，翻轉(zhuǎn)，這樣不僅裝配過程中這些動(dòng)作浪費(fèi)時(shí)間，而且操作不方便還容易撞傷或者刮壞表盤。科技的發(fā)展帶動(dòng)和各行各業(yè)的進(jìn)步。新的加工制造技術(shù)與新的工藝都因運(yùn)而生。各式各樣的汽車儀表臺(tái)也并彩紛呈。小型化、人機(jī)一體化、智能化、數(shù)字化等新的設(shè)計(jì)理念不僅對(duì)產(chǎn)品的加工制造有著更為嚴(yán)格的要求，一個(gè)好產(chǎn)品的誕生在裝

19、配工藝過程中也起到了至關(guān)重要的作用。企業(yè)的生產(chǎn)裝配環(huán)境，產(chǎn)線的設(shè)計(jì)作業(yè)流程和布局以與車用儀表臺(tái)的裝配平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理都對(duì)車用儀表的整體性能和產(chǎn)量，整個(gè)勞動(dòng)效率的改進(jìn)的影響都不可忽視。尤其是對(duì)裝配平臺(tái)的設(shè)計(jì)提出了更高、更加與時(shí)俱進(jìn)的新要求和新理念。目前微小儀器相關(guān)的儀表類的產(chǎn)品都屬于微小型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜產(chǎn)品，因此其裝配既可以稱得上相當(dāng)程度的微細(xì)裝配。這類產(chǎn)品不僅零件尺寸極小，不容易搬運(yùn)、拿捏，而且因?yàn)槲⑿α悴考?shù)目眾多，在裝配過程中極容易出現(xiàn)漏裝、錯(cuò)裝、多裝等不良現(xiàn)象。此外，因?yàn)榱慵儆谖⑿〗Y(jié)構(gòu)類零件，在裝配的過程中由于裝配人員的手法熟練問題以與裝配順序和工藝問題，極有可能導(dǎo)致零件的破損、變形

20、甚至報(bào)廢；裝配過程中由于必要的翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)等作業(yè)動(dòng)作甚至可能使得零件丟失。這些裝配過程中出現(xiàn)的問題都導(dǎo)致了車用儀表的裝配在整個(gè)整車生產(chǎn)制造周期中屬于耗時(shí)最長，廢品率最高的工步。在裝配過程中如何更好的符合操作人員的作業(yè)習(xí)慣和身體拿放零件的姿勢(shì)對(duì)零件的裝配結(jié)果影響十分重要。一般的儀表類產(chǎn)品的裝配主要分為兩大步驟，分別是零部件的裝配以與裝配好之后的校核。對(duì)于機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜的儀表，這兩大步驟在工藝過程總所占用的時(shí)間應(yīng)該差不多。相比于傳動(dòng)的工業(yè)產(chǎn)品，儀器儀表因?yàn)槠漭^高的精度要求，裝配的過程中應(yīng)當(dāng)還需要配備完整的裝配工具，如夾具，測(cè)量用的量具以與運(yùn)送零部件和最后裝配好后的成品所用的運(yùn)輸工具。在汽車儀表臺(tái)的生產(chǎn)

21、裝配過程中眾多的裝配難點(diǎn)使對(duì)得設(shè)計(jì)出一種能夠有效改善汽車儀表臺(tái)的裝配平臺(tái)的呼聲愈演愈烈。為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以與裝配精度和合格度，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)制造、綠色裝配等制造業(yè)提出的眾多對(duì)環(huán)境和技術(shù)的要求。本文提出的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅有效的對(duì)目前現(xiàn)有的裝配平臺(tái)的改進(jìn)，而且在有些細(xì)節(jié)方面，充分考慮了工人在具體作業(yè)情況中可能遇到的習(xí)慣性或者肢體性的阻礙因素，有效的減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。1.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀二十世紀(jì)80年代末,憑借著生產(chǎn)制造過程中的以過程集成為技術(shù)核心的的并行工程技術(shù)使得產(chǎn)品的生產(chǎn)制造水平進(jìn)一步得到了提高1。進(jìn)入上世紀(jì)九十年代初的時(shí)候，現(xiàn)代生產(chǎn)制造水平又一次進(jìn)行了飛速的發(fā)展，制造水

22、平越來越高。并且就在此時(shí)有人提出了精益生產(chǎn)、綠色制造、虛擬制造、敏捷制造、數(shù)字化制造等新的概念。 在裝配工藝過程中也有人提出了虛擬裝配技術(shù)。虛擬裝配是虛擬制造技術(shù)的核心。在工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品不可能完全按照要求進(jìn)行加工生產(chǎn)出模型再來驗(yàn)證其他的參數(shù)、情況和產(chǎn)品的裝配性能1。而虛擬裝配技術(shù)采用了以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)模擬仿真功能對(duì)所生產(chǎn)加工的零部件進(jìn)行虛擬的裝配，從而可以檢驗(yàn)零部件裝配過程中產(chǎn)品的零部件間裝配關(guān)系是否合理。其裝配過程是模擬現(xiàn)實(shí)裝配過程做出的類似仿真的效果，因此基本上可以模擬出現(xiàn)實(shí)裝配過程中的具體情況。其中包括了對(duì)裝配順序的確定，裝配方向的確定以與裝配過程

23、中零件的配合尺寸的選擇和確定等方面的容。虛擬裝配有助于對(duì)產(chǎn)品零部件進(jìn)行虛擬分析和設(shè)計(jì),能夠解決零部件從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)過程中所出現(xiàn)的問題,進(jìn)而達(dá)到縮短產(chǎn)品的研制周期、降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、優(yōu)化產(chǎn)品的性能的目的1。類似于車用儀表類的微細(xì)零件的裝配時(shí)加工制造過程中出現(xiàn)的一大難題。如何精準(zhǔn)高效的實(shí)現(xiàn)這些細(xì)小零件的裝配在整個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展和制造業(yè)水平中起著標(biāo)志性的作用。經(jīng)過幾十年時(shí)間的發(fā)展與摸索，工業(yè)界已經(jīng)發(fā)展形成了一套相對(duì)完善的微細(xì)零件加工裝配工藝，并且形成了相應(yīng)的工藝規(guī)程。這套微細(xì)零件的裝配體系中囊括了包括微細(xì)零件裝配；易碎、易變性零件裝配等方面，100多年的發(fā)展歷史逐漸形成了針對(duì)微細(xì)零件裝配的微裝配機(jī)理

24、等理論。并在微裝配技術(shù)中引進(jìn)了視覺伺服技術(shù)。所謂的微裝配，主要指的是對(duì)細(xì)微零件的裝配，一般在儀器儀表等高精度要求的零件中。除此之外還包括毫米級(jí)的，亞毫米級(jí)的升值是微米級(jí)、納米級(jí)的細(xì)微零件的裝配。并且近年來，在眾多對(duì)微細(xì)零件裝配的研究過程中，越來越多的學(xué)者選擇對(duì)自動(dòng)裝配系統(tǒng)方向的研究1。一般情況下，當(dāng)零件足夠小的時(shí)候，重力因素已經(jīng)不是裝配或者定位過程中主要的考慮因素的時(shí)候，裝配機(jī)理符合微細(xì)零件裝配機(jī)理。目前國際上對(duì)微細(xì)零件的裝配除了使用機(jī)器人等自動(dòng)化程度極高的設(shè)備來保證進(jìn)度外，有些必須要手工操作的環(huán)節(jié)，引進(jìn)了視覺伺服技術(shù)。最常用的就是在放大鏡下觀察零件，并且進(jìn)行零件的裝配。因?yàn)橛捎谌庋勰芤姸鹊挠?/p>

25、限，很多細(xì)微零件，只有在通過顯微鏡等視覺放大裝置的擴(kuò)放才能在更高精度等級(jí)下完成零件的裝配。但是這僅僅是利用了視覺技術(shù)中的放大技術(shù)，而視覺伺服技術(shù)不僅僅于此，它可以利用現(xiàn)代光學(xué)或者物理學(xué)的原理，將所要裝配的細(xì)微零件放大后，進(jìn)行定位、裝配，有時(shí)還可以根據(jù)其系統(tǒng)的特性形成相應(yīng)的閉環(huán)回路，起到檢測(cè)或者反饋的作用。除了對(duì)觀察的視覺角度的技術(shù)的改進(jìn)，目前在微小裝配工藝過程中，還有針對(duì)的易損、易廢的零部件，采用了微夾持器等裝置進(jìn)行裝配過程中零件的加持。這樣的微夾持器裝置不僅可以保證操作者在裝配過程中能夠順利的拿取零件，而且還能保證對(duì)零件的自由的移動(dòng)和定位。微夾持器的加持裝置夾力控制也達(dá)到了很小等級(jí)的精度要求

26、，可以極大程度的保證了零件的完好無損。就目前國裝配裝置而言，大部分與國外的類似。對(duì)于儀表臺(tái)等相關(guān)的翻轉(zhuǎn)裝配機(jī)構(gòu)，目前有多種形式，比如框架型、頭尾架型、鏈型、環(huán)型、推舉型等。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)已被用于在實(shí)際生產(chǎn)的各種工件。目前，國各種形式的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)還制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，但國廠商已經(jīng)開始生產(chǎn)的頭尾部的框架式裝配臺(tái)，并產(chǎn)生一系列裝配輔助機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)主要有：框架式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和頭尾式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。這兩種機(jī)構(gòu)所采用的控制原理均是利用點(diǎn)來控制，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的使用，但是一般情況下只能選取2點(diǎn)、4點(diǎn)、8點(diǎn)控制，并且在控制過程中以恒定速度翻轉(zhuǎn)。但也有變速機(jī)構(gòu)。翻蓋機(jī)與機(jī)器人聯(lián)機(jī)，按照固定的程序?qū)崿F(xiàn)需要的動(dòng)作，載重負(fù)荷大多數(shù)

27、都是在203000公斤之間。在中國，汽車和摩托車制造業(yè)大多使用弧焊機(jī)器人為加工中心，并已成功地用頭尾式和框架式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗呛愣ǚD(zhuǎn)速度，可以使用點(diǎn)位實(shí)現(xiàn)位置的控制，也可以以電磁系統(tǒng)和氣缸錐銷力度實(shí)現(xiàn)定位，多數(shù)采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)和普通齒輪減速器，與機(jī)械傳動(dòng)軌跡控制精度相比小12級(jí)，但生產(chǎn)價(jià)格便宜。非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備與制造業(yè)在我國起步較晚，與國外同行企業(yè)的技術(shù)相比，在中國生產(chǎn)的國產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的企業(yè)相對(duì)薄弱，質(zhì)量是比不上，而且難以形成持續(xù)的發(fā)展。翻轉(zhuǎn)設(shè)備作為非標(biāo)設(shè)備的一個(gè)典型的例子，也是如此。但是，就目前的裝配裝置而言，大部分裝配裝置尤其是汽車的裝備太操作繁瑣，智能化程度低，工人的工作強(qiáng)度高。而且很多裝

28、配臺(tái)都是針對(duì)某一個(gè)或者幾個(gè)類型的設(shè)備進(jìn)行裝配，屬于專用設(shè)計(jì)裝置，這就很大程度上制約了這種裝置的推廣性和批量生產(chǎn)應(yīng)用的可能。1.3 課題研究目標(biāo)和容本文主要針對(duì)儀表臺(tái)的裝配過程中實(shí)現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行裝配臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最終設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)車用儀表臺(tái)的翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、定位、接油、移動(dòng)功能，并且解決了儀表盤裝配線配線存在占地面積大、成本高、翻轉(zhuǎn)不方便和裝配人員勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。安裝過程中極大的方便工人師傅有更好的視覺空間來觀察和安裝零部件,從而提高儀表臺(tái)零件安裝質(zhì)量。主要研究容：本設(shè)計(jì)最終需要設(shè)計(jì)出一套符合人機(jī)工程、能夠迅速便捷固定儀表盤支架的裝配平臺(tái)。并對(duì)裝配平臺(tái)進(jìn)行重心位置分析，確保該平臺(tái)不翻倒；

29、對(duì)平臺(tái)中關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核計(jì)算；最后還需要設(shè)計(jì)出參考儀表盤支架模型結(jié)構(gòu)。完成車用儀表臺(tái)裝配平臺(tái)機(jī)構(gòu)的所有二維CAD圖紙的繪制；完成依據(jù)本設(shè)計(jì)中具體要求的工作條件和特定工況設(shè)計(jì)出來儀表盤機(jī)構(gòu)支架的三維建模；設(shè)計(jì)的儀表臺(tái)安裝臺(tái)三維模型，需能夠?qū)崿F(xiàn)其對(duì)儀表臺(tái)的安裝定位功能。第2章 儀表臺(tái)裝配方案的確定2.1 儀表臺(tái)支架的分析一般，汽車鈑金件形狀復(fù)雜、不規(guī)則，定位、支撐、裝夾比較困難，而且剛性較差，在檢測(cè)過程中，若變形會(huì)引起誤差；一般講覆蓋件的尺寸基準(zhǔn)至于車身坐標(biāo)系中處理。汽車鈑金件有兩種測(cè)量方案：測(cè)量機(jī)觸發(fā)測(cè)量和非接觸測(cè)量。在薄壁件的檢測(cè)中，有柔性夾具、按照理論值專門定做的專用夾具和相關(guān)檢具2。由于

30、儀表臺(tái)支架里面的零件比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)、輪廓尺寸、加工所需精度、表面粗糙度等方面都各不一樣，所以來說，裝配路線和方法的制定是一個(gè)非常重要的問題3。本次課題研究是儀表臺(tái)支架裝配的問題，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，從總體出發(fā)，慢慢地深入地各個(gè)細(xì)小的零部件，綜合分析各個(gè)零件之間的聯(lián)系，從而擬定最合理的裝配方案。一個(gè)正確的機(jī)械設(shè)計(jì)方案將決定是否能在經(jīng)濟(jì)許可的情況下，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率3。所需設(shè)計(jì)裝配臺(tái)的裝配臺(tái)是儀表臺(tái)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。包含儀表臺(tái)支架軸、儀表蓋子、后蓋支撐板、底部支撐塊零件組成，它們大多數(shù)都屬于鈑金件，需通過鈑金工藝加工，即剪、沖/切/復(fù)合、折、焊接、鉚接、拼接、成型的方法2。儀表臺(tái)主要參數(shù)：總質(zhì)量為

31、21.0Kg。使用solidworks對(duì)儀表臺(tái)支架進(jìn)行建模如下圖所示：后蓋支撐板儀表蓋子底部支撐塊儀表臺(tái)支架軸圖2-1 車用儀表臺(tái)支架模型2.2 儀表臺(tái)定位基面以與支架定位方式的確定定位基面的選擇，要從夾具設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，一般要遵循三個(gè)原則：盡可能使用精加工過的表面為定位基面,并盡可能使定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，以保證有足夠的定位精度；應(yīng)當(dāng)使工件的裝夾簡易、穩(wěn)定,便于操縱,并且變形最?。环幕鶞?zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則,盡可能減少夾具的種類,從而提高被加工零件表面的位置精度3。根據(jù)以上基本原則，我們要設(shè)計(jì)的裝配臺(tái)是為裝配儀表臺(tái)支架零件服務(wù)的，它的基準(zhǔn)面就應(yīng)該是儀表臺(tái)支架的底部，即儀表臺(tái)支撐塊底部。選

32、擇該底部，不僅符合基準(zhǔn)重合原則，而且可以使儀表臺(tái)裝配臺(tái)設(shè)計(jì)簡單并且能使支架的定位更加地趨于穩(wěn)定。支架的定位：在機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，使用的定位方式一般都是采用“一面兩銷”的定位方式，這樣可以保證裝配過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一。此次采用的定位就是“一面兩銷”定位方式。儀表臺(tái)支撐塊兩個(gè)底部各有一個(gè)形似“橢圓形”的定位孔，可以采用兩個(gè)圓柱銷作為定位元件，與它配合，從而方便地實(shí)現(xiàn)支架零件的拆卸。同時(shí)，可以限制儀表臺(tái)支撐塊的一個(gè)平面。此時(shí)，便實(shí)現(xiàn)了“一面兩銷”限位方式。下面是儀表臺(tái)定位部位的如圖2-2與2-3：定位孔儀表臺(tái)底部 圖22儀表臺(tái)（左視圖） 圖2-3儀表臺(tái)（前視圖）第三章 車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)

33、計(jì)的目的儀表臺(tái)零件裝配過程中都會(huì)使用到夾具來固定工件使之占有正確的位置，以便維修和裝配。由于儀表臺(tái)支架工件過大，從而不方便調(diào)節(jié)位置。過去，對(duì)儀表臺(tái)支架進(jìn)行裝配加工過程中需對(duì)其翻轉(zhuǎn)架進(jìn)行多次翻轉(zhuǎn)和定位，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表臺(tái)零件的安裝，安裝生產(chǎn)效率低，大大提高工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且安裝定位的精度也大打折扣。所以進(jìn)行儀表臺(tái)裝配臺(tái)的設(shè)計(jì)，裝配臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需滿足以下設(shè)計(jì)要求：1） 裝配平臺(tái)設(shè)計(jì)合理，符合人機(jī)工程，能夠迅速便捷固定儀表盤支架；2） 裝配平臺(tái)要能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能，以便于裝配過程不受場所的限制；3） 裝配平臺(tái)要能夠?qū)崿F(xiàn)360旋轉(zhuǎn)，同時(shí)應(yīng)具有限位自鎖功能，有利于工人更好地操作、控制儀表臺(tái)，不需要改變自己的

34、工位，有效減少勞動(dòng)強(qiáng)度；4） 裝配平臺(tái)需能翻轉(zhuǎn)一定角度，但必須保證翻轉(zhuǎn)儀表臺(tái)后須保證重心在裝配體上，確保裝配平臺(tái)不翻倒；5） 考慮到裝配過程中，難免會(huì)有油質(zhì)等雜質(zhì)掉落，需對(duì)裝配平臺(tái)采取一定接油措施，防止對(duì)儀表臺(tái)裝配過程帶來影響。3.2結(jié)構(gòu)的選擇和主要參數(shù)的確定3.2.1結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)儀表臺(tái)形狀和設(shè)計(jì)的要求，初步確定儀表臺(tái)裝配臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該包括五個(gè)部分，即翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)、接油機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)。關(guān)于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，曾提出兩個(gè)思路，首先兩者都是由底板和翻轉(zhuǎn)臺(tái)面組成，關(guān)鍵在于兩者之間的連接關(guān)系。第一個(gè)思路是提出兩者可以采取鉸鏈連接，再采用螺釘使兩者相互連接；第二個(gè)思路是兩者或許可以通過一個(gè)圓柱銷

35、相互連接；綜合這兩種思路，考慮到儀表臺(tái)裝配過程中的穩(wěn)定性，采用第二種思路更為合理。最初設(shè)計(jì)附圖3-1、3-2。圖3-1 鉸鏈連接設(shè)計(jì)（不合理）圖3-2 圓柱銷連接設(shè)計(jì)（合理）關(guān)于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，提出的思路是采用一個(gè)轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上。有關(guān)轉(zhuǎn)軸與裝配平臺(tái)的底板如何更好地連接在一起，設(shè)計(jì)過程中提出過兩種思路，第一種思路是將轉(zhuǎn)軸焊接在底板的中心，第二種思路是在轉(zhuǎn)軸和裝配臺(tái)底板中心打兩個(gè)對(duì)稱的螺紋孔。對(duì)這兩種方案進(jìn)行比較，第二種方案更容易采用和實(shí)現(xiàn)，第一種方案焊接難度比較大，出現(xiàn)誤差的可能性比較大。轉(zhuǎn)軸支撐儀表臺(tái)裝配臺(tái)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)需采用兩個(gè)滾動(dòng)軸承。轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的支撐裝置，采用了軸承座。對(duì)旋轉(zhuǎn)部分的

36、總體支撐，考慮到儀表臺(tái)總體質(zhì)量并不高（21.0Kg），決定采用一根支撐體。關(guān)于支撐體的形狀，曾提過兩個(gè)思路，分別是方形鋼管和圓形鋼管。這兩種思路綜合轉(zhuǎn)軸與其它部件的外形選擇，選擇圓形鋼管更為合適。限位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，考慮到儀表臺(tái)在實(shí)行安裝、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)過程中，需要在一定位置對(duì)它進(jìn)行限位，從而實(shí)現(xiàn)裝配臺(tái)的自鎖，使儀表臺(tái)裝配臺(tái)在裝配過程更加的穩(wěn)定。在儀表臺(tái)安裝到翻轉(zhuǎn)平面，應(yīng)該使翻轉(zhuǎn)平面處于水平面。此時(shí)在裝配平臺(tái)底板設(shè)計(jì)一個(gè)擋塊裝置，使用擋塊將翻轉(zhuǎn)平臺(tái)限制與上表面。儀表臺(tái)在翻轉(zhuǎn)過程中不能無限制的翻轉(zhuǎn)，此時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)翻轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)很重要。對(duì)與翻轉(zhuǎn)臺(tái)限位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提出的初步方案是在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)計(jì)一個(gè)支撐柱，將立柱

37、支撐在裝配平臺(tái)上。后續(xù)該方案被否決，因?yàn)榱⒅荒芷鸬街巫饔茫荒芷鸬娇估饔?，而且儀表臺(tái)支架的重心不一定能保證在翻轉(zhuǎn)臺(tái)面?zhèn)龋虼瞬荒苷嬲龑?shí)現(xiàn)限位的功能。后續(xù)設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)限位塊，設(shè)計(jì)了一定導(dǎo)程，并采用螺釘對(duì)翻轉(zhuǎn)臺(tái)面翻轉(zhuǎn)限位。在裝配臺(tái)360旋轉(zhuǎn)時(shí)，工人需要在合適的角度進(jìn)行安裝，此時(shí)需設(shè)計(jì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)。查閱了關(guān)于限位機(jī)構(gòu)的相關(guān)文獻(xiàn)，目前的限位機(jī)構(gòu)通常都是一個(gè)限位銷，于是決定采用一個(gè)限位銷。但要使限位銷對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)限位功能，需在轉(zhuǎn)軸裝置一個(gè)限位裝置。限位裝置初定為一個(gè)分度盤。但考慮到限制裝配臺(tái)旋轉(zhuǎn)過程中，在限轉(zhuǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)自鎖格外重要。查閱了相關(guān)限位裝置專利，查閱到一篇拖拉機(jī)下拉桿限位裝置，根據(jù)其

38、設(shè)計(jì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)下拉腳踏機(jī)構(gòu)，工作原理基本一樣。當(dāng)初相關(guān)設(shè)計(jì)如圖3-3、3-4所示：圖3-3 翻轉(zhuǎn)臺(tái)限位立柱（不合理） 圖3-4 翻轉(zhuǎn)臺(tái)限位塊（合理）接油機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是為了解決裝配過程中的漏油問題。最初設(shè)計(jì)的接油盤結(jié)構(gòu)與裝配臺(tái)底板相連接，但存在漏油缺點(diǎn)，并且缺少接油設(shè)備。后續(xù)設(shè)計(jì)的接油盤中心，與轉(zhuǎn)軸靠近，更能夠解決漏油的問題。接油箱與接油盤通過螺栓相連接，拆裝簡單，便于接油箱的更換。移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是為了實(shí)現(xiàn)裝配臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的要求。裝配臺(tái)要能夠?qū)崿F(xiàn)自由運(yùn)動(dòng)，需要在裝配臺(tái)底部安裝移動(dòng)裝置。裝配臺(tái)的底部設(shè)計(jì)成一個(gè)框架形式。框架的形狀初定為正方體，后考慮到儀表臺(tái)支架的形狀，將底部框架定為長方體更

39、為合適。并在長方體框架底部可以安裝兩個(gè)定向輪和兩個(gè)萬向輪。底板框架可以用來支撐圓形鋼管的質(zhì)量。3.2.2主要參數(shù)的確定儀表臺(tái)支架總質(zhì)量21.0Kg。為滿足人體工程學(xué)的要求，而且目前大學(xué)生的平均身高為1.70m,以與站立作業(yè)裝配平臺(tái)距地面的合理高度應(yīng)是1100-1300mm，選取高度為1100mm，是理想的裝配高度。第四章 車用儀表臺(tái)裝配臺(tái)的總體設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 裝配臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1.1翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)儀表臺(tái)支架底部框架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)定位?？紤]到翻轉(zhuǎn)臺(tái)面大小能適合工人手動(dòng)旋轉(zhuǎn)，初取180mm(長）180mm(寬)15mm(厚度)的毛胚，邊角的大小和翻轉(zhuǎn)臺(tái)平面的倒角一致，

40、均為R10。翻轉(zhuǎn)臺(tái)面外形設(shè)計(jì)成一個(gè)“U”型。因外總體方案時(shí)考慮到需要設(shè)計(jì)一個(gè)擋塊裝置。翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的左端設(shè)計(jì)一個(gè)尾槽，需與支架的后部重合，這樣才能做到精確定位。翻轉(zhuǎn)臺(tái)面還打兩個(gè)翻轉(zhuǎn)限位螺紋孔。翻轉(zhuǎn)臺(tái)面上打兩個(gè)對(duì)稱的限位孔，可以用來插裝定位裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表臺(tái)支架的固定。圓柱銷孔為便于底板與翻轉(zhuǎn)臺(tái)面連接。 翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的設(shè)計(jì)要充分考慮到裝配臺(tái)質(zhì)量分布均勻、翻轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性以與各部件是否產(chǎn)生干涉等因素。下面對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析：翻轉(zhuǎn)臺(tái)面尺寸的確定主要根據(jù)儀表臺(tái)支架底部結(jié)構(gòu)的外形尺寸決定4。根據(jù)儀表臺(tái)的放置位置和方向，初步確定翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的外廓尺寸。根據(jù)儀表臺(tái)底部孔的位置在翻轉(zhuǎn)臺(tái)面設(shè)計(jì)兩個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)上面設(shè)計(jì)了兩個(gè)銷孔

41、（孔）。尾槽的長度正好對(duì)應(yīng)于儀表臺(tái)底部的長度，對(duì)支架起到限位的作用。設(shè)計(jì)材料：Q235碳素鋼。詳細(xì)如圖4-1、4-2、4-3、4-4、4-5所示：尾槽凸臺(tái)圖41 翻轉(zhuǎn)臺(tái)面設(shè)計(jì)三維圖圓柱銷孔翻轉(zhuǎn)限位塊螺紋孔限位孔圖4-2 翻轉(zhuǎn)臺(tái)面（左視圖）定位孔儀表臺(tái)底部 圖43儀表臺(tái)（左視圖） 圖4-4儀表臺(tái)（前視圖）圖4-5 儀表臺(tái)翻轉(zhuǎn)臺(tái)面裝配圖4.1.2 儀表臺(tái)定位元件的設(shè)計(jì)儀表臺(tái)定位元件的設(shè)計(jì)是為了使儀表臺(tái)零件在安裝過程更加地平穩(wěn)，由4.1可知，銷孔的大小為，所以要設(shè)計(jì)的工件定位銷尺寸也應(yīng)為?？紤]到儀表臺(tái)工件裝配時(shí)，為了提高工件的裝配效率，工件定位銷可安裝放置在翻轉(zhuǎn)臺(tái)面?zhèn)让妗９ぜㄎ讳N尺寸確定后，接下來

42、就是設(shè)計(jì)工件定位銷的輔助零件，輔助零件的生產(chǎn)是為了提高儀表臺(tái)裝配臺(tái)的生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)材料：Q235碳素鋼。設(shè)計(jì)的工件定位銷與輔助零件如下圖所示： 圖4-6 工件定位銷 圖4-7短環(huán)鏈 圖4-8 短環(huán)吊鏈 圖4-9定位元件安裝圖示4.1.3 擋塊裝置、定位插排與托架的設(shè)計(jì)為了使儀表臺(tái)支架在安裝的過程中始終處于一個(gè)水平面，需要在底板上設(shè)計(jì)一個(gè)擋塊裝置。擋塊可以阻擋儀表臺(tái)支架在安裝過程中支架的突然翻轉(zhuǎn)，有利于提高儀表臺(tái)安裝的穩(wěn)定性。擋塊裝置的外形設(shè)計(jì)成長方體，外形尺寸需小于翻轉(zhuǎn)臺(tái)面最近兩段距離。外形尺寸初步定位為100mm(長)60mm(寬)30mm(厚度)。擋塊共分為四部分，分別為擋塊-蓋板、擋塊-

43、底板、擋塊(/T8032.1-1999h4-1)、定位插銷(/T8015-1999A型-1630)。蓋板與底板采用的螺紋孔均為M6螺紋孔。定位插排與托架起到輔助儀表臺(tái)支架零件安裝的作用。設(shè)計(jì)選材：Q235碳素鋼。全部設(shè)計(jì)如圖4-10、4-11、4-12所示：圖4-10 擋塊裝置三維圖圖4-11 定位插排設(shè)計(jì)圖圖4-12 托架設(shè)計(jì)圖4.1.4 裝配平臺(tái)底板的設(shè)計(jì)裝配平臺(tái)底板的設(shè)計(jì)要考慮到人工可操作因素，底板與翻轉(zhuǎn)臺(tái)面相配合。底板與翻轉(zhuǎn)臺(tái)面的基本尺寸一致。在后面焊接兩個(gè)對(duì)稱的凸臺(tái)，打兩個(gè)圓孔，這是為了便于插入圓柱銷使其與翻轉(zhuǎn)臺(tái)面連接在一起設(shè)計(jì)的裝配平臺(tái)底板，根據(jù)設(shè)計(jì)的總體方案，需要在底板上加一個(gè)擋

44、塊裝置，于是便需要在設(shè)計(jì)裝配臺(tái)底板設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的8個(gè)螺紋孔和定位插銷的軌道。底板還設(shè)置了兩個(gè)對(duì)稱的翻轉(zhuǎn)限位螺紋孔，用來安裝螺母，與后續(xù)設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)限位塊起到限制翻轉(zhuǎn)角度的作用。裝配平臺(tái)需設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的圓柱銷孔，這樣可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸與安裝底板的快速連接。設(shè)計(jì)材料選擇：Q235碳素鋼。詳細(xì)設(shè)計(jì)如圖4-11、4-12：轉(zhuǎn)軸螺紋孔M5插銷螺紋孔M6插排螺紋孔M4圖4-11 裝配平臺(tái)三維圖圓柱銷孔翻轉(zhuǎn)限位螺紋孔M4接油盤對(duì)應(yīng)螺紋孔4M4圖4-12 裝配臺(tái)底板（左視圖）4.1.5 翻轉(zhuǎn)限位塊的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)臺(tái)面以與裝配平臺(tái)底板兩側(cè)的翻轉(zhuǎn)限位對(duì)應(yīng)的螺紋孔，開始設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)限位塊的，并使翻轉(zhuǎn)限位塊在翻轉(zhuǎn)過程能實(shí)現(xiàn)一定

45、的角度（30）。設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)限位塊圖像標(biāo)注如圖4-13、4-14所示：圖4-13 翻轉(zhuǎn)限位三維圖示圖4-14 翻轉(zhuǎn)限位塊草圖（初取厚度12mm，材料：Q235）4.2 裝配臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.2.1 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算轉(zhuǎn)軸的材料選擇為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，硬度220230HBS，按扭矩初算直徑，公式如下所示： （4-1）（式4-1中A僅決定于材料許用剪應(yīng)力的系數(shù)，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取A=110，n為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，P為轉(zhuǎn)軸的功率。）由于儀表臺(tái)裝配臺(tái)的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表臺(tái)裝配零件的功能，所以轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速慢，轉(zhuǎn)軸功率也比較低，初取轉(zhuǎn)速為2r/min，功率為0.30KW。所以取整d=30mm。軸的結(jié)構(gòu)草圖4-15所示：圖4-

46、15 轉(zhuǎn)軸草圖 從左到右依次為1、2、3段： d1=30mm，長度L1取L1=60mm； d2=36mm，長度L2取L2=32mm; d3=60mm，長度L3取L3=60mm;（考慮到轉(zhuǎn)軸大端面須與裝配臺(tái)底板保證有一定距離）。 轉(zhuǎn)軸與裝配平臺(tái)底板底板連接，考慮采用兩個(gè)錐端緊定螺釘將兩者相互連接。如圖4-16所示：圖4-16 轉(zhuǎn)軸底板連接端面面圖示 根據(jù)設(shè)計(jì)過程，目前已完成的裝配臺(tái)設(shè)計(jì)，如下圖4-17所示：需校核的轉(zhuǎn)軸圖4-17 目前完成裝配體對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)動(dòng)軸相當(dāng)一個(gè)懸臂梁，畫出圖4-18如下：圖4-18 轉(zhuǎn)軸受力簡圖把重力向軸的中間簡化，如下如所示，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)彎矩。圖示如4-19：圖4-

47、19 重力簡化彎矩圖轉(zhuǎn)軸受力圖4-20：圖4-20轉(zhuǎn)軸受力圖對(duì)A點(diǎn)求矩：有 （4-2）所以 即 由以上等式可知，在A處有一彎矩大小與重力產(chǎn)生的彎矩相等，方向與重力產(chǎn)生的彎矩的方向相反，且由圖可知A處是軸的危險(xiǎn)截面。由材料力學(xué)的計(jì)算公式： （4-3）若令：則得到公式： （4-4）由于要校核的軸的截面是圓形，所以：， （4-5）所需校核軸的材料為45鋼，由機(jī)械手冊(cè)查的其屈服強(qiáng)度為355MPa，安全系數(shù)取1.6可知：所以軸的強(qiáng)度滿足要求。由模型可知在AB段上軸承受由車用儀表臺(tái)的重力產(chǎn)生的壓力，可知軸收到上端重物的總體的壓力作用。由材料力學(xué)拉壓桿截面上的應(yīng)力公式： （4-6） 其中：F為軸受的總壓力大

48、小，A為軸承受壓力的大小面積；G是由solidworks質(zhì)量屬性分析軟件求得：由手冊(cè)查的的許用應(yīng)力大小為235MPa，可知軸的應(yīng)力小于其許用應(yīng)力，所以軸的強(qiáng)度是安全的，即整個(gè)軸的強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)。4.2.2 軸承的選擇與計(jì)算由4.2.1章節(jié)可知：轉(zhuǎn)軸的基本尺寸如圖4-21所示：圖4-21 轉(zhuǎn)軸基本尺寸圖選取第1段，即d1=30mm,L1=60mm。選該階段軸作為軸承的配合端，大軸徑的一端作為轉(zhuǎn)軸與儀表臺(tái)底板的連接端?？紤]到儀表臺(tái)裝配臺(tái)需要使用的時(shí)間長，對(duì)軸承的安置潤滑油路和檢查潤滑不方便。于是本論文確定使用型號(hào)為GB/T274-1994-6006-2Z（2Z-兩面帶防塵蓋）的深溝球軸承。該型號(hào)軸承

49、已填注定量、定牌號(hào)防銹、脂潤滑。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-2-67，得：軸承外徑D=55mm，徑d=30mm，厚度B=13mm；基本額定載荷 ，質(zhì)量。轉(zhuǎn)軸與軸承之間的配合方式為間隙配合。該類型的軸承具有深溝球軸承具有低摩擦阻力、高極限轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)簡單、制造便宜、應(yīng)用最廣泛的特點(diǎn)。而且考慮到儀表臺(tái)裝配臺(tái)的質(zhì)量不大，軸承只需承受290N的軸向載荷。深溝球軸承的特點(diǎn)就是主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受少量雙向軸向載荷的特點(diǎn)，滿足設(shè)計(jì)的需求。軸承在轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，兩軸承之間需保持一定距離，才能使轉(zhuǎn)軸更加平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。在本設(shè)計(jì)中下部軸承加入軸用彈性擋圈（型號(hào)：GB894.2-86B型D32）。因此設(shè)計(jì)了兩者之間的

50、隔圈，隔圈的厚度初取10mm。如圖4-22所示：圖4-22 軸承裝配圖示對(duì)該軸承進(jìn)行壽命計(jì)算：所要校核的軸承為深溝球軸承6006-2Z(雙面帶防塵蓋)，假設(shè)該軸承的轉(zhuǎn)速為，滾動(dòng)軸承的壽命隨載荷的增大而降低，壽命與載荷的關(guān)系如下曲線方程： （4-7）式中：P為當(dāng)量動(dòng)載荷；C為基本額定動(dòng)載荷；n為軸承的轉(zhuǎn)速；為壽命指數(shù)，球軸承，滾子軸承；基本額定壽命，常以為單位（當(dāng)壽命為一百萬轉(zhuǎn)時(shí)，）5 （4-8）當(dāng)量動(dòng)載荷，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，表18.7通過插值法計(jì)算，雙列軸承，X取值0.56，Y取值1.82,，其中Y的值根據(jù)插值計(jì)算得到，且。由于機(jī)械工作時(shí)常有機(jī)械振動(dòng)和沖擊，根據(jù)本平臺(tái)的工作特性平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊

51、，的值取為1.1，；可知道當(dāng)量動(dòng)載荷得：帶入中可得，靜載荷計(jì)算靜載荷是指軸承套圈相對(duì)轉(zhuǎn)速為零時(shí)作用在軸承上的載荷，為了限制滾動(dòng)軸承在靜載荷下產(chǎn)生過大的接觸應(yīng)力和永久變形，需進(jìn)行靜載荷計(jì)算6。其基本公式為： （4-9）式中：基本額定靜載荷，N；計(jì)算額定靜載荷，N；當(dāng)量靜載荷，N；安全系數(shù)。查機(jī)械設(shè)計(jì)書，表18-12可查，雙列的深溝球軸承的當(dāng)量靜載荷計(jì)算中的值為：，當(dāng)量靜載荷計(jì)算，由機(jī)械設(shè)計(jì)書公式18.15如下所示： （4-10）由4-10，代入數(shù)值計(jì)算：取值：。由機(jī)械設(shè)計(jì)書的表18.14去安全系數(shù)的值為 2。額定靜載荷：所以深溝球軸承6006的靜載荷強(qiáng)度滿足要求。4.2.3 軸承座的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸的設(shè)

52、計(jì)和軸承的選型在4.2.1和4.2.2章節(jié)已經(jīng)完成，根據(jù)以上設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)的軸承座需能將轉(zhuǎn)軸以與軸承裝載進(jìn)入，初取設(shè)計(jì)草圖尺寸如圖4-23、4-24所示： 圖4-23 軸承座設(shè)計(jì)草圖圖4-24 軸承座三維圖示軸承座中部設(shè)計(jì)直徑為55mm，軸承選用的外徑也為55mm，兩者屬于間隙配合，而且中部的深度為40mm，滿足軸承座設(shè)計(jì)要求。軸承座需要承受儀表臺(tái)以與裝配臺(tái)等零件，對(duì)硬度、抗彎、抗扭系數(shù)高，選擇材料：45號(hào)鋼。4.2.4鋼管的選型與計(jì)算根據(jù)4.2.3章節(jié)設(shè)計(jì)的軸承座，該軸承座下底部外徑73mm。根據(jù)儀表臺(tái)裝配臺(tái)距地面的合理高度為1100mm。初步選擇鋼管型號(hào)為GB/T17395-200

53、8，選取鋼管外徑80mm，壁厚3mm，高度800mm。需校核的精密鋼管對(duì)精密鋼管進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，目前設(shè)計(jì)的裝配圖4-25所示：圖4-25 目前完成的設(shè)計(jì)裝配臺(tái)精密鋼管校核一對(duì)精密鋼管的模型進(jìn)行模型簡化，首先精密鋼管與轉(zhuǎn)軸軸承的安裝處會(huì)因?yàn)樯掀脚_(tái)的車用儀表臺(tái)的重力作用產(chǎn)生的彎矩，在轉(zhuǎn)軸軸承與精密鋼管連接處產(chǎn)生接觸，形成彎矩，對(duì)此要校核該處的精密鋼管的強(qiáng)度。簡化模型，如圖4-26：圖4-26 模型簡化圖示（1）由材料力學(xué)計(jì)算公式，懸臂梁受到重力彎矩的作用，危險(xiǎn)截面發(fā)生末端A處。由公式： (411) 若令：則得到公式：由于要校核的梁的截面為圓環(huán)形，所以：，其中： （4-12）所需校核軸的材料為45鋼，由機(jī)械手冊(cè)查的其屈服強(qiáng)度為355MPa，安全系數(shù)取1.6，由計(jì)算公式可知：由以上結(jié)果可以看出精密鋼管的上端與轉(zhuǎn)軸軸承連接處的強(qiáng)度滿足要求。精密鋼管校核二對(duì)整個(gè)精密鋼管的模型進(jìn)行簡化如圖4-27所示：圖4-27 模型簡化圖示（2）對(duì)懸臂梁進(jìn)行力的簡化，如下圖4-28所示：圖4-28 鋼管受力分析圖示由力學(xué)計(jì)算公式可得：， （4-13）得出：，負(fù)號(hào)表示C處的彎矩的方向和重力產(chǎn)生的彎矩的方向相反。，；，由材料力學(xué)的計(jì)算公式： （4-14）由于要校核的梁的截面為圓環(huán)形，所以：，其中：由于精密