【正文】 是燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其釋放出的 Aa熱能直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機(jī)。 發(fā)動機(jī)的工作原理 四行程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括有四個(gè)活塞行程（所謂活塞行程就是指活塞由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)之間的距離的過程）： 進(jìn)氣行程、壓縮行程、膨脹行程（做功行程）和排氣行程?；钊兄料轮裹c(diǎn)時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)過半周，進(jìn)氣門關(guān)閉，進(jìn)氣行程結(jié)束?；钊缴现裹c(diǎn)時(shí)，壓縮行程結(jié)束。由于混合氣迅速燃燒膨脹，在極短時(shí)間內(nèi)壓力可達(dá)到 3～ 5MPa，最高溫度約為 2200～2800K。當(dāng)活塞 到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉、曲軸轉(zhuǎn)至兩周，完成一個(gè)工作循環(huán)。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓 縮比，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。近幾十年來，國外汽車工業(yè)在應(yīng)用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)方面發(fā)展很快，在汽車產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、模擬分析、零部件的加工貯運(yùn)、裝配試驗(yàn)、生產(chǎn)的組織管理和銷售服務(wù)等方面都得到了廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了一系列的自動化。因此，提高汽車 發(fā)動機(jī)的自動裝配生產(chǎn)線水準(zhǔn)，是目前我們勢必解決的重要難題。地面線一般包括滑撬式輸送系統(tǒng)、地面單鏈牽引軌道小車、地面板鏈帶隨行支架、地面板式輸送帶等類型。平面布置可根據(jù)具體情況采用 U 型、 S 型、矩型、多層等型式布置。原因之一是國外的勞動力昂貴，從 成本上來說， 70 年代 1 臺機(jī)器人的價(jià)格約等于 5個(gè)工人的年工資，進(jìn)入 80 年代， 1 臺機(jī)器人的價(jià)格只相當(dāng)于 23個(gè)工人的年工資 ，而效率卻比工人高得多。 螺栓的裝配 ： 使發(fā)動機(jī)蓋和發(fā)動機(jī)缸體的螺孔對正，放入 螺栓 ，完成裝配。 方案二 首先用機(jī)械手來抓取和放下連接螺栓，其次依靠氣壓，液壓傳動后電傳動驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)在導(dǎo) 軌上來完成機(jī)械手的水平和豎直運(yùn)動。 整體支架的設(shè)計(jì)。 裝配線上在一定的工位安裝的轉(zhuǎn)臺，舉升臺，翻轉(zhuǎn)機(jī)等設(shè)備，將發(fā)動機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，舉升，翻轉(zhuǎn)等操作，方便后面的操作工進(jìn)行安裝。 進(jìn)出氣閥的清洗 由于氣閥要求很高的氣密性，所以必須對其進(jìn)行清洗，把 所有的可能存在的灰塵和雜物都清洗干凈，可以用高壓空氣清洗。有時(shí)由于機(jī)械的失誤出現(xiàn)一些裝配錯(cuò)誤現(xiàn)象，如沒有放墊圈，沒有放螺栓，放了兩個(gè)墊圈等。根據(jù)任務(wù)書上規(guī)定的 60 秒每件的生產(chǎn)能力，本設(shè)計(jì)選擇分兩次安裝螺栓，即每次 5個(gè)的方案。 方案 2 首先用機(jī)械手來抓取和放下連接螺栓，其次依靠氣壓、液壓傳動或電傳動 驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上來完成機(jī)械手的水平和豎直運(yùn)動。具體的設(shè)計(jì)可以大致分為以下三個(gè)部分： 螺栓抓取裝置的設(shè)計(jì) 驅(qū)動螺栓抓取裝置的 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 (2)用電磁鐵來吸附螺栓。 根據(jù)螺栓的尺寸來選擇機(jī)械手，機(jī)械手的型號為 SHG— 06，由于選擇的機(jī)械手不能直接抓取螺栓，必須設(shè)計(jì)一個(gè)小的鋼質(zhì)構(gòu)件和接受配合使用才能抓取螺栓，機(jī)械手 12 和鋼質(zhì)構(gòu)件配合在一起后尺寸如圖 34所示。同時(shí)，大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進(jìn)展，又為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請了專利 。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手鉚接機(jī)器人。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。 機(jī)械手的固定裝置設(shè)計(jì) 由于一次是 5 個(gè)機(jī)械手同時(shí)抓取 5個(gè)螺栓，所以這就要求 5 個(gè)機(jī)械手的同步性，而且機(jī)械手位置精度要求也必須非常的高，因?yàn)槁菟ㄔ诎惭b通孔的上方位置有一點(diǎn)偏差就會造成螺栓放置 不到螺栓孔內(nèi)，從而導(dǎo)致安裝失敗，還有可能使下一步的螺栓安裝檢測設(shè)備受損，所以必須設(shè)計(jì)一個(gè)固定裝置。 氣壓缸的選擇： 估算氣壓缸所承受的載荷： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取 QGCX— 25— 100— F1 前法蘭型雙作用示氣壓缸，氣缸基本尺寸如下： 缸徑 D=25mm 活塞桿直徑 d=12mm 氣缸工作壓力 P= 氣缸行程 S=100mm 引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動的圓筒形金屬機(jī)件。 ①單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。 15 ④沖擊氣缸：這是一種新型元件。它廣泛用于下料、沖孔、破碎和成型等多種作業(yè)。 氣缸分類 直線運(yùn)動往復(fù)運(yùn)動的氣缸、擺動運(yùn)動的擺動氣缸、氣爪等。 導(dǎo)軌在我們的日常生活中的應(yīng)用也是很普遍的，如滑動門的滑糟、火車的鐵軌等等都是導(dǎo)軌的具體應(yīng)用。自 1973年開始商品化以來，滾動直線導(dǎo)軌副以其獨(dú)有的特性，逐漸取代了傳統(tǒng)的滑動直線導(dǎo)軌，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。重復(fù)定位精度高，適合作頻繁啟動或換向的運(yùn)動部件。對于滑動導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運(yùn)動精度誤差是無法避免的。 適應(yīng)高速運(yùn)動且大幅降低驅(qū)動功率。滾動直線導(dǎo)軌副具有較好的承載性能，可以承受不同方向的力和力矩載荷，如承受上下左右方向的力 ,以及顛簸力矩、搖動力矩和擺動力矩。 組裝容易并具互換性。通常滾動摩擦系數(shù)為滑動摩擦系數(shù)的 2%左右，因此采用滾動導(dǎo)軌的傳動機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)優(yōu)越于傳統(tǒng)滑動導(dǎo)軌。 受力方向。滾動直線導(dǎo)軌不同規(guī)格有著不同的承載能力，可根據(jù)承受負(fù)荷大小選擇。根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的沖擊、振動情況以及精度要求，選擇合適的預(yù)壓值。以 南京工藝裝備制造廠、廣東凱特精密機(jī)械有限公司為代表的國內(nèi)企業(yè)，正在努力縮小這種差距，他們的部分產(chǎn)品已經(jīng)具有國際先進(jìn)水平。 THK 公司采用滾珠保持架與滾珠構(gòu)成一體，保持滾珠平穩(wěn)的進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動，消除了滾珠間的相互摩擦，開發(fā)了噪聲低、免維修、壽命長、速度可達(dá) 300m/min 的超高速直線運(yùn)動的 SSR 導(dǎo)軌副，并已開始推廣。 直線電動機(jī)和直線導(dǎo)軌并用。 HIWIN 智慧型 PG 系列直線導(dǎo)軌。 訊號感應(yīng)屬非接觸性，產(chǎn)品壽命長。 安裝容易。由于用戶要求的多樣化及使用環(huán)境的不同，出現(xiàn)了用新材料制造的滾動直線導(dǎo)軌副。 目前，在惡劣環(huán)境即高粉塵濃度、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和高腐蝕場合使用直線導(dǎo)軌還有一定的局限性。 表 31 導(dǎo)軌尺寸 型號 M W L K W1 W2 M1 F RSR20N 25 46 0 ? 13 15 60 ?? 水平傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 選擇一個(gè)傳動機(jī)構(gòu)來推動螺栓安裝機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上的往復(fù)運(yùn)動，這里有幾種傳動方案： 1 氣壓傳動 2 電傳動 3液壓傳動 19 由于缸蓋的螺栓安裝分兩次進(jìn)行，也就是有兩個(gè)不同的行程，如果用氣壓傳動的話就需用兩個(gè)氣壓缸，那樣的話就涉及到兩個(gè)氣壓缸的轉(zhuǎn)換使用問題，機(jī)構(gòu)就會很復(fù)雜；電傳動用一個(gè)電動機(jī)帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，使螺旋運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動推動螺栓安裝機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上運(yùn)動，可以任意改變行程，不存在氣壓 缸的行程固定問題；而以液壓傳動比較不適合這套發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線，因?yàn)樗径加脷鈮簜鲃樱⑶乙簤簜鲃右泊嬖陬A(yù)期氣壓傳動一樣的行程問題。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。外循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單，使用廣泛。圓柱凸鍵反向器，它的圓柱部分嵌入螺母內(nèi)，端部開有反向槽 2。但這種反向器的外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。 高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研 削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。精度公差 :P5 .P7 電動機(jī)的選擇 初步確定螺栓安裝裝置的最大水平行程為 1000mm，時(shí)間為 2s。 表 33 軸承參數(shù) 表 新軸承代號 外形尺寸 /mm 安裝尺寸 /mm d D B d1 D2 a r r1 da Da ra 7306C 30 72 19 15 37 65 1 6306 30 72 19 37 65 1 聯(lián)軸器的選擇 電動機(jī)和滾珠絲杠之間要保證作同步回轉(zhuǎn)運(yùn)動必須緊密地聯(lián)在一起，這就需要 聯(lián)軸器的作用才能我完成同步回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 由于本設(shè)計(jì)的要求較高的穩(wěn)定性和精度，所以選擇四角鋼柱式支架作為螺栓自動裝配裝置的整體支架，支架的材料為 45號鋼。具體結(jié)構(gòu)見如圖 39所示： 25 圖 圖中 1 為帶凸臺的柱體，將 1 的下段完全嵌入 3 中， 1 與 3 之間為緊配合，然后再焊接使其固定。 26 結(jié) 論 本文概括 地闡述了國內(nèi)外汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線的現(xiàn)狀和發(fā)展，著重闡述了汽車發(fā)動機(jī)缸蓋連接螺栓自動裝配裝置的設(shè)計(jì)部分，重點(diǎn)對抓取螺栓裝置和傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和理論的分析，確定用機(jī)械手、氣壓缸、滾珠絲杠配合來完成主要的運(yùn)動過程，使其實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)缸蓋連接螺栓的自動裝配。同時(shí)，通過對國外同類汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線參考和借鑒 ，針對以東安為代表的國內(nèi)特定的 生產(chǎn)技術(shù)與勞動條件，對其裝配 工藝規(guī)程進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，最終確立了一套完整的適合國內(nèi)實(shí)際情況的汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線 27 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 陳家瑞．汽車構(gòu)造［ M］．第三版．北京：人民交通出版社， ［ 2］ 楊玉如．發(fā)動機(jī)與汽車?yán)碚?［ M］．北京：人民交通出版社， ［ 3］ 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊編寫組．機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊 ［ M］．機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 4］濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì) ［ M］．西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室， ［ 5］吳宗澤．機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 ［ M］． 化學(xué)工業(yè)出版社， ［ 6］ 孫桓，陳作模 ．機(jī)械原理．高等教育出版社， ［ 7］成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊．單行本．機(jī)構(gòu)．第四版 ［ M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版， ［ 8］成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊．單行本．氣壓傳動 ［ M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， ［ 9］李貴軒．設(shè)計(jì)方法學(xué) ［ M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 10］王先逵．機(jī)械制造工藝學(xué) ［ M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ［ 11］ Rajput R K． Elements of Machanical Engineering［ M］． Katson Publ House， ［ 12］ Orlov P． Fundamentals of Machine Design［ M］． Moscow： Mir Pub， ［ 13］ Hindhede IUffe ． Machine Design Fundamentals— A Practical Approach［ M］． New York： wiley， ［ 14］ Patton WJ． Mechanical Power Transmission．［ J］ New Jerky： PrinticHall， ［ 15］ Sors L． Fatigue Design of Machine Components． ［ M］ Oxford Pergamon Press， 28 致 謝 本設(shè)計(jì)是在林明老師的細(xì)心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，在課程設(shè)計(jì)的過程中得到了老師熱心的幫助．在本課程設(shè)計(jì)技術(shù)資料少的情況下，林老師親自帶領(lǐng)我們到工廠進(jìn)行參觀、實(shí)地考察，帶回第一手資料，使我們能夠更好的完成本次設(shè)計(jì)．林老師在學(xué)術(shù)上一絲不茍，精益求精， 為我們解決許多實(shí)際困難，使我們少走了許多彎路， 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際，我謹(jǐn)向尊敬的指導(dǎo)教師林明老師對我的教導(dǎo)和幫助表示由衷的感謝。在設(shè)計(jì)過程中，林老師為我創(chuàng)造了一個(gè)寬松的學(xué)習(xí)與研究環(huán)境，沒 有林老師的教導(dǎo)與幫助，本論文是不可能順利完成