【正文】 子鏈傳動(dòng) 由圖 0005 可知，本裝配機(jī)的動(dòng)力輸入路線為：動(dòng)力由電機(jī)經(jīng)減速器，然后輸入裝配裝置軸，然后再由此軸 分別傳給滾針上料機(jī)構(gòu)軸和凸輪機(jī)構(gòu)軸，然后再由凸輪機(jī)構(gòu)軸傳給軸承外圈上料機(jī)構(gòu)軸。根據(jù)動(dòng)力傳入方式，選擇為臥式，電動(dòng)機(jī)直聯(lián)型單級(jí)減速器。 減速器的選擇 由于本裝配機(jī)所最終要求之轉(zhuǎn)速較低（ 10r/min 左右），而電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，所以選擇減速器的原則為 ? 降速比大；? 結(jié)構(gòu)尺寸小。其中只有軸承外圈上料機(jī)構(gòu)消耗的功率最大。綜之，本裝配機(jī)采用鏈傳動(dòng)更為適宜。與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率較高；鏈條對(duì)軸的拉力較小；同樣使用條件下，結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊；鏈條的磨損伸長緩慢，張緊調(diào)節(jié)工作量較小。 鏈傳動(dòng)屬于具有中間撓性件的 嚙合運(yùn)動(dòng)，它兼有齒輪和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。 帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉、不需潤滑以及緩沖吸振等特點(diǎn)，比較適合于高速運(yùn)動(dòng)。整個(gè)凸輪的輪廓線的設(shè)計(jì)采用作圖法，詳見附錄電算程序 PROGRAM 。而在裝配結(jié)束時(shí)，即推套行程 最大時(shí)速度為 0， 27 使之有一定的停頓，這樣更有利于裝配。 26 圖 313 正弦加速度運(yùn)動(dòng)線圖 則由圖可知，推桿在剛開始和到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，其速度都為 0，加速度也為 0，故不存在有沖擊，所以運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，故具有較好的動(dòng)力性能。另外，這種沖擊使整個(gè)裝配機(jī)也產(chǎn)生很大的擺動(dòng)，對(duì)整個(gè)裝配過程不利。這是它的優(yōu) 25 點(diǎn)。 推桿做等速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)線圖（推程）如圖 312 所示。 本裝配機(jī)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以有兩種： ? 等速運(yùn)動(dòng) 23 在推程階段，凸輪以等角速度 ω 轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間 t0 ，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的推程角為 δ0 ，而推桿等速度完成的推程為 h。 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是指推桿在推程或回程時(shí)，其位移、速度和加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。而方案二采用圓柱凸齒輪機(jī)構(gòu)，大大簡化了結(jié)構(gòu)。 兩方案比較：兩方案都可實(shí)現(xiàn)預(yù)先的運(yùn) 動(dòng)。其工作時(shí)，圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)滾子在溝槽中運(yùn)動(dòng)。 方案二：采用擺動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。 方案一：凸輪機(jī)構(gòu)選用擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)此種運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)為用凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)之所以得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是由于凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊。 綜上所述，此種方案切實(shí)可行。 疑點(diǎn) 2：推套推動(dòng)裝配完好的軸承掉入下料道時(shí)，軸承可能滾動(dòng)下行，當(dāng)它到達(dá)地面時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊力，有可能使裝配好的滾針從軸承中脫落，則問題如何解決？ 答：此問題可以把下料道的寬度做的大些，即它的寬度要大于軸承外圈的直徑，這樣當(dāng)軸承被推出“ U”形塊的長度大于其偏心時(shí)，軸承即在重心作用下產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，正好翻轉(zhuǎn)之后，開口朝上落入下料道中，在重力作用下沿著傾斜的下料道下落。 此裝置可以提出幾點(diǎn)疑點(diǎn)，在此作一解答： 疑點(diǎn) 1：在實(shí)際裝配時(shí)，滾針和軸承外圈內(nèi)部有油，油液有一定粘度，即有一定的粘力，所以在滾針裝入軸承后，推套在回退時(shí)，有可能 20 粘在滾針和軸承退回，這如何解決？ 答：這主要依靠擋塊 2 的作用。當(dāng)推套推動(dòng)滾針向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，它和軸承外圈有一起向前運(yùn)動(dòng)的趨勢 ，而擋塊 2 恰恰給它一適當(dāng)阻力，使?jié)L針在完全裝入軸承之前，軸承不會(huì)向前運(yùn)動(dòng)。另外，由軸承外圈上料機(jī)構(gòu)輸出的工件進(jìn)入“ U”形塊 1 中；然后推套 5 運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)滾針進(jìn)入軸承外圈內(nèi)部。其工作簡圖如圖 39： 圖 39 裝配和卸料裝置簡圖 其工作原理為：軸 4 的左端部作成長為滾針長度的一段軸，周邊均布與滾針形狀相似的齒形槽。在大批和大量生產(chǎn)中，產(chǎn)品的裝配過程常常組織在流 水線上進(jìn)行，并采用各種機(jī)械化裝置來完成那些勞動(dòng)量最大和最繁重的工作。在大批和大量生產(chǎn)中，常需完成大量而復(fù)雜的裝配操作，裝配工人往往在長時(shí)間內(nèi)重復(fù)單純的、勞動(dòng)強(qiáng)度較大的工作，與切削加工過程相比，勞動(dòng)生產(chǎn)率要相對(duì)低的多。 綜上所述，方案二更適合于本裝配機(jī)，采用方案二之結(jié)構(gòu)。工件由推板進(jìn)入輸料道時(shí)，由于推板形狀和輸料道形狀相似，可以避免翻轉(zhuǎn)、錯(cuò)位現(xiàn)象。因此，需另加一自動(dòng)釋放多余工件的裝置。其二，由于其帶輪為圓形，在工件由銷上進(jìn)入輸料道中時(shí)，工件由于自身重力作用，有翻轉(zhuǎn)、錯(cuò)位 的可能。 17 圖 37 側(cè)邊刮板式料斗簡圖 兩種方案的比較： 方案一采用鏈帶式上料機(jī)構(gòu)，有其一定的優(yōu)點(diǎn)。為了防止推板在上行時(shí)被卡死，本裝配機(jī)選用了導(dǎo)向性好的燕尾槽結(jié)構(gòu)，即把墊板 2 做成帶燕尾的槽，推板 1在其中上下滑動(dòng)。其工作原理為：當(dāng)推板向上運(yùn)動(dòng)通過料堆時(shí)，由于堆板 1 頂部的形狀如圖，堆板的厚度做成軸承外圈寬度的 1/2，由于軸承外圈的重心偏向封口端，所以當(dāng)工件的開口端向左，即封閉端朝向料斗時(shí)，工件由于重力作用而掉入料斗；只有那些開口朝右，即封口端背向料斗時(shí)，工件才能被推板攜 帶向上運(yùn)動(dòng)。 16 圖 36 帶式料斗簡圖 方案二：根據(jù)此軸承外圈重心偏移的特性，采用側(cè)邊刮板式料斗進(jìn)給裝置。 工件上行時(shí)，當(dāng)軸承外圈開口朝下時(shí)，工件正好被銷 4 卡住而能隨鏈帶上行，當(dāng)開口朝上時(shí)，工件就不能上行。如圖 36 所示，為鏈帶式料斗裝置，適用于碗狀、蓋狀和環(huán)狀零件的自動(dòng)定向。根據(jù)這兩個(gè)特點(diǎn)，此上料機(jī)構(gòu)有兩種方案。 ? 用重心偏移法定向的料斗裝置 對(duì)于一些在軸線方向重心偏移的工件，可以利用這一特性，使重端倒向 一個(gè)方向；對(duì)于某些重心偏移不太明顯的工件，則在料斗中用一些簡單的構(gòu)件人為地造成重心偏移，借以使之定向。 15 ? 用型孔選取法定向的料斗裝置 在這種料斗中，利用定向機(jī)構(gòu)上一定形狀和尺寸的孔穴對(duì)工件進(jìn)行篩選，只有位置和截面相應(yīng)于型孔的工件，才能落入孔中而獲得定向。定向機(jī)構(gòu)可以作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。常用的定向機(jī)構(gòu)有桿、銷、鉤子等，適用于帶孔的套狀、碗狀和環(huán)狀零件。 料斗裝置定向方法 通常料斗裝置的定向方法有以下幾種：抓取法、槽隙定向法、型孔選取法和重心偏移法。軸承外圈的圖樣如圖 35： 14 圖 35 軸承外圈簡圖 根據(jù)其自身結(jié)構(gòu)特性，其為一端開口，一端封閉的碗形結(jié)構(gòu)， 所以裝配時(shí)必須要求其開口端正對(duì)裝滾針端。如果輸料槽的直槽部分與圓弧部分做成一樣寬的話，則 B=d+c+s 式中 d── 工件的直徑 13 c──必須的最小間隙，可以用工件的直徑 d 作為公稱尺寸，取其 6─ 7 級(jí)精度的公差數(shù)值 根據(jù)本工件滾針的自身特性，取 s=2mm，則工件可以順利通過彎道的半徑 R 為： R=s/2+L2 /(8s)=2/2+182 /(8? 2)= 式中 L=18mm 顯然，使?jié)L針在輸料槽中不會(huì)直立的彎道半徑 R，結(jié)合其自身結(jié)構(gòu)取 R=16mm。 如圖 34 所示：采用反推法，先求出工件能夠在彎管中順利通過的半徑。） =327（毫米） 圓盤料道的外徑： D=Dm+b+2e=327+9+2? 4=344（毫米） 式中 b──料道的寬 度（毫米）； e──料斗壁厚（毫米）。 ② 料道螺旋升距 t：應(yīng)保證兩層料道之間不讓工件直立通過，其升距可按下式?jīng)Q定： 12 t=+S=? 18+9=38（毫米） 式中 L──工件在料道上的長度（毫米）； S──料道板的厚度（毫米）。～ 5176。 α值也不能太大，當(dāng)增加到某一極限值 αmax時(shí)，工件將不能向上滑移。 ① 螺旋料斗的升角 α， 升角 α愈小，工件的平均速度愈高，但料道的螺旋圈數(shù)增多。 ? 圓盤料斗 圓盤料斗應(yīng)盡量做得輕巧些，一般都用鑄鋁制 成整體式，然后將螺旋料道車出。對(duì)于 圓盤形料斗，一般支撐彈簧固定點(diǎn)的分布圓直徑 2r 比料斗的中徑 Dm 要小，所以支撐彈簧的傾斜角 Ψ不等于 β角，為了得到選定的 β角，須用下式換算： tgΨ=Dm?tgβ/2r 即： Ψ=arctg(Dm?tgβ/2r)=arctg(327? tg20176。 β 角不宜過大或過小， β 角較小時(shí)，工件向前的分速度大，但瞬時(shí)騰空的作用減小，適宜于精密、細(xì)小的工件送料； β角較大時(shí)，騰空拋擲的作用加強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致降低送料平均速度，產(chǎn)生較大的噪聲。經(jīng)驗(yàn)表明，經(jīng)過半波整流時(shí)取 β=20176。 應(yīng)用類比法初步確定板彈簧的截面尺寸為 16mm，厚度為 ， 11 材料為 65Mn，在調(diào)試過程中再作適當(dāng)?shù)男拚? 如圖 33 為振動(dòng)器的電路圖，電路中的半波整流器采用耐壓 400 伏特以上，最大允許電流 ～ 5 安培的整流二極管。 振動(dòng)器的線圈接入經(jīng)過半波整流的交流電，此時(shí)振動(dòng)頻率為 50HZ。經(jīng)過參考其它上料裝置，決定在齒形輪和裝配機(jī)構(gòu)之間采用一“ S” 形管道，有利于滾針的自動(dòng)上料。 最后，選定方案二中振動(dòng)料斗作為滾針的上料裝置，同時(shí)采用方案一中的齒形輪作為滾針的二次定向裝置。 方案二在送料和定向過程中，沒有機(jī)械的攪拌，撞擊和強(qiáng)烈的摩擦作用，因而工作平穩(wěn)。 兩種方案的比較： 方案一結(jié)構(gòu)比較簡單，但是在上料過程中存在撞擊和摩擦，容易使已經(jīng)精加工的滾針表面出現(xiàn)劃傷，影響軸承的使用性能。 這種具有一個(gè)電磁振動(dòng)器的料斗結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)節(jié)銜鐵和鐵芯的間隙比較方便，但須注意四個(gè)板彈簧的剛度應(yīng)當(dāng)一致。料斗底部的工件在振動(dòng)的作用下沿螺旋料道上升，定向后的工件從出料槽 15 送出。 當(dāng)電磁線圈中通入交流電，并且從零增加到最大值 時(shí)，銜鐵 13 被吸向下，因?yàn)榘鍙椈?5 的下端固定，于是將產(chǎn)生彎曲變形。通過三 9 個(gè)螺釘 10 可以調(diào)節(jié)銜鐵與鐵芯的間隙。一般這個(gè)分布圓的直徑 2r 要小于料盤 1 的平均直徑 Dm。料斗的底部用連接塊 14 與四個(gè)板彈簧 5 相連接，彈簧 5 的下端用連接塊 11 固定在座盤 4 上。 方案二：（如圖 32） 8 圖 32 振動(dòng)式料斗 具體工作過程為：圓盤形料斗是由內(nèi)壁螺旋料道和底部呈錐形的料盤 1 組成。在查閱大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，見到如圖所示之上料機(jī)構(gòu)。其工作原理是：滾針堆放在方形的料斗中，然后通過齒形輪1 轉(zhuǎn)動(dòng)，使?jié)L針順序落入齒形輪的齒槽內(nèi)，再通過一輸料管送到裝配機(jī)構(gòu) 2 處。 兩種方案的比較選擇 生產(chǎn)中應(yīng)用的自動(dòng)定向料斗裝置有兩大類型： ? 機(jī)械傳動(dòng)式料斗裝置。工人將單個(gè)工件成批任意的倒進(jìn)料斗中，料斗中的定向機(jī)構(gòu)能將雜亂堆放的工件進(jìn)行自動(dòng)定向，使之按規(guī)定的方位整齊排列，并按一定的生產(chǎn)節(jié)拍把工件送到機(jī)床夾具中去。 料倉式上料裝置是一種半自動(dòng)的上料裝置，其特點(diǎn)是不能使工件自 6 動(dòng)定向，需要用人工定時(shí)將一批工件按照一定的方向和位置， 順序排列在料倉中，然后由送料機(jī)構(gòu)將工件逐個(gè)送到機(jī)床夾具中去。 本裝配機(jī)的滾針和軸承外圈都屬單件成品，所以其上料機(jī)構(gòu)屬單件毛坯上料裝置。 ? 單件毛坯上料裝置。 ? 棒料上料裝置。 根據(jù)原材料及毛坯形式的不同，自動(dòng)上料裝置有以下三大類型： ? 卷料（或帶料）上料裝置。它所完成的工作包括將工件自動(dòng)安裝到機(jī)床夾具上，和加工完成后從夾具上下工件。 5 3 典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本裝配系統(tǒng)采用五大機(jī)構(gòu) ：滾針的自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)，軸承外圈的上料機(jī)構(gòu)，裝配和卸料裝置，凸輪機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)速低，各軸之間傳動(dòng)比要求低，所以采用鏈傳動(dòng)，并且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，對(duì)本系統(tǒng)特別適用。滾針需要整齊的排序，此機(jī)構(gòu)利用電磁產(chǎn)生的微小振動(dòng)，依靠慣性力和摩擦力的綜合作用驅(qū)使 滾針向前運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過程中自動(dòng)定向的原理，采用振 動(dòng)式料斗進(jìn)行上料，軸承外圈上料機(jī)構(gòu)采用重心偏移法定向的料斗裝置原理，具體采用特制一斜邊推塊上料機(jī)構(gòu)，裝配和卸料機(jī)構(gòu)采用一汽實(shí)習(xí)時(shí)所見之裝配原理，并進(jìn)一步改進(jìn)而成。 總體方案 經(jīng)過兩周到一汽的生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研，結(jié)合工人的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，提出以下設(shè)計(jì)方案 ： 整個(gè)裝配系統(tǒng)采用臥式裝針方式，軸承外圈采用直立狀態(tài)，開口端正對(duì)滾針進(jìn)給端，滾針采用橫向進(jìn)給方式，即采用一特殊裝配裝置使?jié)L針安排成圓周均布狀態(tài)，其圓周直徑和軸承外圈內(nèi)壁直徑相同，然后采用一推套把滾針推入軸承內(nèi)，滾針只需排入軸承內(nèi)壁即可，從而完成整 4 個(gè)裝配過程。本課題就是為了解決由人工裝配帶來的繁重勞動(dòng)問題，使由機(jī)器工作完全代替以往的人工勞動(dòng)而提出的。 本課題研究就是其中一例，內(nèi)容為設(shè)計(jì)研究 CA141 汽車傳動(dòng)軸中萬向節(jié)滾針軸承的自動(dòng)裝針機(jī)。而國內(nèi)靠國外引進(jìn)，而使用效果仍不能令人滿意。 3 2 總體方案設(shè)計(jì) 課題的提出 軸承裝配（含軸承成品的自動(dòng)檢測、自動(dòng)包裝）自動(dòng)線一直是困擾著技術(shù)進(jìn)步的難題。 ? 外文翻譯（ 5000 字）。 工作量 ? 主機(jī)設(shè)計(jì) 1張 A0 圖紙（草圖） 。 ? 機(jī)械手每分鐘裝配成品十只。 設(shè)計(jì)題目及要求 設(shè)計(jì)題目 滾針軸承自動(dòng)裝針機(jī)設(shè)計(jì)。 ? 掌握進(jìn)行工程設(shè)計(jì)工作的一般方法。這一次最接近于生產(chǎn)實(shí)際，是對(duì)我們?cè)诮窈蟮膶?shí)際崗位上從事設(shè)計(jì)工作的一次預(yù)演，同時(shí)培養(yǎng)我們理論與實(shí)際相結(jié) 合的能力。 Keywords needle bearing assembling automation t