齿轮毕业设计论文开题报告

开题报告一、设计题目卧式加工中心的机械手升降机构二、课题研究的目的、意义在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：1）以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。2）以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。3）可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。三、国内外现状和发展趋势工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用自动换刀装置是数控加工中心在工件的一次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置, 主要由刀库、机械手和驱动装置几部分组成。机械手和驱动装置是两个关键部分, 根据驱动装置的不同, 自动换刀装置可分为凸轮式、液压式、齿轮式、连杆式及各种机构复合式, 其中以凸轮式用得较多。发达国家数控加工中心的立式自动换刀机械手主要采用凸轮式, 我国加工中心技术起步较晚, 对自动换刀机械手研究较少。进入20 世纪90 年代后, 北京机床研究所、大连组合机床研究所、济南第一机床厂、青海机床厂以及陕西省的秦川机床厂都对立式自动换刀机械手进行了研究和开发。迄今为止, 我国制造的加工中心配置的自动换刀机械手大多数是进口的。其主要原因: 一是国内生产的换刀机械手质量较差, 成本也不低; 二是进口换刀机械手价格虽然较高, 但在整个加工中心中所占份额不大。作为加工中心的配套技术, 自动换刀机械手的研究和开发将直接影响到我国自动化生产水平的提高, 从经济上、技术上考虑都是十分必要的。立式换刀机械手和卧式换刀机械手已得到广泛应用20 世纪90 年代以来, 数控加工技术得到迅速的普及和发展, 数控机床在制造业得到了越来越广泛的应用。带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着愈来愈重要的作用, 它能缩短产品的制造周期, 提高产品的加工精度, 适合柔性加工。加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备, 由于其具有多种加工能力而得到广泛的应用, 其强大的加工能力和效率得益于其配置的自动换刀装置(A u2tomat ic Too l Changer)。换刀装置作为加工中心的重要组成部分, 其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间, 提高生产率, 降低生产成本, 进而提升机床乃至整个生产线的生产力。加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的重要装置, 其结构设计及其控制是实现加工中心设计制造的关键。加工中心的换刀过程较为复杂, 动作多, 动作间的相互协调关系多, 因而自动换刀系统性能的好坏直接影响加工效率的高低。四、研究内容及方案拟定各已知的参数和要求如下：①机械手装置的行程：1260mm；②机械手重：m1=40kg；③刀具的最大质量：m2=10kg；④机械手的回转及装卸刀具装置质量：m3=200kg；⑤换刀时间：t1=3s；⑥刀具的升降时间：t2=6s。机械手基本形式的选择：常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种:(1)直角坐标型机械手;(2)圆柱坐标型机械手;(3)球坐标(极坐标)型机械手;(4)多关节型机械手。其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小,能够较容易地实现凸轮轴加工机床的运动要求。（5）机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。（6） 机械手的工艺流程: 机械手原位→机械手前伸→机械手上升→机械手抓取并夹紧→机械手后退→机械手前进（小车）→小车停止→机械手左转90°→机械手前伸→机械手松开→机械手后退（小车）→机械手下降→机械手右转90°→小车后退→退至原位控制系统的选择：1.考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制.2.国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德国西门子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考虑到本机械手的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到制造成本，因此在本次设计中选择了OMRON公司的C28P型可编程序控制器。3.气动机械手的工作流程如下：（1） 当按下机械手启动按钮之后，首先立柱右转电磁阀通电，机械手右转，至右限位开关动作。（2） 立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。（3） 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。（4） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。（5） 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。（6） 手爪抓紧电磁阀通电，手爪抓紧，至限位开关动作。（7） 立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。（8） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。（9） 手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。（10） 立柱左转电磁阀通电，机械手左转，至左限位开关动作。（11） 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。（12） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。（13） 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。（14） 手爪松开电磁阀通电，手爪松开，至限位开关动作。（15） 手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。完成一次循环，然后重复以上循环动作。按下停止按钮或停电时，机械手停止在现行的工步上，重新启动时，机械手按上一工步继续工作。电动机的选择：本系统采用110BF 反应式步进电机为执行元件, 其步距角为每步0.75o , 整个控制系统硬件组成如图：步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件, 广泛应用于工业控制系统中。其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例, 通过改变电脉冲频率可在大范围内进行调速; 同时, 该电机还能快速启动、制动、反转和自锁; 此外, 步进电机易于实现与计算机或其它数字元件接口, 适用于数字控制系统。步进电机通电相序的方向控制以软件代替环形脉冲分配器, 实现对相序的直接控制, 各相脉冲输出由并行口直接控制, 将控制字(步进电机各相通断电顺序) 从内存中读出, 然后送到单片机并行口中输出, 从而实现步进电机的正、反转。使用这种方案不仅简化了系统的硬件线路, 降低了成本,而且还可以根据控制系统的需要, 灵活地改变步进电机的运行方式。采用三相六拍步进电机, 电机正转时通电顺序为:A - AB- B- BC- C- CA - A; 反转时的通电顺序为:A - AC- C- CB- B- BA - A。此外, 控制进给脉冲的频率, 改变单片机输出端口状态代码(输出字) 之间的间隔时间, 即可调整电机的转速, 实现刀盘的加速-恒速- 减速之间的转换, 从而缩短换刀时间, 提高换刀效率。应收集的资料及参考文献:⑴金属切削机床与数控机床 张俊生主编 1994年8月第一版⑵数控机床的结构与传动 北京航空学院机械加工教研室编 1977年9月第一版⑶数字控制技术与数控机床 杨有君主编 1999年10月⑷实用数控机床技术手册 1993年8月第一版⑸现代数控机床结构设计 王爱玲主编 1999年9月⑹现代数控机床 毕承恩 丁乃建等 1991年12月第一版⑺试谈数控机床加工中心的结构设计 机械制造出版社 1994年1月五、进度安排1、2010.3.1～3.14 毕业设计调研，完成科技译文及开题报告；(科技译文不少于3000汉字)2、2010.3.15～6.6 完成总体设计、零部件设计、控制电路设计等；（完成4张零号图，要求CAD出图；具体落实到每个人内容有所不同，时间段相同）3、2010.6.7～6.20 完成设计（论文）说明书（40～60页，要求打印）；4、2010.6.21～6.25 评审、答辩。（给出成绩及评语，注意答辩时间2010年6月15——20日，请在15日前完成所有任务）六、参考文献1.《机械设计手册》（1-5卷） 徐灏 主编 机械工业出版社2．《简明实用机械手册》（第二版） 上海市机械工程学会 编机械工业出版社3.《汽车构造（下册）》陈家瑞主编 机械工业出版社4．《机械设计图册》 成大先 主编 化学工业出版社5．《机械设计》（第六版）西北工业大学濮良贵、纪名刚 主编 高等教育出版社6．《机械制造装备设计》 冯辛安 主编 机械工业出版社7．《现代机构手册》（上、下册）孟宪源 主编 机械工业出版社8．《机械设计常用元器件手册》（上、下册） 刘仁家等编 机械工业出版社9．《机床课程设计指导书》吉林工业大学机床教研室 宋在明 陶永兰 编 1997.210.《几何量公差与检测》（第三版）甘永立 主编 上海科学技术出版社11.《新编液压工程手册(上,下册)》 雷天觉 北京理工大学出版社

论文提纲与开题报告

开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。论文提纲是作者构思谋篇的具体体现。便于作者有条理地安排材料、展开论证。

一、毕业设计(论文)题目的来源，理论或实际应用意义

2、理论或实际应用意义

汽车驱动桥处于汽车传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动学上要求的差速功能;同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。

随着测试技术的发展与完善，在驱动桥设计过程中引进新的测试技术和各种专用的试验设备，进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试，同时广泛采用近代数学物理分析方法，对产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使驱动桥设计理论发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段。

驱动桥设计与分析理论达到当前的高水平，是百余年来特别是近三十年来基础科学、应用技术、材料与制造工艺不断发展进步的结果，也是设计、生产与使用经验长期积累的结果.它立足于规模宏大的生产实践，以基础理论为指导，以体现当代科技成就的驱动桥设计软件及硬件为手段，以满足社会需求为目的，借助于材料、工艺、设备、工具、测试仪器、试验技术及经营管理等领域的成就，不断地发展进步。以便改善其市场竞争地位并获得更大的经济效益。

二、题目主要内容及预期达到的目标

(一)题目主要内容

1)选择驱动桥结构形式，主减速器结构型式;

2)选择主减速器齿轮的支撑型式，计算选择主减速器齿轮的主要参数;

3)主减速齿轮的强度校核，计算选择主减速器的轴承;

4)选择计算差速器齿轮主要参数，差速器锥齿轮的强度校核;

5)完成驱动桥主要零件的结构设计;

6)用Matlab完成相关计算编程。

(注)开题报告要点：1、毕业设计(论文)题目的来源，理论或实际应用意义。2、题目主要内容及预期达到的目标。3、拟采用哪些方法及手段。4、完成题目所需要的实验或实习条件。5、完成题目的工作计划等。

(开题报告不够用时可另附同格式A4纸)

(二)预期达到的目标

1)所选择的主减速比应保证汽车在给定使用条件下有最佳的动力经济性，具体必要的离地间隙以满足通过性的要求;

2)驱动桥的各零件在满足足够的强度和刚度的条件下，应力求做到质量轻，以改善汽车的行驶平顺性;

3)能承受和传递作用于驱动车轮上的各种力和转矩，噪声小，结构简单，拆装调整方便;

4)设计中应尽量满足“三化”的要求;

三、拟采用的方法和手段

(一)方案论证

1)驱动桥结构方案

驱动桥有断开式和非断开式，本次设计采用断开式。参考奥拓微型轿车驱动系统的布置形式，采用的是发动机前横置如图1所示：

汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的.大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的轿车。

2)主减速器及差速器设计结构方案分析

主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。参考奥拓微型轿车驱动系统的布置形式，因此采用圆柱齿轮单级减速如图2，具有结构简单、体积小、重量轻和传动效率高等优点。差速器采用对称式锥齿轮差速器，具有结构简单、工作平稳、制造方便及可靠等优点。在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。

3)半轴结构方案分析

由于驱动桥是转向驱动桥，并且采用断开式，所以采用如图3所示的两段式半轴，外半轴与车轮相连，并通过球笼式万向节与内半轴即传动轴相连，传动轴与差速器输出端采用滑动球笼式万向节连接。

(二)采用的方法和手段

根据汽车动力性要求，在保证零件强度和刚度可靠使用的条件下基于 MATLAB 完成断开式驱动桥的设计计算。用CAXA软件完成装配图、零件图绘制。论文提纲见附件。

四、完成题目所需要的实验或实习条件

1.汽车学院实验中心;

2.长春第一汽车集团公司实习;

3.通过网络及图书馆获取相关资料;

五、完成题目的工作计划

3.21- 4.4 收集查阅相关资料

4.5-4.8 提出研究方案，准备开题，开题答辩

4.9-5.14 确定设计参数及相应计算方法，绘制驱动桥草图，中期检查

5.14-6.8 程序设计，绘制装配图

6.11-6.15 资料整理，撰写说明书

6.18-6.22 调整、完善并最终打印说明书及装配图

6.22-6.25 答辩准备

查阅资料、文献目录

[1] 陈家瑞，汽车构造 第4版. 北京：人民交通出版社，2003

[2] 王望予，汽车设计 第4版 北京：机械工业出版社，2004

[3] 过学迅，北京：人民交通出版社，2005

[4] 中国汽车车型手册 中国汽车技术研究中心 2003

[5] 刘惟信 汽车设计 北京：清华大学出版社，2001

[6] 汽车设计标准资料手册 长春：吉林科技出版社，1992

[7] 刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001

[8] 刘惟信.机械可靠性设计. 北京:清华大学出版社，1996

[9] 毛谦得.袖珍机械设计手册.北京：机械工业出版社，2005

[10] 刘惟信.汽车车桥设计.北京：清华大学出版社，2003

[11] 刘惟信.论现代汽车设计及其发展趋势.汽车与社会，1996

[12] 张洪欣.汽车设计.北京:机械工业出版社，2002

[13] 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社，2001

[14] 丁骏.机械制造工艺学.吉林：吉林教育出版社，1986

[15] John Fenton. Handbook of Automotive Powertain and Chassis.London:Professional Engineering Publishing, 1998

[16] Lechner G, Naunheimer H. Automotive Transmissions: Fundamentals, Selection, Design and Application. Berlin: Springer, 1999

附 件：论文提纲

指导教师意见：

(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测)

指导教师签字：

年 月 日

教研室意见：

教研室主任签字：

年 月 日

开 题 须 知

一、学生要认真填写开题报告。在毕业设计(论文)答辩时学生须向答辩委员会(或答辩小组)提交开题报告，作为答辩评分的参考材料，没有开题报告不能参加答辩。如果丢失要及时办理补交手续。学生毕业后，开题报告与学生毕业设计(论文)一并存档备案。

二、毕业设计(论文)题目一经确定，指导教师要给学生下达毕业设计(论文)任务书，学生根据任务书的要求进行开题，一般安排在毕业设计(论文)正式开始的第二周至第三周进行。

三、开题报告的审查由各专业教研室主持，每个学生的报告时间为10—15分钟。开题通过后学生才能正式获得毕业设计(论文)的资格。

四、学生要充分理解毕业设计(论文)题目的内容和要求，在指导教师的指导下制定切实可行的工作计划，并且要具备进行毕业设计(论文)所要求的实验或实习(调研)条件。

五、学生要按照指导教师所下达的毕业设计(论文)任务书的要求，认真进行文献资料的检索、搜集和查阅，并做好记录。

六、开题审查不合格的学生，必须在一周内重新进行开题。