图3.2 液压缸机构示意图
选用的液压缸要符合本生产线，并驱动棘轮机构（下节介绍），则应采用双作用单杆活塞式液压缸，缸径取40mm，活塞杆直径取25mm，压力等级取16MPa，并且杠头耳环带衬套，杆端螺纹，不带缓冲，油口连接方式为螺纹连接。则则其型号为：HSGL01-40/25E-1201。其机构示意图如图3.2所示。 3.1.2 输送链的改造 a. 结构设计
考虑到汽车半轴模锻生产线上，汽车半轴的加工工序，输送链并不是连续传送的，因此有必要对输送链进行改造，使其间歇传送。输送链改造设计是该生产线设计的一个创新点。其工作原理如图3.3所示。由工作条件可知，半轴模锻是逐根进行的，因此送料动作为间歇运动。经多方调研，考虑到棘轮棘爪机构能够实现间歇运动，因此在最终设计中采用棘轮棘爪机构实现工件的单向间歇式送料动作。
棘轮机构主要由棘轮、棘爪、止动棘爪、摇杆、弹簧和液压缸等所组成。
图3.3 棘轮机构工作原理图
棘轮通过键固联在输送链链轮轴上实现棘轮与轴的同步运动，摇杆空套在轴上。当摇杆在油缸的推动下顺时针摆动45°时，与摇杆相连的棘爪借助于弹簧的作用插入棘轮的齿槽，使棘轮随着顺时针转过45°，输送链链轮轴同步运动。当摇杆逆时针摆动45°时，驱动棘爪便在棘轮齿背上滑过。此时，弹簧迫使止动棘爪插入棘轮的齿槽，阻止棘轮逆时针方向转动，故棘轮静止不动。当摇杆在油缸的推动下往复地摆动时，棘轮便带动输送链间歇传送，从而实现不断的送料运动。
棘轮装置作为该设计中的一个创新点，机构选择合理，结构设计紧凑，能够结合实际工况，用最简便的方法解决了较为复杂的运动问题，极大提高了送料的效率。 b. 棘轮相关计算
根据液压缸推动棘轮所转的角度，取棘轮的模数m?16，齿数z?16。取棘轮齿槽夹
角??60?，齿槽圆半径r?1.5mm，厚度b?40mm。如图3.3所示。
图3.3 棘轮结构示意图
则齿高:
h?0.75m?0.75?16?12mm
齿顶厚:
a?m?16mm
齿顶圆直径:
da?mz?16?16?256mm
齿根圆直径:
df?da?2h?da?1.5m?256?1.5?16?232mm
齿底长度:
360?1.5360???e?htan?60??16?tan?60?????9.21mm
z216????设定棘轮的材料为45# 钢，取其弯曲应力?b?225.55MPa， 则容许传动力为：
be240?9.212Fb??b?225.55??1.28?105N
66此容许传动力在机构要求围，故棘轮设计合理。
(a) 棘爪 (b) 止动棘爪
图3.4 棘爪结构示意图
棘爪机构示意图如图3.4所示。棘爪上的止动弹簧连接开口尺寸不应太小，否则难以符合工作强度要求。棘爪尖顶圆角半径r1 一般取2mm，棘爪底长度a1一般取0.8mm~1mm，在此，取a1 =1mm。则计算得：
棘爪工作长度为：
l?2p?2?m?100.48mm
符合文中机构工作要求。 c. 液压缸的计算
由上节选用液压缸型号可以进行以下计算： (1) 理论驱动力：
P驱?P贯?P磨?P封?G?90kg
(2) 实际驱动力：
P实?P理?K?
K——安全系数，K?2?——传力机构的机械效率，??0.9
(3) 油缸的工作压力：
P?P?D24?200??4.024?15.92kg/cm2
(4) 流量：
油缸推动摇杆顺时针旋转45°，油缸行程为250mm，动作时间为2s，
则v??t?25?12.5cm/s 2摇杆顺时针旋转45°所需流量Q为：
Q??D24?v???4.02?12.5?604?1000?9.42l/min
(5) 油泵选择
由于油路中由调速阀，故其压力损失为5kg/cm
2
?P??15.92?5??1.05?21.966kg/cm2?2.2MPa
K?1.15 因为Q泵?K?Q最大 K——泄露系数，?Q泵?1.15?9.42?10.83l/min
3．2 送料装置设计及计算
工件在自动线上的自动运送，是实现工艺过程化的必要和重要环节。由于各种工件的外形尺寸、组成材质和加工工艺上的不同，实现各种工件的自动运送采用的方式和机构也各不相同。 3.2.1 机架设计
要使工件从料仓处自动下落，则工件滚落面需为斜面，如图3.5机架结构示意图所示。
基于CAD的汽车半轴模锻生产线三维数字建模和运动仿真毕业设计说明
