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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目
多軸自動(dòng)螺栓擰緊機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
班級(jí)學(xué)號(hào)
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
一．選題目的和意義
螺栓聯(lián)接由于簡(jiǎn)單可靠、拆卸方便，而廣泛應(yīng)用于眾多的機(jī)構(gòu)裝配中，因此，螺栓裝配技術(shù)是機(jī)械行業(yè)的基本技術(shù)。重要的機(jī)電產(chǎn)品，如發(fā)電、輸變電、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、儀表等對(duì)裝配質(zhì)量的要求很高，對(duì)螺栓擰緊的扭矩和角度等變量必須加以控制。為適應(yīng)汽車等現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的高性能、高可靠、高安全性能的要求和自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，螺栓自動(dòng)擰緊裝備的研制和開發(fā)己成為市場(chǎng)必需。
螺栓聯(lián)接在汽車、機(jī)械、建筑等行業(yè)都有大量的應(yīng)用，是一種重要的聯(lián)接方式?，F(xiàn)階段，實(shí)現(xiàn)螺栓緊固件的可靠聯(lián)接，主要是通過螺栓擰緊工藝來控制。螺栓擰緊工藝主要有三種，即：扭矩法、扭矩—轉(zhuǎn)角法和屈服點(diǎn)控制法。為制定合適的擰緊工藝，工程人員都需要對(duì)螺栓緊固件扭矩、轉(zhuǎn)角與軸向夾緊力之間的關(guān)系進(jìn)行研究。為了能夠方便、快捷的得到緊固件扭矩、轉(zhuǎn)角與軸向夾緊力之間的關(guān)系，在本文研制了一種新型的螺栓緊固試驗(yàn)系統(tǒng)，為工程人員制定合適的擰緊工藝提供便利。
螺栓聯(lián)接可以獲得很大的聯(lián)接力，又便于裝拆，通過標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，成本低而且價(jià)格便宜，具有互換性，因此在機(jī)械結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。螺栓緊固件已成為必不可少的機(jī)械零件。
按螺栓緊固件的不同所構(gòu)成的聯(lián)接的主要類型有螺栓聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接以及緊固螺釘聯(lián)接等。今天在幾乎所有的生活生產(chǎn)領(lǐng)域中都離不開螺栓聯(lián)接的應(yīng)用根據(jù)質(zhì)量保證部提供的柴油機(jī)零部件失效分析報(bào)告可知螺栓聯(lián)接不當(dāng)輕者會(huì)造成松漏掉等質(zhì)量問題嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致車毀人亡的慘劇發(fā)生。因此在世界范圍內(nèi)很多機(jī)械研究機(jī)構(gòu)德國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)二汽材料研究所等都對(duì)螺栓聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究尤其是對(duì)強(qiáng)力螺栓擰緊工藝的研究投入了強(qiáng)大的力量。
自動(dòng)擰緊機(jī)是集機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、氣動(dòng)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)于一體的機(jī)電一體化設(shè)備。螺紋自動(dòng)擰緊機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合非常廣泛，凡是對(duì)螺紋的裝配有定扭矩或定角度等要求的地方，就需要該設(shè)備，它可以對(duì)螺紋的預(yù)緊實(shí)現(xiàn)比較精確的控制。并且，自動(dòng)擰緊機(jī)可以實(shí)現(xiàn)裝配的自動(dòng)化，極大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和安全性。
二．國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
1.國(guó)外發(fā)展歷程
螺栓自動(dòng)擰緊機(jī)首先是在國(guó)外產(chǎn)生，并被廣發(fā)應(yīng)用于各汽車制造企業(yè)中。較著名的國(guó)外擰緊機(jī)生產(chǎn)商有ATLASC-OPCO公司（瑞典）、BOSCH公司（德國(guó)）、COOPER（美國(guó)）、INGERSOLL-RAND公司（美國(guó)）和OBER公司（意大利）等。為適應(yīng)定扭矩加載的可控制擰緊場(chǎng)合需求，在80年代末，國(guó)外機(jī)電，汽車行業(yè)已普遍采用可控制扭矩，可控轉(zhuǎn)角和屈服點(diǎn)的擰緊工具。 近年來，通過微機(jī)控制的自動(dòng)型裝配系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝配對(duì)象的定扭矩，頂轉(zhuǎn)角監(jiān)控和屈服強(qiáng)度監(jiān)控。
螺紋擰緊技術(shù)是從國(guó)外發(fā)展起來的，比較有代表性的有:瑞典的阿特拉斯（Atlas Copco），法國(guó)的喬治雷諾(CP Georges Renault)，美國(guó)的英格索蘭(Ingersoll-RAND)、德國(guó)的博世(BOSCH)，美國(guó)的庫(kù)柏(Cooper)等。為適應(yīng)定扭矩加載的可控制擰緊場(chǎng)合需求，在80年代未，國(guó)外的機(jī)電、汽車制造行業(yè)已普遍采用可控制扭矩、可控轉(zhuǎn)角和控制屈服點(diǎn)的擰緊工具。近年來，伴隨著電機(jī)調(diào)速等控制技術(shù)、扭矩控制等技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)外的裝配作業(yè)線上的裝配工具逐步從手工、風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具向低能耗、低噪聲、控制精確等可控制擰緊設(shè)備發(fā)展，通過微機(jī)控制的自動(dòng)型裝配系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配對(duì)象的定扭矩、定轉(zhuǎn)角監(jiān)控或屈服強(qiáng)度監(jiān)控。
美國(guó)早在40年代末就開始著眼于螺栓伸長(zhǎng)和軸力的關(guān)系，并進(jìn)行了扭矩／轉(zhuǎn)角法的研究，并于1960年制定了規(guī)范，以后在1962年修訂規(guī)范時(shí)，強(qiáng)調(diào)以扭矩／轉(zhuǎn)角法作為主要擰緊方法。1964年、1974年又不斷地進(jìn)行了修訂，使規(guī)范日臻完善。扭矩／轉(zhuǎn)角法在當(dāng)時(shí)已是美國(guó)主要擰緊方法。英國(guó)、日本、西德等也都相繼采用，并都制定了各自的扭矩／轉(zhuǎn)角法標(biāo)準(zhǔn)。之后，各國(guó)又在進(jìn)行屈服點(diǎn)法的研究?，F(xiàn)在，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上都積極地采用著這種方法。國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)凡是承受交變載荷以及受振動(dòng)和溫度影響的螺栓，如連桿螺栓、曲軸螺栓、主軸承螺栓、缸蓋螺栓，均已淘汰扭矩法，而改用扭矩／轉(zhuǎn)角法或用不受扭矩系數(shù)影響的屈服點(diǎn)法控制擰緊過程。
2.國(guó)內(nèi)發(fā)展
國(guó)內(nèi)對(duì)擰緊技術(shù)的研究，是隨著和國(guó)外公司的合作而開始重視的。現(xiàn)在也在對(duì)國(guó)外擰緊技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)、消化和吸收，并制定了一些標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)汽車行業(yè)的擰緊技術(shù)研究處于起步和模仿階段。在生產(chǎn)上，部分有實(shí)力的汽車制造商通過購(gòu)買昂貴的進(jìn)口電動(dòng)擰緊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了扭矩?cái)Q緊，部分廠商實(shí)現(xiàn)了扭矩-轉(zhuǎn)角工藝，個(gè)別生產(chǎn)商開始應(yīng)用屈服點(diǎn)擰緊工藝，但還處于摸索階段。我國(guó)生產(chǎn)廠商還不能獨(dú)立自主開發(fā)研制適應(yīng)于轉(zhuǎn)角、屈服點(diǎn)等先進(jìn)擰緊工藝的電動(dòng)擰緊設(shè)備和工具。
建國(guó)初期，舊中國(guó)留下的螺栓緊固件的基礎(chǔ)十分薄弱，為了高速建成緊固件的標(biāo)準(zhǔn)體系，當(dāng)時(shí)全盤采用的是蘇式化的標(biāo)準(zhǔn)體系。為了彌補(bǔ)蘇式標(biāo)準(zhǔn)體系的先天不足，在參考西德、日本、英國(guó)、美國(guó)等螺栓緊固件標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，于1963年對(duì)我國(guó)的緊固件標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行了第一次全面修訂，并于1974年進(jìn)行了第二次全面修訂。為與ISO標(biāo)準(zhǔn)接軌，我國(guó)于1981年進(jìn)行了第三次全面修訂，使我國(guó)緊固件標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到80年代國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)水平。在2003年進(jìn)行第四次全面修訂后，我國(guó)采用ISO標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)率達(dá)98%以上，并且采用的均為ISO現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，與國(guó)際全面接軌。各次修訂的主要變化如見表1-1所示?，F(xiàn)我國(guó)緊固件全年產(chǎn)量達(dá)500萬噸以上，銷售收入400億元以上，全年出口總量為250萬噸以上，并保持著適度、穩(wěn)定、健康的發(fā)展，為加工制造業(yè)的發(fā)展提供了有力的保證。
三、課題的重點(diǎn)與難點(diǎn)
螺紋聯(lián)接的預(yù)緊力將對(duì)螺栓的總載荷、聯(lián)接的臨界載荷、抵抗橫向載荷的能力和接合面密封能力等產(chǎn)生影響。過大或過小的預(yù)緊力均是有害的，所以預(yù)緊力的大小、準(zhǔn)確度都十分重要，從而使預(yù)緊力的控制成為螺紋聯(lián)接的重要問題之一。
四． 設(shè)計(jì)內(nèi)容
本題目擬設(shè)計(jì)的擰緊機(jī)主要應(yīng)用于普通家用汽車裝配車間，用于擰緊輪胎的緊固螺栓，單班制工作，預(yù)期壽命中等。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：
（1）制定工藝方案，確定擰緊機(jī)結(jié)構(gòu)方案。
（2）具體方案設(shè)計(jì)，繪制圖紙，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。包括：
?。╝）擰緊機(jī)零件圖；
?。╞）擰緊機(jī)組裝圖；
?。╟）有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算、校核；
5． 設(shè)計(jì)路線
1. 螺栓擰緊機(jī)的原理及意義；
2. 螺栓擰緊機(jī)的總體設(shè)計(jì)過程；
3. 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)；
4. 螺栓擰緊機(jī)的控制方法；
5. 總結(jié)；
6． 預(yù)期效果
擰緊轉(zhuǎn)速：n=50r/min
最大擰緊扭矩：T=150N?m
單班制工作，預(yù)期使用壽命10年，每年300個(gè)工作日。
在使用期限內(nèi)，工作時(shí)間占20%。
7、 時(shí)間安排
第1~2周：熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱并分析畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)資料制定設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告；
第3~4周：畢業(yè)實(shí)習(xí)，繪制任務(wù)中規(guī)定的設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖，翻譯外文資料；
第5~6周：細(xì)化設(shè)計(jì)方案，學(xué)習(xí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求確定多軸自動(dòng)螺栓擰緊機(jī)的結(jié)構(gòu);
第7~8周：繪制多軸自動(dòng)螺栓擰緊機(jī)的結(jié)構(gòu)總裝圖和相關(guān)零件圖；
第9~10周：整理，總結(jié)設(shè)計(jì)結(jié)果，撰寫畢業(yè)論文，并將題目，摘要和關(guān)鍵詞翻譯成英文；
第11~12周：修改畢業(yè)論文，裝訂畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；
第13周：講答辯內(nèi)容制作PPT，參加畢業(yè)答辯。
8、 參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師批閱意見
指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日
注：可另附A4紙