熱鐓擠送料機(jī)械手(共32頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 熱鐓擠送料機(jī)械手 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 摘要 送料機(jī)械手主要用于機(jī)床和生產(chǎn)線中的上下料工作 ，熱鐓擠送料機(jī)械手主要由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成，其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)為設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。在本次設(shè)計(jì)中，該設(shè)計(jì)通過(guò)減速器變速將動(dòng)力傳動(dòng)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，再有執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇，要分析各種機(jī)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，綜合分析各種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)來(lái)確定適合機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通過(guò)分析得出結(jié)論，由凸輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)控制機(jī)械手的上下15度擺動(dòng)，由不完全齒輪和齒輪齒條機(jī)構(gòu)來(lái)控制機(jī)械手的左右回轉(zhuǎn)。 關(guān)鍵詞 ：執(zhí)行機(jī)構(gòu) 凸輪 不完全齒

2、輪 1 緒論 1.1 課題研究的目的和意義 21世紀(jì)是科技高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，人們的消費(fèi)力不斷增加。市場(chǎng)對(duì)質(zhì)量可靠性能卓越的產(chǎn)品的需求大量增加，為滿足市場(chǎng)需求，各個(gè)企業(yè)工廠不斷建成現(xiàn)代化生產(chǎn)線，通過(guò)智能機(jī)器人來(lái)代替人力去快速高效的生產(chǎn)。各種高效率的機(jī)械手可以滿足工廠的生產(chǎn)需求，還可以克服惡劣環(huán)境完成工作。機(jī)械機(jī)械手的優(yōu)勢(shì)十分明顯.機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和不同環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。它不但能代替部分人工操作，還能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位

3、置來(lái)完成工件的傳送和裝卸。同時(shí)，它還能操作必要的工具進(jìn)行焊接和裝配，它高效不間斷地工作在各種復(fù)雜環(huán)境中,從而極大改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快了工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐，所以機(jī)械手的研制很有必要。 熱鐓擠送料機(jī)械手，該設(shè)計(jì)全面綜合的運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在大學(xué)本科階段所學(xué)的各門(mén)專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)，將這些專(zhuān)業(yè)課程的理論和實(shí)際進(jìn)行了一次重要實(shí)踐。鍛煉了我們查詢(xún)資料自我學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了我們創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。該設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了CAD、PORE等軟件，使我們對(duì)這些制圖軟件能熟悉運(yùn)用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年中的最后一次課題設(shè)計(jì)，也是最為重要的一次設(shè)計(jì)，是對(duì)我們大學(xué)四年的綜合考量。畢業(yè)

4、設(shè)計(jì)考驗(yàn)的不是單一的一門(mén)知識(shí)，而是我們大學(xué)四年所學(xué)的綜合運(yùn)用。我選擇的題目是熱鐓擠送料機(jī)械手，該設(shè)計(jì)全面綜合的運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在大學(xué)本科階段所學(xué)的各門(mén)專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)，將這些專(zhuān)業(yè)課程的理論和實(shí)際知識(shí)進(jìn)行了一次重要實(shí)踐。綜合運(yùn)用了CAD、PORE等軟件，是我們對(duì)這些制圖軟件能熟悉運(yùn)用。機(jī)械手對(duì)工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。它的運(yùn)用，使得在惡劣環(huán)境中的生產(chǎn)工作得以繼續(xù)進(jìn)行。它可以模仿人的手部動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作，可用來(lái)搬運(yùn)物體，成在各個(gè)不同環(huán)境中的工作。在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械手的應(yīng)用隨處可見(jiàn)，無(wú)論是組合機(jī)床，還是流水線生產(chǎn)，都可以運(yùn)用機(jī)械手來(lái)進(jìn)行上下料的工作。因此，進(jìn)行機(jī)

5、械手的研究是很有必要的 1.2 機(jī)械手介紹 機(jī)械手應(yīng)用范圍十分廣泛，它常應(yīng)用與機(jī)械制造、電子、冶金、輕重工業(yè)中，機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一種，它是在工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的。機(jī)械手的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有液壓式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式和機(jī)械式機(jī)械手。我們所設(shè)計(jì)的機(jī)械手為機(jī)械式。機(jī)械手的主要部件為手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用來(lái)控制的各種動(dòng)作，使機(jī)械手完成上下擺動(dòng)、左右回轉(zhuǎn)、伸縮、擺動(dòng)等等運(yùn)動(dòng)。手部是根據(jù)所要抓取的物體的形狀、材質(zhì)、大小、重量等因素來(lái)設(shè)計(jì)的。機(jī)械手的自由度影響機(jī)械手的靈活性、通用性，通常機(jī)械手自由度為4-5個(gè)，一般的專(zhuān)用的機(jī)械手由2-3個(gè)自由度。機(jī)械手通常用作機(jī)床、生產(chǎn)線等工作場(chǎng)

6、合的上下料、換刀等工作。機(jī)械手的特點(diǎn)是工作時(shí)間長(zhǎng)，工作精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可以在惡劣環(huán)境中工作。因此，機(jī)械手的未來(lái)發(fā)展方向?yàn)榇嫒斯みM(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)高精通的工作，同時(shí)替代人工在環(huán)境惡劣，高溫有毒等環(huán)境中工作。機(jī)械手的模塊化同時(shí)也是它的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)模塊化處理，可以使機(jī)械手快速響應(yīng)，完成不同的工作。隨著時(shí)間的發(fā)展，機(jī)械手會(huì)變得越來(lái)越先進(jìn)，逐步向智能化、模塊化發(fā)展。 1.3 總體設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)二自由度關(guān)節(jié)式熱鐓擠送料機(jī)械手,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),夾送圓柱形鐓料,往40 t鐓頭機(jī)送料。它的動(dòng)作順序是：手指夾料,手臂上擺l5，手臂水平回轉(zhuǎn)l20,手臂下擺l5，手指張開(kāi)放料;手臂再上擺,水平反轉(zhuǎn),下擺,同

7、時(shí)手指張開(kāi),準(zhǔn)備夾料。 主要要求完成對(duì)手臂上下擺動(dòng)以及水平回轉(zhuǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。圖1.1為機(jī)械手的外觀圖,技術(shù)參數(shù)為最大抓重2kg,手臂夾持工件最大直徑25mm，手臂回轉(zhuǎn)半徑685mm,送料頻率15次/min，電機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min。 設(shè)計(jì)熱鐓劑送料機(jī)械手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使熱鐓機(jī)送料機(jī)械手完成上下擺動(dòng)和水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)并進(jìn)行速度、加速度分析。凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。減速器部分齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、校核計(jì)算。繪制熱鐓劑送料機(jī)械手的總體裝配圖；繪制熱鐓劑送料機(jī)械手的主要零件圖； 1.4 說(shuō)明

8、書(shū)主要內(nèi)容 說(shuō)明書(shū)的主要內(nèi)容為：第一章主要介紹課題研究的意義以及課題要求，第二章介紹運(yùn)動(dòng)過(guò)程，對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和動(dòng)作順序進(jìn)行了解分析計(jì)算。第三章主要介紹機(jī)械手部分，機(jī)械手的動(dòng)過(guò)過(guò)程為水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)水平反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)上擺和下擺四種運(yùn)動(dòng)，它們由凸輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成手臂的上下擺動(dòng)，由不完全齒輪齒條來(lái)完成手臂回轉(zhuǎn)。第四章對(duì)減速器部分的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算。第五章對(duì)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。計(jì)算出主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)中凸輪和不完全齒輪的形狀和大小。第六章對(duì)熱鐓機(jī)送料機(jī)械手進(jìn)行整體的分析計(jì)算。附參考資料 圖1-1 2 運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解 2.1 運(yùn)動(dòng)周期計(jì)算 由畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)總體設(shè)計(jì)要求可知，機(jī)械手送料

9、頻率為15次/min,電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算可知，每周期運(yùn)動(dòng)時(shí)間為4秒鐘，這4s可進(jìn)行如下分配： 機(jī)械手手指夾料（0.4s）——機(jī)械手手臂上擺15度（0.4s）——機(jī)械手手臂水平回轉(zhuǎn)120度（0.8s）——機(jī)械手手臂下擺（0.4s）——機(jī)械手手指張開(kāi)放料（0.4s）——機(jī)械手手臂上擺15度（0.4s）——機(jī)械手手臂水平反轉(zhuǎn)120度（0.8s）——機(jī)械手手臂下擺15度（0.4s） 2.2機(jī)械手圓形運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 通過(guò)運(yùn)動(dòng)周期計(jì)算繪制圓形運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖是在機(jī)械協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)中所需要用到的重要的圖形文件。它能更好的說(shuō)明運(yùn)動(dòng)過(guò)程，可以描述各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)順序、相互

10、之間既協(xié)調(diào)又制約的動(dòng)作關(guān)系。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的常見(jiàn)類(lèi)型有直線型、圓形、直角坐標(biāo)式等類(lèi)型，在這里，我們使用圓形運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，它可以更加直觀更形象的描繪出機(jī)械手水平運(yùn)動(dòng)與上下擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即在平動(dòng)時(shí)水平停止，在進(jìn)行上下擺動(dòng)式水平方向靜止，兩者互相不干擾。 圖2-1 圓形循環(huán)圖 3 機(jī)構(gòu)功能分解 熱鐓擠送料機(jī)械手的構(gòu)成由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分三部分組成，功能關(guān)系由下表所示： 表3-1 熱鐓擠送料機(jī)械手 原動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

11、 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī) 齒輪 帶輪 間歇上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu) 間歇左右回轉(zhuǎn) 3.1 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，可以分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，我們所使用的電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境實(shí)在工廠，所用為交流電，選用的電動(dòng)機(jī)為交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)可分為三相同步電機(jī)和三相異步電機(jī)。三相交流異步電動(dòng)的機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且它價(jià)格低廉，在日常中維護(hù)方便，所以它在工業(yè)生產(chǎn)中得到上廣泛的應(yīng)用。Y系列的電動(dòng)機(jī)是全封閉的自扇冷式的三相異步電動(dòng)機(jī)。它的特點(diǎn)是性能好，噪音較低，同時(shí)具有高效率震動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。這使它適用于不易爆炸不易燃且沒(méi)有腐蝕性氣體的工作環(huán)境

12、中，如在機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)的機(jī)器上面。課題中所設(shè)計(jì)的熱鐓擠送料機(jī)械手的工作環(huán)境實(shí)在工廠中，它的工作電壓為380V,頻率為50HZ，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，所以選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。機(jī)械手最大抓重2kg，所需功率不大，所以通過(guò)查詢(xún)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以?xún)?yōu)先選擇Y112M-4型號(hào)電動(dòng)機(jī)來(lái)作為機(jī)械手的原動(dòng)機(jī)，完成要求的工作動(dòng)作。 電動(dòng)機(jī)參數(shù)： 表3-2 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/kW 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量/kg Y112M-4 4 1440

13、2.2 2.3 43 3.2 傳動(dòng)類(lèi)型的選擇 帶傳動(dòng)特點(diǎn)：帶傳動(dòng)有傳送比較平穩(wěn)，噪聲較小，能進(jìn)行一定的緩沖吸振的優(yōu)點(diǎn)，但是帶傳動(dòng)的承載能力比較低。傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)要比其他機(jī)構(gòu)的尺寸大，通常將帶傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)。 齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)有著工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，但它的成本也高，在精度低的時(shí)候，震動(dòng)和噪聲比較大，不宜用于軸間距大傳動(dòng)。 鏈傳動(dòng)特點(diǎn)：鏈傳動(dòng)沒(méi)有滑動(dòng)并且不需很大的張緊力,作用在軸上的載荷較小，效率高，它的缺點(diǎn)是只能用于平行間的傳動(dòng)，瞬時(shí)速度不均勻，工作時(shí)有噪聲，費(fèi)用較高。 摩擦輪傳動(dòng)特點(diǎn)：摩擦輪優(yōu)點(diǎn)在于制造簡(jiǎn)單，在過(guò)載時(shí)

14、可以發(fā)生打滑從而防止機(jī)器中重要零件的損壞，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，但它的缺點(diǎn)也較為明顯，那就是傳動(dòng)效率較低，傳動(dòng)比不能保證，而且壽命較低，它必須采用壓緊裝置時(shí)才能使用。 蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)：它的優(yōu)點(diǎn)在于工作平穩(wěn)、沒(méi)有噪聲、結(jié)構(gòu)較為緊湊、沖擊小，它的優(yōu)點(diǎn)還有結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕、零件數(shù)目少。缺點(diǎn)是效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造材料較貴，制造較難 對(duì)這五種傳動(dòng)方式進(jìn)行對(duì)比，考慮熱鐓擠送料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境和所需力等方面的要求綜合選擇帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪將轉(zhuǎn)矩傳遞到減速器，通過(guò)減速器減速達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)機(jī)械手的水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下擺動(dòng)。 3.3 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì)與選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)總體要求

15、可以知道機(jī)械手上下擺動(dòng)15度，為完成所需要的動(dòng)作，需要設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，可是實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)很多，有凸輪機(jī)構(gòu)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，螺桿等機(jī)構(gòu)，下面，設(shè)計(jì)幾種方案來(lái)完成手臂的上下擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 方案一：凸輪連桿機(jī)構(gòu) 凸輪是具有曲線輪廓的構(gòu)件，它的運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)高副接觸傳遞給從動(dòng)件，是從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。因?yàn)橥馆喚哂羞@樣的特點(diǎn)，所以凸輪連桿機(jī)構(gòu)可直接驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使機(jī)械手手臂上下?lián)u動(dòng)。而凸輪連桿機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于計(jì)算、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。但是它也存在缺點(diǎn)，那就是具有一定程度的沖擊?？紤]到機(jī)械手最大抓重為2kg，工作強(qiáng)度不大，

16、沖擊也較小，所以該結(jié)構(gòu)可以完成上下擺動(dòng)動(dòng)作。 如圖3-1所示，為凸輪連桿機(jī)構(gòu)。 圖3-1 凸輪+連桿 方案二：圓柱凸輪機(jī)構(gòu)+連桿 圓柱凸輪是將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體衍化而來(lái)，它是空間運(yùn)動(dòng)。通過(guò)圓柱凸輪的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，使連桿上下擺動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。該方案結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，圓柱凸輪成本較高，計(jì)算較為麻煩?？梢酝瓿蓹C(jī)械手的上下擺動(dòng)。 如圖3-2所示，圓柱凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)拉動(dòng)連桿使其完成擺動(dòng)15度的動(dòng)作。 圖3-2 圓柱凸輪+搖桿 方案三 曲柄滑塊+曲

17、柄搖桿 通過(guò)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，再由連桿拉動(dòng)滑塊，從而完成從動(dòng)件的間歇上下擺動(dòng)。使機(jī)械手完成要求的上下擺動(dòng)15度的要求。該結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 圖3-3 曲柄滑塊+曲柄搖桿 綜合對(duì)比3種機(jī)構(gòu)，考慮機(jī)械手設(shè)計(jì)總體要求，選擇方案一比較合適。 3.4 手臂水平回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)與選擇 手臂的水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與手臂上下擺動(dòng)不同時(shí)進(jìn)行，環(huán)形運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖清晰明了的表述了兩種運(yùn)動(dòng)的工作時(shí)間。手臂水平放下的回轉(zhuǎn)可以通過(guò)多種機(jī)構(gòu)完成，如不完全齒輪機(jī)構(gòu)，不完全齒輪+曲柄滑塊+齒輪齒條機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)等，通過(guò)綜合考慮，設(shè)

18、計(jì)以下幾種方案： 方案一：不完全齒輪+曲柄滑塊+齒輪齒條 經(jīng)過(guò)減速器將動(dòng)力傳動(dòng)到不完全齒輪處驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)槭遣煌耆X輪，可以通過(guò)設(shè)計(jì)有齒區(qū)域占整個(gè)齒輪區(qū)域的比例來(lái)調(diào)節(jié)改變間歇時(shí)間，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿前后移動(dòng)，拉動(dòng)齒條移動(dòng)。通過(guò)齒條與齒輪嚙合來(lái)驅(qū)動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3-4在課題的設(shè)計(jì)要求中可知要完成機(jī)械手水平回轉(zhuǎn)120，所以不完全齒輪齒數(shù)應(yīng)該是完全齒輪的三分之一。 方案二：不完全齒輪機(jī)構(gòu) 不完全外齒輪嚙合是旋轉(zhuǎn)120度，不完全外齒輪不嚙合，內(nèi)齒輪3、4嚙合是，水平回轉(zhuǎn)120度，完成左右回轉(zhuǎn)的工作要求。如圖3-5所示。不完全齒輪機(jī)構(gòu)具有機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、工作較為可靠特點(diǎn)，同時(shí)從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)

19、時(shí)間和靜止時(shí)間變化范圍較大。通過(guò)設(shè)計(jì)不完全齒輪的齒數(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手所要求的回轉(zhuǎn)角度，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間可以較好的把握。但是當(dāng)開(kāi)始進(jìn)入嚙合時(shí)和脫離嚙合時(shí)具有比較大的沖擊，因此，它一般用于低速和載荷較小的場(chǎng)合。 方案三：圓柱凸輪+連桿+齒輪齒條 減速器將動(dòng)力傳遞到圓柱凸輪帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)閳A柱凸輪的輪廓線不同，從動(dòng)件連桿會(huì)沿著輪廓線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閳A柱凸輪是水平放置的，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使連桿左右轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以確定左右擺動(dòng)的周期和擺動(dòng)的距離。連桿的移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)齒條的移動(dòng)。齒條與齒輪嚙合帶動(dòng)齒輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)桿是其左右回轉(zhuǎn)，完成機(jī)械手水平左右回轉(zhuǎn)的工作動(dòng)作。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算難度大，使運(yùn)動(dòng)停歇時(shí)間

20、難以把握。設(shè)計(jì)難度較大 綜合三種方案，選擇方案一更為合適，方案一具有計(jì)算簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，具有明顯的間歇運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，方案二沖擊較大，方案3結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不容易計(jì)算，運(yùn)動(dòng)停歇時(shí)間較難把握。 圖3-4 不完全齒輪+連桿+齒條 圖3-5 不完全齒輪 圖3-6 圓柱凸輪+齒輪齒條 3.5 熱鐓擠送料機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

21、 通過(guò)上述對(duì)各個(gè)方案的設(shè)計(jì)分析，將選擇出來(lái)的最優(yōu)方案綜合整理，確定熱鐓擠送料機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)，如圖3-7所示。選用凸輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成機(jī)械手的上下擺動(dòng)，選用不完全齒輪+連桿+齒輪齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的120水平回轉(zhuǎn)，使用減速器來(lái)減速達(dá)到所需轉(zhuǎn)速。 圖3-7 4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知工作頻率為15次/min，則執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為30r/min。滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min，通過(guò)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)比。總傳動(dòng)比144030=48。帶傳動(dòng)部分傳動(dòng)比為4，高速級(jí)齒輪傳動(dòng)為4，低速級(jí)為3，錐齒輪傳動(dòng)比為3。 4.

22、1帶輪傳動(dòng)計(jì)算 1.定V帶型號(hào)和帶長(zhǎng) 帶傳動(dòng)是帶輪之間用帶作為撓性拉拽零件的傳動(dòng)，它是借助與帶輪之間的摩擦或者嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力或者運(yùn)動(dòng)的，帶的類(lèi)型分為平帶、V帶、同步帶和多楔帶。因?yàn)閭鲃?dòng)比為4，查機(jī)械設(shè)計(jì)表11.1可以知道，選用V帶傳動(dòng)即可滿足要求。V帶傳動(dòng)適用于中心距較小的情況下，它沒(méi)有接頭，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，多跟V帶同時(shí)使用時(shí)，不懼損壞，即使損壞了一根也不至于立即停止運(yùn)行。它的缺點(diǎn)是適用壽命比較短，價(jià)格比較貴，而且傳動(dòng)的效率要略低于平帶。 工作情況系數(shù)：由表11.5查得 kA=1.2 計(jì)算功率 根據(jù)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算出中傳遞效率η=0.89 其中η1=0.96；η2=0.98

23、；η3=0.99，η4=0.99. 所以Pw=Pdη= 3.56kW 選擇V帶型號(hào) 由圖11.15可知，選擇Z型V帶。 小帶輪直徑 由圖11.5可知，D1取90mm 驗(yàn)算V帶速度 v=πD1nm60000=6.78m/s 5m/s＜v＜25m/s 符合要求。 大帶輪直徑 D2=1-εD1n1n2=356.4mm 取D2=360mm 其中ε為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率 大帶輪轉(zhuǎn)速 n2=1-εD1n1D2=356.4r/min 2

24、.計(jì)算帶長(zhǎng) 求Dm Dm=D1+D22=225mm 求Δ Δ=D2-D12=135mm 初取中心距 2D2+D1＜a＜0.55D2-D1+h 初取a=600 帶長(zhǎng) L=πDm+2a+Δ2a =1936.875mm 查圖11.4可知Ld=2000 3.求中心距和包角 中心距 a=L-πDm4+14L-πDm-8Δ2=600mm 小輪包角 α1=180-D2-D1a60=153 4.求帶根數(shù) 帶速 v=πD1n1601000=6.78m/s 帶根數(shù) 由表11.8可知Po=1.91 由表11.7可知kα=0.94 由表11

25、.12可知kL=1.03 由表11.10可知ΔPo=0.168 z=PcP+ΔPokαkL=1.99 所以，V帶根數(shù)為2根。 5.求軸上載荷 張緊力 F0=500Pcvz2.5-kαkα+qv2=222.5N 軸上載荷 FQ=2zF0sinα2=890.35N 4.2齒輪傳動(dòng) 齒輪可以分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、錐齒輪等，齒輪傳動(dòng)的要求是要滿足沖動(dòng)比平穩(wěn)，要盡量的減少?zèng)_擊、噪聲和震動(dòng)。齒輪傳動(dòng)要保持一定的強(qiáng)度。常見(jiàn)的齒輪失效形式為齒面損傷和輪齒折斷，齒面損傷有點(diǎn)蝕、膠合、塑性流動(dòng)、磨粒磨損等損傷形式。該設(shè)計(jì)選擇直齒輪即可，為了保證齒輪齒面具有足夠的硬度，較高的抗

26、點(diǎn)蝕、抗磨損、抗膠合等能力，應(yīng)選擇合適的材料，同時(shí)，該材料應(yīng)該使齒輪有足夠的彎曲疲勞強(qiáng)度和良好的熱處理公益性，選擇的材料應(yīng)為40Cr，45鋼等。 4.2.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng) 運(yùn)輸機(jī)一般為工作機(jī)，速度不高，故選7級(jí)精度，小齒輪選擇材料為40Cr，需調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HB，大齒輪材料為45鋼，硬度為240HB，同樣需要調(diào)質(zhì)處理。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1.初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55106Pn1=94.43N?m 齒寬系數(shù)φd 由表12.13可知，φd=1.0 接觸疲勞極限σHlim 《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.17c可知， σHlim1=710MPa σHli

27、m2=600MPa 初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力σH σH1≈0.9σHlim1=639MPa σH2≈0.9σHlim2=522MPa Ad值 由表12.16可取 Ad=85 初步計(jì)算小齒輪直徑 d1≥Ad3T1φdσH?u+1u =64mm Ad為修正系數(shù) φd為齒寬系數(shù) u為傳動(dòng)比 初步齒寬b b=φdd1=164=64mm 2.校核計(jì)算 圓周速度v V=πd1n1601000=1.23m/s 精度等級(jí) 由表12.6查得精度等級(jí)為9級(jí) 齒數(shù)z和模數(shù)m 初步取齒數(shù)z1=30，z2=iz1=1

28、20 m=d1z2=2.13 由表12.3取m=2.5 則z1=d1m=26 z2=104 選用系數(shù)KA 由表12.9選取KA=1.25 動(dòng)載系數(shù)KV 由圖12.9選取KV=1.2 齒間載荷分配系數(shù)KHα 由表12.10，先求 Ft=2T1d1=2=2950.9N KAFtb=1.252950.964=57.63N/mm 端面重合度 Zε εα=1.88-3.21z1+1z2cosβ=1.73 Zε=4-εα3=0.87 KHα=1Zε2=1.32 齒向載荷分布系數(shù)KHβ KHβ=A+B1+0.6bd12

29、bd12+c?10-3b=1.396 載荷系數(shù)K K=KAKVHHαKHβ=1.251.21.321.396=2.76 彈性系數(shù)Zε 由表12.12可得 Zε=189.8MPa 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 有圖12.16 ZH=2.46 接觸最小安全系數(shù)SHmin SHmin=1.05 總工作時(shí)間th th=1030016=48000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL NL1=60γn1th=1.04109 NL2=N

30、L1i=2.6108 γ為齒輪每轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面的嚙合次數(shù) th齒輪的設(shè)計(jì)壽命 接觸壽命系數(shù)ZN 由圖12.18可知，取 ZN1=1 ZN2=1.12 接觸疲勞極限 由圖12.17c σHlim1=710MPa，σHlim2=580MPa 許用接觸應(yīng)力σH σH1=σHlim1ZN1SHmin=71011.05=676.2MPa

31、 σH2=σHlim2ZN2SHlim=5801.121.05=618.67MPa 驗(yàn)算 σH=ZEZHZε2KT1bd2?u+1u=597.87<σH2 3. 確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑d d1=mz=2.526=65mm d2=mz=2.5104=260mm 中心距a a=mZ1+Z22=162.5mm 齒寬b b=φdd1=165=65mm

32、 取b1=75mm,b2=65mm 4 .齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù)Yε Y↑ε=0.25+0.75εα=0.68 齒間載荷分配系數(shù)Kα 由表12.10可知，KFα=1Yε=1.47 齒向載荷分布系數(shù)KFβ bh=652.52.25=11.56 由圖12.14查得，HFβ=1.38 載荷系數(shù)K K=KAKVKFαKFβ=1.251.21.471.38=3.04 齒形系數(shù)YFa 由圖12.21查得， YFa1=2.65

33、 YFa2=2.25 應(yīng)力修正系數(shù)YSa 由圖12.22查得， YSa1=1.58 YSa2=1.83 彎曲最小安全系數(shù)σFlim 由圖12.23c查得， σFlim1=600MPa σFlim2=450MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL 由表12.15估計(jì)3106

34、 由圖12.24可知， YN1=0.85 YN2=0.9 尺寸系數(shù)YX 由圖12.25可知 YX=1.0 許用彎曲應(yīng)力σF σF1=σFlim1YN1YXSFlim=6000.8511.05=485.7MPa σF2=σFlim2YN2YXSFlim=4500.911.05=385.7MPa 驗(yàn)算 σF1=2KT1bd1mYFa1YSa1Yε=227.59<σF1 σF2=σF1YFs2YSa2YFa1YSa1=222.4MPa<σF2

35、 符合要求。 4.2.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 材料選擇：小齒輪選擇材料為40Cr，需調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HB，大齒輪材料為45鋼，硬度為240HB，同樣需要調(diào)質(zhì)處理。 1. 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩T2 T2=9.55106Pn2=9.551063.5690=N?mm 齒寬系數(shù)φd 由表12.13可知φd=1.0 初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力σH σH1≈0.9σHlim1=639MPa σH2≈0.9σHlim2=522MPa Ad值 由表12.16可取 Ad=85 初步計(jì)算d3 d3=Ad3T2φdσH2?u+1u=1

36、04.31 取d3=105mm 初步齒寬b b=φd?d3=1105=105mm，b3=115mm b4=105mm 2. 校核計(jì)算 圓周速度 v=πd3n3601000=π10590601000=0.49m/s 精度等級(jí) 查表12.6選取精度等級(jí)為9級(jí) 齒數(shù)z和模數(shù)m 初取z3=40，z4=iz3=34=120 m=d3z3=2.63，取m=3 z3=d3m=1053=35，z4=105 使用系數(shù)KA 由表12.9選取KA=1.25 動(dòng)載系數(shù)KV

37、 由圖12.9選取KV=1.2 齒間載荷分配系數(shù)KHα Ft=2T2d3=2=7195.43N KAFtb3=1.257195.43115=78.21N/mm<100N/mm 先求：端面重合度εα=1.76 Zε=4-εα3=0.86 KHα=1Zε2=1.35 齒向載荷分布系數(shù)KHβ KHβ=A+B1+0.6bd32bd32+c?10-3b=1.42 載荷系數(shù)K K=KAKVKHαKHβ =1.251.21.351.42=2.88 彈性系數(shù)Zε 由表12.12可得 Zε=189.8MPa 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH

38、 有圖12.16 ZH=2.46 接觸最小安全系數(shù)SHmin SHmin=1.05 總工作時(shí)間th th=1030016=48000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL 由表12.5估計(jì)107

39、2=1.2 接觸疲勞極限 由圖12.17c σHlim1=710MPa，σHlim2=580MPa 許用接觸應(yīng)力σH σH1=σHlim1ZN1SHmin=7101.161.05=785MPa σH2=σHlim2ZN2SHlim=5801.21.05=663MPa 驗(yàn)算 σH=ZEZHZε2KT2bd2?u+1u=549.21<σH2 3. 確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑d d3=mz3=335=105mm d

40、4=mz4=3105=315mm 中心距a a=mZ3+Z42=210mm 齒寬b b=φdd3=1105=105mm 取b3=115mm,b4=105mm 4.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù)Yε Y↑ε=0.25+0.75εα=0.68 齒間載荷分配系數(shù)Kα 由表12.10可知，KFα=1Yε=1.47 齒向載荷分布系數(shù)KFβ bh=11532.5=15.3 由圖12.14查得，HFβ=1.38 載荷系數(shù)K K=KAKVKFαKFβ=1.251.21.471.38=3.04 齒形系數(shù)YFa

41、 由圖12.21查得， YFa3=2.5 YFa4=2.24 應(yīng)力修正系數(shù)YSa 由圖12.22查得， YSa3=1.62 YSa4=1.82 彎曲最小安全系數(shù)σFlim 由圖12.23c查得， σFlim3=600MPa σFlim4=450

42、MPa 彎曲最小安全系數(shù)SFmin 由表12.14選擇， SFmin=1.25 彎曲壽命系數(shù)YN 由圖12.24可知， YN3=0.98 YN4=0.95 尺寸系數(shù)YX 由圖12.25可知 YX=1.0 許用彎曲應(yīng)力σF σF3=σFlim3YN3YXSFlim=6000.9811.25=470.4MPa σF4=σFlim4YN4YXSFlim=4500.9511.25=343MPa 驗(yàn)算 σF3=2K

43、T2bd3mYFa3YSa3Yε=174.6MPa<σF3 σF4=σF3YFs4YSa4YFa3YSa3=172.8MPa<σF4 4.2.3直尺錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 直齒錐齒輪的加工方式多為刨齒，因此不宜采用硬齒面。小齒輪的材料選擇40Cr，需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度大小為260HB,而大齒輪的加工材料可以選擇使用42SiMn，同樣要進(jìn)行調(diào)制處理，硬度為230HB。通過(guò)運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖和整體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖可以知道直尺錐齒輪的傳動(dòng)比為i=3，小齒輪轉(zhuǎn)速為30r/min，傳遞功率為 P=P1η3η2=3.560.990.98=3.45kW。 1. 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒

44、數(shù)z和精度等級(jí) 取z5=24，z5=iz5=72， 因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)速度不高，通過(guò)表12.6，選9級(jí)精度 使用壽命KA 由表12.9 KA=1.0 動(dòng)載系數(shù)KV 由圖12.9 KV=1.12 齒間載荷分配系數(shù)KHα 由表12.10，估計(jì)KAFtb<100N/mm cosδ1=uu2+1=0.95，cosδ2=1u2+1=0.32 zv1=z1cosδ1=240.95=25.26，zv2=225 由公式12.6可計(jì)算εαv=1.74 由公式12.10計(jì)算Zε=0.87 K

45、Hα=1Zε2=1.32 齒向載荷分布系數(shù)Kβ 由表12.20查得，Kβ=1.65 載荷系數(shù)K K=KAKVKHαKβ=1.01.121.321.65=2.43 轉(zhuǎn)矩T3 T4=T1i=N?mm 彈性系數(shù)ZE 由表12.12可得 ZE=189.8MPa 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 有圖12.16 ZH=2.5 接觸最小安全系數(shù)SHmin SHmin=1.05 總工作時(shí)間th th=1030016=48000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL NL1=60γn1

46、th=1.04109 NL2=NL1i=2.6108 接觸壽命系數(shù)ZN 由圖12.18可知，取 ZN1=1 ZN2=1.12 接觸疲勞極限 由圖12.17c σHlim1=710MPa，σHlim2=680MPa 許用接觸應(yīng)力σH σH1=σHlim1ZN1SHmin=71011.05=676.2MPa σH2=σHlim2ZN2SHlim=6801

47、.121.05=725MPa 小輪大端分度圓直徑d5 取φd=0.3 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》12.39公式計(jì)算得出d5=117mm 驗(yàn)算圓周速度及KAFtb dm1=1-0.5φRd5=1-0.50.3117=99.45mm vm=πdm1n3601000=π99.4590601000=0.5m/s Ft=2T3dm1=5697N b=φRR=φR?d521-cos2δ1=56mm KAFtb=98N/mm<100N/mm 2.確定傳動(dòng)主要尺寸 大端模數(shù)m m=d5z5=11724≈4 實(shí)際分度圓直徑d d5=mz=424=96mm

48、 d6=mz=472=288mm 錐句R R=m2Z12+Z22=151.79mm 齒寬b b=φRR=0.3221.36=45mm 取b=67mm 經(jīng)過(guò)校核計(jì)算得出所選數(shù)據(jù)符合要求。 4.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 因?yàn)闇p速器功率不大，并且沒(méi)有特殊的要求，所以選擇常見(jiàn)的45鋼即可，并且對(duì)45鋼進(jìn)行調(diào)制處理 各軸輸入功率 P1=Pd?η1=3.6kW P2=P1?η2?η3=3.56kW P3=P2?η2η3=3.45kW 4.3.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 最小軸徑

49、 Ⅰ軸最小軸徑： d1≥C3P1n1=22mm Ⅱ軸最小軸徑： d2≥C3P2n2=34.8mm Ⅲ軸最小軸徑： d3≥C3P3n3=50mm 軸承選擇 表4-1 軸承參數(shù)表 軸承號(hào) 軸承代號(hào) 基本尺寸/mm（dDB） Ⅰ 2系列6206 306216 Ⅱ 2系列6209 458519 Ⅲ 2系列6213 6512024 Ⅰ軸的

50、設(shè)計(jì) 表4-2 Ⅰ軸各軸段直徑 軸段 直徑mm 原因 Ⅰ-Ⅱ 22 根據(jù)最小直徑選擇 Ⅱ-Ⅲ 25 定位軸肩0.07~0.1d Ⅲ-Ⅳ 30 根據(jù)軸承內(nèi)徑選取 Ⅳ-Ⅴ 35 非定位軸間 Ⅴ-Ⅵ 52 分度圓直徑 Ⅵ-Ⅶ 35 h=0.07~0.1d Ⅶ-Ⅷ

51、 30 根據(jù)軸承內(nèi)徑選擇 表4-3 Ⅰ軸各軸段長(zhǎng)度 軸段 長(zhǎng)度mm 原因 Ⅰ-Ⅱ 38 凸緣聯(lián)軸器選擇 Ⅱ-Ⅲ 35 Ⅲ-Ⅳ 28 16+9+3 Ⅳ-Ⅴ 135 Ⅴ-Ⅵ 75 根據(jù)齒寬得出 Ⅵ-Ⅶ 7 Ⅶ-Ⅷ 28 16+12 圖4-1 Ⅰ軸簡(jiǎn)圖 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)

52、 表4-4 Ⅱ軸各軸段直徑 軸段 直徑mm 原因 Ⅰ-Ⅱ 35 根據(jù)最小直徑選擇 Ⅱ-Ⅲ 40 非定位軸間 Ⅲ-Ⅳ 45 根據(jù)軸承內(nèi)徑選取 Ⅳ-Ⅴ 52 定位軸肩 Ⅴ-Ⅵ 60 定位軸肩 Ⅵ-Ⅶ 52 定位軸肩 Ⅶ-Ⅷ 45 根據(jù)軸承內(nèi)徑選擇

53、 表4-5 Ⅱ軸各軸段長(zhǎng)度 軸段 長(zhǎng)度mm 原因 Ⅰ-Ⅱ 45 錐齒輪齒寬選擇 Ⅱ-Ⅲ 45 Ⅲ-Ⅳ 43 16+9+3 Ⅳ-Ⅴ 65 根據(jù)齒寬得出 Ⅴ-Ⅵ 20 Ⅵ-Ⅶ 115 Ⅶ-Ⅷ 36 19+12+5 圖4-2 Ⅱ軸簡(jiǎn)圖 Ⅲ軸的設(shè)計(jì) 表4-6 Ⅲ軸各軸段

54、直徑 軸段 直徑mm 原因 Ⅰ-Ⅱ 50 根據(jù)最小直徑選擇 Ⅱ-Ⅲ 56 非定位軸肩 Ⅲ-Ⅳ 65 根據(jù)軸承內(nèi)徑選取 Ⅳ-Ⅴ 72 定位軸肩 Ⅴ-Ⅵ 78 非定位軸肩 Ⅵ-Ⅶ 72 定位軸肩 Ⅶ-Ⅷ 65 根據(jù)軸承內(nèi)徑選擇 表4-

55、7 Ⅲ軸各軸段長(zhǎng)度 軸段 長(zhǎng)度mm 原因 Ⅰ-Ⅱ 112 凸緣聯(lián)軸器選擇 Ⅱ-Ⅲ 60 Ⅲ-Ⅳ 36 24+12 Ⅳ-Ⅴ 102 Ⅴ-Ⅵ 105 根據(jù)齒寬得出 Ⅵ-Ⅶ 10 Ⅶ-Ⅷ 36 24+12 圖4-3 Ⅲ軸簡(jiǎn)圖 4.3.2 軸的校核計(jì)算 計(jì)算齒輪受力 轉(zhuǎn)矩T3 T3=9.55106P3n3=N?mm 圓周力 Ft=2T3d3=20919N?mm

56、 徑向力 Fr=Fttanαn=7614N 計(jì)算支承反力 垂直面反力 FR1=FR2=Ft2=10459.5N 軸受轉(zhuǎn)矩 T=T3=N?mm 許用應(yīng)力值 查表16.3 σ-1b=60MPa，σ0b=102.5MPa 應(yīng)力校正系數(shù) σ=σ-1bσ0b=0.59 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 αT=.5N?mm 當(dāng)量彎矩 在齒輪中間截面處 M=M2+αT2=.7N?mm 校核軸徑 齒根圓直徑 df4=mZ-2.5=307.5mm 軸徑 d=3M0.1σ-1b=58.7mm<105mm 4.4滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算

57、 常見(jiàn)的滾動(dòng)軸承有圓錐滾子軸承，它能同時(shí)受徑向載荷和軸向載荷，具有承載能力較大的特點(diǎn)，它的許用角偏?。煌屏η蜉S承只能承受單向的軸向載荷，在回轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因?yàn)殇撉螂x心力的作用于保持架摩擦發(fā)熱，所以極限轉(zhuǎn)速較低。深溝球軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要用來(lái)承受徑向力，摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，價(jià)格較低，它的應(yīng)用范圍最廣。較接觸球軸承的特點(diǎn)是軸向承載能力隨著接觸角的增大而增大，但是需要成對(duì)使用，它的接觸角有15、25和45三種。圓柱滾子軸承可以受較大的徑向載荷，內(nèi)外圈之間可作軸向的自由移動(dòng)，它不能夠承受軸向載荷。通過(guò)對(duì)比這幾種常見(jiàn)的滾動(dòng)軸承，從經(jīng)濟(jì)、使用條件等方面進(jìn)行考慮， 選用軸承為深溝球軸承。

58、 通過(guò)表18.7可得，X=1.0，Y=0,由表18.8查得，fd=1.2 當(dāng)量動(dòng)載荷P P=fd?XFr=9136.8N 計(jì)算額定動(dòng)載荷 Cr=P3Lhn16670=40390N<57200N 選用6213深溝球軸承可以滿足軸承壽命要求。 4.5 鍵鏈接的校核計(jì)算 鍵的種類(lèi)有平鍵和花鍵兩種，它們的重要作用都是用于軸和帶轂零件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)周向的固定，以此來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。我們使用的鍵為平鍵。其中平鍵又分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵、滑鍵三種，這里我們選用的是普通平鍵。而普通平鍵又分為平頭、圓頭、一端平頭一端圓頭3種類(lèi)型。平鍵一般情況下不影響被連接件的定心，因此使用范圍很廣。在進(jìn)行平鍵的設(shè)計(jì)

59、時(shí)，應(yīng)該考慮較弱零件的工作面被壓潰或磨損等狀況，同時(shí)也應(yīng)考慮鍵的強(qiáng)度，以防鍵被剪斷。 1.輸入軸與聯(lián)軸器用平鍵聯(lián)接鍵1 軸徑d=22mm，Lz=38mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇A型平鍵，尺寸為bh=87，查機(jī)械設(shè)計(jì)表7.1，σp=100~120MPa，參考轂長(zhǎng)選擇L=34mm，鍵的接觸長(zhǎng)度l=L-b=34-8=26mm，σp=4Tdhl=66MPa<120MPa。 2.輸出軸與齒輪用平鍵聯(lián)接鍵2 軸徑d=52mm，Lz=115mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇A型平鍵，尺寸為bh=1610，查機(jī)械設(shè)計(jì)表7.1，σp=100~120MPa，參考轂長(zhǎng)選擇L=110m，鍵的接觸長(zhǎng)度l=L-b=110-

60、16=94mm，σp=4T2dhl=31MPa<120MPa。 3.輸出軸與齒輪用平鍵聯(lián)接鍵3 軸徑d=52mm，Lz=65mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇A型平鍵，尺寸為bh=1610，查機(jī)械設(shè)計(jì)表7.1，σp=100~120MPa，參考轂長(zhǎng)選擇L=60mm，鍵的接觸長(zhǎng)度l=L-b=60-16=44mm，σp=4T2dhl=66MPa<120MPa。 4.輸出軸與錐齒輪用平鍵聯(lián)接鍵4 軸徑d=35mm，Lz=45mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇A型平鍵，尺寸為bh=108，查機(jī)械設(shè)計(jì)表7.1，σp=100~120MPa，參考轂長(zhǎng)選擇L=40，鍵的接觸長(zhǎng)度l=L-b=40-10=30mm，σp=4

61、T2dhl=84MPa<120MPa。 5.輸出軸與齒輪用平鍵聯(lián)接鍵5 軸徑d=78mm，Lz=108mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇A型平鍵，尺寸為bh=2214，查機(jī)械設(shè)計(jì)表7.1，σp=100~120MPa，參考轂長(zhǎng)選擇L=104m，鍵的接觸長(zhǎng)度l=L-b=104-22=82mm，σp=4T3dhl=50MPa<120MPa。 6.輸出軸與聯(lián)軸器用平鍵聯(lián)接鍵6 軸徑d=50mm，Lz=112mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇A型平鍵，尺寸為bh=1610，查機(jī)械設(shè)計(jì)表7.1，σp=100~120MPa，參考轂長(zhǎng)選擇L=80mm，鍵的接觸長(zhǎng)度l=L-b=112-16=96mm，σp=4T3dhl

62、=92MPa<120MPa。 4.6箱體結(jié)構(gòu)尺寸 表4-8 箱體參數(shù) 名稱(chēng) 符號(hào) 尺寸/mm 箱座凸緣壁厚 b 12 箱蓋凸緣壁厚 b1 12 箱座底凸緣厚度 b2 20 軸承旁連接螺栓直徑 d1 16 連接螺栓d2的間距 l 180 軸承蓋螺釘直徑 d3 10 視孔蓋螺釘直徑 d4 7.35 定位銷(xiāo)直徑 d 8.7 d1、d2、d3距外箱壁距離 c1 36 d1、d2至凸緣邊緣距離

63、c2 36 軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 36 凸臺(tái)高度 h 外箱壁至軸承座端面距離 l1 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 ?1 12 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 ?2 12 箱蓋肋厚 m1 6.8 箱座肋厚 m 6.8 軸承蓋外徑 D2 圖6-27 軸承旁連接螺栓距離 s 箱蓋與連接螺栓直徑 d2 0.5~0.6df 箱座壁厚 δ 8 5 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由機(jī)械手設(shè)計(jì)要求可知，凸輪連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該滿足機(jī)械手上下擺動(dòng)15，假設(shè)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的支承點(diǎn)距離機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)為

64、100mm，則通過(guò)計(jì)算tan15=x100，得出x=27mm，即凸輪最高點(diǎn)與最低點(diǎn)距離相差27mm。 通過(guò)運(yùn)動(dòng)過(guò)程計(jì)算凸輪外形 圓盤(pán)凸輪基圓半徑尺寸R1=25mm，外圓半徑R2=R1+27=52mm。 手臂夾料時(shí)間占比為：0.42=15 對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度為：36015=72 手臂上擺時(shí)間占比為：0.42=15 對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度為：36015=72 手臂下擺時(shí)間占比為：0.42=15 對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度為：36015=72 手臂回轉(zhuǎn)時(shí)間所占比為：0.82=25 對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度為：36025=144 以O(shè)為圓心，e為半徑所作的圓成為偏距圓 以凸輪輪廓線最小矢徑為半徑所作的圓為基圓，基圓

65、半徑為25mm 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從動(dòng)件的最大位移為行程 推程運(yùn)動(dòng)角為從動(dòng)件由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)凸輪所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 回程運(yùn)動(dòng)角為從動(dòng)件由最高點(diǎn)到最低點(diǎn)凸輪所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律畫(huà)凸輪連桿機(jī)構(gòu)圖 圖5-1 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 由于機(jī)器的運(yùn)動(dòng)速度較慢，對(duì)動(dòng)力要求不是很高，所以在推程與回程中選擇等加速和等減速，即加速度為0。 。 5.2 不完全齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪模數(shù)m=1 因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)較慢，對(duì)動(dòng)力的要求不高，轉(zhuǎn)動(dòng)速度不是很快，所以對(duì)不完全齒輪的要求不高。

66、通過(guò)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行分析可以進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：完全齒輪共60齒，則，直徑為60mm。不完全齒輪與完全齒輪嚙合，運(yùn)動(dòng)過(guò)程為先進(jìn)行空轉(zhuǎn)，待轉(zhuǎn)動(dòng)五分之二后帶動(dòng)完全齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)五分之二，之后空轉(zhuǎn)五分之一，這樣就滿足了機(jī)械手回轉(zhuǎn)的要求了。 齒輪齒數(shù)z=45,則它的分度圓直徑d=mz=451=45mm 齒條移動(dòng)距離L=132π452=47.1mm 齒條長(zhǎng)度L1>L，所以選擇齒條長(zhǎng)度為60mm。 齒條長(zhǎng)度 設(shè)曲柄長(zhǎng)度為a，連桿長(zhǎng)度為b，則齒條移動(dòng)距離為2a，即齒條移動(dòng)的距離為23.55mm，為保證在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中齒條不與曲柄相接觸，應(yīng)該滿足如下條件，即： b-a>a，b>47.1mm 所以，b的長(zhǎng)度選擇60mm 6 熱鐓擠送料機(jī)械手方案的計(jì)算說(shuō)明 熱鐓擠送料機(jī)械手以發(fā)