畢業(yè)論文終稿-剛?cè)岵⒙?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（送全套CAD圖紙 資料打包）

《畢業(yè)論文終稿-剛?cè)岵⒙?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（送全套CAD圖紙 資料打包）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)論文終稿-剛?cè)岵⒙?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（送全套CAD圖紙 資料打包）（50頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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Here mainly include: Design of ball screw drive system, the graduation design on the design of the basic skills training, enhancing the analysis and to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.The structure is mainly produced by the motor power through the coupling will need to transfer the power to the screw rod, the screw rod drives the screw rod nut, thereby driving the movement, improve labor productivity and automation level of production. But also show its superiority, there are broad prospects for the development.The research of this thesis:(1) the rigid flexible hybrid lower limbs rehabilitative robot device structure design.(2) analysis of lower limbs rehabilitation robot device performance mixed rigid flexible.(3) the choice of motor.(4) transmission system, execution unit and frame design of rigid flexible hybrid lower limbs rehabilitative robot.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.Key words: rigid flexible hybrid lower limbs rehabilitative robot device, coupling, ball screw買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯目 錄目 錄 .....................................................................................................................................IV1 緒論......................................................................................................................................11.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀..................................................................................................................11.2 剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人原理及結(jié)構(gòu)...............................................................................11.3 本課題研究的內(nèi)容及方法..................................................................................................31.3.1 主要的研究內(nèi)容................................................................................................................31.3.2 設(shè)計(jì)要求............................................................................................................................32 剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)....................................................................42.1 設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)...............................................................................................................42.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)......................................................................................................................42.3 康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖（框架圖）..............................................................................53 康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)設(shè)計(jì)..............................................................................................83.1 滾珠絲桿副的選擇..............................................................................................................93.1.1 導(dǎo)程確定............................................................................................................................93.1.2 確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速........................................................................................................93.1.3 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及負(fù)重....................................................................................................93.1.4 確定絲桿的等效負(fù)載........................................................................................................93.1.5 確定絲桿所受的最大動(dòng)載荷..........................................................................................103.1.6 精度的選擇......................................................................................................................113.1.7 選擇滾珠絲桿型號(hào)..........................................................................................................113.2 校核.....................................................................................................................................123.2.1 臨界壓縮負(fù)荷驗(yàn)證.........................................................................................................123.2.2 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證..................................................................................................................133.2.3 絲桿拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率..........................................................................133.3 電機(jī)的選擇.........................................................................................................................143.3.1 電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量..........................................................................................................143.3.2 電機(jī)扭矩計(jì)算..................................................................................................................15V4 其它零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算....................................................................................................174.1 電機(jī)軸的設(shè)計(jì)校核.............................................................................................................174.2 鍵的校核.............................................................................................................................184.3 軸承的校核.........................................................................................................................184.4 力矩電機(jī)的選取.................................................................................................................195 機(jī)架的設(shè)計(jì)..........................................................................................................................235.1 對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)的基本要求.....................................................................................................235.2 機(jī)架的結(jié)構(gòu).........................................................................................................................245.3 橫梁設(shè)計(jì).............................................................................................................................255.4 機(jī)架的基本尺寸的確定.....................................................................................................255.5 主要梁的強(qiáng)度校核.............................................................................................................25結(jié)論..........................................................................................................................................28參考文獻(xiàn)..................................................................................................................................29致 謝........................................................................................................................................30買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯23456789101112131 緒論141.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的主要功能是幫助患者完成各種運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)訓(xùn)練，該類產(chǎn)品有行走訓(xùn)練、手臂運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、脊椎運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等?？祻?fù)機(jī)器人有兩種：輔助型康復(fù)機(jī)器人和康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。輔助型康復(fù)機(jī)器人主要是幫助肢體運(yùn)動(dòng)有困難的患者完成各種動(dòng)作，該類產(chǎn)品有機(jī)器人輪椅、機(jī)器人護(hù)士、機(jī)器人假肢、機(jī)械外骨骼等?？祻?fù)機(jī)器人是康復(fù)醫(yī)學(xué)和機(jī)器人技術(shù)的完美結(jié)合，康復(fù)機(jī)器人技術(shù)在歐美等國家得到了科研工作者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的普遍重視，許多研究機(jī)構(gòu)都開展了有關(guān)的研究工作，近年來取得了一些有價(jià)值的成果。對(duì)于中風(fēng)、偏癱、下肢運(yùn)動(dòng)機(jī)能損傷等患者來說，下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人有著很好的治療效果。國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)都在這方面取得了不錯(cuò)的研究結(jié)果。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人發(fā)展主要經(jīng)歷了幾個(gè)階段。由早期的簡單步行訓(xùn)練機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在功能豐富、符合人體運(yùn)動(dòng)機(jī)理的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人。早期發(fā)展的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)是借助于跑步機(jī)、懸吊系統(tǒng)等幫助患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，此種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，但訓(xùn)練過程中必須有專業(yè)人員的幫助，而且并不符合人體運(yùn)動(dòng)機(jī)理，還不能稱為康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，只能是一種半自動(dòng)的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)械，它的功能單一、價(jià)格便宜，而且需要在專業(yè)護(hù)理人員的幫助下進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，這種機(jī)械對(duì)下肢病情比較輕的病人較合適。1.2 剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人原理及結(jié)構(gòu)剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人是一種下肢內(nèi)收外展訓(xùn)練機(jī)器人，該機(jī)器人由支撐框架、兩套繩索牽引支鏈、一套剛?cè)峄炻?lián)支鏈和腳踏板組成。支撐框架由型材搭建而成。兩套繩索牽引支鏈均由裝有編碼器的力矩電動(dòng)機(jī)、絞盤、繩索組成，固定在支撐框架上的力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)柔性繩索運(yùn)動(dòng)，兩套繩索牽引支鏈的繩索另一端共同連接到腳踏板上的一點(diǎn)處。剛?cè)峄炻?lián)支鏈由裝有編碼器的力矩電動(dòng)機(jī)、絞盤、繩索、裝有編碼器的直流電動(dòng)機(jī)、絲杠螺母、滑軌、過輪和力矩傳感器組成，固定在支撐框架上的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)由滑軌機(jī)構(gòu)約束的絲杠螺母機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)固定在螺母上的過輪平移運(yùn)動(dòng)；固定在支撐框架上的力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)柔性繩索運(yùn)動(dòng)，繩索的另一端通過力矩傳感器和過輪后連接到腳踏板上?？捎糜谙轮珦p傷患者進(jìn)行內(nèi)收外展康復(fù)訓(xùn)練，也可用于健康人的體育鍛煉。15本課題下肢內(nèi)收外展訓(xùn)練機(jī)器人由支撐系統(tǒng)框架、兩套繩索牽引支鏈、一套剛?cè)峄炻?lián)支鏈和一個(gè)腳踏板組成。支撐系統(tǒng)框架由型材搭建而成，可根據(jù)需要任意移動(dòng)；兩套繩索牽引支鏈均由裝有編碼器的力矩電動(dòng)機(jī)、絞盤、繩索組成，兩個(gè)力矩電動(dòng)機(jī)分別固定在框架前后位置上的同一高度處，其驅(qū)動(dòng)絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)繩索牽引，兩根牽引繩索均連接到腳踏板側(cè)面中點(diǎn)處；一套剛?cè)峄炻?lián)支鏈由裝有編碼器的力矩電動(dòng)機(jī)、絞盤、繩索、裝有編碼器的直流電動(dòng)機(jī)、絲杠螺母、滑軌、過輪和力矩傳感器組成，固定在框架中間位置的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)受滑軌約束的絲杠螺母機(jī)構(gòu)，固定在支撐框架上的力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)繩索運(yùn)動(dòng)，該繩索的另一端通過力矩傳感器和固定在螺母上的過輪后連接到腳踏板另一側(cè)中點(diǎn)處。結(jié)構(gòu)布置保證了連接到腳踏板上的三根繩索是處于同一平面的，且剛?cè)峄炻?lián)支鏈的牽引繩索平分兩套繩索牽引支鏈的牽引繩索所夾角度，剛?cè)峄炻?lián)支鏈的過輪平移方向不在三根牽引繩索所形成的平面上。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)布置形式能夠?qū)崿F(xiàn)下肢內(nèi)收外展運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。161.3 本課題研究的內(nèi)容及方法1.3.1 主要的研究內(nèi)容在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)理論及相關(guān)知識(shí)的資料和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜合考慮剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體作業(yè)任務(wù)特點(diǎn)以及剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人的推廣應(yīng)用，分析確定使用剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本文擬進(jìn)行的研究內(nèi)容如下:1 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的環(huán)境要求本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定康復(fù)機(jī)器人整體設(shè)計(jì)方案。2 確定康復(fù)機(jī)器人的性能參數(shù)，對(duì)初步模型進(jìn)行靜力學(xué)分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇電機(jī)。3 從所要功能的實(shí)現(xiàn)出發(fā)，完成康復(fù)機(jī)器人各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4 完成主要零部件強(qiáng)度與剛度校核。1.3.2 設(shè)計(jì)要求1 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，提出康復(fù)機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)方案；2 完成康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；3 通過相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成電機(jī)選型；4 完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)總裝配圖、主要零件圖。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2 剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)隨著老齡化的到來以及自然災(zāi)害和交通事故等原因，接受康復(fù)訓(xùn)練的群體人數(shù)變得越來越大，研究康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人技術(shù)，研制康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人產(chǎn)品，對(duì)和諧社會(huì)建設(shè)具有重要意義。剛?cè)峄炻?lián)下肢康復(fù)機(jī)器人主要是針對(duì)下肢內(nèi)收外展/內(nèi)旋外旋運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的，目的是同時(shí)實(shí)現(xiàn)下肢的上述運(yùn)動(dòng)模式。該機(jī)器人具有 3 個(gè)自由度，分別是平面 2 個(gè)移動(dòng)和腳踏板面的 1 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。柔性機(jī)構(gòu)用于直接對(duì)腳踏板的牽引，而剛性支鏈?zhǔn)菫榱藢?shí)現(xiàn)繩索驅(qū)動(dòng)端位置的改變，實(shí)現(xiàn)不同的牽引形式。繩索和剛性支鏈構(gòu)成一種剛?cè)峄炻?lián)機(jī)器人的傳動(dòng)構(gòu)件。2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般來講，主要有兩部分，一是設(shè)計(jì)一套康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，固定在康復(fù)機(jī)器人的機(jī)架上。本設(shè)計(jì)只對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。取康復(fù)機(jī)器人步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量可選為0.01mm/脈沖，步進(jìn)電機(jī)的步距角 0.9°。方案1、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)，點(diǎn)位直線系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)?？祻?fù)機(jī)器人在工作臺(tái)移動(dòng)過程中頭并不進(jìn)行孔加工，因此裝置可采用點(diǎn)位控制方式。對(duì)點(diǎn)位系統(tǒng)的要求是快速定位，保證定位精度。2、伺服系統(tǒng)的選擇伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置伺服控制有開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán) 3 種控制方式。開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)存在著控制精度不能達(dá)到較高水平的基本問題，但是步進(jìn)電機(jī)具有角位移與輸入脈沖的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，使步距誤差不會(huì)積累；轉(zhuǎn)速和輸入脈沖頻率嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且在負(fù)載能力范圍內(nèi)不受電流、電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件的波動(dòng)而變化的特點(diǎn)。并且步進(jìn)電機(jī)控制的開環(huán)系統(tǒng)由于不存在位置檢測(cè)與反饋控制的問題，結(jié)構(gòu)比較簡單，易于控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試。并且隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，在改善步進(jìn)電機(jī)控制性能方面也取得了可喜的發(fā)展。因此，在一定范圍內(nèi)，這種采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的開環(huán)伺服系統(tǒng)可以滿足加工要求，適宜于在精度要求不很高的一般系統(tǒng)中應(yīng)用。雖然閉環(huán)、半閉環(huán)控制為實(shí)現(xiàn)高精度的位置伺服控制提供了可能，然而由于在具體的系統(tǒng)中，增加了位置檢測(cè)、反饋比較及伺服放大等環(huán)節(jié)，除了在安裝18調(diào)試增加工作量和復(fù)雜性外，從控制理論的角度看，要實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)的良好穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，其難度也將大為提高。為此，考慮到在康復(fù)機(jī)器人上進(jìn)行設(shè)計(jì)，精度要求不是很高，為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)。3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定為確保系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝配時(shí)，通常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜阻尼比的要求。縮短傳動(dòng)鏈?？s短傳動(dòng)鏈可以提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度，減小傳動(dòng)鏈誤差?？刹捎妙A(yù)緊以提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度。如應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠傳動(dòng)副，絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定，并加預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等提高傳動(dòng)剛度。采用滾珠絲杠螺母傳動(dòng)副和滾動(dòng)導(dǎo)軌。2.3 康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖（框架圖）人體的主要尺寸:國標(biāo) GB10000-1988 給出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項(xiàng)主要尺寸數(shù)據(jù)。下表是我國成年人人體主要尺寸和坐姿人人體尺寸(摘自 GB10000-1988《中國成年人人體尺寸》):主要尺寸 男(18～60 歲) 女(15～55 歲)百分位數(shù) 5 50 95 5 50 95身高 1583 1678 1775 1484 1570 1659體重∕kg 48 59 75 42 52 66上臂長 289 313 338 262 284 308前臂長 216 237 258 193 213 234大腿長 428 465 505 402 438 476小腿長 338 369 403 313 344 376根據(jù)參數(shù)擬定如下草圖，具體見下圖表示：19上方要加支撐裝置，以分擔(dān)人體重量。右側(cè)添加導(dǎo)引裝置防止繩對(duì)絞盤造成損害，正視圖框架左右 1.2m，側(cè)視圖框架間距離 1m。20右側(cè)添加的導(dǎo)引裝置簡圖買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯3 康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)設(shè)計(jì)表 3-1 滾珠絲桿副支承支承方式簡圖 特點(diǎn)一端固定一端自由結(jié)構(gòu)簡單，絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲桿受拉伸。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度底，僅僅適用于短絲桿。一端固定一端游動(dòng)需保證螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，絲桿的軸向剛度與兩端相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長度的較高，絲桿有膨脹余地，這種安裝方式一般用在絲桿較長，轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合，在受力較大時(shí)還得增加角接觸球軸承的數(shù)量，轉(zhuǎn)速不高時(shí)多用更經(jīng)濟(jì)的推力球軸承代替角接觸球軸承。兩端固定只有軸承無間隙，絲桿的軸向剛度為一端固定的四倍。一般情況下，絲桿不會(huì)受壓，不存在壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率比一端固定要高?？梢灶A(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲桿自重的下垂和熱膨脹的問題，結(jié)構(gòu)和工藝都比較困難，這種裝置適用于對(duì)剛度和位移精度要求較高的場(chǎng)合。223.1 滾珠絲桿副的選擇滾珠絲桿副就是由絲桿、螺母和滾珠組成的一個(gè)機(jī)構(gòu)。作用就是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。絲桿和螺母之間用滾珠做滾動(dòng)體，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)滾珠滾動(dòng)。3.1.1 導(dǎo)程確定電機(jī)與絲桿通過聯(lián)軸器連接，故其傳動(dòng)比 i=1, 選擇電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，則絲杠的導(dǎo)程為cmkgfMrn .2min,/150maxmax ??最 大 轉(zhuǎn) 矩取 Ph=12mmnVPH1250/18/ee3.1.2 確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速基本公式 in)/(rPnh=最大進(jìn)給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 min)/(1502/8/max rVh=最小進(jìn)給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 i/3./iniPh=絲桿的等效轉(zhuǎn)速 in)/(/)(212min1axrtttnm+式中取 故21t=in)/(03.1)/((212min1ax rtttnm=+3.1.3 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及負(fù)重 估算測(cè)量物重量 NXgG19608.201=工作臺(tái)重量 m742移動(dòng)部件重量 .333.1.4 確定絲桿的等效負(fù)載工作負(fù)載是指工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，數(shù)值用進(jìn)給牽引力的23實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算。取摩擦系數(shù)為 0.03，K 為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取 1.1~1.5，本課題中取 1.3，則絲桿所受的力為 NGFGFGfKFZx 215-)2(03.3.12-)2( 3y12yma =++=++= ）（）（）（0in其等效載荷按下式計(jì)算（式中取 ， ）21t=1nNtnFFm49)(321mi3ax+=3.1.5 確定絲桿所受的最大動(dòng)載荷 316mhkahtwm10)nT(ffFCar=fw-------負(fù)載性質(zhì)系數(shù)， （查表：取 fw=1.2）ft--------溫度系數(shù)（查表：取 ft=1）fh-------硬度系數(shù)（查表：取 fh =1）fa-------精度系數(shù)（查表：取 fa =1）fk-------可靠性系數(shù)（（查表：取 fk =1）Fm------等效負(fù)載nz-------等效轉(zhuǎn)速Th ----------工作壽命，取絲桿的工作壽命為 15000h由上式計(jì)算得 Car=17300N表 3-1-1 各類機(jī)械預(yù)期工作時(shí)間 Lh24表 3-1-2 精度系數(shù) fa表 3-1-3 可靠性系數(shù) fk表 3-1-4 負(fù)載性質(zhì)系數(shù) fw3.1.6 精度的選擇滾珠絲杠副的精度對(duì)電氣機(jī)床的定位精度會(huì)有影響，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度是最明顯的。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意 300 行程變m動(dòng)量 應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定位精度值的 1/3～1/2,在最后精度驗(yàn)算中確定。 ，選用滾珠30V絲杠的精度等級(jí) X 軸為 1～3 級(jí)（1 級(jí)精度最高） ，Z 軸為 2～5 級(jí)，考慮到本設(shè)計(jì)的定位精度要求及其經(jīng)濟(jì)性，選擇 X 軸 Y 軸精度等級(jí)為 3 級(jí)，Z 軸為 4 級(jí)。3.1.7 選擇滾珠絲桿型號(hào)預(yù)選滾珠絲杠參數(shù)能滿足工作要求，公稱直徑 mm，螺旋升角 ，螺250?d'31???紋旋向?yàn)橛倚?，?fù)荷鋼球圈數(shù)為 3 圈，定位滾珠絲杠，返向器固定式內(nèi)循環(huán)，雙螺母墊片預(yù)緊，導(dǎo)珠管埋入式，精度等級(jí)為 5 級(jí) 。標(biāo)注為 D-CZM2520-1.5-P5。在絲杠安裝前和日常維護(hù)中要涂油脂潤滑，在生產(chǎn)作業(yè)中要套上防護(hù)套防止灰塵和噴霧的污染腐蝕。253.2 校核滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度 KO有絲桿本身的拉壓剛度 KS，絲桿副內(nèi)滾道的接觸剛度 KC，軸承的接觸剛度 Ka，螺母座的剛度 Kn，按不同支撐組合方式計(jì)算而定。3.2.1 臨界壓縮負(fù)荷驗(yàn)證絲桿的支撐方式對(duì)絲桿的剛度影響很大，采用一端固定一端支撐的方式。臨界壓縮負(fù)荷按下列計(jì)算： NFKLEIfFcr max201e=?式中 E------材料的彈性模量 E 鋼 =2.1X1011（N/m 2）LO-------最大受壓長度（m）K1-------安全系數(shù)，取 K1=1.3Fmax-------最大軸向工作負(fù)荷（N）f1-------絲桿支撐方式系數(shù)：f 1=15.1I=絲桿最小截面慣性距（m 4）442)2.1_(6woddI?=式中 do--------是絲桿公稱直徑（mm）dw------------滾珠直徑（mm） ，絲桿螺紋不封閉長度 Lu=工作臺(tái)最大行程+螺母長度+兩端余量26Lu=300+148+20X2=488mm支撐距離 LO應(yīng)該大于絲桿螺紋部分長度 Lu，選取 LO=620mm代入上式計(jì)算得出 Fca=5.8X108N可見 Fca＞F max， 臨界壓縮負(fù)荷滿足要求。3.2.2 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證滾珠絲杠副高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 ，要求絲杠的最crn高轉(zhuǎn)速：2230KPAEILfnCZcr?=式中：A------絲桿最小截面：A= 24-6-22 m10*9.3.414=d-------絲杠內(nèi)徑，單位 ；2dmP--------材料密度 p=7.85*103(Kg/m)--------臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度，單位為cL----------安全系數(shù)，可取 =0.82K2KfZ----------絲杠支承系數(shù)，雙推-簡支方式時(shí)取 18.9經(jīng)過計(jì)算，得出 = 6.3*104 ，該值大于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。crnmin/r3.2.3 絲桿拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 Ke的計(jì)算公式LAEs/maxin=式中 A——絲杠最小橫截面， ；2()4dm??27螺母座剛度 KH=1000N/μm。當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中，L 植分別為 750mm 和100mm。經(jīng)計(jì)算得： min/1/2/1/ sCHe KK+=sradmWeB/k式中 K e ——滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)；KH——螺母座的剛度(N/μm)；K H=1000 N/μmKc——絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度(N/μm)；KS——絲杠本身的拉壓剛度(N/μm)；KB——軸承的接觸剛度(N/μm)。經(jīng)計(jì)算得絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/min，能滿足要求。3.3 電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖的頻率。步進(jìn)電機(jī)具有慣量低、定位精度高、無累計(jì)誤差、控制簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中。選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率，再者還要考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、負(fù)載轉(zhuǎn)矩和工作環(huán)境等因素。3.3.1 電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量a、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 328md42LJRàá=28上式中：d—直徑,絲桿外徑 d=19.5mmL—長度=1mP—鋼的密度=7800 2kg/m經(jīng)計(jì)算得 20.×=RJb、直線運(yùn)動(dòng)件向絲桿折算的慣量 2ú?ù?e?=àPMJL上式中：M—質(zhì)量 P—絲桿螺距（m）P=0.001m經(jīng)計(jì)算得 2-810*4.9kgJL×=c、聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量查表得 204kg/.mJW=因此 28- m0.8kg4.10*9.. ×=++LR3.3.2 電機(jī)扭矩計(jì)算a、折算至電機(jī)軸上的最大加速力矩 atJnT602mxaxà=上式中： in/15axr29J=0.0028kg/m2ta—加速時(shí)間 KS—系統(tǒng)增量，取 15s-1,則 ta=0.2s3ta=經(jīng)計(jì)算得 mNT×2.maxb、折算至電機(jī)軸上的摩擦力矩 IPFTà·20f=上式中：F 0—導(dǎo)軌摩擦力，F(xiàn) 0=Mf，而 f=摩擦系數(shù)為0.02，F(xiàn) 0=Mgf=32NP—絲桿螺距（m）P=0.001mη—傳動(dòng)效率，η=0.90I—傳動(dòng)比，I=1經(jīng)計(jì)算得 mNTf×=75.0c、折算至電機(jī)軸上的由絲桿預(yù)緊引起的附加摩擦力矩 i2)-1(2000à·PT=上式中 P0—滾珠絲桿預(yù)加載荷≈1500Nη 0—滾珠絲桿未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率為 0.9經(jīng)計(jì)算的 T0=0.05N·M則快速空載啟動(dòng)時(shí)所需的最大扭矩 mNf ×=+=82.0max根據(jù)以上計(jì)算的扭矩及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，選擇電機(jī)型號(hào)為 SIEMENS 的 IFT5066，其額定轉(zhuǎn)矩30為 6.7 。NmA買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4 其它零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 電機(jī)軸的設(shè)計(jì)校核可選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。電機(jī)軸的直徑為 14,由于軸的直徑小于 100mm，且由 1 個(gè)鍵槽，故將軸徑增加 5%，即將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取 d=14mm需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）.當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑 或當(dāng)量直徑 。一般將軸化1d 1d2d為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見【5】表 7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。通過受力分析， NdTF mnPr 7.153)012/(86/2 860/9.905.96???? ???最大撓度： ????mEIbl3 4349222max1068. 10647.583????????;6.39740614.;24mdII MPaEE?????軸 的 ；材 料 彈 性 模 量 ；式 中 ；查【1】表 3-12 許用撓度 ； ??y12..32。??所 以 合 格,yYB?4.2 鍵的校核鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表 6-2 查的許用擠壓應(yīng)力 ,取MPap120~][??其中間值， 。鍵的工作長度 ，鍵與輪榖MPap10][?? mbLl 682??鍵槽的接觸高度 。由【4】式（6-1）可得mhk5.37.5.??PaMPaldT pp 10][.1016.382???式 中 ： ；】 表鍵 【，弱 材 料 的 許 用 擠 壓 應(yīng) 力鍵 、 軸 、 輪 轂 三 者 中 最；鍵 的 直 徑 ， ；為 鍵 的 寬 度 ，為 鍵 的 公 稱 長 度 ，， 圓 頭 平 鍵鍵 的 工 作 長 度 ， 為 鍵 的 高 度此 處度鍵 與 輪 轂 鍵 槽 的 接 觸 高傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 264,][ ,,,5.0,;,p ?????? MPamd mbmLbll hkkNT?可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為： 20319680??TGB鍵4.3 軸承的校核⑴、軸軸承的校核Ⅰ軸選用的是深溝球軸承 6206，其基本額定負(fù)荷為 19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該min80r?對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 nPT950?∴ mN???869.7受力 dFr 7.15302?根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:33在水平面： NlFrAH14026387.152????在水平面： lFAV 5.183942638.5)(3210 ??????∴ NFAVH 7..102④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力， 【4】表 13-6 查得載荷系數(shù) ，pf取 ，則有：2.1?pfNFfPAp 24.781.23.1???⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命hCnLh 5840.3)24.781950(6)(0316 ???故該軸承 6206 能滿足要求。⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。4.4 力矩電機(jī)的選?。?）粗略計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率已知重量為 m=100kgg=10N/kg總重力 G1=mg=1000N查表 3-1 得摩擦系數(shù)為 0.03534表 3.1 摩擦系數(shù)表1）驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算則工件受到的摩擦力為： 10.35fmgN????則移行電機(jī)所需牽引力為：Ff假設(shè)直徑 R=125mm假設(shè)轉(zhuǎn)速 na=61rpm 速度 vω =πRn a=π ×0.125×61=24m/min 設(shè)功率安全系數(shù)為 1.2，驅(qū)動(dòng)裝置的效率為 0.8，則需要的驅(qū)動(dòng)功率為： kWFVP 05.)8106/(2.45.87).016/(2. ???????2）電動(dòng)機(jī)至的總效率 ηη c—聯(lián)軸器效率， η c=0.99η b—對(duì)滾動(dòng)軸承效率， η b=0.99η v—帶效率， η v=0.94η cy—效率， η cy=0。96估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率η=η vη bη cη cy=0.94×0.99×0.99×0.96=0.883）所需電動(dòng)機(jī)的功率 Pd（ kw）Pd=Pw/η =0.05/0.88=0.06kw（1） 基于電動(dòng)機(jī)的以上特點(diǎn)，本文選用作為北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司部分物品與接觸的底面材料作用在的載荷（包括自重） N 金屬 木材 硬底板0～110 0.04 0.045 0.05110～450 0.035 0.035 0.05450～900 0.025 0.03 0.045≥900 0.02 0.025 0.0535110BYG 系列混合式步進(jìn)電機(jī)輸送機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置。圖 3.4 是北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司部分 110BYG 系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)。圖 3.4 110BYG 系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)所以根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)選擇 110BYG350DH-SAKRMA 型號(hào)的電機(jī)，圖 3.5 是 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)說明。圖 3.5 110BYG 系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)說明110BYG 系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸，如圖 3.6 所示。圖 3.6 110BYG 系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸110BYG 系列混合式步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線，如圖 3.7 所示。36圖 3.7 110BYG350DH 型電機(jī)矩頻特性曲線買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯5 機(jī)架的設(shè)計(jì)5.1 對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)的基本要求機(jī)架是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支持件，一般用來放置重要部件。為了滿足機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化程度的要求，與普通機(jī)床相比，機(jī)床應(yīng)有高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗振性。 一、對(duì)機(jī)床的機(jī)架主要在以下三個(gè)方面提出了更高的要求： 1．很高的精度和精度保持性 在機(jī)架上有很多安裝零部件的加工面和運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌面，這些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要長時(shí)間保持。另外，機(jī)床在切削加工時(shí)，所有的靜、動(dòng)載荷最后往往都傳到機(jī)架上，所以，機(jī)架受力很復(fù)雜。為此，為保證零部件之間的相互位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，除了滿足幾何尺寸位置等精度要求外，還需要滿足靜、動(dòng)剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性、工藝性等方面的技術(shù)要求。 2．應(yīng)具有足夠的靜、動(dòng)剛度 靜剛度包括：機(jī)架的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度和接觸剛度，都應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，最后達(dá)到有較高的剛度-質(zhì)量比。動(dòng)剛度直接反映機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能，為了保證機(jī)床在交變載荷作用下具有較高的抵抗變形的能力和抵抗受迫振動(dòng)及自激振動(dòng)的能力，可以通過適當(dāng)?shù)脑黾幼枘?、提高固有頻率等措施避免共振及因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪音。 3．較好的熱穩(wěn)定性 對(duì)機(jī)床來說，熱穩(wěn)定性已經(jīng)成了一個(gè)突出問題，必須在設(shè)計(jì)上要做到使整機(jī)的熱變形小，或使熱變形對(duì)加工精度的影響小。熱變形將直接影響機(jī)架的原有的精度，從而是產(chǎn)品精度下降，如立軸矩臺(tái)平面磨床，立柱前臂的溫度高于后臂，是立柱后傾，其結(jié)果磨出的零件工作表面與安裝基面不平行；有導(dǎo)軌的機(jī)架，由于導(dǎo)軌面與底面存在溫差，在垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌將產(chǎn)生中凸或中凹熱變形。因此，機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使熱變形盡量小。 二、機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求 ：1） 在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低； 2） 抗振性好。把受迫振動(dòng)振幅限制在允許范圍內(nèi)； 3） 躁聲??； 384） 溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響?。?5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工； 6） 結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件； 7） 有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好； 8） 造型好。使之既適用經(jīng)濟(jì)，有美觀大方。5.2 機(jī)架的結(jié)構(gòu)1．機(jī)架結(jié)構(gòu) 根據(jù)機(jī)床的類型不同，機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式有各種各樣的形式。例如車床機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式有平機(jī)架、斜機(jī)架、平機(jī)架斜導(dǎo)軌和直立機(jī)架等四種類型。 另外，斜機(jī)架結(jié)構(gòu)還能設(shè)計(jì)成封閉式斷面，這樣大大提高了機(jī)架的剛度。鉆高精度立式萬能磨床、加工中心等這一類機(jī)床的機(jī)架結(jié)構(gòu)與車床有所不同。例如加工中心的機(jī)架有固定立柱式和移動(dòng)立柱式兩種。前者一般使用于中小型立式和臥式加工中心，而后者又分為整體 T 形機(jī)架和前后機(jī)架分開組裝的 T 形機(jī)架。所謂 T 形機(jī)架是指機(jī)架是由橫置的前機(jī)架和與它垂直的后機(jī)架組成。整體式機(jī)架，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來很大不便，尤其是大中型機(jī)床的整體機(jī)架，制造時(shí)需要大型設(shè)備。而分離式 T 形機(jī)架，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后機(jī)架聯(lián)接處要刮研，聯(lián)接時(shí)用定位鍵和專用定位銷定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固緊。這樣聯(lián)接成的機(jī)架，再剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。這種分離式 T形機(jī)架適用于大中型臥式加工中心。 由于機(jī)架導(dǎo)軌的跨距比較窄，致使工作臺(tái)在橫溜板上移動(dòng)到達(dá)行程的兩端時(shí)容易出現(xiàn)翹曲，將會(huì)影響加工精度，為了避免工作臺(tái)翹曲，有的立式加工中心增設(shè)了輔助導(dǎo)軌。 2．機(jī)架的截面形狀 機(jī)床的機(jī)架通常為箱體結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)機(jī)架的截面形狀及尺寸，采用合理布置的肋板結(jié)構(gòu)可以在較小質(zhì)量下獲得較高的靜剛度和適當(dāng)?shù)墓逃蓄l率。機(jī)架肋板一般根據(jù)機(jī)架結(jié)構(gòu)和載荷分布情況，驚醒設(shè)計(jì)，滿足機(jī)架剛度和抗振性要求，V 形肋板有利于加強(qiáng)導(dǎo)軌支承部分的剛度；斜方肋和對(duì)角肋結(jié)構(gòu)可明顯增強(qiáng)機(jī)架的扭轉(zhuǎn)剛度，并且便于設(shè)計(jì)成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)。 此外，還有縱向肋板和橫向肋板，分別對(duì)抗彎剛度和抗扭剛度有明顯效果；米字形肋板和井字形肋板的抗彎剛度也較高，尤其是米字形肋板更高。 393．機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免薄壁結(jié)構(gòu)并簡化表面形狀。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況及要求，機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)如下：4.機(jī)架的設(shè)計(jì)步驟 ⑴根據(jù)機(jī)架上的零件、部件情況和設(shè)計(jì)要求初步確定機(jī)架及機(jī)架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以保證機(jī)架內(nèi)外的零件能正常運(yùn)動(dòng) ⑵根據(jù)產(chǎn)品批量和結(jié)構(gòu)形式初步確定制造方法，合理選擇材料，單件小批量的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備機(jī)架可以采用焊接結(jié)合的機(jī)架 ⑶分析承載情況，根據(jù)承載情況合理的選擇截面形式，確定主要設(shè)計(jì)參數(shù) ⑷畫出結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)行必要的強(qiáng)度和剛度計(jì)算和尺寸修改 ⑸對(duì)重要設(shè)備的機(jī)架，還應(yīng)該進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。5.3 橫梁設(shè)計(jì) 梁設(shè)計(jì)的要求與軸心受壓相仿，鋼梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定各個(gè)方面滿足要求。(1)梁的強(qiáng)度計(jì)算主要包括抗彎、抗剪和折算應(yīng)力等強(qiáng)度應(yīng)足夠。(2)剛度主要是控制最大撓度不超過按受力和使用要求規(guī)定的容許值。(3)整體穩(wěn)定指梁不會(huì)在剛度較差的側(cè)向發(fā)生彎扭失穩(wěn)，主要通過對(duì)梁的受壓翼緣設(shè)足夠的側(cè)向支承，或適當(dāng)加大梁截面以降低彎曲壓應(yīng)力至臨界應(yīng)力以下。(4)局部穩(wěn)定指梁的翼緣和腹板等板件不會(huì)發(fā)生局部凸曲失穩(wěn)，在梁中主要通過限制受壓翼緣和腹板的寬厚比不超過規(guī)定，對(duì)組合梁的腹板則常設(shè)置加勁肋以提高其局部穩(wěn)定性。5.4 機(jī)架的基本尺寸的確定機(jī)架是支撐及其所有附件的可移動(dòng)機(jī)構(gòu)。要保證拆裝方便、安全；重量要輕，便于移動(dòng)；架子要有足夠的空間安裝。而且每個(gè)總成之間要考慮它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系?？紤]到這些方面的因素后要確定的一些尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。405.5 主要梁的強(qiáng)度校核考慮到一些外在壓力，按照重量為 1000N 進(jìn)行校核。查機(jī)械工程材料 P105 頁表5-2 得，Q235 鋼材的屈服強(qiáng)度 σ b =375～460MPa，取 σ b=375 MP a解：和軸一樣建立如圖所示的坐標(biāo)系。以軸心為 x 軸，垂直上平面的直線為 y 軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖 6.1 所示的平面直角坐標(biāo)系。因?yàn)椋篎RD =1000N ，把 RDE 從 D 點(diǎn)移到 E 后的受力情況如圖 6.1 所示。圖 6.1得到一個(gè) F 和一個(gè)力矩 M=Fab×Lbe=600×0.300N·M=180 N·m計(jì)算軸的集慣性矩 Ip和抗彎截面系數(shù) Wz，因?yàn)椴牧虾洼S的是一樣的，所以 σ b=375 MP a , Ip=∫y 2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3 所以σ max= M max / W=180/（6773.69×10 --6）P a=0.26MP a也設(shè)安全系數(shù)：K=5故：K×σ max=5×0.26MP a=1.5 MP a﹤σ b=375 MP a因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為 5 的情況下也是安全的。得到一個(gè) F 和一個(gè)力矩 M=F×Lbe=600×0.3N·M=180 N·m因?yàn)椋篎 ba+Fde=2F=1200N由于軸的受力完全對(duì)稱，故 Fba=Fde=F=600N4