畢業(yè)設(shè)計(jì)40殼體支撐與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)）

沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 本文針對(duì)回轉(zhuǎn)殼體內(nèi)粘貼膠片的接觸性 操作， 設(shè)計(jì)一個(gè)殼體支撐與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)可以適用 于 幾種 不同 型號(hào)殼體 的 旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、定位等操作 ，同時(shí) 配合機(jī)械手 來完成此任務(wù) 。 設(shè)計(jì)的 機(jī)構(gòu) 主要包括 殼體支撐 工作臺(tái)、軸向和徑向 的限位機(jī)構(gòu) 、調(diào)節(jié)殼體的中心距裝置等部件。重點(diǎn)對(duì)驅(qū)動(dòng)殼體的 摩擦輪壓緊 力進(jìn)行了計(jì)算校核，避免驅(qū)動(dòng)過程中的打滑。另外， 模擬直角坐標(biāo)機(jī)器人的 移動(dòng)，設(shè)計(jì)了 絲杠 加 直線導(dǎo)軌 的傳動(dòng)方式保證 殼體 垂直方向的 移動(dòng) 。針對(duì) 殼體 旋轉(zhuǎn)中精度不太高的要求，設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng) 殼體摩擦輪 。為了適用不同型號(hào)的殼體的膠片粘貼要求，設(shè)計(jì)靈活、方 便的 限位裝置 對(duì)殼體限位 。系統(tǒng)中選用了高精度的 伺服電機(jī) 和 減速器 來保證精度，實(shí)現(xiàn)殼體準(zhǔn)確的移動(dòng)和定位。最后對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)部件的剛度、強(qiáng)度等性能指標(biāo)進(jìn)行校核。 關(guān)鍵詞 ： 自動(dòng)置片系統(tǒng) ； 直角坐標(biāo)機(jī)器人； 回轉(zhuǎn) 殼體；打滑 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Abstract This paper mainly deals with the contacting operation of stick colloid inside the rotary hull. Based on that, a hull supporting and driving mechanism is designed. It can be applied in different types of hull operation, such as spinning, moving and locating. Meanwhile, there should be the cooperation of the robot manipulator. The mechanism mainly comprises of the units like hull supporting platform, axial and radial spacing mechanism and hull device measuring centre distance and so on. The main focus in this paper is the calculation and examination of the friction pulley clamping forces of the driving hull, so that to avoid the skid in the process of driving. In addition, simulating the moving of Cartesian robot, the transmission of master screw plus linear guide way is designed to make sure the hulls upright moving. Since precision of hull spinning is not so demanding, the chain drive mode is designed to drive the hull friction pulley. In order to meet the needs of different types of hull film, agile and convenient spacing mechanism is designed to limit the hull. In this system, high precise servo-motor and reduction gear are chosen to guarantee the exact moving and locating. In the end, every units stiffness and strength is check up as guideline in the whole system. Keywords: Automatic sticking-colloid system; Cartesian robot; Rotary hull; Skid 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 摘要 . Abstract . . 1 引言 . 1 1.1 課題背景和意義 . 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 2 殼體和支架機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) . 3 2.1 本次課題的主要內(nèi)容 . 3 2.2 課題研究方案 . 3 3 摩 擦輪的設(shè)計(jì) . 4 3.1 摩擦與打滑 . 4 3.2 傳動(dòng)比 . 4 3.3 設(shè)計(jì)思想 . 4 3.4 摩擦輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 5 3.4.1 殼體的受力分析 . 5 3.4.2 滾子的受力分析 . 6 3.4.3 滾子的質(zhì)量及殼體的驅(qū)動(dòng)力 F . 6 3.4.4 滾子旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 . 7 4 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . 9 4.1 滾子鏈鏈輪的主要尺寸 . 9 4.2 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 9 4.2.1 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟及計(jì)算式 . 9 4.2.2 滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算 . 11 4.2.3 滾子鏈鏈輪 . 11 4.2.4 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑 . 13 5 軸的設(shè)計(jì)驗(yàn)算 . 14 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 5.1 選擇軸的材料 . 14 5.2 初步估計(jì)軸徑 . 14 5.3 軸的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) . 14 5.4 軸的校核 . 15 5.4.1 軸的校核 . 15 5.4.2 軸的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 . 18 6 軸上零件的選擇與計(jì)算 . 20 6.1 鍵的選擇與計(jì)算 . 20 6.2 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 . 21 6.2.1 確定軸上深溝球軸承的承載能力 . 21 6.2.2 按當(dāng)量動(dòng)載荷校核 . 22 6.2.3 按額定靜載荷校核 . 22 7 各部分部件的質(zhì)量估算 . 23 7.1 所選底板質(zhì)量 . 23 7.2 所選上板質(zhì)量 . 23 7.3 所選支架質(zhì)量 . 23 7.4 所選滾子質(zhì)量 . 23 7.5 所選軸質(zhì)量 . 23 7.6 上板的合力 . 23 7.7 所有的合力 . 24 8 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及電機(jī)的選擇 . 25 8.1 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)左右旋絲杠 的設(shè)計(jì) . 25 8.1.1 材料的選擇 . 25 8.1.2 耐磨性計(jì)算 . 25 8.1.3 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 . 26 8.1.4 螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 . 26 8.2 左右旋絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 27 8.2.1 螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 . 27 8.2.2 螺母外徑與凸緣的強(qiáng)度計(jì)算 . 29 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 V 8.2.3 螺母凸緣的強(qiáng)度 . 29 8.3 上下運(yùn)動(dòng)的絲杠的設(shè)計(jì)選擇 . 30 8.3.1 材料的選擇 . 30 8.3.2 耐磨性計(jì)算 . 30 8.3.3 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 . 30 8.3.4 螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 . 30 8.4 上下傳動(dòng)的螺旋副的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 31 8.4.1 螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 . 31 8.4.2 螺母外徑與凸緣的強(qiáng)度計(jì)算 . 31 8.4.3 螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算 . 32 8.5 絲杠電機(jī)及減速器的選擇 . 32 8.5.1 選擇的電機(jī) . 32 8.5.2 選擇的減速器 . 33 9 幾種重要外購(gòu)件的選擇 . 34 9.1 直線導(dǎo)軌的選擇 . 34 9.2 聯(lián)軸器的選擇 . 34 結(jié) 論 . 36 致 謝 . 37 參考文獻(xiàn) . 38 附錄 A . 39 附錄 B . 45 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 引 言 1.1 課題背景和意義 機(jī)器人技術(shù)是涉及機(jī)械學(xué)、傳感器技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的一門綜合性高新技術(shù)，既是光機(jī)電軟一體化的重要基礎(chǔ)，又是光機(jī)電軟一體化技術(shù)的典型代表。其產(chǎn)品主要有兩大類，即以日本和瑞典為代表的一系列特定應(yīng)用的機(jī)器人，如弧焊、點(diǎn)焊、噴漆裝備、刷膠和建筑等，并形成了龐大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。另一類是以美國(guó)、英國(guó)為代表的智能機(jī)器人開發(fā)，由于人工智能和其它智能技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)落后于人們對(duì)它的期望，目前絕大部分研究成果未能走出實(shí)驗(yàn)室。 機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)也是由幾個(gè)主要發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷。近年來， 機(jī)器人技術(shù)并未出現(xiàn)突破性進(jìn)展，各國(guó)的機(jī)器人技術(shù)研究機(jī)構(gòu)和制造廠商都繼續(xù)在技術(shù)深化、引進(jìn)新技術(shù)和擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域等方面進(jìn)行探索。機(jī)器人技術(shù)是涉及機(jī)械學(xué)、傳感器技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的一門綜合性高新技術(shù)，既是光機(jī)電軟一體化的重要基礎(chǔ)，又是光機(jī)電軟一體化技術(shù)的典型代表。其產(chǎn)品主要有兩大類，即以日本和瑞典為代表的一系列特定應(yīng)用的機(jī)器人，如弧焊、點(diǎn)焊、噴漆裝備、刷膠和建筑等，并形成了龐大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。另一類是以美國(guó)、英國(guó)為代表的智能機(jī)器人開發(fā)，由于人工智能和其它智能技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)落后于人們對(duì)它的期望 ，目前絕大部分研究成果未能走出實(shí)驗(yàn)室。 機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)也是由幾個(gè)主要發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷。近年來，機(jī)器人技術(shù)并未出現(xiàn)突破性進(jìn)展，各國(guó)的機(jī)器人技術(shù)研究機(jī)構(gòu)和制造廠商都繼續(xù)在技術(shù)深化、引進(jìn)新技術(shù)和擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域等方面進(jìn)行探索。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 為了使機(jī)器人能更好的應(yīng)用于工業(yè)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和大工業(yè)企業(yè)對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)投入了大量的人力財(cái)力。在美國(guó)和加拿大，各主要大學(xué)都設(shè)有機(jī)器人研究室，麻省理工學(xué)院側(cè)重于制造過程機(jī)器人系統(tǒng)的研究，卡耐基 梅隆機(jī)器人研究所側(cè)重于挖掘機(jī)器人系統(tǒng)的研究，而斯坦福大 學(xué)則著重于系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。德國(guó)正研究開發(fā) “MOVE AND PLAY”機(jī)器人系統(tǒng)，使機(jī)器人操作就像人們操作錄像機(jī)、開汽車一樣。 我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代 “七五 ”科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過 “七五 ”、 “八五 ”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車 制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求， “一客戶，一次重新設(shè)計(jì) ”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好 系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在 “863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000 米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī) 的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，以系統(tǒng)集成帶動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的全面發(fā)展，以期在 “十五 ”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 2 殼體和支架機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 2.1 本次課題的主要內(nèi)容 針對(duì)回轉(zhuǎn)殼體內(nèi)粘貼膠片的接觸性操作，設(shè)計(jì)一個(gè)殼體支撐與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成殼體的旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、定位等操作。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括支架部分的主要部件裝備圖和零件圖。 要求： 了解直角坐標(biāo)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)殼體支架的平移動(dòng)作。 對(duì)殼體支架的限位機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可適用不同型號(hào)的殼體。 選擇合理的伺服電機(jī) 。 2.2 課題研究方案 這次的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)初步想采用安川伺服電機(jī) 作 為驅(qū)動(dòng)方式使支架可以在導(dǎo)軌的配合下很好的完成移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。而完成旋轉(zhuǎn)的支撐殼體的零件想采用滾子令其旋轉(zhuǎn)，而支架部分可以 作 為擬導(dǎo)軌形式的機(jī)構(gòu)完成 移動(dòng)；完成旋轉(zhuǎn)，移動(dòng) 采用 伺服 電機(jī)完成驅(qū)動(dòng) ，傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇擬用鏈傳動(dòng)或者絲杠傳動(dòng)來帶動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng) 。 具體如何選擇在選擇在設(shè)計(jì)的過程中加以比較再進(jìn)行最后的確定。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 3 摩擦輪的設(shè)計(jì) 3.1 摩擦與打滑 摩擦輪傳動(dòng)是利用兩輪直接接觸所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。主 動(dòng)輪依靠摩擦力的作用帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并保證兩輪面的接觸處有足夠大的摩擦力，使主動(dòng)輪產(chǎn)生的摩擦力矩足以克服從動(dòng)輪上的阻力矩。如果摩擦力矩小于阻力矩，兩輪面接觸處在傳動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑移的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為 “打滑 ”。因此在設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)該避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象的發(fā)生。 1、 增大正壓力 (正壓力只能適當(dāng)增加 ) 2、 增大摩擦因數(shù) 通常是將其中一個(gè)摩擦輪用鋼或鑄鐵材料制造，在另一個(gè)摩擦輪的工作表面，粘上一層石棉、皮革、橡膠布、塑料或纖維材料等。輪面較軟的摩擦輪宜作主動(dòng)輪，這樣可以避免傳動(dòng)中產(chǎn)生打滑，致使從動(dòng)輪的輪面遭受局部磨損 而影響傳動(dòng)質(zhì)量。 3.2 傳動(dòng)比 機(jī)構(gòu)中瞬時(shí)輸入速度與輸出速度的比值稱為機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比摩擦輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比就是主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的比值。 i=n1/n2 (3.1) 式中 1n 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 ( min/r )； 2n 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 ( min/r )； 傳動(dòng)時(shí)如果兩摩擦輪在接觸處 P 點(diǎn)沒有相對(duì)滑移，則兩輪在 P 點(diǎn)處的線速度相等 v1=v2 (3.2) 式中 v1滾子的線速度 (m/s)； v2 殼體的線速度 (m/s)； 因此：兩摩擦輪的轉(zhuǎn)速之比等于它們直徑的反比。 i=n1/n2 =D2/D1 (3.3) 式中 1D 主動(dòng)輪直徑滾子 150mm； 2D 從動(dòng)輪直徑殼體 350mm。 3.3 設(shè)計(jì)思想 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 該機(jī)構(gòu)殼體需要完成旋轉(zhuǎn)，且該殼體材料為金屬類的某種材料。因?yàn)榭紤]摩擦輪為圓柱體、圓錐體或圓環(huán)，加工簡(jiǎn)單，精度高。還可以無間隙的實(shí)現(xiàn)正反向傳動(dòng)。所以采用直接接觸并相互壓緊的兩摩擦輪之間的摩擦力，將主動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩傳給從動(dòng)輪。主動(dòng)輪滾子材料選擇為 HT350 該材料密度為 7g/cm3 但在滾子表面掛上一層橡膠以增大殼體與滾子間的摩擦力，但考慮該系統(tǒng)之間的接觸不需任何潤(rùn)滑，因此還需要在干燥的環(huán)境下進(jìn)行，查表得知許用摩擦因數(shù) fp 為 0.7。避免打滑就應(yīng)該在設(shè)計(jì)過程中保證兩個(gè)摩擦輪之間線速度一樣 且保證有足夠 大的摩擦力， 這就要選擇 殼體與滾子的相對(duì)位置 (即兩 物體 間的角度 )。 3.4 摩擦輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.4.1 殼體的受力分析 圖 3.1 殼體 與滾子 受力 根據(jù)摩擦因數(shù)曲線和查表得出滑動(dòng)安全系數(shù) SR=fmax/fp=1/0.7=1.4281.4 2.0 合理。根據(jù)圖計(jì)算如下： FN 法 =Gcos - Ft (3.4) Ft=fFN 法 (3.5) 由 (3.4)和 (3.5)得 Ft =fFN 法 =(f/1+f)Gcos i=n1 /n2 =D2/D1(1- ) (3.6) 式中 FN 法 正 壓力 (N)； G 重力 (N)； 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 為正壓力與重力的夾角 ； Ft 摩擦力 (N)； f 摩擦系數(shù) ； 為相應(yīng)滑動(dòng)率 0.1。 主動(dòng)輪 n1=15r/min 把 D1=150mm， D2=350mm，代入得 n2=38.88r/min 3.4.2 滾子的受力分析 根據(jù)余旋定理 a2+b2-2abcos2 =c2 (3.7) 由設(shè)計(jì)知 25030 當(dāng) l 最大時(shí) ， 最大 圖 3.2 滾子中心距 l 的確定 由圖可以分析出 sin =185/250dK=32mm,合適。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 5、 初定中心距 a 按要求 a0=180mm a0p=a0/p (4.3)式中 a0p 以節(jié)距計(jì)的初定中心距 (mm) ； a0 初定中心距 (mm)。 由公式 (4.3) a0p=a0/p=180/15.875=11.34,所以在無張緊裝置時(shí)有 18011.3425=283.5滿足。 6、 鏈節(jié)數(shù) LP LP=2a0/p+(Z1+Z2)/2+P/a0(Z2-Z1/2)2 (4.4) 由公式 (4.4) LP=2a0/p+(Z1+Z2)/2+P/a0(Z2-Z1/2)2 =2180/15.875+(17+17)/2+15.875/180(17-17/2) 2 =22.68+17+0 =39.67 取 LP=40 節(jié) 7、 鏈條長(zhǎng)度 L L=PLP/1000 (4.5) 式中 KP 排數(shù)系數(shù) ； 由公式 (4.5) L=PLP/1000=15.87540/1000=0.635m 8、 理論中心距 a a=P/2(LP-Z) (4.6) 式中 Z 齒數(shù) ； 當(dāng) Z1=Z2=Z=17 時(shí)，由公式 (4.6) a=P/2(LP-Z)=15.875/2(40-17)=182.5625mm 9、 實(shí)際中心距 a a=a- a (4.7) 由公式 (4.7) a=a- a=182.5625-0.004182.5625=181.5mm 取 a=182mm 10、 鏈速 V V= Z1 n1 P/601000 (4.8) 由公式 (4.8) V= Z1 n1 P/601000=1737.515.875/(601000)=0.169m/s 因?yàn)?V0.6m/s 所以該傳動(dòng)為低速鏈傳動(dòng)。 11、 有效圓周力 Ft 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 Ft=1000P/V (4.9) 由公式 (4.9) Ft=1000P/V=10000.45/0.169=2662.7N 12、 作用于軸上之力 FK FK=1.15KAFt (4.10) 由公式 (4.10) FK=1.15KAFt=1.1512662.7=3062.105N 13、 潤(rùn)滑方式的選擇 根據(jù) P 及 V 查圖 11103，應(yīng)采用油杯或刷子供油。 14、 鏈條的標(biāo)記 鏈 10A140 4.2.2 滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算 在低速 (V0.6m/s)重載鏈傳動(dòng)中，鏈條的靜強(qiáng)度占主要地位。如果仍用額定功率曲線選擇計(jì)算，結(jié)果常不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)轭~定功率曲線上各點(diǎn)相應(yīng)的條件性安全系數(shù) n 為8 20，遠(yuǎn)比靜強(qiáng)度安全系數(shù)大。當(dāng)進(jìn)行 耐疲勞和耐磨損工作能力計(jì)算時(shí)，若要求的使用壽命過短，傳動(dòng)功率過大，也需進(jìn)行鏈條的靜強(qiáng)度驗(yàn)算。 鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算公式： l i m148caAFnS KF (4.11) 式中： Sca 鏈的抗拉靜強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)； Flim單的極限拉伸載荷，單位為 (kN)； KA 工作情況系數(shù)； F1 鏈的緊邊工作拉力，單位為 (kN)； n 鏈的排數(shù) 。 由公式 (4.11) 18.56627.21 8.13 tAca FKQS 在允許的范圍之內(nèi)，所以靜強(qiáng)度滿足要求。 4.2.3 滾子鏈鏈輪 鏈輪基本尺寸的計(jì)算 1、 分度圓直徑 d d=P/sin180o/Z (4.12) 由公式 (4.12) d=P/sin180o/Z=15.875/sin180o/17=15.875/0.18345=86.4mm 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 2、 齒頂圓直徑 da damax=d+1.25P-d1 (4.13) damin=d+(1-1.6/Z)P-d1 (4.14) 由公式 (4.13)(4.14) damax=d+1.25P-d1=86.4+1.2515.875-10.16=96.08mm damin=d+(1-1.6/Z)P-d1=86.4+(1-1.6/17) 15.875-10.16=90.62mm da 取為 96.08mm 3、 齒根圓直徑 df df=d-d1 (4.15) 由公式 (4.15) df=d-d1=86.4-10.16=76.24mm 4、 分度圓弧齒高 ha hamax=(0.625+0.8/Z)P-0.5d1 (4.16) hamin=0.5(P-d1) (4.17) 由公式 (4.16)(4.17) hamax=(0.625+0.8/Z)P-0.5d1=5.58mm hamin=0.5(P-d1)=0.5(15.875-10.16)=2.8575mm 所以取 ha=5.57mm 5、 齒側(cè)凸緣直徑 dg dgPcot180o/Z-1.04h2-0.76 (4.18) 由公式 (4.18) dgPcot180o/Z-1.04h2-0.76=15.875cot180o/17-1.0415.09-0.76=68.47mm 6、 齒寬 bf1 bf1=0.95b1 (4.19) 由公式 (4.19) bf1=0.95b1=0.959.4=8.93mm 7、 鏈輪齒總寬 bfn bfn= bf1=8.93mm 8、 齒側(cè)半徑 rx rx 公稱 =P=15.875mm 9、 齒側(cè)倒角 ba ba=0.1315.875=2.06mm 10、 齒側(cè)凸緣圓角半徑 ra ra0.04P (4.20) 由公式 (4.20) ra0.04P=0.0415.875=0.635mm 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 圖 4.1 鏈輪齒 槽形狀 4.2.4 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑 1、 潤(rùn)滑方式的選擇 根據(jù)鏈條的節(jié)距 P 和速度 V 按機(jī)械手冊(cè) 3選擇潤(rùn)滑方式。由于鏈速 V2m/s，故采用人工定期潤(rùn)滑的方式 。每班加油一次，保證不干燥。 2、 潤(rùn)滑劑的選擇 一般情況采用潤(rùn)滑油，按機(jī)械手冊(cè)進(jìn)行選擇，對(duì)于開式、低速傳動(dòng)可在油中添加MoS2、 WS2MoSe2、 WS e2 等添加劑。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 5 軸的設(shè)計(jì)驗(yàn)算 5.1 選擇軸的材料 選用 45 鋼 ，調(diào)質(zhì)處理 5.2 初步估計(jì)軸徑 在軸的設(shè)計(jì)時(shí)，必須知道軸的基本直徑，基本直徑可按扭轉(zhuǎn)剛度或扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算法來估計(jì)。根據(jù)軸上所受的轉(zhuǎn)矩估算軸徑，至于彎矩對(duì)軸強(qiáng)度的影響，用降低許用剪切力的辦法來加以考慮。因?yàn)樵跀?shù)值上軸的傳遞功率 P軸的轉(zhuǎn)速，所以可按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸徑 。 估算公式為： dB4np(5.1) 式中 d 危險(xiǎn)截面的直徑 (mm)； T 轉(zhuǎn)矩 (Nm)； 許用剪切應(yīng)力 (N/mm2)； B 材料系數(shù) ； p 軸所傳遞的功率 (kw)； n 軸的轉(zhuǎn)速 (r/min)。 按表 12.1-35，取 B=91.5 由公式 (5.1) dB4 np =91.54 2045.0=28.28mm 考慮端部有軸單鍵槽，軸徑應(yīng)增大 45%，取 d= 30mm 5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)如圖所示 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 圖 5.1 軸的結(jié)構(gòu)圖 左端軸頸取 32，右端軸頸取 30 長(zhǎng)度均很短所以不會(huì)有影響?？紤]裝配方便以及軸承的標(biāo)準(zhǔn)，故軸承的軸徑取 32，長(zhǎng)度取 39。又考慮軸承內(nèi)側(cè)采用軸套固定，固定鏈輪的部分取 30，長(zhǎng)度取 52。軸的中部是花鍵軸，又考慮裝配情況，所以軸徑稍大一些。取 d=36,D=40。長(zhǎng)度取 100。 5.4 軸的校核 對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，只進(jìn)行剛度計(jì)算。 軸的載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，當(dāng)這些變形超過某個(gè)允許值時(shí)，會(huì)使機(jī)器零部件工作狀況惡化，甚至使機(jī)器無法正常工作，故對(duì)精密機(jī)器的傳動(dòng) 和對(duì)剛度要求高的軸，要進(jìn)行剛度校核，以保證軸的正常工作。軸的剛度分為扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度兩種，前者是用扭轉(zhuǎn)角來度量，后者是用撓度和偏角來度量。 軸在受載的情況下會(huì)產(chǎn)生彎曲變