機(jī)械手手部課程設(shè)計(jì)及機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一級(jí)減速器

西南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書PAGE1-1前言1.1工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。1.2世界機(jī)器人的發(fā)展國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)：工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修）（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。（3）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。（4）機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。（5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。（6）當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。1.3我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“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(kāi)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(lái)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(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)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、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。1.4我要設(shè)計(jì)的機(jī)械手臂力的確定目前使用的機(jī)械手的臂力范圍較大，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械手的臂力最小為0.15N，最大為8000N。本液壓機(jī)械手的臂力為N臂=1650（N），安全系數(shù)K一般可在1.5~3，本機(jī)械手取安全系數(shù)K=2。定位精度為±1mm。工作范圍的確定機(jī)械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運(yùn)動(dòng)的軌跡來(lái)確定。一個(gè)操作運(yùn)動(dòng)的軌跡是幾個(gè)動(dòng)作的合成，在確定的工作范圍時(shí)，可將軌跡分解成單個(gè)的動(dòng)作，由單個(gè)動(dòng)作的行程確定機(jī)械手的最大行程。本機(jī)械手的動(dòng)作范圍確定如下：手腕回轉(zhuǎn)角度±110°手臂伸長(zhǎng)量500mm手臂回轉(zhuǎn)角度±110°手臂升降行程100mm確定運(yùn)動(dòng)速度機(jī)械手各動(dòng)作的最大行程確定之后，可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作拍節(jié)分配每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間，進(jìn)而確定各動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)速度。液壓上料機(jī)械手要完成整個(gè)上料過(guò)程，需完成夾緊工件、手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)，平移等一系列的動(dòng)作，這些動(dòng)作都應(yīng)該在工作拍節(jié)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，具體時(shí)間的分配取決于很多因素，根據(jù)各種因素反復(fù)考慮，對(duì)分配的方案進(jìn)行比較，才能確定。機(jī)械手的總動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于或等于工作拍節(jié)，如果兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，要按時(shí)間長(zhǎng)的計(jì)算，分配各動(dòng)作時(shí)間應(yīng)考慮以下要求：=1\*GB3①給定的運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于電氣、液壓元件的執(zhí)行時(shí)間；=2\*GB3②伸縮運(yùn)動(dòng)的速度要大于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性一般大于伸縮運(yùn)動(dòng)的慣性。在滿足工作拍節(jié)要求的條件下，應(yīng)盡量選取較底的運(yùn)動(dòng)速度。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度與臂力、行程、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方式、定位方式都有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。=3\*GB3③在工作拍節(jié)短、動(dòng)作多的情況下，常使幾個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行。為此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動(dòng)作的同步。液壓機(jī)械手的手部各運(yùn)動(dòng)速度如下：手腕回轉(zhuǎn)速度V腕回=45°/s手指夾緊油缸的運(yùn)動(dòng)速度V夾=50mm/s位置檢測(cè)裝置的選擇機(jī)械手常用的位置檢測(cè)方式有三種：行程開(kāi)關(guān)式、模擬式和數(shù)字式。本機(jī)械手采用行程開(kāi)關(guān)式。利用行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)位置，精度低，故一般與機(jī)械擋塊聯(lián)合應(yīng)用。在機(jī)械手中，用行程開(kāi)關(guān)與機(jī)械擋塊檢測(cè)定位既精度高又簡(jiǎn)單實(shí)用可靠，故應(yīng)用也是最多的。驅(qū)動(dòng)與控制方式的選擇機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)與控制方式是根據(jù)它們的特點(diǎn)結(jié)合生產(chǎn)工藝的要求來(lái)選擇的，要盡量選擇控制性能好、體積小、維修方便、成本底的方式?？刂葡到y(tǒng)也有不同的類型。除一些專用機(jī)械手外，大多數(shù)機(jī)械手均需進(jìn)行專門的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)方式一般有四種：氣壓驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。參考《工業(yè)機(jī)器人》表9-6和表9-7，按照設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手采用的驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)，控制方式為繼電-接觸器控制。2手部結(jié)構(gòu)2.1概述手部是機(jī)械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安裝于機(jī)械手手臂的前端。機(jī)械手結(jié)構(gòu)型式不象人手，它的手指形狀也不象人的手指、，它沒(méi)有手掌，只有自身的運(yùn)動(dòng)將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場(chǎng)合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計(jì)各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。其傳力機(jī)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式……等，這里采用滑槽杠桿式。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力）在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。手指間應(yīng)有一定的開(kāi)閉角兩個(gè)手指張開(kāi)與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開(kāi)閉角。手指的開(kāi)閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開(kāi)。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶‘V’形面的手指，以便自動(dòng)定心。應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕。應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來(lái)設(shè)計(jì)和確定手指的形狀。2.2驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算1.手指2.銷軸3.拉桿4.指座圖1滑槽杠桿式手部受力分析如圖所示為滑槽式手部結(jié)構(gòu)。在拉桿3作用下銷軸2向上的拉力為F，并通過(guò)銷軸中心O點(diǎn)，兩手指1的滑槽對(duì)銷軸的反作用力為、，其力的方向垂直于滑槽中心線OO1和OO2并指向O點(diǎn)，和的延長(zhǎng)線交O1O2于A及B，∠AOC=∠BOC=α。根據(jù)銷軸的力平衡條件，即∑Fx=0得;∑Fy=0得銷軸對(duì)手指的作用力為。手指握緊工件時(shí)所需的力稱為握力（即夾緊力），假想握力作用在過(guò)手指與工件接觸面的對(duì)稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以表示。由手指的力矩平衡條件，即得h=a/cosαF=式中a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心線的距離（mm）。α——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)連線間的夾角。由上式可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力F一定時(shí)，α角增大則握力也隨之增加，但α角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致拉桿（即活塞）的行程過(guò)大，以及手指滑槽尺寸長(zhǎng)度增大，使之結(jié)構(gòu)加大，因此，一般取α=30°~40°。這里取角α=30°。這種手部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有動(dòng)作靈活，手指開(kāi)閉角大等特點(diǎn)。綜合前面驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算方法，可求出驅(qū)動(dòng)力的大小。為了考慮工件在傳送過(guò)程中產(chǎn)生的慣性力、振動(dòng)以及傳力機(jī)構(gòu)效率的影響，其實(shí)際的驅(qū)動(dòng)力F實(shí)際應(yīng)按以下公式計(jì)算，即：本機(jī)械手的工件只做水平和垂直平移，當(dāng)它的移動(dòng)速度為250mm/s，系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取，一般取0.03～0.5s，移動(dòng)加速度為，工件重量G為294N，V型鉗口的夾角為120°，α=30°時(shí)，拉緊油缸的驅(qū)動(dòng)力F和計(jì)算如下：手指對(duì)工件的夾緊力計(jì)算公式：式中——安全系數(shù)，通常取1.2～2.0;——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。可近似按下式估算=1.05，其中——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定按《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)》表2-2選取。由滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式得取手指?jìng)髁π师?0.85,則2.2夾緊缸的設(shè)計(jì)計(jì)算夾緊缸主要尺寸的計(jì)算由前知，夾緊缸為單作用彈簧復(fù)位液壓缸，設(shè)夾緊工件時(shí)的行程為25mm，時(shí)間為0.5s，則所需夾緊力為：工作壓力取1MP，考慮到為使液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)單緊湊，取工作壓力為2.5MP。選取d=0.5D得：式中：D——液壓缸內(nèi)徑P——液壓缸工作壓力——液壓缸工作效率，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）選取液壓缸內(nèi)徑，D=50mm同理查得活塞桿直徑d=22mm缸體結(jié)構(gòu)及驗(yàn)算缸體采用45號(hào)無(wú)縫鋼管，由JB1068-67查得可取缸筒外徑75mm，則則，液壓缸額定工作壓力（MP）應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全式中：D——缸筒內(nèi)徑——缸筒外徑——缸筒材料的屈服點(diǎn)，45號(hào)鋼為340MPa已知工作壓力，故安全。缸筒兩端部的計(jì)算缸筒底部厚度的計(jì)算此夾緊缸采用了平行缸底，且底部設(shè)有油孔，則底部厚度為考慮結(jié)構(gòu)要求，取h=10mm式中：D——缸筒內(nèi)徑——液壓缸最大工作壓力，取——缸底材料的許用應(yīng)力，材料為45號(hào)鋼，，n為安全系數(shù)，取n=5。缸筒端部聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算缸筒端部與手指是用螺釘聯(lián)接，聯(lián)接圖如下：圖3螺釘聯(lián)接圖螺紋處的拉應(yīng)力：螺紋處的剪應(yīng)力：則合成應(yīng)力：則知螺紋連接處安全可靠。其中：K——擰緊螺紋的系數(shù)，取K=3——螺紋連接處的摩擦系數(shù)，——螺紋外徑，——螺紋底徑，Z——螺釘數(shù)量，Z=43腕部的結(jié)構(gòu)3.1概述腕部是連接手部與臂部的部件，起支承手部的作用。設(shè)計(jì)腕部時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，重量盡量輕。轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，密封性要好。注意解決好腕部也手部、臂部的連接，以及各個(gè)自由度的位置檢測(cè)、管線的布置以及潤(rùn)滑、維修、調(diào)整等問(wèn)題要適應(yīng)工作環(huán)境的需要。3.2腕部的結(jié)構(gòu)形式本機(jī)械手采用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，但密封性差，回轉(zhuǎn)角度為±115°.如下圖所示為腕部的結(jié)構(gòu)，定片與后蓋，回轉(zhuǎn)缸體和前蓋均用螺釘和銷子進(jìn)行連接和定位，動(dòng)片與手部的夾緊油缸缸體用鍵連接。夾緊缸體也指座固連成一體。當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸的兩腔分別通入壓力油時(shí)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)片連同夾緊油缸缸體和指座一同轉(zhuǎn)動(dòng)，即為手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖3機(jī)械手的腕部結(jié)構(gòu)3.3手腕驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動(dòng)的重心與軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩。手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算：式中：——驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩——慣性力矩——參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量（包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸體的動(dòng)片）對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩——手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦力矩腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算圖摩擦阻力矩M摩式中：f——軸承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承取f=0.01～0.02，滑動(dòng)軸承取f=0.1；N1、N2——軸承支承反力（N）；D1、D2——軸承直徑（m）由設(shè)計(jì)知D1=0.035mD2=0.075mN1=800NN2=200NG1=294Ne=0.020時(shí)得M摩=2.15（N.m）工件重心引起的偏置力矩式中G1——工件重量（N）e——偏心距（即工件重心到碗回轉(zhuǎn)中心線的垂直距離），當(dāng)工件重心與手腕回轉(zhuǎn)中心線重合時(shí)，為零當(dāng)e=0.020，G1=294N時(shí)=5.88（N·m）腕部啟動(dòng)時(shí)的慣性阻力矩M慣當(dāng)知道手腕回轉(zhuǎn)角速度時(shí)，可用下式計(jì)算式中——手腕回轉(zhuǎn)角速度（1/s）t——手腕啟動(dòng)過(guò)程中所用時(shí)間（s），（假定啟動(dòng)過(guò)程中近為加速運(yùn)動(dòng)）一般取0.05～0.3sJ——手腕回轉(zhuǎn)部件對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m）——工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m）按已知計(jì)算:故=0.29（N·m）考慮到驅(qū)動(dòng)缸密封摩擦損失等因素，一般將M取大一些，可?。阂虼耍没剞D(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大干總的阻力矩。下圖為機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)液壓缸，定片1與缸體2固定連接，動(dòng)片3與轉(zhuǎn)軸5固定連接，當(dāng)a、b口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)目的?；剞D(zhuǎn)缸簡(jiǎn)圖

式中：——手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的總的阻力矩p——回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力R——缸體內(nèi)孔半徑r——輸出軸半徑b——?jiǎng)悠瑢挾?/p>

3手部液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介機(jī)械手的液壓傳動(dòng)是以有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵輸出壓力油，是將電動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。壓力油經(jīng)過(guò)管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進(jìn)入油缸，推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。手部夾緊工件時(shí)所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。3.2液壓系統(tǒng)的組成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：=1\*GB3①油泵它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)工作。=2\*GB3②液壓缸壓力油驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)外工作部分。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)缸，一般叫作回轉(zhuǎn)油缸（或稱擺動(dòng)油缸）。=3\*GB3③控制調(diào)節(jié)裝置各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。3.3機(jī)械手液壓系統(tǒng)的控制回路機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械手自由度的多少，液壓系統(tǒng)可繁可簡(jiǎn)，但是總不外乎由一些基本控制回路組成。這些基本控制回路具有各種功能，如工作壓力的調(diào)整、油泵的卸荷、運(yùn)動(dòng)的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運(yùn)動(dòng)等。1壓力控制回路=1\*GB3①調(diào)壓回路在采用定量泵的液壓系統(tǒng)中，為控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般都在油泵的出口附近設(shè)置溢流閥，用它來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并將多余的油液溢流回油箱。=2\*GB3②卸荷回路在機(jī)械手各油缸不工作時(shí)，油泵電機(jī)又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動(dòng)力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負(fù)荷下工作，所以采用卸荷回路。此機(jī)械手采用二位二通電磁閥控制溢流閥遙控口卸荷回路。=3\*GB3③減壓回路為了是機(jī)械手的液壓系統(tǒng)局部壓力降低或穩(wěn)定，在要求減壓的支路前串聯(lián)一個(gè)減壓閥，以獲得比系統(tǒng)壓力更低的壓力。=4\*GB3④平衡與鎖緊回路在機(jī)械液壓系統(tǒng)中，為防止垂直機(jī)構(gòu)因自重而任意下降，可采用平衡回路將垂直機(jī)構(gòu)的自重給以平衡。為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)過(guò)程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。本機(jī)械手采用單向順序閥做平衡閥實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。=5\*GB3⑤油泵出口處接單向閥在油泵出口處接單向閥。其作用有二：第一是保護(hù)油泵。液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)而做功。當(dāng)一旦電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，油泵不再向外供油，系統(tǒng)中原有的高壓油液具有一定能量，將迫使油泵反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果產(chǎn)生噪音，加速油泵的磨損。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時(shí)間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油缸的作用。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過(guò)油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。2速度控制回路液壓機(jī)械手各種運(yùn)動(dòng)速度的控制，主要是改變進(jìn)入油缸的流量Q。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來(lái)改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。本機(jī)械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單可靠、調(diào)速范圍較大、價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。3方向控制回路在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中，為控制各油缸、馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通電磁閥和電液動(dòng)滑閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及油馬達(dá)的油路換向，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。3.4機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。液壓系統(tǒng)圖是各種液壓元件為滿足機(jī)械手動(dòng)作要求的有機(jī)聯(lián)系圖。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路加上一些專用回路所組成。繪制液壓系統(tǒng)圖的一般順序是：先確定油缸和油泵，再布置中間的控制調(diào)節(jié)回路和相應(yīng)元件，以及其他輔助裝置，從而組成整個(gè)液壓系統(tǒng)，并用液壓系統(tǒng)圖形符號(hào)，畫出液壓原理圖。4結(jié)束語(yǔ)此次課程設(shè)計(jì)我做的是基于液壓工業(yè)機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)，通過(guò)3周努力，設(shè)計(jì)終于完成。這次設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，使我們了解了設(shè)計(jì)工作的基本流程和設(shè)計(jì)的方法以及理念。在此次的課程設(shè)計(jì)中，我遇到了許多以前從未遇到過(guò)的問(wèn)題，但過(guò)通過(guò)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和我的努力，這些問(wèn)題都得到了較好的解決。雖然我們?cè)O(shè)計(jì)的只是個(gè)機(jī)械手的手部，但需要完成手部伸縮和回轉(zhuǎn)功能，對(duì)應(yīng)分別要對(duì)這些液壓缸進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算和校核。通過(guò)這些機(jī)設(shè)計(jì)，使理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，鞏固和深化了所學(xué)過(guò)的專業(yè)理論知識(shí)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我不斷探索、不斷學(xué)習(xí)和修改。自學(xué)了許多相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，求教了多位專業(yè)老師，上網(wǎng)和在圖書館查閱大量相關(guān)資料。由于時(shí)間問(wèn)題，對(duì)于本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)還存在許多問(wèn)題，許多地方都還有待改進(jìn)和提高，希望各位專家評(píng)審多多指教。5參考文獻(xiàn)[1]鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].華中科技大學(xué)出版社，2002[2]孫志禮、冷興聚、魏延剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].東北大學(xué)出版社，2003[3]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]第5卷.機(jī)械工業(yè)出版社，1992[4]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2002[5]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002年[6]羅洪量.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M]（第二版）.高等教育出版社，1986[7]JJ.杰克（美）.機(jī)械與機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理[M]（第一版）.機(jī)械工業(yè)出版社，1985[8]王玉新.機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法學(xué)[M]（第一版）.天津大學(xué)出版社，1996[9]張建民.工業(yè)機(jī)器人[B][M].北京理工大學(xué)出版社，1992[10]馬香峰.機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)[B][M].機(jī)械工業(yè)出版社，1991[11][俄]IO.M.索羅門采夫.工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè)[B][M].機(jī)械工業(yè)出版社，1993[12]黃繼昌、徐巧魚、張海貴等.實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[B][M].人民郵電出版社，1996[13]天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[B][M].天津科學(xué)技術(shù)出版社，1981[14]金茂菁.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2001，01（4）[15]喬?hào)|凱

黃崇林.移動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的動(dòng)力學(xué)分析[J].茂名學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，13（3）[16]張廣鵬

方英武

田忠強(qiáng).工業(yè)機(jī)器人整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的動(dòng)態(tài)性能評(píng)價(jià)[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，20（1）[17]王田苗.工業(yè)機(jī)器人發(fā)展思考[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2004年，（2）期[18]李瑞峰.21世紀(jì)--中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展時(shí)代[J].

中國(guó)科技成果，2001，（18）期[19]

曲忠萍.國(guó)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2001，（02）[20]徐學(xué)林.互換行與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].湖南大學(xué)出版社，2005，[21]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]下冊(cè).石油化學(xué)工業(yè)出版社，1978，[22]趙松年、張奇鵬.機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1996，[23]大連理工大學(xué)工程畫教研室.機(jī)械制圖[M].高等教育出版社，2003，9致謝在本設(shè)計(jì)的開(kāi)題論證、課題研究、論文撰寫和論文審校整個(gè)過(guò)程中，得到了導(dǎo)師老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，使得本設(shè)計(jì)得以順利完成，其中無(wú)不飽含著老師的汗水和心血。導(dǎo)師敏銳的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、精益求精的工作作風(fēng)、誨人不倦的育人精神，將永遠(yuǎn)銘記在學(xué)生心中，使學(xué)生終生受益。他對(duì)本設(shè)計(jì)的構(gòu)思、框架和理論運(yùn)用給予了許多深入的指導(dǎo)，使得設(shè)計(jì)得以順利完成。在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，大大的提高了我們的自主學(xué)習(xí)和認(rèn)真思考的能力，對(duì)學(xué)術(shù)態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)性也有了很高的認(rèn)識(shí)。我相信在以后的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中，一定可以好好的解決問(wèn)題，提高自己的能力，較快地適應(yīng)工作和社會(huì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。還要感謝兩位同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，他們給了我許多建議和意見(jiàn)，才使整個(gè)設(shè)計(jì)得以順利完成，感謝機(jī)電控制工導(dǎo)和老師對(duì)我的關(guān)心和幫助。再次感謝所有支持和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)們。TOC\o"1-3"\h\u12332一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 46321138731、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖： 4202802、原始數(shù)據(jù)： 4HYPERLINK3、已知條件：…………………………4HYPERLINK4、設(shè)計(jì)工作量：……………………….……………..52945二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案: 5278381、組成： 516943256212、確定傳動(dòng)方案： 511943三、電動(dòng)機(jī)的選擇： 6146741、選擇電動(dòng)機(jī)的類型： 6103992、電動(dòng)機(jī)的選擇 63833、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 6HYPERLINK四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比…………….7175271、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比： 733162、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： 8206713、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理表： 931056五、帶輪設(shè)計(jì) 91801、確定計(jì)算功率： 942062、選取V帶型號(hào)： 9HYPERLINK3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑D1和D2：…………….……..9173524、驗(yàn)算帶速v： 933085、確定帶長(zhǎng)和中心距： 9205166、驗(yàn)算小帶輪包角： 10209957、確定V帶根數(shù)Z： 10131878、求作用在帶輪軸上的壓力： 10155199、帶輪主要參數(shù)： 1112197六、傳動(dòng)零件齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1197131、材料選擇： 11HYPERLINK2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：…………...12HYPERLINK3、驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度（齒寬應(yīng)取接觸齒寬b=77mm）：…………..12HYPERLINK4、齒輪的圓周速度為：………………13HYPERLINK5、齒輪的基本參數(shù):………………...13HYPERLINK七、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)…………………………132331、選擇軸的材料： 13HYPERLINK2、輸出軸（II軸）上的功率P2，轉(zhuǎn)速n2，轉(zhuǎn)矩T2：……………14HYPERLINK軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：…………………14HYPERLINK5、危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核:……………1613883八、鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算 175961、選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸： 17265682、校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度： 18HYPERLINK九、軸承的選擇及壽命計(jì)算：……………1825392十、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 18166821.機(jī)體有足夠的剛度： 19121372.考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱： 19HYPERLINK3.機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性：……………………..19123034.附件設(shè)計(jì)： 19290825.減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 2021043十一、潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) 2113743十二、聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 23237021.類型選擇： 2341572.載荷計(jì)算： 23263433、選取聯(lián)軸器： 233579十三、設(shè)計(jì)小節(jié) 23致謝2322456參考資料 23一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目2：膠帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置1、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：2、原始數(shù)據(jù)：題號(hào)參數(shù)12345678910運(yùn)輸帶工作拉力F（KN）2運(yùn)輸帶工作速度v（m/s）1.51.521.51.82滾筒直徑D（mm）300280320300300320300280300320每日工作時(shí)數(shù)T（h）816816816816816使用折舊期（y）88888888883、已知條件：1、工作情況：傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，允許運(yùn)輸帶速度誤差為±5%；

2、滾筒效率：ηj=0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）；

3、工作環(huán)境：室內(nèi)，清潔;

4、動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V；

5、檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；

6、制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠生產(chǎn)制造，小批量。4、設(shè)計(jì)工作量：1、減速器裝配圖1張（A0或A1）；

2、零件工作圖1～3張；

3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份。二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案:1、組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2、確定傳動(dòng)方案：其傳動(dòng)方案如下：三、電動(dòng)機(jī)的選擇：1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型：按工作要求和條件，選用三機(jī)籠型電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。選擇V帶傳動(dòng)和一級(jí)圓柱直齒輪減速器（展開(kāi)式）。傳動(dòng)裝置的總效率；根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-7查得：——為V帶的效率=0.96,——為深溝球軸承效率=0.992=0.98——為閉式齒輪傳動(dòng)效率=0.97，EMBEDEquation.3——為聯(lián)軸器的效率,——卷筒效率=0.96(包括其支承軸承效率的損失)。2、電動(dòng)機(jī)的選擇負(fù)載功率:折算到電動(dòng)機(jī)的功率為:3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1，可選擇V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，一級(jí)圓柱直齒輪減速器傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為＝×n＝（6～24）×95.54＝573.24～2292.96r/min。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1，可供選擇電機(jī)有：序號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)同步轉(zhuǎn)速/(r/min)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩1Y100L-23000328702.22.3332Y100L2-41500314302.22.3383Y132S-6100039602.02.0634Y132M-875037102.02.079綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和減速器的傳動(dòng)比，可以選擇的電機(jī)型號(hào)為Y100L2-4，其主要性能如上表。四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比1、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比：（1）減速器總傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為（2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比＝×式中分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過(guò)大，初步?。?，則減速器傳動(dòng)比為＝＝14.97/3＝52、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：（1）各軸轉(zhuǎn)速

Ⅰ軸：＝＝1430/3＝476.67r/min

Ⅱ軸：＝＝476.67/5＝95.33r/min

卷筒軸：==95.33r/min（2）各軸輸入功率Ⅰ軸：＝×＝2.94×0.96＝2.82kWⅡ軸：＝×η2×＝2.82×0.99×0.97＝2.71kW卷筒軸：=×η2×η4=2.71×0.99×0.99＝2.66kW各軸輸出功率Ⅰ軸：==2.82×0.99×0.97＝2.71kWⅡ軸：＝＝2.71×0.99×0.99＝2.66kW卷筒軸：=×η5=2.66×0.96＝2.55kW各軸輸入轉(zhuǎn)矩=××N·m電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550=9550×2.94/1430=19.63N·m各軸輸入轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸：＝××=19.63×3×0.96=56.53N·mⅡ軸：＝×××=56.53×5×0.99×0.97=271.43N·m卷筒軸：=××=271.43×0.99×0.99=266.03N·m各軸輸出轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸：＝=56.53×5×0.99×0.97=271.43N·mⅡ軸：＝=271.43×0.99×0.99=266.03N·m卷筒軸：=×=266.03×0.96=255.39N·m3、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理表：軸名功率P/KW轉(zhuǎn)距T/N*M轉(zhuǎn)速nr/min轉(zhuǎn)動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸2.9419.63143030.96Ⅰ軸2.822.7156.53271.43476.6750.96Ⅱ軸2.712.66271.43266.0395.3310.98卷筒軸2.662.55266.03255.3995.3310.96五、帶輪設(shè)計(jì)1、確定計(jì)算功率：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-6查得工作情況系數(shù)=1.0，故2、選取V帶型號(hào)：根據(jù)功率3kw，1430r/min，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖12-14選取V帶型號(hào)為A型。3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑D1和D2：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-7選取=100mm，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第240頁(yè)得到滑動(dòng)率根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-7選取=300mm。大帶輪轉(zhuǎn)速其誤差<5%，故允許。4、驗(yàn)算帶速v：在5-25m/s的范圍內(nèi)，帶速合適。5、確定帶長(zhǎng)和中心距：由0.7（+）≤≤2（+）初步確定=600mm根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第246頁(yè)得到由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-2選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算實(shí)際中心距：6、驗(yàn)算小帶輪包角：7、確定V帶根數(shù)Z：i=3，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-3，表12-4，表12-5，表12-2查得單根普通V帶的基本額定功率根數(shù)取根數(shù)為3根。8、求作用在帶輪軸上的壓力：由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-1查得q=0.10kg/m單根V帶張緊力小帶輪軸上壓力為9、帶輪主要參數(shù)：小輪直徑（mm）大輪直徑（mm）中心距a（mm）基準(zhǔn)長(zhǎng)度（mm）帶速（m/s）帶的根數(shù)z100300577.3418007.483六、傳動(dòng)零件齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1、材料選擇：假設(shè)工作壽命為8年，每年工作250天，每天工作8小時(shí)，帶式輸送機(jī)工作經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，工作有輕震，不反轉(zhuǎn)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-1初選小齒輪材料為40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理其硬度為240-285HBS，取260HBS,大齒輪材料為ZG340-640經(jīng)正火處理其硬度為180-220HBS取210HBS；齒輪等級(jí)精度為9級(jí)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖10-7，σHlim1=700MPa，σHlim2=400MPa由表10-4，安全系數(shù)SH=1.1故[σH1]=σHlim1/SH=700/1.1=636MPa[σH2]=σHlim2/SH=400/1.1=363MPa由圖10-10，σFlim1=240MPa，σFlim2=140MPa由表10-4，SF=1.3故[σF1]=σFlim1/SF=240/1.3=184.6MPa[σF2]=σFlim2/SF=130/1.3=107.7MPa2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-3取載荷系數(shù)K=1.2，第199頁(yè)取齒寬系數(shù)ψa=0.4小齒輪的轉(zhuǎn)矩為T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.71/476.67=5.43×104Nmm按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式（10-6）計(jì)算中心距（已知減速器傳動(dòng)比=u=z1/z2=5）取z1=32，則z2=325=160,故實(shí)際傳動(dòng)比為i=160/32=5=i1，模數(shù)為m=2a/(z1+z2)=2*181.65/(32+160)=1.89mm根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表4-1取m=2mm。中心距為a=0.5m(z1+z2)=192mm齒寬為b=ψaa=0.4*192=76.8mm取b2=77mm，b1=83mm。為補(bǔ)償安裝誤差，保證接觸齒寬，通常小齒輪齒寬應(yīng)比大齒輪齒寬大5-10mm.齒輪分度圓直徑d1=mz1=2*32=64mmd2=mz2=2*160=320mm3、驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度（齒寬應(yīng)取接觸齒寬b=77mm）：由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖10-9，齒形系數(shù)YF1=2.57,YF2=2.16，得σF1=2KT1YF1/(bm2z1)=2×1.2×5.43×104×2.57/(77×4×32)=33.98MPa＜[σF1]σF2=σF1YF2/YF1=33.98×2.16/2.57=28.56MPa＜[σF2]故彎曲強(qiáng)度足夠。4、齒輪的圓周速度為：v=πd1n1/(60×1000)=πmz1n1/(60×1000)=3.14×2×32×476.67/(60×1000)=1.597m/s對(duì)照《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-2可知選用9級(jí)精度等級(jí)。5.齒輪的基本參數(shù):名稱符號(hào)公式齒1齒2齒數(shù)32160分度圓直徑64320分度圓齒距PP=πm6.286.28齒頂高=*m22齒根高2.52.5齒頂圓直徑68324齒根圓直徑59315中心距192齒寬8377

七、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料：選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1查得,2、輸出軸（II軸）上的功率P2，轉(zhuǎn)速n2，轉(zhuǎn)矩T2：已知P2=2.71KW,n2=95.33r/min于是T2=271.48Nm3、初步確定軸的最小直徑：先按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式（13-2）初步估算軸的最小直徑。（根據(jù)表11-2選C=110）輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器;計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-2,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-5，選取LT7型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為500Nm，半聯(lián)軸器的孔徑，故取mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合的孔長(zhǎng)度mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：擬定II軸上零件的裝配方案選用《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖11-9中的裝配方案確定II軸的各段直徑和長(zhǎng)度1段:與聯(lián)軸器配合，已知聯(lián)軸器為L(zhǎng)T7,故d1=40mm。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上取=82mm。2段:選用氈圈油封，《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表7-12，選用氈圈45，故d2=45mm。為了拆卸方便，軸從軸承蓋端面伸出15-20mm,由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表1-3確定軸承蓋的總寬度取45mm，故取L2=60mm.3段：根據(jù)軸肩高度h=(0.07—0.1)d,又3段與軸承配合，可以初選深溝球軸承其代號(hào)為6210，尺寸d×D×T=50mm×90mm×20mm,故得d3=50mm。3段與軸承，套筒配合,考慮制造安裝誤差，取L3=43mm.4段：根據(jù)軸肩高度h=(0.07—0.1)d取d4=60mm,4段與大齒輪配合，故大齒輪內(nèi)徑為60mm,又大齒輪輪轂寬度為77mm,故取L4=75mm。5段：根據(jù)軸肩高度h=(0.07—0.1)d，取d5=72mm,L5=1.4h=9mm。6段：根據(jù)L3、L5確定出L6=14mm，d6=d4=60mm。7段：和3段都要與軸承配合，軸承型號(hào)為6210，可以得到L7=20mm。d7=d3=50mm。至此,已初步確定了軸的各端直徑和長(zhǎng)度。軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。因?yàn)閐1=40mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-1查得平鍵為b×h=12mm×8mm（GB/T1096-2003摘錄），鍵槽用鍵槽銑刀加工，取長(zhǎng)度為50mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6;同樣，齒輪與軸的聯(lián)接，根據(jù)d4=60mm,查表4-1選用平鍵為b×h=18mm×11mm（GB/T1096-2003摘錄），取長(zhǎng)度為50mm，為了保證齒輪與軸配合良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6。確定軸上圓角和倒角尺寸根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-27取軸端倒角為2×45°。其他軸（I軸）的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖輸入軸最小直徑為，相關(guān)尺寸參照II軸的計(jì)算。其中《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-1選擇平鍵為b×h=8mm×7mm（GB/T1096-2003摘錄），長(zhǎng)度取20mm。5、危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核:因已知大齒輪的分度圓直徑為d=320mm，軸的轉(zhuǎn)矩=271.43Nm圓周力Ft=2000/d=2000×271.43/320=1693.44N徑向力Fr=Fttan=1693.44×tan20O=616.36N由于為直齒輪，軸向力=0其受力方向如下圖所示L=141mmRHA=RHB=Ft/2=1693.44/2=846.72NMHC=RHAL/2=846.72×141/(2×1000)=59.69NmRVA=RVB=Fr/2=616.36/2=308.18NmMVC=RVAL/2=308.18×141/(2×1000)=21.73Nm,扭矩T=271.43Nm其受力方向如圖所示校核MC===63.52NmMe===184.72Nm《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P277頁(yè)有折算系數(shù)的選擇由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3查得，[σ-1b]=60MPad≥10=10×=31.34mm考慮鍵槽，d=31.34×1.05=31.91mm＜50mm則強(qiáng)度足夠。八、鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算1、選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸：在7-4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，已經(jīng)選擇了所用到的鍵，現(xiàn)列表如下：序號(hào)bhL工作長(zhǎng)度l1（聯(lián)軸器）12850382（齒輪）181150323（帶輪）8720122、校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表9-11，由軸和齒輪材料，選取許用擠壓應(yīng)力[]=125MPa。鍵1（聯(lián)軸器）:===89.29MPa鍵2（齒輪）:====51.41MPa鍵3（帶輪）:===107.68MPa故滿足擠壓強(qiáng)度條件，所以所有鍵均符合設(shè)計(jì)要求，可用。九、軸承的選擇及壽命計(jì)算：考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用深溝球軸承，在7-4已經(jīng)選擇了深溝球軸承為6210，基本尺寸為d×D×T=50mm×90mm×20mm。主要是承受徑向力，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-6得到X=1,Y=0.對(duì)于I軸圓周力Ft=2000/d=2000×56.53/64=1766.56N,徑向力Fr=Fttan=1766.56×tan20O=642.98N,P=Fr=642.98N,X=1,Y=0由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-8得溫度系數(shù)=1.0，球軸承=3。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1查得=35.0KN。5.64×106h從減速器的使用壽命期限考慮，軸承使用期限為8年（年工作日為250天）。預(yù)期壽命=8×250×8=32000h=1.6×h,故所選軸承可滿足壽命要求。 十、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用配合.1.機(jī)體有足夠的剛度：在機(jī)體為加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度