畢業(yè)設(shè)計(jì)論文課題名稱(chēng)生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)械學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師定稿日期：年月日引言生產(chǎn)線(xiàn)就是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)活動(dòng)所構(gòu)成的路線(xiàn)。生產(chǎn)線(xiàn)是按對(duì)象原那么組織起來(lái)的，完成產(chǎn)品工藝過(guò)程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化原那么，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品〔零、部件〕所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品〔零、部件〕的全部制造工作，對(duì)相同的勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行不同工藝的加工。。生產(chǎn)線(xiàn)的種類(lèi)，按范圍大小分為產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)和零部件生產(chǎn)線(xiàn)，按節(jié)奏快慢分為流水生產(chǎn)線(xiàn)和非流水生產(chǎn)線(xiàn)，按自動(dòng)化程度，分為自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和非自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。生產(chǎn)線(xiàn)的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線(xiàn)和工序勞動(dòng)量比例，決定了一條生產(chǎn)線(xiàn)上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務(wù)所必需的機(jī)器設(shè)備，機(jī)器設(shè)備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線(xiàn)具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線(xiàn)是一種比擬先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備缺乏的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線(xiàn)能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。AbstractThroughtheproductionlineistheproductoftheproductionprocessroute,fromrawmaterialsintotheproductionsitebegan,afterprocessing,transportation,assembly,testingandothercomponentsofaseriesofactivitiesofthelineproductionline.Istheproductionlineaccordingtotheprincipleofobjectsorganized,completeakindoforganizationalformofproductionofproductprocess,namelythebyproductspecializationprinciple,withtheproductionofaproduct(zero,parts)needofvariousequipmentandvarioustypesofworkers,responsibleforthecompletionofacertainproduct(zero,parts)allthemanufacturingwork,processingdifferentprocessforthesamelaborobject..Typesofproductionlines,accordingtothesizerangeisdividedintoproductionlineandpartsproductionline,accordingtotherhythmisdividedintoflowlineproductionandnonproductionline,accordingtothedegreeofautomation,dividedintoautomatedproductionlinesandnonautomaticproductionline.Theproportionofproductionlineismainlytheproductorthemajorityofproductsoftheprocessrouteandprocesstheamountoflabor,determinesaproductionlinewithnecessarytocompletethetaskofprocessingcertainproductsmachineryandequipment,machineryandequipmentarrangementandworkarrangementetc..Theproductionlinehasgreatflexibility,canadapttotheneedsoftheproductionofmanyvarieties;cannotbeemployedintheproductionconditions,organizationofproductionlineisanadvancedproductionorganizationform;inproductvarietyspecificationismorecomplex,thenumberofpartsismore,theproductyieldofeachkindofnotmuch,lackofmachineryandequipmentcompanies,usingtheproductionlinecanachievegoodeconomicbenefit.目錄摘要1目錄3第一章緒論41.1生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的意義51.2生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的概況61.3生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置部件設(shè)計(jì)91.3.1懸臂的作用91.3.2懸臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)101.3.3懸臂力學(xué)分析101.4生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的種類(lèi)介紹111.4.1按功能分111.4.2按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)121.5研究的內(nèi)容12第二章生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹122.1明確技術(shù)要求122.2執(zhí)行元件的配置確定及動(dòng)作順序122.3確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)13計(jì)算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸13計(jì)算液壓缸所需流量142.4液壓系統(tǒng)圖的擬定14制定液壓回路方案14原理草圖的繪制152.5元件的選型與設(shè)計(jì)16液壓缸的選擇16液壓控制閥的選擇17液壓輔助元件及工作介質(zhì)的選擇182.6軸承的選用和計(jì)算192.7電機(jī)的選擇計(jì)算192.8傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算192.9軸的設(shè)計(jì)計(jì)算19第三章設(shè)計(jì)中的缺乏及要注意的問(wèn)題203.1設(shè)計(jì)中的缺乏之處203.2使用液壓系統(tǒng)要注意的問(wèn)題20參考文獻(xiàn)21設(shè)計(jì)總結(jié)第一章緒論一,生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的意義1.1生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的意義生產(chǎn)線(xiàn)就是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)活動(dòng)所構(gòu)成的路線(xiàn)。生產(chǎn)線(xiàn)是按對(duì)象原那么組織起來(lái)的，完成產(chǎn)品工藝過(guò)程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化原那么，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品〔零、部件〕所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品〔零、部件〕的全部制造工作，對(duì)相同的勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)行不同工藝的加工。生產(chǎn)線(xiàn)的種類(lèi)，按范圍大小分為產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)和零部件生產(chǎn)線(xiàn)，按節(jié)奏快慢分為流水生產(chǎn)線(xiàn)和非流水生產(chǎn)線(xiàn)，按自動(dòng)化程度，分為自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和非自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。生產(chǎn)線(xiàn)的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線(xiàn)和工序勞動(dòng)量比例，決定了一條生產(chǎn)線(xiàn)上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務(wù)所必需的機(jī)器設(shè)備，機(jī)器設(shè)備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線(xiàn)具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線(xiàn)是一種比擬先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備缺乏的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線(xiàn)能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。轉(zhuǎn)位裝置主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大局部組成。根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使裝置完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)〔擺動(dòng)〕、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為轉(zhuǎn)位裝置的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，轉(zhuǎn)位裝置的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用轉(zhuǎn)位裝置有2～3個(gè)自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)位裝置每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反應(yīng)的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。1.2,生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的概況本機(jī)構(gòu)是一種具有簡(jiǎn)單動(dòng)作功能的機(jī)械手。隨著網(wǎng)絡(luò)技巧的開(kāi)展，機(jī)械手的聯(lián)網(wǎng)操作問(wèn)題也是以后開(kāi)展的方向。工業(yè)機(jī)器人是近幾十年開(kāi)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其表達(dá)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的開(kāi)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速開(kāi)展起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的開(kāi)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。我國(guó)塑料機(jī)械已成為機(jī)械制造業(yè)開(kāi)展最快的行業(yè)之一，年需求量在不斷的加大。我國(guó)塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速開(kāi)展主要有以下兩個(gè)大因素：一是對(duì)高技術(shù)含量裝備的需求所帶來(lái)的設(shè)備更新及陳舊設(shè)備的淘汰;二是海內(nèi)塑料加工產(chǎn)業(yè)的高速開(kāi)展，對(duì)塑料機(jī)械的需求旺盛。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年開(kāi)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其表達(dá)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的開(kāi)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的開(kāi)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用1.3生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置部件設(shè)計(jì) 自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實(shí)現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置,主要由刀庫(kù)、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置幾局部組成。機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置是兩個(gè)關(guān)鍵局部,根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的不同,自動(dòng)換刀裝置可分為凸輪式、液壓式、齒輪式、連桿式及各種機(jī)構(gòu)復(fù)合式,其中以凸輪式用得較多。興旺國(guó)家數(shù)控加工中心的立式自動(dòng)換刀機(jī)械手主要采用凸輪式,我國(guó)加工中心技術(shù)起步較晚,對(duì)自動(dòng)換刀機(jī)械手研究較少。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后,北京機(jī)床研究所、大連組合機(jī)床研究所、濟(jì)南第一機(jī)床廠(chǎng)、青海機(jī)床廠(chǎng)以及陜西省的秦川機(jī)床廠(chǎng)都對(duì)立式自動(dòng)換刀機(jī)械手進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。迄今為止,我國(guó)制造的加工中心配置的自動(dòng)換刀機(jī)械手大多數(shù)是進(jìn)口的。其主要原因:一是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的換刀機(jī)械手質(zhì)量較差,本錢(qián)也不低;二是進(jìn)口換刀機(jī)械手價(jià)格雖然較高,但在整個(gè)加工中心中所占份額不大。作為加工中心的配套技術(shù),自動(dòng)換刀機(jī)械手的研究和開(kāi)發(fā)將直接影響到我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高,從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。懸臂的作用 立式換刀機(jī)械手和臥式換刀機(jī)械手已得到廣泛應(yīng)用20世紀(jì)90年代以來(lái),數(shù)控加工技術(shù)得到迅速的普及和開(kāi)展,數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心在現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)中起著愈來(lái)愈重要的作用,它能縮短產(chǎn)品的制造周期,提高產(chǎn)品的加工精度,適合柔性加工。加工中心是數(shù)控機(jī)床中較為復(fù)雜的加工設(shè)備,由于其具有多種加工能力而得到廣泛的應(yīng)用,其強(qiáng)大的加工能力和效率得益于其配置的自動(dòng)換刀裝置(Au2tomaticToolChanger)。懸臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 換刀裝置作為加工中心的重要組成局部,其主要作用在于減少加工過(guò)程中的非切削時(shí)間,提高生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)本錢(qián),進(jìn)而提升機(jī)床乃至整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)力。加工中心自動(dòng)換刀裝置是實(shí)現(xiàn)多工序連續(xù)加工的重要裝置,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其控制是實(shí)現(xiàn)加工中心設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵。加工中心的換刀過(guò)程較為復(fù)雜,動(dòng)作多,動(dòng)作間的相互協(xié)調(diào)關(guān)系多,因而自動(dòng)換刀系統(tǒng)性能的好壞直接影響加工效率的上下懸臂力學(xué)分析軍事領(lǐng)域：主要讓機(jī)器人執(zhí)行一些自動(dòng)的偵察與控制任務(wù)，尤其是一些相對(duì)較為危險(xiǎn)的任務(wù)，比方，無(wú)人偵察機(jī)、撤除炸彈的機(jī)器人及掃雷機(jī)器人等。機(jī)器人還可以代替士兵去完成那些不太復(fù)雜的工程及后勤任務(wù)，從而使戰(zhàn)士從繁重的工作中解脫出來(lái)，去從事更加重要的工作。娛樂(lè)領(lǐng)域：機(jī)器人在娛樂(lè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，比方，機(jī)器人足球大賽、機(jī)器人彈鋼琴和機(jī)器人寵物等。醫(yī)療領(lǐng)域：機(jī)器人主要用來(lái)輔助護(hù)士進(jìn)行一些日常的工作，比方，幫助醫(yī)生運(yùn)送用藥品及自動(dòng)監(jiān)測(cè)病房?jī)?nèi)的空氣質(zhì)量，等等。醫(yī)用機(jī)器人還可以協(xié)助醫(yī)生完成一些難度較高的手術(shù)，例如，眼部手術(shù)、腦部手術(shù)等。美國(guó)還創(chuàng)造了一種可以進(jìn)入人體血管的微型機(jī)器人，幫助醫(yī)生在病人的血管內(nèi)滅殺病毒。1.4，生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的種類(lèi)介紹按功能分工業(yè)制造領(lǐng)域：主要讓機(jī)器人在機(jī)械制造業(yè)中代替人完成大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車(chē)制造、艦船制造及某些家電產(chǎn)品〔電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)〕的制造等?；さ刃袠I(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝等工作，也有局部是由機(jī)器人完成的。軍事領(lǐng)域：主要讓機(jī)器人執(zhí)行一些自動(dòng)的偵察與控制任務(wù)，尤其是一些相對(duì)較為危險(xiǎn)的任務(wù)，比方，無(wú)人偵察機(jī)、撤除炸彈的機(jī)器人及掃雷機(jī)器人等。機(jī)器人還可以代替士兵去完成那些不太復(fù)雜的工程及后勤任務(wù)，從而使戰(zhàn)士從繁重的工作中解脫出來(lái)，去從事更加重要的工作。娛樂(lè)領(lǐng)域：機(jī)器人在娛樂(lè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，比方，機(jī)器人足球大賽、機(jī)器人彈鋼琴和機(jī)器人寵物等。醫(yī)療領(lǐng)域：機(jī)器人主要用來(lái)輔助護(hù)士進(jìn)行一些日常的工作，比方，幫助醫(yī)生運(yùn)送用藥品及自動(dòng)監(jiān)測(cè)病房?jī)?nèi)的空氣質(zhì)量，等等。醫(yī)用機(jī)器人還可以協(xié)助醫(yī)生完成一些難度較高的手術(shù)，例如，眼部手術(shù)、腦部手術(shù)等。美國(guó)還創(chuàng)造了一種可以進(jìn)入人體血管的微型機(jī)器人，幫助醫(yī)生在病人的血管內(nèi)滅殺病毒。按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手機(jī)械手所用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有4種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)用得最多。1、液壓驅(qū)動(dòng)式液壓驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手通常由液動(dòng)機(jī)〔各種油缸、油馬達(dá)〕、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通常它的具有很大的抓舉能力〔高達(dá)幾百千克以上〕，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動(dòng)、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否那么漏油將污染環(huán)境。2、氣壓驅(qū)動(dòng)式其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點(diǎn)是氣源方便、動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。3、電氣驅(qū)動(dòng)式電力驅(qū)動(dòng)是機(jī)械手使用得最多的一種驅(qū)動(dòng)方式。其特點(diǎn)是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大〔關(guān)節(jié)型的持重已達(dá)400kg〕，信號(hào)檢測(cè)、傳動(dòng)、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)〔AC〕為主要的驅(qū)動(dòng)方式。由于電機(jī)速度高，通常須采用減速機(jī)構(gòu)〔如諧波傳動(dòng)、RV擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機(jī)構(gòu)等〕。有些機(jī)械手已開(kāi)始采用無(wú)減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)〔DD〕這既可使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，又可提高控制精度。4、機(jī)械驅(qū)動(dòng)式機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。其特點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠，工作速度高，本錢(qián)低，但不易于調(diào)整。其他還有采用混合驅(qū)動(dòng)，即液-氣或電-液混合驅(qū)動(dòng)。1.5研究的內(nèi)容本機(jī)構(gòu)是一種具有簡(jiǎn)單動(dòng)作功能的機(jī)械手。隨著網(wǎng)絡(luò)技巧的開(kāi)展，機(jī)械手的聯(lián)網(wǎng)操作問(wèn)題也是以后開(kāi)展的方向。工業(yè)機(jī)器人是近幾十年開(kāi)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其表達(dá)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的開(kāi)展前景。第二章，生產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹2.1明確技術(shù)要求本設(shè)計(jì)為機(jī)加工中棒料傳送裝置，機(jī)構(gòu)將棒料夾緊，傳送至加工區(qū)域。夾緊過(guò)程如下。圖中1為活動(dòng)夾板，2為固定夾板，3和4為電磁鐵。在未通電狀態(tài)，2由于重力作用，處于張開(kāi)狀態(tài)，加上棒料以后，電磁鐵通電，1和2處于閉合狀態(tài)，從而夾緊棒料，當(dāng)棒料到達(dá)指定位置，適當(dāng)翻轉(zhuǎn)以后，斷電，可以釋放棒料。本設(shè)計(jì)中要求，轉(zhuǎn)位裝置具有兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)功能，并且對(duì)旋轉(zhuǎn)行程有要求。在結(jié)構(gòu)中主要考慮如下因素：1，水平旋轉(zhuǎn)的方案選擇與設(shè)計(jì)常用的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有如下幾種：螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),凸輪式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),曲柄式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鉸鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)機(jī)構(gòu),連桿式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),四桿機(jī)構(gòu)本設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，可以使用兩岸式旋轉(zhuǎn)，直接由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。需要注意旋轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度，和電機(jī)支撐軸的強(qiáng)度。如下圖，1為旋轉(zhuǎn)支架，2為旋轉(zhuǎn)軸，3為電動(dòng)控制局部，4為傳感器旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)支架頭部有環(huán)形槽，槽呈90度狀態(tài)，在槽的兩端裝有傳感器，如圖4.該傳感器為接觸開(kāi)關(guān)式傳感器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)支架頭部碰到傳感器時(shí)，傳感器處于觸發(fā)狀態(tài)，將電信號(hào)傳送給主，電路板，電路板控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)停止工作，從而控制旋轉(zhuǎn)軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)支架停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2.2執(zhí)行元件的配置確定及動(dòng)作順序翻轉(zhuǎn)方案采用旋轉(zhuǎn)方式，使機(jī)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的功能。方案可以參考水平方向的旋轉(zhuǎn)方式。如下圖，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用電機(jī)齒輪結(jié)合的方式，圖中1為齒輪1，2為齒輪2，3為定位架，4為傳感器，5為旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸與支架之間有環(huán)形連接，支架上90度圓環(huán)的端部有定位裝置，采用兩個(gè)接觸開(kāi)關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸上的軸端局部，碰觸到接觸開(kāi)關(guān)，接觸開(kāi)關(guān)將電信號(hào)傳送給電路板，電路板控制電機(jī)，停止工作，從而齒輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)周停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止發(fā)生碰撞。2.3確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)本機(jī)構(gòu)中，需要機(jī)構(gòu)有向前后伸縮的功能，結(jié)構(gòu)中采用液壓鋼完成此功能，如以下圖所示1為液壓缸，2為聯(lián)軸器，3為旋轉(zhuǎn)軸，4為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓缸被固定在旋轉(zhuǎn)支架上，通氣工作以后，液壓缸可以，像前后伸縮途中234局部整體向前移動(dòng)，也可以整體向后收縮，這樣就完成了，伸縮的功能旋轉(zhuǎn)角度限位裝置的設(shè)計(jì)如下圖的限位裝置是采用接觸式開(kāi)開(kāi)關(guān)，接觸開(kāi)關(guān)。計(jì)算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸電感式傳感器由三大局部組成：振蕩器、開(kāi)關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并到達(dá)感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而到達(dá)非接觸式之檢測(cè)目的。計(jì)算液壓缸所需流量電容式接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很象“翻開(kāi)的”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)。電源接通時(shí)，RC振蕩器不振蕩，當(dāng)一目標(biāo)朝著電容器的電靠近時(shí)，電容器的容量增加，振蕩器開(kāi)始振蕩。通過(guò)后級(jí)電路的處理，將振和振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，從而起到了檢測(cè)有無(wú)物體存在的目的。該傳感器能檢測(cè)金屬物體，也能檢測(cè)非金屬物體，對(duì)金屬物體可以獲得最大的動(dòng)作距離，對(duì)非金屬物體動(dòng)作距離決定于材料的介電常數(shù)，材料的介電常數(shù)越大，可獲得的動(dòng)作距離越大?；魻栭_(kāi)關(guān)的工作原理磁式開(kāi)關(guān)是接近開(kāi)關(guān)，它〔甚至透過(guò)非黑色金屬〕響應(yīng)于一個(gè)永久的磁場(chǎng)。作用距離大于電感接近開(kāi)關(guān)。響應(yīng)曲線(xiàn)與永久磁場(chǎng)的方向有關(guān)。當(dāng)一個(gè)目標(biāo)〔永久磁鐵或外部磁場(chǎng)〕接近時(shí)，線(xiàn)圈鐵芯的導(dǎo)磁性〔線(xiàn)圈的電感量L是由它決定的〕變小，線(xiàn)圈的電感量也減小，Q值增加。鼓勵(lì)振蕩器振蕩，并使振蕩電流增加。當(dāng)一個(gè)磁性目標(biāo)靠近時(shí)，磁式傳感器的電流消耗隨之增加。零部件工作強(qiáng)度的校核.軸I的強(qiáng)度校合〔1〕求作用在齒輪上的力〔2〕求軸承上的支反力垂直面內(nèi)：NN水平面內(nèi)：畫(huà)受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖根據(jù)第四強(qiáng)度理論且忽略鍵槽影響〔，〕載荷水平面H垂直面V支反力FNN彎矩M彎矩M總彎矩扭矩TT=138633N.mmQUOTE197179.742+0.6×114570所以軸的強(qiáng)度足夠2.校合軸II的強(qiáng)度〔1〕求作用在齒輪上的力QUOTEFt3=2Td1230.69N水平面內(nèi)：求得QUOTEFNV1162N求得QUOTEFNV2-2670N垂直面內(nèi)：求得=5646N求得=7700N畫(huà)受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖(4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度在兩個(gè)軸承處彎矩有最大值，所以校核這兩處的強(qiáng)度QUOTE<σ-1=70MPa載荷水平面H垂直面V支反力F=5646N=7700NQUOTEFNV1162NQUOTEFNV2-2670N彎矩M1彎矩M2總彎矩M1總彎矩M2扭矩TT=588023N.mm制定液壓回路方案 1〕判斷：危險(xiǎn)面為A面與B面2〕對(duì)截面III截面III左側(cè)抗彎截面系數(shù)QUOTEW=01d3=0.1×52抗扭截面系數(shù)截面A左側(cè)的彎矩M為QUOTEM=398047.2×110-71110=141125.8N?mm截面A左側(cè)的扭矩T為截面A上的彎曲應(yīng)力截面A上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得QUOTEσB=640MPa,QUOTEσ-1=275MPa,QUOTEτ-1=155MPa由,QUOTEDd=6052=1.154查得ασ=查得材料的敏性系數(shù)為qσ=應(yīng)力集中系數(shù)為kk查得外表質(zhì)量系數(shù)β查得尺寸系數(shù)為εσ=計(jì)算得綜合系數(shù)為KK原理草圖的繪制精確校核軸的疲勞強(qiáng)度取40Cr的特征系數(shù)為φσ=φτ=0.05~計(jì)算平安系數(shù)SSS制定液壓回路方案滾動(dòng)軸承一般是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成(圖18-1)。通常內(nèi)圈隨軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)固定不動(dòng)。內(nèi)外圈都制有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體將沿滾道滾動(dòng)。保持架的作用是把滾動(dòng)體沿滾道均勻地隔開(kāi)，滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的材料應(yīng)具有高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性和沖擊韌性。一般用含鉻合金鋼制造，經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)HRC61~65，工作外表須經(jīng)磨削和拋光。保持架一般用低碳鋼板沖壓制成，高速軸承多采用有色金屬或塑料保持架。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，起動(dòng)靈敏、效率高、潤(rùn)滑簡(jiǎn)便和易于互換等優(yōu)點(diǎn)，所以獲得廣泛應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是抗沖擊能力較差，高速時(shí)出現(xiàn)噪聲，工作壽命也不及液體摩擦的滑動(dòng)軸承。由于滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由軸承廠(chǎng)大批生產(chǎn)，所以，使用者的任務(wù)主要是熟悉標(biāo)準(zhǔn)、正確選用。給出了不同形狀的滾動(dòng)體，按滾動(dòng)體形狀滾動(dòng)軸承可分為球軸承和滾子軸承。滾子又分為長(zhǎng)圓柱滾子、短圓柱滾子、螺旋滾子、圓錐滾子、球面滾子和滾針等。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，滾動(dòng)軸承能夠正確安裝，潤(rùn)滑良好，軸承座或支承結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度，軸承的載荷和轉(zhuǎn)速適中。在這些條件下，可以對(duì)軸承的分析模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，以便抓住主要矛盾，解決工程中最為關(guān)注的問(wèn)題。在經(jīng)典的軸承分析中普遍采用剛性套圈假設(shè)，即假定軸承套圈是一個(gè)剛體，滾動(dòng)體與滾道的接觸只會(huì)產(chǎn)生局部的接觸變形而不會(huì)改變套圈的整體形狀和尺寸，這就為套圈的位移和接觸變形分析帶來(lái)了很大的方便。其次是忽略滾動(dòng)體與滾道接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力〔包括油膜拖動(dòng)力〕以及由于滾動(dòng)體高速運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的慣性力〔如離心力、陀螺力矩等〕。對(duì)普通工況下的通用軸承而言，摩擦力和慣性力與滾動(dòng)體的接觸載荷相比一般要小一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此忽略它們不會(huì)對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。本書(shū)在進(jìn)行軸承分析時(shí)也采用了這些假設(shè)。通用軸承的力學(xué)分析主要是求解接觸力學(xué)問(wèn)題。滾動(dòng)軸承中的接觸問(wèn)題可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是單個(gè)滾動(dòng)體與滾道的接觸問(wèn)題，另一類(lèi)是軸承整體的接觸問(wèn)題，即確定有多少個(gè)滾動(dòng)體發(fā)生了接觸以及接觸載荷的整體平衡問(wèn)題。對(duì)前一個(gè)問(wèn)題，早在19世紀(jì)80年代初期，Hertz就完成了點(diǎn)接觸〔1881年〕與線(xiàn)接觸〔1882年〕問(wèn)題的理論解，它們分別構(gòu)成了球軸承和滾子軸承分析的根底。實(shí)際上，滾子軸承中，不管是圓錐滾子還是圓柱滾子，它們的接觸模型都不完全符合Hertz線(xiàn)接觸理論，因此滾子軸承分析的理論根底在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是不完備的。直到20世紀(jì)70年代以后，才提出了一些行之有效的數(shù)值計(jì)算方法，比擬好地解決了有限長(zhǎng)柱體與滾道接觸的問(wèn)題。在復(fù)雜受力狀態(tài)下，滾動(dòng)軸承的整體平衡問(wèn)題最后歸結(jié)為求解一組非線(xiàn)性方程組。在20世紀(jì)60年代之前，受計(jì)算工具的限制，求解這些方程組是比擬困難的。因此，人們往往要對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，例如將離散的滾動(dòng)體載荷分布簡(jiǎn)化為連續(xù)分布載荷，不考慮接觸角變化，忽略滾子端部的應(yīng)力集中，不考慮力矩載荷的影響等。今天，隨著計(jì)算機(jī)的普及以及數(shù)值計(jì)算方法的進(jìn)展，已經(jīng)完全能夠把這些因素考慮在內(nèi)，因而分析結(jié)果也更加符合工程實(shí)際。原理草圖的繪制滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷是在一定條件下確定的。對(duì)向心軸承是指承受純徑向載荷；對(duì)推力軸承是指承受軸向載荷。如果作用在軸承上的實(shí)際載荷與上述條件不一樣，必須將實(shí)際載荷換算為和上述條件相同的載荷后，才能和額定動(dòng)載荷進(jìn)行比擬。換算后的載荷是一種假定的載荷，稱(chēng)為當(dāng)量動(dòng)載荷。徑向和軸向載荷分別用R和A表示。對(duì)于向心軸承，徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P與實(shí)際載荷R、A的關(guān)系式為P=XR+YA 〔18-5〕式中，X為徑向系數(shù)、Y為軸向系數(shù)，可分別按A/R>e或A/Re兩種情況，由表18-11查出。參數(shù)e反映了軸向載荷對(duì)軸承承載能力的影響，其值與軸承類(lèi)型和A/C0有關(guān)，C0是軸承的徑向額定靜載荷。徑向軸承只承受徑向載荷時(shí)，其當(dāng)量動(dòng)載荷為P=R 〔18-6〕推力軸承只能承受軸向載荷，因此其當(dāng)量動(dòng)載荷為P=A 〔18-7〕2.5元件的選型與設(shè)計(jì)角接觸球軸承和圓錐滾子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在滾動(dòng)體和滾道接觸處存在著接觸角。當(dāng)它承受徑向載荷R時(shí)，作用在承載區(qū)內(nèi)第i個(gè)滾動(dòng)體上的法向力Qi可分解為徑向分力Ri和軸向分力Si。各滾動(dòng)體上所受軸向分力的和即為軸承的內(nèi)部軸向力S〔見(jiàn)圖18-6a圖18-6圓錐滾子軸承的受力表18-12角接觸球軸承和圓錐滾子軸承內(nèi)部軸向力軸承類(lèi)型角接觸球軸承圓錐滾子軸承70000C型(=150)70000AC型(=25)70000B型(=40)內(nèi)部軸向力S0.5R0.7R1.1RR/2Y**Y是A/R>e時(shí)的軸向系數(shù)，參見(jiàn)表18-11。為了使軸承內(nèi)部軸向力得到平衡，通常角接觸球軸承和圓錐滾子軸承都是成對(duì)使用的。在計(jì)算軸承所受軸向力A時(shí)，除了考慮外部軸向力FA的作用外，還應(yīng)將由徑向載荷R產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力S1和S2考慮進(jìn)去〔見(jiàn)圖18-6b〕。 首先按表18-12求得軸承內(nèi)部軸向力S1和S2。如圖18-6c所示，當(dāng)FA+S1>S2，由于軸不能向右移動(dòng)，軸承II承受的軸向力顯然是A2=FA+S1。假設(shè)如圖18-6d所示，S2>FA+S1，那么軸承II的軸向力是A2=S2。因此軸承II的軸向載荷必然是以下兩值中的較大者。 〔18-8〕用同樣的方法分析，可得軸承I的軸向力是以下兩值中的較大者 〔18-9〕當(dāng)軸向外力與圖示方向相反時(shí)，應(yīng)取負(fù)值，其他計(jì)算步驟相同。液壓缸的選擇液壓缸的單缸最大升起的質(zhì)量升降平臺(tái)的最大起升高度:上升速度等于下降速度:液壓平臺(tái)上升工況的最大負(fù)載液壓缸的機(jī)械效率:液壓缸的工作壓力由表3-1可知表3-1不同負(fù)載條件下的工作壓力負(fù)載F/KN<55~1010~2020~3030~50>50工作壓力p/MPa<0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5液壓缸缸筒的設(shè)計(jì)和計(jì)算1、液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算由公式〔；；；〕解得。根據(jù)表3-2可知，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后，得液壓缸內(nèi)徑D=80mm。表3-2液壓缸內(nèi)徑尺寸系列mm〔GB/T2348-93〕810121620253240506380〔90〕100〔110〕125〔140〕160〔180〕200〔220〕250〔280〕320〔360〕400〔450〕5002、缸筒壁厚和外徑計(jì)算本設(shè)計(jì)的內(nèi)徑D為80mm,查液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸的外徑D1為95mm,缸壁的厚度為7.5mm。一般按正規(guī)的方法選取液壓缸壁厚都能滿(mǎn)足其強(qiáng)度，但為平安起見(jiàn)我們還要進(jìn)行校核。由于D=80mm，外徑D1=95mm，那么，可按第一強(qiáng)度理論，即按照薄壁圓筒的中徑公式計(jì)算，那么有式中缸筒壁厚；缸筒內(nèi)徑；缸筒試驗(yàn)壓力，液壓缸的額定壓力時(shí)的，額定壓力時(shí)的；材料許用應(yīng)力。為材料的抗拉強(qiáng)度，n為平安系數(shù),,這里取。選用45號(hào)鋼，并且調(diào)質(zhì)，查閱《工程力學(xué)》劉靜香著可知４５號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度，現(xiàn)取，故：由于液壓缸的工作壓力,故取所以因?yàn)?.5mm>0.8mm，故強(qiáng)度足夠?；钊麠U的設(shè)計(jì)與計(jì)算活塞桿是液壓缸專(zhuān)遞動(dòng)力的主要零部件，它要承受拉力、壓力、彎力和震動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。1、活塞桿直徑的計(jì)算根據(jù)活塞桿受力狀況來(lái)確定，一般為受拉力作用時(shí)，d=0.3～0.5D。受壓力作用時(shí)：P＜5MPa時(shí)，d=0.5～0.55D5MPa＜P＜7MPa時(shí)，d=0.6～0.7DP>7MPa時(shí)，d=0.7D因?yàn)镻=1.5MPa，D=0.066858mm，故d=0.036771mm根據(jù)下表可知活塞桿直徑d=40mm表3-3活塞桿直徑系列mm〔GB/T2348-93〕456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400活塞桿強(qiáng)度校核〔1〕按強(qiáng)度條件校核由公式式中d活塞桿的直徑；F活塞桿上的作用力；活塞桿材料許用應(yīng)力，，為材料的抗拉強(qiáng)度，為平安系數(shù)，一般取。由45號(hào)鋼的許用應(yīng)力，得，而，故活塞桿強(qiáng)度符合要求。按彎曲穩(wěn)定性校核當(dāng)活塞桿全部伸出后，活塞桿外端到液壓缸支撐點(diǎn)之間的距離時(shí)，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核。按材料力學(xué)理論，當(dāng)一根受壓直桿的軸向載荷超過(guò)臨界受壓載荷時(shí)，即可能失去原有直線(xiàn)狀態(tài)的平衡，稱(chēng)為失穩(wěn)，其穩(wěn)定條件為式中液壓缸的最大推力；液壓缸的臨界受壓載荷；穩(wěn)定平安系數(shù)，一般取。液壓缸臨界受壓載荷與活塞桿和缸體的材料、長(zhǎng)度、剛度以及兩端支撐狀況有關(guān)。的相關(guān)計(jì)算如下：由公式式中活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度；端點(diǎn)安裝形式系數(shù)，兩端固定，故；E材料的彈性模量，鋼材的；J活塞桿的橫截面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，實(shí)心桿的。而，，故，而〔當(dāng)取4時(shí)〕，故活塞桿彎曲穩(wěn)定性符合要求。液壓輔助元件及工作介質(zhì)的選擇抗彎截面系數(shù)QUOTEW=01d3=0.1×60抗扭截面系數(shù)QUOTEWT=0.2d3截面A左側(cè)的彎矩M為QUOTEM=398047.2×110-39110=256921.4N?mm截面A左側(cè)的扭矩T為QUOTET=T2=514600N?mm截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查得σB=640MPa,過(guò)盈配合處的kσεσ,查得查得外表質(zhì)量系數(shù)β查得尺寸系數(shù)為εσ=計(jì)算得綜合系數(shù)為KK取40Cr的特征系數(shù)為φσ=φτ=0.05~計(jì)算平安系數(shù)SσS2.6軸承的選用和計(jì)算綜合以上分析，軸強(qiáng)度合格軸III的強(qiáng)度校合〔1〕求作用在齒輪上的力由前面計(jì)算可知作用在齒輪四上的力的大小等于作用在齒輪三上的力，即：(2)求軸承上的支反力垂直面內(nèi)：求得QUOTEFNV1=1542N=926N水平面內(nèi)：求得QUOTEFNH2=5965.6N畫(huà)受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖2.7電機(jī)的選擇計(jì)算用的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有如下幾種：螺旋式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)凸輪式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)曲柄式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鉸鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連桿式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)本設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，可以使用兩岸式旋轉(zhuǎn)，直接由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。需要注意旋轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度，和電機(jī)支撐軸的強(qiáng)度。2.8傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算為限制滾動(dòng)軸承在過(guò)載和沖擊載荷下產(chǎn)生的永久變形，應(yīng)按靜載荷作校核計(jì)算。按靜載荷進(jìn)行校核的公式如下： 或 〔18-10〕式中，S0為靜載荷平安系數(shù)；C為額定靜載荷；P為當(dāng)量靜載荷；下標(biāo)0為靜載荷；下標(biāo)r為徑向載荷；下標(biāo)a為軸向載荷。例18-3一機(jī)械傳動(dòng)裝置，采用一對(duì)角接觸球軸承，并暫定軸承型號(hào)為7307AC。軸承載荷R1=1200N，R2=2050N，F(xiàn)A=880N，轉(zhuǎn)速n=5000r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)中受中等沖擊，預(yù)期壽命Lh=2000h，試問(wèn)所選軸承型號(hào)是否恰當(dāng)？先計(jì)算軸承1、2的軸向力A1、A2〔參見(jiàn)圖18-6b〕由表18-12可知70000AC型軸承的內(nèi)部軸向力為因?yàn)樗远?〕計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷由表18-11查得70000AC型軸承e=0.68，而查表18-11可得X1=0.41、Y1=0.87；X2=0.41、Y2=0.87。故徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為〔3〕計(jì)算所需的徑向額定動(dòng)載荷C因兩端選擇同樣尺寸的軸承，而P2＞P1，故應(yīng)以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查表18-8得fT=1；按中等沖擊載荷，查表18-9得fF=1.5?！?〕由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得7307AC軸承的徑向額定動(dòng)載荷C=32800N。因?yàn)镃2＜C，故所選7307AC軸承適宜。2.9軸的設(shè)計(jì)計(jì)算一、滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)為保證軸承在機(jī)器中能正常工作，除合理選擇軸承類(lèi)型、尺寸外，還應(yīng)正確進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，處理好軸承與其周?chē)慵g的關(guān)系。也就是要解決軸承的軸向位置固定、軸承與其他零件的配合、間隙調(diào)整、裝拆和潤(rùn)滑密封等一系列問(wèn)題。1．軸承的固定〔1〕雙支點(diǎn)單向固定如圖18-7所示，使軸的兩個(gè)支點(diǎn)中每一個(gè)支點(diǎn)都能限制軸的單向移動(dòng)，兩個(gè)支點(diǎn)合起來(lái)就限制了軸的雙向移動(dòng)。它適用于工作溫度變化不大的短軸，考慮到軸因受熱而伸長(zhǎng)，在軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留出熱補(bǔ)償間隙〔圖18-7b〕。(a) (b)圖18-7雙支點(diǎn)單向固定〔一〕〔2〕單支點(diǎn)雙向固定這種變化適用于溫度變化較大的長(zhǎng)軸，如圖18-8所示，在兩個(gè)支點(diǎn)中使一個(gè)支點(diǎn)能限制軸的雙向移動(dòng)，另一個(gè)支點(diǎn)那么可作軸向移動(dòng)。可作軸向移動(dòng)的支承稱(chēng)為游動(dòng)支承，它不承受軸向載荷。圖a右軸承外圈未完全固定，可以有一定的游動(dòng)量；圖b采用的圓柱滾子軸承，其滾子和軸承的外圈之間可以發(fā)生軸向游動(dòng)。 (a) (b)圖18-8單支點(diǎn)雙向固定〔一〕2．軸承組合的調(diào)整〔1〕軸承的調(diào)整軸承的調(diào)整包括軸承間隙調(diào)整和軸承位置調(diào)整。軸承間隙的調(diào)整是通過(guò)調(diào)整墊片厚度、調(diào)整螺釘和調(diào)整套筒等方法完成的。軸承組合位置調(diào)整是使軸上的零件〔如齒輪、帶輪等〕具有準(zhǔn)確的工作位置。圖18-9通過(guò)調(diào)整軸承端蓋與機(jī)座間墊片厚度實(shí)現(xiàn)軸承間隙的調(diào)整。圖18-9調(diào)整墊片 圖18-10調(diào)整螺釘圖18-10為調(diào)整螺釘方法。利用調(diào)整螺釘對(duì)軸承外圈的壓蓋進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)軸承的間隙調(diào)整。調(diào)整完畢之后，用螺母鎖緊防松。圖18-11是調(diào)整套筒。整個(gè)圓錐齒輪軸系安裝在調(diào)整套筒中，然后再安裝在機(jī)座上。通過(guò)墊片1調(diào)整套筒與機(jī)座的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)錐齒輪軸軸向位置的調(diào)整。通過(guò)墊片2調(diào)整軸承的間隙。5.3電機(jī)的選擇計(jì)算伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反應(yīng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反應(yīng)值與目標(biāo)值進(jìn)行比擬，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度〔線(xiàn)數(shù)〕。伺服電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的開(kāi)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的開(kāi)展，各國(guó)著名電氣廠(chǎng)商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要開(kāi)展方向，使原來(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。90年代以后，世界各國(guó)已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的開(kāi)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比擬，主要優(yōu)點(diǎn)有：

⑴無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。

⑵定子繞組散熱比擬方便。

⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。

⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。

⑸同功率下有較小的體積和重量。整個(gè)伺服裝置市場(chǎng)都轉(zhuǎn)向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在缺乏，尚不能完全滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)控制的要求，近年來(lái)隨著微處理器、新型數(shù)字信號(hào)處理器〔DSP〕的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng)，控制局部可完全由軟件進(jìn)行，分別稱(chēng)為摪朧只瘮或摶旌鮮綌、撊只瘮?shù)挠来沤涣魉欧到y(tǒng)。P=9550n/t負(fù)載程度空載負(fù)載負(fù)載負(fù)載滿(mǎn)載功率因數(shù)0.20.50.770.850.89效率00.780.850.880.875由上表中可以看出，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因素是隨著負(fù)載的降低而降低的。也就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載或接近額定負(fù)載的條件下工作，有較高的效率和功率因素，其運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)的。相反，一個(gè)額定功率極大的電動(dòng)機(jī)，僅僅帶動(dòng)一個(gè)負(fù)載很小的機(jī)械工作，這種“大馬拉小車(chē)”的情況是很不經(jīng)濟(jì)、不合理的。對(duì)連續(xù)運(yùn)行的恒定負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率可用以下公式計(jì)算：上述計(jì)算公式的各項(xiàng)參數(shù)分別所指：P1：生產(chǎn)機(jī)械的功率，可以在生產(chǎn)機(jī)械的銘牌上查取，或者根據(jù)銘牌上的參數(shù)計(jì)算出來(lái)；η1：生產(chǎn)機(jī)械本身的效率；η2：電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械之間傳動(dòng)效率。在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，其銘牌上的額定功率值Pe應(yīng)等于或稍微大于計(jì)算所得的實(shí)際所需功率Pe。5.4傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪的計(jì)算5.4.1.齒輪軸I工作負(fù)載時(shí)的強(qiáng)度校核工作負(fù)載時(shí)的結(jié)構(gòu)及載荷圖見(jiàn)后。傳動(dòng)扭矩：〔已計(jì)入效率〕Z1受力：圓周力：Ft1=1142.41N(見(jiàn)前面齒輪計(jì)算)徑向力：Fr1=Ft1×tan250=415.8N軸向力：Fx1=Ft1×tanβ=1142.41×tan8.109625=162.8N軸向力形成的彎矩：Mx1=Fx1×d/2500=4.8N.m(d為分度圓直徑?60.1)垂直方向受力F1y=Fr1=415.8NRby=Fr1×188.75/261.6=300NRay=Fr1-Rby=115.8N5.F1z=Ft1=1142.41NRbz=F1z×188.75/261.6=824.3NRaz=F1z-Rbz=318.1N5.M1y=Rby×5.M1z=Rbz×72.85/1000=60N.m5.4考慮軸向力引起的彎矩，軸的合成彎矩圖如圖示.5.通過(guò)以上計(jì)算知，Z1處應(yīng)力最大，為危險(xiǎn)截面。強(qiáng)度校核：校核公式〔根據(jù)表38.3-3〕：σ=10×[M2+(αT)2]1/2/W≤[σ-1]由于電機(jī)帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)引起轉(zhuǎn)應(yīng)力的脈動(dòng)循環(huán)，所以取α=0.7[σ-1]=0.4[σs]=250(材質(zhì)：40Cr)d=54.85mm(底徑)那么σ=10×[M2+(αT)2]1/2/W=30.6MPa≤[σ-1]W=22.261該截面強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。5.5危險(xiǎn)截面過(guò)載時(shí)強(qiáng)度校核σ靜＝1.5σ＝1.5×30.6＝45.9Mpa＜[σ-1]故截面強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。齒輪軸II的強(qiáng)度校核5.5.15.5.2齒輪軸II5.55.5.4徑向力：Fr2=Ft2×tan250=415.8N軸向力：Fx2=Ft2×tanβ=162.8N軸向力形成的彎矩：Mx2=Fx2×d為分度圓直徑?60.15.5.5徑向力：Fr3=Ft3×tan250=1476N軸向力：Fx3=Ft3×tanβ＝4055.3×tan11.595270＝832.1N軸向力形成的彎矩：Mx3=Fx3×d為分度圓直徑?81.6垂直方向受力：F2y=Fr2=415.8NF3