【文章內(nèi)容簡介】 以 30mm 當抓手的開口最大時，如圖 圖 24 開口最大受力分析 此時 、 連成一線，則 桂林電子科技大學(xué) 第 5 頁 共 43 頁 = = 設(shè) =30mm,則 + =2cos *30=52 mm 所以 =42mm 故 30 42 取 =40mm 在連桿中連接處會打通孔，我們算出來的就是兩孔間的距離，所以實際尺寸應(yīng)該要加上半徑還有傍邊的部分。設(shè)通孔的中心到一邊的距離為 5mm，則連桿實際長度為 40+5*2=50mm. 爪片的設(shè)計 為了更好的抓起物體，使物體不掉下來，應(yīng)把爪片的下面做成一個傾角，受力分析如下： 圖 25 抓物時受力簡圖 Mg=cos *F+sin *? cos * ?=sin *F F=Mg*cos 可知， 越小， F會越大，當取 為 45 度時，代入數(shù)據(jù)后得 F=2*10*cos =14N 根據(jù)拉壓桿的強度條件： = 得： 桂林電子科技大學(xué) 第 6 頁 共 43 頁 [ ]= 式中： [ ]為許用應(yīng)力； n為安全因數(shù)； 為載荷； A為桿的橫截面面積 表 1 常用材料的力學(xué)性能表 材料名稱 牌號 /MPa / MPa /% 備注 普通碳素鋼 Q215 Q235 Q255 Q275 215 235 255 275 335450 375500 410550 490630 2631 2126 1924 1520 對應(yīng)久牌號 A2 對應(yīng)久牌號 A3 對應(yīng)久牌號 A4 對應(yīng)久牌號 A5 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 25 35 45 55 275 315 355 380 450 530 600 645 23 20 16 13 25 號鋼 35 號鋼 45 號鋼 55 號鋼 合金鋼 20Cr 40Cr 30CrMnSi 540 785 885 835 980 1080 10 9 10 20 鉻 40 鉻 30 鉻錳硅 鋁合金 LY12 274 412 19 硬鋁 查表 1得 ： 考慮 到要質(zhì)量較輕，采用鋁合金材料： 則 取安全系數(shù) n=,代入數(shù)據(jù)得 [ ]=274/=228 Mpa A 14/228* =* 故取抓爪的尺寸為 14*5=70 60mm 取首尾間的距離為 80mm 由杠桿原理得 桂林電子科技大學(xué) 第 7 頁 共 43 頁 圖 26抓爪受力簡圖 10*N=80*F 得 N=8*14=112 N 由前面 圖 23 的受力分析得 當 = 時 N=cos F F=112/=158 N 受力較大，所以采用了合金鋼 Cr20,查表得 。 取安全系數(shù) n=,代入數(shù)據(jù)得 [ ]=540/=450 Mpa A （ 112/450） * =* 所以取 連桿的橫截面面積為 5*6 mm 連桿的尺寸為 40*5*6 mm 螺桿的設(shè)計 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要是把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動。主要運動形式有以下兩種：一種是螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動；一種螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并且移。 螺旋傳動按其用途不同，可分為以下三種： (1)傳力螺旋。 它以專遞動力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，用以克服工件阻力。這種傳力螺旋主要是承受很大的軸向力，一般為間歇性工作，每次的工作時間較短，工作速度也不高，而且通常需要有自鎖能力。 (2)傳導(dǎo)螺旋。它以傳遞運動為主 (3)調(diào)整螺旋。它可以調(diào)整、固定零件的相對位置。 螺旋運動又可分為滑動螺旋、滾動螺旋和靜壓螺旋?；瑒勇菪Y(jié)構(gòu)簡單、便于制造，易于自鎖，但其阻力大，磨損快，傳動精度低等。而滾動螺旋相反，阻力小，傳動精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜 。 我們要求的是能傳動動力，而且精度要求不高，行程較短，軸向力也不是很大，綜上，我們采用了滑動螺旋 滑動螺旋的磨損與螺紋有很大的關(guān)系，螺紋工作面的壓力、表面粗糙度的選擇不好，會加快螺旋的磨損。螺紋工作面上的壓力越大，螺旋副間越容易形成過度磨 桂林電子科技大學(xué) 第 8 頁 共 43 頁 損。因此選擇螺紋的選擇也很重要。 當載荷不大，工作對螺紋間的摩擦力 要求不大、螺距又比較小 時，可采用基本螺紋和細牙螺紋。當載荷較大，螺距又較大時，應(yīng)采用梯形螺紋。它比三角甌的傳動效率高，強度大。因此采用梯形螺紋。 表 21 螺旋傳動常用的材料 螺旋副 材料牌號 應(yīng)用范圍 螺桿 Q23 Q27 4 50 材料不經(jīng)熱處理，適用于經(jīng)常運動，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動 40Cr、 65Mn、 T1 40WMn、20CrMnTi 材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動。 螺母 ZCuSn10P ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅） 材料耐磨性好，適用于一般傳動 表 22 滑動螺旋副材料的許用壓力 [p]及摩擦系數(shù) ? 螺桿 螺母的材料 滑動速度 /（ m/min） 許用壓力 /Mpa 摩擦系數(shù) ? 鋼 青銅 低速 1825 1118 612 710 淬火鋼 青銅 612 1013 鋼 鑄鐵 1318 桂林電子科技大學(xué) 第 9 頁 共 43 頁 612 47 鋼 鋼 低速 確定螺紋中徑 查表 螺旋傳動常用的材料和滑動螺旋副材料的許用壓力 [p]及摩擦系數(shù) ?可?。郝輻U的材料可用 45 號鋼，螺母可用 ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅），選滑動速度為低 速，許用壓力 [p] 為 20Mpa. 由滑動螺旋的耐磨性計算公式 對于梯形螺紋，有 螺母高度 H= 取 ，代入數(shù)據(jù)得 = 查機械手冊取 =, 螺距 P= d=4mm,小徑 =； H=*= 對于自鎖條件： =arctan =arctan 而 =arctan( ) 代入數(shù)據(jù)得 = 所以 桂林電子科技大學(xué) 第 10 頁 共 43 頁 滿足自鎖條件。 螺桿的強度計算 螺桿的 強度條件為： = 式中： F螺桿受到的軸向壓力； A螺桿截面面積； 螺紋小徑； T螺紋受到的扭矩 。 螺桿材料的許用應(yīng) 表 23 滑動螺旋副材料的許用應(yīng)力 螺旋副材料 許用應(yīng)力 /Mpa [ ] 螺桿 鋼 螺母 青銅 4060 3040 鑄鐵 4555 40 鋼 （ 由表 滑動螺旋副材料的許用應(yīng)力 得 =355，則 = =71 Mpa 把 F=148 N, = ， = 代入 得 T N m 所以，電機的扭矩應(yīng)該小于 N 。 螺母螺紋牙的強度計算 因為螺母的材料強度 比較螺桿的強度要 低 很多 ，而螺紋牙又多因為發(fā)生剪切和擠壓破壞而失效，故需要校核螺母的螺紋牙的強度。 由剪切強度條件 彎曲強度條件為 桂林電子科技大學(xué) 第 11 頁 共 43 頁 = 式中： b螺紋牙跟部的厚度，對于梯形螺紋， b= P l彎曲力臂 l= u螺紋工作圈數(shù) u= 代入數(shù)據(jù)得 = ]=3040 ===4060 因此螺紋的強度符合設(shè)計要求。 螺桿的長度：工作行程為 30mm 加上螺母的高度 6mm,因此取長度為 36mm. 連桿盤的設(shè)計 連桿固定在連桿盤上，然后連桿盤與螺母連接，然后跟著螺母的上下移動而移動，從而通過連桿推動抓爪的轉(zhuǎn)動。連桿盤是在套筒里面上下運動的，而連桿要接到抓爪，要穿出套筒，因此在套筒上應(yīng)該會有三個長孔，滿足連桿隨著連桿盤上下移動，為了加工和安裝的方便，直接把孔開到口，而把連桿盤與連桿相連的部分放到套筒外面，這樣更好的安裝連桿。如圖 ： 圖 27 連桿盤的結(jié)構(gòu)簡圖 中間的孔是為了螺桿能通過，使螺桿與連桿盤不接觸就可以了，而盤中的三個孔則是為了固定連桿盤與螺母而留的。采用螺釘連接，螺釘 可以 直接擰入 連桿固定板上 螺紋孔中，不需用螺母，但 不能經(jīng)常拆裝 ， 這樣 易使螺紋孔磨損， 從而導(dǎo)螺母的 報廢，故多用于受力不大，或不需用經(jīng)常拆裝的場合。在這里剛好適用。由于在這里，螺釘其固定作用，基本上只受連桿盤的重力作用，很小可忽略不計。 桂林電子科技大學(xué) 第 12 頁 共 43 頁 連接處，在外力的作用下，銷釘與孔直接接觸。當擠壓應(yīng)力過大時，在孔、銷接觸的局部區(qū)域內(nèi)，將產(chǎn)生顯著塑性變形，導(dǎo)致孔、銷間的正常配合。由擠壓強度條件 = 式中： 擠壓力 耳片的厚度 d孔的直徑 代入數(shù)據(jù)得 300* * 取 =10mm , d=4mm 則連桿盤的厚度可為 10mm 套筒的設(shè)計 套筒的尺寸 套筒內(nèi)是螺桿，在桿上連桿盤固定在螺母上，套筒的下方是抓盤，但為了節(jié)約材料，我們把套筒和抓盤合在一起。如圖 圖 28 套筒結(jié)構(gòu) 抓盤的直徑是 50mm，則可設(shè)套筒的外徑為 35mm,內(nèi)徑可為 30mm。由于螺桿的長度為 36mm 套筒的長度為 ，為了便于安裝連桿和連桿盤，直接開了三個深糟，糟的深度與螺桿的長度一樣，也就是 36mm 套筒還要與轉(zhuǎn)臂相連，故在最上面還要做耳。 螺栓的選擇 對于連接件，一般的螺紋連接有幾種類型： （ 1） 螺栓連接 在被連接件上開有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端擰上螺母，這種連接的結(jié)構(gòu)特點就是被連接件上的通孔和螺栓桿間留有間隙，通孔的加工精度要求低，結(jié)構(gòu) 桂林電子科技大學(xué) 第 13 頁 共 43 頁 簡單。 （ 2） 雙頭螺栓連接 這種連接適用于結(jié)構(gòu)上不能采用螺栓連接的場合，如被連接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比較軟，且需要經(jīng)常拆裝時，往往采用雙頭螺栓連接。 （ 3） 螺釘連接 這種連接的特點就是螺栓或螺釘直接擰入被連接件的螺紋孔中，不用螺母，在結(jié)構(gòu)上比雙頭螺栓連接簡單、緊湊。其用途和雙頭螺栓連接相似，但經(jīng)常拆裝時，易使螺紋孔磨損，會導(dǎo)