【文章內(nèi)容簡介】 25?? = 3186。57′ 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 效率的計(jì)算公式： ? ?tantan ?? ??? ? 查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書式 215 得 式中： ? —— 絲桿螺旋導(dǎo)程角有前計(jì)算的 ? =3186。57′ ? —— 摩擦角絲桿副摩擦系數(shù)為 f=~，其摩擦角為 ? = 39。10 把以上數(shù)據(jù)代入 ? ?tantan ?? ??? ?得： ? ?39。39。tan 3 57 39。tan 3 57 10? ?? ??= =95% 諧波齒輪減速器 參數(shù)的確定 一般一級諧波齒輪減速比可以在 50～ 500 之間，諧波齒輪結(jié)構(gòu)簡單，零件少，重量輕，運(yùn)動誤差小，無沖擊，齒的磨損小，傳動精度高，傳動平穩(wěn)。諧波齒輪減速傳動裝置明顯的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于機(jī)器人和其它機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備中。 本設(shè)計(jì)的底座旋轉(zhuǎn)采用諧波齒輪減速器傳動。 諧波齒輪采用帶杯形柔輪的諧波傳動組合件。它是由三個(gè)基本構(gòu)件構(gòu)成的，帶凸緣的環(huán)形剛輪，杯形的柔輪和柔性軸承、橢圓盤構(gòu)成的波發(fā)生器。 諧波齒輪的設(shè)計(jì)基本參數(shù)如下： 傳動比： 2 100i ? ； 柔輪變形波數(shù)： U=2 ； 柔輪齒數(shù)： 2 1 0 0 2 0 0RZ U i? ? ? ? ? 剛輪齒數(shù)： 2 0 0 2 2 0 2GRZ Z U? ? ? ? ? 模數(shù)： mm? 柔輪臂厚： mm? 尺寬： 20b mm? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 其中，柔輪與柔輪的嚙合參數(shù)經(jīng)計(jì)算分別確定如下： 全齒高： mm? mm? 分度圓直徑： 80Rd mm? mm? 齒頂圓直徑： mm? mm? 齒根圓直 徑： mm? mm? 齒形角： 20R? ?? 20G? ?? 變位系數(shù)： ? ? 柔輪與剛輪均采用漸開線齒形，波發(fā)生器采用控制式發(fā)生器，其中長軸2a= ，短軸 2b= ，并且采用具有 23 個(gè)直徑為 滾珠的薄臂軸承。 諧波齒輪輪齒的耐磨計(jì)算： 由于諧波齒輪的柔輪和剛輪的齒數(shù)均很多，兩齒形曲線半徑之差很小，所以輪齒工作時(shí)很接近面接觸，則輪齒工作表面的磨損可由齒面的比壓 P 來控制。輪齒工作表面的耐磨損能力可由下式計(jì)算： 2020pR n vTKPPd h b Z?? 式中： T—— 作用在柔 輪上的轉(zhuǎn)矩（ Nm），由前計(jì)算取得 T=2 Nm； dR—— 柔輪分度圓直徑， 本 設(shè)計(jì)中取為 dR=80mm ； hn—— 最大嚙入深度，近似取 hn=（ ~） m， 本 設(shè)計(jì)中取 1 .4 0 .4 0 .5 6nh m m? ? ? ； b —— 齒寬（ mm），設(shè)計(jì)中取為 b=20mm ； ZV—— 當(dāng)量于沿齒廓工作段全嚙合的工作齒數(shù) ，一般可取 0 .0 7 5 2 0 0 1 5vZ ? ? ?； K—— 載荷系數(shù)，取 K=~ ，設(shè)計(jì)中取為 K= ； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 PP—— 齒寬許用比壓 ，對于無潤滑條件下工作的調(diào)質(zhì)柔輪，取 PP=8MPA ； 所以，代入 2020R n vTKP d h b Z? 得： 200 0 2 6 20 15 464 MP aP ??? ? ? ?? 因 P a 8M P a? 滿足 pPP? ，所以符合耐磨性要求 。 柔輪強(qiáng)度計(jì)算： 諧波齒輪工作時(shí)，柔輪筒體處于變應(yīng)力狀態(tài)，其正應(yīng)力基本上 是對稱變化的，而切應(yīng)力則呈脈動變化，若以 , , ,a m a m? ? ? ? 分別表示正應(yīng)力和切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力。 （ 1）正應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力分別為： 123 .3 5 , 0ampEhD???? ? ? （ 2）由變形和外載荷所引起的切應(yīng)力分別為： 122120200 . 5 ,y ppE h TD D h??? ???? ? ? ?? 則，切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力為： ( )a m y ?? ? ? ?? ? ? ? 以上式中： T—— 柔輪工作轉(zhuǎn)矩（ Nm），由前計(jì)算取為： T=2 Nm ； h1—— 柔輪齒根處的臂厚（ mm），設(shè)計(jì)中取為： h1= ； DP—— 計(jì)算平均直徑（ mm），設(shè)計(jì)中為： DP=dfＲ－ h1＝ － ＝ ； E—— 彈性模量（ MPa），設(shè)計(jì)中為 E =206000 MPa ； ? —— 變形量（ mm）， GRdd?? ? ， 本 設(shè)計(jì)中為 ? =－ 80= ； 將具體數(shù)據(jù)代分別代入上式中得： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 323220. 8 20 6 10 0. 63. 55 56 .1 03 ( )00. 8 20 6 10 0. 60. 5 7. 90 2( )20 00 20. 33 9( )79 .1 0. 60. 5 ( ) 0. 5 ( 7. 90 2 0. 33 9) 4. 12 1 ( )aamyaaa m y aMPMPMPMP???????? ? ? ?? ? ?? ? ??? ? ?? ? ??????? ? ? ? ? ? ? ? 柔輪工作條件較惡劣，為使柔輪在額定載荷下不產(chǎn)生塑性變形和疲勞破壞，并考慮加工工藝較高的要求，決定選用 30CrMnSiA 作為柔輪材料。 30CrMnSiA 的力學(xué)性能如下： 1 1 0 0 , 9 0 0b a s aM P M P???? ，球化處理后硬度為 24~26HRC ， 且，取： 110 . 4 5 0 . 4 5 1 1 0 0 4 9 5 ( )0 . 2 5 0 . 2 5 1 1 0 0 2 7 5 ( )ba MPMP??????? ? ? ?? ? ? ? 柔輪正應(yīng)力安全系數(shù)和切應(yīng)力安全系數(shù)分別為： 11495 275 aamn kn k???????????? ? ??? ? ?? ? ? ? 柔輪的安全系數(shù)： 2 2 2 23 . 5 2 9 2 3 . 3 8 3 . 4 8 93 . 5 2 9 2 3 . 3 8nnn nn?????? ? ??? 此數(shù)值大于許用安全系數(shù) ，則柔輪強(qiáng)度滿足要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 4 機(jī)械手的各電動機(jī)的選擇 進(jìn)電動機(jī)又稱脈沖電動機(jī)，是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行電機(jī)。本機(jī)械手系統(tǒng)所要求的定位精度較高，而步進(jìn)電機(jī)對系統(tǒng)位置控制比較準(zhǔn)確且控制易于實(shí)現(xiàn)。故本機(jī)械手選用的驅(qū)動電機(jī)都是步進(jìn)電機(jī)。 機(jī)械手手臂升降步進(jìn)電機(jī)的選擇 機(jī)械手手臂升降用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，通過絲桿傳動來實(shí)現(xiàn)升降。 初選步進(jìn)電機(jī) 75 003BF 由前計(jì)算絲桿導(dǎo)程為 0 6L mm? 本設(shè)計(jì)機(jī)械手手臂升降速度選定為 S=35mm/s 所以絲桿轉(zhuǎn)速 0w = S/L = 3 5 /6 = 5 . 8 3 3 r /s = 3 4 9 . 9 8 ( r /m in )?回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩： c ga fM M M?? 式中： cM —— 機(jī)械手手臂升降相對絲桿的回轉(zhuǎn)力矩 ； fM —— 機(jī)械手手臂升降相對絲桿的摩擦阻力矩 ； gaM —— 機(jī) 械手手臂升降在停止（制動）過程中相對與絲桿的慣性力矩 ； 其中： 0gaMJt?? ， 式中： ? —— 手臂升降啟動或制動過程中角速度的變化量，也就是工作的角速度： 23 4 9 .9 8 ( / m in ) 3 4 9 .9 8 3 6 .6 4 9 ( / )60r ra d s? ???? ? ? ? ?； t —— 手臂升降啟動或制動的時(shí)間：本設(shè)計(jì)取為 ( )ts? ； 0J —— 手臂升降時(shí)各部件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 2()kgm ， 其中： 0 S l dJ J J J? ? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 式中： sJ —— 絲桿對其轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量 2()kgm ， 其中： 437 .8 1 0smJ D L? 式中： mD —— 絲桿的公稱直徑由前計(jì)算得 ( )mDm? L —— 絲桿的長度本設(shè)計(jì)取為 (m) 代入得： 4327 .8 0 .0 2 5 0 .4 5 1 00 .0 0 1 3 7( )sJ kg m? ? ? ??? lJ —— 升降電機(jī)與絲桿間的聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量 2s J =(kg )m? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 (軟件版 ) 得； dJ —— 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 20 .0 0 0 1 7 6 4 ( )dJ kg m?? 查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 218 得； 代入得： 0 S l dJ J J J? ? ? 2 = 0 . 0 0 1 3 7 + 0 . 0 0 1 8 + 0 . 0 0 0 1 7 6 4 = 0 . 0 0 3 3 5 ( )kg m? 把以上代入 0gaMJt?? 得： 35 ?? ( )Nm?? 其中： /2mfM GfD? ； 式中： G—— 手臂的自重約為 200N f—— 絲桿螺母副與絲桿間的摩擦系數(shù) f= 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 (軟件版 ) 得 代入得： /2mfM GfD? 20 0 8 25 / ( )Nm? ? ??? 得： c ga fM M M?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 ( )Nm???? 電機(jī)與絲桿直接聯(lián)接所以 i=1； 所以 0 .6 0 9 ( )ip cM M N m? ? ? 36. 649( / )lpw w rad s??? 上式中： lpw —— 負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速（ rad/s），如上計(jì)算 ： 3 6 .6 4 9 ( / )lp rad s? ? ； lpM —— 負(fù)載峰值力矩（ Nm），如上計(jì)算： 09 ( )ipM N m?? 電動機(jī)的功率計(jì)算式： lp lpm MP ?? ?? 上式中： ? —— 計(jì)算系數(shù)，其中一般 ?? ，本設(shè)計(jì)中?。?2?? ； ? —— 絲桿傳動裝置的效率，一般取 ?? ，本設(shè)計(jì)中取： ?? ； 代入以上數(shù)據(jù)得： lp lpmMP ?? ?? 2 09 36 .64 9 / .80 ( )W? ? ?? 根據(jù)負(fù)載峰值力矩 lpM? 最大靜轉(zhuǎn)矩，選用步矩角為 3? 步進(jìn)電機(jī) 75 003BF ，其最大靜轉(zhuǎn)矩為 ，滿足負(fù)載峰值力矩 lpM? 最大靜轉(zhuǎn)矩的要求。 電機(jī)參數(shù)表 41 電機(jī)型號 相數(shù) 步距角 /（176。） 電壓 /V 最大靜轉(zhuǎn)矩 /N m(Kgf cm) 最高空載啟動頻 率 /HZ 運(yùn)行頻率 /HZ 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 105? Kg m2 分配方式 質(zhì)量 /Kg 75BF003 3 3 30 0． 882（ 9） 1250 16000 1． 568 三相六拍 1． 58 畢業(yè)