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正文內(nèi)容

臥式加工中心機械手的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計doc(編輯修改稿)

2025-08-13 23:59 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 輪(雙曲線齒輪)這些齒輪又稱空間齒輪。齒輪齒形曲線主要采用漸開線、其它還有擺線、圓弧線等,由于漸開線齒形容易制造,便于安裝,所以大多數(shù)齒輪采用漸開線齒形。齒形標(biāo)準(zhǔn):(摘自JB10060,JB30462)輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一,形式很多,應(yīng)用廣泛,傳遞的功率近十萬千瓦,圓周速度可達(dá)200m/s。齒輪傳動按照兩齒輪軸在機構(gòu)中相對位置的不同1) 齒輪傳動主要特點:效率高 在常用的機械傳動中,以齒輪傳動的效率為最高。如一級圓柱齒輪的效率可達(dá)99%。這對大功率傳動十分重要,因為即使效率只提高1%,也有很大的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)構(gòu)緊湊 在相同的使用條件下,齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。工作可靠,壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪,工作十分可靠,壽命可長達(dá)一、二十年,這也是其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用,也就是由于這一特點。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高,價格較貴,且不宜用于傳動距離大的場合。齒輪傳動可做成開式、半開式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機械、建筑機械以及簡易的機械設(shè)備中,有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機殼,齒輪完全暴露在外邊,這叫開式齒輪傳動。這種傳動外界雜物極易侵入,而且潤滑不良,因此工作條件不好,輪齒也極易磨損,故只宜用于低速傳動。當(dāng)齒輪傳動裝有簡易的防護(hù)罩,有時還把大齒輪部分地浸入油池中,則稱為半開式齒輪傳動。它的工作條件雖有改善,但仍不能做到防止外界雜物侵入,潤滑條件也不算最好。而汽車、機床、航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動,都是裝在精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體(機匣)內(nèi),這稱為閉式齒輪傳動(齒輪箱)。它與開式或半開式相比,潤滑及防護(hù)等條件最好,多用于重要的場合。2)設(shè)計原則:所設(shè)計的齒輪傳動在具體的工作情況下,必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力,以保證在整個工作壽命期間不致失效。目前設(shè)計一般使用的齒輪傳動時,通常按保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計算。設(shè)計齒輪傳動時,應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力,而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此,對齒輪材料性能的基本要求為:齒面要硬,齒芯要韌。常用的齒輪材料有鋼、鑄鐵和一些非金屬材料。3)設(shè)計步驟:整個回轉(zhuǎn)頭回轉(zhuǎn)180176。換刀的運動是由回轉(zhuǎn)液壓缸8驅(qū)動,回轉(zhuǎn)液壓缸的輸出軸上安裝有齒輪99,齒輪41裝在套筒上,回轉(zhuǎn)液壓缸固定在立柱上。當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸動片轉(zhuǎn)動時,齒輪99帶動齒輪41轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)角的極限位置可由螺釘限定,同時有微動行程開關(guān)發(fā)出到位信號,其運動的計算公式為:φ41/φ99=Z2/(Z1+Z2) (3)式中φ41 回轉(zhuǎn)頭的回轉(zhuǎn)角度φ99回轉(zhuǎn)缸動片的轉(zhuǎn)角Z1齒輪41的齒數(shù)Z2齒輪99的齒數(shù)由于在這里φ44=180176。,φ99=280176。,即:180176。/280176。= Z2/(Z1+Z2)解得:兩齒輪的齒數(shù)比μ= Z2/Z1=(1)選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)直齒圓柱齒輪傳動。械手換刀時速度較高,我們選用6級精度(GB1009588)。材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)為Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=μZ1=24=,取Z2=43。(2)按齒面接觸強度設(shè)計查機械設(shè)計[3]知其設(shè)計公式如下,即:d1t≥{(KtT1/φd)[(μ177。1)/μ](ZE/[σH])2}1/3 (4)a確定公式內(nèi)各計算式數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt=計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=105P1/n1=10530/ =選取齒寬系數(shù)φd=1材料的彈性影響系數(shù)ZE =按齒輪齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 σHlim1 =600MPa。大齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim2=550MPa。由式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=6014601(2830015)=109N2=109/=109 接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 =。K HN2=計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得[σH]1= KHN1σHlim1/S=600MPa=546MP [σH]2= KHN2σHlim2/S=550Mpa=517Mpa b計算試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入[σH]中較小的值d1t≥{(KtT1/φd)[(μ177。1)/μ](ZE/[σH])2}}1/3 ={(105/1)[(+1)/]()2}1/3 =計算圓周速度vv=πd1tn1/601000=π1460/601000m/s=(5)計算齒寬bb=φdd1t=1= (6)計算齒寬與齒高之比b/h模數(shù) mt=d1t/ Z1=(7)齒高 h=== (8)b/h=計算載荷系數(shù)根據(jù)v=,6級精度,由此得動載荷系數(shù):KV=。直齒輪 ,假設(shè)KAFt/b≤100N/[3]圖108可得:KHα=KFα=。 (9)由機械設(shè)計[3]表102可查得使用系數(shù):KA=1。由機械設(shè)計[3]表104查的7級精度、小齒輪相對支承非對稱分布時,KHβ=+(1+)φd2+103b (10)將數(shù)據(jù)代入后得KHβ=+(1+12)12+103= 由b/h=, KHβ=,查機械設(shè)計[3]圖1013得KFβ=。故載荷系數(shù):K=KAKVKHαKHβ=1= 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由機械設(shè)計[3]式(1010a)得d1= d1t(K/Kt)2/3=()2/3㎜=㎜ (11)計算模數(shù)mm=d1/ Z1=㎜=㎜ (3)按齒根彎曲強度設(shè)計查機械設(shè)計[3]得彎曲強度計算的設(shè)計公式為m≥[(2KT1/φd Z12)(YFaYSa/[σF])]1/3 (12)a 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值由機械設(shè)計[3]圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限:σFE1=500Mpa大齒輪的彎曲疲勞強度極限:σFE2=380Mpa查得彎曲疲勞壽命系數(shù):KFN1=KFN2=計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù):S=由式得[σF]1= KFN1/σFE1=500/= (13)[σF]2= KFN2/σFE2=380/= (14)計算載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ=1= (15)查取齒形系數(shù)由機械設(shè)計[3]表105 查得:YFa1=YFa2=查取應(yīng)力校正系數(shù)由機械設(shè)計[3]表105查得:YSa1 =YSa2=計算大、小齒輪的YFaYSa/[σF]并加以比較YFa1YSa1/[σF]1 =(16)YFa2YSa2/[σF]2=大齒輪的數(shù)值大。b 設(shè)計計算m≥[(2105)/1242]]1/3mm=對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān),=3。按接觸強度算得的分度圓直徑d1=,算出小齒輪齒數(shù):小齒輪齒數(shù):z1= d1/m=大齒輪齒數(shù):z2=μz1=32=取z2=58這樣設(shè)計出的齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強度,又滿足了齒根彎曲疲勞強度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊,避免浪費。(4)幾何尺寸計算分度圓直徑d1=z1m=323mm=96mmd2=z2m=583mm=174mm2)計算中心距a= (d1+d2)/2=(96+174)/2mm=134mm (17)3)計算齒輪寬度b=φdd1=196mm=96mm(5)驗算 Ft =2T1/d1=2105/96N= (18) KAFt/b=1<100 N/mm,合適。另外,機械手臂的伸出和縮回是通過齒輪齒條傳動進(jìn)行的,其設(shè)計過程與此相似,由于受篇幅的限制,這里就不再敘述設(shè)計步驟。 軸的設(shè)計軸是組成機械的一個常用的重要零件,它支持著其他轉(zhuǎn)動零件如齒輪、蝸輪等零件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩,它由軸系支持、軸承則安放在箱體或機架上面,軸承、軸和軸上零件形成一個組成體,稱為軸系。組成軸系的主要零件軸、軸承、聯(lián)軸器等稱為軸系零件。軸設(shè)計的主要問題:軸的設(shè)計主要包括:軸的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性計算等,設(shè)計軸的主要步驟如下:(1)根據(jù)機械傳動總體布局?jǐn)M定軸上零件的位置。(2)選擇軸的材料。(3)初步估計軸的直徑。(4)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。(5)進(jìn)行軸的強度、剛度、振動計算。(6)校核鍵、軸承、聯(lián)軸器等的強度或壽命。(7)繪出軸系的裝配圖、零件圖等。軸是組成機械的一個重要零件。它支承著其他轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩,同時它又通過軸承和機架聯(lián)接。所有軸上零件都圍繞軸心線作回轉(zhuǎn)運動,形成了一個以軸為基準(zhǔn)的組合體——軸系部件。軸的總類:軸按受載情況分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸,其中轉(zhuǎn)軸既支承傳動機件又傳遞力,即承受彎矩和扭矩兩種作用;心軸只起支承旋轉(zhuǎn)件作用而不傳遞動力,即只承受彎矩作用;傳動軸主要傳遞動力,即主要承受扭矩作用。按結(jié)構(gòu)形狀分為:光軸、階梯軸、實心軸、空心軸等。按幾何軸線形狀分為:直軸、曲軸、鋼絲軟軸。設(shè)計軸時應(yīng)考慮多方面的因素和要求,其中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強度和剛度。對于高速軸還應(yīng)考慮震動穩(wěn)定性問題。軸的常用材料軸的材料種類很多,設(shè)計時主要根據(jù)對軸的強度、剛度、耐磨性等要求,以及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式,同時考慮制造工藝問題加以選用,力求經(jīng)濟(jì)合理。軸的常用材料是3450優(yōu)質(zhì)碳素鋼,對于受載較小或不太重要的軸,也可以用AA5等普通碳素鋼。對于受力較大,軸的尺寸和重量受到限制,以及有某些特殊要求的軸,可采用合金鋼。根據(jù)工作條件要求,軸可在加工前或加工后經(jīng)過整體或表面處理,以及表面強化處理(如噴丸、輥壓、氮化等),以提
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