【正文】 積）為 A(單位為 mm)，螺紋中徑為 d2(單位為 mm2),螺紋工作高度為 h(單位為 mm),螺紋螺距為 P(單位為 mm),螺紋工作圈數(shù)為 u=H/P,則螺紋工作面上的耐磨性條件 [1]為：P=F/A=F/ d2hH≤[P] ()?令 =H/d2，則 H= d2。代入()中整理后得，??31d2≥ ()][PhF??對于梯形螺紋和矩形螺紋，h= ，則，d2≥ = = ()][?取 d2=16mm，則 H=16=40mm。公稱直徑 d=18mm 根據(jù)公式算得螺紋中徑 d2 后，按國家標準查得 D3=d，小徑為 ，D 4=d，大徑為 ，D 1=14mm，螺距為 4mm 。u=H/P=40/4=10≤10～ 12 ()所以滿足要求。由于水平傳動，所以并無自鎖要求即無需檢驗。 螺桿的強度計算受力較大的螺桿需進行強度計算。螺桿工作時承受軸向壓力（或拉力）F和扭矩 T 的作用。螺桿危險截面上既有壓縮（或拉伸）應力，又有切應力。因此，校核螺桿強度時，應根據(jù)第四強度理論 [1]求出危險截面的計算應力 =ca?= =1/A ≤[ ] ()23???22)/(3)/(TWAF?212)/4(3dTF?()arctn/???????????= 176。 ()? ?uT=Ftan( )d2/2=10450tan(176。+176。)16/2=13660mm ()?2 2211/3(4/)0953(16/.5)4/???= (4/).7509=105964/()=≤785/3～5=157～ ()所以滿足要求。 螺桿的穩(wěn)定性計算對于長徑比較大的受壓螺桿，當軸向壓力 F 大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(fā)生側向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力F(單位為 N)必須小于臨界載荷 Fcr(單位為 N)。則螺桿的穩(wěn)定性條件為：Ssc=Fcr/F[1]。32其中：S sc——螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)；Ss ——螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，由于該滾珠絲杠為傳導螺旋，所以 Ss=～4；Fcr——螺桿的臨界載荷，單位為 N；根據(jù)螺桿的柔度 [1]。此處， 為螺桿的長度系數(shù)。ils/????表 不同固定方式的長度系數(shù)端部支撐情況 長度系數(shù) ?兩端固定一端固定，一端不完全固定一端鉸支，一端不完全固定兩端不完全固定兩端鉸支一端固定，一端自由根據(jù)設計可知，長度系數(shù) 為 。?且臨界載荷 Fcr 可按歐拉公式計算，即Fcr= ()22)/(lEI??其中：E——螺桿材料的拉壓彈性模量，單位為 Mpa，E= 105Mpa ；I——螺桿危險截面的慣性矩，I= ，單位為 mm4。64/1d22/()crIl??? )()??? 266 55./79? ()130N? ()～??所以滿足要求穩(wěn)定。 絲杠副的選擇計算現(xiàn)國內外文獻上對滾珠絲杠副還沒有統(tǒng)一的分類，但各國一般是按以下原則進行分類的，普通滾珠絲杠副一般指公稱直徑 d0=16～100mm，導程33Ph=4～20mm，螺旋升角 φ＜9176。 。微型滾珠絲杠副指公稱直徑 d0≤12mm 的滾珠絲杠副。對于導程 Ph≤3mm 的滾珠絲杠副稱為微型小導程滾珠絲杠副，螺旋升角 φ＞9176。的滾珠絲杠副稱為微型大導程滾珠絲杠副。大導程滾珠絲杠副指公稱直徑 d0≥16mm，螺旋升角 17176?！荭眨?176?；驅С蘢0≤Ph≤d0 的滾珠絲杠副，對于螺旋升角 φ＞17176。稱為超大導程滾珠 絲杠副。重型滾珠絲杠副指公稱直徑 d0≥125mm 的滾珠絲杠副。滾珠絲杠副按用途分為兩類：定位滾珠絲杠副（用于控制軸向位移）和傳動滾珠絲杠副（用于傳遞動力） 。本次設計主要是為了傳遞軸向位移，應選用定位滾珠絲杠副。滾珠絲杠的螺母結構有整體式和組合式。前者結構簡單，但磨損增大時軸向間隙無法調整。后者通過調整可以補償磨損或消除軸向間隙。本次設計采用整體式螺母。具體結構如下圖所示：圖 整體式螺母 螺母的疲勞壽命計算滾珠絲杠副的主要失效形式是疲勞點蝕，其疲勞壽命的計算與滾動軸承類同。一般按額定動負荷或額定靜負荷選用滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。滾珠絲杠副已有專業(yè)工廠生產。必須的額定動負荷 [2]： ()39。3439。??caFC?34 ()cFHLK?F——軸向載荷；——載荷系數(shù)；K——硬度影響系數(shù)；H——短行程系數(shù)；L——計算載荷；cF——額定動載荷；aC——要求的使用壽命；39。hn——螺杠的轉速。所以 ???24124N ()39。3439。?3424.?8.?根據(jù)計算求得的 選擇滾珠絲杠副的規(guī)格，該規(guī)格滾珠絲杠的 選擇39。a aC?39。滾珠絲杠副的型號為：CDM4000—3。 螺母螺紋牙的強度計算螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺杠，故只需校核螺母螺紋牙的強度。如果將一圈螺紋每圈螺紋沿螺母的螺紋大徑 D(單位 mm)展開，則可看作寬度為 D 的懸臂梁。假設螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為 F/n，并作用在以螺?紋中徑 D2(單位為 mm)為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面 aa 的剪切強度條件[2]為： ()/[]FDbu?????：a?螺 紋 牙 危 險 截 面 的 彎 曲 強 度 條 件 為 ()26/[]bbl??式中 b——螺紋牙根部的厚度，單位為 mm，對于梯形螺紋，b=，P 為螺距； l——彎曲力臂，單位為 mm，看參考圖 [2]可知， l=DD2/2； [ ]——螺母材料的許用切應力，單位為 MPa；? [ ]——螺母材料的許用彎曲應力，單位為 Mpa；b? D——螺母螺紋的大徑；35 d1——螺杠的小徑。剪切強度條件 [2]為：=F/ 10450/()=≤[ ]=??Dbu? ?()(其中，b==；u=H/P=40/4=10 。)所以滿足要求。螺紋牙危險截面 aa 的彎曲強度條件 [2]為：=6Fl/ =[610450(－14)/2]/ ?uD2??=141075/3436=≤[～][ ]=785/5=157Mpa ()?所以滿足要求。 螺母凸緣的強度計算在螺旋起重器螺母的設計計算中，除了進行耐磨性計算與螺紋牙的強度計算外，還要進行螺母下端與螺母凸緣的強度計算。工作時，在螺母凸緣與底座的接觸面上產生擠壓應力，凸緣根部受到彎曲及剪切作用。螺母下段懸置，承受拉力和螺紋牙上的摩擦力矩作用。(1) 凸緣與底座接觸表面的擠壓強度 [2]計算：=104504/(522322)=104504/(1680))](4/[23DFp????=41800/=≤(～)[ ]=60～112 ()b?所以滿足條件。(2) 凸緣根部的彎曲強度 [2]計算：=M/W=1/4F(D4D3)/[1/6 ]=(D4D3)/ a2b?23aD?D?=10450(5232)/32102=≤[ ]=40～60 ()b?所以滿足條件。 絲杠驅動電機的選擇大臂的移動是通過絲杠來傳動的。TL=Ta+Tf+To ()式中，T L—折算到電機軸上的負載轉矩()36Ta—折算到電機軸上的加速力矩()Tf—折算到電機軸上的摩擦力矩()To—折算到電機軸上的附加摩擦力矩()Ta=Jr =1500/=() ()Tf =FoP103/2 =21564103/2 =() ()i????To=FamaxP( )103/2 =21564( )103/2 =()()21???式中，J r——折算到電機軸上的總慣量( )；t——系統(tǒng)時間常數(shù)(s)；nmax——電機最大轉速 (r/min)；Fo——導軌摩擦力 (N)；P——絲杠螺距 (mm)；i——降速比；——傳動鏈總效率(～)。?TL=Ta+Tf+To=++= ()PL=T ()? ()60/2n??n=v/P (P—絲杠螺距，v=) ()把() ()代入()，化簡得，PL=P/n=1302W= ()故選用安川伺服電機 ⅡSGMH20AAA41 ??。min/150,?額額 機械導軌的選擇在設計加工導軌時應滿足以下的要求：導向精度導軌在空載運動和切削條件下運動時，都應具有足夠的導向精度，保證導軌運動的準確度，這是保證導軌工作質量的前提。影響導向精度的主要因素有：導軌的結構形式，導軌的幾何精度和接觸精度，導軌和基礎件的剛度，導軌的油膜厚度和油膜剛度，導軌和基礎件的熱變形等。(1)幾何精度37直線運動導軌的幾何精度一般包括：導軌在豎直平面內的直線度（簡稱 A項精度） ，導軌在水平平面內的直線精度（簡稱 B 項精度） ，兩導軌面間平行度也叫扭曲（簡稱 C 項精度） ，在 A、B 兩項精度中都規(guī)定了導軌在每米長度上的直線度和導軌全長的直線度，在 C 項精度中，規(guī)定了導軌在每米長度上和導軌全長上，兩導軌面間在橫向每米長度上的扭曲值。上述 A、B 、C 三項精度的公差，可參考有關機床精度檢驗標準。(2)接觸精度精刨、磨削和刮研的導軌表面，接觸精度按 JB227878 的規(guī)定，采用著色法進行檢查，用接觸面所占百分比或 2525(mm)面積內的接觸點數(shù)來衡量。精度保持性精度保持性主要是由導軌的耐磨性決定的，它與導軌的摩擦性質、導軌和材料、工藝方法以及受力情況等有關。另外，導軌和基礎件的殘余應力也會使導軌發(fā)生蠕變而影響導軌的精度保持性。影響精度保持性的主要因素是磨損，提高耐磨性以保持精度是提高機床質量的主要內容之一，也是科學研究的一大課題。提高耐磨性的因素有很多，提高耐磨性應從設計、工藝、材料、熱處理、使用等各方面綜合考慮。這里主要從設計角度來進行分析。從設計的角度提高耐磨性的基本思路是：盡量爭取無磨損；在無法避免的磨損時盡量爭取少磨損、均勻磨損、以及磨損后能夠補償，以便提高使用期限 [2]。滿足上述要求，故選擇 HIWIN 線性導軌系列。 聯(lián)軸器的選擇與計算 選擇聯(lián)軸器的類型根據(jù)傳遞扭矩的大小，軸轉速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。通常選擇時考慮以下幾點：(1) 所需傳遞的扭矩的大小和性質以及對緩沖減振功能的要求。(2) 聯(lián)軸器的工作轉速高低和引起的偏心力大小。(3) 兩軸相對位移的大小和方向。(4) 聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。(5) 聯(lián)軸器的制造，安裝，維護，和成本。38在加工中心驅動系統(tǒng)中，由于要與伺服電機相連接，要保證傳動無間隙只有這樣才能準確完成脈沖指令，從而不丟失脈沖，通過以上的要求綜合考慮到以上的要求，選擇單節(jié)夾緊螺絲固定式的膜片聯(lián)軸器，它具有以下特點：膜片彈性聯(lián)軸器，它的靈敏度高，高的扭矩剛性，零回轉間隙，順時針和逆時針回轉特性完全相同，不銹鋼膜片補償徑向，角向和軸向偏差。 [1] 聯(lián)軸器的主要參數(shù)聯(lián)軸器的型號為 LK3 系列，材料為為鋁合金，額定扭矩 85 ,最大扭矩Nm?170 ，最高轉速 6000r/min，慣性力矩 ,靜態(tài)扭矩剛性 8600Nm? 6510??2kg?，徑向偏差 ,角向偏差 ，軸向偏差 mm。/rad?.5?圖 聯(lián)軸器參數(shù)圖其中軸徑尺寸分別各為 φ30mm，φ25mm 。 聯(lián)軸器的計算扭矩由于機器起動過程有動載荷，可能出現(xiàn)過載現(xiàn)象，所以應當按軸上的最大扭矩作為計算扭矩 ，計算扭矩按下式進行計算：caTTca=KAT ()式中 T 為公稱轉矩，單位為 ； 為工作情況系數(shù)。Nm?K公稱轉矩 =9550 N m ()950PTn?.??查得 KA=。由公式()得，39== m ()caATK??而該聯(lián)軸器的許用轉矩為 85 ，許用的最大轉速為 6000 r/min，因此該聯(lián)軸Nm?器適合。圖 聯(lián)軸器的三維視圖40結論本文是針對回轉殼體內自動粘貼膠片的任務，設計的一個 3—DOF 平面關節(jié)型機械手（包括 1 個移動關節(jié)，2 個轉動關節(jié)和末端執(zhí)行機構） 。由于回轉殼體口徑較小，設計時要重點考慮到機械手的運動范圍和如何避免對殼體與膠片的磨損。具體設計內容包括：1．對 3—DOF 平面機械手進行運動學分析，包括運動學方程的建立，運動學方程的正問