【正文】 徑向力 = =?? 計(jì)算支撐反力水平面受力圖如圖 (a)所示。+ =1HFr2= (+)H故 =， =垂直面受力圖如圖 (b)所示。+ +F=1V2t(+) =0t故 =， =、畫軸彎矩圖第 4 章 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與校核3141水平面彎矩圖見圖 (c) 圖。垂直面彎矩圖見圖 (d) 圖。HMVM合成彎矩圖見圖 (e)圖，合成彎矩 M= 。2VH?、畫轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 T= T ，轉(zhuǎn)矩圖見圖 (f) 圖。1 1T(a)(b) (c)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)42(d)(e)(f)圖 　大軸 1 的受力分析、按彎扭合成應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核de 段的中間截面為危險(xiǎn)截面。取 =。?哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文3443當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 =378180=226908 N mmT?=，查表知 =70MPa，所以 ??22/eMW?????1b??e? 。因此大1b?軸 1 的強(qiáng)度滿足要求，故安全 [2630]?！?大軸 2 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核　大軸 2 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 　大軸 2 的傳動(dòng)方案確定大軸 2 上的零件的裝配方案大軸 2 上的零件的裝配方案如圖 所示。確定大軸 2 的材料以及各段直徑和長(zhǎng)度大軸 2 的材料為 40Cr，調(diào)制處理。由于密封箱的壁厚為 45mm，孔徑為 150mm，因?yàn)橥獠窟€要裝端蓋，這段軸頸上還要裝配軸承，所以 gh 段的長(zhǎng)度為 41mm，直徑為85mm,裝配的軸承為角接觸球軸承，型號(hào)是 7217C。固定軸承的軸肩高度為 。fg 段為過渡段，長(zhǎng)度為 80mm，直徑 92mm，固定齒輪的軸肩高度為 。由于大齒輪的齒寬為 75mm，軸頭的長(zhǎng)度應(yīng)該小于輪轂的長(zhǎng)度，所燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)44以 de 段的長(zhǎng)度為 60mm，直徑為 90mm。為了齒輪的周向定位，這段軸上還要開有鍵槽，來安裝平鍵。根據(jù)這段軸的直徑和長(zhǎng)度，鍵槽的寬度為 25mm，長(zhǎng)度為 50mm，鍵槽的鍵槽深為 7mm。cd 段要安裝用于齒輪的軸向固定和軸承的軸向固定的軸套，考慮到另一半的密封箱的壁厚和孔徑以及大齒輪的輪轂比軸頭多出的長(zhǎng)度，這段軸頸的長(zhǎng)度為 45mm，直徑為 85mm。裝配的軸承為角接觸球軸承，型號(hào)是 7217C。bc 段為過渡段，長(zhǎng)度為 ，直徑為 80mm。ab 段與鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的底桿相連，并且穿過大臂末端的通孔，大臂在此處的厚度為 39mm，孔徑為 95mm，底桿的厚度為 40mm，孔徑為 90mm，這段軸與底桿的連接方式是脹緊聯(lián)結(jié)，通過脹緊套使大軸 2與底桿連接在一起。根據(jù)以上條件這段軸的長(zhǎng)度為 ，直徑為60mm。脹緊套選用 Z2 型脹緊套?！〈筝S 2 的強(qiáng)度校核大軸 1 是帶動(dòng)大臂實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)的軸，大軸 2 是帶動(dòng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的軸。從第三章可知大軸 1 受到的轉(zhuǎn)矩是 378180 N mm，而且同時(shí)承受大臂和小臂的總重量。大軸 2 受到的轉(zhuǎn)矩是 50400 N mm，但是只承受底桿的重量。兩根軸的主體機(jī)構(gòu)和材料以及熱處理方式一樣，大軸 2 的受力比大軸 1 的受力小得多，當(dāng)大軸 1 滿足強(qiáng)度條件時(shí)，大軸 2 必然滿足強(qiáng)度條件。燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)論文45　 小軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 小軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 　小軸 1 的傳動(dòng)方案確定小軸 1 上的零件的裝配方案小軸 1 上的零件的裝配方案如圖 所示。確定小軸 1 的材料以及各段直徑和長(zhǎng)度小軸 1 的材料為 40Cr，調(diào)制處理。ab 段的主要用處是通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連，電機(jī)輸出端的軸徑是24mm，再根據(jù)凸緣軸器的寬度，ab 段的長(zhǎng)度為 35mm，直徑為24mm。這一段由于和聯(lián)軸器連接，所以開有鍵槽，具體尺寸和電機(jī)輸出端的一樣。bc 段是過渡段，長(zhǎng)度為 40mm，直徑為 28mm。由于密封箱的壁厚為 45mm，孔徑為 62mm，因?yàn)橥獠窟€要裝端蓋，這段軸頸上還要裝配軸承，所以 cd 段的長(zhǎng)度為 25mm，直徑為30mm，裝配的軸承為角接觸球軸承，型號(hào)是 7206C。固定軸承的軸肩高度為 4mm。ef 段為過渡段，長(zhǎng)度為 95mm，直徑 38mm。由于小齒輪的齒寬為 70mm，軸頭的長(zhǎng)度應(yīng)該小于輪轂的長(zhǎng)度，所以 fg 段的長(zhǎng)度為 67mm，直徑為 35mm。為了齒輪的周向定位，這段軸上還要開有鍵槽，來安裝平鍵。根據(jù)這段軸的直徑和長(zhǎng)度，鍵槽的寬度為 12mm，長(zhǎng)度為 56mm，鍵槽的鍵槽深為 5mm。固定齒輪的軸肩高度為 。gh 段要安裝用于齒輪的軸向固定和軸承的軸向固定的軸套，考慮到另一半的密封箱的壁厚和孔徑以及大齒輪輪轂比軸頭多出的長(zhǎng)度，這段軸頸的長(zhǎng)度為 50mm，直徑為 30mm。裝配的軸承為角接觸球軸承，型號(hào)是 7206C。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)46 小軸 1 的強(qiáng)度校核計(jì)算齒輪的受力轉(zhuǎn)矩 T =10 =10 (3/75) 16??1/Pn?6=378180N mm圓周力 = =12606NtF12/d徑向力 = =??計(jì)算支撐反力水平面受力圖如圖 (a)所示。+ =1HFr2153= (67+153)故 =， =垂直面受力圖如圖 (b)所示。+ =1VF2t(67+153)= 67t故 =， = 畫軸彎矩圖水平面彎矩圖見圖 (c) 圖。垂直面彎矩圖見圖 (d) 圖。HMVM合成彎矩圖見圖 (e)圖，合成彎矩 M= 。2VH?畫軸轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩 T= T ，轉(zhuǎn)矩圖見圖 (f) 圖。1 1T第 4 章 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與校核47(a)(b)(c) (d)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)48(e)(f)圖 　小軸 1 的受力分析按彎扭合成應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核 fg 段的中間截面為危險(xiǎn)截面。取 =。?當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 =378180=226908 N mmT?=，查表知 =70MPa，所以 ??22/eMW?????1b??e? 。因此小軸 1 的強(qiáng)度滿足要求，故安全。??1b?　 小軸 2 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核小軸 2 的結(jié)構(gòu)與小軸 1 一樣，但驅(qū)動(dòng)元件的輸出轉(zhuǎn)矩較小。上面校核的小軸 1 的強(qiáng)度滿足要求，故小軸 2 的強(qiáng)度必然滿足要求?！?回轉(zhuǎn)底盤與腰部主軸連接螺釘?shù)男：搜炕剞D(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩 T= 。Nm?選取的螺釘材料為 Q235，直徑為 12mm，固定用的螺栓數(shù)目為第 4 章 軸、螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)與校核496。取可靠系數(shù) C=，結(jié)合面摩擦系數(shù) f=， =65mm。ir預(yù)緊力 = =601/()iFTfr????./(65)??查表取材料屈服極限 =240MPaS?查表取安全系數(shù) S=故需用應(yīng)力 = =160MPa??/由此螺釘?shù)闹睆?=??()4dF??所以預(yù)選取的螺釘滿足強(qiáng)度要求?！?本章小結(jié)本章對(duì)噴漆機(jī)器人的重要傳動(dòng)零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。對(duì)大軸 1 、大軸 小軸 小軸 2 的各個(gè)段的尺寸進(jìn)行了確定，同時(shí)確定了安裝在軸上的軸承的類型和型號(hào)，最后按照彎扭合成力矩對(duì)軸進(jìn)行了校核。同時(shí)根據(jù)腰部的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)腰部回轉(zhuǎn)底盤處的連接螺釘強(qiáng)度校核。經(jīng)計(jì)算均滿足強(qiáng)度的條件。結(jié) 論本文完成了 6 自由度關(guān)節(jié)式噴漆機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在 的最大覆蓋范圍內(nèi)自動(dòng)噴漆的功能，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。180。3m主要完成了以下工作：完成了對(duì)噴漆機(jī)器人的方案設(shè)計(jì)。機(jī)器人可實(shí)現(xiàn) 6 個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，分別為：腕部噴槍的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，腕部回轉(zhuǎn)套的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，小臂的俯仰運(yùn)動(dòng)，大臂的俯仰運(yùn)動(dòng)，腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。用簡(jiǎn)單的空間幾何的方法建立了噴漆機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間的數(shù)學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行研究。論證分析過程用到極限點(diǎn)法，即證明能夠滿足燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)50各個(gè)極限點(diǎn)，則其它各點(diǎn)必然滿足。結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的噴漆機(jī)器人能夠滿足作業(yè)空間要求。完成了驅(qū)動(dòng)元件和傳感器的選擇。 完成零部件的設(shè)計(jì)并對(duì)重要零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。主體采用鋁合金材料大大減輕總體質(zhì)量，有利于提高其動(dòng)態(tài)特性。其中零部件設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)是小臂關(guān)節(jié)采用了典型平行四邊型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的好處是避免把驅(qū)動(dòng)元件直接安裝到關(guān)節(jié)上，從而解決了小臂質(zhì)量大、轉(zhuǎn)矩大的缺點(diǎn)。另外此結(jié)構(gòu)保證了小臂自平衡，從而減少小臂的靜態(tài)力矩。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)論文51參考文獻(xiàn)[1] 杜祥瑛．工業(yè)機(jī)器人及其應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991:5257P．[2] 曲道奎 張念哲 ．機(jī)器人技術(shù)的新進(jìn)展[EB][3] 羅輯，杜柳青，袁冬梅，曾宇丹．機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]．機(jī)床與液壓，2022，9(1) ：2528P ．[4] 卞正崗．動(dòng)化技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J] ．國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2022，9(1) ： 2528P．[5] 歐鋆．機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J] ．廣西電業(yè)，2022，10(10) ：99100P ．[6] 黃純穎．設(shè)計(jì)方法學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：1226P．[7] 馬香峰．機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：2340P．[8] 蔣新松．工業(yè)機(jī)器人[M]．北京：科學(xué)出版社，1997：8892P．[9] 高峰，劉辛軍．機(jī)器人機(jī)構(gòu) CAD 的研究[J]．機(jī)械工程報(bào)：2022，36(4)： 913P．[10] 王天然．機(jī)器人 [M]．北京：化工業(yè)出版社，2022：29P．[11] ，，and ，A framework to planning robotic flexible assembly cells，in 32nd International Conference on Computers and Industrial Engineering， Limerick，Ireland，pp．2022:607615P ．[12] 蔡自興．機(jī)器人學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2022：2030P．燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)52[13] 周伯英．工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995：815P．[14] 殷際英，何廣平．關(guān)節(jié)型機(jī)器人[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2022：120P．[15] 孫迪生，王炎．機(jī)器人控制技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998：2556P．[16] 龐啟淮．小功率電動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996：112121P．[17] 朱喜林，張代治．機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．北京：科學(xué)出版社，2022：211215P.[18] 徐世昌．機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2022：305312P．[19] 方大千等．電動(dòng)機(jī)速查速算手冊(cè)[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2022：3339P．[20] [日] 三浦宏文．機(jī)電一體化實(shí)用手冊(cè) [M]．北京：科學(xué)出版社，2022：169188 ．[21] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2022：466572P．[22] 商大中．理論力學(xué)[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2022：122132P．[23] 劉艷磊，張建中．大學(xué)物理教程[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2022：5167P．[24] 楊在林．工程力學(xué)[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2022：1324P．[25] 武清璽，許慶春，趙引．動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)[M]．江蘇：河海大學(xué)出版社，2022：2736P．[26] 楊恩霞．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，燕山大學(xué)本科生畢業(yè)論文532022：126234P．[27] 曾光奇，胡均安．工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2022：59113P．[28] 鄭文緯，吳克堅(jiān)．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社，1996：67103P．[29] 李廣君，王鋼，石鈴．機(jī)械工程制圖[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2022：185319P．[30] 劉品 陳軍．機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2022：37154P．[31] Z. 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