【正文】 ＝120MPa實際應(yīng)力為???? ＝120MPa,因此強(qiáng)度安全，此處平鍵聯(lián)接的選用是合格的。??? 傳動齒輪的設(shè)計與校核 水平運(yùn)動傳動齒輪副的設(shè)計與校核已知工作條件：輸出功率 ，???摩擦等因素造成的功率損失和安全系數(shù)，取 P＝。大齒輪轉(zhuǎn)速 400r/min,初定傳動比 i＝2，則小齒輪轉(zhuǎn)速為 200r/min.1. 選材料，定等級小齒輪選用 (調(diào)質(zhì))，硬度為 280HBS。40rC大齒輪選用 45 鋼 (調(diào)質(zhì))，硬度為 240HBS。根據(jù)工作條件，定為 8 級精度，選小齒輪齒數(shù) ，則大齒輪齒數(shù)129Z?。295Z??2. 因齒面為軟齒面，故應(yīng)按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，按齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算：設(shè)計計算公式均摘自《機(jī)械設(shè)計實用手冊》 [4]表 5－6 齒輪設(shè)計過程列表計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果（1）初步計算轉(zhuǎn)矩 140TNm?A齒寬系數(shù) d?由表 查取 .??d .?d接觸疲勞極限 limH?由圖 MPaHl5872im1?初步計算需用接觸應(yīng)力 HP MPaHlP5809..0712im21! ???P6392!?35 / 47動載荷系數(shù) ??K續(xù)表 5—6初步計算小齒輪直徑 1d?????????取 129dm初步齒寬 ?（2）校核計算圓周速度 ????精度等級 由表 選擇 8 級精度齒數(shù) 、模數(shù)zm取 129z58i?初取 ，129z?58m=1使用系數(shù) 由表 原動機(jī)均勻平穩(wěn)，工作機(jī)有中等沖擊 .AK動載系數(shù) 由圖 V由表 ，非硬齒面直齒輪，精度等級8 級 ??H齒向載荷分布系數(shù)..2HbKABCbd? ????????????.38K?區(qū)域系數(shù) 查出 ?HZ彈性系數(shù) 由表 查出 ? MPaE819齒形系數(shù) FaY由圖 ,查得 60.?FaaY應(yīng)力修正系數(shù) Sa由圖 查得 螺旋角系數(shù) ?Y由圖 查取 930??Y齒向載荷分布系數(shù) ?FK??/32/.5..69bh???由圖 查取?FK36 / 47續(xù)表 5—6許用彎曲應(yīng)力 FP?試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限 limF?由表 查最小安全系數(shù) inS由圖 確定尺寸系數(shù) XY由圖 確定彎曲壽命系數(shù) NT另外取 12211?RrelTRrelTVVSYlimliFXRrelTNSFP Y??? 22lim1li /4506NF??.?NT221/.5mFP?驗算 1FAVFFaSnKb????22211/???合格（4）許用接觸應(yīng)力驗算由表 取最小安全系數(shù) limHS總工作時間 1630??ht?HShth48應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （單向運(yùn)轉(zhuǎn)取 ）hLtnN1160?????20?接觸壽命系數(shù) 由圖 查出NTZ.1NZ82齒面工作硬化系數(shù) ??HBW ?W接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) 由表 按調(diào)質(zhì)鋼查XZ 潤滑油膜影響系數(shù)取為 1212121 ??VRL ZZ許用接觸應(yīng)力 limliHXWVLNTHPSZ? 221/??37 / 47續(xù)表 5—6驗算 21/FKZtHVAEH???????? ??21,minHPH???合格（3）確定主要傳動尺寸中心距 ??1/??取整 4a?分度圓徑 z? 12958dm齒寬 db?364b??。?）小結(jié)：齒輪主要傳動尺寸列表模數(shù) m 1壓力角 ? ?20分度圓直 d 12958d?齒頂高 ah1ahm???1齒根高 f .25ff 齒頂間隙 C0. 齒根圓直 fd1 fdh???258f ?中 心 距 a??21a?44齒 寬 b2.9db???m0~51 13b?240m齒頂圓直 ad21aah?281ad6因為此處的轉(zhuǎn)矩與速度為最大，齒輪模數(shù) m＝1 可以滿足強(qiáng)度要求，因為其他齒輪傳動處的轉(zhuǎn)矩和速度均較小，所以其他齒輪模數(shù)選用 m＝1 也可以滿足強(qiáng)度要求。為實現(xiàn)較高的互換性，其他傳動齒輪的小齒輪齒數(shù) ＝29，大齒輪齒Z數(shù) ＝58，機(jī)械手部件的加工工藝性較好2Z38 / 47第六章 機(jī)械手部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 水平運(yùn)動部件結(jié)構(gòu)設(shè)計水平運(yùn)動部件結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 4－13 所示：圖中，1 為水平運(yùn)動板，2 為螺母，3 為水平運(yùn)動絲杠，4 為導(dǎo)向套，5 為水平導(dǎo)向桿，6 為手爪安裝板。為降低加工成本, 將水平運(yùn)動板和手爪安裝板分開加工，再通過焊接的方法將其連接在一起，為保證加工工藝性能，水平運(yùn)動板和手爪安裝板的材料選用同種易焊接的材料，都是鑄造鋁合金ZAlSi7Mg。導(dǎo)向套通過螺紋連接在水平運(yùn)動板上，通過導(dǎo)向套與導(dǎo)向桿的相對滑動實現(xiàn)導(dǎo)向功能。 導(dǎo)向套與導(dǎo)向桿的配合屬于精密配合，參照有 圖 6－1 水平運(yùn)動部件結(jié)構(gòu)設(shè)計圖關(guān)手冊，配合精度選用 mm，而導(dǎo)向套 786Hg?與運(yùn)動箱體的配合主要考慮安裝及調(diào)整方便，配合精度選用 mm。8157Hf?導(dǎo)向套與導(dǎo)向桿的相對運(yùn)動摩擦較大，需要潤滑，導(dǎo)軌用潤滑劑分為三大類：（1）導(dǎo)軌油（滑道機(jī)油） （2）液壓導(dǎo)軌兩用油（3）潤滑脂。導(dǎo)軌油最主要的特性是有極強(qiáng)的粘附性和耐水沖洗性能以及極強(qiáng)的抗極壓性能。導(dǎo)軌的負(fù)荷一般在 10～100KPa，精密機(jī)床在 30KPa 左右，中等負(fù)荷在350KPa，最大的導(dǎo)軌負(fù)荷有 1KPa 以上的。導(dǎo)軌油的目的在于保護(hù)導(dǎo)軌及滑塊，套環(huán)不被磨損，長時間保護(hù)導(dǎo)軌的最佳精度。導(dǎo)軌有時會有水接觸，生產(chǎn)中，經(jīng)常有水會濺到導(dǎo)軌上，若導(dǎo)軌油的分水性能不佳就會被水分解，油滴到切削液中，會造成切削液污染，所以導(dǎo)軌的分水性能極重要。 表 6－1 導(dǎo)軌潤滑的粘度選擇列表導(dǎo)軌油粘度 適用額定壓力 適用滑動速度32 7MPa 可用于 10m/min68 70KPa 可用于 10m/min150 400KPa 10m/min39 / 47220 400KPa 10m/min本機(jī)械手的導(dǎo)向系統(tǒng)負(fù)載較小，滑動速度適中，而工業(yè)生產(chǎn)中 68潤滑油應(yīng)用最為廣泛，因此，潤滑油選用 68，為實現(xiàn)較高的互換性，豎直導(dǎo)向系統(tǒng)及兩個絲杠螺母選用的潤滑油也選用 68。 運(yùn)動箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計為減輕結(jié)構(gòu)重量，運(yùn)動箱體的材料選用不銹鋼板材板金加工成型，材料型號為 1Cr18Ni9Ti。因箱體同時作為豎直運(yùn)動部件和水平運(yùn)動部件的支撐部分，因此箱體的剛度很重要，為提高支撐剛度，豎直方向上，兩支撐桿成對角布置，兩導(dǎo)向桿也按對角布置，這樣水平運(yùn)動部件的重量就能均勻分布在各個桿件和絲杠上。水平方向上，水平絲杠和導(dǎo)向桿均為懸臂結(jié)構(gòu)，為提高剛度，兩導(dǎo)向桿同樣是對角布置，水平絲杠位置在箱體中心處，剛度最佳。詳細(xì)設(shè)計請參閱下頁設(shè)計圖 6－圖 6－圖 6－4。運(yùn)動箱體上 Φ12mm 的 4 個孔都是支撐桿穿過的通孔，因支撐桿直徑為Φ10mm，因此，Φ12mm 孔的尺寸公差要求較低，尺寸公差按未注公差原則。Φ15mm 孔為導(dǎo)向套安裝孔，為便于調(diào)整，選用間隙配合 mm。8157Hf?Φ35mm 孔為軸承座安裝孔，因軸承座先焊接在箱體上，再進(jìn)行加工，因此對公差有一定要求，選用間隙配合 mm,豎直導(dǎo)向桿和豎直絲杠與水平絲8357Hg?杠是機(jī)械手的兩個直線方向運(yùn)動機(jī)構(gòu)，要保證末端執(zhí)行器的定位和導(dǎo)向精度，兩個導(dǎo)向套安裝孔和豎直螺母安裝孔對于軸承座安裝孔 Φ35mm 都有垂直度要求，查資料 ，選用 6 級精度，垂直度公差為 。因水平導(dǎo)向桿要起到[6]導(dǎo)向作用，因此兩導(dǎo)向桿與絲杠軸承座安裝孔必須有平行度要求，查資料 ，[6]選用 6 級精度，平行度公差為 。40 / 47圖 6－2 運(yùn)動箱體前視圖圖 6－3 運(yùn)動箱體俯視圖41 / 47圖 6－4 運(yùn)動箱體右視圖42 / 47第七章 總結(jié)本設(shè)計為三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)械手，其工作方向為兩個直線方向和一個旋轉(zhuǎn)方向。在控制器的作用下，機(jī)械手可以執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一動作,還可以執(zhí)行其他簡單動作，本機(jī)械手有一定柔性，可以作為一個多功能的單片機(jī)控制運(yùn)動平臺，末端執(zhí)行部件可以更換，實現(xiàn)其他功能，因此，可以通過對本機(jī)械手的二次開發(fā)，對機(jī)械設(shè)計、單片機(jī)控制等學(xué)科進(jìn)行深入研究。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動到直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)換采用絲杠螺母傳動，因此成本較低，但工作過程中的潤滑必不可少，機(jī)械手的主要動力來自步進(jìn)電機(jī)，本設(shè)計選用的步進(jìn)電機(jī)都是市場上比較常見的、性能價格比比較高的產(chǎn)品，因此，采購容易，維護(hù)方便。本機(jī)械手的手爪使用氣動夾緊裝置，在一般企業(yè)里，氣源的提供較為豐富，機(jī)械手的工作容易進(jìn)行。另外，運(yùn)動箱體選用不銹鋼板金件，成本較低?；趩纹⑿陀嬎銠C(jī)的機(jī)械手系統(tǒng)還可以用于工業(yè)生產(chǎn)線，完成工件轉(zhuǎn)移、零件裝配、檢測以及危險環(huán)境中替代人完成簡單精確的勞動等很多工作，提高裝備的自動化水平；系統(tǒng)還可以較容易地實現(xiàn)與 PC 機(jī)的通信，實現(xiàn)計算機(jī)集中控制生產(chǎn)設(shè)備；另外，該系統(tǒng)價格便宜，組成靈活，具有較高的推廣應(yīng)用價值?？傊?，本次畢業(yè)設(shè)計的機(jī)械手是一個成本低、柔性大、功能強(qiáng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 43 / 47致 謝本次畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年間所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，通過這次設(shè)計把這四年所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)課程作了一個總結(jié)和回顧，加深了對理論的理解，能夠掌握機(jī)械設(shè)計的全套思路，為即將走上工作崗位和以后的發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。在設(shè)計過程中，我查閱了大量資料，包括機(jī)械零件、材料力學(xué)、電氣控制、單片機(jī)電路等等，尤其是在從對各類設(shè)計手冊的查閱中，我的知識面得到了很大的提高；對該課題的獨(dú)立設(shè)計，使我對機(jī)電一體化產(chǎn)品有了一個更深的了解，也使我獨(dú)立設(shè)計的能力有了極大的提高。同時我還自學(xué)了部分非本專業(yè)的知識。這次設(shè)計工作量不小，由于屬于創(chuàng)新型的設(shè)計，因此有一定難度。在設(shè)計過程中，我得到了指導(dǎo)老師張錦萍老師的大力幫助，在此表示衷心的感謝。 這次的設(shè)計我感到收獲最多的地方是通過這次設(shè)計教會作為一名即將走上工作崗位的設(shè)計人員應(yīng)有的工作態(tài)度。使我懂得了做任何一件事都要扎扎實實地認(rèn)真去完成，而且也要不斷地優(yōu)化改進(jìn)，在應(yīng)用所學(xué)的知識的過程中，我體會到了作為一名設(shè)計人員的成就感和滿足感。在以后的工作中，我會更加熱愛自己的工作，并且會以更加嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度來對待它。最后，我再次衷心地感謝給予我極大幫助和督促的張錦萍老師，正是由于她的耐心指導(dǎo)和細(xì)心答疑，才能使我順利地完成本次設(shè)計的內(nèi)容。44 / 47參 考 文 獻(xiàn)[1] 濮良貴，紀(jì)名剛 .：高等教育出版社，2022.[2] 劉鴻文. ：高等教育出版社，2022. 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