毕业论文终稿-机车轴承座自动上下料机构及其控制系统设计（送全套CAD图纸 答辩通过）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763机车轴承座自动上下料机构及其控制系统设计第一章自动上下料机构的总体构想该装置是机车轴承座自动生产线上的辅助装置之一，主要完成抓取工件，提升一定高度，旋转，移位，松开工件等几个基本功能。其主要技术指标如下1工件重量约为70KG；2工件最大尺寸（长，宽，高）44092290（具体见零件图）；3最大操作范围提升高度为70MM，转动角度为90，水平移动为400MM；4机械手的自由度数为3上升,转动,平移；5定位精度属于上下料机构，本身精度要求不高；6装料高度1050MM；7性能要求抓取可靠、灵活，松放平稳，定位可靠。在满足上述各项功能的前提下，我们尽量采用结构简单，制造方便的零部件来组成该机车轴承座的自动上下料专用机构即机械手。根据机械手所要实现的基本功能，我们采用圆柱坐标式机械手。其手臂的运动系由两个直线运动和一个回转运动所组成，即沿X轴的平移、沿Z轴的升降和绕Z轴的回转，而手部的夹放动作不能改变工件的位置和方位，故它不计为自由度数，因此该机械手具有三个自由度数即可满足使用要求。根据实际需要我们选用液压传动机械手以油液的压力来驱动执行机构运动。其主要特点是抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。安排夹紧液压缸，升降液压缸，回转液压缸和移动液压缸来分别实现夹紧松开、升降、转动和平移各项功能。为了实现对机械手的各个动作的顺序控制，我们采用PLC控制各动作的执行元件。该机械手的具体结构为使用两个立柱作为支撑架，在支架上钻两个孔，把装有滑板及连接板和平移液压缸的导轨装于支架的孔里，采用螺钉进行紧固。滑板上装有由升降缸和回转缸组成的臂部及手指式手部和驱动手部夹紧、松开的夹紧液压缸。滑板带动工件一起移动实现平移，移动液压缸与滑板的运动可以由齿轮与齿条的传动来实现。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第二章机械手的具体设计21手部的设计211类型选择根据工件形状、尺寸、重量、材料和表面等状况，选用回转型两指式手部。212手指夹紧力的计算对于手指垂直位置夹水平位置放置的工件的夹紧力可按下式计算N21FG50式中N夹紧力（N）；G工件的重量（N）；F摩擦系数，钢对钢F01。则N3430N108975213手部驱动力的计算由于采用夹紧缸来驱动手指夹紧与松开，因此选用连杆传动的手部比较合理。1理论驱动力的计算22侧PNCBSIN2式中理论驱动力（N）；侧B夹紧力到回转支点的垂直距离B116MM；C连杆铰销到回转支点的垂直距离C78MM；连杆的倾斜角43；杠杆的倾斜角855。则侧PN1029345843SIN7I1622实际驱动力的计算23侧侧21K下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763式中K1安全系数,一般取122,取K115；K2工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K21A/G，相当于匀速运动,取K21；手部的机械效率，取09。则10290N侧P17509取17200N侧214校核手部结构的强度1校核夹爪的剪切强度和挤压强度夹爪的材料为45钢,其伸长率5,属于塑性材料。则许用应力24NS式中S材料的屈服点,45钢的屈服点S360；AMPN安全系数，对于塑性材料N13235,取N15。则45钢的许用应力为360/15270A其许用剪切应力为0608162216,取200。AAP许用挤压应力为1720459540,取500。JYPJY夹爪的剪切应力条件为25AFQ式中FQ剪切面上的剪力N；A剪切面面积。则215200,故夹爪的抗剪强度满足要求。2017AMPAP夹爪的挤压应力条件为26JYJAFJY式中FJY挤压面上的挤压力N；AJY挤压面的计算面积MM。则500,故夹爪的挤压强度满足要求。JYAMP314027JYAP2校核绞链的剪切强度绞链材料为45钢,其许用应力200ERRORNOBOOKMARKNAMEGIVENA下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763绞链的剪切应力条件为AF则200,故绞链的抗剪强度满足要求。51072367AMPAP3校核夹爪外套的剪切强度和挤压强度夹爪外套材料为45钢,其许用切应力200,许用挤压应力500AJYAMP夹爪外套的剪切应力条件为AFQ则200,故夹爪外套的抗剪强度满足要求。13520167AMPAP夹爪外套的挤压应力条件为JYJAFJY则500,故夹爪外套的挤压强度满足JYAP62703217JYAMP要求。4选用销轴销轴材料为35钢,其许用应力NS式中S材料的屈服点,35钢的屈服点S315；AMP则35钢的许用应力为2105130A其许用剪切应力为0608126168,取150。AAP许用挤压应力为1720357420,取400。JYPJY对于连接夹爪外套与夹爪处销轴的剪切应力条件为AFQ则150即D16MM42170DAMP为了提高强度取D20MM,以下校核其挤压强度。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763其挤压应力条件为JYJAFJY故该销轴的挤压强度满足要求。JY172601AMP按照同样方法可求得连接夹爪与铰链处销轴的直径D20MM和连接连杆与铰链处销轴的直径D20MM。机械手手部的具体形状和尺寸见零件图。根据机械手的使用要求和自由度数的限制,以及为了结构简单,手部与臂部直接通过拉杆连接而不需要设计腕部。22臂部的设计通过对各种条件的综合考虑整体结构、强度等,臂部的大体结构是把夹紧缸、升降缸和回转缸从上到下依次布置在滑板上,其内部结构是拉杆通过连杆和夹紧缸的活塞杆相联接,拉杆与连杆以及拉杆与活塞杆之间都是螺纹连接为了提高拉杆的强度和装拆的方便,在其外边加一空心轴各部分的具体结构设计和一些细节问题分析如下221夹紧缸的设计1液压缸主要尺寸的确定1液压缸工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定,对不同用途的液压设备,由于工作条件不同,通常采用的压力范围也不同设计时,可用类比法来确定。夹紧缸的工作压力初步确定为5。1PAMP2液压缸内径D和活塞杆直径D的确定FP27CM式中F作用在活塞上的总机械载荷,F19646N；P作用在活塞上的实际工作载荷；液压缸的机械效率，一般09097,取095CMCMCM则P20680NC950164又P2812PDD下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763按液压缸工作压力5,选取0451PAMPDD则206805得D78MM42250D经圆整取液压缸内径D80MM则活塞杆直径D045D0458036MM3液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知,承受内压力的圆筒,其内压力分布规律因壁厚的不同而各异一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为厚壁圆筒,一般所用液压缸均为厚壁圆筒,其壁厚按下面的公式计算291402YP式中液压缸壁厚MM；D液压缸内径（MM）；PY试验压力，一般取最大工作压力的（12515）倍,取PY13P13565；AMP缸筒材料的许用应力，其值为锻钢110120；铸钢AMP100110；无缝钢管100110；高强度铸铁60；灰铸AMA铁25。夹紧缸缸体材料为45钢,采用模锻进行锻造,其许用应力115。AP则MM5176401528取壁厚20MM则缸筒外径80202120MM21D为了增强液压缸缸体的强度,在缸体外壁加上一材料为45钢的隔套,取隔套的壁厚为20MM,则隔套外径为MM。1160210124夹紧缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763夹紧缸的工作行程等于夹紧工件到松开工件,活塞移动的距离,它的工作行程较小,确定为30MM即可。5缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖,其有效厚度T按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时210YPDT2430有孔时211022DTY式中T缸盖有效厚度MM；D2缸盖止口内径MM；D280MMD0缸盖孔的直径MM；缸盖材料的许用应力,其材料为HT200,25。AMP夹紧缸缸盖无孔,按公式210计算得MM617258043T取T20MM6最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时,从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小,将使液压缸的初始挠度间隙引起的挠度增大,影响液压缸的稳定性,因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸,最小导向长度H应满足以下要求21220DLH式中L液压缸的最大行程；D液压缸的内径。则H415MM2803取H70MM活塞的宽度B一般取B0610D,则夹紧缸的活塞宽度B4880MM,取B50MM即可。7缸体长度的确定下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030倍。则夹紧缸缸体长度L3050202015135MM。8活塞杆的稳定性验算和强度验算活塞杆的稳定性验算根据材料力学的理论,一根受压的细长直杆,在其轴向负载FR超过稳定性临界力FK时,失去原有直线状态下的平衡,称为失稳。因此,受轴向压力的活塞杆的稳定条件可表示为213KRF式中K稳定性安全系数,一般取K24活塞杆的临界力FK,可按材料力学中有关公式计算。由于活塞杆的长度L远小于其直径D的10倍即L19646N,因此满足稳定性条件。123594910拉杆稳定性的验算由于拉杆,可不必进行稳定性验算。107DL2夹紧缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后,就进行各部分的结构设计。主要包括缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同,结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。1缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关在结构简单、容易加工、便于装拆的前提下,采用内六角圆柱螺钉进行连接。由于压力较大,为了保证联接的可靠性，需要校核联接螺钉的强度。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763在这种联接中，每个螺钉在危险剖面螺纹根部横截面上承受的拉力QO是工作载荷Q与剩余锁紧力QS之和。即217S0式中Q工作载荷；218ZPD42P缸盖所受的合成液压力；P20680NZ螺钉数目；219T0D0螺钉中心所在圆的直径；D0100MMT螺钉间距，根据工作压力P5，查表取T90MM；AMPQS剩余锁紧力。QSKQ，取K16。则，取Z4。53901ZN74268N21S故N3450Q因此螺钉的强度条件220LDQ120侧式中D螺纹直径；D8MM许用拉应力；221LLNSS螺钉材料的流动极限；S360AMPN安全系数,取N12。则25641083侧AP而L326AM侧A即满足强度要求。2活塞杆与活塞的连接结构下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763为了使结构简单,采用整体式结构。3活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构,包括活塞杆与端盖导向套的结构,以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向,也可以做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换,所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧,也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构,有利于导向套的润滑；而油压即常采用装在外侧的结构,在高压下工作时,使密封圈有足够的油压将唇边张开,以提高密封性能。活塞杆处的密封形式有O形、V形、Y形和YZ形密封圈为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘,保证油液清洁及减少磨损,在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和J形橡胶密封圈,也可用毛毡圈防尘。为了结构简单,夹紧液压缸的活塞杆导向部分的结构是把导向套和下端盖以及缸体做成一体,活塞杆与导向部分采用O形密封圈进行密封即可。4活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用,应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。活塞及活塞杆与密封腔体处的密封均采用O形密封圈进行密封即可。5液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时,因运动件的质量较大,运动速度较高,则在到达行程终点时,会产生液压冲击,甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。为了防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常用的有以下几种环状间隙式节流缓冲装置、三角槽式节流缓冲装置和可调节流缓冲装置，本处采用的是节流调速阀来达到缓冲的目的。必须指出的是上述缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当活塞在行程过程中停止运动时，上述缓冲装置不起缓冲作用。这时在回油路上可设置行程阀来实现缓冲。6液压缸的安装连接结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。液压缸的安装形式根据安装位置和工作要求不同，有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763环安装等形式。夹紧液压缸采用直立的形式支撑在空心轴上，其重心作用于导轨上。液压缸进、出油口形式及大小的确定液压缸的进、出油口，可布置在端盖或缸体上，对于活塞杆固定的液压缸，进、出油口可设在活塞杆端部。如果液压缸无专用的排气装置，进、出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。进、出油口的形式一般选用螺孔或法兰连接。根据夹紧缸的内径，确定螺孔连接油口的安装尺寸为M272。夹紧液压缸的整体结构和公差配合见装配图，各零件的具体结构、尺寸、技术要求、公差及表面粗糙度详见零件图。222升降缸的设计1液压缸主要尺寸的确定1液压缸工作压力的确定升降缸的工作压力初步确定为2。1PAMP2液压缸内径D和活塞杆直径D的确定由公式27得N39205CMFP又由公式28124PD则MM1300392621DPD即液压缸内径D130MM,活塞杆直径D110MM。3液压缸壁厚和外径的计算对于液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的厚壁圆筒,其壁厚按公式29进行计算1402YP式中PY试验压力，一般取最大工作压力的（12515）倍,取PY13P13226；AMP缸筒材料的许用应力,材料为45钢,采用模锻进行锻造,其许用应力115。A下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763则MM7126401523取壁厚18MM则缸筒外径130182166MM1D此外由于在进出油口上有凸台,其内径D130MM,外径D2200MM,具体见零件图。4升降缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。升降缸的工作行程等于机械手夹紧工件后所提升的最大高度为70MM。5缸盖厚度的确定升降缸缸盖上有连接缸体的孔,其有效厚度T按有孔进行近似计算。由公式211430022DDPTY式中T缸盖有效厚度MM；D2缸盖止口内径MM；D2110MMD0缸盖孔的直径MM；D016MM缸盖材料的许用应力,其材料为HT200,25。AMP则MM61256143T取T18MM6最小导向长度的确定对一般的液压缸,最小导向长度H应满足以下要求由公式21220DL式中L液压缸的最大行程；D液压缸的内径。则H685MM2107取H136MM活塞的宽度B一般取B0610D,则升降缸的活塞宽度B78130MM,取B90MM即可。7缸体长度的确定下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763则升降缸缸体长度L20709030136346MM。8活塞杆的稳定性验算和强度验算活塞杆的稳定性验算10346DL由于活塞杆的长度L远小于其直径D的10倍即L10D,可不必进行稳定性验算。活塞杆强度验算当时由公式21410DL421FR式中D1空心活塞杆内径,对实心活塞杆D10；活塞杆材料的许用应力，其材料为45钢，则270。AMP则270210354AMPAP显然活塞杆强度满足要求。2升降缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后,就进行各部分的结构设计。1缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关在结构简单、容易加工、便于装拆的前提下,采用内六角圆柱螺钉进行连接。由于工作压力较小,不需要校核联接螺钉的强度。2活塞杆与活塞的连接结构为了使结构简单,将活塞与活塞杆做成一体的,形成活塞套,套在空心轴上。3活塞杆导向部分的结构升降缸的活塞杆采用两端同时导向的结构,上端是把导向套和端盖做成一体,利用端盖直接导向,下端利用过渡部分进行导向。活塞杆与导向部分采用O形密封圈进行密封即可。4活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用,应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763活塞及活塞杆与密封腔体处的密封均采用O形密封圈即可。5液压缸的缓冲装置升降缸采用的是节流调速阀来达到缓冲的目的。必须指出的是该缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当活塞在行程过程中停止运动时，该缓冲装置不起缓冲作用。这时在回油路上可设置行程阀来实现缓冲。6液压缸的安装连接结构液压缸的安装形式升降液压缸采用竖直的方式安装在回转缸的上方，其重心作用于回转缸上。液压缸进、出油口形式及大小的确定升降缸的进、出油口布置在缸体上。进、出油口的形式选用螺孔连接。根据移动缸的内径，确定螺孔连接油口的安装尺寸为M272。升降液压缸的整体结构和公差配合见装配图，各零件的具体结构、尺寸、技术要求、公差及表面粗糙度详见零件图。223回转缸的设计回转液压缸系指输出轴能够直接输出转矩、并往复回转一定角度一般小于360的液压缸,又称为摆动液压马达。本次设计采用的是单叶片式摆动液压缸。它由缸体、端盖、定片、动片、花键套等主要零件组成。其中定片与缸体紧固在一起,动片与花键套连成一体。为了防止油的泄漏，定片内侧与动片外侧各嵌有一个小叶片，由弹簧片保证小叶片与花键套或缸体的密封。当压力油接通某一油口，另一油口接通回油时，动片两侧开有的径向槽与外圆两端面的三角槽相通，便于启动时通压力油，当动片摆至终点时能起缓冲作用。1液压缸主要尺寸的确定1液压缸工作压力的确定回转缸的工作压力初步确定为P4。AMP2液压缸内径D的确定222CMM侧式中作用在动片上的外负载力矩；600见液压部分计算侧侧MN驱动力矩；下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763回转缸的机械效率；取090CMCM则驱动力矩NMC6790侧液压缸内径22328DBPD式中P回转缸的工作压力；P4APB动片宽度；B25MMD输出轴与动片联接处的直径；D120MM则1686MM2363104102578D取回转缸内径D170MM3液压缸壁厚和外径的计算因回转缸缸体与升降缸缸体连接在一起,根据设计的需要,二者的外径相等，则D1220MM，其壁厚MM。2517021D4定片尺寸的确定定片是大圆半径为85、小圆半径为60的四分之一圆环,其两侧均开有径向槽,并和外圆端面的三角槽相通,便于启动时通压力油,当动片摆至终点时还能起到一定的缓冲作用。定片固定在回转缸的缸体上，由一个内六角圆柱头螺钉和一个圆柱销将定片与缸体固定在一起。5动片尺寸的确定由于回转缸的作用是带动机械手手臂转动90,因此动片的形状是一个180的半圆环形弧,其外径为85,内径为60,宽度为25,与定片尺寸相同。动片固定在带动轴一起转动的花键套上。为了使通油顺畅，在动片的两侧也分别开有一个径向槽和一个三角槽，槽的具体尺寸见零件图。6缸体长度的确定回转缸缸体长度没有特别要求,但也不要过长或过短,只要满足要求即可。回转缸缸体长度定为140MM。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605片和定片的长度的确定动片和定片的长度等于缸体长度减去缸体与升降缸连接部分的长度和缸盖伸进缸体内部的长度。因此，L1402020100MM。8花键套尺寸的确定花键套材料选用45钢,其外径D120MM,内径D80MM,长度待定,在上面拉出一段花键即可,长度初步确定为160MM。9缸盖厚度的确定回转缸的缸盖承受手臂和工件的重量,只要满足挤压强度即可。厚度初步确定为20MM，再验算其挤压强度。先估算重量N980370MGG其挤压强度0046214SAMP缸盖材料为HT200,其许用应力25A显然,则缸盖的挤压强度满足要求。即缸盖厚度尺寸为MM。2010花键套强度校核回转缸的动片转动时,转动惯量主要作用于花键套上,因此必须校核其强度。则回转缸的输出转矩按下式计算224MDDBPZT42式中T回转缸的输出转矩；Z叶片数；Z1P进出油口的压力差；P4AMPD叶片顶部直径；D170MMD叶片根部直径；D170MMB转动叶片的轴向宽度；B100MMM回转缸的机械效率，取M090则MNT81649012017014636下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763花键上所承受的法向力1943KN310486RTFN其挤压应力3623219RNAMP而花键套与花键轴的材料为45钢,其许用应力150A则,挤压强度满足要求。224滑板的设计滑板的主要功能是支撑夹紧缸、升降缸和回转缸的重量,并带动手臂和工件在导轨上水平移动。对于滑板没有严格的机械性能要求，材料选用HT200，采用铸造毛坯。1滑板的主要结构设计1滑板与导轨连接部分的设计为了便于制造,且提高导轨的力学性能,把导轨做成圆柱形。因此，滑板上与导轨相连的部分就要做成孔状，从而实现滑板在导轨上的移动。2支撑手臂部分的设计滑板的上面与回转缸相连,下面与固定齿条相连，上下端面均加工成水平面。滑板的左边与移动缸的连接板相连，加工成竖直面。为了使结构对称，滑板的右边也加工成竖直面。为了具有较好的力学性能，滑板的前后面加工成圆弧过渡的斜面。2滑板的主要尺寸的确定1滑板的长、宽、高的确定根据使用的需要,滑板的外形尺寸初步确定为380600120MM,在下面将对其进行强度校核。2滑板上的孔的尺寸的确定由于滑板在导轨上滑动,因此滑板上的孔的尺寸根据导轨的直径来确定。导轨的材料为45钢,其尺寸初步确定为60MMH9,与其形成间隙配合的滑板上的孔的尺寸初步确定为60MMH9在滑板与回转缸缸盖相连的部分,铣出一个半径为120MM,深度为20MM的圆孔便于安装。3校核滑板的弯曲强度在滑板的中点处,产生最大弯矩如图21所示下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763最大弯矩2254MAXGBM式中G滑板的重量；G1877N89102638073VGB滑板的宽度。B600MM则MN24106873MAX图21滑板弯矩图而矩形截面的抗弯截面系数为22662LHWZ式中L滑板的长度；L380MMH滑板的高度。H120MM则3329160138CMWZ0316MAXAX2ZMAMP滑板材料为HT200,其许用应力25。A显然,则滑板的强度满足要求。MAX23机身各部分的设计231移动缸的设计1液压缸主要尺寸的确定1液压缸工作压力的确定下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763移动缸的工作压力初步确定为3。1PAMP2液压缸内径D和活塞杆直径D的确定由公式27得P15080NCMF95043式中F作用在活塞上的总机械载荷,F14330N；见液压部分计算P作用在活塞上的实际工作载荷；液压缸的机械效率，一般09097,取095CMCMCM又由公式28得P124PD则液压缸内径MM803561P按液压缸工作压力3,选取05PAMD则活塞杆直径D05D058040MM3液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。对于液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的厚壁圆筒,其壁厚按公式29进行计算1402YP式中PY试验压力，一般取最大工作压力的（12515）倍,取PY13P13339；AMP缸筒材料的许用应力,材料为45钢,其许用应力115。AMP则152MM193401528取壁厚16MM则缸筒外径80162112MM21D4移动缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定。移动缸主要用于带动滑板和滑板上手臂的各部分做平行移动，因此它的工作行程等下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763于L400MM。但由于此处采用了齿轮齿条传动的增倍机构，所以对于活塞杆或移动缸来说其工作行程实际为200MM。5缸盖厚度的确定移动缸缸盖上有连接缸体的孔,其有效厚度T按有孔进行近似计算。由公式211430022DDPTY式中T缸盖有效厚度MM；D2缸盖止口内径MM；D280MMD0缸盖孔的直径MM；D016MM缸盖材料的许用应力,其材料为HT200,25。AMP则193MM16825934T取T20MM6最小导向长度的确定对一般的液压缸,最小导向长度H应满足以下要求由公式21220DL式中L液压缸的最大行程；D液压缸的内径。则H50MM280取H60MM活塞的宽度B一般取B0610D,则移动缸的活塞宽度B4880MM,取B50MM即可。7缸体长度的确定则移动缸缸体长度L200502020290MM。8活塞杆的稳定性验算和强度验算活塞杆的稳定性验算102547DL由于活塞杆的长度L远小于其直径D的10倍即L10D,可不必进行稳定性验算。活塞杆强度验算下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763当时由公式21410DL421DFR式中D1空心活塞杆内径,对实心活塞杆D10；活塞杆材料的许用应力，其材料为45钢，则270。AMP则2701204583AMPAP显然活塞杆强度满足要求。2移动缸的结构设计液压缸主要尺寸确定以后,就进行各部分的结构设计。1缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。在结构简单、容易加工、便于装拆的前提下,移动缸的前后端盖与缸体均采用内六角圆柱螺钉进行连接。由于工作压力较小,不需要校核联接螺钉的强度。2活塞杆与活塞的连接结构移动缸的活塞杆与活塞采用螺纹连接。但在移动过程中可能产生振动，因此还必须使用锁紧装置，即用一个锁紧螺母进行锁紧和一个开槽圆螺母与开口销进行防松。3活塞杆导向部分的结构移动缸的活塞杆利用端盖直接导向。活塞杆与导向部分采用O形密封圈进行密封即可。4活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用,应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。活塞及活塞杆与密封腔体处的密封均采用O形密封圈即可。5液压缸的缓冲装置移动缸采用的是节流调速阀来达到缓冲的目的。必须指出的是该缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当活塞在行程过程中停止运动时，该缓冲装置不起缓冲作用。这时在回油路上可设置行程阀来实现缓冲。6液压缸的安装连接结构下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763液压缸的安装形式移动缸的前端盖做成法兰的形式，用内六角圆柱螺钉把移动缸的前端盖和滑板连接在一起。液压缸进、出油口形式及大小的确定移动缸的进、出油口布置在缸体上。进、出油口的形式选用螺孔连接。根据移动缸的内径，确定螺孔连接油口的安装尺寸为M272。2液压缸的排气装置对于运动速度稳定性要求较高的的液压缸,需设置排气装置。在移动缸缸体的端部安放两个排气阀。移动液压缸的整体结构和公差配合见装配图，各零件的具体结构、尺寸、技术要求、公差及表面粗糙度详见零件图。232齿轮轴的设计移动缸驱动滑板移动是通过齿轮齿条增倍机构来实现的,下面对该增倍机构做以简单介绍。齿轮齿条增倍机构主要包括运动齿条,齿轮和固定齿条。运动齿条固定在滑板上，而在一根导轨上加工出齿条作为固定齿条，齿轮以齿轮轴的形式和移动缸的活塞杆连接起来。当活塞杆右移时，与活塞杆相联接的齿轮也右移，并使运动齿条一起右移，由于齿轮与固定齿条相啮合，因而齿轮在移动的同时，又迫使其在固定齿条上滚动，并将此运动传给运动齿条，从而使运动齿条又向右移动一段距离。因运动齿条固定在滑板上，所以滑板的行程和速度均为活塞杆行程和速度的两倍。如图22所示为其运动原理图，活塞杆1驱动齿轮2运动时带动运动齿条3移动，它相当于以固定齿条4和运动齿轮2的啮合点P为支点，象杠杆一样推动运动齿条3作增倍的移动，如图中的相似三角形所示。运动齿条3的运动与齿轮的直径无关，而与活塞杆1的移动距离或速度成两倍的关系。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图22增倍机构原理图1齿轮轴的材料选择该齿轮齿条传动过程中无特别要求，为了便于制造，采用软齿面齿轮。齿轮轴材料选用45钢，进行调质处理，硬度为220250HBS，计算时取240HBS。2齿轮轴的主要尺寸的确定该传动为齿面硬度小于350HBS的开式齿轮传动,所以应按齿面接触强度设计,然后校核传动的齿根弯曲疲劳强度。则齿轮的分度圆直径227321670UKTDDH1试选载荷系数K182估算齿轮传递的转矩MNNPT4012591059663选择齿轮齿数Z25,由于采用了增倍机构,则传动比U2。4传动转速不高，功率不大，选择齿轮精度为8级。5齿宽系数取D03。6确定许用接触应力228LIMHS式中材料极限接触应力；590LIMHLI最小安全系数。10LISLI则25901N7计算齿轮分度圆直径由公式227MM82301481596732D8计算齿轮的模数ZM取模数为标准值48计算齿轮的主要尺寸分度圆直径DMZ425100MM齿根圆直径DFZ25M4252590MM齿顶圆直径DAZ2M4252108MM下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763压力角20基圆直径DBDCOS100COS2094MM齿距PM41256MM齿轮宽度MM301D2校核齿根弯曲强度校核公式为2292FSFZBMKTY1复合齿形系数根据齿数Z查表得YFS422确定许用弯曲应力F230LIMFS式中材料极限接触应力；450LIMLI最小安全系数。10LIFSLIF则24501N3校核计算2224504838MNMFF故满足强度要求。4齿轮轴的结构设计齿轮轴主要分为两大部分一部分用于传动齿条，另一部分联接活塞杆。其中传动齿轮的部分做成齿轮的形状，具体尺寸见上面的计算部分。联接活塞杆的部分做成轴的形状，与移动缸的活塞杆上的孔形成间隙配合。其下端用三个小圆螺母进行紧固。它与齿条的高度可由挡圈来调整。5齿条的设计齿条是与齿轮啮合，传递运动的。它与齿轮正确啮合的条件是它的基圆齿距与齿轮的基圆齿距相等，即它与齿轮的模数和压力角相等。根据齿条的运动状态分为运动齿条和固定齿条两种。运动齿条固定在滑板上，随滑板一起运动。在一根导轨上加工出齿条作为固定齿条，齿轮在其上面滚动，从而带动运动齿条和滑板一起运动。这两种齿条都与同一个齿轮相啮合，因此它们的基本参数都相同。齿条的材料与齿轮一样也选45钢，并采用正火处理，硬度为162217HBS，计算时取200HBS。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763齿条的主要尺寸如下所示模数4M压力角20齿顶高HA4MM齿根高HF1255MM齿距P1256MM齿厚SMM286MP齿槽宽EMM整个齿条的长度L根据机械手水平移动的距离S和齿轮的齿顶圆直径DA及一定的储备量Y来确定。即LMM,取齿条的长度L400MM。39801242YDSA则齿数，取Z318536140PZ其宽度B没有特别要求，但为了提高齿条的强度，并保证运动的平稳性，将齿条的宽度取得比齿轮的宽度稍大,B35MM。并根据需要取其厚度H20MM。以下对齿条的齿根弯曲强度进行校核对由公式2292FSFZBMKTY1复合齿形系数根据齿数Z查表得YFS4122确定许用弯曲应力由公式230FLIMFS式中材料极限接触应力；390LIMLIF最小安全系数。10LIFSLI则23901N3校核计算222390351458MNMFF故满足强度要求。安装齿条时用六个内六角圆柱头螺钉将运动齿条连接在滑板上。为了减少螺钉数目，螺钉在轴向上尽量布置在两侧，而在径向上采取均布分布。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763233导轨的设计导轨的作用是承受滑板和滑板上机械手的重量,并对滑板的平移运动导向。为了使滑板带动机械手平移时运动平稳，选用两根导轨对称布置。把其中一根导轨上面加工出齿条，作为固定齿条；而另一根做成普通的光杆导轨即可。1选择导轨的材料对导轨无特殊要求，选用45钢，并作正火处理，硬度为162217HBS。2导轨的结构设计1拟定导轨上零件的装配方案导轨上零件包括滑板、移动套筒、圆螺母、隔套和支架依次由左端装配，而移动套筒、圆螺母、隔套、支架由右端依次装配。2根据导轨上零件的长度和机械手水平移动的距离确定导轨的长度导轨各部分长度从左到右依次为装支架段L1150MM装隔套段L248MM装圆螺母段L312MM装移动套筒段L4300MM滑板的移动空间段L5400MM装滑板段L6380MM装移动套筒段L7300MM装圆螺母段L812MM装隔套段L948MM装支架段L10150MM因此,导轨的总长度LL1L2L3L4L5L6L7L8L9L10150481230040038020012481501700MM两根导轨的长度和直径都相等,即光杆导轨的长度L1700MM,直径D60MM。3校核导轨的弯曲强度在导轨的中点处,产生最大弯矩由图23可得下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图23导轨弯矩图由公式225最大弯矩4MAXGLM式中G滑板和机械手及工件的重量；GG1G2G318777050983053NL导轨的长度。L1700MM则MNM1298407053MAX而导轨圆形截面的抗弯截面系数为23132DWZ式中D导轨圆形截面的直径；D60MM则332106CMWZ6126MAXAX98ZMAMP导轨材料为45钢,其许用应力270。A显然,则导轨的强度满足要求。MAX总结分析所设计的专用机械手,不但可以实现工作要求,而且结构简单可靠,各零部件也便于制造,且操作简单方便,非常适合应用于生产实际中。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763第三章机械手的液压传动系统设计液压传动具有许多优点，如结构紧凑，体积小，重量轻，反应快，承载能力大；较易实现无级调速，调速比大；运动平稳；易于实现自动化；特别是采用电液联合传动时，能实现较复杂的自动化工作循环；具有自润滑能力；磨损小，寿命长；液压元件易于实现通用化、标准化，便于大批量生产。液压传动有如此多的优点，因此，本次所设计的机械手的驱动方式就采用液压驱动，并由PLC来控制。下面对机械手的液压传动的基本工作原理做一个初步的介绍，如图31所示。机械手的液压传动是以有压力的油液作为传递动力的工作介质。电动机带动油泵输出压力油，是将电动机供给的机械能转换成油液的压力能。压力油经过管道及一些控制调节装置等进入油缸，推动活塞杆运动，从而使手臂作伸缩、升降等运动，将油液的压力能又转换成机械能。手臂在运动时所能克服的摩擦阻力大小，以及夹持式手部夹紧工件时所需保持的握力大小，均与油液的压力和活塞的有效工作面积。手臂做各种运动的速度决定于流入密封油缸中油液容积的多少。这种借助于运动着的压力油的容积变化来传递动力的液压传动称为容积式液压传动，机械手的液压传动都是属于容积式液压传动。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图31液压传动系统图液压系统的设计大致按以下几个步骤1提出设计参数；2草拟液压系统图；3确定液压系统的工作压力和流量；4拟定液压系统图；5设计或选择液压元件和辅助液压装置；6从安全、可靠，使用、维护，经济效果等方面检查整个设计。31设计参数的提出311机械手的动作顺序的确定根据机车轴承座生产线的布置,作为自动上下料机构的机械手,首先应该明确机械手的动作顺序。动作顺序机械手停在工件上方待料即起始位置手臂下降手指夹紧工件手臂上升手臂纵向前伸手臂回转90手臂下降手指松开工件手臂上升手臂反转90手臂纵向退回待料卸荷一个动作循环结束。上述动作均由PLC控制系统发出信号来控制相应的电磁换向阀，按程序依次动作而实现的。312主要设计参数的确定根据机械手的最大工作范围,确定手臂做各种运动时的速度和输出力,并从而确定相应液压缸所需流量和工作压力。根据要求,机械手提升高度70MM；转动角度90；水平移动400MM,但由于采用了增倍机构,实际移动缸活塞杆移动200MM。为了使机械手运动比较平稳，手臂在做各种下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763运动时的速度应该不能太大。现初步确定各项速度如下1手臂上升和下降的速度均为175MM/S,即105M/分,完成上升或下降整个过程各需要4S；2手臂回转的速度为30/S,完成转动整个过程需要3S；3手臂水平移动的速度为50MM/S，即3M/分，由于采用了增倍机构，相应的移动缸活塞杆移动速度为25MM/S,完成水平移动的整个过程需要8S；4手指夹紧和松开工件各约需要2S和15S。32液压系统的工作压力和流量的确定在液压执行机构尺寸一定的条件下,系统中的工作压力是由负载确定的,而系统中的流量是由执行机构的速度决定的。下面分别确定各个液压缸在工作时所需要的工作压力和流量等参数。321移动缸的工作压力和流量的确定为实现往复直线运动,采用活塞式液压缸中的一种双作用单杆活塞液压缸,其计算简图如下图32所示图32移动缸计算简图1流量和驱动力的计算当活塞在压力油液的作用下往复运动时,因活塞两端面积不相等,所以两边的流量和速度、驱动力和压力之间的关系式不一样。根据实际需要，移动缸的工作压力初步确定为P3。AMP1当压力油输入无杆腔,使活塞以速度V125MM/S运动时所需输入液压缸的油量为3112140VDQ式中D液压缸的内径CM；D80MM8CM下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763Q1输入无杆腔的流量升/分；V1活塞的移动速度M/分。V125MM/S15M/分则