同步矩形传送机械设计（通过答辩含CAD图纸）
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of is in is of of It is of of as as so as by of as as of so in of to of of to in to of is to be to in of of so of as its of of In of （ 1） s of in to on in to a of to to in in to of by If t on (2) on of so as s be to of in in to on s (3)of in of In of of of to it to in of to in of as of on of of of be in in of be in to to as (4) of as , so it is to of in of it to of of (5)to in a so be to up to up we of a of be up is of , of it s of is to of it be it is to is in of of is in to to we it is to in in to of of of is or it in it is to of in its as or is as Its is of is of is in of is to to in is it a of is in of of of of is is in a its is no of to of to of to at to to of of of of of of to it s in do to of of it to to to is of of of so as is to to by as as ZL by of It to of of to in of of in 0 is to in of of in is it is to to as is is as as As to of be to be be of of so of of of be of Or of ; Or In is to is to as as of on its s of to of we it s of is of on be to (1) It is up of in to on it is to on is of is to of is 0 of is a as a of is if t of to is of is of hi of of is to to in to of of is so on of Its It to or to in in of to to as of of s is of to be to be it to 4 to of on of (2) of of is it is in of or to it be to It to to In on to t to to on so its it is of is do is its at as a of at of as as is in is is of be (3) is of of in it of by to so be to of to of a on be it be to of of in of do on as as of To to do to to 1.8 to of is s is to its is r it is is of of is by a of is to in to of to of by or as it to is to of by in or or to be to of of in as a购买后包含有 纸和论文 ,咨询 X 大学 院 毕业设计 (论文 ) 同步矩形传送机械设计 作 者 : 学 号： 学院 (系 ): 专 业 : 题 目 : 2014 年 月 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 业设计说明书（论文）中文摘要 采用 同步矩形运动传送机械 是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。 同步矩形传送 可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产 中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用 同步矩形传送 是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本课题的主要内容是采用 同步矩形运动传送机械 ， 设计横移机构，使产品沿水平方向移动 1100证结构的刚度足够，结构合理、可靠。设计升降机构，使产品垂直升降 150同步机构，使 30组横移梁同步运动，误差在可控范围。 结合设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题。解决问题 且在设计中融入自己的 想法和构思，提高自己的创新能力。尽力使 同步矩形传送 使用方便，结构简单。 关键词 ： 同步矩形 ；结构设计；步进电机 ；回转 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 业设计说明书（论文）外文摘要 he is to of is an to of or to of of in is in it in of is of 100mm of is of 50so 0 of in of of in to To in to is to in 买后包含有 纸和论文 ,咨询 目 录 1 绪 论 . 6 2 同步矩形传送机构总体方案设计 . 7 格参数 . 7 效负载 . 7 动特性 . 7 作范围（工作半径） . 7 步矩形传送材料的选择 . 7 步矩形传送的驱动元件 . 8 平方向移动计算 . 9 机计算 . 9 轮齿条的设计计算 . 12 条齿部弯曲强度的计算 . 16 齿轮的强度计算 . 16 面接触疲劳强度计算 . 16 轮齿跟弯曲疲劳强度计算 . 19 降方向结构计算 . 21 3 液压部分的设计计算 . 23 缸主要参数的确定 . 23 压缸内径的计算 . 23 塞杆直径的设计 . 23 压缸缸体厚度计算 . 23 . 24 塞杆直径的设计 . 24 缸主要部位的计算校核 . 26 筒壁厚的计算 . 26 塞杆强度和液压缸稳定性计算 . 26 筒壁厚的 验算 . 28 筒的加工要求 . 30 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 兰设计 . 30 缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 . 31 塞的设计 . 33 向套的设计与计算 . 33 盖和缸底的设计与计算 . 35 压泵的参数计算 . 36 动机的选择 . 36 压元件的选择 . 37 压元件的选择 . 37 管的选择 . 39 算液压系统性能 . 40 力损失的验算及泵压力的调整 . 40 压系统的发热和温升验算 . 42 箱设计 . 43 箱有效容积的确定 . 43 箱容积的验算 . 43 助元件 . 45 4 横梁等其他 结构件的设计 . 46 总 结 . 57 致 谢 . 58 参考文献 . 59 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 纸和论文 ,咨询 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 1 绪 论 随着人类科技的进步，社会经济的发展， 同步矩形传送机械设计 成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。它体现了光机电一体化技术的最新成就， 同步矩形传送 作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到 同步矩形传送 的身影。 同步矩形传送 产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的 同步矩形传送 正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域 。 本文研究主要内容 通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解 同步矩形传送 的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法如下： 1、查阅资料、结合所学专业课程，产生 同步矩形传送 结构设计的基本思路； 2、查阅各类机械机构手册，确定合理的 同步矩形传送 结构； 3、根据给定技术参数来选择合适的手部、腕部、臂部等部位； 4、重点对驱动机构及控制机构进行设计研究； 5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计； 6、完成 2由此绘制零件图； 7、编写设计说明书； 8、检查 并完善本设计课题。 本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。 7 2 同步矩形传送 机构总体方案设计 本文的重要任务是完成 同步矩形传送 的设计，本章内容是围绕 同步矩形传送 机构设计任务来展开，介绍 同步矩形传送 执行机构设计思路。 格参数 用途： 传送 产品最大质量 1200品最大质量 1200品长度： 15 28m；水平横移行程 11直行程： 150送速度0 移梁宽 移梁间距 效负载 有效负载是指 同步矩形传送 操作臂在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩，它表示了 同步矩形传送 的负载能力。 同步矩形传送 的载荷不仅仅取决于负载的质量，还与 同步矩形传送 运动的速度和加速度的大小及方向有关。为了安全起见，有效负载是指高速运行时的有效负载。 产品最大质量 1200 动特性 速度和加速度是表明 同步矩形传送 运动特性的主要指标。它反映了 同步矩形传送的使用效率和生产水平， 同步矩形传送 的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平越高。但速度越快产生的冲击和震动也越大，因此提高 同步矩形传送 的加减速速能力，保 证 同步矩形传送 加速过程的平稳性是非常重要的。对于本文中的 同步矩形传送 ，在没有负载时可以适当地加快其运动速度 ;而在其有负载时，末端执行器 (手爪 )通常要和物体直接接触，为了安全起见，务必要尽量减少手臂的运动速度。总的来说， 同步矩形传送 的速度在一定范围内要是可调的，这样才能满足在各种不同情况下的使用需要。 作范围（工作半径） 工业 同步矩形传送 的工作范围是根据工业 同步矩形传送 作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的 ,用工作空间来表示的。 步矩形传送 材料的选择 同步矩形传送 手臂的材料应根据手臂的实 际工作情况来进行选择，在满足 同步矩形传送 的设计和运动要求前提下。从设计的理论出发， 同步矩形传送 手臂要进行各种运 8 动。因此，对材料的一个要求是作为运动的部件，它应是轻型材料并要求有一定刚度。另一方面，手臂在运动过程中往往会产生冲击和振动，这必然大大降低它的运动精度。所以在选择材料时，需要对质量、刚度、强度、弹性进行综合考虑，以便有效地提高手臂的运动性能。此外， 同步矩形传送 手臂选用的材料与一般的结构材料不同。 同步矩形传送 手臂是要受到控制的，必须考虑它的可控性。在选择手臂材料时，可控性还要和材料的可加工性、成本、质 量等性质一起考虑。 总之，选择 同步矩形传送 手臂的材料时，要综合考虑强度、刚度、重量、弹性、抗震性、外观及价格等多方面因素。下面介绍几种 同步矩形传送 手臂常用的材料 7： (l)碳素结构钢和合金结构钢等高强度钢：这类材料强度好，尤其是合金结构钢强度增加了很多倍、弹性模量大、抗变形能力强，是应用最广泛的材料 ; (2)铝、铝合金及其它轻合金材料：其共同特点是重量轻、弹性模量不大，但是材料密度小，但仍可与钢材相比 ; (3)陶瓷：陶瓷材料具有良好的品质，但是脆性大，可加工性不高，一般用于和金属连接的特殊部位。然而，国 外已经设计出纯陶瓷的 同步矩形传送 臂了。 从本文设计的 同步矩形传送 的角度来看，在选用材料时不需要很大的负载能力，也不需要很高的弹性模量和抗变形能力，此外还要考虑材料的成本，可加工性等因素。在衡量了各种因素和结合工作状况的条件下，初步选用铝合金作为机械臂的构件材料 。 步矩形传送 的驱动元件 在 同步矩形传送 驱动系统中，电气驱动是利用各种电动机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动 同步矩形传送 的关节，来获得动力。电气驱动主要有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、直线电动机以及最近几年出现的超声波 电机和 动机【 10】等几 种。 步进电机是一种用电脉冲信号进行控制，每输入一个脉冲，步进电机就进行回转一定的角度，脉冲数与角度数成正比，旋转方向取决于输入脉冲的顺序。步进电机可在很宽的范围内，通过脉冲频率同步，能够按照脉冲要求进行起动、停止、反转和制动变速，有较强的阻碍偏离稳定的能力。在 同步矩形传送 中位置控制系统中得到了极大的应用。主要有永磁式、反应式、永磁感应子式三种。 直流伺服电机是用直流电供电的电动机。其功能是将输入的受控电压 /电流能量转换为电枢轴上的角位移或角速度输出。直流伺服电机的工作原理和基本结构均与普 通动 9 力用直流电机相同。特点是稳定性好、可控性好、响应迅速、转矩大。一般有永磁式和电磁式，在 同步矩形传送 驱动系统中多采用永磁式直流伺服电机。 . 交流伺服电机的使用情况与直流伺服电机相同，但交流伺服电机与直流伺服电机相比，结构简单、工作可靠、功率大、过载能力强、无电刷、维修方便，因而交流伺服电机是今后 同步矩形传送 用电机的主流。 低速电机主要用于系统精度要求高的 同步矩形传送 。为了提高功率效率比，伺服电机制成高转速，经齿轮减速后带动机械负载。由于齿轮传动存在间隙，系统精度不易提高，若对功率效率比要求不十分严格，而对 于精度有严格的要求，则最好取消减速齿轮，采用大力矩的低速电机，配以高分辨率的光电编码器及高灵敏度的测速发电机，实现直接驱动。环形超声波电动机具有低速大转矩的特点，使用在 同步矩形传送 的关节处，不需齿轮减速，可直接驱动负载，因而可大大改善功率重量比，并可利用其中空结构传递信息。 大推力 )的电动机，电动机可直接与负载连接，可应用在系统定位精度要求高的 同步矩形传送 产品中。 通过上述对几种 同步矩形传送 常用电机的分析和比较，综合考虑本文 同步矩形传送 臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有较高精度并要 求能够快速启动和制动，所以选择应用较为广泛的步进电机作为驱动电机。 平方向移动计算 机计算 （ 1）选择步进电机 齿轮齿条工作时，需要克服摩擦阻力矩、工件负载阻力矩和启动时的惯性力矩。 根据转矩的计算公式 15： 惯负摩总 （ 总摩 （ 启惯 （ 启负负负 （ 2221 （ 2 （ 10 22212 23 （ （ 式中： 总M 偏 转所需力矩（ N m）； 摩擦阻力矩（ N m）； 负载阻力矩（ N m）； 惯M 启动时惯性阻力矩（ N m）； 负J 工件负载对回转轴线的转动惯量（ J 对回转轴线的转动惯量（ 偏转角速度（ s）； m 质量（ 负载质量（ 启t 启动时间（ s）； 部分材料密度（ kg/ v 末端的线速度（ m/s）。 根据已知条件： m =1200 8.0v m/s， R m， R m， 12.0l m，t s，采用的材料假定为铸钢，密度 kg/ 将数据代入计算得： 221 23 lvr/s 2 2221223 222 0 2 11 启负负负 N m 启惯 N m 总惯负摩总 m 因为传动是通过齿轮齿条实现的，所以查取手册 15得： 弹性联轴器传动效率 ； 滚动轴承传动效率 （一对）； 齿轮齿条传动效率 ； 计算得传动的装置的总效率 8501.0a。 电机在工作中实际要求转矩 总电N m （ 根据计算得出的所需力矩，结合北京和利时电机技术有限公司生产的 90 系列的五相混合型步进电机的技术数据和矩频特性曲线，如图 图 示 ,选择90号的步进电机。 图 90 12 图 90 步进电机矩频特性曲线 轮齿条的设计计算 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 a. 选直齿圆柱齿轮 ; b. 货叉为一般工作机械，速度不高，故选用 7 级精度（ 095; c. 材料选择。选择齿轮材料为 40质），硬度为 280条材料为 45钢（调质），硬度为 240 d. 初选齿轮齿数为 Z=20。 2. 按齿面接触强度计算 设计公式为 3 22 11 (4a. 确定公式内各参数的值。 （ 1） t=2)T= 1010 35 *40*m 6*r(4=04 3)d =13 （ 4） E=(5)00 ，齿条的接触疲劳强度极限 50 （ 6）取齿轮接触疲劳寿命系数 齿条接触疲劳寿命系数 7）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 00 ，安全系数 S=1，由公式 H = 轮的接触疲劳许用应力 H =540条的接触疲劳许用应力 H = b. 按齿面接触强度计算 (1) 计算齿轮的分度圆直径 3 22 11 (4= 9 = 2） v=1000*60 4=1000*60 26*=s （ 3） b=d * (4(4) mt=0= (4齿高 h= (4 5） 根据 v=s,7级精度，由图可查得动载系数 齿轮， =1 由表查得使用系数 14 由表查得 7级精度，齿轮悬臂布置时， =得 =载荷系数 K=* (4（ 6） 公式得： d= (4(7)m m=d/z=0= (4弯曲强度的设计公式为 m 3 22 (4a. 确定公式内各参数的值 （ 1） 001 ；齿条的弯曲疲劳强度极限802 （ 2） 条的弯曲疲劳寿命系数 （ 3） 取弯曲疲劳安全系数 S=公式得： 齿轮的许用应力 F =S 1=00* (4齿条的许用应力 F =S 2=80* (4(4) K=* (4(5)查得齿轮的齿形系数 (6)查得 7) (4 15 b. 设计计算 m 3 22 (4=3 242010*0 1 4 6 =比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 m=2接触强度算得的分度圆直径 d=出齿轮齿数 z=d/m= =20 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 d=*20=40 (4b计算齿轮齿条宽度 b=d *d=0=18 (4取齿轮宽度 B=17条宽度为 B=16da=d+2ha*m=40+2*2=44 (4df=ha+c)m=40=35 (4P= m=2 (4ha=m=1*2=2 (4 16 c* +)m=(1+2= (4条齿部弯曲强度的计算 齿条牙齿的单齿弯曲应力： 210 */*6 式中： 齿条齿面切向力 b 危险截面处沿齿长方向齿宽 1h 齿条计算齿高 S 危险截面齿厚 从上面条件可以计算出齿条牙齿弯曲应力： 0F 06 2 6 9*6=上式计算中只按啮合的情况计算的，即所有外力 都作用在一个齿上了，实际上齿轮齿条的总重合系数是 论计算值），在啮合过程中至少有 2 个齿同时参加啮合，因此每个齿的弯曲应力应分别降低一倍。 2001 = 齿条的材料我选择是 45 刚制造，因此： 抗拉强度 b690N/ (没有考虑热处理对强度的影响 )。 齿部弯曲安全系 数 S = b/01F= 因此，齿条设计满足弯曲疲劳强度设计要求。又满足了齿面接触强度，符合本次设计的具体要求。 齿轮的强度计算 面接触疲劳强度计算 计算斜齿圆柱齿轮传动的接触应力时，推导计算公式的出发点和直齿圆柱齿轮相似，但要考虑其以下特点：啮合的接触线是倾斜的，有利于提高接触强度 ；重合度大，传动平稳。 齿轮的计算载荷 为了便于分析计算，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷进行计算。沿齿面 17 接触线单位长度上的平均载荷 P（单位为 N/ P = 作用在齿面接触线上的法向载荷 L 沿齿面的接触线长，单位 向载荷 公称载荷，在实际传动中，由于齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法面载荷增大。此外，在同时啮合的齿对间，载荷的分配不是均匀的，即使在一对齿上， 载荷也不可能沿接触线均匀分布。因此在计算载荷的强度时，应按接触线单位长度上的最大载荷，即计算 单位 N/行计算。即 载荷系数 载荷系数 ：使用系数 动载系数间载荷分配 系数 K 及齿向载荷分布数K，即 K = K K 是考虑齿轮啮合时外部领接装置引起的附加动载荷影响的系数。 = 动载系数轮受载后还要发生弹性变形，因此引入了动载系数。 齿间载荷系数 级精度 2 齿向荷分配系数 d = b/= + + 03 b = 所以载荷系数 K= 1*1* 18 斜齿轮传动的端面重合度 = ( = d* = 在斜齿轮传动中齿轮的单位长度受力和接触长度如下： P 1 ) 所以 co s 11=296N/用赫兹公式，代入当量直齿轮的有关参数后，得到斜齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度校核公式 2 ： 1*c os*s in c 111222121 1*1H 式中： 弹性系数 222121 111主动小齿轮选用材料 20据材料选取 1 ， 2 均为 为合金钢 ， 取 节点区域系数 c os*c 19 = 轮与齿条的传动比 u , 则 11 H = 齿轮接触疲劳强度极限 1 = 1000 应力循环次数 N = 2*105 所以 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S = 1，可得 = 000 1100 （ 4 接触疲劳寿命系数 由此可得 H 7中高压系统时 ,过滤精度为 10 15 m，在查表 20择吸油过滤器温州黎明 46 4 横梁等其他结构件的设计 由于横梁是三个方向上尺寸相差不太多的箱体零件，用材料力学的强度分析方法不能全面地反应它的应力状况。目前，在进行初步设计计算时，还只能将横梁简化为简支梁进行粗略核算，而将许用应力取得很低。按简支梁计算出的横梁中间截面的应力值和该处实测应力值还比较接近，因此作为粗略核算，这种方法还是可行的。但无法精确 计算应力集中区的应力，那里的最大应力要大很多。 一、 上横梁的强度与刚度的计算： 由于上横梁的刚度远大于立太平的刚度，因此可以将上横梁简化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。 （ 1） 同步矩形传送 工作的公称力简化为作用于法兰重心上的两个集中力，如下图： L / 2 L / 2P /2D / D / P /2 P /2 P /2单缸液压机上横梁受力简图最大弯矩在梁的中点： P/2（ 1/2 D/ ） 式中： P 公称压力（ N） ； D 接触面平均直径（ L 立柱宽边中心距（ 最 大剪力为： Q =P/2 最大挠度在梁的中点： 0 =P/48(L/2 D/ ) 3L 4（ L/2 D/ ） 2（ D/ L） 47 481 6（ D/ L） 4（ D/ L） 2（ D/ L） 式中： E 梁的弹性模量（ N/ ） ； J 梁的截面惯性矩（ ； G 梁的剪切弹性模量（ N/ ） ； A 梁的截面积（ ； K 截面形 状系数，见式（ 2 80）。 二、活动横梁的强度及刚度计算： 对 同步矩形传送 ，一般只校核活动横梁承压面上的挤压应力，对 80需考虑活动横梁的自重 G，其受力简图如下： 侧缸公称力，简化为一个集中力，重力 G/2 的作用点近似地取为半边活动横梁的重心处，许用应力可取 60 一般而言，活动横梁很少因为强度不够而损坏，但生产中曾出现过由于违章操作，而在下砧已撤出的情况下，将活动横梁停在限程套上而加压并引起破坏的事故 。此外，在出砂孔及与柱塞联接的螺孔处，有出现裂纹的情况，这往往是由于联接螺钉松动而造成的。 三、下横梁的强度及刚度计算： 下横梁的受力情况经常随不同的工艺而变化，一般分以下 4种情况来核算。 （ 1）集中载荷 如对锻造液压机砧座的窄边，可看作集中载荷，受力简图如下： 48 L / 2 L / 2m a 最大弯矩： 4 最大挠度： 48符号代表意义同前。 （ 2）均布载荷 一般是对砧座宽边或模锻，镦粗等情况，受力简图如下： 8 式中： q 均布力， q =P/N/ 49 均布力分布宽度（ 。 若设 2/3L，则最大挠度为： 11/648 大弯矩为： 最大剪力为： P/2 （ 4）偏心载 荷 受力情况如下图： L/2 L/22+ e )2- e ) P/L(L/2) 式中： e 偏心距。 （ 3）梁联接螺栓的计算 组合梁由拉紧螺栓来联接，并用键承受剪力以防止错移。螺栓的排数及个数由结构确定。 一般上排螺栓受力较大，因此总的截面也比较大，如各排螺栓中心线到底边的距离分别为 .各排螺栓的总截面积应按 ai/比例而减小，第 2 排为： 50 1 a2 学 院 毕业设计 (论文 ) 同步矩形传送机械设计 作 者 : 学 号： 学院 (系 ): 专 业 : 题 目 : 2014 年 月 毕业设计说明书（论文）中文摘要 采用 同步矩形运动传送机械 是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。 同步矩形传送 可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用 同步矩形传送 是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本课题的主要内容是采用 同步矩形运动传送机械 ， 设计横移机构，使产品沿水平方向移动 1100证结构的刚度足够，结构合理、可靠。设计升降机构，使产品垂直升降 150同步机构，使 30 组横移梁同步运动，误差在可控范围。 结合设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题。解决问题 且在设计中融入自己的想法和构思，提高自己的创新能力。尽力使 同步矩形传送 使用方便，结构简单。 关键词： 同步矩形 ；结构设计；步进电机 ；回转 毕业设计说明书（论文）外文摘要 he is to of is an to of or to of of in is in it in of is of 100mm of is of 50so 0 of in of of in to To in to is to in 录 1 绪 论 . 错误 !未定义书签。 2 同步矩形传送机构总体方案设计 . 错误 !未定义书签。 格参数 . 错误 !未定义书签。 效负载 . 错误 !未定义书签。 动特性 . 错误 !未定义书签。 作范围（工作半径） . 错误 !未定义书签。 步矩形传送材料的选择 . 错误 !未定义书签。 步矩形传送的驱动元件 . 错误 !未定义书签。 平方向移动计算 . 错误 !未定义书签。 机计算 . 错误 !未定义书签。 轮齿条的设计计算 . 错误 !未定义书签。 条齿部弯曲强度的计算 . 错误 !未定义书签。 齿轮的强度计算 . 错误 !未定义书签。 面接触疲劳强度计算 . 错误 !未定义书签。 轮齿跟弯曲疲劳强度计算 . 错误 !未定义书签。 降方向结构计算 . 错误 !未定义书签。 3 液压部分的设计计算 . 错误 !未定义书签。 缸主要参数的确定 . 错误 !未定义书签。 压缸内径的计算 . 错误 !未定义书签。 塞杆直径的设计 . 错误 !未定义书签。 压缸缸体厚度计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 塞杆直径的设计 . 错误 !未定义书签。 缸主要部位的计算校核 . 错误 !未定义书签。 筒壁厚的计算 . 错误 !未定义书签。 塞杆强度和液压缸稳定性计算 . 错误 !未定义书签。 筒壁厚的验算 . 错误 !未定义书签。 筒的加工要求 . 错误 !未定义书签。 兰设计 . 错误 !未定义书签。 缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 . 错误 !未定义书签。 塞的设计 . 错误 !未定义书签。 向套的设计与计算 . 错误 !未定义书签。 盖和缸底的设计与计算 . 错误 !未定义书签。 压泵的参数计算 . 错误 !未定义书签。 动机的选择 . 错误 !未定义书签。 压元件的选择 . 错误 !未定义书签。 压元件的选择 . 错误 !未定义书签。 管的选择 . 错误 !未定义书签。 算液压系统性能 . 错误 !未定义书签。 力损失的验算及泵压力的调整 . 错误 !未定义书签。 压系统的发热和温升验算 . 错误 !未定义书签。 箱设计 . 错误 !未定义书签。 箱有效容积的确定 . 错误 !未定义书签。 箱容积的验算 . 错误 !未定义书签。 助元件 . 错误 !未定义书签。 4 横梁等其他结构件的设计 . 错误 !未定义书签。 总 结 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 学 院 毕业设计 (论文 ) 同步矩形传送机械设计 作 者 : 学 号： 学院 (系 ): 专 业 : 题 目 : 2014 年 月 毕业设计说明书（论文）中文摘要 采用 同步矩形运动传送机械 是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。 同步矩形传送 可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产 中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用 同步矩形传送 是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本课题的主要内容是采用 同步矩形运动传送机械 ， 设计横移机构，使产品沿水平方向移动 1100证结构的刚度足够，结构合理、可靠。设计升降机构，使产品垂直升降 150同步机构，使 30组横移梁同步运动，误差在可控范围。 结合设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题。解决问题 且在设计中融入自己的 想法和构思，提高自己的创新能力。尽力使 同步矩形传送 使用方便，结构简单。 关键词 ： 同步矩形 ；结构设计；步进电机 ；回转 毕业设计说明书（论文）外文摘要 he is to of is an to of or to of of in is in it in of is of 100mm of is of 50so 0 of in of of in to To in to is to in 录 1 绪 论 . 1 2 同步矩形传送机构总体方案设计 . 2 格参数 . 2 效负载 . 2 动特性 . 2 作范围（工作半径） . 2 步矩形传送材料的选择 . 2 步矩形传送的驱动元件 . 3 平方向移动计算 . 4 机计算 . 4 轮齿条的设计计算 . 7 条齿部弯曲强度的计算 . 11 齿轮的强度计算 . 11 面接触疲劳强度计算 . 11 轮齿跟弯曲疲劳强度计算 . 14 降方向结构计算 . 16 3 液压部分的设计计算 . 18 缸主要参数的确定 . 18 压缸内径的计算 . 18 塞杆直径的设计 . 18 压缸缸体厚度计算 . 18 . 19 塞杆直径的设计 . 19 缸主要部位的计算校核 . 21 筒壁厚的计算 . 21 塞杆强度和液压缸稳定性计算 . 21 筒壁厚的 验算 . 23 筒的加工要求 . 25 兰设计 . 25 缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 . 26 塞的设计 . 28 向套的设计与计算 . 28 盖和缸底的设计与计算 . 30 压泵的参数计算 . 31 动机的选择 . 31 压元件的选择 . 32 压元件的选择 . 32 管的选择 . 34 算液压系统性能 . 35 力损失的验算及泵压力的调整 . 35 压系统的发热和温升验算 . 37 箱设计 . 38 箱有效容积的确定 . 38 箱容积的验算 . 38 助元件 . 40 4 横梁等其他 结构件的设计 . 41 总 结 . 52 致 谢 . 53 参考文献 . 54 1 1 绪 论 随着人类科技的进步，社会经济的发展， 同步矩形传送机械设计 成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。它体现了光机电一体化技术的最新成就， 同步矩形传送 作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到 同步矩形传送 的身影。 同步矩形传送 产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的 同步矩形传送 正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域。 本文研究主要内容 通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查 阅了解 同步矩形传送 的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法如下： 1、查阅资料、结合所学专业课程，产生 同步矩形传送 结构设计的基本思路； 2、查阅各类机械机构手册，确定合理的 同步矩形传送 结构； 3、根据给定技术参数来选择合适的手部、腕部、臂部等部位； 4、重点对驱动机构及控制机构进行设计研究； 5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计； 6、完成 2由此绘制零件图； 7、编写设计说明书； 8、检查并完善本设计课题。 本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案， 所运用的资料来源广泛，内容充足。 2 2 同步矩形传送 机构总体方案设计 本文的重要任务是完成 同步矩形传送 的设计，本章内容是围绕 同步矩形传送 机构设计任务来展开，介绍 同步矩形传送 执行机构设计思路。 格参数 用途： 传送 产品最大质量 1200品最大质量 1200品长度： 15 28m；水平横移行程 11直行程： 150送速度0 移梁宽 移梁间距 效负载 有效负载是指 同步矩形传送 操作臂在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩， 它表示了 同步矩形传送 的负载能力。 同步矩形传送 的载荷不仅仅取决于负载的质量，还与 同步矩形传送 运动的速度和加速度的大小及方向有关。为了安全起见，有效负载是指高速运行时的有效负载。 产品最大质量 1200 动特性 速度和加速度是表明 同步矩形传送 运动特性的主要指标。它反映了 同步矩形传送的使用效率和生产水平， 同步矩形传送 的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平越高。但速度越快产生的冲击和震动也越大，因此提高 同步矩形传送 的加减速速能力，保证 同步矩形传送 加速过程的平稳性是非常重要的。对于本文中的 同步矩形传送 ， 在没有负载时可以适当地加快其运动速度 ;而在其有负载时，末端执行器 (手爪 )通常要和物体直接接触，为了安全起见，务必要尽量减少手臂的运动速度。总的来说， 同步矩形传送 的速度在一定范围内要是可调的，这样才能满足在各种不同情况下的使用需要。 作范围（工作半径） 工业 同步矩形传送 的工作范围是根据工业 同步矩形传送 作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的 ,用工作空间来表示的。 步矩形传送 材料的选择 同步矩形传送 手臂的材料应根据手臂的实际工作情况来进行选择，在满足 同步矩形传送 的设计和运动要求前提下。从设计 的理论出发， 同步矩形传送 手臂要进行各种运 3 动。因此，对材料的一个要求是作为运动的部件，它应是轻型材料并要求有一定刚度。另一方面，手臂在运动过程中往往会产生冲击和振动，这必然大大降低它的运动精度。所以在选择材料时，需要对质量、刚度、强度、弹性进行综合考虑，以便有效地提高手臂的运动性能。此外， 同步矩形传送 手臂选用的材料与一般的结构材料不同。 同步矩形传送 手臂是要受到控制的，必须考虑它的可控性。在选择手臂材料时，可控性还要和材料的可加工性、成本、质量等性质一起考虑。 总之，选择 同步矩形传送 手臂的材料时，要综合考虑强度 、刚度、重量、弹性、抗震性、外观及价格等多方面因素。下面介绍几种 同步矩形传送 手臂常用的材料 7： (l)碳素结构钢和合金结构钢等高强度钢：这类材料强度好，尤其是合金结构钢强度增加了很多倍、弹性模量大、抗变形能力强，是应用最广泛的材料 ; (2)铝、铝合金及其它轻合金材料：其共同特点是重量轻、弹性模量不大，但是材料密度小，但仍可与钢材相比 ; (3)陶瓷：陶瓷材料具有良好的品质，但是脆性大，可加工性不高，一般用于和金属连接的特殊部位。然而，国外已经设计出纯陶瓷的 同步矩形传送 臂了。 从本文设计的 同步矩形传送 的角度 来看，在选用材料时不需要很大的负载能力，也不需要很高的弹性模量和抗变形能力，此外还要考虑材料的成本，可加工性等因素。在衡量了各种因素和结合工作状况的条件下，初步选用铝合金作为机械臂的构件材料 。 步矩形传送 的驱动元件 在 同步矩形传送 驱动系统中，电气驱动是利用各种电动机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动 同步矩形传送 的关节，来获得动力。电气驱动主要有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、直线电动机以及最近几年出现的超声波 电机和 动机【 10】等几 种。 步进电机是一种用电脉冲信号进行控制，每输入一个 脉冲，步进电机就进行回转一定的角度，脉冲数与角度数成正比，旋转方向取决于输入脉冲的顺序。步进电机可在很宽的范围内，通过脉冲频率同步，能够按照脉冲要求进行起动、停止、反转和制动变速，有较强的阻碍偏离稳定的能力。在 同步矩形传送 中位置控制系统中得到了极大的应用。主要有永磁式、反应式、永磁感应子式三种。 直流伺服电机是用直流电供电的电动机。其功能是将输入的受控电压 /电流能量转换为电枢轴上的角位移或角速度输出。直流伺服电机的工作原理和基本结构均与普通动 4 力用直流电机相同。特点是稳定性好、可控性好、响应迅速、转矩大。一般 有永磁式和电磁式，在 同步矩形传送 驱动系统中多采用永磁式直流伺服电机。 . 交流伺服电机的使用情况与直流伺服电机相同，但交流伺服电机与直流伺服电机相比，结构简单、工作可靠、功率大、过载能力强、无电刷、维修方便，因而交流伺服电机是今后 同步矩形传送 用电机的主流。 低速电机主要用于系统精度要求高的 同步矩形传送 。为了提高功率效率比，伺服电机制成高转速，经齿轮减速后带动机械负载。由于齿轮传动存在间隙，系统精度不易提高，若对功率效率比要求不十分严格，而对于精度有严格的要求，则最好取消减速齿轮，采用大力矩的低速电机，配以高分 辨率的光电编码器及高灵敏度的测速发电机，实现直接驱动。环形超声波电动机具有低速大转矩的特点，使用在 同步矩形传送 的关节处，不需齿轮减速，可直接驱动负载，因而可大大改善功率重量比，并可利用其中空结构传递信息。 大推力 )的电动机，电动机可直接与负载连接，可应用在系统定位精度要求高的 同步矩形传送 产品中。 通过上述对几种 同步矩形传送 常用电机的分析和比较，综合考虑本文 同步矩形传送 臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有较高精度并要求能够快速启动和制动，所以选择应用较为广泛的步进电机作为驱动电机。 平方向移动计算 机计算 （ 1）选择步进电机 齿轮齿条工作时，需要克服摩擦阻力矩、工件负载阻力矩和启动时的惯性力矩。 根据转矩的计算公式 15： 惯负摩总 （ 总摩 （ 启惯 （ 启负负负 （ 2221 （ 2 （ 5 22212 23 （ （ 式中： 总M 偏转所需力矩（ N m）； 摩擦阻力矩（ N m）； 负载阻力矩（ N m）； 惯M 启动时惯性阻力矩（ N m）； 负J 工件负载对回转轴线的转动惯量（ J 对回转轴线的转动惯量（ 偏转角速度（ s）； m 质量（ 负载质量（ 启t 启动时间（ s）； 部分材料密度（ kg/ v 末端的线速度（ m/s）。 根据已知条件： m =1200 8.0v m/s， R m， R m， 12.0l m，t s，采用的材料假定为铸钢，密度 kg/ 将数据代入计算得： 221 23 lvr/s 2 2221223 222 0 2 6 启负负负 N m 启惯 N m 总惯负摩总 m 因为传动是通过齿轮齿条实现的，所以查取手册 15得： 弹性联轴器传动效率 ； 滚动轴承传动效率 （一对）； 齿轮齿条传动效率 ； 计算得传动的装置的总效率 8501.0a。 电机在工作中实际要求转矩 总电N m （ 根据计算得出的所需力矩，结合北京和利时电机技术有限公司生产的 90 系列的五相混合型步进电机的技术数据和矩频特性曲线，如图 图 示 ,选择90号的步进电机。 图 90 7 图 90 步进电机矩频特性曲线 轮齿条的设计计算 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 a. 选直齿圆柱齿轮 ; b. 货叉为一般工作机械，速度不高，故选用 7 级精度（ 095; c. 材料选择。选择齿轮材料为 40质），硬度为 280条材料为 45钢（调质），硬度为 240 d. 初选齿轮齿数为 Z=20。 2. 按齿面接触强度计算 设计公式为 3 22 11 (4a. 确定公式内各参数的值。 （ 1） t=2)T= 1010 35 *40*m 6*r(4=04 3)d =8 （ 4） E=(5)00 ，齿条的接触疲劳强度极限 50 （ 6）取齿轮接触疲劳寿命系数 齿条接触疲劳寿命系数 7）计算接触疲劳许用 应力 取失效概率为 1 00 ，安全系数 S=1，由公式 H = 轮的接触疲劳许用应力 H =540条的接触疲劳许用应力 H = b. 按齿面接触强度计算 (1) 计算齿轮的分度圆直径 3 22 11 (4= 9 = 2） v=1000*60 4=1000*60 26*=s （ 3） b=d * (4(4) mt=0= (4齿高 h= (4 5） 根据 v=s,7级精度，由图可查得动载系数 齿轮， =1 由表查得使用系数 9 由表查得 7级精度，齿轮悬臂布置时， =得 =载荷系数 K=* (4（ 6） 公式得： d= (4(7)m m=d/z=0= (4弯曲强度的设计公式为 m 3 22 (4a. 确定公式内各参数的值 （ 1） 001 ；齿条的弯曲疲劳强度极限802 （ 2） 条的弯曲疲劳寿命系数 （ 3） 取弯曲疲劳安全系数 S=公式得： 齿轮的许用应力 F =S 1=00* (4齿条的许用应力 F =S 2=80* (4(4) K=* (4(5)查得齿轮的齿形系数 (6)查得 7) (4 10 b. 设计计算 m 3 22 (4=3 242010*0 1 4 6 =比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算 的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 m=2接触强度算得的分度圆直径 d=出齿轮齿数 z=d/m= =20 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 d=*20=40 (4b计算齿轮齿条宽度 b=d *d=0=18 (4取齿轮宽度 B=17条宽度为 B=16da=d+2ha*m=40+2*2=44 (4df=ha+c)m=40=35 (4P= m=2 (4ha=m=1*2=2 (4 11 c* +)m=(1+2= (4条齿部弯曲强度的计算 齿条牙齿的单齿弯曲应力： 210 */*6 式中： 齿条齿面切向力 b 危险截面处沿齿长方向齿宽 1h 齿条计算齿高 S 危险截面齿厚 从上面条件可以计算出齿条牙齿弯曲应力： 0F 06 2 6 9*6=上式计算中只按啮合的情况计算的，即所有外力都作用在一个齿上了，实际上齿轮齿条的总重合系数是 论计算值） ，在啮合过程中至少有 2 个齿同时参加啮合，因此每个齿的弯曲应力应分别降低一倍。 2001 = 齿条的材料我选择是 45 刚制造，因此： 抗拉强度 b690N/ (没有考虑热处理对强度的影响 )。 齿部弯曲安全系数 S = b/01F= 因此，齿条设计满足弯曲疲劳强度设计要求。又满足了齿面接触强度，符合本次设计的具体要求。 齿轮的强度计算 面接触疲劳强度计算 计算斜齿圆柱齿轮传动的接触应力时，推导计算公式的出发点和直齿圆柱齿轮相似，但要考虑其以下特点：啮合的接触线是倾斜的，有利于提高接触强度 ；重合度大，传动平稳。 齿轮的计算载荷 为了便于分析计算，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的 载荷进行计算。沿齿面 12 接触线单位长度上的平均载荷 P（单位为 N/ P = 作用在齿面接触线上的法向载荷 L 沿齿面的接触线长，单位 向载荷 公称载荷，在实际传动中，由于齿轮的制造误差，特别是基节误差和齿形误差的影响，会使法面载荷增大。此外，在同时啮合的齿对间，载荷的分配不是均匀的，即使在一对齿上， 载荷也不可能沿接触线均匀分布。
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