【《某凸轮机械手的臂部设计案例》1600字】

某凸轮机械手的臂部设计案例臂部是机械手的重要部分。跟人类的手臂一样，机械手的臂部也可以伸缩旋转。手臂的作用就是承受重量，改变工件位置。此次设计的机械手所用的手臂包括齿轮齿条，凸轮的选择及计算，键的选择等问题。1.1凸轮机构设计凸轮机构是一种能够使从动件作预期规律运动的高副机构，是由凸轮，从动件（也称推杆）和机架组成的高副机构。凸轮机构应用广泛，本次就应用到了凸轮机构来控制机械手臂的升降，凸轮普遍应用在印刷机内燃机中。凸轮做等速转动时，从动件的运动规律取决于凸轮的曲线形状。由于凸轮机构在机器中的功能不同，其从动件的运动规律也不同。从动件的运动规律如图4-1所示。4-1从动件的运动规律本设计题目要求，凸轮机构的传动为直线方向的往复运动，根据凸轮机构的特性，如第二章的图2-1所示，利用凸轮1转动，使凸轮2按凸轮轮廓线以点接触的形式规律地运动，在运动到行程最大时，两凸轮重合，此时两轮廓曲面完全接触，摩擦力达到最大，在摩擦力的作用，实现同时传动。综上所述，凸轮机构可以进行简化设计，主动凸轮与从动凸轮的接触面被设计为与轴线成。1.2齿轮齿条的参数确定齿轮的齿条的传动如图4-2所示。齿条运动的速度与齿轮分度直径、转速之间的关系为（4-1）式中：齿轮分度圆直径，单位：；：齿轮转速，单位：。图4-2齿轮与齿条传动齿轮的加工方法有很多种，最常用的是切削加工法。先进行粗加工，再进行精细加工加工工程中还要避免根切的发生。加工完后还要进行热处理，避免出现点蚀，断裂等情况，才能达到应用的要求。1.2.1齿轮齿条的尺寸计算齿轮齿条的参数计算如表1.1所示。表41齿轮齿条参数计算结果项目名称计算公式及代号数值原始数值齿轮齿数21模数（GB/T1375-200X）螺旋角基本齿廓（GB/T1356-2001）压力角齿顶高系数1齿轮变位系数要求耐磨条件较好时可按表3-2选取齿宽齿轮齿条齿条基准面至齿顶高的距离齿轮长度主要几何参数计算序号项目名称计算公式及代号数值1齿轮分度圆直径2齿顶高齿轮齿条3齿根高齿轮齿条4齿高齿轮齿条5齿轮中心到齿条线的距离6齿距7齿条齿数取整8齿条切齿部分精确长度1.3花键强度校核花键联接的强度计算与键联接相似，首先根据联接的结构特点、使用要求和工作条件选定花键类型和尺寸，然后进行必要的强度校核计算。查GB/T1144-2001，初选花键大径、小径、齿数、齿宽、工作长度、倒角。假定载荷在键的工作面上均匀分布，每个齿面工作面上的压力的合力作用在平均直径处，即传递的转矩，并引入系数来考虑实际载荷在各花键齿上分配不均的影响，则花键联接的强度条件为静联接：（5-6）动联接：（5-7）：载荷分布不均系数，与齿数多少有关，一般取；：花键齿数；：齿的工作长度，单位为；：花键齿的侧面的工作高度，矩形花键，，此处为倒角尺寸，单位均为；：花键的平均直径，矩形花键，，单位为；：花键联接的许用挤压应力，单位为；：花键联接的许用压力，单位为。经过校核，花键长度满足工作要求。1.4轴承的选择此次机械手轴承在正常工作时要分别承受较小的径向力和较大的轴向力。所以综合考虑，选择角接触球轴承。角接触球轴承一般成对安装。接触角关系到载荷能力的大小。接触角大载荷能力就大。通过主动凸轮的结构，选择轴承的参数如表1.2所示表1.2轴承参数轴承代号尺寸7000C100150481.1.1轴承座的选择轴承座一面为固定轴承，同时要与框架连接，轴承座受到静载荷，同时也受到旋转的载荷，必须具有一定的强度和刚度。为方便安装和固定轴承座分为上盖和下盖，上盖有凸台，上面有螺纹孔。上端盖和下端盖通过螺栓连接。端盖选用45钢，由于轴承座主要受到工件的重力作用，为稳定的静载荷，所以不必校核。1.1.2框架的设计用的45钢钢筋做框架，两端用在轴承座上。由于框架只受到工件和其它零部件的重力，大约为500N,同时又受到很小的扭矩，主要是启动时的扭矩。由框架的结构可知，危险截面在与轴承座连接处。受到的拉伸应力为：