【《汽车零部件自动清洗机的机械手部分的设计计算过程案例》3000字】

汽车零部件自动清洗机的机械手部分的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u17872汽车零部件自动清洗机的机械手部分的设计计算过程案例 157651.1大臂部分的设计计算 160931.1.1大臂电机的计算 149091.1.2大臂减速器计算 2222891.2传统系统的设计计算 736571.2.1轴的设计 7125841.3电机的选型 10152021.4气缸的设计计算 1179041.4.1升降气缸的参数及计算 1376361.4.2伸缩气缸的计算 141.1大臂部分的设计计算大臂的受力较为简单，需出自身重量外，还需承受一定的旋转载荷。因此，大臂的要求如下：高刚度、高支撑能力、相对较轻的重量以及较强的抗弯抗剪能力。大臂之所以要求尽量轻，是为了减轻整个机械手的重量，这样转盘的旋转压力才会减小，可以更方便的让小臂精准抵达相对位置。1.1.1大臂电机的计算假定大臂的旋转速度为，在刚开始旋转时，此刻的转矩是：(1.1)其中：那么可以求出，大臂部分的转动角速度；从，期间共用时间表示为：则：如果是此种情况，绕单一大臂运动时各个关节处的轴的重心的转动惯量及摩擦力矩[10]，假定旋转刚进行时的转矩为10N•m，通过查阅相关手册，本着计算方便为目的，将安全系数的值定为2，通过上述得出的参数，可以算出谐波减速器可以提供的最小转矩为：谐波减速器选查阅手册后，选取合适的型号，并可得知其参数为：谐波减速器型号：谐波减速器的额定输出转矩：谐波减速器的减速比为：通过查阅机械手寸，得出一般的谐波减速器取值范围，为方便计算，取，那么负责提供电力的电机额定功率为：对比相关参数后，选择电机型号：55BF003，静转矩：1.1.2大臂减速器计算根据以上得出的参数，首先确定齿数：柔轮齿数：刚轮齿数：初步选取模数根据模数的选择，计算如下参数：柔轮分度圆直径：刚轮分度圆直径：根据上述参数，计算柔轮轮圈厚度（空载情况下）：当带有负载执行工作时，出于安全考虑，增大了柔齿轮的刚性，将δ1计算值增加20%，即柔齿轮筒体壁厚：为了提高柔齿轮的刚度，取整数柔齿轮的齿宽：柔齿轮的轮毂凸缘长度：取C=4mm柔齿轮筒体长度：查参数得，轮齿的加工过渡圆角半径：提高过渡圆角的半径可以减少应力集中，来高柔轮抗疲劳能力，所以取然后计算齿轮的啮合参数：本课题综合考虑后，采用压力角，考虑到轮齿扭矩，使轮齿间隙减小的值为：（G=80GPa）其中：在的情况下，齿轮进入啮合状态是，两轮的齿顶很可能会产生影响啮合的干涉情况存在，为了不产生这类干涉，就必须让最大侧隙比起齿轮扭转减小的侧隙后，仍保证有一定侧隙值。其中：则：套用公式后，径向变形系数：将上述数据代入上式子可求得：根据手册的公式，查得柔轮的变位系数：刚轮的变位系数：然后，再校核相对啮入深度十分符合设计要求：如果检验结果是，那为求简单的计算，取结果2。如果出现结论是的情况，那就适当的增加的大小，然后带回后重新计算该值，一定要保证。接着计算柔轮的齿根圆直径：参考手册，取（齿顶高系数，径向间隙）柔轮的齿顶圆直径：参考手册，取相对啮入深度和轮齿过渡曲线深度系数，这两个数值之间与齿顶高系数、径向间隙等存在一个不等式组的关系，具体详见下不等式。代入数值，显然符合要求：然后是齿刚轮的具体参数部分，首先刚轮齿顶圆直径：刚轮齿根圆直径：因为钢轮齿数为202，那么加工刚轮的插齿刀的齿数则选，假设，选择九五新或者没怎么使用过的、磨损程度低的插齿刀，那么其变位系数取，如此一来，其原始齿形压力角则取，根据三角函数，可得插齿刀在加工刚轮时产生的啮合角为：用计算器计算可知：插齿刀在加工刚轮时产生的加工中心距：根据上文提供的参数，求得插齿刀的齿顶圆直径：同理可求得刚轮齿根圆直径：上文提到过为不产生干涉的情况，必须保证间隙大小达标，那么将上述数据代入下式检验：代入数值后：结果达标。最后来对轴承的选型开始进行计算：轴承的滚珠的直径为：上文求得，柔轮齿圈处的内径：那么轴承外环厚度：为方便计算选型，设定轴承外环做成无滚道：轴承内环厚度：内环滚道深度：轴承内外环宽度：因为选择的是滚珠轴承，那么宽度可以近似的看成是齿宽B=15mm又根据上文，得出轴承外环外径：带入后可求得轴承内环内径：查设计手册可得知，凸轮圆弧半径的公式：偏心距：式中:将代入凸轮圆弧的半径公式后求得查手册公式后，知悉凸轮长半轴公式为：同理，求得凸轮短半轴：1.2传统系统的设计计算如果为了改变初始动力的传动方式，如定速转换成变加速等，来满足各式各样的工况情况。而且，驱动力的输出设备，一般会带动两个或者多个的待驱动设备，此时就需要传动系统的动力分配了。本课题设计的传动机构主要由以下部分组成：减速机，电机，齿轮传动和传动轴组成。1.2.1轴的设计(1)计算齿轮对传动轴的压轴力查手册可得，有效圆周力公式：则，压轴力有以下公式求得：(2)计算轴的扭矩（3）计算轴上的支反力通过绘制水平受力图可得知：图1.2.1水平受力图从上述公式不难解出：机械来绘制垂直受力图：图1.2.1水平受力图从上述公式不难解出：（4）绘制弯矩图和扭矩图图1.2.3弯矩、扭矩图求出水平弯矩求出垂直弯矩根据上述结果，求出合成弯矩、扭矩（5）轴的强度校核根据第三强度理论公式,并且分析受力图，校核危险截面（1.5）在上式中：在上式中：校核结果符合要求。1.3电机的选型如果根据电源类型将市场上的普通电动机分为两类，则它们可以分为以下两类：直流电动机和交流电动机。直流电动机：具有起动，调速性能好，调速范围宽，工艺平稳，抗过载能力强，维护成本低，节能环保的优点。交流电动机按其种类分为两种：同步电动机和异步电动机异步电动机：结构简单，易于制造，生产成本低，运行可靠，维护方便。同步电动机：工作效率高，稳定性好和恒速，但与异步电动机相比，成本较高。基于上述考虑，清洗装置的电机选择了交流电机里的异步电动机，因其特点。首先计算电机的主要参数。（1）计算电机的额定功率:满载时候的重量之和是而链条传动所需的，输入功率为则，求得电动机所需的功率为式中：通过查手册得到：带入该数据后，求得总传动效率代入数据求得电机得输出功率至少为（2）选择电机的转速根据上文提到的转速，取又得知，齿轮的传动比，减速器的传动比。带入后，求得总传动比合理范围为将传动比代入求电机转速：符合这一范围的同步转速为。上述结论，参照电机选型手册，选择的三相异步电机。1.4气缸的设计计算内置活塞的外力，必须根据卡钳的尺寸进行设计。为了满足钢瓶安装和接线方法的要求，必须选择合适的钢瓶容积。过多的体积不仅会增加成本，还会增加整个机器人的重量，从而导致不必要的浪费。气缸的最重要参数是活塞冲程，冲程长的气缸的稳定性相对较差，从而难以选择和制造气缸。另一方面，确定进气管内径的主要参数是活塞的运动速度。该关系是成比例的，即，气缸活塞的运动速度越高，活塞的内径就越大。入口管。因此，使最快的移动速度达到通过查阅气缸选型手册可得知，部分参数如下表1.1所示：气缸壁厚的计算：通过上表的参数，在确定了内径之后，再来根据手册中的公式，计算所需的最小气缸壁厚，然后根据课题的工况情况选择特定的结构以进一步确定合适的值。气缸的壁厚可查下表1.2得：通过上表选择后：升降气缸，直径Ф125mm，材料Q235，则壁厚为8mm。伸缩气缸：直径为Ф100mm，材料Q235，则壁厚为6mm。手爪夹紧气缸:直径为Ф50mm，材料Q235，则壁厚为5mm。1.4.1升降气缸的参数及计算现初定升降气缸的行程是150mm，又由上述结论可得知，气缸直径是Ф125mm，活塞杆的直径是30mm，气缸的升降速度是500mm/s，取气压