《装车机械手计算说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《装车机械手计算说明书.doc（13页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、机械设计课程设计设计计算说明书设计题目： 装车机械手 姓名：XXX学 号：XXX班级：XXX指导教师：XXX设计时间：XXX目 录一、设计任务书1二、传动方案修改2三、总体设计计算31. 电机型号选择2. 各级传动比分配3. 各轴的运动参数和动力参数计算（转速、功率、转矩）四、传动机构设计计算 1. 齿轮传动（一）：齿轮3与齿轮42. 齿轮传动（二）：齿轮5与齿轮6五、轴系零件设计计算1. 轴的设计计算（一）：轴22. 轴的设计计算（二）：轴3六、润滑和密封方式的选择七、箱体及附件的结构设计和选择八、设计总结参考文献一、设计任务书设计题目：装车机械手设计一台装车机械手，将生产线上的纸箱搬运到货
2、车车厢。如图所示，已知纸箱箱体尺寸ABCmm3，重M kg，其他条件及要求见表一。要求搬运能力J件/小时，工作寿命6年，每年工作300天。选择电动机型号，分配总传动比，计算各轴的转速、输入输出功率。对各级传动进行设计计算，并对整机进行结构设计。允许选用步进电机正反转工作。纸箱HLCB机械手KA车箱设计过程及计算说明二、传动方案修改1. 系统运动方案图注一：1.零件1是带内螺纹的套筒，与齿轮2做成一体；2.零件2是带外螺纹的套筒，与零件1旋合；3.零件3是与上机箱连接的空心轴；注二：1.零件3与轴4之间用滑键连接，零件3可随轴4转动，并可沿其上下移动；2.零件2带动零件3上下运动；3.零件2与零
3、件3、零件3与轴4之间皆用圆锥滚子轴承。F=1000NV=2.0m/sD=500mmL=500mm三、总体设计计算1、电机型号选择（1）电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机（2）电动机功率选择：传动装置的总功率：1=联轴器4轴承3齿轮=0.960.9820.970.990.96=0.8082=联轴器3轴承齿轮梯形螺纹=0.960.9830.970.4=0.350电机所需的工作功率：P工作1=jW/1=1000.393/0.808=48WP工作2=FV/2=75WP工作=P工作1+ P工作2 =123W（3）确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=600.25/4=3.75r/minn升降=
4、0.160/（40.01）=150r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围ia=35。则三级圆柱直齿轮的总传动比现实范围为ia=27125，因步进电机转速可调，故可将电机转速设为100r/min。（4）确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y2-712-6。其主要性能：额定功率：250，满载转速850r/min，额定转矩2.0。设置转速为100r/min。2、计算总传动比及分配各级的传动比（1）总传动比： i1=n电动/n转轴=100/3.75=80/3i2=n电动/n升降=100/150=2/3（2）分配各级
5、传动比取齿轮i齿轮1=2/3，i齿轮2=8/3，i齿轮3=10/3， i齿轮4=3；i1=i齿轮2i齿轮3i齿轮4=80/3i2= i齿轮1=2/33、各轴运动参数及动力参数计算（1）计算各轴转速（r/min）nI=n电机=100r/minnII=nI/i齿轮1=1003/8=37.5 (r/min)nIII=nII/i齿轮2=37.53/10=11.25(r/min)n=nII/i齿轮3=11.25/3=3.75(r/min)（2）计算各轴的功率（KW）PI=2500.97=238WPII=PI齿轮轴承=88WPIII=PII轴承齿轮=84WPI=P轴承齿轮=80W（3）计算各轴扭矩（Nmm
6、）TI=9.55106PI/nI=22729NmmTII=9.55106PII/nII=22411NmmTIII=9.55106PIII/nIII=71307NmmT=9.55106PI/n=203723Nmmn升降=150r/minn滚筒=3.75r/min1=0.8082=0.350P工作=123W电动机型号Y2-712-6i1=80/3i2=2/3据手册得I12=2/3I34=8/3I56=10/3I78=3nI =100r/minnII=37.5r/minnIII=11.25r/minn=3.75 r/minPI=238WPII=88WPIII=84WPI=80WTI=22729Nmm
7、TII=22411NmmTIII=71307NmmT=203723Nmm四、传动机构设计计算1、齿轮传动的设计计算（一）：齿轮3与齿轮41.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据要求，齿轮采用软齿面直齿轮。压力角取20。（2）参考机械设计表10-6，选用7级精度。（3）材料选择。由机械设计表10-1，小齿轮选用40Cr（调质），齿面硬度为280HBS。大齿轮选用45（调质），齿面硬度240HBS；（4）选小齿轮齿数Z3=24,大齿轮齿数Z4=u Z3=8/3x24=64 2.按齿面接触疲劳强度设计由式计算小齿轮分度圆直径，即1）确定公式中的各参数值试选KHt=1.3。小齿轮传递的转矩T1
8、=22729Nmm。取齿宽系数。查得区域系数。查得材料的弹性影响系数。计算接触疲劳强度用重合度系数。 =0.876计算接触疲劳许用应力。查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别是、计算应力循环次数： N3=60n1jLb=60x100x1x(6x300x2x8)=1.728x108 N4=N1/u=1.728x108/(64/24)=6.48x107查得接触疲劳寿命系数KHN3=1.11,KHN4=1.18。取失效概率为1%，安全系数S=1，得 取其中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 2）计算小齿轮分度圆直径32.182mm（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速
9、度v.2）计算实际载荷系数查得查得 据以查得 ，3）3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由下式试算齿轮模数，即1）确定公式中的各参数值试选载荷系数计算弯曲疲劳强度的重合度系数计算查得齿形系数，查得应力修正系数，查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 ,查得弯曲疲劳寿命系数，取弯曲疲劳安全系数S=1.4取较大者，即2）试算模数（2）调整齿轮模数1）数据准备圆周速度齿宽宽高比b/h2）计算实际载荷系数根据v=0.13m/s，7级精度，查得动载系数查得齿间载荷分配系数查得则载荷系数3）按实际载荷系数算得齿轮模数对比计算结果，取齿轮模数为1.114，圆整为m=2，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小
10、齿轮齿数取，则大齿轮齿数，取4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（20）计算中心距（3）计算齿宽考虑必可避免的安装误差，为了保证设计齿宽和节省材料，将小齿轮加宽5-7mm，取，大齿轮齿宽2、齿轮传动的设计计算（二）：齿轮5与齿轮61.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据要求，齿轮采用软齿面直齿轮。压力角取20。（2）参考机械设计表10-6，选用7级精度。（3）材料选择。由机械设计表10-1，小齿轮选用40Cr（调质），齿面硬度为280HBS。大齿轮选用45（调质），齿面硬度240HBS；（4）选小齿轮齿数Z5=24,大齿轮齿数Z6=u Z5=10/3x24=80 2.按齿面接触疲劳强度
11、设计由式计算小齿轮分度圆直径，即1）确定公式中的各参数值试选KHt=1.3。小齿轮传递的转矩T2=22410Nmm。取齿宽系数。查得区域系数。查得材料的弹性影响系数。计算接触疲劳强度用重合度系数。 =0.873计算接触疲劳许用应力。查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别是、计算应力循环次数： N3=60n5jLb=60x37.5x1x(6x300x2x8)=6.48x107 N4=N1/u=1.728x108/(64/24)=1.944x107查得接触疲劳寿命系数KHN3=1.11,KHN4=1.18。取失效概率为1%，安全系数S=1，得 取其中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 2）计算
12、小齿轮分度圆直径36.220mm（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度v.2）计算实际载荷系数查得查得 据以查得 ，3）3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由下式试算齿轮模数，即1）确定公式中的各参数值试选载荷系数计算弯曲疲劳强度的重合度系数计算查得齿形系数，查得应力修正系数，查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 ,查得弯曲疲劳寿命系数，取弯曲疲劳安全系数S=1.4取较大者，即2）试算模数（2）调整齿轮模数1）数据准备圆周速度齿宽宽高比b/h2）计算实际载荷系数根据v=0.49m/s，7级精度，查得动载系数8查得齿间载荷分配系数查得则载荷系数3）按实际载荷系数算
13、得齿轮模数对比计算结果，取齿轮模数为1.173，圆整为m=2，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数取，则大齿轮齿数，取4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（20）计算中心距（3）计算齿宽考虑必可避免的安装误差，为了保证设计齿宽和节省材料，将小齿轮加宽5-7mm，取，大齿轮齿宽五、轴系零件设计计算1、轴的设计计算（一）：轴21).轴上功率、转速、转矩P2=88w ，n2=37.6r/min ，T2=22411Nmm2).求作用在齿轮上的力小齿轮处于低速级，d5=36mm3).按扭矩初算轴径选用45（调质），硬度217255HBS根据机械设计表15-3，取c=126d126 (0.088
14、/37.5)1/3mm=16.744mm考虑有两个键槽，将直径增大10%-15%，则d=22.5(1+5%-15%)mm=18.42-19.26mm选d=20mm4).轴的结构设计a）轴上零件的定位，固定和装配因轴2上齿轮5直径较小，故将轴2 做成齿轮轴。大齿轮下面由轴肩定位，上面用档油盘轴向固定，径向用普通平键固定。上下各用一个轴承。因轴上端被齿轮4挡住，考虑由箱体内铸造一个凸起的轴承座。下端则安装在箱体底部铸造的轴承座孔中，考虑到加工方便，在座孔中用安装一个套杯。b）确定轴各段直径和长度c)按弯扭复合强度条件计算（略）2、轴的设计计算（二）：轴31).按扭矩初算轴径选用45（调质），硬度2
15、17255HBS根据机械设计表15-3，取c=126d126 (0.084/11.25)1/3mm=24.63mm考虑有两个键槽，将直径增大10%-15%，则d=24.63(1+10%-15%)mm=27.1-28.3mm选d=29mm 2).的结构设计a）轴上零件的定位，固定和装配轴4的大齿轮上面由轴肩定位，下面用档油盘轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套杯和大筒定位，则采用过渡配合固定。b）确定轴各段直径和长度3).按弯矩复合强度计算（略）I34=8/3Z3=24Z2=64u=8/3T1=22729NmmHlim3=500MpaHlim4=430MpaN3=1.728108N
16、L2=6.48107H3=666MpaH2=649Mpad1=32.182mmm=1.69mmm=2d3=34d4=90a=62b3=41b4=34m=2z5=18z6=60d5=36d6=120a=78b5=42b6=36P2=88w n2=37.6r/min T2=22411Nmm六、润滑与密封方式选择齿轮线速度比较小，且轴为竖直布置，故采用脂润滑，所有轴承也采用脂润滑。采用端盖和挡油盘密封。七、箱体及附件的结构设计和选择1.按要求采用铸造箱体；2.为了轴和齿轮等零件的安装方便，考虑采用上下分箱，并将上面的部分再前后分箱，在连接处采用螺栓连接；3.在箱体底部设计安装地脚螺钉的结构；3.箱体具体形状和尺寸根据轴和齿轮等零件的尺寸及其安装位置确定。八、设计总结Balabalabala八、参考文献1濮良贵，纪名刚. 机械设计（第七版）. 北京：高等教育出版社，200422王昆，何小柏，汪信远，课程设计，高等教育出版社3. 刘鸿文，材料力学（第五版），高等教育出版社
