三自由度圆柱坐标机械手毕业设计(编辑修改稿)

三自由度圆柱坐标机械手毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

示意图如下 : 图 2— 1 底座结构示意图 河北工程大学毕业设计 8 底座液压马达的选择 选用整体式小型马达，同时考虑底座转速与承受转矩等因素，在满足条件的马达 中：初步选定型号 BYM— 160 摆线齿轮液压马达，排量为 160ml/r。 回转支撑的选择 故此设计选用 01 系列的回转支承。 考虑尺寸需要，初选 型号 ,外圈直径 360mm，外圈带有的齿圈齿顶圆直径为 384mm，齿数为 94，模数 m=4。 回转支承的尺寸如表 21 编号 4 基本型号 外型尺寸 mmD 360 mmd 200 16H 安装尺寸 1D =328mm 2D =232mm 18n 16 结构尺寸 21n 2813D 齿轮参数 0X 4m 外齿参数 384eD Z=94 齿圈齿轮的强度校核 河北工程大学毕业设计 9 1)马达齿轮的齿数： 初定液压马达的输出转速为 40 r/min,底座的回转速度为 srn /81 ，所以传动比814021  nni 又因为 12ZZi ，即得： 181Z 式中 1n —— 马达输出速度 2n —— 回转支承转速 1Z —— 马达齿轮齿数 ，即 3211  HEdtt ZTKd  (21) 1)确定公式内各计 算数值 （ 1）试选载荷系数 tK （ 2）估算底座需要的转矩 NmT  ，这里选定马达齿轮传递的转矩为 Nm4 （ 4）按齿面硬度查的马达齿轮的解除疲劳强度极限 MPaH 6001lim  齿圈的解除疲劳强度极限 MPaH 5002lim   81115300821406060 hjLnN 78 N (22)    M P aKM P aKHHNHHHNH2l i m221l i m11 (23) 校核： 计算马达齿轮分度圆直径 td1 ，带入 H 中较小值 河北工程大学毕业设计 10 211  HEdTt ZTKd  mm225 3 9 8 91 23 原定马达齿轮的分度圆直径 mmmzd t 721841  ，满足强度要求。 3．  3 112  F SaFad YYZKTm  (24) 确定公式内的各个计算数值 （ 1）由图  22020 C 查的马达齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 5001  ，齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3802  （ 2）由图查的弯曲疲劳寿命系数 FNK ， FNK （ 3）   M P asK FEHNF 350   (25) (4) 计算载荷系数 K 8 1   FFVA KKKKK (26) (5)查取齿形系数 由表可查得 FaY , FaY (6) 由表可查得 SaY , SaY (7)计算齿轮和马达齿轮的FSaFaYY 并加以比较    222111FSaFaFSaFaYYYY (27) 齿圈的数值大 2） 校核 河北工程大学毕业设计 11   3 33 1 12  F SaFad YYZKTm  对比设计结果，原定齿轮模数 m=4 符合要求 . 底座结构的确定 设计底座结构如图 31 31 底座结构 河北工程大学毕业设计 12 第 4 章 升降臂设计 升降臂设计方案 设计方案的选择 更具所学相关知识查阅资料可选用： (1)液压驱动方式 采用液压缸作为动力源，液压缸直接驱动升降滑块。 (2)圆柱导轨 为保证升降滑台的运动平稳，且起到平稳导向作用，该设计大臂立柱采用双圆柱导轨。 根据方案制定升降臂示意图如图 31 图 41升降臂示意图 河北工程大学毕业设计 13 液压缸的选择 (1)工作负载 F 大约为 850N。 (3)惯性负载 aF 由设计任务可知 sm /  ∆ 取 ,查液压传动 6 , 15p ,∆t 取 ， NFa  ，重力负载 gF。 执行原件主要参数的确定 需确定的结构尺寸是指液压缸的内径和活塞杆的直径 d，首先受力分析由静止启动时，液压缸受力最大，受力分析如图 32 图 42 液压缸受压简图 所以 NFF W 850 (41) MPaP 2 ，初定  背压0Pb。 FDP  22 mmPFD   (42) 河北工程大学毕业设计 14 归为标准， D 取 50mm。 对。 (2)校核 已知背 压 MPaPb  ，受力分析如图 3— 3 Pb p 图 43 由受力平衡可得 FdDPDPb   222 222      M P aD FdDPP b 0 8 5 040 2 62 2262 22    所以 mmD 50 的液压缸选择合理。 （ 43） 8 0 dl （ 44） 由于长径比不大于 10    M P adF 48504 22 （ 45） (3)液压缸的选择与安装 选用中部轴销连接，液压缸的型号选择为 B2*3*11*00。 升降臂导轨的设计与计算 升降臂导轨的结构设计 结构简单，便于加工，材料为 Q235。 两圆柱导轨的直径为 35mm；长为 1200mm，接近法兰段为直径 42 毫米，高 21mm 的一段。 导轨的弯曲强度校核 河北工程大学毕业设计 15 333 1 5 7 132 202322 mmdW z   (36) 抗拉强度： MPab 200 抗弯强度 MPaw 400 安全系数： bn 所以：     M P an bww   (37) 设滑台、伸缩臂、末端执行器等在内的质量约为 50kg，重心偏离导轨中心约 200。 所以 NG  NFLM  (38)   333m a x 1 5 7 1 2101 6 098 mmmmMW wz   (39) 式中 F 为包括滑台、伸缩臂、末端执行器等在内 的质量运动时产生的动载荷，由此抗弯截面系数 所确定的升降臂截面尺寸是安全的。 导轨的刚度 材 料 力 学 的 挠 度 计 算 公 : EIMly 2 2 (310) 844   dI ； 升降到最高位时的高度 540l mmlmmEIMly 0 0 00 8 0 02 79 22    升降臂滑台设计 设计简图如图 35 所示 图 44 导轨受弯示意图 河北工程大学毕业设计 16 滑块在升降导轨上上下滑动，升降过程速度变化均匀， 升降臂导轨光滑， 无刚性冲击无卡紧现象。 所以要在滑块上装有铜套筒，以使升降平稳。 其结构如图36 撞块与行程开关的设计 如图 4— 7所示结构： 图 45 套筒结构图 1导轨 2套筒 图 46 套筒结构图 河北工程大学毕业设计 17 图 47 行程开关及调节块 升降臂安装所需的其他部件设计 (1)导轨两 端为直径为 20mm 的螺纹，查《机械设计课程设计手册》 P47 端螺母应选择 GB/T6170 M20。 (2)液压缸与底座相连为法兰联接，查机械设计手册 ,其定位销选择：GB11786。 (3)固定液压缸支撑板的为直径为 12mm 的螺栓，其规格查课程设计机械设计手册： GB/T57822020 M12 60。 河北工程大学毕业设计 18 第 5 章 伸缩臂的设计 伸缩臂的设计 设计方案 液压伸缩机构示意图如图 41。 液压缸的选择 工作负 载 R 支座 液压缸 法兰 夹持器支撑板 直线导轨 支撑板 图 51 液压伸缩机构示意图 河北工程大学毕业设计 19 RgRmRiR  （ 41） 式中： Ri工作机构的载荷及自重对液压缸产生的作用力； (1) Ri的确定 1) 工件的质量 kghrvm 22   （ 42） 2)夹持器的质量 15kg(已知 ) 3)伸缩臂的质量 15kg(估计 ) 4)其他部件的质量 15kg(估计 ) 工作机构荷重：   NsmkgRi 4 9 8/ 2  （ 43） 取 NRi 650 (2)Rm的确定 NRRm i 13 065   （ 44） (3)Rg 的确定 Ntg vGRg 3 5 0  （ 45） st  ， v 总负载 NRgRmRiR 213 065 0  取实际负载为 NR 1000 液压缸缸筒内径 D 的确定 mmM P aNpRD 100044   （ 46） 式中： NNR 5 0 0 01 0 0 0  ， p 可取 MPa1~ ， MPap 1 选缸径为 40mm 的 图 52 伸缩臂液压缸 河北工程大学毕业设计 20 杆为 C 型杆 径缸 :40 A:25 KK:M16 Φ MM:18 E:65 EE:ZG3/8 FP:38 W:30 AB:11 AE: AH:43177。 AU:32 AT:8 AO:13 TR:46 HL:141 UA:69 导向杆的设计 导向杆结构的确定 导向杆的材料选择为 40Cr，其弯曲应力为 210MPa。 导向杆的弯曲强度及挠度的校核 (1) 杆的弯曲应力zWMmax （ 47） mNplM  （ 48） 733  dW z  （ 49） M P aWzM 0 80 7m a x     max 符合要求 （ 2） 杆的挠度 EIpl2 2 EIplf 3 2 644dI  （ 510）   0 64 003 003 433 EIplf B。