畢業(yè)設計---數(shù)控機床刀庫與換刀裝置設計_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)設計(論文)</b></p><p>  題 目: 數(shù)控機床刀庫與換刀裝置設計 </p><p>  學 院: 機械工程學院 </p><p>  專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 </p><p&

2、gt;  畢業(yè)設計(論文)時間:二ОО 六年四月 三 日~ 6月九 日 共 十 周</p><p><b>  摘 要</b></p><p>  隨著機械加工業(yè)的發(fā)展,制造行業(yè)對于帶有自動換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來越大。換刀機械手的主要任務是,完全模擬人手的換刀動作,給機床主軸與彈簧夾頭提供相對轉動實現(xiàn)夾緊、放松刀具的動作。機械手應具備足夠的轉

3、矩,該轉矩還必須恒定(可調)。同時還應使機械手具備結構緊湊、占據(jù)空間小的特點,以適應不同類型機床的換刀空間。為了實現(xiàn)數(shù)控加工中心主軸豎直放置,刀架軸線水平,刀庫的刀軸垂直情況下利用機械手實現(xiàn)自動換刀的動作。其中,機械手手臂可轉90。使加工中心功能有所提升,更能滿足生產(chǎn)加工的需要,進一步提高加工的自動化程度,提高生產(chǎn)效率。</p><p>  論文第二部分工作是討論設計整體及傳動方案,并對方案進行分析優(yōu)化;選擇最佳

4、的方案,接下來進行相關的干涉及強度校核計算。自動換刀系統(tǒng)采用單片機或PLC控制,它通過幾條與主控機的聯(lián)絡信號線以及系統(tǒng)內(nèi)設置的自診斷、自適應功能實現(xiàn)對換刀系統(tǒng)的全自動控制管理。加工中心具有自動換刀裝置,能做到一次裝夾,多工序加工,把許多相關的分散工序集中在一起,形成一個以工件為中心的多工序自動加工系統(tǒng),從而大大縮短了機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間,改變了過去小批量生產(chǎn)中一人、一機、一刀的局面。</p><p&g

5、t;  關鍵詞:換刀機械手,換刀空間,PLC,自適應</p><p><b>  Abstract</b></p><p>  With machinery and processing industries developing, the manufacturing industry with an automatic blade system for the ef

6、ficient growing demand for high-performance processing center become more and more. Blade mechanical hand main task is complete simulation manpower blade moves to the main axis of machine tools and equipment and provide

7、power for movements. Mechanical hand should have sufficient torque, the torque must be constant (scale). At the same time, they should also have the structure </p><p>  The second part of paper is the discus

8、sion overall of the design and the programme of translation. Analysis the programme and choose the best option, followed associated with the calculation accuracy and intensity. PC or PLC system using automatic blade cont

9、rol it through several signal lines and liaison with centre computer system established since diagnosis, adaptive function to achieve the fully automatic control system for blade management. Processing center with automa

10、tic changer devices, a</p><p>  Key words: Blade mechanical hand, The blade space, Process control logic</p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  摘 要I</b></p&g

11、t;<p>  Abstract(英文摘要)II</p><p><b>  目 錄III</b></p><p>  第一章 引 言1</p><p>  1.1 課題的目的和意義1</p><p>  1.2自動換刀系統(tǒng)歷史、現(xiàn)狀和前景1</p><p>

12、  第二章 方案的分析論證及確定4</p><p>  2.1 方案的提出4</p><p>  2.1.1 機械結構方案的提出4</p><p>  2.1.2 傳動方案的提出4</p><p>  2.2 方案的可行性分析4</p><p>  2.2.1 機械結構方案的可行性分析4<

13、/p><p>  2.2.2 傳動方案的可行性分析5</p><p>  2.3 方案的確定5</p><p>  2.3.1 機械結構方案的確定5</p><p>  2.3.2 傳動方案的確定5</p><p>  2.3.3 換刀工作流程6</p><p>  2.4 本章

14、小結7</p><p>  第三章 設計計算8</p><p>  3.1 各部分設計參數(shù)的確定8</p><p>  3.1.1 設計參數(shù)8</p><p>  3.1.2 機械手取刀干涉計算9</p><p>  3.2 電機的選擇10</p><p>  3.2.1

15、 小臂電機的選擇10</p><p>  3.2.2 大臂電機的選擇10</p><p>  3.2.3 刀庫電機的選擇11</p><p>  3.3 小臂校核計算12</p><p>  3.3.1 蝸輪蝸桿校核12</p><p>  3.3.2 蝸桿軸及軸承校核13</p>

16、<p>  3.3.2.1 蝸桿軸校核13</p><p>  3.3.2.2 軸承校核16</p><p>  3.3.3 蝸輪軸及軸承校核18</p><p>  3.3.3.1 蝸輪軸校核18</p><p>  3.3.3.2 軸承校核24</p><p>  3.4 大臂校核

17、計算27</p><p>  3.4.1 蝸輪蝸桿校核27</p><p>  3.4.2 蝸桿軸及軸承校核28</p><p>  3.4.2.1 蝸桿軸校核28</p><p>  3.4.2.2 軸承校核31</p><p>  3.4.3 蝸輪軸及軸承校核32</p>&l

18、t;p>  3.4.3.1 蝸輪軸校核32</p><p>  3.4.3.2 軸承校核36</p><p>  3.4.4 汽缸校核37</p><p>  3.5 刀庫校核計算38</p><p>  3.5.1 蝸輪蝸桿校核38</p><p>  3.5.2 蝸桿軸及軸承校核39

19、</p><p>  3.5.2.1 蝸桿軸校核39</p><p>  3.5.2.2 軸承校核42</p><p>  3.5.3 蝸輪軸及軸承校核43</p><p>  3.5.3.1 蝸輪軸校核43</p><p>  3.5.3.2 軸承校核47</p><p>

20、  3.6 鍵校核計算48</p><p>  3.6.1 小臂校核計算48</p><p>  3.6.2 大臂校核計算49</p><p>  3.6.2.1 蝸桿軸校核49</p><p>  3.6.2.2 蝸輪軸校核49</p><p>  3.6.3 刀庫校核計算49</p&g

21、t;<p>  3.6.3.1 蝸桿軸校核49</p><p>  3.6.3.2 蝸輪軸校核50</p><p>  3.7 本章小結50</p><p><b>  結論51</b></p><p><b>  參考文獻52</b></p><

22、;p><b>  致謝53</b></p><p><b>  第一章 引 言</b></p><p>  1.1 課題的目的和意義</p><p>  隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展,對機床特別是高精度和高效率數(shù)控機床的要求也越來越高,而數(shù)控機床刀庫與換刀裝置作為機床的主要構件又直接影響到機床的加工效率,因此數(shù)控機床刀

23、庫與換刀裝置設計又顯得特別重要。為此,設計了一種數(shù)控機床刀庫與換刀裝置。實現(xiàn)數(shù)控加工中心主軸豎直放置,刀架軸線水平,刀庫的刀軸垂直情況下利用機械手實現(xiàn)自動換的動作,其中機械手手臂可轉90。該裝置能使加工中心功能有所提升,更能足生產(chǎn)加工的需要,進一步提高加工的自動化程度,提高生產(chǎn)效率。</p><p>  自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。刀具夾持元件的結構特性及它與機床主軸滿的聯(lián)結方式,將直接影響機床的加工性

24、能。刀庫結構形式及刀具交換裝置的工作方式,則會影響機床的換刀效率。自動換刀系統(tǒng)本身及相關結構的復雜程度,又會對整機的成本造價產(chǎn)生直接影響。   自動換刀系統(tǒng)采用單片機或PLC控制,它通過幾條與主控機的聯(lián)絡信號線以及系統(tǒng)內(nèi)設置的自診斷、自適應功能實現(xiàn)對換刀系統(tǒng)的全自動控制管理。采用高性能彈簧夾頭夾持刀具,使用外驅動機械手完成刀具的夾緊、放松,系統(tǒng)配置擴展型鏈式刀庫和刀具交換裝置,整機采用電磁機械傳動、PLC控制,換刀系統(tǒng)

25、具有夾緊力大、夾緊力恒定(可調)、自動復位以及各種自檢保護功能,同時具有占據(jù)空間小的特點。研究的最終目標是,期望能夠形成一種結構緊湊、工作穩(wěn)定可靠、造價低廉、可供不同類型數(shù)控機床選型配套的智能型高性能自動換刀系統(tǒng)系列產(chǎn)品。</p><p>  1.2 自動換刀系統(tǒng)歷史、現(xiàn)狀和前景</p><p>  從換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來看,1956年日本富士通研究成功數(shù)控轉塔式?jīng)_床,美國IBM公司同期也

26、研制成功了“APT”(刀具程序控制裝置)。1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置)的加工中心。1967年出現(xiàn)了FMS(柔性制造系統(tǒng))。1978年以后,加工中心迅速發(fā)展,帶有ATC裝置,可實現(xiàn)多種工序加工的機床,步入了機床發(fā)展的黃金時代。1983年國際標準化組織制定了數(shù)控刀具錐柄的國際標準,自動換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結構模式。</p><p>  目前國內(nèi)外數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)中,刀具、輔

27、具多采用錐柄結構,刀柄與機床主軸的聯(lián)結、刀具的夾緊放松機構及驅動方式幾乎都采用同一種結構模式。在這種模式中,機床主軸常采用空心的帶有長拉桿、碟形彈簧組的結構形式,由液壓或氣動裝置提供動力,實現(xiàn)夾緊放松刀柄的動作。利用這種機構夾持刀具進行數(shù)控加工的最大問題是,它不能同時獲得高的夾持剛度和刀具振擺精度,而且主軸結構復雜,主軸軸向尺寸過大,加上它的液壓驅動裝置及刀具輔具錐柄的制造成本,使得自動換刀系統(tǒng)的造價在機床整機中占有較大的比重。據(jù)有關資

28、料介紹,在刀具采用錐柄夾頭、側壓夾頭以及彈簧夾頭夾緊性能的對比實驗中,采用彈簧夾頭夾持刀具是唯一可同時獲得高的夾持剛度和振擺精度的理想元件。采用這種夾持元件,刀具或刀具輔具可作成圓柱柄,其制造成本低,精度易保證,這對大容量刀庫降低刀具輔具的制造成本,意義更為顯著。在現(xiàn)代數(shù)控機床上亦有采用彈簧夾頭作為刀具的夾持元件,但機床的主軸結構、驅動方式仍然采用與上述錐柄刀具完全相同的結構形式。采用這種結構模式,在實際數(shù)控加工中,尤其是在需要超高速主

29、軸、主軸的徑向、軸向尺寸都很小、沒有足夠的換刀空間的微細加工場合中實現(xiàn)自動換刀</p><p>  隨著機械加工業(yè)的發(fā)展,制造行業(yè)對于帶有自動換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來越大。在現(xiàn)有的各種類型的加工中心中,傳統(tǒng)結構的自動換刀系統(tǒng)的造價在機床整機造價中總是占著很大比重,這是加工中心價格居高不下、應用不普遍的重要原因。如果把自動換刀系統(tǒng)的設計制造從現(xiàn)有加工中心的制造模式中分離出來,把它作為加工中心的標準件

30、或附件組織專門化的生產(chǎn),同時由于該項技術的應用簡化了機床主軸結構、采用彈簧夾頭和外驅動機械手等關鍵技術、采用圓柱柄刀具和輔具,這不僅使數(shù)控機床工作性能有所提高,而且使得由它配套構成的加工中心的總體造價大幅度下降。低造價高性能的加工中心將會被中小廠廣泛接收,這樣必將給自動換刀系統(tǒng)生產(chǎn)廠商和加工中心制造廠商帶來巨大的經(jīng)濟效益?! ‰S著計算機軟硬件技術的發(fā)展,產(chǎn)生了人機對話式編制程序的數(shù)控裝置,并具有了自動檢測工件等功能。CAD/CAM(C

31、AD指計算機輔助設計,CAM指計算機輔助制造)的出現(xiàn),使數(shù)控機床的自動化水平進一步提高,實現(xiàn)了自動生成程序控制數(shù)控機床。開辟了無紙全自動制造這一機械加工制造的新途徑,從而節(jié)省了大量的材料、資金和人力,給機械設計和加工帶來了革命性變革。</p><p>  第二章 方案的分析論證及確定</p><p><b>  2.1 方案的提出</b></p>&l

32、t;p>  2.1.1 機械結構方案的提出</p><p>  方案一:直接在刀庫與主軸之間換刀</p><p>  方案二:用機械手在刀庫與主軸之間換刀</p><p>  方案三:用機械手和轉塔頭配合刀庫進行換刀</p><p>  2.1.2 傳動方案的提出</p><p>  方案一:轉動用步進電機帶傳動

33、,移動用氣壓或液壓傳動</p><p>  方案二:轉動用步進電機帶傳動,移動用絲杠傳動</p><p>  方案三:轉動用步進電機齒輪傳動,移動用氣壓或液壓傳動</p><p>  方案四:轉動用步進電機蝸輪蝸桿傳動,移動用氣壓傳動</p><p>  2.2 方案的可行性分析</p><p>  2.2.1 機械結

34、構方案的可行性分析</p><p>  方案一:直接在刀庫與主軸之間換刀</p><p>  這種換刀裝置只有一個刀庫,刀庫中儲存著加工過程中需要使用的刀具,利用機床本身與刀庫的運動實現(xiàn)換刀過程。它的刀庫需要整體運動,結構較復雜,而且刀庫容量較小。主要運用在需要刀具較少的數(shù)控車床中。</p><p>  方案二:用機械手在刀庫與主軸之間換刀</p>&

35、lt;p>  這是目前用的最普遍的一種自動換刀裝置,其布局結構多種多樣。它利用機械手在刀庫和機床之間實現(xiàn)換刀過程。由于這種結構有一個中間介質機械手,因此結構設計比較靈活,也比較簡單。</p><p>  方案三:用機械手和轉塔頭配合刀庫進行換刀</p><p>  這種換刀裝置實際上是轉塔頭式換刀裝置和刀庫換刀裝置的結合。這種換刀裝置轉塔頭上有兩個刀具主軸,當一個刀具主軸上的刀具進行

36、加工時,可由機械手將下一工步需用的刀具換到不工作的主軸上,待上一工步加工完畢后,轉塔頭回轉180度,即完成換刀工作。這種裝置換刀效率較高,但是兩個刀具主軸的結構嚴重限制了它的使用范圍。</p><p>  2.2.2 傳動方案的可行性分析</p><p>  方案一:轉動用步進電機帶傳動,移動用氣壓或液壓傳動</p><p>  步進電機可精確控制轉動的角度和轉向,

37、但是價格比伺服電機便宜的多。由于換刀不需要反饋系統(tǒng),因此不必要選伺服點電機。帶傳動可以降低對電機的沖擊,雖然可以配合齒輪傳動達到較大的傳動比,但是機構所占空間大,在要求機構緊湊的數(shù)控機床上顯然不適合。氣壓和液壓傳動都有快的優(yōu)勢,但是相比之下,在需要的力并不大的地方選用價格更便宜的氣壓傳動更經(jīng)濟一些。</p><p>  方案二:轉動用步進電機帶傳動,移動用絲杠傳動</p><p>  絲杠

38、雖然可以實現(xiàn)移動,但是在力較小、并且需要快速移動的地方就不如氣壓傳動適合了。</p><p>  方案三:轉動用步進電機齒輪傳動,移動用氣壓或液壓傳動</p><p>  齒輪傳動和帶傳動一樣能達到的一級降速傳動比小,不能自鎖。</p><p>  方案四:轉動用步進電機蝸輪蝸桿傳動,移動用氣壓傳動</p><p>  蝸輪蝸桿傳動不僅傳動大

39、,而且可以自鎖。</p><p><b>  2.3 方案的確定</b></p><p>  2.3.1 機械結構方案的確定</p><p>  經(jīng)過綜合分析確定選擇方案二,即用機械手在刀庫與主軸之間換刀的方案進行設計。機械手兩個轉動關節(jié)和一個移動關節(jié)。</p><p>  2.3.2 傳動方案的確定</p>

40、<p>  經(jīng)過綜合分析確定選擇方案四,即轉動用步進電機蝸輪蝸桿傳動,移動用氣壓傳動。</p><p>  2.3.3 換刀工作流程</p><p>  換刀工作流程,如圖所示:</p><p>  圖2-1、機械手工作流程圖</p><p>  機械手初始位置、、。</p><p>  1、小臂電機工作

41、,小臂轉動90度到;</p><p>  2、汽缸活塞桿縮回到;</p><p>  3、小臂電機反轉到取刀;</p><p>  4、汽缸活塞桿伸出到;</p><p><b>  5、小臂轉動到;</b></p><p>  6、大臂電機工作,大臂轉到水平位置;</p><

42、p>  7、小臂電機反轉到;</p><p>  8、汽缸活塞桿縮回到,將刀放好;</p><p>  9、小臂轉動到,同時刀庫轉到指定位置;</p><p>  10、小臂電機反轉到;</p><p>  11、汽缸活塞桿伸出到,將刀取出;</p><p><b>  12、小臂轉動到;</b&

43、gt;</p><p>  13、大臂電機工作,大臂反轉到初始位置;</p><p>  14、小臂電機反轉到;</p><p>  15、汽缸活塞桿縮回到放刀;</p><p><b>  16、小臂轉動到;</b></p><p>  17、汽缸活塞桿伸出到;</p><p

44、>  18、小臂電機反轉到初始位置,換刀完成。</p><p><b>  2.4 本章小結</b></p><p>  分析設計題目,提出一系列機械結構及傳動方案,并對機械結構及傳動方案的綜合分析,確定最終的設計方案,為下一階段的工作作好準備</p><p><b>  第三章 設計計算</b></p>

45、;<p>  3.1 各部分設計參數(shù)的確定</p><p>  3.1.1 設計參數(shù)</p><p><b>  蝸輪蝸桿轉動參數(shù):</b></p><p>  蝸輪蝸桿轉動參數(shù)表 單位:mm</p><p>  刀庫直徑1000mm ,刀具重量12Kg/把 ,機械手大臂長度550 m

46、m ,小臂長度300mm ,刀庫容量20把刀</p><p>  汽缸參數(shù):工作氣壓P=1 MPa ,活塞桿直徑d=25mm,汽缸內(nèi)徑D=34mm,工作行程L=160 mm,汽缸長370mm,寬120mm,高50mm。</p><p>  3.1.2 機械手取刀干涉計算</p><p><b>  圖3-1</b></p><

47、;p><b>  ,,</b></p><p><b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p&g

48、t;<b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p>  取刀時的間隙為:,因此間隙足夠不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。其中,是機械手小臂半徑。</p><p><b>  3.2 電機的選擇</b></p><p>  3.2.1 小臂電機的選擇</p&

49、gt;<p>  小臂重量:12,長度:300mm,蝸輪減速比:i=62</p><p><b>  1、刀具轉動慣量</b></p><p>  J=mR2=12=1.08·</p><p><b>  2、小臂轉動慣量</b></p><p><b>  J==

50、=1.25·</b></p><p>  3、折算到電機軸的轉動慣量</p><p>  J= (J+ J)/i=6.06·</p><p>  4、電機啟動加速力矩</p><p>  Ma= J·n/T=0.77265· </p><p>  式中:n--

51、-電機所需達到的轉速,T---電機的升速時間</p><p>  5、折算到電機軸的靜力距</p><p><b>  M= ·</b></p><p>  6、選電機:90BF002 J=1.764 · ,Tmax=3.92· ,</p><p>  式中:T---電機輸出總力矩

52、Tmax----電機輸出最大扭矩 Jm---電機轉動慣量</p><p>  因此所選電機滿足要求。</p><p>  3.2.2 大臂電機的選擇</p><p>  大臂重量:35,長度:550mm,蝸輪減速比:i=83</p><p><b>  1、小臂的轉動慣量</b></p><p&

53、gt;<b>  J=md=27 ·</b></p><p><b>  2、大臂的轉動慣量</b></p><p><b>  J= ·</b></p><p>  3、蝸桿軸的轉動慣量</p><p>  J· 4、折算到電機軸的轉動慣量

54、</p><p><b>  Jt= ·</b></p><p>  5、電機啟動加速力矩</p><p>  Ma= Jt·n/T=1.0·</p><p>  6、折算到電機軸的靜力矩</p><p><b>  M ·</b>&l

55、t;/p><p>  7、選電機:150BF003 Jm=102.9· ,</p><p>  Tmax=15.68 · , </p><p>  因此所選電機滿足要求。</p><p>  3.2.3 刀庫電機的選擇</p><p><b>  刀庫重量:300</b>&

56、lt;/p><p>  1、大小輪的轉動慣量</p><p><b>  J= ·</b></p><p><b>  J ·</b></p><p>  2、刀、刀盤及軸的轉動慣量</p><p><b>  J ·</b>&

57、lt;/p><p><b>  J ·</b></p><p><b>  J ·</b></p><p>  3、折算到電機軸的轉動慣量</p><p><b>  Jt= ·</b></p><p>  4、電機啟動加速力矩

58、</p><p>  Ma= Jt·n/T=14.51·</p><p>  5、選電機:160BC380A Tmax=30· , </p><p>  因此所選電機滿足要求。</p><p>  3.3 小臂校核計算</p><p>  3.3.1 蝸輪蝸桿校核</p>

59、<p>  受力計算:T · ,T· Ft·</p><p><b>  Ft</b></p><p><b>  Fr·tan</b></p><p>  校核:[ , [</p><p><b>  ·MPa

60、<[]</b></p><p><b>  MPa <[]</b></p><p>  式中:K---使用系數(shù) Y---齒形系數(shù) </p><p>  查手冊得:K=1.4,Y=0.47</p><p>  因此此蝸輪蝸桿傳動可行。</p><p>  3.3

61、.2 蝸桿軸及軸承校核</p><p>  3.3.2.1 蝸桿軸校核</p><p><b>  軸的結構圖:</b></p><p><b>  圖3-2</b></p><p><b>  軸的受力圖:</b></p><p><b> 

62、 圖3-3</b></p><p><b>  X方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-4</b></p><p><b>  X方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-5</b></p><

63、;p><b>  Y方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-6</b></p><p><b>  Y方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-7</b></p><p><b>  合成彎矩圖:</b&

64、gt;</p><p><b>  圖3-8</b></p><p><b>  轉矩圖:</b></p><p><b>  圖3-9</b></p><p><b>  當量彎矩圖:</b></p><p><b> 

65、 圖3-10</b></p><p><b>  計算支承反力</b></p><p>  X方向反力 </p><p>  Y方向反力 </p><p>  X方向受力圖 見圖 3-4</p><p>  Y方向受力圖 見圖 3-6</p>

66、<p><b>  畫彎矩圖</b></p><p>  X方向彎矩圖 見圖 3-5</p><p>  Y方向彎矩圖 見圖 3-7</p><p>  合成彎矩圖見圖 3-8 合成彎矩 </p><p><b>  畫軸轉矩圖</b></p>&

67、lt;p>  軸受轉矩 ·</p><p>  轉矩圖見圖 3-9</p><p><b>  許用應力</b></p><p>  許用應力值 材料40Cr是合金鋼,</p><p>  查手冊得:[] ,[]</p><p>  應力校正系數(shù)

68、 </p><p><b>  畫當量彎矩圖</b></p><p>  當量轉矩 ·</p><p>  當量彎矩 </p><p>  當量彎矩圖 見圖 3-10</p><p><b>  校核軸徑</b>&l

69、t;/p><p>  軸徑 </p><p><b>  故此軸強度足夠。</b></p><p>  3.3.2.2 軸承校核</p><p>  推力軸承 51204 Ca=22.2KN ,Ca=37.5KN</p><p>  壽命計算: Fa=12

70、56.55N, Fr=0N </p><p>  查手冊得:X=0,Y=1,X,Y</p><p>  當量動載荷 P=f</p><p><b>  壽命計算Lh</b></p><p>  當量靜載荷 PN</p><p>  額定靜載荷計算 C<Ca=37.5

71、KN</p><p>  式中:f---沖擊載荷系數(shù) S---軸承靜載荷安全系數(shù) </p><p>  查手冊得:f=1.5,S=1.5</p><p>  深溝球軸承6202 Cr=7.65KN C=3.72 KN</p><p><b>  壽命計算:</b></p><p&

72、gt;  徑向力 F=</p><p><b>  F</b></p><p>  查手冊得:X=1 ,Y=0</p><p>  當量動載荷 P=f</p><p><b>  P=f</b></p><p><b>  壽命計算Lh</

73、b></p><p>  (因Pc>Pa,只計算軸承C)</p><p>  查手冊得: X, Y</p><p>  當量靜載荷 P</p><p><b>  P</b></p><p><b>  P</b></p><p>

74、;<b>  P</b></p><p><b>  額定靜載荷計算 </b></p><p>  C< Cr=3.72KN</p><p> ?。ㄒ騊,只計算軸承C)</p><p>  綜上所述,兩對軸承均滿足要求。</p><p>  3.3.3 蝸輪軸及軸承校

75、核</p><p>  3.3.3.1 蝸輪軸校核</p><p>  當大臂處于水平位置時,小臂的重力將是軸承的徑向力:</p><p><b>  軸的結構圖:</b></p><p><b>  圖3-11</b></p><p><b>  軸的受力圖:&l

76、t;/b></p><p><b>  圖3-12</b></p><p><b>  X方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-13</b></p><p><b>  X方向彎矩圖:</b></p><p>

77、;<b>  圖3-14</b></p><p><b>  Y方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-15</b></p><p><b>  Y方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-16</b>&

78、lt;/p><p><b>  合成彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-17</b></p><p><b>  轉矩圖:</b></p><p><b>  圖3-18</b></p><p><b>  當

79、量彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-19</b></p><p><b>  計算支承反力</b></p><p><b>  X方向反力 </b></p><p><b>  Y方向反力 </b></p&g

80、t;<p>  X方向受力圖 見圖 3-13</p><p>  Y方向受力圖 見圖 3-15</p><p><b>  畫彎矩圖</b></p><p>  X方向彎矩圖 見圖 3-14</p><p>  Y方向彎矩圖 見圖 3-16</p><p>  合成彎

81、矩圖見圖 3-17 合成彎矩 </p><p><b>  畫軸轉矩圖</b></p><p>  軸受轉矩 ·</p><p>  轉矩圖見圖 3-18</p><p><b>  許用應力</b></p><p>  許用應力值

82、 材料40Cr是合金鋼,</p><p>  查手冊得:[] ,[]</p><p>  應力校正系數(shù) </p><p><b>  畫當量彎矩圖</b></p><p>  當量轉矩 ·</p><p>  當量彎矩 </p>

83、<p>  當量彎矩圖 見圖 3-19</p><p><b>  校核軸徑</b></p><p>  軸徑 </p><p>  當大臂處于豎直位置時,小臂的重力將是軸承的軸向力: </p><p><b>  軸的受力圖:</b></p&g

84、t;<p><b>  圖3-20</b></p><p><b>  X方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-21</b></p><p><b>  X方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-2

85、2</b></p><p><b>  Y方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-23</b></p><p><b>  Y方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-24</b></p><p

86、><b>  合成彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-25</b></p><p><b>  轉矩圖:</b></p><p><b>  圖3-26</b></p><p><b>  當量彎矩圖:</b>&

87、lt;/p><p><b>  圖3-27</b></p><p><b>  計算支承反力</b></p><p><b>  X方向反力 </b></p><p><b>  Y方向反力 </b></p><p>  X

88、方向受力圖 見圖 3-21</p><p>  Y方向受力圖 見圖 3-23</p><p><b>  畫彎矩圖</b></p><p>  X方向彎矩圖 見圖 3-22</p><p>  Y方向彎矩圖 見圖 3-24</p><p>  合成彎矩圖見圖 3-25

89、 合成彎矩 </p><p><b>  畫軸轉矩圖</b></p><p>  軸受轉矩 N·mm</p><p>  轉矩圖見圖 3-26</p><p><b>  許用應力</b></p><p>  許用應力值 材料40Cr是

90、合金鋼,</p><p>  查手冊得:[] ,[]</p><p>  應力校正系數(shù) </p><p><b>  畫當量彎矩圖</b></p><p>  當量轉矩 N·mm</p><p>  當量彎矩 </p><p>  

91、當量彎矩圖 見圖 3-27</p><p><b>  校核軸徑</b></p><p>  軸徑 </p><p><b>  故此軸強度足夠。</b></p><p>  3.3.3.2 軸承校核</p><p>  當大臂處于水平位

92、置時,小臂的重力將是軸承的徑向力:</p><p>  軸承:7207AC Cr=27KN C =18.8KN</p><p><b>  壽命計算: </b></p><p><b>  徑向力 </b></p><p><b>  附加軸向力 </b

93、></p><p>  軸向力 因,所以軸承C壓緊</p><p>  F=387.68+71=458.68N</p><p><b>  FF</b></p><p>  X、Y值 F </p><p><b>  F</b></p>

94、<p>  查手冊得:X=1 ,Y=0 ,X,Y=0.87</p><p><b>  當量動載荷 P=</b></p><p><b>  P</b></p><p><b>  =1.5N</b></p><p>  (因P,只計算軸承C)</p>

95、<p><b>  壽命計算Lh</b></p><p>  查手冊得: X, Y</p><p>  當量靜載荷 PN</p><p><b>  N</b></p><p><b>  PN</b></p><p><b

96、>  P</b></p><p><b>  PN</b></p><p>  額定靜載荷計算 C< Cr18.8KN</p><p> ?。ㄒ騊,只計算軸承A)</p><p>  當大臂處于豎直位置時,小臂的重力將是軸承的軸向力:</p><p><b> 

97、 壽命計算: </b></p><p><b>  徑向力 </b></p><p><b>  附加軸向力 N</b></p><p>  軸向力 因,所以軸承C壓緊</p><p><b>  F</b></p><

98、;p><b>  F=F</b></p><p>  X、Y值 F </p><p><b>  F</b></p><p>  查手冊得:X=1 ,Y=0 ,X,Y=0.87</p><p>  當量動載荷 P</p><p><b>  P

99、</b></p><p><b>  1.5N</b></p><p>  (因P,只計算軸承A)</p><p><b>  壽命計算Lh</b></p><p>  查手冊得: X, Y</p><p>  當量靜載荷 PN</p>&

100、lt;p><b>  N</b></p><p><b>  PN</b></p><p><b>  P</b></p><p><b>  PN</b></p><p>  額定靜載荷計算 C< Cr18.8KN</p>&

101、lt;p> ?。ㄒ騊,只計算軸承A)</p><p>  綜上所述,軸承7207AC滿足要求。</p><p>  3.4 大臂校核計算</p><p>  3.4.1 蝸輪蝸桿校核</p><p>  受力計算:T N·m,T N·m</p><p><b>  Ft</b

102、></p><p><b>  FtN</b></p><p><b>  Fr·tanN</b></p><p>  校核:[ , [</p><p><b>  ·MPa < []</b></p><p>&

103、lt;b>  MPa <[]</b></p><p>  式中:K---使用系數(shù) Y---齒形系數(shù) </p><p>  查手冊得K=1.4,Y=0.47</p><p>  因此此蝸輪蝸桿傳動可行。</p><p>  3.4.2 蝸桿軸及軸承校核</p><p>  3.4.

104、2.1 蝸桿軸校核</p><p><b>  軸的受力圖:</b></p><p><b>  圖3-28</b></p><p><b>  Y方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-29</b></p><p>

105、;<b>  Y方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-30</b></p><p><b>  X方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-31</b></p><p><b>  X方向彎矩圖:</b>

106、;</p><p><b>  圖3-32</b></p><p><b>  合成彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-33</b></p><p><b>  轉矩圖:</b></p><p><b> 

107、 圖3-34</b></p><p><b>  當量彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-35</b></p><p><b>  計算支承反力</b></p><p><b>  X方向反力 </b></p>

108、<p><b>  Y方向反力 </b></p><p>  X方向受力圖 見圖 3-31</p><p>  Y方向受力圖 見圖 3-29</p><p><b>  畫彎矩圖</b></p><p>  X方向彎矩圖 見圖 3-32</p><

109、p>  Y方向彎矩圖 見圖 3-30</p><p>  合成彎矩圖見圖 3-33 合成彎矩 </p><p><b>  畫軸轉矩圖</b></p><p>  軸受轉矩 N·mm</p><p>  轉矩圖見圖 3-34</p><p><

110、;b>  許用應力</b></p><p>  許用應力值 材料40Cr是合金鋼,</p><p>  查手冊得:[] ,[]</p><p>  應力校正系數(shù) </p><p><b>  畫當量彎矩圖</b></p><p>  當量轉矩 N&

111、#183;mm</p><p>  當量彎矩 </p><p>  當量彎矩圖 見圖 3-35</p><p><b>  校核軸徑</b></p><p>  軸徑 </p><p><b>  故此軸強度足夠。</b><

112、;/p><p>  3.4.2.2 軸承校核</p><p>  圓錐滾子軸承 31305 Cr ,Cr </p><p>  e Y=0.7 Y</p><p><b>  壽命計算: </b></p><p>  徑向力 </p><p>

113、;  附加軸向力 </p><p>  軸向力 因,所以軸承A壓緊</p><p><b>  F</b></p><p><b>  F=F</b></p><p>  X、Y值 F </p><p><b>  F</

114、b></p><p><b>  查手冊得: X,Y</b></p><p>  當量動載荷 P</p><p><b>  P</b></p><p><b>  1.5</b></p><p>  (因P,只計算軸承A)</p&

115、gt;<p><b>  壽命計算Lh</b></p><p>  查手冊得: X, Y</p><p>  當量靜載荷 P</p><p><b>  P</b></p><p><b>  P</b></p><p><

116、;b>  P</b></p><p>  額定靜載荷計算 C< Cr</p><p> ?。ㄒ騊,只計算軸承A)式中:</p><p>  綜上所述,軸承31305滿足要求。</p><p>  3.4.3 蝸輪軸及軸承校核</p><p>  3.4.3.1 蝸輪軸校核</p>

117、<p><b>  軸的結構圖:</b></p><p><b>  圖3-36</b></p><p><b>  軸的受力圖:</b></p><p><b>  圖3-37</b></p><p><b>  Y方向受力圖:&l

118、t;/b></p><p><b>  圖3-38</b></p><p><b>  Y方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-39</b></p><p><b>  X方向受力圖:</b></p><p>

119、;<b>  圖3-40</b></p><p><b>  X方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-41</b></p><p><b>  合成彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-42</b>&l

120、t;/p><p><b>  轉矩圖:</b></p><p><b>  圖3-43</b></p><p><b>  當量彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-44</b></p><p><b>  計算

121、支承反力</b></p><p>  X方向反力 </p><p><b>  Y方向反力</b></p><p>  X方向受力圖 見圖 3-41</p><p>  Y方向受力圖 見圖 3-38</p><p><b>  畫彎矩圖</b>

122、</p><p>  X方向彎矩圖 見圖 3-42</p><p>  Y方向彎矩圖 見圖 3-40</p><p>  合成彎矩圖見圖 3-42 合成彎矩 </p><p><b>  畫軸轉矩圖</b></p><p>  軸受轉矩 N·mm&

123、lt;/p><p>  轉矩圖見圖 3-43</p><p><b>  許用應力</b></p><p>  許用應力值 材料40Cr是合金鋼,</p><p>  查手冊得:[] ,[]</p><p><b>  應力校正系數(shù) </b></p>

124、<p><b>  畫當量彎矩圖</b></p><p>  當量轉矩 N·mm</p><p>  當量彎矩 </p><p>  當量彎矩圖 見圖 3-44</p><p><b>  校核軸徑</b></p><p&g

125、t;  軸徑 </p><p><b>  故此軸強度足夠。</b></p><p>  3.4.3.2 軸承校核</p><p>  軸承 7211AC Cr=50.5KN , Cr=38.5KN</p><p>  徑向力 </p><p>

126、;  附加軸向力 N</p><p><b>  因,所以軸承C壓緊</b></p><p>  軸向力 FN</p><p><b>  FF</b></p><p>  X、Y值 F </p><p><b>  F<

127、;/b></p><p>  查手冊得:X=1 ,Y=0 ,X,Y=0.87</p><p>  當量動載荷 P=</p><p><b>  P</b></p><p><b>  =1.5</b></p><p>  (因P,只計算軸承B)</p&g

128、t;<p><b>  壽命計算Lh</b></p><p>  查手冊得: X, Y</p><p>  當量靜載荷 PN</p><p><b>  N</b></p><p><b>  PN</b></p><p>

129、<b>  P</b></p><p><b>  PN</b></p><p>  額定靜載荷計算 C< Cr38.5KN</p><p> ?。ㄒ騊,只計算軸承B)</p><p>  綜上所述,軸承7211AC滿足要求。</p><p>  3.4.4 汽缸校核

130、</p><p><b>  汽缸校核計算:</b></p><p><b>  活塞桿受力圖:</b></p><p><b>  圖3-45</b></p><p>  對A點的彎矩: N·m</p><p>  當量轉矩: N

131、·m</p><p>  式中: </p><p>  當量彎矩: N·m</p><p>  校核軸徑: </p><p><b>  活塞桿強度足夠。</b></p><p>  3.5 刀庫校核計算</p><p>

132、;  3.5.1 蝸輪蝸桿校核</p><p>  受力計算:T ·,T ·</p><p><b>  Ft</b></p><p><b>  Ft</b></p><p><b>  Fr·tan</b></p><p

133、>  校核: [,[</p><p><b>  ·MPa < []</b></p><p><b>  MPa <[]</b></p><p>  式中:K---使用系數(shù) Y---齒形系數(shù) </p><p>  查手冊得K=1.4,Y=0.

134、47</p><p>  因此此蝸輪蝸桿傳動可行。</p><p>  3.5.2 蝸桿軸及軸承校核</p><p>  3.5.2.1 蝸桿軸校核</p><p><b>  軸的受力圖:</b></p><p><b>  圖3-46</b></p><

135、;p><b>  X方向受力圖:</b></p><p><b>  圖3-47</b></p><p><b>  X方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-48</b></p><p><b>  Y方向受力圖:<

136、/b></p><p><b>  圖3-49</b></p><p><b>  Y方向彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-50</b></p><p><b>  合成彎矩圖:</b></p><p>&l

137、t;b>  圖3-51</b></p><p><b>  轉矩圖:</b></p><p><b>  圖3-52</b></p><p><b>  當量彎矩圖:</b></p><p><b>  圖3-53</b></p&g

138、t;<p><b>  計算支承反力</b></p><p>  X方向反力 </p><p>  Y方向反力 </p><p>  X方向受力圖 見圖 3-47</p><p>  Y方向受力圖 見圖 3-49</p><p><b>  畫彎

139、矩圖</b></p><p>  X方向彎矩圖 見圖 3-48</p><p>  Y方向彎矩圖 見圖 3-50</p><p>  合成彎矩圖見圖 3-51 合成彎矩 </p><p><b>  畫軸轉矩圖</b></p><p>  軸受轉矩

140、 N·mm</p><p>  轉矩圖見圖 3-52</p><p><b>  許用應力</b></p><p>  許用應力值 材料40Cr是合金鋼,</p><p>  查手冊得:[] ,[]</p><p>  應力校正系數(shù) </p><p

141、><b>  畫當量彎矩圖</b></p><p>  當量轉矩 N·mm</p><p>  當量彎矩 </p><p>  當量彎矩圖 見圖 3-53</p><p><b>  校核軸徑</b></p><p> 

142、 軸徑 </p><p><b>  故此軸強度足夠。</b></p><p>  3.5.2.2 軸承校核</p><p>  圓錐滾子軸承 32208 Cr ,Cr </p><p><b>  e Y Y</b></p><p>

143、<b>  壽命計算: </b></p><p>  徑向力 </p><p>  附加軸向力 </p><p>  軸向力 因,所以軸承C壓緊</p><p><b>  F</b></p><p><b>  F=F

144、</b></p><p>  X、Y值 F </p><p><b>  F</b></p><p>  查手冊得:X=1 ,Y=0 ,X,Y</p><p>  當量動載荷 P</p><p><b>  P</b></p>

145、<p><b>  1.5</b></p><p>  (因P,只計算軸承C)</p><p><b>  壽命計算Lh</b></p><p>  查手冊得: X, Y</p><p>  當量靜載荷 P</p><p><b>  P

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