自动上下料机械手毕业设计(4)

机械设计及制造

图3.1 二维手爪结构图

3.3.2 手爪夹持范围计算

加工毛坯尺寸：Φ20-Φ30 长度：100左右

毛坯质量（以钢材的密度计算）：约246g-555g（按最大600g计算） 装夹深度：约25mm 纵向定位精度：0.1mm 横向定位精度：1mm

手爪接触块为橡胶，橡胶具有弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，

耐磨性和耐旱性良好，加工性佳等特点。

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图3.2 手爪橡胶

3.3.3 滑动丝杠设计 设计条件： 需自锁

丝杠长度 145mm 最大质量共计约1100g。

丝杠载荷：丝杠竖直时承受最大轴向力Famax?11.6N，G=mg (g取10N/kg)。 设计计算：（计算部分由小组成员张益完成本人参与讨论） （1）牙型、材料和许用应力 采用梯形单头螺纹

螺杆材料选45钢，调制处理，?s?360N/mm2，由机械手册查表可得 许用拉应力?p??s3~5 ?120~72N/mm2 .................................................................（3.1）

手爪部分为轻载，螺母材料选耐磨铸铁。由机械手册查表可得 许用弯曲应力?bp?50~60N/mm2， 取?bp?50N/mm2 ； 许用剪应力?p?40N/mm2

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机械设计及制造 由机械手册查表可得

许用压强Pp?6~8N/mm2，取Pp?6N/mm2 （2）按耐磨性计算螺杆中径 由表中公式，d2?0.8F， ....................................................................................（3.2） ?PpF11.6?0.8?1.02mm ?Pp1.8?6采用整体螺母式，取??1.2，d2?0.8由GB/T 5796.3-1986，可选d?10，P?1.5，d2?D2?9，D4?10.5，d3?7.5，D1?8的梯形螺纹、中等精度。螺杆左右两端分别采用不同的旋向，螺旋副标记分别为：

Tr10?2LH?7H/7e，Tr10?2?7H/7e。

螺母高度H??d2?1.2?9?10.8mm，取H?11mm 则螺纹圈数n?H/P?11/2?6圈 （3）自锁性验算

由于单头螺纹，导程S?P?1.5mm，故螺纹升角为

??arctanS1.5?arctan?3?4' ........................................................................（3.3） ?d23.14?9由机械手册查表可得钢和耐磨铸铁的f?0.10~0.12，取f?0.11，可得

?'?arctanfcos?2?arctan0.11?6?50' ...................................................................（3.4）

cos15????'，故自锁可靠。 （4）螺杆强度校核

由机械手册查表可得，螺纹摩擦力矩

Mt1?11 d2Fatan(???')??9?11.6?tan(3?4'?6?50')?9.11N?mm， ...................（3.5）

22代入以下公式得

?ca?(Mt24F24?11.629.1122)?3()?()?3?()?0.322N/mm??p...（3.6） 323?d30.2d33.14?7.50.2?7.5（5）螺母螺纹强度校核

因螺母材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹强度即可。

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机械设计及制造 由机械手册查表可得

牙根宽度b?0.65P?0.65?1.5?0.975mm，基本牙高H1?0.5P?0.5?1.5?0.75mm 代入以下中的公式得

F11.6??0.060N/mm2??p ...........................................（3.7） ?D4bn3.14?10.5?0.975?63FH13?11.6?0.75??0.139??bp ................................................（3.8）

?D4b2n3.14?10.5?0.9752?6???b?（6）横向振动校核 对于钢制螺杆nc?12.3?106?12d3lc24.7302?7.5?12.3?10??71415r/min ...........（3.9） 2170c6应满足转速n?0.8nc?57132r/min （7）效率

由回转运动转化为直线运动时

tan?tan(3?4')?(0.95~0.99)?0.292~0.304 .........（3.10）

tan(???')tan(3?4'?6?50')??(0.95~0.99)效率取为??0.297

3.3.4 直齿轮设计

表3.1 直齿轮参数表

项 目 几何参数： 齿数 法 向 模 数 法 向 压 力 角 有 效 齿 宽 齿 顶 高 系 数 顶 隙 系 数 标 准 中 心 距 中 心 距 分 度 圆 直 径 基 圆 直 径 顶 圆 直 径 根 圆 直 径 符号 齿轮1 Z m n αn b ha* c* a0 a d d b d a d f 30 28.191 33 26.25 20 单位 毫米 毫米 毫米 毫米 1.5 20 12 1 0.25 41.2 42 单位 毫米 度 毫米 毫米 毫米 52.5 49.33 57 50.34 齿 轮2 35 单位 毫米 毫米 毫米 毫米 14

机械设计及制造 齿 顶 高 齿 根 高 全 齿 高 弧 齿 厚 名 义 转 矩 名 义 功 率 转 速 材 质 支 承 形 式 h a h f h t S t T P n 1.452 1.875 2.356 0.0539 0.02 3500 毫米 毫米 毫米 N2m Kw r / min 3.33 毫米 2.25 1.077 2.93 0.09 0.04 1998 毫米 毫米 毫米 N2m Kw r / min 非对称支承

3.3.5电机选型

计算条件：空行程最长l?60mm，夹紧时间不超过1.2s 设计计算：（电机选型部分和组长商量而定）

l60mm螺母移动平均速度v???50mm/s， .....................................................（3.11）

t1.2s丝杠的平均转速n?33.3r/s 摩擦转矩

T1?Mt1?11d2Fatan(???')??9?11.6?tan(3?4'?6?50')?9.11N?mm.................（3.12） 2211T2??FD??0.12?11.6?10?4.64N?mm ........................................................（3.13）

33T3?0N?mm

故Tq?T1?T2?T3?9.11?4.64?0?13.75N?mm........................................................（3.14）

Pq?Tqn9550?13.75?1998?2.88

9550n0?1.75 n选用转速为n0?3500r/min的直流电机，速比i?齿轮传动效率?1?0.96、滑动螺旋传动效率?2?0.297 总效率???1?2?0.96?0.297?0.29 电机轴驱动转矩：

TL?Tq/i??13.75/1.75/0.29?27.1N?mm ............................................................（3.15）

电机轴输出功率：

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