自动上下料机械手毕业设计(6)

机械设计及制造

图4.1 蜗轮轴结构图

（4）键的选择与校核 1、蜗轮连接键 选择普通平键8?7?20

2T22?7.576?103??12MPa ..........................................（4.2） 查机械手册可得 p1?D1k1l130?3.5?12查机械手册可得?pp?100MPa 所以p1??pp 2、轴端连接键

选择普通平键5?5?20。

2T22?7.576?103??25MPa .........................................（4.3）查机械手册可得 p2? D2k2l216?2.5?15查机械手册可得?pp?100MPa 所以p2??pp （5）轴的强度校核 其条件为 ?ca??M/W?2?4??T/2W??M2?(?T)2/W????1?....................（4.4）

2其中?ca —— 轴的计算应力，MPa；

M —— 轴所受的弯矩，Nmm M?MH2?MV2； ............................（4.5）

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机械设计及制造 T —— 轴所受的扭矩，Nmm； W —— 轴的抗弯截面系数，mm3；

??1 —— 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按表计算

M???T?M???T??M???T??ca????4?????3W0.2d?W??2W?0.1456222222?3.452?1.132???0.6*7.576?0.2*10.632?..........................................................................................................................................（4.6） 即?ca??σ-1?＝270MPa，故安全。 4.3.2 蜗轮齿轮设计 计算条件：

蜗轮轴输出功率P2?11.9?10?3kW，转速n?15r/min，负载转矩TL?7.576N?m，传动比i?50。工作寿命Lh?20000h 设计计算：

1选择材料和加工精度

蜗杆选用45钢、蜗轮选用ZCuAl10Fe3、加工精度7级 1.初选几何参数

z1?1，z2?50

2.计算蜗轮蜗杆传动效率及蜗杆输入转矩

粗算传动效率??(100?3.5i)%?(100?3.550)%?0.753 .................................（4.7） 蜗轮输出转矩T1?9.55蜗杆输入转矩 TL?P11.91?9.55??7.576N?m ..............................................（4.8） n15T17.576??0.201N?m ...................................................（4.9） i?50?0.7533.确定许用接触应力?Hp 蜗杆输入功率PL?TLn00.201?750 ??15.78w ......................................................（4.10）

9.559.55滑动速度vs?6.8m/s、?Hbp?115N/mm2、Zs?0.88

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机械设计及制造 N?60n2Ln?60?15?20000?1.8?107、ZN?0.76 ..............................................（4.11）

?Hp??HbpZsZN?115?0.88?0.76N/mm2?76.912N/mm2 ..................................（4.12） 4.求载荷系数K

动载荷系数K1?1.1、啮合质量系数K2?0.96、小时载荷率JC?15%、小时载荷率系数K3?0.68、环境温度系数K4?1.37、工作情况系数K5?1.0 由于不带风扇，K6?1

所以：K?K1K2K3K4K5K6?1.1?0.96?0.68?1.37?1.0?1?0.984 .......................（4.13） 5.计算m和q值

m3q?3(15150215150)KT2?3()2?0.984?7.576?4.87mm .......................（4.14） z2?Hp50?76.912取 m3q?5mm，m?2，q?16 7.蜗轮齿面接触强度校核验算

?H?14783d2KT2147830.984?7.576???71.35??Hp ....................................（4.15） d110032接触强度足够。

4.3.3 步进电机选型

计算条件：手腕电机载荷约为85N，蜗轮轴转速n?15r/min 设计计算：

手腕转动90?的时间约为t?1s，

期间做功W?m1gh2?m2gh2?11.9J .........................................................................（4.16） 蜗轮轴输出功率P1?涡轮轴转矩T1?9.55W11.9J??11.9?10?3kW ...................................................（4.17） t1sP11.91?9.55??7.576N?m .................................................（4.18） n15电机轴输出转矩TL?T27.576 ??0.201N?m .................................................（4.19）

i?50?0.75323

机械设计及制造 电机轴输出功率PL?TLn00.201?750??15.78w ................................................（4.20） 9.559.55步距角取???i?0.018??50?0.9?。 ...................................................................（4.21） 静力矩Tsmax?(2~3)TL?(2~3)?0.201?(0.402~0.603)N?m ............................（4.22） 选用永磁感应子式步进电机57BYG450C

4.4 手腕部分出图及主要零部件出图

图4.2 手腕三维图

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图4.3 手腕法兰

图4.4 蜗杆

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