機械手-R175型柴油機機體加工自動線上多功能氣壓機械手設計

機械手-R175型柴油機機體加工自動線上多功能氣壓機械手設計,機械手,r175,柴油機,機體,加工,自動,線上,多功能,氣壓,設計 目 錄 目 錄 ............................................................................................................................1 摘 要 ..............................................................................................................................4 ABSTRACT...................................................................................................................5 1 畢業(yè)設計的目的 .........................................................................................................6 2 機械制造技術畢業(yè)設計的基本任務與要求 ..........................................................7 2 .1、設計任務 ...........................................................................................................7 2 .2、畢業(yè)設計基本要求 ...........................................................................................7 3 畢業(yè)設計說明書的編寫 ..........................................................................................8 4 液壓部分 ..................................................................................................................9 4.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 ........................................................................................9 4.2 液壓傳動的工作特性 ........................................................................................9 4.3 液壓系統(tǒng)的組成 ................................................................................................9 4.4 液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點 ......................................................................................10 5 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構設計 ..........................................................................12 5.1 回轉(zhuǎn)裝置的組成 ................................................................................................12 5.1.1 執(zhí)行件 .........................................................................................................12 5.1.2 傳遞件 .........................................................................................................12 5.1.3 驅(qū)動件 .........................................................................................................12 5.1.4 控制系統(tǒng) .....................................................................................................13 6 機械傳動方案的設計與計算 ................................................................................14 6.1 小車的主要組成部分 ......................................................................................14 6.2 同步帶傳動方式優(yōu)缺點 ..................................................................................14 6.3 驅(qū)動動力源 ......................................................................................................15 6.4 機械傳動方案的設計計算 ..............................................................................15 6.4.1 設計數(shù)據(jù)確定 ..............................................................................................15 6.4.2 同步帶結(jié)構的設計計算 .............................................................................17 6.5 夾具使用 ............................................................................................................21 6.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 ............................................21 6.6.1 確定加工余量 .............................................................................................21 6.6.2 確定工序尺寸及其公差 .............................................................................22 6.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算 ........................................................................................23 6.8 連桿的檢驗 ........................................................................................................30 6.8.1 觀察外表缺陷及目測表面粗糙度 .............................................................30 6.8.2 檢查主要表面的尺寸精度 .........................................................................30 6.8.3 檢驗主要表面的位置精度 .........................................................................30 6.8.4 連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗 .........................................................30 7 工裝設計 ...................................................................................................................31 7.1 銑削分面夾具設計 ............................................................................................31 7.1.1 夾具的問題注意 .........................................................................................31 7.1.2 夾具設計 .....................................................................................................31 7.2 擴大頭孔夾具 ....................................................................................................33 7.2.1 夾具的注意問題 .........................................................................................33 7.2.2 夾具設計 .....................................................................................................33 設計小結(jié) ......................................................................................................................36 致 謝 ..........................................................................................................................37 參考文獻 ......................................................................................................................38 附錄：全套 CAD 圖紙如下： 如需聯(lián)系作者 QQ 401339828 摘 要 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用 消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝 備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術進步和 經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經(jīng)濟 實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展 本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備。工業(yè)機械 手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的 作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和 適應性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領 域有著廣闊的發(fā)展前景。 機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代 生產(chǎn)過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成 為高技術鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發(fā) 展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手雖然目前 還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險， 抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并 越來越廣泛地得到了應用。 關鍵詞：機械工業(yè) 工業(yè)機械手 自動化生產(chǎn) 機械化 Abstract The diesel connecting rod treating handicraft the main body of a book has been discussed mainly and their grip design. Because of the connecting rod is one of dyadic engine of piston and main compression engine part, whose larger end hole and crank shaft link up , the small head hole links up by the wrist pin and the piston , whose effect is that the piston gas pressure is transmitted to the crank shaft , collect crank shaft gas in driving but setting a piston in motion to compress a cylinder. Being that the pole bears pounds a live load , request connecting rod mass is minor therefore , the intensity is high. Therefore when arranging procedure for, according to "first the criterion queen-like " treating principle. The connecting rod main part processes a surface being that head hole and both ends big or small are weak, more important faying face and bolt hole locating surface being the connecting rod body and cover treating outside. Also should be comparatively small specifically for connecting rod structure characteristic in the field of grip design , design that the size should pay attention to gripping the concrete structure dimension of the season waits, the ideal being therefore likely to reach a part ultimately demands! Keywords: Machinery Industry Industrial robot automation production mechanization 1 畢業(yè)設計的目的 機械制造技術畢業(yè)設計是培養(yǎng)機械工程類專業(yè)學生應職應崗能力的重要實 踐性教學環(huán)節(jié)，它要求學聲能全面綜合的運用所學的理論和時間知識，進行零 件機械加工工藝規(guī)程和工藝裝備的設計。其基本目的是： （1）培養(yǎng)工程意識。 （2）訓練基本技能。 （3）培養(yǎng)質(zhì)量意識。 （4）培養(yǎng)規(guī)范意識。 2 機械制造技術畢業(yè)設計的基本任務與要求 2 .1、設計任務 （1）設計一個中等復雜的零件的加工工藝規(guī)程； （2）設計一個專用夾具； （3）編寫設計說明書。 2 .2、畢業(yè)設計基本要求 （1）內(nèi)容完整，步驟齊全。 （2）設計內(nèi)容與說明書的數(shù)據(jù)和結(jié)論應一致，內(nèi)容表達清楚，圖紙準確規(guī) 范，簡圖應簡潔明了，正確易懂。 （3）正確處理繼承與創(chuàng)新的關系。 （4）正確使用標準和規(guī)范。 （5） 盡量采用先進設計手段。 3 畢業(yè)設計說明書的編寫 說明書要求系統(tǒng)性好、條理清楚、語言簡練、文字通順、字跡工整、圖例 清晰、圖文并茂，充分表達自己的見解，力求避免抄書。 4 液壓部分 “機、電、液”中的“液”即指液壓系統(tǒng)。 液壓系統(tǒng)相對于機械傳動來說，是一門新興的技術。人類使用水力機械及 液壓技術雖然已有很長的歷史，但是液壓技術在機械領域中得以應用并取得迅 速發(fā)展則是本世紀，特別是第二次世界大戰(zhàn)以來的事。由于液壓傳動具有許多 突出的優(yōu)點，因而目前已廣泛的應用在工、農(nóng)業(yè)機械、機床、交通運輸、路地 行走設備、船舶控制、火炮控制、飛機、導彈等各方面。 4.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 所謂液壓系統(tǒng)就是以液體為介質(zhì)，依靠運動者的液體的壓力能來傳遞力的。 液壓系統(tǒng)工作是，液壓泵把電動機傳來的回轉(zhuǎn)式機械能轉(zhuǎn)變成油液的壓力能： 油液被輸送到液壓缸（或液壓馬達）后，又由液壓缸（或液壓馬達）把油液的 壓力能變?yōu)橹本€式（或回轉(zhuǎn)式）的機械能輸出。液壓系統(tǒng)中的油液在受調(diào)節(jié)、 控制的狀態(tài)下進行工作的因此液壓傳動和液壓控制在這個意義上來說難以截然 分開。液壓系統(tǒng)必須滿足起執(zhí)行元件在力和速度方面的要求。 4.2 液壓傳動的工作特性 液壓系統(tǒng)工作是，外界負載越大（在有效承壓面積一定的前提下）所需要 的壓力也越大，反之亦然。因此液壓系統(tǒng)的由壓力（簡稱系統(tǒng)的壓力，下同） 大小取決于外界負載。負載大，系統(tǒng)壓力大；負載小，系統(tǒng)壓力??；負載為零， 系統(tǒng)壓力為零。另外，活塞或工作臺的運動速度（簡稱系統(tǒng)的速度，下同）取 決于單位時間通過節(jié)流閥進入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大（在有效 承壓面積一定的前提下）系統(tǒng)的速度越快，反之亦然。流量為零，系統(tǒng)的速度 亦為零。液壓系統(tǒng)的壓力和外在負載， ，速度和流量的這兩個關系稱作液壓傳動 的兩個工作特性。 4.3 液壓系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)由以下五個部分組成： 1）動力元件 它是將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置。液壓泵即 為動力元件。 2）執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，以驅(qū)動部件。液 壓缸和液壓馬達即為執(zhí)行元件。 3）控制調(diào)節(jié)元件 控制調(diào)節(jié)元件是指各種閥類元件，它們的作用是控制液 壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行元件完成預期的工作運動。 4） 輔助元件 輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、 流量表等。 5）工作介質(zhì) 在液壓系統(tǒng)中使用液壓油（通常為礦物油） 。 4.4 液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點 液壓系統(tǒng)與機械、電力等傳動相比。有以下特點： 1） 能方便的進行無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。 2） 體積小， 、重量輕、功率大。一方面，在相同輸出功率的前提下，其 體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏，這對于液壓自動控制系統(tǒng)有重要的意義。 另一方面，在體積或重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或 推力（如萬噸水壓力等） 。 3） 控制和調(diào)節(jié)簡單、方便、省力，易實現(xiàn)自動化控制和過載保護。 4） 可實現(xiàn)無間隙傳動，運動平穩(wěn)。 5） 因為傳動介質(zhì)為油液，故液體元件有自我潤滑作用，使用壽命長。 6） 液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化、便于設計、制造和推廣使 用。 7）可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達直接帶動負載，從而失去 了中間的減速裝置，使傳動簡化。 液壓傳動的主要缺點： 1） 漏 由于作為傳動介質(zhì)的液體是在一定的壓力下，有時是在較高的 壓力下工作的，因此在有相對運動的表面間不可避免要產(chǎn)生泄漏。同時，由于 油液并不是不可以壓縮的，油管等也回產(chǎn)生彈性變形，所以液壓傳動不宜用在 傳動比要求較嚴格的場合。 2） 震 液壓傳動中的“液壓沖擊和空穴現(xiàn)象”會產(chǎn)生很大的震動和噪 聲。 3） 熱 在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，由于存在機械摩擦、壓力損失、泄 漏損失，因而易使油液發(fā)熱，總效率降低，故液壓傳動不宜遠距離轉(zhuǎn)動。 4） 液壓傳動性能對溫度比較敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳 動裝置對油液的污染也較敏感，故要求有良好的過濾設施。 5） 液壓元件加工要求高一般情況下又要求有獨立的能源（如液壓泵站） ， 這些可能使產(chǎn)品成本提高。 6） 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)鼓故障時不宜追查原因，不宜迅速排除。 綜上所述，液壓傳動由于其優(yōu)點比較突出，故在工、農(nóng)業(yè)各個部門獲得廣 泛的應用。它的某些缺點隨著生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。 由于液壓傳動相對于機械傳動有以上幾個突出的優(yōu)點，所以確定機械手的 前伸后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、夾緊放松著三部分動作用液壓傳動來實現(xiàn)。 5 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構設計 5.1 回轉(zhuǎn)裝置的組成 回轉(zhuǎn)裝置主要由執(zhí)行件、傳遞件、驅(qū)動件及控制系統(tǒng)四大部分組成。 5.1.1 執(zhí)行件 本設計選用的是回轉(zhuǎn)臺與傳遞件——鏈輪共用的一個長平鍵的心軸。 驅(qū)動件驅(qū)動傳遞件——鏈輪傳動，鏈輪通過共用件將回轉(zhuǎn)運動直接傳遞給 與心軸件聯(lián)接的回轉(zhuǎn)臺，并使之旋轉(zhuǎn)。 5.1.2 傳遞件 本課題中機械手要求作間歇往復回轉(zhuǎn)運動，因此，考慮采用回轉(zhuǎn)曲線傳動。 回轉(zhuǎn)傳動可分為齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動。 齒輪傳動雖然效率高，工作可靠，壽命長，結(jié)構緊湊，圓周速度及功率范 圍廣，但制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無過載保護，低精度時噪聲大。 由于本課題中機械手回轉(zhuǎn)精度要求不高，因此，不予考慮。 鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，工作可靠，具有準確的平均傳動比，傳動 效率較高，在傳動相同功率的情況下，結(jié)構較為緊湊，鏈條張緊力小，作用于 鏈輪軸的力也較小，故鏈傳動能夠在低速重載的條件下使用。與齒輪傳動相比， 鏈傳動制造和安裝精度要求較低鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動 比，傳動平穩(wěn)性較差，工作時有沖擊和噪聲，磨損后易發(fā)生跳齒，傳動中有周 期性的重載荷和嚙合沖擊，不適合載荷變化很大和急速反向轉(zhuǎn)動的場合。 帶傳動是一種應用很廣的機械傳動，雖然結(jié)構簡單，制作成本低，傳動平 穩(wěn)，無需潤滑，制造和安裝精度要求不高，噪聲小，能緩沖吸震，有過載保護 作用。 同步帶傳動是一種嚙合型帶傳動。它具有齒輪傳動和摩擦帶傳動的特點。 還具有傳遞功率大，傳動比準確等特點。故多用于要求傳動平穩(wěn)，傳動精度較 高的場合。 因此回轉(zhuǎn)裝置中的運動傳遞本設計使用同步帶傳動。 5.1.3 驅(qū)動件 驅(qū)動件主要有四種：氣動驅(qū)動、電氣驅(qū)動、機械驅(qū)動和液壓驅(qū)動。其中以 液壓、氣動用的最多，占 90%以上；電動、機械驅(qū)動用的較少。 氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達、氣閥等。一般采用 4-6 個大 氣壓，個別的達到 8-10 個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便，維護簡單，成本低。 缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止， 只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。 為了減少停機時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機構或緩沖機構。 氣驅(qū)動采用的不多?，F(xiàn)在都用三相感應電動機作為動力，用大減速比減速 器來驅(qū)動執(zhí)行機構；直線運動則用電動機帶動絲杠螺母機構；有的采用直線電 動機。通用機械手則考慮采用同一種形式的動力，出力比較大；缺點是控制響 應速度比較慢。 機械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機構實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的 優(yōu)點是動作確實可靠，速度高，成本低；缺點是不易調(diào)整 液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬 達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、 齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力 大、運動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需要配 備壓力源，系統(tǒng)復雜成本較高。 本課題設計采用液壓驅(qū)動。利用液壓缸帶動帶動鏈輪、鏈條實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。 設計配有液壓總站，與回轉(zhuǎn)裝置并排置于小車之上。 5.1.4 控制系統(tǒng) 機械手控制系統(tǒng)的要素，包括工作順序、到達位置、動作時間和加速度等。 控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序 加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手進行工作。 本課題采用電機驅(qū)動。利用電動機帶動帶輪、帶輪傳動通過齒輪和軸的公 用件實現(xiàn)小車的行走運動。 6 機械傳動方案的設計與計算 6.1 小車的主要組成部分 1、 驅(qū)動系統(tǒng) 采用步進電動機帶動同步帶與帶輪驅(qū)動小車沿導軌作徑向往復運動。 2、 執(zhí)行機構 交換工作臺的送出采用液壓送出方式，交換工作臺應沿相應的軌道送出。 3、 控制部分 采用 PLC 可編程控制器來實現(xiàn)小車各個運動狀態(tài)的控制。 其小車示意圖如圖 5.1-1 所示 圖 5.1-1 6.2 同步帶傳動方式優(yōu)缺點 （一）優(yōu)點 1、 傳動比準確，同步帶是嚙合傳動，工作時無滑動。 2、 傳動效率高，效率可達 96%，與 V 帶相比可節(jié)能 10%以上。 3、 傳動平穩(wěn)，能吸收振動，噪聲小。 4、 使用范圍廣，傳動比可達 10，且?guī)л喼睆奖?V 帶小得多，也不需 要大的張緊力，結(jié)構系統(tǒng)高速大 50m/s ，傳遞功率 300KW 5、 傳動比準確，對軸及軸承的壓力小，耐油耐磨性好，允許采用較 小的帶輪直徑，較短的中心距和較大是速比。 6、 維護保養(yǎng)方便，能在高溫，灰塵、水及、腐蝕，介質(zhì)的惡劣環(huán)境 中工作，不需潤滑。 （二）缺點： 1、 安裝要求高。要求二帶輪軸線平行。同步在與二帶輪軸線垂直的平面 內(nèi)運行。帶輪中心距要求較嚴格。安裝不當易發(fā)生干涉，爬齒，跳齒等現(xiàn)象。 2、 帶與帶輪的制造工藝比較復雜，成本受批量影響。 6.3 驅(qū)動動力源 步進電動機是一種把脈沖信號變換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，也可 以說是一種機械式的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每輸入一個脈沖，步進電動機就前進一步， 因此稱作脈沖電動機，步進電動機的種類繁多，主要分三大類：反應式步進電 動機、機床磁式步進電動機以及永磁感應式步進電動機，本是合計采用反應式 步進電動機，因為其結(jié)構簡單，是應用最廣泛的一種。 步進電動機能成為現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)重要的執(zhí)行元件。是因為步進電動機 本身也在不斷發(fā)展，性能也在不斷完善。其優(yōu)點如下： 1、 可直接實現(xiàn)數(shù)字控制。 2、 控制性能好 3、 無接觸式元件，沒有電刷和轉(zhuǎn)換器，運行平穩(wěn)可靠，在步進電動機的 負載范圍內(nèi)，步距值不受電源電壓的大小，負載大小，波形及周圍環(huán)境溫度變 換的影響，抗干擾能力強，能保持運行轉(zhuǎn)速。 4、 誤差不長期積累。 5、 反應式步進電動機在一相繞組通電的情況下，具有自鎖能力，永磁式 步進電動機在不通電的情況下也能保持轉(zhuǎn)矩。 6.4 機械傳動方案的設計計算 本設計采用一級傳動，傳動比為 1.5 本設計計算參照<>(下冊機械工業(yè)出版社出版)中的第 十章鏈傳動和帶傳動中第五節(jié)多楔帶和同步帶傳動中的同步帶傳動章節(jié)。 6.4.1 設計數(shù)據(jù)確定 因為設計車速為 3km/h，考慮到實際車速有±50%的誤差，所以實際最高車速應 為 4.5km/h 折算成米/秒 應為 1.25m/s V 車=1.25m/s 據(jù)實際工作要求取車輪直徑為 130mm 因為車速為 1.25m/s 所以車速也應等于輪子的切向速度 因為 V= dn/60×1000? V—車輪切向速度 V=1.25m/s d—車輪直徑 d=130mm n—車輪轉(zhuǎn)速 所以經(jīng)計算得 n=60×1000V/ d =60×1000×1.25/3.14×130=184rpm? 因為車輪轉(zhuǎn)速也等于驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 所以 n 轉(zhuǎn)驅(qū)=n=184rpm n 轉(zhuǎn)驅(qū)=184rpm 因為 T=9.55× P 驅(qū)/n610 T—驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 T=9NM P 驅(qū)—驅(qū)動軸功率 n—驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 n=184rpm 所以經(jīng)計算得 9× =9.55× ×P 驅(qū)/1843106 P 驅(qū)=0.2KM 因為 ī=n 電/n 驅(qū) n 驅(qū)—驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 n 驅(qū)=184rpm n 電—電機軸轉(zhuǎn)速 ī—傳動比 所以計算得 n 電=ī.n 電驅(qū) n 電=1.5×184=276rpm 記 n 電=276rpm 因為驅(qū)動軸轉(zhuǎn)驅(qū)為 9N.m 所以據(jù)實際工作要求選用型號為 130BF001 相數(shù)為 5 相，步距角為 0.75°電壓為 12/80V 相電流為 10A 最大轉(zhuǎn)距為 9.31N.m 空載起 動頻率為 3000 步/S，空載運行頻率為 16000 步/S 的反應式步進電動機 因為 T 電=9.55× P 電/n 電610 T 電—電機軸轉(zhuǎn)矩 T 電=9.31n.m n 電—電機軸轉(zhuǎn)速 n 電=276rpm P 電—電機功率 所以計算得 P 電=T 電×n 電/9.55× =9.31× ×276/9.55× =0.26km 6103610 P 電=0.26km 因為 總= 帶· 聯(lián)· 滾?? 總—總的傳動效率 帶—同步帶的傳動效率 帶=0.98?? 聯(lián)—聯(lián)軸器的傳動效率 聯(lián)=0.99 滾—滾動軸承的傳動效率 滾=0.99 所以 總=0.98×0.99×0.99=0.99 總=0.99 因為 P 驅(qū)=P 實電× 總? P 驅(qū)——驅(qū)動軸功率 P 驅(qū)=0.2Kw 總——總機械傳動功率 總=0.99 ? P 實電 —電動機實際功率 所以計算得 P 實電=P 驅(qū)/ 總=0.2/0.99=0.21kw P 實電=0.21kw 因為 P 實電〈 P 電 所以符合工作要求 6.4.2 同步帶結(jié)構的設計計算 1）求出設計功率 因為 Pd=Pm·K。 Pd—設計功率 Pm—名義傳遞功率也就是電動機功率 P P=0.26kw K?！d荷修正系數(shù) 《實用機械設計手冊》 （下）表 10.5-9 載荷修正系數(shù) K。取 1.8 又因為傳動裝置未及張緊裝置和系統(tǒng)為減速運動 所以其附加修正系 數(shù)為零 所以 Pd=1.8×0.26=0.5kw 2） 、選擇帶的節(jié)距 因為 Pd=0.5kw n 電=276rpm=n1—小帶輪轉(zhuǎn)速 查《實用機械設計手冊》 （下）圖 10.5-4 查得同步帶的節(jié)距代號為 H，對應的 節(jié)距 Pd=12.7mm 3） 、確定帶輪直徑和帶節(jié)線長 查《實用機械設計手冊》表 10.5-8 得 H 型帶，小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=276rpm 小于 900rpm 所以小帶輪最少齒數(shù) Z1 應為 14 Z1 取 22 因為 ⅰ=Z2/Z1 ⅰ—傳動比 ⅰ=1.5 Z2—大帶輪齒數(shù) Z1—小帶輪齒數(shù) Z1=22 所以 ⅰ=Z1·ⅰ=1.5×22=33 查《機電一體化機械系統(tǒng)設計》表 3-11 大帶輪齒數(shù) Z2 取標準值 32 Z2=32 小帶輪節(jié)圓直徑 因為 ｄ1=Pb·Z1/ ? Pb——同步帶節(jié)距 Pb=12.7mm Z1—小帶輪齒數(shù) Z1=22 所以計算得 d1=12.7×22/3.14=88.94mm d1=88.94mm 同理可得 大帶輪節(jié)圓直徑 d2=129.36mm d2=129.36mm 選擇帶長 LP 初定中心距 a 因為 0.7(d2＋d1)＜a＜2(d2＋d1) d2—大帶輪節(jié)圓直徑 d2=129.36mm d1—小帶輪節(jié)圓直徑 d1=88.94mm 所以 152.81＜a＜436.6 a 取 420mm a=420mm 因為 Lp=2aCOS ＋ (d2＋d1)/2＋ (d2－d1)/180???? 定 角 因為 =arcsin (d2－d1/2a)1? 所以 =arcsin (129.36－88.94/2×420)=3 所以 a=420mm =3? 所以 Lp=2×420×COS3＋ (129.36＋88.94)/2＋ ×3 （129.36-88.94）/180??.. =839＋343＋2 =1184mm 節(jié)線長 Lp=1184mm 查《實用機械設計手冊》 （下）表 10.5-5 取整后 選用長度代號為 510 Lp=1295.4mm 齒數(shù) Zb=102 的同步帶 4)、傳動中心距 a 的確定 因為 M=Pb/8(2Zb-Z1-Z2) M—修正系數(shù) Pb—同步帶節(jié)距 Pb=12.7mm Zb—同步帶齒數(shù) Zb=102 Z1—大帶輪齒數(shù) Z1=22 Z2—小帶輪齒數(shù) Z2=32 所以計算得 M=12.7/8(21×102-22-32)=238.125 M=238.125mm 因為 a=M+ ???/)(8/1212ZpbM? ≈238.125＋ =476mm483.05.3 a=476mm 所以節(jié)線長 Lp=1295.4mm 傳動中心距 a=476mm 5)、選擇標準帶寬 確定小帶輪齒數(shù) Z1=22 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=184rpm 查《實用機械設計手冊》(下)表 10.5-17 用差值法計算得 H 型帶的基準額定功 率 P。=2.7Kw 確定實際帶寬 bs 因為 bs≥bs。 （Pd/k2·P。 ） bs。—標準帶寬 查《實用機械設計手冊》(下)表 10.5-4 bs。=76.2mm Pd—設計功率 Pd=0.5kw K2—嚙合齒數(shù)系數(shù) K2 據(jù)實際工作要求 K2=1 所以 bs≥76.2(0.5/1×2.7) =17.414./ 查《實用機械設計手冊》表 10.5-4 bs 取標準為 25.4mm 其標準寬度代號為 100 寬度極限偏差為 bs=25.4mm8.03?? 確定帶寬系數(shù) Kw 因為 Kw=(bs/bs。) 所以 Kw=（25.4/76.2） =0.2914. 14. Kw=0.29 確定額定功率 P 因為 P=K2·Kw·P。 K2—嚙合齒數(shù)系數(shù) k2=1 Kw—帶寬系數(shù) kw=0.29 P?！鶞暑~定功率 P。=2.7kw 所以計算得 P=0.29×2.7=0.77kw 因為 P＞Pd 所以滿足設計要求 帶的圓周速度 V 的確定 因為 V= Pb·Z1n1/60×1000 Pb—帶的節(jié)距 Pb=12.7mm Z1—小帶輪齒數(shù) Z1=22 n1－小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=276r/mm 所以計算得 V=12.7×22×276/60×1000=1.3m/s 工作能力驗算 因為 P=(K2·kw·Ta-bs·m·v /bs。)V×1023? K2—嚙合齒數(shù)系數(shù) K2=1 Kw—帶寬系數(shù) Kw=0.29 Ta—許用工作拉力 查《實用機械設計手冊》表 10.5-9 Ta=2100.85N m—單位長度質(zhì)量查《實用機械設計手冊》表 10.5-9 m=0.448㎏/m 所以 P=〔1×(25.4/76.2) ×2100.85-25.4×0.448×1.3 /76.2〕14. 2 ×1.3/1000=0.78 因為 P＞Pd 所以額定功率大于設計功率故帶的傳動能力足夠。 最小軸徑的確定 因為 dmin≥A 3/np A— 修正系數(shù)查《簡用機械設計手冊》表 14-13 軸的材料為 45 鋼 A 為 118 P—傳遞功率為 0.26kw n—驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為 184r/mm 所以 dmin≥A =118 =13mm3/np3184/26.0 d 取 30mm 6)結(jié)果整理 選用 H 型同步帶 Pb=12.7mm Lp=1295.4mm Bs=25.4mm 小帶輪 Z=22 d=88.94mm 大帶輪 Z=32 d=129.36mm 傳動的中心距 a=476mm 帶的長度帶號為 510 寬度帶號為 100 其余查《實用機械設計手冊》表 10.5-20 表 10.5-10 最小軸徑為 30mm 6.5 夾具使用 應具備適應“一面一孔一凸臺”的統(tǒng)一精基準。而大小頭定位銷是一次裝 夾中鏜出，故須考慮“自為基準”情況，這時小頭定位銷應做成活動的，當連 桿定位裝夾后，再抽出定位銷進行加工。 保證螺栓孔與螺栓端面的垂直度。為此，精銑端面時，夾具可考慮重復定 位情況，如采用夾具限制 7 個自由度（其是長圓柱銷限制 4 個，長菱形銷限制 2 個） 。長銷定位目的就在于保證垂直度。但由于重復定位裝御有困難，因此要 求夾具制造精度較高，且采取一定措施，一方面長圓柱銷削去一邊，另一方面 設計頂出工件的裝置。 6.6 確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差 6.6.1 確定加工余量 用查表法確定機械加工余量： （根據(jù)《機械加工工藝手冊》第一卷 表 3.2—25 表 3.2—26 表 3.2—27） （1） 、平面加工的工序余量（mm） 單面加工 方法 單面 余量 經(jīng)濟精度 工序尺寸 表面粗 糙度 毛坯 43 12.5 粗銑 1.5 IT12( )320.?40( )320.?12.5 精銑 0.6 IT10( )1.038.8( )1.03.2 粗磨 0.3 IT8( )5.?38.2( )5.?1.6 精磨 0.1 IT7( )02. 38( )170.23?0.8 則連桿兩端面總的加工余量為： A 總 = 21???ni =（A 粗銑 +A 精銑 +A 粗磨 +A 精磨 ） ?2 =（1.5+0.6+0.3+0.1） 2 = mm05.? （2） 、連桿鑄造出來的總的厚度為 H=38+ = mm 05.?05.43 6.6.2 確定工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表 2—29 表 2—34） 1） 、大頭孔各工序尺寸及其公差（鑄造出來的大頭孔為 ?55 mm） 工序 名稱 工序 基 本余 量 工序 經(jīng)濟 精度 工序 尺寸 最小極限尺 寸 表面粗 糙度 珩磨 0.08 )(6019.?H?65. 5 65.5)(6019.?H0.4 精鏜 0.4 )(8046.?65. 4 65.4)(8046.?0.8 半精 鏜 1 )(19.0?H?65 65)(19.0?H1.6 二次 粗鏜 2 )(230.?64 64)(230.?6.3 一次 粗鏜 2 )(130.?H?62 62)(130.?H12.5 擴孔 5 60 59 ? 2） 、小頭孔各工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表 2—29 表 2—30） 工 序 名 稱 工序 基本余量 工序經(jīng) 濟 精度 工 序 尺 寸 最小極限 尺寸 表面 粗糙 度 精 鏜 0.2 )(803.?H49.2?)(.03.?1.6 鉸 0.2 )(9 052.?. )(2.05.? 6.4 擴 9 )(1 084.?H1.9?)(.084.? 12.5 鉆 鉆至20?3.0?23.02?12.5 6.7 各項加工數(shù)據(jù)的計算 1、銑連桿大小頭平面 選用 X52K 機床 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—81 選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 100 mm 切削速度 Vf = 2.47 m/s 切削寬度 ae= 60 mm 銑刀齒數(shù) Z = 6 切削深度 ap = 3 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 475 r/min? 根據(jù)表 3.1—31 按機床選取 n = 500 /min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 2.67 m/s 2、粗磨大小頭平面 選用 M7350 磨床 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—170 選取數(shù)據(jù) 砂輪直徑 D = 40 mm 磨削速度 V = 0.33 m/s 切削深度 ap = 0.3 mm fr0 = 0.033 mm/r Z = 8 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 158.8 r/min? 根據(jù)表 3.1—48 按機床選取 n = 100 r/min 則實際磨削速度 V = Dn/（1000×60） = 0.20 m/s 3、 加工小頭孔 (1) 鉆小頭孔 選用鉆床 Z3080 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—38(41)選取數(shù)據(jù) 鉆頭直徑 D = 20 mm 切削速度 V = 0.99 mm 切削深度 ap = 10 mm 進給量 f = 0.12 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 945 r/min? 根據(jù)表 3.1—30 按機床選取 n = 1000 r/min 則實際鉆削速度 V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s (2) 擴小頭孔 選用鉆床 Z3080 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—53 選取數(shù)據(jù) 擴刀直徑 D = 30 mm 切削速度 V = 0.32 m/s 切削深度 ap = 1.5 mm 進給量 f = 0.8 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n =1000v/ D = 203 r/min? 根據(jù)表 3.1—30 按機床選取 n = 250 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 0.39 m/s (3) 鉸小頭孔 選用鉆床 Z3080 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—81 選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑 D = 30 mm 切削速度 V = 0.22 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 進給量 f = 0.8 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 140 r/min? 根據(jù)表 3.1—31 按機床選取 n = 200 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s 4 、銑大頭兩側(cè)面 選用銑床 X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—77(88)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 20 mm 切削速度 V = 0.64 m/s 銑刀齒數(shù) Z = 3 切削深度 ap = 4 mm af = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 611 r/min? 根據(jù)表 3.1—74 按機床選取 n=750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 0.78 m/s 5、擴大頭孔 選用鉆床床 Z3080 刀具 :擴孔鉆 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—54 選取數(shù)據(jù) 擴孔鉆直徑 D = 60 mm 切削速度 V = 1.29 m/s 進給量 f = 0.50 mm/r 切削深度 ap =3.0 mm 走刀次數(shù) I = 1 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D=410 r/min? 根據(jù)表 3.1—41 按機床選取 n=400 r/min 則實際切削速度 V= Dn/（1000×60）=1.256 m/s 4~2)21((min3.0150.34?????lctgktrdDfnlj 6 、銑開連桿體和蓋 選用銑床 X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—79(90)選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 mm 切削速度 V = 0.34 m/s 切削寬度 ae = 3 mm 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 103 r/min? 根據(jù)表 3.1—74 按機床選取 n=750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 2.47 m/s 7 、加工連桿體 (1) 粗銑連桿體結(jié)合面 選用銑床 X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—74（84）選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 75 mm 切削速度 V = 0.35 m/s 切削寬度 ae = 0.5 mm 銑刀齒數(shù) Z = 8 切削深度 ap=2 mm af = 0.12 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 89 r/min? 根據(jù)表 3.1—74 按機床選取 n = 750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s (2) 精銑連桿體結(jié)合面 選用銑床 X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—84 選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 75 mm 切削速度 V = 0.42 m/s 銑刀齒數(shù) Z = 8 切削深度 ap = 2 mm af=0.7 mm/r 切削寬度 ae=0.5 mm 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D =107 r/min? 根據(jù)表 3.1—74 按機床選取 n = 750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s (3) 粗锪連桿兩螺栓底面 選用鉆床 Z3025 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—67 選取數(shù)據(jù) 锪刀直徑 D = 28 mm 切削速度 V = 0.2 m/s 锪刀齒數(shù) Z = 6 切削深度 ap = 3 mm 進給量 f = 0.10 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 50.9 r/min? 根據(jù)表 3.1—30 按機床選取 n = 750 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 2.94 m/s (4) 銑軸瓦鎖口槽 選用銑床 X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—90 選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D = 63 mm 切削速度 V = 0.31 m/s 銑刀齒數(shù) Z = 24 切削深度 ap = 2 mm 切削寬度 ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 則主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v/ D = 94 r/min? 根據(jù)表 3.1—74 按機床選取 n=100 r/min 則實際切削速度 V = Dn/（1000×60） = 0.33 m/s (5) 精銑螺栓座面 選用銑床 X62W 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 2.4—90 選取數(shù)據(jù) 銑刀直徑 D