王尧 - 毕业设计说明书

景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文）

5 机械臂带动部分设计

5.1 主动元件的选择

主动部分功能主要是带动传动轴的转动，使传动轴间歇往复旋转90度，已达到移动制品到达指定加工区域进行加工的作用。 5.1.1 电动机驱动

电动机驱动是较为常见的主动方式，具有结构稳定、来源广泛、使用寿命长等特点。

但是，在本设计方案中，因为要做间歇往复运动，对于电动机损耗过大，而且需要另外设计减速机，使整个设备过于复杂。因此本设计不采用常规的电动机驱动。

5.1.2 气缸驱动

气缸驱动也是一种比较常见的主动方式，主要适用于负载较小的驱动需求，而且工作方式非常适合本设计所需要的运动方式。

因而在此处采用气缸驱动的方式。

5.2 传动件的选择设计

5.2.1 非标准件传动

图5.1 非标准件传动示意图

a)结构设计

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如图所示，设计一个非标准件S安装在轴上，采用键连接的固定方式。再设计气缸与A件在滑槽处连接，采用销连接。连接器便可在滑槽上自由移动。但是由于气缸是固定在机架上的，因此连接器初始角度是可以调整的。这样气缸伸缩便可以带动轴转动，从而达到工作目的。 b)设计计算

图5.2 行程距离示意图

如图，O点为非标准件S的轴心；A为件S的半滑槽长度C 径；B为件S主体部分到滑槽之间的距离；C为滑槽长度。气缸固定为水平方向倾斜30度。 该处假定气缸行程L=60mm 件S半径设计为20mm A?B?60?sin30?30mm A?B?Lsin? B?30?20?10mm D?60?cos30?303 D?Lcos? 21

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c)方案欠缺

因为有根号不方便计算只需要A?B?C?D C=30mm 常规安装方式需要尽量避免成角度的安装，这样可能会由于安装误差导致，整个加工发生偏差。该方案需要气缸倾斜30度安装。而且滑槽部分考虑到摩擦因素，运行时间可能会延长。因此在这里不采用这种方式进行传动。

5.2.2 齿轮齿条传动 a)结构设计

设计一个齿轮安装在轴上，采用键连接的方式固定。再设计一个齿条。将齿条固定在气缸上，这样气缸伸缩带动齿条运动，齿条带动齿轮，从而达到工作目的。

b)设计计算

1 选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数 选用直齿轮传动压力角 齿轮传动的精度等级 齿面硬度

2 按齿面接触疲劳强度设计

（1）由公式试计算齿轮分度圆直径

??20? 一般工作机器7级精度 材料40Cr（调质） 280HBS 齿轮齿数Z1=24 Z2=24 2KHtTu?1?ZHZEZ?分度圆直径 d1t?3????du????H? 齿轮传递转矩 试选载荷系数KHt?1.3 ??? ? T?M?4.7?103N?mm 2T?M?4.7N?m 22

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由圆柱齿轮宽度系数表选取宽 度系数?d?1 由节点区域系数表查得区域系 数ZH?2.5 由弹性影响系数表查得材料的 弹性影响系数ZH?2.5 由弹性影响系数表查得材料的 接触疲劳强度用重合系数 Z??4??? 3 弹性影响系数ZE?189.8MPa2 1 ?a1?arccos??z1cos?/?z1?2ha*???a1?arccos ?24?cos20?????24?2?1?? ?29.841? ?a2?arccos??z2cos?/?z2?2ha*???a2?arccos?z1(tan?a1?tan?')??????/2? '???z2(tan?a2?tan?)???24?cos20?????24?2?1???29.841? ???1.6054?1.605?0.893 3 接触疲劳许用应力??H? 应力循环次数 Z???Hlim1?600MPa?Hlim2?600MPa 基本情况：工作寿命15年，设每年工作300天；两班制；设备 工作平稳 23