【机械手夹持设计与计算11000字（论文）】

第一章机械手发展现状及其未来发展展望1.1选题背景自工业革命以后，随着各行业的飞速发展，机器代替人工已经成为了一种新的发展趋势，每一次的发展变革，在社会向前迈进一大步的同时，机器与人工之间的转换程度也得到提高。观察每次变革的发展方向，都围绕着降低人工成本、提高生产效率、适应生产变化三个方向进行发展。对于那些动作简单、重复性高的动作，现使用机器代替人工操作已成为一种新的发展趋势。而且相对人工而言，机器生产的产品稳定性高，质量好。特别是一些危险性较高的工种以及人力难以胜任的工作，使用机器作业已经成为一种必然现象。从经济方面来讲，机器的使用可以有效的减少人工操作成本以及人工管理成本。就目前而言，在工业生产中，人工虽仍占据着主要地位，但自动化生产已经成为一种趋势，且这种趋势会伴随着社会的发展越来越明显。在现如今的制造行业中，随着对自动化生产的推广，我们对机器人的需求也日益增多，综合生产成本，目前且大多数自动化机器都是以机械手的形式存在。在科技高度发达的今天，伴随着现如今人工成本的日益增长，随着电商市场的发展，商品价格愈加透明化，提高产品竞争力已成为众多企业的当务之急。而其产品竞争力的提高离不开产品的成本、质量，自动化生产也步入众多企业的视野中，而机械手，作为自动化生产不可或缺的设备，需求量也日期增高。在一些发达国家、发达企业中，已初步组建了属于自己的自动化产线，这不仅有着很高的科技水平，也是其拥有着雄厚资本的一个证明。但就整个工业群体中，其自动化的占比还是相对较小，但众多中小型企业中，还不能实现完全的自动化，依靠人工生产，仍在众多企业中占有大部分的比例。但我相信，自动化生产仍是日后发展的一种趋势，随着机械手的不断发展、普及开来，终会实现高度的产线自动化。而我们这次的毕业设计课题是一种应用于车床上下料的机械手，该课题方向也是后期机械工业的一种发展趋势，在机床上应用该机械手，可以提高产品的生产效率以及产品的生产质量，提升企业的经济效益，同时也可以减少因人工操作带来的安全风险，加强安全保障。1.2机械手简介机械手和人们通常说的机器人还是有着很大的不同，它们是两个不同的概念。机械手在大多数情况下是作为机器人的附属装备来进行使用的，多用于重复性高、单一的程序规定的动作；而机器人则不同，它更加的负责，相较于机械手的简单操作，它的功能更加丰富，更加的智能化，可以适用于多种环境，进行比较复杂的操作。机械手和机器人之间的关系，就像人与人的手臂一般；在开始工作之前，我们通过相应的软件以及程序代码设定好想要实现的动作，启动后它就可以依照已经规定好的方式去实现规定的动作，例如：对物料进行转运、各种管路、材料的焊接等等。根据不同的工作场合及不同的生产需求，有着各种各样的机械手，其所配备的程序也各不相同；通过对机械手的利用，可以最大程度上减少生产事故的发生，同时也提高了生产效率，减少了人工成本，仅需2-3人配备机械手臂就能达到以往上十人的生产效率；仅从物料搬运方面来讲，涉及到那些体积庞大、沉重的零件，难以通过人力来解决，即使能够通过人力相对来说成本也比较高昂，而使用机械手和机器人就可轻易的解决该问题，在庞大的基数上，使用机器设备的成本远小于人工成本和管理成本。现各行各业中，机械手的使用也日益广泛，在建筑行业、医疗行业、航海以及航空等领域。特别是在流水作业方面，使用机械手等自动化设备可有效提高产品的生产效率以及合格率，有效的降低了产品的生产成本；同时，机械手目前应用更加广泛的在重工业、轻工业等机械设备行业。例如就它可以应用在一些半自动设备的上下料方面；其所具有的自动运输和自动夹紧功能加装在现有生产设备上，可以实现我们目前意义上说的全自动化的模式。总的来说，机械手应用前景非常远大，在这飞速发展的社会，应用越来越多。就现有制造行业而言，它可以提高产品的生产效率，同时也降低了人工成本以及安全风险，同时也解放了劳动力等等；从另一方面来讲，它也为我们现有社会的发展进步添砖添瓦；与人力相比较，机械手的优势特点也非常明显，有了它的出现，如有神助一般，解决了以前很多难以通过人力来解决的问题。例如：在一些人力难以长期停留或无法通过人力可及的场合，比如一些高温高压或者水下或存在有害物质的工作环境下，它能通过合适的、有针对化的设计不同的机械手来适应不同的场合进行工作，而单凭人力却无法长期在在这种场所下进行工作，否则会对身体造成了不可挽回的伤害，相较于机械手来说就没有那么多的局限性，它可以针对场合选择合理的材料以及进行相应的结构设计；从另一个方面来讲，人的力量是有限的，要想维持相应的产量，相应的人工投入以及管理投入必不可少，因为人不可能高强度的工作一直不休息，为了产量必须增加人工投入进行轮换，相应的管理成本也必不可少，而机械手就没有这方面的顾虑，除了人工的操作及必要的维护，它可以保持不间断的持续工作，而且工作的质量、准确度并不会如同人工一般存在波动；对于机械行业或者整个工业体系来讲，质量以及成本是不可或缺的一环，它影响最终的经济效益，就这一方面来讲，机械手做的非常成功，它是不可多得的帮手，在产品精度以及生产连续性等方面远远超过人工；④伴随着机械手局部配件的更换，它可以满足各种类产品的柔性化生产。1.3机械手国内外发展现状随着社会的发展，工业机械手的发展一共分为三个阶段，第一代的机械手为传统的机械手，它实现的功能较为简单，其结构相对来说也较为简单，简单的来说分为臀部、手部两个组成部分，现大多数作为示教的机械手出现在市面上。相对来说，其编程也较为简单，一般是通过在线编程得到指定的动作。较第一代机械手而言，第二代机械手反馈能力非常的灵敏，是带感应的机械手，它的控制方式比较复杂，具备着一定的触觉，视觉等。在1990年第二代机械手就已经进入了使用阶段，目前虽未铺展开来，但它的前景非常客观，我相信用不了多久，这类机械手将会普遍应用于各行业中。而第三代工业机械手较第一代结构来说比较复杂，它不仅拥有第二代机械手的感应功能，同时，它也非常的智能化，可以根据所处的环境以及对所操作的物体进行扫描识别，做出相应要求的指令。并且它可以随着识别目标的变化做出相应更改。目前第三代机械手尚处于研发试制阶段，还存在一定的瓶颈，尚未能投入到市场中应用。我国的机械手的研发及应用较发达国家发展起步较慢，较欧美等国还存在一定的差距，但近些年来，随着国家的大力发展，我国对于机械手的发展也予以极大的重视，目前我们国家的机械手行业发展十分迅猛。以德国为例，在二战后他们通过大力发展工业，使得经济发展十分迅速，其主要原因也得益于及大量使用设备代替人工，解放了大量的劳动力。在上世计70年代，在国内也开始了对机械行业的初步研究。随着改革开放，我国的经济得到了长足的发展，随着国家资金雄厚，到了80年代，国家开始重视机械行业，加大了政策扶持力度，使得我国的机械手行业有了一个质的飞跃，完成了机械手的自我开发以及生产，拥有了自我研发以及自我生产的能力。并在此基础上进行延申，结合着各行业的需求，开发出了适合各方面操作的机械手，如物流搬运机械手以及适合各种焊接机械手等等。在近些年，随着科技发展的日新月异，我们已经发展到机器人行业，取得的丰硕的科研成果。现目前机械手各行业的改革与研发，日益偏向于满足多环境、多功能性开发，越来越智能化。如图1-1所示，其为我们国内某机械手公司所生产的机械手：图1-1目前机械手行业在我国发展已将近50年了，这么多年以来，随着经济的发展，在各行各业中，机械手的身影随处可见，已经全面在市场中铺展开来。特别是近些年来，随着工业的飞速发现，原有的传统机械手以及难以跟随市场发展的脚步，到了上世纪90年代，机械手行业围绕市场需求进行了方向改革，开始向多功能化、智能化方向进行发展，目前在许多行业的特许工位已进行大量使用，它可以根据对周围环境进行识别，可以针对环境的变化来判断出下一步相应的动作。现如今，国内外的机械手正朝着智能化的方向在不断的发展。1.4机械手未来发展展望自上世纪70年代至今，我国机械手经过了四十多年的飞速发展，在越来越多的领域我国的工业机械手已得到了非常广泛的应用。随着现代制造行业产品的不断更新换代，以及随着科学水平的提高和经济的飞速发展，我们的机械手也不例外，也需要结合着创新新产品结构，根据行业内的使用状况，用以设计不同种类的机械手来满足各行各业的需求，这也是未来机械手研发前进的一个方向。同时，为了提高产品的竞争力，满足各行业的需求，只有不断改进、不断创新才能永不落后，市场才不会出现饱和的情况，整个机械手行业才能保持活力，生机勃勃。综上以上几个方面，机械手的发展主要体现在以下几个方面:一、确保国内机器手企业间保持良性的竞争。以免大批量的相同的机器手项目涌入市场中，进行恶性竞争，浪费大量的研发资金和发展周期。二、加大对机械手的改进，不断创新，与现有工业产品共同迈步前进，满足供方市场需求，向多功能化、智能化的方向前进，只要能为企业带来经济效益，那么后续的引入到市场将势在必行，这也将成为后续的一种趋势。第二章夹持机械手计方案设定2.1机械设计的步骤介绍机械设计是一个耗费时间较长，任务较为繁杂的一个设计过程，要想做好设计，成功的完成此次机械设计，需要有一个详细的计划，现我们先按以下步骤类一个大纲，具体如下：1：解读设计任务书的要求，将此次任务书的要求罗列出来，明确自己需要达到的目标，其次将任务书中所给的条件罗列清楚，对其中所需要使用的设备以及所设计的零件列一个需求计划表，做好可行性分析；2：整体方案的设计，围绕着任务书的目标，列出其核心任务，及其设计的功能目标。最后围绕上述目标做出一个初步的方案设计，初步方案中需包含到功能的实现，结构的设计以及元器件的选型。一般来说，为了保证设计的可靠性，一般会设计2-3个方案来保证实施的可行性，再根据成本、周期以及投入等几个方面来确定最终方案。3：技术设计，根据前期定好的方案，结合自身所学，开始相应的设计，开始选型设备并进行相应的结构设计，通过三维以及二维软件对设计进行模拟，确定具体设计后整理相应的三维并制作出相应的二维装配图纸。4：施工设计，在技术设计的基础上，将整体设计拆分为标准件以及非标件，对其中的非标件给出相应的加工工艺并给出具体的技术要求，最后汇总成一整套的加工资料后对整体产品进行施工制作。5：改进设计，是在设计汇总的基础上按设计汇总进行打样以及装配，看其是否达到了方案设计的要求，对其不合理之处进行二次改进，用以满足最终的需求。6：工艺设计，工艺设计的主要目的是结合现有设备，根据产品的设计的方案配备相应的生产条件，并针对其具体零件的生产以及装配做出指导性的生产文件，用以满足后续批量生产。7：定型设计，在对产品进行检测后，确认其满足方案以及生产要求后，将对其所有的产品设计以及设备、文件等进行锁定。无特殊情况，后续将按现有状态进行生产。2.2常见的机械手样式介绍机械手的类型实际上非常的多，甚至可以说是五花八门，这么多种类的机械手，采用哪种类型能满足上下料机械手的要求，我们进行一一的分析。搬运机械手它的结构基本上是龙门式结构，龙门式结构的机械手它的体积一般是比较大的，但在工业生产企业当中，如果使用这种类型的机械手的话，它是不能满足我们的要求的，因为它并不符合对机械手要求结构小巧紧凑的特点。还有一种类型的机械手是坐标式的机械手，这种机械手跟龙门式机械手比较像，但是它的结构比龙门式机械手要小很多，它的自由度比较低，一般是三自由度，这就让机械手的整体动作是显得十分的僵硬，并不能够灵活的完成多自由度的工作，因此在工业生产当中它的实用性也不大，所以要尽可能采用自由度比较多的机械手第一种为关节式机械手，是以人或者动物的关节作为灵感来设计的，它可以实现由单一角度、多个角度以及任意角度的运动，目前该类机械手已经在大多企业中进行应用，且后续应用将会愈加广泛。第二种为圆柱式坐标机械手，其较第一种机械手来说，它的占地空间相对较小，且其工作范围更广，凭借这几点它在市场上的占比更多，且目前各行业应用十分广泛。目前多应用于制造行业产品的搬运以及成本制件测量等方面。第三种是直角式坐标机械手，它比较适合于现行业中流水线上成排成列，或者配合传送的等功能上的应用，这类机械手一共有X轴、Y轴、Z轴三个轴，它可以根据功能的需要在单独在每个轴的方向中进行运动，也可以根据需要三个轴同时运动。目前这类机械手多用于各企业的流水线上，用于成排成列的生产，对产品进行周转。2.3夹持式机械手方案的设计根据此次所下达的任务书的要求，并结合自身所学，我此次毕业设计所设计的夹持机械手的方案设计图如图2-1所示：图2-1我将此次的毕业设计分解为三个部分来进行设计，第一，根据设计任务书该机械手拥有三个自由度；第二，对其机械手的旋转部分进行选型设计；第三，主要是对其升降部分进行设计；最后，是对其伸缩部分的一个设计描述；关于旋转部分的设计为：通过伺服电机带动5转动轴旋转，从而使得整个机械手得以旋转。首先，我们将伺服电机通过键连接与小齿轮链接在一起，再将一个大齿轮与小齿轮进行啮合，再将传动轴通过键连接与大齿轮相连，再通过传动轴安装在圆锥滚子轴承上面，采用圆螺母将其锁紧，达到旋转效果。关于升降部分的设计为：首先，我们准备一个带有丝杆螺母的丝杆，通过联轴器将伺服电机与丝杆连接在一起，并在丝杆螺母上通过螺钉装有一个丝杆螺母座，将连接板装在螺母座上，并将滑块与连接板的两端相连，最后通过将滑块放置在直线导轨上。当伺服电机进行正反旋工作时就可以带动丝杆的旋转，最终带动整个连接板上下移动。关于伸缩部分的设计为：主要原理是通过伸缩油缸来实现整体机械手的运动，我们将导向装置和一个伸缩油缸安装在连接盘上面，再将伸缩油缸的前部链接一个连接盘2，从而通过控制伸缩油缸的移动来实现机械手的运动。本次设计的机械手结构参数具体如下：1、该机械手的臂力要求为10公斤；2、其机械手的前后行程为600mm(速度1000mm/s)；3、其机械手的最大旋转角度为240°(角速度90*/s)；4、其机械手的上下移动行程为150mm(速度500mm/s)；5、其机械手小臂的移动行程为300mm(速度1000mm/s)

；6、其机械手小臂的最大旋转转动角度为180°(角速度150*/s)；7、其机械手臂的最大的工作半径为1460mm；2.4夹持式机械手主要结构设计主动齿轮的设计主要如下所示：①材质：40Cr；②技术参数：齿数为75，模数为3，压力角为20°，齿厚为45mm，其中间孔D为φ22H7，孔内键槽宽度为6mm,四周开有4-φ60减重孔；③二次处理：通过调质处理，然后渗碳；④技术要求：其渗碳层深度要求在0.3-0.5mm，其齿轮径向跳动小于0.08mm，端面跳动小于0.1mm。从动齿轮的设计如下所示：①材质：40Cr；②技术参数：齿数为150，模数为3，压力角为20°，齿厚为50mm，其中间孔D为φ75H7，孔内键槽共计2个，宽度为16mm,四周开有4-φ90减重孔；③二次处理：通过调质处理，然后渗碳；④技术要求：其渗碳层深度要求在0.3-0.5mm，其齿轮径向跳动小于0.08mm，端面跳动小于0.1mm。丝杆螺母座的设计如下所示：①材质：45钢；②技术参数：其尺寸为：φ100mm×60mm,中心孔的尺寸为φ40G7,底面需做磨平处理，中心孔距底面尺寸41±0.02mm，与丝杆螺母配合的螺纹孔为6-M6,与连接板的配合的螺纹孔为4-M8；③二次处理：通过调质处理，且其热处理后硬度需达到HRC40°-45°；连接座的设计如下所示：①材质：HT200；②技术参数：其尺寸为：90mm×90mm×150mm,与平面轴承安装套配合螺纹孔直径尺寸为5-M8,其中间设计有与滑套配合的M40内螺纹。滑套的设计如下所示：①材质：45钢；②技术参数：其尺寸为：φ40mm×80mm,外螺纹大小为M40，整体长度为50，内螺纹大小为M24,长度为30mm，通孔大小为φ27。③二次处理：进行调质处理；夹紧转轴的设计如下所示：①材质：45钢；②技术参数：零件尺寸为φ24×190mm,其头部两端有正反螺纹，大小为M24,长度为20mm，并在尾部设计φ6通孔，用于连接联轴器；③二次处理：进行调质处理，且其热处理后硬度需达到HRC35°-40°；传动轴的设计如下所示：①材质：45钢；②技术参数：零件尺寸为φ25×50mm,其头部设计有螺纹，用于连接回转油缸，尾部有φ6通孔，用于连接联轴器；③二次处理：进行调质处理，且其热处理后硬度需达到HRC35°-40°；

第三章夹持机械手部分零部件设计与计算3.1电机的的选择因其以底部电机需要达到如下条件：①可以随时正反转；②可以进行调速；基于以上两种条件，我们将底部电机类型选择伺服电机。已知腰座连接板可进行360°旋转,且其腰座连接板的直径d为410mm,且其设计转动一圈的时间t为2s,通过其底座的外径的线速度来计算所消耗的最大功率，其可求得每圈的路程为s：S=π*d=3.14*0.41=1.29m则平均速度为V=S/t=1.29m/2s=0.645m/s通过设计阶段的三维软件进行测算，其机械手上部的重量T为200kg左右，由此可计算出重量F=T*g=200*9.8=1960N假设将其运动视为匀速运动，则计算出整个装置消耗的功率为P则：P=F*V=1960N*0.645m/s=1264W≈1.26KW最大转速QUOTEωs=180°s,QUOTEns=1450rmin。根据整体设计，其转动重心距离转轴约等于800mm,其转动有效重量QUOTE35kg左右。根据扭矩公式可以得出：QUOTET=35∙g∙L=35×9.8×800=266000N∙mm=266N.m伺服电机通过两对深沟球轴承、中心轴的来驱动整个底座的转动，电机转矩为QUOTET电机Tη=此处ηTT考虑功率损耗，以及上述计算数据，我们选择了安川伺服电机，其电机型号为：SGMGH-20A该电机的额定功率为：2Kw，额定转速为：1500r/min；设其底座的转速为n，可得出n=60/t=60/2=30r/min因其为减速齿轮设计，其传动比为i=2，则可得出电机的转速n2：n2=n1*i=30*2=60r/min以此可得出此时的扭矩为T1由扭矩计算公式：T1=9550*因伺服电机的转速不同,其功率会发生变化,通过资料查询，安川伺服电机在60r/min时额定功率大约为1.2kwT1=9550*=9550*=191N∙m＞188.4N∙m最终得出该伺服电机满足设计要求。同上计算，我们选取的升降伺服电机的型号为SGMGH-15A；其伺服电机的额定功率为：1.5Kw，额定转速为：3000r/min将电机处的扭矩设为T2=9950*p/n=9550*1/3000=3.18N*m；其安川伺服电机的实物图片如图4-1所示：图4-13.2联轴器的选型设计与计算联轴器的主要作用为对其链接的两根轴进行扭矩传输。其次，在某些情况下也可看作一种过载保护装置，它可以保证其所连接的轴在运动过程中不会脱离。另外，在出现设计误差时，它还可以起到部分误差补偿的作用。其按功能可分为刚性联手器和柔性联轴器。大多数联轴器分为两个部分，多采用平键连接或者用螺钉锁紧。此次设计选用的为HL系列联轴器，具体的参数请见图4-2。联轴器在此次设计中主要为伺服电机与丝杆进行链接。此次我们将升降伺服电机作为研究对象，此伺服电机轴径为22mm,丝杆轴的轴径为15mm，联轴器型号选择：HLI40-15-22，其额定扭矩15.5N.m,最大扭矩33N.m，15.5N.m＞3.18N*m因其额定扭矩大于电机的额定扭矩，符合设计要求。联轴器选用如图4-2所示：图4-23.3传动丝杆设计选型与强度校核传动丝杆在精密机械设备的设计中很常见，它的特点体现为精度高、效率高等特点。将机械手上下看作匀速直线运动，设其行程为1mm，升降单面的时间为3s,可求出速度V=s/v=1m/3s=0.33m/s所选丝杆的导程P为5mm,其型号为SFU2510-4，根据等式V*t=p*n；v:工件上升速度由参数表可知V=0.33m/st:单位时间取1minn:丝杆转速0.33*60=0.01*nn=1980r/min丝杆设计可类比轴类设计，其丝杆最小直径的校核如下：几种常用轴材料的τp及A值丝杆的材质一般为40Cr,且是实心轴，根据扭转轻度的公式：d=17.2其中T代表扭矩其中c为常数（c=97-112）取c=112已知P=1.5kw,n=1980r/min丝杆的扭矩为：T=9550*P/n=9550*1.5/1980=7.23N*Md=Cd≥10.21这里选择的丝杆直径为25mm，直径大小选取合理根据轴类校核公式：d=17.2d=17.2可得：τp=代入上式可得：τp=7.23τp=2.355远远小于35，该丝杆轴径大小选型合理。选取丝杆的公称直径径为：D=25mm，导程P=10mm总长：1396螺旋方式：右旋滚珠直径：4.762mm丝杆轴的刚性Ks计算：由公式：Ks=式中：E杨氏模量2.06×105N/mm2d螺杆轴沟槽直径d=25-4.762=20.238L安装间距1300mm代入上式：Ks=KS=25.47＜33查图4-3该丝杆的表可得：该丝杆的KS为33图4-3该丝杆选型设计合理图4-3为上银丝杆实物图片图4-43.4直线导轨的选型设计与寿命计算因直线导轨的摩擦系数很小，其在现有机械设备中非常常见，且目前大多数的设备应用负载较低。1.类型选择

目前国内市场导轨种类较杂较多，尚未形成行业标准化。根据性价比，参照市场我们将选用台湾上银直线导轨。2.精度选择

图4-5直线导轨的精度示意图我们可以查阅PMI手册，根据不同精度等级对应的容许误差值进行选择，可参照数控机床等级进行参考。如下表2所示。表2直线导轨精度等级适用数控机床类型参考机床类型机床坐标精度等级

机床类型机床坐标精度等级数控镗铣床X/Y/ZSP/P/P数控磨床X/Y/ZSP/P/P电火花机床X/Y/ZSP/P/H数控车床X/ZP/P&H/H数控雕刻机X/Y/ZH/H/H&N/N/N普通机床X/Y/ZH/H/H&N/N/N数控十字台X/YP/H线切割X/YP/P&H/H3.滑块载荷计算

按设备工作台我们这里选用4个滑块来承载水平运动，其运动载荷受力情况如下图所示。图4-6滑块工作台水平运动载荷受力图图4-6设滑块总承重为F1，已知整个机械臂的重量约为100kg左右，F=100*9.8=980N根据现有实际情况，设直线滑轨工作时间为16h,其滑轨行程为1000mm，其导轨按每分钟往返3次，其滑块寿命为10年。则可计算出每个滑块的承重为：F1=980/4=245N已知滑块寿命计算公式如下：L=(f已知寿命L单位km硬度系数fH温度系数fT负荷系数fwC基本动额定负载P工作负荷N这里我们初选上银直线导轨HGH-35CA-R1500该导轨的宽度为34mm,长度为1500mm图4-7（1）硬度系数fH查询资料可知直线导轨的滚动面硬度为HRC58～64，否则会降低其承重能力，故以额定动、静负荷分别乘以硬度系数fH，目前上银直线导轨硬度符合要求，为HRC58以上，故此fH=1.0。

图4硬度系数fH（2）温度系数fT直线导轨当其环境温度高于100℃时会影响其使用寿命，此时基本额定动、静负荷分别乘以相对的温度系数fT。PMI直线导轨部份的配件为塑料制品，环境温度不能高于100℃。故此fH=1.0。⑶负荷系数fw因直线导轨导轨使用中会受到一定的冲击及振动，考虑到不同的运转条件与使用速度，根据经验得到负荷系数除以基本额定动负荷C。经验取值如表4所示。故取fw=1.2冲击及振动速度振动的测量值(G)fW没有外部冲击及振动低速时：V￡15m/min相当G值￡0.51.0～1.5没有特别明显的冲击及振动中速时：15<V￡60m/min0.5<G￡1.01.5～2.0有外部冲击及振动高速时：V>60m/min1.0<G￡202.0～3.5由图4-10可知：C=49.52KNL=(fL=(1L=23892.96km已知每天滑轨工作16h,滑轨行程为1000mm，上银导轨平均小时的往返次数为3次，每天工作则滑块每天行走的公里数为：s=1m*3*2*16*60=5.76Km则每年行走的公里数为S1=5.76*365=2102.4Km总共寿命为n年，n=23892.96/2102.4=11.36年＞10年该直线导轨选型合理。3.5传动齿轮的设计3.5.1传动齿轮的设计及其强度校核此处设计的减速器采用两个外齿轮相互啮合，其小齿轮的齿数为Z1为75，传动比为i为2,则大齿轮Z2=z1*i=75*2=150已知小齿轮的转速为60r/min,大齿轮的转速为30r/min由于伺服电机的特性，已知这里伺服电机在60r/min的功率为：1.2KW因齿轮材料为40Cr,，其齿面硬度为217-286HSB，相应的疲劳强度取均值，σHlim1=300Mpa,σFE1=350Mpa(查教材)，大齿轮用40Cr调质，齿面硬度为197-286HSB，σHlim2=400Mpa,σFE2=550Mpa(查教材)。由(查教材)，取SH=1.25，SF=1，则[σH1]=σHlim1/SH=240Mpa[σH2]=σHlim2/SH=320Mpa[σF1]=σFE1/SF=350Mpa[σF2]=σFE2/SF=550Mpa按齿根弯曲疲劳强度强度设计设齿轮按9级精度制造。取载荷系数K=1.5(查教材)，齿宽系数Φd=0.8(查教材),主轴上的转矩为由扭矩公式：T=9550*p为输入功率（功率以满载计算），n为输入转速,以大齿轮为研究对象，已知p=1.2KW,n=30r/minT=9550*=382N.M取ZE=118.9√Mpa(查教材)，u=i=2M这里大齿轮转速较低，所以我们带入大齿轮的YFa2,Ysa2查表可得：；k=1.5Φd=0.8ZH=2.43σH=560Mpa，cosβ=1带入公式：MMn≥1.22考虑到小齿轮强度实际运用的情况，我们这里选择标准模数Mn=3根据弯曲强度校核公式：σF1=2*K*T1*Y带入已知参数：σF1=2*1.5*382*1000*2.82*1.560.8*33*752QUOTE该齿轮强度设计合理同理可计算出大齿轮符合设计要求。3.5.2传动齿轮的几何参数计算已知Z1=75.Z2=150，齿顶高系数ha*=1，顶系系数c*=0.25，模数m=3取Z1齿厚T=45，取Z2=50分度圆直径dd1=m*z1=3*75=225d2=m*z2=5*150=450齿顶高haha=ha*mha1=ha2=ha*1*m=1*3=3齿根高hfhf=（ha*+c*）*mhf1=hf2=（ha*+c*）*m=(1+0.25)*3=3.75齿高hh=ha+hfh1=h2=ha1+hf1=3+3.75=6.75齿顶圆直径dada1=d1+2ha1=225+3*2=231da2=d2+2ha2=450+3*2=456齿根圆直径dfdf1=d1-2hf=225-2×3.75=217.5df2=d2-2hf=450-7.5=442.5中心距aa=(225+450)/2=675/2=337.53.6液压油缸的选型设计3.6.1液压油缸缸筒内径大小与壁厚的计算根据设计降油缸所承重约为110kg,F=110*9.8=1078N,液压缸的机械效率:90%，设该液压缸的工作压力p=2MPa，液压缸内径D由以下公式计算：由公式D=将数值带入上述公式D=解得D=27.62m。根据机械设计手册第五章液压设计部分可得出表4-1：表4-181012162025324050638090100110125140160180200220250280320360400450500考虑到强度，由以上的数据表格可知,我们该液压缸选择内径为40mm缸筒壁厚计算。3.6.2液压油缸活塞杆大小的计算液压油缸活塞杆可根据其要求受力来进行选择，当用作压力时，其直径d为0.5~0.7D根据液压设计手册，当其许用压力＞5Mpa时其直径为d=0.6D因此处受力比较大，故取：d=0.6*40=24取d=25因为实际使用压力为2Mpa，所以根据下表，d=25mm，可满足使用。表4-2活塞杆直径系列4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203604003.6.3液压油缸缸筒壁厚的校核由于我们设计的液压缸内径D=40mm，外径D1=50mm,则根据公式/D=5/40=0.125＜0.25，可按照第一强度理论，即按照薄壁圆筒中经理论计算，则有式中=缸筒壁厚D=缸筒直径=缸筒实验压力液压缸的额定压力≤16Mpa的时候，=1.5，额定压力＞16Mpa的时候，=1.25=材料许用应力，为材料抗拉强度，n为安全系数，n=3.5-5，这里n取4，选用45钢，并且调制HB245-265，查手册得知，45钢抗拉强度=530-598Mpa，取=560Mpa，故==140Mpa由于缸体工作压力P=2Mpa≤16Mpa取=1.5=3Mpa所以=3*502*140=0.54，这里我们活塞缸厚度为5mm,5>0.54，所以该液压缸缸体厚度足够。活塞杆连接处强度校核3.6.4活塞杆的强度校核按照强度条件校核由公式