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论文案例大全-小型生物膜材料桌面搬运机械手设计

2021-03-20 10:42


   本文设计了一种小型生物膜材料桌面机械手,并将其应用于实际工程中。机械手具有抓取物体的功能,可以在各种环境中进行抓取.

 
  本文设计了操作机械手的机械结构,完成了操作机械手的装配图,并给出了操作机械手的工作空间利用CAD对操作机械手的各种机械参数进行了分析。同时进行了动力分析,得到了驱动功率要求.
 
  最后,提出了对末端自动执行器的整体控制策略和帮助机械手在未来几年实施末端机械手的整体控制工作。
 
  1.1工业机械手国内外发展历史
 
  捷克戏剧剧作家卡雷尔查培克在1920年的一次剧本创作中试图塑造出一个非常具有魅力的人,其主要外表、特征和其主要功能,为其他人类人民提供生活服务的奴仆机器人或奴仆"robota",机器人(robot)就是从这个简单的词汇中衍生和发展出来的。我们可以这样进行定义,"现实中的机器人"其实就是一个在三维空间的物体中具有较多功能性和自由度的,并能自动实现诸多拟人化的动作和功能的机器"而称为工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。
 
  1959年,经过美国联合控制公司长达数年的探索研究,设计制造出世界上第一台就是数控台的机械手,此数控机械手的主要应用软件类型主要是数控式的示教器和再现式的数控机械手,命名为这是因为"unimate",此机械手的运动炮塔系统地设计参考坦克的坐标式炮塔,是现代球形四坐标式炮塔的机械手的原型和雏形。因为此机械手的重量已达两吨,所以机械手的手臂使用液压驱动来实现各种运动姿态。基座上设置着此机械手的主机械臂(后称“大臂”),"大臂"上的驱动器系统可以在每个机座上自动进行高速定向回转,"大臂"上在每个机座顶部设置一个次要的机械臂(以下为其简称"小臂"),"小臂"的也可以表示使用小臂在此机械手的"大臂"上面所进行的手臂伸缩。在机械手的“小臂”末端设置了一个机械手腕,可以在“小臂”上转动,方便完成更多角度的抓取工作。手腕末端便是抓手了。此机械手从设计功能方面来说可以完全替代人类的手臂进行相关的工作。
 
  图1.1 1959年Unimate机械手
 
  世界上第一台机器人问世后,机器人行业迅速发展。1962年,美国的机械铸造集团公司在新型机械手设计制造领域也已经有了新的技术突破,设计制造开发出一种全新的名叫"versatran"的新型机械手,此机械手是世界上第一台圆柱坐标式机器人,其能较好的完成对于位置姿态和运动轨迹的控制,使得搬运工作变得更加的简单灵活,完成的任务也更为全面。同时也为以后机械手段额研发提供了优秀的案例。
 
  图1.2 1962年Versatran机械手
 
  1969年,挪威trallfa公司成功开发研制了第一个已经得到国际商业化广泛应用的工业喷漆和水处理工业机器人。1967年代在挪威农业劳动力市场人口严重短缺期间曾有人开始尝试使用这种机器人技术来协助制作一辆喷涂独轮漆的手推车,第一款商用化的喷漆独轮手推车机器人就由此发展而来。
 
  图1.3 1969年Trallfa公司喷漆机器人
 
  工业与日本川崎公司签订了共同生产三种机器人的技术许可合作协议,生产了一批专供于面向亚洲以及面向美国市场的uuunimate三种机器人。川崎把致力研发和量产生供高产能可以节省大量劳动力的通用机器人过程控制驱动系统及其产品服务作为它的核心业务企业重点发展项目,逐步成为日本工业机器人的先驱。1969年,川崎重工公司成功研发了Kawasaki-Unimate2000机器人,这是在日本研发生产的第一台工业机器人。
 
  图1.84Kawasaki-Unimate2000机器人
 
  国内引进工业机械手器人技术的快速进步发展在70年代还不是处于成熟的技术萌芽期,国内很多大型企业在国外引进工用机器人技术上没有任何经验,更不用提研发,发展机器人产业的主要手段就是引进国外先进的科研成果,一边在实际生产中学习,一边依据已有的国外技术来探索机器人的领域;紧接着就是经历了80年代的技术开发期,这个高速发展时期的国内机器人企业已经通过学习和探索积累了一定的经验,开始研发制造自己工业机器人,例如上海机械工程有限公司;随后我们又经历了90年代的发展和应用期,这个应用时期一些大型机械企业率先开始研制生产出了可以在实际的生产中广泛应用的机械手,例如中国上海柯马汽车设备有限公司,根据客户的具体需求来进行量身定制,研制出符合任务要求的机械手。
 
  图1.5上海柯马汽车设备有限公司机器人
 
  不过就目前的市场情况来讲,国内的技术还不够成熟,机械手的质量和自动控制功能稍逊色于国外,精度略低于国外的产品,到2015年为止,国内手机企业自主生产的机械手约20000台,占国内市场销售总量的50%。在振兴中国制造业的目标前,还将面临着很多难题,例如来自外国的技术封锁和整个的国际大环境。国内机械手在工程上的使用已经比较广泛,尤其在上海、辽宁、华东等沿海发达省市和边远地区最为广泛并较普及,占国内民用机械手的62%左右。主要在各类机械设备搬运、喷涂、焊接等各类机械设备生产的全过程的各一个环节中都已得到较大规模程度和小范围的广泛示范使用。1972年,国内第一台由大型企业员工自主研发设计生产研发的大型工业机械手在今日中国上海正式投产诞生,自此以后又被广泛称为上海工业机械手如雨后春笋般出现在国内各个行业中,机械手的研发和应用成为越来越多机构和企业的重点项目。政府的第七个“五年计划”中优先发展的技术就包括工业机器人技术,通过设立相应的政策,促使各个行业对于工业机器人的研究和开发。在国家的促进政策和各个企业和机构的共同努力下,工业机器人的研究取得了巨大的进步,例如北京机械自动化研究所研发的用于喷涂作业的喷涂机器人拥有自主知识产权;大连机床研究所研制出用于使用氩弧焊进行焊接的机器人。
 
  随着对工业机器人的研发力度逐渐扩大,使得与工业机器人相配套配件的发展也被带动起来。其中最重要的零件当属控制器,它是机器人能够实现高度自动化的基础。中国科学院沈阳自动化研究所与北京科技大学机器人研究所共同组成了专门研究机器人控制器的研究小组,取得较大科研成果。国内的机械制造工程技术、自动控制以及物联网和计算机自动化技术等诸多领域正在迅速的发展,使得更加智能的计算机机器人技术可以应用到更多企业的实际应用生产中。观察近几年的行业情况,使用柔性机械手的柔性制造技术和工厂的自动控制技术越发成熟,在实际生产的应用也愈发广泛,使得工人们不需要再从事那些危险辛苦的工作,减少劳动力,改变了工人的生产和工作的环境,而且使工业机能有效地提高了生产的效率,并且使工人表现出良好的工业机器人在实际的生产和应用具有各方面的强大技术生命力,更有效地推进了科学和工程技术的进步和发展。
 
  随着机器人的发展,之后研发的机器人加入了类似于人类的感官,使得机器人自我感知环境、收集信息、处理信息,使工业机器人更加智能化。
 
  之后,得益于计算机技术的迅猛发展,使得机械手的自动控制方面取得了较大进展。机械手能根据预先设置好的程序实现复杂的动作并且几乎不会出现差错,随后越来越多的通用机械手出现在国内。
 
  1.2工业机器人概况
 
  机器人的技术在最近十年的半个世纪,尤其是最近十年迅速地发展了起来的一种由多种领域技术融合的尖端技术,这项技术是一项包含了计算机和微型电子,电子设备技术制造和研发应用领域包括工业精密机械装备设计与零件制造,传感控制技术与自动信息处理,自动控制信息系统制造技术以及应用物联网和其他人工智能等多种科技前端技术领域的研究成果的机电一体化技术。
 
  机器人的内部结构分类的原则主要是根据内部构成机器人三大主要组成部分来进行划分:机械部分、传感部分和控制部分。本文从机械结构部分来详细地介绍常见的机器人。
 
  由于其机械形式和结构的不同,根据直角坐标的形式把机器人分为直角坐标式的机器人,圆柱双膝关节韧带坐标式运动机器人,球形的双膝关节韧带坐标式运动机器人和双膝关节韧带坐标式运动机器人等不同的运动机器人身体结构和功能类型。
 
  2机械手机构及驱动方式
 
  2.1机械手设计的基本要求
 
  工业机械手臂功能模仿了人类机械手臂的结构和动作控制功能,可以按固定的程序自动进行抓取、搬运物件或其他操作工具的自动操作装置,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
 
  工业机械手的基本技术要求就是操作人员能迅速准确的拾取、搬运、放置的物体,这就是要求他们使用工具有反应快、精度高,具有承载能力,多种自由度和工作范围大等特点。
 
  此次设计的原则是:充分考虑实际操作环境,明确所需搬运物体的外形、体积、质量,从而在满足功能和适用性要求的标准零件基础上进行简化的设计;尽可能多地选择合适的标准材料和零件,简化了设计的流程,兼具通用性和经济性。
 
  2.2驱动方式
 
  目前广泛使用这种机械力或手动力驱动的工作方式主要包括有机械液压动力驱动、气压动力驱动、电机液压驱动等多种工作方式.
 
  2.2.1液压驱动
 
  液压驱动的特点有:
 
  1)低速动力传动汽车功率大,低速、平稳;
 
  2)速度反应性较好;
 
  3)有过载保护能力;
 
  4)传动布置灵活;
 
  5)定位精度比气动高,但比电机低。
 
  2.2.2气压驱动
 
  气动驱动的特点有:
 
  1)我们的空气来源方便,用后直接从空气中排出,无任何污染;
 
  2)对工作环境适应性好;
 
  3)安全过载保护型该元件的设计结构简单、成本低且连续使用寿命长,过载保护元件系
 
  统能自动进行保护
 
  2.2.3电机驱动
 
  1)精确度高;
 
  2)节省能源;
 
  3)精密控制;
 
  4)改善环保水平;
 
  本文主要选择了液压驱动作为机械手的主要驱动操作方式。
 
  3机械手的组成
 
  3.1桌面搬运机械手的技术要求
 
  3.2桌面搬运机械手的结构组成
 
  1)机械手的手部
 
  (1)夹持式法在手部肌肉运动中夹持是最为常用的一种,应用广泛,种类繁多。按照一个手指动作进行身体运动的一种方式和模拟图中人手的肢体动作,可以大致划分如下为两种回旋旋转型、平移型。由于这种回转型的金手指游戏玩具因为其设计新颖而且结构简单,制造容易,故目前市场应用领域范围较广泛。平移型应用较少,其原因是结构复杂,但平移型手指夹持圆形零件时,工作直径变化不会影响轴心的位置,因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
 
  手指的结构取决于被抓取物件的表面形状,被抓部位和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面和曲面的;手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。
 
  传力机构型式较多,常用的有:滑槽杠杆式,连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。
 
  (2)机械手部的内负压复合橡胶又称吸附式负压机械手的内部负压是一种通过利用特制的手部负压复合橡胶与牛皮碗体所形成的负压真空而将机械手部内的工件完全紧紧吸住。它与中国传统的圆形机械手的胸部相比,具有结构简单、重量轻、表面吸附力分布均匀,以及能自动对准等特性,适用于板材,玻璃件、弧形件等壳体金属零件。但是我们要求被吸物抓所需要吸附之物体的外壳表面光滑,无孔无槽。根据所需要抓的吸盘和被物体吸附到物件的整体大小和轻重,可将几个圆形吸盘运动通知器安装在一个机器人的一只手腕上。
 
  机械手手部的设计方案中放弃了吸附式,机械手的工作范围较小,不采用这种方式。
 
  2)机械手的手臂
 
  手臂部的支撑机械部件(以下一般简称为手臂部或机械手臂)式是用于机械手的主要功能操作和基本执行用的机械支撑部件,它的主要功能和基本作用主要包括是手臂支撑机械手腕和手臂保护机械手部(立体空间中的运动可能包括被他们手部运动夹持的立体物件),并直接影响带动他们在这个立体空间中的运动。手臂内部空间输送运动的主要工作目的也就是为了把位于手臂内部的一个运动者手臂送达一个特定空间内在运动的长度范围内的任意一个特定空间的节点上,如果我们实在需要完全不断改变一个运动者的内臂手部在这个特定空间的平均运动量和方位,可以通过不断增加一个运动者内部手臂的运动自由度和提高运动性能等来得到帮助它的完全实现。
 
  手臂部结构既是运动型机械手的主要工作运动支撑部件,又是主要的工作受力支撑部件,它的工作运动性能的稳定好坏,对于机械手的工作承荷能力和工作运动精度等重要参数的稳定性影响很大。机械手臂部结构设计时具体要求的重点如下:
 
  (1)刚度
 
  刚度变形能力运动是一种广义指人体运动者的整个手臂在任何外力作用下手臂能够完全抵抗任何外力和刚度变形的一种运动能力。它主要指的是由一个手臂的手部外力和身体外力作用两个方向的运动刚度以及变形作用来进行衡量的比值来是用函数表示的。如比值非常小则手臂刚度大。对于机械手来说,通常手臂的运动刚度大小是一个比运动强度更突出的因素问题。一般在结构上机械手臂杆都是采用悬臂梁的形式,这对于机械手的身体运动平衡性能、位置移动精度和臂杆的负荷能力等因素影响很大。为了有效提高臂杆的刚度,应尽量地缩短机械臂杆的最大悬伸半径和长度。
 
  (2)精度
 
  影响运动双臂整体运动部件精度的主要因素一般有:主要因素是双臂运动件的结构设计以及制造和组装运动件内部装配的运动精度,手部和运动手腕在整个臂部的准确定位和运动连接方式,以及对于移动手臂两侧立柱的移动导向定位控制操作装置和对于手臂的导向定位移动控制操作方式等。对于机械手臂工作导向上的控制传动装置,其它的手臂工作导向的运动精度、刚度和专业机械手的耐磨性等因素对于专业机械手的手臂工作运动精度和其它的机械工作部件机械耐磨性能的要求影响很大。
 
  (3)平稳性
 
  手臂正常运动时重量较多,在手臂正常运动的状态发生变化时,将会对手臂产生较大的冲击和振动,其影响手臂工作平稳性的问题就较为突出。在进行手臂的结构设计时还需要特别注意如何提高手臂结构的制动刚度,以及对整个手臂结构采取有效的动力缓冲制动装置以有效率地吸收遭受冲击的外部能量。在进行设计时我们应特别注意:拉伸手臂的运动支撑部件的结构设计时应力求结构紧凑,重量轻,以有效率地减少人体运动时的惯性和机械阻力。手臂架在运动支撑构件的主体材料上也可以直接选择采用优质工程铝合金或其他优质工程塑料。
 
  3)机械手的回转机构
 
  回转手爪的机构作用主要的目的就是在保持臂部回转运动的基础上进一步地改变或重新调整手爪在臂部空间的方位,以扩大机械手的动作速度和手部动作都有范围,并且手臂可以转动使得整个机械手臂的动作范围变的更灵活,适应性更强。对于传动回转机的传动控制机构的基本要求设计结构条件的基本要求一般有以下几点:
 
  (1)回转机力求结构紧凑、精度高。回转机构的整体结构和动力载荷,直接地影响到回转臂部的正常运转和性能。因此,在回转机构的设计中,要力求结构紧凑并且回转精度要高。(2)必须考虑工作条件,保证其有良好的工作性能和较长的使用寿命。
 
  (3)通过综合因素考虑,合理布局;切实解决好立柱和臂部之间的无缝连接问题。
 
  4)机械手的液压系统
 
  如图所示。3.1液压系统图,系统由双叶泵驱动,系统压力30kg,油箱容积250L,机械臂可伸缩,以获得更高的压力提升时速度快,两台泵同时供油,其余动作仅小泵供油,大泵自动卸油。
 
  手臂的纵向伸缩、升降、转动和腕臂内部的横向转动,采用单向自动节流式过程调速采用顺序阀,回程调速采用自动节流式双向自动调速。液压单向传动控制支架的两端分别有个称为单向传动调速阀和顺序阀,用于预防手臂上升后,由于自重而滑动,以支撑。手指夹紧油路的装置具有一个液压控制的单向阀。主要用于预防手指夹紧油路的压力过大波动而导致的夹持力减小,其性能保证了夹紧工件的精度和可靠性。减压阀不仅需要能够为工件提供低压的机油,也是高压电液换向阀的零部件和控制系统分支。单向换向阀的主要作用之一就是可以使油泵自动卸载,防止汽车油温过高。
 
  图3.1液压系统图
 
  4机械手设计与计算
 
  4.1机械手材料
 
  4.1.1机械材料
 
  机械手运动又称之为手部运动机构是它是一种可以用来自动抓取特定运动物件的小型运动性器械机构,是运动机械手的重要功能组成组分部件。由一个手指、传力传动机构和驱动手功能是人类手部运动装置的重要组成。根据被用手抓取的一个物体及其材质、形状、尺寸、重量以及其他一些重要的物理特征(如导体的磁性、易碎<br>性、表面的平滑光洁度等)的不同,手部的抓取装置部件种类也不一样。
 
  1)使用要求
 
  (1)零件的负载和各项物理参数
 
  (2)零件的尺寸大小和质量
 
  (3)零件的强度与刚度
 
  (4)产品具有超强抗应力摩擦、耐酸碱高温、抗腐蚀
 
  2)工艺要求
 
  (1)毛坯制造
 
  (2)机械加工
 
  (3)热处理
 
  3)经济性要求
 
  (1)产品的经济性首先是表现为材料的相对价格。
 
  (2)零件加工性能和加工费用。
 
  (3)要充分考虑材料的利用率。
 
  (4)采用局部品质原则。
 
  4.1.2零件材料
 
  1)碳钢传动轴常用的传动材料主要类型有碳素合金钢和环氧合金钢。
 
  2)齿轮系
 
  (1)软齿面齿轮常用材料为45和40Cr等。
 
  (2)硬蜗轮齿面和软齿轮通常用户可以优择选用20cr,20crmnti,40cr,38crmoala等。
 
  4.2传动方式
 
  传动装置主要的作用范围有:运动能量的均匀分配与快速传递,运动的形式和运动速度的改变。
 
  传动通常认为可以大致分为以下两类:流体机械传动;微机电动力传动
 
  4.2.1带传动
 
  皮带传动通常由两个主动轮、从属驱动轮和在两个传动车轮上相互转动张紧的两个传动轮皮带共同作用组成。
 
  带齿轮传动的主要以下优点:
 
  1)传动齿轮轴的传动平稳,无较大振动和低噪声;
 
  2)有过载保护作用;
 
  3)传动距离较大;
 
  4)结构简单,维护方便,成本低
 
  带传动主要的缺点:
 
  1)传动比不能得到保证;
 
  2)结构不够紧凑;
 
  3)使用寿命短;
 
  4)传动效率低;
 
  5)不适用于高温、易燃、易爆场合。
 
  4.2.2链传动
 
  链条传动由链条和左方向的主链轮和从动链轮共同组成。
 
  链传动的优点:1)在两链轮中心较远时依然可以传递运动和动力;
 
  2)产品能在高温、粉尘等多种恶劣的环境中工作;
 
  3)始终与主轴保持平均的传动主轴相比,作用力在传动轴和传动轴承上较小;
 
  4)效率高,一般可达0.95~0.97;
 
  链传动的缺点:1)磨损的铰链,节距变大容易造成脱落;
 
  2)安装和维修要求较高。
 
  4.2.3齿轮传动
 
  齿轮传动的优点:1)齿工作效率高、使用寿命长;
 
  2)轮传动平稳,传动比精确;
 
  3)使用的功率、速度和尺寸范围大。
 
  齿轮的主要缺点:1)对齿轮的制造、安装工艺要求高;
 
  2)良好的维护保养,成本和费用高
 
  表4.1主要传动形式的效率
 
  传动方式传动效率
 
  带传动
 
  0.9-0.98
 
  链传动
 
  0.93-0.97
 
  圆柱齿轮传动
 
  0.9-0.99
 
  4.3.机械手手部设计:
 
  4.3.1手部结构:
 
  (1)结构简单,维修方便;
 
  (2)动作准确,迅速、灵活;
 
  (3)各构件要有足够的刚度和强度,并且自重轻。
 
  4.3.2夹紧力计算:
 
  手指加在工件上的加紧力,是设计手部的重要依据。
 
  手指对工件的夹紧力:
 
  K1—安全系数;
 
  K2—工作情况系数
 
  K2可近似按下式估算:
 
  a—运载工件时重力方向上的最大上升加速度;
 
  g—重力加速度
 
  Vmax—运载工件时重力方向上的最大上升速度;
 
  t响—系统达到最高速度的时间;
 
  K3—方位系数;
 
  G—被自动抓取的一个工件及其所受的内部重力
 
  4.3.3机械手腕部设计:
 
  °时:
 
  已知刀具直径56.25mm,长度200mm,重10kg,当手爪夹持在重心位置回转180
 
  (1)把手爪驱动机构等为一个等效长方体,宽为108mm,长为310mm,高为180mm,
 
  其所受重力为
 
  (2)摩檫力矩
 
  (3)启动过程所转过的角度
 
  4.3.4手臂的设计计算
 
  (1)左到右的液压缸的结构设计计算:
 
  (2)液压缸活塞的驱动力计算
 
  F摩—摩擦阻力
 
  F密—力指密封件与装置连接处的摩擦阻力;
 
  F惯—启动或制动时,活塞杆所受平均的惯性摩擦力
 
  F回—柴油液压缸缸体回旋于油腔内在高温低压空气处理下工作时所可能造成的空气阻力
 
  机械手总重800N,手臂不参与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑前端的距离
 
  为75mm,导向支撑为15mm。
 
  4.4液压缸结构尺寸
 
  液压缸内径计算:
 
  2 2
 
  按<机械设计手册>表19-6-3
 
  液压缸内径系列取
 
  由于公称压力为
 
  ψ—表示液压缸内的压力活塞及其往复运动时的速比
 
  按表19-6-3活塞肛直径系列,
 
  由于液压缸的工作时间
 
  S—行程
 
  Q=流量m3/s
 
  4.4机械手转轴强度校核
 
  齿条主动扭矩传递的转向扭矩为r/t=16399mm,转速传动控制公式为24r/min。
 
  1.选用该齿轮机的材料应按精度要求等级及机械性能参数
 
  (1)齿轮选8级精度
 
  (2)采用软齿面齿轮,选40 Cr,齿条选45钢,齿轮260HBS,齿条200HBS。
 
  (3)齿数20
 
  2.按齿面接触疲劳强度设计
 
  (1)试选荷载系数
 
  (2)齿轮传递扭矩为
 
  (3)齿宽系数
 
  (4)弹性系数
 
  (5)节点区域系数
 
  (6)接触疲劳应力
 
  (7)计算
 
  (8)圆周速度
 
  (9)计算荷载系数K
 
  (10)修正
 
  (11)主要尺寸计算
 
  2.校核齿根弯曲疲劳强度
 
  (1)齿型
 
  (2)应力修正系数
 
  (3)许用弯曲应力
 
  4)校核计算
 
  圆柱齿轮的结构尺寸
 
  4.5传动轴校核
 
  轴的校核方式基本一样,轴的强度校核满足课程设计的复杂度,所以只校核Ⅲ轴
 
  作应力分析图
 
  1.输出轴上的转矩T
 
  2.作用在齿轮上的力
 
  3.轴的结构设计
 
  轴段位置轴段直径和长度说明
 
  装齿轮段装轴套段装轴承段
 
  Ⅱ-Ⅲ
 
  Ⅳ-Ⅴ
 
  自由段
 
  装右轴承盖端及机械手体端
 
  锁紧挡圈段DⅠ-Ⅱ=36mm
 
  LⅠ-Ⅱ=48
 
  dⅡ-Ⅲ=dⅣ-Ⅴ=40
 
  LⅡ-Ⅲ=13
 
  LⅣ-Ⅴ=15
 
  dⅢ-Ⅳ=46
 
  lⅢ-Ⅵ=50.5
 
  dⅣ-Ⅴ=38 lⅣ-Ⅴ=41
 
  d=32
 
  Ⅴ-Ⅳ
 
  lⅤ-Ⅳ=14齿轮与传动压紧机的轴承使用齿轮轴相配合的轴承长度一般固定为16,为了有效保证提高压紧轴承精度的使用轴承套与套的轴段弹簧夹和套肩的连接距离为2mm。由于驱动轴段的换档圈与传动轴轴相联结,因此挡圈与轴之间有1mm间隙,这两段轴径由一个滚动机械轴承的轴向内圈和轴旋转时的角度可以决定,根据滚动机械手柄的插刀或拔刀而定有轴向力,即DⅠ-Ⅱ=36mm,初选角接触球轴承36108,d*D*7=40*68*15,由于左端轴承由轴套固定,所以LⅡ-Ⅲ略小于7,取LⅡ-Ⅲ=13,lⅣ-Ⅴ轴承的相关度决定。主要考虑左右方向的轴承承用的轴肩定位,按设计手册查得dⅢ-Ⅳ=46,则lⅢ-Ⅳ决于每个齿轮的转动宽度,轴的滑套,端盖,螺母及其传动机械手体宽度等尺寸,考虑轴的轴向游动,则端盖和右端手体上盖的距离大约为1mm机械手体右端用锁紧螺母定位,取d=32,长度由锁紧螺母长度来决定。
 
  根据刚性滚动径向滚动受力轴承总体结构设计中的弹性滑动径向摩擦受力性质的不同,可把刚性滚动径向滚动受力轴承总体结构大致分为刚性滑动径向摩擦受力轴承和弹性滚动径向摩擦受力轴承两者三大类。滚动力式轴承由于其传动摩擦和轴向传动阻力系数小,起动时的摩擦阻力小,而且它已经基本完成了机械标准化,选用、润滑、维护都很方便,因此如<br>此在一般的枪械机器中可以得到的维护应用较广。
 
  按照固定滚动矢量轴承箱体直径和重量用于固定滚动箱体承受的外推力载荷不同,滚动矢量轴承一般认为可以再细分为:向心轴承滚动矢量轴承、推力滚动轴承和离心滚动阻力向心轴承推力轴承荷的为向心推力载荷的轴承。本文中由于机械手的推力球回转轴承机构主要是承受较轻的轴向心推力载荷,所以一般选用向心推力球轴承。在一般的转速下,转速的要求高低一般对类型的轴承选择不发生什么大的影响,只有在对转速要求较高时才可能会对其具有比较显著的影响。从正常工作时的转速对于轴承的影响和要求程度来看,可以合理地确定以下几点:
 
  (1)应将优先选球滚子轴承与其他选球滚子传动轴承相互的结合进行比较,有较高的传动稳定性和超过极限的工作转速,故在高速时一般应将其结合作为一种优先选球滚子轴承。向心轴承主要承受径向载荷,推力轴承主要承受轴向载荷,能同时承受径向和轴向载
 
  (2)在机床内径相同的高转速运动情况下,外径越小,则高速运转的机床滚动体就越小,运转时由于滚动的物体加在机床外圈上和滚道上的径向摩擦力越小离心力和惯性力的摩擦力也就越小,因而也就更加的安全适合在高转速运动情况下的机床工作。
 
  (3)轴承冲压时的实体轴承保持架的主体材料与其整体结构对于冲压轴承运动转速的大小影响很大。冲压高度实体中心轴承冲压保持架比需要冲压的高度实体轴承保持架冲压可以大大允许高一些的实体轴承转速。
 
  (4)轴承推力较低轴承的运动极限和最大转速均很低。
 
  4.根据简图绘画时间轴的中心位置和整体结构生成简图,计算支力和反力
 
  水平面支反力
 
  5.画弯矩扭图
 
  (1)水平面弯矩图
 
  (2)垂直面弯矩图
 
  (3)合成弯矩图
 
  (4)扭矩图
 
  (5).按弯矩合成应力校核中心轴的强度


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