第 1 頁 共 53 頁摘要：R175 柴油機機體自動加工線多功能液壓機械手采用活塞液壓缸機構，通過活塞桿的直線運動帶動杠桿機構和手爪，將工件夾緊，完成抓取動作。當液壓缸斷油時，活塞桿通過彈簧復位，從而松開工件。腕部采用葉片式回轉缸機構，葉片帶動機械手回轉軸轉動，完成機械手轉動動作。手臂采用液壓缸和連桿的組合機構，活塞桿與手臂鉸接，通過活塞桿的直線運動來實現(xiàn)俯仰動作。本設計機械手為 R175 型柴油機機體加工自動線上的輔助裝置，能完成上料、轉位和翻轉功能，能夠在球面空間內(nèi)完成送料。關鍵詞：液壓傳動;機構;動作 第 2 頁 共 53 頁Abstract: The hydraulic mechanical hand installed on the production line is used for producing the R175-type diesel engine block, the mechanical hand uses telescopic hydraulic cylinder mechanism, it will clamp the workpiece tightly through piston rod’s linear motion which can drive leverage and gripper. Piston rod will reset by the force of the sping, and the workpiece will be released, when the oil is cut off . The wrist is equipped with vanetype rotary cylinder. so, manipulator moves with the axis of rotation when driven by the vanes, completing its translocation movement .The arm is a combination of hydraulic cylinder and connecting rod ,and the piston rod is hinged on the arm.So the mechnical hand can achieve the pitching movement throught the piston rod’s linear motion .The design of the mechnical hand is a piece of auxiliary facility for automatic online processing of the R175-type diesel,which can feed, translocate and turn,what’s more, it can feed in a spherical space.Keyword ：Hydraulic cylinder；Mechanism ；Movement第 3 頁 共 53 頁目 錄前言…………………………………………………………1第 1 章 液壓機械手總體方案設計.……………………21.1 總體方案的擬定…………………………………………21.2 總體方案的選定………………………………………31.3 主要參數(shù)設計校核……………………………………4第 2 章 執(zhí)行機構的設計………………….…….………72.1 機械手抓取機構設計 …………………………………72.2 機械手腕部設計………………………………………182.3 機械手臂部設計………………………………………202.4 機械手底座機身設計…………………………………232.5 回轉工作臺設計………………………………………25第 3 章 液壓驅動、控制系統(tǒng)的設計……………………333.1 液壓驅動回路設計……………………………………333.2 控制系統(tǒng)方案設計……………………………………363.3 液壓泵及液壓原件選擇………………………………373.4 驅動液壓缸選擇………………………………………37參考文獻……………………………………………………39謝辭…………………………………………………………40科技譯文……………………………………………………41前 言第 4 頁 共 53 頁近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術，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大等特點，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。例如：在機床加工，裝配作業(yè)，勞動條件差，單調(diào)重復易于疲勞的工作環(huán)境以及在危險場合下工作等。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，工業(yè)機器人與機械手的應用范圍不斷擴大，其技術性能也在不斷提高。在國內(nèi)，應用于生產(chǎn)實際的工業(yè)機器人特別是示教再現(xiàn)性機器人不斷增多，而且計算機控制的也有所應用。在國外應用于生產(chǎn)實際的工業(yè)機器人多為示教再現(xiàn)型機器人，而且計算機控制的工業(yè)機器人占有相當比例。帶有“觸覺 ”，“ 視覺” 等感覺的“智能機器人” 正處于研制開發(fā)階段。帶有一定智能的工業(yè)機器人是工業(yè)機器人技術的發(fā)展方向。第 1 章 液壓機械手總體方案設計第 5 頁 共 53 頁1.1 機械手總體設計方案擬定機械手是能夠模仿人手的部分動作，按照給定的程序，軌跡和要求，實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作動作的自動化機械裝置。在工業(yè)中應用的機械手稱為“工業(yè)機械手” 。能夠配合主機完成輔助性的工作，隨著工業(yè)技術的發(fā)展，機械手能夠獨立地按照程序，自動重復操作。根據(jù)課題的要求，機械手需具備上料，翻轉和轉位等功能，并按照自動線的統(tǒng)一生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領完成以上動作。設計可參考以下多種設計方案：1.1.1 采用直角坐標式，自動線呈直線布置，機械手在空中行走，按照順序完成上料、翻轉、轉位等功能。這種方案結構簡單，自由度少，易于配線，但需要架空行走，油液站不能固定，使得設計復雜程度增加，運動質量增大。圖 1.1.1 直角坐標式布局示意圖1.1.2 機身采用立柱式，機械手側面行走，按照順序完成上料、翻轉、轉位的功能，自動線仍成直線布置。這種方案可以集中設計液壓站，易于實現(xiàn)電氣，油路定點連接，但是占地面積大，手臂懸伸量較大。圖 1.1.2 立柱式機械手布局示意圖第 6 頁 共 53 頁1.1.3 機身采用機座式，自動線圍繞機座布置，順序完成上料、翻轉、轉位等功能。這種方案具有電液集中、占地面積小、可從地面抓取工 件等優(yōu)點。圖 1.1.3 機座式機械手布局示意圖1.2 總體方案選定抓取機構采用夾鉗式。 ，送放機構將被抓取的物體送放到目的地，由手臂、手腕、等裝置組成。整個機構選用空間球體坐標系，有五個自由度。采用屈伸式布置。手腕作抓取運動和回轉運動，手爪采用平面指型結構，通過液壓缸通油，推動活塞帶動杠桿機構合攏將工件加緊。腕部用銷軸將機械手定位在手臂上，并用螺母將其鎖死，同時利用鉸鏈連接，一端與液壓伸縮缸的活塞桿相連，通過活塞的直線運動，帶動腕部使其能夠繞著回轉銷軸轉動?；剞D運動通過葉片式回轉油缸的運動來實現(xiàn)。手臂相對于機身可作回轉運動，能有效地利用空間，并能繞過障礙物夾持和送放工件。手臂采用液壓直動缸驅動，作俯仰運動，具有體積小、可集中控制、反向運動靈活等優(yōu)點?；剞D工作臺用齒輪傳動機構，用電動機驅動，可以利用擋塊定位，且定位誤差在 0.5~1mm。具有結構簡單、傳遞扭矩大、傳動效率高等特點。第 7 頁 共 53 頁圖 1.21 液壓機械手本設計的液壓機械手有五個自由度，包括機械手的抓取、回轉，手臂的拉伸、俯仰和回轉工作臺的回轉五個動作。其中將機械手抓取和回轉運動的液壓傳動集成設計，既能使得設計緊湊，又能使液壓油路集中控制。便于安裝及維護，而且編排和改變控制程序容易，使用方便。液壓機械手主要參數(shù)設計：液壓機械手的主要參數(shù)可分為基本參數(shù)、 （用于說明機械手主要性能的參數(shù)）、規(guī)格參數(shù)（標牌上標注的參數(shù)） 、液壓參數(shù)（液壓系統(tǒng)設計參數(shù)） 。基本參數(shù)：1.抓重機械手的抓重是手臂所能抓取的物件的最大重量，而該液壓機械手是用于R175 柴油機機體生產(chǎn)自動線上，主要的加工對象是柴油機機體，根據(jù)柴油機的外形參數(shù) 250X170X140mm 而柴油機機體選用的材料是鑄鐵，密度為第 8 頁 共 53 頁0.01g/mm2柴油機機體的壁厚一般為 15~25mm 所以，可算出機體本身的質量為12Kg，機械手應該有一定的安全度，取安全系數(shù)為 1.3，可得機械手的抓重為15Kg。2.自由度機械手的自由度標志著機械手所具有的功能大小，自由度越大，機械手動作越靈活，適應性也越強，但是自由度多也帶來了結構復雜，制造精度高等問題，一般的專業(yè)機械手具有 3~4 個自由度就能很好的完成專一的任務。根據(jù)自由度的計算公式 ，該設計中有機械手抓取動作的 V 級移動副，腕56iFnp???部和手臂以及工作臺的 V 級轉動副，所以： 即機565iFnp?????械手的自由度為 5。3.運動速度機械手的運動速度是指機械手在全程范圍內(nèi)的平均速度，它反映機械手的使用頻率與生產(chǎn)水平。機械手的運動速度越高，則其使用效率越高，生產(chǎn)水平也就越高；但是速度越高機械手在運動過程中啟動和制動時會產(chǎn)生較大的沖擊和震動，對于機械手的定位精度影響較大。在一般情況下，機械手的運動速度應根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性要求和定位精度要求而定。根據(jù)柴油機機體生產(chǎn)自動線上的生產(chǎn)節(jié)拍 30min/件，手臂工作的回轉半徑為 1000mm，加工過程所需時間為 26min，因此，機械手抓取和送放的運動速度為 0.1m/s。4.行程范圍機械手臂運動的行程范圍與機械手的抓重、坐標形式、驅動方式、運動精度等多方面因素有關，對于通用型和多功能機械手，行程范圍和回轉范圍應盡可能大些，使其適應性能大幅度地增強。機械手的手臂伸縮應與行程范圍及工作半徑相適應，以保證機械手的剛度，定位精度。機械手的行程為機械手的最大工作區(qū)間，即球體的面域。5.位置精度位置精度是衡量機械手工作質量的一項重要指標，它包括位置設定精度和第 9 頁 共 53 頁重復定位精度。我們所說的位置精度是指重復定位精度。位置精度的高低取決于位置的控制方式及機械書運動部件本身的精度和剛度，此外，它還與機械手的抓重及運動速度有關。目前工業(yè)機械手大多數(shù)都采用點位控制，這種控制只要求運動起點和終點的位置精度，而不管起點到終點的運動過程。因此，可以采用行程開關和電位計定電控元件，進行位置精度的控制。液壓參數(shù)：1.油壓設計校核 液壓系統(tǒng)參數(shù)是根據(jù)執(zhí)行元件和泵的類型進行設計，根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)圖，計算出各個液壓控制閥及輔件的壓力與流量的系統(tǒng)參數(shù)，而液壓系統(tǒng)參數(shù)的計算必須逐一將各工作階段形成的參數(shù)計算出后，經(jīng)過分析比對，加權折扣后才能確定系統(tǒng)參數(shù)。選取系統(tǒng)的工作壓力為 1.6MPa ，液壓泵的工作壓力和流量,考慮到進油路的壓力損失取 =0.3×106Pa，油液的泄1p??漏系數(shù)取 λp=1.1，抓取動作和回轉動作所需的工作壓力為 =1.1MPa，選用的流量為 4.5L/minMPa5.1302.11 ?????L/min94P?q?符合設計的要求。因此 擬定的液壓系統(tǒng)方案中，油壓參數(shù)定位 1.6MPa。第 10 頁 共 53 頁第 2 章 執(zhí)行機構的設計2.1 抓取機構的設計抓取機構的工作原理工業(yè)機械手的抓取機構又稱手部，是用來直接抓取工件或握持工件的部件。本設計采用的是夾鉗式機械手，通過液壓缸內(nèi)活塞的直線運動帶動杠桿機構和手爪，緊緊的包絡，用包絡力和摩擦力對工件施加完全約束，使得工件相對于手爪固定，完成抓取任務。2.1.1 夾持力的計算當機械手水平夾持工件時圖 2.11 水平夾持物體受力圖根據(jù)手指受力分析，可得：1()0oMF??2()6HNbR??2O1?聯(lián)立可解得：第 11 頁 共 53 頁31()2LNGH??夾緊工件所需的力； 工件的重力 ； ， 尺寸。LH根據(jù)任務書的要求，代入 =15Kg , 并取 =50mm , =80mm?？傻茫?N3501()356.28????因工件在傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生慣性力，震動等影響，故實際力12KN???實機械效率， =0.85~0.95 取 =0.9?安全系數(shù)， =1.2~2 取 =1.51K11工作情況系數(shù)， 2 2/Kag??N12.5=36890N???? ?實2.1.2 液壓缸驅動力的設計計算圖 2.12 液壓缸驅動手爪受力圖第 12 頁 共 53 頁2sinCDPRhl??因為 (180)()BBCBCOSl lOS?????????????'cosRN?實所以 2insi()lPN?????實由結構設計可得 mm， mm 。10,5,120,??????3CDl36BCl?N23sinco89766P??????mm， mm 。10,5,120,??????3CDl?3BCl?2.1.3 夾緊液壓缸主要尺寸的確定 1.3mPDp??驅動力, 系統(tǒng)工作壓力 取 N/mm2 ， 機械效率取 =0.91.6p?m?m?7631.25.90.???按照 JB-826-66 的標準，取 , D=30d10液壓缸壁厚的確定根據(jù) ??2p???試驗壓力， MPap 1.36.08p?許用應力 選取 30 鋼為液壓缸材料，可得 =200 MPa??? ???將數(shù)據(jù)代入： mm2.08.5???根據(jù)工藝的要求 ,取 mm1液壓缸外徑及長度的確定：第 13 頁 共 53 頁0250Dm???長度 取 .(2~3)l?6l2.1.4 液壓活塞缸的設計已知：1.活塞液壓缸 , ， mm， mmD=30md110??6l選用 30 鋼材料。2.活塞桿 選用 45 鋼，活塞直徑的 d 計算與校核：查機械材料手冊可以得到： b=355MPa, s=600MPa；?則 MPa??35 =2.61.4b??mm8901.Fd???根據(jù) GB/T 2348-1993 選定的活塞桿： mm10D?所以： mm??2240.51d?????活塞桿的強度符合設計要求b?3.活塞：選用 20 鋼材料?？紤]到密封和緊固，將活塞設計成如下圖 2.1.4.1 活塞密封件采用標準件，所以活塞上開槽的尺寸就可以確定了。第 14 頁 共 53 頁活塞的密封采用 Y 型密封圈， Y 型密封圈是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好，摩擦力小、壽命較長的密封圈。它能用于往復運動的密封，特別是動密封處。當受到油壓作用時，Y 型密封圈的二唇邊就緊緊地貼壓到缸筒和活塞壁上而起到密封的作用。活塞與活塞桿的連接采用活塞桿的軸肩定位，并用調(diào)整墊片調(diào)節(jié)松緊程度。利用開槽圓螺母將其鎖緊，圓螺母的選擇：由于活塞桿的直徑已確定為 ，軸肩的高度為 1mm，可10?以采用公稱直徑為 M8 的圓螺母。查標準 GB/T 6179-1986 可得：圖 2.1.4.2 開槽圓螺母同時，查 GB/T 91-2000 與其相配合使用的是開口銷 2x16。材料為 Q215 或Q235。圖 2.1.4.3 開口銷第 15 頁 共 53 頁4.本設計采用彈簧使抓取液壓缸復位。根據(jù)彈簧設計計算公式：圖 2.1.4.4 彈簧受力圖根據(jù)彈簧的強度條件選擇彈簧鋼絲的直徑：因彈簧在一般載荷條件下工作，可以按照第三類彈簧來考慮，現(xiàn)選用彈簧鋼絲為 C 級，并根據(jù) 估計彈簧的直徑為 3mm， 查表可得 2853D???MPa，可以算得 MPa1570B????0.628B???選取旋繞比 C=6 則由： 41.5410.65.2CK??????????280.26'1.61.63.9FCd???選取 =4mm ，查得 不變，故 不變，取 mm' B????25D?則 256.4?計算得 =1.26K??2801.265'1 3.8FCd????第 16 頁 共 53 頁與原值相近，所以 取 =4mm'd彈簧的大徑 mm2549D??218067.8.Fk??取 MPaG?則 3344820651FdnDk??取 5?彈簧校核：根據(jù)： 01Fk??038'DKd???綜合上述兩式可得： =106.48 1500'MPa符合設計的要求。極限工作應力： 取 lim'.56B???li'01789.2Pa?極限工作載荷： MPa3limli 5dFDK???查標準 GB/T 1239.6-1992 選取彈簧的截面直徑為 mm，中徑為 mm，自由428高度為 mm。有效圈數(shù)為 5 圈。選用彈簧的材料為 65Mn，彈簧硬度要達到145~50HRC.第 17 頁 共 53 頁圖 2.1.4.5 彈簧5.抓取液壓缸端蓋：圖 2.1.4.6 液壓缸端蓋O 型密封圈具有結構簡單，截面尺寸小，密封性能好，摩擦系數(shù)小，容易制造等特點，可用于靜密封和滑動密封。其結構簡單緊湊，摩擦力比其他密封圈小，安裝方便，價格便宜，可在-40~120°C 溫度范圍內(nèi)工作，使用的速度范圍是 0.005~0.3m/s。適用于本設計，因此采用 O 型圈密封。聚四氟乙烯是一種新型塑性材料，摩擦系數(shù)極小，耐磨性好，并且能在干性和油性的環(huán)境下工作。第 18 頁 共 53 頁所以添加了聚四氟乙烯制成的密封導向環(huán)，不僅能夠阻隔各種雜物，還能起到密封的效果。端蓋采用的是法蘭式的連接，這種結構簡單，加工方便，連接可靠。缸筒端部可用鑄造。管道尺寸的計算和確定：油管的內(nèi)徑是根據(jù)管內(nèi)允許的流速和所通過的流量來確定的：即： 04qdv??式中： ——通過油管的流量; ——油管中允許的流速。q而壓力管道內(nèi)的流速取 m/s。計算所得根據(jù) GB/T 1047-1995 可得到管徑為05v?mm03v?6.管接頭的選擇：擴口式管接頭適用于薄壁鋼管，接頭采用 55°密封管螺紋，由內(nèi)外螺紋的配合能夠具有密封性。查 GB/T 3747.1-1983 可得：圖 2.1.4.7 管接頭回轉缸設計本設計采用單葉片式回轉缸，它由定子塊，缸體，葉片，回轉軸組成，其中定子塊固定在缸體上，葉片和回轉軸固定在一起。當液壓油從一個入口進入缸體的時候，葉片被推動并帶動回轉軸轉動，同理，從相反的入口進入能使其逆向轉動。單葉片式回轉缸結構緊湊，輸出的扭矩大，能夠用于中低壓的系統(tǒng)作往復運動?？紤]到擺動缸的容積效率 和機械效率 ，葉片式擺動缸軸輸出扭矩cv?cmT第 19 頁 共 53 頁??2128cmZbTDdp???2cvq??式中： --------葉片數(shù)；Z----------葉片寬度 ；b---------缸體內(nèi)孔直徑；D---------葉片軸直徑；d---------缸的進口壓力；1p---------缸的出口壓力；2---------缸的輸入量。q該設計選用 1.6 MPa 的油壓，而出口的回油壓力約為 0.2 MPa。為了方便固定葉片，葉片軸的直徑初步定為 =25mmd圖 2.1.4.8 回轉缸剖面圖葉片與葉片軸之間采用銷進行定位，為了方便拆裝和維修，選用內(nèi)螺紋圓錐銷，底部的螺紋孔可起到拔銷的作用。查 GB/T 118-2000 選取 A 型內(nèi)螺紋圓錐銷，GB/T 118 6X24第 20 頁 共 53 頁圖 2.1.4.9 內(nèi)螺紋圓錐銷本設計采用伸縮缸和回轉缸復合，回轉缸的回轉軸是由活塞缸的后端部構成的，這種設計結構緊湊，操作方便，特別是對于液壓系統(tǒng)能夠集中控制。 第 21 頁 共 53 頁圖 2.1.4.10 機械手抓取機構如圖所示，液壓葉片回轉缸的回轉軸與液壓活塞缸做成一個整體，使得結構非常緊湊，軸向尺寸小，液壓系統(tǒng)的油路布置清晰，密封的環(huán)節(jié)可以集中處理，便于檢修和維護。2.2 機械手手腕部設計：第 22 頁 共 53 頁圖 2.2.1 機械手腕部外觀圖液壓機械手的腕部利用銷軸鉸接在機械手臂上，使其能夠繞著銷軸轉動。為了保證銷軸回轉精度和延長使用壽命，在銷軸與手臂之間設一個耐磨的青銅軸套，軸套與機械手臂之間的配合采用基孔制 ，而軸套與軸之間回轉的過76Hm程中會產(chǎn)生熱量，引起銷軸的變形，因此，選用 的配合。8f腕部采用液壓活塞缸驅動，固定在腕部的連桿與液壓活塞缸的活塞桿相連接，通過活塞桿的直線運動來驅動機械手腕部轉動。伸縮缸選擇：考慮到該設計手腕部所需的回轉扭矩較小，擬選用 YY_CA _B32-100-0.0001 液壓缸活塞桿外端形式選擇：第 23 頁 共 53 頁圖 2.2.2 活塞桿接頭安裝的結構為鉸制接頭，孔徑為 mm，活塞桿的直徑為 mm。20?20?液壓缸用雙耳環(huán)支座安裝：圖 2.2.3 液壓缸安裝支座雙耳環(huán)支座的參數(shù)如圖所示。2.3 機械手臂設計第 24 頁 共 53 頁俯仰運動時驅動力的計算圖 2.3.1 手臂受力圖1M=Pbcos(+)??( )1tanADBCO?1A?1bcosa??11sincb??11rtni???1bcosM=Pcs(art+)ina??而 作用于活塞上的驅動力；P 液壓缸的工作力；第 25 頁 共 53 頁D 活塞缸的內(nèi)徑；密封裝置的摩擦阻力P封非工作缸的油壓（背壓）被當手臂處在俯角 的位置時，驅動力矩為：2? M=Pbcos(-)?221tanAEOC??22bcosBa??1c?2sinECA22bcoartia???2sM=Ps(rtn-)ic當手臂處在水平位置時， ，驅動力矩為0??bPcos(artn)c?手臂俯仰時的驅動力矩，應克服手臂部件及工件的重量對回轉軸線所產(chǎn)生的偏重力矩、手臂啟動時的慣性力矩以及各回轉副的摩擦力矩，即M+??偏 慣 摩手臂作俯仰運動時的偏心力矩，手臂上仰為正，下俯為負；偏手臂做俯仰運動的慣性力矩；慣手臂作俯仰運動時，各運動副的摩擦力矩；摩可以初步確定機械手臂的尺寸。第 26 頁 共 53 頁圖 2.3.2 手臂對手臂受力進行計算圖 2.3.3 手臂受力校核手臂在水平方向上的力平衡： 0x??hFT?同理，在豎直方向上的力平衡： y0NGv??手臂上的所有力對于 O 點力矩平衡： M?0.476.392.41.29hFvT????N35?N1h2.4 機械手底座機身設計第 27 頁 共 53 頁底座機身設計有安裝耳環(huán)，液壓缸的耳環(huán)與機身底座通過銷軸鉸接，用螺栓鎖死。既能夠滿足液壓缸在機身上的定位要求，又能夠保證液壓缸在回轉和直線運動中不會偏轉。機身的設計如圖所示：圖 2.4.1 機械手底座具體設計機身底座的參數(shù)如下：圖 2.4.2 底座2.5 回轉工作臺設計第 28 頁 共 53 頁回轉工作臺安裝：回轉工作臺的箱體設計有光孔，并安底座。因此機械手的底座可以安放在工作臺上或支架平臺上。 箱體材料為 HT200 中等強度的灰鑄鐵，需時效處理。定位方式：該設計采用行程開關與機械擋塊相結合進行定位。當機械手臂回轉到設定的角度時，碰上擋鐵，壓下行程開關，通過壓力繼電器發(fā)出信號給時間繼電器，使得機械手停留一段時間再開始下一個的動作。停留的時間由時間繼電器來調(diào)定的。擋鐵的設置主要是保證回轉角度的精度。齒輪傳動：圖 2.5.1 圓錐直齒輪傳動用軸交角=90°的一對圓錐直齒輪將扭矩由沿水平方向轉換成豎直方向。選取齒輪材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質處理后表面淬火，硬度達到 40~50HRC。采用直尺錐齒輪，它具有齒形簡單，制造容易，成本較低等特點。第 29 頁 共 53 頁齒輪的軸向定位要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應該可靠，空套齒輪和固定在軸上的齒輪的軸向定位可采用隔套定位。利用齒輪壓板將齒輪進行軸向定位和緊固。圖 2.5.2 齒輪軸向定位軸：傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。回轉臺的主傳動系統(tǒng)精度要求不高，允許有少量的變形，因此，疲勞強度一般不是主要矛盾，除載荷很大的情況下，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉角） 。若剛度不足，軸上的零件如齒輪，軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或產(chǎn)生振動和噪聲，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證軸有足夠的剛度。可以先扭轉剛度估算軸的直徑，再根據(jù)受力情況，結構布置和有關尺寸，驗算彎曲剛度。軸選用的材料為 45 鋼，通過調(diào)質處理，使硬度達到 200~240HBS軸 1 的直徑： ??35Td??------計算剖面處軸的直徑(mm)d----軸的許用應力(MPa)???------軸傳遞的額定扭矩(N·mm 2)T查表得： =35MPa =9550000Tpn計算可得軸的直徑 =18mm??35d??3950?第 30 頁 共 53 頁取安全系數(shù) =1.5??S所以 =27mm 將軸徑進行圓整，取 =30mmdd按許用彎曲應力來校核該軸： ??221310MTd???????----------計算面上的工作應力---------計算截面上的合成彎矩-----------軸計算面上的轉矩T-----------根據(jù)轉應力變化的校正系數(shù)?---------許用疲勞應力1??根據(jù) Kw5.097.3P????r/min318ni對于軸的受力情況，在軸向受到轉應力為脈動循環(huán)，因此取 -=0.7?查手冊 可得 =60 -=95500001??MPaTpn=19.8 60MPa??2234075.950???Pa?按照剛度校核軸：軸的彎曲變形的條件和允許值機床的主傳動軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承出的撓度 y和傾角 。各類軸的撓度 y，裝齒輪和軸承處的傾角 ，應小于彎曲剛度的許用? ?值 和 ， 即??y???。