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1、机械设计课程设计机械设计课程设计设计计算说明书设计计算说明书设计题目：设计题目： 装车机械手装车机械手 姓 名：XXX学 号：XXX班 级：XXX指导教师：XXX设计时间：XXX1目 录一、设计任务书1二、传动方案修改2三、总体设计计算31. 电机型号选择2. 各级传动比分配3. 各轴的运动参数和动力参数计算（转速、功率、转矩）四、传动机构设计计算 1. 齿轮传动（一）：齿轮 3 与齿轮 42. 齿轮传动（二）：齿轮 5 与齿轮 6五、轴系零件设计计算1. 轴的设计计算（一）：轴 22. 轴的设计计算（二）：轴 3六、润滑和密封方式的选择七、箱体及附件的结构设计和选择八、设计总结参考文献2一、
2、设计任务书设计任务书设计题目设计题目：装车机械手装车机械手设计一台装车机械手，将生产线上的纸箱搬 运到货车车厢。如图所示，已知纸箱箱体尺寸ABCmm3，重 M kg，其他条件及要求见表 一。要求搬运能力 J 件/小时，工作寿命 6 年，每 年工作 300 天。选择电动机型号，分配总传动比， 计算各轴的转速、输入输出功率。对各级传动进 行设计计算，并对整机进行结构设计。允许选用 步进电机正反转工作。纸 箱HLCB机械手KA车箱3设计过程及计算说明设计过程及计算说明二、传动方案修改二、传动方案修改1. 系统运动方案图注一： 1.零件 1 是带内螺纹的套筒，与齿轮 2 做成一体； 2.零件 2 是带
3、外螺纹的套筒，与零件 1 旋合； 3.零件 3 是与上机箱连接的空心轴；注二： 1.零件 3 与轴 4 之间用滑键连接，零件 3 可随轴 4 转动，并可沿其上 下移动； 2.零件 2 带动零件 3 上下运动； 3.零件 2 与零件 3、零件 3 与轴 4 之间皆用圆锥滚子轴承。F=1000N V=2.0m/s D=500mm L=500mm4三、总体设计计算三、总体设计计算1 1、电机型号选择、电机型号选择 （1）电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机 （2）电动机功率选择： 传动装置的总功率： 1=联轴器4轴承3齿轮=0.960.9820.970.990.96 =0.808 2=联轴器3
4、轴承齿轮梯形螺纹=0.960.9830.970.4 =0.350 电机所需的工作功率： P工作 1=jW/1=1000.393/0.808 =48W P工作 2=FV/2=12000.0.025/0.35 =75W P工作=P工作 1+ P工作 2=123W （3）确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： n筒=600.25/4=3.75r/min n升降=0.160/（40.01）=150r/min 按手册 P7 表 1 推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级 减速器传动比范围 ia=35。则三级圆柱直齿轮的总传动比现实范 围为 ia=27125，因步进电机转速可调，故可将电机转速设为 100
5、r/min。 （4）确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速， 选定电动机型号为 Y2-712-6。 其主要性能：额定功率：250，满载转速 850r/min，额定 转矩 2.0。设置转速为 100r/min。2 2、计算总传动比及分配各级的传动比、计算总传动比及分配各级的传动比 （1）总传动比： i1=n电动/n转轴=100/3.75=80/3 i2=n电动/n升降=100/150=2/3 （2）分配各级传动比 取齿轮 i齿轮 1=2/3，i齿轮 2=8/3，i齿轮 3=10/3，i齿轮 4=3； i1=i齿轮 2i齿轮 3i齿轮 4=80/3n升降=150r/mi
6、n n滚筒=3.75r/min1=0.808 2=0.350 P工作=123W电动机型号Y2-712-6i1=80/3 i2=2/3据手册得I12=2/3 I34=8/3 I56=10/3 I78=35i2= i齿轮 1=2/33 3、各轴运动参数及动力参数计算、各轴运动参数及动力参数计算 （1）计算各轴转速（r/min） nI=n 电机=100r/min nII=nI/i齿轮 1=1003/8=37.5 (r/min) nIII=nII/i齿轮 2=37.53/10=11.25(r/min)n=nII/i齿轮 3=11.25/3=3.75(r/min) （2）计算各轴的功率（KW）PI=25
7、00.97=238W PII=PI齿轮轴承=88W PIII=PII轴承齿轮=84WPI=P轴承齿轮=80W （3）计算各轴扭矩（Nmm）TI=9.55106PI/nI=22729Nmm TII=9.55106PII/nII=22411Nmm TIII=9.55106PIII/nIII=71307NmmT=9.55106PI/n=NmmnI =100r/min nII=37.5r/min nIII=11.25r/minn=3.75 r/minPI=238W PII=88W PIII=84WPI=80WTI=22729Nmm TII=22411Nmm TIII=71307NmmT=Nmm6四、传
8、动机构设计计算四、传动机构设计计算1 1、齿轮传动的设计计算（一）：齿轮、齿轮传动的设计计算（一）：齿轮 3 3 与齿轮与齿轮 4 4 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）根据要求，齿轮采用软齿面直齿轮。压力角取 20。 （2）参考机械设计表 10-6，选用 7 级精度。 （3）材料选择。由机械设计表 10-1，小齿轮选用 40Cr（调 质） ，齿面硬度为 280HBS。大齿轮选用 45（调质） ，齿面硬度 240HBS； （4）选小齿轮齿数 Z3=24,大齿轮齿数 Z4=u Z3=8/3x24=642.按齿面接触疲劳强度设计 由式计算小齿轮分度圆直径，即3321 + 1 ()21）
9、确定公式中的各参数值 试选 KHt=1.3。 小齿轮传递的转矩 T1=22729Nmm。 取齿宽系数。= 1查得区域系数。= 2.5查得材料的弹性影响系数。= 189.81 2计算接触疲劳强度用重合度系数。3= arccos 3(3+ 2= arccos 24 20 (24 + 2 1) = 29.8414= arccos 4(4+ 2= arccos 24 20 (64 + 2 1) = 24.326=3(3 )+ 4(4 )2 = 24 (29.841 20) + 64 (24.326 20) 2 = 1.698 =0.876=4 3=4 1.698 3计算接触疲劳许用应力。查得小齿轮和大
10、齿轮的接触疲劳极限分别是、3= 6004= 550计算应力循环次数：N3=60n1jLb=60x100x1x(6x300x2x8)=1.728x108N4=N1/u=1.728x108/(64/24)=6.48x107 查得接触疲劳寿命系数 KHN3=1.11,KHN4=1.18。 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得3=33=1.11 600 1 = 666I34=8/3 Z3=24 Z2=64 u=8/3T1=22729NmmHlim3=500Mpa Hlim4=430MpaN3=1.728108 NL2=6.48107H3=666MpaH2=649Mpa74=44s=1.18 550
11、 1 = 649取其中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即= 4= 6492）计算小齿轮分度圆直径32.182m3321 + 1 ()2=32 1.3 (64 24) + 1 64 24(2.5 189.8 0.)=m （2）调整小齿轮分度圆直径 1）计算实际载荷系数前的数据准备。 圆周速度 v. =1160 1000= 32.182 100 60 1000= 0.19/ = = 1 32.182 = 32.182 2）计算实际载荷系数 查得= 1查得= 1.01=211= 2 .182 = 14121 = 1 .182 = 43.89据以查得 ，= 1.2= 1.415= = 1 1.0
12、 1.2 1.415 = 1.703）1= 13= 32.182 31.70 1.3= 35.192 =11= 35.192 24 = 1.693.按齿根弯曲疲劳强度设计 （1）由下式试算齿轮模数，即321223()1）确定公式中的各参数值 试选载荷系数= 1.3计算弯曲疲劳强度的重合度系数= 0.25 +0.75= 0.25 + 0.75 1.711 = 0.688计算d1=32.182mmm=1.69mm8查得齿形系数，1= 2.652= 2.25查得应力修正系数，1= 1.582= 1.74查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 ,3= 500 2= 380查得弯曲疲劳寿命系数，1= 0.902= 0.92取弯曲疲劳安全系数 S=1.43=33=0.90 500 1.4 = 321.44=44=0.95 380 1.4 = 249.7113=2.65 1.58 321.43= 0.0130223=2.23 1.76 249.7= 0.0157取较大者，即=223= 0.01572）试算模数3
