河北工程大学毕业设计
第2章：三自由度圆柱坐标机械手设计方案
2.1 机械手的参数的确定
1、抓重 20kg 2、自由度数 3个自由度
3、座标型式 4、最大工作距离 150mm 5、手臂最大中心高 6、手臂运动参数
7、定位方式 等
8、定位精度 9、驱动方式 10、控制方式 PLC
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圆柱坐标 250mm 伸缩行程150mm 伸缩速度400m/s 升降行程250mm 升降速度250mm/s 行程开关或可调机械挡块?1mm 液压传动
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第3章 底座的设计
3.1 设计参数
1、底座高400mm；
2、转动角度90 度，单向运动时间2 秒； 3.2 方案设计
底座采用液压马达驱动，结构形式采用圆筒结构，圆筒上端与回转支承连结。 由液压马达上的齿轮驱动。外圈通过法兰与上端的升降臂相连，并拖动升降臂回转。根据设计方案初定底座结构示意图如下:
图2—1 底座结构示意图
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3.3 底座液压马达的选择
选用整体式小型马达，同时考虑底座转速与承受转矩等因素，在满足条件的马达中：初步选定型号BYM—160 摆线齿轮液压马达，排量为160ml/r。 3.4 回转支撑的选择
故此设计选用01 系列的回转支承。考虑尺寸需要，初选011.20.280 型号,外圈直径360mm，外圈带有的齿圈齿顶圆直径为384mm，齿数为94，模数m=4。
回转支承的尺寸如表2-1
编号 基本型号 外型尺寸 安装尺寸 结构尺寸 齿轮参数 外齿参数 4 0.11.20.280 D?360mm d?200mm H?16 n?18 ??16
D1=328mm D2=232mm n1?2 D3?281 X?0 m?4 De?384 Z=94 3.5 齿圈齿轮的强度校核
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1)马达齿轮的齿数：
1初定液压马达的输出转速为40 r/min,底座的回转速度为n?r/s，所以传动比
8n140i???5.3
1n2?608Z2又因为 i? ，即得：Z1?18
Z1式中n1——马达输出速度 n2——回转支承转速 Z1——马达齿轮齿数
2.按齿面接触强度计算，即
KtT1??1?ZE?d1t?2.323?? (2-1)
?d???H?21)确定公式内各计算数值 （1）试选载荷系数 Kt?1.3?
（2）估算底座需要的转矩T?3.6Nm，这里选定马达齿轮传递的转矩为4Nm （4）按齿面硬度查的马达齿轮的解除疲劳强度极限?Hlim1?600MPa 齿圈的解除疲劳强度极限 ?Hlim2?500MPa
N1?60n1jLh
?60?40?1??2?8?300?15? ?1.728?1081.728?108N2??3.26?107 (2-2)
5.3
??H?1?KHN1?Hlim1?0.95?600?570MPa? (2-3)
KHN2?Hlim2??H?2??0.98?550?539MPa?校核：
计算马达齿轮分度圆直径d1t，带入??H?中较小值
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KTT1??1?ZE?d1t?2.32???d???H?2
21.3?4?1034.2?189.8??2.32?????13.2?539??22mm
原定马达齿轮的分度圆直径d1t?mz?4?18?72mm，满足强度要求。 3．
m?32KT1?YFaYSa? (2-4) ?????dZ1???F??确定公式内的各个计算数值
（1）由图10?20C?2?查的马达齿轮的弯曲疲劳强度极限 ?FE1?500MPa ，齿轮的弯曲疲劳强度极限??FE2?380MPa （2）由图查的弯曲疲劳寿命系数 KFN1?0.85，KFN2?0.88 （3） ? ???F?1?KHN1?FE10.85?500??303.57MPa (2-5) s1.4(4) 计算载荷系数K
K?KAKVKF?KF??1?1.12?1.2?1.35?1.814 (2-6)
(5)查取齿形系数
由表可查得YFa1?2.91,YFa2?2.208 (6)
由表可查得YSa1?1.53,YSa2?1.776
YFaYSa(7)计算齿轮和马达齿轮的并加以比较
?FYFa1YSa1??F?1YFa2YSa2???F?22）校核
2.91?1.53?0.01467303.57 (2-7)
2.208?1.726??0.01595238.86齿圈的数值大
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