噸壓鑄機(jī)自動澆注機(jī)械手設(shè)計機(jī)械CAD圖紙

1、目錄目錄1摘要3Abstract4第一章 緒 論51.1機(jī)械手概述5執(zhí)行機(jī)構(gòu)6驅(qū)動系統(tǒng)8控制系統(tǒng)8位置檢測裝置81.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r91.3課題的提出及主要任務(wù)10課題的提出10課題的主要任務(wù)12第二章 機(jī)械總體設(shè)計132.1 對630噸壓鑄機(jī)自動澆鑄機(jī)械手的分析132.2 機(jī)械手的組成與結(jié)構(gòu)15腕 部15（一） 腕部設(shè)計的基本要求15（二） 傾倒運動驅(qū)動力的計算16傾倒液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定：162.2.2 臂部和機(jī)身17（一） 臂部設(shè)計的基本要求18（二） 臂部運動速度要高，慣性要小18（三） 手臂動作應(yīng)靈活19（四） 位置賴度更高20（五）升降運動驅(qū)動力的計算20（六） 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

2、的設(shè)計計算21（1） 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算212.2.3 軸設(shè)計與計算241.概括：242.軸的常用材料253.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則254.提高軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施265.軸的加工和裝配工藝性266.軸的計算27軸承設(shè)計281.軸承類型的選擇：282.根據(jù)當(dāng)量動載荷計算：292.2.5 鍵的選擇計算301.鍵的選擇類型、特點：302.鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度計算：31第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計323.1 液壓系統(tǒng)的組成和型式323.2 液壓傳動與控制的優(yōu)缺點323.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計333.3.1 明確設(shè)計要求333.3.2 總體規(guī)劃、確定液壓執(zhí)行元件333.3.3 明確液壓執(zhí)行元件的載荷、速度及其變化規(guī)律333.3

3、.4 確定系統(tǒng)工作壓力333.3.5 草擬液壓系統(tǒng)原理圖343.3.6 液壓缸的主要性能參數(shù)343.3.7 液壓缸主要零件設(shè)計35結(jié) 論39致 謝40參考文獻(xiàn)41摘要機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。630噸壓鑄機(jī)自動澆鑄機(jī)械手，主要由手臂、回轉(zhuǎn)支架、傾倒機(jī)構(gòu)、澆包 (即勺式手部)、傾倒油缸、回轉(zhuǎn)油缸、底座及升降油缸等組成。手臂為一平行四邊形機(jī)構(gòu)，它具有俯仰和回轉(zhuǎn)運動。手臂俯仰運動是通過鉸鏈支承的升降油

4、缸來達(dá)到，使得平行四邊形機(jī)構(gòu)的連桿 (它帶動澆包)作平面平行運動，即澆包有升降和橫移運動。手臂的回轉(zhuǎn)運動是由回轉(zhuǎn)油缸來實現(xiàn)的。手臂上安裝有彈簧，通過繩索和滑輪與傾倒機(jī)構(gòu)連接，用來使傾倒機(jī)構(gòu)復(fù)位，同時也起緩沖作用。630噸壓鑄機(jī)澆鑄機(jī)械手備有4、6、8公斤三種容量的澆包，它們的結(jié)構(gòu)相同，只是尺寸有異。該澆包的特點是底部進(jìn)料，并有隔板以擋住氧化皮，其容積是定量的。關(guān)鍵詞：機(jī)械手、澆鑄、壓鑄。AbstractManipulator arm to mimic the staff and some motor function, to crawl at a fixed procedure, handli

5、ng objects or tools of the automatic operation devices. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation can be harmful to the environment in the operation to protect the personal safety and therefore widely used in machine building, metallurgy, electron

6、ics, light industry and atomic energy sectors. 630 tons die casting machine automatically casting manipulator, mainly by the arm, rotating frame, the dumping of bodies, pouring package (that is, spoon-hand), the dumping of the fuel tank, the fuel tank of Rotary, the base and movements composed of th

7、e fuel tank. Arm as a parallelogram, it is pitching and turning motion. Pitching arm movement through the hinge supporting the movements to achieve the fuel tank, making the parallelogram linkage (which led poured packet), a parallel campaign plane, a package pouring movements and shifting movement.

8、 Arm of the Rotary movement is achieved by rotating the fuel tank. Spring is installed on the arm by a rope and pulley connection with the dumping of bodies, used to dump bodies reduction, but also a buffer role. 630 tons die casting machine casting manipulator with a capacity of three kilograms of

9、4,6,8 pouring package, the same as their structure, but there are different sizes. The package is characterized by pouring at the bottom of the feed, and a partition wall to block the oxidation skin, its volume is quantitative.KeyWords：Manipulator, Cast, Srike.第一章 緒 論1.1機(jī)械手概述工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動

10、系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時間持續(xù)工作、精確度

11、高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備.機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣

12、泛的引用. 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。機(jī)械手的組成：機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-1所示。圖1-1機(jī)械手的組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部 、手腕、手臂和行走機(jī)構(gòu)等運動部件組成。1、手部即直接與物件接觸的部件。由于抓取物體的形狀不同，可分為夾持式和吸附式

13、手部。夾持式手部由手指和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈

14、簧式和重力式等。吸附式手部是靠吸附力吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁盤兩類。對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式(如澆鑄機(jī)械手的澆包部分)、托式(如冷擠齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部)等型式。2、手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位(即姿勢)。3、手臂手臂是支承被抓

15、物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到設(shè)定的位置。工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)與驅(qū)動源(如液壓、氣壓或電機(jī)等)相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。手臂可能實現(xiàn)的運動如下：手臂運動：一、 基本運動：直線運動：如伸縮、升降、橫移運動。 回轉(zhuǎn)運動：如水平回轉(zhuǎn)、上下擺動（即俯仰）運動。二、 復(fù)合運動： 直線運動與回轉(zhuǎn)運動的組合（即螺旋運動）。 兩直線運動的組合（即平面運動）。 兩回轉(zhuǎn)運動的組合（即空間曲面運動）。 手臂在進(jìn)行伸縮或升降運動時，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動，都需要有導(dǎo)向裝置，以保證手

16、指按正確方向運動。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運動時在啟動、制動瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運動部件受力狀態(tài)簡單。 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有:單圓柱、雙圓柱、四圓柱和V形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。4、行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時，可在機(jī)座上安裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運動。驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動的動力裝置，通常由動力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機(jī)械傳動?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控

17、制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間)，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。機(jī)械手的分類：工業(yè)機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。

18、工業(yè)機(jī)械手分類：一. 按使用范圍： 專用機(jī)械手：一般附屬于工作機(jī)器設(shè)備，動作程序固定，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)可以獨立，亦可附屬于工作機(jī)器設(shè)備。通用機(jī)械手：獨立工作的自動化機(jī)械裝置。在規(guī)格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同的場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。二按驅(qū)動方式： 液壓機(jī)械手：輸出力大，傳動平穩(wěn)。如采用電液伺服機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制。液壓系統(tǒng)的密封要求嚴(yán)格，油溫對油的粘度影響較大。 氣壓機(jī)械手：氣源方便，輸出力小，氣壓傳動速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但工作不太穩(wěn)定，沖擊大，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的機(jī)構(gòu)大。電動機(jī)械手：直接用直線電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)和具有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電

19、動機(jī)等來驅(qū)動，動力源簡單，不需要能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，維修使用方便。目前這種工業(yè)機(jī)械手尚在發(fā)展之中。機(jī)械式機(jī)械手：有工作機(jī)械帶動機(jī)械手運動，工作可靠，動作效率高，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但動作固定不可改變。三按控制系統(tǒng)：點位控制：只能控制工業(yè)機(jī)械手運動的幾個點的位置，運 動軌跡不受控制。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。 連續(xù)控制：工業(yè)機(jī)械手按給定的速度沿給定的線路（軌跡） 實現(xiàn)平 穩(wěn)準(zhǔn)確的運動。特點是設(shè)定點是無限的，整個運動過程都要求處在控制之下。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計算機(jī)進(jìn)行控制。1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢:(1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可

20、靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從91年的10.3萬美元降至97年的65萬美元。(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。(3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。(4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺

21、、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。(5)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。(6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。(7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開

22、拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機(jī)器人;其中有130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如:可靠性低于國外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安

23、裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程.我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000m水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種:在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺

24、、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。1.3課題的提出及主要任務(wù)課題的提出澆鑄是高溫、高危的，人類無法直接接觸高溫鋼鐵溶液，只能通過機(jī)械來代替人類的活動。這樣就必須開始設(shè)計一種機(jī)器能夠在高溫環(huán)境下仍能正常工作，還有就是澆鑄本身出在一個污染嚴(yán)重的、躁聲大的環(huán)境當(dāng)中，一般的機(jī)器可能在此環(huán)境下不能正常工作或壽命難以保

25、證，總之要澆鑄用機(jī)械要耐高溫，壽命和安全系數(shù)要高。630噸壓鑄機(jī)自動澆鑄機(jī)械手，就是本著這一目的設(shè)計的。澆鑄是塑料加工的一種方法。早期的澆鑄是在常壓下將液態(tài)單體或預(yù)聚物（見聚合物）注入模具內(nèi)，經(jīng)聚合而固化成型，變成與模具內(nèi)腔形狀相同的制品。20世紀(jì)初，酚醛樹脂最早用澆鑄法成型。30年代中期，用甲基丙烯酸甲酯的預(yù)聚物澆鑄成有機(jī)玻璃(見聚甲基丙烯酸甲酯)。第二次世界大戰(zhàn)期間，開發(fā)了不飽和聚酯澆鑄制品，其后又有環(huán)氧樹脂澆鑄制品，60年代出現(xiàn)了尼龍單體澆鑄（見聚酰胺）。隨著成型技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的澆鑄概念有所改變，聚合物溶液、分散體（指聚氯乙烯糊）和熔體也可用于澆鑄成型。用擠出機(jī)擠出熔融平膜，流延在冷卻

26、轉(zhuǎn)鼓上定型,制得聚丙烯薄膜,被稱為擠出澆鑄法。 澆鑄工藝 澆鑄成型一般不施加壓力，對設(shè)備和模具的強(qiáng)度要求不高，對制品尺寸限制較小，制品中內(nèi)應(yīng)力也低。因此，生產(chǎn)投資較少，可制得性能優(yōu)良的大型制件，但生產(chǎn)周期較長，成型后須進(jìn)行機(jī)械加工。在傳統(tǒng)澆鑄基礎(chǔ)上，派生出灌注、嵌鑄、壓力澆鑄、旋轉(zhuǎn)澆鑄和離心澆鑄等方法。灌注。此法與澆鑄的區(qū)別在于：澆鑄完畢制品即由模具中脫出；而灌注時模具卻是制品本身的組成部分。嵌鑄。將各種非塑料零件置于模具型腔內(nèi)，與注入的液態(tài)物料固化在一起，使之包封于其中。壓力澆鑄。在澆鑄時對物料施加一定壓力，有利于把粘稠物料注入模具中，并縮短充模時間，主要用于環(huán)氧樹脂澆鑄。旋轉(zhuǎn)澆鑄。把物料注

27、入模內(nèi)后，模具以較低速度繞單軸或多軸旋轉(zhuǎn)，物料借重力分布于模腔內(nèi)壁，通過加熱、固化而定型。用以制造球形、管狀等空心制品。離心澆鑄。將定量的液態(tài)物料注入繞單軸高速旋轉(zhuǎn)、并可加熱的模具中，利用離心力將物料分布到模腔內(nèi)壁上，經(jīng)物理或化學(xué)作用而固化為管狀或空心筒狀的制品（見圖離心澆鑄）。單體澆鑄尼龍制件也可用離心澆鑄法成型。 澆鑄用原料適于澆鑄的樹脂和單體有下列品種： 丙烯酸酯系樹脂 有機(jī)玻璃板材是一種重要的澆鑄制品，既可單件澆鑄，也可連續(xù)澆鑄。單件澆鑄是把甲基丙烯酸甲酯單體，或預(yù)聚物注入表面光潔度很高的兩塊平板玻璃所組成的模具中,經(jīng)過一定程序的加熱,單體全部聚合，即可得到制品。連續(xù)澆鑄是將物料澆在兩

28、個平行、連續(xù)、無端、高度拋光的不銹鋼帶之間，單體在運行的載體上完成聚合反應(yīng)。 酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂 將配制好的酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂預(yù)聚物注入金屬或石膏的模具中，經(jīng)加熱固化而制成各種制品。 不飽和聚酯 將加有碎石、色料等配制好的液態(tài)聚酯倒入模具中，在室溫下經(jīng)一定時間聚合而固化，得到各種美觀的人造大理石制品。 硝酸纖維素和醋酸纖維素 將一定濃度的聚合物溶液，以一定速度注入并流延在無端金屬帶上，通過加熱脫除溶劑使其固化,然后從載體上剝離而制得薄膜,也稱為溶劑澆鑄。工業(yè)上主要用此法生產(chǎn)照相和電影用膠片。 聚酰胺 將熔融己內(nèi)酰胺單體澆注入模具中，使其在催化劑作用下完成聚合反應(yīng)，冷卻即得到制品。它特別適用于生

29、產(chǎn)大型制件如齒輪、軸承、油箱等，所得制件強(qiáng)度大、剛性高。其他可用于澆鑄成型的還有聚乙烯、聚氨酯、聚乙烯醇、硅樹脂以及熱塑性橡膠等。課題的主要任務(wù)本課題將要完成的主要任務(wù)如下：(1)機(jī)械手為澆鑄用機(jī)械手，因此相對于其他機(jī)械手來說，它的耐高溫性能要求要高且穩(wěn)定性和安全系數(shù)要高。(2)選取機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度。(3)設(shè)計出機(jī)械手的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括:手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計。(4)液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計本課題將設(shè)計出機(jī)械手的液壓傳動系統(tǒng)，包括液動元器件的選取，液動回路的設(shè)計，并繪出液動原理圖。(5)機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計本機(jī)械手?jǐn)M采用較傳統(tǒng)的繼電器對機(jī)械手進(jìn)行控制，本課題將要選取繼電器型號，根據(jù)機(jī)

30、械手的工作流程編制出繼電器連接線路，繪出電器控制原理圖。第二章 機(jī)械總體設(shè)計2.1 對630噸壓鑄機(jī)自動澆鑄機(jī)械手的分析用途：用于630噸冷室壓鑄機(jī)澆鑄鋁合金熔液。規(guī)格參數(shù)：澆包最大容量: 8公斤自由度數(shù): 3個座標(biāo)型式: 類似球座標(biāo)手臂運動參數(shù): 回轉(zhuǎn)(): 110度 俯仰(): 54度澆包最大傾轉(zhuǎn)角():70度驅(qū)動方式: 液壓控制方式： 繼電器固定程序控制機(jī)械手的配置及工作原理：630噸壓鑄機(jī)自動澆鑄機(jī)械手和保溫爐等的配置如圖2-2-1所示。澆鑄機(jī)械手(即澆包1)的初始位置，停在保溫爐坩堝2內(nèi)熔融金屬液面的上方，在此進(jìn)行保溫，等待澆鑄。當(dāng)630噸壓鑄機(jī)慢速合模時，壓鑄機(jī)的電控裝置發(fā)信，使機(jī)

31、械手升降油缸6動作，澆包(即勺式手部)開始下降并浸入液態(tài)金屬內(nèi)，直到電極B接觸金屬液面，電壓繼電器2XT發(fā)信，澆包停止下降，并用時間繼電器控制澆包，以裝滿液態(tài)金屬，爾后澆包上升，在提升過程中將多余的金屬熔液從澆包的后擋板上溢出，直到澆包底面超過保溫爐坩堝的最高點，碰限位開關(guān)1 XWK，提升結(jié)束。同時，澆鑄機(jī)械手手臂3慢速回轉(zhuǎn)(由回轉(zhuǎn)油缸5驅(qū)動)，當(dāng)碰到限位開關(guān)5XWK后，手臂變?yōu)榭焖倩剞D(zhuǎn)。當(dāng)碰到限位開關(guān)6 XW K后，又轉(zhuǎn)變?yōu)槁倩剞D(zhuǎn)，直到碰限位開關(guān)3XW K后停止回轉(zhuǎn)。此時，630噸壓鑄機(jī)模具合嚴(yán)，機(jī)械手的傾倒油缸4動作，經(jīng)過繩索拉動傾倒機(jī)構(gòu)，帶動澆包翻轉(zhuǎn)倒料，經(jīng)延時后，控制傾倒油缸復(fù)位，并

32、使手臂反向回轉(zhuǎn)，當(dāng)碰限位開關(guān)4XW K后手臂反轉(zhuǎn)結(jié)束，同時升降油缸活塞上升，澆包下降，直至電極A接觸金屬液面，電壓繼電器1XJ發(fā)信，使升降油缸動作停止，澆包就停在熔融金屬液而上一定距離處保溫，準(zhǔn)備第二次動作循環(huán)。圖2-2-1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖2.2 機(jī)械手的組成與結(jié)構(gòu)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)主要由手部、手臂回轉(zhuǎn)支架、傾倒機(jī)構(gòu)、澆包(即勺式手部)、傾倒油缸、回轉(zhuǎn)油缸、底座及升降油缸等組成。手臂為一平行四邊形機(jī)構(gòu)，它具有俯仰和回轉(zhuǎn)運動。手臂俯仰運動是通過鉸鏈支承的升降油缸來達(dá)到，使得平行四邊形機(jī)構(gòu)的連桿 (它帶動澆包)作平面平行運動，即澆包有升降和橫移運動。手臂的回轉(zhuǎn)運動是由回轉(zhuǎn)油缸來實現(xiàn)的。手臂上安裝有彈簧

33、，通過繩索和滑輪與傾倒機(jī)構(gòu)聯(lián)接，用來使傾倒機(jī)構(gòu)復(fù)位，同時也起緩沖作用。為適應(yīng)壓鑄機(jī)壓鑄不同零件或控制零件最佳加工余量的需要，澆鑄機(jī)械手的澆包容量可以調(diào)節(jié)。對于大容量調(diào)節(jié)采用凋換澆包的辦法，松開螺釘 (共四只)，便能更換澆包。對于小容量調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)電極B與金屬液面的間距。另外，也可以調(diào)節(jié)螺釘，使?jié)舶什煌膬A斜角度達(dá)到微量調(diào)節(jié)。630噸壓鑄機(jī)澆鑄機(jī)械手備有4、6、8公斤三種容量的澆包，它們的結(jié)構(gòu)相同，只是尺寸有異。它的特點是底部進(jìn)料，并有隔板以擋住氧化皮，其容積是定量的。腕 部 手腕部件設(shè)置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運動的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)解手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍

34、，并使機(jī)械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕部件具有獨立的自由度。手腕運動有：繞x軸轉(zhuǎn)動稱為回轉(zhuǎn)運動，繞Y軸轉(zhuǎn)動稱為上下擺動(或俯仰)；繞z軸轉(zhuǎn)動稱為左右擺動；有的甚至是沿y軸(或z軸)橫向移動。 一般手腕沒有回轉(zhuǎn)運動或再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，一些動作較簡單的專用機(jī)械手，為簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)置腕部，而直接由臂部的運動驅(qū)使手部搬運工件。（一） 腕部設(shè)計的基本要求 一、力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于臂部的最前端，它連同手部的靜、動裁荷均由臂部承受。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量、動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。 二、綜合考慮，合理布局

35、腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支承作用，除保證力和運動的要求以及具有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局。如應(yīng)解決好腕部與臂部和手部的連接，腕部各個自由度的位置檢測，管線布置，以及潤滑、維修、調(diào)整等問題。 三、必須考慮工作條件 對于高溫作業(yè)和腐蝕介質(zhì)中工作的機(jī)械手，其腕部在設(shè)計時應(yīng)充分估計環(huán)境對腕部的不良影響(如油膨脹、壓力油的粘度和燃點，有關(guān)材料及電控元件的耐熱性等)。本設(shè)計中利用傾倒油缸和彈簧來控制腕部的運動。（二） 傾倒運動驅(qū)動力的計算手臂作伸縮運動時，除克服摩擦阻力Fm和慣性力Fg之外，還要克服澆包和液態(tài)金屬的重力G，故其驅(qū)動力 （2-1）密封裝置處的摩擦阻力：不同的密封

36、圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用O型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10Mpa。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為： （2-2）傾倒液壓缸慣性力的計算：本設(shè)計要求活塞運動速度，在計算慣性力時，設(shè)置啟動時間V=V=83mm/s （2-3）傾倒液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定：經(jīng)過上面的計算，確定了液壓缸驅(qū)動力 ，選擇液壓缸的工作壓力P=0.8MPa，確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸：當(dāng)油進(jìn)入無桿腔, （2-4）當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中， (2-5)液壓缸的有效面積： (2-6)故有 （無桿腔） (2-7) （有桿腔） (2-8)F=2335.85N， ，選擇機(jī)械效率將有關(guān)數(shù)據(jù)代入： 臂部和機(jī)身 手臂部件是機(jī)械手的主要傳動部件

37、。它的作用是支承腕部和手部（包括工件或工具)并帶動它們作空間運動。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)的任意一點。如果改變手部的姿態(tài)(方位)，則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降(或俯仰)運動。 手臂的各種運動通常用驅(qū)動機(jī)構(gòu)(如液壓缸或氣缸)和各種傳動機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動又較多，故受力復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度等直接影響機(jī)械手的工作性能。 機(jī)身是直接支承和驅(qū)動手臂的部件。一般實現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等驅(qū)動裝置或

38、傳動件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臂部的運動愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜。機(jī)身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運動。（一） 臂部設(shè)計的基本要求臂部設(shè)計首先要實現(xiàn)所要求的運動，為此，需滿足下列各項基本要求。一、臀部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕 對于機(jī)械手臂部或機(jī)身的承載能力，通常取決于其剛度。以臂部為例，一般結(jié)構(gòu)上較多采用懸伸梁形式(水平或垂直懸仰)。顯然伸縮臂桿的懸伸長度愈大，則剛度愈差。而且其剛度隨著臂桿的伸縮不斷變化。對機(jī)械手的運動性能、位置精度和負(fù)荷能力等影響很大。為提高其剛度，除盡可能縮短臂桿的懸仰長度外，尚應(yīng)注意以下幾方面。 (

39、一)根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸 臂部和機(jī)身通常既受彎曲(而且不僅是一個方向的彎曲)，也受扭轉(zhuǎn)，應(yīng)選用抗彎和抗扭剛度較高的截面形狀。在截面積和單位重量基本相同的情況下，鋼管、工字鋼和槽鋼的慣性矩要比圓鋼大得多。所以，機(jī)械手常用無縫鋼管作為導(dǎo)向桿，用工宇鋼或槽鋼作為支撐板，這樣既提高了手臂的剛度，又大大減輕了手臂的自重，而且空心的內(nèi)部還可以布置驅(qū)動裝置、傳動機(jī)構(gòu)以及管道，這樣就使結(jié)構(gòu)緊湊，外形整齊。 (二)提高支承剛度和合理選擇支承間的距離 臂桿或機(jī)身的變形量不僅與本身剛度有關(guān)，而且與支承件的剛度和支承件間的距離有很大關(guān)系。 (三)合理布置作用力的位置和方向 在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)結(jié)合具體受

40、力情況，設(shè)法使各作用力引起的變形相互抵消。 (四)注意簡化結(jié)構(gòu) 在設(shè)計臂部時，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單，要全面分析各尺寸鏈，在要求高的部位合理確定調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以減少重要部件的間隙，從而提高剛度。 (五)提高配合精度 水平放置的手臂，要增加導(dǎo)向桿的剛度，同時提高其配合精度和相對位置精度，使導(dǎo)向桿承受部分或大部分自重和抓取重量。提高活塞和缸體內(nèi)徑配合精度，以提高手臂前伸時的精度。（二） 臂部運動速度要高，慣性要小 機(jī)械手手臂的運動速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平，一般根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來決定。確定了生產(chǎn)節(jié)拍和行程范圍，就確定了手臂的運行速度(或角速

41、度)。在一般情況下，手臂的移動和回轉(zhuǎn)、俯仰均要求勻速運動(和為常數(shù))，但在手臂的起動和終止瞬間，運動是變化的，為了減少沖擊，要求起動瞬間的加速度和終止前減速度不能太大，否則引起沖擊和震蕩。 為減少轉(zhuǎn)動慣量，應(yīng)采取以下措施： 1)減少手臂運動件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)度材料。 2)減少手臂運動件的輪廓尺寸。 3)減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)(或先回轉(zhuǎn)后伸)，盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作。4)驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。（三） 手臂動作應(yīng)靈活 為減少手臂運動件之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。 對于懸臂式的機(jī)械手，其傳動件、導(dǎo)向件和定位件布置應(yīng)合理，使手臂運

42、動過程盡可能平衡，以減少對升降支承軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生“卡死”的現(xiàn)象(白鎖現(xiàn)象)。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。手臂在的作用下有向下的趨勢，而立柱導(dǎo)套有防止這種趨勢。由力的平衡條件有= (2-9)h= (2-10)即 (2-11)所謂的不自鎖條件為： (2-12)即 (2-13)取 當(dāng)時，因此在設(shè)計中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于528mm（四） 位置賴度更高 一般來說，直角和圓柱座標(biāo)式機(jī)械位置精度較高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置最難控制，故精度差；在手臂上加設(shè)定位裝置和檢測機(jī)構(gòu)，能較好地控制位置精度，檢測裝置最好裝在最后的運動環(huán)節(jié)以減少或消除傳動、嚙合件的間隙。 除此之外，要求機(jī)械手通用

43、性好，能適合多種作業(yè)的要求；工藝性好，便于加工和安裝，用于熱加工的機(jī)械手，還要考慮隔熱、冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機(jī)械手還要設(shè)置防塵裝置等。 這些要求往往是相互制約，設(shè)計時應(yīng)全面分析各方面要求，綜合考慮。（五）升降運動驅(qū)動力的計算手臂作垂直運動時，除克服摩擦阻力Fm和慣性力Fg之外，還要克服臂部運動部件的重力，故其驅(qū)動力Pq可按下式計算：Pq = Fm + Fg ± W (N) (2-14)式中 Fm各支承處的摩擦力（N）； Fg啟動時慣性力（N）可按臂伸縮運動時的情況計算； W臂部運動部件的總重量（N）； ±上升時為正，下降時為負(fù)。當(dāng)Fm=40N，F(xiàn)g=100N，W =10

44、98N時Pq=40+100+1098=1238（N） (2-15)當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中， (2-16)液壓缸的有效面積： (2-17)故有 （無桿腔） (2-19) （有桿腔） (2-20)F=3580N，=，選擇機(jī)械效率將有關(guān)數(shù)據(jù)代入：選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=100mm.液壓缸外徑的設(shè)計根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在6mm，所以該液壓缸的外徑為106mm.活塞桿的計算校核活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強(qiáng)度要求。對于桿長L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計算： (2-21)設(shè)計中活塞桿取材料為碳鋼，故=100×106Mp，活塞桿直徑d=20mm現(xiàn)在進(jìn)行校

45、核。結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。（六） 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算（1） 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩，應(yīng)該與手臂運動時所產(chǎn)生的慣性力矩M慣及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡。 (2-22)慣性力矩的計算 (2-23)式中 回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量（），在起動過程中=；t起動過程的時間(s);手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（）。若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為，則 (2-24)式中 回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長820mm，直徑為1720mm的圓柱體，質(zhì)量為72Kg.設(shè)置起動角度=180，則起動角速度=0.314，起動時間設(shè)計為0.1s。密封處的摩

46、擦阻力矩可以粗略估算下 ，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計。經(jīng)過以上的計算回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定: 設(shè)計回轉(zhuǎn)缸的靜片和動片寬b=80mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為8Mpa。d為輸出軸與動片連接處的直徑，設(shè)d=80mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計算： (2-25)既設(shè)計液壓缸的內(nèi)徑為 ,液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?因為回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為8Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,根據(jù)初步估算，,所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目為（一個面6個，兩個面是12個）。危險截面所以 螺釘材料選擇Q235，則（） （2-26）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇.選擇M10的開槽盤頭。經(jīng)過以上的計算，需要螺釘來連接，最終確定的液壓缸的截面尺寸

47、如圖12所示，內(nèi)徑為170mm，外徑為220mm，輸出軸徑為80mm 動片和輸出軸間的連接螺釘:動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)如圖12。連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。 (2-27)于是得 式中 每個螺釘預(yù)緊力；D動片的外徑；f被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對銅取f=0.15螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 或 （2-28）帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得螺釘材料選擇Q235，則 （n=1.22.5）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇.選擇M8的開槽盤頭螺釘。 軸設(shè)計與計算1.概括：軸是組成機(jī)械的重要零件之一。它用來安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動，傳遞轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運動，并通

48、過軸承與機(jī)架或機(jī)座相連接。軸與其上的零件組成一個組合體軸系部件，在軸的設(shè)計時，不能只考慮軸本身，必須和軸系零、部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸按受載情況分為：（1）轉(zhuǎn)軸：支承傳動機(jī)件又傳遞轉(zhuǎn)矩，即同時承受彎矩和扭矩的作用。（2）心軸：只支承旋轉(zhuǎn)機(jī)件而不傳遞轉(zhuǎn)矩，即只承受彎矩作用。心軸又可分為固定心軸和轉(zhuǎn)動心軸兩種。（3）傳動軸：主要傳遞轉(zhuǎn)矩，即主要承受扭矩，不承受或承受較小的彎矩。在本設(shè)計中為常用的圓形截面階梯軸的設(shè)計軸的設(shè)計應(yīng)滿足下列幾方面的要求：在結(jié)構(gòu)上要受力合理、盡量避免或減少應(yīng)力集中，足夠的強(qiáng)度（靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度），必要的剛度，特殊情況下的耐腐蝕性和耐高溫性，高速軸的振動穩(wěn)定性及良好的加

49、工工藝性，并應(yīng)使零件在軸上定位可靠、裝配適當(dāng)和裝拆方便等。通常設(shè)計程序為：根據(jù)機(jī)械傳動方案的整體布局，擬訂軸上零件的布置和裝配方案：選擇軸的材料；初步估算軸的直徑；進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，校核軸鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)度及軸的彎矩強(qiáng)度；對于重要的軸，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度的精確校核計算；必要時還要較核軸的剛度和臨界轉(zhuǎn)速；根據(jù)上述計算結(jié)果修改設(shè)計；繪制軸的工作圖（零件圖）。2.軸的常用材料應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強(qiáng)度、剛度和其它機(jī)械性能的要求，采用熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過設(shè)計計算來選擇軸的材料。軸的材料一般是經(jīng)過軋制或鍛造經(jīng)切削加工的碳素鋼或合金鋼。對于較小的軸，可用圓鋼

50、制造；有條件的可直接用冷拔鋼材；對于重要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸，采用鍛坯。為了節(jié)約金屬和提高工藝性，直徑大的軸還可以制成空心的，并且?guī)в泻附拥幕蝈懺斓耐咕墶］S常用的材料是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最為常用。不太重要及受載較小的軸可用Q235、Q275等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；對于受力較大，軸的尺寸受限制，以及某些有特殊要求的軸可用合金結(jié)構(gòu)鋼。當(dāng)采用合金結(jié)構(gòu)鋼時，應(yīng)優(yōu)先選用符合我國資源情況的硅錳鋼、硼鋼等。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸（例如：花鍵軸、空心軸等），為了保持尺寸穩(wěn)定性和減少熱處理變形可選用鉻鋼；對于大截面非常重要的軸可選用鉻鎳鋼；對于高溫或腐蝕條件下工作的軸可選用耐熱鋼

51、或不銹鋼。3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外徑和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟。它與軸上安裝的零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等原因有關(guān)。設(shè)計者可根據(jù)軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計，必要時可做幾個方案進(jìn)行比較，以便選出最佳方案。一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：（1）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外徑尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀；（2）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整；（3）采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施；（4）便于加工制造和保證精度。4.提高軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施軸有

52、各種破壞形式，如疲勞、腐蝕、磨損、撞擊、微動和蠕變等，但軸的破壞多數(shù)屬于疲勞破壞，據(jù)統(tǒng)計，機(jī)器零件的破壞中有80%的損壞是屬于疲勞破壞，而軸類零件的破壞的比例則更高一些。疲勞破壞分高周（高循環(huán)）疲勞、低周（低循環(huán)）疲勞、微動疲勞和表面疲勞等。高周疲勞屬于低應(yīng)力（低于材料屈服極限，甚至彈性極限）、長壽命（循環(huán)次數(shù)一般大于或）的情況下是疲勞破壞，是最常見的一種。通常稱為疲勞。軸的疲勞破壞多屬于此類。軸截面變化處（如軸肩、鍵槽和環(huán)槽等），會產(chǎn)生應(yīng)力集中，疲勞破壞往往在此處發(fā)生，軸的工作表面應(yīng)力最大，也會出現(xiàn)疲勞破壞，在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)力求降低應(yīng)力集中的現(xiàn)象和提高軸的表面質(zhì)量。降低應(yīng)力集中的主要措施有：加大圓角、加內(nèi)凹圓角、打橫孔等多種。提高軸的表面質(zhì)量包括降低軸的表面粗糙度，對軸表面進(jìn)行處理，如熱處理，機(jī)械處理和化學(xué)處理等。5.軸的加工和裝配工藝性進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除考慮前面的各種因素外，同時還應(yīng)考慮便于軸的加工、測量、裝配和維修。通常要注意以下幾個主要方面：（1）考慮加工工藝所必須的結(jié)構(gòu)要素（如中心孔、螺尾退刀槽、砂輪越程槽等）；（2）合理確定軸與零件的配合性質(zhì)、加工精度和表面粗糙度；（3）配合直徑一般按GB/T 2822-1981圓整為標(biāo)準(zhǔn)值；（4）確定各軸段長