2.7 齿轮参数的确定
根据结构设计查参考资料[5]选取齿轮的参数为
模数 齿数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿距 基圆直径 齿形角 m z d da df p db α d=mz da=d+2ha*m df=d-2(ha*+c*) p=πm db=d·cosα 4 40 160mm 168mm 150mm 12.56mm 152.17mm 20°
21
第3章 液压夹紧滑台机构的设计
3.1 液压夹紧滑台机构的整体设计
液压夹紧滑台机构是用来夹紧工件的饿，它的设计基本原理是用液压缸作为动力,液压缸带动V形块来夹紧工件,由于夹紧工件是夹在工件的外圆上,因此就需要保证工件的中心和V型块的中心保持在同一水平面上.为了能够保证这一设计要求,设计一个托起液压缸,它的作用是托起工件,通过调整它来使工件和V型块在同一水平面上.因为这个液压缸只要能够托起工件就可以了,而且工件的重量也只有15Kg左右,重量相对较轻,所以这个液压缸不需要进行校核设计.
在设计夹紧用的液压缸时,采用的是活塞固定,而液压缸移动的动作方式,活塞杆固定在支架上;支架又与底座相连.由于工件在加工过程中采用的是两台机床同时动作对其进行加工,两台机床使用相同的切削用量,因而工件所承受的轴向力基本上相互抵消(合力为零),故不需要有轴向的夹紧力设计计算;两台机床加工工件时转向相反,故径向力也基本上相互抵消,也不需要对它进行校核计算.
此夹具装置还设计了一个齿轮齿条机构,其作用是当夹紧液压缸是一端滑台向左运动时(假设),通过齿轮齿条相互啮合的作用,使令一端的滑台相继向右运动,这样的设计充分考虑了夹紧用的辅助时间,使用此夹紧方案可以缩短辅助时间.同时,这样也能够很好的保证在夹紧工件时工件的中心线与托起液压缸的V型块中心线在同一水平面上,从而起到更好的夹紧作用.
3.2液压夹紧滑台机构的相关数据的计算
1.校核连接齿条的螺钉 ⑴.估算齿条重量
齿条材料45钢,直径Ф40,长约30mm,查阅参考资料[4]表1-5,ρ
45钢
=7.8g/cm3
其质量为m=ρv=22Kg,故其重力为G=mg=215.6KN,圆整为220KN. ⑵.分析受力
在运动中,齿条所受主要力为齿条与拖槽之间的摩擦力,故螺钉所承受的轴向载荷即为此力;查阅参考资料[4]表1-11,选取摩擦系数μ=0.1,故Ff=μN=22KN,考虑到实际工况中还有其他轴向载荷,故稍做放大,取Ff=25KN.
22
查参考资料[6],知螺栓受轴向载荷后,螺栓中总拉力F∑为工作压力与剩余预紧力F0’之和.即F∑=F+ F0’,由表9-3选取F0’,因此连接属于一般连接且工作载荷稳定,故F0’=(0.2～0.6)F.取F0’=0.4F=10KN,故F∑=35KN. ⑶.设计受轴向外载荷的螺栓联接设计公式为d?由参考资料[6]表9-6查得,[σ]= σs/s
式中, σs—屈服极限;S—安全系数,S =1.2～1.5,取为1.5; σs查表9-5为355MPa. [σ]=355/1.3=273MPa,∴d?4?1.3F?????
4?1.3?35000?15MPa
3.14?273根据实际工况,以及传动中的平稳性与联接的稳定性,将螺钉直径适当扩大,故M16符合要求,满足实际情况.
2.托料架设计及V形挡块设计
不论定位基面是否经过加工,不论是完整的柱面还是局部圆弧,都可以用V型块进行定位,优点是对中性好,既能使工件的定位基面轴线对中在V型块两斜面的对称平面上,而不受定位基面直径误差的影响,并且安装方便.
在本次设计中,由于零件是一个多阶梯轴,故使用用于较长的阶梯轴定位的V型块. V型块又有固定式和活动式两种,根据工件与V型块的接触母线长度,固定V型筷可以限制两个或四个自由度.
V型块上两斜面的夹角α,一般选用60°、90°、120°,以90°应用最为广泛, V型块的典型结构和尺寸均已标准化,设计非标准V型块时,主要尺寸:
D—V型块检验心轴直径,即工件定位基面直径,mm;H—V型块的高度,mm; α—V型块两限位基面间夹角;T—V型块的标准定位高度,即检验心轴中心高. 设计步骤如下:
1. 确定D:本设计中,D已确定,并且V型块主要用于工件Ф114部分的定位. 2. N与H的确定:本例中选取α=90°;故 N=1.41-2α=112 一般取α=0.21D=23.94×2≈49
查阅资料用于小径定位时,取H≤1.2D=137 考虑到经济性及工艺性,选取H为68mm.
23
3. T的计算,由下图可知T=H+OE=H+(OB-BE) OB=D/(2sinα/2)=80.6mm, BE=N/(2tgα/2)=56
∴T=H+0.707D-0.5N=136.6≈138 厚度选为12mm,B=12.
依上述步骤可以计算出V型挡块各部分尺寸:
Ф74 D=74mm; α=75°; N=66; H=80mm, B=20mm, T=98mm,厚度为20mm. Ф160 D=160mm; α=110°; H=40mm, B=12mm, T=98mm,厚度为20mm. 4. 液压夹紧滑台机构的双联齿轮设计计算
参数 模数 齿数 传动比 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿形角
符号 M Z i d Da df α 大齿轮 1.25 72 1 90 94 85 20° 小齿轮 1.25 30 1 40 44 36 20°
24
第4章 机械手的PLC控制系统设计
4.1 可编程控制器概述
可编程序控制器（Programmable Logic Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PC或PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更始得到拥护的好评。因而在各种领域中得到了广泛的应用，成为现在工业控制的三大支柱之一。
PLC梯形图的设计一般分为以下几个步骤：
1、对实际问题进行分析，确定哪些是输入量，哪些是输出量； 2、根据所需的I/O点数和控制的复杂程序进行PLC造型；
3、将输入量依次分配给输入继电器，输出量依次分配给输出继电器，画出I/O端子分配图；
4、明确控制对象的控制要求，根据控制的特点和复杂程度进行PLC梯形图的设计； 5、根据梯形图写出指令； 6、上机调试，模拟运行。
由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行工作的连续长期性，使得PLC在设计结构上具有其他控制器所无法相比的特点
（1） 可靠性高，抗干扰能力强
为了满足PLC“专为在工业环境下应用设计”采用了如下硬件和软件的措施
① 光电耦合隔离和R-C滤波器，有效地防止了干扰信号的进入； ② 内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰；
③ 采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰；
④ 具有良好的自诊断能力，可以对CPU等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警；
⑤ 对程序及有关数据用电池供电进行后备，一旦断电或运行停止，有
25