定基本尺寸,再根据GB/T2822-81来选取标准尺寸,也可以根据标准件如轴承等决定)来决定的,选定轴承后,还要进行轴承的寿命计算,可以根据下面的经验公式来计算。
轴承的寿命: (3-13)
式中 -----基本额定寿命(r)
------寿命指数,球轴承的=3,滚子轴承的=10/3
C------=1时,轴承所承受的动载荷,也称之为基本额定动载荷。
,查标
准件手册的轴承部分即可以得到
n------轴承转速
当量动载荷 (3-14)
式中 ----轴承承受的径向荷
----轴承承受的轴向载荷
----径向载荷系数,查表3-3
-----轴向载荷系数,查表3-3
在实际计算中,考虑机械工作中的冲击、振动对机械受载的影响,应引入载荷性质的系数
(表2.1),因此轴承的当量动载荷计算公式为
(3-15)
表2.2 载荷性质系数
载荷性质系数载荷性质 机械举例 平稳运转或轻微冲击 轻度冲击的运转 剧烈冲击、振动的运转 电动机、空调机、水泵等 机床、起重机、传动装置、风机、造纸机等 破碎机、轧钢机、振动筛、工程机械等 1.0---1.2 1.2---1.5 1.5---3.0 2.4 设计实例和典型计算 表2.3 设计任务与要求
大臂 m/s 1.3 .3 /s 1臂 m小腰部转活动要求 速 r/min 有效工作半径0.8m, 19 重复定位精度0.5mm。 手腕旋转 r/min 手腕摆动 r/min 39 23 其机械结构,如图2-1所示:以大臂的电机选择为例
首先取丝杠长550mm,其上螺纹长200mm,下面开始进行具体的设计: 1).执行机构的设计
(1).选取丝杠的材料:调制45钢, 直径:d=32mm, 长:L=550mm,
导程:10;钢球直径:6.35;丝杠外径:30.3;轴径:24.3;循环圈数:4
螺纹升角: 式3-6
取 n=5, P=4, 则 &n
(2).电动机的负载力矩
式3-7
取
丝杠的转动惯量: =0.000104462 式3-8
j2=m小臂l小臂2/3+2=40x(0.67-0.09+0.2)2/3+40x(0.444-0.2)2=10.493 j3=3.147
取丝杠的最高转速为
设电机可在 0.1s内达到最大速度,所以
角加速度:
螺母的加速度:
螺母的惯性力:
螺母对丝杠的转矩:
-----摩擦系数,可查表得
所以加速阶段的电机输出转矩为
2).选取电动机
电动机的型号主要靠其启动阶段的负载扭矩来决定,由公式
=/(0.3----0.5) 式3-4
式中
故 =/(0.3----0.5)=(0.0184---0.031)NM
步进电机的步距角: 式3-2
= 式3-1
t=S, i=28,
==1.28°
查手册,选取:90BYG550A型步进电机。从而小臂驱动电机选择90BYG550A足够。 3).丝杠的强度校核
丝杠的强度可用公式3-10来进行校核,
取 C=110 n=13360=780r/min
功率 P=Tn/9550000 T=0.03131000=196Nmm
丝杠最小直径: =17.35901mm
丝杠的强度足够了,且考虑结构和工艺的要求,取 。
4).锥齿轮传动
参照《机械设计》第九章,设计锥齿轮如下: 材料:调制45钢。
模数为:
齿轮1齿数:
齿轮1分度圆直径:
齿轮1齿宽:
齿轮2齿数:
齿轮2分度圆直径:
齿轮2齿宽:
齿轮1质量:
齿轮2质量: