变速箱180度翻转机设计.docVIP

变速箱翻转机机械及电气系统设计 3 机械部分 该翻转机主体通过型材框架搭建，包括底座、框架结构、配重块、提升机构、翻转机构、夹紧机构几部分组成。提升机构、翻转机构、夹紧机构都是通过气缸以及气缸与齿轮齿条配用来实现相关动作，位置通过死档块来限位。接近开关检测相关位置到信号。其机械结构图如下： 3.1 机架设计 变速箱的相关参数如下： 长：800，宽：600，高：600，质量：300Kg，为了满足机械手臂的上下、左右及翻转运动，设定机架的长宽高分别为1470、1900、2650。见零件图。 3.2 升降气缸选型 首先估算溜板、机械手、夹具等重量。假设以上部件都为实体，占据体积为800*600*10000.48，则根据 质量=体积*密度，查《机械零件手册》常用材料密度，取=7.0t/*0.48=3.36t=3.36*kg。G=mg=3.36*N。取变速箱重量为=0.3*N，则=3.36*+0.3*=3.66*N。所以气缸所需压力F=G总=3.66*N=PS,工业生产，取P=0.6MPa，S=F/P=3.66*N/0.6*Pa=6.1*。则r==0.139m140mm。查《机械设计手册——气压传动》表22-4-16，22-4-17取CDS1GN140-900-273S型。 3.3 翻转气缸选型 这一部分的机械传动部件所要完成的任务是带动夹具和变速箱旋转，而我们所学的传动机构主要有: 齿轮（齿条）机构、螺旋机构、带传动及链传动、连杆机构、凸轮机构。表1就列举了几种常见传动机构，将其基本特性做个比较。 传动形式 主要优点 主要缺点 带传动 中心距变化范围大，可用于较远距离的传动传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，有过载保护作用结构简单，成本低，安装要求不高 　有滑动，传动比不能保持恒定，外廓尺寸大，寿命较短（通常为3500h～5000h）由于带的摩擦起电不宜用于易燃、易爆的地方 链传动 中心距变化范围大，可用于较远距离的传动在高温、油、酸等恶劣条件下能可靠工作轴和轴承上的作用力小 虽然平均速比恒定，但运转时瞬时速度不均匀，有冲击、振动和噪音，寿命较低（一般为5000h～15000h） 齿轮传动 外廓尺寸小，传动比恒定效率高圆周速度及功率范围广， 　制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护作用，有噪音 蜗杆传动 外廓尺寸小传动比大结构紧凑传动比恒定传动平稳，无噪音 传动过程中相对滑动速度高，磨损较大，传动效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜，制造精度要求高，刀具费用高 显然在上述的几种传动的方案中都有其各自的优缺点，但能否选择一种传动方案具有上述几种的传动机构的优点来满足我们的设计需要呢？那就是齿轮齿条传动。齿轮齿条传动综合了齿轮传动与链条传动、皮带传动的诸多优点，是一种传动比精度高的传动方式。其传动原理是气缸推动齿条做水平直线运动从而带动齿轮的旋转运动。齿条与齿轮的线速度相同。气缸能保证齿条运动速度保持稳定，不产生冲击。吸振性能好，噪音小；传动装置重量轻，热量积累少，因此传动比较准确，可以获得98％以上的高效率；功率范围可从几W到几百KW；轴上的压力轻，轴的弯曲变形减小，可延长轴承的使用寿命；结构简单、紧凑，适宜于多轴传动及中心距较大的传动。 下面通过计算分别确定轴、齿轮、齿条的尺寸，从而选择合适的气缸。 当变速箱被夹具夹紧之后，两夹具爪之间确定一水平中心线，由于变速箱形状不规则，质量部均匀，其集合中心与重心不重合，使得变速箱重心偏离了机械手臂轴心线，产生了扭矩，初步确定偏离最大径向距离为0.05m，则所需最大扭矩T=3000*0.05N.m=150N.m。 3.3.1 .确定轴尺寸 由牛顿第二定律可知，此扭矩将会作用于轴上，所以=9550*P/n=150N.m，P/n=T/95500.016。轴直径d=*，选取轴材料为钢，由《机械设计》表15-3，取=114，得28.55mm，取安全系数u=2，则轴直径d=28.55*2=57mm。选轴直径d=60mm。根据机构的需要设计轴的尺寸如图1 图1.1 轴的尺寸 3.3.2 选择轴承 由工作环境要求知，轴承需要同时承受径向力和轴向力的作用，而查《机械设计》表13-1，选用圆锥滚子轴承。查《机械设计课程设计》表17-6 ，初步选标准精度级的单列圆锥滚子轴承30212。左端滚动轴承采用轴肩进行定位。 3.3.3 选齿轮齿条 假定齿轮齿条间无变位。 ①齿轮选直齿圆柱齿轮；七级精度，GB 10095-88（一般工作机器，速度不高）；查《机械设计》表10-1，选择齿轮材料是45钢，调质处理；硬度为240HBS。 齿轮参数：m=4，z=45，压力角