1、本科毕业论文（20届）抛光机器人动力机械臂设计所在学院专业班级机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要摘要本文简述了抛光机在工业生产中的广泛应用，同时叙述了抛光机机械臂机构对于抛光机合理加工简化加工流程以及提高工作效率的重要作用，列举几个抛光机具体事例的应用，通过介绍各类型抛光机总结出本次设计的抛光机机械臂结构。叙述了设计的基本思路。在阅读相关文献资料后初步确定了抛光机的基本数据，通过确定普通抛光机的抛光功率与抛光转速确定抛光机所选用的电机型号。在选定电机的情况下估算抛光功率，以及传动机构形式。选用多轴传动来传递转矩。初步确定抛光机各轴最小直径以及轴承等配件型号。通过焊
2、接连接两手臂转动部分使其达到周向的转动。同时在转速与转矩的考虑下选用蜗杆涡轮来降低转动电机转速，提高电机功率。最后通过校核确定各部件的强度合理。列出个部分的尺寸以便作图。关键词抛光机；机械臂；多轴传动。IIABSTRACTABSTRACTTHISPAPERBRIEFLYDESCRIBESTHEPOLISHERWIDEAPPLICATIONININDUSTRIALPRODUCTION,ALSODESCRIBESTHEIMPORTANTROLEOFTHEPOLISHINGMACHINEMECHANICALARMINSTITUTIONSINPOLISHINGMACHINESREASONABLEPRO
3、CESSINGSIMPLIFIEDPROCESSANDENHANCEWORKEFFICIENCYLISTSSEVERALPOLISHINGMACHINECONCRETEEXAMPLESOFAPPLICATIONS,THROUGHTHEINTRODUCTIONOFTHEVARIOUSTYPESOFPOLISHINGMACHINESUMMARIZESTHEDESIGNOFPOLISHINGMACHINEMECHANICALARMSTRUCTURETHATWEWILLDOTALKINGABOUTTHEDESIGNBASICIDEATHEBASICDATAABOUTTHEPOLISHINGMACHIN
4、EISDETERMINEDAFTERREADINGTHERELATEDDOCUMENTSTHEPOLISHINGMACHINEPOLISHINGPOWERANDPOLISHINGSEEDAREDETERMINEDBYTHEORDINARYPOLISHINGMACHINEUNDERTHECONDITIONOFTHESELECTEDMOTORPOWER,ANDESTIMATINGPOLISHINGFORMOFTRANSMISSIONMECHANISMCHOOSETHEMULTIAXIALTRANSMISSIONTOTRANSFERTORQUEPRELIMINARYSURETHEAXISMINIMU
5、MDIAMETERINPOLISHINGMACHINEANDBEARINGACCESSORIESMODELTHROUGHTHEWELDINGCONNECTSTHETWOMECHANICALARMMEANWHILEINTHESPEEDANDTORQUETOCONSIDERCHOOSESWORMTURBINEROTORTOREDUCESPEED,IMPROVEMOTORROTATIONOFPOWERFINALLYDETERMINEDBYCHECKINGOFALLPARTSOFSTRENGTHISREASONABLETHESIZEARELISTEDTODRAWINGKEYWORDSPOLISHING
6、MACHINE；MECHANICALARM；MULTIAXLETRANSMISSIONIII目录摘要IABSTRACTII目录III1前言111设计的背景意义112设计的目的113设计的内容与主要问题2131设计的基本内容2132主要解决问题214设计的思路与解决方案2141设计的思路2142解决方案22总体设计方案321方案1322方案2323方案选择43电机的选择44齿轮与蜗杆涡轮的参数计算541锥齿轮的基本参数计算5411按齿面接触疲劳强度计算6412按齿根弯曲强度设计7413齿轮校核842蜗杆涡轮的参数计算8421蜗杆蜗轮粗算8422蜗杆涡轮的主要参数与几何尺寸9423校核105轴的设
7、计计算1051轴1的设计计算11511设计11512校核11IV513轴承与键的选择1352轴2的设计计算13521设计13522校核14523轴承与键的选择1553轴3的设计计算15531设计15532校核16533轴承与键的选择1854轴4的设计计算18541设计18542校核19543键与轴承的选择206机械臂联接结构2161轴1外壳2162锥齿轮外壳2163轴2外壳2164联轴器外壳2165空心轴3和421总结22参考文献23附录错误未定义书签。11前言11设计的背景意义伴随着生活水平的提高工业产品的类型越来越多，需要抛光的工件种类不断增多。在工业的生产活动中抛光越来越成为一个不可或缺
8、的环节。而抛光用抛光机由于其工件的多样性所以在市面上的抛光机也是多种多样，对应于不同的产品要有特定的抛光机才能进行抛光。复杂形状的产品需要多次的装夹加工甚至不能用机械抛光只能人工手动进行抛光。例如转椅的五脚型架，需要抛光的面为整个工件的空间曲面。面对该类工件只能运用人工抛光的手段才能进行抛光。然而人工抛光的缺陷也是显而易见的，首先，在无法自动加工的情况下人工抛光耗费了大量的人力劳动资源。其二，抛光作业对人体的危害。抛光过程中产生的大量粉尘在工人加工过程中不可避免的会被吸入从而对人员健康产生极大地危害。第三，人工抛光其质量的不可靠性。由手动抛光完成的产品受到工人本身工作技术的影响，其质量很难得到
9、保证，即使同一工人的工作也很难保证其抛光的稳定性。第四，人工抛光的效率问题。受到人的限制，手动抛光的生产效率不会有大幅度提升的空间，这对提高生产效率十分不利。因此人们不断的设计出各种不同类型的抛光机用以提高抛光的效率和质量。梁秀春曾提出过木工用抛光机的设计来解决家具工业化生产后的大批量抛光问题151。而杜书娟，郭忠达，余孝军在“触摸屏与PLC在磁流变抛光机的应用”13中提及PLC技术在抛光机中的运用将自动控制技术融入抛光机中以求达到抛光生产的高效与自动化。随着自动化要求的不断提高，更多的新兴技术必将融入抛光机中从而使抛光作业由繁至简达到一类抛光机的多种抛光应用。而设计一种动力机械手臂尽量多的完
10、成各类工件的抛光工作对于提高抛光工艺的效率等方面的意义是十分重大的。12设计的目的本次设计设想运用机械相关理论，设计出抛光机的动力机械臂配合机床的运动达到多个自由度使抛光机在抛光作业时能更为灵活。从而可以加工多类形状各异的工件达到简化抛光机种类提高工作效率的目的。可以尽量的减少人工抛光的工作量，降低抛光条件给操作人员带来的健康危害。213设计的内容与主要问题131设计的基本内容1了解抛光机与动力机械臂的基本工作原理。2抛光机机械臂工作运动实现分析。3抛光机机械臂运动机构的设计分析。132主要解决问题1抛光机动力臂的工作的运动分析。2抛光机机械动力臂的参数计算。14设计的思路与解决方案141设计
11、的思路查阅机械期刊等相关参考资料，了解抛光机工作原理；收集国内外相关机构的研究情况和动力臂的参考资料；查阅机械结构的相关文献确定合适的动力臂结构；通过计算，确定完成动力臂结构的设计及其他零部件的选用；最终画出零件图和总装图。142解决方案1查阅相关的机械文献期刊和参考资料，了解抛光机的工作原理，明确该机械臂对应的工作类型。2收集国内外相关抛光机的研究情况和动力机械臂的参考资料，了解抛光机的发展状况并比较其优缺点，提出自己的设计方案。3参考相关机械书籍，找到合适的机械臂结构，匹配的电机动力源，确定机械臂的基本结构。4计算各项数据，确定机构中的参数，并根据参数选用设备。5画出机械臂装配图以及若干零
12、件图。32总体设计方案在设计过程中涉及机械臂的整体结构，传动电机位置以及在扭矩变换电机减速装置的选择、设计等方面有较多的不同。在比较各种方案的可行性后从中选出一种最优方案作为本次设计的主体思路。21方案1本次设计的焦点在于由两台电机的动力输出分别控制机械臂的抛光动作和整体机械臂的转向动作。由于两台电机的功用不同其转速与扭矩要求不尽相同。通过查阅文献可知，一般较小型抛光机的功率约为1200W，转速1500R/MIN。在设计其传动结构时，为抛光机的加工方便通过多轴的传递使抛光机机械臂成几字状。如图图21方案一通过电机1传动控制抛光机的抛光盘转动，已达到抛光的效果。电机2负责控制整个机械臂的缓慢摆动
13、，在加工时便于抛光盘的位置摆正。同时可为电机2安装一减速器或蜗杆蜗轮在降低电机2转速的同时提高其扭矩。22方案2两方案中抛光机电机的基本数据一致。在设计传动机构时为传动的简便与效率考虑将电机安装于第二轴末端，减少电机功率在传动时的损耗，同时便于安装。如图4图22方案二在电机2的输出轴上安装一减速器或者蜗杆蜗轮一提高其扭矩降低其转速。23方案选择在选择过程中考虑到方案2的设计传动方式相较于方案一更加合理。在较少的传递轴的传动下电机的功率能更好的被用于抛光作业。通过选择的电机显示，由于电机1的重量比较小将电机1安装于轴2末端不会给机械臂的摆动带来过大的扭矩负担。同时两部电机安装于不同层面上也避免了
14、在安装结构上的复杂设计。在电机2的减速装置选择方面。通过计算比较发现该处减速装置的减速比需要达到25才能有效的提高电机2转矩。在相同的传动比下齿轮减速器的设计难以实现如此大的传动比。同时蜗杆蜗轮机构由于其特殊的自锁特性非常适用于机械臂摆动停止时防止回落的要求。综上所述本次设计的最终方案为方案2的传动机构与电机安装方式。同时选择更加适合于机械臂结构的蜗杆蜗轮机构作为其减速装置。通过选定方案插于相关数据设计计算各相关零件。3电机的选择根据以上条件的判定可得，至电机部分传动电机所需的输出功率经过各级传5动消耗约为P1200/0980981250W。通过查阅有关资料在此选取的电机为130BC3100三
15、相反应式步进电机。其具体参数尺寸如下电机型号130BC3100相数3相电流A80电阻028欧电感11MH步距角06/12保持转矩12NM转动惯量105KGCM2重量10KG图51电机正视图由于机械手的转动频率与速度不大，电机重量仅10KG为安装方便，电机一安装于负责机械手臂旋转轴的外壳之上，在机械手臂转动时随着手臂一起转动。负责转动的电机为求方便等因素影响，而且也符合转矩要求故也取为130BC3100。4齿轮与蜗杆涡轮的参数计算41锥齿轮的基本参数计算该锥齿轮负责轴1与轴2之间的传动转向，取其传动比为1，设齿轮齿数为406411按齿面接触疲劳强度计算由设计计算公式32250119221RRKT
16、HZED（31）确定个系数值（1）初选载荷系数3KKAV2计算小齿轮传递转矩T1MMNN7640150021105951059555（3）齿宽系数31R（4）材料弹性影响系数MPAE81899表106（5）齿轮接触疲劳强度极限MPAH600LIM（查19图1021D）（6）应力循环系数N60NJLH4147910。7接触疲劳寿命系数KHN09。（8）计算接触疲劳需用应力安全系数为S1（查191021）MPAMPASKHNH54060090LIM计算（1）试算齿轮分度圆直径D1，带入H32250119221RRKTHZED280676531764035408189922322MM（2）圆周速度V
17、SMNDV/281510006011（3）计算齿宽B4272276979311DRBMM模数MMD1/Z67280/40168MM齿高NN22M3696MM（4）计算载荷系数根据V5281M/S。7级精度。由图108查得动载系数KV115锥齿轮1F由表102得KA1。由表109KFBEKHH2521515151。KKAKVH25887根据修正公式5DD13KTK6728004764358823MM。（32）（6）计算模数MMD/Z64047/4016412按齿根弯曲强度设计有弯曲强度计算公式3222150114FYSYFUZRRKTM33确定公式中个计算数值的值（1）有图1020C查得齿轮的弯
18、曲强度极限MPAF500（2）由图1018取弯曲疲劳寿命系数KFN085（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1。由式（查191012）得MPAMPASFKFF425500850（4）计算载荷系数KKAKAVKFKF111512252588（5）取齿形系数，查表105得Y42F6取应力校正系数，查表105得Y671S（7）计算009430FYFAYSA。计算125100943024061131764058824322MMM对比计算结果，由接触疲劳强度计算的模数M大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数。由于齿轮模数M的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度决定的承载能力，仅与
19、齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数125MM就近圆整为标准只15MM接触疲劳强度算得的分度圆直径D164047得出齿轮齿数。Z43。则锥齿轮基础几何尺寸为分度圆直径DZM645MM齿根角262F锥距RMMMZZ6452/2122分锥角45。齿宽BMMDD521。8由此可以得出轴1与轴2之间的传动锥齿轮。图示图31锥齿轮413齿轮校核由于在计算过程中是根据锥齿轮所受最大扭矩，通过计算其齿根齿面疲劳强度公式得出的锥齿轮基本数据故其强度无需校核。42蜗杆涡轮的参数计算421蜗杆蜗轮粗算初步估算机械臂整体重约80KG，折合施轴上的转矩为200NM。取电机为130BC3100。其保持转矩为12NM。
20、选定蜗杆涡轮传动比I25蜗杆头数为2,。涡轮齿数为50,。计算由式传动中心2HZPZEKTA（34）1确定作用于涡轮的转矩为T250NM按Z2，取效率为08。（2）确定载荷系数K因工作载荷稳定，故取载荷分布不均系数1；由表115选取使用系数151A；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数051V；则KAV111510512135（3）确定弹性影响系数ZE选用铸锡磷青铜涡轮和45钢蜗杆相配，故取ZE160MPA21。9（4）确定接触系数ZP假设我刚分度圆直径D1和传动中心距A的比值为035，从图1118中可查得ZP29。5确定许用接触应力H根据涡轮的材料，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,
21、从表117查得涡轮的基本许用应力H268MPA。应力循环次数N60JN2LH432107寿命系数KHN877103241008328则HKHNH08328268223MPA（6）计算中心距2HZPZEKTA1094MM取中心距A125MM。由表112中得模数M4MM，蜗杆分度圆直径D40MM。3201AD由图1118中得ZP265ZPZP计算结果可用。422蜗杆涡轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆轴向齿距PA5612MMM。直径系数Q10。齿顶圆直径DA1D12HAM46MM。齿根圆直径DF1D12（HAMC）30MM。分度圆导程角“5730蜗杆轴向齿厚SA1/2M628MM。模数M4MM（2）
22、涡轮涡轮齿数Z251。变位系数X2075。验算传动比I51/2255,传动比误差为002。在允许范围之内。分度圆直径D2MZ2204MM。涡轮喉圆直径DA2D22HA2218MM。齿根圆直径DF2D22HF2200MM。涡轮咽喉圆母圆半径RG2A1/2DA216MM。涡轮齿宽B075DA136MM。模数M4MM。10423校核校核齿根弯曲疲劳强度FYYFAMDDKTF22153136当量齿数ZV297980COS22ZX2075由图1119中可得YFA2203螺旋角系数Y07786许用弯曲应力FNFF从表118中查得涡轮的基本许用弯曲应力F56MPA。寿命系数97665801032410FN。
23、F5606583685MPA。F188259MPA。齿根弯曲强度在最大静载荷下满足强度要求。零件具体如图所示图32蜗杆蜗轮5轴的设计计算通过查阅文献资料初步确定抛光机的基本数据。其中抛光机抛光转速设为N1500R/MIN抛光功率为1200W，各轴间有效传动功率为098，计算个轴以及零件基本数据如下。标示抛光盘轴为轴1，从抛光盘至电机各轴分别标注。1151轴1的设计计算511设计轴1用于直接安装抛光盘，以及连接水平轴轴2。轴1的轴上功率可知为抛光功率P1200W，转速N1500R/MIN。根据以上数据初步设计轴1。其结构简图如下所示图41轴1（1）确定轴的材料为45钢，调质处理。初步确定轴的最小
24、直径。由表153取A0112。DMINA03NP1040MM。取最小轴径为15MM。轴1的最小直径为L1段直径由于轴的转矩变化较小，同时考虑安全余量取轴1段L1直径为15MM，同时初步选定轴承为GB/T29219947002C2为满足轴承，锥齿轮与轴的配合取轴1L1段长为50MM。为满足轴承的轴向定位要求L1和L2之间有一轴肩，取轴肩高度为2MM。同时取得L2轴段直径为19MM，为了满足零件的加工方便的要求取L2段轴的长度为200MM，L3段视具体抛光盘要求，根据轴承要求暂设为直径15MM长度60MM。（3）轴承前后端分别用轴承端盖固定。（4）根据轴径选择固定轴与锥齿轮键的型号为615GB/T
25、10962003512校核（1）根据轴的结构图做出轴的计算简图12图42轴1校核图从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出轴的危险截面为锥齿轮处轴承其中NDTFT9236112。NFTFR97601SINTAN。NFTFA94601COSTAN。MMNDFAMA2819662。NFN1252961。NFN225592。NFV3811661。NFV411152。总弯矩M129272NMM。扭矩T7640NMM。（2）按弯扭合成应力校核轴的强度设轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取60轴的应力计算13MPAWTMCA9971922。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表151查得其许用应力
26、为60MPA，故安全。513轴承与键的选择根据轴径选择轴承为GB/T29219947002C根据轴径选择固定轴与锥齿轮键的型号为615GB/T1096200352轴2的设计计算521设计轴2用于传动电机动力至轴1。已知锥齿轮的传动比为1，设抛光机轴间传动效率为098。轴2的轴上功率可知为抛光功率P/0981225W，转速N1500R/MIN。根据以上数据初步设计轴,2。（1）确定轴的材料为45钢，调质处理。初步确定轴的最小直径。由表153取A0112。DMINA03NP105MM。为方便起见取最小轴径为15MM。轴2的最小直径为L1段直径由于轴的转矩变化较小，同时考虑安全余量取轴1段L1直径为
27、15MM，同时初步选定轴承为GB/T29219947002C2为满足轴承，锥齿轮与轴的配合取轴2L2段长为50MM。为满足轴承的轴向定位要求L1和L2之间有一轴肩，取轴肩高度为2MM。同时取得L2轴段直径为19MM，为了满足零件的加工方便的要求取L2段轴的长度为250MM，L3段要求连接电机必须配合联轴器，所以同时在此选取联轴器型号。联轴器的计算转矩TCAKAT3。差表141，考虑到转矩变化很小，故取KA13。T955106P/N95500001225/15007800NMM则TCAKAT313780010140NMM按照计算转矩TCA应该小于联轴器公称转矩的条件，查标准机械设计手册联轴器选用
28、刚性联轴器中的凸缘联轴器为GB/T58432003GY1型联轴器。为满足轴2轴承与半联轴器的安装要求取轴2L3段直径为15MM长度为20MM。L4段直径14MM长度30MM以配合半联轴器。14（3）根据轴径选择固定轴与锥齿轮键以及半联轴器的型号为620GB/T10962003。轴2简图如下所示图43轴2522校核（1）根据轴的结构图做出轴的计算简图图44轴2校核图从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出轴的危险截面为锥齿轮处轴承其中NDTFT9236112NFTFR97601SINTANNFTFA94601COSTAN15MMNDFAMA2819662NFN282841NFN38472NFV2
29、9888651NFV3288842总弯矩M1292722NMM扭矩T7640NMM（2）按弯扭合成应力校核轴的强度设轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取60轴的应力计算MPAWTMCA9971922。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表151查得其许用应力为60MPA，故安全。523轴承与键的选择（1）轴承为GB/T29219947002C（2）根据轴径选择固定轴与锥齿轮键以及半联轴器的型号为620GB/T10962003。53轴3的设计计算531设计一般电机的转速不适合与转速相对比较缓慢的机械臂转动，同时存在转矩较小的问题。为了解决以上问题，通过在电机与轴3之间安装一蜗杆涡轮减速器
30、可以降低电机转速同时提高电机的输出扭矩。蜗杆涡轮传动比设为25，蜗杆涡轮的设计在上一节介绍。轴3用于直接安装涡轮，焊接前端空心轴带动整个机械臂转动。设轴间传递效率为098则轴3的轴上功率可知为P1200/098W1225，转速为N60R/MIN所受转矩为200000NMM。根据以上数据初步设计轴3。（1）确定轴的材料为45钢，调质处理。初步确定轴的最小直径。由表153取A0112。DMINA03NP3061MM。16取最小轴径为31MM。轴4的最小直径为L1段直径由于轴的转矩变化较小，同时考虑安全余量取轴1段L1直径为75MM。2为满足轴承装配，安装与焊接，取轴4L1段长为80MM。为满足轴承
31、的轴向定位要求L1和L2之间有一轴肩，取轴肩高度为25MM。同时取L2轴段直径为80MM，轴长40MM选择轴承为GB/T29219947015C。为了满足轴承的轴向定位要求取一轴肩高为2MM宽为2。同时，取L3段直径为75MM。为了加工方便的要求取L3段轴的长度为30MM，（3）轴承L4端一轴承端盖固定。（4）其中轴与涡轮的连接键型号为2235GB/T10962003。图45轴3532校核（1）根据轴的结构图做出轴的计算简图17图46轴3校核图2NDTFTFA60011212NDTFTFA8196022221NFTFRFR7713TAN22120通过列式计算可得NFN49801NFN49802
32、MA24000NMMNFV15431FV275685N18（3）计算的轴4的危险截面为蜗轮所在中心面。其最大扭矩为MMAX521175NMM。扭矩为T20000NMM。按弯扭合成应力校核轴的强度设轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取60轴的应力计算MPAWTMCA04122。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表151查得其许用应力为60MPA，故安全。533轴承与键的选择（1）根据轴径的大小为75选择轴承为GB/T29319947015C。（2）根据轴径的大小选择连接键的型号为键2235GB/T10962003。434键强度的校核由于该处轴径较大而选择的键长度较短。故对该处键进行必要
33、的强度校核以保证其能承受蜗杆蜗轮在最大扭矩受力状态下的静载荷。根据平键的强度公式2PDKLTP其中，T传递的转矩D轴的直径L键的工作长度K键与轮毂的接触高度（平键K04H）P为键，轴，轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力。可得P255MPA。该数值符合键的任意材料的强度要求。故该键强度符合。54轴4的设计计算541设计轴5与蜗杆涡轮中的涡轮合并一起用于电机转矩的放大与转速的降低。其一端连接半联轴器，另一端固定。中间部分加工成蜗杆部分。设蜗杆涡轮的传递效率为098则有作用于轴5上的功率为P1250W。转速N1500R/MIN，根据以上数据初步设计轴5。（1）确定轴的材料为45钢，调质处理。初步确定轴
34、的最小直径。由表153取A0112。DMINA03NP1054MM。取最小轴径为25MM。轴1的最小直径为L1段直径由于轴的转矩变化较小，同时考虑安全余量取轴1段L1直径为25MM，同时初步选定轴承为GB/T29219947005C。192为满足轴承，半联轴器与轴的配合取轴1L1段长为77MM。为满足轴承的轴向定位要求L1和L2之间有一轴肩，取轴肩高度为25MM。同时取得L2轴段直径为30MM，为了满足零件的加工方便的要求取L2段轴的长度为69MM，L3段蜗杆长度取100MM，蜗杆大径为46MM。蜗杆与外壳留有一间隙，为加工方便取L4段为69MM，L4段直径为30MM取L5段直径25MM长14
35、MM。（3）轴承后端用轴承端盖固定。（4）半联轴器与轴的连接键型号为825GB/T10962003。图47轴4542校核（1）根据轴的结构图做出轴的计算简图图48轴4校核图从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出轴的危险截面为锥齿轮处轴承其中20NDTFT5611112NFTFR5222TANNFN81971NFN38092NFV99711NFV62942总弯矩M12460022NMM扭矩T7640NMM（2）按弯扭合成应力校核轴的强度设轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取60轴的应力计算MPAWTMCA74022。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表151查得其许用应力为60MPA
36、，故安全。543键与轴承的选择（1）根据轴径的大小选择轴承为GB/T29219947005C。（2）根据轴径的大小选择的键的型号为键830GB/T10952003。216机械臂联接结构本次设计中整个机械臂结构要保持一个强度足够的连接，各轴外附以铸造外壳，由外壳负责承载各轴载荷，同时相互联接。61轴1外壳轴1处外壳在固定轴1同时联接轴1至整个机械臂上。由于该轴末端直接联接抛光盘，所以其轴向载荷由其末端轴承承担并有一轴承端盖固定轴承。同时上端固定结构与末端相似，为了安装是便于调整轴承间隙上端轴承端盖选用加工螺纹型端盖。而下端端盖由于所受载荷较大以连接螺钉紧钉。在螺钉处加厚外壳，确保外壳强度足够支撑
37、螺钉。外壳上端为一法兰，配合轴1上端锥齿轮外壳尺寸。标其中段为空心轴162锥齿轮外壳锥齿轮联接结构外壳为一正方体，在连接轴1轴2外壳部分为一圆形法兰，整体由6螺栓固定连接。其内圈大小便于安装锥齿轮即可。63轴2外壳轴2外壳与轴1相似，外壳两端俱为连接法兰，其内做一阶梯配合轴承垫的安装固定。与电机轴连接部分法兰外壳由6螺钉连接于联轴器外壳。标其中段为空心轴264联轴器外壳联轴器外壳与锥齿轮外壳相似，其左右由轴2以及电机相连部分为法兰结构，整体依然为一正方体。65空心轴3和4为机械臂整体加工方便，通过联轴器外壳连接一空心轴3该轴与联轴器外壳以焊接方式联接。同时空心轴3与空心轴4成直角焊接连接。空心
38、轴3长250M。为保证其强度足够壁厚30MM。空心轴4长296MM壁厚30MM。空心轴4以法兰形式连接轴3。22总结本次抛光机机械臂的设计中，首先通过查阅有关抛光机的资料得到一般水平抛光机所拥有的抛光功率以及电机转速型号等基本信息。再通过基本信息进行相关的计算确定抛光机的传动结构。结合电机，选择的减速装置，轴系间的扭矩传动装置与机械臂的安装形式可以确定机械臂的整体结构。在初步确定各部分机构的尺寸后通过计算校核最终确定机械臂零件尺寸。最后完成整体的机械臂设计，制图。本次机械臂的机构简单，各部分零件易于加工。同时所选择的电机等相关部件型号常见。机械臂外壳部分多以焊接连接，整体而言易于对该机械臂进行
39、制造与装配。在机械臂的抛光功能方面，由于抛光头的设计为螺纹安装型。在抛光各类型零件是可根据零件的形状尺寸的不同更换不同抛光盘。在功能方面满足了简化抛光工序的要求。但是在机械臂的安装定位方面还有不足，特别是电机2的安装定位。考虑到蜗轮蜗杆箱体的制造难易，没有将电机2安装于箱体上而是与箱体平行放置，在电机底部安装底座与箱体安装于同一基座上。如此也增加了电机轴与箱体蜗杆轴定位的难度。此处若有更好的方案则需改进。至此机械臂的总体设计基本完成。23参考文献1ALLENYYIAMIKEHEZLEPBTOMPOLBACOMPUTERCONTROLLEDOPTICALPINPOLISHINGMACHINEJJ
40、OURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY14620041561622LIANGLIAOA,FENGFENGJEFFXIA,_,KEFULIUBMODELINGANDCONTROLOFAUTOMATEDPOLISHING/DEBURRINGPROCESSUSINGADUALPURPOSECOMPLIANTTOOLHEADJINTERNATIONALJOURNALOFMACHINETOOLSMANUFACTURE482008145414633XIANGZHANGCARSTENKREWETBERNDKUHLENKOTTERAUTOMATICCLASSIFICATIO
41、NOFDEFECTSONTHEPRODUCTSURFACEINGRINDINGANDPOLISHINGJINTERNATIONALJOURNALOFMACHINETOOLSMANUFACTURE46200659694杨小芳史耀耀段继等整体叶盘五坐标数控抛光机设计与应用J科学技术与工程第10卷第9期2010年3月16711815201009206105。5刘涛高慧莹罗杨费玖海PG510型单面抛光机的研制J电子工业专用设备总第187期。6王武刚吕玉山摆式抛光机的运动摩擦学分析J现代制造工程2009年第1期。7胡晓珍李伟超精密双面抛光机结构的优化设计J制造技术与机床2009年第3期。8汤迎红吴运新周
42、鹏陶瓷抛光机磨头凸轮的改进设计J机械工程师2006年第3期。9卫振峰张维林陈万仰等行星抛光机的结构特点及改进意见J纺织器材第1期第21卷。10吕惠泽自动砂带曲轴抛光机的特点及结构分析J设计与研究1992年第12期。11刘伟王伟李和仙等行星式研磨抛光机的设备改造设计J机电技术2010年第1期。12陈丽芬王志坚陶瓷抛光机磨头及其驱动部件的建模与动态特性分析J中国陶瓷工业2008年10月第15卷第5期。13王会强孙维连温新林等国内外金相试样抛光机的发展概况J热处理2007年第22卷第3期。2414梁秀春木工用抛光机的设计J机械工程与自动化第6期总第139期。15冯申吉晓丹陈敏加工小型零件的磁力抛光机的设计J机床与液压20051NO12。16郑晓斌薛毓强新型柔性抛光机控制系统的设计与实现J电工电气2010NO1。17何峰基于PLC的曲轴抛光机控制系统设计J机车车辆工艺第2期2010年4月。18杜书娟郭忠达余孝军触摸屏与PLC在磁流变抛光机中的应用J现代商贸工业第19卷第9期。19濮良贵主编机械设计第八版高等教育出版社2003
