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（优秀毕业全套设计）自动防盗门开锁机构设计（整套下载）

能不同，而且加工工艺和结构形状也有很大差别。机械零件常用材料有黑色金属有色金属非金属材料和各种复合材料等。选择材料主要应考虑以下方面的问题使用要求，零件的受载情况和工作状况对零件尺寸和质量的限制零件的重要程度等。若零件尺寸取决于强度，且尺寸和重量又受到些限制时，应选用强度较高的材料。静应力下工作的零件，应力分布均匀的拉伸压缩剪切，应选用组织均匀，屈服极限较高的材料应力分布不均匀的弯曲扭转宜采用热处理后在应力较大部位具有较高强度的材料。在变应力下工作的零件，应选用疲劳强度较高的材料。零件尺寸取决于接触强度的，应选用可以进行表面强化处理的材料，如调质钢峰碳钢氮化钢。若零件尺寸取决于刚度，则应选用弹性模量较大的材料。碳素钢与合金钢的弹性模童相差很小，故选用优质合金钢对提高零件的刚度没有意义。截面积相同改变零件的形状与结构可使刚度有较大的提高。滑动摩擦下工作的零件应选用摩擦性能好的材料在高温下工作的零件应选用耐热材料在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料等。材料的工艺要求毛坯制造大型零件且大批量生产时应用铸造毛坯。形状复杂的零件只有用铸造毛坯才易制造，但铸造应选用铸造性能好的材料，如铸钢灰铸铁或球铸铁等等。大型零件只少量生产，可用焊接件毛坯，但焊接件要考虑材料的可焊性和生产裂纹的倾向等，选用焊接性能好的材料。只有中小零件采用锻造毛坯，大规模生产的锻件可用模锻，少量生产时可用自由锻。锻造毛坯主要应考虑材料的延展性热膨胀性和变形能力等，应选用锻造性能好的材料。机械加工大批量生产的零件可用自动机床加工，以提高产量和产品质量，应考虑零件材料的易切削性能切削后能达到的表面粗糙度和表面性质的变化等，应选用切削性能好的如易断削加工表面光洁刀具磨损小等材料。热处理是提高材料性能的有效措施，主要应考虑材料的可淬性淬透性及热处理后的变形开裂倾向和脆性等，应选用与热处理工艺相适应的材料。经济性要求经济性首先表现为材料的相对价格。当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料。这对于大批制造的零件尤为重要。当零件的质量不大而加工量很大，加工费用在零件总成本中要占很大的比例，这时，选择材料时所考虑的因素将不是相对价格而是其加工性能和加工费用。要充分考虑材料的利用率。例如采用无切削或少切削毛坯，可以提高材料的利用率。此外，在结构设计时也应设法提高材料利用率。采用局部品质原则。在不同的部位上采用不同的材料或采用不同的热处理工艺，使各局部的要求分别得到满足。尽量用性能相近的廉价材料代替价格相对昂贵的稀有材料。另外选择材料时应尽量考虑当时当地的材料供应情况，应尽可能的减少同部机器上使用的材料品种和规格。零部件材料选择要求选择机械手的零件材料。在机械手中各传动件是关键性零件，有各关节传动轴和齿轮系，它们的强度刚度等机械性能直接影响机械手的工作质量。传动轴传动轴的常用材料有碳素钢和合金钢。碳素钢对应力集中的敏感性较低，还可通过热处理改善其综合性能，价格也比合金钢低廉，因此应用较为广泛，常用号钢。合金钢则具有更高的机械性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求移动机器人操作机械手设计与分析减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。在般工作温度下碳素钢与合金钢的弹性模量基本相同。因此，用令金钢代替碳素钢并不能提高轴的刚度。鉴于此，机械手各传动关节的传动轴选用号钢，应能满足设计的需要。齿轮系齿轮的主要失效形式有轮齿折断齿面疲劳点蚀齿面磨损齿面胶合和塑性变形。因此设计齿轮传动，要使齿面具有较高的抗点蚀抗磨损抗胶合和抗塑性变形的能力，齿根则要有较高的抗折断能力。为此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬，齿芯要韧。钢材韧性好，耐冲击，容易通过热处理和化学处理来改善其机械性能和提高硬度，是制造齿轮最常用的材料。锻钢可制成软齿面和硬齿面两种声轮。软齿面齿轮对于强度速度和精度要求不高的齿轮传动，可采用软齿面齿轮。软齿面齿轮的齿面硬度低于，热处理方法为调制或正火，常用材料为和等。加工方法般为热处理后切齿，切制后即为成品，精度等级般为级。硬齿面齿轮硬齿面齿轮硬度大于。高速重载及精密机械如精密机床航空发动机等采用硬齿面齿轮传动。材料通常选用等，经过表面硬化处理，齿面可得到很高的硬度。加工方法般为先切齿，然后表面硬化处理，最后进行磨齿等精加工，齿轮精度可达级或级，常用的表面硬化处理方法有表面淬火渗碳淬火氮化和氰化等。机械手的齿轮传动对速度精度强度要求都不高，可以使用软齿面齿轮，材料则选择。除此之外，还有很多结构件，对它们的性能要求较低，所以尽量选择重量轻价格低廉且符合设计要求的材料。如机械手的壳体全部采用铸造铝合金，分段铸造而成，末端执行器各零件则采用硬铝合金加工而成。.本章小结本章主要介绍了机械手设计原理传动方式及零件材料选择的主要依据，为我们下步设计提供了理论依据，使我们能够很好的设计传动过程机传动方案。开锁机构的机械手计算.机械手零件尺寸及强度计算及校核开锁力的估算本设计为了实现开锁的目的，必须先知道开锁力的大小，通过在门把手处悬挂砝码，可以得出开锁力约机械手爪的受力分析由于机械手能抓起的重量为摩擦系数，加持半径，因此螺杆受到轴向力和扭矩的作用，螺杆的材料选择为，选择梯形螺纹，螺纹升角当量摩擦角，为了实现自锁功能，螺纹升角必须小于当量摩擦角。•许用压应力和许用切应力计算,由于运动过程中惯性力和螺纹存在，所以必须加厚手抓，取。则由公式.和公式.可得丝杠的尺寸计算选步进电机型号，最大静转矩.•，启动频率进角.，对于矩形螺纹和梯形螺纹.。由经验公式其中.，得，取由于丝杠工作是承受轴向应力和扭矩，丝杆螺杆危险切面有拉应力又有切应力，应用第四强度条件.根据机械设计取，螺杆所受到的扭矩为，其中得到由于前面计算时没有将摩擦力和加工螺纹螺纹丝杠产生的集中应力计算在内，当如这些条件时，取。.齿轮的选择及计算选定齿轮的类型精度等级材料及齿数根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动机械手为般工作机器，速度不高，故选用级精度材料选择由机械设计选择小齿轮材料为调质，硬度为，大齿轮材料为号钢调质硬度为，二者材料硬度差为选择机械手抓紧放松机构齿。两啮合齿轮的传动比.初选步进电机，丝杠导程角初选，机械传动精度由公式.得传动比.，选小齿轮齿数，大齿轮齿数取。按齿面接触强度设计由机械设计计算公式进行计算，即.确定公式内的各计算数值试选载荷系数.计算小齿轮传递的转矩由机械设计查得材料的弹性影响系数。由机械设计按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限由机械设计计算应力循环次数，由机械设计查得接触疲劳寿命系数,由机械设计选取齿宽系数.。计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数,由机械设计得试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值计算圆周速度计算齿宽计算齿宽与齿高之比模数齿高计算载荷系数根据.，级精度，由机械设计查得动载系数.，直齿轮，假设，由机械设计查得，由机械设计查得使用系数由机械设计查得级精度小齿轮相对支承非对称布置时将数据代入后得由,查机械设计得，故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计得，.计算模数按齿根弯曲强度设计由机械设计得弯曲强度的设计公式为.确定公式内的各计算数值由机械设计查得小齿轮的弯曲疲劳极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由机械设计查得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数.,由机械设计得计算载荷系数查取齿形系数由机械设计，查得查取应力校正系数由机械设计查得计算大小齿轮的并加以比较故大齿轮的数值大。设计计算对比计算结果由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数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所决定的承载能力，仅与齿轮直径即模数与齿数的乘积有关，可取由弯曲强度算得的模数.，并就近圆整为标准值，按接触疲劳强度算得的分度圆直径算出小齿轮的齿数小齿轮的齿数，取几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度尺宽系数为为,取值为。由得，.本章小结本章主要介绍了螺杆和直齿圆柱齿轮的设计过程及其所用的理论依据，是机械手具体零件的细节设计，进而为机械手零件的生产和装配提供可靠保障，是机械手的加工更科学。开锁机构机械手锥齿轮几何尺寸设计计算.大端模数查机械设计手册取齿形角，齿顶高系数，顶隙系数,大端模数按照弯曲疲劳强度计算.其中，查表得,取,算得查机械设计手册取模数的标准值。.其他参数可知分度圆直径，锥角距齿宽系数查教材机械设计取齿宽﹤齿顶高齿根高齿顶圆直径，齿根角周节分度圆弧齿厚，当量齿数，端面重合度.本章小结本章主要介绍典型零件锥齿轮的设计过程，进步为锥齿轮的加工制造提供理论基础，为我们进行相关参数修订提供依据。开锁机构机械手轴设计.初步估算中间轴的最小直径先按式机械设计手册初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为号钢，调质处理，根据机械设计，取得，于是得考虑轴上键槽的削弱，轴径需加大，取。根据轴向定位的要求确定轴的各段长和直径拟定轴上的零件装配方案，轴上的大部分零件包括齿轮，套筒，轴承和轴承端盖及联轴器几大部分。由计算可的轴的最小直径为,故轴段的直径为。考虑到轴承的宽度及轴承轴向定位等，故取轴段的长度。轴段采用键定位，其尺寸为，由于轴段仅仅是用键来定位的，所以轴段的长度与键的宽度和高度有关，考虑到齿轮轮毂的宽度及轴向定位要求等，。取安装轴承处的轴段的直径，考虑到定位要求，故轴段的长度为。轴段的左端是由推力球轴承固定，为了是轴的受力均匀和稳定，故设计轴段并用支承环进行固定，通过查机械设计手册第三卷，根据选定的推力球轴承的支承环的高度为，并且选定轴的直径，为了使轴承紧密的固定在轴上，轴段的长度选为。轴段用螺母将中间轴固定在中间板上，螺母与中间板中间用垫片隔开，起到密封固定的作用，通过查机械设计手册，垫片的厚为，故轴段的直径，。轴上零件的周向定位齿轮和轴的周向定位采用平键联接。按查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮廓与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计手册，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为。.求轴上的载荷，由机械设计手册查得，计算外力取三维坐标系，将啮合力分解为水平方向的径向力和竖直方向的切向力分别平行轴和轴，再将两个切向力分别向齿轮中心平移，在平移的同时必须加以附加力偶，由切向力和径向力由图中可知作内力图确定危险切面，根据上面的计算结果分别作出水平平面内和竖直平面内的弯矩图和扭矩图，为此先算出,两点的支反力在坐标系平面内在坐标系平面内可以确定轴承的支撑点跨距。水平面弯矩垂直面弯矩.画弯矩图转矩图总弯矩扭矩•