非标机械设计总结

1机械设计方法总结机械设计基本6要素：6要素：1.材料4.机架与机构机械思想基本1.上料4.传料2.加工工艺5.零件之间的关系2.送料5.动作执行3.材料力学6.制图3.分料6.动作方式机械设计逻辑思路简图：机架与机构制图材料，材料力学和加工工艺动作执行零件之间的关系动作方式传料分料送料上料1.材料A.非金属材料：1．红（黑）电木———支架2．透明亚克力（有机玻璃）3．白（黑）塞钢———放置产品4．铁氟龙———放置产品，不伤产品5．硅胶———耐高温ABS（塑胶）POM———小齿轮聚胺脂———耐摩擦（压纸轮），弹力很小6．胶硅胶———耐摩擦，有一点弹性（腹膜架）橡胶———耐摩擦（有较大弹力）优力胶（弹力胶）———耐摩擦，有很大弹力（传墨棒）7．石棉———隔热隔热板8．尼龙———齿轮（降低噪音）9．PVC（管，接头，阀），PP，钢化玻璃10．三叉胶条（镶嵌有机玻璃），衬带（修饰），纤维布11．密封：A.生料带，密封胶（耐腐蚀），玻璃胶（防水），PVC胶（粘性）;B.氟橡胶,PEEK,PVDF,三元乙炳胶,OVA胶条例外:铁氟龙胶布(耐高温),喉箍,肘夹(快速夹),拉紧扣(快速夹)B.金属材料1．铁灰铸铁:HT200,HT250(机架,齿轮,摩擦滑块)技术要求：铸件表面无冷隔，裂纹，缩孔，穿透性缺陷和严重的残缺缺陷（如欠铸和机械损伤）球墨铸铁:QT600-3,QT700-2(抗拉强度高,耐磨),QT250(油棒限位套)可煅铸铁:KTB350-04S136H（不锈铁）冷扎板———镀锌板（SPGC）热扎板2．钢碳素结构钢：Q235A=A3（焊件，结构件）优质结构钢：10#（韧性高，可做支撑件），45#（齿轮，轴，蜗杆等），65Mn（弹簧）低合金高强度结构钢：Q295A合金结构钢：40Cr，45Cr（齿轮，轴，曲轴，摩擦滑块），镀铬棒型钢：冷拉圆钢（方钢，角钢，扁钢），屈服极限高，塑性差例外：角铁，角铝钢管：普通钢管，焊接钢管，无缝钢管不锈钢：SUS304，SUS316（板，块）3．铜锡青铜（铸造），非常耐磨黄铜（H62）234．铝及铝合金AL6061（块，板）铸造铝合金（机壳）2．加工工艺铣床（铣刀）镗孔，绞孔；钻床（钻头）车床（车刀）；刨床；切割机————磨床线切割（慢走丝），火花机精雕加工；数控加工铸造（支架）滚板机；冲床；焊接表面处理：砂，擦，抛，磨铁（钢）：高频淬火，调质处理，热处理（；手电钻HRC55-58度），冷处理，自然时效，人工时效，表面黑色，镀铬，电泳，烤漆（亮白，光滑电脑白漆，皱纹白，暖灰色，黑色）铝：氧化黑（白）色，电硬黑（白），喷砂氧化，茶色氧化自然时效：放在露天半年到一年或更长时间，消除内应力，减小变形，稳定尺寸，保持精度。100-150℃，铸铁500-600℃）8-15H保温，然后缓慢冷却到室人工时效：将工件加热（钢温。冷处理：淬火后，置于0℃以下的低温介质（-30℃-150℃），冷却，使奥氏体变为马氏体，提高硬度和耐磨性，稳定尺寸，提高钢的铁磁性。3.材料力学拉伸压缩强度计算：塑性材料：[б]=бs/ns(拉伸=压缩)压缩=（4-5）ｘ拉伸脆性材料：[б]==бb/nb安全系数：ns=1.2-2.0nb=2.0-3.5бp___比例极限бe____弹性极限бs___屈服极限бb____强度极限)强度条件：бmax=FN/A≦[б](校核强度，设计截面，确定许可载荷虎克定律：1.[б]=E*2.[б]=Fn/Aε(许用应力=弹性模量x应变)ε=△L/L3.△L=Fn*L/E*A(绝对变形=轴力*杆长/弹性模量*横截面积)ε’=-u*ε(横向线应变=-泊松比*弹性模量)ε’=d/d(横向线应变=横向绝对变形*杆径)伸长率：δ=(L1-L)/Lε=L/L断面收缩率：(A1-A)/Aδ5％为脆性材料δ5％为塑性材料剪切强度：强度条件：τmax=Fn/A≦[τ](校核强度，设计截面，确定许可载荷)塑性材料[τ]=（0.6-0.8）[б1]（许用拉应力）脆性材料[τ]=（0.8-1.0）[б1](许用拉应力）挤压强度：τ1max=FN/A≦[τ1]塑性材料[τ1]=（1.5-2.5）[б1]（许用拉应力）脆性材料[τ1]=（0.9-1.5）[б1]（许用拉应力）扭转强度：M=9550P/nM（外力偶矩）P：功率（KW）n：转数（r/min）≦τmax=Mmax/Wp[τ]塑性材料[τ]=（0.5-0.6）[б1]（许用拉应力）脆性材料[τ]=（0.8-1.0）[б1](许用拉应力）Wp（扭转截面模量）=pi*D三次方/16(实心)Wp（扭转截面模量）=pi*D三次方/16*（1-α四次方）（空心）(实心)（空心）Ip（极惯性矩）=pi*D四次方/32Ip（极惯性矩）=pi*D四次方/32*（1-α四次方）α=d/D弯曲强度：抗强度条件：τmax=Mmax/Wz(弯截面模量)≦[τ](校核强度，设计截面，确定许可载荷)Wz:抗弯截面模量Iz:轴惯性距弯曲决定因素：强度，扭度，转角材料力学对设备影响：安全性，稳定性，材料是否节省45设备不稳定因素：1．2．3．4．加工尺寸错误装配有误材料内力变化强度大于许用应力4.机架与机构A．机架整体机架：1.SB横梁，Ｃ形槽，角铁，圆形管，方形管，长方形管,铝型材2.局部机架:1.2.3.铸造机体铝型材,直立板+调节盘,加强筋,桥型直立板,倾斜板,水平板柱子,板+柱子,板+柱子+板箱体,直立板+柱体零件形状构成：圆型，方型（两边形），三边形，四边形，五边形，六变形…………………坐标系B．机构1.动力源:A.汽缸:无杆,单杆,双杆,旋转汽缸,机械手B.马达:普通马达,变速马达,电磁刹车马达,步进马达,伺服马达吸风机,鼓风机,真空泵,抽油泵各种马达计算公式:A．伺服马达，步进马达1．自启动运转(低速领域，大的加速转矩)/定位时间（动作派波数ｓ=(L/Lrev)*(360度/θ）)为运转派波速度：动作派波数（θｓstep角）2．加速运转时：加速时间=定位时间*0.25(s)运转派波速度f[HZ]=（动作派波数-启动派波数*加减速时间）/（定位时间-加减速时间）=(A-f1*t1)/(t0-t1)运转速度=（运转派波速度*step角*60）/360计算加速转矩：自启动运转时：Ta=[转子惯性惯量+全惯性惯量）*pi*step角*（运转派波数）平方/180度*系数]=[(Jo*i平方+Jl)*pi*平θs*f2方/180度*n]n=3.6度/θs加速运转时：Ta=[转子惯性惯量+全惯性惯量）*pi*step角*（运转派波速度-启动派波速度）/180度*加减速时间]=[(Jo/i平方+Jl)*pi*s*θ（f2-f1）/180度*t1]必要转矩：必要转矩=（负载转矩+加速转矩）*安全率=（Tl+Ta）*（1.5~2）加减速斜率：20或30（部分伺服步进加减速斜率=(加减速时间/运转派波速度-启动派波速度)=(t1/f2-f1)条件）惯性惯量比=（机器全惯性惯量/马达转子转动惯量）=Jl/J0*减速比的平方10负载转矩：丝杆驱动：Tl=[（F*P1/2*pi*η）+(μoFoP1/2pi)]/iF=F1+mg(sinα+μcosα)皮带轮驱动：）η/2*iTl=[（μF1+mg）*D/2*pi*齿轮，小齿条传动：Tl=（F*pi*D/2*pi*）=*iη*i（F*D/2*η）F=F1+mg(sinα+μcosα)实测：Tl=F1*D/2Tl=负载转矩F=轴向载重F1=外力m=总质量（kg）Fo=预压载重=1/3Fμo=预压螺帽内部摩擦系数（为0.1~0.3）μ＝动面摩擦系数（滑0.05）效倾η＝率（0.85~0.95）i=减速比P1=螺杆螺距α＝斜角D=直径g=重力加速度（9.8）伺服马达，步进马达选用方法：1．必要解析度）θs=[360*要求解析度（ΔＬ/丝杆螺距]ΔＬ为0.03mm/step）2．派波数3．加减速时间=定位时间*0.254．派波速度=(A-f1*t1)/(t0-t1)5．运转速度=（f2*θs*60/3606．必要转矩：必要转矩=（负载转矩+加速转矩）*安全率=（Tl+Ta）*（1.5~2）7．加减速斜率：20或30（部分伺服步进加减速斜率=(加减速时间/运转派波速度-启动派波速度)=(t1/f2-f1)条件）8．惯性惯量比=（机器全惯性惯量/马达转子转动惯量）=Jl/J0*减速比的平方10AC减速马达，调速马达，电磁刹车马达等选用方法：61．速度——转数2．必要转矩=负载转矩*2负载转矩=丝杆驱动：Tl=[（F*P1/2*pi*η）+(μoFoP1/2pi)]/iF=F1+mg(sinα+μcosα)皮带轮驱动：）η/2*iTl=[（μF1+mg）*D/2*pi*齿轮，小齿条传动：Tl=（F*pi*D/2*pi*）=*iη*i（F*D/2*η）F=F1+mg(sinα+μcosα)实测：Tl=F1*D/2=J*i的平方3．全惯性惯量≤永许惯量电动机选型比较法：钳形电流表测量比较低于额定电流钳形电流表测量比较高于额定电流70%为大马拉小车40%为小马拉大车分割器扭矩计算方法分割数：S=8驱动时间1/3；定位时间2/3驱动角θ=360*驱动时间/（驱动时间+定位时间）=120°回转数N：N=60rpm效率：η凸轮系改良之正玄曲线最大非向性速度最大非向性加速度Vm=1.76Am=5.53凸轮轴最大扭力系数出力轴最大角加速度Qm=0.99α=Am*（2PI/S）*[（360/θ）*（N/60）]的平方惯性扭矩Ti=I*αI为全惯性惯量实际负载扭矩Te=（Ti+Tf）*1.8Tf为摩擦转矩入立轴转矩：Tc=[360/（θ*S）]*Qm*Te功率P=（Tc*N）/（9750*η）：风扇选定公式Po=η(Po+Pl)η)/η]=1071WPl=[Po(1-必要风速；Q=m*cp*(T-Ta)=ρv*cp*(T-Ta)V=Q/ρ*cp*(T-Ta)=[1071/1.1*1000*(60-30)]=0.032[米立方/s]=1.92[米立方/min]最大风速为V1=V*（1.5~2）空气密度ρ=1.1空气比热cp=1000惯性惯量计算公式：78圆柱体：Jx=1/8*m*D的平方=pi*ρ*L*D的四次方Jy=1/4*m[（D的平方/4）+（L的平方/3）]偏心圆柱体：JX=Jx+m*L的平方中空圆柱体：（Jx=1/8*m*（D1的平方+D2的平方）=[pi*ρ*L*D1的四次方-D2的四次方）/32]Jy=1/4*m{[（D1的平方+D2的平方）/4]+（L的平方/3）}立方体：Jx=1/12*m*（A的平方+B的平方）=1/12*ρ*A*B*C*（A的平方+B的平方）Jy=1/12*m*（B的平方+C的平方）=1/12*ρ*A*B*C*（B的平方+C的平方）不通过重心的转轴之惯性惯量：JX=Jxo+m*L的平方=1/12*ρ*A*B*C*（A的平方+B的平方+12L的平方）直线运动物体惯性惯量：J=m*(v/w)的平方=m*(A/2pi)的平方[kg.平方米]2．齿轮，链轮，带轮减小累计误差方法：1．模数减小；2加工精度；3增加传动齿轮数。传动比=主传动齿数比/从动齿数比=起始齿轮齿数*连轴末齿轮/最末齿轮齿数*连轴起齿数直齿（径向力）：外直齿，内直齿（在同一轴上改变转动方向）参数：模数，齿数，压力角斜齿轮(轴向，径向力)：参数：模数，齿数，压力角，螺旋方向，螺旋角m=z/cosθ锥齿轮：参数：大端分度圆直径，齿数，大端模数，分锥角θ蜗杆：模数，蜗杆头数，齿形角，导程角，旋线方向，中心距蜗轮：模数，蜗杆头数，齿形角，中心距同步轮：P节距丝杆：外径，螺旋方向，螺距链轮：节距P，齿数Z，滚子直径d，链高H2分度圆直径：d=P/sin(180/Z)齿顶圆：dmax=d+1.25*p-d1齿根圆：dmin=d-d1凸缘直径：dt=p*cot(180/z)-1.04H2-0.76链条:节距，内节内宽，滚子直径，销直径，销长，链高，链厚3．轴，轴承运用无内环针型滚柱轴承角力球