非标机械设计方法总结（二）

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*0.25

4． 派波速度=(A-f1*t1)/(t0-t1)

5． 运转速度=（f2*θs*60/360）

6． 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：

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) >20 或 30（部分伺服步进

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<10

AC 减速马达，调速马达，电磁刹车马达等选用方法：

1． 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)]/i

F=F1+mg(sinα+μcosα)

皮带轮驱动：

Tl=[（μF1+mg）*D/2*pi*η）/2*i

齿轮，小齿条传动：

Tl=（F*pi*D /2*pi*η*i）=（ F*D /2*η*i）

F=F1+mg(sinα+μcosα)

实测：Tl=F1*D/2

3． 全惯性惯量≤永许惯量=J*i 的平方

电动机选型比较法：

钳形电流表测量比较低于额定电流 70%为大马拉小车

钳形电流表测量比较高于额定电流 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 Vm=1.76

最大非向性加速度 Am=5.53

凸轮轴最大扭力系数 Qm=0.99

出力轴最大角加速度 α=Am*（2PI/S）*[（360/θ）*（N/60）]的平方

惯性扭矩 Ti=I*α I 为全惯性惯量

实际负载扭矩 Te=（Ti+Tf）*1.8 Tf 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)

Pl=[Po(1-η)/ η]=1071W

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：8

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

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

角力球轴承

推力球轴承

轴承的按装方法：

1.衬盖，衬套，端盖

2.单板承载——衬套，加内套调节

3．轴承夹紧

4．滚筒部件组装

5．气动离合器，弹簧离合器

6．磁粉制动器，电磁制动器

7．皮带打滑，零件打滑

8．轴承做滚子用

4．运动机构

凸轮（板形，柱形），偏心轮（重型利用惯性，一半大，一半小），曲轴

槽杆，撑杆，铰链四杆机构（自由度，急回特性）

丝杆，齿轮齿条（定距控制）

滑轮，皮带，链条（任意方向控制）

联轴器

离合器：插销离合器，齿合离合器，牙嵌式离合器，摩擦式离合器，电磁离合器，电气离合器

凸轮与齿轮多转离合，凸轮单转离合10

弹簧：拉伸，压缩，扭转，涡漩，转角

齿轮，链轮，带轮

间歇机构：气动，滚珠，棘轮（棘爪，双棘爪，可调棘爪，摇摆棘爪），槽轮（外槽，内槽，空间

槽轮），部分齿轮（外齿，内齿），凸轮

5．夹具（圆盘上，边缘，产品夹具）

1．凸轮，偏心轮，曲轴（自身，自身+弹簧，凸轮压紧），连杆，齿轮齿条

2．弹簧+内六角螺丝；弹力胶

3．摆动+螺丝锁紧

摆动+弹簧+螺丝锁紧

摆动+涡轮涡杆（正向转动，防止震动）

4．直线+压紧轮

直线直接压紧

连接件：蝶形螺丝，梅花螺丝，旋扭螺丝，调位手柄，球头手柄，六角螺母

6．调节

滑块滑动（X，Y 方向同时调节），摆动，螺母调节，螺母左右调节

丝杆调节，丝杆+旋扭，丝杆+直线凸轮

偏心轮，凸轮，曲轴

齿轮齿条，蜗轮蜗杆

齿轮在两块调节板之间

调节件：蝶形螺丝，梅花螺丝，旋扭螺丝，调位手柄，球头手柄，六角螺母

摇手，表盘摇手等

调节尺度：直尺 千分尺

调节旋扭 调节直尺

百分表（千分表） 分度盘

5．零件之间的关系：

螺丝（平垫，弹垫，锁定），螺母（锁紧轴承），插销（定位，固定）

卡环，键+螺丝，（销钉，弹簧销），滑块+螺丝，滑块夹紧，齿形，四面阻挡，无形力（磁铁，吸

盘）

6．制图

三视图，剖视图，局部视图，辅助视图，深度剖视图，断裂视图

几何公差（基孔制，基轴制）（配合，定位）（GB/T 1800.3-2005 IT8）

形位公差（配合，定位）（GB/T 1184-2005）

基孔制（下偏差为 0，基本偏差代号“H”），基轴制（上偏差为 0，基本偏差代号“h”）：间隙配合，

过渡配合，过盈配合

配合优先用机孔制，但特殊情况用基轴制（冷拉钢，在同一基本尺寸的轴上，与某些标准件外购

件配合用）

间隙配合：最大间隙 L-最小间隙 d=配合公差

过渡配合：最大间隙 L-最大过盈 d=配合公差

过盈配合：最小过盈 c-最大过盈 d=配合公差

注意：过盈为绝对值的负号。11

粗糙度

加工工艺：砂，擦，抛光，打磨

铁（钢）：高频淬火（35~38 度，调质处理（28~30 度，热处理（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。

人工时效：将工件加热（钢 100-150℃，铸铁 500-600℃）8-15H 保温，然后缓慢冷却到室

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。

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1.上料

升降台，链条

2.送料

1．静止料斗

2．震动盘

3．推板式料斗，往复式料斗，直齿往复料斗

4．扇形板式料斗，齿形摆动料斗

5．转筒滑槽式料斗，钩式定向料斗，

转盘孔式料斗，齿形旋转料斗，丝杆

圆盘带成型缺口料斗（星轮），摩擦盘式料斗，喷油（吹气）搅拌料斗

二次定向：

缺口法

转角法

挤压法

3.分料，装料

1．转（齿轮）

2．摆

3，直线运动（上下左右）

4．丝杆

5．顶钢珠

装料：星轮进，星轮出

4.传料

1．管式螺纹

2．竖直槽式

3．斜槽式

4．水平式

5．摩擦式（皮带挤压）

6．曲线槽式

7．蛇形

8．之字型

9．分层式传料

10．夹具来回运动

11．夹具式运动（上下左右均可动）

11．圆盘

12．皮带

13．链条（水平）

14．双曲柄机构

15．丝杆

16．齿型（上，侧边），柱形连续送料（星轮进料，摩擦出料）

17．双联机械手（直线，圆周）

5.动作执行

1．柱形支撑

2．调节

3．滑轨，导柱（承受力与力矩）

4．定位柱

5．夹具（销,磁铁,柱,块定位）

6.缓冲器

6.动作方式

1．滚（星轮送料）

2．抓13

3．推

4．拉

5．机械手

6．吸

7．磁

8．吹

9．重力

10．直线

11．圆周

12．夹具

13．机架，零件与零件的关系，

是否好装配

是否干涉

零件是否好加工（做更多的零件）

其它方法总结：

定位方法：

1.小孔定位

2.光纤[正极耳，滚筒旋转间歇运动（用旋转夹具实现）]

3．摄相头

夹具合并分开方法：距离变化

氮气弹簧（门上用件）

在凸轮上滑动的滚子直径 ≤0.8 理论曲线直径的最小值

毛刷材料：尼龙，碳纤维

钣金：折弯系数≤1：

Q235：0.84

不锈钢：0.82

锰钢：0.98

热塑性塑料：

1.无定型————外壳，不易弯曲

2.半结晶型———机械强度高

填料和增加材料：

玻璃纤维增加强度，坚固度，提高应用温度

矿物和玻璃体主要用于减少翘曲。

产品成本的计算方法：

1． 品种法

2． 分批法

3． 分步法14

冲裁间隙（冲孔，落料）：

Z=(D-d)/2

分 4 个部分：

1．毛头 2.断裂带 3.剪切面 4.模棍面

合适，间隙大，间隙小

电气用件：

开关：

SB：按扭 SSR：固态继电器（低压控制高压）

保护：

KM：接触器 KA：中间继电器（2，5，12，220V）

232 串口线接串口卡

钢珠滚轮

钢珠柱塞

德士分割器精度：±30sec~±75sec

氧化铝铜：焊接棒

20CrMnTi 做滚槽刀 Cr12 SKD11 模具钢