面粉袋碼垛機設(shè)計論文說明書

1、. . . . 機電工畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目: 面粉袋碼垛機設(shè)計學生：學號：專業(yè)班級：指導教師： 2012 年 5 月 19 日44 / 48目次1 前言111課題的背景11.2課題的意義11.3課題的設(shè)計目的21. 4課題的主要設(shè)計容22 設(shè)計進度安排和任務(wù)書32.1設(shè)計進度安排32.2設(shè)計任務(wù)分析32.2.1本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)32.2.2碼垛機的技術(shù)要求42.2.3尺寸與動力分析43 設(shè)計方案的確定53.1總體方案的論證和選定53.2主要部件方案的確定73.2.1水平方向的移動方案73.2.2豎直方向的移動方案83.2.3繞豎直方向的轉(zhuǎn)動方案83.2.4實現(xiàn)面粉袋交錯放置的方案確定84 設(shè)

2、計計算書94.1齒輪傳動的設(shè)計計算94.1.1.驅(qū)動齒輪傳動的電動機的選擇94.1.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級104.1.3.按齒根彎曲強度設(shè)計104.1.4.計算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)134.2 絲杠的設(shè)計與校核134.2.1，螺桿和螺母材料的選擇134.2.2.螺桿螺紋數(shù)據(jù)的初步設(shè)計與校核134.2.3.螺母的參數(shù)選擇與設(shè)計校核174.3驅(qū)動絲杠螺母傳動的齒輪的設(shè)計與校核184.3.1驅(qū)動齒輪的電動機的選擇184.3.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級194.3.3按齒根彎曲強度設(shè)計194.3.4計算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)224.4驅(qū)動手爪上下移動的齒輪齒條傳動機構(gòu)的設(shè)計與

3、計算224.4.1.驅(qū)動蝸桿傳動的電動機的選擇234.4.2選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級234.4.3.校核齒輪的齒根彎曲強度234.4.4.計算齒輪的幾何尺寸參數(shù)254.4.5齒條的設(shè)計計算254.5間歇機構(gòu)（不完全齒輪）的設(shè)計與計算254.5.1.驅(qū)動齒輪傳動的電動機的選擇254.5.2.不完全齒輪布滿齒后的齒輪傳動的設(shè)計與計算264.5.2.1.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級264.5.2.2按齒根彎曲強度設(shè)計274.5.2.3.計算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)294.5.3不完全齒輪的周節(jié)數(shù)值與首，末齒齒頂高系數(shù)的確定304.5.4.連續(xù)傳動性能的校核314.5.5.鎖止弧的設(shè)計3

4、14.5.6.主動輪在相鄰兩鎖止弧之間的齒數(shù)354.5.7.不完全齒輪靜止時間和運動時間的確定354.5.8.繪制工作圖364.6 軸的設(shè)計與校核365 設(shè)備的安裝與調(diào)試385.1 設(shè)備的安裝385.2設(shè)備的調(diào)試396 設(shè)備的維護與保養(yǎng)40畢業(yè)設(shè)計總結(jié)41致42參考文獻431 前言11課題的背景近幾年來，碼垛機市場發(fā)展十分迅速。隨著科技的發(fā)展，碼垛機也經(jīng)過了幾年的快速發(fā)展，世界自動化碼垛行業(yè)已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，與碼垛機產(chǎn)業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也都日漸完善，但是我國的碼垛機市場還遠沒有發(fā)展成熟，并且有很大的發(fā)展空間。同一些發(fā)達國家相比，我們國家在這方面還有很大的差距。隨著科技的進步，市場經(jīng)濟在快速發(fā)

5、展，市場經(jīng)濟體制也在不斷地完善，碼垛機技術(shù)水平在提高、產(chǎn)品質(zhì)量在上升，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴展，因此我國的碼垛機市場將會有更光明的前景。現(xiàn)今，大多數(shù)用戶企業(yè)使用的碼垛方式有四種：一種是人工碼垛；第二種是使用傳統(tǒng)方式的碼垛機碼垛；第三種是使用碼垛機器人的方式碼垛；第四種是使用全自動的碼垛設(shè)備來完成碼垛工作。由于一些經(jīng)濟和技術(shù)條件的原因，現(xiàn)在的企業(yè)使用比較多的還是傳統(tǒng)的碼垛方式，但就長遠發(fā)展趨勢來看，全自動碼垛機器人的發(fā)展空間不容小視。面粉袋碼垛機就是將已裝好袋的面粉，按一定排列方式碼放在托盤上，自動堆碼，并且可在堆碼多層后推出，然后被叉車運往倉庫儲存。碼垛機的使用可大減少勞動人員的數(shù)量和降低勞動強度，

6、能最大限度的節(jié)省空間。在當今競爭如此激烈的社會里，面粉袋碼垛機是面粉生產(chǎn)線中的一套必不可少的重要設(shè)備。1.2課題的意義方便面粉的生產(chǎn)，提高面粉行業(yè)的生產(chǎn)效率，更加方便人們的生活。采用全自動的面粉袋碼垛機使面粉袋碼垛方式的調(diào)整十分方便、簡單。堆垛效率高，可大大節(jié)省人力資源，降低工人的勞動強度。自動化程度高，能夠大大的提高生產(chǎn)效率。1.3課題的設(shè)計目的兩年的機械類基礎(chǔ)知識和一年半專業(yè)知識的學習，使我們擁有了一定的機械知識。畢業(yè)設(shè)計的目的就是讓我們充分運用學過的知識來完成自己所選題目所要求的設(shè)計，并對我們?nèi)臧氲膶W習成果做一個檢測。我選擇的課題是面粉袋碼垛機設(shè)計，是工程機械類設(shè)計，就是運用機械設(shè)計，

7、機械原理，機械控制，機械制圖等知識來完成面粉袋碼垛機的驅(qū)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與一些校核計算等工作，溫習和鞏固我們學過的知識，并且培養(yǎng)我們設(shè)計簡單機械的能力。另外，可以培養(yǎng)我們在生產(chǎn)實踐中學會進行調(diào)查研究、收集資料以與整理、分析、利用資料的能力；培養(yǎng)我們在生產(chǎn)實踐中學會查閱外有關(guān)的技術(shù)文獻并利用這些文獻的能力，從而提高自學能力。還能夠很好的培養(yǎng)我們積極主動完成設(shè)計任務(wù)的責任心和敢于創(chuàng)新的精神。1. 4課題的主要設(shè)計容本課題是面粉袋碼垛機設(shè)計，主要的設(shè)計容有該課題將要完成面粉袋碼垛機的設(shè)計，該機用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)碼垛操作，包括動力傳遞、擺放機構(gòu)等的設(shè)計，也包

8、括電氣控制元件的選型。整機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成總裝圖的設(shè)計、主要部裝和零件圖。手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動，通過齒輪傳動機構(gòu)，連桿機構(gòu)或者其它合適的機構(gòu)來完成。手爪在手臂上的水平移動，通過導軌移動，絲杠螺母傳動，或者齒輪齒條傳動機構(gòu)等來完成手爪相對于手臂上的滑塊的豎直方向的移動，通過齒輪齒條傳動機構(gòu)，或者齒輪齒條傳動機構(gòu)來完成。并且在采用齒輪齒條機構(gòu)時需要兩個齒輪分別安裝在齒條的兩側(cè)，以防止齒條的受力不均造成損害。面粉袋在托盤上的90度交叉放置，通過不完全齒輪間歇機構(gòu)來實現(xiàn)四袋面粉的井字形放置2 設(shè)計進度安排和任務(wù)書2.1設(shè)計進度安排表2-11序號項目名稱容要求完成時間備注1外文資料翻譯按學校給定的格式與容

9、要求進行2012.1.203.6寒假期間基本完成2完成畢業(yè)設(shè)計方案論證報告包含參觀、實習、調(diào)研、搜集資料、方案分析比較和論證等容2012.3.63.20完成主要工作、預(yù)計工作進度等3畢業(yè)設(shè)計圖紙設(shè)計和設(shè)計說明書編寫按任務(wù)書要求完成2012.3.215.254畢業(yè)設(shè)計答辯分組與答辯安排根據(jù)專業(yè)和設(shè)計題目類型進行分組2012.5.255.262.2設(shè)計任務(wù)分析2.2.1本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)該課題將要完成面粉袋碼垛機設(shè)計，該機用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)碼垛操作，包括動力傳遞、擺放機構(gòu)等的設(shè)計，也包括電氣控制元件的選型。整機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成總裝圖的設(shè)計、主要部裝和零件圖。 使學生經(jīng)歷機

10、械設(shè)計的綜合訓練，回顧以前所學知識，并綜合利用所學知識。本課題容包括機械傳動和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒有參考圖紙和資料，根據(jù)功能要求進行設(shè)計，完成規(guī)定任務(wù)。2.2.2碼垛機的技術(shù)要求空面粉袋尺寸為：900*500(長*寬)（單位mm）;裝完面粉后的尺寸：800*400*150（長*寬*高） (單位mm);碼垛數(shù)量：只考慮碼垛四袋面粉，即將四袋面粉呈井字型交叉放置在托盤上；碼垛圍：800*800*300（長*寬*高）（單位mm）;裝滿面粉后面粉袋重量：50kg;面粉袋的90度交叉放置：通過間歇運動家機構(gòu)實現(xiàn)；抓手形式：鏟子式，工作時將面粉袋從傳送帶的末端鏟起；控制系統(tǒng)：整個機器需要控制系統(tǒng)的控制，但不作

11、為設(shè)計容。2.2.3尺寸與動力分析碼垛機的運動由x方向的移動，z方向的移動，繞z方向的轉(zhuǎn)動和手爪的間歇運動。根據(jù)工作要求，設(shè)計碼垛機的總體尺寸x方向的手臂的長度為1300mm;z方向立柱的高度1500mm;整個面粉袋碼垛機需要四個電動機來驅(qū)動，根據(jù)工作需求都選用自帶減速器的減速電機，自行選擇減速電機的各項參數(shù)，具體位置電機的選擇見后面的計算。3 設(shè)計方案的確定3.1總體方案的論證和選定綜合考慮各方面因素，想出了以下幾種方案:方案一：如上圖所示，這種手臂和機身的配置形式是立柱式，適合于回轉(zhuǎn)型，俯仰型和屈伸型機械手，因而這是一種最常見的配置方式。這種配置形式的手臂可以在水平面回轉(zhuǎn)，具有占地面積小，

12、工作圍大的特點。立柱可以安裝在生產(chǎn)線的末端上，為一臺機床服務(wù)，也可以在立柱上添加加行走裝置，為多臺機床服務(wù)。如圖所示即為單臂的立柱式機械手，它可以實現(xiàn)多個方向的運動。繞豎直方向的轉(zhuǎn)動既需要抓持機構(gòu)的轉(zhuǎn)動，也需要手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動。把抓持機構(gòu)安裝在大臂的前端，使手爪可以繞小臂轉(zhuǎn)動，由于要求面粉袋在托盤上能交錯放置，所以手爪的轉(zhuǎn)動使用間歇機構(gòu)來實現(xiàn)。但豎直方向的立柱可以固定不動，豎直方向的移動可以安置在小臂上，通過蝸輪蝸桿傳動來實現(xiàn)。水平方向的移動通過絲杠螺母傳動來完成。這四個運動都用伺服電動機來驅(qū)動。方案二：采用立柱式機械手來完成面粉袋的碼垛。豎直方向的運動采用凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)，其它的設(shè)計容同上。但

13、凸輪機構(gòu)中的凸輪不能做的太大，因此立柱的行程就不能保證達到要求的長度。另外，大凸輪即使制造出來，也很難確保它的機械特性，從而影響到整個機器的使用壽命。方案三：如上圖所示，手臂與機身的配置形式為屈伸式的，小臂相對于大臂可以做屈伸運動，大臂又可相對于機身做回轉(zhuǎn)運動和俯仰運動。因此手臂夾持中心的運動軌跡為一空間曲線。這種配置方式能有效地利用空間，并能繞過障礙物夾持和送放工件，但機械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，無形中就增加了設(shè)計，加工，生產(chǎn)這種機械手的成本，也會使它的使用費用比較高，超過了大多數(shù)企業(yè)的支付能力，不利于這種機械手的推廣利用。方案四：如圖所示，這是一種框架式碼垛機，在空間坐標系中可實現(xiàn)沿x,y,z軸

14、三個方向的移動和繞z軸的轉(zhuǎn)動，以保證在各個方向和位置的面粉袋的夾持，并且轉(zhuǎn)動的手爪可以實現(xiàn)面粉袋在托盤上的交錯放置。導軌實現(xiàn)的是x,y軸方向的移動，需要通過伺服電動機來驅(qū)動。Z軸方向的運動可以通過螺旋機構(gòu)實現(xiàn)。抓持機構(gòu)的安裝如圖所示，使手爪可以繞數(shù)值立柱轉(zhuǎn)動，由于要求面粉袋在托盤上能交錯放置，所以手爪的轉(zhuǎn)動使用間歇機構(gòu)來實現(xiàn)。這種方案碼垛機的設(shè)計比較簡單，但占地面積比較大，且控制裝置不好安裝。方案五：面粉袋在托盤上的放置要求呈90度交錯放置，可以采用間歇機構(gòu)來實現(xiàn)。而間歇機構(gòu)也可以安裝在托盤上，使托盤能夠在恰當?shù)臅r間轉(zhuǎn)動來滿足碼垛的要求，這樣一來機械手的設(shè)計制造變得簡單了一些，但托盤的設(shè)計制造

15、卻變得復(fù)雜了，并且必要的時候還需要另一個控制系統(tǒng)，同時還使整個機構(gòu)的占地面積增大了，不能滿足機械設(shè)計的保持結(jié)構(gòu)盡量緊湊，減少占有空間的要求。方案六：水平運動采用框架結(jié)構(gòu)在導軌上實現(xiàn)，由伺服電動機來驅(qū)動。豎直方向的運動采用曲柄連桿機構(gòu)驅(qū)動，手抓的轉(zhuǎn)動還由間歇機構(gòu)來完成。以上各種碼垛機的控制系統(tǒng)都是由程序控制裝置和位置檢測裝置組成。程序控制裝置指揮機械手按規(guī)定的程序進行運動，如動作順序，運動時間，運動軌跡，運動速度等；位置檢測裝置是檢測機械手的運動是否到達了確定的位置。 碼垛機的主要控制元件，包括可編程控制器、變頻調(diào)速控制器、接近開關(guān)，按鈕開關(guān)和接線端子等。高品質(zhì)的硬件和由專家設(shè)計的專門控制軟件相

16、結(jié)合，實現(xiàn)了系統(tǒng)高度的自動化。完善的安全聯(lián)鎖機制，可以對設(shè)備和操作人員提供保護。圖形顯示觸摸屏使碼垛機操作簡單，故障診斷容易，同時方便了檢修和維護。抓持機構(gòu)的轉(zhuǎn)動要通過電動機來驅(qū)動，電纜要用電刷。長時間運轉(zhuǎn)中需求的電纜要使用運動電纜，并且用拖鏈保護，用鎖扣盡可能固定好電纜。但綜合各方面因素考慮，發(fā)現(xiàn)方案二凸輪制造困難，并且很難確保它的機械特性，從而影響到整個機器的使用壽命；方案三中的機械手雖然自動化程度非常高，但機械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，無形中就增加了設(shè)計，加工這種機械手的成本；方案四中框式碼垛機設(shè)計比較簡單，但占地面積比較大，且控制裝置不好安裝；方案五中將間歇機構(gòu)安裝在托盤上，減輕了手抓的設(shè)計復(fù)

17、雜度，但卻增大了托盤設(shè)計的復(fù)雜度，并且控制系統(tǒng)不能只用一套；方案六中連桿機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，但要設(shè)計一定的運動軌跡的連桿機構(gòu)卻不是一件簡單的事，并且占用的空間比較大。所以方案一比較合適，自動化程度比較高，并且占地面積比較小。3.2主要部件方案的確定3.2.1水平方向的移動方案手臂相對于立柱的運動采用齒輪傳動，小齒輪為主動輪，由減速電機帶動，大齒輪是一個齒圈，套在立柱上的一定位置，與小齒輪完成嚙合，從而達到設(shè)計要求，滿足設(shè)計需求。3.2.2豎直方向的移動方案手爪在手臂上的水平移動采用絲杠螺母傳動完成，絲杠的轉(zhuǎn)動通過齒輪傳動實現(xiàn)，大齒輪安裝在絲杠的一端，小齒輪為主動輪，由減速電機帶動，與大齒輪嚙合，從

18、而帶動絲杠轉(zhuǎn)動滿足設(shè)計要求。3.2.3繞豎直方向的轉(zhuǎn)動方案手爪相對于手臂的上下移動通過齒輪齒條傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，減速電動機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪的轉(zhuǎn)動引起齒條的上下移動，從而完成手抓的上下移動，以適應(yīng)面粉袋高度的變化，更好的完成堆垛任務(wù)。3.2.4實現(xiàn)面粉袋交錯放置的方案確定面粉袋在托盤上的90度交叉放置，通過采用不完全齒輪間歇機構(gòu)來實現(xiàn)，四個面粉袋成井字形放置，不完全齒輪的示意圖如下圖3-1所示 圖3-14 設(shè)計計算書4.1齒輪傳動的設(shè)計計算4.1.1.驅(qū)動齒輪傳動的電動機的選擇（1）電動機的類型的選擇 按照設(shè)計要求，碼垛機的工作需求以與電動機的最佳安裝位置，選用自帶減速器的R系列的減速電機。因為

19、需要法蘭裝置將減速電機固定，所以選用RF系列減速電機。 （2）電動機功率的確定 面粉袋碼垛機手臂繞立柱轉(zhuǎn)動所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計要求，；所以。 由減速電機到齒輪的傳動的總效率，為齒輪傳動的效率，為滾動軸承的傳動效率，查表1-15（機械傳動和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機的輸出功率。根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的額定功率為.(3)電動機轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計要求，大齒輪的轉(zhuǎn)動速度，由于單級齒輪的傳動比為，則電動機的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機的型號為RF37-DR63M4。4.1.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級1）根據(jù)面粉袋碼垛機

20、的運動需要，選用直齒圓柱齒輪傳動；2）手臂相對于立柱的旋轉(zhuǎn)速度并不高，故選用8級精度（GB1009588）;3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度達到240HBS,小齒輪的材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度達到280HBS,兩者材料硬度相差為40HBS，滿足設(shè)計要求。5）取齒輪的傳動比為,選小齒輪齒數(shù)=23，則大齒輪齒數(shù)=3.3*23=75.9,?。?）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時。4.1.3.按齒根彎曲強度設(shè)計 設(shè)計公式為 （1）先試計算小齒輪的直徑，其計算公式為 1）試選載荷系數(shù)=1.2;2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=3）由于小齒輪做懸臂布

21、置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；4）根據(jù)表10-6查得所選材料的彈性影響系數(shù)=189.8；5）根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強度極限分別為=550Mpa，=600Mpa;6）小齒輪和大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60=60*13*1*（2*8*300*15）=5.616*= 7）根據(jù)圖10-19取小齒輪和大齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。 8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則大小齒輪接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計算公式得 10）小齒輪的圓周速度11）小齒輪寬度 模數(shù) 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 （2）.計算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞

22、強度極限，； 2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力 4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.06m/s,齒輪精度為8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級的齒輪傳動，并且小齒輪懸臂布置時；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)5)根據(jù)表10-5通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。6)小齒輪的 大齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大7）代入設(shè)計計算公式得將計算所得的模數(shù)就近圓整為標準值m=2. 5mm,根據(jù)以上計算所得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)

23、則大齒輪齒數(shù)，取4.1.4.計算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑（3）中心距 （4）齒輪寬度 取4.2 絲杠的設(shè)計與校核4.2.1，螺桿和螺母材料的選擇查表5-11選擇螺桿的材料為40Cr,螺紋部分采用表面淬火處理；選擇螺母的材料為ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅）。4.2.2.螺桿螺紋數(shù)據(jù)的初步設(shè)計與校核選用梯形螺紋，根據(jù)國家標準（GB5796.3-86），試選螺桿螺紋的公稱直徑，則其對應(yīng)的其它參數(shù)為：螺距，中徑,小徑；（1）螺紋升角和當量摩擦角，與自鎖性校核，則；梯形螺紋的牙型角；查表5-12知，螺桿-螺母材料為鋼-青銅的摩擦系數(shù)為，則當量摩擦角；由知

24、螺桿螺旋副滿足自鎖條件。 (2)螺桿上螺紋的軸向力的確定假設(shè)在手臂上移動的手爪與其輔助機構(gòu)的質(zhì)量為m=150kg，在設(shè)計中考慮留出預(yù)留量，則徑向力，取，則；根據(jù)力的合成原理，知其軸向力；（3）螺紋副耐磨性計算如下圖所示： 螺旋副傳動螺紋工作面上的耐磨性條件是根據(jù)螺桿螺母的材料和螺旋副的轉(zhuǎn)動速度較低，查表5-12，取滑動螺旋副材料的許用壓力p=14Mpa,摩擦系數(shù)f=0.09;對于整體螺母，磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不能過多，故取，則；對于梯形螺紋，h=0.5P=0.5*7=3.5mm; 則所以此設(shè)計的螺紋滿足耐磨性要求。同時，螺紋工作圈數(shù),顯然合格。（4）驅(qū)動力矩T

25、，傳動效率的計算螺旋副的驅(qū)動力矩，即；傳動效率；（5）螺桿的剛度校核由表查得螺桿材料40Cr的彈性模量；在長度為1m左右的螺紋上，因為轉(zhuǎn)矩T和軸向載荷的作用而產(chǎn)生的螺距變化量的和，根據(jù)下表精度等級5678910153055110得知設(shè)計的螺桿滿足精度要求。(6)螺桿強度的計算 根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應(yīng)力，其強度條件為螺桿所受的軸向壓力；螺紋桿的小徑；螺桿螺紋段的危險截面面積A=；螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)；查表5-8知材料為40Cr的螺桿的屈服極限；再由表5-13得螺桿的許用應(yīng)力為；將以上所得數(shù)據(jù)代入上式得所以滿足強度要求。(7)螺桿的穩(wěn)定性校核螺桿的穩(wěn)定性條件為；對于傳導螺旋，螺桿

26、穩(wěn)定性安全系數(shù)；在這里取。臨界載荷，式中E為材料的彈性模量，E=2.06*Mpa;I為螺桿危險界面的慣性矩，；由于螺桿的安裝處于兩端固定狀態(tài)，根據(jù)表5-14知螺桿的長度系數(shù)；螺桿的長度;則臨界載荷;,所以設(shè)計的螺桿滿足穩(wěn)定性要求。綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的螺桿螺紋的最終參數(shù)為公稱直徑，螺距，中徑,小徑，螺紋升角，當量摩擦角。4.2.3.螺母的參數(shù)選擇與設(shè)計校核（1）根據(jù)螺桿選擇螺母的螺紋參數(shù)為公稱直徑，中徑，小徑，螺距為。螺桿與螺母的螺紋精度配合為：。（2）螺母的材料強度一般都低于螺桿的材料強度，所以要對螺母的螺紋牙進行強度校核。如下圖所示，是將螺母的一圈螺紋沿其大徑展開，則可將這看成是寬

27、度為的懸臂梁螺母螺紋圈的受力螺紋牙危險截面a-a的剪切強度條件為；彎曲強度條件為；螺紋牙根部的厚度；彎曲力臂；由表5-13查得螺母材料的許用切應(yīng)力；許用彎曲應(yīng)力；螺紋工作圈數(shù)；則螺母沒全螺紋所受的平均壓力；根據(jù)剪切強度條件；根據(jù)彎曲強度條件；所以設(shè)計的螺母滿足剪切強度和彎曲強度。4.3 驅(qū)動絲杠螺母傳動的齒輪的設(shè)計與校核4.3.1驅(qū)動齒輪的電動機的選擇 （1）電動機的類型的選擇 按照設(shè)計要求，碼垛機的工作需求以與電動機的最佳安裝位置，選用自帶減速器的S系列的減速電機。因為需要法蘭裝置將減速電機固定，所以選用SF系列減速電機。 （2）電動機功率的確定 面粉袋碼垛機工作所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計要

28、求，；所以。 由電動機到絲杠螺母副的傳動的總效率，為齒輪傳動的效率，為滾動軸承的傳動效率，為滑動絲杠的傳動效率，查表1-15（機械傳動和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機的輸出功率。根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的額定功率為.(3)電動機轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計要求，螺母在絲杠上的移動速度，則轉(zhuǎn)速，由于單級齒輪的傳動比為，則電動機的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機的型號為SF37-DR63L4。4.3.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級1）根據(jù)絲杠螺母副的運動需要，選用直齒圓柱齒輪傳動；2)絲杠轉(zhuǎn)動的速度并不高，故選用8級精度（GB1009588）

29、;3)齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為230HBS，小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度275HBS,兩者材料硬度差為45HBS;4)選小齒輪齒數(shù)=20，則大齒輪齒數(shù)=3*20=60；5)齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時。4.3.3按齒根彎曲強度設(shè)計 設(shè)計公式為 （1）先試計算小齒輪的直徑，其計算公式為 1）試選載荷系數(shù)=1.4;2）小齒輪的轉(zhuǎn)矩=N·mm=1.88*N·mm3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；4）根據(jù)表10-6查得所選擇的齒輪材料的彈性影響系數(shù)=189.8；5）根據(jù)表

30、10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞極限分別為=540Mpa，=580Mpa;。6）大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60=60*127*1*（2*8*300*15）=5.49*= 7）根據(jù)圖10-19取大小齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。 8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計算公式得 10）小齒輪的圓周速度11）小齒輪寬度 模數(shù) 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 （2）.計算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞極限為； 2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞

31、許用應(yīng)力 4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.3312m/s,齒輪精度為8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級的齒輪傳動，并且小齒輪懸臂布置時；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)5)由表10-5查得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。6)小齒輪的 大齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大7）代入設(shè)計計算公式得將計算所得的模數(shù)就近圓整為標準值m=2.25mm,根據(jù)以上計算所得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)則大齒輪齒數(shù)4.3.4計算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑（3）中心距 （4）齒輪寬度 取4.4驅(qū)動

32、手爪上下移動的齒輪齒條傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算4.4.1.驅(qū)動蝸桿傳動的電動機的選擇（1）電動機的類型的選擇 按照設(shè)計要求，碼垛機的工作需求以與電動機的最佳安裝位置，選用自帶減速器的S系列的減速電機。因為需要法蘭裝置將減速電機固定，所以選用SF系列減速電機。 （2）電動機功率的確定 面粉袋碼垛機手抓的上下移動所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計要求，；所以。 由減速電機到齒輪的傳動的總效率，為蝸輪蝸桿傳動的效率，為滾動軸承的傳動效率，查表1-15（機械傳動和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機的輸出功率。根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的額定功率為.(3)電動機轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計要求，齒條的上下移動的速度，

33、根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機的型號為SF37-DR63M4。4.4.2選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級 1)根據(jù)面粉袋碼垛機的運動需要，選用直齒圓柱齒輪傳動；2）齒輪動速度并不高，故選用8級精度（GB1009588）;3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240HBS；4）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時；5）選取齒輪齒數(shù)為，模數(shù)為。4.4.3.校核齒輪的齒根彎曲強度 校核公式為公式為 1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=2）由于齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；3）齒輪的圓周速度4）小齒

34、輪寬度 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 5）根據(jù)圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強度極限； 6）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 7）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力 ；8)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.046m/s,齒輪精度為8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級的齒輪傳動，并且小齒輪懸臂布置時；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)9)根據(jù)表10-5通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。10)齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大11）代入設(shè)計計算公式得則所選齒輪的齒數(shù)模數(shù)滿

35、足齒根彎曲疲勞強度 4.4.4.計算齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑（3）齒輪寬度4.4.5齒條的設(shè)計計算齒條的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度280HBS。齒條的分度線和齒輪的分度圓永遠是相切的，所以齒條的模數(shù)，壓力角。則齒條的齒根高；齒頂高。4.5間歇機構(gòu)（不完全齒輪）的設(shè)計與計算4.5.1.驅(qū)動齒輪傳動的電動機的選擇（1）電動機的類型的選擇 按照設(shè)計要求，碼垛機的工作需求以與電動機的最佳安裝位置，選用自帶減速器的R系列的減速電機。因為需要法蘭裝置將減速電機固定，所以選用RF系列減速電機。 （2）電動機功率的確定 面粉袋碼垛機手臂繞立柱轉(zhuǎn)動所需的功率，式中;

36、根據(jù)設(shè)計要求，；所以。 由減速電機到齒輪的傳動的總效率，為齒輪傳動的效率，為滾動軸承的傳動效率，查表1-15（機械傳動和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機的輸出功率。根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的額定功率為.(3)電動機轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計要求，不完全齒輪是由大齒輪帶動小齒輪的，小齒輪的轉(zhuǎn)動速度，取不完全齒輪的傳動比為，則大齒輪的轉(zhuǎn)速為，則電動機的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機械設(shè)計手冊選定減速電機的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機的型號為RF57R37-DR63S4。4.5.2.不完全齒輪布滿齒后的齒輪傳動的設(shè)計與計算4.5.2.1.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)與精度等級1）根據(jù)間歇機構(gòu)的運動需要，選

37、用直齒圓柱不完全齒輪傳動；2）齒輪的旋轉(zhuǎn)速度并不高，故選用7級精度（GB1009588）;3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為35SiMn，調(diào)制處理,小齒輪的材料為40Cr，調(diào)制處理，使兩者材料硬度差為30HBS，以滿足設(shè)計要求。4)先選假想布滿齒后齒輪齒數(shù)。5）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時。4.5.2.2按齒根彎曲強度設(shè)計 設(shè)計公式為 （1）先試計算大齒輪的直徑，其計算公式為 1）試選載荷系數(shù)=1.2;2）大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；4）根據(jù)表10-6查得所選材料的彈性影響系數(shù)=188.9；5）

38、根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強度極限分別為=510Mpa，=560Mpa;6）小齒輪和大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60=60*2*1*（2*8*300*15）=8.64*= 7）根據(jù)圖10-19取大齒輪和小齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。 8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計算公式得 10）大齒輪的圓周速度11）齒輪寬度 模數(shù) 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 （2）.計算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限，； 2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用

39、應(yīng)力 4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.01632m/s,齒輪精度為7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為7級的齒輪傳動，并且小齒輪懸臂布置時；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)5)根據(jù)表10-5通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。6)大齒輪的 小齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大7）代入設(shè)計計算公式得將計算所得的模數(shù)就近圓整為標準值m=2mm,根據(jù)以上計算所得大齒輪的的分度圓直徑，算出大齒輪齒數(shù)則小齒輪齒數(shù)4.5.2.3.計算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑（3）中心距

40、 （4）齒輪寬度 取4.5.3不完全齒輪的周節(jié)數(shù)值與首，末齒齒頂高系數(shù)的確定從動輪的齒頂壓力角則 從動輪齒頂高系數(shù)時從動輪齒頂圓齒槽所對中心角假定，得從動輪具有標準齒頂高，主動輪為修正齒頂高時，兩齒頂圓交點所對從動輪中心角的一半為，則可知從動輪轉(zhuǎn)過的角度圍包含的周節(jié)數(shù) 由于K為整數(shù)，所以取，查表4-2-74由插值法得時，不產(chǎn)生齒頂干涉的主動輪末齒的齒頂高系數(shù)在理論上，可使，但實際上考慮加工精度的影響，為了保證進入嚙合時不發(fā)生齒頂干涉，取因此取4.5.4.連續(xù)傳動性能的校核由于不完全齒輪的首齒齒頂高在設(shè)計中被修正，為避免產(chǎn)生二次沖擊，需對其首齒與第二個齒的重合度進行校核。主動輪齒頂壓力角由于，所

41、以能夠避免產(chǎn)生二次沖擊。4.5.5.鎖止弧的設(shè)計1）從動輪鎖止弧的設(shè)計（如下圖4-1所示）鎖止凹弧要留有0.5模數(shù)的齒頂厚，才能保證開始嚙合點不會因磨損而有所變動，凹弧所對的中心角為當凹弧圓心在主動輪圓心時，凹弧半徑為 圖4-12)主動輪鎖止凸弧的設(shè)計主動輪上鎖止凸弧的終點S落在兩齒輪的連心線上（如圖4-2所示），主動輪上鎖止凸弧的起點T也落在兩齒輪的連心線上（如圖4-1所示），鎖止凸弧的半徑，其圓心在。 圖4-2確定鎖止凸弧終點S，即確定通過S點的向徑與剛開始的那個齒的中線之間的夾角，如圖4-3所示由于所以，則開始嚙合點E與點重合，落在段上（如下圖3示）。圖4-3從動輪轉(zhuǎn)過的角度，而動輪轉(zhuǎn)過

42、的角度，則 確定鎖止凸弧起點T：即確定通過T點的向徑與最后一個齒的中線之間的夾角，如圖1所示兩輪在F點嚙合時，主動輪上向徑與之間的夾角主動輪上齒頂圓的齒厚所對中心角的一半為，主動輪最后一個齒的齒頂圓的壓力角 則那么 4.5.6.主動輪在相鄰兩鎖止弧之間的齒數(shù)當從動輪轉(zhuǎn)過時，則在一次間歇運動中，從動輪轉(zhuǎn)過角度包含的周節(jié)數(shù)；當從動輪轉(zhuǎn)過時，則。4.5.7.不完全齒輪靜止時間和運動時間的確定 不完全齒輪機構(gòu)從動輪的靜止時間和運動時間是設(shè)計的主要參數(shù)之一。根據(jù)工作要求，取主動輪每轉(zhuǎn)一周，從動輪完成間歇運動的次數(shù)N=4。當從動輪轉(zhuǎn)過時，當從動輪轉(zhuǎn)過時，4.5.8.繪制工作圖 圖4-44.6 軸的設(shè)計與校

43、核與絲杠平行安裝的導軌的受力分析你與其強度的校核（1）受力分析的簡化圖如下圖所示圖中;與水平方向的夾角；,。列力平衡方程：;； ；解以上方程組得;負號表示與假設(shè)的受力方向相反。（2）做出彎矩圖（如下圖所示）在導軌的長度為處，是導軌的危險截面。則導軌的彎曲截面系數(shù)W應(yīng)滿足的條件為，式中，導軌的材料為Q235鋼，；則。選取工字型鋼，彎曲截面系數(shù)截面積。然后再在同時考慮軸力和彎矩的影響下對其進行強度校核，在危險截面發(fā)生的最大壓應(yīng)力為則可知最大壓應(yīng)力小于許用應(yīng)力，所以無需再選擇截面型號。5 設(shè)備的安裝與調(diào)試5.1 設(shè)備的安裝a,先將立柱放在輸送帶后端合適的位置，用地膠螺栓將之固定，防止碼垛機在工作中的

44、移動。 b,組裝小臂：將齒輪齒條安裝在小臂的箱體的正確位置；安裝手爪軸，將齒條軸的下端與手爪軸用剖分式套筒連接，用螺釘將剖分套筒固定在一起；在小臂箱體的軸承座孔中先安裝定位軸承的套筒和套杯，然后將一個圓錐滾子軸承放入軸承座，再安裝不完全齒輪軸，與手爪軸用鍵連接，實現(xiàn)可以上下移動但不能相對轉(zhuǎn)動；安裝兩一個軸承和軸承端蓋，并用螺釘將軸承端蓋和套杯固定在軸承座上，兩個軸承按“面對面”安裝；將從動不完全齒輪安裝到不完全齒輪軸上，用鍵連接，其齒輪下端用雙圓螺母定位，峰值齒輪下滑；安裝不完全齒輪主動輪，其齒輪軸是固定在減速電機的輸出軸上的，齒輪下端也用雙圓螺母定位。c,將絲杠和與絲杠平行的手臂導軌安裝在小

45、臂的相應(yīng)位置，并將絲杠的末端安裝在用螺釘固定在導軌末端的軸承座孔中，并安裝上軸承端蓋，用螺釘將之固定。d,將以上組裝好的部分的手臂導軌的軸承座安裝在固定在地面上的立柱上，中間加墊片，以減少磨損。e，在上步的軸承座中一次放入定位軸承的套筒，套杯，圓錐滾子軸承，套筒，另一個軸承和軸承端蓋，兩個軸承按“面對面”安裝，然后用螺釘將軸承端蓋和套杯固定在軸承座上。f,在手臂導軌的另一端安裝軸承座，并使絲杠通過其中一個，然后再依次安裝上軸承，套筒和軸承端蓋，并用螺釘固定。g，在絲杠靠近立柱的這一端安裝驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的齒輪傳動機構(gòu)的從動輪，并用雙圓螺母定位。h,在支承絲杠轉(zhuǎn)動的軸承座的下端安裝驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動的減速

46、電機，并在減速電機的輸出軸上安裝齒輪傳動機構(gòu)的主動輪。i，在手臂導軌的軸承座的下端安裝驅(qū)動手臂繞立柱轉(zhuǎn)動的齒輪傳動從動輪的齒圈，并用緊定螺釘固定。j，將與上一步的齒圈相嚙合傳動的齒輪機構(gòu)的主動輪安裝在減速電機的輸出軸的末端。k,將控制系統(tǒng)安裝在立柱上，方便調(diào)節(jié)和控制。5.2設(shè)備的調(diào)試要確保運轉(zhuǎn)前碼垛機滿足一下幾個條件：（1）所有的軸承，齒輪，齒輪齒條與絲杠螺母傳動，減速器都要有足夠的潤滑油；（2）檢查和清理放在碼垛機上的安裝工具或其他的一些多余的零件等；（3）全面仔細檢查面粉袋碼垛機的個部分是否完整無損；（4）檢查所有的連接件，普通螺釘，緊定螺釘?shù)仁欠褚呀?jīng)預(yù)緊。當確定以上條件都已完成時，可先點

47、動進行簡單操作，確定沒有問題方可接通電源，通過控制系統(tǒng)來操作碼垛機的運轉(zhuǎn)。6 設(shè)備的維護與保養(yǎng)為了延長面粉袋碼垛機的使用壽命，減少不必要的磨損和零件損壞，必須做好對機器的定期維修和保養(yǎng)工作，只有這樣才能使面粉的生產(chǎn)得以更好，更快的進行。（1）每次啟動碼垛機后，不能立即進入工作狀態(tài)，要先空載運行一段時間，袋與其穩(wěn)定運轉(zhuǎn)之后才能進入正常的工作狀態(tài)。（2）在沒有特殊情況的條件下，不能使機器帶負載停止運行，以減少機器的損壞。（3）碼垛機的操作人員，應(yīng)經(jīng)常檢查機器的各個部位，一旦發(fā)現(xiàn)有零件出現(xiàn)損傷或嚴重變形，要與時更換或做維修處理，以免造成不必要的事故。（4）由于面粉袋碼垛機的運行速度不高，所以齒輪的潤

48、滑用油脂潤滑就能滿足要求，這就需要當期的在齒輪上涂抹一定量的油脂，以保證齒輪傳動得到很好的潤滑。（5）對于軸承的潤滑，用油杯來完成，所以要求操作人員要定期向油杯中添加潤滑油，以保證軸承潤滑良好。畢業(yè)設(shè)計總結(jié)整個畢業(yè)設(shè)計可以說是讓我歡喜讓我憂呀從剛開始的一頭霧水，沒有絲毫頭緒，到后來的確定設(shè)計方案，最后的瘋狂忙碌的作業(yè)，完成設(shè)計任務(wù)，基本上是經(jīng)歷了栓甜苦辣呀。在畢業(yè)設(shè)計過程中復(fù)習了以前學過的知識，也掌握了許多新的知識。剛開始畢業(yè)設(shè)計時，一方面，由于所學的知識掌握得不大牢固，條理不太清晰，另一方面，所學過的專業(yè)知識都是零碎的，不能將它們合理有效系統(tǒng)的聯(lián)系在一起，當看到設(shè)計題目時一下就懵了。經(jīng)過一段時間的看書，翻閱各