李燕旋轉(zhuǎn)及升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、哈爾濱理工大學(xué)（設(shè)計(jì)）哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：旋轉(zhuǎn)及升降系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院（部）別 工程機(jī)械學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電器自動(dòng)化 班 級(jí) 0B125 學(xué) 號(hào) 1107125123 姓 名 李燕 指導(dǎo)教師 王思 二一五年五月摘 要為滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)和顧客的需要，針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中搬運(yùn)貨物產(chǎn)品效率不高的問(wèn)題而去改善現(xiàn)有碼垛機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，降低生產(chǎn)成本，降低制造成本，以加快生產(chǎn)效率， 降低運(yùn)營(yíng)成本。本次設(shè)計(jì)的主要目的是對(duì)碼垛機(jī)的旋轉(zhuǎn)及升降系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，改善傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。關(guān)于碼垛機(jī)底座旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選取、蝸桿減速器的設(shè)計(jì)、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器的選取、鍵的設(shè)計(jì)。碼垛機(jī)轉(zhuǎn)臂升

2、降系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括螺旋傳動(dòng)中螺桿和螺母的設(shè)計(jì)和校核、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選取、齒輪的設(shè)計(jì)和校核、鍵的設(shè)計(jì)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)我認(rèn)為設(shè)計(jì)中盡可能的減少傳動(dòng)環(huán)節(jié)，以此來(lái)提高傳動(dòng)效率。關(guān)鍵詞：碼垛機(jī)械，底座旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)；手臂升降系統(tǒng)Abstract In order to meet the needs of modern industrial production and customer, in view of the problems in the actual production of handling goods product efficiency is not high and to improve

3、existing palletizing machine drive system. Improve the competitiveness of products, reduce production costs, reduce manufacturing costs, to speed up production efficiency, reduce operating costs. The main purpose of this design is the design of rotating and lifting system of palletizing machine, imp

4、rove the transmission mechanism. On the base of palletizing machine rotation system design, mainly including the drive motor selection, design of worm reducer design, chain drive, coupling of selection, the key design. Palletizing machine turn arm lifting system design, mainly includes the design an

5、d verification of screw in the screw and the nut, driving motor selection, gear design and verification, the key design. Through the design I think the design of the reduction of the transmission link as far as possible to improve the transmission efficiency.Keywords: palletizing machine, base rotat

6、ion system; arm lifting system1目 錄 前 言11碼垛機(jī)的研究2 1.1 研究的目的和意義2 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2 1.2.1 國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)研究現(xiàn)狀2 1.2.2 碼垛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)3 1.3 碼垛機(jī)類(lèi)型4 1.4 工作運(yùn)動(dòng)的分析6 1.5 本章小結(jié)62 底座旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7 2.1 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇7 2.2 蝸桿減速器的設(shè)計(jì)8 2.2.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)9 2.2.2 蝸桿軸的設(shè)計(jì)11 2.2.3 渦輪軸的設(shè)計(jì)12 2.3 鏈傳動(dòng)14 2.3.1鏈傳動(dòng)特點(diǎn)14 2.3.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)14 2.4 聯(lián)軸器18 2.4.1 聯(lián)軸器類(lèi)型的選擇18 2.

7、4.2 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算18 2.4.3 鍵的設(shè)計(jì)19 2.5 本章小結(jié)203 手臂升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)21 3.1 螺桿和螺母的設(shè)計(jì)21 3.1.1 螺桿和螺母材料的選擇21 3.1.2 桿螺紋數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)與校核22 3.1.3 螺母參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)校核251 3.2 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的齒輪的設(shè)計(jì)與校核26 3.2.1 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母齒輪的電動(dòng)機(jī)的選取26 3.2.2 選定齒輪的類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)，27 3.2.3 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)27 3.2.4 鍵的設(shè)計(jì)30 3.3 本章小結(jié)30結(jié) 論31 1前 言伴隨著世界經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，人類(lèi)活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，機(jī)器人技術(shù)正迅速應(yīng)用于社會(huì)生活與生產(chǎn)地各個(gè)領(lǐng)

8、域也開(kāi)始從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā)展，各種樣式的機(jī)器人產(chǎn)品隨之涌現(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人，不但可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)提高人身安全，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境，節(jié)約原材料消耗、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)成本，都有十分重要的意義。機(jī)器人技術(shù)正在日益提高著人類(lèi)的生活和生產(chǎn)方式。工業(yè)機(jī)械人不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)中的效率，還能取代人類(lèi)去完成危險(xiǎn)、高強(qiáng)度、重復(fù)枯燥的工作，大大減輕了人類(lèi)的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以說(shuō)是一舉兩得。在機(jī)械行業(yè)中，它可用于加工工件的搬運(yùn)、裝卸，零部件的組裝，特別是在組合機(jī)床、自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床上的使用更為普遍。在現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中，自動(dòng)化生產(chǎn)已成為突出的主題。在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代化加工車(chē)間中，常配有機(jī)械人，以提

9、高生產(chǎn)的效率，完成工人難以完成的危險(xiǎn)工作。碼垛機(jī)械人適應(yīng)于化工、飲料、食品、啤酒、塑料、空調(diào)等生產(chǎn)企業(yè)對(duì)紙箱、袋裝、罐裝、盒裝、瓶裝等各種形狀的成品進(jìn)行裝箱和碼垛。但是我國(guó)目前的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)和其工程應(yīng)用的水平比國(guó)外的還是薄弱，應(yīng)用的規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化的水平也比較低，碼垛機(jī)械人的研究開(kāi)發(fā)直接影響到我國(guó)機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面考慮發(fā)展機(jī)械人都是十分必要的。因此，進(jìn)行碼垛機(jī)械人的研究設(shè)計(jì)具有重要。碼垛機(jī)械人的意義是將袋裝、罐裝、箱裝物品按一定的規(guī)律、方式自動(dòng)碼垛的一種自動(dòng)化設(shè)備，廣泛用于石化、水泥、糧食、鹽業(yè)等行業(yè)，能極大的提高工作效率，大大減輕了繁重的體力勞動(dòng)，能夠便于裝卸、倉(cāng)

10、儲(chǔ)和運(yùn)輸，是一種新興的物流技術(shù)。1碼垛機(jī)的研究1.1 研究的目的和意義研究課題的目的是： 我選擇的課題是碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，是工程機(jī)械類(lèi)設(shè)計(jì)，就是運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理，機(jī)械制圖等知識(shí)來(lái)完成碼垛機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及一些校核計(jì)算等工作，溫習(xí)和鞏固我們學(xué)過(guò)的知識(shí)，并且培養(yǎng)我們?cè)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械的能力。另外，可以培養(yǎng)我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中學(xué)會(huì)查閱外有關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)并利用這些文獻(xiàn)的能力，從而提高自學(xué)能力。還能夠很好的培養(yǎng)我們積極主動(dòng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)的責(zé)任心和敢于創(chuàng)新的精神。研究課題的意義是： （1）取代人工搬運(yùn)，減員增效，減輕工人體力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率。 （2）采用全新的碼垛機(jī)使碼垛方式的調(diào)整十分方便、簡(jiǎn)單。 （3）為碼垛

11、機(jī)的發(fā)展提供了有效的技術(shù)手段，對(duì)其更新?lián)Q代有積極作用。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)研究現(xiàn)狀上世紀(jì)60年代，隨著工業(yè)化的大生產(chǎn)，日本、美國(guó)率先研制出適應(yīng)于汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的機(jī)械手，主要完成焊接、噴涂等繁重危險(xiǎn)的工作。40多年來(lái)，機(jī)器人工業(yè)發(fā)展迅速，在第一代工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上，第二代機(jī)器人廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)已研制出第三代智能機(jī)器人，其性能和國(guó)外同等產(chǎn)品一樣，已占有一定比例的市場(chǎng)。并將在世界市場(chǎng)上與國(guó)外產(chǎn)品展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)。 機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人的勞動(dòng)，而是綜合了人和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的機(jī)械電子裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)能力和分析判斷能力，又有機(jī)器持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，精

12、確度高、抗惡劣環(huán)境的能力。從某種意義上說(shuō)。它也是機(jī)器在進(jìn)化過(guò)程中的產(chǎn)物，是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。 “機(jī)械手”也被稱(chēng)為“自動(dòng)手”，多數(shù)是指附屬于主機(jī)、程序固定的自動(dòng)抓取、操作裝置（國(guó)內(nèi)一般稱(chēng)作機(jī)械手或者專(zhuān)用機(jī)械手）。它能模仿人手或臂臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具。它可代替人的繁重勞動(dòng)一實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中。以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益

13、廣泛的應(yīng)用。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。 工業(yè)機(jī)械手在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手，直角坐標(biāo)機(jī)器人等。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。國(guó)外機(jī)械手的研究現(xiàn)狀是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。目前

14、已經(jīng)取得一定成績(jī)。世界高端工業(yè)機(jī)械手均有高精化，高速化，多軸化，輕量化的發(fā)展趨勢(shì)。定位精度可以滿(mǎn)足微米及亞微米級(jí)要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到3M/S，量產(chǎn)產(chǎn)品達(dá)到6軸，負(fù)載2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG。因工業(yè)機(jī)械手的小型化和微型化，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)突破傳統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)以及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。 機(jī)械手技術(shù)是高技術(shù)的重要組成部分，其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程在我國(guó)剛剛起步，雖然取得了一定的成績(jī)，但仍然存在很多困難和不足，因此更需要多方面的關(guān)心和支持。1.2.2 碼垛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿(mǎn)足工業(yè)發(fā)展的需

15、要。在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同類(lèi)型的加緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類(lèi)型的基加緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，有便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個(gè)

16、機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作。國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。目前已經(jīng)取得一定成績(jī)。視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類(lèi)、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺(jué)功能

17、即是在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過(guò)安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺(jué)作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過(guò)裝在手指內(nèi)的敏感元件來(lái)控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小?？傊S著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.3 碼垛機(jī)類(lèi)型 根據(jù)主要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇運(yùn)動(dòng)形式是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。常見(jiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式有四種，下面分別論述其特點(diǎn)，然后確定運(yùn)動(dòng)形式。 （1）直角坐標(biāo)型機(jī)器人 直角坐標(biāo)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.1所示，它在軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，3個(gè)關(guān)節(jié)

18、都是移動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軸線(xiàn)相互垂直，它主要用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料，也可用于高精度的裝卸和檢測(cè)和作業(yè)。這種形式的主要特點(diǎn)是： 在三個(gè)直線(xiàn)方向上移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)容易想象。 計(jì)算比較方便。 由于可以?xún)啥酥危瑢?duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，其剛性最大。 要求保留較大的移動(dòng)空間，占用空間較大。 要求有較大的平面安裝區(qū)域。 滑動(dòng)部件表面的密封較困難，容易被污染。 （2）圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.2所示。這種形式的主要特點(diǎn)是： 容易想象和計(jì)算。 能夠伸入形腔式機(jī)器內(nèi)部。 空間定位比較直觀。 直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)部分難以密封、防塵及防御腐蝕物質(zhì)。 手臂端部可以達(dá)到的空間受限制，不能到達(dá)靠近立柱或地面的空間。 （3）極坐

19、標(biāo)型機(jī)器人 極坐標(biāo)型機(jī)器人又稱(chēng)為球坐標(biāo)機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)圖如圖1.3所示。這種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所形成的軌跡表面是半球面。其特點(diǎn)是： 在中心支架附近的工作范圍較大。 兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封。 覆蓋工作空間較大。 坐標(biāo)系較復(fù)雜，較難想象和控制。 直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置仍存在密封問(wèn)題。 存在工作死區(qū)。（4）多關(guān)節(jié)機(jī)器人 多關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.4所示，它是以其各相鄰運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)角位移作為坐標(biāo)系的。這種機(jī)器人手臂可以達(dá)到球形體積內(nèi)絕大部分位置，所能達(dá)到區(qū)域的形狀取決于兩個(gè)臂的長(zhǎng)度比例。其特點(diǎn)是： 動(dòng)作較靈活，工作空間大。 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)處容易密封防塵。 工作條件要求低，可在水下等環(huán)境中工作。 適合于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 運(yùn)

20、動(dòng)難以想象和控制，計(jì)算量較大。 選擇方案的準(zhǔn)則：滿(mǎn)足設(shè)設(shè)計(jì)要求：機(jī)械手能夠旋轉(zhuǎn)一定角度；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于計(jì)算分析。分析比較以上四種運(yùn)動(dòng)形式，確定選用圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人。1.4 工作運(yùn)動(dòng)的分析 本碼垛機(jī)械手是三自由度運(yùn)動(dòng)的碼垛機(jī)械手，共包含四個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程： （1）整個(gè)機(jī)械在水平面上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； （2）機(jī)械手臂豎直方向的上升和下降運(yùn)動(dòng)； （3）機(jī)械手臂水平方向的前伸和收縮運(yùn)動(dòng)； （4）手抓的抓緊和張開(kāi)運(yùn)動(dòng)。 具體的運(yùn)動(dòng)行程是：機(jī)械手整體可以在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，完成貨物在水平面的移動(dòng)，在機(jī)械手的下部裝有傳感器，使機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)到規(guī)定位置后觸動(dòng)傳感器，將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)；待其它結(jié)構(gòu)完成動(dòng)作后電機(jī)將自動(dòng)開(kāi)啟，機(jī)械

21、手返回到原來(lái)的位置。機(jī)械手臂整體可上下運(yùn)動(dòng)，并且能夠同時(shí)完成前伸和后縮，在手臂向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)向前伸，使空著的手抓在向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手抓到達(dá)最低點(diǎn)后抓住貨物；當(dāng)手臂向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)向后收縮，使抓著貨物的抓手在向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)向后運(yùn)動(dòng)，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是減小了旋轉(zhuǎn)慣量，節(jié)省了將運(yùn)動(dòng)分開(kāi)運(yùn)行所需的時(shí)間，提高了碼垛機(jī)的工作效率。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要對(duì)碼垛機(jī)豎直方向的位移，繞豎直方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際要求，設(shè)計(jì)要求，經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性選擇合適的傳動(dòng)方案。機(jī)械手整體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)鏈傳動(dòng)，底盤(pán)與大鏈輪鏈接，大鏈輪與小鏈輪通過(guò)滾子鏈配合，小鏈輪是主動(dòng)輪；小鏈輪與渦輪同軸，減速電機(jī)與蝸桿相連，傳遞動(dòng)力至渦輪，

22、從而帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。手臂相對(duì)于立柱的運(yùn)動(dòng)采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，將大齒輪安裝在絲杠的一端，由減速電機(jī)帶動(dòng)，小齒輪作為主動(dòng)輪，與大齒輪嚙合，從而帶動(dòng)了絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。1.5 本章小結(jié) 本章介紹了國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)的發(fā)展，碼垛機(jī)的類(lèi)型和工作運(yùn)動(dòng)。2 底座旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)械手整體可以在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，完成貨物在水平面的移動(dòng)，在機(jī)械手的下部裝有傳感器，使機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)到規(guī)定位置后觸動(dòng)傳感器，將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)；待其它結(jié)構(gòu)完成動(dòng)作后電機(jī)將自動(dòng)開(kāi)啟，機(jī)械手返回到原來(lái)的位置。1-底座 2-RF37DR63M4減速電動(dòng)機(jī) 3-蝸桿減速器 4-小鏈輪 5-滾子鏈 6-GYH2聯(lián)軸器 7-轉(zhuǎn)盤(pán)

23、8-大鏈輪圖2.1 碼垛機(jī)旋轉(zhuǎn)的裝配圖Fig. 2.1 Palletizing machine rotating assembly diagram機(jī)械手整體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪傳動(dòng)，底盤(pán)與大鏈輪鏈接，大鏈輪與小鏈輪通過(guò)滾子鏈配合，小鏈輪是主動(dòng)輪；小鏈輪與渦輪同軸，減速電機(jī)與蝸桿相連，傳遞動(dòng)力至渦輪，從而帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速是。2.1 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型的選擇，根據(jù)碼垛機(jī)設(shè)計(jì)的需求，碼垛機(jī)的作業(yè)要求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安放位置，來(lái)選取自帶減速器的R系列的減速電機(jī)。假使在轉(zhuǎn)盤(pán)上的機(jī)構(gòu)以及電機(jī)的質(zhì)量為m=260kg，已在設(shè)計(jì)中考慮了留出預(yù)留量。 確定碼垛機(jī)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)所需

24、的功率 (2.1);根據(jù)設(shè)計(jì)要求，；所以。由減速電機(jī)到鏈輪的傳動(dòng)的總效率 （2.2）為聯(lián)軸器效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，為渦輪蝸桿的傳動(dòng)效率，為鏈傳動(dòng)效率。查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）中得=0.99，=0.99，=0.81，=0.96，則。=0.99××0.81×0.96=0.74。所以減速電機(jī)的輸出功率為 (2.3)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)來(lái)選定減速電機(jī)的額定功率=0.55kw。 （2）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，大鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，鏈輪的齒數(shù)一般在17-114個(gè)齒之間，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比通常限制i6，常取傳動(dòng)比i=23.5，則輸出轉(zhuǎn)速為，取輸出轉(zhuǎn)速是。蝸桿

25、減速器的傳動(dòng)比10。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速120r/min。選擇減速電動(dòng)機(jī)型號(hào)RF37DR63M4。2.2 蝸桿減速器的設(shè)計(jì) （1）已知電動(dòng)機(jī)的輸出功率是0.55kw。輸出軸轉(zhuǎn)速n=120r/min.要求傳動(dòng)比i=10。 （2）傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。 各軸的轉(zhuǎn)速， 各軸的輸入功率 =0.7425×0.8=0.594kw 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 (2.4) 2.2.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) （1）選擇蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型 按照GB/T10085-1988的推薦，使用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿（ZI）。 （2）選擇材料 考慮了蝸桿傳動(dòng)功率不是很大，速度也只是中等，因此蝸桿選用45鋼；因?yàn)橄Ｍ仐U的效率較高，耐磨性較好，所以蝸桿的

26、螺旋齒面需要淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪采用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，使用金屬模鑄造。因?yàn)橛猩饘俦容^貴重，僅把齒圈使用青銅來(lái)制造，而輪芯部分使用灰鑄鐵HT100來(lái)制造。 （3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按照閉式蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，我先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)，定出結(jié)構(gòu)尺寸，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度判定是否合格。蝸輪蝸桿的傳動(dòng)中心距是 （2.5） 確定載荷系數(shù)K因?yàn)楣ぷ鬏d荷帶有輕微沖擊，查機(jī)械設(shè)計(jì)表11-5中后得使用系數(shù)取1.0。齒向載荷分布系數(shù)=1.0 。由于轉(zhuǎn)速不是很高，沖擊不是很大，所以取動(dòng)載系數(shù)=1.05。所以： (2.6) 確定彈性影響系數(shù) 因?yàn)椴捎玫氖卿撐仐U與鑄錫磷青銅蝸輪之

27、間的配合，所以=160Mpa 確定接觸系數(shù)Zp先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a1的比值d1/a1=1，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-18中查得Zp=2.7。 確定許用接觸應(yīng)力 因?yàn)槲仐U材料為2，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45-50HRC，可得知蝸桿的基本許用應(yīng)力是。應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (2.7)壽命系數(shù)： （2.8） （2.9） 計(jì)算中心距 （2.10） 取中心距a=115mm 由表11-2中得，模數(shù)m=4，分度圓直徑，這時(shí)d1/a1=0.35，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-18中可以得到 zp=2.7，所以上述計(jì)算結(jié)果可行。 （4）蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)和幾何尺寸。蝸桿：軸向尺距，直徑系數(shù)q=10齒頂圓直徑 (2.

28、11)齒根圓直徑 (2.12) (2.13)分度圓導(dǎo)程角=蝸桿軸向齒厚 (2.14)蝸輪：蝸輪齒數(shù)Z2=40 ，變位系數(shù)x=-0.500演算傳動(dòng)比 (2.15)蝸輪分度圓直徑 (2.16)蝸輪喉圓直徑 (2.17)蝸輪齒根圓直徑 (2.18)蝸輪咽喉母圓半徑 (2.19) （5）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （2.20） 當(dāng)量齒數(shù)Zv2=z2/cos=41.62 根據(jù)x=-0.500， 從機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-19中查得，齒形系數(shù) ，螺旋角系數(shù)，許用彎曲應(yīng)力=從機(jī)械設(shè)計(jì)(第九版)表11-8中查得，由來(lái)制造的渦輪基本許用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù) 所以可見(jiàn)彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足條件。 （6）精度等級(jí)公差與表面粗糙度的確定 考慮是

29、設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)，所屬類(lèi)型為通用的機(jī)械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度里面選擇8級(jí)精度，選擇側(cè)隙種類(lèi)為f，標(biāo)注為 8f GB/T10089-1988。蝸桿的齒厚公差是，蝸桿的齒面與頂圓的表面粗糙度是1.6 ，蝸輪的齒面與頂圓的表面粗糙度是1.6和3.2 。2.2.2 蝸桿軸的設(shè)計(jì) （1）按扭矩初算軸徑 材料：選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBS，屈服極限，強(qiáng)度極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。初算軸的最小直徑為 （2.21） 當(dāng)截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)將求得的軸徑增大45，該軸上有一個(gè)鍵槽，故其軸徑應(yīng)為：d = d+d×5=20.0

30、5+20.05×5=21.05mm經(jīng)以上計(jì)算危險(xiǎn)截面處的最小軸徑為21.05mm，軸上任意截面處的軸徑應(yīng)大于該值。所以取最小軸頸d=25mm。 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)在初步確定軸的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖圖2.2蝸桿軸的結(jié)構(gòu)Fig .2.2 Structure of worm shaft徑向尺寸的確定軸段段要與聯(lián)軸器鏈接，=25mm，L=50mm.軸段起固定作用，為便于軸承軸向定位，此段軸徑=29mm，L=59mm軸段和與軸承的內(nèi)徑相配合，為便于軸承的安裝，取=30mm，L=12mm 與起固定作用，取=40mm，L=10mm=38mm ，L=30mm取蝸桿齒頂圓直徑， =48mm，L=70mm軸的總長(zhǎng)

31、為283mm。2.2.3 渦輪軸的設(shè)計(jì) （1）按扭矩初算軸徑 選用45號(hào)鋼，調(diào)制處理，硬度為217-255HBS由機(jī)械設(shè)計(jì)軸的計(jì)算 （2.22） 考慮軸上有兩個(gè)鍵槽，且軸頸100mm，所以將直徑增大10% ，則所以選d=45mm （2）蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步確定軸的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示圖2.3渦輪軸的結(jié)構(gòu)Fig. 2.3 Structure of turbine axis徑向尺寸的確定軸段起固定懸臂的作用，軸段起固定作用，軸段與軸承的內(nèi)徑相配合，軸段安裝套筒，取軸段安裝渦輪，現(xiàn)軸段與軸承配合軸段用于固定渦輪，取由機(jī)械設(shè)計(jì)鍵的選擇得： 與渦輪鏈接的鍵的尺寸為b×h=16×10，取

32、其長(zhǎng)l=40mm。2.3 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)是撓性傳動(dòng)的一種，是由鏈輪與鏈條組成的。2.3.1鏈傳動(dòng)特點(diǎn)鏈傳動(dòng)和摩擦行的帶傳動(dòng)相對(duì)比，不僅沒(méi)有彈性滑動(dòng)也沒(méi)有打滑現(xiàn)象，所以能夠準(zhǔn)確的保持平均傳動(dòng)比不變，有較高的傳動(dòng)效率；因?yàn)樾枰膹埦o力不大，所以作用在軸的徑向壓力也小，能夠在一定程度上減少軸承的摩擦損失；鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)相比結(jié)構(gòu)緊湊，整體尺寸較?。豢梢栽跍囟容^高、潮濕和有油污等惡劣的條件下作業(yè)。 鏈傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相對(duì)比，鏈傳動(dòng)的安裝和制造精度要求較低，成本低；在中心距大的條件下鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)輕便的多。傳動(dòng)平穩(wěn)性不好，作業(yè)中有一定的噪聲和沖擊。鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)：只能完成平行軸間鏈輪的同一方向的傳動(dòng)，磨損后

33、容易產(chǎn)生跳齒現(xiàn)象，作業(yè)時(shí)有噪音。鏈傳動(dòng)不適合在載荷變化大、急速反向和高速的傳動(dòng)中使用。2.3.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) （1）選擇鏈輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)比的確定通過(guò)輸出功率0.55kw，轉(zhuǎn)速12 r/min，傳動(dòng)比 i=3，算得從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為4r/min。通常鏈節(jié)數(shù)取偶數(shù)，所以為了讓鏈輪和鏈條的磨損均勻，通常讓鏈輪齒數(shù)是奇數(shù)。 鏈輪的齒數(shù)一般在17-114個(gè)齒之間，取主動(dòng)鏈輪齒數(shù)為17，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比通常限制i6，常取傳動(dòng)比i=23.5。傳動(dòng)比i=3,可得從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)為51。 （2）計(jì)算當(dāng)量的單排鏈計(jì)算功率Pca 憑借鏈傳動(dòng)的工作狀況，鏈條的排數(shù)和主動(dòng)鏈輪的齒數(shù)，當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率 （2.23） 式中

34、：A工況系數(shù)，Ka =1.0； KZ主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)(定主動(dòng)輪齒數(shù)為11個(gè)齒)，見(jiàn)圖9-13，Kz =1.5； Kp單排鏈系數(shù) Kp=1.75； P傳動(dòng)的功率，P=0.55kw。計(jì)算后得Pca =0.47kw。 （3）確定鏈條型號(hào)和節(jié)距P 鏈條型號(hào)按照當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率Pca和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1由圖9-11得到。然后由表9-1確定中確定鏈條節(jié)距P鏈條型號(hào)為ISO12A，鏈條節(jié)距P=19.05。 （4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距 =（3050）p （2.24）設(shè)定=30p=30×19.05=571.5mm按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù) （2.25） =95，不能采用過(guò)度鏈節(jié)，所以將計(jì)算出的鏈接數(shù)

35、圓整為偶數(shù)=94確定實(shí)際中心距=a-，通常,因?yàn)橹行木嗫梢愿?，?0.004×571.5=2.286，所以=571.6-2.286=569.21mm。 （5）計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式平均鏈速的計(jì)算 （2.26）求得v=0.065m/s 根據(jù)鏈速，由表914選擇合適的潤(rùn)滑方式，選擇定期人工潤(rùn)滑（6）選取滾子鏈型號(hào)為12A1一94 GB/T 1243 聯(lián)軸器2.4.1 聯(lián)軸器類(lèi)型的選擇 此次設(shè)計(jì)采用凸緣聯(lián)軸器，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低、裝卸和維修簡(jiǎn)單，并且能夠傳動(dòng)大轉(zhuǎn)矩。2.4.2 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算（1）載荷計(jì)算公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 （2.27） 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1得： 許用轉(zhuǎn)矩： （2

36、.28） （2）型號(hào)選擇從GB/T 5843一2003中查得，GYH2凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩63N.m，許用最大轉(zhuǎn)速是10000r/min ，軸徑為25mm，所以此聯(lián)軸器合用。圖2.6 CYH2型聯(lián)軸器Fig. 2.6 CYH2 type couplings2.4.3 鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)（750）選擇C型平鍵為： 鍵1：b×h=6×6，l=30mm；鍵的校核： （2.29） T傳遞的扭矩，（N·mm） d軸的直徑，（mm） k平鍵 k=0.4h, 鍵的工作長(zhǎng)度，（mm） 根據(jù)（表53）可得為125150（Mpa） 所以此鍵可用。2.5 本章小結(jié)本章介紹了碼垛機(jī)底盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)

37、的設(shè)計(jì)，包括如何選取電動(dòng)機(jī)，蝸桿減速器、鏈傳動(dòng)和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)。3 手臂升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)手臂的升降帶動(dòng)水平手臂及手抓升降。1-YCJ7180F1-4減速電動(dòng)機(jī) 2-升降絲杠 3-機(jī)架 4-升降系統(tǒng)大齒輪 5-升降系統(tǒng)小齒輪 6-圓柱滾子軸承N202E 7-圓柱滾子軸承N205E 圖3.1 碼垛機(jī)升降裝配圖Fig. 3.1 Palletizing machine lifting assembly diagram手臂相對(duì)于立柱的運(yùn)動(dòng)采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，將大齒輪安裝在絲杠的一端，由減速電機(jī)帶動(dòng)，小齒輪作為主動(dòng)輪，與大齒輪嚙合，從而帶動(dòng)了絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。絲杠上螺母的移動(dòng)速度。

38、3.1 螺桿和螺母的設(shè)計(jì) 螺桿與螺母需要根據(jù)選擇的材料進(jìn)行校核，選擇合適的尺寸。3.1.1 螺桿和螺母材料的選擇螺紋表面需要有較高的耐磨性，螺紋表面部分需要進(jìn)行淬火處理，選取螺桿的材料為40Cr，硬度50HRC；螺母選擇的材料是ZCuSn5Pb4Zn5（鑄錫青銅）。3.1.2 桿螺紋數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)與校核螺紋選擇梯形螺紋，牙行為等腰梯形，牙型角，內(nèi)、外螺紋以錐面貼緊，不適宜松動(dòng)。與矩形螺紋相對(duì)比，傳動(dòng)效率略低，不過(guò)工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好。梯形螺紋屬于最常用的傳動(dòng)螺紋。根據(jù)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)（GB5796.3-86），初選螺桿螺紋的公稱(chēng)直徑，則可知其對(duì)應(yīng)的參數(shù)為：螺距，中徑為,小徑為。（1）螺紋升角、

39、當(dāng)量摩擦角的求取，以及自鎖性能校核 （3.1） 則；梯形螺紋牙型角；（查表185）得，螺桿與螺母材料為鋼青銅的摩擦系數(shù)是，當(dāng)量摩擦角 （3.2） 由可知螺桿螺旋副已經(jīng)滿(mǎn)足了自鎖條件。 (2)在螺桿上螺紋軸向力的確定 假使在手臂上的手爪及其它輔助機(jī)構(gòu)以及電機(jī)的質(zhì)量為m=150kg，已在設(shè)計(jì)中考慮了留出預(yù)留量,則徑向力，取，則；根據(jù)力的合成原理，知其軸向力；（3）螺紋副耐磨性能計(jì)算。如下圖所示：圖3.2 螺旋副傳動(dòng) Fig. 3.2 Screw drive螺紋工作面上的耐磨性條件是 （3.3）由于螺桿螺母的材料與螺旋副的轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低的原因，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中表5-12，取滑動(dòng)螺旋副的材料許用壓力

40、p=14Mpa,摩擦系數(shù)f=0.09;因?yàn)檎w螺母，磨損后不能再調(diào)整間隙了，為了使受力分布均勻，螺紋的工作圈數(shù)不能太多，所以取 (3.4)則。對(duì)于梯形螺紋，接觸高度（內(nèi)、外螺紋旋合后的接觸面的徑向高度。）h=0.5 P=0.5*7=3.5mm; （3.5）因此設(shè)計(jì)的螺紋能滿(mǎn)足耐磨性能的要求，可以使用。同時(shí)，螺紋的工作圈數(shù) (3.6)顯然此合格。（4）計(jì)算螺旋副的驅(qū)動(dòng)力矩T，傳動(dòng)效率求取螺旋副的驅(qū)動(dòng)力矩T，傳動(dòng)效率 （3.7)（5）螺桿剛度校核 由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)可表查得螺桿材料40Cr彈性模量；在長(zhǎng)度為1000mm左右的螺紋上，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩T與軸向載荷作用而產(chǎn)生的螺距變化量之和，然后根據(jù)下表4.1

41、表3.1 精度等級(jí)Tab. 3.1 Accuracy class 比較上表3.1可知設(shè)計(jì)的螺桿剛度滿(mǎn)足要求。 (6)螺桿強(qiáng)度的校核 由第四強(qiáng)度理論可求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力，其強(qiáng)度條件是 （3.8）螺紋桿所受的軸向壓力 ；螺紋桿的小徑 ；螺紋桿螺紋段危險(xiǎn)截面的面積 (3.9)螺紋桿螺紋段抗扭截面的系數(shù) (3.10)查（表186）知材料為40Cr的螺桿屈服極限；再由(表5-13） 得螺紋桿的許用應(yīng)力為 (3.11)將以上所求取的數(shù)據(jù)代入下式得所以強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。(7)螺紋桿的穩(wěn)定性能校核螺紋桿的穩(wěn)定性條件為 （3.12）就傳導(dǎo)螺旋而言，螺紋桿穩(wěn)定性能安全系數(shù)；在這里取。臨界載荷，公式中E是材料的彈性

42、模量，Mpa；I是螺紋桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，則： （3.13）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(zhǎng)度系數(shù)；螺桿的長(zhǎng)度l=1200mm;則臨界載荷： （3.14） （3.15）因此設(shè)計(jì)的螺紋桿滿(mǎn)足穩(wěn)定性能的要求。綜上所述，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的螺紋桿螺紋的最終參數(shù)是公稱(chēng)直徑，螺距，中徑,小徑，螺紋升角，當(dāng)量摩擦角。3.1.3 螺母參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)校核 （1）由螺紋桿選擇螺母螺紋的參數(shù)是公稱(chēng)直徑，中徑為，小徑為，螺距為。螺紋桿與螺母螺紋精度的配合為：。 （2）螺母材料的強(qiáng)度基本都低于螺紋桿的材料強(qiáng)度，因此需要對(duì)螺母螺紋牙的強(qiáng)度進(jìn)行校核。如圖所示，沿螺母大徑將螺母的一圈螺紋展開(kāi)，則

43、可將此圖看成寬度是的懸臂梁。圖3.3 螺母螺紋圈的受力Fig. 3.3 Force of the screw ring of the nut螺紋牙的危險(xiǎn)截面a-a的剪切強(qiáng)度條件是： （3.16）彎曲強(qiáng)度的條件為： （3.17）螺紋牙的根部厚度：；彎曲力臂： （3.18）由（表186）查得螺母材料的許用切應(yīng)力：許用彎曲應(yīng)力：螺紋的工作圈數(shù)：因此螺母全螺紋所受的平均工作壓力：根據(jù)剪切強(qiáng)度條件： (3.19)根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件： (3.20)因此設(shè)計(jì)的此螺母滿(mǎn)足剪切強(qiáng)度條件和彎曲強(qiáng)度條件。3.2 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的齒輪的設(shè)計(jì)與校核3.2.1 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母齒輪的電動(dòng)機(jī)的選取 （1）電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇 根據(jù)

44、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的要求，電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)安裝位置和碼垛機(jī)的工作要求，本設(shè)計(jì)選用了自帶減速器的減速電機(jī)。電動(dòng)機(jī)要用法蘭裝置固定。 （2）確定電動(dòng)機(jī)功率 假使在手臂上的手爪及其它輔助機(jī)構(gòu)以及電機(jī)的質(zhì)量為m=200kg，已在設(shè)計(jì)中考慮了留出預(yù)留量。 碼垛機(jī)的工作所需的功率為： (3.21)式中;根據(jù)設(shè)要求，；所以。由于電動(dòng)機(jī)到絲杠螺母副的傳動(dòng)總效率為：，其中是齒輪傳遞的效率，是滾動(dòng)軸承的傳遞效率，是滑動(dòng)絲杠的傳遞效率，查表（1-15）得，（摩擦副的效率和機(jī)械傳動(dòng)概略值）則：。那么減速電動(dòng)機(jī)的輸出功率：。根據(jù)（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）選定減速電動(dòng)機(jī)的額定功率為： （3）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由設(shè)計(jì)要求初步確定，絲杠上螺母的移動(dòng)速度，那么轉(zhuǎn)速，因?yàn)閱渭?jí)齒輪的傳動(dòng)比為:，則電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為根據(jù)(機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè))選定減速電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為：。 綜上所述此次所選用的減速電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：YCJ7180F1-4。3.2.2 選定齒輪的類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)， （1）由絲杠螺母副的運(yùn)動(dòng)需要，可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)； （2) 因?yàn)榻z杠轉(zhuǎn)動(dòng)速度并不是很塊，故可以選用8級(jí)精度（GB1009588）; （3) 齒輪材料的