畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-加工中心上下料裝置設(shè)計(jì)VIP

山東XX大學(xué)XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)加工中心上下料裝置設(shè)計(jì)作者:學(xué)號：學(xué)院(系):專業(yè):題目:2016年月摘要加工中心上下料裝置是一種機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)品。采用加工中心上下料裝置是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的一種有效手段。它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)裝備。加工中心上下料裝置可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長期、頻繁、單調(diào)的操作，采用加工中心上下料裝置是有效的；此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。本課題的主要內(nèi)容是采用加工中心上下料裝置代替人來進(jìn)行抓取作業(yè)，加工中心上下料裝置可以代替很多重復(fù)性的體力勞動(dòng)，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。結(jié)合設(shè)計(jì)的各方面的知識，在設(shè)計(jì)過程中學(xué)會(huì)怎樣發(fā)現(xiàn)問題。解決問題.研究問題。并且在設(shè)計(jì)中融入自己的想法和構(gòu)思，提高自己的創(chuàng)新能力。盡力使加工中心上下料裝置使用方便，結(jié)構(gòu)簡單。關(guān)鍵詞：加工中心上下料裝置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；步進(jìn)電機(jī)；回轉(zhuǎn)AbstractArobotisamechanicaltechnologyandelectronictechnology,thecombinationofhightechnologyproducts.Therobotistoimproveproductqualityandlaborproductivity,andachievetheproductionprocessautomation,improveworkingconditions,reducethelaborintensityofaneffectivemeansof.Itisacopyoftheupperpartofthehumanbodyfunctions,inaccordancewithapredeterminedtransferrequestortheworkpieceholdthetoolstooperatetheautomationtechnologyandequipment.Industrialproductionoftenappearsintheheavywork,frequenthandlingandlong-term,monotonousoperation,therobotiseffective;Themaincontentofthispaperistheuseofrobotstopaint,robotscantaketheplaceofalotofrepetitivemanualwork,therebyreducingthelaborintensityofworkers,improvetheproductionefficiency.Combinedwiththedesignofthevariousaspectsofknowledge,inthedesignprocesstolearnhowtofindproblems.Tosolvetheproblemofproblem.Andinthedesignintotheirthoughtsandideas,enhanceowninnovationability.Trytomaketherobothastheadvantagesofconvenientuse,simplestructure.Keywords：Robot；Structuredesign；Steppermotor；Rotary目錄1緒論 11.1加工中心上下料裝置的特點(diǎn) 11.2加工中心上下料裝置的組成 21.2.1執(zhí)行機(jī)構(gòu) 21.2.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 21.2.3控制機(jī)構(gòu) 31.3本文研究主要內(nèi)容 32加工中心上下料裝置機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 52.1加工中心上下料裝置的基本技術(shù)參數(shù)確定 52.1.1自由度 52.1.2坐標(biāo)形式的選擇 52.1.3規(guī)格參數(shù) 72.1.4有效負(fù)載 72.1.5運(yùn)動(dòng)特性 72.1.6工作范圍（工作半徑） 82.2加工中心上下料裝置材料的選擇 82.3機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式 92.4加工中心上下料裝置的驅(qū)動(dòng)元件 92.5機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì) 103加工中心上下料裝置手抓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 123.1手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 123.2結(jié)構(gòu)分析 133.3計(jì)算分析 143.4電機(jī)計(jì)算 173.5齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算 203.6直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇 313.7小齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 333.7.1.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 333.7.2齒輪齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 363.8橫梁的強(qiáng)度與剛度的計(jì)算 383.9液壓系統(tǒng)圖 484上下料裝置電氣PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 494.1上下料裝置的工藝過程 494.2PLC控制系統(tǒng) 494.2.1確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PLC型號 494.2.2分配PLC的輸入/輸出端子 504.2.3所需元器件明細(xì)表 514.3PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 51總結(jié) 55致謝 56參考文獻(xiàn) 57畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE11緒論隨著人類科技的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，上下料裝置學(xué)成為近幾十年來迅速發(fā)展的一門綜合學(xué)科。它體現(xiàn)了光機(jī)電一體化技術(shù)的最新成就，加工中心上下料裝置作為其中的佼佼者更是發(fā)揮了不可磨滅的作用。在人類社會(huì)中，凡是有機(jī)械活動(dòng)的地方，都能看到加工中心上下料裝置的身影。加工中心上下料裝置產(chǎn)品的應(yīng)用已經(jīng)由核工業(yè)和軍事科技等高端科學(xué)領(lǐng)域向醫(yī)療、農(nóng)業(yè)甚至是服務(wù)娛樂等民用領(lǐng)域發(fā)展了，并且各式各樣的加工中心上下料裝置正在涌現(xiàn)出來，以驚人的速度延伸到人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。加工中心上下料裝置是由于人類期望生產(chǎn)水平的提高，為了提升生產(chǎn)效率而出現(xiàn)的。然而由于加工中心上下料裝置善于完成重復(fù)的，單調(diào)的，精確度要求高的工作，能取代人在惡劣的環(huán)境中完成人類不能或者不愿完成的工作，因此，加工中心上下料裝置的出現(xiàn)又大大解放了人類的生產(chǎn)力。所以說加工中心上下料裝置的發(fā)展是社會(huì)發(fā)展的結(jié)果，也是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢。現(xiàn)在，很多發(fā)達(dá)國家都追逐著加工中心上下料裝置這一發(fā)展趨勢，積極地進(jìn)行著加工中心上下料裝置的各種開發(fā)和研制的工作，并且其中一些國家已經(jīng)取代了不錯(cuò)的成果，研制出了許多新型且實(shí)用的加工中心上下料裝置或者是加工中心上下料裝置。例如：日本的跳舞加工中心上下料裝置、犬型加工中心上下料裝置愛寶(AIBO)；英國研制的履帶式“手推車”及“超級手推車”排爆加工中心上下料裝置；美國iRobot公司推出了能避開障礙，自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線吸塵器加工中心上下料裝置Roomba；上海世博會(huì)使用過的福娃加工中心上下料裝置等等。由于加工中心上下料裝置的迅猛發(fā)展，加工中心上下料裝置進(jìn)入學(xué)校教學(xué)是必然的。三自由度加工中心上下料裝置作為是加工中心上下料裝置的典型產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)及應(yīng)用對機(jī)電一體化、機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝、機(jī)械制造、自動(dòng)化、電子信息等專業(yè)的教學(xué)及研究都有著很重要的意義。1.1加工中心上下料裝置的特點(diǎn)1加工中心上下料裝置能進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，降低成本。就本次設(shè)計(jì)的加工中心上下料裝置而言，它能不間斷的搬運(yùn)零件和各種材料的輸送。這樣既提高了生產(chǎn)率又降低了生產(chǎn)成本。2加工中心上下料裝置能使產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，減少人工污染。人工生產(chǎn)會(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量受工人狀態(tài)起伏而影響。對于某些高精度產(chǎn)品，人工送取會(huì)產(chǎn)生人工污染。3加工中心上下料裝置能改善勞動(dòng)條件，避免各種工傷。在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，人工操作會(huì)有危險(xiǎn)，加工中心上下料裝置能代替人工作，改善了人們的勞動(dòng)條件。4加工中心上下料裝置能持久、耐勞，可以把人從繁重的勞動(dòng)中解放出來，人在連續(xù)工作幾個(gè)小時(shí)后，總會(huì)感到疲勞或厭倦，以加工中心上下料裝置代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。5加工中心上下料裝置的靈活性、通用性強(qiáng)。它能通過更換部件來適應(yīng)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)。并通過改變程序和自由度來達(dá)到迅速改變作業(yè)的可能性。這樣加工中心上下料裝置能滿足各種各樣的零件生產(chǎn)，在生產(chǎn)中發(fā)揮重大作用。1.2加工中心上下料裝置的組成工業(yè)加工中心上下料裝置是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。1.2.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般加工中心上下料裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手部或者叫抓取部分、腕部、臂部、緩沖與定位，還有行走機(jī)構(gòu)組成。1.2.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等形式。不過目前還是以液壓和氣動(dòng)用的最多。液壓驅(qū)動(dòng)具有體積小、出力大、控制性能好、動(dòng)作平穩(wěn)等特點(diǎn)，它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；利用擺動(dòng)油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)具有潤滑性能好、壽命長的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。定位精度高，克實(shí)現(xiàn)任意位置開停。有很多專業(yè)加工中心上下料裝置能直接利用主機(jī)的液壓系統(tǒng)。但缺點(diǎn)是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、氣源方便，所需的壓縮氣源一般工廠都有，并且無污染，一般采用的壓力0.4-0.6MPa，最高可達(dá)1MPa。缺點(diǎn)是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點(diǎn)位控制，而且潤滑性較差，液壓系統(tǒng)容易生銹。電動(dòng)由于減速和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜,很少采用。機(jī)械式用于簡單的場合。1.2.3控制機(jī)構(gòu)加工中心上下料裝置的控制方式有點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)是用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位程序控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。1.3加工中心上下料裝置加工中心上下料裝置又叫噴涂加工中心上下料裝置（spraypaintingrobot），是可進(jìn)行自動(dòng)抓取或噴涂其他涂料的工業(yè)加工中心上下料裝置，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集團(tuán)）發(fā)明。加工中心上下料裝置主要由加工中心上下料裝置本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的加工中心上下料裝置還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2～3個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)。較先進(jìn)的加工中心上下料裝置腕部采用柔性手腕，既可向各個(gè)方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。加工中心上下料裝置一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來實(shí)現(xiàn)示教。加工中心上下料裝置廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。加工中心上下料裝置的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）柔性大，工作范圍大。（2）提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。（3）易于操作和維護(hù)，可離線編程，大大的縮短現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間。（4）設(shè)備利用率高，加工中心上下料裝置的利用率可達(dá)90%-95%。1.3本文研究主要內(nèi)容通過利用網(wǎng)絡(luò)工具、圖書館的書籍和各類期刊、雜志查閱了解加工中心上下料裝置的相關(guān)知識，確定本設(shè)計(jì)符合要求，滿足需要。具體設(shè)計(jì)方法如下：1、查閱資料、結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，產(chǎn)生加工中心上下料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路；2、查閱各類機(jī)械機(jī)構(gòu)手冊，確定合理的加工中心上下料裝置結(jié)構(gòu)；3、根據(jù)給定技術(shù)參數(shù)來選擇合適的手部、腕部、臂部等部位；4、重點(diǎn)對驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究；5、通過研究國內(nèi)外情況，確定本設(shè)計(jì)課題的重點(diǎn)設(shè)計(jì)；6、完成2D裝配圖的設(shè)計(jì)和繪制，并由此繪制零件圖；7、編寫設(shè)計(jì)說明書；8、檢查并完善本設(shè)計(jì)課題。本設(shè)計(jì)采用的方法是理論設(shè)計(jì)與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方案，所運(yùn)用的資料來源廣泛，內(nèi)容充足。2加工中心上下料裝置機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)本文的重要任務(wù)是完成加工中心上下料裝置的設(shè)計(jì)，本章內(nèi)容是圍繞加工中心上下料裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)來展開，介紹加工中心上下料裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。2.1加工中心上下料裝置的基本技術(shù)參數(shù)確定表示加工中心上下料裝置特性的基本技術(shù)參數(shù)主要有自由度、坐標(biāo)形式的選擇。2.1.1自由度自由度是指加工中心上下料裝置所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，但是一般不包括手部（末端操作器）的開合自由度。自由度表示了加工中心上下料裝置靈活的尺度，在三維空間中描述一個(gè)物體的位置和姿態(tài)需要六個(gè)自由度。加工中心上下料裝置的自由度越多，越接近人手的動(dòng)作機(jī)能，其通用性就越好，但是結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，自由度的增加也意味著加工中心上下料裝置整體重量的增加。輕型化與靈活性和抓取能力是一對矛盾，此外還要考慮到由此帶來的整體結(jié)構(gòu)剛性的降低，在靈活性和輕量化之間必須做出選擇。工業(yè)加工中心上下料裝置基于對定位精度和重復(fù)定位精度以及結(jié)構(gòu)剛性的考慮，往往體積龐大，負(fù)荷能力與其自重相比往往非常小。一般通用加工中心上下料裝置有5～6個(gè)自由度即可滿足使用要求（其中臂部有3個(gè)自由度，腕部和行走裝置有2～3個(gè)自由度），專用加工中心上下料裝置有5個(gè)自由度即可滿足使用要求。2.1.2坐標(biāo)形式的選擇加工中心上下料裝置的坐標(biāo)形式主要可分為：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型另外還有比較復(fù)雜的SCARA型和并聯(lián)型1直角坐標(biāo)型加工中心上下料裝置：這類加工中心上下料裝置就是如圖2-1(a)得直移型，其手部空間位置的改變通過沿三個(gè)互相垂直軸線的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，該形式加工中心上下料裝置具有位置精度高，控制無耦合、簡單，壁障性好等特點(diǎn)。但結(jié)構(gòu)較龐大，動(dòng)作范圍小，靈活性差，且移動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，而且需架空線路。2圓柱坐標(biāo)型加工中心上下料裝置：這種加工中心上下料裝置如圖2-1（b）的回轉(zhuǎn)型加工中心上下料裝置，通過兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手部空間位置的改變，手臂的運(yùn)動(dòng)系由垂直立柱平面內(nèi)的伸縮和沿立柱的升降兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)及手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合而成。這種加工中心上下料裝置，占地面積小而活動(dòng)范圍較大，結(jié)構(gòu)亦較簡單，并能達(dá)到較高的定位精度，因而應(yīng)用范圍較廣泛。機(jī)身采用立柱式，加工中心上下料裝置側(cè)面行走，順利完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。但是結(jié)構(gòu)也比較龐大，兩個(gè)移動(dòng)軸的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。3球坐標(biāo)型加工中心上下料裝置：這類加工中心上下料裝置如圖2-1（c）的俯仰型加工中心上下料裝置，其手臂沿X方向伸縮，繞Y軸俯仰和繞Z軸回轉(zhuǎn)。這類加工中心上下料裝置具有占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕、位置精度尚可等特點(diǎn)，能與其他加工中心上下料裝置協(xié)調(diào)工作，但避障性差，存在著平衡問題，位置誤差與臂長有關(guān)。4關(guān)節(jié)坐標(biāo)型加工中心上下料裝置：如圖2-1（d）的屈伸型加工中心上下料裝置，主要由立柱、前臂和后臂組成。加工中心上下料裝置的運(yùn)動(dòng)由前、后臂的俯仰及立柱的回轉(zhuǎn)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)最緊湊，靈活性大，占地面積最小，工作空間最大，能與其他加工中心上下料裝置協(xié)調(diào)工作，避障性好，但是位置精度較低，存在平衡以及控制耦合的問題，故比較復(fù)雜。圖2.SEQ圖2-\*ARABIC1加工中心上下料裝置的坐標(biāo)形式[22]圖2.SEQ圖2-\*ARABIC2加工中心上下料裝置基本形式示意圖[9]2.1.3規(guī)格參數(shù)用途：抓取1、加工中心上下料裝置運(yùn)動(dòng)自由度為5個(gè)。2、運(yùn)動(dòng)范圍為5000X3000X2000mm。3、最大抓取力為10Kg。4、交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。2.1.4有效負(fù)載有效負(fù)載是指加工中心上下料裝置操作臂在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體重量或所能承受的力或力矩，它表示了加工中心上下料裝置的負(fù)載能力。加工中心上下料裝置的載荷不僅僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，還與加工中心上下料裝置運(yùn)動(dòng)的速度和加速度的大小及方向有關(guān)。為了安全起見，有效負(fù)載是指高速運(yùn)行時(shí)的有效負(fù)載。2.1.5運(yùn)動(dòng)特性速度和加速度是表明加工中心上下料裝置運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)。它反映了加工中心上下料裝置的使用效率和生產(chǎn)水平，加工中心上下料裝置的運(yùn)動(dòng)速度越高，則其使用效率越高，生產(chǎn)水平越高。但速度越快產(chǎn)生的沖擊和震動(dòng)也越大，因此提高加工中心上下料裝置的加減速速能力，保證加工中心上下料裝置加速過程的平穩(wěn)性是非常重要的。對于本文中的加工中心上下料裝置，在沒有負(fù)載時(shí)可以適當(dāng)?shù)丶涌炱溥\(yùn)動(dòng)速度;而在其有負(fù)載時(shí)，末端執(zhí)行器(手爪)通常要和物體直接接觸，為了安全起見，務(wù)必要盡量減少手臂的運(yùn)動(dòng)速度?？偟膩碚f，加工中心上下料裝置的速度在一定范圍內(nèi)要是可調(diào)的，這樣才能滿足在各種不同情況下的使用需要。2.1.6工作范圍（工作半徑）工業(yè)加工中心上下料裝置的工作范圍是根據(jù)工業(yè)加工中心上下料裝置作業(yè)過程中的操作范圍和運(yùn)動(dòng)的軌跡來確定的,用工作空間來表示的。工作空間的形狀和尺寸則影響加工中心上下料裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)坐標(biāo)型式、自由度數(shù)和操作機(jī)各手臂關(guān)節(jié)軸線間的長度和各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)角的大小及變動(dòng)范圍的選擇。2.2加工中心上下料裝置材料的選擇加工中心上下料裝置手臂的材料應(yīng)根據(jù)手臂的實(shí)際工作情況來進(jìn)行選擇，在滿足加工中心上下料裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)要求前提下。從設(shè)計(jì)的理論出發(fā)，加工中心上下料裝置手臂要進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)。因此，對材料的一個(gè)要求是作為運(yùn)動(dòng)的部件，它應(yīng)是輕型材料并要求有一定剛度。另一方面，手臂在運(yùn)動(dòng)過程中往往會(huì)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，這必然大大降低它的運(yùn)動(dòng)精度。所以在選擇材料時(shí)，需要對質(zhì)量、剛度、強(qiáng)度、彈性進(jìn)行綜合考慮，以便有效地提高手臂的運(yùn)動(dòng)性能。此外，加工中心上下料裝置手臂選用的材料與一般的結(jié)構(gòu)材料不同。加工中心上下料裝置手臂是要受到控制的，必須考慮它的可控性。在選擇手臂材料時(shí)，可控性還要和材料的可加工性、成本、質(zhì)量等性質(zhì)一起考慮?？傊x擇加工中心上下料裝置手臂的材料時(shí)，要綜合考慮強(qiáng)度、剛度、重量、彈性、抗震性、外觀及價(jià)格等多方面因素。下面介紹幾種加工中心上下料裝置手臂常用的材料(l)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等高強(qiáng)度鋼：這類材料強(qiáng)度好，尤其是合金結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度增加了很多倍、彈性模量大、抗變形能力強(qiáng)，是應(yīng)用最廣泛的材料;(2)鋁、鋁合金及其它輕合金材料：其共同特點(diǎn)是重量輕、彈性模量不大，但是材料密度小，但仍可與鋼材相比;(3)陶瓷：陶瓷材料具有良好的品質(zhì)，但是脆性大，可加工性不高，一般用于和金屬連接的特殊部位。然而，國外已經(jīng)設(shè)計(jì)出純陶瓷的加工中心上下料裝置臂了。從本文設(shè)計(jì)的加工中心上下料裝置的角度來看，在選用材料時(shí)不需要很大的負(fù)載能力，也不需要很高的彈性模量和抗變形能力，此外還要考慮材料的成本，可加工性等因素。在衡量了各種因素和結(jié)合工作狀況的條件下，初步選用鋁合金作為機(jī)械臂的構(gòu)件材料。2.3機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式根據(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)。常見的加工中心上下料裝置的運(yùn)動(dòng)形式有五種：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型和SCARA型。同一種運(yùn)動(dòng)形式為適應(yīng)不同生產(chǎn)工藝的需要，可采用不同的結(jié)構(gòu)。具體選用哪種形式，必須根據(jù)作業(yè)要求、工作現(xiàn)場、位置以及搬運(yùn)前后工件中心線方向的變化等情況，分析比較并擇優(yōu)選取。考慮到加工中心上下料裝置的作業(yè)特點(diǎn)，即要求其動(dòng)作靈活、有較大的工作空間、且要求結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小等特點(diǎn)，故選用關(guān)節(jié)型加工中心上下料裝置。這類加工中心上下料裝置一般由2個(gè)肩關(guān)節(jié)和1個(gè)肘關(guān)節(jié)進(jìn)行定位，由2個(gè)或3個(gè)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。其中，一個(gè)肩關(guān)節(jié)繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)肩關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)俯仰。這兩個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線正交。肘關(guān)節(jié)平行于第二個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線，如圖所示。這種構(gòu)形動(dòng)作靈活、工作空間大、在作業(yè)時(shí)空間內(nèi)手臂的干涉最小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、關(guān)節(jié)上相對運(yùn)動(dòng)部位容易密封防塵。但是這類加工中心上下料裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)比較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)學(xué)的反解比較困難；確定末端桿件的姿態(tài)不夠直觀，且在進(jìn)行控制時(shí)，計(jì)算量比較大。2.4加工中心上下料裝置的驅(qū)動(dòng)元件在加工中心上下料裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力或力矩，直接或經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)加工中心上下料裝置的關(guān)節(jié)，來獲得動(dòng)力。電氣驅(qū)動(dòng)主要有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)以及最近幾年出現(xiàn)的超聲波電機(jī)和HD電動(dòng)機(jī)【10】等幾種。步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號進(jìn)行控制，每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就進(jìn)行回轉(zhuǎn)一定的角度，脈沖數(shù)與角度數(shù)成正比，旋轉(zhuǎn)方向取決于輸入脈沖的順序。步進(jìn)電機(jī)可在很寬的范圍內(nèi)，通過脈沖頻率同步，能夠按照脈沖要求進(jìn)行起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)變速，有較強(qiáng)的阻礙偏離穩(wěn)定的能力。在加工中心上下料裝置中位置控制系統(tǒng)中得到了極大的應(yīng)用。主要有永磁式、反應(yīng)式、永磁感應(yīng)子式三種。直流伺服電機(jī)是用直流電供電的電動(dòng)機(jī)。其功能是將輸入的受控電壓/電流能量轉(zhuǎn)換為電樞軸上的角位移或角速度輸出。直流伺服電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)均與普通動(dòng)力用直流電機(jī)相同。特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、可控性好、響應(yīng)迅速、轉(zhuǎn)矩大。一般有永磁式和電磁式，在加工中心上下料裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中多采用永磁式直流伺服電機(jī)。.交流伺服電機(jī)的使用情況與直流伺服電機(jī)相同，但交流伺服電機(jī)與直流伺服電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、功率大、過載能力強(qiáng)、無電刷、維修方便，因而交流伺服電機(jī)是今后加工中心上下料裝置用電機(jī)的主流。低速電機(jī)主要用于系統(tǒng)精度要求高的加工中心上下料裝置。為了提高功率效率比，伺服電機(jī)制成高轉(zhuǎn)速，經(jīng)齒輪減速后帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載。由于齒輪傳動(dòng)存在間隙，系統(tǒng)精度不易提高，若對功率效率比要求不十分嚴(yán)格，而對于精度有嚴(yán)格的要求，則最好取消減速齒輪，采用大力矩的低速電機(jī)，配以高分辨率的光電編碼器及高靈敏度的測速發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。環(huán)形超聲波電動(dòng)機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使用在加工中心上下料裝置的關(guān)節(jié)處，不需齒輪減速，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，因而可大大改善功率重量比，并可利用其中空結(jié)構(gòu)傳遞信息。HD電動(dòng)機(jī)是一種小型大轉(zhuǎn)矩(大推力)的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)可直接與負(fù)載連接，可應(yīng)用在系統(tǒng)定位精度要求高的加工中心上下料裝置產(chǎn)品中。通過上述對幾種加工中心上下料裝置常用電機(jī)的分析和比較，綜合考慮本文加工中心上下料裝置臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有較高精度并要求能夠快速啟動(dòng)和制動(dòng)，所以選擇應(yīng)用較為廣泛的步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2.5機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)綜合考慮加工中心上下料裝置的作業(yè)任務(wù)和作業(yè)環(huán)境，采用了5個(gè)自由度的關(guān)節(jié)型加工中心上下料裝置。整個(gè)機(jī)構(gòu)的水平運(yùn)動(dòng)采用來實(shí)現(xiàn)，即整個(gè)機(jī)構(gòu)裝在一個(gè)上。整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)4自由度的串行機(jī)構(gòu)，且臂與小臂關(guān)節(jié)的軸線相互平行。這種結(jié)構(gòu)動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，工作空間大，占地面積小，在作業(yè)空間內(nèi)手臂的干涉最小，關(guān)節(jié)需要的驅(qū)動(dòng)力矩小，能量消耗較少，關(guān)節(jié)相對運(yùn)動(dòng)部位容易密封防塵。加工中心上下料裝置部件組成由、立柱回轉(zhuǎn)部件、臂、小臂、末端執(zhí)行器（噴涂頭）組成。各部分的功能如下：1)底座，是加工中心上下料裝置的基礎(chǔ)部分，整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都安裝在基座上。2)立柱是手臂的支撐部分，通過安裝在底座上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，立柱可以在機(jī)座上轉(zhuǎn)動(dòng)。3)手臂包括臂和小臂，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，以實(shí)現(xiàn)空間位置的3個(gè)坐標(biāo)分量的要求，用來支承腕關(guān)節(jié)，并使其在工作空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。為了使末端執(zhí)行器能達(dá)到工作空間的任意位置，手臂和機(jī)身的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)上具有4個(gè)自由度。4)腕關(guān)節(jié)是連接手臂與末端執(zhí)行器的部件，用于調(diào)整末端執(zhí)行器的方向和姿態(tài)。手部一般是夾持裝置，主要用來夾緊作業(yè)工具。3加工中心上下料裝置手抓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題加工要求本課題擬對機(jī)床泵頭體及殼體零件裝夾，底面是圓形的，可采用夾持圓形工件的方法。3.1手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核手爪種類1.連桿杠桿式手爪這種手爪在活塞的推力下，連桿和杠桿使手爪產(chǎn)生夾緊（放松）運(yùn)動(dòng)，由于杠桿的力放大作用，這種手爪有可能產(chǎn)生較大的夾緊力。通常與彈簧聯(lián)合使用。2.楔塊杠桿式手爪利用楔塊與杠桿來實(shí)現(xiàn)手爪的松、開，來實(shí)現(xiàn)抓取工件。3.齒輪齒條式手爪這種手爪通過活塞推動(dòng)齒條，齒條帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動(dòng)作。4.滑槽式手爪當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑槽通過銷子推動(dòng)手爪合并，產(chǎn)生夾緊動(dòng)作和夾緊力，當(dāng)活塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，手爪松開。這種手爪開合行程較大，適應(yīng)抓取大小不同的物體。5.平行杠桿式手爪不需要導(dǎo)軌就可以保證手爪的兩手指保持平行運(yùn)動(dòng)采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，因此，比帶有導(dǎo)軌的平行移動(dòng)手爪的摩擦力要小很多結(jié)合具體的工作情況，采用連桿杠桿式手爪。驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)移動(dòng)，通過活塞桿端部齒條，中間齒條及扇形齒條使手指張開或閉合。手指的最小開度由加工工件的直徑來調(diào)定。本設(shè)計(jì)按照所要捆綁的重物最大使用的鋼絲繩直徑為50mm來設(shè)計(jì)。a．有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。b．有足夠的開閉范圍工作時(shí)，一個(gè)手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置?？捎瞄_閉角和手指夾緊端長度表示。于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，手指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)c．力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)液壓上下料裝置的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。手部處于腕部的最前端，工因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小。d．手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度因此送料，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉式彈簧夾緊，夾緊液壓上下料裝置，根據(jù)工件的形狀，松開時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡單，制造方便。液壓缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，液壓缸右腔進(jìn)油時(shí)松開工件。3.2結(jié)構(gòu)分析上下料裝置的手部是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是用來握持工件的部件。常用的手部按其握持原理可以分為夾持類和吸附類兩大類，本課題采用夾持類手部。夾持類手部又可分夾鉗式、托勾式和彈簧式。本課題選用夾鉗式，它是工業(yè)加工中心上下料裝置最常見的一種手部。手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分回轉(zhuǎn)型、平動(dòng)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型的特點(diǎn)是當(dāng)手爪夾緊和松開物體時(shí)，手指作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)被抓物體的直徑大小變化時(shí)，需要調(diào)整手爪的位置才能保持物體的中心位置不變。平動(dòng)型的特點(diǎn)是手指由平行四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，當(dāng)手爪夾緊和松開物體時(shí)，手指姿態(tài)不變，作平動(dòng)。和回轉(zhuǎn)型手爪一樣，夾持中心隨被夾持物體直徑的大小而變。平移型的特點(diǎn)是當(dāng)手爪夾緊和松開工件時(shí)，手指作平移運(yùn)動(dòng)，并保持夾持中心固定不變，不受工件直徑變化的影響。為便于夾持避免固定中心的麻煩，采用平移型，圖2-1所示的是靠導(dǎo)槽保持手指作平移運(yùn)動(dòng)。手部結(jié)構(gòu)也采用液壓驅(qū)動(dòng)。 圖2-1手部裝配圖3.3計(jì)算分析因工件運(yùn)動(dòng)速度引起視在重量增加情況下的夾緊力計(jì)算加工中心上下料裝置手臂停止?fàn)顟B(tài)開始的直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合，所以伴隨有速度和加速度.工件有了加速度，其視在重量就變化。設(shè)上下料裝置手部縱向中心線上所加的驅(qū)動(dòng)力為P，P＝油缸有效截面積×使用的液壓×η.作用在一個(gè)指尖上的夾緊力為Q（方向沿手指的運(yùn)動(dòng)方向）.設(shè)3個(gè)手指以摩擦力3μQ，工件重量為G=mg.夾起工件要計(jì)算的是單個(gè)手指所必須的力Q.1.垂直上升的情況如圖2-2所示，工件以加速度a垂直上升，要使工件不掉下，下式必須成立.得代入數(shù)據(jù)，得2.水平旋轉(zhuǎn)的情況上下料裝置部繞垂直軸以半徑r作水平旋轉(zhuǎn)，工件夾緊面與旋轉(zhuǎn)圓弧切線方向平行，如圖2-3所示。切線方向：主法線方向：副法線方向：聯(lián)立上式，求解得代入數(shù)據(jù)，得后指：由于是上下料裝置部機(jī)構(gòu)，QF=QR,所以結(jié)果Q必須滿足下式代入數(shù)據(jù)，得圖2-4工件水平直進(jìn)時(shí)受力分析圖綜上所述，得由于考慮到設(shè)計(jì)的上下料裝置的安全問題，應(yīng)再乘上一個(gè)安全系數(shù)S。夾緊力Q與壓強(qiáng)的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)測得，如圖2-5所示。由設(shè)計(jì)要求得知夾持長度L＝25mm,根據(jù)圖可知所加的壓強(qiáng)約為0.5MPa.水平方向運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算3.4電機(jī)計(jì)算（1）選擇步進(jìn)電機(jī)齒輪齒條工作時(shí)，需要克服摩擦阻力矩、工件負(fù)載阻力矩和啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩。根據(jù)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式[15]：（3.1）（3.2）（3.3）（3.4）（3.5）（3.6）（3.7）（3.8）式中：—偏轉(zhuǎn)所需力矩（N·m）；—摩擦阻力矩（N·m）；—負(fù)載阻力矩（N·m）；—啟動(dòng)時(shí)慣性阻力矩（N·m）；—工件負(fù)載對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）；—對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）；—偏轉(zhuǎn)角速度（rad/s）；—質(zhì)量（kg）；—負(fù)載質(zhì)量（kg）；—啟動(dòng)時(shí)間（s）；—部分材料密度（kg/m3）；—末端的線速度（m/s）。根據(jù)已知條件：kg，m/s，m，m，m，s，采用的材料假定為鑄鋼，密度kg/m3。將數(shù)據(jù)代入計(jì)算得：kgr/skg·m2kg·m2N·mN·mN·m因?yàn)閭鲃?dòng)是通過齒輪齒條實(shí)現(xiàn)的，所以查取手冊[15]得：彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率；滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對）；齒輪齒條傳動(dòng)效率；計(jì)算得傳動(dòng)的裝置的總效率。電機(jī)在工作中實(shí)際要求轉(zhuǎn)矩N·m（3.9）根據(jù)計(jì)算得出的所需力矩，結(jié)合北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的90系列的五相混合型步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和矩頻特性曲線，如圖3.3和圖3.4所示,選擇90BYG5200B-SAKRML-0301型號的步進(jìn)電機(jī)。圖3.390BYG步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)圖3.490BYG5200B-SAKRML-0301型步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線3.5齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選直齒圓柱齒輪;貨叉為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用7級精度（GB/0095-88）;材料選擇。選擇齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒條材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS；初選齒輪齒數(shù)為Z=20。按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)公式為dt≧2.32(4-3-1)確定公式內(nèi)各參數(shù)的值。（1）.試選載荷系數(shù)Kt=1.2(2).計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T=(4-3-2)=1.47*N.mm(3).選齒寬系數(shù)=0.45（4）.查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8(5).按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限（6）取齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)kH=0.90,齒條接觸疲勞壽命系數(shù)kH=0.95（7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S=1，由公式=求得：齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力=540MPa,齒條的接觸疲勞許用應(yīng)力=522.5Mpa。按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算(1)計(jì)算齒輪的分度圓直徑dt≧2.32(4-3-3)=2.32=36.5mm（2）.計(jì)算圓周速度v=(4-3-4)==0.05m/s（3）.齒寬b=*dt=0.45*36.5=16.425mm(4-3-5)(4).計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)mt==36.5/20=1.825mm(4-3-6)齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25*1.825=4.11mm(4-3-7)=16.425/4.11=3.996（5）.計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.05m/s,7級精度，由圖可查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.002直齒輪，KH=KF=1由表查得使用系數(shù)KA=1.25由表查得7級精度，齒輪懸臂布置時(shí)，KH=1.189由=3.996，KH=1.189，查得KF=1.14；故載荷系數(shù)K=KAKvKHKH=1.002*1*1.25*1*1.189=1.489(4-3-8)（6）.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由公式得：d=dt=36.5=39.222mm(4-3-9)(7).計(jì)算模數(shù)mm=d/z=39.222/20=1.96mm(4-3-10)3.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m≧(4-3-11)確定公式內(nèi)各參數(shù)的值（1）.查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限（2）.查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.83；齒條的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=0.88；（3）.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式得：齒輪的許用應(yīng)力===296.43Mpa(4-3-12)齒條的許用應(yīng)力===238.86Mpa(4-3-13)(4).計(jì)算載荷系數(shù)KK=KAKvKFKF=1.002*1.25*1*1.14=1.428(4-3-14)(5).查取齒形系數(shù)查得齒輪的齒形系數(shù)YFa=2.80(6).查取應(yīng)力校正系數(shù)查得YSa=1.55(7).計(jì)算==0.01464(4-3-15)設(shè)計(jì)計(jì)算m≧(4-3-16)==1.51mm對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.51并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=39.222mm，算出齒輪齒數(shù)z=d/m=39.222/2=20這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.幾何尺寸的計(jì)算a.計(jì)算分度圓直徑d=mz=2*20=40mm(4-3-17)b．計(jì)算齒輪齒條寬度b=*d=0.45*40=18mm,(4-3-18)取齒輪寬度B=17mm,齒條寬度為B=16mm.c.計(jì)算齒頂圓直徑da=d+2ha*m=40+2*2=44mm(4-3-19)d.計(jì)算齒根圓直徑df=d-2(ha+c)m=40-2*1.25*2=35mm(4-3-20)e.計(jì)算齒輪齒條的節(jié)距P=m=2(4-3-21)f.計(jì)算齒頂高h(yuǎn)a=m=1*2=2(4-3-22)g.計(jì)算齒根高h(yuǎn)f=(+)m=(1+0.25)*2=2.5(4-3-22)豎直方向運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的選型計(jì)算所需的轉(zhuǎn)矩：（N·m）(3.1)（N·m）(3.2)（rad/s）(3.3)（N·m）(3.4)(kg·m2)(3.5)(3.6)式中：——臂轉(zhuǎn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩（N·m）；——臂轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性轉(zhuǎn)矩(N·m)；——摩擦所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(N·m)；——臂的長度（mm），mm；——臂材料的密度（kg/m3），kg/m3；——臂的外寬（mm），mm；——臂的外長（mm），mm；——臂的內(nèi)寬（mm），mm；——臂的內(nèi)高（mm），mm；——旋轉(zhuǎn)中心的偏移量（mm），mm；——臂擺動(dòng)的角速度（rad/s）；——工作速度（m/s），m/s；——啟動(dòng)時(shí)間（s），=0.5s；——電機(jī)安裝位置，mm。設(shè)臂為實(shí)心時(shí)的質(zhì)量為，對應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為；用臂材料填充臂空心部分所需的質(zhì)量為，對應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為。代入數(shù)據(jù)得：kgkgkg同理有：kgm2kgm2kgm2rad/sN·mN·mN·mN圖3.4是北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司部分110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)。圖3.4110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)所以根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)選擇110BYG350DH-SAKRMA型號的電機(jī)，圖3.5是110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號說明。圖3.5110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號說明110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸，如圖3.6所示。圖3.6110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線，如圖3.7所示。圖3.7110BYG350DH型電機(jī)矩頻特性曲線選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選直齒圓柱齒輪;貨叉為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用7級精度（GB/0095-88）;材料選擇。選擇齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒條材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS；初選齒輪齒數(shù)為Z=20。按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)公式為dt≧2.32(4-3-1)確定公式內(nèi)各參數(shù)的值。（1）.試選載荷系數(shù)Kt=1.2(2).計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T=(4-3-2)=1.47*N.mm(3).選齒寬系數(shù)=0.45（4）.查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8(5).按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限（6）取齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)kH=0.90,齒條接觸疲勞壽命系數(shù)kH=0.95（7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S=1，由公式=求得：齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力=540MPa,齒條的接觸疲勞許用應(yīng)力=522.5Mpa。按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算(1)計(jì)算齒輪的分度圓直徑dt≧2.32(4-3-3)=2.32=36.5mm（2）.計(jì)算圓周速度v=(4-3-4)==0.05m/s（3）.齒寬b=*dt=0.45*36.5=16.425mm(4-3-5)(4).計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)mt==36.5/20=1.825mm(4-3-6)齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25*1.825=4.11mm(4-3-7)=16.425/4.11=3.996（5）.計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.05m/s,7級精度，由圖可查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.002直齒輪，KH=KF=1由表查得使用系數(shù)KA=1.25由表查得7級精度，齒輪懸臂布置時(shí)，KH=1.189由=3.996，KH=1.189，查得KF=1.14；故載荷系數(shù)K=KAKvKHKH=1.002*1*1.25*1*1.189=1.489(4-3-8)（6）.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由公式得：d=dt=36.5=39.222mm(4-3-9)(7).計(jì)算模數(shù)mm=d/z=39.222/20=1.96mm(4-3-10)3.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m≧(4-3-11)確定公式內(nèi)各參數(shù)的值（1）.查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限（2）.查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.83；齒條的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=0.88；（3）.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式得：齒輪的許用應(yīng)力===296.43Mpa(4-3-12)齒條的許用應(yīng)力===238.86Mpa(4-3-13)(4).計(jì)算載荷系數(shù)KK=KAKvKFKF=1.002*1.25*1*1.14=1.428(4-3-14)(5).查取齒形系數(shù)查得齒輪的齒形系數(shù)YFa=2.80(6).查取應(yīng)力校正系數(shù)查得YSa=1.55(7).計(jì)算==0.01464(4-3-15)設(shè)計(jì)計(jì)算m≧(4-3-16)==1.51mm對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.51并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=39.222mm，算出齒輪齒數(shù)z=d/m=39.222/2=20這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.幾何尺寸的計(jì)算a.計(jì)算分度圓直徑d=mz=2*20=40mm(4-3-17)b．計(jì)算齒輪齒條寬度b=*d=0.45*40=18mm,(4-3-18)取齒輪寬度B=17mm,齒條寬度為B=16mm.c.計(jì)算齒頂圓直徑da=d+2ha*m=40+2*2=44mm(4-3-19)d.計(jì)算齒根圓直徑df=d-2(ha+c)m=40-2*1.25*2=35mm(4-3-20)e.計(jì)算齒輪齒條的節(jié)距P=m=2(4-3-21)f.計(jì)算齒頂高h(yuǎn)a=m=1*2=2(4-3-22)g.計(jì)算齒根高h(yuǎn)f=(+)m=(1+0.25)*2=2.5(4-3-22)齒條齒部彎曲強(qiáng)度的計(jì)算齒條牙齒的單齒彎曲應(yīng)力：式中：——齒條齒面切向力b——危險(xiǎn)截面處沿齒長方向齒寬——齒條計(jì)算齒高S——危險(xiǎn)截面齒厚從上面條件可以計(jì)算出齒條牙齒彎曲應(yīng)力：=451.16N/mm上式計(jì)算中只按嚙合的情況計(jì)算的，即所有外力都作用在一個(gè)齒上了，實(shí)際上齒輪齒條的總重合系數(shù)是2.63（理論計(jì)算值），在嚙合過程中至少有2個(gè)齒同時(shí)參加嚙合，因此每個(gè)齒的彎曲應(yīng)力應(yīng)分別降低一倍。=182.2N/mm齒條的材料我選擇是45剛制造，因此：抗拉強(qiáng)度690N/mm(沒有考慮熱處理對強(qiáng)度的影響)。齒部彎曲安全系數(shù)S=/=3.8因此，齒條設(shè)計(jì)滿足彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。又滿足了齒面接觸強(qiáng)度，符合本次設(shè)計(jì)的具體要求。3.6直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的Wx和Wy計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P，式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kN；工作載荷P=0.5(Fz+W)；fSL=1.0~3.0(一般運(yùn)行狀況)，3.0~5.0（運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊、振動(dòng)）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：（1）選BR直線滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌,E級精度.查得,fh=1,ft=1,fc=0.81,fα=1,fw=1.（2）工作壽命每天8小時(shí)，連續(xù)工作5年，250/年,額定壽命為:Lh=5×250×8=10000h,每分鐘往復(fù)次數(shù)nz=8L=(2lsnz60Lh)/(103)=(2×0.31×8×60×38400)/(103)=11428Km計(jì)算四滑塊的載荷,工作臺及其物重約為4000N計(jì)算需要的動(dòng)載荷CαP=110/4=27.5NCα=(fwP)÷(fhftfcfα)×(L/50)1/3=208N由《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表3-20中選用LY15AL直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副,其Cα=606N,C0α=745N.基本參數(shù)如下:導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷N依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷(kN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln：額定行程長度壽命:導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命:導(dǎo)軌的工作壽命足夠.（3）滾動(dòng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整預(yù)緊可以明顯提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過盈配合,裝配時(shí),滾動(dòng)體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過盈量。（4）潤滑與防護(hù)潤滑:采用脂潤滑,使用方便,但應(yīng)注意防塵。防護(hù)裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌,以提高導(dǎo)軌壽命。防護(hù)方式用蓋板式。3.7小齒輪的強(qiáng)度計(jì)算3.7.1.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸應(yīng)力時(shí)，推導(dǎo)計(jì)算公式的出發(fā)點(diǎn)和直齒圓柱齒輪相似，但要考慮其以下特點(diǎn)：嚙合的接觸線是傾斜的，有利于提高接觸強(qiáng)度；重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)。齒輪的計(jì)算載荷為了便于分析計(jì)算，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受的載荷進(jìn)行計(jì)算。沿齒面接觸線單位長度上的平均載荷P（單位為N/mm）為P=Fn——作用在齒面接觸線上的法向載荷L——沿齒面的接觸線長，單位mm法向載荷Fn為公稱載荷，在實(shí)際傳動(dòng)中，由于齒輪的制造誤差，特別是基節(jié)誤差和齒形誤差的影響，會(huì)使法面載荷增大。此外，在同時(shí)嚙合的齒對間，載荷的分配不是均勻的，即使在一對齒上，載荷也不可能沿接觸線均勻分布。因此在計(jì)算載荷的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按接觸線單位長度上的最大載荷，即計(jì)算Pca（單位N/mmm）進(jìn)行計(jì)算。即Pca=KP=KK——載荷系數(shù)載荷系數(shù)K包括：使用系數(shù)，動(dòng)載系數(shù)，齒間載荷分配系數(shù)及齒向載荷分布數(shù)，即K=使用系數(shù)是考慮齒輪嚙合時(shí)外部領(lǐng)接裝置引起的附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)。=1.0動(dòng)載系數(shù)齒輪傳動(dòng)制造和裝配誤差是不可避免的，齒輪受載后還要發(fā)生彈性變形，因此引入了動(dòng)載系數(shù)。=1.0齒間載荷系數(shù)齒輪的制造精度7級精度[2]=1.2齒向荷分配系數(shù)齒寬系數(shù)φd=b/d=18.14/12.13=1.5=1.12+0.18(1+0.6φd)+0.23*10b=1.5所以載荷系數(shù)K==1*1*1.2*1.5=1.8斜齒輪傳動(dòng)的端面重合度=bsin=0.318φd*ztan=1.65在斜齒輪傳動(dòng)中齒輪的單位長度受力和接觸長度如下：Pca=KP=K因?yàn)镕n=Ft/(cos*cosβ1)所以=1.8*3297.6/18.14/1.65/0.67=296N/mm利用赫茲公式，代入當(dāng)量直齒輪的有關(guān)參數(shù)后，得到斜齒圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式[2]：=式中：Z－彈性系數(shù)主動(dòng)小齒輪選用材料20CrMo制造，根據(jù)材料選取，均為0.3，E，E都為合金鋼，取189.8MPa求得Z=5.7－節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z=2.24齒輪與齒條的傳動(dòng)比u,u趨近于無窮則所以=51.6MPa小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限=1000MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=2*10所以=1.1計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，可得=1.1*1000MPa=1100MPa（4-38）K——接觸疲勞壽命系數(shù)由此可得<所以，齒輪所選的參數(shù)滿足齒輪設(shè)計(jì)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求。3.7.2齒輪齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪受載時(shí)，齒根所受的彎矩最大，因此齒根處的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱。當(dāng)齒輪在齒頂處嚙合時(shí)，處于雙對齒嚙合區(qū)，此時(shí)彎矩的力臂最大，但力并不是最大，因此彎矩不是最大。根據(jù)分析，齒根所受的最大玩具發(fā)生在輪齒嚙合點(diǎn)位于單對齒嚙合最高點(diǎn)時(shí)。因此，齒根彎曲強(qiáng)度也應(yīng)按載荷作用于單對齒嚙合區(qū)最高點(diǎn)來計(jì)算。斜齒輪嚙合過程中，接觸線和危險(xiǎn)截面位置在不斷的變化，要精確計(jì)算其齒根應(yīng)力是很難的，只能近似的按法面上的當(dāng)量直齒圓柱齒輪來計(jì)算其齒根應(yīng)力。將當(dāng)量齒輪的有關(guān)參數(shù)代入直齒圓柱齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式，考慮螺旋角使接觸線傾斜對彎曲強(qiáng)度有利的影響而引入螺旋角系數(shù)，可得到斜齒圓柱齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核公式：齒間載荷分配系數(shù)=1.2齒向載荷分配系數(shù)=1.33載荷系數(shù)K==1*1*1.2*1.3=1.56齒形系數(shù)校正系數(shù)=1.4螺旋角系數(shù)校核齒根彎曲強(qiáng)度σ===323.8MPa彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1.5計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力——彎曲疲勞壽命系數(shù)=1.5可得，=1.5*1000/1.5=1000MPa所以σ<因此，本次設(shè)計(jì)及滿足了小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度又滿足了小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)要求。3.8橫梁的強(qiáng)度與剛度的計(jì)算由于橫梁是三個(gè)方向上尺寸相差不太多的箱體零件，用材料力學(xué)的強(qiáng)度分析方法不能全面地反應(yīng)它的應(yīng)力狀況。目前，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，還只能將橫梁簡化為簡支梁進(jìn)行粗略核算，而將許用應(yīng)力取得很低。按簡支梁計(jì)算出的橫梁中間截面的應(yīng)力值和該處實(shí)測應(yīng)力值還比較接近，因此作為粗略核算，這種方法還是可行的。但無法精確計(jì)算應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力，那里的最大應(yīng)力要大很多。上橫梁的強(qiáng)度與剛度的計(jì)算：由于上橫梁的剛度遠(yuǎn)大于立太平的剛度，因此可以將上橫梁簡化為簡支梁，支點(diǎn)間距離為寬邊立柱中心距。（1）加工中心上下料裝置工作的公稱力簡化為作用于法蘭重心上的兩個(gè)集中力，如下圖：最大彎矩在梁的中點(diǎn)：Mmax=P/2（1/2－D/∏）式中：P—公稱壓力（N）；D—接觸面平均直徑（cm）；L—立柱寬邊中心距（cm）。最大剪力為：Q=P/2最大撓度在梁的中點(diǎn)：?0=P/48EJ×(L/2－D/∏)×[3L2－4（L/2－D/∏）2]＋KPL/4GA[1－2（D/∏L＝PL3/48EJ×[1－6（D/∏L）2＋4（D/∏L）3]＋KPL/4GA[1－2（D/∏L）]式中：E—梁的彈性模量（N/㎝2）；J—梁的截面慣性矩（cm2）；G—梁的剪切彈性模量（N/㎝2）；A—梁的截面積（cm2）；K—截面形狀系數(shù)，見式（2—80）。二、活動(dòng)橫梁的強(qiáng)度及剛度計(jì)算：對加工中心上下料裝置，一般只校核活動(dòng)橫梁承壓面上的擠壓應(yīng)力，對Q235應(yīng)力≤80MPa，尚需考慮活動(dòng)橫梁的自重G，其受力簡圖如下：P為側(cè)缸公稱力，簡化為一個(gè)集中力，重力G/2的作用點(diǎn)近似地取為半邊活動(dòng)橫梁的重心處，許用應(yīng)力可取60-75MPa。一般而言，活動(dòng)橫梁很少因?yàn)閺?qiáng)度不夠而損壞，但生產(chǎn)中曾出現(xiàn)過由于違章操作，而在下砧已撤出的情況下，將活動(dòng)橫梁停在限程套上而加壓并引起破壞的事故。此外，在出砂孔及與柱塞聯(lián)接的螺孔處，有出現(xiàn)裂紋的情況，這往往是由于聯(lián)接螺釘松動(dòng)而造成的。三、下橫梁的強(qiáng)度及剛度計(jì)算：下橫梁的受力情況經(jīng)常隨不同的工藝而變化，一般分以下4種情況來核算。（1）集中載荷如對鍛造液壓機(jī)砧座的窄邊，可看作集中載荷，受力簡圖如下：圖中簡支梁的跨度為立柱窄邊或?qū)掃呏行木嘤烧枳姆胖梦恢枚āＷ畲髲澗兀篗max=PL/4最大撓度：?max=PL3/48EJ－KPL/4GF各符號代表意義同前。（2）均布載荷一般是對砧座寬邊或模鍛，鐓粗等情況，受力簡圖如下：最大彎矩為：Mmax=PL/4－qL12/8式中：q——均布力，q=P/L1（N/cm）；L1——均布力分布寬度（cm）。若設(shè)L1=2/3L，則最大撓度為：?max=11/648×PL3/EJ+KPL/6GF最大彎矩為：Mmax=Pɑ/2最大剪力為：Qmax=P/2（4）偏心載荷受力情況如下圖：最大彎矩為：Mmax=P/L[(L/2)2-e2]式中：e——偏心距。（3）梁聯(lián)接螺栓的計(jì)算組合梁由拉緊螺栓來聯(lián)接，并用鍵承受剪力以防止錯(cuò)移。螺栓的排數(shù)及個(gè)數(shù)由結(jié)構(gòu)確定。一般上排螺栓受力較大，因此總的截面也比較大，如各排螺栓中心線到底邊的距離分別為a1、a2、a3、...an，則各排螺栓的總截面積應(yīng)按ai/a1的比例而減小，第2排為：A2=A1×a2/a1第n排為：An=A1×an/a1式中：A1、A2、A3、…An–第1、2、…n排螺栓的總截面積（cm2）。這樣各排螺栓的應(yīng)力大致相等，其值為：式中：M——組合梁接合面最大彎矩M=PL/2[σ]螺栓許用應(yīng)力，[σ]=70-80MPa。四、上梁1受力分析上橫梁可視為受兩集中力，兩端支承的簡支梁。圖3-1所示受力圖及剪力彎矩圖。其中：P—公稱壓力（kgf）P=300×103/9.8=30612.24kgfB—立柱中心距（cm）圖3-1上橫梁受力圖圖3-2Ⅱ-Ⅱ截面圖在主截面（I-I）所受彎矩：（3-1）截面(Ⅱ-Ⅱ)剪力：（3-2）2截面Ⅱ-Ⅱ強(qiáng)度計(jì)算截面寬度截面高度截面積（3-3）面積重心至x軸距離截面對x軸的靜面矩（3-4）靜面矩S與面積重心至x軸距離乘積（3-5）各截面積的慣性矩（3-6）重心至x軸的慣性矩截面對x軸的慣性矩（3-7）截面對x軸的慣性矩（3-8）受壓截面和受拉截面彎曲應(yīng)力相等為（3-9）由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力，安全。3截面Ⅱ-Ⅱ剪切強(qiáng)度計(jì)算由分析得，最大應(yīng)力在中心橫斷面及截面Ⅱ-Ⅱ上。（3-10）式中：Q—截面Ⅱ-Ⅱ剪切力（3-11）B—簡化截面寬度H—簡化截面高度代入得：（3-12）由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上剪切強(qiáng)度小于許用剪切強(qiáng)度，安全。五、下梁1受力分析如圖3-3所示，下橫梁I-I截面受力圖及剪力彎矩圖。均布載荷圖3-3下橫梁受力圖在I-I截面上彎矩為：（3-13）截面(Ⅱ-Ⅱ)剪力：（3-17）2截面Ⅱ-Ⅱ強(qiáng)度計(jì)算截面寬度截面高度截面積（3-18）面積重心至x軸距離截面對x軸的靜面矩（3-19）靜面矩S與面積重心至x軸距離乘積（3-20）各截面積的慣性矩（3-21）重心至x軸的慣性矩截面對x軸的慣性矩（3-22）截面對x軸的慣性矩（3-23）受壓截面和受拉截面彎曲應(yīng)力相等為（3-24）由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力，安全。3截面Ⅱ-Ⅱ剪切強(qiáng)度計(jì)算由分析得，最大應(yīng)力在中心橫斷面及截面Ⅱ-Ⅱ上。（3-25）式中：Q—截面Ⅱ-Ⅱ剪切力B—簡化截面寬度H—簡化截面高度代入得：（3-26）由此可得，在截面Ⅱ-Ⅱ上剪切強(qiáng)度小于許用剪切強(qiáng)度，安全。3.9液壓系統(tǒng)圖液壓執(zhí)行元件以及各基本回路確定之后，把它們有機(jī)地組合在一起。去掉重復(fù)多余的元件，把控制液壓馬達(dá)的換向閥與泵的卸荷閥合并，使之一閥兩用?？紤]注射缸同合模缸之間有順序動(dòng)作的要求，兩回路接合部串聯(lián)單向順序閥。再加上其他一些輔助元件便構(gòu)成了完整的液壓系統(tǒng)圖根據(jù)上下料裝置的工作情況，擬定如下系統(tǒng)原理圖。4上下料裝置電氣PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1上下料裝置的工藝過程由電機(jī)驅(qū)動(dòng)上下料裝置的工作，上下料裝置能完成夾取、提升、旋轉(zhuǎn)、下降、放下物品這幾個(gè)動(dòng)作。為確保安全，上下料裝置后，正確的地點(diǎn)，工件可如果在右表沒有減少，往右走當(dāng)最后銀行文物未移動(dòng)，上下料裝置將自動(dòng)停牌，以待。光開關(guān)來定位此設(shè)置，“無紙”的信號。以滿足生產(chǎn)要求，多關(guān)節(jié)型機(jī)器人設(shè)置手動(dòng)模式和自動(dòng)操作模式，則自動(dòng)模式分為單步，和一個(gè)連續(xù)的工作周期。1）手動(dòng)模式：使用對關(guān)節(jié)機(jī)械臂控制的每一步操作的按鈕。例如，“向下”按鈕，讓鉸接機(jī)器人，按下“上”按鈕，多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的增加。手動(dòng)操作可用于緊急停止和關(guān)節(jié)型機(jī)器人來調(diào)整原點(diǎn)后返回到工作位置。2）單步工作：起源，根據(jù)工作循環(huán)每次按下停止按鈕自動(dòng)上下料裝置開始到完成動(dòng)作一步時(shí)自動(dòng)步序。3）單曲循環(huán)模式，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)器人聯(lián)合記者過程中自動(dòng)自動(dòng)完成動(dòng)作周期，回國停止之后。4）連續(xù)模式：按下按鈕，從原點(diǎn)關(guān)節(jié)型機(jī)器人，根據(jù)步驟序列是自動(dòng)連續(xù)地重復(fù)，設(shè)置兩個(gè)停放在連續(xù)工作：正常停機(jī)：停止正常情況下。按下復(fù)位按鈕，完成一個(gè)周期后關(guān)節(jié)型機(jī)器人，自動(dòng)返回到原點(diǎn)了。緊急停車：在發(fā)