【正文】 人的發(fā)展空間不容小視。隨著科技的發(fā)展，碼垛機(jī)也經(jīng)過了幾年的快速發(fā)展，世界自動(dòng)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(jī)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(jī)市場(chǎng)還遠(yuǎn)沒有發(fā)展成熟，并且有很大的發(fā)展空間。同一些發(fā)達(dá)國家相比，我們國家在這方面還有很大的差距。面粉袋碼垛機(jī)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(dòng)堆碼，并且可在堆碼多層后推出，然后被叉車運(yùn)往倉庫儲(chǔ)存。②采用全自動(dòng)的面粉袋碼垛機(jī)使面粉袋碼垛方式的調(diào)整十分方便、簡(jiǎn)單。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是讓我們充分運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)來完成自己所選題目所要求的設(shè)計(jì)，并對(duì)我們?nèi)臧氲膶W(xué)習(xí)成果做一個(gè)檢測(cè)。1. 4課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題是面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容有①該課題將要完成面粉袋碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)，該機(jī)用于將面粉袋碼垛堆垛。④手爪在手臂上的水平移動(dòng)，通過導(dǎo)軌移動(dòng)，絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，或者齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等來完成⑤手爪相對(duì)于手臂上的滑塊的豎直方向的移動(dòng)，通過齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，或者齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成。②整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成總裝圖的設(shè)計(jì)、主要部裝和零件圖。裝完面粉后的尺寸：800*400*150（長(zhǎng)*寬*高） (單位mm)。碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)由x方向的移動(dòng)，z方向的移動(dòng)，繞z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和手爪的間歇運(yùn)動(dòng)。3 設(shè)計(jì)方案的確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(jī)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(jī)械手，因而這是一種最常見的配置方式。繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)既需要抓持機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，也需要手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)。這四個(gè)運(yùn)動(dòng)都用伺服電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。另外，大凸輪即使制造出來，也很難確保它的機(jī)械特性，從而影響到整個(gè)機(jī)器的使用壽命。方案四：如圖所示，這是一種框架式碼垛機(jī)，在空間坐標(biāo)系中可實(shí)現(xiàn)沿x,y,z軸三個(gè)方向的移動(dòng)和繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證在各個(gè)方向和位置的面粉袋的夾持，并且轉(zhuǎn)動(dòng)的手爪可以實(shí)現(xiàn)面粉袋在托盤上的交錯(cuò)放置。這種方案碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，但占地面積比較大，且控制裝置不好安裝。豎直方向的運(yùn)動(dòng)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，手抓的轉(zhuǎn)動(dòng)還由間歇機(jī)構(gòu)來完成。高品質(zhì)的硬件和由專家設(shè)計(jì)的專門控制軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高度的自動(dòng)化。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中需求的電纜要使用運(yùn)動(dòng)電纜，并且用拖鏈保護(hù)，用鎖扣盡可能固定好電纜。手爪在手臂上的水平移動(dòng)采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)完成，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，大齒輪安裝在絲杠的一端，小齒輪為主動(dòng)輪，由減速電機(jī)帶動(dòng)，與大齒輪嚙合，從而帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)滿足設(shè)計(jì)要求。 （2）電動(dòng)機(jī)功率的確定 面粉袋碼垛機(jī)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)所需的功率，式中。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的額定功率為.(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由于單級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。5）取齒輪的傳動(dòng)比為,選小齒輪齒數(shù)=23，則大齒輪齒數(shù)=*23=,??；6）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(shí)。 8）取齒輪安全系數(shù)S=，則大小齒輪接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計(jì)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(jì)算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖1020c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，； 2）根據(jù)圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)?？傻幂d荷系數(shù)5)根據(jù)表105通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) 。 (2)螺桿上螺紋的軸向力的確定假設(shè)在手臂上移動(dòng)的手爪及其輔助機(jī)構(gòu)的質(zhì)量為m=150kg，在設(shè)計(jì)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(jì)算如下圖所示： 螺旋副傳動(dòng)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(dòng)速度較低，查表512，取滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力[p]=14Mpa,摩擦系數(shù)f=。（4）驅(qū)動(dòng)力矩T，傳動(dòng)效率的計(jì)算螺旋副的驅(qū)動(dòng)力矩，即；傳動(dòng)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(zhǎng)度為1m左右的螺紋上，因?yàn)檗D(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(jí)5678910153055110得知設(shè)計(jì)的螺桿滿足精度要求。I為螺桿危險(xiǎn)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514知螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)；螺桿的長(zhǎng)度。（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。 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的齒輪的設(shè)計(jì)與校核 （1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的S系列的減速電機(jī)。 由電動(dòng)機(jī)到絲杠螺母副的傳動(dòng)的總效率，為齒輪傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，為滑動(dòng)絲杠的傳動(dòng)效率，查表115（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，則。，類型，齒數(shù)及精度等級(jí)1）根據(jù)絲杠螺母副的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；2)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的速度并不高，故選用8級(jí)精度（GB10095—88）。2）小齒輪的轉(zhuǎn)矩 ==N 8）取齒輪安全系數(shù)S=，則接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計(jì)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(jì)算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞極限為； 2）根據(jù)圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)。可得載荷系數(shù)5)由表105查得齒形系數(shù) 。 （2）電動(dòng)機(jī)功率的確定 面粉袋碼垛機(jī)手抓的上下移動(dòng)所需的功率， ，式中。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的額定功率為.(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，齒條的上下移動(dòng)的速度，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。 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107選齒寬系數(shù)為=；3）齒輪的圓周速度 4）小齒輪寬度 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 5）根據(jù)圖1020c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 6）根據(jù)圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)。可得載荷系數(shù)9)根據(jù)表105通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) 。則齒條的齒根高；齒頂高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，；所以。綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為RF57R37DR63S4。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(shí)。 8）取齒輪安全系數(shù)S=，則接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計(jì)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(jì)算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖1020c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，； 2）根據(jù)圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)?？傻幂d荷系數(shù)5)根據(jù)表105通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) 。1）從動(dòng)輪鎖止弧的設(shè)計(jì)（如下圖41所示），才能保證開始嚙合點(diǎn)不會(huì)因磨損而有所變動(dòng)，凹弧所對(duì)的中心角為 當(dāng)凹弧圓心在主動(dòng)輪圓心時(shí)，凹弧半徑為 圖4