【正文】 ，所以傳動(dòng)比為 1:1； 2）選取齒輪齒數(shù)為 Z=40； 3）本碼垛機(jī)工作速度、功率不高，選用 6 級(jí)精度； 4）選擇材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 HBS=241~286。取安全系數(shù)為 S= 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60n1jLh=6060001（2830015）=10 10查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P208 圖 1023，得 KHN=1。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 26 －圖 41 導(dǎo)軌底座三維裝配圖 （1）y 軸的受力分析 y 軸有兩個(gè)導(dǎo)軌底座，y 軸只承受的最大的垂直載荷約 3000N，則單個(gè)導(dǎo)軌底座承受的最大的垂直載荷約 1500N，導(dǎo)軌底座的材料為鑄鐵，當(dāng) y 軸移動(dòng)的中間時(shí)，某一截面能得到最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力。（2）x 軸的受力分析 同理 x 導(dǎo)軌底座的截面鑄鐵梁的載荷和截面尺寸如圖 45 和圖 46 所示圖 45 x 軸導(dǎo)軌底座受力分析本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 28 －圖 46 x 軸導(dǎo)軌底座截面圖 同理計(jì)算出 x 軸導(dǎo)軌的最大拉應(yīng)力沒有超過許用應(yīng)力，最大壓應(yīng)力沒有超過許用應(yīng)力，強(qiáng)度條件滿足的。本設(shè)計(jì)主要完成下面主要工作。鳴 謝－ 30 －鳴 謝 我利用將近三個(gè)月的時(shí)間終于將本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成。另外，在此向幫助和指導(dǎo)過我的其他各位老師表示最中心的感謝。參考文獻(xiàn)－ 31 －參考文獻(xiàn)[1] [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.[2] 濮良貴，陳國(guó)定，[M].北京：高等教育出版社，.[3] [M].北京：高等教育出版社，.[4] [M].北京：電子工業(yè)出版社，.[5] [M].北京：電子工業(yè)出版社，.[6] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，.[7] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1999.[8] [M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999.[9] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2022.[10] 盧秉恒,趙萬(wàn)華,[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版,2022.[11] 余達(dá)太，[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2022.[12] 李曉剛，、問題及對(duì)策[J].包裝工程， 2022(2).[13] 李成偉，貧超。 本文引用了許多位學(xué)者的研究成果，參考他們的文獻(xiàn)，要是沒有各學(xué)者的的幫助和啟發(fā)，我也很難完成本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，非常感謝各個(gè)學(xué)者。尤其要強(qiáng)烈感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師——俞國(guó)燕老師，他對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。（2）、通過方案對(duì)比確定最終適合的方案，并對(duì)各部件的計(jì)算和選型，和對(duì)某些構(gòu)件部件的強(qiáng)度校核。同樣還需要一定的創(chuàng)新精神，和在同學(xué)和老師的無(wú)私幫助下克服各種難題而得出的結(jié)果。已知截面對(duì)形心軸 x 軸的慣性矩為 Ix=104mm4，且[y1]=31mm。齒輪按 6 級(jí)精度設(shè)計(jì)。 初擬齒寬系數(shù) ，取載荷系數(shù) ，節(jié)錐角為 δ=45 o，HBS=260,查《==K械設(shè)計(jì)》P211 圖 1025 得 σ Hlim=539Mpa。則這里要用 16 個(gè) 7305B 型號(hào)的角接觸球軸承，安裝方式如圖 31圖 3圖 321 所示：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 22 －圖 319 軸承裝配圖圖 320 軸承裝配圖圖 321 軸承裝配圖本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 23 － 錐齒輪傳動(dòng)的計(jì)算與選型 X 軸的簡(jiǎn)圖如圖 322 所示，錐齒輪的安裝方式圖 323 所示，和錐齒輪參數(shù)如圖 324 所示。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 20 －圖 315 導(dǎo)軌副 軸承的選用 Z 旋轉(zhuǎn)軸軸承的選用 Z 旋轉(zhuǎn)軸只受到軸向力的載荷，所以選擇單向推力球軸承，其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷Pa=Fa，F(xiàn) a為軸承所承受的最大軸向力，由于抓手和物體最大重量小于 40kg，則可認(rèn)為其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷 Pa=350N，為了適應(yīng)其總體機(jī)構(gòu)大小，選擇軸承型號(hào)為 51108，其軸承基本額定動(dòng)載荷為 350N。查書本《系統(tǒng)設(shè)2kN=150Fmax計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表 341，可以初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為 KL 系列的型，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的額定靜載荷 。（1）計(jì)算滑塊承受工作載荷及選取導(dǎo)軌型號(hào) 影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素通常是工作載荷。同樣可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =7，上下運(yùn)動(dòng)的部分折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 = ，兩斜齒輪估計(jì)傳2cmkg? WJ2cmkg?動(dòng)慣量不會(huì)大于 JZ=。則選用的電機(jī)滿足（30=Tjax?8）式的使用要求。同樣算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：上下運(yùn)動(dòng)的部分折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 =WJ，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。要使起動(dòng)頻率選得更低，可以采用軟件升降頻，其通常只有 100Hz。1NT??eqT 2）最快旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)運(yùn)行頻率校核 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 15 － 電機(jī)運(yùn)行最高頻率為 。本工作環(huán)境可取安全系數(shù) K=4，計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： (34)=4 ≥Tjmax?? 初步選擇的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為 130BYG2502，查《系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表 45 得該型號(hào)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為 。則換算電機(jī)的轉(zhuǎn)速最高速度為 。抓手和紙箱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，是電機(jī)設(shè)計(jì)需要考慮的主要對(duì)象。則可求得最大動(dòng)載荷： 30??（3）型號(hào)選擇 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，以及 x 軸的絲桿比較長(zhǎng)，主要受到徑向載荷，為了保證其剛度，選擇直徑比較大的絲桿，可以選擇與 z 軸相同的濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的 GD 系列 20223 型滾珠絲杠副，其額定動(dòng)載荷為 15307 N，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 FQ，滿足要求。圖 37 滾珠絲杠副本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 12 － x 軸和 y 軸滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型X 軸和 y 軸可以選用同樣規(guī)格的滾珠絲桿螺母副，如圖 38 所示，因?yàn)?x 軸所受垂直載荷比 y 大，同樣只需要進(jìn)行對(duì) x 軸的受力分析即可，計(jì)算方式與 z 軸差不多。由書 《系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表 327 知,5 =?總?絲杠有效行程在 時(shí)，行程偏差可允許達(dá)到 65μm，則可見所選絲桿剛度20~足夠。φ)+ /tan(λ=η %η（5）滾動(dòng)絲桿螺母剛度的驗(yàn)算 1）Z 軸上端采用一對(duì)面對(duì)面組配的推力角接觸球軸承來固定絲杠上端，下端則采用一對(duì)面對(duì)面組配推力角接觸球軸承，外加一個(gè)推力球軸承，上、下支承的中心距離計(jì)算出約為 ；鋼的彈性模量可查得為 ；查書《系統(tǒng)設(shè)計(jì)課70m=a Mpa ?程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表 331，可知該絲桿絲杠底徑 ，直徑 ，據(jù)此36m==d可以計(jì)算出絲杠截面積為 。我們可以取滾珠絲杠螺母副的30r/inr 5/Phn使用壽命 ，代入計(jì)算公式 ，計(jì)算出其絲杠壽命系數(shù)150h=T6T1L（單位為：10 6 r）。圖 35 氣缸 絲桿螺母副的計(jì)算與選型 需要使用絲桿螺母副的有 z 軸、x 軸和 y 軸，x 軸和 y 軸的絲桿螺母副使用環(huán)境差不多，可以選用同樣的絲桿螺母副，但 z 軸使用情況不一樣，需要單獨(dú)計(jì)算。機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖 31 所示：原點(diǎn) 下降 抓緊 X,Y,Z 和 Z 旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)放松圖 31 機(jī)械手的動(dòng)作過程 機(jī)械抓手的三視圖如圖 32 和三維圖 33 表示：圖 32 三視圖X,Y,Z 軸和 Z 旋轉(zhuǎn) 方向的運(yùn)動(dòng)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 7 －圖 33 三維圖 力學(xué)分析當(dāng)物體受到最少夾緊力還處于加緊狀態(tài)時(shí)的受力分析如圖 34 所示：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 8 － 圖 34 受力分析由受力平衡得 ooNaGaF45sin45sin21???解得 , 即機(jī)械抓手要求最少的夾緊力是加緊物體重力的二分之一。采用這種方案因?yàn)橹皇艿截Q直的載荷，所以不需要滾動(dòng)導(dǎo)軌，只需要滾珠絲桿螺母副的計(jì)算與選型。 采用絲杠螺母形式也有兩方案可以選擇，第一種方案是絲杠不動(dòng)，抓手和物體通過螺母座與絲杠螺母連接做上下運(yùn)動(dòng)。主要方案選定是 z 軸。這樣才可以保證碼滿紙箱的托盤（最高 米）在運(yùn)輸過程中平穩(wěn)。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 3 －2） 托盤尺寸 16001600，碼垛完了托盤上紙箱最高處到地面≤1700mm。各軸行程和手爪尺寸及抓取能力按需來設(shè)計(jì)。圖 21（a）直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人 圖 21（b）關(guān)節(jié)型碼垛機(jī)器人 直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人是基于空間 XYZ 三軸直角坐標(biāo)系編程、有三軸及以上自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制、可重復(fù)編程反復(fù)應(yīng)用，可以適合不同任務(wù)的自動(dòng)化設(shè)備。 當(dāng)碼垛機(jī)器人的自由度越高，它能發(fā)揮的作用越大，但碼垛機(jī)使用最優(yōu)化的設(shè)計(jì)可以使得垛形緊密、整齊。但是自從發(fā)明機(jī)械人以后，相應(yīng)各種難題迎刃而解。并且當(dāng)前我國(guó)的碼垛機(jī)器人生產(chǎn)品種規(guī)格多，批量小，零部件通用化程度低[16]。? 我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人在國(guó)家支持下，通過“七五”“八五”和“九