【正文】 ...................31I設(shè)計總說明直角型碼垛機器人是工業(yè)機器人的一種，通過對它的數(shù)控編程，它能實現(xiàn)可以在XYZ 三維坐標(biāo)系中任意一點的移動和遵循可控的運動軌跡。關(guān)鍵詞：碼垛機器人；絲桿螺母；步進(jìn)電機IIINTRODUCTION Right angle type palletizing robot is a kind of industrial robot. Through the NC programming, it can move in the XYZ coordinate system of arbitrary point mobile and follow the trajectories of can palletize in so many ways in the production line to replace the workerl, improving production efficiency and having significant application value. This time, the design content of this graduation design is to plete the multi degree of freedom rectangular coordinate palletizing robot body structure design, the palletizing robot has four degrees of freedom, used in the production line of carton packaging of product palletizing in can pact stacking Can replace mechanical grip and re programe of different size objects for rapid palletizing,and adapt to different palletising object, having a wide range of applications. The first step of the design is to understand at home and abroad of palletizing robot in the field of the research background and development situation, and understand the purpose and significance of the research. The second step is the selection of the overall scheme of the palletizing robot: through detaileing parison and selection, finding the most suitable design. Finally,i chosed the gantry mechanism, the ball screw nut transmission, drive the stepper motor, through the NC programming change stacking line. The third step is through the use condition and the demand of tracked robot, selectiing and calculating of the agency, main body with mechanical grip and rolling screw nut pair, linear rolling guideways, step motor, rolling bearing and so on. The forth step is through the Pro/E to draw the palletizing machine overall threedimensional structure, through the CAD to draw out the palletizing machine assembly drawing and the parts drawing. Finally, through the Pro / E ,i draw the palletizing machine motion simulation.KEYWORDS: Palletizing robot；Screw nut；Stepper motor本科生畢業(yè)設(shè)計－ 1 －多自由度直角坐標(biāo)型碼垛機器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書1 緒論 碼垛機器人的發(fā)展?fàn)顩r 目前歐、美、日的各種碼垛機器人在碼垛市場的占有率均超過了 90％，絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機器人完成。同時立足實際，完善碼垛機器人相關(guān)的產(chǎn)品、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，努力提高我國的機器人發(fā)展水平。張機器人和包裝線現(xiàn)結(jié)合，既提高了生產(chǎn)線的工作效率，有提高了生產(chǎn)線的工作效率，又增強了運行的可靠性，減少了人力資源開支，更讓當(dāng)代企業(yè)迅速適應(yīng)不斷變化的市場要求，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益[16]。 在設(shè)計過程中要考慮到很多問題，所涉及的關(guān)鍵問題有：1）機器人運動采用何種驅(qū)動電機；2）傳動機構(gòu)設(shè)計的合理和平穩(wěn)；3） 導(dǎo)軌布局的合理性等等。 圖 23（a）懸臂式碼垛機器人 圖 23（b）龍門式碼垛機器人 因為在工作空間比較大的情況下，龍門式的碼垛機器人機構(gòu)比較穩(wěn)定，機器人在工作的時候不容易產(chǎn)生晃動，所以選擇第二種龍門式碼垛機器人。但第二種方案做上下運動的重量比較大，會導(dǎo)致做很多無用功從而使碼垛機器人的效率降低。由圖可得 ，解得 =370NmF237963?3F由于使用雙氣缸，則一個氣缸提供 185N 的力即可，工廠里一般都有自己的壓縮空氣的裝置，一般壓縮空氣的氣壓為 ，則由壓力公式 F=PS 得 dPaN26)(??解得氣缸的最少直徑為 d==本科生畢業(yè)設(shè)計－ 9 － 氣缸選擇根據(jù)《機械設(shè)計手冊單行本氣壓傳動》P22204 表 22416 選 10A5 系列氣缸，氣缸實體如圖 35 所示，該氣缸主要零件用鋁合金制造，重量輕。（4）所選絲桿螺母副傳動效率 η 的計算 從上可知公稱導(dǎo)程 ，直徑 ，代入公式 ，計5m=Ph40m=d )]/(πarctn[P =λ0h算得絲杠螺旋升角為 。Fk查《系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》表 334，應(yīng)該取其支承系數(shù) ；由絲杠底徑1?kf，則可求得截面慣性矩為 ；當(dāng)絲桿垂直安裝時，壓m =d m 84295≈6/42dI??桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 應(yīng)取 ；已知滾動螺母至軸向固定處的距離 ，計算出70a得臨界載荷 ，遠(yuǎn)大于工作載荷 ，則所選絲杠不會失穩(wěn)。 各軸驅(qū)動電機選型 各軸都要求有一定的精度，而且需要電機自鎖，所以電機類型可以選擇為步進(jìn)電機，本科生畢業(yè)設(shè)計－ 13 －各軸所承受的載荷都有些不同，z 旋轉(zhuǎn)軸沒有起動負(fù)載而且轉(zhuǎn)速很低，z 軸有起動負(fù)載而且移動速度快，x 軸和 y 軸沒有起動負(fù)載而且移動速度快，則電機的選型要分開計算。at =η則由式（33）計算得： mNTax . ????? （2）步進(jìn)電機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定及電機的初選 當(dāng)輸入電壓降低時，步進(jìn)電機的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能會造成丟步，甚至可能堵轉(zhuǎn)。 3）步進(jìn)電機的起動頻率計算 從上可以知道 ， ，=Jeq48?mJ2ckg?最高起動頻率為 。 設(shè)步進(jìn)電機由靜止到加速至最快轉(zhuǎn)速所需時間 =1s，傳動鏈總效率at。 綜上所述，各軸選用的電機型號都為 130BYG2502 步進(jìn)電機，電機外形如圖 313 所示。kN .1=Ca 20m（2）計算距離額定壽命 初選的導(dǎo)軌副的滾道硬度可以取 ，在工作時，溫度不會大于 100℃，每根導(dǎo)HR6軌上配有兩只滑塊，其導(dǎo)軌副可取 4 級精度。 1）斜齒輪 z1 和 z2 的規(guī)格相同，所以傳動比為 1:1； 2）選取齒輪齒數(shù)為 Z=40； 3）本碼垛機工作速度、功率不高，選用 6 級精度； 4）選擇材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 HBS=241~286。本科生畢業(yè)設(shè)計－ 26 －圖 41 導(dǎo)軌底座三維裝配圖 （1）y 軸的受力分析 y 軸有兩個導(dǎo)軌底座，y 軸只承受的最大的垂直載荷約 3000N，則單個導(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 軸移動的中間時，某一截面能