最新多自由度直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(完整版)
【正文】 ...................31I設(shè)計(jì)總說(shuō)明直角型碼垛機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人的一種，通過(guò)對(duì)它的數(shù)控編程，它能實(shí)現(xiàn)可以在XYZ 三維坐標(biāo)系中任意一點(diǎn)的移動(dòng)和遵循可控的運(yùn)動(dòng)軌跡。關(guān)鍵詞：碼垛機(jī)器人；絲桿螺母；步進(jìn)電機(jī)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(jì)－ 1 －多自由度直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1 緒論 碼垛機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r 目前歐、美、日的各種碼垛機(jī)器人在碼垛市場(chǎng)的占有率均超過(guò)了 90％，絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機(jī)器人完成。同時(shí)立足實(shí)際，完善碼垛機(jī)器人相關(guān)的產(chǎn)品、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，努力提高我國(guó)的機(jī)器人發(fā)展水平。張機(jī)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(qiáng)了運(yùn)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(chǎng)要求，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益[16]。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮到很多問(wèn)題，所涉及的關(guān)鍵問(wèn)題有：1）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)采用何種驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)器人 圖 23（b）龍門式碼垛機(jī)器人 因?yàn)樵诠ぷ骺臻g比較大的情況下，龍門式的碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)比較穩(wěn)定，機(jī)器人在工作的時(shí)候不容易產(chǎn)生晃動(dòng)，所以選擇第二種龍門式碼垛機(jī)器人。但第二種方案做上下運(yùn)動(dòng)的重量比較大，會(huì)導(dǎo)致做很多無(wú)用功從而使碼垛機(jī)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(gè)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(jì)－ 9 － 氣缸選擇根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本氣壓傳動(dòng)》P22204 表 22416 選 10A5 系列氣缸，氣缸實(shí)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(dòng)效率 η 的計(jì)算 從上可知公稱導(dǎo)程 ，直徑 ，代入公式 ，計(jì)5m=Ph40m=d )]/(πarctn[P =λ0h算得絲杠螺旋升角為 。Fk查《系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)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(shí)，壓m =d m 84295≈6/42dI??桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 應(yīng)取 ；已知滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離 ，計(jì)算出70a得臨界載荷 ，遠(yuǎn)大于工作載荷 ，則所選絲杠不會(huì)失穩(wěn)。 各軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型 各軸都要求有一定的精度，而且需要電機(jī)自鎖，所以電機(jī)類型可以選擇為步進(jìn)電機(jī)，本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 13 －各軸所承受的載荷都有些不同，z 旋轉(zhuǎn)軸沒有起動(dòng)負(fù)載而且轉(zhuǎn)速很低，z 軸有起動(dòng)負(fù)載而且移動(dòng)速度快，x 軸和 y 軸沒有起動(dòng)負(fù)載而且移動(dòng)速度快，則電機(jī)的選型要分開計(jì)算。at =η則由式（33）計(jì)算得： mNTax . ????? （2）步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定及電機(jī)的初選 當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能會(huì)造成丟步，甚至可能堵轉(zhuǎn)。 3）步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率計(jì)算 從上可以知道 ， ，=Jeq48?mJ2ckg?最高起動(dòng)頻率為 。 設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止到加速至最快轉(zhuǎn)速所需時(shí)間 =1s，傳動(dòng)鏈總效率at。 綜上所述，各軸選用的電機(jī)型號(hào)都為 130BYG2502 步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)外形如圖 313 所示。kN .1=Ca 20m（2）計(jì)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(shí)，溫度不會(huì)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(jí)精度。 1）斜齒輪 z1 和 z2 的規(guī)格相同，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。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
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