【正文】 .....................................................7 氣缸選擇 .....................................................9 絲桿螺母副的計算與選型 .............................................9 Z 軸滾珠絲杠螺母副的計算與選型 ................................9 x 軸和 y 軸滾珠絲杠螺母副的計算與選型 .........................12 各軸驅(qū)動電機選型 ..................................................12 Z 旋轉(zhuǎn)軸電機的選擇 ...........................................13 Z 軸步進電機的計算與選型 .....................................15 x 軸和 y 軸步進電機的選用 .....................................17 直線滾動導軌副的計算與選型 ........................................18 軸承的選用 ........................................................20 Z 旋轉(zhuǎn)軸軸承的選用 ...........................................20 Z 軸滾珠絲杠下端單向推力球軸承的計算與選型 ...................20 其他軸承的選用 ..............................................21 錐齒輪傳動的計算與選型 ............................................234 總體支架的受力分析 .....................................................25總 結(jié) ...................................................................29鳴 謝 ...................................................................30參考文獻 .................................................................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 三維坐標系中任意一點的移動和遵循可控的運動軌跡。? 因此迫切需要對碼垛機器人及其相關(guān)物流產(chǎn)業(yè)進行全面規(guī)劃，整合資源優(yōu)勢，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。 設(shè)計內(nèi)容包括機器人總體設(shè)計方案的分析確定，包括機器人的運動學分析、主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計和手爪的設(shè)計。第二種是絲杠螺母通過螺母座固定在 y 軸的工作臺上，而絲杠的底部與抓手連接做上下運動。查書《系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書》表 330，可取我們27L0的載荷系數(shù) ，滾道硬度為 HRC60，則可以取得硬度系數(shù)為 ， =fH桿螺母副的最大動載荷： NFfLmHQ1470530??（3）絲桿螺母副型號的選擇 最大動載荷和初選的絲杠導程根據(jù)上面已經(jīng)計算出來，可查《系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書》表 331，選擇 GD 系列的 40054 型滾珠絲杠副，該絲桿螺母副為濟寧博特精密絲杠制造有限公司所生產(chǎn)，其導程為 Ph=5 mm，公稱直徑為 40 mm，為內(nèi)循環(huán)固定反向器雙螺母式，循環(huán)滾珠為 4 圈2 列，精度等級可以取 5 級，可查得其額定動載荷為15307N，大于上式所計算出來的 FQ，則滿足要求。 剛度的驗算與壓桿穩(wěn)定性校核與 z 軸的方式一樣，通過計算得出選擇的滾珠絲杠副滿足使用要求。查書《系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書》表 45 可知680Hz=maxf130BYG2502 步進電機的極限運行頻率為 1500Hz，則沒有超出限度。初選步進電機型號為同樣可以為 130BYG2502，則加在步進電機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為 = + + 2+ = =230+.+4ckg?2ckg? 同理，根據(jù) z 軸選用電機的方式進行計算，可以計算出得出加在步進電機上的最大等效負載轉(zhuǎn)矩為 Teq=，因為 y 軸的受到的負載比 x 軸的要小，y 軸選用130BYG2502 的電機一樣符合使用要求。圖 322 x 軸簡圖 電動機； 錐齒輪 z1； 錐齒輪 z2； 絲桿圖 323 齒輪裝配圖本科生畢業(yè)設(shè)計－ 24 －圖 324 齒輪參數(shù)圖（1）錐齒輪的初定 已知電機的輸出轉(zhuǎn)矩最大為 ，其最高轉(zhuǎn)速 12022r/min，平均轉(zhuǎn)速為6000r/min，由電機驅(qū)動，工作壽命為 15 年（設(shè)每年工作 300 天），兩班制。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對以前學到的專業(yè)知識進一步鞏固和深入理解，和知道了知識的可貴，并提高了自己的創(chuàng)新設(shè)計能力。 由于我的專業(yè)水平有限，所做的畢業(yè)設(shè)計也存在著一些不足之處，懇請各位老師和同學批評和指正。圖 42 導軌底座截面圖圖 43 導軌底座受力分析本科生畢業(yè)設(shè)計－ 27 －由平衡方程求出梁的支座約束力為 F1= F2=做彎矩圖如圖 44 所示： 圖 44 彎矩圖 最大的載荷在中間的截面，該截面的彎矩為 M1==?m，最大拉應力在截面的下邊緣各點，最大壓應力在截面的上邊緣各點，拉應力求得： ][.)10(24. ]1033)[1035.(MCy2t 64233 tMPaPammNIx ?? ??????????? ?同理計算出最大壓應力沒有超過許用應力，強度條件滿足的。 其滾動軸承的基本額定壽命為 L10= = =3869893106r???????PC340628??? 軸承安裝形式如圖 316 所示:圖 316 單向推力球軸承裝配圖 Z 軸滾珠絲杠下端單向推力球軸承的計算與選型 同樣，絲桿只受到軸向力的載荷，所以選擇單向推力球軸承，其軸向當量動載荷Pa=Fa，F(xiàn) a為軸承所承受的最大軸向力，可采用滾珠絲桿的最大動載荷，則可認為其軸向當量動載荷 Pa=14705N，為了適應其總體機構(gòu)大小，選擇軸承型號為 51203，其基本本科生畢業(yè)設(shè)計－ 21 －額定動載荷為 14705N。 步進電機的性能校核同 z 旋轉(zhuǎn)軸的校核方式一樣，最后校核出該步進電機符合使用要求?？梢?，所選的電機滿足（34）式的使用40 Tjax?要求。圖 38 滾珠絲桿螺母副（1）絲桿螺母的最大工作載荷 Fm 的計算 當抓手抓起限定最重的物品碼垛機器人以最大速度運行時，其只受到與工作臺面垂直垂向的載荷 。 Z 軸滾珠絲杠螺母副的計算與選型（1）最大工作載荷 Fm 的計算 Z 軸滾珠絲桿螺母如圖 36 所示，需要帶動的部分包括機械抓手、z 旋轉(zhuǎn)軸和絲桿螺母與 z 旋轉(zhuǎn)軸連接件，估計這部分重量不會超過 800N，所以 Fz=800N，除此之外，并沒有收到其他方向的載荷。本科生畢業(yè)設(shè)計－ 4 － Z 軸是上下運動，有兩個方案：方案一是采用絲桿螺母形式傳動，方案二是采用齒輪齒條形式傳動。它能夠搬運物體、操作工具，以完成各種作業(yè)。 ? 但是，我國的工業(yè)碼垛機器人其應用水平和技術(shù)與其他發(fā)達國家相比還有很大差距，如國外同類產(chǎn)品可靠性比我國高，起步較晚，運動速度和精度還有很廣提升空間。 第一步：是對國內(nèi)外有關(guān)碼垛機器人領(lǐng)域內(nèi)的研究背景和發(fā)展狀況進行了解，并了解其研究目的及意義。碼垛機有很多種類，可以在不同的產(chǎn)量生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。5) 碼放方式的要求是在托盤尺寸內(nèi)每層盡可能多地擺放紙箱，托盤四周的紙箱盡可能平穩(wěn)，要保證運輸過程中平穩(wěn)不倒。圖 24 機構(gòu)簡圖本科生畢業(yè)設(shè)計－ 5 －圖 25 三維視圖圖 26 三維視圖本科生畢業(yè)設(shè)計－ 6 － 機械抓手設(shè)計 方案選擇 (1)、因為碼垛機器人要求要準確的把物品放到指定的位置，要求物品能夠緊密放置，所以機械抓手設(shè)計成一遍是固定的夾板，一邊是活動的夾板。當絲杠預緊時，可計算出軸向預緊力為=∑，由書《系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書 》式（327）計算出滾珠與螺紋滾93N=/F mYJ道間的接觸變形量為 。≈.=Jz可以初選 z 旋轉(zhuǎn)軸的步進電機型號為 130BYG2502，該電機為兩相混合式，二相四拍驅(qū)動時步距角為 ，查《系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書》表 45 動慣量為 ，則可計算出加在步進電機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為248k