【正文】 度。由公式（321），傳動(dòng)中心矩a≥3KT2ZEZρσH2（321）(5) 計(jì)算蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2按n1=400，傳動(dòng)比i=82，估算效率η=，則T2=106P2n2=106Pηn1i=951180N?mm(6) 確定工作載荷系數(shù)K根據(jù)工作條件可知，工作時(shí)載荷穩(wěn)定，所以可以取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1；由參考文獻(xiàn)[12]表115選取使用系數(shù)KA=；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)KV=；則K=KβKAKV=1=(7) 確定彈性影響系數(shù)ZE根據(jù)蝸輪選用的材料是是鑄錫磷青銅，鑄錫磷青銅蝸輪同鋼蝸桿相配，所以可以確定ZE=160MPa12。(8) 確定接觸系數(shù)Zρ在這里先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心矩a的比值d1a=，從參考文獻(xiàn)[12]圖1118中可查得Zρ=3。(9) 確定許用接觸應(yīng)力σH根據(jù)蝸輪選用材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，鑄造方式為金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從參考文獻(xiàn)[12]表117中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力σ’=268MPa。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Lh=601520000=6106壽命系數(shù)KHN=81076106= 則 σH=KHN? σ’=*268MPa=(10) 計(jì)算中心距a≥951180160=129mm取中心矩a=400mm，因i=82，從參考文獻(xiàn)[12]表112中選取模數(shù)m=8mm，蝸桿分度圓直徑d1=140mm。這時(shí)d1a=，從參考文獻(xiàn)[12]圖118中可查的接觸系數(shù)小于所取值，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。(11) 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸蝸輪蝸桿參數(shù)見表37表37 蝸輪蝸桿參數(shù)表蝸桿分度圓直徑d1=140mm蝸桿頭數(shù)Z1=1傳動(dòng)比i=82蝸輪齒數(shù)Z2=82蝸輪變位系數(shù)x2=+中心矩a=400mm蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角γ39。=3176。1039。蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角γ=3176。1639。蝸桿軸向齒形角α=20176。頂隙c=蝸桿齒頂高h(yuǎn)a1=8mm蝸輪齒頂圓ha2=10mm蝸桿齒根高h(yuǎn)f1=蝸輪齒根圓hf2=續(xù)表37蝸輪分度圓直徑d2=656mm蝸桿軸向齒距Px=；蝸桿軸向齒厚Sx1=蝸桿齒寬b1≥蝸桿齒頂圓直徑da1=156mm蝸輪齒頂圓直徑da2=676mm蝸桿齒根圓直徑df1=蝸輪齒根圓直徑df2=蝸輪最大外圓直徑de2≤682mm蝸輪齒寬b2=117mm蝸輪咽喉母圓直徑rg2=67mm蝸輪齒根圓弧半徑rf2=蝸輪蝸桿見圖35圖35 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本幾何尺寸(12) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式參見公式（322）σF=≤σF（322）當(dāng)量齒數(shù)的計(jì)算由公式（323）Zv2=Z2cos3γ=（323）由變位系數(shù)x2=+，從參考文獻(xiàn)[12]圖1119中可以查得齒形系數(shù)YFa2=螺旋角系數(shù)Yβ由公式（324）計(jì)算Yβ=1γ140176。=（324）由參考文獻(xiàn)[12]表118中查得材料為ZCuSn10P1的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力σF‘=56MPa由公式（325）計(jì)算壽命系數(shù)KFN=91066106=（325）可以得到修正彎曲應(yīng)力為σF=σF‘?KFN=σF=9511801406568=6MPa(13) 驗(yàn)算效率η由公式（326）計(jì)算傳動(dòng)效率η=+φv（326）由上方可知，γ已經(jīng)知道，φv由公式（327）計(jì)算的出φv=tan1fv（327）fv與相對(duì)滑動(dòng)速度vs有關(guān)。vs由公式（328）計(jì)算得出vs=πd1n1601000cosγ（328）算得vs=，從參考文獻(xiàn)[12]中表1118中用插值法查得fv=，φv=2176。1539。，代入公式（326）得η=，略小于估算值，由于相差不大，所以不用重算。(14) 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定考慮設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)為動(dòng)力傳動(dòng)，選擇精度等級(jí)8級(jí)，側(cè)隙種類為d，標(biāo)注為8d GB/T100891988。由相關(guān)手冊(cè)可以查得相對(duì)應(yīng)的公差項(xiàng)目和表面粗糙度。(1) 軸承的布置根據(jù)結(jié)構(gòu)分析可知，底部軸承應(yīng)滿足承受軸向力，徑向力較小，所以軸承布置如下圖圖36 軸承布置圖(2) 軸的校核進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核運(yùn)算，根據(jù)軸的受載以及應(yīng)力情況進(jìn)行運(yùn)算，這里對(duì)軸進(jìn)行扭矩和彎矩的校核。① 根據(jù)公式（329）軸的扭矩強(qiáng)度條件可以計(jì)算出最小軸徑τ=TWT≈≤τT（329）由公式（330）得到軸的直徑d≥=A03Pn（330）公式中A0查參考文獻(xiàn)12表153可知，軸用45號(hào)鋼，A0=126，τT=25MPa，算得d≥63mm，圖37 彎矩圖② 根據(jù)彎矩和扭矩合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算根據(jù)軸承布置，做出彎矩和扭矩圖，如圖37由蝸輪蝸桿受力分析知Ft1=Fa2=2T1d1=1NFa1=Ft2=2T2d2=2900NFr1=Fr2=Ft2tanα=1056N由彎矩圖知Ft2=FNH2+FNH1=2900NMH=FNH1*287=FNH2*算出FNH1=1146N，F(xiàn)NH2=1754N，MH=328902N?mm由于Fa2較小，在計(jì)算中進(jìn)行忽略，由以下式子計(jì)算出MVFr2=FNV1+FNV2=1056NMV=FNV1*287=FNV2*算出FNV1=，F(xiàn)NH2=，MH=?mm蝸輪軸上的軸向力由推力球軸承承受，推力球軸承選用的是53330MP，承受動(dòng)載荷465000N，完全可以承受垂直部分的重量。M=MH2+MV2=?mm按照第三強(qiáng)度理論計(jì)算應(yīng)力，軸徑取d=150mmσca=σ2+4τ2≤σ1σ=MW=*1503=τ=T2W=*1503=算出合成強(qiáng)度為σca=3MPa，根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]表151查得σ1=60MPa滿足強(qiáng)度條件。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，可以得出蝸輪蝸桿減速箱結(jié)構(gòu)參數(shù)，如下表38。表38 蝸輪蝸桿減速箱參數(shù)表名稱符號(hào)尺寸箱座壁厚δ+3=19箱蓋壁厚δ119箱蓋凸緣厚度b1箱座凸緣厚度b箱座底凸緣厚度δ2地腳螺釘直徑df+12=地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑d1=蓋與座連接螺栓直徑d218連接螺栓d2的間距l(xiāng)150~200軸承端蓋螺釘直徑d3M16定位銷d14肋厚m蝸輪外圓與內(nèi)箱壁距離Δ=其外形大致結(jié)構(gòu)參見圖38。圖38 蝸桿減速箱結(jié)構(gòu)尺寸圖結(jié)論本文在通過查閱大量相關(guān)的資料和閱讀相關(guān)書籍，經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算設(shè)計(jì)出滾珠絲杠以及滾動(dòng)導(dǎo)軌、蝸輪蝸桿減速箱并匹配相關(guān)的伺服電機(jī)，得到了板材自動(dòng)裝卸機(jī)上料部件的結(jié)構(gòu)框架。本文首先分析根據(jù)要設(shè)計(jì)的工作條件與工作流程，提出整體方案的構(gòu)想并進(jìn)行可行性分析，驗(yàn)證提出的方案構(gòu)想是否合理。其次，在方案確定好的情況下，將整體部分分為三個(gè)部分進(jìn)行部件中的零件選擇，在零件選擇的時(shí)候重點(diǎn)考慮經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性，以此來決定零件。在決定好零件的選用后，根據(jù)相關(guān)的樣本進(jìn)行對(duì)應(yīng)的計(jì)算選擇零件型號(hào)，特別是在滾珠絲杠螺母副的計(jì)算中需要注意絲杠的支承方式，需要根據(jù)實(shí)際工作情況安裝方式是水平還是垂直以及安裝的難易程度選擇合適的的支承方式。進(jìn)行伺服電機(jī)的匹配。伺服電機(jī)的匹配中最重要的是力矩的匹配與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的匹配，再根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]中提到的最佳傳動(dòng)比的選取，選擇出較為合適的伺服電機(jī)。然后，在伺服系統(tǒng)部件計(jì)算選型完畢后，需要對(duì)骨架進(jìn)行設(shè)計(jì)。在骨架的設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮工藝性問題，選擇鑄件還是焊接件，在避免大平面加工的時(shí)候，可以用鋼板焊接，通過加工鋼板以減少工作量。最后，由于該課題分為了上料卸料兩部分，所以需要考慮兩個(gè)部分的拼裝。至此，本次設(shè)計(jì)已經(jīng)全部完畢。其中在設(shè)計(jì)上料抓取機(jī)械手時(shí)，通過日常生活的觀察，借鑒使用晾衣服時(shí)用的晾衣夾，提出了新型的小型抓取機(jī)械手的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)耗時(shí)長(zhǎng)，是對(duì)自身知識(shí)的綜合考驗(yàn)，通過這次的鍛煉，讓我對(duì)自身所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)全面的重新認(rèn)知過程，提升了自身對(duì)機(jī)械的認(rèn)知。參考文獻(xiàn)[1] 尹志強(qiáng)，王玉琳，宋守許，等．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[2]劉兆祜．最佳傳動(dòng)比的選取．冶金自動(dòng)化，1978年4期[3]林述溫，范揚(yáng)波．機(jī)電裝備設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.[4]吳宗澤，高志，羅圣國(guó)，等．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：高等教育出版社，[5]徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1995.[6]機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用實(shí)例編委會(huì). 機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用實(shí)例手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版,1995[7]。 （德）. 自動(dòng)化技術(shù)中的進(jìn)給電氣傳動(dòng). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社出版,2002[8]成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.[9]趙松年. 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社出版,1997[10]蔡春源. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè). 冶金工業(yè)出版社，1995[11]孟憲源. 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995[12]濮良貴，紀(jì)明剛，陳國(guó)定，等. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社,謝辭感謝范揚(yáng)波老師的悉心指導(dǎo)，范老師總是在百忙之中盡量的抽出時(shí)間來給我們分析、解決研究和設(shè)計(jì)中所遇到的各種問題。感謝陳尼斯同學(xué)，在學(xué)習(xí)和研究中他是我的良師益友，在跟他的討論中我學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)，思路也更加清晰。在此，我要對(duì)所有幫助了我的老師、同學(xué)們表示誠(chéng)摯的謝意！附錄1滾珠絲杠導(dǎo)程精度允許值附錄2 總體結(jié)構(gòu)圖總體結(jié)構(gòu)圖33