【正文】 通過 做該題目，對物流領(lǐng)域中機(jī)械手的廣泛應(yīng)用有了新的認(rèn)識，同時完成了各個機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計， 畢業(yè)設(shè)計一方面能夠做出一些東西，另一方面也會讓人領(lǐng)會一種新的學(xué)習(xí)方式，讓人培養(yǎng)一種開拓進(jìn)取的精神，不斷探索創(chuàng)新的能力，這在以后的學(xué)習(xí)和生活中也是非常重要的。 這種聯(lián)軸器的徑向尺寸較小，所以在實際在生產(chǎn)應(yīng)用中很廣泛。若兩軸間存在位移與傾斜，救在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工作狀況惡化。且要求兩 軸嚴(yán)格對中，不允許有徑向或角度偏差，因此使用時受到一 定限制。 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接兩進(jìn)給機(jī)構(gòu)的兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)傳遞扭矩和運(yùn)動的一種裝置。 其他注意事項 ： 1）在重載時，應(yīng)盡可能使絲杠受拉力，避免受壓產(chǎn)生橫向位移；在安排螺母承載凸緣位置時，應(yīng)盡量使螺母、螺桿同時受拉或受壓，使兩者變形方向一致，滾動體和滾道受載均勻，有利于長期保持精度。通過調(diào)整兩個螺母之間的軸向位置，使兩螺母的滾珠在承受工作載荷前，分別與絲杠的兩個不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，以達(dá)到提高軸向剛度的目的。 滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊 滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)會產(chǎn)生接觸變形，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比。長柱壓桿失穩(wěn)時的臨界負(fù)載 kP ，可用《材料力學(xué)》中的歐拉公式計算 第四章 四軸聯(lián)動機(jī)械手設(shè)計計算 31 22 )(ulEJPk ?? （ N） （ 46） E— 絲杠材料的彈性模量，對鋼而言 E= 11 22 10 /Nm? ； J— 截面慣性矩，對實心圓桿而言， 4164dJ ?? 413 140264???4cm ； l— 絲杠的工作長度， l=40cm； u— 絲杠的軸端系數(shù)，由支撐條件決定，本設(shè)計是兩端向心軸承， u=1 2 2 7 8222 1 0 1 4 0 2 1 . 7 3 1 0( ) ( 1 4 0 )k EJP ul?? ? ? ?? ? ? ??N （ 47） 臨界負(fù)載 kP 與工作負(fù)載 P 之比成為穩(wěn)定性安全系數(shù) kn 。 滾珠絲杠受工作負(fù)載（軸向力） P 的作用而引起一個螺距 t 的變化量 1t? ,可按下式計算： EFPtt ??1 (cm) （ 42） 其中： P— 工作負(fù)載； t— 滾珠絲杠螺距； E— 彈性模量，對鋼而言（ E= 11 22 10 /Nm? ） ； F— 滾珠絲杠的橫截面積（按內(nèi)徑而定）； 51 11 22 7 4 .3 0 .0 0 4 4 .1 1 02 1 0 0 .0 0 6 5Ptt m mEF ? ??? ? ? ? ?? ? ? 滾珠絲杠受扭矩 M 作用而引起一個螺距 t 的變化量 2t? ，可以按下式計算： 第四章 四軸聯(lián)動機(jī)械手設(shè)計計算 30 ??22 tt ?? (cm) （ 43） 其中 ? — 摩擦角，即 在扭矩 M 的作用下，滾珠絲杠每一螺距長度兩截面上的相對扭轉(zhuǎn)角； cGJMt?? 其中， M— 扭矩（ cmN? ） , （ 44） 2 7 4 . 3 0 . 4 2 0 . 5 42 2 0 . 8 5PtM N c m? ? ? ?? ? ? ?? （ 45） 式中 ? — 傳動效率， 4 級及 4 級以上精度取 ，以下取 G— 扭轉(zhuǎn)彈性 ； 對鋼而言， G= 25 /10841 cmN? cJ — 滾珠 絲杠截面積的極慣性矩 441 / 32( )cJ d cm?? （其中 1d — 滾珠絲杠的內(nèi)徑， cm） 413 /32cJ ?? = 4cm cGJMt?? = 9520 .5 4 0. 4 5. 88 1084 1 10 16 .6 ?? ???? ??22 tt ?? = 9 100 .4 5 .8 8 1 0 3 .7 4 1 02? ? ??? ??cm（可忽略不計） 已知 滾珠絲杠的長度為 40cm,則整個工作長度上的螺距變形總誤差： △ =40/ 1t? =179。本文橫向絲杠采用第三種方式，即兩端固定的支承方式。 滾珠絲桿的支撐方式有三種，一是一端固定，另一端自由方式；通常用于段絲杠和豎直絲杠。在設(shè)計滾珠絲杠副時，必須保證在一定的軸向負(fù)載作用下，這種名義直徑 D和螺距 t的滾珠絲杠在回轉(zhuǎn)一百萬轉(zhuǎn)后，在他的滾道上由于受滾珠的壓力而不致有點蝕現(xiàn)象，這個負(fù)載的最大值稱為這種滾珠絲杠能承受的最大動負(fù)載。 9）不能自鎖，特別是垂直絲杠，由于自重慣性力的關(guān)系，下降時當(dāng)傳動切斷后，不能立刻停止運(yùn)動，故常需要添加制動裝置。 7）有可逆性，由于滾珠絲杠副摩擦系數(shù)小，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可以由直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。與常規(guī)絲杠螺母副比較有較高的軸向精度。滾珠絲杠的傳動效率 ? =~,而一般的常規(guī)（滑動）絲杠螺母副的 ? =~。 2）可達(dá)到很大的降速比，使降速機(jī)構(gòu)大 為簡化，傳動鏈的以縮短。在這種交變接觸應(yīng)力的作用下，經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，就 要使?jié)L珠或滾道型面產(chǎn)生疲勞剝傷，而使?jié)L珠副喪失其工作性能，這是滾球絲杠副的主要破壞形式。滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小，傳 動效率高。 根據(jù)以上參數(shù)，初選混合式步進(jìn)電機(jī)。 [1450+179。一般來講，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)步距角較小，運(yùn)行頻率高，價格較低，但功耗較大，永磁式步進(jìn)電機(jī)功耗較小，斷電后仍有制動力矩，但步距角較大，啟動和運(yùn)行頻率較低，混合式步進(jìn)電機(jī)由上述兩種電機(jī)的優(yōu)點，但價格較高。如取得太大，無法滿足系統(tǒng)精度要求，如取得太小，或者機(jī)械系統(tǒng)難以實現(xiàn)，或者 對其精度和動態(tài)性能提出過高要求，使經(jīng)濟(jì)性降低。由于繞組電感大，反應(yīng)式驅(qū)動器必須要以高壓驅(qū)動才會有比較好的高頻性能，但這樣驅(qū)動器的可靠性會明顯變差；如果反應(yīng)式驅(qū)動器取和混合式驅(qū)動器一樣的驅(qū)動電壓時，電機(jī)的高頻轉(zhuǎn)矩明顯要小，這也是反應(yīng)式電機(jī)系統(tǒng)性能比混合式電機(jī)系統(tǒng)差的一個重要原因。 首先，混合式步進(jìn)電機(jī)系 統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性較高，由于驅(qū)動器是系統(tǒng)中可靠性最薄弱的一個部分，所以系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性主要是由驅(qū)動器的可靠性來決定的。在歐美等發(fā)達(dá)國家 80 年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。米。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 度 / 度（五相電機(jī)）、 度 / 度（二、四相電機(jī)）、 度 /3度 （三相電機(jī)）等。 步進(jìn)電機(jī)的 具體 選擇 依據(jù) 步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。 ⑥高精度時，應(yīng)通過機(jī)械減速、提高電機(jī)速度 ,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動器來解決，也可以采用 5 相電機(jī)，不過其整個系統(tǒng)的價格較貴，生產(chǎn)廠家少 。 ②步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。它是將 電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。當(dāng)運(yùn)動速度幾轉(zhuǎn)到 3000 多轉(zhuǎn)以下 時，控制精度相對要求較高，可以選擇直流或者交流伺服電機(jī)。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。 直流伺服電機(jī)的選擇 直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī) ，其各具特色，簡介如下： 有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。機(jī)械手移至傳送帶上貨物的上方，機(jī)械手張開，向下移動，機(jī)械手夾緊貨物，升起，四軸聯(lián)動機(jī)械手底盤旋轉(zhuǎn)，同時機(jī)械手在絲杠的作用下沿 X、 Y 軸直線運(yùn)動，機(jī)械手將貨物放置在預(yù)定的位置上。的氣控機(jī)械手（具有光電傳感器）、由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絲杠組件構(gòu)成沿 X、 Y 軸移動裝置（含x、 y 軸限位開關(guān)）、可回旋 ? 270176。 7） 從經(jīng)濟(jì)角度看，球軸承比滾子軸承便宜，精度低 的軸承比精度高的軸承便宜，普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜。 3） 當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，可用滾子軸承，也可用球軸承。 9） 滾子軸承 只能承受徑向載荷，承載能力大，徑向尺寸特小，一般無保持架，因而滾針間有摩擦，軸承極限轉(zhuǎn)速低，這類軸承不允許有角偏差。 7） 角接觸球軸承 能同時承受徑向、軸向聯(lián)合載荷，公稱接觸角越大，軸向承載能力也越大。 5） 推力球軸承 第三章 移位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 19 只能承受軸向載荷，而且載荷作用線必須與軸 線相重合，不允許有角偏差。 2） 調(diào)心滾子軸承 承受很大的徑向載荷和少量軸向載荷，承受能力較大，滾動體為鼓形，外圈滾道球面，因而具有調(diào)心性能。本文中的小齒輪因可轉(zhuǎn)速較低，故而設(shè)計時可將電機(jī)軸與小齒輪直接采用過盈連接，而不需要使用聯(lián)軸器，從而簡化了結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料。故總工作時間第三章 移位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 15 為 ht =10 300 8 ? ? ? =4800h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LN 6116 0 6 0 2 0 1 4 8 0 0 5 . 7 6 1 0LhN n t?? ? ? ? ? ? ? （ 39） 6 612 5 . 7 6 1 0 1 . 1 5 1 05LL NN i ?? ? ? ? 接觸壽命系數(shù) NZ 由圖 ， 1NZ = 2NZ = 許用接觸應(yīng)力 ? ?Hσ ? ? l im 1 11 m in 71 0 1. 22 H Z M P aS ?? ? ?σσ （ 310） ? ? l im 2 22 m in 5 8 0 1 .3 5 7461 .0 5HNH H Z M P aS ?? ? ?σσ 驗算 1212 1H E H KT uZ Z Z b d u? ???σ ? ?222 3 . 2 8 1 9 6 0 5 11 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 72 0 2 0 5573 HM P a? ? ?? ? ? ? ???? σ（ 311） 計算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為適合，齒輪尺寸無需調(diào)整，否則，尺寸調(diào)整后還應(yīng)再進(jìn)行驗算。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 1）初步計算 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1T ==1960N mm? 齒寬系數(shù) 查表可得 d? = 齒寬 b 和小齒輪分度直徑的比值稱 為 齒寬系數(shù)（ 1/d bd? ? ）為 便于裝配和調(diào)整，根據(jù) 1d 和 d? 求出齒寬 b后在將小齒輪寬度加大 5mm 10mm，但計算時按大齒輪寬度計算。 4） 傳動尺寸無嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪材料用 40Cr， 調(diào)質(zhì) 處理，硬度為 260HB，大齒輪材料為 45 鋼， 調(diào)質(zhì) 處理， 硬度為 240HB。 2） 精度選擇 齒輪精度等級的選擇是根據(jù)傳動的用途、使用條件、傳動功率、圓周速度等決定的。 齒輪傳動應(yīng)滿足兩項基本要求： 1）傳動平穩(wěn) — 要求瞬時傳動比不變，盡量減小沖擊、噪聲和振動； 2）承載能力高 — 要求在尺寸小、重量輕的前提下，齒輪的 強(qiáng)度高、耐磨性號，在預(yù)定的使用期限內(nèi)不出現(xiàn)斷齒等失效現(xiàn)象。 移位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 主要包括直流電機(jī)的選擇、齒輪傳動的設(shè)計計算以及校核計算，和滾動軸承的校核計算。 1z =14 （ 22） 帶輪節(jié)圓直徑 mmpzDmmpzD,2211????????? （ 23） 第二章 傳送帶的設(shè)計計算 9 帶速 v= smnD / 0 0 060 0 0 060 11 ?? ???? ?? smv /50max ?? （ 24） 初定中心距 （ 21 DD? ） ? a? 2( 21 DD? ) （ 25） 通常取 a=（ 2）（ 21 DD ? ）， 初選中心距 a=80mm 計算帶長 mmDDDm 12 ????? （ 26） 02 12 ?????? DD （ 27） 帶長 22 2 2 . 2 8 2 8 0 2 3 0mL D a m ma?? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 28） 查表選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度 pL? ， 節(jié)線長上的齒數(shù) z=110 實際中心距： 221 ( ) 8441 230 8()2280mmmLDa L DLDmm? ????? ? ? ? ???? ? ?? （ 29） 小 帶 輪 嚙 合 齒 數(shù) 1121()2 20m z pzz z za? ? ?= 142 =7