【正文】 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 又因為 N∞ ＝ 9 710 ,則 NL﹥ N∞ ,則可取 ZN＝ 1， ZLVR 為潤滑油膜影響系數(shù)，取 ZLVR＝，取工作硬化系數(shù) Zw＝ ,接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù) Zx＝ 計算 應(yīng)力 M P aH 152727 ????????????? 許用應(yīng)力 M P aPH 13 3 0 0 ??????? 則 H? PH? ，齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足條件。 5 段：該段通過平鍵直接與聯(lián)軸器相連，為了聯(lián)軸器的軸向定位， 5 段之間應(yīng)該設(shè)計較大的軸肩，設(shè)軸肩為 3mm，則該段軸的直徑為 d5＝ 562 3＝ 50mm，取該軸段的長度為 L5＝ 60mm。 3 段：為了使 2 段的軸與軸承之間不發(fā)生相互摩擦及加工方便，取該段軸的直徑為 d3＝60mm， 長度為 L3＝ 10mm。 北京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 2 齒輪軸 行星架 的尺寸設(shè)計 行星架軸一端與三個行星輪通過平鍵連接，另外一端通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿相連，設(shè)計五個軸段 ,零件圖如圖 3 所示。取該段軸的長度 L2＝ 65mm。查《機(jī)械設(shè)計》表 153，取 0A ＝ 115，傳遞功率 P＝ ，軸轉(zhuǎn)速為 n＝ 2020r/min，代入數(shù)值，得 mmd 3 ??? ，考慮到傳動軸要受到較大的軸向力，因此設(shè)計時采用較大的軸徑，采用齒輪軸形式的設(shè)計。 ，計算齒輪的模數(shù) m， 3lim2111FZdYKK aKTKmm fapfF?? ????? (22), 已知 42＝Za ， 340MPa＝δFlim ，小齒輪轉(zhuǎn)矩 北京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 mNnPT ?????? 0 0 0 5 5 09 5 5 01 11 查表取算式系數(shù) ＝Km ，使用系數(shù) ＝KA ，取綜合系數(shù) ＝K∑F ， 取接觸強(qiáng)度計算的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù) ＝KHP ， 1 .3＝1)1 .5 (K+1＝K HPFP 查《機(jī)械設(shè)計》圖 105 得齒形系數(shù) YFA1＝ ，齒寬系數(shù)Φ d＝ ， 3 2 ??? ??????m d1，計算公式為： uuHdKKKTKdd HPHA11 2lim1 ???? ??? (23) 小齒輪的轉(zhuǎn)矩 T＝ ，對于鋼對鋼配對齒輪副，直齒輪傳動算式系數(shù) 768＝Kd ，使用系數(shù) ＝KA ，綜合系數(shù) ＝K ∑H ， ＝KHP ， ＝δd ， ??? ag zzu 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為 1400MPa＝δH iml ， 則 4 0 231 ???? ????d 則 ＝/zd＝m 11 ，取模數(shù) m＝ 3． 幾何尺寸計算： 分度圓直徑計算公式為 d＝ mz，其中 m 為齒輪的模數(shù)， z 為齒輪齒數(shù)，相互配合的齒輪模數(shù)相同，則模數(shù)都為 m＝ ，則各齒輪的分度圓直徑分別為： 6 3 m m＝421 .5＝Zam＝d ( a ) ? 9 3 .5 m m＝4631 .5＝Zgm＝d ( g ) ? 2 5 2 m m＝1 6 81 .5＝Zbm＝d ( b ) ? 齒頂圓直徑計算公式為 ??? mha2dda ，對于太陽輪、行星輪 ?ha ＝ 1，內(nèi)齒輪 ?ha ＝ 則有： da(a)＝ 63+2 ＝ 66mm da(g)＝ +2 ＝ da(b)＝ 2522 ＝ 北京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 齒根圓的直徑計算公式為 )(2dd f ?? ?? cham? ，負(fù)號用以外齒合，正號用于內(nèi)齒合，齒頂系數(shù) ?c ＝ ，則有 df(a)＝ 632 (1+)＝ df(g)＝ (1+)＝ df(b)＝ 252+2 (1+)＝ ， 齒寬系數(shù)在 到 之間，這里選擇齒寬系數(shù)為Φ d＝ ， 行星輪的齒輪寬度為 22 dΦd＝B ? ＝ ＝ 56， 取太陽輪和內(nèi)齒輪的寬度分別為 5+B＝B 21 ＝ 61mm， 5B＝B 23 ＝ 51mm。齒輪的結(jié)構(gòu)配合如 圖 1 所示： 北京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 1 齒輪結(jié)構(gòu)配合 裝配條件： 703 16 842 ????? n zzq ba 為整數(shù)，滿足裝配條件； 傳動條件： 54216811/ ????? abaHb zzi，滿足傳動比條件； 同心條件：由 42＝Za ， 63＝Zg ， 168＝Zb ，得： 2 abg zzz ?? , aaHbg ziz ??? 2/)2( / 滿足同心條件； 則齒輪的選配條件滿足要求。當(dāng) 5i / ?bag 時，取 42＝Za ， 63＝Zg ， 168＝Zb 。其傳動效率為 ~＝n1 ，傳動比范圍為9~＝i ，選行星減速器的傳動比 5＝i ，采用三個行星輪。 行星減速機(jī)能夠解決伺服電機(jī)定位精度的“高保真”問題，同時具有體積小、扭矩大、高效率、過載能力強(qiáng)等特性。 減速器的選型 因為當(dāng) KR1000 機(jī)器人在抓取和放置重物時，需要極高的精度，并且整個裝置對減速機(jī)有很大的壓力作用，因此減速機(jī)需要有較強(qiáng)的過載能力。 結(jié)構(gòu)比較緊湊，回城間隙小，精度較高，使用壽命長，額定輸出扭矩可以做的很大。傳動比分級細(xì)密，滿足不同的使用工況，實現(xiàn)機(jī)電一體化，傳動效率高，耗能低，性能優(yōu)越。 具有體積小、傳遞扭矩大的特點。各種減速器 的優(yōu)缺點如下： 具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上；但是一般體積比較大，傳動效率不高，精度不高。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn) 換設(shè)備。幾乎在各式機(jī)械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常用的家電、鐘表等等。 減速器的設(shè)計 的選擇 減速器是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的 速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。查《西門子伺服電機(jī)手冊》， 選擇編號為 1FT60626AC7 的 1FT6 伺服電機(jī)。 減速器選用 2KH(NGW)型傳動，傳動效率 ～＝n1 ， 行星減速器與滾珠絲桿幅連接所用的聯(lián)軸器傳遞效率為 ~＝n 2 ， 滾珠絲桿幅傳遞效率為 ~＝n 3 ，滾動軸承傳遞效率為 ~＝n 4 ，減速器共有滾動軸承兩對。 電機(jī) 的 型號選擇 北京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 電機(jī)的功率計算 因為配重平衡了升降臺與機(jī)器人的重力，滾珠絲桿僅僅用來承受機(jī)械臂抓取作業(yè)物重量， KR1000 型機(jī)器人抓取重量最大為一噸，即絲桿承受最大載荷為 F＝ 1000kg 根據(jù)設(shè)計要求升降平臺的提升速度最大為 V＝ 4m/min＝ 。同時伺服電機(jī)還有高速性能好、抗過載能力強(qiáng)、動態(tài)響應(yīng)時間短、發(fā)熱和噪音低等優(yōu)點。 操作設(shè)置 ： 步機(jī)電機(jī)驅(qū)動設(shè)置簡單，只需將電流，細(xì)分設(shè)好就可以，伺服驅(qū)動器有上百個參數(shù)設(shè)置，設(shè)置很繁瑣 。例如：用雕刻機(jī)畫一個圓形，伺服電機(jī)沒步進(jìn)電機(jī)畫的好。 伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，電 機(jī)和驅(qū)動器內(nèi)部構(gòu)成閉環(huán)控制，在其額定力矩內(nèi)不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步情況，出現(xiàn)過沖情況能補(bǔ)回來，控制性精度能更為可靠。 交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，在其額定轉(zhuǎn)速內(nèi)能保持力矩不變，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。目前機(jī)械控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的是步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)?？刂朴秒姍C(jī)主要應(yīng)用于系統(tǒng)的檢測、比較、放達(dá)和執(zhí)行。在框架臺頂部裝有四個滑輪，通過將鋼絲繩穿繞在滑輪上來帶動機(jī)構(gòu)運(yùn)動。 考慮到 KR 機(jī)器人本身重量較大，為了減少電機(jī)的功率消耗以及減低升降系統(tǒng)的承載力，設(shè)計用來平衡機(jī)器人與平臺重量的配重結(jié)構(gòu)。行星 減速器的輸出軸與剛性凸緣聯(lián)軸器相連，而聯(lián)軸器功能只是傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速，因此與聯(lián)軸器另一端相連的滾珠絲桿轉(zhuǎn)速 大小和方向都與行星減速器輸出軸相同。其他的一些零部件包括軌道與軌道滑塊、滑輪與鋼絲繩、配種結(jié)構(gòu)以及螺栓等。 其中升降系統(tǒng)包括為系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩的電機(jī)、減小輸出轉(zhuǎn)速的減速器、帶動平臺結(jié)構(gòu)做升降運(yùn)動的升降機(jī)構(gòu)、以及連接減速器與升降機(jī)構(gòu)的聯(lián)軸器組成。 此外出于安全考慮，升降系統(tǒng)應(yīng)該具有自鎖功能。 。 北京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 系統(tǒng)的技術(shù)分析 技術(shù)要求 升降平臺需要滿足一定的技術(shù)要求，以保證機(jī)器人的正常作業(yè)。 3. 綠色化 “綠色”就是要達(dá)到環(huán)保要求，這涉及到兩個方面，：一是與牽引動力的發(fā)展以及制造、輔助材料等有關(guān)，二是與使用有關(guān)。物流活動的系統(tǒng)性、一致性、機(jī)動性、快速性，要求一些設(shè)備向?qū)I(yè)化發(fā)展，一些設(shè)備向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。有 4 家公司已在兩大市場建立了根據(jù)地：格魯夫和特雷克斯在北美與歐洲；多田野在亞洲和歐洲；住友建 機(jī)在亞洲及北美。在升降機(jī)行業(yè)，某種意義上，打入世界市場即意味著進(jìn)入北美、日本 (亞洲 )和歐洲三大市場。 升降機(jī)制造業(yè)中的聯(lián)合之風(fēng)與汽車業(yè)很相似，在汽車行業(yè)中，通用汽車、福特、雷諾、寶馬、梅賽德斯、大眾等大公司都走上了聯(lián)合之路，這兩個行業(yè)的世界市場已日趨一體化。德國是最大的歐洲市場，其次為英國、法國、意大利等國。目前日本 市場年需求量為 3000 臺左右。 日本從 20 世紀(jì) 70 年代起成為工程升降機(jī)生產(chǎn)大國，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高很快，已出口到歐美市場，年總產(chǎn)量居世界第一。特雷克斯升降機(jī)公司前身是美國科林升降機(jī)廠。近幾年美國經(jīng)濟(jì)回升，市場活躍，外國廠商紛紛參與競爭。 美國既是工程升降機(jī)的主要生產(chǎn)國，又是最大的世界市場之一。目前世界工程升降機(jī)年銷售額已達(dá) 75北京工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 億美元左右。 國外發(fā)展現(xiàn)狀 近 20 年世界工程升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化。 目前隨著機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，升降機(jī)整個行業(yè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化越來越高，我國已有完善的升降機(jī)研發(fā)、生產(chǎn)體系，我們的升降機(jī)也遠(yuǎn)銷東南亞。為適應(yīng)市場的高需求，國內(nèi)的升降機(jī)生產(chǎn)廠家也在不斷進(jìn)行技術(shù)升級改進(jìn)，企業(yè)活力不斷提高，這種良性互動使我們的升降機(jī)供求趨于平衡并在穩(wěn)步增長，一切向好。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國升降機(jī)的發(fā)展越來越趨于成熟，有關(guān)專家指出目前我國升降機(jī)的生產(chǎn)和銷售已進(jìn)入成熟期，不僅國內(nèi)市場發(fā)展一切向好，升降機(jī)的出口也風(fēng)生水起，出口升降機(jī)的種類越來越多，出口國家從東南亞擴(kuò)展到非洲、美洲，一些發(fā)展國家也成為我國液壓升降機(jī)的出口國，出口技術(shù)含量和附加值也在提高。 升降臺上往往還裝有各種平面輸送設(shè)備，作為不同高度輸送線的連接裝置。 研究意義 升降臺是一種垂直運(yùn)送人或物的起重機(jī)械 ， 具有重量輕、自行走、電啟動、自支腿、操作簡單、作業(yè)面大，能跨越障礙進(jìn)行高空作業(yè)等 360 度自由旋轉(zhuǎn)優(yōu)點。 研究意義 .................................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................................. 1 國內(nèi)發(fā)展情況 .......................................................... 1 國外發(fā)展情況 .......................................................... 2 升降設(shè)備發(fā)展趨勢 ............................................................ 2 系統(tǒng)的技術(shù)分析 .............................................................. 3 技術(shù)要求 .............................................................. 3 系統(tǒng)組成 .............................................................. 3 工作原理 .............................................................. 3 第 二 章 升降系統(tǒng)的設(shè)計與分析 ......................................................... 4 電機(jī)的選型 .................................................................. 4 伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)比較 ................................................ 5 電機(jī)型號的選擇 ....................................................