【正文】 BYG5總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可計(jì)算得 ?eqJ?mW?+054ckg?249.=ckg? （2）加在步進(jìn)電機(jī)承受最大工作負(fù)載時(shí)快速起動(dòng)時(shí)的負(fù)載的計(jì)算 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 總共包括三部分：第一部分是移動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的eqT摩擦轉(zhuǎn)矩 ；第二部分是機(jī)器快速起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 ；第f maxT三部分是負(fù)載折算到電機(jī)的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，則有：tT = + + （35）1eqTmaxft z 軸移動(dòng)速度最快為 1000m/s，選用的絲桿螺母導(dǎo)程為 Ph=5mm，則nm=1000/5=200r/s=12022r/min。=.935η本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 17 －則同樣由式（33）求得： mNTa . ????? （36）iPGFThf???2)(?? .3..5)80(5.?? 負(fù)載折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩： Nih???? 最后由式（35）可以計(jì)算出： = + + = （37）eqTmaxftT 步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩同樣為負(fù)載轉(zhuǎn)矩乘以安全系數(shù) 4，即為 (38)= 8.4 ≥j ?? 130BYG2502 型號(hào)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 。 步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)符合使用要求。圖 312 電機(jī)三維圖本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 18 － 計(jì)算加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 eqJ 滾珠絲杠總長(zhǎng) l =2200mm，電機(jī)通過兩副 90o錐齒輪傳動(dòng)給絲桿；移動(dòng)部件總重量G=2500N。初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為同樣可以為 130BYG2502，則加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 = + + 2+ = =230+.+4ckg?2ckg? 同理，根據(jù) z 軸選用電機(jī)的方式進(jìn)行計(jì)算，可以計(jì)算出得出加在步進(jìn)電機(jī)上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 Teq=，因?yàn)?y 軸的受到的負(fù)載比 x 軸的要小，y 軸選用130BYG2502 的電機(jī)一樣符合使用要求。圖 313 電機(jī)實(shí)體圖 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副用于 x 軸和 y 軸，承受垂直的載荷。本設(shè)計(jì)中的 x 軸和 y 軸都為為水平布置，y 軸是采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式，如圖 314 所示，而 x 采用左右兩個(gè)導(dǎo)軌模塊，每個(gè)也是采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承。工作時(shí)，其不利的情況是一個(gè)滑塊承擔(dān)垂直于臺(tái)面的全部工作載荷，可計(jì)算出這個(gè)單滑塊所受的最大垂向載荷為： （39）FGPC??4 其中，移動(dòng)部件重量約為 ，外加載荷 F= Fz=1500N（z 軸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生20N度的沖擊）載荷，代入（39）式得最大工作載荷 。由直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，可以選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為 。查書本《系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表336 至表 340，得 = ==01則可以計(jì)算出其距離壽命： km302)f(max????FCLWRTH計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)大于期望值 50km，則該選用導(dǎo)軌副符合其使用要求，其實(shí)如圖 315 所示。 其滾動(dòng)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(jì)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(dāng)量動(dòng)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(dòng)載荷，則可認(rèn)為其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷 Pa=14705N，為了適應(yīng)其總體機(jī)構(gòu)大小，選擇軸承型號(hào)為 51203，其基本本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 21 －額定動(dòng)載荷為 14705N。同樣，錐齒輪軸兩端也要采用一對(duì)面對(duì)面組配的推力角接觸球軸承，同樣經(jīng)過計(jì)算都可以采用 7305B 型號(hào)的角接觸球軸承。圖 322 x 軸簡(jiǎn)圖 電動(dòng)機(jī)； 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(jì)－ 24 －圖 324 齒輪參數(shù)圖（1）錐齒輪的初定 已知電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命為 15 年（設(shè)每年工作 300 天），兩班制。（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 1）因?yàn)殄F齒輪以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，依據(jù)齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為強(qiáng)度計(jì)算來進(jìn)行計(jì)算。 2）由書本《機(jī)械設(shè)計(jì)》P203 圖 1020 可以查到得齒輪區(qū)域系數(shù) ZH=，同樣由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P202 表 105 得材料的彈性系數(shù)影響系數(shù)為 ZE= 3）選取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)。 4)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 許用接觸應(yīng)力為：[σ H]=KHNσlim/S=539MPa 5）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)傳動(dòng) )][().( 233 221 ???????）（）（ HERZuKTd??本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 25 －齒輪模數(shù) ?Zd（3）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)齒輪取 HBS=260，按線性插值得彎曲疲勞極限為 MPaF )06(235718lim?????許用應(yīng)力： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1017，得 YFa= PaSKFN186][lim?? ][aY . 7.)35.(][).(.32321 ????????FRaRuZYKTm?? （4）綜上所述，應(yīng)取模數(shù)較大值 m=2 （5）齒數(shù)參數(shù)的計(jì)算 齒輪的當(dāng)量齒數(shù) ??OOCSZr 分度圓直徑 d=Zm=402=80mm 齒寬 ，圓整取 b=???udbR? （6）主要設(shè)計(jì)結(jié)論 從動(dòng)與主動(dòng)兩個(gè)齒輪參數(shù)一樣，齒數(shù) Z=40，模數(shù) m=2mm，分錐角 δ=45 o，齒寬b=17，分度圓直徑為 80mm，齒輪采用 40Cr（調(diào)質(zhì)）。4 總體支架的受力分析 對(duì)支架的受力分析，主要是校核導(dǎo)軌底座的強(qiáng)度，底座如圖 41，因?yàn)檫@機(jī)器人的主要載荷都是有導(dǎo)軌底座承受的，這里要分別對(duì) x 軸和 y 軸的導(dǎo)軌底座的受力分析。導(dǎo)軌底座的截面鑄鐵梁的載荷和截面尺寸如圖 42和圖 43 所示，鑄鐵的抗拉許用應(yīng)力為[σt]=30MPa，抗壓許用應(yīng)力為[σc]=160MPa。圖 42 導(dǎo)軌底座截面圖圖 43 導(dǎo)軌底座受力分析本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 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(yīng)力在截面的下邊緣各點(diǎn)，最大壓應(yīng)力在截面的上邊緣各點(diǎn)，拉應(yīng)力求得： ][.)10(24. ]1033)[1035.(MCy2t 64233 tMPaPammNIx ?? ??????????? ?同理計(jì)算出最大壓應(yīng)力沒有超過許用應(yīng)力，強(qiáng)度條件滿足的。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)－ 29 －總 結(jié)本設(shè)計(jì)是通過運(yùn)用了大學(xué)四年的專業(yè)知識(shí)，還有課外海量的擴(kuò)展知識(shí)而得出的結(jié)晶。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)以前學(xué)到的專業(yè)知識(shí)進(jìn)一步鞏固和深入理解，和知道了知識(shí)的可貴，并提高了自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。（1）、簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)碼垛機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的研究背景和發(fā)展?fàn)顩r，并闡述了本論文所設(shè)計(jì)直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路。（3）、通過 cad 畫出總裝配圖和零件圖，和 pro/E 畫出三維模型。在此期間，同學(xué)和俞國(guó)燕老師的無私幫助下，我們一起解決了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的無數(shù)困難和障礙。俞老師知識(shí)淵博，對(duì)知識(shí)追求孜孜不倦、精益求精的治學(xué)態(tài)度，給我留下了深刻的印象，也使我在設(shè)計(jì)期間受益匪淺。 再次感謝俞國(guó)燕老師的悉心指導(dǎo)，讓我受益匪淺。 由于我的專業(yè)水平有限，所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)也存在著一些不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)和指正。碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2022（06）.[14] 李金泉，楊向東，[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2022.[15] 丁黎光，陳小泉，學(xué)報(bào)，2022（12）.[16] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2022.