【正文】 aMP a??? ? ?????? 查 [1] P313 表 317，材料的強(qiáng)度極限： 690b MPa? ? ， 材料的屈服極限： 280s MPa? ? 材 料的許用應(yīng)力為： lim[ ] / S??? 其中， S— 安全系數(shù)， S=S1S2S3 查 [1] P1115 表 1192， 1 ,S ? 231. 0 ,690 2. 46280bsSS ???? ? ? 則： 1. 2 1. 0 2. 46 2. 95S ? ? ? ? 690[ ] 2 3 42 .9 5[]tMPa?????? 在受壓一邊的最大壓應(yīng)力： 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 max 2cYMyI? ? （ 24） 2 685 .7 5 1 5 .2 1 0 3 .4 1 0 3 .4 [ ]2 5 .6 1 0 P a M P a ?????? ? ? ? ?? 橫梁所受的最大拉應(yīng)力與最大壓應(yīng)力均未超出許用值，符合要求 中性軸以下半個(gè)橫截面面積對(duì)中性軸的靜面矩為： 00044( ) 2 ( )22 ( ) 100 2 ( )22 10YzddS z hd t z dmm?? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? （ 25） 最大切應(yīng)力為： ,max2sYmazYFStI? ? ? （ 26） 5382 .3 7 .7 1 02 8 .5 1 0 2 5 .6 1 00 .0 4[]MPa???????? ? ? ??? 梁所受 的最大切應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用切應(yīng)力，滿足要求 立柱設(shè)計(jì) 立柱支撐著載貨臺(tái)，是主要的受力部件。 兩根立柱之間，由上下橫梁連接，下端固定于底板上。 立柱體積較大，因此在滿足力學(xué)性能要求的前提下，應(yīng)盡量減小立柱的橫截面面積，以降低重量，按 GB/T 67281986 標(biāo)準(zhǔn)，選擇結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心型鋼，查 [1] P3134 表 3166，初選尺寸為 80 60mm，壁厚 ，截面面積為 ；按 GB/15911994 標(biāo)準(zhǔn)，查 [1] P319 表 318，選擇 Q345 低合金結(jié)構(gòu)鋼，該材料綜合力學(xué)性能良好，低溫性能亦可，有良好的塑性、焊接性和冷彎性，材料的強(qiáng)度極限為σ b=470MPa，屈服極限為σ s=345MPa。下面對(duì)這兩種情況分別進(jìn)行討論。即在構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的某一時(shí)刻，給每個(gè)質(zhì)點(diǎn)虛加上慣性力，則該慣性力與 構(gòu)件上的已知載荷和支反力，在形式上構(gòu)成一組平衡力系。 根據(jù)該理論有： 1d d std d stdq K ql K laKg?? ? ??? （ 29） 其中， qd— 動(dòng)載荷集度， qst— 靜載荷集度， Δ ld— 動(dòng)伸長(zhǎng)量， Δ lst— 靜伸長(zhǎng)量， 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 Kd— 動(dòng)荷因數(shù)， a— 加速度 為減小沖擊載荷與慣性力，將 a 初定為 則 1 .51 1 .1 59 .8 1dK ? ? ? 11 . 1 5 ( 1 0 0 2 0 ) 9 . 8 1 6 7 6 . 62d d s tF K F N? ? ? ? ? ? 另外，根據(jù)壓桿穩(wěn)定性的概念，對(duì)于豎直受軸向壓力的桿件，由于材料的不均勻和壓力存在偏心，會(huì)使桿件的軸線發(fā)生彎曲。 當(dāng)偏心壓力很大時(shí)，微小的干擾外力也會(huì)引起顯著的撓度曾量，這意味著該桿件此時(shí)已不能正常工作，壓桿的平衡失去了穩(wěn)定性，簡(jiǎn)稱為壓桿失穩(wěn)，此時(shí)的軸向壓力稱為臨界壓力，用 Fcr表示。因此，該臨界壓力為壓桿承載能力的上限。39。39。39。 壓桿兩端的位移邊界條件是： 00x l ????在 處 ，在 x= 處 , =0 利用前一個(gè)邊界條件可得 0B? 于是有 sinA kz?? 再利用后一個(gè)邊界條件，可得到 sin 0A kl ? 如果 A 等于零，則壓桿各橫截面的撓度均為零，不符合現(xiàn)在的情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)差很小，因此，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，運(yùn)動(dòng)所需功率小，摩擦發(fā)熱少，精度保持性好，低速運(yùn)行平穩(wěn)性好，移動(dòng)精度和定位精度高。由 [2] P9125 表 ，選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌中的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過(guò)淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動(dòng)，在滑塊端部鋼球又通過(guò)返向器進(jìn)入返向孔后再進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滾塊內(nèi)部。導(dǎo)軌軸的安裝形式可以水平或傾斜，可根據(jù) 實(shí)際需要，將多條導(dǎo)軌連接成長(zhǎng)導(dǎo)軌。有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。 （ 2）承載能力大，剛度高。 （ 4）采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、制造和裝配工作，保證質(zhì)量，縮短時(shí)間，降低成本。 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的計(jì)算 一、已知條件 堆垛機(jī)重量： 432 2 1 0 . 1 4 7 1 0 1 1 . 8 7 . 9 1 0 1 8 92 2 1 2 . 7 4 8 1 0 1 7 . 2 5 1 0 1 8 . 5m V k gm V k g????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?立 柱 立 柱 立 柱橫 梁 橫 梁 橫 梁 另外載貨 臺(tái)約重 150kg，貨物重 100kg，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、提升電機(jī)、鏈條、鏈輪等其它零部件共重約 250kg，則堆垛機(jī)總重量約為 700kg，移動(dòng)速度 0 80 / minvm? ，運(yùn)動(dòng)環(huán)境：常溫，無(wú)外力沖擊作用。 二、導(dǎo)軌額定壽命的計(jì)算 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副額定壽命的計(jì)算與滾動(dòng)軸承基本相同 ()h t c a awf f f f CLKfP ?? （ 211） maxPF? 式中， L— 額定壽命（ kN） Ca— 額定動(dòng)載荷（ kN） P— 當(dāng)量動(dòng)載荷（ kN） Fmax— 受力最大的滑塊所受的載荷（ kN） ε — 指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)，ε =3 K— 額定壽命單位， K=50km hf — 硬度系數(shù) ( 58hf ? 滾 道 實(shí) 際 硬 度 （ HRC ） ） 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于 58HRC，故通?？扇?1hf ? tf — 溫度系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， 1tf ? cf — 接觸系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， ? af — 溫 度系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， 1af ? wf — 溫度系數(shù)，查 [2] P 9127 表 ， ? 查 [2] P9131 表 ， kN? m a x 11 7 0 0 0 1 . 7 544F G k N? ? ? ? （ 212） 31 1 0 . 8 1 1 2 7 . 6( ) 5 0 3 0 8 8 61 . 5 1 . 7 5L k m? ? ?? ? ? ? 三、導(dǎo)軌壽命時(shí)間的計(jì)算 3102 60h aLL Ln?? ?? （ 213） 式中 Lh— 壽命時(shí)間 La— 導(dǎo)軌行程長(zhǎng)度，取 La=3m n— 每分鐘往返次數(shù)，取 n=1 33 0 8 8 6 1 0 857952 3 1 6 0hLh???? ? ? 按每年工作日為 260 天，兩班工作制，每班 8 小時(shí) 85795 1 7 .8 72 6 0 8 2hL ???? 年 四、摩擦 力 摩擦阻力受結(jié)構(gòu)型式、潤(rùn)滑劑的黏度、載荷及運(yùn)動(dòng)速度的影響而略有變化，預(yù)緊后，摩擦力增大。這是摩擦力并不隨法向載荷的降低而成正比例地下 降。將滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的型號(hào)改為 GGB25AA2P2 30003，查 [2] P9131 表 ，額定動(dòng)載荷 kN? ，額定靜載荷 0 kN? 0 1 .7 5/ 0 .0 7 7 0 .0 52 2 .6aFC ? ? ? 取 ?? 07 17 50 5 2 22 .25FN? ? ? ? ? ? 重新計(jì)算額定壽命與壽命時(shí)間 31 1 0 . 8 1 1 1 7 . 6( ) 5 0 8 0 0 91 . 5 1 . 7 5L k m? ? ?? ? ? ? 38 0 0 9 1 0 222472 3 1 6 0hLh???? ? ? 按每年工作日為 260 天，兩班工作制，每班 8 小時(shí) 22247 5 .32 6 0 8 2hL ???? 年 五、安裝與使用 1．基礎(chǔ)件上安裝導(dǎo)軌副的安裝平面的精度要求 根據(jù) [2] P9136 表 ，有 安裝側(cè)基面平行度誤差δ b= 安裝基面高度誤差δ h=k 3．雙導(dǎo)軌定位 在同一平面內(nèi)平行安裝兩條導(dǎo)軌，如果振動(dòng)和沖擊不大，可以一條導(dǎo)軌側(cè)面定位，導(dǎo)軌軸按照下列步驟 安裝： （ 1）將基準(zhǔn)側(cè)的導(dǎo)軌軸基準(zhǔn)面（刻有小溝槽的一側(cè)）緊靠裝配面，對(duì)準(zhǔn)螺孔，將導(dǎo)軌軸輕輕地用螺栓予以固定。 （ 3）按規(guī)定值用力矩扳手逐個(gè)擰緊導(dǎo)軌軸的安裝螺釘。查 [2] P9139 表 ，擰緊力矩取 12N （ 4）非基準(zhǔn)側(cè)的導(dǎo)軌軸與基準(zhǔn)側(cè)的安裝次序相同，只是側(cè)面需輕輕靠上，不要預(yù)緊，否則反而引起過(guò)定位，影響運(yùn)行的靈敏性和精度。 （ 2）擰緊基準(zhǔn)側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置，使滑塊座基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠在工作臺(tái)的側(cè)基面。安裝完畢后，檢查其全行程內(nèi)運(yùn)行是否輕便、靈活、無(wú)停頓阻滯現(xiàn)象。 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 第三章 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 行走機(jī)構(gòu)的作用是傳遞電動(dòng)機(jī)的功率，將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，使堆剁機(jī)沿導(dǎo)軌做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題 1．根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性 質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型。 3．根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵以及腐蝕和易燃易爆氣體等，考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。 5．根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)這些條件，查 [1] P2210 表 2216，運(yùn)行平穩(wěn)、斷續(xù)工作所適用的電動(dòng)機(jī)類型為籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。在確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，必須考慮機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比值，兩者相互配合，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較再確定。 對(duì)于堆垛機(jī)而言，工作速度較低，需要頻繁地正、反轉(zhuǎn)切換，為縮短正、反轉(zhuǎn)過(guò)渡時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低消耗，減小噪聲，節(jié)省投資，應(yīng)選用低速電動(dòng)機(jī)。 滾珠絲杠傳動(dòng)是絲杠和螺母間以滾球?yàn)闈L動(dòng)體的螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)副， 其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面： 1．傳動(dòng)效率高達(dá) ~，有利于主機(jī)的小型化及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 2．摩擦力小，接觸剛度高，使溫升及熱變形減小，有利于改善主機(jī)的動(dòng)態(tài)特性和提高工作精度。 4．已經(jīng)實(shí)現(xiàn)系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)實(shí)際需要直接選取。 在本設(shè)計(jì)中，巷道長(zhǎng)度為 24m，絲杠中間不能設(shè)置支撐裝置，跨度過(guò)大，抗振性差，而且對(duì)其抗彎強(qiáng)度的要求必將提高，勢(shì)必增加所用材料的成本。維修、更換零件困難。但堆垛機(jī)并非高精密器械，對(duì)定位精度的要求不是很高，因此可以忽略間隙的影響。另外，齒條安裝于地面上，可以一定的長(zhǎng)度分段固定，提高了傳動(dòng)的穩(wěn)定性。 另外，按照齒輪齒條傳動(dòng)計(jì)算，堆垛機(jī)的行走速度為： ( / m in)v dn m?? （ 32） 式中 d— 齒輪直徑 n— 齒輪轉(zhuǎn)速 若將電機(jī)直接與齒輪連接，齒輪轉(zhuǎn)速為 974r/min，則有： 8 0 3 . 1 41 0 0 0 1 0 0 0 2 6974vd m mn? ?? ? ? ? 圖 二級(jí)減速裝置 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 401339828 顯然齒輪直徑過(guò)小，不能滿足強(qiáng)度要求，因此需要采用二級(jí)減速傳動(dòng)，降低齒輪轉(zhuǎn)速，以增大齒輪的直徑。 第一級(jí)減速齒輪副的計(jì)算 已知條件：電動(dòng)機(jī)功率 P=15kW，輸出轉(zhuǎn)速 n1=974r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)比初定為 i=。大齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查 [1] P315 表 317，硬度207HB~302HB，平均取為 25