煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì)【含圖紙】

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目 煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì) 　　　　　　 學(xué)院名稱　 機(jī)械工程與汽車學(xué)院 　　　　　專業(yè)班級　機(jī)械高職08-2 　 　　　　　學(xué)生姓名　 郭佳 　 　　　　　導(dǎo)師姓名　 范維華 2012年 06 月 07 日 － 1 － 山 東 輕 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 　　　　　機(jī)械與汽車工程 學(xué)院 　　08　 級 　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè) 姓名　郭佳　　 　　　　　　　 題目 煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì) 課題簡介：（目的意義、主要內(nèi)容、現(xiàn)有條件、時(shí)間安排、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式） 1、 目的意義 隨著物流技術(shù)的發(fā)展，用于自動分揀系統(tǒng)中自動下料的煙箱拆盤機(jī)在國內(nèi)一直處于空白，其主要原因是一般的拆盤機(jī)要求空間較大，提升裝置體積和重量縮減比較困難。煙箱拆盤機(jī)研究開發(fā)不但占用空間小，而且工作效率提高，大大較少了人工勞動。具有廣泛地應(yīng)用前景。 2、主要內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì)。在參考常規(guī)的機(jī)械手臂設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，首先對煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂作了簡單的概述；然后根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行總體方案選型設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)計(jì)算；接著對煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂各主要零部件進(jìn)行了校核，對滾珠絲杠機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算。煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂主要部件組成：傳動裝置，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)以及蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。 3、現(xiàn)有條件 計(jì)算機(jī)，繪圖機(jī)，繪圖軟件，設(shè)計(jì)手冊。學(xué)生可以參照前期設(shè)計(jì)資料以及網(wǎng)上實(shí)物圖像和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。 4、時(shí)間安排： 前4周進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，主要是到工礦企業(yè)參觀電力行業(yè)現(xiàn)有設(shè)備的現(xiàn)狀。檢索資料，收集與課題相關(guān)的文獻(xiàn)，了解課題的最新狀況和發(fā)展趨勢。后10周進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括方案設(shè)計(jì)，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，編寫說明書。 5、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式：煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì)的任務(wù)要求：對煙箱拆盤機(jī)的工作原理有全面細(xì)致的理解，結(jié)合機(jī)、電等相關(guān)知識進(jìn)行設(shè)計(jì)。煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的設(shè)計(jì)圖紙，寫出設(shè)計(jì)論文。該課題具有很好的創(chuàng)新性。完成本設(shè)計(jì)應(yīng)用大學(xué)本科階段的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，任務(wù)明確，工作量適宜，適合作為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。 2012年1月16日 完成期限： 2012 年 4 月 15 日至 2012 年 6月 10 日 指導(dǎo)教師： 范維華 教研室主任： 沈敏德 學(xué)院院長： 許崇海 2012 年 6 月 15 日 煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 郭佳 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師姓名 范維華 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 高級實(shí)驗(yàn)師 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 第二章 機(jī)械手設(shè)備概論 3 2.機(jī)械手在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 3 2.2機(jī)械手的分類 4 2.3機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 6 2.4機(jī)械手的功能特點(diǎn) 6 第三章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 8 3.1設(shè)計(jì)題目： 8 3.2設(shè)計(jì)背景： 8 3.2.1題目簡述： 8 3.2.2使用狀況： 8 3.2.3生產(chǎn)狀況： 8 3.3 設(shè)計(jì)參數(shù) 8 3.4 設(shè)計(jì)任務(wù)： 8 第四章 煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的總體設(shè)計(jì)方案 9 4.1煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的工作原理： 9 4.2煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 9 4.2.1滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)方案 10 4.2.2蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 12 第五章 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 5.1滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 5.1.1滾珠絲杠副的特點(diǎn) 13 5.1.2應(yīng)用范圍 14 5.1.3設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 5.1.4潤滑 16 5.2防塵 16 5.3設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng) 16 第六章 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 6.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 6.1.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)......................................17 6.1.2選材 17 6.1.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 17 6.1.4按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 19 6.1.5蝸輪蝸桿的主要參數(shù)和計(jì)算 21 6.1.6蝸輪蝸桿實(shí)物圖參考......................................22 第七章 總結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 山東輕工業(yè)學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 隨著物流技術(shù)的發(fā)展，用于自動分揀系統(tǒng)中自動下料的煙箱拆盤機(jī)在國內(nèi)一直處于空白，其主要原因是一般的拆盤機(jī)要求空間較大，提升裝置體積和重量縮減比較困難。煙箱拆盤機(jī)研究開發(fā)不但占用空間小，而且工作效率提高，大大較少了人工勞動。具有廣泛地應(yīng)用前景。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì)。在參考常規(guī)的機(jī)械手臂設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，首先對煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂作了簡單的概述；然后根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行總體方案選型設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)計(jì)算；接著對煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂各主要零部件進(jìn)行了校核，對滾珠絲杠機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算。煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂主要部件組成：傳動裝置，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)以及蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)使用的軟件是二維軟件CAXA 。 關(guān)鍵詞：物流 滾珠絲杠 蝸輪蝸桿 ABSTRACT With the development of logistics technology for automated sorting system with automatic blanking smoke box dismantle the dish machine has been in a blank in the domestic, mainly due to the general demolition disk drive requires larger space, the lifting device size and weight reduction in comparisondifficult. The smoke box demolition drive research and development is not only a small footprint, and work efficiency, significantly less manual labor.Hasbroadapplicationprospects. The graduation project is a two-axis arm design of the smoke box demolition of the dish machine. In reference to conventional mechanical arm design method based on the first two axis of the arm of the smoke box demolition disc machine made ??a brief overview; to calculate the selection and design criteria requirements in accordance with the given parameters, the selection of design and data of the overall program calculation; then check the smoke box demolished plate two-axis arm of the main components of the ball screw institutions to do the detailed structural design and checking calculations. The smoke box demolition plate two-axis arm main components: actuators, ball screws and institutions, as well as the worm and worm gear. The use of this design software isatwo-dimensionsoftwareofCAXA Key words: logistics ball screw worm 第一章 緒論 煙箱拆盤機(jī)是現(xiàn)代倉儲物流系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，是物料的主要工作裝置，其作用是把煙箱從一個(gè)高度傳送到另一個(gè)高度，實(shí)現(xiàn)煙箱輸送的連續(xù)性垂直輸送。本課題設(shè)計(jì)的煙箱拆盤機(jī)主要用于卷煙企業(yè)的煙箱輸送中，可廣泛應(yīng)用于其他企業(yè)的物料的輸送。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。 煙箱拆盤機(jī)是利用兩軸手臂的X-Y平面運(yùn)動以及升降旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)物料的輸送。煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂利用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)以及蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，使輸送過程實(shí)現(xiàn)完全自動化。 怎樣在有限的空間里實(shí)現(xiàn)手臂的升降以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這就是本設(shè)計(jì)題目所要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容了。 選擇煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，能培養(yǎng)我們獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對所學(xué)基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運(yùn)用，也使我們的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力都得到了全面的訓(xùn)練。 原始參數(shù)： 1） 卷煙包裝箱尺寸：450(L)×260(W)×600(H) 2） 箱裝卷煙重量：13kg 3） 手臂升降速度 4） 手臂水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動速度 設(shè)計(jì)解決的問題： 熟悉煙箱拆盤機(jī)的各部分的功能與作用，對主要部件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)與計(jì)算，解決在實(shí)際使用中容易出現(xiàn)的問題，并大膽地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 第二章 機(jī)械手設(shè)備概論 2.1機(jī)械手在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 機(jī)械瘦不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。機(jī)械手的功能特色是非常多的，在設(shè)計(jì)研發(fā)方面研發(fā)的機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)手臂的多角度運(yùn)動，我們在使用機(jī)械手的時(shí)候也可以針對自己的需求對拆盤機(jī)進(jìn)行設(shè)置，節(jié)省成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動。可見拆盤機(jī)對我們作用是相當(dāng)?shù)拇?。 我們生產(chǎn)力的不斷加大，生活的不斷改善，對機(jī)械手的需求也就在不斷的增多，生活中的每個(gè)角落拆盤機(jī)機(jī)械手的應(yīng)用都會給我們帶來客觀的利益。由于機(jī)械手在生活中的大量運(yùn)用，使得人類的生產(chǎn)率有了大幅的提高，同時(shí)也改善了我們的工作環(huán)境。讓人類的生活變得越來越智能化。 ??? 機(jī)械手在我們生產(chǎn)中的應(yīng)用是非常的普遍，在我們生產(chǎn)中將會有著很重要的作用，尤其是貨物高空操作。 現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，而且現(xiàn)在高空操作也是比較多的，所以煙箱拆盤機(jī)在我們進(jìn)行高空操作的時(shí)候就給我們帶來的重要的作用。 ??? 機(jī)械手就是上下以及旋轉(zhuǎn)操作，能夠?qū)崿F(xiàn)多角度運(yùn)動。我們在高空作業(yè)的時(shí)候可以給我們的安全提供保障。 ?????? 2.2分類 工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有四種：直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下： 1.直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。由于直線運(yùn)動易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，因此，其運(yùn)動位置精度高，但此種類型機(jī)械手的運(yùn)動空間相對較小，如要達(dá)到較大運(yùn)動空間，則要求機(jī)械手的尺寸足夠大。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長方體，主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)。直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。如圖2.2.1所示， 圖2.2.1 2.圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動及兩個(gè)直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡單，精度相對較高，常用于搬運(yùn)作業(yè)。如圖2.2.2所示， 圖2.2.2 3.球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動和一個(gè)直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高，主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。如圖2.2.3所示， 圖2.2.3 。 4.關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的，。相對機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大，動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)。關(guān)節(jié)型機(jī)械手又分為水平關(guān)節(jié)型（如圖2.2.4所示）和垂直關(guān)節(jié)型兩種。 圖2.2.4 　　 2.3機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 目前，國內(nèi)外各種機(jī)械手和機(jī)械手的研究成為科研的熱點(diǎn)，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下： 1．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 2．工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，結(jié)構(gòu)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性，而且維修方便。 3．機(jī)械手中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，還引進(jìn)了視覺、聽覺、接觸覺傳感器，使其向智能化方向發(fā)展。 4．關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)械手產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)；柔性仿形噴涂機(jī)械手開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； 5．焊接、搬運(yùn)、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。 ???總的來說，大體是兩個(gè)方向：其一是機(jī)械手的智能化，多傳感器、多控制器，先進(jìn)的控制算法，復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，性價(jià)比高，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。? ? 2.4機(jī)械手的功能特點(diǎn) 　　1.對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險(xiǎn)，有害的操作，在長時(shí)間工作對人類有害的場所，機(jī)械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫，異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下，以及沖壓、滅火等危險(xiǎn)環(huán)境中勝任工作。 2.機(jī)械手能持久、耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動中解放出來，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。 3.由于機(jī)械手的動作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和剃刀產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。 4．機(jī)械手通用性，靈活性好，能較好的適應(yīng)產(chǎn)品品種的不斷變化，以滿足柔性、生產(chǎn)的需要。 5．采用機(jī)械手能明顯的提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。 第三章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 3.1設(shè)計(jì)題目：煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂設(shè)計(jì) 3.2設(shè)計(jì)背景： 當(dāng)前，機(jī)械手設(shè)計(jì)應(yīng)用市場面對的困難已經(jīng)存在，機(jī)械手需要我們合力克服，全行業(yè)要根據(jù)市場與企業(yè)的發(fā)展規(guī)律，主動不變求發(fā)展，積極找到應(yīng)對之策。 3.2.1題目簡述： 煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂是未來現(xiàn)代倉儲物流系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，是物料的主要工作裝置，其作用是把煙箱從一個(gè)高度傳送到另一個(gè)高度以及煙箱的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)煙箱的輸送。本課題設(shè)計(jì)的煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂主要用于卷煙企業(yè)的煙箱輸送中，可廣泛應(yīng)用于其他企業(yè)的物料輸送。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。具有廣泛地應(yīng)用前景。 本裝置用電機(jī)驅(qū)動，用滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)手臂升降以及用蝸輪蝸桿實(shí)現(xiàn)吸盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。與國內(nèi)現(xiàn)有的裝置相比，這個(gè)裝置沒有液壓提升裝置的制造成本高，也沒有用四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的裝置的計(jì)算復(fù)雜，并且結(jié)構(gòu)簡單、安全、實(shí)用。 3.2.2使用狀況： 室內(nèi)工作；動力源為220V交流電動機(jī),電機(jī)雙向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)；每天工作8小時(shí)；檢修期為三年大修。 3.2.3生產(chǎn)狀況： 專業(yè)機(jī)械廠制造。 3.3 設(shè)計(jì)參數(shù) 升降高度1.2m； 提升重量13kg； 提升速度0.1m/s； 選用交流220V電機(jī)。? 3.4 設(shè)計(jì)任務(wù)： 設(shè)計(jì)煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的結(jié)構(gòu)，包括動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，畫出總體機(jī)構(gòu)簡圖。選取電機(jī)，計(jì)算電機(jī)所需功率。設(shè)計(jì)總體傳動方案 設(shè)計(jì)主要傳動裝置，完成總體裝配圖（A0）。設(shè)計(jì)主要零件，完成零件圖（1.5張A0圖紙）。編寫設(shè)計(jì)說明書。 第四章 煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的總體設(shè)計(jì)方案 4.1煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的工作原理： 煙箱拆盤機(jī)是利用兩軸手臂的X-Y平面運(yùn)動以及升降旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)物料的輸送。煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂利用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)以及蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，使輸送過程實(shí)現(xiàn)完全自動化。煙箱拆盤機(jī)是靠電機(jī)帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動螺母上下直線移動。實(shí)現(xiàn)手臂的升降運(yùn)動，然后運(yùn)用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)吸盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煙箱按規(guī)定的輸送方式輸送。 4.2煙箱拆盤機(jī)兩軸手臂的各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 4.2.1滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)方案 滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、返向器等組成。如圖4.2.1所示， 圖4.2.1 1.絲杠 2.螺母 3.滾珠 4.返向器 滾珠絲杠的具體設(shè)計(jì)原理如圖4.2.2所示， 圖4.2.2 24 4.2.2蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)是由蝸輪、蝸桿、齒輪、螺母等組成。如圖4.2.2 圖4.2.2 1．蝸輪 2.平鍵 3.蝸桿 4.齒輪 第五章 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1.1滾珠絲杠副的特點(diǎn) 1.傳動效率高 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達(dá)90%~98%，為傳統(tǒng)的華東絲杠系統(tǒng)的2~4倍，如圖5.1.1所示，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（運(yùn)動可逆）。 2.運(yùn)動平穩(wěn) 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動運(yùn)動，工作中摩擦力小，靈敏度高，啟動時(shí)無顫動，低速時(shí)無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 3.高精度 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運(yùn)動中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 4.高耐用性 鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（HRC58~63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 5.同步性好 由于運(yùn)動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時(shí)傳動幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 6.高可靠性 與其他傳動機(jī)械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也比較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 7.無背隙與預(yù)緊 采用歌德式溝槽形狀、軸向間隙可調(diào)整得很小，也能輕便地傳動。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊載荷，消除軸向間隙，可使絲杠具有更佳的剛性，在承載時(shí)減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。 5.1.2應(yīng)用范圍 滾珠絲杠副為適應(yīng)各種用途，提供了標(biāo)準(zhǔn)化種類繁多的產(chǎn)品。滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。預(yù)壓方式有定位預(yù)壓（雙螺母方式、位預(yù)壓方式）、定壓預(yù)壓。可根據(jù)用途選擇適當(dāng)類型。絲杠有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從C0-C7的6個(gè)等級）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠（精度分為從C7-C10的3個(gè)等級）。另外，為應(yīng)付用戶急需交貨的情況，還有已對軸端部進(jìn)行了加工的成品，可自由對軸端部進(jìn)行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠。作為滾珠絲杠的周邊零配件，在使用上所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標(biāo)準(zhǔn)化了，可供用戶選擇使用。 滾珠絲杠副應(yīng)用： CNC機(jī)械：CNC加工中心、CNC車床、CNC銑床、CNC放電加工機(jī)、CNC磨床、CNC線切割機(jī)、CNC鉆孔機(jī)、專用機(jī)等 精密工具機(jī)：銑床、磨床、放電加工機(jī)、刀具磨床、齒輪加工機(jī)、鉆床、刨床 產(chǎn)業(yè)機(jī)械：印刷機(jī)、造紙機(jī)、自動化機(jī)械、紡織機(jī)、繪圖機(jī) 電子機(jī)械：量測儀器、x-y平臺、醫(yī)學(xué)設(shè)備、工廠自動化設(shè)備、PCB鉆孔機(jī)、IC封裝機(jī)、半導(dǎo)體設(shè)備、工廠自動化設(shè)備等 輸送機(jī)械：Robort Stage、材料搬送設(shè)備、核能反應(yīng)器，高度致動器等。 5.1.3設(shè)計(jì)與計(jì)算 選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動系統(tǒng)為： 磨制絲杠（右旋） 軸承到螺母間距離（臨界長度）：=1200mm 固定端軸承到螺母間距離=1200mm 設(shè)計(jì)后絲杠總長=1600mm 最大行程=1200mm 工作臺最高移動速度=14(m/min) 壽命定為=24000工作小時(shí)。=0.1(摩擦系數(shù)) 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速=1800(r/min) 定位精度： 最大行程內(nèi)行程誤差=0.035mm 300mm行程內(nèi)行程誤差=0.02mm 失位量=0.045mm 支承方式為（固定—支承） W=1241kg+800kg g=9.8m/(重力加速度) I=1（電機(jī)至絲杠的傳動比） =μ*W*g=0.1*2041*9.8=2000N ---軸向載荷（N） F---切削阻力（N） ---摩擦阻力(N) 從已知條件得絲杠編號： 此設(shè)計(jì)絲杠副對剛度及失位都有所要求，所以螺母選為：FDG（法蘭磨制絲杠） 從定位精度得出精度不得小于F5級絲杠 FDG-X-R-P5-1600X 絲杠螺紋長度： =-2=>=+2=1200+240=1280mm 絲杠螺紋長度不得小于1280mm加上螺母總長一半84mm（從系列表中查出螺母總長168mm） 得知絲杠螺紋長度≥1364mm 在此取絲杠螺紋長度=1400mm 則軸承之間的距離=1400mm 絲杠編號： FDG – 10R –P5 – 4.5 -16001400 5.1.4潤滑 油潤滑 一般情況下，用于滾動軸承的礦物都適用。 特別是在高轉(zhuǎn)速情況下，以油潤滑比脂潤滑佳，這時(shí)滾珠絲杠副的溫升較小。 油潤滑的補(bǔ)充潤滑量和間隔，按下表，按表中的油量，至少可以達(dá)到8小時(shí)的補(bǔ)充潤滑時(shí)間。 如下圖所示， 5.1.5防塵 滾珠絲杠與滾動軸承一樣，如果污物與與異物進(jìn)入之后會使它磨耗，成為損壞的原因。因此，必須采取防護(hù)措施，把絲杠軸完全防護(hù)起來。 5.1.6設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng) 防止逆轉(zhuǎn) 滾動螺旋轉(zhuǎn)傳動逆轉(zhuǎn)率較高，不能自鎖。為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，應(yīng)考慮設(shè)置防逆轉(zhuǎn)裝置，如采用步進(jìn)電機(jī)、制動電機(jī)，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置能夠自鎖的機(jī)構(gòu)。 防止螺母脫出 在滾動螺旋傳動中，特別是垂直傳動，容易發(fā)生螺母脫出造成事故，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防止螺母脫出的安全裝置。 第六章 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： 1. 可以得到很大的傳動比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊； 2. 兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)； 3. 蝸桿傳動相當(dāng)于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很小 ； 4. 具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。如在起重機(jī)械中使用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。 5. 傳動效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動時(shí)，嚙合輪齒間的相對滑動速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高。 6.蝸桿軸向力較大。 　蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)常被用于兩軸交錯(cuò)、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合 6.1.2選擇材料 由于蝸桿傳動功率較小，速度較小，故蝸桿用45鋼;因需要效率高，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45——55HRC。 蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl,金屬模鑄造。由于蝸輪尺寸較小，則采用整體澆鑄式。 6.1.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)開式蝸桿傳動設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 傳動中心距： （1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 按=2 故取效率為0.8 則， （2）確定載荷系數(shù)K 因?yàn)楣ぷ鬏d荷不穩(wěn)定，取載荷不均系數(shù)=1.3：由機(jī)械設(shè)計(jì)表11—5選取使用系數(shù)=1.15;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)=1.05;則， K==1.151.31.05=1.5698 （3）確定彈性影響系數(shù) 由于鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl蝸輪與45鋼蝸桿相配，取=160MP （4）確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a的比值,從圖知=2.9 （5）確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，可以從表中查的蝸輪的基本許用應(yīng)力、 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則， （6）計(jì)算中心距 考慮制作公益性，將中心距a取為40mm。 6.1.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式為： m≥ 由公式和計(jì)算可知，m≥2.05mm 對比計(jì)算結(jié)果，由吃面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而吃面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.05并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=69.995mm,算得小齒輪齒數(shù)=69.995/2.5=28， 大齒輪齒數(shù)=3.2×28=89.6,取=90 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 6.1.5蝸輪蝸桿的主要參數(shù)和計(jì)算尺寸 （1）蝸桿 軸向齒距=m=3.142=6.28mm; 直徑系數(shù)q=11.2 齒頂圓直徑=+2=22.4+22=26.4mm 齒根圓直徑=-2=22.4-21.22=17.6mm （2）蝸輪 蝸輪齒數(shù)=29;變位系數(shù)=-0.1; 驗(yàn)算傳動比i===14.5。這時(shí)傳動比誤差為=3% 蝸輪分度圓直徑 =m=2×29=58mm; 蝸輪齒頂圓直徑 =+2=58+2×2=62mm; 蝸輪齒根圓直徑 =-2=58-2×1.2×2=53.2mm; 蝸輪齒頂圓半徑 =a-=40-0.5×62=9mm 6.1．6蝸輪蝸桿實(shí)物圖參考 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu) 第七章 總結(jié) 經(jīng)過幾個(gè)月的精心準(zhǔn)備與設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要告一段落了，內(nèi)心充滿了強(qiáng)烈的自豪感，畢竟這是我自己通過艱辛努力做出的設(shè)計(jì)，我期待著畢業(yè)設(shè)計(jì)的圓滿成功。這次實(shí)際企業(yè)課題產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多在課本上學(xué)不到的東西，進(jìn)一步體會到了作為一名設(shè)計(jì)者的艱辛與快樂。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，通過多種渠道進(jìn)行查詢資料，學(xué)會了如何在大量的資料里面找到自己需要的信息。同時(shí)，通過查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊等一系列手冊，對各種標(biāo)準(zhǔn)有了更深的了解。在設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)要成功的研發(fā)設(shè)計(jì)出一件好的實(shí)用的產(chǎn)品，除了要有獨(dú)特的創(chuàng)意外，還得有非常豐富扎實(shí)的專業(yè)知識作后盾才可以，同時(shí)用正確的設(shè)計(jì)觀和設(shè)計(jì)思想來指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作也是不可或缺的。 設(shè)計(jì)過程中用到的知識大多為《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《機(jī)械制造》的結(jié)論或定理。涉及到了底座的設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)，鋼架的設(shè)計(jì)。電機(jī)的選擇及電機(jī)功率的計(jì)算問題。同時(shí)應(yīng)用材料力學(xué)中的第三強(qiáng)度理論對主動軸進(jìn)行校核。在對軸的設(shè)計(jì)中還用到了軸承的相應(yīng)知識，對軸承的壽命進(jìn)行了計(jì)算。 完成這次設(shè)計(jì)對大學(xué)所學(xué)知識有了進(jìn)一步的回顧。同時(shí)理解到設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題：機(jī)械設(shè)計(jì)工作要與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合，同時(shí)設(shè)計(jì)過程要有更多的軟件參與，這樣才能提高設(shè)計(jì)效率。機(jī)械制造設(shè)計(jì)的任何工作都不是那么簡單就能夠完成的，需要綜合考慮各個(gè)方面的問題。所以，從事機(jī)械行業(yè)的工作人員要有豐富的專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要善于觀察，善于思考，善于從各行各業(yè)中激發(fā)自己的創(chuàng)造靈感。 參考文獻(xiàn) 1. 濮良貴, 紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 第八版. 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感謝老師們對我的教育培養(yǎng)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。學(xué)院院長和老師們?yōu)槲姨峁┝肆己玫难芯織l件，謹(jǐn)向各位同仁表示誠摯的敬意和謝忱。 感謝我的同學(xué)們?nèi)陙韺ξ覍W(xué)習(xí)、生活的關(guān)心和幫助。 在論文完成之際，我的心情萬分激動。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個(gè)過程中，我得到了許多的熱情幫助。 我首先要感謝范老師，是他將我領(lǐng)入了信息安全的大門，并對我的研究提出了很多寶貴的意見，使我的研究工作有了目標(biāo)和方向。在這近二年的時(shí)間里，他對我進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)和教育。，使我能夠不斷地學(xué)習(xí)提高，而且這些課題的研究成果也成為了本論文的主要素材。同時(shí)，張老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度也令我十分敬佩，是我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。還要再次感謝張老師對我的關(guān)心和照顧, 在此表示最誠摯的謝意。 時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!