全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)設(shè)計(jì)【硬幣清分打包包裝】【硬幣分揀機(jī)-分選機(jī)設(shè)計(jì)】
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題 目： 全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 系 別： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日摘要本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文主要闡述的是全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的設(shè)計(jì)。全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)不同大小個(gè)數(shù)的硬幣定量的進(jìn)行清分捆扎。大面值貨幣電子化、小面值貨幣硬幣化是世界各國貨幣發(fā)行的趨勢。在銀行自動(dòng)售貨機(jī)、公交車等一些特殊部門要對(duì)大量的硬幣進(jìn)行高效的處理，如計(jì)數(shù)、分類、包裝等以使其再流通，無人售票車、投幣電話等需要對(duì)硬幣進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別。本文首先對(duì)全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)要有整體的構(gòu)思，通過各種途徑了解全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的發(fā)展從硬幣的放入，分類，計(jì)數(shù)，再到捆扎構(gòu)思出需要用到的機(jī)構(gòu)和原理，確定系統(tǒng)總體方案、電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速；其次就是方案的實(shí)現(xiàn)，確定零部件的參數(shù)，繪制件圖；最后整理資料，撰寫設(shè)計(jì)說明。關(guān)鍵詞：捆軋機(jī)、滑道、光敏傳感器、膜片目錄1緒論51.1研究全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的目的和意義51.2全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)國內(nèi)外發(fā)展概述51.3本課題的主要研究內(nèi)容51.4研究思路、方法和步驟61.5全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的工作原理及作用62方案確定62.1電源72.2總體參數(shù)72.3振動(dòng)料斗72.3.1驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)72.4分離步驟82.5計(jì)數(shù)步驟82.6電路設(shè)計(jì)82.7總體方案圖繪制93全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算93.1總體尺寸要求93.2振動(dòng)料斗設(shè)計(jì)93.3傳動(dòng)設(shè)計(jì)93.3.1電動(dòng)機(jī)的選型93.3.2電機(jī)轉(zhuǎn)速103.3.3電機(jī)功率113.3.4電機(jī)材料113.3.5電動(dòng)機(jī)的選擇113.3.6皮帶輪的設(shè)計(jì)要求123.3.7帶輪的材料123.3.8皮帶輪的結(jié)構(gòu)123.3.9皮帶輪相關(guān)計(jì)算133.3.10帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153.3.11皮帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)163.3.12錐齒輪的設(shè)計(jì)173.4導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)203.4.1直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的概述203.4.2硬幣導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求213.5轉(zhuǎn)盤的加工設(shè)計(jì)223.6傳感器的選用273.7自動(dòng)捆軋機(jī)設(shè)計(jì)283.7.1定位機(jī)械手設(shè)計(jì)283.7.2定位機(jī)械手電機(jī)323.7.3定位機(jī)械手絲杠設(shè)計(jì)353.7.4送紙及包卷功能設(shè)計(jì)413.8機(jī)架的設(shè)計(jì)424環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性分析434.1節(jié)能環(huán)保性分析434.2經(jīng)濟(jì)性分析434.3結(jié)束語435參考文獻(xiàn)461 緒論1.1 研究全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的目的和意義大面值貨幣電子化、小面值貨幣硬幣化是世界各國貨幣發(fā)行的趨勢。在銀行自動(dòng)售貨機(jī)、公交車等一些特殊部門要對(duì)大量的硬幣進(jìn)行高效的處理，如計(jì)數(shù)、分類、包裝等以使其再流通，無人售票車、投幣電話等需要對(duì)硬幣進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別。研究本課題可以極大的方便我們的生活，提高工作效率，全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)能夠?qū)Υ罅康挠矌胚M(jìn)行高速計(jì)數(shù)和捆扎,并且還具有一定的清分功能,是一種實(shí)用高效的產(chǎn)品。1.2 全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)國內(nèi)外發(fā)展概述硬幣清分機(jī)至今已有30年的歷史，發(fā)展到今天，硬幣清分機(jī)已具有可靠的傳動(dòng)系統(tǒng)和先進(jìn)的計(jì)數(shù)清分功能，其智能化的設(shè)計(jì)為解決硬幣清點(diǎn)的困難提供了完美的選擇。由于國外硬幣清分機(jī)發(fā)展比較早，其技術(shù)也較為成熟。硬幣清分機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)具有低噪聲、傳動(dòng)平穩(wěn)、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)；計(jì)數(shù)功能采用光敏傳感器，有功能齊全，操作更簡便等優(yōu)點(diǎn)；采用數(shù)字顯示屏，進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，全面顯示硬幣的數(shù)量等信息。硬幣清分機(jī)國內(nèi)生產(chǎn)：在國內(nèi)，清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、蘇州大學(xué)、福州大學(xué)等多家單位均對(duì)如何進(jìn)行正確的硬幣識(shí)別做過深入研究，在機(jī)理上普遍采用電渦流法。這些單位的研究在可能涉及的硬幣范圍內(nèi)取得了較好的效果，但對(duì)硬幣的鑒別都局限于項(xiàng)目本身，存在不系統(tǒng)、不完整，對(duì)偽幣效果識(shí)別不好等問題。綜合來看，當(dāng)今國內(nèi)外硬幣清分裝置，或者設(shè)計(jì)原理簡單，抗振動(dòng)、抗電磁干擾能力差，識(shí)別偽幣能力差；要么制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、缺少實(shí)用價(jià)值。 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容本課題主要研究的內(nèi)容是：1、全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)采用物理技術(shù)進(jìn)行清分，設(shè)計(jì)原理簡單，能對(duì)國內(nèi)新版硬幣進(jìn)行快速清分，但不具備辯偽功能。2、該機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬幣個(gè)數(shù)定量的進(jìn)行清分捆扎。3、機(jī)器可以將硬幣的清分和捆扎一次性完成，省略中途人為操作的麻煩。1.4 研究思路、方法和步驟（一）、首先要對(duì)全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)要有整體的構(gòu)思，通過各種途徑了解全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的發(fā)展從硬幣的放入，分類，計(jì)數(shù)，再到捆扎構(gòu)思出需要用到的機(jī)構(gòu)和原理。（二）、因?yàn)橐淮涡钥赡苄枰湃氪罅康幕祀s的硬幣，所以設(shè)計(jì)成振動(dòng)料斗，在振動(dòng)料斗的作用下使硬幣在進(jìn)入滑道前排列定向依次進(jìn)入滑道，在滑道上開有小槽，使不和規(guī)格的硬幣落入下面的槽中。（三）、該機(jī)器采用光敏傳感器作為基本傳感器進(jìn)行硬幣的計(jì)數(shù)，在硬幣進(jìn)槽的途中放置光電三極管作為檢測元件。當(dāng)硬幣通過時(shí)，接收端會(huì)收到光信號(hào)，并且通過LED數(shù)碼顯示管將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來。（四)、最后的捆扎采用的是塑料薄膜對(duì)已經(jīng)分好的成堆硬幣進(jìn)行纏繞，然后通過熱封薄膜的作用進(jìn)行固定。1.5 全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的工作原理及作用具體的分離步驟是這樣的，首先混幣通過傳輸裝置，定時(shí)定量的（定時(shí)定量的目的在于防止一次送進(jìn)過多的硬幣而導(dǎo)致分離盤負(fù)擔(dān)過大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤，起先我們分離的是幣值為1分的硬幣，所以第一個(gè)傳感器擋幣塊與導(dǎo)軌的距離設(shè)計(jì)的要比1分的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標(biāo)準(zhǔn)再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的分離效果，我們確定一個(gè)合適的直徑，這樣一來，1分的硬幣和其它幣值的硬幣就區(qū)分了出來。 其工作原理如下：啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)分離盤，使得分離盤轉(zhuǎn)動(dòng)，則分離盤中的硬幣作離心運(yùn)動(dòng)，硬幣被撥到導(dǎo)軌中（導(dǎo)軌上端對(duì)應(yīng)6個(gè)傳感器擋幣塊,擋幣塊與導(dǎo)軌的距離大小循序從上到下依次變大），然后根據(jù)硬幣的尺寸由小到大的循序?qū)鯉艍K與導(dǎo)軌之間的距離進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)不同直徑的硬幣進(jìn)行分離。2 方案確定該全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的坐標(biāo)形式是球坐標(biāo)式，其臂部的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)組成，即沿X軸的伸縮，繞Y軸的俯仰和繞Z軸的回轉(zhuǎn)。這種機(jī)械手臂部的俯仰運(yùn)動(dòng)能抓取到地面上的物件，為了使手部能夠適應(yīng)被抓取對(duì)象方位的要求，常常設(shè)有手腕上下擺動(dòng)，使其手部保持水平位置或其它狀態(tài)。這種形式的機(jī)械手具有動(dòng)作靈活，占地面積小而工作范圍大等特點(diǎn)，它適用于沿伸縮方向向外作業(yè)的傳動(dòng)形式。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，此外，臂部擺角的誤差通過手臂會(huì)引起手部中心處的誤差放大。2.1 電源電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供所有部件所需要的電能。電源功率的大小，電流和電壓是否穩(wěn)定，將直接影響電機(jī)、控制元件和電腦等的工作性能和使用壽命。電源涉及到電壓和頻率，各國的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，電頻率歐洲為60Hz，中國為50Hz；電壓的選取則要根據(jù)實(shí)際情況的需要，主要是電纜能承受的范圍內(nèi)選取，一般情況下，功率不大，都選取AC220V作為動(dòng)力電源，根據(jù)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，本篇中全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的電機(jī)采用常用的3相交流電壓AC220V，50Hz的電制。2.2 總體參數(shù)全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)有幾大部件：1、電機(jī)，2、振動(dòng)料斗，3、滑軌，4、捆軋機(jī)，5、皮帶系統(tǒng)，本篇；論文的全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)有如下參數(shù)：電機(jī)型號(hào)YL55-4電制220V/50Hz電機(jī)功率55W電機(jī)轉(zhuǎn)速150rpm驅(qū)動(dòng)方式電驅(qū)動(dòng)控制方式PLC控制重量5kg2.3 振動(dòng)料斗2.3.1 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸，在料斗中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)料斗的硬幣在驅(qū)動(dòng)輪的作用下，不至于在料斗中卡死，從而實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)料斗的作用。2.4 分離步驟具體的分離步驟是這樣的，首先混幣通過傳輸裝置，定時(shí)定量的（定時(shí)定量的目的在于防止一次送進(jìn)過多的硬幣而導(dǎo)致分離盤負(fù)擔(dān)過大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤，起先我們分離的是幣值為1分的硬幣，所以第一個(gè)傳感器擋幣塊與導(dǎo)軌的距離設(shè)計(jì)的要比1分的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標(biāo)準(zhǔn)再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的分離效果，我們確定一個(gè)合適的直徑，這樣一來，1分的硬幣和其它幣值的硬幣就區(qū)分了出來。 其工作原理如下：啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)分離盤，使得分離盤轉(zhuǎn)動(dòng)，則分離盤中的硬幣作離心運(yùn)動(dòng)，硬幣被撥到導(dǎo)軌中（導(dǎo)軌上端對(duì)應(yīng)6個(gè)傳感器擋幣塊,擋幣塊與導(dǎo)軌的距離大小循序從上到下依次變大），然后根據(jù)硬幣的尺寸由小到大的循序?qū)鯉艍K與導(dǎo)軌之間的距離進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)不同直徑的硬幣進(jìn)行分離。其裝置簡圖如圖1所示2.5 計(jì)數(shù)步驟本系統(tǒng)采取的是利用光敏傳感器作為基本傳感器進(jìn)行硬幣的計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)裝置是用光電三極管作為檢測元件。 當(dāng)硬幣陸續(xù)通過導(dǎo)軌所指位置時(shí)，接收端會(huì)收到光信號(hào)，通過一個(gè)就會(huì)收到一個(gè)光信號(hào)，通過N個(gè)就會(huì)收到N個(gè)光信號(hào)，同時(shí)在其輸出端輸出N個(gè)電脈沖信號(hào)。采用一單片機(jī)對(duì)輸出的電脈沖信號(hào)的下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且通過LED數(shù)碼顯示管將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來。2.6 電路設(shè)計(jì)為了滿足上述系統(tǒng)的正常工作，我們可以采用可編程控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以采用單片機(jī)自行開發(fā)印制電路板。前者開發(fā)周期短，抗干擾能力強(qiáng)，但作為批量生產(chǎn)，其價(jià)格昂貴，保密性不好，他人易于模仿。后者開發(fā)時(shí)須投入一些人力物力，對(duì)于只有開關(guān)量輸入、輸出的控制系統(tǒng)，干擾比較容易解決，只要電路板布線合理一些、整線布線注意一下就可以了。所以，本機(jī)的采用的硬件電路設(shè)計(jì)如圖。2.7 總體方案圖繪制出總裝圖后描述！3 全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的計(jì)算主要分為V型皮帶傳動(dòng)計(jì)算、錐齒輪計(jì)算、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)盤的加工設(shè)計(jì)、傳感器的選用等等，下面我們就一一來進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。3.1 總體尺寸要求電機(jī)型號(hào)YL55-4電制220V/50Hz電機(jī)功率55W電機(jī)轉(zhuǎn)速150rpm驅(qū)動(dòng)方式電驅(qū)動(dòng)控制方式PLC控制重量5kg具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖紙。3.2 振動(dòng)料斗設(shè)計(jì)出圖后描述！3.3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.3.1 電動(dòng)機(jī)的選型考慮到設(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)機(jī)適用對(duì)象為零售業(yè)、銀行和個(gè)體商戶戶,故電動(dòng)機(jī)電壓應(yīng)選用220V.再考慮到所受的載荷不大,所需動(dòng)力不是很大,選用小功率的電動(dòng)機(jī).綜合各方面因素,選用YL系列電動(dòng)機(jī).YL系列電動(dòng)機(jī)是新型高效節(jié)能產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點(diǎn),符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC的有關(guān)規(guī)定,并實(shí)現(xiàn)同一機(jī)座號(hào)單、三相異步電動(dòng)機(jī)等級(jí)相同,提高了單、三相電動(dòng)機(jī)的互換性和通用性,被廣泛應(yīng)用于冷凍機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、,小型機(jī)床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面.電機(jī)的基本參數(shù)主要就是電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速，這是電機(jī)的核心參數(shù)，下面將對(duì)電機(jī)的功率按照電機(jī)的使用的21.5%來計(jì)算電機(jī)的功率，使用系數(shù)為21.5%，即使用轉(zhuǎn)速則根據(jù)電機(jī)自身的特性來選取，具體計(jì)算如下。異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。還隨著負(fù)載的大小發(fā)生變化。負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、雙饋異步電機(jī)和交流換向器電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機(jī)為異步電機(jī)。 普通異步電機(jī)的定子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。因此，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。異步電機(jī)還便于派生成各種防護(hù)型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)吸取無功勵(lì)磁功率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)、壓縮機(jī)等大功率、低轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備，常采用同步電機(jī)。由于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差(交流換向器電動(dòng)機(jī)除外)。對(duì)要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運(yùn)輸機(jī)械、軋機(jī)、大型機(jī)床、印染及造紙機(jī)械等，采用直流電機(jī)較經(jīng)濟(jì)、方便。但隨著大功率電子器件及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調(diào)速的異步電機(jī)的調(diào)速性能及經(jīng)濟(jì)性已可與直流電機(jī)的相媲美。3.3.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)影響到電機(jī)的產(chǎn)生的噪音的大小，同時(shí)也會(huì)伴隨震動(dòng)，轉(zhuǎn)速過快其壽命也將縮短，但是轉(zhuǎn)速過慢，電機(jī)的極數(shù)又會(huì)增多，價(jià)格又會(huì)上漲，所以應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的需要來選取電機(jī)的。選取電機(jī)轉(zhuǎn)速為150rpm。電機(jī)的極數(shù)反映出電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是300r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是150r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是100r/min,8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。繞組的一來一去才能組成回路，也就是磁極對(duì)數(shù)，是成對(duì)出現(xiàn)的，極就是磁極的意思，這些繞組當(dāng)通過電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場，相應(yīng)的就會(huì)有磁極。 三相交流電機(jī)每組線圈都會(huì)產(chǎn)生N、S磁極，每個(gè)電機(jī)每相含有的磁極個(gè)數(shù)就是極數(shù)。由于磁極是成對(duì)出現(xiàn)的，所以電機(jī)有2、4、6、8極之分。本篇的電機(jī)采用4級(jí)。3.3.3 電機(jī)功率全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的電機(jī)功率如下：P=F.V；P全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)電機(jī)功率,kW；F 提供的動(dòng)力,N；V提供的速度；已知，N=100N，V=0.55m/s，所以計(jì)算出P=0.055kW，取P=0.055kW。n=150rpm。3.3.4 電機(jī)材料電機(jī)的材料主要指電機(jī)的外殼材料，由于電機(jī)所處的環(huán)境干燥，所以電機(jī)材料可以使用鑄鐵，同時(shí)其防護(hù)等級(jí)只需取B級(jí)即可滿足本片中全自動(dòng)硬幣清點(diǎn)捆扎機(jī)的要求。3.3.5 電動(dòng)機(jī)的選擇由于運(yùn)輸機(jī)的功率P=55w，可知電動(dòng)機(jī)的功率為PP。又根據(jù)其工作條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，額定電壓為220V，Y型。選用YL25-4，其額定功率為P=55w，額定轉(zhuǎn)速為n1=150 r/min電動(dòng)機(jī)外形安裝尺寸如下表， 型號(hào)尺 寸 （mm）HABCDEGKbb1b2hAABBHAL1Y132M405040252040206606040602040865 電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)：型號(hào):YL801-4電壓:220V功率:0.055KW同步轉(zhuǎn)速:150r/min頻率:50HZ效率:68%功率因數(shù):0.92外形尺寸:654040電動(dòng)機(jī)的安裝方式：選擇IBM3型3.3.6 皮帶輪的設(shè)計(jì)要求 電動(dòng)機(jī)皮帶輪的設(shè)計(jì) 主軸皮帶輪的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)皮帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡，輪槽工作面要經(jīng)過精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。3.3.7 帶輪的材料 此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號(hào)為HT200。3.3.8 皮帶輪的結(jié)構(gòu)鑄鐵制皮帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：實(shí)心式腹板式孔板式橢圓輪輻式. 當(dāng)帶輪的基準(zhǔn)直徑2.5d(d為軸的直徑，單位為mm)時(shí)，可采用實(shí)心式； 300mm時(shí)，可采用腹板式（當(dāng)100mm時(shí)，可采用孔板式）；300mm時(shí)，可采用輪輻式。3.3.9 皮帶輪相關(guān)計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為0.025KW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,選取傳動(dòng)比為i=3.9,采用普通皮帶傳動(dòng).1.確定計(jì)算功率P由參考資料1表8-6查得工作情況系數(shù) KA=1.1,故P=KAP=1.10.55=0.0605KW2.選取帶型根據(jù)P，n 由參考資料1圖8-9確定選用Z型3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑由1表8-3和表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=71mm則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=i d=3.971=276.9mm根據(jù)參考資料1表8-7 取d=280mm按參考資料1式(8-13)驗(yàn)算帶的速度 V=m/s=5.5735m/s帶的速度合適4.確定皮帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)中心距根據(jù) 0.7(dd1+dd2)a2(dd1+dd2), 即245.7 a120主輪上的包角合適6.計(jì)算皮帶的根數(shù)Z由參考資料1式(8-22)知由n1=1500r/min, dd1=71mm, i=3.9 查由參考文獻(xiàn)1表8-5a和參考文獻(xiàn)1表8-5b,得P=0.31kw, P=0.003kw查參考資料1表8-8,得K=0.92查參考資料1表8-2,得K=1.14 則=1.697 取z=2式(8-22)中 K包角系數(shù) K長度系數(shù) P單根皮帶的基本額定功率 P計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí),單根皮帶額定功率的增量7.計(jì)算預(yù)緊力F由參考資料1式(8-23)知 F=查參考資料1表8-4, 得q=0.06kg/m,故 F=49.687584N8.計(jì)算作用在軸上的壓軸力F由參考資料1式(8-24), 得F=192.3N3.3.10 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸，參考文獻(xiàn)1表（8-10），帶輪的其它結(jié)構(gòu)尺寸可參照參考文獻(xiàn)1圖（8-12）所列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，確定了帶輪的各部分尺寸后，即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應(yīng)的技術(shù)條件等。 由以上的計(jì)算可知：電動(dòng)機(jī)的皮帶輪選實(shí)心式；主軸皮帶輪選腹板式。3.3.11 皮帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 圖 3-1 皮帶輪的輪槽尺寸皮帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3-1 表 3-1注：電動(dòng)機(jī)皮帶輪L=(1.52)d, B1.5d時(shí)，L=B，此處L=28=(1.82)d, d為軸的直徑，此處=2d 主軸皮帶輪L=（1.52）d, 當(dāng)B1.5d時(shí)，L=B,此處L=28=B 此處=B=73.3.12 錐齒輪的設(shè)計(jì)選用直齒錐形齒輪,取錐齒輪傳動(dòng)效率=0.95,小錐齒輪傳動(dòng)功率為P=0.05225,轉(zhuǎn)速n=384.6r/min.傳動(dòng)比i=2.一、選擇齒輪材料 小齒輪用45調(diào)質(zhì),齒面硬度200-230HBS 大齒輪用45調(diào)質(zhì),齒面硬度170-200HBS 根據(jù)齒面硬度中值,按參考資料2圖17-1中MQ線查得 小齒輪=565MPa 大齒輪=545MPa二、選定齒輪精度等級(jí) 根據(jù)工作情況,選用8級(jí)精度三、按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪分度直徑 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩TT=9550P/n=95500.5225/384.6=12.97Nm齒數(shù)比u=i=2配對(duì)材料系數(shù)C 查參考資料2表17-18,得C=1載荷系數(shù) 根據(jù)載荷情況,齒輪精度和齒輪結(jié)構(gòu)位置取K=1.5 (5)許用應(yīng)力 =0.9=0.9565=509MPa =0.9=0.9545=491MPa 取小值,所以=491MPa（6）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d =52mm四、計(jì)算主要尺寸與參數(shù)(1)選定小齒輪齒數(shù)z 由參考資料2圖17-18,并根據(jù)小齒輪直徑,齒面硬度選定z=20,則z= zu=40(2)確定模數(shù)m =52/20=2.6mm 取標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm(3)計(jì)算分度圓直徑, =m z=50mm =m z=100mm(4)計(jì)算分錐角, =arc tan(z/ z)=arc tan(20/40)=26.565 =90-=63.435計(jì)算錐距R R=55.9mm計(jì)算輪齒寬度b 取=0.33b=R=55.9=18.447mm 取b=20mm計(jì)算齒頂圓直徑, =12.5=2.5mm =54.59mm =102.2mm計(jì)算平均圓周速度 =41.75mm =0.84m/s錐齒輪傳動(dòng)參數(shù)見表3-2 表 3-2 參數(shù)代號(hào)參數(shù)值小齒輪大齒輪齒形角2020大端面模數(shù)m2.52.5傳動(dòng)比i22齒數(shù)z2040分錐角26.56563.435分度圓直徑d50100錐距R55.955.9齒寬系數(shù)0.330.33齒寬b2020齒頂高2.52.5齒高h(yuǎn)5.55.5齒根高33齒頂圓直徑54.5102.2齒根角3.073.07齒頂角3.073.07頂錐角29.63566.505根錐角23.49560.365安裝距A7253外錐角高48.8822.76五 、小錐齒輪零件圖如下3.4 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)3.4.1 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的概述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的作用是用來支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件按給定的方向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌可以是一個(gè)專門的零件，也可以是一個(gè)零件上起導(dǎo)向作用的部分?；瑒?dòng)摩擦導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)件直接接觸。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、接觸剛度大；缺點(diǎn)是摩擦阻力大、磨損快、低速運(yùn)動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。按照機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，一個(gè)剛體在空間有六個(gè)自由度，即沿x、y、z軸移動(dòng)和繞它們轉(zhuǎn)動(dòng)（圖）。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，必須限制運(yùn)動(dòng)件的五個(gè)自由度，僅保留沿一個(gè)方向移動(dòng)的自由度。導(dǎo)軌的導(dǎo)向面有棱柱面和圓柱面兩種基本型式。 圖 導(dǎo)軌的導(dǎo)向原理 以棱柱面相接觸的零件只有沿一個(gè)方向移動(dòng)的自由度，如圖3-29b、c、d所示的棱柱面導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)件只能沿x方向移動(dòng)。棱柱面由幾個(gè)平面組成，但從便于制造、裝配和檢驗(yàn)出發(fā)，平面的數(shù)目應(yīng)盡量少，圖中的棱柱面導(dǎo)軌由兩個(gè)窄長導(dǎo)向平面組成。限制運(yùn)動(dòng)件自由度的面，可以集中在一根導(dǎo)軌上，但為提高導(dǎo)軌的承載能力和抵抗傾復(fù)力矩的能力，絕大多數(shù)情況是采用兩根導(dǎo)軌。以圓柱面相配合的兩個(gè)零件，有繞圓柱面軸線轉(zhuǎn)動(dòng)及沿此軸線移動(dòng)的兩個(gè)自由度，在限制轉(zhuǎn)動(dòng)這一自由度后，則只有沿其軸線方向移動(dòng)的自由度（圖）。3.4.2 硬幣導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求 一、導(dǎo)軌的基本要求1、導(dǎo)向精度高。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)件按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度，它主要取決于導(dǎo)軌本身的幾何精度及導(dǎo)軌配合間隙。導(dǎo)軌的幾何精度可用線值或角值表示。 圖 導(dǎo)軌的幾何角度 （1）導(dǎo)軌在垂直平面和水平面內(nèi)的直線度 如圖3-30a、b所示，理想的導(dǎo)軌面與垂直平面A-A或水平面B-B的交線均應(yīng)為一條理想直線，但由于存在制造誤差，致使交線的實(shí)際輪廓偏離理想直線，其最大偏差量即為導(dǎo)軌全長在垂直平面（圖3-30a）和水平面（圖3-30b）內(nèi)的直線度誤差。 （2）導(dǎo)軌面間的平行度 圖3-30c所示為導(dǎo)軌面間的平行度誤差。設(shè)V形導(dǎo)軌沒有誤差，平面導(dǎo)軌縱向有傾斜，由此產(chǎn)生的誤差即為導(dǎo)軌間的平行度誤差。導(dǎo)軌間的平行度誤差一般以角度值表示，這項(xiàng)誤差會(huì)使運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生“扭曲”。2、運(yùn)動(dòng)輕便、平穩(wěn)、低速時(shí)無爬行現(xiàn)象。導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)性主要表現(xiàn)在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌速度的不均勻，使運(yùn)動(dòng)件出現(xiàn)時(shí)快時(shí)慢、時(shí)動(dòng)時(shí)停的爬行現(xiàn)象。爬行現(xiàn)象主要取決于導(dǎo)軌副中摩擦力的大小及其穩(wěn)定性。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選擇導(dǎo)軌的類型、材料、配合間隙、配合表面的幾何形狀精度及潤滑方式。 3、耐磨性好。導(dǎo)軌的初始精度由制造保證，而導(dǎo)軌在使用過程中的精度保持性則與導(dǎo)軌面的耐磨性密切相關(guān)。該導(dǎo)軌的主要作用是引導(dǎo)硬幣流出，：所受摩擦力主要是來自于硬幣，硬幣與導(dǎo)軌之間要不斷的重復(fù)摩擦，所以導(dǎo)軌需要耐磨性很好，而且導(dǎo)軌受到一定的的沖擊力導(dǎo)軌表面的粗糙度及硬度、潤滑狀況和導(dǎo)軌表面壓強(qiáng)的大小。4、對(duì)溫度變化的不敏感性。即導(dǎo)軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。導(dǎo)軌的選材選用45號(hào)鋼。表面要鍍化學(xué)鎳。5、足夠的剛度。在載荷的作用下，導(dǎo)軌的變形不應(yīng)超過允許值。當(dāng)剛度不足不僅會(huì)降低導(dǎo)向精度，還會(huì)加快導(dǎo)軌面的磨損。因此導(dǎo)軌的尺寸設(shè)計(jì)為長度397mm，寬度為4mm。材料為45#鋼，保證在硬幣流通的載荷下保證足夠的剛度。6、結(jié)構(gòu)工藝性好。導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造、檢驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。該導(dǎo)軌的外形簡單。為簡單的矩形。 本次設(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)的，因此對(duì)于導(dǎo)軌的材質(zhì)要求為45#鋼。此外導(dǎo)軌的表面要足夠光滑，所以導(dǎo)軌的裝配面及兩工作面鍍好需要再次拋光處理，去除表面的銳邊及毛刺。因?yàn)閷?dǎo)軌引導(dǎo)硬幣的流通，所以經(jīng)受一定的沖擊力。所以固定的方式要求要高。導(dǎo)軌表面加工5個(gè)沉頭定位孔，以保證導(dǎo)軌的穩(wěn)定性。3.5 轉(zhuǎn)盤的加工設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì) 盤類零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，最重要的是將有相互行位公差要求的加工面安排在一道工序內(nèi)，在一次裝夾下完成加工，消除二次裝夾誤差。 1、精加工（圖1）圖1 轉(zhuǎn)盤 若用圖2所示的立式多刀自動(dòng)車床加工，加工工藝為： （1） 精車大平面。安排左、右其中一個(gè)刀架車平面，另一個(gè)刀架車內(nèi)孔（170mm、28mm）。 （2）再精車基準(zhǔn)A面。安排左、右其中一個(gè)刀架車平面，另一個(gè)刀架車內(nèi)孔（60mm）和外圓（75mm）。圖2 立式多刀自動(dòng)車床 該工藝受機(jī)床動(dòng)作功能限制75mm孔與28mm孔不能在同一工序內(nèi)完成，需正反兩次裝夾加工，由于重復(fù)定位誤差及夾具制造誤差的存在，很難穩(wěn)定滿足產(chǎn)品兩孔的同軸度要求。 為滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)定控制產(chǎn)品質(zhì)量，可采用如圖3的數(shù)控車床加工，工藝設(shè)計(jì)上利用數(shù)控車床的自動(dòng)換刀功能采用內(nèi)孔背鏜刀用程序控制從A面加工28mm內(nèi)孔，將75mm、28mm安排在同一道工序內(nèi)加工完成。避免重復(fù)定位誤差及夾具制造誤差對(duì)加工精度的影響，保證產(chǎn)品0.03mm的同軸度要求。圖 立式數(shù)控車床 2、工裝設(shè)計(jì) 數(shù)控車床的主要裝夾工具是卡盤，設(shè)計(jì)使用時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮卡盤的定心精度，避免工件夾緊變形和抬起現(xiàn)象。 (1)、保證定心精度因?yàn)檠b盤的加工面與裝夾面有較高的同軸度要求，卡盤的卡爪一般要在設(shè)備本身 經(jīng)過“自車”來保證定位面與主軸軸線同心度?！白攒嚒睍r(shí)應(yīng)盡量模擬在加工狀態(tài)下自車，卡爪“自車”后的圓弧面直徑應(yīng)與工件的卡緊外圓直徑盡量一致。另外，“自車”反爪時(shí) 最好漲緊一個(gè)輔具。3、保證端面跳動(dòng)精度工件的軸向定位支撐可以通過調(diào)整或“自車”來保證定位點(diǎn)“共面”。但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪卡盤，卡爪要在卡爪座內(nèi)移動(dòng)，必然要存在一定的滑動(dòng)間隙。在夾緊過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生 。工件“抬起”現(xiàn)象。當(dāng)工件要求加工面與定位面之間有較嚴(yán)的跳動(dòng)要求時(shí)，統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪卡盤是很難保證裝夾精度的。為保證內(nèi)孔、外圓的同軸度要求必須將它們安排在同一道工序內(nèi)完成（大平面向上裝夾）?？墒枪ぜ婕庸面時(shí)，要保證圖示跳動(dòng)要求，加工時(shí)必須保證工件的定位面緊貼卡盤的軸向定位面。若采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪盤裝夾很難滿足加工要求。因此，應(yīng)采用帶有“向下拉力”的卡盤，工件夾緊時(shí)，有一個(gè)向下的分力將工件緊貼定位面。4、機(jī)床結(jié)構(gòu)的選擇方案： (1) 臥式“簡易數(shù)控車床”（如圖10）。這種機(jī)床采用平床身的布局，機(jī)床的制造工藝性好，便于導(dǎo)軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架，可提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使滑板橫向尺寸較長，從而加大了機(jī)床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。該設(shè)備的主要特點(diǎn)是具備兩軸聯(lián)動(dòng)功能并且設(shè)備價(jià)格便宜。但是之所以稱其為“簡易數(shù)控車床”是因?yàn)樗闹鬏S不能無級(jí)調(diào)速、刀架裝刀數(shù)量較少、快移速度慢、無自動(dòng)排屑機(jī)構(gòu)，床身整體結(jié)構(gòu)比數(shù)控臥式車床的剛性差、加工精度低。但是該設(shè)備經(jīng)過多年改進(jìn)，技術(shù)成熟、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，加工精度可達(dá)IT7IT8，可用于零件的粗加工、半精加工和簡單的型面加工。圖10 臥式簡易數(shù)控車床 (2) 臥式數(shù)控車床（如圖11）。這類機(jī)床結(jié)構(gòu)一般有斜床身結(jié)構(gòu)和平床身斜滑板結(jié)構(gòu)兩種布局。導(dǎo)軌傾斜的角度小，排屑不便；傾斜角度大，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況差。其傾斜角度的大小還直接影響機(jī)床外形尺寸高度與寬度的比例。綜合考慮以上因素，中小規(guī)格的數(shù)控車床，其床身的傾斜度以60為宜。其中平床身斜滑板結(jié)構(gòu)。圖11 臥式數(shù)控車床 一方面具有水平床身工藝性好的特點(diǎn)，另一方面機(jī)床又具有斜床身結(jié)構(gòu)寬度方向的尺寸小、排屑方便、機(jī)床占地面積小，外形美觀，容易實(shí)現(xiàn)封閉式保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。這兩種布局形式被中、小型數(shù)控車床所普遍采用。在選擇時(shí)，整體斜床身結(jié)構(gòu)的剛性略高于平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，設(shè)備價(jià)格也略高一些。當(dāng)存在重切削加工內(nèi)容時(shí)最好選用整體斜床身結(jié)構(gòu)。臥式數(shù)控車床比較適宜軸類零件及直徑較?。?00mm）重量較輕（10kg）的盤類零件的加工。 (3) 立式數(shù)控車床。與臥式數(shù)控車床最大的區(qū)別是主軸與水平方向垂直，適宜直徑較大、較重的盤類、輪轂類工件，工件裝卸方便、定位可靠，便于組成加工自動(dòng)線。另外德國埃馬克公司研制的倒置式數(shù)控車，是對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種革新，它更有利于組成自動(dòng)線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料。但是此類設(shè)備價(jià)格較高，一般轎車用的盤類零件由于批量大、直徑小比較適宜選用。 考慮到轉(zhuǎn)盤的精度要求較高，且批量小，直徑小。但是本著降低生產(chǎn)成本的目的，最終選定如圖11的臥式數(shù)控車床。 2、刀塔結(jié)構(gòu)的選擇 圖12為立式刀塔，該結(jié)構(gòu)刀具的安裝數(shù)量較多，適宜加工工件高度不高盤類零件。若加工類似輪轂這樣需要鏜深孔的工件，則適宜選擇圖13所示的臥式刀塔，因?yàn)榈毒邞疑钶^長，選擇立式刀塔，刀具的干涉半徑較小，裝刀的數(shù)量將受到限制。為避免干涉，實(shí)際裝刀數(shù)量將減少。圖12 立式刀塔圖13 臥式刀塔因?yàn)樵摫P的高度適中，鏜孔深度一般，最終確定選用選用圖12所示立式刀塔。3.6 傳感器的選用該機(jī)器選用的計(jì)數(shù)傳感器為光感傳感器，光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個(gè)嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負(fù)載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時(shí)，它與普通二極管一樣，反向電流很?。ˋ），稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時(shí)，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。當(dāng)一個(gè)硬幣被擋幣塊擋住，碰到傳感器落下后，會(huì)將光信號(hào)傳輸給傳感器，然后光感傳感器再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。最終將計(jì)數(shù)的結(jié)果通過液晶數(shù)碼管體現(xiàn)出來，即實(shí)現(xiàn)硬幣的計(jì)數(shù)。3.7 自動(dòng)捆軋機(jī)設(shè)計(jì)硬幣經(jīng)過振動(dòng)送料機(jī)的兩次分選后經(jīng)過滑道直接滑入裝幣筒中?；郎弦惭b光電記數(shù)裝置和電磁鐵隔板防滿裝置，光電記數(shù)裝置是用來控制硬幣滑入幣筒的數(shù)量，每次記數(shù)為50枚。電磁鐵隔板的作用是防滿，每次滑入幣筒的硬幣如果滿了，電磁鐵隔板就擋在滑道上，使硬幣不再滑入幣筒。3.7.1 定位機(jī)械手設(shè)計(jì)手部手部是用來直接抓取或握緊（或吸附）工件的部件。由于被抓握工件的形狀、尺寸大小、輕重和材料的性能、表面狀況等不同，工業(yè)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是多種多樣的，大部分的手部結(jié)構(gòu)都是根據(jù)工件的要求而設(shè)計(jì)的。常用的手部結(jié)構(gòu)有夾鉗式、氣吸式、電磁式以及其他形式。夾鉗式手部設(shè)計(jì)的基本要求：應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力；手指應(yīng)應(yīng)具有一定的開閉范圍、應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾緊精度；要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高；應(yīng)考慮通用性和特殊要求。臂部及機(jī)身臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。作用是支承腕部和手部（包括工件與工具）。并帶動(dòng)他們作空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的是把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)則由腕部的自由度實(shí)現(xiàn)。因而機(jī)械手的臂部一般具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求：即手部的伸縮 左右回轉(zhuǎn)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。機(jī)身是直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降 回轉(zhuǎn)和俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因而其設(shè)計(jì)與臂部的設(shè)計(jì)經(jīng)常一起考慮。機(jī)身可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。臂部設(shè)計(jì)的基本要求為：a承載能力大，剛度好，自重輕；運(yùn)動(dòng)速度高，慣性小；臂部運(yùn)動(dòng)應(yīng)靈活；位置精度要高。除上面提到的要求外，還要保證機(jī)械手的通用性要好，能適應(yīng)在不同環(huán)境作業(yè)的要求：工藝性要好，便于安裝和加工;用于高溫環(huán)境作業(yè)的機(jī)械手，還要考慮隔熱和冷卻；用于粉塵大作業(yè)區(qū)的機(jī)械手，還要設(shè)置防塵裝置等。這方面的設(shè)計(jì)需要根據(jù)機(jī)械手工作環(huán)境條件進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。綜上所述，本機(jī)械手的設(shè)計(jì)，臂部選用雙導(dǎo)向桿伸縮結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)為手臂的伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿只受拉壓作用，受力簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，外形整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括3個(gè)運(yùn)動(dòng)：。臂部運(yùn)動(dòng)的目的是把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)(方位)則由腕部的自由度實(shí)現(xiàn)。因而機(jī)械手的臂部一般具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求:即手部的伸縮 回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)。臂部的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(油缸或氣缸)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況看，他在工作中既直接承受腕部 手部和工件的靜 動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，因而它的結(jié)構(gòu) 工作范圍 靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能。(1)臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。提高支撐剛度和合理選擇支撐間的距離。合理布置作用力的位置和方向。盡可能使結(jié)構(gòu)簡單化水平放置的手臂，應(yīng)該增加導(dǎo)向桿的剛度提高活塞和缸體內(nèi)徑配合精度，以提高手臂伸縮時(shí)的剛度。(2)臂部要運(yùn)動(dòng)速度高，慣性小。 機(jī)械手手部的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在內(nèi)，在大部分行程上平均移動(dòng)速度為回轉(zhuǎn)角速度在。平均回轉(zhuǎn)速度為在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。減少慣性沖擊的措施有： 減少臂部運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)度材料減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手運(yùn)動(dòng)順序時(shí)，先縮回回轉(zhuǎn)(或先回轉(zhuǎn)后伸)，盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。(3)臂部動(dòng)作應(yīng)靈活。為減少臂部運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。對(duì)于懸臂式機(jī)械手，其傳動(dòng)件、導(dǎo)向件和定位件布置應(yīng)合理，使臂部運(yùn)動(dòng)盡可能保持平衡，以減少對(duì)升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計(jì)算使之滿足不自鎖的條件。(4)位置精度要高。通常先進(jìn)行粗略的估算，或類比同類型的結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。如此反復(fù)數(shù)次，繪出最終的結(jié)構(gòu)。根據(jù)液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的負(fù)載、摩擦、慣性等幾個(gè)方面的阻力，來確定液壓缸所需要的驅(qū)動(dòng)力。液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算為 式中 摩擦阻力（N）.臂部運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)件表面間的摩擦力。 密封裝置處的摩擦阻力（N） 油缸回油腔低壓油造成的阻力，一般背壓阻力較小，可取 臂部啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)活塞桿上受到的平均慣性力（N）圖3-2：支臂受力示意圖根據(jù)升降ZP。又根據(jù)其工作條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，額定電壓為220V，Y型。選用Y25M-4，其額定功率為P=25w，額定轉(zhuǎn)速為n1=150 r/min電動(dòng)機(jī)外形安裝尺寸如下表， 型號(hào)尺 寸 （mm）HABCDEGKbb1b2hAABBHAL1Y132M4050402520402066060406020408653.7.3 定位機(jī)械手絲杠設(shè)計(jì)絲杠是用來推動(dòng)縱向平移的部件。由于橫向機(jī)構(gòu)的形狀、尺寸大小、輕重和材料的性能、表面狀況等不同，絲杠的結(jié)構(gòu)要有足夠的強(qiáng)度和韌性來推動(dòng)橫向機(jī)構(gòu)的平移，所以選用強(qiáng)度比較高的材料40Cr，而在橫向機(jī)構(gòu)的中心處鉆絲杠孔。絲杠的基本要求：應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度及韌性；絲杠的表面光潔度姚高；絲杠應(yīng)和電機(jī)固定牢靠；應(yīng)考慮通用性和特殊要求。絲杠材料查表5-11選擇螺桿的材料為40Cr,螺紋部分采用表面淬火處理；選擇螺母的材料為ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅）。絲杠螺紋數(shù)據(jù)的初步設(shè)計(jì)與校核選用梯形螺紋，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB5796.3-86），試選絲杠螺紋的公稱直徑d=25mm，則其對(duì)應(yīng)的其它參數(shù)為：螺距P=5mm，中徑d2=20,小徑d3=18mm；（1）螺紋升角和當(dāng)量摩擦角，及自鎖性校核，則5.576；梯形螺紋的牙型角；查表5-12知，螺桿-螺母材料為鋼-青銅的摩擦系數(shù)為，則當(dāng)量摩擦角；由知螺桿螺旋副滿足自鎖條件。 (2)螺桿上螺紋的軸向力的確定假設(shè)在手臂上移動(dòng)的手爪及其輔助機(jī)構(gòu)的質(zhì)量為m=15kg，在設(shè)計(jì)中考慮留出預(yù)留量，則徑向力，取，則249N；根據(jù)力的合成原理，知其軸向力249*tan5.576=19.8N；（3）螺紋副耐磨性計(jì)算如下圖所示： 螺旋副傳動(dòng)螺紋工作面上的耐磨性條件是 根據(jù)螺桿螺母的材料和螺旋副的轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低，查表5-12，取滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力p=14Mpa,摩擦系數(shù)f=0.09;對(duì)于整體螺母，磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不能過多，故取，則H=6mm；對(duì)于梯形螺紋，h=0.5P=0.5*5=2.5mm; 則所以此設(shè)計(jì)的螺紋滿足耐磨性要求。同時(shí)，螺紋工作圈數(shù)S2,所以設(shè)計(jì)的螺桿滿足穩(wěn)定性要求。綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的螺桿螺紋的最終參數(shù)為公稱直徑d=25，螺距P=5，中徑d2=20,小徑d3=18，螺紋升角則5.576，當(dāng)量摩擦角。絲杠螺母的參數(shù)選擇及校核（1）根據(jù)螺桿選擇螺母的螺紋參數(shù)為公稱直徑d=25，中徑d2=20，小徑d3=18，螺距為P=5。螺桿與螺母的螺紋精度配合為：。（2）螺母的材料強(qiáng)度一般都低于螺桿的材料強(qiáng)度，所以要對(duì)螺母的螺紋牙進(jìn)行強(qiáng)度校核。如下圖所示，是將螺母的一圈螺紋沿其大徑展開，則可將這看成是寬度為的懸臂梁 螺母螺紋圈的受力螺紋牙危險(xiǎn)截面a-a的剪切強(qiáng)度條件為；彎曲強(qiáng)度條件為；螺紋牙根部的厚度；彎曲力臂；由表5-13查得螺母材料的許用切應(yīng)力；許用彎曲應(yīng)力；螺紋
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