基于PLC控制的面粉碼垛機(jī)設(shè)計(jì)【碼垛機(jī)械手】【面粉搬運(yùn)與碼垛】【含三維圖Proe及CAD圖紙】

基于PLC控制的面粉碼垛機(jī)設(shè)計(jì)【碼垛機(jī)械手】【面粉搬運(yùn)與碼垛】【含三維圖Proe及CAD圖紙】,碼垛機(jī)械手,面粉搬運(yùn)與碼垛,含三維圖Proe及CAD圖紙,基于,PLC,控制,面粉,碼垛,設(shè)計(jì),機(jī)械手,搬運(yùn),三維,Proe,CAD,圖紙 任務(wù)書 課 題 基于PLC控制的面粉碼垛機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 年 級 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 （簽字） 唐矯燕 學(xué) 院 院 長 （簽字） 2013 年12 月 3 日課題來源企業(yè)項(xiàng)目課題的目的、意義 方便面粉的生產(chǎn)，提高面粉行業(yè)的生產(chǎn)效率，更加方便人們的生活。采用全自動(dòng)的面粉袋碼垛機(jī)使面粉袋碼垛方式的調(diào)整十分方便、簡單。堆垛效率高，可大大節(jié)省人力資源，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化程度高，能夠大大的提高生產(chǎn)效率。 該課題研究的內(nèi)容對排爆機(jī)器人的研究是一項(xiàng)有益的擴(kuò)展，也可以用于機(jī)器人的示教活動(dòng)。使學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，能掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和思路，將學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，將本科四年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合理解和利用，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、研究的能力。強(qiáng)化學(xué)生查閱英文資料的能力和繪圖以及三維建模的能力。要求主要設(shè)計(jì)參數(shù)要求： 該課題將要完成面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，該機(jī)用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碼垛操作，包括動(dòng)力傳遞、擺放機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，也包括電氣控制元件的選型。空面粉袋尺寸為：900*500(長*寬)（單位mm）;裝完面粉后的尺寸：800*400*150（長*寬*高） (單位mm);碼垛數(shù)量：只考慮碼垛四袋面粉，即將四袋面粉呈井字型交叉放置在托盤上；碼垛范圍：800*800*300（長*寬*高）（單位mm）;裝滿面粉后面粉袋重量：50kg;面粉袋的90度交叉放置：通過間歇運(yùn)動(dòng)家機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；抓手形式：鏟子式，工作時(shí)將面粉袋從傳送帶的末端鏟起； 學(xué)生必須具備相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，熟悉Pro/E，UG等軟件使用，具備力學(xué)基礎(chǔ)，了解電機(jī)控制基礎(chǔ)知識(shí)和機(jī)器人相關(guān)基礎(chǔ)，熟悉平行四邊形機(jī)構(gòu)、減速齒輪等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，熟練應(yīng)用繪圖軟件。熟悉機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與控制原理及相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。主要工作量要求： 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1.5萬字以上； 完成設(shè)備總裝配圖，A0圖紙1張； 完成運(yùn)動(dòng)部件圖及關(guān)鍵零件圖，完成控制原理圖，總量A0圖紙1張；課題主要內(nèi)容及進(jìn)度本課題的主要內(nèi)容： 本課題著力于設(shè)計(jì)一種專用于面粉搬運(yùn)與碼垛的機(jī)器人并設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。，該機(jī)用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碼垛操作，包括動(dòng)力傳遞、擺放機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，也包括電氣控制元件的選型。設(shè)計(jì)其基于PLC的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。本課題的進(jìn)度安排：2013.12-2013學(xué)期末 調(diào)研，查找相關(guān)資料，確定方案，準(zhǔn)備開題報(bào)告；2014. 1- 2周 開題答辯，方案修正，零部件設(shè)計(jì)計(jì)算；2012. 2- 7周 完成總裝圖、部分部件圖和零件圖，中期檢查；2012. 8-14周 完成運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)說明書，完成圖紙，準(zhǔn)備答辯工作；2012.15-17周 答辯、修改、歸檔工作。PLC控制面粉碼垛機(jī)器人：星期一前需要弄好開題的東西，外帶一半計(jì)算，簡單的計(jì)算就好，3視圖！星期二要見老師比較急！其他的就等中期答辯前給！請務(wù)必做好點(diǎn)、能看明白！不用太復(fù)雜！注：星期一前請務(wù)必給我我所需要的東西！謝謝！ 畫三視圖是按尺寸來的！機(jī)電工畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: 面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 2012 年 5 月 19 日47 目錄1 前言111課題的背景11.2課題的意義11.3課題的設(shè)計(jì)目的21. 4課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容22 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排和任務(wù)書32.1設(shè)計(jì)進(jìn)度安排32.2設(shè)計(jì)任務(wù)分析32.2.1本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)32.2.2碼垛機(jī)的技術(shù)要求42.2.3尺寸及動(dòng)力分析43 設(shè)計(jì)方案的確定53.1總體方案的論證和選定53.2主要部件方案的確定73.2.1水平方向的移動(dòng)方案73.2.2豎直方向的移動(dòng)方案83.2.3繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)方案83.2.4實(shí)現(xiàn)面粉袋交錯(cuò)放置的方案確定84 設(shè)計(jì)計(jì)算書94.1齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算94.1.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇94.1.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級104.1.3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)104.1.4.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)134.2 絲杠的設(shè)計(jì)與校核134.2.1，螺桿和螺母材料的選擇134.2.2.螺桿螺紋數(shù)據(jù)的初步設(shè)計(jì)與校核134.2.3.螺母的參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)校核174.3 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母傳動(dòng)的齒輪的設(shè)計(jì)與校核184.3.1驅(qū)動(dòng)齒輪的電動(dòng)機(jī)的選擇184.3.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級194.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)194.3.4計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)224.4驅(qū)動(dòng)手爪上下移動(dòng)的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算224.4.1.驅(qū)動(dòng)蝸桿傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇234.4.2選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級234.4.3.校核齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度234.4.4.計(jì)算齒輪的幾何尺寸參數(shù)254.4.5齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算254.5間歇機(jī)構(gòu)（不完全齒輪）的設(shè)計(jì)與計(jì)算254.5.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇254.5.2.不完全齒輪布滿齒后的齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算264.5.2.1.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級264.5.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)274.5.2.3.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)294.5.3不完全齒輪的周節(jié)數(shù)值與首，末齒齒頂高系數(shù)的確定304.5.4.連續(xù)傳動(dòng)性能的校核314.5.5.鎖止弧的設(shè)計(jì)314.5.6.主動(dòng)輪在相鄰兩鎖止弧之間的齒數(shù)354.5.7.不完全齒輪靜止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定354.5.8.繪制工作圖364.6 軸的設(shè)計(jì)與校核365 設(shè)備的安裝與調(diào)試385.1 設(shè)備的安裝385.2設(shè)備的調(diào)試396 設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)40畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)41致謝42參考文獻(xiàn)431 前言11課題的背景 近幾年來，碼垛機(jī)市場發(fā)展十分迅速。隨著科技的發(fā)展，碼垛機(jī)也經(jīng)過了幾年的快速發(fā)展，世界自動(dòng)化碼垛行業(yè)已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，與碼垛機(jī)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也都日漸完善，但是我國的碼垛機(jī)市場還遠(yuǎn)沒有發(fā)展成熟，并且有很大的發(fā)展空間。同一些發(fā)達(dá)國家相比，我們國家在這方面還有很大的差距。隨著科技的進(jìn)步，市場經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，市場經(jīng)濟(jì)體制也在不斷地完善，碼垛機(jī)技術(shù)水平在提高、產(chǎn)品質(zhì)量在上升，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展，因此我國的碼垛機(jī)市場將會(huì)有更光明的前景?，F(xiàn)今，大多數(shù)用戶企業(yè)使用的碼垛方式有四種：一種是人工碼垛；第二種是使用傳統(tǒng)方式的碼垛機(jī)碼垛；第三種是使用碼垛機(jī)器人的方式碼垛；第四種是使用全自動(dòng)的碼垛設(shè)備來完成碼垛工作。由于一些經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件的原因，現(xiàn)在的企業(yè)使用比較多的還是傳統(tǒng)的碼垛方式，但就長遠(yuǎn)發(fā)展趨勢來看，全自動(dòng)碼垛機(jī)器人的發(fā)展空間不容小視。面粉袋碼垛機(jī)就是將已裝好袋的面粉，按一定排列方式碼放在托盤上，自動(dòng)堆碼，并且可在堆碼多層后推出，然后被叉車運(yùn)往倉庫儲(chǔ)存。碼垛機(jī)的使用可大大地減少勞動(dòng)人員的數(shù)量和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，能最大限度的節(jié)省空間。在當(dāng)今競爭如此激烈的社會(huì)里，面粉袋碼垛機(jī)是面粉生產(chǎn)線中的一套必不可少的重要設(shè)備。1.2課題的意義方便面粉的生產(chǎn)，提高面粉行業(yè)的生產(chǎn)效率，更加方便人們的生活。采用全自動(dòng)的面粉袋碼垛機(jī)使面粉袋碼垛方式的調(diào)整十分方便、簡單。堆垛效率高，可大大節(jié)省人力資源，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化程度高，能夠大大的提高生產(chǎn)效率。1.3課題的設(shè)計(jì)目的兩年的機(jī)械類基礎(chǔ)知識(shí)和一年半專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，使我們擁有了一定的機(jī)械知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是讓我們充分運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)來完成自己所選題目所要求的設(shè)計(jì)，并對我們?nèi)臧氲膶W(xué)習(xí)成果做一個(gè)檢測。我選擇的課題是面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，是工程機(jī)械類設(shè)計(jì)，就是運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理，機(jī)械控制，機(jī)械制圖等知識(shí)來完成面粉袋碼垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及一些校核計(jì)算等工作，溫習(xí)和鞏固我們學(xué)過的知識(shí)，并且培養(yǎng)我們設(shè)計(jì)簡單機(jī)械的能力。另外，可以培養(yǎng)我們在生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)會(huì)進(jìn)行調(diào)查研究、收集資料以及整理、分析、利用資料的能力；培養(yǎng)我們在生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)會(huì)查閱外有關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)并利用這些文獻(xiàn)的能力，從而提高自學(xué)能力。還能夠很好的培養(yǎng)我們積極主動(dòng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)的責(zé)任心和敢于創(chuàng)新的精神。1. 4課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題是面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容有該課題將要完成面粉袋碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)，該機(jī)用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碼垛操作，包括動(dòng)力傳遞、擺放機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，也包括電氣控制元件的選型。整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成總裝圖的設(shè)計(jì)、主要部裝和零件圖。手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)或者其它合適的機(jī)構(gòu)來完成。手爪在手臂上的水平移動(dòng)，通過導(dǎo)軌移動(dòng)，絲杠螺母傳動(dòng)，或者齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等來完成手爪相對于手臂上的滑塊的豎直方向的移動(dòng)，通過齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，或者齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成。并且在采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)時(shí)需要兩個(gè)齒輪分別安裝在齒條的兩側(cè)，以防止齒條的受力不均造成損害。面粉袋在托盤上的90度交叉放置，通過不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)四袋面粉的井字形放置2 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排和任務(wù)書2.1設(shè)計(jì)進(jìn)度安排表2-11序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容要求完成時(shí)間備注1外文資料翻譯按學(xué)校給定的格式及內(nèi)容要求進(jìn)行2012.1.203.6寒假期間基本完成2完成畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告包含參觀、實(shí)習(xí)、調(diào)研、搜集資料、方案分析比較和論證等內(nèi)容2012.3.63.20完成主要工作、預(yù)計(jì)工作進(jìn)度等3畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說明書編寫按任務(wù)書要求完成2012.3.215.254畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯分組及答辯安排根據(jù)專業(yè)和設(shè)計(jì)題目類型進(jìn)行分組2012.5.255.262.2設(shè)計(jì)任務(wù)分析2.2.1本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)該課題將要完成面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，該機(jī)用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碼垛操作，包括動(dòng)力傳遞、擺放機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，也包括電氣控制元件的選型。整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成總裝圖的設(shè)計(jì)、主要部裝和零件圖。 使學(xué)生經(jīng)歷機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練，回顧以前所學(xué)知識(shí)，并綜合利用所學(xué)知識(shí)。本課題內(nèi)容包括機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沒有參考圖紙和資料，根據(jù)功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成規(guī)定任務(wù)。2.2.2碼垛機(jī)的技術(shù)要求空面粉袋尺寸為：900*500(長*寬)（單位mm）;裝完面粉后的尺寸：800*400*150（長*寬*高） (單位mm);碼垛數(shù)量：只考慮碼垛四袋面粉，即將四袋面粉呈井字型交叉放置在托盤上；碼垛范圍：800*800*300（長*寬*高）（單位mm）;裝滿面粉后面粉袋重量：50kg;面粉袋的90度交叉放置：通過間歇運(yùn)動(dòng)家機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；抓手形式：鏟子式，工作時(shí)將面粉袋從傳送帶的末端鏟起；控制系統(tǒng)：整個(gè)機(jī)器需要控制系統(tǒng)的控制，但不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容。2.2.3尺寸及動(dòng)力分析碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)由x方向的移動(dòng)，z方向的移動(dòng)，繞z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和手爪的間歇運(yùn)動(dòng)。根據(jù)工作要求，設(shè)計(jì)碼垛機(jī)的總體尺寸x方向的手臂的長度為1300mm;z方向立柱的高度1500mm;整個(gè)面粉袋碼垛機(jī)需要四個(gè)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，根據(jù)工作需求都選用自帶減速器的減速電機(jī)，自行選擇減速電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，具體位置電機(jī)的選擇見后面的計(jì)算。3 設(shè)計(jì)方案的確定3.1總體方案的論證和選定綜合考慮各方面因素，想出了以下幾種方案:方案一：如上圖所示，這種手臂和機(jī)身的配置形式是立柱式，適合于回轉(zhuǎn)型，俯仰型和屈伸型機(jī)械手，因而這是一種最常見的配置方式。這種配置形式的手臂可以在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小，工作范圍大的特點(diǎn)。立柱可以安裝在生產(chǎn)線的末端上，為一臺(tái)機(jī)床服務(wù)，也可以在立柱上添加加行走裝置，為多臺(tái)機(jī)床服務(wù)。如圖所示即為單臂的立柱式機(jī)械手，它可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)既需要抓持機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，也需要手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)。把抓持機(jī)構(gòu)安裝在大臂的前端，使手爪可以繞小臂轉(zhuǎn)動(dòng)，由于要求面粉袋在托盤上能交錯(cuò)放置，所以手爪的轉(zhuǎn)動(dòng)使用間歇機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。但豎直方向的立柱可以固定不動(dòng)，豎直方向的移動(dòng)可以安置在小臂上，通過蝸輪蝸桿傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。水平方向的移動(dòng)通過絲杠螺母傳動(dòng)來完成。這四個(gè)運(yùn)動(dòng)都用伺服電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。方案二：采用立柱式機(jī)械手來完成面粉袋的碼垛。豎直方向的運(yùn)動(dòng)采用凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，其它的設(shè)計(jì)內(nèi)容同上。但凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪不能做的太大，因此立柱的行程就不能保證達(dá)到要求的長度。另外，大凸輪即使制造出來，也很難確保它的機(jī)械特性，從而影響到整個(gè)機(jī)器的使用壽命。方案三：如上圖所示，手臂與機(jī)身的配置形式為屈伸式的，小臂相對于大臂可以做屈伸運(yùn)動(dòng)，大臂又可相對于機(jī)身做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)。因此手臂夾持中心的運(yùn)動(dòng)軌跡為一空間曲線。這種配置方式能有效地利用空間，并能繞過障礙物夾持和送放工件，但機(jī)械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，無形中就增加了設(shè)計(jì)，加工，生產(chǎn)這種機(jī)械手的成本，也會(huì)使它的使用費(fèi)用比較高，超過了大多數(shù)企業(yè)的支付能力，不利于這種機(jī)械手的推廣利用。方案四：如圖所示，這是一種框架式碼垛機(jī)，在空間坐標(biāo)系中可實(shí)現(xiàn)沿x,y,z軸三個(gè)方向的移動(dòng)和繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證在各個(gè)方向和位置的面粉袋的夾持，并且轉(zhuǎn)動(dòng)的手爪可以實(shí)現(xiàn)面粉袋在托盤上的交錯(cuò)放置。導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)的是x,y軸方向的移動(dòng)，需要通過伺服電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。Z軸方向的運(yùn)動(dòng)可以通過螺旋機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。抓持機(jī)構(gòu)的安裝如圖所示，使手爪可以繞數(shù)值立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，由于要求面粉袋在托盤上能交錯(cuò)放置，所以手爪的轉(zhuǎn)動(dòng)使用間歇機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。這種方案碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)比較簡單，但占地面積比較大，且控制裝置不好安裝。方案五：面粉袋在托盤上的放置要求呈90度交錯(cuò)放置，可以采用間歇機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。而間歇機(jī)構(gòu)也可以安裝在托盤上，使托盤能夠在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)來滿足碼垛的要求，這樣一來機(jī)械手的設(shè)計(jì)制造變得簡單了一些，但托盤的設(shè)計(jì)制造卻變得復(fù)雜了，并且必要的時(shí)候還需要另一個(gè)控制系統(tǒng)，同時(shí)還使整個(gè)機(jī)構(gòu)的占地面積增大了，不能滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的保持結(jié)構(gòu)盡量緊湊，減少占有空間的要求。方案六：水平運(yùn)動(dòng)采用框架結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)，由伺服電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。豎直方向的運(yùn)動(dòng)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，手抓的轉(zhuǎn)動(dòng)還由間歇機(jī)構(gòu)來完成。以上各種碼垛機(jī)的控制系統(tǒng)都是由程序控制裝置和位置檢測裝置組成。程序控制裝置指揮機(jī)械手按規(guī)定的程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，如動(dòng)作順序，運(yùn)動(dòng)時(shí)間，運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)速度等；位置檢測裝置是檢測機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)是否到達(dá)了確定的位置。 碼垛機(jī)的主要控制元件，包括可編程控制器、變頻調(diào)速控制器、接近開關(guān)，按鈕開關(guān)和接線端子等。高品質(zhì)的硬件和由專家設(shè)計(jì)的專門控制軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高度的自動(dòng)化。完善的安全聯(lián)鎖機(jī)制，可以對設(shè)備和操作人員提供保護(hù)。圖形顯示觸摸屏使碼垛機(jī)操作簡單，故障診斷容易，同時(shí)方便了檢修和維護(hù)。抓持機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)要通過電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，電纜要用電刷。長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中需求的電纜要使用運(yùn)動(dòng)電纜，并且用拖鏈保護(hù)，用鎖扣盡可能固定好電纜。但綜合各方面因素考慮，發(fā)現(xiàn)方案二中大凸輪制造困難，并且很難確保它的機(jī)械特性，從而影響到整個(gè)機(jī)器的使用壽命；方案三中的機(jī)械手雖然自動(dòng)化程度非常高，但機(jī)械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，無形中就增加了設(shè)計(jì)，加工這種機(jī)械手的成本；方案四中框式碼垛機(jī)設(shè)計(jì)比較簡單，但占地面積比較大，且控制裝置不好安裝；方案五中將間歇機(jī)構(gòu)安裝在托盤上，減輕了手抓的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，但卻增大了托盤設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，并且控制系統(tǒng)不能只用一套；方案六中連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，但要設(shè)計(jì)一定的運(yùn)動(dòng)軌跡的連桿機(jī)構(gòu)卻不是一件簡單的事，并且占用的空間比較大。所以方案一比較合適，自動(dòng)化程度比較高，并且占地面積比較小。3.2主要部件方案的確定3.2.1水平方向的移動(dòng)方案手臂相對于立柱的運(yùn)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)，小齒輪為主動(dòng)輪，由減速電機(jī)帶動(dòng)，大齒輪是一個(gè)齒圈，套在立柱上的一定位置，與小齒輪完成嚙合，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足設(shè)計(jì)需求。3.2.2豎直方向的移動(dòng)方案手爪在手臂上的水平移動(dòng)采用絲杠螺母傳動(dòng)完成，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，大齒輪安裝在絲杠的一端，小齒輪為主動(dòng)輪，由減速電機(jī)帶動(dòng)，與大齒輪嚙合，從而帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)滿足設(shè)計(jì)要求。3.2.3繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)方案手爪相對于手臂的上下移動(dòng)通過齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，減速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)引起齒條的上下移動(dòng)，從而完成手抓的上下移動(dòng)，以適應(yīng)面粉袋高度的變化，更好的完成堆垛任務(wù)。3.2.4實(shí)現(xiàn)面粉袋交錯(cuò)放置的方案確定面粉袋在托盤上的90度交叉放置，通過采用不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，四個(gè)面粉袋成井字形放置，不完全齒輪的示意圖如下圖3-1所示 圖3-14 設(shè)計(jì)計(jì)算書4.1齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇（1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的R系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用RF系列減速電機(jī)。 （2）電動(dòng)機(jī)功率的確定 面粉袋碼垛機(jī)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，；所以。 由減速電機(jī)到齒輪的傳動(dòng)的總效率，為齒輪傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的額定功率為.(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由于單級齒輪的傳動(dòng)比為，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為RF37-DR63M4。4.1.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級1）根據(jù)面粉袋碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；2）手臂相對于立柱的旋轉(zhuǎn)速度并不高，故選用8級精度（GB1009588）;3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度達(dá)到240HBS,小齒輪的材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度達(dá)到280HBS,兩者材料硬度相差為40HBS，滿足設(shè)計(jì)要求。5）取齒輪的傳動(dòng)比為,選小齒輪齒數(shù)=23，則大齒輪齒數(shù)=3.3*23=75.9,取；6）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)。4.1.3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式為 （1）先試計(jì)算小齒輪的直徑，其計(jì)算公式為 1）試選載荷系數(shù)=1.2;2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；4）根據(jù)表10-6查得所選材料的彈性影響系數(shù)=189.8；5）根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為=550Mpa ，=600Mpa;6）小齒輪和大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60=60*13*1*（2*8*300*15）=5.616*= 7）根據(jù)圖10-19取小齒輪和大齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。 8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則大小齒輪接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計(jì)算公式得 10）小齒輪的圓周速度 11）小齒輪寬度 模數(shù) 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 （2）.計(jì)算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，； 2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力 4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.06m/s,齒輪精度為8級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)5)根據(jù)表10-5通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。6)小齒輪的 大齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大7）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得 將計(jì)算所得的模數(shù)就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2. 5mm,根據(jù)以上計(jì)算所得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù)，取4.1.4.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑 （3）中心距 （4）齒輪寬度 取4.2 絲杠的設(shè)計(jì)與校核4.2.1，螺桿和螺母材料的選擇查表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）。4.2.2.螺桿螺紋數(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），試選螺桿螺紋的公稱直徑，則其對應(yīng)的其它參數(shù)為：螺距，中徑,小徑；（1）螺紋升角和當(dāng)量摩擦角，及自鎖性校核，則；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=150kg，在設(shè)計(jì)中考慮留出預(yù)留量，則徑向力，取，則；根據(jù)力的合成原理，知其軸向力；（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；對于梯形螺紋，h=0.5P=0.5*7=3.5mm; 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),顯然合格。（4）驅(qū)動(dòng)力矩T，傳動(dòng)效率的計(jì)算螺旋副的驅(qū)動(dòng)力矩，即；傳動(dòng)效率；（5）螺桿的剛度校核由表查得螺桿材料40Cr的彈性模量；在長度為1m左右的螺紋上，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩T和軸向載荷的作用而產(chǎn)生的螺距變化量的和，根據(jù)下表精度等級5678910153055110得知設(shè)計(jì)的螺桿滿足精度要求。(6)螺桿強(qiáng)度的計(jì)算 根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力，其強(qiáng)度條件為 螺桿所受的軸向壓力；螺紋桿的小徑；螺桿螺紋段的危險(xiǎn)截面面積A=；螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)；查表5-8知材料為40Cr的螺桿的屈服極限；再由表5-13得螺桿的許用應(yīng)力為；將以上所得數(shù)據(jù)代入上式得所以滿足強(qiáng)度要求。(7)螺桿的穩(wěn)定性校核螺桿的穩(wěn)定性條件為；對于傳導(dǎo)螺旋，螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)；在這里取。臨界載荷，式中E為材料的彈性模量，E=2.06*Mpa;I為螺桿危險(xiǎn)界面的慣性矩，；由于螺桿的安裝處于兩端固定狀態(tài)，根據(jù)表5-14知螺桿的長度系數(shù)；螺桿的長度;則臨界載荷;,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，螺距，中徑,小徑，螺紋升角，當(dāng)量摩擦角。4.2.3.螺母的參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)校核（1）根據(jù)螺桿選擇螺母的螺紋參數(shù)為公稱直徑，中徑，小徑，螺距為。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；螺紋工作圈數(shù)；則螺母沒全螺紋所受的平均壓力；根據(jù)剪切強(qiáng)度條件；根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件；所以設(shè)計(jì)的螺母滿足剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。4.3 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母傳動(dòng)的齒輪的設(shè)計(jì)與校核4.3.1驅(qū)動(dòng)齒輪的電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的S系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用SF系列減速電機(jī)。 （2）電動(dòng)機(jī)功率的確定 面粉袋碼垛機(jī)工作所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，；所以。 由電動(dòng)機(jī)到絲杠螺母副的傳動(dòng)的總效率，為齒輪傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，為滑動(dòng)絲杠的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的額定功率為.(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，螺母在絲杠上的移動(dòng)速度，則轉(zhuǎn)速，由于單級齒輪的傳動(dòng)比為，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為SF37-DR63L4。4.3.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級1）根據(jù)絲杠螺母副的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；2)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的速度并不高，故選用8級精度（GB1009588）;3)齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為230HBS，小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度275HBS,兩者材料硬度差為45HBS;4)選小齒輪齒數(shù)=20，則大齒輪齒數(shù)=3*20=60；5)齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)。4.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式為 （1）先試計(jì)算小齒輪的直徑，其計(jì)算公式為 1）試選載荷系數(shù)=1.4;2）小齒輪的轉(zhuǎn)矩 =Nmm=1.88*Nmm3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；4）根據(jù)表10-6查得所選擇的齒輪材料的彈性影響系數(shù)=189.8；5）根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞極限分別為=540Mpa， =580Mpa;。6）大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60=60*127*1*（2*8*300*15）=5.49*= 7）根據(jù)圖10-19取大小齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。 8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計(jì)算公式得 10）小齒輪的圓周速度 11）小齒輪寬度 模數(shù) 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 （2）.計(jì)算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞極限為； 2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力 4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.3312m/s,齒輪精度為8級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)5)由表10-5查得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。6)小齒輪的 大齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大7）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得 將計(jì)算所得的模數(shù)就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.25mm,根據(jù)以上計(jì)算所得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù)4.3.4計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑 （3）中心距 （4）齒輪寬度 取4.4驅(qū)動(dòng)手爪上下移動(dòng)的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.4.1.驅(qū)動(dòng)蝸桿傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇（1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的S系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用SF系列減速電機(jī)。 （2）電動(dòng)機(jī)功率的確定 面粉袋碼垛機(jī)手抓的上下移動(dòng)所需的功率， ，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，；所以。 由減速電機(jī)到齒輪的傳動(dòng)的總效率，為蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的額定功率為.(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，齒條的上下移動(dòng)的速度，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為SF37-DR63M4。4.4.2選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級 1)根據(jù)面粉袋碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；2）齒輪動(dòng)速度并不高，故選用8級精度（GB1009588）;3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240HBS；4）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)；5）選取齒輪齒數(shù)為，模數(shù)為。4.4.3.校核齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度 校核公式為公式為 1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =2）由于齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；3）齒輪的圓周速度 4）小齒輪寬度 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 5）根據(jù)圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 6）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 7）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力 ；8)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.046m/s,齒輪精度為8級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)9)根據(jù)表10-5通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。10)齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大11）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得 則所選齒輪的齒數(shù)模數(shù)滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 4.4.4.計(jì)算齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑 （3）齒輪寬度4.4.5齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算齒條的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度280HBS。齒條的分度線和齒輪的分度圓永遠(yuǎn)是相切的，所以齒條的模數(shù)，壓力角。則齒條的齒根高；齒頂高。4.5間歇機(jī)構(gòu)（不完全齒輪）的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.5.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇（1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的R系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用RF系列減速電機(jī)。 （2）電動(dòng)機(jī)功率的確定 面粉袋碼垛機(jī)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，；所以。 由減速電機(jī)到齒輪的傳動(dòng)的總效率，為齒輪傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的額定功率為.(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，不完全齒輪是由大齒輪帶動(dòng)小齒輪的，小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，取不完全齒輪的傳動(dòng)比為，則大齒輪的轉(zhuǎn)速為，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為RF57R37-DR63S4。4.5.2.不完全齒輪布滿齒后的齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.5.2.1.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級1）根據(jù)間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱不完全齒輪傳動(dòng)；2）齒輪的旋轉(zhuǎn)速度并不高，故選用7級精度（GB1009588）;3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為35SiMn，調(diào)制處理,小齒輪的材料為40Cr，調(diào)制處理，使兩者材料硬度差為30HBS，以滿足設(shè)計(jì)要求。 4)先選假想布滿齒后齒輪齒數(shù)。5）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)。4.5.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式為 （1）先試計(jì)算大齒輪的直徑，其計(jì)算公式為 1）試選載荷系數(shù)=1.2;2）大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；4）根據(jù)表10-6查得所選材料的彈性影響系數(shù)=188.9；5）根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為=510Mpa ，=560Mpa;6）小齒輪和大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60=60*2*1*（2*8*300*15）=8.64*= 7）根據(jù)圖10-19取大齒輪和小齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。 8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則接觸疲勞許用應(yīng)力 9）將中較小的值代入計(jì)算公式得 10）大齒輪的圓周速度 11）齒輪寬度 模數(shù) 齒高 則小齒輪齒寬與齒高比為 （2）.計(jì)算齒輪模數(shù)1）根據(jù)圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，； 2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù); 3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力 4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.01632m/s,齒輪精度為7級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為7級的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;可得載荷系數(shù)5)根據(jù)表10-5通過直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。6)大齒輪的 小齒輪的 所以大齒輪的數(shù)值大7）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得 將計(jì)算所得的模數(shù)就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,根據(jù)以上計(jì)算所得大齒輪的的分度圓直徑，算出大齒輪齒數(shù) 則小齒輪齒數(shù)4.5.2.3.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)（1）分度圓直徑 （2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑 （3）中心距 （4）齒輪寬度 取4.5.3不完全齒輪的周節(jié)數(shù)值與首，末齒齒頂高系數(shù)的確定從動(dòng)輪的齒頂壓力角則 從動(dòng)輪齒頂高系數(shù)時(shí)從動(dòng)輪齒頂圓齒槽所對中心角 假定，得從動(dòng)輪具有標(biāo)準(zhǔn)齒頂高，主動(dòng)輪為修正齒頂高時(shí)，兩齒頂圓交點(diǎn)所對從動(dòng)輪中心角的一半為， 則可知從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過的角度范圍內(nèi)包含的周節(jié)數(shù) 由于K為整數(shù)，所以取，查表4-2-74由插值法得時(shí)，不產(chǎn)生齒頂干涉的主動(dòng)輪末齒的齒頂高系數(shù)在理論上，可使，但實(shí)際上考慮加工精度的影響，為了保證進(jìn)入嚙合時(shí)不發(fā)生齒頂干涉，取因此取4.5.4.連續(xù)傳動(dòng)性能的校核由于不完全齒輪的首齒齒頂高在設(shè)計(jì)中被修正，為避免產(chǎn)生二次沖擊，需對其首齒與第二個(gè)齒的重合度進(jìn)行校核。主動(dòng)輪齒頂壓力角由于，所以能夠避免產(chǎn)生二次沖擊。4.5.5.鎖止弧的設(shè)計(jì)1）從動(dòng)輪鎖止弧的設(shè)計(jì)（如下圖4-1所示）鎖止凹弧要留有0.5模數(shù)的齒頂厚，才能保證開始嚙合點(diǎn)不會(huì)因磨損而有所變動(dòng)，凹弧所對的中心角為 當(dāng)凹弧圓心在主動(dòng)輪圓心時(shí)，凹弧半徑為 圖4-12)主動(dòng)輪鎖止凸弧的設(shè)計(jì)主動(dòng)輪上鎖止凸弧的終點(diǎn)S落在兩齒輪的連心線上（如圖4-2所示），主動(dòng)輪上鎖止凸弧的起點(diǎn)T也落在兩齒輪的連心線上（如圖4-1所示），鎖止凸弧的半徑，其圓心在。 圖4-2確定鎖止凸弧終點(diǎn)S，即確定通過S點(diǎn)的向徑與剛開始的那個(gè)齒的中線之間的夾角，如圖4-3所示由于所以，則開始嚙合點(diǎn)E與點(diǎn)重合，落在段上（如下圖3示）。 圖4-3從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過的角度，而動(dòng)輪轉(zhuǎn)過的角度，則 確定鎖止凸弧起點(diǎn)T：即確定通過T點(diǎn)的向徑與最后一個(gè)齒的中線之間的夾角，如圖1所示 兩輪在F點(diǎn)嚙合時(shí)，主動(dòng)輪上向徑與之間的夾角主動(dòng)輪上齒頂圓的齒厚所對中心角的一半為，主動(dòng)輪最后一個(gè)齒的齒頂圓的壓力角 則那么 4.5.6.主動(dòng)輪在相鄰兩鎖止弧之間的齒數(shù)當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過時(shí)，則在一次間歇運(yùn)動(dòng)中，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過角度內(nèi)包含的周節(jié)數(shù)；當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過時(shí)，則。4.5.7.不完全齒輪靜止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定 不完全齒輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)輪的靜止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間是設(shè)計(jì)的主要參數(shù)之一。根據(jù)工作要求，取主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)輪完成間歇運(yùn)動(dòng)的次數(shù)N=4。當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過時(shí)， 當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過時(shí)，4.5.8.繪制工作圖 圖4-44.6 軸的設(shè)計(jì)與校核與絲杠平行安裝的導(dǎo)軌的受力分析你及其強(qiáng)度的校核（1）受力分析的簡化圖如下圖所示圖中;與水平方向的夾角；,。列力平衡方程：;； ；解以上方程組得;負(fù)號(hào)表示與假設(shè)的受力方向相反。（2）做出彎矩圖（如下圖所示）在導(dǎo)軌的長度為處，是導(dǎo)軌的危險(xiǎn)截面。則導(dǎo)軌的彎曲截面系數(shù)W應(yīng)滿足的條件為，式中，導(dǎo)軌的材料為Q235鋼，；則。選取工字型鋼，彎曲截面系數(shù)截面積。然后再在同時(shí)考慮軸力和彎矩的影響下對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，在危險(xiǎn)截面發(fā)生的最大壓應(yīng)力為則可知最大壓應(yīng)力小于許用應(yīng)力，所以無需再選擇截面型號(hào)。5 設(shè)備的安裝與調(diào)試5.1 設(shè)備的安裝 a,先將立柱放在輸送帶后端合適的位置，用地膠螺栓將之固定，防止碼垛機(jī)在工作中的移動(dòng)。 b,組裝小臂：將齒輪齒條安裝在小臂的箱體的正確位置；安裝手爪軸，將齒條軸的下端與手爪軸用剖分式套筒連接，用螺釘將剖分套筒固定在一起；在小臂箱體的軸承座孔中先安裝定位軸承的套筒和套杯，然后將一個(gè)圓錐滾子軸承放入軸承座內(nèi)，再安裝不完全齒輪軸，與手爪軸用鍵連接，實(shí)現(xiàn)可以上下移動(dòng)但不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)；安裝兩一個(gè)軸承和軸承端蓋，并用螺釘將軸承端蓋和套杯固定在軸承座上，兩個(gè)軸承按“面對面”安裝；將從動(dòng)不完全齒輪安裝到不完全齒輪軸上，用鍵連接，其齒輪下端用雙圓螺母定位，峰值齒輪下滑；安裝不完全齒輪主動(dòng)輪，其齒輪軸是固定在減速電機(jī)的輸出軸上的，齒輪下端也用雙圓螺母定位。 c,將絲杠和與絲杠平行的手臂導(dǎo)軌安裝在小臂的相應(yīng)位置，并將絲杠的末端安裝在用螺釘固定在導(dǎo)軌末端的軸承座孔中，并安裝上軸承端蓋，用螺釘將之固定。d,將以上組裝好的部分的手臂導(dǎo)軌的軸承座安裝在固定在地面上的立柱上，中間加墊片，以減少磨損。e，在上步的軸承座中一次放入定位軸承的套筒，套杯，圓錐滾子軸承，套筒，另一個(gè)軸承和軸承端蓋，兩個(gè)軸承按“面對面”安裝，然后用螺釘將軸承端蓋和套杯固定在軸承座上。f,在手臂導(dǎo)軌的另一端安裝軸承座，并使絲杠通過其中一個(gè)，然后再依次安裝上軸承，套筒和軸承端蓋，并用螺釘固定。g，在絲杠靠近立柱的這一端安裝驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的從動(dòng)輪，并用雙圓螺母定位。h,在支承絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承座的下端安裝驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的減速電機(jī)，并在減速電機(jī)的輸出軸上安裝齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪。i，在手臂導(dǎo)軌的軸承座的下端安裝驅(qū)動(dòng)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)從動(dòng)輪的齒圈，并用緊定螺釘固定。j，將與上一步的齒圈相嚙合傳動(dòng)的齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪安裝在減速電機(jī)的輸出軸的末端。k,將控制系統(tǒng)安裝在立柱上，方便調(diào)節(jié)和控制。5.2設(shè)備的調(diào)試要確保運(yùn)轉(zhuǎn)前碼垛機(jī)滿足一下幾個(gè)條件：（1）所有的軸承，齒輪，齒輪齒條及絲杠螺母傳動(dòng)，減速器都要有足夠的潤滑油；（2）檢查和清理放在碼垛機(jī)上的安裝工具或其他的一些多余的零件等；（3）全面仔細(xì)檢查面粉袋碼垛機(jī)的個(gè)部分是否完整無損；（4）檢查所有的連接件，普通螺釘，緊定螺釘?shù)仁欠褚呀?jīng)預(yù)緊。當(dāng)確定以上條件都已完成時(shí)，可先點(diǎn)動(dòng)進(jìn)行簡單操作，確定沒有問題方可接通電源，通過控制系統(tǒng)來操作碼垛機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。6 設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)為了延長面粉袋碼垛機(jī)的使用壽命，減少不必要的磨損和零件損壞，必須做好對機(jī)器的定期維修和保養(yǎng)工作，只有這樣才能使面粉的生產(chǎn)得以更好，更快的進(jìn)行。（1）每次啟動(dòng)碼垛機(jī)后，不能立即進(jìn)入工作狀態(tài)，要先空載運(yùn)行一段時(shí)間，袋及其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)之后才能進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。（2）在沒有特殊情況的條件下，不能使機(jī)器帶負(fù)載停止運(yùn)行，以減少機(jī)器的損壞。（3）碼垛機(jī)的操作人員，應(yīng)經(jīng)常檢查機(jī)器的各個(gè)部位，一旦發(fā)現(xiàn)有零件出現(xiàn)損傷或嚴(yán)重變形，要及時(shí)更換或做維修處理，以免造成不必要的事故。（4）由于面粉袋碼垛機(jī)的運(yùn)行速度不高，所以齒輪的潤滑用油脂潤滑就能滿足要求，這就需要當(dāng)期的在齒輪上涂抹一定量的油脂，以保證齒輪傳動(dòng)得到很好的潤滑。（5）對于軸承的潤滑，用油杯來完成，所以要求操作人員要定期向油杯中添加潤滑油，以保證軸承潤滑良好。畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是讓我歡喜讓我憂呀從剛開始的一頭霧水，沒有絲毫頭緒，到后來的確定設(shè)計(jì)方案，最后的瘋狂忙碌的作業(yè)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，基本上是經(jīng)歷了栓甜苦辣呀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中復(fù)習(xí)了以前學(xué)過的知識(shí)，也掌握了許多新的知識(shí)。剛開始畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面，由于所學(xué)的知識(shí)掌握得不大牢固，條理不太清晰，另一方面，所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)都是零碎的，不能將它們合理有效系統(tǒng)的聯(lián)系在一起，當(dāng)看到設(shè)計(jì)題目時(shí)一下就懵了。經(jīng)過一段時(shí)間的看書，翻閱各種資料以及上網(wǎng)查資料，在老師的幫助下對題目進(jìn)行的分析和思考，終于有了一定的思路。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我學(xué)會(huì)如何通過所學(xué)知識(shí)去解決問題，還學(xué)會(huì)了凡事要自己動(dòng)手，要善于觀察，生活的世界就是我們設(shè)計(jì)的源泉，同時(shí)也培養(yǎng)自己獨(dú)立解決問題的能力和創(chuàng)造性,為今后的學(xué)習(xí)工作打下了基礎(chǔ)另外，我也從畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中掌握一些不同種類碼垛機(jī)結(jié)構(gòu)原理，工作原理等，也進(jìn)一步了解不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)適用于不同的場合，培養(yǎng)了正確的設(shè)計(jì)思想，分析問題和解決問題的能力。同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)是在沒有任何參考圖紙參考方案的前提下獨(dú)立完成的，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)的能力，也培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論課程，技術(shù)基礎(chǔ)課程，專業(yè)課的知識(shí)和實(shí)踐技能一起來分析和解決實(shí)際工作中的一般工程問題的能力，使我建立了正確的設(shè)計(jì)思想學(xué)會(huì)了如何把三年多所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去。并進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)大和深化了我所學(xué)的基本理論，基本知識(shí)和基礎(chǔ)技能，提高了我的邏輯思維能力。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也看到了自己的不足，例如，學(xué)過的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)不能很好地綜合運(yùn)用，在畫圖中一些基本的結(jié)構(gòu)不能完整準(zhǔn)確的表達(dá)，對專業(yè)知識(shí)掌握的不是很牢固，以至于在設(shè)計(jì)過程中走了很多彎路，浪費(fèi)了很多時(shí)間。既然發(fā)現(xiàn)了不足就要想辦法彌補(bǔ)，才能為自己以后的學(xué)習(xí)和工作打下更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計(jì)剛好及提供了這樣一次機(jī)會(huì)。總體來說，這次設(shè)計(jì)，我感覺收獲挺大的，雖然設(shè)計(jì)中也存在一些問題，但我會(huì)繼續(xù)努力的。致謝經(jīng)過將近三個(gè)月的查資料、整理材料、畫圖、寫說明書，今天終于順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，想了很久，寫下這一段謝辭。畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成，首先要感謝王志山老師，因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)是在王老師的悉心指導(dǎo)下完成的。王老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)等都對我影響深遠(yuǎn)。他耐心的教導(dǎo)我選用最佳的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸等等幫助我完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，也離不開其它各位同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個(gè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作中，一些同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利的建議和意見，在他們的幫助下，才得以不斷的完善，最終幫助我完整的做完了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。 另外，還要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的諄諄教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識(shí)，這也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成的基礎(chǔ)。通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會(huì)記住很多的書本知識(shí)，但是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問題。參考文獻(xiàn)1 王 昆主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì). 北京.高等教育出版社，19962 胡家秀主編.簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.1999.103 濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.北京.高等教育出版社.2006.54 王少懷主編.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(上冊、中冊、下冊).北京:電子工業(yè)出版社,2006.75 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì). 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第1、2、3卷. 機(jī)械工業(yè)出版社，20046 張愛梅，鞏琦，趙艷霞，李玉林主編.AutoCAD 2007計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)用教程.北京.高等教育出版社,2007.87 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第四版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社 8 朱龍根主編.簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社， 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