軸式組合機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘   要  移動機(jī)器人作為機(jī)器人學(xué)發(fā)展中的一個重要分支，是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng) 。 機(jī)械臂 是機(jī)器人的重要組成部分，他是機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 組合式機(jī)械臂是由若干一維機(jī)械臂以不同夾角組合而成，可實現(xiàn)機(jī)械臂的直線伸縮，或在 面移動，或在 間定位等功能，以滿足不同場合下的需要。  本文 針對移動機(jī)器人組合式機(jī)械臂進(jìn)行設(shè)計， 首先 進(jìn)行 總體的設(shè)計方案， 擬定螺 旋傳動副為 一維機(jī)械臂傳動 方案， 對方案進(jìn)行 特點(diǎn) 分析，然后針對關(guān)鍵傳動件設(shè)計 ， 選擇電動機(jī)， 對 重要 零件進(jìn)行強(qiáng)度校核 ， 對 軸和軸承 的壽命 進(jìn)行計算校核 ，最后對重要零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計， 包括材料的選擇、尺寸的確定、結(jié)構(gòu)工藝性的滿足 、 以及與其他零件的配合的要求等。  關(guān)鍵詞： 一維機(jī)械臂 ， 組合機(jī)械臂 ， 移動機(jī)器人 ， 面買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is an of is a a of in is an of he is of is of or on -Y or to  In of of of of of  文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985    錄  摘   要  . I .    錄  .  1 章  緒論  . 1 見電池型號及尺寸  . 1 構(gòu)  . 1 裝 機(jī)的作用  . 3 國包裝機(jī)械的發(fā)展  . 錯誤 !未定義書簽。  課題研究目的和要求  . 4 第 2 章  整體方案設(shè)計  . 5 計參數(shù)與技術(shù)要求  . 5 池包裝機(jī)的傳動原理  . 錯誤 !未定義書簽。  第 3 章  傳動設(shè)計與計算  . 7 動推桿設(shè)計計算  . 7 服電機(jī)的選擇  . 7 動螺旋副的計算  . 12 軸器的選用  . 15 輥設(shè)計  . 16 型電機(jī)選擇  . 16 型皮帶輪傳動設(shè)計  . 17 第 4 章  主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計  . 19 架設(shè)計  . 19 架設(shè)計準(zhǔn)則  . 19 座主體設(shè)計  . 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 裝袋托架設(shè)計  . 20 料槽設(shè)計  . 21 承選擇與校核  . 22 承校核的概念及方法  . 22 動推桿處軸承校核  . 23 第 5 章  安裝檢驗及使用維修  . 24 驗規(guī)則  . 24 裝機(jī)安裝  . 24 備調(diào)整  . 24 用操作  . 24 修保養(yǎng)和故障排除  . 24 總結(jié)  . 25 參考文獻(xiàn)  . 26 致  謝  . 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章  緒論  器人的發(fā)展史  機(jī)器人的歷史并不算長， 1959 年美國英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人的歷史才真正開始。英格伯格在大學(xué)攻讀伺服理論，這是一種研究運(yùn)動機(jī)構(gòu)如何 才能更好地跟蹤控制信號的理論。德沃爾曾于  1946 年發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機(jī)器的運(yùn)動。  1954 年  , 德沃爾又獲得可編程機(jī)械手專利，這種機(jī)械手臂按程序進(jìn)行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性，英格伯格和德沃爾都在研究機(jī)器人，認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機(jī)器人干活，因為是用重型機(jī)器進(jìn)行工作，生產(chǎn)過程較為固定。  1959 年，英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。  它成為世界上第一臺真正的實用工業(yè)機(jī)器人。此后英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅遜”公司，興辦了世界上 第一家機(jī)器人制造工廠。第一批工業(yè)機(jī)器人被稱為“尤尼梅特”，意思是“萬能自動”。  他們因此被稱為機(jī)器人之父。  1962 年美國機(jī)械與鑄造公司也制造出工業(yè)機(jī)器人，稱為“沃爾薩特蘭”，意思是“萬能搬動”?！庇饶崦诽亍焙汀拔譅査_特蘭”就成為世界上最早的、至今仍在使用的工業(yè)機(jī)器人。  近百年來發(fā)展起來的機(jī)器人，大致經(jīng)歷了三個成長階段，也即三個時代。第一代為簡單個體機(jī)器人，  第二代為群體勞動機(jī)器人，第三代為類似人類的智能機(jī)器人，它的未來發(fā)展方向是有知覺、有思維、能與人對話。第一代機(jī)器人屬于示教再現(xiàn)型  , 第二代則具 備了感覺能力  , 第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人  , 它不僅具有感覺能力  , 而且還具有獨(dú)立判斷和行動的能力。   英格伯格和德沃爾制造的工業(yè)機(jī)器人是第一代機(jī)器人，屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機(jī)械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用“示教控制盒”發(fā)出指令，讓機(jī)器人的機(jī)械手臂運(yùn)動，一步步完成它應(yīng)當(dāng)完成的各個動作  。  20 世紀(jì) 70 年代，第二代機(jī)器人開始有了較大發(fā)展，第二代機(jī)器人則對外界環(huán)境實用階段，并開始普及。  第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人，它不僅具有感覺能力，而且還具有獨(dú)立判斷和行動的能力，并具有記憶、推理和決策的能力，因 而能夠完成更加復(fù)雜的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 動作。中央電腦控制手臂和行走裝置，使機(jī)器人的手完成作業(yè)，腳完成移動，機(jī)器人能夠用自然語言與人對話。  智能機(jī)器人在發(fā)生故障時，通過自我診斷裝置能自我診斷出故障部位， 并能自我修復(fù)。  到了 90 年代 , 隨著計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展 , 機(jī)器人技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。 目前工業(yè)機(jī)器人已廣泛地用于汽車工業(yè)、機(jī)械加工工業(yè)、電子工業(yè)及塑料制品工業(yè)等領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中 , 弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴漆機(jī)器人及搬運(yùn)機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人都已被大量采用。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展 , 工業(yè)機(jī)器 人的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用已開始擴(kuò)大到核能、采礦、冶金、石油、化學(xué)、航空、航天、船舶、建筑、紡織、制衣、醫(yī)藥、生化、食品等工業(yè)領(lǐng)域中。 除了工業(yè)機(jī)器人水平不斷提高之外 , 各種用于非制造業(yè)的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)也有了很大的進(jìn)展。   國 機(jī)器人 發(fā)展?fàn)顩r  我國的工業(yè)機(jī)器人從 20 世紀(jì) 80 年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，已基本掌握了機(jī)器人的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊 、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有 130 多臺套噴漆機(jī)器人在 20 多家企業(yè)的近 30 條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊接線上。  目前，我國從事機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位 200 多家，擁有量為 3500 臺左右，其中國產(chǎn)占 20，其余都是從日本、美國、瑞典等 40 多個國家引進(jìn)的。 2000 年已生產(chǎn)各種類型工業(yè)機(jī)器人和系統(tǒng) 300 臺套，機(jī)器人銷售額 元，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)的年收益額為 47 億元。  據(jù)專家對國內(nèi) 542 家用戶以及汽車、電子電器、工程機(jī)械個行業(yè)的部分用戶進(jìn)行統(tǒng)計分析，就全國而言， 弧焊、點(diǎn)焊、裝配、噴涂機(jī)器人應(yīng)用的最多；其次是搬運(yùn)、上下料（沖壓、壓鑄、鑄鍛、注塑等用的大多是上下料機(jī)器人）；再次是包裝、碼垛、拆垛機(jī)器人和密封涂膠機(jī)器人，其他機(jī)器人用量很少。就行業(yè)而言，汽車行業(yè)以焊接、噴涂、涂膠作業(yè)較多，沖壓、搬運(yùn)、裝配次之；電子電器行業(yè)集中在裝配，如大連華錄一家就用了近 300 臺，其次是搬運(yùn)和噴涂；工程機(jī)械行業(yè)集中用于弧焊，噴涂其次。此外包裝、碼垛、拆垛機(jī)器人目前主要用于石化、輕紡和煙草行業(yè)。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 動機(jī)器人概述  移動機(jī)器人的研究始于 60年代末期，斯坦福研究院 (的  1966 年至 1972 年中研造出了取名 自主移動機(jī)器人。目的是研究應(yīng)用人工智能技術(shù)，在復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。與此同時，最早的操作式步行機(jī)器人也研制成功，從而開始了機(jī)器人步行結(jié)構(gòu)方面的研究，以解決機(jī)器人在不平整地域內(nèi)的運(yùn)動問題，設(shè)計并研制出了多足步行機(jī)器人。 70 年代末，隨著計算機(jī)的應(yīng)用和傳感器技術(shù)的發(fā)展，移動機(jī)器人研究又出現(xiàn)了新高潮。特別是在 80 年代中期，設(shè)計和制造機(jī)器人的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司開始研制移動機(jī)器人平臺，這些 移動機(jī)器人主要作為大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)的移動機(jī)器人實驗平臺，從而促進(jìn)了移動機(jī)器人學(xué)多種研究方向的出現(xiàn)。 90 年代以來，以研制高水平的環(huán)境信息傳感器和信息處理技術(shù)，高適應(yīng)性的移動機(jī)器人控制技術(shù)，真實環(huán)境下的規(guī)劃技術(shù)為標(biāo)志，開展了移動機(jī)器人更高層次的研究。  移動機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ：  目前研究的移動機(jī)器人都是帶有智能的機(jī)器人 :機(jī)器人本身能認(rèn)識工作環(huán)境、工作對象及其狀態(tài)，它根據(jù)人給予的指令和“自身”認(rèn)識外界的結(jié)果來獨(dú)立的決定工作方法，利用操作機(jī)構(gòu)和移動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)，并能適應(yīng)工作環(huán)境的變化。  這些具有智能的 機(jī)器人，有的能夠模擬人類用兩條腿走路，可在凹凸不平的地面上行走移動 ;有的具有視覺和觸覺功能，能夠進(jìn)行獨(dú)立操作、自動裝配和產(chǎn)品檢驗 ;有的具有自主控制和決策能力。不僅能夠應(yīng)用各種反饋傳感器，而且還能夠應(yīng)用人工智能中的各種學(xué)習(xí)、推理和決策技術(shù)。  移動機(jī)器人一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。據(jù)研制目的不同，移動機(jī)器人硬件系統(tǒng)的構(gòu)成也不盡相同，比較完整的典型結(jié)構(gòu)如圖 示。移動機(jī)器人的軟件系統(tǒng)，就相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”，智能機(jī)器人之所以能夠代替人做大量的工作，就是因為它具有和人類的大腦思維能力相仿的智能 控制系統(tǒng)。而這個智能控制系統(tǒng)其實就是機(jī)器人的軟件系統(tǒng)，是人工智能主要技術(shù)對于機(jī)器人的綜合運(yùn)用。  這種特殊結(jié)構(gòu)的機(jī)器人在工業(yè)裝配、無人惡劣環(huán)境中工作 (如滅火、外星球探測和各類危險的科學(xué)研究 )以及室內(nèi)服務(wù)工作 (如運(yùn)送、導(dǎo)游和巡邏 )等方面具有一定研究價值。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 課題 研究目的和要求  通過對 移動機(jī)器人組合式機(jī)械臂進(jìn)行設(shè)計 ，進(jìn)一步鞏固與深化學(xué)生對理論課程及實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中所學(xué)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能來分析和解決相關(guān)專業(yè)問題，以及收集、整理、分析、利用資料的能力，使學(xué)生受到工程師工作能力的綜合訓(xùn)練，提高學(xué)生的獨(dú)立工作能力與綜合素質(zhì)。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 第 2 章  整體 方案 設(shè)計  力源及傳動機(jī)構(gòu)方案的確定  動力源及傳動機(jī)構(gòu)要考慮效率、成本、維護(hù)難易、失效、傳動精度要求以及與整個機(jī)構(gòu)的位置關(guān)系。  方案一  使用液動或氣動作為平移和 上升 的動力源，傳動機(jī)構(gòu)主要為液壓缸或氣缸 、 活塞、回轉(zhuǎn)液壓缸。這就要求一套液壓系統(tǒng)，包括液壓泵、液壓閥、液壓缸或氣缸、密封元件、導(dǎo)軌等。 液壓 或氣壓 驅(qū)動系統(tǒng) 具有以下特點(diǎn)：  1、液壓技術(shù)是 一種比較成熟的技術(shù)，它具有動力大、力 (或力矩 )慣量 比大、快速響 應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特 點(diǎn)，適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中 工作的機(jī)機(jī)器人 ；缺點(diǎn)是 ：結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 維護(hù)難度大、對環(huán)境有影響、硬件成本高 。  2、 氣動驅(qū)動系統(tǒng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、 價格低等特點(diǎn)小負(fù)載的系統(tǒng)中； 但 由于空氣的可壓縮性定位不準(zhǔn)等難于實現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)械手中， 如在上、 下料和沖壓機(jī)械手中應(yīng)用較多。  3、無論是液壓還是氣動，都會致使機(jī)械 臂 的總體重量增加 ，結(jié)構(gòu)龐大 ，同時也會增加它的轉(zhuǎn)動慣量 ，對于移動機(jī)器人上的機(jī)械臂，采用液壓或氣壓傳動，并不理想 。  方案二  使用 步進(jìn) 電動 機(jī) 作為 動力源， 傳動機(jī)構(gòu)使用絲杠 滑塊傳動 。 該方 案具有以下特點(diǎn)：  1、 適合于中等負(fù)載，特別適合動作復(fù)雜、運(yùn)動軌跡嚴(yán)格的工業(yè)機(jī)器人和各種微型機(jī)器人 ； 由于 步進(jìn)電機(jī) 的 廣泛采用，這類驅(qū)動系統(tǒng)在機(jī)械手 機(jī)器人領(lǐng)域里 被大量選用；  2、 絲杠傳動時，有利于主機(jī)的小型化及減輕勞動強(qiáng)度；摩擦力矩小，接續(xù)剛度高使溫升及熱變形減小，有利于改善機(jī)械 臂 的動態(tài)特性 ， 提高工作精度 ， 具有很好的高速性能。  經(jīng)過方案一和方案二的分析，決定采用方案二。這主要考慮到硬件的制作成本、維護(hù)成本、盡可能地降低總體方案的重量、盡可能的 使結(jié)構(gòu)簡單，工藝性更良好，安裝調(diào)試更方便 。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 定方案圖  根據(jù)上述 論述，現(xiàn)擬定方案圖 。 一維機(jī)械臂的傳動如下圖 2示，它的 合效果如圖 2 所示。  圖 2 2維機(jī)械臂由步進(jìn)電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，滑塊即可在絲杠帶動下沿 導(dǎo)軌 移動，在 X/Y/構(gòu)成了三維機(jī)械臂，可實現(xiàn)聯(lián)接在手臂聯(lián)接座上的手爪在空間定位。  步進(jìn)電機(jī)在數(shù)字化控制下能實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，因此，本傳動方案更便于控制，相對于液壓傳動，氣壓傳動，本傳動方案結(jié)構(gòu)簡單，行程更大，因此，本傳動方案是一種較理想的傳動方案。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 第 3 章  傳 動設(shè)計 與計算  維機(jī)械臂 設(shè)計 計算  一維機(jī)械臂 如下圖 3示，由 步進(jìn) 電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動， 滑塊即可在絲杠帶動下沿導(dǎo)軌 做 直線移動， 通過計算機(jī)，可精確控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度，因而，可以精確控制滑塊移動的距離 。   圖 3維機(jī)械臂 傳動 方案  進(jìn) 電機(jī)的選擇  1）機(jī)電領(lǐng)域中 步進(jìn) 電機(jī)的選擇原則  步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。   步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。   選擇步進(jìn)電機(jī)時，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大 于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時，首先要計算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩 的電機(jī)，負(fù)載力矩大。   選擇步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 機(jī)的固有特性所決定。  選擇功率步進(jìn) 電機(jī)時，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足執(zhí)行件 快速移動的需要。   選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計算：   （ 1）計算減速比   根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，減速比 i 計算如下 :  i=( (         式中  o/脈沖）        S   沖）   （ 2）計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量   1+（ 1/(s） +W/g（ S/2 )2   式中          N）  S   （ 3）計算電機(jī)輸出的總力矩 M   M=f+                         t) 10 2                     式中    r/  s）   (2 i) 10 2      買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 (2 i) 10 2               N）   （ 4）負(fù)載起動頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系，其估算公式為   fq=1-(t)/ (1+m)  1/2  式中    矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩（  若負(fù)載參數(shù)無法精確確定 ,則可按 （ 5）運(yùn)行的最高頻率與升速時間的計算。由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率  時，由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動負(fù)載，并留有足夠的余量。   （ 6）負(fù)載力矩和最大靜力矩 載力矩可按式  t) 102 和式 (2 i) 10 2  計算，電機(jī)在最大進(jìn)給速度時，由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于  和，并留有余量。一般來 說，  和應(yīng)小于（   2）選擇 步進(jìn) 電機(jī)  由原始設(shè)計參數(shù)可知： 機(jī)械臂的運(yùn)動速度最高速度不大于 30cm/s, 機(jī)械臂的最大末端載荷不大于 5械臂的長度不超過 60 （ 1） 滑塊從頭到尾 移動 的最短時間    S 滑塊 移動距離 ，由于機(jī)械臂的總長不超過 600電機(jī)及基座預(yù)留一定安裝空間，因此取絲杠長度為 420t 時間 ，  42 s （ 2）電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速  電機(jī)選擇首先依據(jù) 推桿 快速行程速度?？焖傩谐痰碾姍C(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格控制在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 3m a x m a 式中， 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（  n 為 移動 時電機(jī)的轉(zhuǎn)速（  m a x V 為直線運(yùn)行速度（ m/ u 為系統(tǒng)傳動比， u=n 電機(jī) /n 絲杠 =1； 杠導(dǎo)程（ ， 10hP   所以   31 3 6 1 1 0 3 6 0 0 / m i   所以， 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速選為 3000r/圳眾為興技術(shù)股份有限公司步進(jìn) 電機(jī)56 56術(shù)參數(shù)如下：  步距角：  機(jī)身長： 78力矩：  3）計算減速比   根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，減速比 i 計算如下 :  i=( (         式中  o/脈沖）        S   沖）   計算得  ( 1 . 8 1 0 ) / ( 3 6 0 0 . 0 5 ) 1i （ 4）計算工作臺，絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量   1+（ 1/(s） +W/g（ S/2 )2   式中          N）  S   22J t = J 1 + ( 1 / i ) ( J s + J s + W / g ( S / 2 ) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 （ 5）計算電機(jī)輸出的總力矩 M   M=f+                         t) 10 2                     式中    r/  s）   (2 i) 10 2      (2 i) 10 2               N）   3)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩選擇伺服電機(jī)  根據(jù)伺服電機(jī)的工作曲線，負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：當(dāng) 設(shè)備 作空載運(yùn)行時，在整個速度范圍內(nèi)，加在伺服電機(jī)軸上的 負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)在電機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，即在工作曲線的連續(xù)工作區(qū)；最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加載周期及過載時間應(yīng)在特性曲線的允許范圍內(nèi)。加在電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以折算出加到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。   2  式中， 折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（  F 為軸向移動 滑塊 時所需的力（ N）；L 為電機(jī)每轉(zhuǎn)的機(jī)械位移量（ m） L=絲杠軸承等摩擦轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ，   為驅(qū)動系統(tǒng)的效率。   W  式中，  推桿 反作用力（ N） ， 5N；  W 為工作臺工件等滑動部分總重量（ N） ，1  9  5W N；   為摩擦系數(shù) ，  。  所以   5 0 . 2 1 5 8 W N 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 計算轉(zhuǎn)矩時下列幾點(diǎn)應(yīng)特別注意。   （ a） 由于鑲條產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩必須充分地考慮。通常，僅僅從滑塊的重量和摩擦系數(shù)來計算的轉(zhuǎn)矩很小的。請?zhí)貏e注意由于鑲條加緊以及滑塊表面的精度誤差所產(chǎn)生的力矩。  （ b） 由于軸承，螺母的預(yù)加載，以及絲杠的預(yù)緊力滾珠接觸面的摩擦等所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩均不能忽略。尤其是小型輕重量的設(shè)備。這樣的轉(zhuǎn)矩回應(yīng)影響整個轉(zhuǎn)矩。所以要特別注意。  （ c） 切削力的反作用力會使工作臺的摩擦增加，以此承受切削反作用力的點(diǎn)與承受驅(qū)動力的點(diǎn)通常是分離的。如圖所示，在承受大的切削反 作用力的瞬間，滑塊表面的負(fù)載也增加。當(dāng)計算切削期間的轉(zhuǎn)矩時，由于這一載荷而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩的增加應(yīng)給予考慮。  （ d） 摩擦轉(zhuǎn)矩受進(jìn)給速率的影響很大，必須研究測量因速度工作臺支撐物 (滑塊，滾珠，壓力 )，滑塊表面材料及潤滑條件的改變而引起的摩擦的變化。已得出正確的數(shù)值。  （ e） 通常，即使在同一臺的機(jī)械上，隨調(diào)整條件，周圍溫度，或潤滑條件等因素而變化。當(dāng)計算負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，請盡量借助測量同種機(jī)械上而積累的參數(shù)，來得到正確的數(shù)據(jù)。  所以  8 0 . 0 1 2 0 . 0 12 2 3 . 1 4 0 . 8 =以 ，臺達(dá)伺服電機(jī) 定轉(zhuǎn)矩 m，轉(zhuǎn)速為 3000r/ 動螺旋副的計算  1） 螺旋傳動的材料  絲杠 螺桿要有足夠的強(qiáng)度，較高的耐磨性和良好的工藝性，一般采用 45 或 50 剛，較重要的螺桿可采用 40合金鋼 ，本絲杠采用 45 鋼 。  推桿（ 螺母 ） 應(yīng)該具有較低的摩擦系數(shù)和較高的耐磨性，一般可選用鑄造青銅，如 求較低 時可采用耐磨鑄鐵 ，本推桿要求不高，采用 球墨 鑄鐵  2）耐磨性的計算  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 設(shè)螺母 高為 H，螺距為 P，螺紋中徑為 2d ，螺紋工作高度為 h，則螺紋承載圈數(shù)Z=H/P，  螺旋總軸向載荷為 每一圈螺紋承受的軸向載荷為 ,其成 載 面積 2A d h 。因此。螺紋工作面上的壓強(qiáng)為 己耐磨性條件為：  2  d h H 表 3動螺旋副材料的許用壓強(qiáng)  螺桿材料  螺母材料  滑動速度（ m/s）  許用壓強(qiáng)  鋼  青銅  低速  18 25 鋼  鋼  13 鋼  鑄鐵   3 18 鋼  青銅   1 18 鋼  鑄鐵   7 鋼  耐磨鑄鐵  6 8 鋼  青銅  7 10 設(shè) 2/  ，則  2 ，代入上式并整理后可得：  2  對于鋸齒螺紋， h=上表 3取 =6  280 . 6 5 0 . 6 5 1 . 3 7 0 . 3 6 考慮到螺旋導(dǎo)程不能太小 ,取導(dǎo)程 P=4取螺桿中徑 2 7d ， 外徑為 10）螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核  在軸向載荷 作用下，螺紋牙可能在根部發(fā)生剪斷或彎斷，由于推桿為鑄鐵，螺牙 的強(qiáng)度低于螺桿，故只需要校核 推桿（ 螺母 ） 螺紋牙的強(qiáng)度。  材料  許用應(yīng)力  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 b 螺桿  鋼  35s  螺母  青銅   40 60 30 40 耐 磨 鑄鐵   50 60 40 鑄鐵   45 55 40 鋼     注：  1、 s 為材料屈服極限；  2、載荷穩(wěn)定時，許用應(yīng)力取大值。  將一圈螺母的螺紋沿根部大徑 D 處展開，并將談看作寬度為 D 的懸臂梁，在 h/2處作用載荷 ，則螺紋牙危險平剖面 a a 的剪切強(qiáng)度條件為   8 0 . 0 13 . 1 4 1 0 3 8 p aD b z 符合強(qiáng)度要求。  螺紋牙危險剖面的彎曲強(qiáng)度條件為  2 223 3 8 1 . 52 0 . 0 1 6 3 . 1 4 1 0 3 86z M p  b z 符合強(qiáng)度要求。  4） 螺桿的強(qiáng)度校核  螺桿工作地承受軸向壓力（或拉力） 又受螺紋力矩 T 的扭轉(zhuǎn)作用。螺桿危險剖面上既有壓縮（或拉伸）應(yīng)力，又有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。因此，螺桿剖面上是正應(yīng)力 和 剪應(yīng)力的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。按第四強(qiáng)度理論，其危險截面的強(qiáng)度條件為  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 222232 1132330 . 248 1 03 ( ) 2 . 2 63 . 1 4 0 . 2 774 強(qiáng)度符合要求 。  軸器的選用  電機(jī)功率 較小 ， 螺桿 驅(qū)動裝置采用聯(lián)軸器聯(lián)接電機(jī)。  聯(lián)軸器是機(jī)械傳動中常用的部件。它用來把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時兩軸不能分離：只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。  聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設(shè)計聯(lián)軸器時，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對 位移的性能。  根據(jù)對各種相對位移有無補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個類別。  十字滑塊聯(lián)軸器又稱滑塊聯(lián)軸器，由兩個在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個兩面帶有凸牙的中間盤組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移。這種聯(lián)軸器零件的材料可用 45 鋼，工作表面需要進(jìn)行熱處理，以提高其硬度；要求較低時也可用 ，不進(jìn)行 熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時應(yīng)從中間盤的油孔中注油進(jìn)行潤滑。  因為半聯(lián)軸器與中間盤組成移動副，不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，故主動軸與從動軸的角速度應(yīng)相等。但在兩軸間有相對位移的情況下工作時，中間盤就會產(chǎn)生很大的離心力，從而增大動載荷及磨損。因此選用時應(yīng)注意其工作轉(zhuǎn)速不得大于規(guī)定值。  彈性柱銷聯(lián)軸器能傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和起動頻繁的場合。  買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 本次設(shè)計中，由 凌斯 聯(lián)軸器公司樣本資料， 查得電動機(jī)與減速器軸之間聯(lián)接選用 十字滑塊聯(lián)軸器  型號  額定轉(zhuǎn)矩 (最高轉(zhuǎn)速 (徑向偏差 800 輥設(shè)計  圖 3輥傳動 圖  型電機(jī)選擇  微型電動機(jī)體積、容量較小，輸  出功率一般在數(shù)百瓦以下的電機(jī)和用途、性能及環(huán)境條件要求特殊的電機(jī)。全稱微型特種電機(jī)，簡稱微電機(jī)。常用于傳動機(jī)械負(fù)載，也可作為設(shè)備的交、直流電源。微電機(jī)門類繁多，大體可分為直流電動機(jī)、交流電動機(jī)、自態(tài)角電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、軸角編碼器、交直流兩用電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī)、感應(yīng)同步器、直線電機(jī)、壓電電動機(jī)、電機(jī)機(jī)組、其他特種電機(jī)等 13 大類。  由于膠輥所傳動力很小，選擇電機(jī)時參照同類產(chǎn)品（如打印機(jī)）進(jìn)行選擇，選擇