自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)

1緒論機(jī)械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。機(jī)械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機(jī)械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機(jī)械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機(jī)械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機(jī)械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機(jī)械、研制和提供從事各種服務(wù)的機(jī)械、研制和提供家庭和個(gè)人生活中應(yīng)用的機(jī)械、研制和提供各種機(jī)械武器。

不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機(jī)械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有：建立和發(fā)展機(jī)械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運(yùn)動(dòng)的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨(dú)立功能的機(jī)械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和計(jì)算的機(jī)械原理和機(jī)械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。研究、設(shè)計(jì)和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機(jī)械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)；生產(chǎn)計(jì)劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具、模具；確定勞動(dòng)定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運(yùn)；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機(jī)械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機(jī)械一般是由許多各有獨(dú)特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對(duì)象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個(gè)人、家庭。而且銷售量在社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動(dòng)。因此，機(jī)械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機(jī)械工業(yè)。1.1本課題研究的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)，從自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識(shí)的資料，搜集出各類自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。（2）分析自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與參數(shù)（3）確定設(shè)計(jì)總體方案（4）確定具體設(shè)計(jì)方案（包括底盤、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、手爪和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，電機(jī)，軸承等的選型設(shè)計(jì)等等）（5）自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人的三維圖的繪制、CAD裝配圖、零件圖的繪制。（6）說明書的編制與整理1.2機(jī)器人概述工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備.機(jī)器人是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)器人被稱為“工業(yè)機(jī)器人”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)器人。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)器人”，簡稱通用機(jī)器人。由于通用機(jī)器人能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。1.3機(jī)器人的組成和分類1.3.1機(jī)器人的組成機(jī)器人主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1所示。(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、主臂、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時(shí)常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。(二)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)器人按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)器人的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。(二)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)器人按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)器人的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。(三)位置檢測裝置控制機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置.1.3.2機(jī)器人的分類工業(yè)機(jī)器人的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。(一)按用途分機(jī)器人可分為專用機(jī)器人和通用機(jī)器人兩種:1、專用機(jī)器人它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)器人具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)的自動(dòng)換刀機(jī)器人，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)器人和‘叻口工中心”2、通用機(jī)器人它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)器人。格性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)器人的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。通用機(jī)器人按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點(diǎn)位控制:可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌控制，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，一般的伺服型通用機(jī)器人屬于數(shù)控類型。(二)按驅(qū)動(dòng)方式分1、液壓傳動(dòng)機(jī)器人是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)器人的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)器人采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)器人的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。2、氣壓傳動(dòng)機(jī)器人是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)器人的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)器人即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)器人，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，用于工作主機(jī)的上、下料。動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。4、電力傳動(dòng)機(jī)器人即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)器人目前還不多，但有發(fā)展前途。(三)按控制方式分1、點(diǎn)位控制它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)器人均屬于此類。2、連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無限的，整個(gè)移動(dòng)過程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機(jī)器人一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。13422自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.113753自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人總體方案圖本次設(shè)計(jì)的13753自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)抓取貨物旋轉(zhuǎn)，升降等功能。通過夾爪到指定的貨物堆積的地方夾住貨物，然后機(jī)器人的機(jī)械夾爪夾住貨物上升，接著整個(gè)夾爪部位平移、后退到預(yù)定的放置貨物的位置，夾爪松開，貨物自動(dòng)被放置在指定的位置。整個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作前程都是靠光電傳感器檢測信號(hào)，從而反饋信號(hào)給控制系統(tǒng)，通過中控系統(tǒng)來對(duì)機(jī)器人的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行有序地操作。其具體的方案結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示：圖1方案結(jié)構(gòu)圖2.2自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人的工作原理該自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人的工作原理為：改機(jī)器人通過夾爪到指定的貨物堆積的地方夾住貨物，然后機(jī)器人的機(jī)械夾爪夾住貨物上升，接著整個(gè)夾爪部位平移、后退到預(yù)定的放置貨物的位置，夾爪松開，貨物自動(dòng)被放置在指定的位置。整個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作前程都是靠光電傳感器檢測信號(hào)，從而反饋信號(hào)給控制系統(tǒng)，通過中控系統(tǒng)來對(duì)機(jī)器人的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行有序地操作。2.3機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1旋轉(zhuǎn)電機(jī)的選型計(jì)算N=＝400wG—旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的負(fù)載，取100kgv—旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速。取v＝600r/m－傳動(dòng)效率，取0.75根據(jù)N＝400w，n＝1440r/min選取型號(hào)為Y112M-4的電機(jī)。由傳動(dòng)比標(biāo)準(zhǔn)系列查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》B2表2－1初步取1.762.5。2.3.2夾爪升降氣缸的選型計(jì)算根據(jù)系統(tǒng)工況可知，自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人夾持貨物是通過氣缸推動(dòng)夾爪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)已知條件可知：夾爪機(jī)構(gòu)的所有零件的重量為10kg。已知夾爪部位各個(gè)零件的重量以及其他零部件的總重量為10KG，根據(jù)公式F=P*S=0.5(取氣壓0.6Mpa）*S,可得S=25mm。式中：F是所需要的輸出力；P是系統(tǒng)壓力；S就是活塞面積；n是安全系數(shù)，一般氣缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5；于是算出氣缸缸徑為50mm，行程根據(jù)實(shí)際情況我們選擇200，所以我們選擇AIRTAC50X200標(biāo)準(zhǔn)型氣缸。2.3.3軸承的選型計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命16×365×8=48720小時(shí)；(1）已知nⅡ=458.2r/min

兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N；初先兩軸承為深溝球軸承6204型。根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N；(2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0

故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=315.1N

FA2=FS2=315.1N；(3)計(jì)算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取f

P=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；

P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；

(4)軸承壽命計(jì)算∵P1=P2故取P=750.3N；

∵深溝球軸承ε=3；2.3.4滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)設(shè)導(dǎo)軌的滑座數(shù)M＝4個(gè)，每分鐘往復(fù)4次，載荷F∑＝2800N，工作臺(tái)絲杠載荷每天開機(jī)6h，每年300個(gè)工作日，壽命8年，由所設(shè)條件得該導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間。壽命Th＝6×300×8＝14400h由Th＝Ts×103/2Lsn=>Z向?qū)к塗s＝2Th·Lsn/103＝2×14400×0.34×4×60/103＝2350kmY向?qū)к塗s＝2Th·Lsn/103＝2×14400×0.25×4×60/103＝1728km因滑座數(shù)M=4所以每導(dǎo)軌上使用2個(gè)滑座。fC＝0.81；fH＝1;fT＝1;fW＝2=>Ts＝K(fHXfTXfCX/fWXCa/F)3=>Ca＝F(Ts/K)1/3fw/(fHfTfC)其中F＝F∑/M＝2800/4＝700N=>Z向Ca＝700(2350/50)1/3×2/(0.81×1×1)＝5333N若選漢江機(jī)床廠的HJG-D系列滾動(dòng)導(dǎo)軌，選用HJG-D25型號(hào)能滿足要求,同理Y向取HJG-D25型號(hào)。3各主要零件部強(qiáng)度的校核計(jì)算3.1鍵的設(shè)計(jì)及危險(xiǎn)截面校核鍵聯(lián)結(jié)是通過鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。其中有類型也可以實(shí)現(xiàn)軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并能實(shí)現(xiàn)軸向動(dòng)聯(lián)結(jié)，于在圓錐篩的軸上主要通過鍵來實(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向固定所以，只需選用常見的普通平鍵，鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表5-3-15選定，鍵的長度根據(jù)軸轂的長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的b×h根據(jù)徑來確定。軸和同步帶輪的聯(lián)結(jié)，d=20mm,參考資料2P5-194表5-3-18(GB/T1095-1979)選用B8×30，B6×25的普通A型平鍵，鍵長分別為30㎜、25mm。3.2軸承的選取及校核軸承的選用在以上的說明中已經(jīng)給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號(hào)為22218CK/W33+H318，其基本參數(shù)為主要是額定載荷：C=240000N，=322000N，e=0.23,Y=2.5,，假定軸承的壽命為3年，每天工作10小時(shí)，一年工作300天，所以軸承的基本額定動(dòng)載荷可按一下公式進(jìn)行計(jì)算：C=其中：C—基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N；P—當(dāng)量動(dòng)載荷，按式計(jì)算，為軸承所受徑向載荷，軸向動(dòng)載荷，X為徑向動(dòng)載荷系數(shù)，Y為軸向動(dòng)載荷系數(shù)；—壽命因數(shù)，按表7-2-8選?。弧俣纫驍?shù)，按表7-2-9選?。弧剌d荷因數(shù)，力矩較小時(shí)=1.5,力矩較大時(shí)=2;—沖擊載荷因數(shù),按表7-2-10選取;—溫度系數(shù),按表7-2-11選取;—軸承尺寸及性能表中所列基本額定動(dòng)載荷;由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等沖擊）,=;1.0；因?yàn)檩S向載荷=0，即，所以當(dāng)量動(dòng)載荷即，，,所以此軸承選的合適,能滿足要求。4機(jī)器人的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1可編程控制器的選擇目前，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德國西門子公司的SIMATICN5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等?？紤]到本機(jī)器人的輸入輸出點(diǎn)不多，工作流程較簡單，同時(shí)考慮到制造成本，因此在本次設(shè)計(jì)中選擇了OMRON公司的C28P型可編程序控制器。4.2可編程序控制器的工作過程可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務(wù)的。為此采用了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程可分為4個(gè)階段。第一階段是初始化處理?？删幊绦蚩刂破鞯妮斎攵俗硬皇侵苯优c主機(jī)相連，CPU對(duì)輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對(duì)輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為I/0狀態(tài)表.該表是一個(gè)專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)區(qū)。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸入狀態(tài)暫存器;存放輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸出狀態(tài)暫存器。開機(jī)時(shí)，CPU首先使I/0狀態(tài)表清零，然后進(jìn)行自診斷。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。第二階段是處理輸入信號(hào)階段。在處理輸入信號(hào)階段，CPU對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描，將獲得的各個(gè)輸入端子的狀態(tài)信息送到I/0狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在I/0狀態(tài)表中一直保持不變，不會(huì)受到各個(gè)輸入端子信號(hào)變化的影響，因此不能造成運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。第三階段是程序處理階段。當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入I/0狀態(tài)表后，CPU工作進(jìn)入到第三個(gè)階段。在這個(gè)階段中，可編程序控制器對(duì)用戶程序進(jìn)行依次掃描，并根據(jù)各I/0狀態(tài)和有關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將結(jié)果寫入I/0狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中。第四階段是輸出處理階段。CPU對(duì)用戶程序已掃描處理完畢，并將運(yùn)算結(jié)果寫入到I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。此時(shí)將輸入信號(hào)從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。然后，CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)的掃描周期。結(jié)論本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)堆垛式載運(yùn)機(jī)器人，該設(shè)計(jì)功能比較突出，通過構(gòu)思，實(shí)施，計(jì)算，畫圖，論文總算完成了。在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，實(shí)事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動(dòng)。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)樗俏矣眯?、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。參考文獻(xiàn)[1]孫恒、陳作模主編<<機(jī)械原理>>，高等教育出版社，2006年出版[2]濮良貴、紀(jì)名剛主編<<機(jī)械設(shè)計(jì)>>,高等教育出版社，2006年出版[3]大連理工大學(xué)主編<<機(jī)械制圖>>,高等教育出版社，2007年出版[4]劉鴻問主編<<材料力學(xué)>>，高等教育出版社，2004年出版[5]成大先主編<<機(jī)械設(shè)計(jì)手冊>>，化學(xué)工業(yè)出版社,2002年出版[6]天津大學(xué)主編<<工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)基礎(chǔ)>>，天津科學(xué)技術(shù)出版社1980年出版[7]章洪甲、王積偉主編<<液壓與氣壓傳動(dòng)>>，機(jī)械工業(yè)出版，2005年出版[8]蔡自興主編<<機(jī)器人學(xué)>>，清華大學(xué)出版社，2009年出版[9]李來英.<<注塑成型工藝.>>北京：機(jī)械工業(yè)出版社[10]黃鶴汀主編，<<機(jī)械制造裝備>>機(jī)械工業(yè)出版社[11]程康寧主編，《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》西安交通大