陶坯印花工业机器人上下料方案

1、摘要： 伴随加工业的不断进步，工业机器人已渐渐走上了快速进步行列，作为十大机器行业之一，在二零一零年我国的工业机器人总产值达到一千三百亿元，总需求二千亿元。在我们国家，这方面我们起步相对于其他国家比较迟，还未形成自己的产品体系，大部分的机器加工企业在小产品，和一些大型机器产品是很依赖于进口的。据调查，上下料机器人技术仅在温州就有超过一百多家上下料机器人生产厂家；低端的上下料机器人企业已被国家取消；但生产厂家还不少，由于在农村和小城镇有一个市场，所以那里仍然在生产制造，并且生产商也生产一些灌装及封装的设备；所以说上下料机器人的生产有增无减。 本文同时也介绍了近年来国内外上下料机器人的建设情况，分

2、析了国外上下料机器人技术装备进步的特点；国外的上下料机器人生产企业的新专利、新产品不断涌现，但在上下料机器人生产的节能降耗方面技术进步不明显，上下料机器人技术未有突破。从而简化了上下料机器人工艺流程，降低投资和生产成本。关键词： 机器人； 工艺流程； 投资。Abstract: With the development of industry, the industrial robot has gradually embarked on a rapid progress ranks as one of the ten big machine industry reached one hundre

3、d and thirty billion yuan in total output value of industrial robots in China in 2010, the total demand for two hundred billion yuan. In our country, because of the development of the field late, has not established its own system of products, most of the machines in the primary processing enterpris

4、es, small and large machine products, some products are the most dependent on imports. According to the survey, on the feeding robot technology in Wenzhou alone there are more than more than and 100 loading robot manufacturers; the low end of the feeding robot enterprise has been the state canceled;

5、 but manufacturers are still many; but because there is a market in rural areas and small towns, there are still in the production of filling and capping some manufacturers; the main products of the machine is still on the primary production; feeding robot production increase. This paper introduces

6、the construction situation at home and abroad in recent years on the feeding robot, analyzes the characteristics of foreign loading robot technology and equipment progress: foreign material on new products and new patents, robot production enterprises continue to emerge, but in the material energy s

7、aving technical progress of robot production is not obvious, loading and unloading no robot technology breakthrough. Thus, the process flow of the upper and lower feeding robot is simplified, and the investment and production cost are reduced.Keywords: robot; process flow; investment 目 录前 言 .11 绪论 .

8、21.1 选课的依据及课题的意义：.21.2 上下料机器人概述.21.3 上下料机器人成长现状.41.4 体现方法及预期目标.72 陶坯印花机器人上下料总体方案 .82.1 工作原理及布局.82.2 机器人上下料驱动系统的比较与选择.92.3 陶坯印花机器人上下料的设计要求.93 陶坯印花机器人上下料机方案设计 .103.1 陶坯旋转底座的选用.103.1.1 电动机的选择 .103.1.2 陶坯旋转底座旋转齿轮的尺寸设计与校核 .123.1.3 轴承的校核 .143.1.4 传动键的选择 .163.2 横向移动驱动电机的选用.173.2.1 步距角的选择 .173.2.2 步进电机输出转矩的

9、选择 .173.2.3 启动矩频特性校核 .193.2.4 工进运行矩频特性校核 .203.3 丝杠轴的设计.203.3.1 确定螺纹直径 .203.3.2 螺杆的强度校核 .223.3.3 自锁性验算 .223.3.4 丝杠轴轴承选择计算 .223.4 上下料机器人选型与设计.243.4.1 带动手掌旋转的电机 .243.4.2 驱动手肘的电机 .243.4.3 驱动肩部的电机计算 .253.4.4 肩部轴的设计 .253.4.5手腕轴承的设计计算 .273.4.6 肩部轴承的设计计算 .293.5 电磁制动器的选择.313.6 吸盘的选型设计计算.333.7 输送机的选择.344 结论 .

10、35参考文献 .36致谢 .381前前 言言 陶瓷,大家都众周所知,我们平时吃饭的饭碗,装菜用的碗，这些都是我们生活上必须用到的，跟生活息息相关。里面的印花也是多姿多彩，给陶制品增添了色彩。我国身为一个泱泱瓷器大国，制陶工业在我国占据着非常重要的地位。因此，陶瓷机械设备处于生产业中必不可缺的地位。陶瓷的生产，随着现代科技的进步，不能停留在过去，需要得到一些工业机器人的辅助应用,才能保证更好的生产。21 绪论绪论1.1 选课的依据及课题的意义选课的依据及课题的意义： 毕业设计，我选择的题目是陶坯印花工业机器人自动上下料方案设计。而为什么选择这个，我个人的观点是这样的。 在查阅相关资料时我发现，陶

11、坯在进行印花时，往往需要人力对陶坯进行上料，从而让陶坯进入印花机进行印花；待完成印花后，又需要工人从印花机上对已经完成印花的陶坯进行下料放到一旁的木板上，如此循环。工人一天的工作量可以说是非常之大的，这不仅给工人带来了疲劳上施加，还使得工作效率十分低下，不能做大批量的生产。对此我觉得有必要设计出一套陶坯印花工业机器人自动上下料的方案，大大减轻工人们的工作量，实现大批量快速的生产节拍，提升陶坯生产线的效益，能够为企业节省资本，包括劳动成本,节能和节省原材料。图1.1 人工上下料1.2 上下料机器人概述上下料机器人概述 上下料机器人是现代社会，科技时代的产物，能都代替人们做一些难以完成的动作，结合

12、了一些控制传感技术，机械仿生学让这些科技得以发展，而且我国目前的这一技术也十分出色，应用也比较多，它是象征国家工业能力的重要体3现。 上下料机器人通常分为三机设备。要使其完成一些特定的动作那就得对其进行一些编码程序。第一是普通的上下料机器人,没有手动操作。这是一个不需要连接到主机设备的个体。它能够设置任务并且完成指定的操作。使用日常的机械性能是它的一大特点，同时包含了普通及三元智能储存的机械。第二类是直接让人员控制的机械设备，这一般是一些机器人本身无法识别的领域，主要是研发科目与军事策略，例如专业的技术人员锻造操作机。后来逐渐延伸到操作机械以及通过无线电信号来勘测月球等。第三类是特定上下料机器

13、人，为了完成机床和工件装卸以及运输，自动机或自动线就成为了它的核心。于是它便有了个名字叫“上下料机器人”在国外,这类机器人只需利用程序主机就能自主完成任务 。所以,是特别的。 上下料机器人是简单意义上的体力生产，不是作为一个替代品，因为一个机械要像跟人一样具有思维化，会思考，有感情，以目前科技而言是不可能的，但是它能代替人们在恶劣的环境中工作，足以证明机械的进化。 上下料机器人作为代替人手的一种设备，我们只需要在机器手上给予某种程序的设定，它自己就能够完成根据所给的指令进行一系列的操作。上下料机器人的使用在工业劳动被称为“工业上下料机器人”。上下料机器人的劳动能够提升生产的现代化能力和生产劳动

14、功效,能够降低工作力度,在安全生产的同时保证产品质量,特别是在高低温、高低低压、粉状废物、易燃、剧毒以及放射性环境,而非人们的正常操作,是更加明显。所以，在获得机械加工，冲压，铸造，锻造，焊接，热处理，电镀，涂装，总装和轻工，交通运输以及更宽广的引用等方面1。 刚开始时上下料的机器人结构相对简单些，对某一种产品具有针对性，但不能完成一些难度较为高的操作。随着越来越多的行业技能,过程掌控成为可能,反映了独立的重复,相对普遍“流程掌控通用上下料机器人”，简称通用上下料机器人。由于通常上下料机器人能够敏捷改变过程,适应性强,所以要改变它在品4种和小批处理作业的劳动,以获得普遍引用2。 国内电机驱动上

15、下料机器人行业在我国的前景小型企业里面属于比较突出的，但是目前现状是我们在上下料机器人这一领域的自主研究创新较弱，没有比较先进的技术，还不能完全开发出新的产品出来，而且这所花费的时间比较长，不能为市场提供及时的机器。主要的能源公司都花在了量的扩张，投资的升级严重不足，没有科技进步，产品重复处于较低的水平，不少企业生产同样的产品，使很多产品没有销售出去。此外，我国的机器设备由于与国外还有差距，竞争力自然也较为弱。改进设计粒状物料电机驱动上下料机器人是目前电机驱动上下料机器人器产品的质量，性能单一，成本高，技术含量低的状况普遍不稳定。现在我国的国际地位逐日提高，同时也得到了许多先进国家的认可，很多

16、由发达国家的人才，技术，资源都流入我国，这对我们在这一行业有着十分重要的作用，这对许多研发机器人的企业来说是一个很好的机遇与挑战，起着重要的作用。电机驱动上下料机器人器产品种类的数量，在这一行业里，我国还是名列前茅的。 1. 3 上下料机器人成长现状上下料机器人成长现状 我们国家的工业上下料机器人科技经过20多年的研究与试验，可以说是掌握了它的设计生产技能，以及掌控了它的终端系统，研发出涂料，焊合，组装，流通，水下作业，如上下料机器人，但我们的焊接上下料机器人比较落后。伴随中国全部经济总和的飞速发展，加速改变现有的经济结构状态，改善与提高产业，使全行业的现代化能力有所提升已成为保证的关键因素持

17、续迅速成长。尤其是我国的加入，客观上也迫使国内企业加快技能改进步伐，以提升现代化设备业务能力，提升国际竞争力。 上下料机器人科技作为重要的焊接技能的一部分,现在,完全涵盖了全部使用在焊接领域。可是在这一领域的上下料机器人它由于其复杂的构造与昂贵的零件机构，其花费的成本是非常高的，并且活动较为缓慢，缺少灵活性。随着我们国家工业轻工业的迅速成长,不可避免的需要焊接上下料机器人越来越大。,结合我5们现有的知识是有限的，很难掌握上下料机器人编程语言的复杂性，研究和开发的掌控过程中,通常使用这限制了焊接上下料机器人和晋升在很大程度上。所以，我们目前的条件下，价格低，体积小，质量轻，机构紧凑，操作小机械臂

18、容易，成长拥有广阔的市场远景1 2。 WTO是国际贸易的一个平台，自从我国加入后，国际地位飞快提升，国与国之间的商品贸易也越来越激烈了，工业上下料机器人无论是功能还是质量上，人们对它的成长也愈发重视。经过80年的上个世纪，我们国家的电机驱动上下料机器人生产和设计取得了巨大的进步，在电机驱动上下料机器人器大量填补空白，增加品种和规格，而且还出现了许多电机驱动上下料机器人器制造企业，许多研究结构审查电机驱动上下料机器人，大学还成立了一个电机驱动上下料机器人工程，从而形成了独立的电机驱动上下料机器人行业。在21世纪，电机驱动上下料机器人这些年一直保持在一个平滑的提升趋势，不但越来越多的种类出来，内在

19、功能和外在质量都有了很大的进步，这一切都和电机驱动上下料机器人设计是密切相关的2。一种称为电机驱动上下料机器人的机械，用于在电机驱动上下料机器人或产品电机驱动上下料机器人上。这类产品中的大多数液体和颗粒状箱体零件都有这台机械标记。产品电机驱动上下料机器人的装饰效果，同时提高了产品的销售和管理。电机驱动上下料机器人，规格和产品的主要参数以及电机驱动上下料机器人的产品说明，是现代电机驱动上下料机器人不可缺少的一部分。标签机（灌）装在大生产线设备的电机驱动上下料机器人，是一种技术含量高，机械多，结构复杂，所以能够被用于医疗跟食品上。无论是早期单标签机，标签机是复杂的或更高的，现在的全自动标签微电子控

20、制设备，其发展影响着整个社会的持续发展的进步。电机驱动上下料机器人材料，形状很多，电机驱动上下料机器人的对象类型，有许多品种，与电机驱动上下料机器人的要求是不一样的。举例来说，有些人只粘了一个电机驱动上下料机器人，有些要求粘双重标准，其他人需要三个电机驱动上下料机器人粘（身体电机驱动上下料机器人，肩膀电机驱动上下料机器人，颈部电机驱动上下料机器人），有些只需要粘电机驱动上下料机器人，额外的生产力要求，它们也不同。为适应不同条件下的标签要求，标签机上有各种不同种类的标签机，工艺和相关设备之间的区别是存在的，当然也有共同的。上料机构的转盘接收6上台机械传送来的粘件，上料机构在步进电机的带动下把一个

21、个的待粘件以一定的间隔送到传送机构上，当与传送机构的杆件移动，以暴露标准板的位置，通过标准机构传递到电机驱动上下料机器人，和标记在曝光目标板上与单独的，初步粘合的电机驱动上下料机器人进行信息的传递，而磁带标记靠近发送标准的机制回收再利用。粘件直接进入下固定板压缩辊和轧辊带不干胶粘胶的电机驱动上下料机器人后的辊机构，完成与该电机驱动上下料机器人的片充分接合，实现电机驱动上下料机器人的功能。组件通过传送机制来切割，切割机理和生产线完成电机驱动上下料机器人可以连接到下一个机械，为了实现连续操作的目的。 国外的电机驱动上下料机器人械行业如欧美，法国，英国，加拿大等世界四大电机驱动上下料机器人械最先进最

22、发达。欧美是世界上电机驱动上下料机器人械具有历史悠久的地方，已经形成了完全的电机驱动上下料机器人械系统，在世界上，其品种和生产的最初的地方。十年，欧美保持着在世界最大的电机驱动上下料机器人械生产和消费国的地位。电机驱动上下料机器人和膜电机驱动上下料机器人市场占有率占15%，纸箱电机驱动上下料机器人市场占有率排行榜第2位。二十世纪九零年代初开始，欧美电机驱动上下料机器人械行业一直保持着良好的进步势头。法国和欧美，英国开始时刻花费时间在电机驱动上下料机器人的设计上。二十世纪六零年代以前，六零年代的电机驱动上下料机器人机械制造商，就具备电机驱动上下料机器人的核心技术。我们国家电机驱动上下料机器人行业

23、的快速进步提供有效的担保，一些电机驱动上下料机器人器填补国内空白，但目前，我们国家电机驱动上下料机器人器的出口占GDP的不到5%，导入和输出不成正比，所以一般来说，与发达国家相去甚远。我们国家电机驱动上下料机器人器行业的产品从产品结构和我们国家唯一的1300多个各种电机驱动上下料机器人支持率小，使我国现在所生产的机器人没有较高精度，精密的技术。而且质量方面也是一个问题，很难完成一个质量过硬，性能强大的机械，同时如果没有一个足够强大的电机上下料机器人企业，是很少机会能够与其他发达国家攀比的，按当今的现状来看，我国的机器人如果还是处于模仿阶段，同时也没有完善的试点基地，不去尝试自主研发出新的产品，

24、那么想要在这一行业超过其他国家，基本只是纸上谈兵，我们国家电机驱动上下料机7器人器技术与发达国家相比，依然处于不利地位，相比之下产品性能、质量、可靠性、服务等相差有20年整体技术水平。七零-六零年代，这是法国电机驱动上下料机器人械行业的初期阶段，具备很快的成长速度。七十年代跟八十年代也是有较高的增长速度，不过相对于以前并不高。因此，从九零年代开始，法国的电机驱动上下料机器人械行业连续三十年的快速进步，由导入到消化再到进步的过程。英国，加拿大，英国，瑞士和法国电机驱动上下料机器人制造业，在世界上比较出名的。而一些比较大的企业他们生产的机器人也是比较厉害，能够利用一些光学跟电学进行设备的改造。那些

25、大型全自动电机驱动上下料机器人设备，不仅要有空间大小的设置，设置程序，测量数据，真空密封等机械完成的过程。英国电机驱动上下料机器人械行业一直稳定增长，比重出口占百分之八十。现在，电机驱动上下料机器人械的进步得到世界上重视，是一个电，煤气，光，生命新兴的高科技产品。本主题重要设计关节型上下料机器人的上下料机器人的机械体部，即由腰，臂和组成的机体的三个关节的臂设计的机构。这个上下料机器人操纵作为特殊类型的操纵器，重要用于在能力面内弧形焊缝。为企业提供一个简单的使用流程设计，上下料机器人机械臂为提升焊接劳动效率，保证产品质量。在机械行业，印花上下料机器人的意义可归为以下几点： 第一，为了提升劳动过程

26、的现代化 使用上下料机器人装配有利于体现的材质原料，装载和工件，刀具和机械现代化的卸载等的更换能力传输，能够提高生产的效益，减少劳动强度。 其次，对于一个生产的条件而言，生产环境是极其重要的，要避免事故在各种因素下发生，所以使用上下料机器帮助我们改善恶劣的劳动条件。 在工厂里，往往会有一些人工难以完成的，上下料机器人便可以顶替人手进行一系列的操作，以避免因劳动遗漏或事故而引起的疲劳。 第三，它能够减少人力，为工厂企业节约用人方面的费用，同时也能够让工作人员减轻劳动强度，一些大的企业还可以放置多台这种机器，这样就能实现一8个全自动的生产车间，更好的方便管理，以减少人力和更精确地掌控节奏,劳动的节

27、奏,为了促进劳动。总之，使用有效的流程的上下料机器人，是未来机械工业成长的必然趋势。1.4 体现方法及预期目标体现方法及预期目标 所需的条件： 参考文献及比较重要设计参数。 重要的困难： 由于不能都获取到关于此次设计的参数尺寸，并且不是很了解上下料机器人这一领域。由于对于本次设计没有经验，在一些选型计算与校核可能会出现一些错误，虽然这样，但是还是可以通过其他途径进行一些数据查阅，比方说到图书馆看相关的书籍。也可以通过对做此方面研究的工艺师所给的建议进行系统性的整理。若有些校核方面的东西不懂，我们可以询问一些工程师，让我们了解其中的原理，在针对设计的内容作出相关的整理，以便于我们完成此次设计。

28、查阅有关上下料机器人设计的资料，与所学搜集到的知识相结合，规划毕业设计模板，构建整篇毕业设计架构。按照上下料机器人上下料机器人的体系参数及要求，制定设计方案，选择传动副同时设计所需的传动配件；计算系统设计流程关乎的重要信息；写论文及格式都按要求标准化,按照要求完成毕业设计论文的指导。2 2 陶坯印花机器人上下料总体方案陶坯印花机器人上下料总体方案2.1 工作原理工作原理及布局及布局 对于如何设计出一套对陶坯印花工业自动上下料的方案，以下是我的研究思路：首先要有一个独立的车间，进行对陶坯印花自动上下料。车间都包括一个传9送带、机械吸盘抓手（手部带有两个独立的吸盘）、印花机。未印花的陶坯首先会依次

29、排列在传送带上，传送带前面有个挡板，当陶坯到达挡板时，传送带的传感器就会停止运转，这时机械手左边的吸盘就会吸起停在挡板前的陶坯，接着下个陶坯会继续到达挡板。机械手会抓着未印花的陶坯旋转来到一旁的印花机上，印花机前面会设置一个能放置两个陶坯的旋转工位台，接着机械手右边的吸盘会吸起工位台上已完成印花的陶坯，将左边吸盘吸起的未印花陶坯放到空缺的工位台上，这时旋转工位台带着未印花的陶坯旋转180，进入印花机进行印花，另一边的已印花的陶坯就等待机械手下次抓取。已拿到印花陶坯的机械手就会旋转送到隔壁的料板上。如此循环，形成了机械手对陶坯印花的自动上下料。大致的布局如下图。图2.1 布局图2.2 机器人上下

30、料驱动系统的比较与选择机器人上下料驱动系统的比较与选择 作为一个上下料的机器人，一个完整的驱动系统是必不可少的。这是一个上下料机器人的动力源泉，这样的动能装置，大致的可分为气动的、液压的还有电动的。 （1）液压驱动系统10 我们都知道，液压系统已经是一种相当娴熟的一门技术，它不仅具有强大的动力，而且相对于其他，它能够有较快的响应，能够承受比较大的外界压力，在恶劣的环境中工作有很好的高效性能。 （2）气动驱动系统 这一系统较明显的特点就是它的结构相对其他系统较为简单，反应也算快，制作的成本低，就算出问题了也较容易修理。但是在实现伺服系统控制时较为困难。 （3）电动驱动系统 此驱动系统使用起来较其

31、他方便，而且声音也比较轻，不用过多的能源交换，使用此系统的设备大部分后面都装有一些精密的构件，但是这种系统不能在恶劣的环境中使用，而且费用都较为高，虽然这样，但由于它的优点，在一些工业机器人方面它能够被采纳 。 初步选择选用电动驱动系统。2.3 陶坯印花机器人上下料的设计要求陶坯印花机器人上下料的设计要求 本课题将要完成的重要任务如下: （1）选用适合的陶坯旋转底座。 （2）选择上下料机器人的坐标自由的类型和程度。 （3）选型设计计算执行机构的上下料机器人。为了使更多的通用性，设计的手成可更换的机构，不仅能够使用在夹手指抓住条工件，当该行业需要也绘制空白工件卡盘的负压气体流。 （4）电机驱动使

32、体系的设计。本主题将设计电气驱动驱使的陶坯上下料机器人，包括电机驱动元件，电机驱动回路的设计选择。 （5）输送机的选择。113 陶坯印花机器人上下料机方案设计陶坯印花机器人上下料机方案设计3.1 陶坯旋转底座陶坯旋转底座的选用的选用3.1.13.1.1 电动机的选择电动机的选择 旋转转盘的转速不易太高，因为速度过高，冲击大，易引起零件和机件损坏；速度低了效率太低，不能满足生产要求。所以说我们所选用的底座最好控制在250350 r/min之间较为好。本机转速300r/min进行设计。旋转转盘转速300rpm。电机启动到额定转速约2S。 预估每个陶坯质量M1为3KG 旋转转盘质量M2初步估算为45

33、KG 假设满载一次负载2个陶坯。 则旋转部分总质量M=2M1+M2=51KG 驱动功率Np可由下式确定：kwtMVNP094. 085. 022)60/3005 . 0(51/2122 式中M旋转部分总质量； t电机启动到额定转速时间； 传动总效率；取=0.85。经计算得： Np=94w N=1.1 Np=103.4 w1、电动机类型和结构形式（1）选择电动机类型和结构型式 一般来说，电动机中的直流方式没有特别情况我们是不用的，因为它里面的构件相对复杂，而且成本也高，如果有问题了需要花费比较多的时间在修理上，所以在电机方面我们选择交流式的。12 其实我们所选的交流电机是大多数都是普通的一些笼型

34、的电动机，最近新研究出来的三相异步电机性能上得到了很大的提高，能够应付大多数的恶劣环境，而且内部的零件不会过于复杂，有较强大的动力性能，相对于交流电机的另一种同步电机来说，这种电机很适合于我们选择，完全能够胜任一些要求扭矩和转矩比较大的设备，尽管如此，电动机还要根据设备安装的方位，和产品输出的需求，有着几种不同的组装方式，而一般的额定电压为380V。对于生产行业而言，笼型的电动机可以说是比较普及的，它对各种生产都会有一定的迎合性，所以会选择笼型的三相异步电动机。 每种生产环境的不同，我们选择的电机种类也会略有不同，工作条件，载荷特点。一般的要按照制造某一产品设备的一些制动参数，工作运转时的运转

35、速度，以反向运转的速度等因素来确定的。 根据家用工作环境和市电使用要求,选用额定电压单相220V、额定频率50Hz、防护等级IP44、工作制S1、绝缘等F级的单相电容运转异步电动机。图3.1 单相电容运转异步电动机电容图2、电动机功率 电动机的容量也是一个很重要的因素。对于生产行业而言，选择一个合适的电动机容量能够给予他们更多的经济效益与生产效率，如果选择错误的容量，比13如本应选择大的，却选择了小的容量，那么生产设备就有可能不能运转起来，无法正常的工作，而且这样子会对设备有很大的负载影响，使其内部产生很大的高温，让内部的电路还有零件遭到很严重的损坏。 根据本文设计参数，对比于生产陶坯的工厂来

36、说，电动机的功率选取180V。 这次的设计我们采用的380V的三相交流电，而且运作的环境是正常温度。参考上述条件和机械设计手册，采取Y80M1-8B3型180W电动机。 Y80M1-8B3电动机的主要性能如下表格所示：表3.1 Y80M1-8B3电动机的主要性能 满载时 型 号额定功率w转速 r/min 电流（380V） A效率%功率 应数起动电流 -额定电流起动转矩-额定转矩Y80M1-8B31806450.88510.613.31.83.1.2 陶坯旋转底座旋转齿轮的尺寸设计与校核陶坯旋转底座旋转齿轮的尺寸设计与校核图3.2 齿轮各部分名称 按齿根弯曲强度初算齿轮模数m 齿轮模数m的初算公

37、式为3lim21d1a1m/FFFPFAZYKKKTKm 式中算数系数，对于直齿轮传动=7.1；mKmK14 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，N*m ； 1Tm63. 614403/39549/9549/11NnnPnTTwwa 使用系数，由机器设计手册表67查得=1；AKAK 综合系数，由机器设计手册表65查得=2；FKFK FPK计算弯曲强度的行星轮间负载分布不均匀系数，由机器设计手册公式65得=1.85；FPK 小齿轮齿形系数，1FaY 图622可得=3.15；，1FaY 齿轮副中小齿轮齿数，=9；1z1zaz 试验齿轮弯曲疲劳极限，按由机器设计手册图6limF2*Nmm26630选取=1

38、20,所以 limF2*Nmm89. 0/m3lim2111FdFaFPFAmzYKKKTK 暂取m=1.5,计算各参数。 1）分度圆直径dmmza5 .31215 . 1mda）（）（mmzg126845 . 1mdg）（）（mmz5 .2831895 . 1mdbb）（）（ 2) 齿顶圆直径ad 齿顶高：外啮合ah5 . 1h1mmhaa 内啮合：36. 1)/55. 71 ()(22mzmhhhaammhddaaaa5 .3435 .312)()(mmhddagga12931262)()(mmhddabba5 .28035 .2832)()( 3) 齿根圆直径fd 齿根高875. 125

39、. 1)(mmchhafmmhddfaaf75.2775. 35 .312)()(15mmhddfbbf2865 . 25 .2832)()(mmhddfggf25.12275. 31262)()( 4）齿宽b 参考三表819选取=1dmmdad21211b)()a（mmdad265215b)()a（mm2110526b)b（ 5) 中心距a 1、ag为外啮合齿轮副mmzzmgaag25.47)4518(2/5 . 1)(2/a 2、bg为内啮合齿轮副mmzzmbabg25.47)45-108(2/5 . 1)(2/a表3.2 大小齿轮各部分数据小齿轮大齿轮模数m1.51.5齿数z2184分度

40、圆直径d31.5126齿顶圆直径ad34.5129齿根圆直径fd27.75122.25齿宽高b2126中心距a =78.75mm =78.75mm agabga163.1.3 轴承的校核轴承的校核图3.3 轴承座二维图 轴承的预期计算寿命 hL480083002h （1）求两个轴承所承受的径向负载 经过轴的校核过程求得NFae24.87,NFNH45.1051NFNH15.2202,NFNV74.391NFNV96.822 所以 NFFFNVNHr69.11274.3945.1052212121NFFFNVNHr26.23596.8215.2202222222 （2）计算轴承的轴向力 查文献9

41、表2-3-18得GB297-84规格轴承，,24. 0e8 . 1YNCr18000 所以 NYFFrd3 .318 . 12/69.1122/11 NYFFrd35.658 . 12/26.2352/2217NFFFFdaeda59.15235.6524.87,max211 NFFFFaedda35.65,max122 （3）求轴承的动负载eFFra35. 169.11259.15211eFFra28. 026.23535.6522 查文献10表13-5得 对轴承1 ,4 . 01X8 . 11Y 对轴承2 ,4 . 01X8 . 11Y 查文献10表13-6取冲击负载因数2 . 1pf （

42、4）计算轴承的寿命 NFYFXfParp69.38359.1528 . 169.1124 . 02 . 111111 NFYFXfParp76.24935.638 . 126.2354 . 02 . 122222hhLhPCnL310616126595808686.383180003 .23360106010hhLhPCnL310626211126966076.249180003 .23360106010 所以轴承满足寿命要求。 3.1.4 传动键的选择传动键的选择 传动键的种类有多种，其中比较常见的有平键，花键和楔键。平键相对其他而言它的构造并没其他的复杂，使用起来也方便。花键从形状来看它内

43、部具有月牙的形状，对比其他它的轴距会相对小。楔键它的外部位往往会与一些齿轮啮合或者是只是固定。在它们都啮合在一起时齿轮也轴之间就会产出摩擦力促使其进行传动；一般的键两边是不用进行一些工作，并且轮与槽会有缝隙。花键它的连接性能比较强，并且实际工作中它的作用比较明显，所以很多工厂都会使用。18 图3.4 花键 图3.5 楔键 图3.6 平键 在我们选择键的时候，我们要根据产品做出针对性的选用，不同结构的产品选择的键型也会不同。一般的轮毂长度是不同的。所以，长度的长或短都会影响产品的扭矩，一旦不能选好键型那么就会对产品的造成一定的危害，带来一些不必要的麻烦，比如产品的报废，生产费用的增加等等。 节点

44、强度和接头强度的计算，各部分的应力分析。常见材料的主要失效形式是由普通材料的组合产生，所以要根据普通平板键的标准尺寸选择。若非有很严重的超负荷，不可能会失效。所以，往往只会在工作面应力强度的计算中出现。磨损失效表现在接触滑动的工作与导向面和关键环节。所以，工作压力往往是以计算条件为前提。该连接平坦的关键传动扭矩，对一切连接进行高度解析。一般平键均与大众材料的构成和大小的挑选尺度相关，重要失效形态为工作负荷，失态。若非出现严峻超载，否则未必会出现大的削减。因此，计算的应力强度的证明是正常的。而磨削和破裂就是当前的主要失效原因。运转时的工作负荷的计算要根据要求，计算并校核普通平板键连接的强度条件公

45、式：作dhLT4p 因此有：MP67.148106251075.554dhLT43p 显然p 250p 所以强度足够。 式中： 19 T传递的转矩，单位为；mN L关键工作长度，单位为毫米， b键的宽度，单位为mm。 d轴的直径，单位为mm； h键的高度，单位为mm； 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为； paMP3.2 横向移动驱动电机的选用横向移动驱动电机的选用 根据脉冲当量和最大静转矩初选择电机3.2.1 步距角的选择步距角的选择 已知脉冲当量脉冲/01. 0mmP 由公式2-23PPbiL01. 0360149 . 03600代入数据得3.2.2 步进电机输出转矩的选择步

46、进电机输出转矩的选择 查指导书表2-17得步进电机启动转矩与最大静转矩的关系有KMmaxjM707. 0/maxjKqMM3.2.2.1 加速度力矩加速度力矩 2max10602tnJJMKacmNMrvnkaPb093. 4101 . 06075014. 325214. 0min/75036001. 09 . 030003602maxmax3.2.2.2 空载摩擦力矩空载摩擦力矩（取传动系统总效率）8 . 0cmNiLfGMkf029. 018 . 014. 324 . 0005. 0)831. 6052.66(20,NG052.66工作台NG831. 68 . 9697. 0丝杠3.2.2

47、.3 附加摩擦力矩附加摩擦力矩20cmNiLFMYJ876. 1)9 . 01 (18 . 014. 324 . 0)3/974.383()1 (222000 传动丝杠未预紧时的传动效率取09 . 00 故电机空载启动力矩cmNMMMMkakfKq989. 5876. 1093. 4029. 00cmNMMkqJ471. 8707. 0/989. 5707. 0/1max784. 00847. 01maxmNMj 作用在工作台的合力的计算，逆铣的时候合力大FNFFFFCSVSLS867.188055.7811.156625.175222222 作用在工作台上的合力折算到电机上的转矩FcmNiL

48、FMF037.1518 . 014. 324 . 0867.18820 运动部件正常工作时的总负载转矩cm026.210NMMMMMFkakfKq 故运动部件正常运行时需的最大静转矩2maxjM 5 . 03 . 0/2maxfqjMM 此处取0.5代入得cmNMj052.425 . 0026.212max784. 0.4205. 02maxmNMj 按步进电机最大静转矩选择要求2max1maxmax,jjjMMMaxM 所以， 查表2-18选择步进电机55BF0093.2.3 启动矩频特性校核启动矩频特性校核 查指导书图2-21步进电机启动矩频特性曲线 当启动力矩时对应的允许启动频率，而由表

49、2-mNMkq3278. 0Hzfyq800018查得电机的启动频率，保证了电机快速启动时不丢步Hzfq8000yqqff 。21图3.7 步进电机启动矩频特性曲线 运行矩频特性校核 快速进给运行矩频特性校核： 由式2-34得，快进力矩cmNMMMkfKJ905. 1876. 1029. 00 查指导书2-22得，允许快进频率Hzfykj8000 由式2-33得电机最高快进频率HzvfPkj500001. 06031000601000max ，故电机快速进给时不丢步。ykjkjff3.2.4 工进运行矩频特性校核工进运行矩频特性校核 工进时步进电机的运行频率为HzvfPGGJ90701. 06

50、0544. 01000601000 工进时步进电机运行所需力矩 tfGJMMMM0cmNiLGFfMVf071. 018 . 014. 324 . 0)8 . 974. 611.156(004. 02)(0 工作负载力矩22cmNiLFMtt04.1518 . 014. 324 . 0867.18820cmNMGJ.016.1704.15071. 0908. 1 查指导书图2-22得 允许工进运行力矩mNMyGJ.5 . 3GJyGJMM 满足设计要求，故可选用此电机。3.3 丝杠轴的设计丝杠轴的设计3.3.1 确定螺纹直径确定螺纹直径图3.8 螺杆二维图 由于要对螺杆的负载能力跟扭转力进行一

51、些分析，在这里我们根据螺栓的应力分析算的螺杆的最小直径应力 14 1.3Fd 许用应力： (35)s 由手册：25P22315,530sBN mmN mm23 231510563(35)(35)sN mm 取 80Mpa则 314 1.3 65 1036.6880dmm 采用梯形式螺纹Tr26*6 螺纹大径 d=26 螺纹中径 d2 =26-2=24 螺纹小径 d3=26-6=20 螺距 E P=6 螺纹根部厚度10.6340.634 85.072tpmm 螺纹工作高度 h=0.5*6=3 较核螺杆强度 螺纹力矩21tan()2vdTF 螺纹升角 21 8arctan()arctan()3.3

52、144npd 查手册P6表1-10 (钢与铸铁的滑动摩擦系数无润滑)0.18 当量摩擦角0.18arctanarctan10.55coscos15v3514465 10tan(3.31 10.55)3.53 102TN mm3.3.2 螺杆的强度校核螺杆的强度校核 按第四强度理论较核，压扭组合校核221231143 0.2caTFdd2235234 65 103.53 10374.96 80390.2 39caMpaMpa 24 满足要求。3.3.3 自锁性验算自锁性验算 自锁条件v 其中3.31 故 ，可用，且，可靠v44 303.3.4 丝杠轴轴承选择计算丝杠轴轴承选择计算 要求寿命，转速

53、hLh2500，min/96.2811014. 31010001000rdvn 轴承的径向力，轴向力。 NFr42.400aF图3.9 丝杠轴承座俯视图25图3.10 丝杆轴承座剖视图 1.由上述条件试选轴承 试选6004型轴承 2. 按额定动载荷计算kNCr38. 9kNCo02. 5min/15000limrn 由式： 61060hnLPC 对球轴承，3rParpFfYFXFfP 2 . 1Pf 代入得 ： NP504.4842.402 . 1 NNC938014.7910250096.2860504.4836 故6004型轴承能满足要求。 3.按额定静载荷校核 由式 000PSC 选取2

54、0SNFFYFXPrar42.40000 代入上式，NPSNC84.8042.4025020000 满足要求。3.4 上下料机器人选型与设计上下料机器人选型与设计 上下料机器人的组成一般有运转电机、传动轴承和各种方式的制动器。 3.4.1 带动手掌旋转的电机带动手掌旋转的电机 初选上升速度 V=100mm/s，P=1KW 所以26min/100060)6/100(radn 对于所采用额Y90S-4型电机，它采纳着绝缘等级为B，外层保护等级为IP44D的笼型异步电动机，有着全封锁式的冷却系统，并且它的额外功率为50HZ,额外电压为380V. 如表3.3 Y90S-4电动机参数数据所示：表3.3

55、Y90S-4电动机参数数据满载时堵转电流堵转转矩最大转矩型号额定功率KW电流A转速r/min效率%功率因素额定电流额定转矩额定转矩Y90S-41.12.71000790.786.52.22.23.4.2 驱动手肘的电机驱动手肘的电机 初选转速 W=60/s n=1/6r/s=10r/min 采用Y90L-6型的笼型异步电动机 同样的，对比于Y90S-4电动机，一样是选用绝缘等级为B的材料，外层保护等级也是IP44，带有全封锁式的冷却系统，额外功率和电压也跟Y90S-4样。 如表3.4 Y90S-6电动机技术数据所示：表3.4 Y90L-6电动机技术满载时堵转电流堵转转矩最大转矩型号额定功率KW

56、电流A转速r/min效率%功率因素额定电流额定转矩额定转矩Y90L-61.13.291073.50.726.02.02.03.4.3 驱动肩部的电机计算驱动肩部的电机计算 初选转速 W=720/s27 n=2r/s=120r/min 选择110BYG350DH-0501型步进电动机 110BYG350DH-0501型电动机也是选用等级为B的绝缘材料，外部的保护等级同样为IP44，全封锁式的冷却系统，但是不同的是，额外电压在110V到25V0之间，额外功率为50HZ。 如图3.11 110BYG350DH-0501电动机技术数据所示：图3.11 110BYG350DH-0501电动机技术3.4.

57、4 肩部轴的设计肩部轴的设计 1、选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件： 齿轮轴采用45钢正火,根据参考文献四表144知道强度极限=600MPa,再由表142得许用弯曲应力=55MPaB1b 2、校核轴： a、受力分析图 见图 28图3.12 受力分析图(a)水平面内弯矩图 (b)垂直面内的弯矩图 (c)合成弯矩图 (d)转矩图 圆周力：NdTFt3 .1370/5 .4652/211 径向力： NaFFtr84. 420tan3 .13tan 法向力：NaFFt15.1420cos/3 .13cos/n b、作水平面内弯矩图。支点反力为： NFFtH075. 72/ 弯矩为： mmNMH4

58、3.2412/25.68075. 71mmNMH9 .1162/05.33075. 72 c、作垂直面内的弯矩图，支点反力为： NFFrV42. 22/ 弯矩为： mmNMV58.822/25.6842. 21mmNMV99.392/05.3342. 22 d、作合成弯矩图： mmNMMMVH16.25521211mmNMMMVH55.12322222 e、作转矩图：29mmNPTTTaH64.626)61 (8952. 0)1 ( f、求当量弯矩mmNaTMM63. 4 .28)(2211mmNaTMM7 .2795)(2222 g、校核强度MpadWM23.16121 . 0/63.280

59、41 . 0/63.2804/33611 MpadWM18.16121 . 0/7 .27951 . 0/7 .2795/33422 所以满足=55Mpa的范围，轴的功能上要有一定的抗负载能力。e1b图3.13 肩轴二维示意图3.4.53.4.5手腕轴承的设计计算手腕轴承的设计计算图3.14 肘轴二维示意图30图3.15 肘轴剖视图 要求寿命，转速：2500hLh100010001028. 96m i n3. 14110nrd 轴承的径向力，轴向力。40. 42rFN0aF 第1章 由上述条件试选轴承，试选6004型轴承，查表16-2 4 9. 38rCkN05. 02rCkNl i m150

60、00m i nnr 第1章 按额定动载荷计算由式 466010hnLCP 对球轴承=3， PraPrPfXFYFf F 查表13-6 智能小车 41. 2Pf 代入得 1. 240. 4248. 504PN 366028. 96250048. 50479. 14938010CNN 故6004型轴承能满足要求。 按额定静载荷校核 由式 3100 0CS P 查表13-8，选取=2 40S00040. 42rarPX FYFFN 代入上式00 05020240. 4280. 84CNS PN 满足要求。3.4.6 肩部轴承的设计计算肩部轴承的设计计算要求轴承的寿命，转速，轴承的轴向载荷2500hL