基于PLC物料拾取裝置畢業(yè)設(shè)計

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四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計 系 別 機(jī)械工程系 　 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化技術(shù) 學(xué)生姓名 　 學(xué) 號 100920508 　年級 2010級 指導(dǎo)教師 　 二0一四 年 四 月 三十 日 基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計 專業(yè):機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生: 指導(dǎo)老師: 摘 要 本文基于機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理和Solidworks三維繪圖軟件等相關(guān)知識與理論，通過搜集基于PLC物料拾取裝置的相關(guān)資料、閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)與書籍以及參考市面上的基于PLC物料拾取裝置實(shí)體，首先對基于PLC物料拾取裝置的主要機(jī)構(gòu)零部件模型進(jìn)行設(shè)計，其次利用Solidworks三維繪圖軟件將設(shè)計好的零部件模型進(jìn)行零件建模，然后將建好的所有零部件模型進(jìn)行裝配設(shè)計，得到相應(yīng)的裝配體模最后對裝配體模型進(jìn)行運(yùn)動仿真。 關(guān)鍵字：基于PLC物料拾取裝置 Solidworks 零件建模 裝配設(shè)計 運(yùn)動仿真 Design of PLC based on the material pick-up device Major: Studuent: Supervisor Absraote This paper is based on the machinery design and machinery principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory, by collecting relevant data of sewing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model. KeyWords: sewingmachine Solidworks part modeling assembly design movement simulation II 目 錄 1概述.............................................................................................................................5 1.1 拾取物料拾取裝置的發(fā)展歷史......................................................................6 1.2 拾取物料拾取裝置的發(fā)展意義......................................................................7 1.3 拾取物料拾取裝置在機(jī)械中的應(yīng)用..............................................................7 1.3.1國內(nèi)的應(yīng)用……………………………………………………………...12 1.3.2國外的應(yīng)用……………………………………………………………...12 1.4拾取物料拾取裝置的發(fā)展趨勢……………………………………………..12 1.5 SolidWorks軟件在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用..........................................................13 1.6本課題的目的和意義....................................................................................13 2基于PLC物料拾取裝置的概述 15 2.1 基于PLC物料拾取裝置的組成部件............................................................15 3機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 16 3.1步進(jìn)電機(jī)的選用 18 3.2梯形絲桿螺母副設(shè)計 ....20 3.2.1 材料選用原則 .20 3.2.2 絲杠螺母的工作條件、失效形式和技術(shù)要求 21 3.2.3 螺旋傳動的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用 21 3.2.4 滾珠絲桿螺母的設(shè)計計算 21 3.2.5 滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 23 3.2.6 滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 25 3.2.7導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計 27 3.2.8聯(lián)軸器的選擇 28 3.2.9軸承強(qiáng)度的校核......................................................................................30 4結(jié)論............................................................................................................................32 參考文獻(xiàn)......................................................................................................................33 致謝..............................................................................................................................34 1概述 1.1物料拾取裝置的發(fā)展歷史 工業(yè)機(jī)器人一般可理解為：在工業(yè)自動化應(yīng)用領(lǐng)域中的一種自動控制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)（固定式的或是移動式的），用于搬運(yùn)材料、工件、操持工具或檢測裝置，完成各種作業(yè)。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展物料拾取裝置逐漸成為一門新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料拾取裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，物料拾取裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視上料物料拾取裝置是典型的機(jī)電一體可自動地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率。本課題所涉及的上下料物料拾取裝置自1999 年投入運(yùn)行, 工作安全可靠, 效果良好, 可用做自動上料設(shè)備和生產(chǎn)線上的自動抓取設(shè)備。本課題主要是應(yīng)用Solidworks軟件的三維設(shè)計功能，對基于PLC物料拾取裝置物料拾取裝置的各零部件進(jìn)行三維設(shè)計并實(shí)現(xiàn)其各部件的裝配和運(yùn)動仿真。 1.2物料拾取裝置的發(fā)展意義 物料拾取裝置的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其一它分地代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。從而大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展物料拾取裝置逐漸成為一門新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料拾取裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，物料拾取裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。機(jī)床上料物料拾取裝置是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它可自動地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率?？傊?，物料拾取裝置是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段，國內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。 1.3 物料拾取裝置在機(jī)械中的應(yīng)用 1.3.1 國內(nèi)應(yīng)用 國內(nèi)在金屬切削加工中，用物料拾取裝置來完成刀具的自動更換。如北京第二機(jī)床廠，北京揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八機(jī)床廠，上海第二機(jī)床廠，上海第八機(jī)床廠，寧夏大河機(jī)床廠等單位研制的自動換機(jī)床，均用物料拾取裝置自動更換刀具。在生產(chǎn)自動線上，用物料拾取裝置完成的傳遞和上下料，如：沈陽水泵廠深井泵體加工自動線，無錫柴油機(jī)廠和甘肅汽車齒輪廠的齒胚的加工自動線都采用了物料拾取裝置。大連工礦車輛廠的800Kg側(cè)架的加工，采用物料拾取裝置抓取、傳遞和安放并與一些機(jī)床組合成側(cè)架切削加工自動線，提高效率10倍。 1.3.2 國外應(yīng)用 美國制造155毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開始到加工畢直包裝都自動進(jìn)行，不用人手去接觸，達(dá)到全自動生產(chǎn)。工業(yè)物料拾取裝置還能用來代替人工進(jìn)行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和 拋光銹鋼子彎頭時，采用ASEA機(jī) 械 手，提 高 加 工 效 率30%以上，，不 傷 害 工 人 。又 如：瑞 典 沃 爾 沃 公司在物料拾取裝置上裝了三個環(huán)形磨輪裝置，用來對傳動箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時50%。 。 1.4物料拾取裝置的發(fā)展趨勢 國內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)物料拾取裝置基礎(chǔ)性能的實(shí)驗(yàn)以及基礎(chǔ)理論研究，克服和解決制造技術(shù)及其它存在的問題。提高物料拾取裝置運(yùn)動速度。尤其是應(yīng)用于沖壓行業(yè)中的物料拾取裝置，以適應(yīng)提高生產(chǎn)率和符合生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決物料拾取裝置的運(yùn)動速度和緩沖、定位技術(shù)。引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，培訓(xùn)專門技術(shù)人才，普及物料拾取裝置有關(guān)知識。盡快解決物料拾取裝置的定型設(shè)計、定點(diǎn)、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問題，推進(jìn)物料拾取裝置設(shè)計制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）準(zhǔn)化、系列化工作，以滿足國內(nèi)外市場的需求。目前工業(yè)物料拾取裝置的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，技術(shù)性能不斷提高，其發(fā)展趨勢是：擴(kuò)大物料拾取裝置在工業(yè)上的應(yīng)用、提高工業(yè)物料拾取裝置的工作性能、發(fā)展組合式物料拾取裝置、研制具有“視覺”和“觸覺”的“智能機(jī)器人”。 1.5 SolidWorks軟件在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用 SolidWorks軟件在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用二維CAD著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力，而三維設(shè)計是著眼于更好表達(dá)產(chǎn)品完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，使得一個工程項(xiàng)目的設(shè)計和生產(chǎn)準(zhǔn)備各環(huán)節(jié)可以并行展開。而且三維設(shè)計可方便地設(shè)計出所見即所得的三維實(shí)體模型，并對其進(jìn)行裝配、過去模擬及干涉檢查，即在投入真實(shí)的生產(chǎn)之前就可以對其產(chǎn)品進(jìn)行物性分析及裝配測試等活動。從而更好的滿足設(shè)計目的的要求，并大大縮短了產(chǎn)品的生命周期。SolidWorks 軟件是一個基于特征的參數(shù)化實(shí)體建模設(shè)計工具，是當(dāng)今世界完全基于NT/Windows平臺的三維機(jī)械設(shè)計CAD軟件系統(tǒng)主流產(chǎn)品。SolidWorks 軟件與其它基于特征的參數(shù)化三維機(jī)械設(shè)計軟件，如Pro/Engineer、UG相比，具有Windows 的圖形界面和易于掌握的優(yōu)點(diǎn)。同時，利用裝配建模技術(shù)可以將零件模擬裝配起來，并可以對裝配結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的裝配干涉分析、運(yùn)動仿真模擬、物性分析及有限無分析，還可以在裝配環(huán)境中對零件進(jìn)行設(shè)計、編輯及修改。利用這些功能，能有效地避免產(chǎn)品設(shè)計中經(jīng)常帶來的尺寸不匹配、零件干涉等問題。 1.6本課題的目的和意義 目前國內(nèi)應(yīng)用軟件進(jìn)行工業(yè)機(jī)械設(shè)計的很多，還都以傳統(tǒng)的設(shè)計方法為主，導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計周期長、成本高。不能滿足工業(yè)機(jī)械使用的季節(jié)性、工作環(huán)境的多變性和用戶要求的多樣性，不能使工業(yè)機(jī)械的設(shè)計隨著市場的需求而不斷地轉(zhuǎn)變，更無法在要求的較短周期內(nèi)，開發(fā)出新的產(chǎn)品。我國在工業(yè)機(jī)械新技術(shù)創(chuàng)新方面還很薄弱，無法適應(yīng)新世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。基于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)械的設(shè)計方式的種種缺陷與不足和Solidworks的強(qiáng)大功能以及在工業(yè)機(jī)械設(shè)計中的優(yōu)勢，本課題即以數(shù)控車上下料物料拾取裝置作為載體，應(yīng)用SolidWorks 軟件完成各組成零件的建模及裝配。并完成該數(shù)車上下料物料拾取裝置進(jìn)行上下料過程的動畫演示，從而使人們可以直觀地認(rèn)識到數(shù)車上下料物料拾取裝置在數(shù)控生產(chǎn)及加工中的地位和主要作用。該方法是結(jié)合計算機(jī)輔助設(shè)計與制造/產(chǎn)品造型設(shè)計的專業(yè)特點(diǎn)對現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計方法的一種新的嘗試和學(xué)習(xí)。如將本課題的設(shè)計方法移植到工業(yè)設(shè)計中，則較傳統(tǒng)的設(shè)計方式能夠大大縮短產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計的設(shè)計周期。用Solidworks軟件進(jìn)行工業(yè)設(shè)計的一般步驟為：單體設(shè)計→繪圖→裝配→模擬→改進(jìn)→整體裝配→運(yùn)動仿真→改進(jìn)→成型→加工生產(chǎn)，比傳統(tǒng)的繪圖→加工→裝配→實(shí)驗(yàn)→采集數(shù)據(jù)→改進(jìn)→二次加工→裝配→最終成型，縮短了設(shè)計周期，降低了成本。 2基于PLC物料拾取裝置的概述 2.1基于PLC物料拾取裝置的組成部件 通過市場調(diào)研，我們決定設(shè)計一種基于PLC物料拾取裝置（物料拾取裝置）。工作原理如圖2—1所示，拾取裝置工作時由步進(jìn)電機(jī)通過滾珠絲桿驅(qū)動滑塊上下往復(fù)運(yùn)動，通過滑塊前部的氣動手指對工件的夾取與釋放的動作來完成作為一個物料拾取裝置的全部動作，運(yùn)動可靠，平穩(wěn)。 圖 2—1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 3機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 3.1電機(jī)及減速器的選用 已知整個裝置上工件與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?Kg，范圍為50mm~300mm，移動速度為1~2r/min。即： 具體的步進(jìn)電機(jī)設(shè)計計算如下: 1、確定運(yùn)行時間 本次設(shè)計加速時間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2. 電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.負(fù)載慣量 上下垂直運(yùn)動 絲桿螺母慣量 式中 總慣量 5.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機(jī)型號為92BL-A，此無刷直流步進(jìn)電機(jī)廠家為南京森宇機(jī)電的產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機(jī)型號為 92BL-4030H1-LK-B， 電機(jī)額定功率為0.4KW，額定轉(zhuǎn)矩為1.3N.m，最大轉(zhuǎn)矩為2.6N.m， 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。電機(jī)大致圖如下： 外形尺寸92x92x86，電機(jī)輸出軸徑為14mm。 3.2梯形絲桿螺母副設(shè)計 3.2.1材料選用原則 選材的基本原則是材料在能滿足零件使用性能的前提下，具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 材料的使用性能是指機(jī)械零件在正常工作條件下應(yīng)具備的力學(xué)、物理、化學(xué)等性能，是保證該零件可靠性的基礎(chǔ)。對一般機(jī)械零件來說，選材時主要考慮的是其力學(xué)性能；而對于非金屬材料制成的零件，還應(yīng)該考慮其工作環(huán)境對零件性能的影響。 零件按力學(xué)性能選材時，首先應(yīng)正確分析其工作條件、形狀尺寸及應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合該類零件出現(xiàn)的主要失效形式，找出其在實(shí)際使用中的主要和次要的失效抗力指標(biāo)，以此作為選材的依據(jù)。 3.2.2絲杠螺母的工作條件、失效形式和技術(shù)要求 1、工作條件 由于傳動機(jī)構(gòu)是絲杠螺母副，即螺旋傳動副，而工作時主要是攜帶傳感器進(jìn)行測量，而非傳遞動力或扭矩。主要承受一定的剪切、彎曲、扭轉(zhuǎn)等載荷。 2、主要失效形式 當(dāng)彎曲載荷較大時，絲杠承受著交變應(yīng)力；當(dāng)其表面硬度較低，表面質(zhì)量不良時，會發(fā)生磨損，甚至產(chǎn)生疲勞斷裂。而設(shè)計的絲杠所傳遞的動力和扭矩都很小。因此，主要的失效形式是磨損。通過提高絲杠螺母的表面質(zhì)量和安裝精度可以有效的減少磨損。 3、材料性能要求 根據(jù)絲杠的工作條件和失效形式，要求絲杠材料具備以下主要性能：①電磁鐵參數(shù)測量裝置是對電磁鐵的電磁吸力、磁場強(qiáng)度和線圈溫度進(jìn)行測量的裝置。為避免電磁鐵的磁泄漏，采用不可磁化材料。如不銹、鋁合金、銅合金、陶瓷材料或高分子材料。②較高的綜合力學(xué)性能.當(dāng)絲杠正常工作時，要承受一定的交變載荷與沖擊載荷。③絲杠軸頸應(yīng)具有高的硬度和耐磨性，提高絲杠的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。 根據(jù)絲杠螺母副的工作條件、失效形式和技術(shù)要求，考慮材料的綜合性能，絲杠采用淬火鋼，螺母采用鑄造錫青銅。這是由于銅合金材料不僅具有較高的綜合力學(xué)性能，而且具有較高硬度和耐磨性。絲杠螺母副的導(dǎo)柱采用不銹鋼，導(dǎo)軌采用鋁合金，聯(lián)結(jié)件采用高分子塑料。 3.2.3絲桿螺旋傳動的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用 絲桿螺旋傳動是利用絲桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動將直線運(yùn)動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動，同時傳遞運(yùn)動或動力。滾珠絲杠傳動系統(tǒng)是一個以滾珠作為滾動媒介的滾動螺旋傳動的體系。以傳動形式分為兩種：一種是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動；另外一種是將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動。梯形絲桿的特點(diǎn)： （1）傳動效率高：梯形絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動絲杠系統(tǒng)的2～4倍，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（運(yùn)動可逆）。 （2）運(yùn)動平穩(wěn)：梯形絲杠傳動系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動運(yùn)動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動時無顫動、低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 （3）高精度：梯形滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運(yùn)動中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 （4）高耐用性：鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 （5）同步性好：由于運(yùn)動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 （6）高可靠性：與其它傳動機(jī)械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 （7）無背隙與預(yù)緊：采用歌德式（Gothic arch）溝槽形狀、軸向間隙可調(diào)整得很小，也能輕便地傳動。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊載荷，消除軸向間隙，可使絲杠具有更佳的剛性，在承載時減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。 3.2.4梯形絲桿螺母的設(shè)計計算 滾動螺旋傳動主要承受軸向力。由于螺母和螺桿間有較大的滑動摩擦，因而磨損是其主要的失效形式。滾動螺旋的基本尺寸（螺桿的直徑和螺母的高度），通常是根據(jù)耐磨性條件來確定的。受力較大的螺旋傳動，還應(yīng)校核螺桿危險截面和螺母螺紋牙的強(qiáng)度，以防止發(fā)生塑性變形或斷裂；要求自鎖的螺桿，要求校核其自鎖性；精密的傳導(dǎo)螺桿，應(yīng)該校核其剛度，以免因受力導(dǎo)致螺距變化引起傳動精度降低；長徑比較大的螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性，以防止軸向受載后失穩(wěn)；高速的長螺桿還應(yīng)校核起臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動。具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)傳 動的類型、工作條件及其失效形式等，選擇不同的設(shè)計準(zhǔn)則，而不必逐項(xiàng)進(jìn)行校核。 表2.1螺旋傳動的常用材料 螺旋副 材料牌號 應(yīng)用范圍 螺桿 Q235、Q275、45、50 材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運(yùn)動，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動 40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi 材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動 9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl 材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動 螺母 ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，強(qiáng)度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金 立向絲桿的設(shè)計 （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負(fù)荷包括運(yùn)動部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —動載荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，見表2.6所示： 表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號 計算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長度 Ln 33 （2）傳動效率計算 （2.23） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗(yàn)算，滾珠絲桿受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量 （2.24） Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差 查表知C級精度的絲桿允許誤差6，故剛度足夠。 （4）穩(wěn)定性驗(yàn)算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩為 式中G——移動部件自重 S——導(dǎo)程（cm） ——逆?zhèn)鲃有剩捎跐L珠絲桿副的正傳動效率和逆?zhèn)鲃有式葡嗟?，因此，一般用正傳動效率代替? N.cm可知110BF004反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)帶動絲桿螺母副時不會發(fā)生逆向傳動 。 （5）軸承的選擇，初選6002，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預(yù)期壽命為5000h，絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=200N.查手冊可知道2002的基本額定負(fù)載Cr=4.32kN,基本額定負(fù)載荷Cor=2.50Kn。 為了能安裝方便本次設(shè)計中6002軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號為UCFU203軸承。Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38；當(dāng)量負(fù)載的計算P=200N可算得軸承壽命[6] （2.25） 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為=3 得（h）所以該軸承適合。 3.2.5滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。 （1）固定---固定，適用于高轉(zhuǎn)速、高精度； （2）固定---支承 適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度； （3）支承---支承適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度； （4）固定---自由 適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，短軸向絲杠。本次設(shè)計中絲桿螺母的固定方式如下所示 3.2.6滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 1、油潤滑 一般情況下，用于滾動軸承的礦物油都適用。特別是在高轉(zhuǎn)速情況下，以油潤滑比脂潤滑佳，這時滾珠絲杠副的溫升較小。油潤滑的補(bǔ)充潤滑量和間隔，按下表，按表中的油量，至少可以達(dá)到8小時的補(bǔ)充潤滑時間。 2、脂潤滑 采用脂潤滑的優(yōu)點(diǎn)可以使?jié)L珠絲杠傳動系統(tǒng)在一段很長時間后才需進(jìn)行補(bǔ)充。也就是說，在多數(shù)情況下，可以省去一套補(bǔ)充潤滑的裝置。補(bǔ)充潤滑脂的限量為大約填入螺母內(nèi)空間容積的一半?？梢允褂盟懈呒墲L動軸承潤滑脂，但要注意潤滑脂廠家的說明和提示。潤滑脂的補(bǔ)充通常在半年或一年進(jìn)行更換，更換前應(yīng)清除舊潤滑脂后才能更換新的潤滑脂 3、 防塵與隔離 滾珠螺杠與滾動軸承一樣，如果污物及異物（切屑碎屑）進(jìn)入就會很快使它磨耗，成為損壞的原因。困此，必須采用防護(hù)裝置（折疊式或伸縮式絲杠防塵罩）將絲杠軸完全防護(hù)起來。另外雖沒有別的異物，但有浮塵時要在螺母兩端采用刮屑式防塵圈。 滾珠絲杠副設(shè)計使用中應(yīng)注意的問題： (1) 為提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力。 (2) 防逆轉(zhuǎn)：滾珠絲杠副傳動逆效率高，應(yīng)考慮在電機(jī)停電后，因部件自重而產(chǎn)生螺旋副的逆?zhèn)鲃?特別是在垂直方向上傳動時)，防止逆?zhèn)鲃拥姆椒刹捎茫和ｋ娮枣i的電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、離合器等方式。 (3) 滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。 (4) 防止熱變形：熱變形對精密螺旋傳動的定位精度有著重要的影響。其熱源不單是螺旋副的摩擦熱，還有其他機(jī)械部件工作時產(chǎn)生的熱，致使絲杠熱膨脹而伸長。為此必須分析熱源的各因素，采用措施控制熱源，還可以采用預(yù)拉伸、強(qiáng)制冷卻等減少熱變形對絲杠的伸長的影響。 (5) 細(xì)長而又水平放置的絲杠，因自重使軸線產(chǎn)生彎曲變形，是影響導(dǎo)程累積誤差的因素之一，還會使螺母受載不均。設(shè)計細(xì)長絲杠時，應(yīng)考慮防止或減小自重彎曲變形的措施。 (6) 防護(hù)與密封，塵埃和雜質(zhì)進(jìn)入滾道會妨礙滾動體運(yùn)動流暢，會加速滾動體與滾道的磨損，使?jié)L動螺旋副喪失精度。為此需要防塵措施。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。 (7) 合理潤滑是減小驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、提高傳動效率、延長螺旋副使用壽命的重要環(huán)節(jié)，接觸表面的油膜還有吸振、減小傳動噪聲和沖洗絲杠上的粉塵等雜物的作用。因此要注入潤滑脂。在螺母上還有油孔，用戶可旋入油嘴，再采用其他合適的潤滑方式。 (8) 正確選擇預(yù)緊力，滾珠絲杠副出廠時已經(jīng)按要求調(diào)節(jié)好所需要的預(yù)緊力，嚴(yán)禁自行拆卸滾珠絲杠副的各個部件，以免影響其精度。嚴(yán)禁敲擊和拆卸導(dǎo)珠管，以免造成滾珠堵塞，運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢。 (9) 建議采用適應(yīng)于數(shù)控機(jī)床的大接觸軸承以提高傳動剛度。 (10) 用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，必須使絲杠螺紋兩端中至少有一端的滾珠螺紋是通牙，并該端所有外圓尺寸均小于絲杠螺紋底徑d2,否則無法裝配螺母。 (11) 水平位置采用外循環(huán)滾珠絲杠副，最好是插管放置再絲杠軸線上面。 (12) 為便于絲杠加工，絲杠上最大外圓處的直徑最好不要大于絲杠的外徑d1。 3.2.7導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計 通過絲桿螺母連接法蘭，帶動整個醫(yī)療床裝置做上下運(yùn)行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導(dǎo)向裝置，這里就需要設(shè)計導(dǎo)向光桿和直線軸承配合整個絲桿螺母裝置。 3.2.7.1直線軸承的選擇 POM工程式塑料保持器適用于工作測試；鋼保持器適用于為工作溫度；不銹鋼軸承適合于水、蒸氣、硝酸等腐蝕介質(zhì)及真空工作場合，軸承型號按下述計算公式確定。 硬度系數(shù)FH：硬度HRC58以上，F(xiàn)H=1.0；硬度HRC52-58，F(xiàn)H=0.6-1.0。 溫度系數(shù)FT：工作溫度小于100oC，F(xiàn)T=1.0，工作溫度100oC-125oC，F(xiàn)T=1.0-0.95。 接觸系數(shù)FC： 每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0 每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81 每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72 每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66 載荷系數(shù)FW： 運(yùn)行速度小于15米/分鐘，無沖擊、無振動，F(xiàn)W=1.0-1.5； 運(yùn)行速度小于60米/分鐘，微小沖或振動，F(xiàn)W=1.5-2.0； 運(yùn)行速度大于60米/分鐘，或有較大沖擊、振動，F(xiàn)W=2.0-5.0。 時間壽命Lh=(10000*L) /2 *L(S*n1*60) (位單：h小時) L：長度壽命 (萬米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分鐘往復(fù)次數(shù) 已知滑動塊行程L=0.3米，工作溫度60oC，每分鐘往復(fù)次數(shù)n1=20，微小沖擊，軸承工作載荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望壽命Lh=5000小時，試選擇軸承型號。按以上工作條件： 根據(jù)本次載荷重量為2000N，我們選用六個導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動軸承的所受負(fù)載就平均分配，上下六個滑動軸承分別連接底板和連接上固定圓盤，兩邊軸承座為固定式的，中間六個為可以隨著絲桿螺母上下滑動。六個導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣每個導(dǎo)向光桿的滑動軸承處的所受負(fù)載為166N。本次設(shè)計中所選擇的滑動軸承為帶法蘭形狀的。 根據(jù)每個滑動軸承的負(fù)載承受166N，我們選用滑動軸承為LMF30，軸承中間孔徑為30mm，這樣導(dǎo)向光桿的直徑也為30mm。 2.直線軸承安裝： 軸承座孔公差推薦采用H7、J7級，直線軸公差推薦采用g6、h6級，軸承安裝必須用臺階芯軸壓入；直線軸安裝必須對準(zhǔn)軸承孔插入，動作輕緩，軸傾斜插入會導(dǎo)至保持器變型 和鋼球脫落，軸承安裝方向應(yīng)按照表1所示，可以提高軸承承載能力，延長壽命。 軸承座孔有可能壓縮軸承，引志游隙變小，此時用手轉(zhuǎn)動直線軸，如果軸能接觸鋼球且能輕松轉(zhuǎn)動， 配合游隙為 0～+0.01mm；如果稍加力才能轉(zhuǎn)動， 配合游隙為-0.01～0mm（已過盈） ；如果加力也不能轉(zhuǎn)動，配合游隙已多于0.01mm，這種情況鋼球滾動時可能同時作滑動，會降低軸承和軸的作用壽命，只有在輕載、低速且定心要求高的情況下才可采用。調(diào)整型、開口型軸承內(nèi)、外徑在割口前測量，割口后會有一些彈性變形，配合游隙應(yīng)裝入軸承座內(nèi)測量（鋼保持器軸承、KH軸承情況類似）。游隙可調(diào)節(jié)的軸承座調(diào)節(jié)方向應(yīng)和軸承割口方向垂直以保證游隙均勻，直線軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時要求有良好的導(dǎo)向性，所以直線 軸承一般以二根軸+四套軸承或二根軸+二套加長型軸承為一個組合使用，二根軸安裝要平直，整個組合裝配后，用手推拉必須靈活無阻滯才可安裝傳動機(jī)構(gòu)，傳動動力要足夠克服軸承磨擦阻力，直線軸承磨擦阻力近似為千分之一工作載荷 。 3. 直線軸承潤滑和防塵： 軸承出廠涂有防銹油，使用時需加潤滑劑。油脂潤滑噪音較低，常用的有2號鋰基脂和低噪音軸承潤滑脂， 填脂量為保持器空隙的三分之一。油潤滑不需清除防銹油， 根據(jù)工作測試采用15#～100#潤滑油， 工作溫度低采用低粘度油， 工作測試高采用高粘度油，常用的有透平油，機(jī)械油和錠子油，無密封軸承把油滴在軸上即可，帶密封軸承需把油加到軸承內(nèi)，本公司為用戶準(zhǔn)備了帶油孔的軸承和軸承座。對于一些不允許有油（脂）的工作場所，先清除防銹油，干燥后在每列鋼球上噴一些市售的二硫化鉬噴劑，再次干燥后即可使用，帶密封軸承應(yīng)避免密封圈和軸干磨擦引起密封唇口擠入軸承內(nèi)，造成軸承的非預(yù)期損壞。鐵屑會極大地降低軸承壽命，粉塵和臟物會阻塞保持器球道，使鋼球不能回轉(zhuǎn)，引起保持器損壞、鋼球擠膠。帶密封軸承可用于一般帶粉塵工場所，像木工機(jī)械、鑄造機(jī)械等多粉塵場合，請?jiān)谳S承兩端另加密封，防止粉塵進(jìn)入并可減少油脂損耗。 4. 軸承的載荷和壽命： 軸承運(yùn)動和換向時承受過大的沖擊負(fù)荷，或當(dāng)軸承靜止時，由于機(jī)器振動等因素都會使接觸處形成凹坑。外界硬粒進(jìn)入軸承內(nèi)，也可在接觸表面形成壓痕，這種永久變形量超過一定限度，就會防礙直線運(yùn)動平穩(wěn)性，引起振動和噪音，振動會進(jìn)一步?jīng)_擊凹坑周圍材料，造成惡性循環(huán)，使凹坑面積擴(kuò)大，這種永久變形量用基本額定靜載荷限定。鋼球和套圈接觸點(diǎn)兩者永久變形量之和等于鋼球直徑的萬分之一時的靜載荷，定義為基本額定靜載荷C0。 軸承使用時，沖擊力很難測定，常用選取適當(dāng)?shù)撵o載荷安全系統(tǒng)來保證軸承靜載荷不超過基本額定靜載荷。選型時使軸承承受的靜載荷P0 C0/FS，不受振動和沖擊場合FS取1.0 1.5，受振動和沖擊工作場合FS取2.0~7.0。 軸承由于反復(fù)承受工作載荷，首先在表面下一定深度處，強(qiáng)度較弱部分形成裂紋，繼而發(fā)展到接觸表面，使金屬成片狀剝落下來，這種剝落稱為疲勞剝落。在安裝、潤滑、密封正常的情況下，絕大多數(shù)軸承的破壞是疲勞破壞，一般所說的軸承壽命就是指軸承的疲勞壽命。直線軸承額定壽命規(guī)定為5萬米， 通過限定基本額定動載荷C來保證。由于軸承壽命具有分散性，即同一批材料、相同工藝生產(chǎn)、相同使用條件下的軸承壽命不相同，所以軸承基本額定動載荷C定義為一批相同的軸承在相同條件下運(yùn)行5萬米，軸承不生任何疲勞剝落現(xiàn)象所能承受的動載荷。 3.2.8聯(lián)軸器的選擇 由于整個裝置載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問題，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機(jī)輸出軸徑為12mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14， 聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩 3.2.9軸承強(qiáng)度的校核 滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造即供應(yīng)各種規(guī)格常用的軸承。 滾動軸承的構(gòu)成：包括：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架，內(nèi)圈用來和軸頸裝配，外圈用來和軸承座孔裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可以用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動，或是內(nèi)、外圈同時回轉(zhuǎn)的場合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)、外圈的滾道內(nèi)滾動。保持架的作用主要是均勻地隔開滾動體。 滾動體的基本類型有：鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針、鼓形滾子、不對稱鼓形滾子。 與滑動軸承相比，滾動軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、啟動力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件、選用方便等特點(diǎn)。 與滑動軸承相比，滾動軸承的優(yōu)點(diǎn)： 1、一般條件下，滾動軸承的效率和液體動力潤滑軸承相當(dāng)，但較混合潤滑軸承要高一些； 2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游 隙， 運(yùn)轉(zhuǎn)精度高； 3、對于同尺寸的軸徑，滾動軸承的寬度比滑動軸承小，可使機(jī)器的 軸向結(jié)構(gòu)緊湊； 4、大多數(shù)滾動軸承能同時受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡單； 5、消耗潤滑劑少，便于密封，易于維護(hù)； 6、不需要有用有色金屬； 7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低； 與滑動軸承相比，滾動軸承的缺點(diǎn)： 1、承受沖擊載荷能力較差； 2、高速重載載荷下軸承壽命較低； 3、振動及噪聲較大； 4、徑向尺寸比滑動軸承； 能否正確選用滾動軸承，對主機(jī)能否獲得良好的工作性能，延長使用壽命；對企業(yè)能否縮短維修時間，減少維修費(fèi)用，提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設(shè)計制造單位，還是維修使用單位，在選擇滾動軸承時都必須高度重視。一般來說，選擇軸承的步驟可能概括為：1.根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類型、轉(zhuǎn)速、潤滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等），選擇軸承基本類型、公差等級和游隙；2.根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過計算確定軸承型號，或根據(jù)使用要求，選定軸承型號，再驗(yàn)算壽命；3.驗(yàn)算所選軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速。 選擇軸承的主要考慮因素是極限轉(zhuǎn)速、要求的確良壽命和載荷能力，其它的因素則有助于確定軸承類型、結(jié)構(gòu)、尺寸及公差等級和游隙工求的最終方案。類型選擇，各類滾動軸承具有不同的特性，適用于各種機(jī)械的不同使用情況。選擇軸承類型時，通常應(yīng)考慮下列因素。一般情況下：對承受推力載荷時選用推力軸承、角接觸軸承，對高速應(yīng)用場合通常使用球軸承，承受重的徑向載荷時，則選用滾子軸承?？傊?，選用人員應(yīng)從不同生產(chǎn)廠家、眾多的軸承產(chǎn)品中，選用合適的類型。軸承所占機(jī)械的空間和位置在機(jī)械設(shè)計中，一般先確定軸的尺寸，然后，根據(jù)軸的尺寸選擇滾動軸承。通常是小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承。但是，當(dāng)軸承在機(jī)器的直徑方向受到限制時，則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承；當(dāng)軸承在機(jī)器的軸向位置受到限制時，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷，球軸承用于承受較輕的或中等載荷，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動載荷。在載荷的作用方向方面，承受純徑向載荷時，可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時，可選用推力球軸承；承受較大的純軸向載荷時，可選用推力滾子軸承。當(dāng)軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對于懸臂支撐結(jié)構(gòu)，常采用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，且成對使用。 滾動軸承類型選擇應(yīng)注意的問題: 1、考慮軸承的承受載荷情況 方向：受徑向力時，用向心軸承；受軸向力時，用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時，用向心推力軸承； 大小：受到較大載荷時，可用滾子軸承，或尺寸系列較大的軸承；受到較小載荷時，可用球軸承，或尺寸系列較小的軸承 2、考慮對軸承尺寸的限制 當(dāng)對軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時，可選用滾針軸承； 3、考慮軸承的轉(zhuǎn)速一般來講，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，輕系列的軸承比重系列的軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速；此外，各類推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，不易用于高轉(zhuǎn)速的情況。 4、考慮對軸承的調(diào)心性要求 調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均能滿足一定的調(diào)心要求（即：軸心線與軸承座孔心線可適當(dāng)偏轉(zhuǎn)），而圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承滿足調(diào)心要求的能力幾乎為零 根據(jù)各個軸承的特點(diǎn)以及選用原則，可以肯定我們初步選定的型號6004深溝球軸承滿足要求。 由于軸3所承載的載荷最大，且軸3的轉(zhuǎn)速最大，故軸3上的軸承最危險。若此軸承壽命滿足要求，則其它軸承亦可滿足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動載荷C為9.38kN假設(shè)鏈傳動的效率為0.9。 顯然，軸承壽命滿足要求。 4三維軟件Solidworks設(shè)計總結(jié) 通過此次設(shè)計，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會有出錯，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時必量尺寸進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。 工具集的確方便了作圖，通過選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過修改或添加零件使其滿足要求。 作三維圖時要靈活變通，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 規(guī)則的零件，要學(xué)會使用一些能夠節(jié)省時間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時間才弄清原因所在。在一可活動子裝配體上，即使活動范圍會產(chǎn)生干涉，也不能對其設(shè)定活動范圍，如高級配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會對子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒有工具則無法制出零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。 進(jìn)行零件建模前，一般應(yīng)進(jìn)行深入的特征分析，搞清零件是由那幾個特征組成，明確各個特征的形狀，他們之間的相對位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進(jìn)行建模。一個復(fù)雜的零件，可能是許多個簡單特征經(jīng)過相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時，特征的生成順序十分重要，不同的建模過程雖然可以構(gòu)造出同樣的實(shí)體零件，但其造型過程及實(shí)體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實(shí)體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實(shí)體模型的應(yīng)用。 尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個特征相交時出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過程中，必須要選好第一個草繪平面，這很關(guān)鍵，這個平面決定了往后建模的所用到的命令，簡單的說，一個圓柱可以作一個圓形然后拉伸，也可以作一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。 由于此設(shè)計的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對稱關(guān)系，所以為了節(jié)省時間，提高效率，經(jīng)常會用到鏡向特征命令。 一張完整的工程圖應(yīng)具備以下4方面的內(nèi)容。 一組視圖：用一組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、大正 技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗(yàn)是應(yīng)達(dá)到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標(biāo)等。 標(biāo)題欄：注明零件名稱、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號等內(nèi)容。 單擊【新建文件】圖標(biāo)，系統(tǒng)顯示新建SolidWorks文件對話框，雙擊該對話框中得裝配體選項(xiàng)，即可進(jìn)入裝配體工作模式。 調(diào)入第一個零件模型并放置在裝配體的原點(diǎn)處，即零件原點(diǎn)與裝配體原點(diǎn)重合。調(diào)入一個與第一個零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項(xiàng)進(jìn)行零件操作。 調(diào)入其他與已裝配零件有裝配關(guān)系的零件模型并進(jìn)行裝配。 全部零件裝配完畢后，將裝配體模型存盤。 5結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的總結(jié)，是對我將來的學(xué)習(xí)、工作最為有力的一次鍛煉。它促進(jìn)我將所學(xué)的理論知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，并且深深的體會到了自己所學(xué)專業(yè)的博大精深。盡管在設(shè)計中遇到許多難題與不曾接觸過的東西，但在老師的幫助和我的刻苦努力下都一一克服，并學(xué)到了許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。盡管我所設(shè)計的東西可能還有許多欠缺，但是我確實(shí)在此次設(shè)計中學(xué)得了很多東西，它將對我以后的學(xué)習(xí)與工作產(chǎn)生很大的影響。 我這次設(shè)計的題目是：基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計，在整個設(shè)計過程中做了如下工作： 1、查閱有關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)今國內(nèi)外物料拾取裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，也看到了創(chuàng)新設(shè)計巨大發(fā)展?jié)摿Α? 2、根據(jù)拾取裝置的用途，對拾取裝置的傳動系統(tǒng)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了充分的論證，最終確定了方案。 3、對典型零件如軸承、聯(lián)軸器、軸進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計計算，并進(jìn)行了校核。 4、對所用軸承進(jìn)行了強(qiáng)度校核和以及壽命計算。 5、零件的圖紙以及裝配圖設(shè)計。 6、進(jìn)行了物料拾取裝置的三位設(shè)計及建模 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我具有了嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作作風(fēng)，為自己今后學(xué)習(xí)更多的專業(yè)知識奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我將所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中提供了一次很好的鍛煉機(jī)會，必將對我的將來產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 - 32 - 參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊(單行本)機(jī)械傳動[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004 [2] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(第七版)[M].北京：高等教育出版社,2001 [3] 劉鴻義.材料力學(xué)(第三版 上、下冊)[M].北京：高等教育出版社,1991 [4] 甘永立.幾何量公差與檢測[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,2005 [5] 馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1999 [6] 于駿一.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [7] 天津大學(xué).機(jī)械零件手冊[M].北京：人民教育出版社，1981 [8] 孫桓機(jī).機(jī)械原理[M].北京高：等教育出版社，2006 [9] 孟憲源.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 [10] 呂仲文.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [11] 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