基于PLC物料拾取裝置設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 南 京 理 工 大 學 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 作 者 : 準考證號 教學點 : 南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 專 業(yè) : 機電一體化 題 目 : 基于 物料拾取裝置的設(shè)計 指導者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 評閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 年 月 陳季云 講師 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 基于 料拾取裝置的設(shè)計 摘 要 機械工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機械工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人類的進步離不開機械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進技術(shù)影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實。在新的市場需求的推動下，對物料進行改良和優(yōu)化是當務(wù)之急。有大型物料拾取裝置生產(chǎn)企業(yè)對該裝置的安全指標的有著一定生產(chǎn)的嚴格要求。在生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)，充分考慮到在設(shè)備運行中可能出現(xiàn)的問 題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當操作設(shè)備的現(xiàn)象等。國內(nèi)物料拾取裝置的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、安全穩(wěn)定主題保持一致。基于 物料拾取裝置的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術(shù)的水平密切相關(guān) ,所以本次的設(shè)計對于物料裝置的研究和發(fā)展來說具有現(xiàn)實意義。 關(guān)鍵詞 基于 裝置 物料 意義 LC on is on d by of to in of of D to LC to 3D 南京理工大學學生畢業(yè)論文 目 錄 1概述 .............................................未定義書簽。 取物料拾取裝置 的發(fā)展歷史 .....................未定義書簽。 取物料拾取裝置 的發(fā)展意義 .....................未定義書簽。 取物料拾取裝置 在機械中的應(yīng)用 .................未定義書簽。 ...................................未定義書簽。 ...................................未定義書簽。 發(fā)展趨勢 .....................未定義書簽。 .............................未定義書簽。 2基于 概述 ........................................ 15 于 組成部件 .................未定義書簽。 3機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ...................................未定義書簽。 機 的 選用 .................................................. 18 .............................................. 20 料選用原則 .................................................. 20 杠螺母的工作條件、失效形式和技術(shù)要求 ........................ 21 旋傳動的類型、特點與應(yīng)用 .................................... 21 珠絲桿螺母的設(shè)計計算 ........................................ 21 珠絲桿螺母的支承方式的選擇 .................................. 23 珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 .................................. 25 ...................................... 27 .................................................. 28 ................................................ 28 4 ...............................未定義書簽。 ...................................................... 20 ...................................................... 20 于 ..................... 2 結(jié)論 ...............................................未定義書簽。 致謝 ...............................................未定義書簽。 參考文獻 ...........................................未定義書簽。 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 1 頁 共 28 頁 1 概述 工業(yè)機器人一般可理解為：在工業(yè)自動化應(yīng)用領(lǐng)域中的一種自動控制、可重復編程、多功能、多自由度的操作機（固定式的或是移動式的），用于搬運材料、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)點而受到特別重視上料物料拾取裝置是典型的機電一體可自動地為機床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動強度，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 件的三維設(shè)計功能，對基于 料拾取裝置物料拾取裝置的各零部件進行三維設(shè)計并實現(xiàn)其各部件的裝配和運動仿真。 取物料拾取裝置 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、它能操作必要的機具進行焊接和裝配。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，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到各先進工業(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)點而受到特別重視。機床上料物料拾取裝置是典型的機電一體化設(shè)備，它可自動地為機床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動強度，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，減輕工人勞動強度和實現(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。 取物料拾取裝置 在機械中的應(yīng)用 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 2 頁 共 28 頁 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。如北京第二機床廠，北京揚州市職業(yè)大學機械工程學院第八機床廠，上海第二機床廠，上海第八機床廠，寧夏大河機床廠等單位研制的自動換機床，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 800架的加工，采用物料拾取裝置抓取、傳遞和安放并與一些機床組合成側(cè)架切削加工自動線，提高效率 10 倍。 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行，不用人手去接觸，達到全自動生產(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 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%。 發(fā)展趨勢 國內(nèi)應(yīng)加強物料拾取裝置基礎(chǔ)性能的實驗以及基礎(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動速度和緩沖、定位技術(shù)。引進國外先進技術(shù)，培訓專門技術(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、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問題，推進物料拾取裝置設(shè)計制造中的現(xiàn)代化（ 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)用逐步擴大，技術(shù)性能不斷提高，其發(fā)展趨勢是：擴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“智能機器人”。 課題的目的和意義 目前國內(nèi)應(yīng)用軟件進行工業(yè)機械設(shè)計的很多，還都以傳統(tǒng)的設(shè)計方法為主，導致 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 3 頁 共 28 頁 產(chǎn)品的設(shè)計周期 長、成本高。不能滿足工業(yè)機械使用的季節(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)機械新技術(shù)創(chuàng)新方面還很薄弱，無法適應(yīng)新世紀經(jīng)濟發(fā)展的要求?；趥鹘y(tǒng)工業(yè)機械的設(shè)計方式的種種缺陷與不足和 課題即以數(shù)控車上下料物料拾取裝置作為載體，應(yīng)用 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行上下料過程的動畫演示，從而使人們可以直 觀地認識到數(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)合計算機輔助設(shè)計與制造 /產(chǎn)品造型設(shè)計的專業(yè)特點對現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計方法的一種新的嘗試和學習。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 件進行工業(yè)設(shè)計的一般步驟為：單體設(shè)計→繪圖→裝配→模擬→改進→整體裝配→運動仿真→改進→成型→加工生產(chǎn)，比傳統(tǒng)的繪圖→加工→裝配→實驗→采集數(shù)據(jù)→改進→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 取裝置 的概述 于 組成部件 通過市場調(diào)研，我們決定設(shè)計一種基于 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電機通過滾珠絲桿驅(qū)動滑塊上下往復運動，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，運動可靠，平穩(wěn)。 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 4 頁 共 28 頁 圖 2 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 已知整個裝置上工件與零件的 重量，我們?nèi)】傊亓繛?3圍為 5000動速度為 1~2r/： m m m g = 2 0 0 × 1 0 = 2 0 0 0 1 - 2 m / m i n = 1 6 . 6 - 3 3 . 3 /具體的步進電機設(shè)計計算如下 : 1、確定運行時間 本次設(shè)計加速時間01(t 60? 載速度（ m/ 有速度可知每秒上升 500 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0?? ? 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 5 頁 共 28 頁 電 機 ? 桿 導 程 ， 本 次 設(shè) 計 的 絲 桿 導 程 我 們 取 5 ，2 4 0 0 / m i 0 0 5電 機 ? ? ?0 . 3 1 0 2 0 0 0 . 0 0 5 1 . 7 3 0 . 9? ? ?? ? ?? N m?? ? ? 式中： : 0 . 32 0 0 0 0 5 9摩 擦 系 數(shù) ， ?。?負 載 重 量 ，： 絲 桿 導 程 ，： 傳 動 效 率 ， 取上下垂直運動 22 20 . 0 0 5( ) 2 0 0 0 . 0 0 0 1 2 6 7 7 9 ( . )22??? ? ????? M M k g m??絲桿螺母慣量 4 3 4 5 27 . 8 7 1 0 0 . 4 0 . 2 3 . 7 2 1 0 ( . )3 2 3 2?? ? ? ? ? ? ? L D k g m??? 式中 : 7 . 8 70 . 4 0 2 ， 取： 絲 桿 長 度 ， 取： 絲 桿 直 徑 ， 取 總慣量 20 . 0 0 0 3 2 ( . )? ? ?L L M J k g 啟動轉(zhuǎn)矩 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 6 頁 共 28 頁 12 ( ) 2 6 3 6 . 9 ( 0 . 0 0 0 3 2 ) 1 . 2 5 6 0 1 . 2? ? ?? ? ?? J M J L J 必須轉(zhuǎn)矩 ? ? 2 . 3 6 .? ? ?T M T L T S S N m 里取 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機型號為 92無刷直流步進電機廠家為南京森宇機電的產(chǎn)品。根據(jù)電機的特性曲線以及參數(shù)表如下： 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 7 頁 共 28 頁 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機型號為 92 電機額定功率為 定轉(zhuǎn)矩為 大轉(zhuǎn)矩為 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/機大致圖如下： 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 8 頁 共 28 頁 外形尺寸 92機輸出軸徑為 14 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)濟性。 材料的使用性能是指機械零件在正常工作條件下應(yīng)具備的力學、物理、化學等性能，是保證該零件可靠性的基礎(chǔ)。對一般機械零件來說，選材時 主要考慮的是其力學性能；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，找出其在實際使用中的主要和次要的失效抗力指標，以此作為選材的依據(jù)。 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 當彎曲 載荷較大時，絲杠承受著交變應(yīng)力；當其表面硬度較低，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、磁場強度和線圈溫度進行測量的裝置。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較高的綜合力學性能 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性能， 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 9 頁 共 28 頁 而且具有較高硬度和耐磨性。絲杠螺母副的導柱采用不銹鋼，導軌采用鋁合金，聯(lián)結(jié)件采用高分子塑料。 桿螺旋傳動的類型、特點與應(yīng)用 絲桿螺旋傳動是利用絲桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動將直線運動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運 動，同時傳遞運動或動力。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)運動轉(zhuǎn)化成直線運動；另外一種是將直線運動轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運動。梯形絲桿的特點： （ 1）傳動效率高：梯形絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達 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，亦可由直線運動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動（運動可逆）。 （ 2）運動平穩(wěn)：梯形絲杠傳動系統(tǒng)為點接觸滾動運動，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 量進給。 （ 3）高精度：梯形滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運動中溫升較小，并可預緊消除軸向間隙和對絲杠進行預拉伸以補償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復定位精度。 （ 4）高耐用性：鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（ 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）無背隙與預緊：采用歌德式（ 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?shù)念A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，達到更高的精度。 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；精密的傳導螺 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 10 頁 共 28 頁 桿，應(yīng)該校核其剛度，以免因受力導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)計準則，而不必逐項進行校核。 表 旋傳動的常用材料 螺旋副 材料牌號 應(yīng)用范圍 螺桿 45、50 材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運動，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動 4065018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 98料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導螺旋傳動 螺母 料耐磨性好，適用于一般傳動 料耐磨性好，強度高，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 400要求定位精度為 珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 '0 m f f P3 荷性質(zhì)系數(shù)為 1 ' 動載荷硬度影響系數(shù)， '=1 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 11 頁 共 28 頁 最大軸向載荷 定靜載荷為 2000N，查表得使用壽命時間 T=15000h，初選絲桿螺距 t=5絲桿轉(zhuǎn)速 1 0 0 0 m a x 1 0 0 0 1 2002Vn t ′= = = n/于絲桿螺距為 5，可選 一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，見表 表 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符號 計算公式和結(jié)果（ 螺紋滾道 公稱直徑 0 距 觸角 ??45 鋼球直徑 紋滾道法面半徑 5 2 1 1偏心 距 e( 2 ) s i n 0 . 0 4 4 9 d b= - = 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 12 頁 共 28 頁 螺紋升角 ?04 . 3 7ta r c tg dg p==螺桿 螺桿外徑 0 . 2 ~ 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - =螺桿內(nèi)徑 2 1 6 . 7 8 8fd d e R= + - =螺桿接觸直徑 c o s 2 2 . 5 9d d b= - =螺母 螺母螺紋外徑 2 2 3 . 3 1 2D d e R= - + =螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 1 0 . 2 ~ 0 . 2 5 ) 2 5 . 5qD d d= + =螺母長度 3 （ 2）傳動效率計算 ()gh +（ 式中： ? — 摩擦角； ? — 絲桿螺紋升角。 0 . 9 6()gh + （ 3）剛度驗算，滾珠絲桿受工作負載 變化量 1 ?（ 應(yīng)用 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 13 頁 共 28 頁 400?P （ N） （ 62 0 0E =? ( 2 (材料為 45鋼 ) 221 . 6 5 13 . 1 4 ( ) 2 . 2 1 32= = （ 2 所以 662 0 0 0 . 51 2 . 1 9 4 1 02 0 . 6 1 0 2 . 2 1 3??? ? ? ? ? ???L（ 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量 2小，可以忽略。所以導程誤差 61 0 0 1 0 01 2 . 1 9 4 1 0 4 . 9 70 0 . 5?? ? ? ? ? ? ?L L )/( 查表知 m? ，故剛度足夠。 （ 4）穩(wěn)定性驗算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩 '2f ' 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4?? ? ? ??f ? 式中 G—— 移動部件自重 S—— 導程（ 'h —— 逆?zhèn)鲃有?，由于滾珠絲 桿副的正傳動效率和逆?zhèn)鲃有式葡嗟龋虼?，一般用正傳動效?h 代替 'h 。 ' 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4?? ? ? ??f ? 10。 （ 5）軸承的選擇，初選 6002，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預期壽命為 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 002的基本額定負載 本額定負載荷 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or=e=表可知道 e=量負載的計算 P=2006] 16667 ??? ????f P? （ 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 14 頁 共 28 頁 溫度系數(shù)，載荷系數(shù)， 命指數(shù)為 e =3 得 31 6 6 6 7 1 2 5 0 0 1 6 2 7 6 3 5 0 0 02 0 0 2 0 0???? ? ?????h）所以該軸承適合。 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 用于高轉(zhuǎn)速、高精度； （ 2）固定 適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度； （ 3）支承 精度； （ 4）固定 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 珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 1、油潤滑 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 15 頁 共 28 頁 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。油潤滑的補充潤滑量和間隔，按下表，按表中的油量，至少可以達到 8小時的補充潤滑時間。 2、脂潤滑 采用脂潤滑的優(yōu)點可以使?jié)L珠絲杠傳動系統(tǒng)在一段很長時間后才需進行補充。也就是說，在多數(shù)情況下，可以省去一套補充潤滑的裝置。補充潤滑脂的限量為大約填入螺母內(nèi)空間容積的一半。可以使用所有高級滾動軸承潤滑脂，但要注意潤滑脂廠家 的說明和提示。潤滑脂的補充通常在半年或一年進行更換，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）進入就會很快使它磨耗，成為損壞的原因。困此，必須采用防護裝置（折疊式或伸縮式絲杠防塵罩）將絲杠軸完全防護起來。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、蝸輪蝸桿機構(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，還可以采用預拉伸、強制冷卻等 減少熱變形對絲杠的伸長的影響。 (5) 細長而又水平放置的絲杠，因自重使軸線產(chǎn)生彎曲變形，是影響導程累積誤差的因素之一，還會使螺母受載不均。設(shè)計細長絲杠時，應(yīng)考慮防止或減小自重彎曲變形的措施。 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 16 頁 共 28 頁 (6) 防護與密封，塵埃和雜質(zhì)進入滾道會妨礙滾動體運動流暢，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)好所需要的預緊力，嚴禁自行拆卸滾珠絲杠副的各個部件，以免影響其精度。嚴禁敲擊和拆卸導珠管，以免造成滾珠堵塞，運轉(zhuǎn)不流暢。 (9) 建議采用適應(yīng)于數(shù)控機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 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 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)療床裝置做上下運行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導向裝置，這里就需要設(shè)計導向光桿和直線軸承配合整個絲桿螺母裝置。 線軸承的選擇 0 ~80? ? ?保持器適用于為40 ~80? ? ?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) 度 度 。 溫度系數(shù) 作溫度小于 100作溫度 1005。 接觸系數(shù) 每根軸裝一套軸承， 根軸裝二套軸承， 根軸裝三套軸承， 根軸裝四套軸承， 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 17 頁 共 28 頁 載荷系數(shù) 運行 速度小于 15米 /分鐘，無沖擊、無振動， ； 運行速度小于 60米 /分鐘，微小沖或振動， ； 運行速度大于 60米 /分鐘，或有較大沖擊、振動， 。 時間壽命 10000*L) /2 *L(S*0) (位單： L：長度壽命 (萬米 )， 作行程 (米 )， 分鐘往復次數(shù) 已知滑動塊行程 L=作溫度 60分鐘往復次數(shù) 0，微小沖擊，軸承工作載荷 00度大于 望壽命 000小時，試選擇軸承型號。按以上工作條件： 1 . 0 , 1 . 0 , 0 . 8 1= 1 0 . 2 1 0 = 2 m / m i n=運 行 速 度 ，屬 于 一 般 沖 擊 ， 選 取 F W 2 . 0? ? ???F H F T F 000N，我們選用六個導向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動軸承的所受負載就平均分配，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。六個導向光桿加上絲桿螺母，這樣每個導向光桿的滑動軸承處的所受負載為 166N。本次設(shè)計中所選擇的滑動軸承為帶法蘭形狀的。 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 18 頁 共 28 頁 根據(jù)每個滑動軸承的負載承受 166N，我們選用滑動軸承為 軸承中間孔徑為30樣導向光桿的直徑也為 30 軸承座孔公差推薦采用 線軸公差推薦采用 承安裝必須用臺階芯軸壓入；直線軸安裝必須對準軸承孔插入，動作輕緩，軸傾斜插入會導至保持器變型 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 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 19 頁 共 28 頁 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～ +果稍加力才能轉(zhuǎn)動， 配合游隙為 過盈） ；如果加力也不能轉(zhuǎn)動，配合游隙已多于 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、 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)特點不能作旋轉(zhuǎn)運動，同時要求有良好的導向性，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 。 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，像木工機械、鑄造機械等多粉塵場合，請在軸承兩端另加密封，防止粉塵進入并可減少油脂損耗。 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 問題，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機輸出軸徑為 12擇 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 20 頁 共 28 頁 聯(lián)軸器類型為 聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩 001 . 3 0 . 39 5 5 0 9 5 5 0 8 2 . 2 . 1 2 5 ? ? ? ? ? ? m T N 承強度的校核 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(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)標準化，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、是標準件、選用方 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計 第 21 頁 共 28 頁 便等特點。 與滑動軸承相比，滾動軸承的優(yōu)點： 1、一般條件下，滾動軸承的效率和液體動力潤滑軸承相當，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緊可用預緊力消除游 隙， 運轉(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； 6、不需要有用有色金屬； 7、標準化程度高，成批生產(chǎn)，成本低； 與滑動軸承相比，滾動軸承的缺點： 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，減少維修費用，提高機器的運轉(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： 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； 過計算確定軸承型號，或根據(jù)使用要求，選定軸承型號，再驗算壽命； 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) 南京理工大學學生畢業(yè)論文 于 料拾取裝置的設(shè)計