全自动送料小车设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 图 书 分类号： 密 级： 摘要 全自动送料 小车集声 、 光 、 电 、 计算机技术于一体 ， 综合了当今科技领域先进的理论和应用技术 。广泛应用 在柔性制造系统和自动化工厂中 ， 具有运输效率高 、 节能 、 工作可靠 、 能实现柔性运输等许多优点 ， 极大的提高生产自动化程度和生产效率 。 本文 在分析 国内外送 料装置的现状与发展的基础上，设计了两后轮独立驱动的自动送料小车。 其主要 设计过程是根据 小车 的设计要求合理设计小车的机械结构， 由小车的速度选择合适的直流伺服电动机， 然后 根据电动机转速和小车速度对 蜗杆 传动 进行 设计 ，再由小车的载荷 和 速度合理设计轴的结构并选用合适的轴承，最后根据小车的行驶要求 设计 单片机 控制系统。 所设计的小车 通过单片机控制直流伺服电动机的转速和转向 能够实现 其 前进 、 后退 、 转弯 的 功能 ， 达到 了沿着设定的路线行驶 的目的 。 本次设计方案的优点是： 结构紧凑 、 负载能力大 、 平稳性好 、 传动误差小 、 转向灵活并且控制 简便 。 关键词 ：全自动送料小车； 蜗杆 传动； 单片机 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ in It is in of It on of at of of to on of to of to on of at of to of of of It of in of 文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 目 录 1 绪论 . 1 自动送料小车简介 . 1 自动送料小车的分类 . 1 内外研究现状及发展趋势 . 1 2 机械部分设计 . 3 计任务 . 3 定机械传动方案 . 3 体计算 . 4 流伺服电动机的选择 . 4 动参数 . 4 机的转速 . 4 自动送料小车的受力分析 . 5 换算到电机轴上的负荷力 矩 . 6 换算到电机轴上的负荷惯性 . 6 机的选定 . 6 机的验算 . 7 轴器的设计 . 7 杆传动设计 . 8 择蜗杆的传动类型 . 8 择材料 . 8 杆传动的受力分析 . 8 选 . 9 心距计算 . 9 动基本尺寸 . 10 面接触疲劳强度验算 . 10 齿弯曲疲劳强度验算 . 10 杆轴挠度验算 . 11 . 11 平 衡核算 . 11 的设计 . 11 轮轴的设计 . 11 轮轴的设计 . 14 动轴承选择计算 . 18 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 轮轴上的轴承 . 18 杆轴上的轴承 . 19 轮上的轴承 . 21 3 控制系统的设计 . 23 制系统总体概述 . 23 相 . 23 数的扩展 . 24 断的扩展 . 25 摸转换器的 选择 . 26 机驱动芯片选择 . 28 制软件的设计 . 30 结论 . 32 致谢 . 33 参考文献 . 34 附录 . 35 附 录 1 . 35 英文翻译 . 35 中文翻译 . 42 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 1 绪论 自动送料小车简介 全自动送料 车 （即称 ，是一种物料搬运设备，是能在 某一 位置自动进行货物的装载，自动行走到另一 位置 的全自动运输装置。 它 是以电池为动力源的一种自动操纵的工业车辆。装卸搬运是物流的功能要素之一，在物流系统中发生的频率很高，占据物流费用的重要部分。因此，运输工具得到了很大的发展，其中 使用场合最广泛，发展十分迅速。 自动送料小车的分类 自动 送料 小车分为有轨和无轨两种 。 所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。地面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用于中小规模的箱体类工件 。高架有轨小车（空间导轨）相对于 地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好，但承载力小。高架有轨小车较多地用于回转体工件或刀具的输送，以及有人工介 入 的工件安装和产品装配的输送系统中。有轨小车由于需要机械式导轨，其系统的变更性、扩展性和灵活性不够理想。 无轨小车是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车 。 无轨小车按引导方式和控制方法分 为有径引导方式和无径引导自主导向方式。 有径引导方式是指在地面上铺设导线、磁带或反光 带 指 定小车的路径，小车通过电磁信号或光信号检测出自己的所在位置，通过自动修正而保证沿指定路径行驶。无径引导自主导向方式中，地图导向方式是在无轨小车的计算机中预存距离表（地图），通过与测距法所得的方位信息比较，小车自动算出从某一参考点出发到目的点的行驶方向。这种引导方式非常灵活，但精度低。 内外研究现状及发展趋势 伴随着柔性加工系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化立体仓库而产生并发展起来的。日本人认为柔性加工系统 诞生于 1981 年 ，这样计算 规模应用的历史也只有 15 至 20 年。但 是，其发展速度是非常快的。 1981 年美国通用公司开始使用 1985 年 有量 500 台， 1987 年 有量 3000 台。资料表明欧洲 40%的 本 15%的 就是说 1。 目前国内总体看 应用刚刚开始，相当于国外 80 年代初的水平。但从应用的行业分析，分布面非常广阔，有汽车工业，飞机制造业，家用电器行业，烟草行业，机械加工，仓库，邮电部门等 1。这说明 一个潜在的广阔市场 。 技术的发展看，主要是从国家线路向可调整线路；从简单车载单元控制向复杂买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 系统计算机控制；从原始的 定期通讯 到先进的实时通讯等方向发展；从落后的现场控制到先进的远程图形监控；从领域的发展看，主要是从较为集中的机械制造、加工、装配生产线向广泛的各行业自动化生产，物料搬运，物品仓储，商品配送等行业发展。 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 2 机械部分设计 计任务 设计一台全自动送料小车，可以在水平面上按照预先设定的轨迹行驶。本设计采用片机作为 控制系统来控制小车的行驶，从而实现小车的左、右转弯，直走，倒退，停止功能。 其设计参数如下： 全自动送料小车的长度： 全自动送料小车的 载重： 全自动送料小车的宽度： 全自动送料小车的高度： 全自动送料小车的行驶速度： 5 定机械传动方案 方案一：采用三轮布置结构。直流伺服电动 机经过减速器和差速器，通过两半轴将动力传递到两后轮。全自动送料小车的转向由转向机构驱动前面的一个万向轮转向。传动系统如图 2示。 图 2动方案一 方案二：采用四轮布置结构。全自动送料小车采用两后轮独立驱动差速转向，两前轮为万向轮的四轮结构形式。直流伺服电动机经过减速器后直接驱动后轮，当两轮运动速度不同时，就可以实现差速转向。传动系统如图 2示。 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 图 2动方案二 四轮结构与三轮结构相比较有较大的负载能力和较好的平稳性。方案一有差速器和转向机构，故机械传动误差大。方案二采用两套蜗轮 本相对于方案一较高，但它的传动误差小，并且转向灵活。因此，采用方案二作为本课题的设计方案。 体计算 根据设计要求车体材料选用 因为车体采用矩形状，所以其抗弯截面系 数 2为： 62 式（ 车体厚度： m a xm a x 式（ 式中 表示 屈服极限； 表示车体收受到的最大弯矩； b 表示小车宽度。 流伺服电动机的选择 伺服电动机的主要参数是功率 (但是，选择伺服电动机并不按功率，而是根据下列 指标选择。 动参数 小车 行走的速度为 3m/s，则车轮的转速为 ： m i n/10001000 rd 式 （ 式中 d 表示小车后轮直径。 机的转速 选择蜗轮 i=10 m i n/1 1 4 01 1 410 电式 （ 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 自动送料小车的受力分析 F F 轮受力简图 小车车架自重为 P N 式 （ 小车的载荷为 G 式 （ 式中 a 表示小车长度； m 表示货物的质量； 表示小车材料密度。 取坐标系 图 2示，列出平衡方程 由于两前轮及两后轮关于 Y 轴对称，则 ， 2 2 0 P G 式 （ 0， 解得 9 2式（ 两驱动后轮的受力情况如图 2示： 图 2轮受力图 滚动摩阻力偶矩 m a x0 式 （ M 9 a x 式 （ F 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 其中 滚动摩阻系数 ， 查表 5， =4060，取 =50 牵引力 F 为 ： a x 式 （ 换算到电机轴上的负荷力矩 1000 式 （ 取 = W = =中 表示摩擦系数； F 表示牵引力； W 表示重物的重力； D 表示后轮直径； 表示传递效率； i 表示传动装置减速比。 换算到电机轴上的负荷惯性 212 1 3 42 J J 式 （ 2210 . 0 0 0 0 3 4 9 0 . 0 0 4 7 6 6 0 . 0 0 0 1 3 1 0 . 0 0 0 0 6 0 4620 . 0 0 0 0 3 6 1 8 9 k g 1J 表示车轮的转动惯量； 2J 表示蜗杆的转动惯量； 3J 表示蜗轮的转动惯量； 4J 表示涡轮轴的转动惯量。 机的选定 根据额定转矩和惯量匹配条件，选择 直流 伺服电动机。 电机型 号及参数见表 2 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 表 2动机参数 型号 电刷材料 额定功率 转子 惯量 电机直径 电机轴直径 电 机 长度 效率 墨 129023202020070% 机的 验算 2 g c m m a 2 5 1 式 （ 即 3 6 1 . 8 90 . 2 5 1 0 . 2 5 0 . 2 8 0 5 1 式中 表示电机转子惯量。 由以上计算可以看出所选的直流电动机满足设计要求。 移时的加速性能 最大空载加速转矩发生在全自动送料小车 没有 携带工件，从静止以阶跃指令加速到伺服电机最高转速个最大空载加速转矩就是伺服电动机的最大输出转矩 m a xm a x 2 2 3 . 1 4 4 0 0 01 6 5 1 . 8 9 0 . 9 16 0 6 0 0 . 0 7 6 J N 式 （ 加速时间 61944 式 （ 式中 表示机械时间常数为 19 轴器的设计 由于电动机轴直径为 20输出轴销平一部分后 与 联轴器相 连 ，联轴器的直径 为50其结构设计如图 2示。 电机轴蜗杆轴图 2轴器机构图 联轴器采用安全联轴器，销钉直径 d 可按剪切强度计算，即 4 8Z式 （ 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 式中 K 表示过载限制 系数； T 表示电机转矩； 表示联轴器直径； Z 表示销的个数。 销钉材料选用 45 钢。查表 5知： 表 25 钢力学性能 牌号 试样毛坯尺寸 硬度 bs5 45 217225 63735317% 35% ； 0 . 7 0 . 8 0 . 7 5 6 3 7 4 7 7 . 7 5B M P a 式 （ 过载限制系数 k 值 由 表 144 查 得 k= 1 0 式（ 由计算可知选用 d=5销钉 满足剪切强度要求。 杆传动设计 择蜗杆的传动类型 根据 10085推荐，采用渐开线蜗杆 ( 择材料 蜗杆要求表面硬度和耐磨性较高，故材料选用 40轮用灰铸铁 造，采用金属模铸造。 杆传动的受力分析 确定作用在蜗轮上的转矩 按 Z=2， 由电机参数表 2 = 1 0 162262 式 （ 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 图 2轮 各力的大小计算为 ； F 15540831002402 121 式 （ 61 6 1 0 3222221 式 （ 920t 620t 式 （ 选 当量摩擦系数 设 2m/s5m/s，查表 134 取 大值 03.0s72.1v选 1 值 在图 4 的 i=10 线上 选取： =23 （ 2）， 心距计算 蜗轮转距 1116112 式 （ =0 = 使用系数 按题意查表 4 K 转速系数 Z 812 )18( 81)18101450 性系数 根据蜗轮材料 查表 4 Z 52 寿命系数 6 25000Z =6 1500025000触系数 由图 出 4 Z=文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 接触疲劳极限 查表 4 =265触疲劳最小安全系数 自定 S 中心距 3l i ml i ( = )2 6 2( 1 0 =取 00 动基本尺寸 蜗杆头数 10/)1 0 )1 0 式 (取 1z =2。 蜗轮齿数 21012 20 式 (模数 20/1 0 0)2 8 式 (蜗杆分度圆直径 1d = 1 a=00 =40 式 (蜗轮分度圆直径 6 020822 式 (蜗杆导程角 2/t a n 11 式 ( = 蜗轮宽度 )2) 12 式 (=48蜗杆圆周速度 )100060/(00060/(111 式 ( 相对滑动速度 s/s/1 vv s (当量摩擦系数 由表 4 查得（与假设有出入，毋须作调整，以计算为准 ）021.0v ， 20.1v 面接触疲劳强度验算 许用接触应力 H =156 式 (最大接触应力 H =3 2E = = 式 (因为 H ，取 h=6轴环处的直径 102轴环宽度 b 。 (3)轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 0，其尺寸为 00 ,故 , I , 25 。 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 其余尺寸根据前轮轴上关于左右轮辐 结合面基本对称可任意确定尺寸，确定了轴上的各段直径和长度如图 2示。 3）轴上零件的 轴向 定位 左 右 轮 辐 与 轴 的 轴向 定 位 采 用 平 键 联 接 。 按册 5 查 得 平 键 截 面bh=254 ( 1095键槽用键槽铣刀加工，长为 100准键长见 1096同时为了保证左右轮辐与轴配合有良好的对中性，故选择左右轮辐与轴的配合为 H7/动轴承与轴的 轴向 定位是借过度配合来保证的 ，此处选轴的直径尺寸公差为 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 145，各轴肩处的圆角半径为 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图。 F 2轮轴的载荷分析图 92212121 式（ 0421 式（ 4 1 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩的截面强度。最大负弯矩在截面 C 上， 4 1 4 。 对截面 C 进行强度校核，由公式 4 1W式 （ 由表 155 查 得， 45 号钢经调质处理后其许用弯曲应力为 1 60M 。 在 C 处的抗弯截面系数为： 33 2 1 832 式 （ 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 21 8 41 4 1 1 M P 因此该轴满足强度要求 。 轮轴的设计 后轮轴在工作中既承受弯矩又承受扭矩，故属于转轴。 图 2轮轴结构 后轮轴上的功率2P、转速2蜗杆传动的效率 = 12 式 （ 142 用在蜗轮上的力 1552 的结构设计 1)拟定轴上零件的装配方案 装配方案是：蜗轮、套筒、 左端的 深沟球轴承、轴用弹性挡圈依 次从轴的左端向右安装； 右端 的 深沟球轴承、透盖、轮辐、轴端 盖 依次 从 轴 右端向左安装。 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (1)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列深沟球轴承 。 单 列 深 沟 球 轴 承 6218 ， 其 尺 寸 为 dDT=90600故0 。 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由 手册 5 上查得 6218 型轴承的定位轴肩高度h=6此，取 02。 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ (2)轴用弹性挡圈为标准件。选用型号为 0,其尺寸为 00 ，故I ， 。 (3)取安装轮辐处的轴段 的直径 5。轮辐的宽度为 125了使轴端挡圈可靠地压紧轮辐，此轴段 应略短于轮辐的宽度，故取 22。 其余尺寸根据零件的结构可任意选取。 确定了轴上的各段直径和长度如图 2示 。 3)轴上零件的 轴向 定位 蜗轮与轴的 轴向 定位采用平键联接。按 d由 手册 5 查得平键截面 bh=14槽长为 40辐与轴的配合为 H8/ 4)确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 145，各轴肩处的圆角半径为 轴上的载荷 后轮轴上的受力分析 如图 2 图中 2=61 06 1)在水平面上后轮轴的受力简图为 2 由静力平衡方程求出支座 A、 B 的支反力 762121 221 式 (三个集中力作用的截面上的弯矩分别为 ： 5 7 式 (0H A H 式 (图 2轮轴 受力 图 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 图 2平受力 和 弯矩图 图 2直受力和弯矩图 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 图 2合成弯矩 2)在垂直 面上后轮轴的受力简图 如图 2示 。 由静力平衡方程求出支座 A、 B 的支反力 1552 2 式（ 3324002 160415522式 （ 0 0)2(2311212 解得： )2(2 1 311212 式（ )106612(12 1 0 0221 221 （与假设方向 相 反） 在 中，将截面左边外力向截面简化，得 1111 0 9 其中 610 1 X 式 (在 中，同样将截面左边外力向截面简化，得 22212 )61(其中 610 2 X 式 ( 6 4 2 4 1( X 中，同样将截面右边外力向截面简化，得 333 9 2 其中 10603 0 9 9 0 9左 6 4 0 6 4 0 9 9右 7 6 1 9 2计算 A、 B、 C、 D 截面的总弯矩 M 如图 2示。 买文档就送您 01339828或 11970985 优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！ 0 2221 左式 ( 2222 右式 ( 7 6 1 3 后轮轴上的转矩 1 0 32 弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 D）的 强度。 由式（ 154得 M P 2222 2 式 (式中 表示折合系数 为 W 为轴 D 处 的抗弯截面系数 ： 333 7 0 2 1 832 选定轴的材料为 45 钢 ， 调质处理，由表 15查得 许用弯曲应力1 60因 为1， 所以该轴满足强度要求 。