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自动输送缝包机设计【7张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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关键词：: 自动输送包机设计

资源描述：

摘要

我国是一个农业大国，每年都会产出大量粮食，也需要大量的化肥等相关化工物品。所以如何将这些东西包装就显得尤为重要，为此也产生了一个市场——缝包机生产业。

缝包机是为塑料编织物的缝合的设备,主要完成编织物的拼接,封口等工作.工艺要点是缝合强度。.通用型号是GK. GK系列工业缝纫机按线迹分有单线链式和双线链式两种,按机针数分为单针和双针两种,按用法分为台式缝包机,手提式缝包机,立式缝包机.国产台式缝包机的主要型号是GK2和GK8系列的缝纫机；国产手提式缝包机主要是GK9系列，已经用了很多年了，另外现在国内有仿制日本和德国的手提缝包机；国产立式缝包机以GK35系列最为流行，为仿制德国产品。其优点及特点有：

1.降低劳动强度，改善劳动条件；

2.提高劳动生产率，增加生产效益；

3.提高包装质量，促进文明生产；

4.节约人力和物力，降低包装加工成本；

5.完成很多人工无法完成的包；

6.促进外贸发展，为国家多创外汇

关键词：运输机，自动，缝包机

ABSTRACT

Our country is a large agricultural nation, every year of grain output, will need a lot of chemical fertilizer and other related chemical items. So how to bring these packaging becomes especially important, therefore also produced a market - seam charter industries.

Packer is for plastic woven fabrics seam stitched equipment, mainly completes basketwork splicing, sealing etc. Process points is suture intensity. GK. General model is j GK series of industrial sewing machine press line mark single-lane chain and double points two, press machine chain stitch count is divided into single needle and double needle two kinds, press usage into desktop seam charter flights, portable seam charter flights, vertical joints. Domestic desktop seam charter the main model is GK2 charter GK8 series of sewing machines; and If GK9 FengBao homemade portable machine series, has been used for many years, also now domestic have copied Japan and Germany portable seam charter flights; Domestic vertical joints GK35 series on the most popular charter for generic Germany products. The advantages and features are:

1. Reduce the labor intensity, improve working conditions;

2. Improve labor productivity and increase production efficiency;

3. Improving packing quality, promote civilized production;

4. Save manpower and material resources, reduce the packaging processing cost;

5. Complete many artificially cannot complete bag;

6. Promote foreign trade development, more for the country and foreign exchange

Key words: Transporters, automatic, seam charter flights

1 绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

1.1设计方案及部件组成--------------------------------------------------------------1

2外购部分说明-----------------------------------------------------------------------------------------------------2

3运输带起吊部分及外部支架-----------------------------------------------------------------------------3

3.1起吊部分设计---------------------------------------------------------------------------------------------3

4机械手及夹持部分设计-----------------------------------------------------------------------------------19

4.1机械手的座标型式与自由度-------------------------------------------------------------------19

4.2 机械手的手部结构方案设计-----------------------------------------------------------------19

4.3机械手的手臂结构方案设计------------------------------------------------------------------19

4.4 机械手的驱动方案设计-------------------------------------------------------------------------19

4.5 机械手的控制方案设计-------------------------------------------------------------------------19

4.6机械手的主要参数-----------------------------------------------------------------------------------20

4.7机械手的技术参数列表---------------------------------------------------------------------------20

4.8气缸的直径-----------------------------------------------------------------------------------------------21

4.9缸筒壁厚的设计---------------------------------------------------------------------------------------23

4.10耗气量的计算-----------------------------------------------------------------------------------------23

4.11 气缸进排口的计算-------------------------------------------------------------------------------24

4.12气动系统设计-----------------------------------------------------------------------------------------24

5 PLC控制设计-----------------------------------------------------------------------------------------------------26

5.1 PLC的选择及工作过程----------------------------------------------------------------------------26

5.2 PLC的使用步骤--------------------------------------------------------------------------------------27

5.3机械手PLC控制方案------------------------------------------------------------------------------27

6参考文献-----------------------------------------------------------------------------------------------------------30

7致谢-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------31

1 绪论

我国早期多采取人工包装，操作繁琐、单调、重复，工人劳动强度大，包装质量不高。由于工业产品千差万别，用户要求各不相同，很难形成统一的模式和定型的包装设备，因而包装工序长期以来成为连续化生产过程中的薄弱环节。　　包装工作包括包装材料和容器的制造、印刷、包装工艺程序的操作和质量检测等。实现包装自动化能有效地提高生产能力，保证产品质量,增加花色品种,有利于产品防腐并降低生产成本。包装自动化还能改善工作条件，特别是对低温潮湿性、飞扬扩散性等危害人体健康的环境尤为重要。伴随电子技术的发展，包装从单机分离电器为主的低级程序控制发展到多功能全自动包装机和由电子计算机控制的包装生产自动线

1.1 设计方案及部件组成

电机启动后, 通过传动皮带带动主轴及偏心驱动块转动, 推动横拉杆作往复运动, 再通过双头针杆轴上的拐臂带动针杆、针头, 同时主轴又把动力传递给喂入输送器。这样输送带将袋子输送过来, 袋口通过压脚时, 输送器把袋口向前推送, 针头便把袋口缝合。

自动运输缝包机就是指在物品完成装填后,自动缝口并运输,降低劳动强度,提高生产效率.

（1）缝包机将采用简单的机械结构技术使电动机的转速变成适当的针头缝制速度以完成缝口动作。

（2）运输方式将采运输带技术运送缝口完成的物品。

（3）带口夹紧的机械部分将采用简单的机械结构技术来完成。

本设计的组成部分分为:

1.缝纫机部分

2.运输带部分

3.运输带起吊部分及外部支架才

4.机械手机夹持部分

5电气控制部分

2 外购部分说明

由于在本设计中组成部分较多和设计时间的问题,无法在本次设计中全部设计,所以只进行部分设计,其他部分进行外购,外购部分如下:

1.缝纫机部分

2.运输带部分

3运输带起吊部分及外部支架设计

3.1 起吊部分设计

起吊部分设计如装配示意图中所示,电机通过减速器带动轴卷起吊线,见运输带吊起。其中减速器作为重点部分进行设计。

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A0减速器装配图.gif

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A3气动原理图.gif

内容简介：: 自动运输缝包机设计上海电机学院毕业设计（论文）开题报告课题名称 _自动输送缝包设计_ 学院专业班级 BJ076 学号 BJ07627 姓名崔智强指导教师韩雄飞定稿日期： 2011 年月日6 自动输送缝包机1 选题背景及其意义我国是一个农业大国，每年都会产出大量粮食，也需要大量的化肥等相关化工物品。所以如何将这些东西包装就显得尤为重要，为此也产生了一个市场缝包机生产业。缝包机是为塑料编织物的缝合的设备,主要完成编织物的拼接,封口等工作.工艺要点是缝合强度。.通用型号是GK. GK系列工业缝纫机按线迹分有单线链式和双线链式两种,按机针数分为单针和双针两种,按用法分为台式缝包机,手提式缝包机,立式缝包机.国产台式缝包机的主要型号是GK2和GK8系列的缝纫机；国产手提式缝包机主要是GK9系列，已经用了很多年了，另外现在国内有仿制日本和德国的手提缝包机；国产立式缝包机以GK35系列最为流行，为仿制德国产品。其优点及特点有：1.降低劳动强度，改善劳动条件；2.提高劳动生产率，增加生产效益；3.提高包装质量，促进文明生产；4.节约人力和物力，降低包装加工成本；5.完成很多人工无法完成的包；，6.促进外贸发展，为国家多创外汇2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）我国早期多采取人工包装，操作繁琐、单调、重复，工人劳动强度大，包装质量不高。由于工业产品千差万别，用户要求各不相同，很难形成统一的模式和定型的包装设备，因而包装工序长期以来成为连续化生产过程中的薄弱环节。包装工作包括包装材料和容器的制造、印刷、包装工艺程序的操作和质量检测等。实现包装自动化能有效地提高生产能力，保证产品质量,增加花色品种,有利于产品防腐并降低生产成本。包装自动化还能改善工作条件，特别是对低温潮湿性、飞扬扩散性等危害人体健康的环境尤为重要。伴随电子技术的发展，包装从单机分离电器为主的低级程序控制发展到多功能全自动包装机和由电子计算机控制的包装生产自动线。3 研究内容3.1 缝包机的基本工作原理电机启动后, 通过传动皮带带动主轴及偏心驱动块转动, 推动横拉杆作往复运动, 再通过双头针杆轴上的拐臂带动针杆、针头, 同时主轴又把动力传递给喂入输送器。这样输送带将袋子输送过来, 袋口通过压脚时, 输送器把袋口向前推送, 针头便把袋口缝合。3.2 缝包机的主要研究内容缝包机的主要结构为 1润滑控制系统;2操作手柄;3偏心驱动快;4压脚 ;5针头滑杆;6喂人机构;7电机;8润滑油管3.3 运输部分要求及技术指标输送带线速度8米/分钟；承载重量范围10-60kg.采用输送运输3.4 夹袋机构的设计及要求此机构的要求是能够正确夹紧袋口,将袋子送到缝包机的喂入机构,帮助缝包机完成缝包动作,且运送速度与运输部分速度一致.3.5 运动的分析及相应过程的PLC控制仔细分析清楚每一个运动的动作，及相应位置的传感器类型的选择和PLC的控制过程及PLC型号的选择动作划分1.夹紧袋口2.,将袋口送到缝包机的喂入机构3.缝包机完成缝包动作,松开袋口4.物品通过运输带,送到指定位置4 研究方案4.1 总体方案自动运输缝包机就是指在物品完成装填后,自动缝口并运输,降低劳动强度,提高生产效率.（1）缝包机将采用简单的机械结构技术使电动机的转速变成适当的针头缝制速度以完成缝口动作。（2）运输方式将采运输带技术运送缝口完成的物品。（3）带口夹紧的机械部分将采用简单的机械结构技术来完成。5 进度计划2010.11-2010.12收集资料、调研、翻译外文技术资料，完成开题报告。2010.12-2011.1研读资料，拟定设计方案。2011.1-2011.3 完成设计草图，作必要的设计计算。2011.3-2011.4 最终完成总装配图，以及部件图和零件图设计。2011.4-2011.5 完成控制系统设计，撰写设计计算说明书。2011.6 答辩准备及答辩。参考文献1李允文.工业机械手设计M.北京:机械工业出版社，1997 2工业机械手设计基础M.天津:天津科学技术出版社，1985 3渡边茂.产业机器人技术M.北京:机械工业出版社，1982 4黄净.电气及PLC控制技术M北京:机械工业出版社，2004年 5李建新可编程序控制器及其应用M北京：机械工业出版社，2004年 6藤森洋三.供料过程自动化图册M.北京：机械工业出版社，1985 7张建民.工业机器人M.北京:北京理工大学出版社，1987 8吴振彪.工业机器人M.武汉：华中科技大学出版社，1996 9刘延林.柔性制造自动化概论M.武汉：华中科技大学出版社，2001 10左健民.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社，2005 11彭文生.机械设计M.武汉：华中理工大学，2000 12邓星钟.机电传动控制M.武汉：华中科技大学出版社，2001 13任文敏.材料力学M.北京：清华大学出版社，2004 14瞿大中.可编程控制器应用与实验M.武汉：华中科技大学出版社，2002 15廖常初.可编程控制器的编程方法与工程应用M.重庆：重庆大学出版社，200416 By J. NORBERTO PIRES, ALTINO LOUREIRO, T. GODINHOP. FERREIRA, B. FERNANDO, and J. MORGADO17 Friedland ,B.Control Systems DesignNew York: McGraw-Hill ,Book Company,198618 Bode,H.W.Network Analysis and Feedback DesignNew York: Van Nostrand Reinhold,1945 指导教师意见指导教师签名：年月日开题答辩小组意见1、论文选题：有理论意义；有工程背景；有实用价值；意义不大。2、论文的难度：偏高；适当；偏低。3、论文的工作量：偏大；适当；偏小。4、设计或研究方案的可行性：好；较好；一般；不可行。5、学生对文献资料及课题的了解程度：好；较好；一般；较差。6、学生在论文选题报告中反映出的综合能力和表达能力：好；较好；一般；较差。7、学生在论文选题报告中反映出的创新能力：好；较好；一般；较差。8、对论文选题报告的总体评价：好；较好；一般；较差（在相应的方块内作记号“”）建议结论评议小组组长签名：评议小组组员签名：年月日上海电机学院毕业设计任务书课题自动输送缝包机设计专业机械电子工程年级 2007级姓名崔智强学号学院（系）院长（签字）指导教师（签字） 2010 年 11 月 30 日注：本任务书由上海电机学院教务处印制。任务书反面：课题来源企业课题课题的目的、意义自动输送缝包机广泛用于化工、粮食、饲料、港口等行业的散装物料流水线封包缝口。要求设计要求：输送带线速度8米/分钟；缝包重量范围10-60kg；文献翻译20000印刷符号。完成工作平台总装配图一张，若干部件图和零件图，计算机控制原理图一张，设计图纸总量不少于2张A0。设计计算说明书一本。课题主要内容及进度2010.11-2010.12收集资料、调研、翻译外文技术资料，完成开题报告。2010.12-2011.1研读资料，拟定设计方案。2011.1-2011.3 完成设计草图，作必要的设计计算。2011.3-2011.4 最终完成总装配图，以及部件图和零件图设计。2011.4-2011.5 完成控制系统设计，撰写设计计算说明书。2011.6 答辩准备及答辩。以上各项由指导教师填写（请用钢笔填写）自动运输缝包机设计 32摘要我国是一个农业大国，每年都会产出大量粮食，也需要大量的化肥等相关化工物品。所以如何将这些东西包装就显得尤为重要，为此也产生了一个市场缝包机生产业。缝包机是为塑料编织物的缝合的设备,主要完成编织物的拼接,封口等工作.工艺要点是缝合强度。.通用型号是GK. GK系列工业缝纫机按线迹分有单线链式和双线链式两种,按机针数分为单针和双针两种,按用法分为台式缝包机,手提式缝包机,立式缝包机.国产台式缝包机的主要型号是GK2和GK8系列的缝纫机；国产手提式缝包机主要是GK9系列，已经用了很多年了，另外现在国内有仿制日本和德国的手提缝包机；国产立式缝包机以GK35系列最为流行，为仿制德国产品。其优点及特点有：1.降低劳动强度，改善劳动条件；2.提高劳动生产率，增加生产效益；3.提高包装质量，促进文明生产；4.节约人力和物力，降低包装加工成本；5.完成很多人工无法完成的包；6.促进外贸发展，为国家多创外汇关键词：运输机，自动，缝包机 ABSTRACTOur country is a large agricultural nation, every year of grain output, will need a lot of chemical fertilizer and other related chemical items. So how to bring these packaging becomes especially important, therefore also produced a market - seam charter industries. Packer is for plastic woven fabrics seam stitched equipment, mainly completes basketwork splicing, sealing etc. Process points is suture intensity. GK. General model is j GK series of industrial sewing machine press line mark single-lane chain and double points two, press machine chain stitch count is divided into single needle and double needle two kinds, press usage into desktop seam charter flights, portable seam charter flights, vertical joints. Domestic desktop seam charter the main model is GK2 charter GK8 series of sewing machines; and If GK9 FengBao homemade portable machine series, has been used for many years, also now domestic have copied Japan and Germany portable seam charter flights; Domestic vertical joints GK35 series on the most popular charter for generic Germany products. The advantages and features are: 1. Reduce the labor intensity, improve working conditions; 2. Improve labor productivity and increase production efficiency; 3. Improving packing quality, promote civilized production; 4. Save manpower and material resources, reduce the packaging processing cost; 5. Complete many artificially cannot complete bag; 6. Promote foreign trade development, more for the country and foreign exchange Key words: Transporters, automatic, seam charter flights目录1 绪论-11.1设计方案及部件组成-12外购部分说明-23运输带起吊部分及外部支架-3 3.1起吊部分设计-34机械手及夹持部分设计-19 4.1机械手的座标型式与自由度-19 4.2 机械手的手部结构方案设计-19 4.3机械手的手臂结构方案设计-19 4.4 机械手的驱动方案设计-19 4.5 机械手的控制方案设计-19 4.6机械手的主要参数-20 4.7机械手的技术参数列表-20 4.8气缸的直径-21 4.9缸筒壁厚的设计-23 4.10耗气量的计算-23 4.11 气缸进排口的计算-24 4.12气动系统设计-245 PLC控制设计-26 5.1 PLC的选择及工作过程-26 5.2 PLC的使用步骤-27 5.3机械手PLC控制方案-276参考文献-307致谢-31 1 绪论我国早期多采取人工包装，操作繁琐、单调、重复，工人劳动强度大，包装质量不高。由于工业产品千差万别，用户要求各不相同，很难形成统一的模式和定型的包装设备，因而包装工序长期以来成为连续化生产过程中的薄弱环节。包装工作包括包装材料和容器的制造、印刷、包装工艺程序的操作和质量检测等。实现包装自动化能有效地提高生产能力，保证产品质量,增加花色品种,有利于产品防腐并降低生产成本。包装自动化还能改善工作条件，特别是对低温潮湿性、飞扬扩散性等危害人体健康的环境尤为重要。伴随电子技术的发展，包装从单机分离电器为主的低级程序控制发展到多功能全自动包装机和由电子计算机控制的包装生产自动线1.1 设计方案及部件组成电机启动后, 通过传动皮带带动主轴及偏心驱动块转动, 推动横拉杆作往复运动, 再通过双头针杆轴上的拐臂带动针杆、针头, 同时主轴又把动力传递给喂入输送器。这样输送带将袋子输送过来, 袋口通过压脚时, 输送器把袋口向前推送, 针头便把袋口缝合。自动运输缝包机就是指在物品完成装填后,自动缝口并运输,降低劳动强度,提高生产效率.（1）缝包机将采用简单的机械结构技术使电动机的转速变成适当的针头缝制速度以完成缝口动作。（2）运输方式将采运输带技术运送缝口完成的物品。（3）带口夹紧的机械部分将采用简单的机械结构技术来完成。本设计的组成部分分为:1.缝纫机部分2.运输带部分3.运输带起吊部分及外部支架才4.机械手机夹持部分5电气控制部分2 外购部分说明由于在本设计中组成部分较多和设计时间的问题,无法在本次设计中全部设计,所以只进行部分设计,其他部分进行外购,外购部分如下:1.缝纫机部分2.运输带部分 3运输带起吊部分及外部支架设计3.1 起吊部分设计起吊部分设计如装配示意图中所示,电机通过减速器带动轴卷起吊线,见运输带吊起。其中减速器作为重点部分进行设计。3.1.1 减速器的设计3.1.11传动方案规划传动方案规划原始条件：胶带运输机由电动机通过减速器减速后通过轴传动（传动比为2，传动效率为0.88），工作载荷较平稳，设计寿命10年，每天工作8小时，每年300工作日，运输带速允许误差为。原始数据:运输机工作拉力轴工作转速轴直径 3.1.12电机的选择及主要性能参数计算1电动机的选择电机类型的选择，按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇鼠笼型三相异步电动机，电压380V电动机的选择滚筒工作所需功率为：确定各个部分的传动效率为：链条传动效率，滚动轴承效率（一对），闭式齿轮传动效率，二级减速器传动效率，带入得所需电动机功率为：因载荷平稳，电动机额定功率Ped大于Pd，查电动机技术数据选择电动机的额定功率为5.5kW。确定电动机的转速滚筒轴的工作转速为：根据书1中表2-1推荐的传动比范围，二级圆柱齿轮减速器为840，链传动比为2，总传动比，故电动机转速可选范围为符合这一范围的同步转速有1500和3000两种，考虑到传动装置及电动机的价格和质量，查1中表8-169中Y系列电动机技术数据，选电动机选用1500电动机，型号为Y132S-4。额定功率5.5kW，转速1440，额定转矩2.2 。2传动比的确定总传动比为：分配传动比：链传动传动比为2，则减速器的传动比为：取二级圆柱齿轮减速器低速级传动比所以高速级传动比低速级传动比图13传动功率计算轴1：轴2：轴3：轴4：将以上算得的运动和动力参数列表如下：轴名参数电动机轴轴1轴2 轴3工作轴 4转速n(r/min)14401440535.3215376.5功率P(kW)3.933.853.663.483.00转矩T(Nm)26.0625.5365.29217.2374.51传动比i12.693.52效率0.980.950.950.8623.1.13结构设计1齿轮的计算（1）由2表10-1选用闭式直齿圆柱齿轮传动，为使结构紧凑，小齿轮选用40Cr（调质），硬度280HBS，大齿轮选用45钢（调质），硬度240HBS，二者材料硬度差40HBS。由2表10-4选择齿轮精度7级。取小齿轮齿数 24,则大齿轮齿数2.692464.56，取65。（2）按齿面接触疲劳强度设计，由书2 设计公式（10-9a）进行试算： 1）确定公式内各个计算数值试取，小齿轮转矩查2表10-7，选取齿宽系数查2表10-6，得材料的弹性影响系数查2图10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限计算的寿命系数（以工作寿命10年，每年工作300天，每天8小时设计）：小齿轮应力循环系数大齿轮应力循环系数由2图10-19查得按接触疲劳疲劳寿命系数，取失效概率为1%，安全系数S=1，由2式10-12得MPaMPa 2）试算齿轮分度圆直径=42.175mm 计算圆周速度：计算齿宽：计算齿宽与齿高比模数：齿高：计算载荷系数：根据，查2表10-8，得动载系数。查2表10-3得直齿轮。查表10-2得。查2表10-4，7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置。由齿宽与齿高比10.67及,查2中图10-13得。所以载荷系数为按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，有2公式（10-10a）得计算模数：（3）按齿根弯曲强度计算式中各个计算数值查书2图10-20c得小齿轮弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；由书2图10-18取弯曲疲劳寿命系数；计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由2中公式10-12得，计算载荷系数：查表取齿形系数：, 查表取应力校正系数：故，小齿轮，大齿轮，大齿轮的值大故对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数1.296，并圆整为标准值1.5mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径mm算出小齿轮齿数：大齿轮齿数：取。(4)几何尺寸计算齿宽：所以取小齿轮齿宽：大齿轮齿宽：齿轮3和齿轮4的确定：同理，通过计算，取齿轮3的齿数为，齿轮4的齿数为，模数为计算几何尺寸：齿宽：所以取小齿轮齿宽：，大齿轮齿宽：齿轮参数第一对齿轮第二对齿轮齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数Z308331109模数m/(mm)1.51.522分度圆直径d/(mm)45124.562218齿宽b/(mm)55507065传动比i2.693.5中心距a/(mm)851402轴与轴承的选择和计算输出轴即轴3的设计计算(1)初步确定轴的最小直径：已知kw ,r/min, Nm 选用材料为45钢，经调质处理，根据查2表15-3，取,查2 表15-1得对称循环弯曲许用应力,按扭转强度计算，初步计算轴径考虑键槽的影响，增大3% ，则轴最小直径输出直径为安装联轴器处，联轴器的孔径有标准系列，故轴最小直径处须与联轴器的孔径想适应，所以，取轴的最小直径为(2)确定轴各段的直径和长度：：根据联轴器的长度，取：半联轴器需要定位，故需设计一定位轴肩，轴肩高度，所以取则：根据外伸长度确定为60mm：这段与轴承配合，初选轴承内径为，初定为6209 ：根据轴承宽度b=19mm，所以L3=20mm：有轴承的安装尺寸确定，取：根据装配草图大齿轮和轴承在箱体内位置取：安装轴承，采用套筒给齿轮定位，：根据装配草图，确定：这段安装齿轮，取：根据齿轮宽度，取：这段为轴环的直径，用来定位齿轮，故需要设计定位轴肩，：轴环长度，按确定，所以这里取图2(3)轴承的选择对轴进行受力分析，轴承上受到的力为，如图3图3求支反力垂直方向：水平方向：所以轴承上受到的力为： ,轴承只受到径向力，没有轴向力，计算当量动载荷P，根据2中公式13-8 取，则 n根据书2公式13-6，求轴承应有的基本额定动载荷值查机械设计手册6选择C=52800n的6309轴承。同理，对另外两对轴承进行计算选择，得：深沟球轴承参数第一对第二对第三对型号630564056309内径（mm） 25 25 45 额定动载荷 Cr(KN) 22.2 38.3 52.83轴的校核及计算考虑到箱体的结构，对齿轮以及轴进行修正。 (1)齿轮修改模数，第一对齿轮取，第二对齿轮模数取3则齿轮参数第一对齿轮第二对齿轮齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数Z308331109模数m/(mm)2.52.533分度圆直径d/(mm)75207.593327齿宽b/(mm)54609084中心距： (2)根据齿轮，修改输出轴3各段尺寸如图4：图4同理计算，可等输入轴，与中间轴的各段尺寸：输入轴1：图5 中间轴2：图6对输入轴1进行校核计算：直齿圆柱齿轮传动，将受到的法向载荷分解为圆周力和径向力，受力如图所示，得垂直方向：得垂直方向最大弯矩弯矩图如图所示水平方向：得水平方向最大弯矩合成弯矩：如图所示扭矩：图7按照第三强度理论：所以满足使用要求。4键的计算输出轴3安装齿轮的键，材料为45钢，静载荷时，根据安装齿轮段轴的直径，选择普通平键1456 载荷载键上工作面上均匀分布，普通平键连接强度条件得：所以满足强度要求。同理计算出，中间轴2上键的型号为普通平键12455箱体的结构设计1）减速器箱体的结构设计箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计：名称符号尺寸关系尺寸大小箱体壁厚9箱盖壁厚9箱座、箱盖、箱座底凸缘厚度b、b、b地脚螺栓直径及数目、轴承旁联接螺栓直径箱盖、箱座联接螺栓直径轴承端盖螺钉直径轴承外圈直螺钉数目检查孔盖螺钉直径双级减速器、螺栓直径M10M16M20162226142024轴承座外径130150185轴承旁联接螺栓距离一般取轴承旁凸台半径轴承旁凸台高度由结构决定，可取38mm箱外壁至轴承座端面距离50箱盖、箱座肋厚、大齿轮顶圆与箱内壁间距离10齿轮端面与箱内壁距离102）减速器附件的结构设计（1）检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。（2）放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便于油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处加封油圈密封。（3）油标油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。（4）通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设置在检查孔上，其里面还有过滤网可减少灰尘进入。（5）起盖螺钉为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。（7）定位销在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度。3.1.14加工使用说明1技术要求.装配之前，所有零件均用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，未加工表面涂灰色油漆，内表面涂红色耐油油漆；.啮合间隙用铅丝检查，侧隙值应不小于0.10mm；用涂色法检查齿面接触斑点，按齿高不得小于55%，按齿长不得小于50%；安装轴承时严禁用榔头直接敲击轴承内、外圈，轴承装配后应紧贴在轴肩或套筒端面上；调整、固定轴承，应使各轴上轴承留有0.05到0.10 mm的轴向游隙；减速器注入90号工业齿轮油（SY1172-80）至规定高度；装配时应在盖、座接合处用密封胶或水玻璃粘合，不允许使用任何填料；按JB1130-70的规定进行负荷实验，实验时油池温升不得超过35度，轴承温升不得超过40度，密封处不得有漏油现象。2使用说明润滑方式、润滑油牌号的选择，由于两对啮合齿轮中的大齿轮直径相差不大，且它们的速度都不大，所以齿轮传动可采用浸油润滑，选用90号工业齿轮油（SY1172-80）。输入轴与输出轴处用毡圈密封。密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时，可取游隙为4070mm。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。 4机械手及夹持部分设计对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾一放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动强度大和操作单调频繁的生产场合。它可用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。4.1机械手的座标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩运动，因此，采用圆柱座标型式。4.2 机械手的手部结构方案设计在本次设计中对手部要求较简单，所以机械手的手部结构设计采用如机械手装配图中所示，通过气缸伸缩由两个铁片夹持。4.3机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有2个自由度，即手臂的伸缩、升降(或俯仰)运动。手臂的升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由气缸来实现。4.4 机械手的驱动方案设计由于气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。4.5 机械手的控制方案设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器 (PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。4.6机械手的主要参数1、主参数机械手的最大抓重是其规格的主参数，目前机械手最大抓重以10公斤左右的为数最多。故该机械手主参数定为10公斤，高速动作时抓重减半。2、基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在，用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。在这种情况下宜采用自动传送装置为好。4.7机械手的技术参数列表一、用途:袋口加紧。二、设计技术参数:1、抓重10公斤 (夹持式手部)2、自由度数2个自由度3、座标型式圆柱座标4、最大工作半径1440mm5、手臂最大中心高1380mm6、手臂运动参数伸缩行程 600mm伸缩速度 500mm/s升降行程 200mm升降速度 300mm/s7、定位方式行程开关8、定位精度士0.1mm9,缓冲方式液压缓冲器10.驱动方式气压传动11、控制方式点位程序控制(采用PLC)4.8气缸的直径由于机械手中气缸结构大体相同，所以以夹具后的气缸为例进行设计本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为: 式中: 活塞杆上的推力，N弹簧反作用力，N气缸工作时的总阻力，NP气缸工作压力，Pa弹簧反作用按下式计算: 式中: 弹簧刚度，N/mL 弹簧预压缩量，mS活塞行程，md弹簧钢丝直径，mD弹簧平均直径，mD弹簧外径，m n 弹簧有效圈数G 弹簧材料剪切模量，一般取Pa在设计中，必须考虑负载率几的影响，则: 由以上分析得单向作用气缸的直径: 代入有关数据，可得：所以：，查机械设计手册（新版）第四册表24.2-8得D=100mm,活塞杆直径d=40mm，活塞宽度，进排气孔直径，喷气口直径，4.9、缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算: 式中: 缸筒壁厚 mmD气缸内径 P实验压力，取P=6PPa材料为 : ZL3, =3MPa代入己知数据，则壁厚为: = 取=10mm，则缸筒外径为:则缸盖所受的轴向静载荷采用45号钢，查机械设计手册（新版）第四卷表24.2-11，可知采用M12的螺栓。4.10 耗气量的计算气缸的耗气量与缸径、行程、工作频率和从换向阀到气缸的连接管路容积（死容积）有关，气缸每分钟消耗的压缩空气流量为：式中，-气缸缸径，-活塞杆直径，-活塞行程，-气缸活塞每分钟往复的次数此公式未考虑气缸内的死容积，因此计算值比实际值偏小，设计时要根据具体情况加以修正。 4.11 气缸进排口的计算气缸的进排气口当量直径的大小与气缸的耗气量有关。特殊情况外，一般气缸的进气口、排气口尺寸相同。气缸进排气口当量直径用下式计算：式中，-工作压力下气缸的耗气量，-空气流经进排气口的速度，一般取把计算出来的气缸进排气口当量直径进行圆整后，按照GB/T 1403893气缸气口螺纹选择合适的气口螺纹。因此，4.12气动系统设计图7- 1所示为该机械手的气压传动系统工作原理图。它的气源是由空气压缩机(排气压力大于0.40.6M Pa) 通过快换接头进入储气罐，经分水过滤器、调压阀、油雾器，进入各并联气路上的电磁阀，以控制气缸和手图7-1 机械手气压传动系统工作原理图各执行机构的调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安装节流阻尼螺钉进行调速，这种方法的特点是结构简单，效果尚好。如手臂伸缩气缸在接近气缸处安装两个快速排气阀，可加快起动速度，也可调节全程上的速度。升降气缸采用进气节流的单向节流阀以调节手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降，其速度调节仍采用在电磁阀排气口安装节流阻尼螺钉来完成。气液传送器气缸侧的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器的背压大小。为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作气缸的缓冲均采用液压缓冲器，这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。电磁阀的通径，是根据各工作气缸的尺寸、行程、速度计算出所需压缩空气流量，与所选用电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。 5PLC控制设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制.当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。5.1 PLC的选择及工作过程5.1.1 可编程序控制器的选择目前，国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德国西门子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考虑到本机械手的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到制造成本，因此在本次设计中选择了OMRON公司的C28P型可编程序控制器。5.1.2 可编程序控制器的工作过程可编程序控制器是通过执行用户程序来完成各种不同控制任务的。为此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程可分为4个阶段。第一阶段是初始化处理。可编程序控制器的输入端子不是直接与主机相连，CPU对输入输出状态的询问是针对输入输出状态暂存器而言的。输入输出状态暂存器也称为I/0状态表.该表是一个专门存放输入输出状态信息的存储区。其中存放输入状态信息的存储器叫输入状态暂存器;存放输出状态信息的存储器叫输出状态暂存器。开机时， CPU首先使I/0状态表清零，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常后，进入下一阶段。第二阶段是处理输入信号阶段。在处理输入信号阶段，CPU对输入状态进行扫描，将获得的各个输入端子的状态信息送到I/0状态表中存放。在同一扫描周期内，各个输入点的状态在I/0状态表中一直保持不变，不会受到各个输入端子信号变化的影响，因此不能造成运算结果混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。第三阶段是程序处理阶段。当输入状态信息全部进入I/0状态表后，CPU工作进入到第三个阶段。在这个阶段中，可编程序控制器对用户程序进行依次扫描，并根据各I/0状态和有关指令进行运算和处理，最后将结果写入I/0状态表的输出状态暂存器中。第四阶段是输出处理阶段。CPU对用户程序已扫描处理完毕，并将运算结果写入到I/0状态表状态暂存器中。此时将输入信号从输出状态暂存器中取出，送到输出锁存电路，驱动输出继电器线圈，控制被控设备进行各种相应的动作。然后，CPU又返回执行下一个循环的扫描周期。5.2 PLC的使用步骤在可编程序控制器与被控对象(机器、设备或生产过程)构成一个自动控制系统时，通常以七个步骤进行:(1)系统设计即确定被控对象的动作及动作顺序。(2) I/0分配即确定哪些信号是送到可编程序控制器的，并分配给相应的输入端号;哪些信号是由可编程序控制器送到被控对象的，并分配相应的输出端号.此外，对用到的可编程序控制器内部的计数器、定时器等也要进行分配。可编程序控制器是通过编号来识别信号的。(3)画梯形图它与继电器控制逻辑的梯形图概念相同，表达了系统中全部动作的相互关系。如果使用图形编程器(LCD或CRT)，则画出梯形图相当于编制出了程序，可将梯形图直接送入可编程序控制器。对简易编程器，则往往要经过下一步的助记符程序转换过程。 (4)助记符机器程序相当于微机的助记符程序，是面向机器的(即不同厂家的可编程序控制器，助记符指令形式不同)，用简易编程器时，应将梯形图转化成助记符程序，才能将其输入到可编程序控制器中。(5)编制程序即检查程序中每条语法错误，若有则修改。这项工作在编程器上进行。(6)调试程序即检查程序是否能正确完成逻辑要求，不合要求，可以在

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