基于PLC物料拾取装置的设计【优秀机械毕业设计】【有三维图】
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南 京 理 工 大 学 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者 : 准考证号 教学点 : 南通农业职业技术学院 专 业 : 机电一体化 题 目 : 基于 物料拾取装置的设计 指导者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 评阅者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 年 月 陈季云 讲师 基于 料拾取装置的设计 摘 要 本文基于机械设计、机械原理和三维绘图软件等相关知识与理论，通过搜集 基于 相关资料、阅读相关的文献与书籍以及参考市面上的 基于 体，首先对 基于 主要机构零部件模型进行设计，其次利用三维绘图软件将设计好的零部件模型进行零件建模，然后将建好的所有零部件模型进行装配设计，得到相应的装配体模最后对 关键词 基于 三维 零件建模 装配设计 LC on is on d by of to in of of D to LC to 3D 南京理工大学学生毕业论文 目 录 1概述 .未定义书签。 取物料拾取装置 的发展历史 .未定义书签。 取物料拾取装置 的发展意义 .未定义书签。 取物料拾取装置 在机械中的应用 .未定义书签。 .未定义书签。 .未定义书签。 发展趋势 .未定义书签。 .未定义书签。 2基于 概述 . 15 于 组成部件 .未定义书签。 3机械结构的设计 .未定义书签。 机 的 选 用 . 18 . 20 料选用原则 . 20 杠螺母的工作条件、失效形式和技术要求 . 21 旋传动的类型、特点与应用 . 21 珠丝杆螺母的设计计算 . 21 珠丝杆螺母的支承方式的选择 . 23 珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离 . 25 . 27 . 28 . 28 4 的设计 .未定义书签。 . 20 . 20 于 . 2 结论 .未定义书签。 致谢 .未定义书签。 参考文献 .未定义书签。 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 1 页 共 28 页 1 概述 发展历史 工业机器人一般可理解为：在工业自动化应用领域中的一种自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机（固定式的或是移动式的），用于搬运材料、工件、操持工具或检测装置，完成各种作业。近年来随着工业自动化的发展 物料拾取装置 逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。 物料拾取装置 广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中， 物料拾取装置 由于其显著的 优点而受到特别重视上料 物料拾取装置 是典型的机电一体可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。本课题所涉及的上下料 物料拾取装置 自 1999 年投入运行 , 工作安全可靠 , 效果良好 , 可用做自动上料设备和生产线上的自动抓取设备。本课题主要是应用 件的三维设计功能，对 基于 料拾取装置物料拾取装置 的各零部件进行三维设计并实现其各部件的装配和运动仿真。 取物料拾取装置 的发展意义 物料拾取装置的迅 速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一它分地代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。近年来随着工业自动化的发展物料拾取装置逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。物料拾取装置广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是 在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，物料拾取装置由于其显著的优点而受到特别重视。机床上料物料拾取装置是典型的机电一体化设备，它可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。总之，物料拾取装置是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，国内外都很重视它的应用和发展。 取物料拾取装置 在机械中的应用 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 2 页 共 28 页 内应用 国内在金属切削加工中，用 物料拾取装置 来 完成刀具的自动更换。如北京第二机床厂，北京扬州市职业大学机械工程学院第八机床厂，上海第二机床厂，上海第八机床厂，宁夏大河机床厂等单位研制的自动换机床，均用 物料拾取装置 自动更换刀具。在生产自动线上，用 物料拾取装置 完成的传递和上下料，如：沈阳水泵厂深井泵体加工自动线，无锡柴油机厂和甘肃汽车齿轮厂的齿胚的加工自动线都采用了 物料拾取装置 。大连工矿车辆厂的 800架的加工，采用 物料拾取装置 抓取、传递和安放并与一些机床组合成侧架切削加工自动线，提高效率 10 倍。 外应用 美国制造 155 毫米的钢弹体洛克福 特军械厂，从胚料加工开始到加工毕直包装都自动进行，不用人手去接触，达到全自动生产。工业 物料拾取装置 还能用来代替人工进行打磨、抛光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工厂打磨和 抛光锈钢子弯头时，采用 械 手，提 高 加 工 效 率 30%以上，不 伤 害 工 人 。又 如：瑞 典 沃 尔 沃 公司在 物料拾取装置 上装了三个环形磨轮装置，用来对传动箱外表面去毛刺，比手工方法节省工时 50%。 发展趋势 国内应加强物料拾取装置基础性能的实验以及基础理论研究， 克服和解决制造技术及其它存在的问题。提高物料拾取装置运动速度。尤其是应用于冲压行业中的物料拾取装置，以适应提高生产率和符合生产节拍的需要。要研究解决物料拾取装置的运动速度和缓冲、定位技术。引进国外先进技术，培训专门技术人才，普及物料拾取装置有关知识。尽快解决物料拾取装置的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题，推进物料拾取装置设计制造中的现代化（ 化、系列化工作，以满足国内外市场的需求。目前工业物料拾取装置的应用逐步扩大，技术性能不断提高，其发展趋势是：扩大物料拾取装置在工业上的 应用、提高工业物料拾取装置的工作性能、发展组合式物料拾取装置、研制具有“视觉”和“触觉”的“智能机器人”。 课题的目的和意义 目前国内应用软件进行工业机械设计的很多，还都以传统的设计方法为主，导致 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 3 页 共 28 页 产品的设计周期长、成本高。不能满足工业机械使用的季节性、工作环境的多变性和用户要求的多样性，不能使工业机械的设计随着市场的需求而不断地转变，更无法在要求的较短周期内，开发出新的产品。我国在工业机械新技术创新方面还很薄弱，无法适应新世纪经济发展的要求。基于传统工业机械的设计方式的种种缺陷与不足和 课题即以数控车上下料物料拾取装置作为载体，应用 件完成各组成零件的建模及装配。并完成该数车上下料物料拾取装置进行上下料过程的动画演示，从而使人们可以直观地认识到数车上下料物料拾取装置在数控生产及加工中的地位和主要作用。该方法是结合计算机辅助设计与制造 /产品造型设计的专业特点对现代工业设计方法的一种新的尝试和学习。如将本课题的设计方法移植到工业设计中，则较传统的设计方式能够大大缩短产品工业设计的设计周期。用 件进 行工业设计的一般步骤为：单体设计绘图装配模拟改进整体装配运动仿真改进成型加工生产，比传统的绘图加工装配实验采集数据改进二次加工装配最终成型，缩短了设计周期，降低了成本。 2 基于 概述 于 组成部件 通过市场调研，我们决定设计一种基于 料拾取装置（物料拾取装置）。工作原理如图 2 1 所示，拾取装置工作时由步进电机通过滚珠丝杆驱动滑块上下往复运动，通过滑块前部的气动手 指对工件的夹取与释放的动作来完成作为一个物料拾取装置的全部动作，运动可靠，平稳。 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 4 页 共 28 页 图 2 机械结构的设计 已知整个装置上工件与零件的重量，我们取总重量为 3围为 5000动速度为 12r/ ： 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 /具体的 步进 电机设计计算如下 : 1、确定运行时间 本次设计加速时间01(t 60 载速度（ m/ 有速度可知每秒上升 500 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 5 页 共 28 页 电 机 杆 导 程 ， 本 次 设 计 的 丝 杆 导 程 我 们 取 5 ，2 4 0 0 / m i 0 0 5电 机 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 数 ， 取： 负 载 重 量 ，： 丝 杆 导 程 ，： 传 动 效 率 ， 取上下垂直运动 22 20 . 0 0 5( ) 2 0 0 0 . 0 0 0 1 2 6 7 7 9 ( . )22 M M k g m丝杆螺母惯量 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： 丝 杆 长 度 ， 取： 丝 杆 直 径 ， 取 总惯量 20 . 0 0 0 3 2 ( . ) L L M J k g 启动转矩 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 6 页 共 28 页 12 ( ) 2 6 3 6 . 9 ( 0 . 0 0 0 3 2 ) 1 . 2 5 6 0 1 . 2 J M J L J 必须转矩 2 . 3 6 . T M T L T S S N m 里取 根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为 92无刷直流 步进 电机厂家为南京森宇机电的产品。根据 电机的特性曲线以及参数表如下： 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 7 页 共 28 页 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用直流无刷电机型号为 92 电机额定功率为 定转矩为 大转矩为 额定转速为 3000r/机大致图如下： 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 8 页 共 28 页 外形尺寸 92机输出轴径为 14 料选用 原则 选材的基本原则是材料在能满足零件使用性能的前提下，具有较好的工艺性和经济性。 材料的使用性能是指机械零件在正常工作条件下应具备的力学、物理、化学等性能，是保证该零件可靠性的基础。对一般机械零件来说，选材时主要考虑的是其力学性能；而对于非金属材料制成的零件，还应该考虑其工作环境对零件性能的影响。 零件按力学性能选材时，首先应正确分析其工作条件、形状尺寸及应力状态，结合该类零件出现的主要失效形式，找出其在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标，以此作为选材的依据。 杠螺 母的工作条件、失效形式和技术要求 1、工作条件 由于传动机构是丝杠螺母副，即螺旋传动副，而工作时主要是携带传感器进行测量，而非传递动力或扭矩。主要承受一定的剪切、弯曲、扭转等载荷。 2、主要失效形式 当弯曲载荷较大时，丝杠承受着交变应力；当其表面硬度较低，表面质量不良时，会发生磨损，甚至产生疲劳断裂。而设计的丝杠所传递的动力和扭矩都很小。因此，主要的失效形式是磨损。通过提高丝杠螺母的表面质量和安装精度可以有效的减少磨损。 3、材料性能要求 根据丝杠的工作条件和失效形式，要 求丝杠材料具备以下主要性能：电磁铁参数测量装置是对电磁铁的电磁吸力、磁场强度和线圈温度进行测量的装置。为避免电磁铁的磁泄漏，采用不可磁化材料。如不锈、铝合金、铜合金、陶瓷材料或高分子材料。较高的综合力学性能 承受一定的交变载荷与冲击载荷。丝杠轴颈应具有高的硬度和耐磨性，提高丝杠的旋转精度和使用寿命。 根据丝杠螺母副的工作条件、失效形式和技术要求，考虑材料的综合性能，丝杠采用淬火钢，螺母采用铸造锡青铜。这是由于铜合金材料不仅具有较高的综合力学性能， 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 9 页 共 28 页 而且具有较高硬度和耐磨性。丝 杠螺母副的导柱采用不锈钢，导轨采用铝合金，联结件采用高分子塑料。 杆螺旋传动的类型、特点与应用 丝杆螺旋传动是利用丝杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。滚珠丝杠传动系统是一个以滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动的体系。以传动形式分为两种：一种是将回转运动转化成直线运动；另外一种是将直线运动转化成回转运动。梯形丝杆的特点： （ 1）传动效率高：梯形丝杠传动系统的传动效率高达 90% 98%，为传统的滑动丝杠系 统的 2 4倍，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。 （ 2）运动平稳：梯形丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。 （ 3）高精度：梯形滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。 （ 4）高耐用性：钢球滚动接触处均经硬化（ 63）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微， 故具有较高的使用寿命和精度保持性。 （ 5）同步性好：由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。 （ 6）高可靠性：与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。 （ 7）无背隙与预紧：采用歌德式（ 槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便地传动。若加入适当的预紧载荷，消除轴向间隙，可使丝杠具有更佳的刚性 ，在承载时减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。 形丝杆螺母的设计计算 滚动螺旋传动主要承受轴向力。由于螺母和螺杆间有较大的滑动摩擦，因而磨损是其主要的失效形式。滚动螺旋的基本尺寸（螺杆的直径和螺母的高度），通常是根据耐磨性条件来确定的。受力较大的螺旋传动，还应校核螺杆危险截面和螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑性变形或断裂；要求自锁的螺杆，要求校核其自锁性；精密的传导螺 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 10 页 共 28 页 杆，应该校核其刚度，以免因受力导致螺距变化引起传动精度降低；长径比较大的螺杆，应校核其稳定性，以防止轴向受载 后失稳；高速的长螺杆还应校核起临界转速，以防止过大的横向振动。具体设计时应根据传 动的类型、工作条件及其失效形式等，选择不同的设计准则，而不必逐项进行校核。 表 旋传动的常用材料 螺旋副 材料牌号 应用范围 螺杆 45、50 材料不经热处理，使用于经常运动，受力不大，转速较低的传动 4065018料需经热处理，以提高其耐磨性，适用于重载、转速较高的重要传动 98料需经热处理，以提高其尺寸的稳定性，适用于精密传导螺旋传动 螺母 料耐磨性好，适用于一般传动 料耐磨性好，强度高，适用于重载、低速的传动。对于尺寸较大或高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜或巴氏合金 立向丝杆的设计 （ 1）滚珠丝杆螺母副，横向丝杆的最大轴向载荷为 2000N，支承间最大距离为 400要求定位精度为 珠丝杆的负荷包括运动部件的重量所引起的进给抗力。应按额定静载荷选用。 0 m f f P 荷性质系数为 1 动载荷硬度影响系数， =1 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 11 页 共 28 页 最大轴向载荷 定静载荷为 2000N，查表得使用寿命时间 T=15000h，初选丝杆螺距 t=5丝杆转速 1 0 0 0 m a x 1 0 0 0 1 2002Vn t = = = n/于丝杆螺距为 5，可选 一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表 表 滚珠丝杆螺母副几何参数 名 称 符号 计算公式和结果（ 螺纹滚道 公称直径 0 距 触角 45 钢球直径 纹滚道法面半径 5 2 1 1偏心距 e( 2 ) s i n 0 . 0 4 4 9 d b= - = 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 12 页 共 28 页 螺纹升角 04 . 3 7ta r c tg dg p=螺杆 螺杆外径 0 . 2 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - =螺杆内径 2 1 6 . 7 8 8fd d e R= + - =螺杆接触直径 c o s 2 2 . 5 9d d b= - =螺母 螺母螺纹外径 2 2 3 . 3 1 2D d e R= - + =螺母内径（外循环） 1 0 . 2 0 . 2 5 ) 2 5 . 5qD d d= + =螺母长度 3 （ 2）传动效率计算 ()gh +（ 式中： 摩擦角； 丝杆螺纹升角。 0 . 9 6()gh + （ 3）刚度验算，滚珠丝杆受工作负载 变化量 1 ?（ 应用 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 13 页 共 28 页 400P （ N） （ 62 0 0E =? ( 2 (材料为 45钢 ) 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（ 丝杆因受扭矩而引起的导程变化量 2小，可以忽略。所以导程误差 61 0 0 1 0 01 2 . 1 9 4 1 0 4 . 9 70 0 . 5 L L )/( 查表知 m ，故刚度足够 。 （ 4）稳定性验算，由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩 2f 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4 f 式中 G 移动部件自重 S 导程（ h 逆传动效率，由于滚珠丝杆副的正传动效率和逆传动效率近似相等，因此，一般用正传动效率 h 代替 h 。 2 0 0 0 . 5 0 . 9 6 1 5 . 2 8 72 2 3 . 1 4 f 10。 （ 5）轴承的选择，初选 6002，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预期寿命为 5000h，丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为 002的基本额定负载 本额定负载荷 为了能安装方便本次设计中 6002轴承可以用带座轴承代替，选用轴承的型号为or=e=表可知道 e=当量负载的计算 P=2006 16667 f P （ 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 14 页 共 28 页 温度系数，载荷系数， 命指数为 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）所以该轴承适合。 珠丝杆螺母的支承方式的选择 滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许回转转速也 有所不同。 （ 1）固定 用于高转速、高精度； （ 2）固定 适用于中等转速、高精度； （ 3）支承 精度； （ 4）固定 适用于低转速，中精度，短轴向丝杠。本次设计中丝杆螺母的固定方式如下所示 珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离 1、油润滑 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 15 页 共 28 页 一般情况下，用于滚动轴承的矿物油都适用。特别是在高转速情况下，以油润滑比脂润滑佳，这时滚珠丝杠副的温升较小。油润滑的补充润滑量和间隔，按下表，按表中的油量，至少可以达到 8小时的补充润滑时间。 2、脂润滑 采用脂润滑的优点可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长时间后才需进行补充。也就是说，在多数情况下，可以省去一套补充润滑的装置。补充润滑脂的限量为大约填入螺母内空间容积的一半。可以使用所有高级滚动轴承润滑脂，但要注意润滑脂厂家的说明和提示。润滑脂的补充通常在半年或一年进行更换，更换前应清除旧润滑脂后才能更换新的润滑脂 3、 防尘与隔离 滚珠螺杠与滚动轴承一样，如果污物及异物（切屑碎屑）进入就会很快使它磨耗，成为损坏的原因。困此，必须采用防护装置（折叠式或伸缩式丝杠防尘罩）将丝杠轴完全防护起来。另外虽没有 别的异物，但有浮尘时要在螺母两端采用刮屑式防尘圈。 滚珠丝杠副设计使用中应注意的问题： (1) 为提高滚珠丝杠副的使用寿命和精度，应使作用在螺母上的合力通过丝杠轴心，以保证滚珠受力均匀，避免倾覆力。 (2) 防逆转：滚珠丝杠副传动逆效率高，应考虑在电机停电后，因部件自重而产生螺旋副的逆传动 (特别是在垂直方向上传动时 )，防止逆传动的方法可采用：停电自锁的电机、蜗轮蜗杆机构、离合器等方式。 (3) 滚珠丝杠副在行程两端应有行程保护装置，以防止越程后滚珠丝杠副受撞击而影响精度、使用寿命甚至损坏。 (4) 防止热变形：热变形对精密螺旋传动的定位精度有着重要的影响。其热源不单是螺旋副的摩擦热，还有其他机械部件工作时产生的热，致使丝杠热膨胀而伸长。为此必须分析热源的各因素，采用措施控制热源，还可以采用预拉伸、强制冷却等减少热变形对丝杠的伸长的影响。 (5) 细长而又水平放置的丝杠，因自重使轴线产生弯曲变形，是影响导程累积误差的因素之一，还会使螺母受载不均。设计细长丝杠时，应考虑防止或减小自重弯曲变形的措施。 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 16 页 共 28 页 (6) 防护与密封，尘埃和杂质进入滚道会妨碍滚动体运动流畅，会加速滚动体与滚道 的磨损，使滚动螺旋副丧失精度。为此需要防尘措施。滚珠丝杠副在螺母两端已安装防尘圈，为避免丝杠外露，还需要为丝杠选择防护装置。 (7) 合理润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副使用寿命的重要环节，接触表面的油膜还有吸振、减小传动噪声和冲洗丝杠上的粉尘等杂物的作用。因此要注入润滑脂。在螺母上还有油孔，用户可旋入油嘴，再采用其他合适的润滑方式。 (8) 正确选择预紧力，滚珠丝杠副出厂时已经按要求调节好所需要的预紧力，严禁自行拆卸滚珠丝杠副的各个部件，以免影响其精度。严禁敲击和拆卸导珠管，以免造 成滚珠堵塞，运转不流畅。 (9) 建议采用适应于数控机床的大接触轴承以提高传动刚度。 (10) 用内循环滚珠丝杠副，必须使丝杠螺纹两端中至少有一端的滚珠螺纹是通牙，并该端所有外圆尺寸均小于丝杠螺纹底径 则无法装配螺母。 (11) 水平位置采用外循环滚珠丝杠副，最好是插管放置再丝杠轴线上面。 (12) 为便于丝杠加工，丝杠上最大外圆处的直径最好不要大于丝杠的外径 向光杆和直线轴承的设计 通过丝杆螺母连接法兰，带动整个医疗床装置做上下运行，为了要保证平稳，需 要有导向装置，这里就需要设计导向光杆和直线轴承配合整个丝杆螺母装置。 线轴承的选择 0 80 保持器适用于为40 80 锈钢轴承适合于水、蒸气、硝酸等腐蚀介质及真空工作场合，轴承型号按下述计算公式确定。 硬度系数 度 度 。 温度系数 作温度小于 100工作温度 1005。 接触系数 每根轴装一套轴承， 根轴装二套轴承， 根轴装三套轴承， 根轴装四套轴承， 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 17 页 共 28 页 载荷系数 运行速度小于 15米 /分钟，无冲击、无振动， ； 运行速度小于 60米 /分钟，微小冲或振动， ； 运行速度大于 60米 /分钟，或有较大冲击、振动， 。 时间寿命 10000*L) /2 *L(S*0) (位单： L：长 度寿命 (万米 )， 作行程 (米 )， 分钟往复次数 已知 滑动块 行程 L=作温度 60分钟往复次数 0，微小冲击，轴承工作载荷 00度大于 望寿命 000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件： 1 . 0 , 1 . 0 , 0 . 8 1= 1 0 . 2 1 0 = 2 m / m i n=运 行 速 度 ，属 于 一 般 冲 击 ， 选 取 F W 2 . 0 F H F T F 000N，我们选用六个导向光杆加上丝杆螺母，这样滑动轴承的所受负载就平均分配，上下六个滑动轴承分别连接底板和连接上固定圆盘，两边轴承座为固定式的，中间六个为可 以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为 166N。本次设计中所选择的滑动轴承为带法兰形状的。 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 18 页 共 28 页 根据每个滑动轴承的负载承受 166N，我们选用滑动轴承为 承中间孔径为30样导向光杆的直径也为 30 轴承座孔公差推荐采用 线轴公差推荐采用 承安装必须用台阶芯轴压入；直线轴安装必须对准轴承孔插入，动作轻缓，轴倾斜插入会导至保持器变型 和钢球脱落，轴承安装方向应按照表 1 所 示，可以提高轴承承载能力，延长寿 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 19 页 共 28 页 命。 轴承座孔有可能压缩轴承，引志游隙变小，此时用手转动直线轴，如果轴能接触钢球且能轻松转动， 配合游隙为 0 +果稍加力才能转动， 配合游隙为 过盈） ；如果加力也不能转动，配合游隙已多于 种情况钢球滚动时可能同时作滑动，会降低轴承和轴的作用寿命，只有在轻载、低速且定心要求高的情况下才可采用。调整型、开口型轴承内、外径在割口前测量，割口后会有一些弹性变形，配合游隙应装入轴承座内测量（钢保持器轴承、 游隙可调节的轴承座调节方向应和轴承割口方向垂直以保证游隙均匀，直线轴承结构特点不能作旋转运动，同时要求有良好的导向性，所以直线 轴承一般以二根轴 +四套轴承或二根轴 +二套加长型轴承为一个组合使用，二根轴安装要平直，整个组合装配后，用手推拉必须灵活无阻滞才可安装传动机构，传动动力要足够克服轴承磨擦阻力，直线轴承磨擦阻力近似为千分之一工作载荷 。 轴承出厂涂有防锈油，使用时需加润滑剂。油脂润滑噪音较低，常用的有 2号锂基脂和低噪音轴承润滑脂， 填脂量为保持器空隙的三分之一。油润滑不需 清除防锈油， 根据工作测试采用 15# 100#润滑油， 工作温度低采用低粘度油， 工作测试高采用高粘度油，常用的有透平油，机械油和锭子油，无密封轴承把油滴在轴上即可，带密封轴承需把油加到轴承内，本公司为用户准备了带油孔的轴承和轴承座。对于一些不允许有油（脂）的工作场所，先清除防锈油，干燥后在每列钢球上喷一些市售的二硫化钼喷剂，再次干燥后即可使用，带密封轴承应避免密封圈和轴干磨擦引起密封唇口挤入轴承内，造成轴承的非预期损坏。铁屑会极大地降低轴承寿命，粉尘和脏物会阻塞保持器球道，使钢球不能回转，引起保持器损坏、 钢球挤胶。带密封轴承可用于一般带粉尘工场所，像木工机械、铸造机械等多粉尘场合，请在轴承两端另加密封，防止粉尘进入并可减少油脂损耗。 轴器的选择 由于整个装置载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，我们选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数 。由于电机输出轴径为 12择 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 20 页 共 28 页 联轴器类型为 联轴器承受转矩 001 . 3 0 . 39 5 5 0 9 5 5 0 8 2 . 2 . 1 2 5 m T N 承强度的校核 滚动轴承是现 代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造即供应各种规格常用的轴承。 滚动轴承的构成：包括：内圈、外圈、滚动体、保持架 ， 内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座孔装配。通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也可以用于外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道内滚动。保持架的作用主要是均匀地隔开滚动体。 滚动体的基本类型有：钢球、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针、鼓形滚子、 不对称鼓形滚子。 与滑动轴承相比，滚动轴承具有旋转精度高、启动力矩小、是标准件、选用方 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 21 页 共 28 页 便等特点。 与滑动轴承相比，滚动轴承的优点： 1、一般条件下，滚动轴承的效率和液体动力润滑轴承相当，但较混合润滑轴承要高一些； 2、径向游隙比较小，向心角接触轴承可用预紧可用预紧力消除游 隙， 运转精度高； 3、对于同尺寸的轴径，滚动轴承的宽度比滑动轴承小，可使机器的 轴向结构紧凑； 4、大多数滚动轴承能同时受径向和轴向载荷，故轴承组合结构简单； 5、消耗润滑剂少，便于密封，易于维护； 6、不需要有用有色金属； 7、标准化 程度高，成批生产，成本低； 与滑动轴承相比，滚动轴承的缺点： 1、承受冲击载荷能力较差； 2、高速重载载荷下轴承寿命较低； 3、振动及噪声较大； 4、径向尺寸比滑动轴承； 能否正确选用滚动轴承，对主机能否获得良好的工作性能，延长使用寿命；对企业能否缩短维修时间，减少维修费用，提高机器的运转率，都有着十分重要的作用。因此，不论是设计制造单位，还是维修使用单位，在选择滚动轴承时都必须高度重视。一般来说，选择轴承的步骤可能概括为： 括载荷方向及载荷类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非定位 、安装和维修环境、环境温度等），选择轴承基本类型、公差等级和游隙； 过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命； 选择轴承的主要考虑因素是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案。类型选择，各类滚动轴承具有不同的特性，适用于各种机械的不同使用情况。选择轴承类型时，通常应考虑下列因素。一般情况下：对承受推力载荷时选用推力轴承、角接触轴 承，对高速应 南京理工大学学生毕业论文 于 料拾取装置的设计 第 22 页 共 28 页 用场合通常使用球轴承，承受重的径向载荷时，则选用滚子轴承。总之，选用人员应从不同生产厂家、众多的轴承产品中，选用合适的类型。轴承所占机械的空间和位置 在机械设计中，一般先确定轴的尺寸，然后，根据轴的尺寸选择滚动轴承。通常是小轴选用球轴承，大轴选用滚子轴承。但是，当轴承在机器的直径方向受到限制时，则选用滚针轴承、特轻和超轻系列的球或滚子轴承；当轴承在机器的轴 南 京 理 工 大 学 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 教 学 点： 南通农业职业技术学院 专 业： 机电一体化 姓 名： 准考证号： 外文出处： in 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 机械 设计理论 机械 设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工 程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。 进行各种 机械 设计工作的人员通常被称为设计人员或者 机械 设计工程师。机械 设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在 机械 制图、运动学、工程材料、材料力学和 机械 制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。 如前所诉， 机械 设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前， 必须先确定人们是否需要这种产品 。 应当把 机械 设计看成是 机械 设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。 一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为 所花费的时间和努力并不能保 证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位 机械 设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。 新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。 在设计的初始 阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程 另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在 开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流 ，需要解决下列问题 （ 1） 所设计的这个产品是否真正为人们所需要？ （ 2） 此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力 ？ （ 3） 生产这种产品是否经济？ （ 4） 产品的维修是否方便？ （ 5） 产品有无销路？是否可以盈利？ 只有时间能对上述问题给出正确答案。但是， 产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图， 与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。 通常 ，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作，设计人员应该不断努力，寻找这些更好的方法。 近 些年来，工程材料的选择已经显得重要。此外，选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现，而一些原有 的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力，都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料 。 制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段：（ a）初步设计；（ b）功能设计；（ c）生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种思想是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问题是：是否有性能符合要求的材料可供选择；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。 在功能设计和工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选 择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是，绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时，所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可 靠性方面有很大不同，则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的，这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。 在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能够利用现有设
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