基于PLC物料拾取装置的设计【优秀机械毕业设计论文】【有三维图纸】
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毕业设计 (论文 ) 题目 基于 料拾取装置 开题报告 一、课题来源、研究的目的和意义、国内外研究现状及分析 1、课题来源 基于 物料拾取装置 是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等 多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。工业机器人由操作机 (机械本体 )、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产 效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手 ” 。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率 :可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的 引用。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，例如某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的 “ 程序控制通用机械手 ” ，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重 体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许 多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。为此，我们把 基于 料拾取 (装置） 机械手作为我们研究的课题。 二、主要研究内容 本课题是对 基于 物料拾取装置 的原理及结构进行研究。具体包括以下内容： (1)介绍 基于 物料拾取装置 的 结构 原理， 合理地设计和改善 其传动机构等，确定 基于 物料拾取装置 的结构。 (2)对确定好的 基于 物料拾取装置 利用三维软件 行建模，设计 出 基于 物料拾取装置 的三维模型。 (3)对 基于 物料拾取装置的主要零部件 进行 强度校核 ，得出影响效率的主要因素，验证理论分析和仿真分析结果的正确性。 三、研究方案、研究方法及预期达到的目标 首先对 基于 物料拾取装置 的原理进行分析和掌握，初步了解并掌握 基于 物料拾取装置 的原理和结构。 其次对传动原理及 安全系数 进行计算，确定 结构 类型 再次确定其 基于 物料拾取装置 的传动机构及方案最终确定。 最后对确定的 基于 物料拾取装置 进行三维建模。 四、完成课题所需的条件、主要困难及解决办法 本次设计的 基于 物料拾取装置的 大体结构图如下： 对此大体结构进行分析 基于 物料拾取装置 的工作原理及结构情况，具体需要完成的步骤如下： 1、分析 基于 物料拾取装置 的原理和结构。 2、确定 具体结构 拟定结构方案。 3、确定最终方案，绘制方案总图。 4、根据总图运用 维软件对方案总图进行绘制其主体结构。 5、编写设计说明书。 五、参考文献 【 1】朱绍仁 基于 物料拾取装置的结构分析 中国 专利， 【 2】朱绍仁 基于 物料拾取装置的创新和应用 中国专利， 2201375 6U。 【 3】曲继方 基于 物料拾取装置 理论北京：机械工业出版社，1993。 【 4】张国瑞 基于 物料拾取装置 技术上海：上海交通大学出版社， 1989。 【 5】陈仕贤 基于 物料拾取装置 设计北京航空航天大学学报，1978。 【 6】陈仕贤 基于 物料拾取装置 机械科学与技术， 1986。 【 7】朱绍仁 基于 物料拾取装置的应用 第三届全国发明与机构学术讨论会会议论 文， 1988。 【 8】曲继方 基于 物料拾取装置 中国专利，专利号： 【 9】吴序堂，刘生林，赵宗涛 基于 物料拾取装置的研究 西安交通大学学报， 1994。 【 1 O】刘生林，吴序堂，赵宗涛 基于 物料拾取装置 的研究 和实际应用 西安交通大学学报， 1995。 周期 论文工作进度（主要内容、完成要求） 一周 收集资料，熟悉课题及任务书 二周 完成开题报告，熟悉运用 维软件 三周 绘 基于 物料拾取装置的 零件图及装配图 二周 用 件进行 基于 物料拾取装置的三维建模 二 周 编写设计说明书，准备答辩 指 导 教 师 意 见 填写要求： 对课题意义、学生阅读文献程度、课题思路是否合理、是否能完成预期目标做出评价，并因此得出同意开题的结论。 指导教师（签字）： 年 月 日 所在系 意 见 系主任（签字）： 年 月 日 学院 审 核 意 见 教学院长（签字、公章）： 年 月 日 毕业设计 (论文 ) 题目 基于 料拾取装置 开题报告 一、课题来源、研究的目的和意义、国内外研究现状及分析 1、课题来源 基于 物料拾取装置 是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等 多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。工业机器人由操作机 (机械本体 )、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产 效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手 ” 。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率 :可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的 引用。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，例如某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的 “ 程序控制通用机械手 ” ，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重 体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许 多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。为此，我们把 基于 料拾取 (装置） 机械手作为我们研究的课题。 二、主要研究内容 本课题是对 基于 物料拾取装置 的原理及结构进行研究。具体包括以下内容： (1)介绍 基于 物料拾取装置 的 结构 原理， 合理地设计和改善 其传动机构等，确定 基于 物料拾取装置 的结构。 (2)对确定好的 基于 物料拾取装置 利用三维软件 行建模，设计 出 基于 物料拾取装置 的三维模型。 (3)对 基于 物料拾取装置的主要零部件 进行 强度校核 ，得出影响效率的主要因素，验证理论分析和仿真分析结果的正确性。 三、研究方案、研究方法及预期达到的目标 首先对 基于 物料拾取装置 的原理进行分析和掌握，初步了解并掌握 基于 物料拾取装置 的原理和结构。 其次对传动原理及 安全系数 进行计算，确定 结构 类型 再次确定其 基于 物料拾取装置 的传动机构及方案最终确定。 最后对确定的 基于 物料拾取装置 进行三维建模。 四、完成课题所需的条件、主要困难及解决办法 本次设计的 基于 物料拾取装置的 大体结构图如下： 对此大体结构进行分析 基于 物料拾取装置 的工作原理及结构情况，具体需要完成的步骤如下： 1、分析 基于 物料拾取装置 的原理和结构。 2、确定 具体结构 拟定结构方案。 3、确定最终方案，绘制方案总图。 4、根据总图运用 维软件对方案总图进行绘制其主体结构。 5、编写设计说明书。 五、参考文献 【 1】朱绍仁 基于 物料拾取装置的结构分析 中国 专利， 【 2】朱绍仁 基于 物料拾取装置的创新和应用 中国专利， 2201375 6U。 【 3】曲继方 基于 物料拾取装置 理论北京：机械工业出版社，1993。 【 4】张国瑞 基于 物料拾取装置 技术上海：上海交通大学出版社， 1989。 【 5】陈仕贤 基于 物料拾取装置 设计北京航空航天大学学报，1978。 【 6】陈仕贤 基于 物料拾取装置 机械科学与技术， 1986。 【 7】朱绍仁 基于 物料拾取装置的应用 第三届全国发明与机构学术讨论会会议论 文， 1988。 【 8】曲继方 基于 物料拾取装置 中国专利，专利号： 【 9】吴序堂，刘生林，赵宗涛 基于 物料拾取装置的研究 西安交通大学学报， 1994。 【 1 O】刘生林，吴序堂，赵宗涛 基于 物料拾取装置 的研究 和实际应用 西安交通大学学报， 1995。 周期 论文工作进度（主要内容、完成要求） 一周 收集资料，熟悉课题及任务书 二周 完成开题报告，熟悉运用 维软件 三周 绘 基于 物料拾取装置的 零件图及装配图 二周 用 件进行 基于 物料拾取装置的三维建模 二 周 编写设计说明书，准备答辩 指 导 教 师 意 见 填写要求： 对课题意义、学生阅读文献程度、课题思路是否合理、是否能完成预期目标做出评价，并因此得出同意开题的结论。 指导教师（签字）： 年 月 日 所在系 意 见 系主任（签字）： 年 月 日 学院 审 核 意 见 教学院长（签字、公章）： 年 月 日 四川大学锦城学院本科毕业论文 基于 料拾取装置的设计 I 本科生毕业论文（设计） 题 目 基于 料拾取装置的设计 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化技术 学生姓名 梁凯 学 号 100920531 年级 2011 级 指导教师 熊瑞平 二 0 一四 年 四 月 三十 日 四川大学锦城学院本科毕业论文 基于 料拾取装置的设计 于 料拾取装置的设计 专业 :机械设计制造及其自动化 学生 :梁凯 指导老师 :熊瑞平 摘 要 机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对物料进行改良和优化是当务之急。有大型物料拾取装置生产企业对该装置的安全 指标的有着一定生产的严格要求。在生产设备的企业，充分考虑到在设备运行中可能出现的问题，从而减少噪声污染引起的振动或不当操作设备的现象等。国内物料拾取装置的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。基于 物料拾取装置的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关 ,所以本次的设计对于物料装置的研究和发展来说具有现实意义。 关键字： 机械工业 拾取装置 设备 现实意义 四川大学锦城学院本科毕业论文 基于 料拾取装置的设计 he LC on is of a of of of of do In of by at to a In is a of A of on of of In of to in of so as to by or of R & D of of LCs of of on of so of - 4 - 目 录 1概述 .题研究的目的和意义 .取物料拾取装置 的发展趋势 .件在机械设计中的应用 .基于 概述 . 15 于 料拾取装置 的组成部件 .机械结构的设计 . 1 错误 !未定义书签。 机及减速器的 选用 . 18 定运行时间 . 电机转速 . 负载转矩 . 负载惯量 . 电机转矩 .形丝杆螺母副设计 . . 材料选用原则 . 丝杆螺母强度的校核计算 . 23 珠丝杆螺母的设计计算 . 23 珠丝杆螺母的支承方式的选择 . 24 珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离 . 25 向光杆和直线轴承的设计 . 25 轴器的选择 . 26 承强度的校核 .结论 .考文献 .谢 . - 5 - 1 概述 的和意义 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来， 新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手 的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中，以及 在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学 在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以 - 6 - 查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作 协调困难，不利于自我提高。 料拾取装置 的发展趋势 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”。 件在机械设计中的应用 件在机械设计中的应用二维 眼于完善产品的几何描述能力，而三维设计是着眼于更好表达产品完整的技术和生产管理信息，使得一个工程项目的设计和生产准备各环节可以并行展开。而且三维设计可方便地设计出所见 即所得的三维实体模型，并对其进行装配、过去模拟及干涉检查，即在投入真实的生产之前就可以对其产品进行物性分析及装配测试等活动。从而更好的满足设计目的的要求，并大大缩短了产品的生命周期。 件是一个基于特征的参数化实体建模设计工具，是当今世界完全基于 台的三维机械设计 件系统主流产品。 件与其它基于特征的参数化三维机械设计软件，如 比，具有 图形界面和易于掌握的优点。同时，利用装配建模技术可以将零件 模拟装配起来，并可以对装配结果进行后续的装配干涉分析、运动仿真模拟、物性分析及有限无分析，还可以在装配环境中对零件进行设计、编辑及修改。利用这些功能，能有效地避免产品设计中经常带来的尺寸不匹配、零件干涉等问题。 - 7 - 2 基于 料拾取装置的概述 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。 图 2 1 机构运动简图 3 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 / - 8 - 具体的 步进 电机设计计算如下 : 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 机转速 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 载转矩 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 ， 取载惯量 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 - 9 - : 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 机转矩 启动转矩 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： - 10 - 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： - 11 - 外形尺寸 92机输出轴径为 14 形丝杆螺母副设计 料选用原则 在材料选取的基本原则的前提下，可以满足一部分性能，良好的工艺性和经济性。这种材料的特性是机械，机械部分应在正常工作条件下，其物理和化学性能，是保证其可靠性 的基础。一般的机械零件，主要考虑的是材料的机械性能；而非金属材料零件，还应考虑对零件性能的环境效应。 根据零件选择的力学性能，首先要对工作条件的正确分析，形状和大小和应力状态，结合这类零件的主要失效形式，对原发性和继发性失效抗力指标的实际使用中，由于物质基础。 杆螺母强度的校核计算 滚动螺旋传动主要承受轴向力。螺母与螺钉间滑动摩擦较大，所以磨损失效的主要形式。基本尺寸（直径滚珠丝杠和螺母高度），通常基于条件的耐磨性测定。滚珠丝杆驱动力较大，还应检查滚珠丝杆和螺母的螺纹强度的危险截面，以防止塑 性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检查自锁螺钉；传动精度，应检查的刚度，以免造成传输降低音高变化的应力的精度；滚珠丝杆长径比大，应检查其稳定性，以防止轴心受压失稳；长滚珠丝杆转速也应该检查的临界转速，以防止过大的横向振动。设计应根据驱动型，工作条件和失效模式，选同的设计标准，无需逐一检查。 表 旋传动的常用材料 螺旋副 材料牌号 应用范围 滚珠丝杆 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 9 38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 - 12 - 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 （ 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 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 W 系列完循环丝杆副尺寸系列 一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表 示： 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 0d 20 螺 距 t 5 - 13 - 接触角 45 钢球直径 纹滚道法面半径 R 0 1 1 偏心距 e ( 2 ) s i n 0 . 0 4 4 9 d b= - =螺纹升角 04 . 3 7ta r c tg dg p= 滚珠丝杆 滚珠丝杆 外径 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - =滚珠丝杆 内径 0 2 2 1 6 . 7 8 8fd d e R= + - =滚珠丝杆 接触直径 0 c o s 2 2 . 5 9d d b= - =螺母 螺母螺纹外径 D 0 2 2 2 3 . 3 1 2D d e R= - + =螺母内径（外循环） 1D 10 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) 2 5 . 5qD d d= + =螺母长度 3 （ 2）传动效率计算 - 14 - ()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 P 引起的导程 变化量 1（ Y 向所受牵引力大，故应用 Y 向参数计算 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 C 级精度的丝杆允许误差 6 m ，故 强 度足够。 形丝杆螺母的设计计算 滚动螺旋传动主要承受轴向力。螺母与螺钉间滑动摩擦较大，所以磨损失效的主要形式。基本尺寸（直径滚珠丝杠和螺母高度），通常基于条件的耐磨性测定。螺杆驱动力较大，还应检查螺杆和螺母的螺纹强度的危险截面，以防止塑性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检查 自锁螺钉；传动精度，应检查的刚度，以免造成传输降低音高变化的应力的精度；螺杆长径比大，应检查其稳定性，以防止轴心受压失稳；长螺杆转速也应该检查的临界转速，以防止过大的横向振动。设计应基于。的类型，工作条件和失效模式，选择不同的设计标准，无需逐 - 15 - 一检查。 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 40 65 4018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 938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 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 - 16 - 1 0 0 0 m a x 1 0 0 0 1 2002Vn t = = = n/于丝杆螺距为 5，可选 W 系列完循环丝杆副尺寸系列 一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表 示 ： 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= - =螺纹升角 0 4 . 3 7ta r c tg dg p=螺杆 螺杆外径 0 . 2 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - = - 17 - 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 P 引起的导程 变化量 1 ?（ 应用 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 - 18 - 61 0 0 1 0 01 2 . 1 9 4 1 0 4 . 9 70 0 . 5 L L )/( 查表知 C 级精度的丝杆允许误差 6 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=e=当量负载的计算 P=2006 16667 f P （ 温度系数，载荷系数， 寿命指数为 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 用于高速，高精度； （ 2）固定轴承适用于中高速，高精度； - 19 - （ 3）支持，中速的支持，精度； （ 4）固定 速度，精度，短轴螺钉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）为了提高滚珠丝杠副的精度和使用寿命，通过滚珠丝杆的轴向力对滚珠丝杆的影响，保证轴承的受力均匀，避免倾覆力。 （ 2）反逆向的滚珠丝杠驱动器对效率高，应在电机功率的 考虑，和逆螺旋传动由于其成分的重量（尤其是驱动在垂直方向上，当逆方法）可以用来防止动力传动电机，蜗轮自锁：切割离合器，等。 （ 3）在行程两端的滚珠丝杠应该旅游保护装置，以防止滚珠丝杠过程的冲击和影响精度，使用寿命甚至损坏。 （ 4）防止热变形对定位精度的丝杠热变形精度的重要影响。热源不仅是摩擦热产生的螺丝，和其他机械零件热时，滚珠丝杆的热膨胀和伸长率。因此有必要对热源的因素，控制热源的措施，也可用于预拉伸，强制冷却，减少滚珠丝杆伸长 - 20 - 的热变形的影响。 （ 5）水平螺旋，而造成弯曲变形的轴，是影响齿距累积误差的因素 ，会导致不均匀的载荷螺母。螺杆的设计需要考虑到螺杆的材料和它的强度的问题。 （ 6）密封圈是重要的密封气体和液体的标准件，所以密封圈的防尘措施是必须要考虑的。滚珠丝杠螺母安装在防尘圈的两端，以避免螺钉外露，但还需要滚珠丝杆选择保护装置。 （ 7）合理的润滑是减小驱动力矩的重要环节，提高传动效率，延长滚珠丝杆的使用寿命，接触面和油膜减振效果，降低传动噪音和尘土等杂物在螺旋洗。所以你想注入润滑脂。螺母和油孔，用户可以拧入水口，其他合适的润滑油的使用。 （ 8）的预紧力的正确选择，滚珠丝杠厂一直需要调整预紧力要求，严禁 自行拆卸滚珠滚珠丝杆零件，以免影响准确性。非冲击管和拔除，以免球塞，运行平稳。 （ 9）推荐的大型轴承的使用适用于数控机床为了提高传动刚度。 （ 10）内循环滚珠丝杠，滚珠丝杠必须两端的齿和一端连接了至少一个螺纹，所有圆螺纹底径尺寸小于 则无法安装螺母。 （ 11）外循环滚珠滚珠丝杆位置，最好是放在滚珠丝杆轴以上插管。 （ 12）加工螺纹，外圆直径大于 1 的外径最好不要螺钉。 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 用于测试的 程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。 硬度：硬度系数 硬度， H = 1。 温度系数：工作温度小于 100C， 1，温度 100 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， - 21 - 每根轴装四套轴承， 荷系数 小于 15 米 /分钟的速度，无冲击，无振动， 小于 60 米 /分钟的速度，超调量小或振荡， 运行速度大于 60 米 /分钟，或有更大的冲击，振动， 时间是生命的 （ 10000 1） / 2 * L（ S * 60）（单位：小时小时） L：长度寿命 (万米 )， 作行程 (米 )， 分钟往复次数 已知行程 L=，工作温度 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，我们选用两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。 - 22 - 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择联轴器类型为 联轴器承受转矩 - 23 - 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 （ 1）滚动轴承的选择 滚动轴承为双列圆锥滚子轴承 350324B，由文献 2表 得862N， 1490N， 83.0e ， Y 。 （ 2）寿命验算 轴承所受支反力合力 222 （ 对于双列圆锥滚子轴承，派生轴向力互相抵消。 0文献 2表 得， ， 0 0 51 （ - 24 - 按轴承 9310366 （ hL h= 年 由于 拖拉机减速箱 的 运转平稳 ，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到 所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。 4 三维软件 计总结 通过本次设计，再次提出了利用三维软件的水平，并吸收了大量的经验，总结出以下几点。关于图纸的绘制方面，当零件的尺寸已经给出，不考虑图纸尺寸不合适的，基于三维零件图，装配时必须考虑的大小是合适的，因为 会引起的尺寸误差，和甚至出现欠定义大小，因此，必须通过在这个时候对零件进行测量，进行修改，直到符合要求。该工具是方便的输入数据映射，通过选择部分的类型，标准件，可以生成，但有时需要在工具集使用部分 可能找不到，所以在这个时候随机应变，其他部分而不是通过修改或满足要求增加组件的使用。三维地图应该是灵活的，解决问题的方法总比问题多，当一个方法不能正常映射，试试另一种方法，它不仅可以完成零件的生产，而且还可以开发映射一个更好的主意，并打破了新思想的规则。 学习使用一些可以节省时间的命令，如镜像，阵列，能省则省”。在装配过沉重，曾给了我一个很大的障碍，是要花很多时间去找出为什么。在一个活跃的子组件，虽然活动范围会产生干扰，可以设置该复合物的活动范围，如先进的范围内，和角度范围，即使在这个范围内不影响 母配体，不能设置。因为一旦设定的范围内，在父组件将被视为完全定义的组件模型，它将冲突分总成，将无法完成装配。看地图是最重要的任务是理解零件图，图表工具，没有工具是没有法律的零件图，所以不要急着写，想通过零件的结构，并认为通过线图，这是重中之重，映射。部分建模，一般应的特点进行深入分析，找出零件是由几个特点，摆脱所有的形状特点，它们之间的连接相对位置、表面，然后按主次特征造型的关系，按一定的顺序。一个复杂的部分，有许多简单的功能，通过切除或重叠相 - 25 - 交。所以部分建模，序列特征是很重要的，虽然不同的建模过程可以构造 出相同的实体部分，但其建模过程和实体结构的稳定性有直接的影响，实体模型可以修改应用程序，可理解性和实体模型。特别是在二维图纸，我们只能看到元器件的布局，并用虚线给说的内部特征，除了部分的相贯线，这条线各特征在路口出现。在选秀过程中零件，必
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