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轻型轴类形状零件单z轴自动化系统设计,轻型,形状,零件,自动化,系统,设计
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沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文题 目： 轻型轴类零件单Z轴桁架系统设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械设计制造及其自动化1202 学生姓名： 赵金友 指导教师： 王楠 论文提交日期：2016 年 5 月30 日 论文答辩日期：2016 年 6 月 7 日目 录第一章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统研究背景概述11.1桁架机床上下料系统简介11.2机床加工生产线系统分类21.3机床加工生产线系统应用及特点41.4轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统研究背景51.5本文的主要的内容6第二章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的传动系统设计72.1轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的设计关键技术参数要求7表2.1桁架机械手设计的关键参数表72.2轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的传动方案设计7图2.1桁架机械手运动方案示意图82.3桁架上下料系统的驱动电机选择92.3轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的电机的选择13第三章 轻型轴类零件单Z轴桁架系统的夹手及驱动结构设计153.1轻型轴类零件夹手部分结构设计结构153.2轻型轴类零件桁架上下料驱动部分结构设计163.3轻型轴类零件桁架上下料润滑结构设计17第四章 轻型轴类零件单Z轴桁架系统的桁架主体部分结构设计194.1立柱调整结构194.2横梁调整结构204.3横梁安装结构21第五章 基于solidworks软件进行桁架系统的建模及装配225.1 solidworks软件建模与装配概述225.2 基于SolidWorks软件进行立柱建模设计235.3运用SolidWorks软件进行零件装配26结 论29参考文献30致 谢31附 录32摘要 机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。基于机械设计及相关理论的研究,设计了桁架机械手轴类上下料装置,正确的计算出了电机的参数，实现了电动机型号的合理选择，同时对桁架轴类上下料系统的结构进行了设计，采用的过进口的雄克机械手夹持单元,实现轴类零件的抓取。实现了桁架机械手在轴类的零件的抓取的通用化。关键词：桁架式机械手;电机参数的选择;轴类零件Abstractrobots can replace people in dull, repetitive or heavy manual work, realizes the mechanization and automation of the production, instead of manual operation in a hazardous environment, improve labor condition, ensure the personal safety, thus is widely used in machinery, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy etc. Research, based on the theory of the mechanical design and related design of truss manipulator axial loading device, the right to calculate the parameters of the motor, has realized the motor model of rational choice, at the same time on the truss axial loading system design, the structure of the imported male g manipulator clamping unit, realize axial parts of grab.Keyword: Truss type manipulator; The selection of motor parameters; Axial parts沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的传动系统设计第一章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统研究背景概述1.1桁架机床上下料系统简介桁架机械手又称桁架式机械人，直角坐标机器人或龙门式机器人，是能够实现自动控制的、基于空间XYZ直角坐标系可重复编程的、多自由度的、适合不同任务的自动化设备。桁架机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。如工业生产部门，用于在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料；机加工领域，自动机械手通常与机床或其他机器组成自动加工生产线，实现零件的自动高效加工；自动机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。总体上说，自动机械手改变了传统的物流方式，有效地改善了作业环境，提供零件加工数字化、信息化、少人化直至无人化管理，可靠地保证了产品质量，极大地提高了劳动生产率，将工人从繁重的体力劳动中解放出来，使现代制造技术达到一个崭新的水平。与此同时，中国目前严峻的就业环境：劳动力工资水平的持续增长，持续出现的大面积用工荒，也逼迫越来越多的企业必须走机器人自动化生产之路。桁架式机器人具有以下特点：桁架式机器人能够实现自动控制的、可重复编程、多功能、多自由度、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机。它能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业。多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 高可靠性、高速度、高精度。 可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。1.2机床加工生产线系统分类 1.2.1关节式机床加工自动生产线系统关节式机床加工自动生产线系统由若干台关节机器人、若干台数控机床、一台角向定位机、清洗站和上下料道组成，以完成工件三个工序的自动化生产。机器人配有气动夹手，输送线用于传送毛坯至上料工位定位好，便于机器人过来夹取，线体上安装有感应开关用于判断毛坯是否到位和缺料报警开关，输送线还装有搁料挡停装置与满料报警装置等。图1 桁架式机床加工自动生产线系统1.2.2桁架式机床加工自动生产线系统桁架式机床加工自动生产线系统主要由钢结构桁架机械手、若干台数控机床（也可以是单台）、上料仓料仓、下料仓、若干套翻转站、定位站及外围防护等组成，以完工件的自动化加工。机械手配有气动夹手，上料仓用于传送毛坯至上料工位定位好，便于机械手过来夹取，料仓上安装有感应开关用于判断毛坯是否到位和缺料报警开关，下料仓还装有满料报警装置等。图2 桁架式机床加工自动生产线系统1.2.3复合式机床加工自动生产线系统复合式机床加工自动生产线系统将桁架式与关节式相结合的产物。复合式主要由若干台关节机器人、若干台数控机床、机器人伺服滑台、上料道、下料道及外围防护等组成。机器人手爪实现工件精确定位，机器人伺服滑台用于拖动关节机器人在两台加工机床之间移动，增大机器人的运动范围。上下料道均安装有感应开关用于判断工件是否到位、缺料报警功能以及满料报警功能。图3 复合式机床加工自动生产线系统1.3机床加工生产线系统应用及特点 机床加工生产线系统主要由机械手系统、数控机床、料仓、工序翻转站、工件自动识别系统（选配）、在线测量机（选配）等一系列自动化设备组成。通过总控系统进行控制，机床自动加工生产自动线安装多种传感器，能够得知机床机床加工自动线的工作状态，从而实现工作动作顺序进行，该过程完全借助于控制系统与传感器信号的交互。机床加工自动生产线可以实现单台机床、加工单元、流水线和柔性加工单元的机加工自动化。机床加工自动化生产线系统具有定位准确、工作节拍可调、工作空间大、性能优良、运行平稳可靠、维修方便等特点。机床加工自动加工生产线系统可以实现所有工艺过程的工件自动抓取、上料、 下料、装卡、工件移位翻转、工件转序加工等，能够极大的节约人工成本，提高生产效率。特别适用于大批量、小型零部件的加工，如汽车变速箱齿轮、轴承套(座)、刹车 盘、金属冲压结构件等。加工典型零件如下所示：图4 桁架机械手与机床组线加工典型零件1.4轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统研究背景 1.4.1关节式、桁架式、复合式机床加工自动化生产线系统对比根据设计任务要求：设计能够满足进行轴类零件的上下料自动化系统工件的质量不大于2.5Kg的轴类零件轴类零件加工为单序，加工节拍不小于30s设计一种能够满足上述要求机床自动化上下料装置是十分必要的，首先需要对比一下，上述关节式、桁架式、复合式的上下料装置应用特点：（1）关节式上下料装置关节式自动化上下料装置具有较高的灵活性、关节型上料装置具有较高的重复定位精度、具有较高的工作可靠性、能够抓取质量较大的工件等优点，但是价格较桁架式上下料装置价格昂贵。（2）桁架式上下料装置桁架式自动化上下料装置较关节式上下料系统自由度数较少，灵活性有限、但是关节式上料装置具有较高的重复定位精度、具有较高的工作可靠性、价格较关节式具有低廉等优点。（3）复合式上下料装置复合式上下料装置是在关节式上下料装置的基础上增加一个伺服滑台，增加关节式机器人的抓取范围，具有更高的灵活性，复合式的上下料的装置的重复定位精度相对于桁架式、关节式重复定位精度较低，价格昂贵的缺点。复合式上下料装置应用于形成特殊的场合。1.4.2轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统设计背景研究意义针对于轻型轴类零件的机床自动化上下料系统，加工零件质量较轻，加工工序为单序的加工，在满足使用要求可靠性的前提下，尽可能的减少用户的设备投入，所以针对于轻型轴类加工自动化上下料系统，应该采用桁架式的机床加工自动化上下料系统。如果能够开发出一种桁架式自动上下料系统对企业具有深远的影响，具体的体现在以下方面：能够提高生产效率；能够产生质量较高的零件；有利于降低企业生产成本；有利于缓解企业对技术的依赖；有利于缓解企业对技工的依赖；便于企业组织生产和管理；1.5本文的主要的内容 本文的设计主要围绕轻型轴类形状零件单Z轴桁架上下料系统进行展开的，从该系统的研究背景入手，逐步的对轻型轴类形状零件单Z轴桁架上下料系统进行方案设计、抓手的方案设计以及每一部分的结构设计，具体的章节安排如下：第1章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架上下料系统研究背景概述第2章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架上下料系统的传动系统设计第3章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架上下料系统的桁架主体结构设计第4章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架上下料系统的夹手部分结构设计第5章 基于solidworks软件进行轻型轴类形状零件单Z轴桁架上下料系统的建模及装配31第二章 轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的传动系统设计2.1轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的设计关键技术参数要求在轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的设计之前，了解该桁架机械手的设计的参数要求，桁架机械手的设计参数的具体要求如图表1所示表1桁架机械手设计的关键参数表项目单位配置手抓单个零件重量Kg2.5抓取零件总重量Kg5(2.5X2)腕部抓取能力Kg20快移速度X轴m/min120Z轴80加速度X轴m/s25Z轴5电源电压VAC220电压波动范围/10%频率Hz50气源气源压力bar6气压波动范围/10%标准装载时间s20重复定位精度mm0.1横梁（X轴）导轨矩形导轨横梁（X轴）传动齿轮齿条横梁（Z轴）导轨矩形导轨横梁（Z轴）传动齿轮齿条驱动方式齿轮齿条控制方式高精伺服2.2轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的传动方案设计 桁架自动化上下料系统是给数控机床提供自动上下料的装置，考虑到本设备是针对于轴类零件的加工，因此，数控机床主要是以加工轴类的外圆及端面，数控设备假定都是数控车床，工具生产工序及加工节拍确定数控设备的台数及型号，根据所使用的设备的台数及型号可以确定桁架机械手的横向跨距、X轴有效行程和桁架机械手的高度及Z轴运动的有效行程等参数。图5 桁架机械手运动方案示意图本文以国内的某款机床为基准进行设计桁架系统的尺寸，假定工件采用两序加工，桁架上下料系统为两台相同的数控车床上下料。数控车床的关键参数如下：数控机床高度为：1540mm数控机床长度为：1640mm数控机床主轴中心高为：935mm根据上述参数可以设计出单Z轴桁架自动化上下料系统的尺寸为：桁架横梁长度：A=5430mm桁架横梁高度：B=2275mm桁架最大高度：H=3575mm桁架X轴最大行程：S=4796mm桁架Z轴最大行程：S=1200mm2.3桁架上下料系统的驱动电机选择 2.3.1桁架上下料系统的驱动电机额定转速选择 根据X、Z轴的运动关键技术参数：表2快移速度及加速度参数要求最大快移速度X轴m/min120Z轴80加速度X轴m/s25Z轴5桁架上下料系统的运动系统的方案均采取：伺服电机+减速机+齿轮+齿条传动形式。桁架上下料系统X轴驱动电机的转速选择由桁架上下料系统X轴运动速度，根据传动齿轮分度圆直径，可计算出的减速器输出轴的转速：传动齿轮分度圆直径；减速器输出轴的转速桁架上下料系统X轴运动速度由上式减速器轴在桁架X最大快移速度时，减速器输出轴的减速转速为：减速器采用选择星齿轮减速器型号为： SB-90-4-P2-130SJT-MZ-100D，减速器的参数如图表3所示。减速器的传动比,可得减速器的输入端转速和电机输出转速为：电机的额定转速应满足：表3 减速器的参数表规格代号单位减速比数值额定输出扭矩Mm4128最大加速扭矩Mm3101.8T2N最大急停扭矩Mm3103T2N额定输入转速r/min3103000最大输入转速r/min3106000扭转刚性Nm/arc31014许用径向力N3103040许用轴向力N3101520使用寿命h310大于20000效率310大于97%使用温度310-2590润滑防护等级310IP65安装方向310任意噪音值dB310小于60重量Kg3103.69减速机轴转动惯量40.0048桁架上下料系统Z轴驱动电机的转速选择由桁架上下料系统Z轴运动速度，根据传动齿轮分度圆直径，可计算出的减速器输出轴的转速：传动齿轮分度圆直径；减速器输出轴的转速桁架上下料系统X轴运动速度由上式减速器轴在桁架X最大快移速度时，减速器输出轴的减速转速为：减速器采用选择星齿轮减速器型号为： SB-90-4-P2-130SJT-MZ-100D，减速器的参数如图表3所示。减速器的传动比,可得减速器的输入端转速和电机输出转速为：电机的额定转速应满足：2.3.2桁架上下料系统的驱动电机扭矩选择桁架上下料系统X轴驱动电机的扭矩选择（1）必要扭矩的计算由于电机启动时，所需的启动扭矩最大，所以需要先计算启动时的必要扭矩。设滑块与导轨之间的摩擦力为F，则摩擦力F为：导轨与滑块之间的摩擦因数，；X轴整体移动部分的质量，；重力加速度，；带入上式，可得滑块与导轨之间的摩擦力为F为：减速机输出轴负载转矩 电机输出轴的负载 考虑到商业电的电压不稳定，安全起见，电机的输入负载为计算电机输入的2倍，即电机的输出负载应为X轴的电机的额定扭矩应满足（2）确认负载惯性桁架上下料系统整体得X轴的转动惯量X轴整体移动部分的质量，；传动齿轮分度圆直径；齿轮的转动惯量减速机的转动惯量电机轴上的总的负载转动惯量桁架上下料系统Z轴驱动电机的扭矩选择由于电机启动时，所需的启动扭矩最大，所以需要先计算启动时的必要扭矩。设滑块与导轨之间的摩擦力为F相对于竖轴的重力很小，则有效阻力F1为：X轴整体移动部分的质量，；重力加速度，；带入上式，可得滑块与导轨之间的摩擦力为F为：减速机输出轴负载转矩 电机输出轴的负载 考虑到商业电的电压不稳定，安全起见，电机的输入负载为计算电机输入的2倍，即电机的输出负载应为X轴的电机的额定扭矩应满足（2）确认负载惯性桁架上下料系统整体得Z轴的转动惯量Z轴整体移动部分的质量，；传动齿轮分度圆直径；齿轮的转动惯量减速机的转动惯量电机轴上的总的负载转动惯量2.3轻型轴类形状零件单Z轴桁架系统的电机的选择考虑到方便设计，将桁架自动化上下料的X、Z驱动电机的型号选择相同的型号，方便滑板的设计和安装，伺服电机通常与伺服驱动器成套进行采购。根据计算将桁架上料系统的驱动电机均选择为：130ST-M10025LFBZ，电机的参数如表4所示。ST系列伺服电机型号编号说明：130 ST -M 100 25 L F B Z130：表示电机额外径，单位，mm ST：表示电机是正弦波驱动永磁同步交流伺服电机 -M：表示电机的安装的反馈元件，M-光电编码器，X-旋转变压器100：表示电机的零速转矩，其值为三位数的0.1倍，单位，Nm 25：表示电机的额定转速，其值为二位数的100倍，单位r/min L：表示电机配备的驱动工作电压L-AC220V，H-380V F：表示反馈的元件的规格，F-复合编码增量编码器；F1-省线式增量编码器； R1对极转变压器 B：表示电机的类型，B-基本类型； Z：表示电机安装了失电制动器表4驱动电机的参数表电机型号130ST-M10025LFBZ额定功率 Kw2.6额定转矩 Nm10额定转速 2500额定电流 I10转子惯量 kgm22.14机械时间常数 s1.8电机的绝缘等级B工作温度 055防护等级IP65电机重量 kg11.2转速-转矩图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章 轻型轴类零件单Z轴桁架系统的桁架主体部分结构设计第三章 轻型轴类零件单Z轴桁架系统的夹手及驱动结构设计3.1轻型轴类零件夹手部分结构设计结构桁架自动上下料自动化系统的Z轴上安装具有夹持功能的机械手，如图6所示。在主体钢制的零件1上安装具有高精度的导轨、齿条等零件，保证竖轴的运动精度，在Z轴驱动部分的作用下，Z轴可以平稳地、可靠地、准确的上下移动。1-竖梁 2-螺钉 3-防护罩 4-螺钉 5-固定块 6-预置螺母 7-变径螺栓 8-连接件 9-螺钉 10-气缸 11-气爪 12-手爪连接件 13-弯板 14-罩 15-螺钉 16-固定块 17-销 18-竖梁图6 单Z轴桁架系统的Z轴及夹手结构图在主体钢制的零件1上的下端安装具有夹持功能的特有装置，用以实现机械手对零件抓取。下端的轴类夹持装置由两个夹持手11和一个90旋转气缸组成的10组成它的动作模块，两个夹持手11是由分别为平行气缸和手指所组成，在气压的作用下，能够实现夹手上的两个手指的夹紧和松开，实现夹手对轴类零件的可靠抓取。其余的零件分别起到对轴类夹持机械手的走气的作用和联接作用，从夹持装置的动作模块可以看出机械手装置的驱动是依靠于压力气体作用，而气体从气源引入到机械手的位置是必须进行考虑的，本方案采用的气路是从桁架系统的外部引入经过横梁拖链，然后经过Z轴的拖链引入到夹手部位，夹手部位的气路是进过气体连接块导致将气路引入抓手模块中，从而保证模块在运动时与气路不发生干涉使工作平稳进行。每个抓手气缸的表面均安装着接近传感器，当抓手11进行抓取时或者90旋转气缸10在进行工位转换时，均能够向总控系统发出信号，接到信号后，总控系统作出下一步的控制信号，从而实现单Z轴桁架自动化上下料系统与机床的信号交互，实现自动化加工机床系统自动化加工。3.2轻型轴类零件桁架上下料驱动部分结构设计进给部件是桁架机械手的核心部件，直接决定了桁架机械手的精度及性能。主体横梁和竖梁采用钢梁结构，导轨采用高精度直线滚动导轨，传动采用齿轮齿条方式，模块化的设计，独立的控制方式，配备了紧急情况下的安全急停装置。设计过程中，根据跨距行程及抓取能力，保证了其刚性和动态特性。3.2.1轻型轴类零件桁架上下料X轴驱动部分结构设计轻型轴类零件X轴驱动部分动力装置采用电机8驱动电机的驱动，电机轴将扭矩传递行星减速机7后，扭矩进一步增大传递到减速机轴端，减速机的轴上安装齿轮5，在电动机的驱动下，齿轮与桁架横梁上安装的齿条进行啮合，提供驱动滑板沿X轴移动的驱动力，滑板上面安装着保证X轴水平移动的精度的滑块，滑块与桁架上横梁安装的导轨的配合下，滑板上安装Z轴部分使得二者一起沿水平方向移动。1-减速器固定板 2-平垫片3-螺钉4-螺钉 5-垫圈6-齿轮7-减速机8-电机9-螺钉 10-弹簧垫圈11-螺钉12-弹簧垫圈13-弹簧垫圈14-螺钉15-调整螺钉图7 单Z轴桁架系统的x轴驱动装置结构图轻型轴类零件X轴上的运动直线度的保证是依靠导轨滑块的精度保持。轻型轴类零件X轴上的运动的重复定位精度依靠伺服电机和编码器的配合，伺服电机的后端均安装编码器能够实现电机的转速及位置的准确机控制。电机均具有断电刹车功能，保证桁架机械手在运动过程中由于意外断电后，在运动惯性的作用下，桁架机械手无法能够继续运动而撞击限位块而导致损坏。3.2.2轻型轴类零件桁架上下料Z轴驱动部分结构设计轻型轴类零件Z轴驱动部分动力装置采用电机6驱动电机的驱动，电机轴将扭矩传递行星减速机9后，扭矩进一步增大传递到减速机轴端，减速机的轴上安装齿轮10，在电动机的驱动下，齿轮与桁架横梁上安装的齿条进行啮合，提供驱动滑板沿Z轴移动的驱动力，滑板上面安装着保证Z轴竖直移动的精度的滑块，滑块与桁架上横梁安装的导轨的配合下，滑板上安装Z轴部分使得Z轴能够沿竖直方向移动。1-滑板2-减速器固定板3-平垫片4-横梁5-螺钉6-电机7-螺钉8-弹簧垫片9-减速机10-减速机11-垫圈12-螺钉13-螺钉14-调整块15-调整螺钉图8 单Z轴桁架系统的Z轴驱动装置结构图轻型轴类零件Z轴上的运动直线度的保证是依靠导轨滑块的精度保持。轻型轴类零件Z轴上的运动的重复定位精度依靠伺服电机和编码器的配合，伺服电机的后端均安装编码器能够实现电机的转速及位置的准确机控制。电机均具有断电刹车功能，保证桁架机械手在运动过程中由于意外断电后，在运动惯性的作用下或者重力作用下，桁架机械手无法能够继续运动而撞击限位块而导致损坏或无法静止的停止导致竖直下落损坏抓手。3.3轻型轴类零件桁架上下料润滑结构设计由于桁架机械手运动速度非常高，动作频繁，对运动部件提出了很高的要求，这就要求运动部件的润滑必须充分不间断。为了保证机械手高速高频率的可靠运行，一般采取电动油脂泵如下图所示对导轨、齿轮齿条等关键零件进行润滑。润滑泵安装在自动生产线滑板后侧，大约每30分钟向轴、轴导轨滑块和润滑齿轮的各个润滑点供油一次。油量为每分钟毫升，每次向各润滑点提供的油量由安装在管端的计量件加以控制，从而保证均衡油量。开机后应观察润滑压力是否正常。图9 单Z轴桁架系统润滑部件结构图第四章 轻型轴类零件单Z轴桁架系统的桁架主体部分结构设计4.1立柱调整结构4.1.1立柱下端调整结构桁架机械手主要通过立柱等相关零件可靠的安装于地面，对整个机械手的刚性、稳定性及可靠性起到至关重要的作用。立柱采用高强度优质钢型材，焊后通过热处理，设计过程中采用进行了强度和刚性等方面的校核分析，从而有效保证了其关键的支撑作用。考虑到立柱与地面接触位置的平整度不可能处处相同，所以立柱与地面接触的位置应具有能够进行高度方向调整和垂直高度方向的调整能力，调整装置如图10所示。立柱的垂直于高度方向的调整结构由调整螺栓6和地脚板7组成，通过捏紧立柱两侧的螺栓6使得立柱能够沿垂直于高度方向移动。立柱的高度方向的调整结构由地脚板7、螺栓1、六角螺母2、弹簧垫片3、平垫片4及膨胀螺栓5组成，利用两组螺栓的顶拉进行组合，实现立柱在高度方向的调整。1-螺栓 2-六角螺母3-弹簧垫片4-平垫片5-膨胀螺栓6-调整螺栓7-地脚板8-立柱图10 立柱下端调整结构图4.1.2立柱顶端调整结构横梁采用高强度优质钢型材，焊后通过热处理，设计过程中采用进行了强度和刚性等方面的校核分析，从而有效保证了其关键的支撑作用。考虑到横梁与立柱接触位置的平整度不可能处处相同，所以立柱与横梁接触的位置应具有能够进行垂直高度方向的调整能力，调节装置如图11所示。横梁的垂直于高度方向的调整结构由调整螺栓2和横梁支架1组成，通过捏紧横梁的螺栓2使得横梁能够沿高度方向移动。1-横梁支架2-螺栓3-平垫片4-立柱图11 立柱上端调整结构图4.2横梁调整结构横梁与横梁的连接的处，连接处的接触位置的正确性决定着导轨连接安装位置的正确性，微小的移动可能导致导轨的接触不正确，使得导轨磨损加剧，降低其使用寿命。因此，合理的设计调整装置对桁架自动化上下料系统的运动及寿命至关重要，必须进行调整装置的合理设计。考虑到横梁与横梁接触位置在保证导轨安装的平行度，横梁对接处沿结合面方向和垂直于接触面方向必须具有调整能力。因此，横梁与横梁接触的位置应具有能够进行沿接触面和垂直调整面方向的调节装置，调节装置如图12所示。沿接触面方向的调节装置由拉紧螺栓1、空心螺栓2、螺母3、支架4及横梁5所组成，拉紧螺栓1穿过空心螺栓2与横梁连接，在与螺母3的配合下，实现横梁的水平方向移动。垂直于接触面方向调节装置由横梁5、平垫片6、弹簧垫片7、螺钉8及立柱9组成，在7、螺钉8及立柱9相互作用下，实现横梁的垂直方向移动。1-拉紧螺栓 2-空心螺栓 3-螺母 4-支架 5-横梁 6-平垫片7-弹簧垫片8-螺钉 9-立柱图12 横梁调整结构图4.3横梁安装结构本设计的X轴的驱动采用伺服电机驱动齿轮，使得齿轮齿条进行啮合，使得滑板与竖轴一起移动，其运动的直线精度由滑块与导轨决定的。因此，横梁上应安装齿条、导轨。本设计中的每一根导轨和齿条均采用内六角螺栓联接及圆柱销进行定位。圆柱销定的作用是在进行重复安装时，保证每次的安装位置精度准确。从横梁本身来讲，需要通过铣床铣削出一定精度的安装导轨与齿条的安装基面，使得齿条与导轨的安装准确，从而保证运动的精度的要求。1-行程开关接触架 2-螺钉4-零点接触器晃块 5-横梁 6-导轨7-齿条8-螺钉 9-螺钉10-硬限位挡块 11-硬限位挡块支架图13 横梁调整结构图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 基于solidworks软件进行桁架系统的建模及装配第五章 基于solidworks软件进行桁架系统的建模及装配5.1 solidworks软件建模与装配概述5.1.1 solidworks软件建模SolidWorks自动化软件是基于特征、参数化实体建模的设计工具。该软件采用Windows图形用户界面，该软件具有容易学习和操作简单的特点，可以建立全相关的三维实体模型，能够实现零件图、装配图、工程图等互相关联，方便设计修改。SolidWorks软件中常用的术语如下：基于特征：由软件的模型树（如图14所示）可知构成零件部分称为特征，例如拉伸、旋转、圆角等功能均为特征。特征通常分为基于草图为基础建立的特征和无需在草图的基础上建立特征。图14 模型树与零件的关系图参数化：创建特征的尺寸及几何参数，可以被记入并保存在模型中，可以使模型充分体现设计师的设计意图，更重要的是方便设计师的快速修改。实体建模：实体模型是CAD系统中所使用的最完整的几何模型。它包含了实体模型中的边和表面所必须的所有线框和表面的几何信息。除此之外，还包含把这些几何体关联一起的拓扑信息。全相关：SolidWorks模型中与它的工程图及参考它的装配体是全相关的。对模型修改能自动的反应到相关的工程图和装配体中，同样的对工程图修改后也会相应的反映到模型中。SolidWorks软件中的关系网如图15所示。图15 SolidWorks软件中的关系网图5.1.2 solidworks软件中零件的装配在SolidWorks软件常采用自底向上的装配体通过已有零件并调整其方向来创建的。零件在装配体中以零件的形式加入，在零件之间创建配合可以调整它们在装配体中的方向和位置。配合关系是指零件部件的表面或变和基准面、其他的表面或边的约束关系。SolidWorks软件中装配体的简历过程如下：创建新装配体向装配体中添加零件进行零件配合依次添加剩余的零部件完成装配体，并保存，完成装配体5.2 基于SolidWorks软件进行立柱建模设计再设计零件时，首先需要对零件进行分析，分析出用三维软件绘制零件时，零件由什么特征构成的，特征建立的顺序。在建立模型时，可以参考零件的加工工艺进行建立。本文以立柱为例，详细的介绍solidworks软件的建模过程。拉伸 图16 拉伸特征建立图分析模型首先利用拉伸建立出模型的基体，经过多次拉伸后形成模型的组要的部分，如图16所示。圆角图17 圆角与工件关系编辑圆角命令，弹出如图17圆角对话框，然后选取需要圆角的边线，并编辑圆角的尺寸，获得大小合适的圆角。孔图18 孔与工件关系编辑孔命令，弹出如图18孔对话框，选取需要形式的孔，然后选择孔的工件的表面，编辑孔深及孔的直径的尺寸，获得形式及大小合适的孔。阵列图19 孔与工件关系编辑线性阵列命令，弹出如图19线性阵列对话框，选取需要阵列的孔，然后选择阵列方向，这里的方向可以是两个也可以是一个，最后选择阵列的数目，本例中模型采用两个方向，编辑两个方向的阵列的尺寸，获得数目合适的孔。通过上述的过程可以依次的建立出每一个需要的零件，为零件的装配奠定基础。5.3运用SolidWorks软件进行零件装配本文通过创建的零、部件创建单Z轴桁架自动化系统的装配体模型，装配体是由若干个零件和若干个子装配体形成的，最终完成的桁单Z轴桁架装配体如图20所示图20 单Z轴桁架自动化上下料solidworks装配体步骤1 新建装配体图21 solidworks装配体文件建立首先，单击图21中的按钮，即【新建文件】；其次，选择合适的模板，本文选择，即【建立装配体】；最后，选择【确定】，完成装配体的文件的建立。步骤2 插入首个零件 图22 solidworks软件中插入零件首先，单击【插入零部件】，自动弹出【插入零件】对话框；其次，单击【浏览】，插入文件，即完成零部件的插入；最后，在操作界面中，单击鼠标的左键，完成零部件的插入。步骤3 插入下一个零件重复上述步骤2的内容完成第二个零部件插入，如图23所示图23 solidworks软件中插入零件步骤4 创建配合首先，单击【配合】，自动弹出【配合】对话框；其次，在操作界面中选择两零部件的位置，完成宽度、重合等配合建立；最后，实现两个工件的装配。图24 solidworks软件中创建零件的配合关系步骤5 重复步骤4、5实现对每个零部件的装配，实现图24所示的装配体建立步骤6 保存及装配体文件命名图25 solidworks软件中装配体的保存首先，单击【保存】，自动弹出【保存】对话框；其次，在文件名输入：轴类零件单Z轴桁架自动化上下料系统；最后，点击【保存】，实现文件的保存。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第八章 端面齿轮及拨杆的设计部分结 论毕业设计是本科教学工作的最后环节，也是一个重要环节，是对学生全面的测试知识的大学生活。通过这个设计，将大学四年的学习进一步的巩固，充分利用本专业中的机械设计、机械原理、金属工程材料、互换性与技术测量的课程的内容加以应用，同时将设计在solidworks软件中得以实现，使得设计更贴近工程实践。通过本次毕业设计使得我对机械设计方面的基本内容有一个总体的了解，于此同时使得我在机械设计制造及其自动化专业知识上升到一个新的水平。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文致谢参考文献1张健民.工业机器人M.北京:北京理工大学出版社,1988.2施海锋,吴江柳.机械自动化系
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