【面包装袋机送料部分结构设计11000字（论文）】

PAGE2-面包装袋机送料部分结构设计目录TOC\o"1-2"\h\u172541引言 1157951．1课题研究目的和意义 186451．2国内外研究现状和发展趋势 163541．3课题研究的主要内容 5136472总体方案确定 5226852．1设计任务 5192852．2功能分析 6185542．3总体方案确定 7203712.4方案对环境与安全的影响 138592.5各方案的经济性比较和对环保的影响 13324413主要部件详细设计 13129773．1漏气检测的详细设计 1397313．2排列部分的详细设计 15230513．3龙门机械手的详细设计 178423结论 2715526参考文献 281引言经济的快速发展，推动着食品行业的发展。包装机械的发展对于推动食品行业的发展有巨大的进步意义。装袋机作为包装机械的一部分，可以自动化完成输送，装袋等一系列功能，对于企业减轻生产成本，提高生产效率具有重要的作用。本设计主要完成面包装袋机送料部分结构，可以完成面包输送，排列，漏气检测等一系列功能，具有一定的实际价值。1．1课题研究目的和意义1.1.1课题研究的目的现代社会，科技发展迅速，装袋机经过几十年的发展，已经达到了一定的水平。它可以通计算机控制、半自动甚至全自动完成生产制做、送料运输、装袋封口等一系列动作。极大地降低了生产成本以及提高了生产效率。目前，它被广泛的应用在医药制造，木耳菌装袋，煤矿运输以及电池等化工产品的生产过程中。为了提高生产效率，提高经济利益，满足绿色制造，安全性等方面的要求，故设计一种面包装袋机的送料结构。1.1.2课题研究的意义随着经济的发展，面包已经成为生活中常见的一种食物。巨大的市场需求量以及高额的经济利益推动着面包厂商向着规模化，自动化的方向发展。但是，大部分厂商在生产过程中仍是半自动化生产，大大增加了生产成本，所以对于自动化面包装袋机的需求日趋明显。虽然我国包装机械有了一定发展，但仍具有性能单一，质量不太稳定等问题[1]。本设计主要设计的是面包装袋机送料部分结构设计，配合后续装袋部分设计，形成一个完整的自动化面包装袋机，这项研究具有重要的理论意义与实际意义，应用前景也较为广泛。1．2国内外研究现状和发展趋势1.2.1国内外研究现状自动装袋机技术发展迅速，具有自动化，多功能化，高效率等优点。它可以承受较高的工作压力，承担高产的工作要求。全自动生产还可以节约一定的人工成本。并且它的操作十分方便快捷，采用智能化控制，所以它的可靠性也很高[2]。根据装袋机用途以及工作环境不同，它们的结构以及工作原理也不尽相同。杨卓娟、高超、赵金玲、刘瑞海[3]设计的一种用于木耳菌包装装袋机采用的一种螺旋上料机构，可以进行定量送料。木耳菌在螺旋机构的带动下进料。如图1.1，该机构运行平稳，通过电磁摩擦离合器控制送料的起止，同时还可以通过智能模块实时监控，通过改变电机转速就可直接改变出料多少。图1.1木耳菌包全自动装袋机螺旋上料机构李俊儒、宋欣，等人在《晾晒谷物自动收集装袋机设计》[4]，提出了一种斗式提升机，如图1.2所示，它可以完成晾晒谷物的收集，称重，装袋，封口等一系列操作。该装置通过铲板将谷物铲起然后由皮带提供动力向上运输。其特点是工作运输量大，承载能力较强。但是其机构过大，A占用较大的空间，并且不易移动。这种机构也经常用在矿石运输中。图1.2晾晒谷物自动收集装袋机江山[5]设计了一种烟盒生产线中，采用了一种转盘式输送机构以及皮链条输送机构。如图1.3所示，模具转盘在模具定位托板作用下，每转90°都会有一个模具掉落到输送带工位上，输送带前进一个工位，模具掉下来一个。二者互相配合，形成一个输送机构。该输送结构具有一定的连续性和准确性，应用也较为广泛，在给袋式装袋机的给袋部分应用较多。图1.3烟盒自动包装生产线的模具输送装置周继华在《锌银电池负极片自动化生产线及管控系统的开发与应用》[6]中，由于模具，负极片所要求的传送精度非常高，所以他们采用了一种机械手臂输送装置。随着机器人技术以及智能制造技术的发展，机械手上料装置发展也较为迅速。他可以适应多种工况，关节较为灵活，在汽车制造，化工生产等领域中应用较多。但是它的控制系统较为复杂，且造价昂贵，所以一般应用在大型工厂中。郭丹丹、段华荣、朱永生、范巧变、周存堂[7]设计的一种带垂直升降的双层循环机构，可以在较小的空间内实现在垂直方向和水平方向的循环运输，而且它的精度非常高，对于大壳体零件有很高的应用价值，例如清洗汽车壳体的运输结构。结构如图1.4所示。图1.4带垂直升降的步进式双层循环结构朱凯[8]设计了一种通过螺纹自动调节的输送装置，如图1.5，可以更改输送装置的高度。图1.5具有调节功能的自动化物料输送装置龚晋慷[9]设计了一种可以在输送的过程中对食品自动识别分类的装置，并可以对其进一步进行包装。如图1.6所示，并且可以使食物交叉落下，大大节约了空间。该装置解决了当前输送结构功能单一的问题。图1.6食品用包装机的输送装置刁玲丽[10]设计的一种药丸瓶装自动化生产线，其中瓶盖上料机构采用了一种振动式螺旋上料机构，通过振动可以使瓶盖进行翻转，并在后面加了一种筛选机构，可以让瓶盖按一定条件输出，不符合的瓶盖会重新回到圆盘送料机构。此外，在该生产线中，还有一种药丸自动上料机构，该机构还有计数传感器，是一种综合的多功能运输机构。国际方面，美国生产的装罐机，德国生产的啤酒装罐机等等，都处于国际领先水平。例如在美国形成了先进的现代化包装体系，主要针对的是包装材料与包装设备[11]。而在日本主要是面对食品包装，主要在小包装与大包装方向上[12]。ShinjiKoike,RyoichiSato,RyoSasaki[13]设计了一种自动装袋机，通过一种简单机构就可实现物品供给装置落下，然后再进行装袋密封，各部分配合紧凑。目前，在随着食品与饮料方面自动化生产方面需求不断上升，各国包装机械都向智能化，绿色化，多功能化发展[14]。1.2.2发展趋势虽然最近几年，我国机械行业发展迅速，在工厂中自动化设备比例不断攀升。但是相对于外国先进技术，我国机械设备仍然具有稳定性差，定位精度不高等方面的缺点。在国家政策的大力扶持下，我国制造行业向着较好方向发展。自动化包装机械朝着自动化程度高，效率高，定位精准，绿色环保，经济性高等方面发展[15]。我国与国外先进包装机械的差距不断缩小，竞争力不断提高[16]。1．3课题研究的主要内容1.设计给袋式面包输送装置，面包传送带速度为120个/min，每袋装12个小面包（3行X4列）且小面包的商标朝外，以及面包的侧立分析和结构设计。2.完成送料部分结构设计，排列部分结构设计。3.漏气的面包在生产线上直接剔除，不再进行包装工作。2总体方案确定2．1设计任务2.1.1需求分析近年来，随着我国经济的快速发展，食品行业也迎来了较好的发展机遇。巨大的市场需求推动着我国包装机械向着自动化，高效化，批量化等方面发展。而面包作为生活中常见的食品，市场前景非常广阔，这就需要面包厂商不断更新设备，提高生产效率，以这种方法来应对市场产生的巨大需求，追求更高的利润率。此外，我国大部分面包生产厂商在面包装袋等方面仍采用人工方法，工作效率较低。并且随着我国逐步进入人口老龄化社会，以及工作强度的问题，很难找到大量劳动力，导致生产成本增加。所以，自动化包装机械在对于提高生产效率，降低员工劳动强度，缓解人员短缺等方面有着巨大的意义。尤其对于食品包装以及饮料灌装等方面至关重要，应用前景也较为广泛。包装机械是实现生产自动化，生产机械化的重要环节，它应该具有以下优点：大幅提高生产效率。例如本课题要求每分钟装袋120个小面包，这是人工无法达到的。降低工人劳动强度。自动化生产线上，几乎不需要高强度的人工劳作，通过机械运动就可以准确完成各步动作，仅需人工对机器进行维护。自动化包装机械可以达到节约资源，保护环境的目的。例如在煤矿等矿石包装送料过程中往往造成灰尘飞扬，会污染环境，而且对人的身体也是有害的。提高商品的卫生性能，整个制造过程都在无菌的环境中进行，使食品更加安全，提高卫生等级。减少成本，包装机械就可以完成整个包装的全部过程，并且工作中送料装袋等较为集中，减少占地面积。2.1.2确定设计任务要求本课题主要是完成面包装袋机送料部分结构设计，配合后续装袋部分设计，完成整个面包装袋的生产过程。此部分结构主要完成对面包进行检测，并将漏气的面包剔除、面包侧立、面包的抓取与送料。并对各部分进行三维建模，确定各部分设计的可行性以及整体装配布局，验证整体设计的合理性与可行性。本课题设计主要参数：小面包尺寸：长110mmX宽90mmX高30mm，小面包质量20g/个面包传送带速度120个/min每袋装12个小面包（3行X4列）小面包商标朝向包装袋外面2．2功能分析2.2.1面包装袋机送料部分主要功能分析面包装袋机主要有以下五大功能组成：漏气检测功能：对传送带运输的小面包进行漏气检测，发现不合格的小面包剔除功能：对上一步检测出来的不合格的小面包从运输生产线上剔除下去侧立功能：使平放在生产线上的侧立起来，为后续排列部分结构做准备输送功能：将小面包输送到下一工位，其中包括传送带输送以及机械手输送排列功能：将侧立好的小面包排列为三个为一列如图2.1所示，图为面包装袋机送料部分功能树。图2.1面包装袋机送料部分功能树2.2.2面包装袋机送料部分主要环节与关键技术面包装袋机送料部分主要工作流程为：先对生产线上输送过来的小面包进行漏气检测，剔除不合格的漏气小面包；然后将平放在输送线上的面包通过特定性状斜坡配合输送带运动使小面包侧立起来并进行排列，每三个一列；随后通过机械手将面包抓取并放到托盘里，为装袋部分做准备。为实现上述几个流程，主要需要的技术为漏气检测技术，传感器技术，机械手技术。2．3总体方案确定2.3.1总体布局方案方案一该方案由5条传送带，1个龙门机械手以及两个固定的托盘构成。如图2.2所示，每条传送带具有不同的功能，完成不同的作用。第一条传送带完成漏气检测与剔除不合格的产品的功能；第二条传送带使平放的小面包随着运动逐渐侧立起来；第三，四，五条传送带具有排列功能，每个传送带上都有光电感应器，当最后一条传送带感应到面包到达后，最后一条传送带电机停转。前两条传送带的光电开关才会依次工作，从而完成面包的排列。机械手会将排列好的面包抓取并放到托盘里，机械手配有旋转气缸，可以实现翻转功能，是小面包商标向外。因为设计要求每分钟装袋120个，速度较快，故托盘设计为双工位以达到速度要求。图2.2面包装袋机送料结构总装方案一方案二该方案与方案一前面流程大体部分相同，结构相似。但为满足每分钟120个的要求，在左面采用一条环形输送带。每装满一个托盘，都会有下一个托盘继续过来等待装满，但是需要传送带频繁起停，且对面包托盘定位有较高要求，具体结构如图2.3所示。图2.3面包装袋机送料部分结构总装二（3）方案比较与选定两种方案均可以满足题目的要求，查阅相关资料，采用对比法对两种方案进行初步评定。如表2.1所示。表2.1总体方案比较表比较项目方案一方案二技术性动作准确性高较高结构复杂程度较复杂复杂效率高低高较高使用寿命高较高经济性制造难易程度较难难生产效率一般一般能源损耗低高环保性污染性无无材料浪费低低安全性操作高度合理合理防护装置有有通过对以上两种方案的比较，方案一较方案二来说，减少了一条环形输送带，降低了成本，更加满足经济性的要求。并且方案一的托盘是静止的，而方案二的托盘需要在传送带上进行定位，降低了准确性，且环形输送带的电机需要不断启停，降低了各工序配合的时间精度。综上所述，初选方案一为本设计最终方案。2.3.2侧立部件结构设计方案（1）方案一因为面包平放在传送带上较难实现面包的抓取，故需要在排列单元之前将面包侧立。如图2.4所示，该机构在传送带边缘一边是斜坡，一边是较为光滑的曲面，小面包平放在输送带上，因为竖直挡板和斜坡之间的间隙逐渐变小，所以面包会逐渐沿着斜坡向上运动，直至完全侧立。图2.4侧立机构方案一（2）方案二该方案采用了一种类似于漏斗的机构，在输送带末端有一个推杆机构可以将输送过来的小面包推到不同的斜坡，可以在实现小面包侧立的同时控制侧立的方向。其平面图如图2.5所示。图2.5侧立机构方案二方案比较与选定对两种方案进行技术性，安全性等方面分析，如表2.2所示：表2.2侧立机构方案比较表比较项目方案一方案二技术性动作准确性高高结构复杂程度简单复杂效率高低高高使用寿命高低经济性加工难易程度简单困难生产效率一般一般能源损耗低一般环保性污染性无无材料浪费一般一般安全性操作高度合理合理由表2.2可以得出，方案一相较方案二来说，易于加工，且结构简单。经济性较高。方案二需要较高的精度，并且容易与正在运送中的传送带发生干涉，大大减少了机构的使用寿命。方案一较容易直接使小面包侧立起来，方案二由于漏斗机构与小面包存在摩擦，会影响输送速度，并且落下位置较难控制，技术性相对于方案一来说较差，故综上所述，选择方案一作为侧立机构较为合理。2.3.3面包抓取输送部分结构方案（1）方案一采用龙门机械手，对已经排列好的面包进行抓取，对部分面包还需要进行180°翻转，故在结构中需要一种旋转气缸，对其进行翻转，机械手末端选用气动夹爪，对面包进行抓取。在X，Z轴方向直线运动选用丝杠进行运动，具有较高的精度且可以有较高的进给速度。方案如图2.6所示。图2.6机械手方案一方案二这种方案机械手末端与方案一相同，不过在直线运动方向选择丝杠与同步带互相配合。可以完成面包夹取的功能，如图2.7所示。图2.7机械手方案二方案三这种方案机械手末端与方案一相同，直线运动XZ两轴控制元件均为气缸。结构如图2.8所示。图2.8机械手方案三（4）方案四这种方案不需要旋转气缸进行翻转，这种工业机器人可以完成抓取旋转等系列功能。结构如图2.9所示。旋转机构通过蜗轮蜗杆进行控制，采用电机驱动。图2.9机械手方案四（5）方案比较与选定方案一采用滚珠丝杠进行进行直线传动，滚珠丝杠具有传动精度高，传动较为平稳，寿命长，工作可靠性高，进给速度快等优点，但是滚珠丝杠制造，安装成本较高。方案二采用电机驱动同步带的方法进行直线传动，该方案具有成本低，传动速度较快等优点，适合长距离输送，但是定位精度较滚珠丝杠来说较差。方案三采用气缸推动进行直线传动，因为介质是空气，所以工作成本低，并且气缸已经标准化，选型较为容易。但气缸传动缺点也较为明显。因为介质是气体，可压缩性较大，密封不严时还会影响传动速度与效率，同时气缸稳定性差并且定位精度低，有较大噪声。方案四是工业中常用的机械手，旋转部分采用电机带动蜗轮蜗杆传动，该结构内部较为复杂，制造困难，成本高，并且传动速度较慢，通过综合对比，选用方案一较为合理。直线传动模块采用丝杠传动，旋转单元选用旋转气缸，夹取单元选用气动夹爪，可以完成一系列功能。2.4方案对环境与安全的影响1.原来进行人工装袋时，需要从高速运转的传送带上用手将小面包拿下来，存在一定的危险性。面包装袋机送料部分不需要人工进行操作，大大降低了危险。2.传送带上有挡板可以防止面包掉落在地上。3.在装置中设立位置极限传感器可以保护设备的安全4.选用电机丝杠而不选择气缸可以减少噪音的污染2.5各方案的经济性比较和对环保的影响1.在整体设计方案中，面包存放装置一个是通过两个托盘进行存放面包，另一个是通过传送带不断进行启停，从设备经济性分析，选择两个托盘对面包进行存放，节约成本。2.面包抓取机构需要两个轴向进行快速运动，需要较高的定位精度。常见的运动结构主要为丝杠机构，同步带结构，气缸以及机械手。从经济性，准确性以及环保性等方面分析，选用电机丝杠机构作为直线运动方案。3主要部件详细设计3．1漏气检测的详细设计3.1.1漏气检测机构分析漏气检测机构主要执行原件是拉力传感器，面包剔除机构主要是鸭嘴式吹气机构。已知漏气小面包高度大概为25mm，充气小面包高度大概为30mm。本设计设计一个压轮，安装的高度大概为高于传送带25mm，当小面包漏气时，不会有力作用于压轮，不会使转动径向上偏移，拉力传感器没有示数，此时后面下一工位的鸭嘴式吹气机构进行吹气，将漏气小面包剔除。当小面包不漏气时，会给压轮一个向上的力，轴向上偏移，压力传感器会有示数，此时鸭嘴式吹气机构不工作。为了防止小面包吹不下去的情况发生，故采用两个鸭嘴式吹气机构。为了防止小面包堵塞传送带，故圆柱直径为小面包长的3倍。3.1.2漏气检测建模对漏气检测剔除机构进行建模，包含电机，传送带，辅助检测圆柱体，鸭嘴式传感器以及轴承，套筒等部分。如图3.1所示。图3.1漏气检测部分三维建模3.1.3电机选型计算已知输送要求120个/min，面包尺寸mm，传送带上两小面包间隔80mm，传送带电机选型参考文献[17]：得传送带速度为300mm/s滚筒周长（3.1)式中：r——滚筒半径，取30mm滚筒转速解得n=2r/s=120r/min（3.2）电机转速大概为1600r/min，故减速箱减速比约为，故取i=12.5电机启动时转矩最大，（3.3）式中：——摩擦系数，取0.5m——负载质量，取5kg负载转矩N/m（3.4）电机输出轴转矩N/m（3.5）取安全系数为2倍，电机所需要的输出功率：（3.6）查资料选择90DC120GV180R16电机，90GF12.5H减速箱，电机额定功率120W，电机转速1600r/min，输出转矩3.144，减速箱减速比12.5，输出转速128r/min。皮带，负载转动惯量：（3.7）滚筒的转动惯量：（3.8）总转动惯量：90DC120GV180R16电机输出轴的容许负载惯性惯量（3.9）故合格。该值比实际负载转矩大，因此电机能以比更快的转速进行运转。用无负载时的转速来估算算皮带速度，确认所选电机是否满足设计的要求。（3.10）故转速满足要求。3.1.4传感器选型计算（3.11）式中：P——小面包内部压强，取S——接触面积。取因为面包最多可以承受3kg的力，所以该机构不会对小面包产生损害。查手册[18]故选用SGSF-50的拉力传感器，测力范围为5-50N,分度值为0.01N,该传感器满足要求。3．2排列部分的详细设计3.2.1排列部分机构分析排列机构承接上一步侧立机构，将侧立好的小面包排列成每三个一列，但因为传送带长度较短，故传送带滚筒较小，造成包角过小，可能会导致皮带打滑，影响传动效率。故采用一种V型结构，多加一个滚筒以用来增大包角。此外，由于皮带长时间使用，所以需要再设计一个惰轮进行张紧。在轴上固定一个双列深沟球轴承，以及定位板，定位板四个角有螺钉，可以随时对张紧轮的位置进行调节。每个传送带都具有光电感应器。三个同样大小的传送带串联在一起，当最末端传送带有小面包到达时，最末端电机停转，其他两条传送带依次重复上述过程，然后机械手一次将其夹取放入托盘。3.2.2排列部分建模图3.2排列部分建模3.2.3排列机构电机选型计算已知传送带的速度为300mm/s，滚筒周长=126mm（3.12）滚筒转速解得n=2.38r/s=143r/min（3.13）电机转速大概为1600r/min，故减速箱减速比约为=11.19，故取10电机启动时转矩最大，（3.14）负载转矩N/m（3.15）电机输出轴转矩N/m（3.16）取安全系数为2倍，电机所需要的输出功率：（3.17）因为还有一个张紧轮，故所需功率约为1.2倍（3.18）查资料选择90DC65GV180R16电机，减速器型号为90GF10HE，电机额定功率65W，电机转速1600r/min，输出转矩2.975，减速箱减速比10，输出转速160r/min。皮带，负载转动惯量：（3.19）滚筒的转动惯量：（3.20）总转动惯量：90DC65GV180R16电机输出轴的容许负载惯性惯量（3.21）故合格。该值比实际负载转矩大，因此电机能以比更快的转速进行运转。用无负载时的转速来估算算皮带速度，确认所选电机是否满足设计的要求。（3.22）故转速满足要求。3．3龙门机械手的详细设计3.3.1龙门机械手机构分析为满足每分钟装袋120个小面包的要求，故采用龙门机械手，左右各一个托盘。X,Z两个轴线方向均采用电机带动丝杠转动，驱动滑块进行运动，速度快，定位精度高。旋转结构采用旋转气缸，抓取机构采用气动夹爪，可以满足要求。其中旋转气缸仅需要在一个工位工作，每次旋转180°。3.3.2龙门机械手机构建模图3.3龙门机械手机构建模3.3.3两轴机械手运动学分析为防止各部位干涉，对机构进行空间排布设计，X轴单次进给量不是确定的，最大位移量为300mm，每次减少33mm，装满一个托盘需要运动四次；Z轴单次进给量确定的，为80mm。X，Z两轴电机加速时间，减速时间均为0.1s，故以X轴进给最大位移量300mm时，做速度变化图，如图3.4所示。图3.4机械手速度变化图为了提升运动平稳性与运动进度，在Z轴电机向上运动并且减速时，X轴电机开始加速，二者加速减速时间相同，故可以提升相对运动的平稳性。其去程以及回程的轨迹分别轨迹如图3.5，图3.6所示。图3.5机械手去程轨迹图3.6机械手回程轨迹3.3.4X轴丝杠选型计算参考手册[19]计算过程如下（1）初定丝杠导程求水平方向最大速度V=1000mm/s,电机最大转速3000r/min，电机与丝杠直连，传动比为1，则丝杠导程为mm(3.33)实际选导程20mm，满足速度要求。（2）滚珠丝杠副载荷计算滚动导轨承重时最大滑动摩擦系数为0.004，静止时导轨摩擦系数与最大滑动摩擦系数相差不大，故此处取0.006则导轨的静摩擦力为(3.34)式中：m——工件质量，m约为10kgf——该机构导轨滑块之间的密封阻力，这里取滑块密封阻力20N因为电机启停加速时间很短，所以阻力来源为导轨，滑块之间的摩擦力。则有:rpmN滚珠丝杠副的当量载荷：21N滚珠丝杠副的当量转速:3000rpm（3）滚珠丝杠副预期额定动载荷①按滚动丝杠副的预期工作时间算(3.35)式中：——预期工作时间，使用寿命10年，每年300天，一天8小时——负荷系数，平稳无冲击取1——精度系数，取1——可靠性系数，取1②按滚珠丝杠副的预期运行距离计算(3.36)式中：——预期工作行程，一般选50000③按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算(3.37)式中：——预加负荷系数，一般取6.7——丝杠副最大载荷（4）估算滚珠丝杠最大允许轴向变形量（1/3–1/4）重复定位精度X向重复定位精度要求为0.003mm，则有mm（5）估算螺纹直径根据行程选择1000mm，计算两个固定支撑最大距离：mmmm(3.38)综上,选用台湾上银集团直线线性模组[20]，型号为KK8620C940A1F0，丝杠外径15mm，导程20mm，基本额定动载荷4645N,基本额定静载荷7655N，导轨长度940mm，最大行程816.5mm。3.3.5X轴电机选型计算（1）负载总转动惯量计算该结构负载总转动惯量主要来源有3个，分别为滚珠丝杠的转动惯量，联轴器转动惯量以及负载惯量。因为联轴器转动惯量较小，故在计算中忽略不计。滚珠丝杠质量计算：kg（3.39）式中：——丝杠密度，一般取D——丝杠外径，取15mmL——丝杠长度，为960mm丝杠转动惯量计算：（3.40）负载转动惯量计算：（3.41）式中：M——负载质量，取10kg——丝杠导程，取20mm总惯量为：根据以上结构，选用松下公司型号为MSMJ042G1V的电机[21]，额定转矩1.3，最大转矩为3.8,最高转速3000rpm，电机转动惯量0.28，含有制动系统。（2）负载惯量比（3.42）负载惯量比小于15，故合格（3）计算移动扭矩以及加减速扭矩移动扭矩:（3.43）加速扭矩：（3.44）减速扭矩：（3.45）最大扭矩：故合格。有效扭矩（3.46）故合格。综上所述，选用松下公司型号为MSMJ042G1V的电机满足要求3.3.6Z轴丝杠选型计算（1）初定丝杠导程求水平方向速度V=400mm/s,电机最大转速3000r/min，电机与丝杠直连，传动比为1，则丝杠导程为mm（3.47）实际选导程，满足速度要求。（2）滚珠丝杠副载荷计算滚动导轨承重时最大滑动摩擦系数为0.004，静摩擦系数与滑动摩擦系数相差不大，故在此处取0.006则导轨的静摩擦力为（3.48）式中：m——负载质量，m约为5kgf——导轨滑块密封阻力，阻力10N因为电机启停加速时间很短，阻力由导轨，滑块相对运动产生。则有:rpmN滚珠丝杠副的当量载荷：10.3N滚珠丝杠副的当量转速为2400rpm（3）滚珠丝杠副预期额定动载荷①按滚动丝杠副的预期工作时间算（3.49）式中：——预期工作时间，使用寿命10年，每年300天，一天8小时——负荷系数，平稳无冲击取1——精度系数，取1——可靠性系数，一般选择1②按滚珠丝杠副的预期运行距离计算（3.50）式中：——预期运行距离，一般选50000③按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算（3.51)式中：——预加负荷系数，一般取6.7——丝杠副最大载荷（4）估算滚珠丝杠最大允许轴向变形量（1/3–1/4）重复定位精度X向重复定位精度要求为0.005mm，则有mm（5）估算螺纹直径根据行程选择200mm，计算两个固定支撑最大距离：mmmm(3.52)综上,选用台湾上银集团直线线性模组，型号为KK6010C200A1F1，丝杠外径12mm，导程10mm，基本额定动载荷2410N,基本额定静载荷3743N，导轨长度200mm，最大行程106mm。3.3.7Z轴电机选型计算（1）负载总转动惯量计算滚珠丝杠质量计算：kg（3.53）式中：——丝杠密度，一般取D——丝杠外径，取12mmL——丝杠长度，为200mm丝杠转动惯量计算：（3.54）负载转动惯量计算：（3.55）式中：M——负载质量，取5kg——丝杠导程，取10mm总惯量为：根据以上结构，选用三菱公司型号为HF-KP13的伺服电机[22]，额定功率为100W，额定转矩0.32，最大转矩为0.95,最高转速3000rpm，电机转动惯量0.088，含有制动系统。（2）负载惯量比（3.56）负载惯量比小于15，故合格（3）计算移动扭矩以及加减速扭矩移动扭矩:（3.57）加速扭矩：（3.58）减速扭矩：（3.59）最大扭矩：（3.60）故合格。有效扭矩（3.61）故合格综上所述，选用的型号为HF-KP13的伺服电机满足要求3.3.8气动夹爪选型夹取部分采用气动夹爪，本设计每个气动夹爪仅需夹持一个20g的小面包，夹持力仅需，但需要较快的速度。故查手册[23]选择SMC公司MHL2系列宽型气爪，型号为MHL2-10D20Z，最大使用压力0.6MPa，在工作压力0.5MPa时，夹持力为14N，开宽76mm，闭宽56mm，行程20mm，配合设计的夹具，可以满足夹取厚度为30mm的小面包，气缸运行速度在50–750mm/s，完成一个行程仅需0.027–0.2s，可以满足设计要求。3.3.9旋转气缸选型（1）计算负载的转动惯量长方形板的转动惯量：（3.62）式中：m——连接板的质量，取m=1kga——连接板的长，取a=191.9mmb——连接板的宽，取b=120mm夹爪的转动惯量：（3.63）式中：m——气动夹爪的质量，取 m=0.28kga——气动夹爪的长度，取a=51mmb——气动夹爪的宽度，取b=44mmL——夹爪质心到旋转中心的距离，取L=88mm中心夹爪转动惯量：（3.64）负载总转动惯量：（3.65）（2）计算负载转动时间以及力矩快速摆动时，要求摆动角度为180度，假设摆动时间为0.75s。则负载的角加速度为（3.66）式中：——转过的角度，取t——摆动的时间，取0.6s惯性力矩：（3）摆动气缸动能的计算气缸的角速度：（3.66）负载的动能：（3.67）因为