自動堆垛式載運機器人設(shè)計含SW三維及10張CAD圖

自動堆垛式載運機器人設(shè)計含SW三維及10張CAD圖,自動,堆垛,載運,機器人,設(shè)計,SW,三維,10,CAD XX設(shè)計（XXX） XX 題 目：自動堆垛式載運機器人的設(shè)計 英文題目：The design of potato peeler 學(xué) 院：________________________ 專 業(yè)：________________________ 姓 名：________________________ 學(xué) 號：________________________ 指導(dǎo)教師：________________________ 20XX年2月27日 摘要 本文運用大學(xué)所學(xué)的知識，提出了自動堆垛式載運機器人的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗，構(gòu)建了自動堆垛式載運機器人總的指導(dǎo)思想，從而得出了該自動堆垛式載運機器人的優(yōu)點是高效，經(jīng)濟，并且安全系數(shù)高，對提高貨物搬運以及裝配效率，減少人工投入等等起到了很大的作用的結(jié)論。 該自動堆垛式載運機器人是對傳統(tǒng)的多自由度機器人的工作原理進(jìn)行理解，本機器人由底盤、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、升降機構(gòu)、平移機構(gòu)、手爪和驅(qū)動機構(gòu)組成。該機器人能實現(xiàn)多個自由度，從而可以從多方位多角度來對貨物進(jìn)行搬運和卸載。 關(guān)鍵詞：自動堆垛式載運機器人；計算；自由度；驅(qū)動機構(gòu)；搬運 I Abstract This paper is using the university knowledge, automatic stacker carrying robot structure composition, working principle and main parts design must have the theoretic calculation and strength check is proposed, constructed the general guiding principle of robot automatic stacker carrying, resulting in the the automatic stacker carrying advantage for the robot is efficient, economic, and high safety factor, to improve cargo handling and assembly efficiency, reduce artificial input and so on plays a great role in the conclusion. The automatic stacking carrying robot is the working principle of traditional multi degree of freedom robot to understand, the robot is composed of a chassis, slewing mechanism, lifting mechanism, a translational mechanism, gripper and a driving mechanism. The robot can achieve multiple degrees of freedom, which can be from various angles to handling and unloading of goods. Keywords: automatic stacker robot；carrying calculate；the degrees of freedom； drive mechanism for handling II XXX設(shè)計（XXX） 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1本課題研究的內(nèi)容 1 1.2 機器人概述 2 1.3 機器人的組成和分類 3 1.3.1機器人的組成 3 1.3.2機器人的分類 4 2 自動堆垛式載運機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5 2.1自動堆垛式載運機器人總體方案圖 7 2.2 自動堆垛式載運機器人的工作原理 9 2.3 機械傳動部分的設(shè)計計算 10 2.3.1旋轉(zhuǎn)電機的選型計算 10 2.3.2夾爪升降氣缸的選型計算 10 2.3.3軸承的選型計算 11 2.3.4 滾動導(dǎo)軌的設(shè)計 12 3 各主要零件部強度的校核計算 12 3.1 鍵的設(shè)計及危險截面校核 13 3.2 軸承的選取及校核 14 3.3 螺栓的校核 14 4 機器人的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 15 4.1可編控制器的選擇 16 4.2可編程控制器的使用步驟 17 結(jié) 論 18 致 謝 19 參考文獻(xiàn) 20 1 1 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。機械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機械工程有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務(wù)的機械、研制和提供家庭和個人生活中應(yīng)用的機械、研制和提供各種機械武器。 ? 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運動的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和計算的機械原理和機械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 研究、設(shè)計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 1.1 本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計主要針對自動堆垛式載運機器人進(jìn)行設(shè)計，從自動堆垛式載運機器人的整體方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個方面： （1）到圖書館里查閱大量相關(guān)知識的資料，搜集出各類自動堆垛式載運機器人的原理及結(jié)構(gòu)，挑選相關(guān)內(nèi)容記錄并學(xué)習(xí)。 （2）分析自動堆垛式載運機器人的結(jié)構(gòu)與參數(shù) （3）確定設(shè)計總體方案 （4）確定具體設(shè)計方案（包括底盤、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、升降機構(gòu)、平移機構(gòu)、手爪和驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計，電機，軸承等的選型設(shè)計等等） （5）自動堆垛式載運機器人的三維圖的繪制、CAD裝配圖、零件圖的繪制。 （6）說明書的編制與整理 1.2 機器人概述 工業(yè)機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備.機器人是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機器人被稱為“工業(yè)機器人”。生產(chǎn)中應(yīng)用機器人可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機器人的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機器人。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機器人”，簡稱通用機器人。由于通用機器人能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 1.3 機器人的組成和分類 1.3.1機器人的組成 機器人主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1所示。 (一)執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、主臂、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機構(gòu)型式較多時常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。 (二)驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機械傳動。控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機器人按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機械擋塊定位)系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機器人按規(guī)定的程序運動， 并記憶人們給予機器人的指令信息(如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間)，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機器人的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (二)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機器人按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機械擋塊定位)系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機器人按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機器人的指令信息(如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間)，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機器人的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (三)位置檢測裝置 控制機器人執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置. 1.3.2 機器人的分類 工業(yè)機器人的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。 (一)按用途分 機器人可分為專用機器人和通用機器人兩種: 1、專用機器人 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機器人具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機器人，如自動機床、自動線的上、下料機器人和‘叻口工中心” 2、通用機器人 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機器人。格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。通用機器人的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。通用機器人按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制:可以是點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌控制，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，一般的伺服型通用機器人屬于數(shù)控類型。 (二)按驅(qū)動方式分 1、液壓傳動機器人 是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機器人。其主要特點是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對機器人的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機器人采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機器人的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。 2、氣壓傳動機器人 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機器人。其主要特點是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機器人的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。 3、機械傳動機器人 即由機械傳動機構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等)驅(qū)動的機器人。它是一種附屬于工作主機的專用機器人，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準(zhǔn)確可靠，用于工作主機的上、下料。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。 4、電力傳動機器人 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進(jìn)電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機機器人的運動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機器人目前還不多，但有發(fā)展前途。 (三)按控制方式分 1、點位控制 它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機器人均屬于此類。 2、連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機器人一般采用小型計算機進(jìn)行控制。 2 自動堆垛式載運機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2.1自動堆垛式載運機器人總體方案圖 本次設(shè)計的自動堆垛式載運機器人能夠?qū)崿F(xiàn)抓取貨物旋轉(zhuǎn)，升降等功能。通過夾爪到指定的貨物堆積的地方夾住貨物，然后機器人的機械夾爪夾住貨物上升，接著整個夾爪部位平移、后退到預(yù)定的放置貨物的位置，夾爪松開，貨物自動被放置在指定的位置。整個機器人的動作前程都是靠光電傳感器檢測信號，從而反饋信號給控制系統(tǒng)，通過中控系統(tǒng)來對機器人的各個執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行有序地操作。其具體的方案結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示： 圖1 方案結(jié)構(gòu)圖 2.2 自動堆垛式載運機器人的工作原理 該自動堆垛式載運機器人的工作原理為：改機器人通過夾爪到指定的貨物堆積的地方夾住貨物，然后機器人的機械夾爪夾住貨物上升，接著整個夾爪部位平移、后退到預(yù)定的放置貨物的位置，夾爪松開，貨物自動被放置在指定的位置。整個機器人的動作前程都是靠光電傳感器檢測信號，從而反饋信號給控制系統(tǒng)，通過中控系統(tǒng)來對機器人的各個執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行有序地操作。 2.3 機械傳動部分的設(shè)計計算 2.3.1旋轉(zhuǎn)電機的選型計算 N=＝400w G—旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的負(fù)載，取100kg v—旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速。 取v＝600r/m －傳動效率，取0.75 根據(jù)N＝400w，n＝1440r/min選取型號為Y112M-4的電機。 由傳動比標(biāo)準(zhǔn)系列查《機械設(shè)計手冊》B2表2－1 初步取1.76 2.5。 2.3.2夾爪升降氣缸的選型計算 根據(jù)系統(tǒng)工況可知，自動堆垛式載運機器人夾持貨物是通過氣缸推動夾爪機構(gòu)來實現(xiàn)的，根據(jù)已知條件可知：夾爪機構(gòu)的所有零件的重量為10kg。 已知夾爪部位各個零件的重量以及其他零部件的總重量為10KG，根據(jù)公式F=P*S=0.5(取氣壓0.6Mpa）*S,可得S=25mm。式中： F是所需要的輸出力； P是系統(tǒng)壓力； S就是活塞面積； n是安全系數(shù)，一般氣缸水平使用取0.7，垂直使用取0.5； 于是算出氣缸缸徑為50mm，行程根據(jù)實際情況我們選擇200，所以我們選擇AIRTAC50X200標(biāo)準(zhǔn)型氣缸。 2.3.3 軸承的選型計算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命16×365×8=48720小時； (1）已知nⅡ=458.2r/min?兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為深溝球軸承6204型。 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2Fa=0? 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1N???FA2=FS2=315.1N； (3)計算當(dāng)量載荷 P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取f?P=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；? P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N；? (4)軸承壽命計算 ∵P1=P2故取P=750.3N；? ∵深溝球軸承 ε=3； 2.3.4 滾動導(dǎo)軌的設(shè)計 設(shè)導(dǎo)軌的滑座數(shù)M＝4個，每分鐘往復(fù)4次，載荷F∑＝2800N ，工作臺絲杠載荷每天開機6h，每年300個工作日，壽命8年，由所設(shè)條件得該導(dǎo)軌的額定工作時間。 壽命Th＝6×300×8＝14400h 由Th＝Ts×103/2Lsn => Z向?qū)к? Ts＝2Th·Lsn/103＝2×14400×0.34×4×60/103＝2350km Y向?qū)к塗s＝2Th·Lsn/103＝2×14400×0.25×4×60/103＝1728km 因滑座數(shù)M=4所以每導(dǎo)軌上使用2個滑座。 fC＝0.81；fH＝1;fT＝1;fW＝2 => Ts＝K(fHXfTXfCX/fWXCa/F)3 =>Ca＝F(Ts/K)1/3fw/(fH fT fC) 其中F＝ F∑/M＝2800/4＝700N =>Z向 Ca＝700(2350/50)1/3×2/(0.81×1×1) ＝5333N 若選漢江機床廠的HJG-D系列滾動導(dǎo)軌， 選用HJG-D25型號能滿足要求,同理Y向取HJG-D25型號。 3 各主要零件部強度的校核計算 3.1 鍵的設(shè)計及危險截面校核 鍵聯(lián)結(jié)是通過鍵實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。其中有類型也可以實現(xiàn)軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并能實現(xiàn)軸向動聯(lián)結(jié)，于在圓錐篩的軸上主要通過鍵來實現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向固定所以，只需選用常見的普通平鍵，鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點表5-3-15選定，鍵的長度根據(jù)軸轂的長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的b×h根據(jù)徑來確定。 軸和同步帶輪的聯(lián)結(jié)，d=20mm, 參考資料2P5-194表5-3-18 (GB/T1095-1979) 選用B8×30，B6×25的普通A型平鍵，鍵長分別為30㎜、25mm。 3.2 軸承的選取及校核 軸承的選用在以上的說明中已經(jīng)給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為22218CK/W33+H318，其基本參數(shù)為主要是額定載荷： C=240000N， =322000N，e=0.23,Y=2.5,，假定軸承的壽命為3年，每天工作10小時，一年工作300天，所以軸承的基本額定動載荷可按一下公式進(jìn)行計算： C= 其中：C—基本額定動載荷計算值，N； P—當(dāng)量動載荷，按式計算，為軸承所受徑向載荷， 軸向動載荷，X為徑向動載荷系數(shù)，Y為軸向動載荷系數(shù)； —壽命因數(shù)，按表7-2-8選??； —速度因數(shù)，按表7-2-9選??； —力矩載荷因數(shù)，力矩較小時=1.5,力矩較大時=2; —沖擊載荷因數(shù),按表7-2-10選取; —溫度系數(shù),按表7-2-11選取; —軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷; 由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等沖擊）,=;1.0； 因為軸向載荷=0，即，所以當(dāng)量動載荷 即，， ,所以此軸承選的合適,能滿足要求。 4 機器人的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 4.1 可編程控制器的選擇 目前，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德國西門子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考慮到本機器人的輸入輸出點不多，工作流程較簡單，同時考慮到制造成本，因此在本次設(shè)計中選擇了OMRON公司的C28P型可編程序控制器。 4.2 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務(wù)的。為此采用了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程可分為4個階段。 第一階段是初始化處理。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機相連，CPU對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為I/0狀態(tài)表.該表是一個專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲器叫輸入狀態(tài)暫存器;存放輸出狀態(tài)信息的存儲器叫輸出狀態(tài)暫存器。開機時，CPU首先使I/0狀態(tài)表清零，然后進(jìn)行自診斷。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。 第二階段是處理輸入信號階段。 在處理輸入信號階段，CPU對輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描，將獲得的各個輸入端子的狀態(tài)信息送到I/0狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，各個輸入點的狀態(tài)在I/0狀態(tài)表中一直保持不變，不會受到各個輸入端子信號變化的影響，因此不能造成運算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 第三階段是程序處理階段。 當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入I/0狀態(tài)表后，CPU工作進(jìn)入到第三個階段。在這個階段中，可編程序控制器對用戶程序進(jìn)行依次掃描，并根據(jù)各I/0狀態(tài)和有關(guān)指令進(jìn)行運算和處理，最后將結(jié)果寫入I/0狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中。 第四階段是輸出處理階段。 CPU對用戶程序已掃描處理完畢，并將運算結(jié)果寫入到I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。此時將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動作。然后，CPU又返回執(zhí)行下一個循環(huán)的掃描周期。 結(jié) 論 本文所設(shè)計的自動堆垛式載運機器人，該設(shè)計功能比較突出，通過構(gòu)思，實施，計算，畫圖，論文總算完成了。在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，實事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 參考文獻(xiàn) [1] 孫恒、陳作模主編<<機械原理>>，高等教育出版社，2006年出版 [2] 濮良貴、紀(jì)名剛主編<<機械設(shè)計>>,高等教育出版社，2006年出版 [3] 大連理工大學(xué)主編<<機械制圖>>,高等教育出版社，2007年出版 [4] 劉鴻問主編<<材料力學(xué)>>，高等教育出版社，2004年出版 [5] 成大先主編<<機械設(shè)計手冊>>，化學(xué)工業(yè)出版社,2002年出版 [6] 天津大學(xué)主編<<工業(yè)機器人設(shè)計基礎(chǔ)>>，天津科學(xué)技術(shù)出版社 1980年出版 [7] 章洪甲、王積偉主編<<液壓與氣壓傳動>>，機械工業(yè)出版，2005年出版 [8] 蔡自興主編<<機器人學(xué)>>，清華大學(xué)出版社，2009年出版 [9] 李來英. <<注塑成型工藝.>> 北京：機械工業(yè)出版社 [10] 黃鶴汀主編，<<機械制造裝備>>機械工業(yè)出版社 [11] 程康寧主編，《機械工程控制基礎(chǔ)》西安交通大學(xué)出版社 [12] 王健民.二維圖像測量機及圖像式大尺寸弧長在線測量系統(tǒng)的研究[C].哈爾濱工業(yè)大學(xué).博士學(xué)位論文,1998.12 [13] 王斧等.CCD精密測角系統(tǒng)[J].光電工程,1997,24(1):11~14. 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[18] 張大鵬.電子手冊,電子工業(yè)出版社,2003年10月. 致 謝 經(jīng)過三個月的時間，畢業(yè)設(shè)計的工作已經(jīng)完成。在這次的畢業(yè)設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把我一件事情，如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，和同學(xué)相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容。學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。 畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)四年中最重要的一次設(shè)計，也是對我們大學(xué)四年所學(xué)的做出評斷，也是衡量自己是否適應(yīng)這個社會的過程。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我著實學(xué)到不少東西。比如如何運用SOLIDWORKS,WORD，CAD等軟件。也掌握了我們所學(xué)專業(yè)機械設(shè)計及其自動化的發(fā)展與方向。讓自己摸清了自己將來走的道路。綜合運用所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進(jìn)行一次自動堆垛式載運機器人設(shè)計工作的訓(xùn)練，從而培養(yǎng)了自己獨立工作能力，鞏固與擴充了這方面的內(nèi)容。懂得了怎樣分析方案，怎樣確定方案，了解到了機器人的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 在此感謝我的指導(dǎo)老師，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，這次畢業(yè)設(shè)計中的每個細(xì)節(jié)都離不開老師的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計。 由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教，我十分樂意接受你們的批評與指正，本人萬分感謝。 16