輪式移動(dòng)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

輪式移動(dòng)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),輪式移動(dòng)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),輪式,移動(dòng),挪動(dòng),提升,晉升,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 大連大學(xué)2018 屆 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ）題 目 名 稱 ： 輪 式 移 動(dòng) 提 升 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 所在學(xué)院：機(jī) 械 工 程 學(xué) 院專業(yè)（班級(jí)）：機(jī) 英 141班學(xué)生姓名：劉 鵬 輝指導(dǎo)教師：張 立評(píng)閱人：院長(zhǎng)：吳 蒙 華 DALIAN UNIVERSITY 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題 目總 計(jì) ： 畢 業(yè) 論 文 ： 37 頁(yè)表 格 ： 4 表插 圖 ： 46 幅 指 導(dǎo) 教 師 ： 張 立評(píng) 閱 人 ：完 成 時(shí) 間 ： 2018.5.23 I 摘 要隨 著 現(xiàn) 代 工 業(yè) 的 快 速 發(fā) 展 ， 以 互 聯(lián) 網(wǎng) 為 媒 介 向 四 周 擴(kuò) 散 的 貿(mào) 易 模 式 逐 漸 成 為主 流 形 式 ， 正 因 為 互 聯(lián) 網(wǎng) 行 業(yè) 的 快 速 發(fā) 展 ， 也 促 使 了 周 邊 產(chǎn) 業(yè) 的 進(jìn) 步 。 其 中 離 我們 最 近 的 一 個(gè) 產(chǎn) 業(yè) 當(dāng) 屬 物 流 行 業(yè) 。 以 往 物 流 行 業(yè) 只 針 對(duì) 于 大 型 貨 品 的 長(zhǎng) 途 運(yùn) 輸 ，但 是 自 從 有 了 新 的 商 業(yè) 模 式 ， 物 流 行 業(yè) 新 加 了 小 產(chǎn) 品 ； 近 距 離 ； 快 速 等 屬 性 。 本次 我 們 課 題 做 的 設(shè) 備 是 針 對(duì) 于 物 流 的 倉(cāng) 儲(chǔ) 分 揀 環(huán) 節(jié) 而 做 的 專 用 設(shè) 備 。 移 動(dòng) 提 升 機(jī)構(gòu) 能 夠 很 大 程 度 上 的 提 高 分 揀 的 工 作 效 率 ， 增 加 分 揀 的 精 確 度 ， 更 重 要 的 一 點(diǎn) 是能 夠 節(jié) 省 勞 動(dòng) 力 ， 從 而 節(jié) 約 很 大 一 部 分 成 本 進(jìn) 而 增 加 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 隨 著 物 流 市 場(chǎng) 需求 的 日 益 增 大 以 及 倉(cāng) 儲(chǔ) 環(huán) 節(jié) 對(duì) 于 工 作 效 率 的 要 求 逐 漸 提 高 ， 我 們 的 設(shè) 備 發(fā) 展 前 景一 片 光 明 。 本 文 設(shè) 計(jì) 提 升 空 間 1米 ， 可 夾 持 5千 克 重 物 自 由 移 動(dòng) 的 設(shè) 備 。 主 要 的 設(shè) 計(jì) 內(nèi)容 是 ： 輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 器 人 ； 提 升 機(jī) 構(gòu) ； 機(jī) 械 手 夾 緊 機(jī) 構(gòu) 。 輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 器 人 是 設(shè) 備 的根 基 部 分 ， 由 直 流 伺 服 電 機(jī) 提 供 動(dòng) 力 源 帶 動(dòng) 一 組 （ 4個(gè) ） 麥 克 納 姆 萬 向 輪 轉(zhuǎn) 動(dòng) ，通 過 控 制 實(shí) 現(xiàn) 車 體 的 前 進(jìn) ； 后 退 ； 旋 轉(zhuǎn) 等 運(yùn) 動(dòng) 。 配 備 承 載 平 臺(tái) ， 安 裝 提 升 機(jī) 構(gòu) 。提 升 機(jī) 構(gòu) 為 設(shè) 備 的 主 體 部 分 ， 同 樣 以 伺 服 電 機(jī) 為 動(dòng) 力 源 帶 動(dòng) 剪 叉 機(jī) 構(gòu) 實(shí) 現(xiàn) 上 升 與下 降 ， 同 時(shí) 應(yīng) 配 備 蝸 輪 蝸 桿 減 速 器 以 達(dá) 到 自 鎖 的 目 的 。 機(jī) 械 機(jī) 構(gòu) 作 為 設(shè) 備 的 執(zhí) 行部 件 ， 通 過 齒 輪 帶 動(dòng) 手 指 關(guān) 節(jié) 的 張 開 與 閉 合 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 物 品 的 抓 取 和 放 置 動(dòng) 作 。論 文 通 過 三 維 建 模 與 理 論 計(jì) 算 對(duì) 設(shè) 備 進(jìn) 行 功 能 介 紹 與 校 核 驗(yàn) 算 。關(guān) 鍵 詞 ： 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 ； 移 動(dòng) 機(jī) 器 人 ； 提 升 機(jī) 構(gòu) II ABSTRACTIn modern industrial production, the welding manipulator can not onlyreduce the labor intensity of workers, reduce the time needed for welding,but also ensure the quality of welding seam. The use of the welding machinewill greatly reduce the labor load. In the premise of guaranteeing the qualityof the product, it can also greatly increase the output, which will bring greateconomic benefits to the company. In order to adapt to the development ofmodern industry, higher production efficiency is needed. Therefore, it isimportant to study the welding machine to overcome the previous manual welding,such as high labor intensity, low production quality, low labor efficiency,poor production conditions and so on. It is of great significance to improvethe production efficiency and ensure the quality of the important pipelinewelding. It has good development prospects and social benefits. This paper designs a 3 meter telescopic welding machine. The main designcontents are the walking trolley mechanism, the locking mechanism and thelocking principle, and the structure design of the vertical column rotarymechanism. The trolley is mainly composed of a car body, a driven wheel anda driving wheel, and is driven by a two direct connection motor through areducer to drive the driving wheel. The locking mechanism is mainly composedof a locking guide rail and a locking nut, wherein the trapezoidal nut andthe trapezoidalscrew are transformed into a motion form to achieve the purposeof locking. The rotary mechanism is mainly composed of rotary bearing anddriving gear. According to the rational design of structure and function, thecross roller bearing with outer teeth is chosen to carry large axial and radialforce, and the purpose of turning is achieved. The speed of rotation isrealized by the reducer and the transmission ratio of the small gear. The whole structure function of each part is explained by 3D modeling.Key words: storage robot; mobile robot; lifting mechanism I 目 錄摘 要 .IABSTRACT.II1.緒 論 .11.1本 課 題 的 目 的 與 意 義 .11.2國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 、 發(fā) 展 動(dòng) 態(tài) .11.3主 要 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 .22.輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .42.1電 機(jī) 選 擇 .42.2鍵 的 選 擇 與 校 核 .62.3零 件 強(qiáng) 度 校 核 .73提 升 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .13 3.1 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 的 選 擇 .133.2減 速 器 的 選 擇 .143.3軸 的 設(shè) 計(jì) 及 強(qiáng) 度 校 核 .163.4剪 叉 升 降 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) .213.5軸 承 壽 命 校 核 .253.6鍵 的 選 擇 與 校 核 .264機(jī) 械 手 設(shè) 計(jì) .274.1鎖 緊 原 理 .274.2機(jī) 械 手 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 計(jì) 算 .274.3機(jī) 械 手 強(qiáng) 度 校 核 ： .295環(huán) 保 與 經(jīng) 濟(jì) 性 研 究 .355.1 環(huán) 保 性 分 析 .355.2 經(jīng) 濟(jì) 性 分 析 .356結(jié) 論 .36 參 考 文 獻(xiàn) .37致 謝 .38 II 1 1.緒 論1.1本 課 題 的 目 的 與 意 義機(jī) 器 人 技 術(shù) 作 為 一 種 高 端 新 型 技 術(shù) ， 在 世 界 的 科 技 發(fā) 展 上 占 據(jù) 著 一 定 的 地 位 。 本著 科 技 強(qiáng) 國(guó) 的 思 想 ， 機(jī) 器 人 技 術(shù) 成 為 各 國(guó) 科 技 研 究 的 必 有 項(xiàng) 目 ， 并 且 機(jī) 器 人 技 術(shù) 從 開始 的 入 門 級(jí) 別 現(xiàn) 已 經(jīng) 達(dá) 到 一 定 技 術(shù) 水 平 。 并 且 在 發(fā) 展 的 同 時(shí) 也 將 這 一 技 術(shù) 應(yīng) 用 到 我 們的 日 常 生 活 與 生 產(chǎn) 中 。 其 中 包 括 現(xiàn) 場(chǎng) 生 產(chǎn) 設(shè) 備 、 人 工 智 能 設(shè) 備 、 運(yùn) 輸 設(shè) 備 、 物 流 設(shè) 備 、新 型 服 務(wù) 行 業(yè) 、 建 筑 工 程 、 醫(yī) 療 器 械 等 。隨 著 我 國(guó) 家 經(jīng) 濟(jì) 與 科 技 的 快 速 發(fā) 展 ， 機(jī) 器 人 技 術(shù) 在 我 國(guó) 也 有 廣 泛 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 。 同時(shí) 我 國(guó) 也 自 主 研 發(fā) 了 一 系 列 設(shè) 備 ， 水 平 較 過 去 有 顯 著 的 提 高 ， 但 是 較 其 他 掌 握 尖 端 技 術(shù) 的 國(guó) 家 還 是 存 在 一 定 的 差 距 。我 國(guó) 互 聯(lián) 網(wǎng) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 給 我 們 的 生 活 方 式 帶 來 了 巨 大 的 影 響 。 其 中 互 聯(lián) 網(wǎng) +概 念的 提 出 與 發(fā) 展 更 是 帶 來 了 一 波 生 活 方 式 “ 革 命 ” ， 最 突 出 的 一 點(diǎn) 改 變 是 人 們 的 購(gòu) 物 方式 。 較 以 往 的 實(shí) 體 店 購(gòu) 物 方 式 ， 新 型 的 網(wǎng) 絡(luò) 購(gòu) 物 具 有 眾 多 突 出 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 包 括 ： 便 捷 性 、透 明 性 、 廣 泛 性 等 。 正 是 因 為 這 些 優(yōu) 點(diǎn) ， 現(xiàn) 在 越 來 越 多 的 人 選 擇 網(wǎng) 絡(luò) 購(gòu) 物 。 這 也 促 進(jìn)的 另 一 個(gè) 行 業(yè) -物 流 的 快 速 發(fā) 展 。 我 們 都 知 道 物 流 行 業(yè) 最 重 要 的 幾 個(gè) 方 面 是 ： 覆 蓋 域 、流 通 性 、 輸 送 率 、 安 全 性 。 而 當(dāng) 下 因 為 市 場(chǎng) 的 需 求 量 較 大 ， 勞 動(dòng) 力 工 作 效 率 有 限 的 情況 ， 在 其 中 倉(cāng) 儲(chǔ) 分 揀 的 環(huán) 節(jié) 會(huì) 導(dǎo) 致 整 個(gè) 物 流 循 環(huán) 耗 時(shí) 加 長(zhǎng) 更 甚 至 出 現(xiàn) 錯(cuò) 誤 等 情 況 。 所以 解 決 物 流 循 環(huán) 中 倉(cāng) 儲(chǔ) 分 揀 的 效 率 問 題 對(duì) 于 整 個(gè) 物 流 行 業(yè) 的 發(fā) 展 具 有 重 要 的 意 義 。1.2國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 、 發(fā) 展 動(dòng) 態(tài) 在 備 受 關(guān) 注 的 “ 2017世 界 機(jī) 器 人 大 會(huì) ” 中 ， 各 式 各 樣 機(jī) 器 人 亮 相 ， 其 中 包 含 搬運(yùn) 機(jī) 器 人 、 碼 垛 機(jī) 器 人 、 精 包 裝 機(jī) 器 人 、 復(fù) 合 多 用 機(jī) 器 人 等 不 同 種 類 的 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 。依 據(jù) 中 國(guó) 電 子 協(xié) 會(huì) 曾 發(fā) 布 的 2017中 國(guó) 機(jī) 器 人 發(fā) 展 報(bào) 告 ， 提 到 我 國(guó) 2017年 機(jī) 器 人市 場(chǎng) 規(guī) 模 估 計(jì) 將 達(dá) 到 62.8億 美 元 ， 其 中 三 大 類 型 機(jī) 器 人 分 別 銷 售 額 占 比 為 ： 服 務(wù) 機(jī)器 人 21%、 工 業(yè) 機(jī) 器 人 67%和 特 種 機(jī) 器 人 12%； 依 據(jù) 應(yīng) 用 類 型 劃 分 ， 其 中 搬 運(yùn) 上 下 料用 途 機(jī) 器 人 在 總 體 機(jī) 器 人 領(lǐng) 域 總 計(jì) 占 市 場(chǎng) 份 額 最 高 ， 共 達(dá) 到 61%， 這 反 映 出 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器人 領(lǐng) 域 快 速 發(fā) 展 的 趨 勢(shì) 。亞 馬 遜 收 購(gòu) Kiva 機(jī) 器 人 公 司 引 起 了 大 多 數(shù) 人 們 對(duì) 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 領(lǐng) 域 的 關(guān) 注 ， 那 么最 近 幾 年 中 國(guó) 的 電 商 和 快 遞 業(yè) 共 同 的 爆 發(fā) 式 增 長(zhǎng) 則 促 進(jìn) 了 關(guān) 于 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 技 術(shù) 的 大規(guī) 模 應(yīng) 用 。 目 前 ， 機(jī) 器 人 已 經(jīng) 能 夠 完 成 拆 垛 、 碼 垛 、 搬 運(yùn) 工 作 ， 更 能 完 成 揀 選 、 分 揀 2 等 其 他 更 復(fù) 雜 的 物 流 工 作 環(huán) 節(jié) 。 除 了 阿 里 巴 巴 、 京 東 、 蘇 寧 易 購(gòu) 等 電 商 巨 頭 還 有 申 通 、中 通 、 圓 通 等 快 遞 公 司 加 快 布 局 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 之 外 ， 快 倉(cāng) 、 極 智 嘉 等 其 他 專 門 研 發(fā) 生 產(chǎn)專 用 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 的 企 業(yè) 也 紛 紛 涌 現(xiàn) ， 并 且 受 到 市 場(chǎng) 的 追 捧 。可 以 確 定 的 是 ， 應(yīng) 用 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 ， 能 夠 有 效 提 高 作 業(yè) 效 率 、 優(yōu) 化 資 源 、 降 低 勞 動(dòng)強(qiáng) 度 、 減 少 成 本 等 方 面 起 到 了 了 重 要 作 用 。 就 長(zhǎng) 遠(yuǎn) 來 看 ， 伴 隨 著 國(guó) 家 人 口 紅 利 的 消 失 ，勞 動(dòng) 力 成 本 高 的 問 題 逐 漸 凸 顯 ， 如 果 用 機(jī) 器 人 代 替 人 工 、 提 高 倉(cāng) 儲(chǔ) 的 自 動(dòng) 化 水 平 是 大勢(shì) 所 趨 ； 另 外 ， 在 “ 智 能 制 造 ” 、 “ 工 業(yè) 4.0” 等 理 念 的 驅(qū) 使 下 ， 未 來 智 能 物 流 行 業(yè)將 迎 來 前 所 未 有 的 發(fā) 展 契 機(jī) ， 同 時(shí) 倉(cāng) 儲(chǔ) 環(huán) 節(jié) 所 使 用 的 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 也 會(huì) 隨 之 增 長(zhǎng) ?？?之 ， 在 我 國(guó) 的 倉(cāng) 儲(chǔ) 領(lǐng) 域 ， 使 用 “ 機(jī) 器 換 人 ” 的 理 想 正 在 轉(zhuǎn) 變 為 現(xiàn) 實(shí) ， 不 過 值 得進(jìn) 一 步 研 究 的 是 ， 假 若 市 場(chǎng) 情 況 達(dá) 不 到 預(yù) 期 的 火 熱 。 接 下 來 該 如 何 借 助 機(jī) 器 人 來 推 動(dòng)整 個(gè) 倉(cāng) 儲(chǔ) 系 統(tǒng) 升 級(jí) 換 代 ， 如 何 在 提 高 效 率 同 降 低 成 本 間 做 好 選 擇 ， 如 何 提 高 機(jī) 器 人 技 術(shù) 水 準(zhǔn) ， 如 何 根 據(jù) 需 求 推 出 更 合 適 的 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 ， 或 者 哪 些 應(yīng) 用 模 式 能 使 得 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器人 市 場(chǎng) 加 速 發(fā) 展 ， 以 上 這 些 都 是 業(yè) 界 在 未 來 亟 需 思 考 解 決 的 問 題 。倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 應(yīng) 用 在 國(guó) 外 的 成 功 案 例 與 國(guó) 內(nèi) 不 同 ,國(guó) 外 的 物 流 業(yè) 經(jīng) 歷 了 數(shù) 十 年 的 發(fā)展 ,再 加 上 國(guó) 外 先 進(jìn) 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 技 術(shù) ,Kiva,Swisslog 等 企 業(yè) 都 已 經(jīng) 尋 找 到 創(chuàng) 新 型的 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 來 解 決 倉(cāng) 儲(chǔ) 問 題 。 下 面 就 國(guó) 際 上 先 進(jìn) 的 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 之 一 ,Kiva機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 分 析 ,研 究 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 給 企 業(yè) 帶 來 的 巨 大 效 益 。Kiva 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 與 傳 統(tǒng) 的 倉(cāng) 儲(chǔ) 作 業(yè) 最 大 的 不 同 就 是 它 讓 物 品 適 應(yīng) 場(chǎng) 地 ,其倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 可 以 在 任 意 時(shí) 間 將 任 意 物 品 送 達(dá) 任 意 位 置 。 Kiva 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 的實(shí) 現(xiàn) 基 于 一 個(gè) 個(gè) 獨(dú) 立 可 以 自 主 導(dǎo) 航 移 動(dòng) 的 貨 架 搬 運(yùn) 機(jī) 器 人 。 這 些 最 高 可 以 舉 起 3000磅 重 量 的 機(jī) 器 人 將 貨 架 舉 起 ,然 后 將 貨 架 搬 運(yùn) 到 系 統(tǒng) 指 定 地 點(diǎn) 。1.3主 要 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 倉(cāng) 儲(chǔ) 機(jī) 器 人 按 照 不 同 功 能 可 將 其 分 為 三 個(gè) 系 統(tǒng) 。 一 、 輪 式 移 動(dòng) 系 統(tǒng) 。 本 產(chǎn) 品 適 用于 大 型 物 流 集 散 中 心 ， 因 為 場(chǎng) 地 的 需 要 ， 設(shè) 備 需 要 在 場(chǎng) 地 間 移 動(dòng) 以 將 不 同 地 區(qū) 的 快 遞送 到 各 自 所 應(yīng) 在 的 區(qū) 域 。 所 以 設(shè) 備 應(yīng) 具 有 移 動(dòng) 裝 置 ， 同 時(shí) 該 移 動(dòng) 裝 置 作 為 我 們 整 個(gè) 設(shè)備 的 支 撐 裝 置 ， 故 應(yīng) 帶 有 支 撐 輪 與 動(dòng) 力 輪 ， 同 時(shí) 配 備 動(dòng) 力 源 。 二 、 提 升 機(jī) 構(gòu) 。 從 實(shí) 際工 作 環(huán) 境 出 發(fā) ， 可 知 現(xiàn) 在 大 多 的 物 流 倉(cāng) 庫(kù) 采 用 立 體 化 廠 庫(kù) 設(shè) 計(jì) 。 這 樣 的 優(yōu) 點(diǎn) 在 于 能 夠極 大 的 增 加 現(xiàn) 有 的 作 業(yè) 空 間 ， 在 同 樣 的 成 本 下 實(shí) 現(xiàn) 更 大 的 價(jià) 值 。 這 樣 就 需 要 我 們 的 設(shè)備 具 有 一 個(gè) 豎 直 方 向 工 作 范 圍 的 機(jī) 構(gòu) ， 為 達(dá) 到 這 樣 的 要 求 ， 我 們 設(shè) 計(jì) 升 降 式 工 作 平 臺(tái) ，以 保 證 工 作 范 圍 可 達(dá) 到 0-1000mm。 三 、 機(jī) 械 手 系 統(tǒng) 。 設(shè) 備 主 要 用 途 在 對(duì) 快 遞 的 分 揀 。所 以 最 主 要 的 一 個(gè) 功 能 就 是 抓 取 。 根 據(jù) 題 目 要 求 ， 機(jī) 械 手 可 抓 取 的 最 大 直 徑 為 200mm。故 采 用 對(duì) 稱 式 雙 手 爪 設(shè) 計(jì) 。本 論 文 包 括 的 主 要 內(nèi) 容 如 下 ： 3 (1) 倉(cāng) 儲(chǔ) 分 揀 機(jī) 器 人 總 體 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ；(2) 輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 、 剪 叉 式 提 升 機(jī) 構(gòu) 、 機(jī) 械 手 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ；(3) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 說 明 。 4 2.輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)現(xiàn) 國(guó) 內(nèi) 機(jī) 器 人 水 平 已 經(jīng) 逐 漸 接 近 世 界 頂 級(jí) 級(jí) 別 。 機(jī) 器 人 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 也 隨 著 技 術(shù) 的發(fā) 展 越 來 越 多 ， 目 前 主 流 機(jī) 器 人 應(yīng) 用 可 分 為 以 下 幾 類 ： 1工 業(yè) 用 途 機(jī) 器 人 ； 2家 居 用途 機(jī) 器 人 ； 3人 工 智 能 機(jī) 器 人 。 我 們 題 目 所 要 設(shè) 計(jì) 的 機(jī) 器 人 屬 于 第 一 種 工 業(yè) 機(jī) 器 人 中搬 運(yùn) 類 機(jī) 器 人 。 為 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 工 件 的 搬 運(yùn) 功 能 ， 特 設(shè) 計(jì) 輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 。輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 3D效 果 圖 如 下 ： 圖 2 .1 輪 式 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)本 機(jī) 構(gòu) 采 用 上 下 平 臺(tái) 分 開 設(shè) 計(jì) ， 上 平 臺(tái) 功 能 主 要 配 合 提 升 機(jī) 構(gòu) 。 下 平 臺(tái) 主 要 安 裝電 機(jī) 輪 系 機(jī) 構(gòu) 等 。 采 用 萬 向 輪 是 為 了 適 應(yīng) 現(xiàn) 場(chǎng) 的 工 作 環(huán) 境 ， 提 高 自 身 靈 活 性 。2.1電 機(jī) 選 擇四 輪 全 向 輪 運(yùn) 動(dòng) 關(guān) 系 方 程 ， 因 為 安 裝 了 四 組 萬 向 輪 ， 通 過 四 組 萬 向 輪 和 伺 服 電 機(jī)的 配 合 。 每 組 萬 向 輪 的 不 同 運(yùn) 動(dòng) 速 度 與 形 式 ， 可 以 讓 設(shè) 備 完 成 直 線 ， 斜 線 ， 旋 轉(zhuǎn) 等 各種 動(dòng) 作 。 這 在 實(shí) 際 工 作 中 有 很 重 要 的 意 義 ， 面 臨 的 工 作 區(qū) 域 不 規(guī) 整 ， 多 倉(cāng) 庫(kù) 之 間 調(diào) 配等 問 題 都 將 得 到 解 決 。運(yùn) 動(dòng) 關(guān) 系 見 圖 2.2： 5 圖 2.2運(yùn) 動(dòng) 分 析根 據(jù) 圖 2.2推 導(dǎo) 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) 方 程 ： A B D 1 x yV V V V D 2 x yV V V V D 3 x yV V V V D 4 x yV V V V D 整 理 可 得 ： 1 2 3 4x 4V V V VV 1 2 3 4 y 4V V V VV 3 1 /2V V V D 行 走 機(jī) 構(gòu) 阻 力 計(jì) 算 公 式 ： 1F mg u （ 2.1）u為 阻 力 系 數(shù) ， 取 0.02u1 50 250 10 0.02 60F N （ ）運(yùn) 動(dòng) 而 產(chǎn) 生 的 最 大 阻 力 ： 1F F ma （ 2.2）a為 從 0加 速 到 0.5 /m min需 要 的 的 加 速 度60 80 0.5 100F N 主 動(dòng) 輪 需 要 的 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ： M F R （ 2.3） 6 R為 主 動(dòng) 輪 半 徑100 27 2700M N 四 輪 均 布 ， 1 2 3 4 675M M M M N 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 主 動(dòng) 電 機(jī) 功 率 :dP = 60000Fv （ 2.4） : v -速 度 /m min（ ） ； -總 傳 動(dòng) 效 率 。 =0.990.950.99=0.93P d= 675 6 0.0860000 60000 0.93Fv KW計(jì) 算 結(jié) 果 使 我 們 知 道 ， 設(shè) 備 整 體 負(fù) 載 不 大 ， 所 以 要 求 電 機(jī) 的 輸 出 功 率 達(dá) 到 0.08kw即 可 。經(jīng) 查 表 選 用 電 機(jī) 35BYGHM ， 電 動(dòng) 機(jī) 中 心 高 為 ：H=20mm,外 伸 軸 段 10 28D E mm mm 。額 定 功 率 : 0.09kW質(zhì) 量 / :0.5kg轉(zhuǎn) 速 / :910r min因 設(shè) 備 工 作 量 較 大 ， 需 要 經(jīng) 常 性 的 啟 動(dòng) 和 停 止 ， 且 選 用 的 為 小 型 直 流 伺 服 電 機(jī) 。所 以 不 配 備 減 速 器 使 用 ， 這 樣 可 以 提 高 系 統(tǒng) 的 工 作 效 率 ， 同 時(shí) 避 免 使 用 減 速 器 情 況 的系 統(tǒng) 負(fù) 擔(dān) 。2.2鍵 的 選 擇 與 校 核 鍵 將 兩 個(gè) 相 鄰 得 軸 與 齒 輪 ， 或 者 相 鄰 的 連 桿 等 部 件 聯(lián) 成 一 體 化 可 拆 聯(lián) 接 ， 這 是 軸與 齒 輪 或 連 桿 之 間 常 用 的 聯(lián) 接 方 式 。 鍵 是 標(biāo) 準(zhǔn) 件 ， 按 照 外 部 形 狀 的 不 同 可 以 分 為 1、 平鍵 ； 2、 半 圓 鍵 3、 斜 鍵 。為 保 證 對(duì) 與 它 配 合 工 作 的 零 部 件 不 造 成 強(qiáng) 度 負(fù) 擔(dān) ， 它 的 截 面 尺 寸 b h 應(yīng) 根 據(jù) 實(shí) 際軸 徑 從 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 表 中 查 取 ， 按 擠 壓 強(qiáng) 度 條 件 ， 如 果 用 于 動(dòng) 聯(lián) 接 還 需 要 考 慮 其 耐 磨 性 。當(dāng) 單 鍵 強(qiáng) 度 不 夠 時(shí) ， 可 用 雙 鍵 設(shè) 計(jì) 。選 擇 鍵 6*8 GB1095-82其 參 數(shù) 為 6, 8, 12b h L 查 得 p 2135 165 /N mm 7 22 8 515000 130.04 /120 11 24p T N mmdkl 因 pp ， 故 安 全 。2.3零 件 強(qiáng) 度 校 核2.3.1電 機(jī) 托 板 強(qiáng) 度 校 核根 據(jù) 圖 2.2分 析 ， 四 個(gè) 輪 系 裝 配 體 安 裝 與 平 臺(tái) 四 個(gè) 角 。 故 其 受 力 情 況 相 同 。F=G/4 =3004 =7 5 N :0.0416474 :1.5425 005 3:2700 / 3:0.408145 kge mkg mN質(zhì) 量體 積密 度重 量材 料 參 數(shù) 1060: : : 2.75742 007 / 2: 6.89356 007 / 2: 6.9 010 / 2: 0.33 : 2700 / 3: 2.7 010 /: 22.4 005 /: von M isese N me N me N mkg me N me K elvin合 金名 稱 線 性 彈 性 同 向 性模 型 類 型 最 大 應(yīng) 力默 認(rèn) 失 敗 準(zhǔn) 則屈 服 強(qiáng) 度張 力 強(qiáng) 度彈 性 模 量泊 松 比質(zhì) 量 密 度抗 剪 模 量熱 擴(kuò) 張 系 數(shù) 8 負(fù) 載名 稱 作 用 位 置 載 荷 細(xì) 節(jié)靜 應(yīng) 力 1: 75 : N面實(shí) 體類 型 應(yīng) 用 法 向 力值結(jié) 果最 小 應(yīng) 力 最 大 應(yīng) 力7.667e-003N/m2 2.516e+006N/m2 最 小 位 移 量 最 大 位 移 量0.000 000e mm 6.037 004e mm 9 最 小 應(yīng) 變 值 最 大 應(yīng) 變 值1.166 013e 2.908 005e對(duì) 該 零 件 進(jìn) 行 了 SolidWorks仿 真 受 力 分 析 。 零 件 定 義 為 真 實(shí) 加 工 所 用 材 料 ， 并 按 照 真 實(shí) 的 裝 配 關(guān) 系 定 義 零 件 ， 加 載 實(shí) 際 所 受 靜 應(yīng) 力 。 分 析 應(yīng) 力 對(duì) 零 件 的 形 狀 位 移 等 參數(shù) 的 影 響 ， 由 圖 中 結(jié) 果 顯 示 我 們 可 知 。 位 移 ， 應(yīng) 力 等 變 量 都 在 我 們 零 件 的 材 料 和 結(jié) 構(gòu)的 安 全 范 圍 內(nèi) 。 為 保 證 安 全 ， 實(shí) 際 工 作 中 可 能 會(huì) 出 現(xiàn) 作 用 力 超 出 范 圍 內(nèi) 的 情 況 。 故 對(duì)于 分 析 采 用 了 范 圍 性 分 析 ， 結(jié) 果 零 件 在 額 定 數(shù) 值 到 超 出 額 定 數(shù) 值 50%范 圍 內(nèi) 安 全 。2.3.2支 撐 桿 的 強(qiáng) 度 校 核 計(jì) 算根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 分 析 本 移 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 共 上 下 平 臺(tái) 采 用 四 組 共 八 根 支 撐 桿 連 接 ， 同 樣 采 用 四 周均 布 的 排 列 方 式 。 目 的 在 于 載 荷 均 布 ， 避 免 應(yīng) 力 集 中 的 情 況 。 同 樣 的 機(jī) 構(gòu) 部 件 受 力 情況 一 樣 。 這 樣 更 有 利 于 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 。F=G/8=300/8=37.5N 10 : . : . : / : . 0 0154398 kg5 71843e 006 m 32700 kg m 30 15131 N質(zhì) 量體 積密 度重 量材 料 參 數(shù) : : : . / : . / : . / : . : / : . / : . /: 1060von Mises2 75742e 007 N m 26 89356e 007 N m 26 9e 010 N m 20 332700 kg m 32 7e 010 N m 22 4e 005 K elvin合 金名 稱 線 性 彈 性 同 向 性模 型 類 型 最 大 應(yīng) 力默 認(rèn) 失 敗 準(zhǔn) 則屈 服 強(qiáng) 度張 力 強(qiáng) 度彈 性 模 量泊 松 比質(zhì) 量 密 度抗 剪 模 量熱 擴(kuò) 張 系 數(shù) 結(jié) 果最 小 應(yīng) 力 最 大 應(yīng) 力2.291 005 / 2e N m 6.229 005 / 2e N m 11 最 小 位 移 量 最 大 位 移 量0.000 000e mm 6.059 004e mm 最 小 應(yīng) 變 值 最 大 應(yīng) 變 值3.437 006e 7.018 006e 對(duì) 該 零 件 進(jìn) 行 了 SolidWorks仿 真 受 力 分 析 。 零 件 定 義 為 真 實(shí) 加 工 所 用 材 料 ， 并 按 12 照 真 實(shí) 的 裝 配 關(guān) 系 定 義 零 件 ， 加 載 實(shí) 際 所 受 靜 應(yīng) 力 。 分 析 應(yīng) 力 對(duì) 零 件 的 形 狀 位 移 等 參數(shù) 的 影 響 ， 由 圖 中 結(jié) 果 顯 示 我 們 可 知 。 位 移 ， 應(yīng) 力 等 變 量 都 在 我 們 零 件 的 材 料 和 結(jié) 構(gòu)的 安 全 范 圍 內(nèi) 。 為 保 證 安 全 ， 實(shí) 際 工 作 中 可 能 會(huì) 出 現(xiàn) 作 用 力 超 出 范 圍 內(nèi) 的 情 況 。 故 對(duì)于 分 析 采 用 了 范 圍 性 分 析 ， 結(jié) 果 零 件 在 額 定 數(shù) 值 到 超 出 額 定 數(shù) 值 50%范 圍 內(nèi) 安 全 。 13 3 提 升 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)現(xiàn) 代 化 物 流 倉(cāng) 儲(chǔ) 中 心 通 常 會(huì) 考 慮 更 有 效 利 用 空 間 ， 所 以 在 空 間 設(shè) 計(jì) 中 大 都 會(huì) 采 用空 間 立 體 化 倉(cāng) 庫(kù) 設(shè) 計(jì) ， 為 滿 足 現(xiàn) 場(chǎng) 工 作 需 求 我 們 的 設(shè) 備 應(yīng) 具 備 新 的 功 能 能 夠 實(shí) 現(xiàn)升 降 。剪 叉 式 液 壓 升 降 臺(tái) 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 承 載 量 大 、 安 裝 空 間 小 、 自 動(dòng) 化 程 度 高 且 易 于實(shí) 現(xiàn) 集 中 控 制 等 特 點(diǎn) ， 因 此 在 現(xiàn) 代 物 流 、 航 空 、 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 線 等 場(chǎng) 合 中 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。剪 叉 機(jī) 構(gòu) 由 兩 根 中 間 用 樞 軸 連 接 ， 可 在 平 面 內(nèi) 相 互 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 剪 桿 組 成 ， 每 根 剪 桿 又 可 以認(rèn) 為 由 兩 段 一 端 鉸 接 和 一 端 固 接 的 梁 單 元 連 接 而 成 。 剪 桿 作 為 機(jī) 構(gòu) 折 疊 變 化 的 對(duì) 象 ，鉸 點(diǎn) 約 束 剪 桿 的 變 化 ， 折 疊 過 程 既 剪 桿 圍 繞 鉸 點(diǎn) 旋 轉(zhuǎn) ， 最 后 達(dá) 到 指 定 位 置 ， 從 而 完 成一 個(gè) 折 疊 過 程 。 提 升 機(jī) 構(gòu) 3D效 果 圖 如 下 ： 圖 3 .1 提 升 機(jī) 構(gòu)3.1 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 的 選 擇參 考 公 式 ： 9550TNP （ 3.1）其 中 T為 扭 矩 ,N為 輸 出 轉(zhuǎn) 速30N （ 3.2）VR （ 3.3） 其 中 V=0 .1 m/s計(jì) 算 得 ： 0.1 4.4rad/s0.0225 14 N =30 4.43.14 4 2 rpm電 機(jī) 取 最 大 扭 矩 時(shí) ， 按 照 轉(zhuǎn) 速 為 1400rpm計(jì) 算 。所 以 ： 所 需 牽 引 力 5 25 9.8 294F N （ ）作 用 在 齒 輪 上 轉(zhuǎn) 矩 294 0.065 19.11 /T N m 提 升 功 率 294 0.05 14.7P W 電 機(jī) 輸 出 扭 矩 T= 19.11/35=0.54N/m電 機(jī) 輸 出 功 率 P= 0.54 1400/9550 =0.08KW通 過 查 表 比 較 輸 出 功 率 與 轉(zhuǎn) 速 選 擇 德 馬 克 60 6430 5D M R A E 型 電 機(jī) 。如 下 ： 圖 3.2德 馬 克 電 機(jī)3.2減 速 器 的 選 擇因 為 ： 12i 1400=i 42 =3 3故 所 需 減 速 比 為 33。 同 時(shí) 為 實(shí) 現(xiàn) 提 升 機(jī) 構(gòu) 的 自 鎖 功 能 ， 選 擇 渦 輪 蝸 桿 減 速 器 ， 根 據(jù)載 荷 查 表 選 用 選 擇 選 用 30Rv 型 蝸 輪 蝸 桿 減 速 器 。如 表 3.1 15 表 3.1減 速 器 參 數(shù) 在 提 升 重 物 的 過 程 中 ， 由 于 現(xiàn) 場(chǎng) 環(huán) 境 的 不 確 定 性 ， 所 以 可 能 需 要 將 工 件 提 升 到 不同 的 工 作 高 度 ， 或 者 達(dá) 到 不 同 的 高 度 抓 取 工 件 。 這 時(shí) 候 上 方 的 機(jī) 械 手 需 要 有 一 個(gè) 懸 停的 動(dòng) 作 。 若 系 統(tǒng) 不 配 備 自 鎖 裝 置 ， 僅 靠 電 機(jī) 完 成 該 功 能 ， 會(huì) 對(duì) 電 機(jī) 內(nèi) 芯 造 成 極 大 的 負(fù)擔(dān) ； 磨 損 甚 至 損 壞 。 這 樣 不 符 合 我 們 的 設(shè) 計(jì) 原 則 。 所 以 給 系 統(tǒng) 配 備 帶 自 鎖 功 能 的 減 速器 是 較 好 的 方 案 。 它 既 可 以 完 成 機(jī) 械 手 懸 停 的 動(dòng) 作 又 不 會(huì) 給 電 機(jī) 等 系 統(tǒng) 帶 來 負(fù) 擔(dān) 。表 3.2減 速 器 尺 寸 16 傳 動(dòng) 比 i=35。 當(dāng) 輸 入 轉(zhuǎn) 速 1i =1440rpm時(shí) ， 輸 出 轉(zhuǎn) 速 2i =47rpm。 可 承 載 轉(zhuǎn) 矩 20n/m。可 承 載 電 機(jī) 功 率 0.2kw。3.3軸 的 設(shè) 計(jì) 及 強(qiáng) 度 校 核軸 是 機(jī) 械 設(shè) 備 最 常 用 的 零 件 之 一 ， 支 承 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 是 其 主 要 作 用 ， 可 進(jìn) 行 動(dòng) 能 與 力的 傳 遞 。 按 軸 線 的 不 同 種 類 可 分 為 1.直 軸 ； 2.曲 軸 ； 3.軟 軸 。 軸 在 彎 矩 和 轉(zhuǎn) 矩 作 用下 會(huì) 變 應(yīng) 力 ， 在 軸 的 截 面 如 果 發(fā) 生 尺 寸 突 變 ， 那 么 在 該 截 面 就 會(huì) 會(huì) 產(chǎn) 生 應(yīng) 力 集 中 ，分 析 可 知 疲 勞 斷 裂 是 軸 主 要 失 效 形 式 。 疲 勞 強(qiáng) 度 校 核 是 必 不 可 少 的 步 驟 。 對(duì) 載 荷 發(fā) 生突 變 ， 這 種 突 變 可 能 是 載 荷 集 中 或 者 突 然 加 的 外 力 造 成 的 。 但 是 如 果 作 用 在 軸 的 力 是某 種 特 性 的 力 ， 這 種 力 接 近 或 者 是 靜 應(yīng) 力 。 在 這 樣 的 條 件 下 會(huì) 使 得 軸 產(chǎn) 生 塑 性 形 變 。 因 為 這 樣 的 特 點(diǎn) ， 我 們 在 設(shè) 計(jì) 軸 的 機(jī) 構(gòu) 同 時(shí) ， 還 要 考 慮 軸 的 強(qiáng) 度 不 足 導(dǎo) 致 的 失 效 。 所以 應(yīng) 對(duì) 軸 進(jìn) 行 校 核 ， 校 核 的 位 置 應(yīng) 選 取 載 荷 集 中 ， 或 者 可 能 發(fā) 生 應(yīng) 力 突 變 處 。 軸 結(jié) 構(gòu)設(shè) 計(jì) ； 軸 強(qiáng) 度 計(jì) 算 作 為 設(shè) 計(jì) 軸 的 重 要 工 作 內(nèi) 容 。3.3.1主 動(dòng) 軸 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算設(shè) 計(jì) 軸 的 三 維 效 果 圖 3.3 圖 3.3主 動(dòng) 軸計(jì) 算 軸 的 最 小 直 徑 ：公 式 如 下 ： 3 5d T （ 3.4）3d PA n （ 3.5） 17 其 中 ： d 計(jì) 算 剖 面 處 軸 的 直 徑 （ mm）T 軸 傳 遞 的 額 定 轉(zhuǎn) 矩 N mm（ ）9550000 /T P nP 軸 傳 遞 的 額 定 功 率 （ kW）N 軸 的 轉(zhuǎn) 速 （ r/min） 軸 的 許 用 剪 應(yīng) 力 (MPa)A 按 定 的 系 數(shù)根 據(jù) 電 機(jī) 參 數(shù) ， 取 ： P=0.08， N=300， =244， A=106得 到 軸 的 最 小 直 徑 3 0.08d=106 =6.8300 mm 因 為 軸 上 有 鍵 槽 ， 故 考 慮 安 全 強(qiáng) 度 應(yīng) 加 大 軸 徑 。 在 有 一 個(gè) 鍵 槽 的 時(shí) 候 ， 增 大 量 為3%； 兩 個(gè) 鍵 槽 時(shí) 7%； 三 個(gè) 鍵 槽 時(shí) 應(yīng) 增 大 10%。 所 以 計(jì) 算 得 ： mind =6.810%+6.8=7.5mm3.3.2軸 的 強(qiáng) 度 校 核根 據(jù) 電 機(jī) 的 輸 出 功 率 與 轉(zhuǎn) 速 配 合 減 速 器 的 參 數(shù) 可 知 軸 所 傳 遞 的 功 率 P和 轉(zhuǎn) 速 n，求 得 傳 給 軸 的 力 偶 e PM =9549n 。 作 用 于 齒 輪 上 的 力 分 解 為 圓 周 力 F和 徑 向 力 rF可 得 ： F= cosF N其 中 F=2 9 4 N 其 中 =2 0 所 以 ： cos 294 cos20 276F sinrF F 其 中 F=2 9 4 N 其 中 =2 0 sin 294 sin20 100rF F N 則 作 用 于 軸 線 上 的 F和 力 偶 矩 2Fd 。 因 為 0 xM 。可 得 ： 2Fd =2 eM （ 3.6）即 ： 276d 14.7=2 95492 42d=48mm根 據(jù) 軸 的 計(jì) 算 簡(jiǎn) 圖 ， 計(jì) 算 出 扭 矩 ： T= e FM = 4de F 276 0.048M = 3.3 /m4 4d N 18 垂 直 面 內(nèi) 的 彎 矩 max ry F abM l ；水 平 平 面 內(nèi) 的 彎 矩 maxz FabM l 。根 據(jù) 軸 的 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 可 知 ：0.039 0.114 0.153a b l 即 ： 100 0.039 0.114max 29.050.153ry F abM l 276 0.039 0.114max 77.380.153. z FabM l 軸 在 AE 段 內(nèi) 各 個(gè) 截 面 上 的 扭 矩 都 相 等 ， 但 在 截 面 E 上 的 yzM M和 為 極 值 。 所 以 本 零件 軸 的 危 險(xiǎn) 截 面 為 截 面 E。 合 成 彎 矩 ： 2 2zyM M M （ 3.7）2 229.05 77.38 =82.65 其 作 用 力 的 平 面 與 矢 量 M所 在 平 面 相 互 垂 直 .根 據(jù) 第 三 強(qiáng) 度 理 論 ： 22ca= 4 （ 3.8）其 中 ： 0.3 d 為 軸 的 直 徑 = MW2TW 所 以 整 理 可 得 ： 222 2ca 1= 4 2 M TM TW W W 其 中 ： ca 軸 的 計(jì) 算 應(yīng) 力M 軸 所 受 彎 矩T 軸 所 受 扭 矩W 軸 抗 彎 截 面 系 數(shù) 19 表 3.3彎 、 扭 界 面 系 數(shù) 公 式 根 據(jù) 表 3.3 可 知 23 bt d-td32 2dW （ 3.9） 1 許 用 應(yīng) 力表 3.4鋼 件 許 用 應(yīng) 力 20 根 據(jù) 表 3.4 可 知 1 =235即 ： 2 22 2ca 2 23 382.65 0.3*3.1= =210.53 235bt d-t 0.005*0.004 0.045-0.004d 3.14*0.02532 2d 32 20.045M T 圖 3.4彎 矩 圖 。圖 3.5扭 矩 圖 21 （ 2） 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 校 核 ： 圖 3.6傳 動(dòng) 軸 校 核 參 數(shù)由 計(jì) 算 結(jié) 果 可 知 ， 軸 所 受 應(yīng) 力 值 小 于 許 用 應(yīng) 力 。 證 明 在 負(fù) 載 方 面 ， 軸 的 強(qiáng) 度 達(dá) 到我 了 我 們 的 設(shè) 計(jì) 要 求 。 表 3.5中 ， 對(duì) 于 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 速 度 極 限 進(jìn) 行 了 計(jì) 算 ， 實(shí) 際 的 轉(zhuǎn) 速 小 于 軸 的 計(jì) 算 安 全 轉(zhuǎn) 速 ， 所 以 在 旋 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 方 面 ， 本 軸 的 設(shè) 計(jì) 也 達(dá) 到 了 參 數(shù) 要 求 。 所 以 設(shè)計(jì) 的 軸 強(qiáng) 度 校 核 通 過 。3.4剪 叉 升 降 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì)3.4.1機(jī) 構(gòu) 自 鎖 條 件 判 別機(jī) 構(gòu) 整 體 簡(jiǎn) 化 圖 如 下 ： 圖 3.7機(jī) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖我 們 設(shè) 圖 中 主 動(dòng) 桿 與 平 臺(tái) 夾 角 為 ， 機(jī) 構(gòu) 所 承 擔(dān) 總 壓 力 為 G。 對(duì) 主 動(dòng) 桿 進(jìn) 行 受 力 22 分 析 ： 圖 3.8受 力 分 析 由 圖 3.8進(jìn) 行 受 力 分 析 可 知 ：cos yF F ； sin xF F 其 中 由 表 3.3 0.6 323T F N 可 知 ， 計(jì) 算所 以 ： 323cos = 1294 由 此 我 們 可 知 該 機(jī) 構(gòu) 的 自 鎖 條 件 為 0 ， 故 在 實(shí) 際 工 作 中 這 種 情 況 表 示 兩 連 桿重 合 ， 機(jī) 構(gòu) 達(dá) 到 最 低 高 度 。 在 這 個(gè) 時(shí) 候 無 論 電 機(jī) 輸 出 多 大 的 動(dòng) 力 都 不 能 使 得 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn)動(dòng) 狀 態(tài) 發(fā) 生 改 變 ， 機(jī) 構(gòu) 自 鎖 。 為 避 免 這 樣 的 情 況 發(fā) 生 ， 我 們 需 要 對(duì) 機(jī) 構(gòu) 行 程 進(jìn) 行 限 位 ，同 時(shí) 另 一 個(gè) 問 題 我 們 需 要 考 慮 的 是 機(jī) 構(gòu) 的 中 間 軸 與 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 限 位 。 因 為 電 機(jī) 與 軸 的 限位 包 含 了 兩 連 桿 的 角 度 限 位 ， 所 以 機(jī) 構(gòu) 的 限 位 只 需 考 慮 剪 叉 機(jī) 構(gòu) 的 中 間 軸 與 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 間 的 干 涉 。3.4.2連 桿 的 強(qiáng) 度 校 核從 系 統(tǒng) 角 度 分 析 ， 當(dāng) 系 統(tǒng) 處 于 最 低 位 置 時(shí) 受 力 最 大 。 此 時(shí) ： Ay ByF F =G/4。 故 ：此 時(shí) 為 連 桿 的 危 險(xiǎn) 位 置 ， 對(duì) 連 桿 進(jìn) 行 受 力 分 析 以 及 強(qiáng) 度 校 核 。對(duì) 于 連 桿 ： Ay ByF F =75N 23 :1.96325 :0.000727129 3:2700 / 3:19.2398 kg mkg mN質(zhì) 量體 積密 度重 量材 料 參 數(shù) 5: : : 7.2 010 / 2: 0.33 : 2700 / 3: 2.7 010 / 2: 2.5 005 /: LFe N mkg me N me Kelvin鋁 合 金 板名 稱 線 性 彈 性 同 向 性模 型 類 型 未 知默 認(rèn) 失 敗 準(zhǔn) 則彈 性 模 量泊 松 比質(zhì) 量 密 度抗 剪 模 量熱 擴(kuò) 張 系 數(shù) 負(fù) 載載 荷 名 稱 作 用 載 荷 細(xì) 節(jié)靜 應(yīng) 力 1: 75 : N面實(shí) 體類 型 應(yīng) 用 法 向 力值結(jié) 果最 小 載 荷 最 大 載 荷2.902 001 / 2e N m 1.435 005 / 2e N m 24 最 小 位 移 最 大 位 移0.000 000e mm 6.085 003e mm 最 小 應(yīng) 變 量 最 大 應(yīng) 變 量3.189 009e 1.459 006e 25 對(duì) 該 零 件 進(jìn) 行 了 SolidWorks仿 真 受 力 分 析 。 零 件 定 義 為 真 實(shí) 加 工 所 用 材 料 ， 并 按照 真 實(shí) 的 裝 配 關(guān) 系 定 義 零 件 ， 加 載 實(shí) 際 所 受 靜 應(yīng) 力 。 分 析 應(yīng) 力 對(duì) 零 件 的 形 狀 位 移 等 參數(shù) 的 影 響 ， 由 圖 中 結(jié) 果 顯 示 我 們 可 知 。 位 移 ， 應(yīng) 力 等 變 量 都 在 我 們 零 件 的 材 料 和 結(jié) 構(gòu)的 安 全 范 圍 內(nèi) 。 為 保 證 安 全 ， 實(shí) 際 工 作 中 可 能 會(huì) 出 現(xiàn) 作 用 力 超 出 范 圍 內(nèi) 的 情 況 。 故 對(duì)于 分 析 采 用 了 范 圍 性 分 析 ， 結(jié) 果 零 件 在 額 定 數(shù) 值 到 超 出 額 定 數(shù) 值 50%范 圍 內(nèi) 安 全 。3.5 軸 承 壽 命 校 核軸 承 是 機(jī) 械 設(shè) 備 中 常 用 的 零 件 之 一 ， 標(biāo) 準(zhǔn) 件 。 它 的 工 作 形 式 幾 乎 都 與 軸 承 配 合 使用 。 在 不 同 的 工 作 環(huán) 境 下 ， 軸 與 軸 承 需 要 形 成 不 同 的 配 合 方 式 以 完 成 不 同 功 能 。 最 常見 的 配 合 方 式 為 過 渡 配 合 ， 當(dāng) 然 還 有 間 隙 和 過 盈 配 合 。 本 機(jī) 構(gòu) 中 的 配 合 方 式 選 用 的 是 過 渡 配 合 。 軸 承 最 常 見 的 失 效 形 式 為 發(fā) 生 了 塑 性 變 形 ， 發(fā) 生 變 形 的 位 置 通 常 在 軸 承 內(nèi)的 滾 動(dòng) 體 與 外 圈 接 觸 位 置 。 通 過 前 面 電 機(jī) 選 擇 計(jì) 算 與 軸 的 校 核 計(jì) 算 ，1.78 / 5 /r min r min ,滾 動(dòng) 體 （ 軸 ） 和 軸 承 接 觸 處 為 軸 承 受 力 最 大 點(diǎn) 。300P mg N 滾 子 軸 承 ， 靜 軸 向 系 數(shù) 0 0.30Y 0 0 0.30 300 90P Y A N 靜 載 荷 選 擇 軸 承 時(shí) ， 載 荷 安 全 系 數(shù) 00 300 2.31 1.6130CS P 其 中 0 1.6S 為 靜 載 荷 安 全 系 數(shù) ， 故 安 全 。 26 3.6鍵 的 選 擇 與 校 核鍵 將 兩 個(gè) 相 鄰 得 軸 與 齒 輪 ， 或 者 相 鄰 的 連 桿 等 部 件 聯(lián) 成 一 體 化 可 拆 聯(lián) 接 ， 這 是 軸與 齒 輪 或 連 桿 之 間 常 用 的 聯(lián) 接 方 式 。 鍵 是 標(biāo) 準(zhǔn) 件 ， 按 照 外 部 形 狀 的 不 同 可 以 分 為 1、 平鍵 ； 2、 半 圓 鍵 3、 斜 鍵 。為 保 證 對(duì) 與 它 配 合 工 作 的 零 部 件 不 造 成 強(qiáng) 度 負(fù) 擔(dān) ， 它 的 截 面 尺 寸 b h 應(yīng) 根 據(jù) 實(shí) 際軸 徑 從 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 表 中 查 取 ， 按 擠 壓 強(qiáng) 度 條 件 ， 如 果 用 于 動(dòng) 聯(lián) 接 還 需 要 考 慮 其 耐 磨 性 。當(dāng) 單 鍵 強(qiáng) 度 不 夠 時(shí) ， 可 用 雙 鍵 設(shè) 計(jì) 。選 擇 鍵 5 5 GB1095-79其 參 數(shù) 為 5, 5, 12b h L 查 得 2/150125 mmN p 2/02.65481160 51500042 mmNdklTp 因 pp ， 故 安 全 。 27 4 機(jī) 械 手 設(shè) 計(jì)4.1鎖 緊 原 理機(jī) 械 手 由 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) ； 傳 動(dòng) 件 ； 手 指 執(zhí) 行 件 等 部 件 組 成 。 鎖 緊 動(dòng) 作 由 一 系 列 機(jī) 構(gòu) 共同 配 合 完 成 。 機(jī) 械 手 采 用 伺 服 電 機(jī) 作 為 動(dòng) 力 源 ， 帶 動(dòng) 齒 輪 轉(zhuǎn) 動(dòng) 將 動(dòng) 力 輸 出 至 機(jī) 械 手 傳動(dòng) 件 ， 一 根 連 桿 為 軸 另 一 根 給 手 指 一 個(gè) 拉 力 。 讓 其 繞 軸 旋 轉(zhuǎn) ， 兩 邊 同 時(shí) 進(jìn) 行 ， 逐 漸 兩只 手 靠 近 ， 完 成 鎖 緊 動(dòng) 作 。 抓 取 工 件 時(shí) ， 靠 近 工 件 的 動(dòng) 作 跟 隨 移 動(dòng) 平 臺(tái) 完 成 。 然 后 與工 件 接 觸 夾 緊 。 靠 接 觸 面 的 摩 擦 力 將 工 件 夾 起 ， 完 成 機(jī) 械 手 的 抓 取 工 作 。設(shè) 計(jì) 機(jī) 械 手 三 維 結(jié) 構(gòu) 如 下 ： 圖 4.1機(jī) 械 手4.2機(jī) 械 手 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 計(jì) 算 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 的 選 擇由 圖 4.1受 力 分 析 可 知 ：G=N1 2 2NF F 有 ： 1 2 50 252F F N根 據(jù) 扭 矩 平 衡 ： 1F 2 0 5 = lT 3 225 20532lT =1 6 0 .1 N 28 電 機(jī) 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 NT =FR=160.10.015=2.4N/mVR （ 4.1）其 中 V=0.1m/s計(jì) 算 得 ： 0.2 0.96rad/s0.205 N =30 0.963.14 9 .1 7 rpm電 機(jī) 軸 驅(qū) 動(dòng) 齒 輪 與 機(jī) 械 手 齒 輪 傳 動(dòng) 比 10i電 機(jī) 輸 出 扭 矩 T= 2.410 =0.24N/m 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 9.17 10 91.7N rpm 電 機(jī) 輸 出 功 率 P= 0.24 91.79550 =0.02KW故 選 用 VRSP型 機(jī) 械 手 專 用 電 機(jī) 。 其 參 數(shù) 參 考 下 圖 ： 圖 4.2電 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 圖機(jī) 是 為 了 機(jī) 械 手 而 專 門 設(shè) 計(jì) 的 電 機(jī) ， 它 的 優(yōu) 點(diǎn) 在 于 體 型 較 小 ， 但 是 能 夠 輸 出 足 夠的 動(dòng) 力 。 在 保 證 了 完 成 工 作 的 同 時(shí) 又 減 少 了 自 身 的 重 量 能 耗 等 ， 對(duì) 于 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 負(fù) 擔(dān)減 小 ， 同 時(shí) 也 降 低 了 成 本 ， 增 加 了 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 29 4.3機(jī) 械 手 強(qiáng) 度 校 核 ：4.3.1手 架該 零 件 作 為 機(jī) 械 手 的 承 載 部 件 ， 它 的 強(qiáng)