基于PLC控制的面粉碼垛機(jī)設(shè)計(jì)【碼垛機(jī)械手】【面粉搬運(yùn)與碼垛】【含三維圖Proe及CAD圖紙】
基于PLC控制的面粉碼垛機(jī)設(shè)計(jì)【碼垛機(jī)械手】【面粉搬運(yùn)與碼垛】【含三維圖Proe及CAD圖紙】,碼垛機(jī)械手,面粉搬運(yùn)與碼垛,含三維圖Proe及CAD圖紙,基于,PLC,控制,面粉,碼垛,設(shè)計(jì),機(jī)械手,搬運(yùn),三維,Proe,CAD,圖紙
機(jī)電工
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目: 面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
專業(yè)班級(jí)：
指導(dǎo)教師：
2012 年 5 月 19 日
47
目錄
1 前言 1
1．1課題的背景 1
1.2課題的意義 1
1.3課題的設(shè)計(jì)目的 2
1. 4課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 2
2 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排和任務(wù)書(shū) 3
2.1設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 3
2.2設(shè)計(jì)任務(wù)分析 3
2.2.1本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 3
2.2.2碼垛機(jī)的技術(shù)要求 4
2.2.3尺寸及動(dòng)力分析 4
3 設(shè)計(jì)方案的確定 5
3.1總體方案的論證和選定 5
3.2主要部件方案的確定 7
3.2.1水平方向的移動(dòng)方案 7
3.2.2豎直方向的移動(dòng)方案 8
3.2.3繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)方案 8
3.2.4實(shí)現(xiàn)面粉袋交錯(cuò)放置的方案確定 8
4 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 9
4.1齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
4.1.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇 9
4.1.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí) 10
4.1.3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10
4.1.4.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù) 13
4.2 絲杠的設(shè)計(jì)與校核 13
4.2.1，螺桿和螺母材料的選擇 13
4.2.2.螺桿螺紋數(shù)據(jù)的初步設(shè)計(jì)與校核 13
4.2.3.螺母的參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)校核 17
4.3 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的齒輪的設(shè)計(jì)與校核 18
4.3.1驅(qū)動(dòng)齒輪的電動(dòng)機(jī)的選擇 18
4.3.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí) 19
4.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 19
4.3.4計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù) 22
4.4驅(qū)動(dòng)手爪上下移動(dòng)的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22
4.4.1.驅(qū)動(dòng)蝸桿傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇 23
4.4.2選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí) 23
4.4.3.校核齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度 23
4.4.4.計(jì)算齒輪的幾何尺寸參數(shù) 25
4.4.5齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算 25
4.5間歇機(jī)構(gòu)（不完全齒輪）的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25
4.5.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇 25
4.5.2.不完全齒輪布滿齒后的齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 26
4.5.2.1.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí) 26
4.5.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 27
4.5.2.3.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù) 29
4.5.3不完全齒輪的周節(jié)數(shù)值與首，末齒齒頂高系數(shù)的確定 30
4.5.4.連續(xù)傳動(dòng)性能的校核 31
4.5.5.鎖止弧的設(shè)計(jì) 31
4.5.6.主動(dòng)輪在相鄰兩鎖止弧之間的齒數(shù) 35
4.5.7.不完全齒輪靜止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定 35
4.5.8.繪制工作圖 36
4.6 軸的設(shè)計(jì)與校核 36
5 設(shè)備的安裝與調(diào)試 38
5.1 設(shè)備的安裝 38
5.2設(shè)備的調(diào)試 39
6 設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng) 40
畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
1 前言
1．1課題的背景
近幾年來(lái)，碼垛機(jī)市場(chǎng)發(fā)展十分迅速。隨著科技的發(fā)展，碼垛機(jī)也經(jīng)過(guò)了幾年的快速發(fā)展，世界自動(dòng)化碼垛行業(yè)已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，與碼垛機(jī)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也都日漸完善，但是我國(guó)的碼垛機(jī)市場(chǎng)還遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)展成熟，并且有很大的發(fā)展空間。同一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們國(guó)家在這方面還有很大的差距。隨著科技的進(jìn)步，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制也在不斷地完善，碼垛機(jī)技術(shù)水平在提高、產(chǎn)品質(zhì)量在上升，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展，因此我國(guó)的碼垛機(jī)市場(chǎng)將會(huì)有更光明的前景。
現(xiàn)今，大多數(shù)用戶企業(yè)使用的碼垛方式有四種：一種是人工碼垛；第二種是使用傳統(tǒng)方式的碼垛機(jī)碼垛；第三種是使用碼垛機(jī)器人的方式碼垛；第四種是使用全自動(dòng)的碼垛設(shè)備來(lái)完成碼垛工作。由于一些經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件的原因，現(xiàn)在的企業(yè)使用比較多的還是傳統(tǒng)的碼垛方式，但就長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，全自動(dòng)碼垛機(jī)器人的發(fā)展空間不容小視。
面粉袋碼垛機(jī)就是將已裝好袋的面粉，按一定排列方式碼放在托盤(pán)上，自動(dòng)堆碼，并且可在堆碼多層后推出，然后被叉車運(yùn)往倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存。碼垛機(jī)的使用可大大地減少勞動(dòng)人員的數(shù)量和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，能最大限度的節(jié)省空間。在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的社會(huì)里，面粉袋碼垛機(jī)是面粉生產(chǎn)線中的一套必不可少的重要設(shè)備。
1.2課題的意義
①方便面粉的生產(chǎn)，提高面粉行業(yè)的生產(chǎn)效率，更加方便人們的生活。
②采用全自動(dòng)的面粉袋碼垛機(jī)使面粉袋碼垛方式的調(diào)整十分方便、簡(jiǎn)單。
③堆垛效率高，可大大節(jié)省人力資源，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
④自動(dòng)化程度高，能夠大大的提高生產(chǎn)效率。
1.3課題的設(shè)計(jì)目的
兩年的機(jī)械類基礎(chǔ)知識(shí)和一年半專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，使我們擁有了一定的機(jī)械知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是讓我們充分運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)完成自己所選題目所要求的設(shè)計(jì)，并對(duì)我們?nèi)臧氲膶W(xué)習(xí)成果做一個(gè)檢測(cè)。我選擇的課題是面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，是工程機(jī)械類設(shè)計(jì)，就是運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理，機(jī)械控制，機(jī)械制圖等知識(shí)來(lái)完成面粉袋碼垛機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及一些校核計(jì)算等工作，溫習(xí)和鞏固我們學(xué)過(guò)的知識(shí)，并且培養(yǎng)我們?cè)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械的能力。另外，可以培養(yǎng)我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中學(xué)會(huì)進(jìn)行調(diào)查研究、收集資料以及整理、分析、利用資料的能力；培養(yǎng)我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中學(xué)會(huì)查閱外有關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)并利用這些文獻(xiàn)的能力，從而提高自學(xué)能力。還能夠很好的培養(yǎng)我們積極主動(dòng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)的責(zé)任心和敢于創(chuàng)新的精神。
1. 4課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
本課題是面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容有
①該課題將要完成面粉袋碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)，該機(jī)用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碼垛操作，包括動(dòng)力傳遞、擺放機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，也包括電氣控制元件的選型。
②整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成總裝圖的設(shè)計(jì)、主要部裝和零件圖。
③手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)或者其它合適的機(jī)構(gòu)來(lái)完成。
④手爪在手臂上的水平移動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)軌移動(dòng)，絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，或者齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等來(lái)完成
⑤手爪相對(duì)于手臂上的滑塊的豎直方向的移動(dòng)，通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，或者齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。并且在采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)時(shí)需要兩個(gè)齒輪分別安裝在齒條的兩側(cè)，以防止齒條的受力不均造成損害。
⑥面粉袋在托盤(pán)上的90度交叉放置，通過(guò)不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)四袋面粉的井字形放置
2 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排和任務(wù)書(shū)
2.1設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
表2-11
序號(hào)
項(xiàng)目名稱
內(nèi)容要求
完成時(shí)間
備注
1
外文資料翻譯
按學(xué)校給定的格式及內(nèi)容要求進(jìn)行
2012.1.20～3.6
寒假期間基本完成
2
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告
包含參觀、實(shí)習(xí)、調(diào)研、搜集資料、方案分析比較和論證等內(nèi)容
2012.3.6～3.20
完成主要工作、預(yù)計(jì)工作進(jìn)度等
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)
按任務(wù)書(shū)要求完成
2012.3.21～5.25
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯分組及答辯安排
根據(jù)專業(yè)和設(shè)計(jì)題目類型進(jìn)行分組
2012.5.25~5.26
2.2設(shè)計(jì)任務(wù)分析
2.2.1本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)
①該課題將要完成面粉袋碼垛機(jī)設(shè)計(jì)，該機(jī)用于將面粉袋碼垛堆垛。需要設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碼垛操作，包括動(dòng)力傳遞、擺放機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，也包括電氣控制元件的選型。②整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成總裝圖的設(shè)計(jì)、主要部裝和零件圖。③ 使學(xué)生經(jīng)歷機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練，回顧以前所學(xué)知識(shí)，并綜合利用所學(xué)知識(shí)。本課題內(nèi)容包括機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沒(méi)有參考圖紙和資料，根據(jù)功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成規(guī)定任務(wù)。
2.2.2碼垛機(jī)的技術(shù)要求
空面粉袋尺寸為：900*500(長(zhǎng)*寬)（單位mm）;
裝完面粉后的尺寸：800*400*150（長(zhǎng)*寬*高） (單位mm);
碼垛數(shù)量：只考慮碼垛四袋面粉，即將四袋面粉呈井字型交叉放置在托盤(pán)上；
碼垛范圍：800*800*300（長(zhǎng)*寬*高）（單位mm）;
裝滿面粉后面粉袋重量：50kg;
面粉袋的90度交叉放置：通過(guò)間歇運(yùn)動(dòng)家機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)；
抓手形式：鏟子式，工作時(shí)將面粉袋從傳送帶的末端鏟起；
控制系統(tǒng)：整個(gè)機(jī)器需要控制系統(tǒng)的控制，但不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容。
2.2.3尺寸及動(dòng)力分析
碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)由x方向的移動(dòng)，z方向的移動(dòng)，繞z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和手爪的間歇運(yùn)動(dòng)。根據(jù)工作要求，設(shè)計(jì)碼垛機(jī)的總體尺寸x方向的手臂的長(zhǎng)度為1300mm;z方向立柱的高度1500mm;
整個(gè)面粉袋碼垛機(jī)需要四個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)工作需求都選用自帶減速器的減速電機(jī)，自行選擇減速電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，具體位置電機(jī)的選擇見(jiàn)后面的計(jì)算。
3 設(shè)計(jì)方案的確定
3.1總體方案的論證和選定
綜合考慮各方面因素，想出了以下幾種方案:
方案一：
如上圖所示，這種手臂和機(jī)身的配置形式是立柱式，適合于回轉(zhuǎn)型，俯仰型和屈伸型機(jī)械手，因而這是一種最常見(jiàn)的配置方式。這種配置形式的手臂可以在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小，工作范圍大的特點(diǎn)。立柱可以安裝在生產(chǎn)線的末端上，為一臺(tái)機(jī)床服務(wù)，也可以在立柱上添加加行走裝置，為多臺(tái)機(jī)床服務(wù)。如圖所示即為單臂的立柱式機(jī)械手，它可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)既需要抓持機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，也需要手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)。把抓持機(jī)構(gòu)安裝在大臂的前端，使手爪可以繞小臂轉(zhuǎn)動(dòng)，由于要求面粉袋在托盤(pán)上能交錯(cuò)放置，所以手爪的轉(zhuǎn)動(dòng)使用間歇機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但豎直方向的立柱可以固定不動(dòng)，豎直方向的移動(dòng)可以安置在小臂上，通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。水平方向的移動(dòng)通過(guò)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)來(lái)完成。這四個(gè)運(yùn)動(dòng)都用伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
方案二：
采用立柱式機(jī)械手來(lái)完成面粉袋的碼垛。豎直方向的運(yùn)動(dòng)采用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其它的設(shè)計(jì)內(nèi)容同上。但凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪不能做的太大，因此立柱的行程就不能保證達(dá)到要求的長(zhǎng)度。另外，大凸輪即使制造出來(lái)，也很難確保它的機(jī)械特性，從而影響到整個(gè)機(jī)器的使用壽命。
方案三：
如上圖所示，手臂與機(jī)身的配置形式為屈伸式的，小臂相對(duì)于大臂可以做屈伸運(yùn)動(dòng)，大臂又可相對(duì)于機(jī)身做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)。因此手臂夾持中心的運(yùn)動(dòng)軌跡為一空間曲線。這種配置方式能有效地利用空間，并能繞過(guò)障礙物夾持和送放工件，但機(jī)械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，無(wú)形中就增加了設(shè)計(jì)，加工，生產(chǎn)這種機(jī)械手的成本，也會(huì)使它的使用費(fèi)用比較高，超過(guò)了大多數(shù)企業(yè)的支付能力，不利于這種機(jī)械手的推廣利用。
方案四：
如圖所示，這是一種框架式碼垛機(jī)，在空間坐標(biāo)系中可實(shí)現(xiàn)沿x,y,z軸三個(gè)方向的移動(dòng)和繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證在各個(gè)方向和位置的面粉袋的夾持，并且轉(zhuǎn)動(dòng)的手爪可以實(shí)現(xiàn)面粉袋在托盤(pán)上的交錯(cuò)放置。導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)的是x,y軸方向的移動(dòng)，需要通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。Z軸方向的運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)螺旋機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。抓持機(jī)構(gòu)的安裝如圖所示，使手爪可以繞數(shù)值立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，由于要求面粉袋在托盤(pán)上能交錯(cuò)放置，所以手爪的轉(zhuǎn)動(dòng)使用間歇機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方案碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，但占地面積比較大，且控制裝置不好安裝。
方案五：
面粉袋在托盤(pán)上的放置要求呈90度交錯(cuò)放置，可以采用間歇機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而間歇機(jī)構(gòu)也可以安裝在托盤(pán)上，使托盤(pán)能夠在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)滿足碼垛的要求，這樣一來(lái)機(jī)械手的設(shè)計(jì)制造變得簡(jiǎn)單了一些，但托盤(pán)的設(shè)計(jì)制造卻變得復(fù)雜了，并且必要的時(shí)候還需要另一個(gè)控制系統(tǒng)，同時(shí)還使整個(gè)機(jī)構(gòu)的占地面積增大了，不能滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的保持結(jié)構(gòu)盡量緊湊，減少占有空間的要求。
方案六：
水平運(yùn)動(dòng)采用框架結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)，由伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。豎直方向的運(yùn)動(dòng)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，手抓的轉(zhuǎn)動(dòng)還由間歇機(jī)構(gòu)來(lái)完成。
以上各種碼垛機(jī)的控制系統(tǒng)都是由程序控制裝置和位置檢測(cè)裝置組成。程序控制裝置指揮機(jī)械手按規(guī)定的程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，如動(dòng)作順序，運(yùn)動(dòng)時(shí)間，運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)速度等；位置檢測(cè)裝置是檢測(cè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)是否到達(dá)了確定的位置。 碼垛機(jī)的主要控制元件，包括可編程控制器、變頻調(diào)速控制器、接近開(kāi)關(guān)，按鈕開(kāi)關(guān)和接線端子等。高品質(zhì)的硬件和由專家設(shè)計(jì)的專門(mén)控制軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高度的自動(dòng)化。完善的安全聯(lián)鎖機(jī)制，可以對(duì)設(shè)備和操作人員提供保護(hù)。圖形顯示觸摸屏使碼垛機(jī)操作簡(jiǎn)單，故障診斷容易，同時(shí)方便了檢修和維護(hù)。
抓持機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)要通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，電纜要用電刷。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中需求的電纜要使用運(yùn)動(dòng)電纜，并且用拖鏈保護(hù)，用鎖扣盡可能固定好電纜。
但綜合各方面因素考慮，發(fā)現(xiàn)方案二中大凸輪制造困難，并且很難確保它的機(jī)械特性，從而影響到整個(gè)機(jī)器的使用壽命；方案三中的機(jī)械手雖然自動(dòng)化程度非常高，但機(jī)械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，無(wú)形中就增加了設(shè)計(jì)，加工這種機(jī)械手的成本；方案四中框式碼垛機(jī)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，但占地面積比較大，且控制裝置不好安裝；方案五中將間歇機(jī)構(gòu)安裝在托盤(pán)上，減輕了手抓的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，但卻增大了托盤(pán)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，并且控制系統(tǒng)不能只用一套；方案六中連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但要設(shè)計(jì)一定的運(yùn)動(dòng)軌跡的連桿機(jī)構(gòu)卻不是一件簡(jiǎn)單的事，并且占用的空間比較大。所以方案一比較合適，自動(dòng)化程度比較高，并且占地面積比較小。
3.2主要部件方案的確定
3.2.1水平方向的移動(dòng)方案
手臂相對(duì)于立柱的運(yùn)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)，小齒輪為主動(dòng)輪，由減速電機(jī)帶動(dòng)，大齒輪是一個(gè)齒圈，套在立柱上的一定位置，與小齒輪完成嚙合，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足設(shè)計(jì)需求。
3.2.2豎直方向的移動(dòng)方案
手爪在手臂上的水平移動(dòng)采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)完成，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，大齒輪安裝在絲杠的一端，小齒輪為主動(dòng)輪，由減速電機(jī)帶動(dòng)，與大齒輪嚙合，從而帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)滿足設(shè)計(jì)要求。
3.2.3繞豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)方案
手爪相對(duì)于手臂的上下移動(dòng)通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，減速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)引起齒條的上下移動(dòng)，從而完成手抓的上下移動(dòng)，以適應(yīng)面粉袋高度的變化，更好的完成堆垛任務(wù)。
3.2.4實(shí)現(xiàn)面粉袋交錯(cuò)放置的方案確定
面粉袋在托盤(pán)上的90度交叉放置，通過(guò)采用不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，四個(gè)面粉袋成井字形放置，不完全齒輪的示意圖如下圖3-1所示
圖3-1
4 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
4.1齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇
（1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的R系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用RF系列減速電機(jī)。
（2）電動(dòng)機(jī)功率的確定
面粉袋碼垛機(jī)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，，；所以。
由減速電機(jī)到齒輪的傳動(dòng)的總效率，為齒輪傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的額定功率為.
(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由于單級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。
綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為RF37-DR63M4。
4.1.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí)
1）根據(jù)面粉袋碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；
2）手臂相對(duì)于立柱的旋轉(zhuǎn)速度并不高，故選用8級(jí)精度（GB10095—88）;
3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度達(dá)到240HBS,小齒輪的材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度達(dá)到280HBS,兩者材料硬度相差為40HBS，滿足設(shè)計(jì)要求。
5）取齒輪的傳動(dòng)比為,選小齒輪齒數(shù)=23，則大齒輪齒數(shù)=3.3*23=75.9,??；
6）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)。
4.1.3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為
（1）先試計(jì)算小齒輪的直徑，
其計(jì)算公式為
1）試選載荷系數(shù)=1.2;
2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
==
3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；
4）根據(jù)表10-6查得所選材料的彈性影響系數(shù)=189.8；
5）根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為=550Mpa ，=600Mpa;
6）小齒輪和大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
=60=60*13*1*（2*8*300*15）=5.616*
==
7）根據(jù)圖10-19取小齒輪和大齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。
8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則大小齒輪接觸疲勞許用應(yīng)力
9）將中較小的值代入計(jì)算公式得
10）小齒輪的圓周速度
11）小齒輪寬度
模數(shù)
齒高
則小齒輪齒寬與齒高比為
（2）.計(jì)算齒輪模數(shù)
1）根據(jù)圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，；
2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù);
3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力
4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.06m/s,齒輪精度為8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對(duì)于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級(jí)的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;
可得載荷系數(shù)
5)根據(jù)表10-5通過(guò)直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;
應(yīng)力校正系數(shù)。
6)小齒輪的
大齒輪的
所以大齒輪的數(shù)值大
7）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得
將計(jì)算所得的模數(shù)就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2. 5mm,根據(jù)以上計(jì)算所得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)
則大齒輪齒數(shù)，取
4.1.4.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)
（1）分度圓直徑
（2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑
（3）中心距
（4）齒輪寬度
取
4.2 絲杠的設(shè)計(jì)與校核
4.2.1，螺桿和螺母材料的選擇
查表5-11選擇螺桿的材料為40Cr,螺紋部分采用表面淬火處理；選擇螺母的材料為ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫青銅）。
4.2.2.螺桿螺紋數(shù)據(jù)的初步設(shè)計(jì)與校核
選用梯形螺紋，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB5796.3-86），試選螺桿螺紋的公稱直徑，則其對(duì)應(yīng)的其它參數(shù)為：螺距，中徑,小徑；
（1）螺紋升角和當(dāng)量摩擦角，及自鎖性校核
，則；
梯形螺紋的牙型角；
查表5-12知，螺桿-螺母材料為鋼-青銅的摩擦系數(shù)為，則當(dāng)量摩擦角；
由知螺桿螺旋副滿足自鎖條件。
(2)螺桿上螺紋的軸向力的確定
假設(shè)在手臂上移動(dòng)的手爪及其輔助機(jī)構(gòu)的質(zhì)量為m=150kg，在設(shè)計(jì)中考慮留出預(yù)留量，則徑向力，取，則；根據(jù)力的合成原理，知其軸向力；
（3）螺紋副耐磨性計(jì)算
如下圖所示：
螺旋副傳動(dòng)
螺紋工作面上的耐磨性條件是
根據(jù)螺桿螺母的材料和螺旋副的轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低，查表5-12，取滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力[p]=14Mpa,摩擦系數(shù)f=0.09;
對(duì)于整體螺母，磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不能過(guò)多，故取，，則；
對(duì)于梯形螺紋，h=0.5P=0.5*7=3.5mm;
則
所以此設(shè)計(jì)的螺紋滿足耐磨性要求。
同時(shí)，螺紋工作圈數(shù),顯然合格。
（4）驅(qū)動(dòng)力矩T，傳動(dòng)效率的計(jì)算
螺旋副的驅(qū)動(dòng)力矩，即
；
傳動(dòng)效率；
（5）螺桿的剛度校核
由表查得螺桿材料40Cr的彈性模量；
在長(zhǎng)度為1m左右的螺紋上，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩T和軸向載荷的作用而產(chǎn)生的螺距變化量的和，
根據(jù)下表
精度等級(jí)
5
6
7
8
9
10
15
30
55
110
得知設(shè)計(jì)的螺桿滿足精度要求。
(6)螺桿強(qiáng)度的計(jì)算
根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力，其強(qiáng)度條件為
螺桿所受的軸向壓力；
螺紋桿的小徑；
螺桿螺紋段的危險(xiǎn)截面面積A=；
螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)；
查表5-8知材料為40Cr的螺桿的屈服極限；再由表5-13得螺桿的許用應(yīng)力為；
將以上所得數(shù)據(jù)代入上式得
所以滿足強(qiáng)度要求。
(7)螺桿的穩(wěn)定性校核
螺桿的穩(wěn)定性條件為；對(duì)于傳導(dǎo)螺旋，螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)；在這里取。
臨界載荷，式中E為材料的彈性模量，E=2.06*Mpa;I為螺桿危險(xiǎn)界面的慣性矩，；由于螺桿的安裝處于兩端固定狀態(tài)，根據(jù)表5-14知螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)；螺桿的長(zhǎng)度;
則臨界載荷;
,所以設(shè)計(jì)的螺桿滿足穩(wěn)定性要求。
綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的螺桿螺紋的最終參數(shù)為公稱直徑，螺距，中徑,小徑，螺紋升角，當(dāng)量摩擦角。
4.2.3.螺母的參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)校核
（1）根據(jù)螺桿選擇螺母的螺紋參數(shù)為公稱直徑，中徑，小徑，螺距為。螺桿與螺母的螺紋精度配合為：。
（2）螺母的材料強(qiáng)度一般都低于螺桿的材料強(qiáng)度，所以要對(duì)螺母的螺紋牙進(jìn)行強(qiáng)度校核。如下圖所示，是將螺母的一圈螺紋沿其大徑展開(kāi)，則可將這看成是寬度為的懸臂梁
螺母螺紋圈的受力
螺紋牙危險(xiǎn)截面a-a的剪切強(qiáng)度條件為；
彎曲強(qiáng)度條件為；
螺紋牙根部的厚度；
彎曲力臂；
由表5-13查得螺母材料的許用切應(yīng)力；許用彎曲應(yīng)力；
螺紋工作圈數(shù)；
則螺母沒(méi)全螺紋所受的平均壓力；
根據(jù)剪切強(qiáng)度條件；
根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件；
所以設(shè)計(jì)的螺母滿足剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。
4.3 驅(qū)動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的齒輪的設(shè)計(jì)與校核
4.3.1驅(qū)動(dòng)齒輪的電動(dòng)機(jī)的選擇
（1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的S系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用SF系列減速電機(jī)。
（2）電動(dòng)機(jī)功率的確定
面粉袋碼垛機(jī)工作所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，，；所以。
由電動(dòng)機(jī)到絲杠螺母副的傳動(dòng)的總效率，為齒輪傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，為滑動(dòng)絲杠的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的額定功率為.
(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，螺母在絲杠上的移動(dòng)速度，則轉(zhuǎn)速，由于單級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。
綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為SF37-DR63L4。
4.3.2.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí)
1）根據(jù)絲杠螺母副的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；
2)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的速度并不高，故選用8級(jí)精度（GB10095—88）;
3)齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為230HBS，小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度275HBS,,兩者材料硬度差為45HBS;
4)選小齒輪齒數(shù)=20，則大齒輪齒數(shù)=3*20=60；
5)齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)。
4.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為
（1）先試計(jì)算小齒輪的直徑，
其計(jì)算公式為
1）試選載荷系數(shù)=1.4;
2）小齒輪的轉(zhuǎn)矩
==N·mm=1.88*N·mm
3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；
4）根據(jù)表10-6查得所選擇的齒輪材料的彈性影響系數(shù)=189.8；
5）根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞極限分別為=540Mpa， =580Mpa;。
6）大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
=60=60*127*1*（2*8*300*15）=5.49*
==
7）根據(jù)圖10-19取大小齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。
8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則接觸疲勞許用應(yīng)力
9）將中較小的值代入計(jì)算公式得
10）小齒輪的圓周速度
11）小齒輪寬度
模數(shù)
齒高
則小齒輪齒寬與齒高比為
（2）.計(jì)算齒輪模數(shù)
1）根據(jù)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞極限為；
2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù);
3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力
4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.3312m/s,齒輪精度為8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對(duì)于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級(jí)的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;
可得載荷系數(shù)
5)由表10-5查得齒形系數(shù) ;
應(yīng)力校正系數(shù)。
6)小齒輪的
大齒輪的
所以大齒輪的數(shù)值大
7）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得
將計(jì)算所得的模數(shù)就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.25mm,根據(jù)以上計(jì)算所得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)
則大齒輪齒數(shù)
4.3.4計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)
（1）分度圓直徑
（2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑
（3）中心距
（4）齒輪寬度
取
4.4驅(qū)動(dòng)手爪上下移動(dòng)的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.4.1.驅(qū)動(dòng)蝸桿傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇
（1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的S系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用SF系列減速電機(jī)。
（2）電動(dòng)機(jī)功率的確定
面粉袋碼垛機(jī)手抓的上下移動(dòng)所需的功率， ，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，，；所以。
由減速電機(jī)到齒輪的傳動(dòng)的總效率，為蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的額定功率為.
(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，齒條的上下移動(dòng)的速度，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。
綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為SF37-DR63M4。
4.4.2選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí)
1)根據(jù)面粉袋碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；
2）齒輪動(dòng)速度并不高，故選用8級(jí)精度（GB10095—88）;
3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240HBS；
4）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)；
5）選取齒輪齒數(shù)為，模數(shù)為。
4.4.3.校核齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度
校核公式為公式為
1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
==
2）由于齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；
3）齒輪的圓周速度
4）小齒輪寬度
齒高
則小齒輪齒寬與齒高比為
5）根據(jù)圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；
6）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù);
7）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力 ；
8)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.046m/s,齒輪精度為8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對(duì)于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為8級(jí)的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;
可得載荷系數(shù)
9)根據(jù)表10-5通過(guò)直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;應(yīng)力校正系數(shù)。
10)齒輪的
所以大齒輪的數(shù)值大
11）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得
則所選齒輪的齒數(shù)模數(shù)滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
4.4.4.計(jì)算齒輪的幾何尺寸參數(shù)
（1）分度圓直徑
（2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑
（3）齒輪寬度
4.4.5齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算
齒條的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度280HBS。
齒條的分度線和齒輪的分度圓永遠(yuǎn)是相切的，所以齒條的模數(shù)，壓力角。
則齒條的齒根高；
齒頂高。
4.5間歇機(jī)構(gòu)（不完全齒輪）的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.5.1.驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的選擇
（1）電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 按照設(shè)計(jì)要求，碼垛機(jī)的工作需求以及電動(dòng)機(jī)的最佳安裝位置，選用自帶減速器的R系列的減速電機(jī)。因?yàn)樾枰ㄌm裝置將減速電機(jī)固定，所以選用RF系列減速電機(jī)。
（2）電動(dòng)機(jī)功率的確定
面粉袋碼垛機(jī)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)所需的功率，式中;根據(jù)設(shè)計(jì)要求，，；所以。
由減速電機(jī)到齒輪的傳動(dòng)的總效率，為齒輪傳動(dòng)的效率，為滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，查表1-15（機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值）得，，則。那么減速電機(jī)的輸出功率。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的額定功率為.
(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，不完全齒輪是由大齒輪帶動(dòng)小齒輪的，小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，取不完全齒輪的傳動(dòng)比為，則大齒輪的轉(zhuǎn)速為，則電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為。
綜上所述所選的減速電機(jī)的型號(hào)為RF57R37-DR63S4。
4.5.2.不完全齒輪布滿齒后的齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.5.2.1.選定齒輪材料，類型，齒數(shù)及精度等級(jí)
1）根據(jù)間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)需要，選用直齒圓柱不完全齒輪傳動(dòng)；
2）齒輪的旋轉(zhuǎn)速度并不高，故選用7級(jí)精度（GB10095—88）;
3）齒輪材料的選擇，由表10-1選擇大齒輪材料為35SiMn，調(diào)制處理,小齒輪的材料為40Cr，調(diào)制處理，使兩者材料硬度差為30HBS，以滿足設(shè)計(jì)要求。
4)先選假想布滿齒后齒輪齒數(shù)。
5）齒輪的使用壽命為15年，設(shè)每年工作300天，每天工作8小時(shí)。
4.5.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為
（1）先試計(jì)算大齒輪的直徑，
其計(jì)算公式為
1）試選載荷系數(shù)=1.2;
2）大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
==
3）由于小齒輪做懸臂布置，所以根據(jù)表10-7選齒寬系數(shù)為=0.6；
4）根據(jù)表10-6查得所選材料的彈性影響系數(shù)=188.9；
5）根據(jù)表10-21d按齒輪的齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為=510Mpa ，=560Mpa;
6）小齒輪和大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
=60=60*2*1*（2*8*300*15）=8.64*
==
7）根據(jù)圖10-19取大齒輪和小齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)分別為。
8）取齒輪安全系數(shù)S=1.1，則接觸疲勞許用應(yīng)力
9）將中較小的值代入計(jì)算公式得
10）大齒輪的圓周速度
11）齒輪寬度
模數(shù)
齒高
則小齒輪齒寬與齒高比為
（2）.計(jì)算齒輪模數(shù)
1）根據(jù)圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，，；
2）根據(jù)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù);
3）取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，則由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力
4)根據(jù)小齒輪的圓周速度v=0.01632m/s,齒輪精度為7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)對(duì)于直齒輪，;依據(jù)表10-2查得使用系數(shù);根據(jù)表10-4用插值法查得精度為7級(jí)的齒輪傳動(dòng)，并且小齒輪懸臂布置時(shí)；由齒寬與齒高比，查圖10-13得;
可得載荷系數(shù)
5)根據(jù)表10-5通過(guò)直接查或用插值法球的得齒形系數(shù) ;
應(yīng)力校正系數(shù)。
6)大齒輪的
小齒輪的
所以大齒輪的數(shù)值大
7）代入設(shè)計(jì)計(jì)算公式得
將計(jì)算所得的模數(shù)就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,根據(jù)以上計(jì)算所得大齒輪的的分度圓直徑，算出大齒輪齒數(shù)
則小齒輪齒數(shù)
4.5.2.3.計(jì)算大小齒輪的幾何尺寸參數(shù)
（1）分度圓直徑
（2）齒頂圓直徑和齒根圓直徑
（3）中心距
（4）齒輪寬度
取
4.5.3不完全齒輪的周節(jié)數(shù)值與首，末齒齒頂高系數(shù)的確定
從動(dòng)輪的齒頂壓力角
則
從動(dòng)輪齒頂高系數(shù)時(shí)從動(dòng)輪齒頂圓齒槽所對(duì)中心角
假定，得從動(dòng)輪具有標(biāo)準(zhǔn)齒頂高，主動(dòng)輪為修正齒
頂高時(shí)，兩齒頂圓交點(diǎn)所對(duì)從動(dòng)輪中心角的一半為，
則可知從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度范圍內(nèi)包含的周節(jié)數(shù)
由于K為整數(shù)，所以取，
查表4-2-74由插值法得時(shí)，不產(chǎn)生齒頂干涉的主
動(dòng)輪末齒的齒頂高系數(shù)
在理論上，可使，但實(shí)際上考慮加工精度的影響，
為了保證進(jìn)入嚙合時(shí)不發(fā)生齒頂干涉，取因此取
4.5.4.連續(xù)傳動(dòng)性能的校核
由于不完全齒輪的首齒齒頂高在設(shè)計(jì)中被修正，為避免產(chǎn)生二次沖擊，需對(duì)其首齒與第二個(gè)齒的重合度進(jìn)行校核。
主動(dòng)輪齒頂壓力角
由于，所以能夠避免產(chǎn)生二次沖擊。
4.5.5.鎖止弧的設(shè)計(jì)
1）從動(dòng)輪鎖止弧的設(shè)計(jì)（如下圖4-1所示）
鎖止凹弧要留有0.5模數(shù)的齒頂厚，才能保證開(kāi)始嚙合點(diǎn)不會(huì)因磨損而有所變動(dòng)，凹弧所對(duì)的中心角為
當(dāng)凹弧圓心在主動(dòng)輪圓心時(shí)，凹弧半徑為
圖4-1
2)主動(dòng)輪鎖止凸弧的設(shè)計(jì)
主動(dòng)輪上鎖止凸弧的終點(diǎn)S落在兩齒輪的連心線上（如圖4-2所示），主動(dòng)輪上鎖止凸弧的起點(diǎn)T也落在兩齒輪的連心線上（如圖4-1所示），鎖止凸弧的半徑，其圓心在。
圖4-2
①確定鎖止凸弧終點(diǎn)S，即確定通過(guò)S點(diǎn)的向徑與剛開(kāi)始的那個(gè)齒的中線之間的夾角，如圖4-3所示
由于
所以，，則開(kāi)始嚙合點(diǎn)E與點(diǎn)重合，落在段上（如下圖3示）。
圖4-3
從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度，而動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度，則
②確定鎖止凸弧起點(diǎn)T：即確定通過(guò)T點(diǎn)的向徑與最后一個(gè)齒的中線之間的夾角，如圖1所示
兩輪在F點(diǎn)嚙合時(shí)，主動(dòng)輪上向徑與之間的夾角
主動(dòng)輪上齒頂圓的齒厚所對(duì)中心角的一半為
，
主動(dòng)輪最后一個(gè)齒的齒頂圓的壓力角
則
那么
4.5.6.主動(dòng)輪在相鄰兩鎖止弧之間的齒數(shù)
①當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，則在一次間歇運(yùn)動(dòng)中，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)角度內(nèi)包含的周節(jié)數(shù)；
②當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，則。
4.5.7.不完全齒輪靜止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定
不完全齒輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)輪的靜止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間是設(shè)計(jì)的主要參數(shù)之一。根據(jù)工作要求，取主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)輪完成間歇運(yùn)動(dòng)的次數(shù)N=4。
①當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，
②當(dāng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，
4.5.8.繪制工作圖
圖4-4
4.6 軸的設(shè)計(jì)與校核
與絲杠平行安裝的導(dǎo)軌的受力分析你及其強(qiáng)度的校核
（1）受力分析的簡(jiǎn)化圖如下圖所示
圖中;與水平方向的夾角；,。
列力平衡方程：
;
；
；
解以上方程組得;負(fù)號(hào)表示與假設(shè)的受力方向相反。
（2）做出彎矩圖（如下圖所示）
在導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為處，是導(dǎo)軌的危險(xiǎn)截面。
則導(dǎo)軌的彎曲截面系數(shù)W應(yīng)滿足的條件為，式中，導(dǎo)軌的材料為Q235鋼，；則。
選取工字型鋼，彎曲截面系數(shù)截面積。然后再在同時(shí)考慮軸力和彎矩的影響下對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，在危險(xiǎn)截面發(fā)生的最大壓應(yīng)力為
則可知最大壓應(yīng)力小于許用應(yīng)力，所以無(wú)需再選擇截面型號(hào)。
5 設(shè)備的安裝與調(diào)試
5.1 設(shè)備的安裝
a,先將立柱放在輸送帶后端合適的位置，用地膠螺栓將之固定，防止碼垛機(jī)在工作中的移動(dòng)。
b,組裝小臂：
①將齒輪齒條安裝在小臂的箱體的正確位置；
②安裝手爪軸，將齒條軸的下端與手爪軸用剖分式套筒連接，用螺釘將剖分套筒固定在一起；
③在小臂箱體的軸承座孔中先安裝定位軸承的套筒和套杯，然后將一個(gè)圓錐滾子軸承放入軸承座內(nèi)，再安裝不完全齒輪軸，與手爪軸用鍵連接，實(shí)現(xiàn)可以上下移動(dòng)但不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
④安裝兩一個(gè)軸承和軸承端蓋，并用螺釘將軸承端蓋和套杯固定在軸承座上，兩個(gè)軸承按“面對(duì)面”安裝；
⑤將從動(dòng)不完全齒輪安裝到不完全齒輪軸上，用鍵連接，其齒輪下端用雙圓螺母定位，峰值齒輪下滑；
⑥安裝不完全齒輪主動(dòng)輪，其齒輪軸是固定在減速電機(jī)的輸出軸上的，齒輪下端也用雙圓螺母定位。
c,將絲杠和與絲杠平行的手臂導(dǎo)軌安裝在小臂的相應(yīng)位置，并將絲杠的末端安裝在用螺釘固定在導(dǎo)軌末端的軸承座孔中，并安裝上軸承端蓋，用螺釘將之固定。
d,將以上組裝好的部分的手臂導(dǎo)軌的軸承座安裝在固定在地面上的立柱上，中間加墊片，以減少磨損。
e，在上步的軸承座中一次放入定位軸承的套筒，套杯，圓錐滾子軸承，套筒，另一個(gè)軸承和軸承端蓋，兩個(gè)軸承按“面對(duì)面”安裝，然后用螺釘將軸承端蓋和套杯固定在軸承座上。
f,在手臂導(dǎo)軌的另一端安裝軸承座，并使絲杠通過(guò)其中一個(gè)，然后再依次安裝上軸承，套筒和軸承端蓋，并用螺釘固定。
g，在絲杠靠近立柱的這一端安裝驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的從動(dòng)輪，并用雙圓螺母定位。
h,在支承絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承座的下端安裝驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的減速電機(jī)，并在減速電機(jī)的輸出軸上安裝齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪。
i，在手臂導(dǎo)軌的軸承座的下端安裝驅(qū)動(dòng)手臂繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)從動(dòng)輪的齒圈，并用緊定螺釘固定。
j，將與上一步的齒圈相嚙合傳動(dòng)的齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪安裝在減速電機(jī)的輸出軸的末端。
k,將控制系統(tǒng)安裝在立柱上，方便調(diào)節(jié)和控制。
5.2設(shè)備的調(diào)試
要確保運(yùn)轉(zhuǎn)前碼垛機(jī)滿足一下幾個(gè)條件：
（1）所有的軸承，齒輪，齒輪齒條及絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，減速器都要有足夠的潤(rùn)滑油；
（2）檢查和清理放在碼垛機(jī)上的安裝工具或其他的一些多余的零件等；
（3）全面仔細(xì)檢查面粉袋碼垛機(jī)的個(gè)部分是否完整無(wú)損；
（4）檢查所有的連接件，普通螺釘，緊定螺釘?shù)仁欠褚呀?jīng)預(yù)緊。
當(dāng)確定以上條件都已完成時(shí)，可先點(diǎn)動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，確定沒(méi)有問(wèn)題方可接通電源，通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)操作碼垛機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
6 設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)
為了延長(zhǎng)面粉袋碼垛機(jī)的使用壽命，減少不必要的磨損和零件損壞，必須做好對(duì)機(jī)器的定期維修和保養(yǎng)工作，只有這樣才能使面粉的生產(chǎn)得以更好，更快的進(jìn)行。
（1）每次啟動(dòng)碼垛機(jī)后，不能立即進(jìn)入工作狀態(tài)，要先空載運(yùn)行一段時(shí)間，袋及其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)之后才能進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。
（2）在沒(méi)有特殊情況的條件下，不能使機(jī)器帶負(fù)載停止運(yùn)行，以減少機(jī)器的損壞。
（3）碼垛機(jī)的操作人員，應(yīng)經(jīng)常檢查機(jī)器的各個(gè)部位，一旦發(fā)現(xiàn)有零件出現(xiàn)損傷或嚴(yán)重變形，要及時(shí)更換或做維修處理，以免造成不必要的事故。
（4）由于面粉袋碼垛機(jī)的運(yùn)行速度不高，所以齒輪的潤(rùn)滑用油脂潤(rùn)滑就能滿足要求，這就需要當(dāng)期的在齒輪上涂抹一定量的油脂，以保證齒輪傳動(dòng)得到很好的潤(rùn)滑。
（5）對(duì)于軸承的潤(rùn)滑，用油杯來(lái)完成，所以要求操作人員要定期向油杯中添加潤(rùn)滑油，以保證軸承潤(rùn)滑良好。
畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是讓我歡喜讓我憂呀從剛開(kāi)始的一頭霧水，沒(méi)有絲毫頭緒，到后來(lái)的確定設(shè)計(jì)方案，最后的瘋狂忙碌的作業(yè)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，基本上是經(jīng)歷了栓甜苦辣呀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中復(fù)習(xí)了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，也掌握了許多新的知識(shí)。剛開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面，由于所學(xué)的知識(shí)掌握得不大牢固，條理不太清晰，另一方面，所學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)都是零碎的，不能將它們合理有效系統(tǒng)的聯(lián)系在一起，當(dāng)看到設(shè)計(jì)題目時(shí)一下就懵了。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的看書(shū)，翻閱各種資料以及上網(wǎng)查資料，在老師的幫助下對(duì)題目進(jìn)行的分析和思考，終于有了一定的思路。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我學(xué)會(huì)如何通過(guò)所學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題，還學(xué)會(huì)了凡事要自己動(dòng)手，要善于觀察，生活的世界就是我們?cè)O(shè)計(jì)的源泉，同時(shí)也培養(yǎng)自己獨(dú)立解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)造性,為今后的學(xué)習(xí)工作打下了基礎(chǔ)
另外，我也從畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中掌握一些不同種類碼垛機(jī)結(jié)構(gòu)原理，工作原理等，也進(jìn)一步了解不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)適用于不同的場(chǎng)合，培養(yǎng)了正確的設(shè)計(jì)思想，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)是在沒(méi)有任何參考圖紙參考方案的前提下獨(dú)立完成的，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)的能力，也培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論課程，技術(shù)基礎(chǔ)課程，專業(yè)課的知識(shí)和實(shí)踐技能一起來(lái)分析和解決實(shí)際工作中的一般工程問(wèn)題的能力，使我建立了正確的設(shè)計(jì)思想學(xué)會(huì)了如何把三年多所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去。并進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)大和深化了我所學(xué)的基本理論，基本知識(shí)和基礎(chǔ)技能，提高了我的邏輯思維能力。
通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也看到了自己的不足，例如，學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)不能很好地綜合運(yùn)用，在畫(huà)圖中一些基本的結(jié)構(gòu)不能完整準(zhǔn)確的表達(dá)，對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握的不是很牢固，以至于在設(shè)計(jì)過(guò)程中走了很多彎路，浪費(fèi)了很多時(shí)間。既然發(fā)現(xiàn)了不足就要想辦法彌補(bǔ)，才能為自己以后的學(xué)習(xí)和工作打下更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，畢業(yè)設(shè)計(jì)剛好及提供了這樣一次機(jī)會(huì)?？傮w來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，我感覺(jué)收獲挺大的，雖然設(shè)計(jì)中也存在一些問(wèn)題，但我會(huì)繼續(xù)努力的。
致謝
經(jīng)過(guò)將近三個(gè)月的查資料、整理材料、畫(huà)圖、寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，今天終于順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，想了很久，寫(xiě)下這一段謝辭。
畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成，首先要感謝王志山老師，因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)是在王老師的悉心指導(dǎo)下完成的。王老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)等都對(duì)我影響深遠(yuǎn)。他耐心的教導(dǎo)我選用最佳的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸等等幫助我完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，也離不開(kāi)其它各位同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個(gè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)寫(xiě)作中，一些同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利的建議和意見(jiàn)，在他們的幫助下，才得以不斷的完善，最終幫助我完整的做完了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。 另外，還要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的諄諄教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識(shí)，這也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成的基礎(chǔ)。
通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多知識(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說(shuō)是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會(huì)記住很多的書(shū)本知識(shí)，但是通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問(wèn)題。
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