四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于 PLC 物料拾取裝置的設(shè)計(jì)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于 PLC 物料拾取裝置的設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)械工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化技術(shù) 學(xué)生姓名 梁凱 學(xué) 號(hào) 100920531 年級(jí) 2011 級(jí) 指導(dǎo)教師 熊瑞平 二 0 一四 年 四 月 三十 日四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于 PLC 物料拾取裝置的設(shè)計(jì)I基于 PLC 物料拾取裝置的設(shè)計(jì) 專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生:梁凱 指導(dǎo)老師:熊瑞平 摘 要機(jī)械工業(yè)是一個(gè)國家的重要產(chǎn)業(yè)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展無時(shí)不刻都在影響著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的進(jìn)步離不開機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個(gè)行業(yè)被其他國家的先進(jìn)技術(shù)影響的同時(shí)，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在新的市場需求的推動(dòng)下，對(duì)物料進(jìn)行改良和優(yōu)化是當(dāng)務(wù)之急。有大型物料拾取裝置生產(chǎn)企業(yè)對(duì)該裝置的安全指標(biāo)的有著一定生產(chǎn)的嚴(yán)格要求。在生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)，充分考慮到在設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少噪聲污染引起的振動(dòng)或不當(dāng)操作設(shè)備的現(xiàn)象等。國內(nèi)物料拾取裝置的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定主題保持一致?；?PLC 的物料拾取裝置的發(fā)展與人類社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān),所以本次的設(shè)計(jì)對(duì)于物料裝置的研究和發(fā)展來說具有現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵字：機(jī)械工業(yè) 拾取裝置 設(shè)備 PLC 現(xiàn)實(shí)意義四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 基于 PLC 物料拾取裝置的設(shè)計(jì)IIThe design of PLC based on the material pick-up deviceMajor:Studuent: SupervisorAbsraoteMachinery industry is the important industry of a country, the development of machinery industry all the time can affect the development of the national economy, the development of the progress of mankind cannot do without mechanical industry. In the environment of global economic development, China industries affected by other countries advanced technology at the same time, foreign enterprises and brand spread to more and more Chinese has become a reality. In the new market demand, product improvement and optimization is a pressing matter of the moment. A production enterprise of large material pickup device on the device of safety indicators have strict requirements of production. In the production equipment of enterprises, give full consideration to the possible problems in the operation of the equipment, so as to reduce the noise pollution caused by vibration or improper operation of equipment phenomenon. R D and manufacturing of domestic material pickup device with global appeal, economic, security and stability of the theme consistent. The material pick-up device for PLC's development and the progress of human society and the level of science and technology on the basis of closely related, so the research and development of the design for the material system has practical significance.KeyWords: sewingmachine Solidworks part modeling PLC movement simulation- 3 -目 錄1 概述 .51.1 課題研究的目的和意義61.2 拾取物料拾取裝置的發(fā)展趨勢131.3 SolidWorks 軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.132 基于 PLC 物料拾取裝置的概述 .152.1 基于 PLC 物料拾取裝置的組成部件..153 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) .163.1 電機(jī)及減速器的選用 183.1.1 確定運(yùn)行時(shí)間193.1.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速203.1.3 負(fù)載轉(zhuǎn)矩203.1.4 負(fù)載慣量213.1.5 電機(jī)轉(zhuǎn)矩223.2 梯形絲桿螺母副設(shè)計(jì) 223.2.1 材料選用原則 223.2.2 絲桿螺母強(qiáng)度的校核計(jì)算 233.2.3 滾珠絲桿螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 233.2.4 滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 243.2.5 滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 253.2.6 導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計(jì) .253.2.7 聯(lián)軸器的選擇 .263.2.8 軸承強(qiáng)度的校核..264 結(jié)論..27參考文獻(xiàn) 28致謝 29- 4 -1 概述1.1 課題研究的目的和意義由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)知識(shí)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識(shí)分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識(shí)的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們?cè)絹碓街匾暬A(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對(duì)專業(yè)合并的分化。機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個(gè)超級(jí)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)。現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械和機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計(jì)算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。大腦和手之間的人工智能和機(jī)械工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機(jī)械制造。在過去，各種機(jī)械離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運(yùn)算精度的進(jìn)化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進(jìn)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)械工程進(jìn)展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機(jī)械工程。在第十九世紀(jì)，機(jī)械工程的知識(shí)總量仍然是有限的，大學(xué)在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學(xué)科，稱為土木工程，下半場的- 5 -第十九個(gè)世紀(jì)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。在第二十世紀(jì)，隨著機(jī)械工程和知識(shí)增長的發(fā)展開始分解，機(jī)械工程專業(yè)，有分支機(jī)構(gòu)。在第二十世紀(jì)中期趨勢分解，在時(shí)間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)達(dá)到的峰值。由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識(shí)使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識(shí)的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。1.2 物料拾取裝置的發(fā)展趨勢國內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)物料拾取裝置基礎(chǔ)性能的實(shí)驗(yàn)以及基礎(chǔ)理論研究，克服和解決制造技術(shù)及其它存在的問題。提高物料拾取裝置運(yùn)動(dòng)速度。尤其是應(yīng)用于沖壓行業(yè)中的物料拾取裝置，以適應(yīng)提高生產(chǎn)率和符合生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決物料拾取裝置的運(yùn)動(dòng)速度和緩沖、定位技術(shù)。引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，培訓(xùn)專門技術(shù)人才，普及物料拾取裝置有關(guān)知識(shí)。盡快解決物料拾取裝置的定型設(shè)計(jì)、定點(diǎn)、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問題，推進(jìn)物料拾取裝置設(shè)計(jì)制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM ）準(zhǔn)化、系列化工作，以滿足國內(nèi)外市場的需求。目前工業(yè)物料拾取裝置的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，技術(shù)性能不斷提高，其發(fā)展趨勢是：擴(kuò)大物料拾取裝置在工業(yè)上的應(yīng)用、提高工業(yè)物料拾取裝置的工作性能、發(fā)展組合式物料拾取裝置、研制具有“視覺”和“觸覺”的“智能機(jī)器人”。1.3 SolidWorks 軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用SolidWorks 軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用二維 CAD 著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力，而三維設(shè)計(jì)是著眼于更好表達(dá)產(chǎn)品完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，使得一個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備各環(huán)節(jié)可以并行展開。而且三維設(shè)計(jì)可方便地設(shè)計(jì)出所見即所得的三維實(shí)體模型，并對(duì)其進(jìn)行裝配、過去模擬及干涉檢查，即在投入真實(shí)的生產(chǎn)之前就可以對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行物性分析及裝配測試等活動(dòng)。從而更好的滿足設(shè)計(jì)目的的要求，并大大縮短了產(chǎn)品的生命周期。SolidWorks 軟件是一個(gè)基于特征的參數(shù)化實(shí)體建模設(shè)計(jì)工具，是當(dāng)今世界完全基于NT/Windows 平臺(tái)的三維機(jī)械設(shè)計(jì) CAD 軟件系統(tǒng)主流產(chǎn)品。SolidWorks 軟件與其它基于特征的參數(shù)化三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，如 Pro/Engineer、UG 相比，具有Windows 的圖形界面和易于掌握的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，利用裝配建模技術(shù)可以將零件- 6 -模擬裝配起來，并可以對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的裝配干涉分析、運(yùn)動(dòng)仿真模擬、物性分析及有限無分析，還可以在裝配環(huán)境中對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)、編輯及修改。利用這些功能，能有效地避免產(chǎn)品設(shè)計(jì)中經(jīng)常帶來的尺寸不匹配、零件干涉等問題。2 基于 PLC 物料拾取裝置的概述2.1 基于 PLC 物料拾取裝置的組成部件通過市場調(diào)研，我們決定設(shè)計(jì)一種基于 PLC 物料拾取裝置（物料拾取裝置）。工作原理如圖 2—1 所示，拾取裝置工作時(shí)由步進(jìn)電機(jī)通過滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過滑塊前部的氣動(dòng)手指對(duì)工件的夾取與釋放的動(dòng)作來完成作為一個(gè)物料拾取裝置的全部動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)可靠，平穩(wěn)。圖 2—1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)- 7 -3.1電機(jī)及減速器的選用已知整個(gè)裝置上工件與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?3Kg，范圍為50mm~300mm，移動(dòng)速度為 1~2r/min。即：msG=mg20×1=NV-/in6.-3/具體的步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下:3.1.1 確定運(yùn)行時(shí)間本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 01(t-)6?Vl負(fù)載速度（m/min）Vl有速度可知每秒上升 50mm，.032=1.6??ls3.1.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速電 機(jī) ?VlnPBm為 絲 桿 導(dǎo) 程 ， 本 次 設(shè) 計(jì) 的 絲 桿 導(dǎo) 程 我 們 取 5，=5.0m240/in.5電 機(jī) ?VlnrPB3.1.3 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 0.3120.51.7329???BgMTLNm????式中： :0.32g.5m9摩 擦 系 數(shù) ， 取： 負(fù) 載 重 量 ，： 絲 桿 導(dǎo) 程 ，： 傳 動(dòng) 效 率 ， 取 KPB??3.1.4 負(fù)載慣量- 8 -上下垂直運(yùn)動(dòng)22 20.5().01679(.)????????PBJLMkgm?絲桿螺母慣量434527.8.23.0(.)322???BD?式中 :7.804m.2密 度 ， ?。?絲 桿 長 度 ， ?。?絲 桿 直 徑 ， 取BLD?總慣量23(.)??LMBJkg3.1.5 電機(jī)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 12()263.9(0.32)1.5601??????SNJLJMT Nmt??必須轉(zhuǎn)矩 ??.MTSNmS 為安全系數(shù)，這里取 1.0。根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機(jī)型號(hào)為 92BL-A，此無刷直流步進(jìn)電機(jī)廠家為南京森宇機(jī)電的產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下：- 9 -根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機(jī)型號(hào)為92BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為 0.4KW，額定轉(zhuǎn)矩為 1.3N.m，最大轉(zhuǎn)矩為 2.6N.m，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。電機(jī)大致圖如下：- 10 -外形尺寸 92x92x86，電機(jī)輸出軸徑為 14mm。3.2 梯形絲桿螺母副設(shè)計(jì)3.2.1 材料選用原則在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。這種材料的特性是機(jī)械，機(jī)械部分應(yīng)在正常工作條件下，其物理和化學(xué)性能，是保證其可靠性的基礎(chǔ)。一般的機(jī)械零件，主要考慮的是材料的機(jī)械性能；而非金屬材料零件，還應(yīng)考慮對(duì)零件性能的環(huán)境效應(yīng)。根據(jù)零件選擇的力學(xué)性能，首先要對(duì)工作條件的正確分析，形狀和大小和應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合這類零件的主要失效形式，對(duì)原發(fā)性和繼發(fā)性失效抗力指標(biāo)的實(shí)際使用中，由于物質(zhì)基礎(chǔ)。3.2.2 絲桿螺母強(qiáng)度的校核計(jì)算滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動(dòng)摩擦較大，所以磨損失效的主要形式?；境叽纾ㄖ睆綕L珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)力較大，還應(yīng)檢查滾珠絲桿和螺母的螺紋強(qiáng)度的危險(xiǎn)截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘?shù)囊?，檢查自鎖螺釘；傳動(dòng)精度，應(yīng)檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應(yīng)力的精度；滾珠絲桿長徑比大，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長滾珠絲桿轉(zhuǎn)速也應(yīng)該檢查的臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動(dòng)。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)型，工作條件和失效模式，選同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無需逐一檢查。表 2.1 螺旋傳動(dòng)的常用材料螺旋副材料牌號(hào) 應(yīng)用范圍Q235、Q275、45、50材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動(dòng)40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動(dòng)滾珠絲桿9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)- 11 -ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5材料耐磨性好，適用于一般傳動(dòng)螺母 ZCuAl9FeNi4Mn2ZCuZn25Al6Fe3Mn3材料耐磨性好，強(qiáng)度高，適用于重載、低速的傳動(dòng)。對(duì)于尺寸較大或高速傳動(dòng)，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金（1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為 2000N，支承間最大距離為 400mm，，要求定位精度為 0.001mm，滾珠絲桿的負(fù)荷包括運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。'0maxdHCfP3載荷性質(zhì)系數(shù)為 1df—?jiǎng)虞d荷硬度影響系數(shù)， =1'H'Hf—最大軸向載荷maxP定靜載荷為 C0 2000N，查表得使用壽命時(shí)間 T=15000h，初選絲桿螺距3t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速n/min10ax102Vnt′==由于絲桿螺距為 5，可選 W 系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列 W2005-2.5 圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計(jì)算，見表 2.6 所示：表 2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù)名 稱符 號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果（mm）公稱直徑 0d20螺 距 t5螺紋滾道接觸角 ??4- 12 -鋼球直徑 qd3.175螺紋滾道法面半徑R0.521.6qd=偏心距 e()sin0.49qeRb-=螺紋升角 ?04.37tarcgdp=?滾珠絲桿外徑 d(.2~5)19.q-=滾珠絲桿內(nèi)徑 ld0216.78fdeR=+-滾珠絲桿滾珠絲桿接觸直徑 zd0cos2.59zqdb-螺母螺紋外徑 D023.12deR=-+=螺母螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 110(.2~5)2.qdd螺母長度 Ln 33（2）傳動(dòng)效率計(jì)算（2.23）()tghj=+式中： —摩擦角； —絲桿螺紋升角。??- 13 -0.96()tghj=+（3）剛度驗(yàn)算，滾珠絲桿受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程 的變化量pL（2.24）EFPLpKD?1Y 向所受牽引力大，故應(yīng)用 Y 向參數(shù)計(jì)算（N） （cm）40P0.5p=( ) (材料為 45 鋼)62.1E=′2cm（ ）.3.13FRp2c所以 （cm）6620.51.1940.3????????L絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量 很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差2LD610102.944.975?????L )/(m?查表知 C 級(jí)精度的絲桿允許誤差 6 ，故強(qiáng)度足夠。3.2.3 梯形絲桿螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動(dòng)摩擦較大，所以磨損失效的主要形式?；境叽纾ㄖ睆綕L珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。螺桿驅(qū)動(dòng)力較大，還應(yīng)檢查螺桿和螺母的螺紋強(qiáng)度的危險(xiǎn)截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘?shù)囊螅瑱z查自鎖螺釘；傳動(dòng)精度，應(yīng)檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應(yīng)力的精度；螺桿長徑比大，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長螺桿轉(zhuǎn)速也應(yīng)該檢查的臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動(dòng)。設(shè)計(jì)應(yīng)基于。的類型，工作條件和失效模式，選擇不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無需逐一檢查。表 2.1 螺旋傳動(dòng)的常用材料螺旋材料牌號(hào) 應(yīng)用范圍- 14 -副Q235、Q275、45、50材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動(dòng)40Cr、65Mn、T12、40WMn、 18CrMnTi材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動(dòng)螺桿9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導(dǎo)螺旋傳動(dòng)ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5材料耐磨性好，適用于一般傳動(dòng)螺母ZCuAl9FeNi4Mn2ZCuZn25Al6Fe3Mn3材料耐磨性好，強(qiáng)度高，適用于重載、低速的傳動(dòng)。對(duì)于尺寸較大或高速傳動(dòng)，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金立向絲桿的設(shè)計(jì)（1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為 2000N，支承間最大距離為 400mm，，要求定位精度為 0.001mm，滾珠絲桿的負(fù)荷包括運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。載荷性質(zhì)系數(shù)為 1'0maxdHCfP3df—?jiǎng)虞d荷硬度影響系數(shù)， =1' 'Hf—最大軸向載荷max定靜載荷為 C0 2000N，查表得使用壽命時(shí)間 T=15000h，初選絲桿螺距3t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速n/min10ax102Vnt′==由于絲桿螺距為 5，可選 W 系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列 W2005-2.5 圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計(jì)算，見表 2.6 所示： - 15 -表 2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù)名 稱符號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果（mm）公稱直徑 0d20螺 距t5接觸角??4鋼球直徑 qd3.175螺紋滾道法面半徑R0.521.6qd=偏心距e()sin0.49qb-螺紋滾道螺紋升角?0.37tarcgdp=?螺桿外徑d0(.2~5)19.4q-=螺桿內(nèi)徑 l 0216.78fdeR=+-螺桿螺桿接觸直徑z0cos.59zqb-=螺母螺母螺紋外徑D023.12deR=-+- 16 -螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）1D10(.2~5)2.qdd=+=螺母長度Ln33（2）傳動(dòng)效率計(jì)算（2.23）()tghj=+式中： —摩擦角； —絲桿螺紋升角。??0.96()tgj（3）剛度驗(yàn)算，滾珠絲桿受工作負(fù)載 P 引起的導(dǎo)程 的變化量pL（2.24）1EFD=±Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計(jì)算（N） （cm）40?P0.5pL=( ) (材料為 45 鋼 )62.1E=′2cm（ ）.3.13FRp2c所以 （cm）6605.94102????????L絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量 很小，可以忽略。所以導(dǎo)程誤差2LD610102.944.975????L)/(m?查表知 C 級(jí)精度的絲桿允許誤差 6 ，故剛度足夠。（4）穩(wěn)定性驗(yàn)算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩 為fM'2fGSMhp='20.5961.28734???f??式中 G——移動(dòng)部件自重S——導(dǎo)程（ cm）- 17 -——逆?zhèn)鲃?dòng)效率，由于滾珠絲桿副的正傳動(dòng)效率和逆?zhèn)鲃?dòng)效率近似相等，因'h此，一般用正傳動(dòng)效率 代替 。h'N.cm 可知 110BF004 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶'20.5961.28734???fGSM??動(dòng)絲桿螺母副時(shí)不會(huì)發(fā)生逆向傳動(dòng) 。（5）軸承的選擇，初選 6002，工作時(shí)為輕度沖擊，正常工作溫度，預(yù)期壽命為 5000h，絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=200N.查手冊(cè)可知道 2002 的基本額定負(fù)載 Cr=4.32kN,基本額定負(fù)載荷Cor=2.50Kn。為了能安裝方便本次設(shè)計(jì)中 6002 軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號(hào)為 UCFU203 軸承。Fa/Cor=e=0.228 查表可知道 e=0.38；當(dāng)量負(fù)載的計(jì)算P=200N 可算得軸承壽命 [6]（2.25）167???????thpfCLnP?溫度系數(shù) =1，載荷系數(shù) =1，UCFU203 軸承座，壽命指數(shù)為 =3tfpf e得 （h）所以該軸承適合。316725016750??????????hL3.2.4 滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。（1）固定-固定，適用于高速，高精度；（2）固定軸承適用于中高速，高精度；（3）支持，中速的支持，精度；（4）固定-自由，低速度，精度，短軸螺釘本次設(shè)計(jì)中絲桿螺母的固定方式如下所示：- 18 -3.2.5 滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離（1）為了提高滾珠絲杠副的精度和使用壽命，通過滾珠絲桿的軸向力對(duì)滾珠絲桿的影響，保證軸承的受力均勻，避免傾覆力。（2）反逆向的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)器對(duì)效率高，應(yīng)在電機(jī)功率的考慮，和逆螺旋傳動(dòng)由于其成分的重量（尤其是驅(qū)動(dòng)在垂直方向上，當(dāng)逆方法）可以用來防止動(dòng)力傳動(dòng)電機(jī)，蝸輪自鎖：切割離合器，等。（3）在行程兩端的滾珠絲杠應(yīng)該旅游保護(hù)裝置，以防止?jié)L珠絲杠過程的沖擊和影響精度，使用壽命甚至損壞。（4）防止熱變形對(duì)定位精度的絲杠熱變形精度的重要影響。熱源不僅是摩擦熱產(chǎn)生的螺絲，和其他機(jī)械零件熱時(shí)，滾珠絲桿的熱膨脹和伸長率。因此有必要對(duì)熱源的因素，控制熱源的措施，也可用于預(yù)拉伸，強(qiáng)制冷卻，減少滾珠絲桿伸長的熱變形的影響。（5）水平螺旋，而造成彎曲變形的軸，是影響齒距累積誤差的因素，會(huì)導(dǎo)致不均勻的載荷螺母。螺桿的設(shè)計(jì)需要考慮到螺桿的材料和它的強(qiáng)度的問題。（6）密封圈是重要的密封氣體和液體的標(biāo)準(zhǔn)件，所以密封圈的防塵措施是必須- 19 -要考慮的。滾珠絲杠螺母安裝在防塵圈的兩端，以避免螺釘外露，但還需要滾珠絲桿選擇保護(hù)裝置。（7）合理的潤滑是減小驅(qū)動(dòng)力矩的重要環(huán)節(jié)，提高傳動(dòng)效率，延長滾珠絲桿的使用壽命，接觸面和油膜減振效果，降低傳動(dòng)噪音和塵土等雜物在螺旋洗。所以你想注入潤滑脂。螺母和油孔，用戶可以擰入水口，其他合適的潤滑油的使用。（8）的預(yù)緊力的正確選擇，滾珠絲杠廠一直需要調(diào)整預(yù)緊力要求，嚴(yán)禁自行拆卸滾珠滾珠絲桿零件，以免影響準(zhǔn)確性。非沖擊管和拔除，以免球塞，運(yùn)行平穩(wěn)。（9）推薦的大型軸承的使用適用于數(shù)控機(jī)床為了提高傳動(dòng)剛度。（10）內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠，滾珠絲杠必須兩端的齒和一端連接了至少一個(gè)螺紋，所有圓螺紋底徑尺寸小于 D2，否則無法安裝螺母。（11）外循環(huán)滾珠滾珠絲桿位置，最好是放在滾珠絲桿軸以上插管。（12）加工螺紋，外圓直徑大于 1 的外徑最好不要螺釘。3.2.6 導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計(jì)通過絲桿螺母連接法蘭，帶動(dòng)整個(gè)醫(yī)療床裝置做上下運(yùn)行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導(dǎo)向裝置，這里就需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向光桿和直線軸承配合整個(gè)絲桿螺母裝置。3.2.6.1 直線軸承的選擇用于測試的 POM 工程塑料支架；鋼架適用于工作溫度；不銹鋼軸承適用于水，蒸汽，硝酸等腐蝕性介質(zhì)和真空的工作場所，按下列公式確定型軸承的計(jì)算。硬度：硬度系數(shù) FH HRC58 的硬度，hrc52-58，F(xiàn)H = 0.6-1.0 FH = 1。FT 的溫度系數(shù)：工作溫度小于 100C，F(xiàn)T = 1，溫度 100oc-125oc，F(xiàn)T = 1.0-0.95。接觸系數(shù) FC：每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81- 20 -每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66載荷系數(shù) FW：小于 15 米/分鐘的速度，無沖擊，無振動(dòng)，F(xiàn)W = 1.0-1.5；小于 60 米/分鐘的速度，超調(diào)量小或振蕩，F(xiàn)W = 1.5~2.0；運(yùn)行速度大于 60 米/分鐘，或有更大的沖擊，振動(dòng)， FW = 2.0～5.0。時(shí)間是生命的 LH =（10000×1）/ 2 * L （S * N1 * 60）（單位：小時(shí)小時(shí)）L：長度壽命 (萬米) ，LS：工作行程 (米)，N1：每分鐘往復(fù)次數(shù)已知行程 L=0.2 米，工作溫度 60oC，每分鐘往復(fù)次數(shù) n1=20，微小沖擊，軸承工作載荷 PC=200Kg，硬度大于 HRC60，期望壽命 Lh=5000 小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。按以上工作條件： 1.0,.,0.81=2m/in運(yùn) 行 速 度 ，屬 于 一 般 沖 擊 ， 選 取 FW.???FHTCV根據(jù)本次載荷重量為 2000N，我們選用兩個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動(dòng)軸承的所受負(fù)載就平均分配，上下六個(gè)滑動(dòng)軸承分別連接底板和連接上固定圓盤，兩邊軸承座為固定式的，中間六個(gè)為可以隨著絲桿螺母上下滑動(dòng)。六個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣每個(gè)導(dǎo)向光桿的滑動(dòng)軸承處的所受負(fù)載為166N。本次設(shè)計(jì)中所選擇的滑動(dòng)軸承為帶法蘭形狀的。- 21 -3.2.7 聯(lián)軸器的選擇由于整個(gè)裝置載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問題，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機(jī)輸出軸徑1.3k?為 12mm，選擇聯(lián)軸器類型為 HLA12-14，聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩- 22 -01.30959582.125.???????cKPT NmTn3.2.8 軸承強(qiáng)度的校核（1）滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承為雙列圓錐滾子軸承 350324B，由文獻(xiàn)[2]表 得24.39?KN， KN， ， 。862?rC1490?or 83.e.01?Y（2）壽命驗(yàn)算軸承所受支反力合力N 74.1502.3681.292 ????BZYBR（4.1）對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ， N0?BaF57.12?aCF由文獻(xiàn)[2]表 得， ，24.39?eRB?N 74.1508.7150?????BaBrYRP- 23 -（4.2）按軸承 B 的受力大小驗(yàn)算h 931066 78.4.5820101 ?????????????????BrhPCnL（4.3）h= 年9178.4??h 546.由于拖拉機(jī)減速箱的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。經(jīng)審核后，此軸承合格。4 三維軟件 Solidworks 設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，再次提出了利用三維軟件的水平，并吸收了大量的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾點(diǎn)。關(guān)于圖紙的繪制方面，當(dāng)零件的尺寸已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于三維零件圖，裝配時(shí)必須考慮的大小是合適的，因?yàn)锳utoCAD 繪圖效果不好，也會(huì)引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大小，因此，必須通過在這個(gè)時(shí)候?qū)α慵M(jìn)行測量，進(jìn)行修改，直到符合要求。該工具是方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過選擇部分的類型，標(biāo)準(zhǔn)件，可以生成，但有時(shí)需要在工具集使用部分可能找不到，所以在這個(gè)時(shí)候隨機(jī)應(yīng)變，其他部分而不是通過修改或滿足要求增加組件的使用。三維地圖應(yīng)該是靈活的，解決問題的方法總比問題多，當(dāng)一個(gè)方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而且還可以開發(fā)映射一個(gè)更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。學(xué)習(xí)使用一些可以節(jié)省時(shí)間的命令，如鏡像，陣列，能省則省”。在裝配過沉重，曾給了我一個(gè)很大的障礙，是要花很多時(shí)間去找出為什么。在一個(gè)活躍的子組件，雖然活動(dòng)范圍會(huì)產(chǎn)生干擾，可以設(shè)置該復(fù)合物的活動(dòng)范圍，如先進(jìn)的范圍內(nèi)，和角度范圍，即使在這個(gè)范圍內(nèi)不影響母配體，不能設(shè)置。因?yàn)橐坏┰O(shè)定的范圍內(nèi)，在父組件將被視為完全定義的組件模型，它將沖突分總成，將無法完成裝配?？吹貓D是最重要的任務(wù)是理解零件圖，圖表工具，沒有工具是沒有法律的零件圖，所以不要急著寫，想通過零件的結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為通過線圖，這是重中之重，映射。部分建模，一般應(yīng)的特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，找出零件是由幾個(gè)特點(diǎn)，擺脫所有的形狀特點(diǎn)，它們之間的連接相對(duì)位置、表面，然后按主- 24 -次特征造型的關(guān)系，按一定的順序。一個(gè)復(fù)雜的部分，有許多簡單的功能，通過切除或重疊相交。所以部分建模，序列特征是很重要的，雖然不同的建模過程可以構(gòu)造出相同的實(shí)體部分，但其建模過程和實(shí)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有直接的影響，實(shí)體模型可以修改應(yīng)用程序，可理解性和實(shí)體模型。特別是在二維圖紙，我們只能看到元器件的布局，并用虛線給說的內(nèi)部特征，除了部分的相貫線，這條線各特征在路口出現(xiàn)。在選秀過程中零件，必須選擇第一個(gè)草圖平面，這是非常重要的，決定了后續(xù)的模型飛機(jī)的命令，使用簡單的說，一個(gè)圓柱形圍成一個(gè)圈，然后繪制，也可以作為一個(gè)長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都是一樣的，但草圖平面和命令的使用。如果我們想要一個(gè)軸，那么我們應(yīng)該選擇第二個(gè)方法以及。由于該零件的設(shè)計(jì)不規(guī)則零件，用于為拉伸和旋轉(zhuǎn)命令，許多零部件都是對(duì)稱的，所以為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，通常用于指揮鏡特性。一個(gè)完整的工程圖紙應(yīng)該包含以下 4 個(gè)方面。一組視圖：一組視圖（包括視圖，剖面，斷面，局部視圖）是正確的，完整的，對(duì)各部分的結(jié)構(gòu)和形狀表達(dá)清楚。尺寸：尺寸的確定和零件的形狀各部分的位置技術(shù)要求：表明部分的一些要求必須在制造和檢驗(yàn)完成，如表面粗糙度，尺寸公差，形位公差，材料和熱處理的方法和指標(biāo)。標(biāo)題欄：注明產(chǎn)品名稱，材料，數(shù)量，拉伸比和拉伸，等。單擊[新建 ]圖標(biāo)以顯示新的文件系統(tǒng)，SolidWorks 文件”對(duì)話框中，單擊“選項(xiàng)”對(duì)話框中的組件，你可以進(jìn)入裝配工作模式，進(jìn)行以后的設(shè)計(jì)工作。- 25 -5結(jié)論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是基于 PLC 物料拾取裝置的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。時(shí)間過得真快啊，一轉(zhuǎn)眼就思念大學(xué)時(shí)光就過去了，著這四年里，我學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，也讓我懂的了很多做人的道理。- 26 -參考文獻(xiàn)[1] 鄧星鐘. 機(jī)電傳動(dòng)控制[M]. 華中科技大學(xué)出版社， 2002。 [2] 孫志禮、冷興聚、魏延剛等 . 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