搬運(yùn)碼垛機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄110216緒論 1152611.1研究背景及意義 140001.2國(guó)內(nèi)碼垛機(jī)器人的研究現(xiàn)實(shí)狀況 268171.3碼垛機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) 418422設(shè)計(jì)方案 5288482.1設(shè)計(jì)規(guī)定 5242762.2機(jī)構(gòu)構(gòu)成 5112602.3碼垛機(jī)器人途徑規(guī)劃 7305883起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 983.1起升機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 9249633.1.1起升機(jī)構(gòu)電機(jī)容量選擇 9187353.2起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩選擇選擇與計(jì)算 1013667鋼絲繩繩經(jīng)的選擇 10176823.3卷筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1180173.4起升機(jī)構(gòu)減速器選擇 1287353.5起升機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇 1473664旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 16155014.1旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 1690134.2旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)減速器選擇 18321824.3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇 19249544.4旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 21164534.5旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度校核 2466074.6旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 271最小軸徑確定 2716447二軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 2814667二軸上深溝球軸承校核 33107475堆垛機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 34232675.1堆垛機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 34153475.2堆垛機(jī)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì) 3618785.3槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 36152705.4堆垛機(jī)構(gòu)減速器的選擇 37298885.5堆垛機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇 38151105.6堆垛機(jī)構(gòu)軸最小直徑計(jì)算 3930821結(jié)論 418416道謝 424631參照文獻(xiàn) 431緒論1.1研究背景及意義伴隨現(xiàn)代社會(huì)科技水平日新月異的變化，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)滲透到人類生活中的方方面面，演著不可替代的角色。機(jī)器人是多種學(xué)科技術(shù)綜合而成的產(chǎn)物，其應(yīng)用程度已經(jīng)逐漸廣闊起來(lái)研究機(jī)器人已經(jīng)成為了當(dāng)今時(shí)代的趨勢(shì)。機(jī)器人的應(yīng)用狀況已經(jīng)可以作為權(quán)衡一種國(guó)家現(xiàn)化程度高下的重要原因。從機(jī)器人工作的環(huán)境來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行分類，大體上能劃提成兩種，就是工業(yè)機(jī)器人與特種機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是一種具有良好性能的自動(dòng)化機(jī)械裝置，是經(jīng)典的具有很高科技含量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它在提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)效益、提高生產(chǎn)率方面起著重要作用。同步工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r也是日新月異的，因此研發(fā)工業(yè)機(jī)器人是一件刻不容緩的事情。碼垛是伴隨物流產(chǎn)業(yè)的不停壯大而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，其思想是把物品按照一定規(guī)律碼放在托盤上，從而可以使物品的寄存、搬運(yùn)、轉(zhuǎn)移等活動(dòng)變成單元化操作，從而大大提高物流運(yùn)送的效率。在物料質(zhì)量不大、尺寸不大、碼垛速度規(guī)定不高的狀況下，碼垛工作都是通過(guò)人工來(lái)實(shí)現(xiàn)的。后來(lái)為了減輕工人在碼垛時(shí)的工作強(qiáng)度，產(chǎn)生了托盤操作機(jī)、工業(yè)機(jī)械手等某些比較簡(jiǎn)樸的機(jī)械設(shè)施。不過(guò)伴隨人們對(duì)碼垛速度規(guī)定的不停提高，老式的人工碼垛方式越來(lái)越難以到達(dá)人們的規(guī)定，這種狀況下碼垛機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。作為工業(yè)機(jī)器人經(jīng)典的一種，碼垛機(jī)器人技術(shù)近幾年有著非常迅速的發(fā)展，這樣的發(fā)展速度和當(dāng)今世界制造業(yè)的小批量、多種類的發(fā)展模式是十分吻合的。碼垛機(jī)器人有著工作能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、體積比較小、抓取種類多、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，從而在市場(chǎng)上備受青睞，正由于這些長(zhǎng)處，才使得碼垛機(jī)器人被普遍應(yīng)用于制造業(yè)、碼垛、裝配、焊接等諸多操作中。近年來(lái)，袋裝物品的需求和產(chǎn)量都十分巨大，進(jìn)而對(duì)袋裝物品進(jìn)行運(yùn)送的需求也在急劇增長(zhǎng)。在我國(guó)有大量的袋裝物品需要進(jìn)行碼垛、卸垛和運(yùn)送。目前，對(duì)袋裝物品的火車運(yùn)送來(lái)講，火車站臺(tái)卸車、站臺(tái)碼垛、運(yùn)送裝車、運(yùn)送卸車、庫(kù)房碼垛等工作一般均為人力操作，這樣做極大地消耗了人力物力。尤其是在環(huán)境比較惡劣的狀況下，工作成本會(huì)很大且效率比較低。而結(jié)合了機(jī)器人技術(shù)和碼垛技術(shù)的碼垛機(jī)器人既可以大幅度地提高工作效率，又可以大大增強(qiáng)工作過(guò)程中的安全性，從而節(jié)省了大量的人力資源，有很大的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。自從上世紀(jì)70年代碼垛領(lǐng)域有了機(jī)器人技術(shù)的加盟之后，機(jī)器人碼垛技術(shù)獲得了很大的突破，抓取貨品類型、抓取速度和運(yùn)行過(guò)程中的精確性、穩(wěn)定性都在不停地升級(jí)。碼垛機(jī)器人的這些長(zhǎng)處會(huì)使碼垛機(jī)器人的廣泛使用變?yōu)橐环N不可阻擋的趨勢(shì)，會(huì)擁有極其廣闊的應(yīng)用前景。人類科技文明的不停進(jìn)步大大增進(jìn)了人們對(duì)更有效工作方式的渴望，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，以及愈加高效、高質(zhì)量地完畢碼垛工作已經(jīng)逐漸被人們重視起來(lái)。各行各業(yè)對(duì)其勞動(dòng)效率和工作規(guī)定都在不停的提高，因此在碼垛工作上也在尋找著愈加以便、有效的工具來(lái)更好地完畢各項(xiàng)任務(wù)，不過(guò)老式的碼垛方式由于其種種弊端，已經(jīng)越來(lái)越難以滿足企業(yè)的需求了。近幾年來(lái)，碼垛機(jī)器人在各行各業(yè)的應(yīng)用在逐漸增多，尤其是在物流運(yùn)送過(guò)程中有著舉足輕重的作用，尤其是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)，愈加引導(dǎo)了碼垛機(jī)器人的發(fā)展。目前我國(guó)的碼垛設(shè)備基本上是進(jìn)口的，國(guó)內(nèi)的碼垛機(jī)器人研發(fā)技術(shù)還不是十提成熟，我國(guó)的碼垛機(jī)器人研究水平和國(guó)外尚有著很大差距。中國(guó)又是一種勞動(dòng)力密集型的發(fā)展中國(guó)家，花費(fèi)人力資源進(jìn)行的工作尤其多，伴隨我國(guó)對(duì)碼垛機(jī)器人的不停需求與我國(guó)碼垛機(jī)器人技術(shù)落后之間的矛盾日益突出，開(kāi)發(fā)和研究自己的碼垛機(jī)器人就顯得刻不容緩。1.2國(guó)內(nèi)碼垛機(jī)器人的研究現(xiàn)實(shí)狀況國(guó)內(nèi)的機(jī)器人有關(guān)技術(shù)起步比較晚，20世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)才開(kāi)始引進(jìn)機(jī)器人技術(shù)，由于當(dāng)時(shí)受著諸多原因的限制，發(fā)展相對(duì)緩慢，研究水平也較低。到了80年代，我國(guó)的機(jī)器人水平有了較快發(fā)展，“七五”期間，國(guó)家也投入了諸多的人力、物力來(lái)進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)的研究，并相繼開(kāi)發(fā)出了某些工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人，使中國(guó)的機(jī)器人從無(wú)到有，邁出了一大步。到了新世紀(jì)，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，各項(xiàng)新技術(shù)不停涌現(xiàn)，先后出現(xiàn)了電焊、裝配、搬運(yùn)、切割、碼垛等諸多機(jī)器人品種，碼垛機(jī)器人的技術(shù)也獲得了迅速的發(fā)展。在國(guó)內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的機(jī)器人研究所和上海交通大學(xué)的機(jī)器人研究所是碼垛機(jī)器人的領(lǐng)頭研究單位。重要的機(jī)器人企業(yè)是哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化設(shè)備有限企業(yè)、沈陽(yáng)新松機(jī)器自動(dòng)化股份有限企業(yè)以及首鋼莫托曼機(jī)器人有限企業(yè)。我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造了多種形式的碼垛機(jī)器人，其中直角坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型為重要的構(gòu)造形式。其中關(guān)節(jié)型機(jī)器人的機(jī)身比較緊湊，動(dòng)作靈活并且工作空間大，是機(jī)器人中使用最多的一種，世界上許多著名品牌的機(jī)器人企業(yè)，如ABB、KUKA、MTOMAN、PUMA等都采用關(guān)節(jié)型機(jī)器人。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的機(jī)器人碼垛機(jī)已經(jīng)成功地應(yīng)用在了碼垛包裝的生產(chǎn)線上，并且獲得了良好的效果該機(jī)器人采用了雙自由度的笛卡爾坐標(biāo)式機(jī)器人碼垛機(jī)，并結(jié)合了編組機(jī)，這樣就可以一種動(dòng)作抓取兩個(gè)或者三個(gè)物品，從而大大提高了工作能力，可以實(shí)現(xiàn)800袋/小時(shí)的工作能力。上海交通大學(xué)機(jī)器人研究所與沃迪包裝科技有限企業(yè)合作，共同研制了新一代TPR系列碼垛機(jī)器人。此機(jī)器人采用的是線性四連桿機(jī)構(gòu)和基于PC的控制系統(tǒng)，還能對(duì)碼垛現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行3D仿真以及自動(dòng)干涉檢查，可以大大提高機(jī)器人的各項(xiàng)性能，其工作能力可以到達(dá)1600包/小時(shí)。哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化設(shè)備有限企業(yè)在開(kāi)發(fā)了基于FFS的高速高精度的稱重包裝碼垛生產(chǎn)線，這個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度可以高達(dá)1600袋/小時(shí)，而在稱重方面的精度可達(dá)±0.1%。沈陽(yáng)新松機(jī)器自動(dòng)化股份有限企業(yè)重要研究工業(yè)機(jī)器人與工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，在自主機(jī)器人技術(shù)方面，處理了機(jī)器人的控制、本體優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)器人作業(yè)和工程應(yīng)用中的諸多難題，成功地開(kāi)發(fā)了自主的碼垛機(jī)器人系統(tǒng)。蘇海新等人設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種四自由度新型工業(yè)碼垛機(jī)器人，其機(jī)械本體構(gòu)造采用以平衡吊原理為基礎(chǔ)的連桿機(jī)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)采用的是基于PC和PMAC的分布式控制系統(tǒng)，這個(gè)控制系統(tǒng)開(kāi)放性和實(shí)時(shí)性都比很好，伺服控制的精度也十分高。楊灝泉等人設(shè)計(jì)研制了一種碼垛SCARA機(jī)器人，該機(jī)器人機(jī)械本體構(gòu)造使用水平關(guān)節(jié)型，控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分為基于PC的DSP多軸運(yùn)動(dòng)控制器。盡管我國(guó)在碼垛機(jī)器人的研究上獲得了某些成就，不過(guò)和國(guó)外的碼垛機(jī)器人技術(shù)相比較，我國(guó)尚有明顯的差距。日本和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的碼垛機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)抵達(dá)了一種比較高的水平，碼垛機(jī)器人的工作能力在不停的提高，碼垛機(jī)器人的柔性、處理速度以及負(fù)載能力方面也在不停提高，應(yīng)用范圍也在不停拓展，因此需要我國(guó)的科研工作者愈加努力，從而使我國(guó)的碼垛機(jī)器人技術(shù)有個(gè)更好的未來(lái)1.3碼垛機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)為了可以適應(yīng)不停變化的商品對(duì)于碼垛的規(guī)定，讓碼垛機(jī)器人盡量更好地為碼垛工業(yè)服務(wù)，因此碼垛機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)重要有：(1)自動(dòng)化程度越來(lái)越高機(jī)電綜合技術(shù)將會(huì)成為碼垛機(jī)器人發(fā)展的主流，衡量碼垛機(jī)器人技術(shù)水平的一種十分重要的指標(biāo)將會(huì)是自動(dòng)化程度。碼垛機(jī)器人的自動(dòng)化重要包括自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)。一大批的微電子、紅外線、傳感器等新技術(shù)，尤其是微小型計(jì)算機(jī)的廣泛使用會(huì)使碼垛機(jī)器人的自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)水平飛速提高，從而大大提高碼垛質(zhì)量。(2)高速化不僅要增進(jìn)單機(jī)高速化，并且要提高碼垛系統(tǒng)的高速化。在不停提高自動(dòng)化程度的前提下，不停改善碼垛機(jī)器人的構(gòu)造。同步將整個(gè)碼垛系統(tǒng)的生產(chǎn)效率重視起來(lái)，這樣才能讓高速化向更深的層次發(fā)展。(3)采用模塊化構(gòu)造采用模塊化構(gòu)造不僅可以讓碼垛機(jī)器人最大程度的滿足不一樣物品對(duì)機(jī)器人的規(guī)定，同步可以讓設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造更以便，可以減少成本、縮短生產(chǎn)周期。(4)多功能碼垛機(jī)器人對(duì)于生產(chǎn)大批量、尺寸固定的商品，一般會(huì)有對(duì)應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行碼垛。不過(guò)近些年由于多品種、小批量商品市場(chǎng)的不停壯大以及中、小型顧客的急劇增長(zhǎng)，多功能通用碼垛機(jī)器人的發(fā)展速度很快，應(yīng)用前景也十分開(kāi)闊。2設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)規(guī)定在生產(chǎn)過(guò)程中，常常要搬運(yùn)桶裝的重物，工作簡(jiǎn)樸枯燥，為了滿足某工廠生產(chǎn)的直徑×高=φ420×500mm，重量100kg的桶裝化學(xué)品，本論文設(shè)計(jì)了工作壽命為，每年工作300天，兩班制，每班8小時(shí)的搬運(yùn)碼垛機(jī)器人，來(lái)滿足生產(chǎn)規(guī)定。2.2機(jī)構(gòu)構(gòu)成本文設(shè)計(jì)了一種專門針對(duì)桶裝物品的搬運(yùn)碼垛機(jī)器人，該機(jī)人構(gòu)造簡(jiǎn)樸，制導(dǎo)致本低廉，運(yùn)行維護(hù)以便，定位精度高，工作節(jié)拍快，適合在勞動(dòng)密集型企業(yè)推廣使用。該搬運(yùn)碼垛機(jī)器人構(gòu)造重要分為三大部分，分別為：起升機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，堆垛機(jī)構(gòu)，三個(gè)機(jī)構(gòu)互相獨(dú)立。各個(gè)機(jī)構(gòu)有自己獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。搬運(yùn)碼垛機(jī)器人起升機(jī)構(gòu)示意圖如圖（2.1）所示圖（2.1）起升機(jī)構(gòu)示意圖它的工作原理是：電機(jī)1連接接彈性聯(lián)軸器2連接制動(dòng)器3，通過(guò)減速器4，鏈接剛性聯(lián)軸器7，帶動(dòng)卷筒6，通過(guò)滑輪機(jī)構(gòu)提高重物5起升或下降。搬運(yùn)碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)，槽輪每轉(zhuǎn)一周，懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)90°，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人搬運(yùn)工能。堆垛過(guò)程示意圖如圖（2-2）所示，采用用單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的堆垛功能。圖（2-2）堆垛過(guò)程示意圖堆垛裝置工作原理：每框的第一桶放在如圖所示位置，然后通過(guò)曲柄滑塊裝置帶動(dòng)和滑塊連在一起的木桶動(dòng)作到中間位置。后來(lái)每次動(dòng)作將木桶放置到左上角，堆垛裝置旋轉(zhuǎn)90°，直至其他四個(gè)位置都被裝滿為一種循環(huán)。2.3碼垛機(jī)器人途徑規(guī)劃圖（2-3）運(yùn)動(dòng)軌跡(1)碼垛機(jī)器人工作時(shí)，首先從初始位置A旋轉(zhuǎn)45°抵達(dá)物品層B上方，角加速度ɑ=6.542rad/額定ω=1.308rad/s所需時(shí)間==0.8s計(jì)算：令加/減速階段所用時(shí)間=0.2s，旋轉(zhuǎn)角度π/24rad，則勻速運(yùn)動(dòng)角度π/6rad,所用時(shí)間為α=6.542rad/=0.4s=1.308rad/s然后抓手下放抓取重物，下放高度500mm，下降速度1m/s，耗時(shí)=0.5s。抓取重物后上升到初始位置高度500mm，額定上升速度v=1m/s，加速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)的加速度=5m/，所需時(shí)間==0.7s。計(jì)算：令抓取重物后加速/減速上升距離100mm，耗時(shí)=0.2s,勻速上升距離300mm,耗時(shí)，則則=5m/v==1m/s0.3=則=0.3s(3)抓手帶動(dòng)重物旋轉(zhuǎn)由B到C位置，轉(zhuǎn)過(guò)角度90°。角加速度ɑ=7.753rad/額定ω=2.326rad/s所需時(shí)間==0.975s。計(jì)算：令加/減速階段所用時(shí)間=0.3s，旋轉(zhuǎn)角度2π/18rad，則勻速運(yùn)動(dòng)角度5π/18rad,所用時(shí)間為α=7.753rad/=0.375s=2.326rad/s（4）然后抓手下放抓取重物至堆垛平臺(tái)上，下放高度500mm，下降速度1m/s，耗時(shí)。堆垛結(jié)束后做復(fù)合運(yùn)動(dòng)返回初始位置，額定上升速度v=1m/s，角加速度ɑ=6.542rad/額定ω=1.308rad/s，加速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)的加速度=5m/，所需時(shí)間=0.8s。因此，搬運(yùn)碼垛機(jī)器人完畢一次工作循環(huán)所消耗的時(shí)間為s堆垛機(jī)構(gòu)在接受起吊裝置吊裝的第一種重物后，由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將重物運(yùn)送到平臺(tái)中央，然后每接受一次重物，平臺(tái)旋轉(zhuǎn)90°，直到平臺(tái)四個(gè)角落的位置填滿（平臺(tái)上共搭載5個(gè)重物）為一次循環(huán)，平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)間為S，旋轉(zhuǎn)角速度=0.184rad/s。3.起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1起升機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇YZR系列起重及冶金用三相異步電機(jī)合用于多種形式的起重機(jī)械及冶金輔助設(shè)備的電力傳動(dòng)。電機(jī)頻繁啟動(dòng)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。能在額定電壓下直接啟動(dòng)并具有啟動(dòng)力矩大，啟動(dòng)電流小，機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。因此本文設(shè)計(jì)的搬運(yùn)碼垛機(jī)器人的起升機(jī)構(gòu)電機(jī)選用YZR型三相異步電機(jī)。3.1.1起升機(jī)構(gòu)電機(jī)容量選擇起升機(jī)構(gòu)電機(jī)功率可按提高額定起升質(zhì)量時(shí)的靜功率計(jì)算，即：（KW）(3-1)式中—起重機(jī)額定起升質(zhì)量100kgV—額定起升速度1m/sg—重力加速度，g=9.81(m/)—機(jī)構(gòu)的總效率起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)輸入軸與輸出軸垂直布置，選用CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，減速器效率=0.9，選用深溝球軸承，效率=0.99，滾筒效率=0.96，彈性聯(lián)軸器效率=0.99，剛性聯(lián)軸器效率=0.99，滑輪效率=0.98。則===0.805因此KW實(shí)際接電持續(xù)率=0.8+0.7+0.975+0.5+0.5+0.8=4.275s==0.5+0.7+0.8=2s==×100%=46.8%在[3，1-82]中選擇一種與實(shí)際接電持續(xù)率最靠近的電機(jī)，使其額定功率滿足下式：KWYZR112M型三相異步電機(jī)，工作定額40%，功率1.5KW，轉(zhuǎn)速1000n/min滿足規(guī)定。3.2起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩選擇選擇與計(jì)算3.2.1鋼絲繩繩經(jīng)的選擇鋼絲繩繩徑應(yīng)不不不小于下式計(jì)算的最小直徑：=0.118×=3.696mm，查表取d=4mm纖維芯鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度1770M，鋼芯最小破斷拉力9.40M。鋼絲繩標(biāo)識(shí)：4NAT(12+6+1)+IWS1770ZZ9.40GB/T8918式中S—鋼絲繩最大靜拉力，S=mg=100×9.81=981NC—鋼絲繩的選擇系數(shù) 由機(jī)構(gòu)運(yùn)用等級(jí)T7（繁忙使用）機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)L2中載查表[1,8-1-8]

得機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M7，鋼絲繩的選擇系數(shù)C=0.118mm/鋼絲繩的實(shí)際破斷力的估算公式為：(3-2)式中d—鋼絲繩的直徑—鋼絲繩鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限—鋼絲繩中金屬絲截面與整個(gè)截面的比值，與鋼繩構(gòu)造有關(guān)，一般=0.45~0.55，取ω=0.5K—鋼絲繩編結(jié)損失系數(shù)，一般α=0.82~0.92，取α=0.88則：==9781.728根據(jù)所選鋼絲繩的實(shí)際破斷力驗(yàn)算安全系數(shù)n：n==9781.728÷981=9.9713.3卷筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)卷筒直徑計(jì)算DIN15020規(guī)定了鋼繩的卷筒和滑輪直徑不得不不小于下式計(jì)算的最小直徑：卷筒：=1×22.4×3.696=82.790mm滑輪：=1×25×3.696=92.4mm取卷筒直徑=84mm滑輪直徑=94mm式中—以鋼絲繩中心線計(jì)算的鋼絲繩卷繞直徑；—計(jì)算的鋼絲繩最小直徑；—與鋼絲繩卷繞形式，工作級(jí)別有關(guān)的系數(shù)，不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的=1；—與一次提高的彎曲次數(shù)及方向有關(guān)的系數(shù)，由機(jī)構(gòu)工作級(jí)別查表[1,8-1-54]

得：卷筒=22.4滑輪=25；卷筒繩槽構(gòu)造尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算：繩槽半徑：R=（0.53~0.56）d=0.55×4=2.2mm繩槽深度：原則槽=0.3×d=1.2mm繩槽節(jié)距：原則槽=d+(2~4)=4+3=7卷筒厚度計(jì)算：鑄鐵卷筒厚度：mm，取=12mm卷筒長(zhǎng)度計(jì)算：?jiǎn)温?lián)卷筒：=93.5+2×8+21=130.5mm式中：mm，：最大起升高度2915mm,m為滑輪組倍率取m=1，為鋼絲繩安全圈數(shù)，，取=3。：無(wú)繩槽的卷筒端部尺寸，按需要定，取=8mm：固定繩尾所需長(zhǎng)度3P=3×7=21mm（5）卷筒強(qiáng)度校核：條件：，因此應(yīng)用卷筒壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，符號(hào)意：A—與卷筒層數(shù)有關(guān)的系數(shù)，查表[1,8-1-55]取A=1—鋼絲繩最大拉力，=mg+ma=100×（9.81+5)=1481N—卷筒壁厚12mm—許用壓應(yīng)力，鑄鐵=MPa—抗壓強(qiáng)度，=1.5=1.5×195=292.5MPa，材料選用HT200灰鐵200。代入，因此卷筒強(qiáng)度計(jì)算合格。3.4起升機(jī)構(gòu)減速器選擇起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和卷筒的轉(zhuǎn)速n，由式確定，其中（r/min）；式中—電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min；n—卷筒轉(zhuǎn)速；—起升速度，m/min；a—滑輪組倍率；—卷筒計(jì)算直徑，m，=D+d(D為卷筒直徑，d為鋼絲繩直徑)。選用減速器的公稱輸入功率應(yīng)滿足：＜(3-3)式中—機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算功率，KW；—負(fù)載功率，KW；===0.981KW—工況系數(shù)；查表[4,16-2-8]得=1.5—安全系數(shù)；查表[4,16-2-9]得=1.4—減速器公稱輸入功率；查表[4,16-2-4]得：ZDY型減速器，公稱傳動(dòng)比i=4.5，輸入轉(zhuǎn)速1000r/min，輸出轉(zhuǎn)速220r/min，中心距a=80mm，=9.5KW。帶入公式得：=0.981×1.5×1.4=2.060＜9.5（KW）校核熱平衡許用功率：應(yīng)滿足：式中—計(jì)算熱功率，KW；—減速器熱功率，查表無(wú)冷卻裝置=18；—系數(shù)，查表[4,16-2-10]環(huán)境溫度系數(shù)，無(wú)冷卻條件，環(huán)境溫度為30°時(shí)=1.15。載荷系數(shù)，查表[4,16-2-11]當(dāng)小時(shí)載荷率為40％時(shí)，=0.74。公稱功率運(yùn)用系數(shù)，，查表[4,16-2-13]用插值法得=0.323；帶入公式得：因此，選擇ZDY型減速器，公稱傳動(dòng)比i=4.5，輸入轉(zhuǎn)速1000r/min，輸出轉(zhuǎn)速220r/min，中心距a=80mm，=9.5KW滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。3.5起升機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇起升機(jī)構(gòu)中聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式規(guī)定：(3-4)式中T—所傳遞轉(zhuǎn)矩的計(jì)算值，；—按載荷組合B計(jì)算的最大轉(zhuǎn)矩，對(duì)高速軸，=(0.7~0.8)，其中為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的容許過(guò)載倍數(shù)，查表得YZR112M三相交流異步電機(jī)=2.2，為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，=9550=14.325，P為電動(dòng)機(jī)額定功率，kW，n為轉(zhuǎn)速，r/min；對(duì)低速軸=，其中，為起升載荷動(dòng)載系數(shù)，查表[2,3-16]得=1.05+0.4（）=1.05+0.4（1.0-0.2）=1.37；為鋼絲繩最大靜拉力作用于卷筒的轉(zhuǎn)矩，=mg=100×9.81×0.084=82.404；—聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩，，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得—聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對(duì)起升機(jī)構(gòu)，=1.3；—角度偏差系數(shù)，電機(jī)軸處選用UL型彈性聯(lián)軸器，減速器輸出端選用YL型剛性聯(lián)軸器=1；代入公式得：對(duì)于高速軸。電機(jī)軸徑32mm，變速箱輸入軸徑24mm，輸入轉(zhuǎn)速1000r/min。對(duì)于低速軸變速箱輸出軸徑32mm，滾筒軸軸徑28mm，轉(zhuǎn)速n=217.140。型號(hào)選擇：對(duì)于高速軸：從GB/T5844—1986查表[1,6-2-24]

選用UL5型輪胎式聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩160，許用最大轉(zhuǎn)速4000r/min，軸徑在24~35之間，符合規(guī)定。對(duì)于低速軸：從GB/T5843—1986查表[1,6-2-28]

選用YL7對(duì)中榫型聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩160，許用最大轉(zhuǎn)速7600r/min，軸徑在28~40之間，符合規(guī)定。4.旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中電機(jī)帶動(dòng)CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，減速器輸出軸帶動(dòng)原則直齒輪副進(jìn)而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。4.1旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇初選電機(jī)時(shí)考慮啟動(dòng)功率按下式計(jì)算：（kW）(4-1)式中：—等速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的功率即摩擦阻力的功率；—加速機(jī)構(gòu)所需的功率；摩擦阻力功率計(jì)算回轉(zhuǎn)支撐裝置中的摩擦阻力矩=()；式中—徑向軸承中的摩擦阻力矩，；—止推軸承中的摩擦阻力矩，；a.徑向軸承中的摩擦阻力矩=（)式中—止推軸承所受的水平力，N；—徑向軸承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承取=0.015；—徑向軸承的內(nèi)徑，m；計(jì)算：=N柱式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由一種推力滾子軸承承受軸向力，由徑向軸承承受徑向力。=0.075m；因此===0.212Nb.止推軸承中的摩擦阻力矩（）式中—止推軸承所受的垂直力，N?！獜较蜉S承的摩擦系數(shù)，對(duì)滾動(dòng)軸承取=0.015；—止推軸承的內(nèi)徑與外徑的平均值，m；計(jì)算：==（130+100）×9.81=2256.3N=mm=0.0925m===0.212+1.565=1.777等速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的功率即摩擦阻力的功率==0.00413（kW）加速機(jī)構(gòu)所需的功率（kW）(4-2)式中：—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)時(shí)的回轉(zhuǎn)慣性阻力矩；—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度，=2.326rad/s；計(jì)算：回轉(zhuǎn)慣性阻力矩：搬運(yùn)碼垛機(jī)器人回轉(zhuǎn)時(shí)的回轉(zhuǎn)慣性阻力矩由繞回轉(zhuǎn)中心線回轉(zhuǎn)的物品慣性阻力矩和回轉(zhuǎn)部分的慣性阻力矩構(gòu)成，即=式中：—物品對(duì)起升機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人起升重物旋轉(zhuǎn)時(shí)的角加速度；計(jì)算：==100×=64=7.753=搬運(yùn)碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)部分的慣性阻力矩（）(4-3)式中—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)各部件和構(gòu)件繞回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人起升機(jī)重物旋轉(zhuǎn)時(shí)的角加速度；計(jì)算：柱式回轉(zhuǎn)軸對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=支撐架2對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為支撐架3對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=（）因此作用在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)柱式旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩為 ：=496.192+45.673=571.865因此（kW）（kW）查[3，1-26]選擇Y100L—6型三相異步電機(jī)，額定功率1.5kW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min。4.2旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)減速器選擇本文使用CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，傳遞交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和功率。計(jì)算：(4-4)(4-5)(4-6)—減速器計(jì)算輸入機(jī)械功率，kW；—減速器計(jì)算輸入熱功率，kW；—減速器計(jì)算輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩，；—減速器計(jì)算輸出熱轉(zhuǎn)矩，；—減速器實(shí)際輸入功率，=1.334kW；—減速器實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，=295.08；—工作載荷系數(shù)，查表[4,16-2-50]

=1.5；—啟動(dòng)頻率系數(shù)，查表[4,16-2-51]=1.3；—小時(shí)載荷系數(shù)，由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)小時(shí)載荷率查表[4,16-2-52]得=0.56；—環(huán)境溫度系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境溫度查表[4,16-2-53]得=1.14；其中：減速器實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩等于摩擦阻力矩與回轉(zhuǎn)慣性阻力矩之和除以旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)比。即=1.334×1.5×1.3=2.601kW=1.334×0.56×1.14=2.372kW=295.08×1.5×1.3=575.409=295.08×0.56×1.14=188.379根據(jù)計(jì)算成果，查[4,16-2-46]，選擇CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，公稱傳動(dòng)比，輸入轉(zhuǎn)速1000r/min，中心距100mm，額定輸入功率3.41kW，額定轉(zhuǎn)矩640。4.3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇選擇Y100L—6型三星異步電機(jī)，額定功率1.5kW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min，最大轉(zhuǎn)矩2.2。堆垛機(jī)構(gòu)中，聯(lián)軸器選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)：(4-7)式中T—所傳遞轉(zhuǎn)矩的計(jì)算值，；—按載荷組合B計(jì)算的最大轉(zhuǎn)矩，對(duì)高速軸，=(0.7~0.8)，其中為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的容許過(guò)載倍數(shù)，查表得Y100L—6三相交流異步電機(jī)=2.2，為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，=9550=21.01，P為電動(dòng)機(jī)額定功率，kW，n為轉(zhuǎn)速，r/min；—聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩，，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得—聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對(duì)起升機(jī)構(gòu)，=1.3；—角度偏差系數(shù)，電機(jī)軸處選用UL型彈性聯(lián)軸器，減速器輸出端選用YL型剛性聯(lián)軸器=1；代入公式得：對(duì)于電機(jī)輸出軸電機(jī)軸徑28mm，變速箱輸入軸徑28mm，輸入轉(zhuǎn)速1000r/min。對(duì)于低速軸—工作狀況系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)表14—1得=2.3。變速箱輸出軸徑48mm，滾筒軸軸徑28mm，轉(zhuǎn)速n=217.140。型號(hào)選擇：對(duì)于高速軸：從GB/T5844—1986查表選用UL5型輪胎式聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩160，許用最大轉(zhuǎn)速4000r/min，軸徑在24~35之間，符合規(guī)定。對(duì)于低速軸：從GB/T5843—1986查表選用YL11型聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩1000，許用最大轉(zhuǎn)速5300r/min，軸徑在55~70之間，符合規(guī)定。4.4旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用原則直齒輪傳動(dòng),齒數(shù)比，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命，每年工作300天，八小時(shí)工作制，每天兩班，中等沖擊載荷。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為一般工作機(jī)，查表[5，10-6]

，選擇7級(jí)精度。材料選擇。由表[5，10-1]，選擇小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），齒面硬度280，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240。選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由式(4-8)確定公式中各參數(shù)值試選。小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩=295083；由表[5，10-7]選用齒寬系數(shù)。由圖[5，10-20]查得區(qū)域系數(shù)。由表[5，10-5]查得材料的彈性影響系數(shù)。計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重疊度系數(shù)。=計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由圖[5，10-25d]查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由圖[5，10-23]查取接觸疲勞壽命系數(shù)，。取失效概率為1%，安全系數(shù)，則取和中的較小者作為齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞許用應(yīng)力，因此。試算小齒輪分度圓直徑==66.653mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。圓周速度。齒寬b。計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)由表[5，10-2]查得使用系數(shù)。根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)。齒輪的圓周力。查表[5，10-3]得齒間載荷分派系數(shù)。由表[5，10-7]用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)按實(shí)際載荷系數(shù)算的分度圓直徑mm級(jí)對(duì)應(yīng)的模數(shù)將按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的齒輪模數(shù)就近放大為標(biāo)準(zhǔn)值，算出小齒輪齒數(shù)。取，則大齒輪齒數(shù),取，與互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，且構(gòu)造緊湊。幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑計(jì)算中心距mm(3)計(jì)算齒輪寬度考慮到安裝誤差，為保證設(shè)計(jì)齒寬，將小齒輪略微加寬（5~10）mm，即取mm，取大齒輪齒寬。4.5旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核(4-9)計(jì)算各參數(shù)值計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度，由圖[5，10-8]查得動(dòng)載系數(shù)。由式查表[5，10-3]得齒間載荷分派系數(shù)。寬高比由表[5，10-4]用插值法查得，結(jié)合查圖[5，10-13]，得。則載荷系數(shù)為確定，，，，由圖[5，10-17]查得齒形系數(shù)，。由圖[5，10-18]查得應(yīng)力修正系數(shù)，計(jì)算=計(jì)算計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由圖[5，10-22]查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，。由圖[5，10-24c]查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為，。取彎曲疲勞安全系數(shù)，則5）校核彎曲疲勞強(qiáng)度因此齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。齒輪重要參數(shù)齒數(shù)分度圓直徑mmmm齒頂圓直徑mmmm齒根圓直徑mmmm中心距mm齒輪寬度mmmm4.6旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.6.1最小軸徑確定（1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸1的最小軸徑：(4-10)式中：—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，；—軸1受的扭矩，；—軸的抗扭截面系數(shù)，；—軸1的轉(zhuǎn)速，r/min；P—軸傳遞的功率，P=1.334kW；—計(jì)算截面處軸的直徑，mm；—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，，軸的材料取45號(hào)鋼，查表[5，15-3]

得=35；計(jì)算：mm(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸2的最小軸徑：式中：—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，；—軸2受的扭矩，；—軸的抗扭截面系數(shù)，；—軸2的轉(zhuǎn)速，r/min；P—軸傳遞的功率，P=1.334kW；—計(jì)算截面處軸2的直徑，mm；—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，，軸的材料取45號(hào)鋼，查表得[5，15-3]

=35；計(jì)算：mm4.6.2二軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核（1）二軸上零件的裝配方案設(shè)計(jì)二軸重要傳遞電機(jī)軸的扭矩給一軸，二軸上的零件重要有：深溝球軸承，小齒輪，聯(lián)軸器。三個(gè)定位軸肩分別定位深溝球軸承，小齒輪和聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定，靠鍵實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。（見(jiàn)圖4.5.2）圖（4.5.2）二軸的強(qiáng)度校核輪齒受力分析計(jì)算輪齒受力時(shí)，可忽視嚙合輪齒間所受的摩擦力。各力按下式計(jì)算：(4-11)(4-12)(4-13)式中：—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，=295083；—壓力角，=20°；因此畫(huà)出軸的力學(xué)模型簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖(a）圖(a)3.分別作出二軸在水平方向上的受力簡(jiǎn)圖與水平方向上的彎矩圖見(jiàn)圖（b）圖（b）計(jì)算：4.分別作出二軸在豎直方向上的受力簡(jiǎn)圖與水平方向上的彎矩圖見(jiàn)圖（c）圖（c）計(jì)算：作彎矩圖和扭矩圖見(jiàn)圖（d）計(jì)算：圖（d）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為：(4-14)式中：—軸的計(jì)算應(yīng)力，；—軸所受的彎矩，；—軸所受扭矩，；—軸的抗彎截面系數(shù)，，其中d為軸徑，b為鍵槽寬度，t為軸上鍵槽深度；—對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎應(yīng)力，；根據(jù)彎矩和扭矩圖確定危險(xiǎn)截面B的強(qiáng)度。軸做循環(huán)往復(fù)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)=1，軸的計(jì)算應(yīng)力為軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)，查表得對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎應(yīng)力=60。由于，因此安全。4.6.3二軸上深溝球軸承校核軸承所受徑向力基本額定靜載荷，，因此X=1，Y=0。軸向當(dāng)量動(dòng)載荷，為載荷系數(shù)，中等沖擊時(shí)=1.5。驗(yàn)算軸承壽命：預(yù)期使用壽命為L(zhǎng)=2×8×300×15=7h，，因此軸承驗(yàn)算合格。5.堆垛機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1堆垛機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇堆多機(jī)構(gòu)初選電機(jī)時(shí)考慮啟動(dòng)功率按下式計(jì)算：（kW）(5-1)式中：—等速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的功率即摩擦阻力的功率；—加速機(jī)構(gòu)所需的功率；（1）摩擦阻力功率計(jì)算回轉(zhuǎn)支撐裝置中的摩擦阻力矩()；式中—止推軸承中的摩擦阻力矩，；a.止推軸承中的摩擦阻力矩（）式中—止推軸承所受的垂直力，N?！獜较蜉S承的摩擦系數(shù)，對(duì)滾動(dòng)軸承取=0.015；—止推軸承的內(nèi)徑與外徑的平均值，m；計(jì)算：==（5×100+80）×9.81=5689.8N=mm=0.0925m=等速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的功率即摩擦阻力的功率==0.00726（kW）（2）加速機(jī)構(gòu)所需的功率（kW）(5-2)式中：—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)時(shí)的回轉(zhuǎn)慣性阻力矩；—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度，=0.184rad/s；計(jì)算：回轉(zhuǎn)慣性阻力矩：搬運(yùn)碼垛機(jī)器人回轉(zhuǎn)時(shí)的回轉(zhuǎn)慣性阻力矩由繞回轉(zhuǎn)中心線回轉(zhuǎn)的物品慣性阻力矩和回轉(zhuǎn)部分的慣性阻力矩構(gòu)成，即(5-3)=(5-4)式中：—物品對(duì)堆垛平臺(tái)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人堆垛平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)的角加速度；計(jì)算：=8×=800×=32=4.753=搬運(yùn)碼垛機(jī)器人堆垛機(jī)構(gòu)的慣性阻力矩（）(5-5)式中—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人堆垛機(jī)構(gòu)各部件回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量—搬運(yùn)碼垛機(jī)器人堆垛機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)的角加速度；計(jì)算：柱式回轉(zhuǎn)軸對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為=堆垛平臺(tái)對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為其中為平臺(tái)質(zhì)量，和為平臺(tái)的長(zhǎng)與寬；=（）因此作用在堆垛機(jī)構(gòu)柱式旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩為 ：=152.096+69.817=221.913因此（kW）（kW）查[3，1-26]選擇Y100L—6型三星異步電機(jī)，額定功率1.5kW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min。5.2堆垛機(jī)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)堆垛機(jī)構(gòu)中，設(shè)計(jì)一種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)將每次工作循環(huán)中起升機(jī)構(gòu)運(yùn)送的第一件重物由平臺(tái)邊角運(yùn)送到平臺(tái)中心,見(jiàn)圖（5.2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，連桿BD長(zhǎng)度為曲柄AB長(zhǎng)度的二倍AB=200mm，C處為運(yùn)送重物的托盤。當(dāng)曲柄運(yùn)動(dòng)到b處時(shí)托盤恰好運(yùn)送重物到回轉(zhuǎn)中心，即平臺(tái)中心。堆垛平臺(tái)上為了使重物從平臺(tái)邊緣運(yùn)送到平臺(tái)中心，需要在平臺(tái)上開(kāi)槽，槽的形狀應(yīng)和C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡相符。圖（5.2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)5.3槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)選用外接徑向槽輪機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)參數(shù)：槽數(shù)Z=4槽間角槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)曲柄的轉(zhuǎn)角中心距mm曲柄相對(duì)長(zhǎng)度.曲柄長(zhǎng)度mm槽輪相對(duì)半徑0.707槽輪半徑mm鎖止弧張角圓銷半徑mm相對(duì)槽深槽深mm曲柄軸輪轂相對(duì)直徑，取曲柄軸輪轂直徑mm鎖止凸弧半徑mm，取mm5.4堆垛機(jī)構(gòu)減速器的選擇堆垛機(jī)構(gòu)使用CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，傳遞交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和功率。計(jì)算：=1.5×1.5×1.3=2.925kW=1.5×1×1.14=1.71kW=221.913×1.5×1.3=432.730=221.913×1×1.14=252.981—減速器計(jì)算輸入機(jī)械功率，kW；—減速器計(jì)算輸入熱功率，kW；—減速器計(jì)算輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩，；—減速器計(jì)算輸出熱轉(zhuǎn)矩，；—減速器實(shí)際輸入功率，=1.5kW；—減速器實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，=221.913；—工作載荷系數(shù)，查表=1.5；—啟動(dòng)頻率系數(shù)，查表=1.3；—小時(shí)載荷系數(shù)，由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)小時(shí)載荷率查表得=1；—環(huán)境溫度系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境溫度查表得=1.14；根據(jù)計(jì)算成果，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇CW型圓弧圓柱蝸桿減速器，公稱傳動(dòng)比，輸入轉(zhuǎn)速1000r/min，中心距100mm，額定輸入功率3.41kW，額定轉(zhuǎn)矩640。5