基于PLC的物料拾取裝置工作臺(tái)的設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖,基于,plc,物料,拾取,裝置,工作臺(tái),設(shè)計(jì),sw,三維,10,cad 基與PLC的物料拾取裝置工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 摘 要 本文基于機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和Solidworks三維繪圖軟件等相關(guān)知識(shí)與理論，通過(guò)搜集基于PLC物料拾取裝置的相關(guān)資料、閱讀相關(guān)的文獻(xiàn)與書籍以及參考市面上的基于PLC物料拾取裝置實(shí)體，首先對(duì)基于PLC物料拾取裝置的主要機(jī)構(gòu)零部件模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，其次利用Solidworks三維繪圖軟件將設(shè)計(jì)好的零部件模型進(jìn)行零件建模，然后將建好的所有零部件模型進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，得到相應(yīng)的裝配體模最后對(duì)裝配體模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。 關(guān)鍵字：基于PLC物料拾取裝置，Solidworks，零件建模，裝配設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)仿真 ABSTRACT This paper is based on the machinery design and machinery principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory, by collecting relevant data of sewing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct movement simulation to the corresponding assembly model. KeyWords:sewingmachine,Solidworks, part modeling ,assembly design, movement simulation II 目 錄 第1章概述 .....1 1.1 拾取物料拾取裝置的發(fā)展歷史................................................................................1 1.2 拾取物料拾取裝置的發(fā)展意義................................................................................1 1.3 拾取物料拾取裝置在機(jī)械中的應(yīng)用........................................................................1 1.3.1國(guó)內(nèi)的應(yīng)用…………………………………………………………….....2 1.3.2國(guó)外的應(yīng)用…………………………………………………………….....2 1.4拾取物料拾取裝置的發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………..2 1.5 SolidWorks軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用..........................................................3 1.6本課題的目的和意義...................................................................................3 第2章基于PLC物料拾取裝置的概述 5 2.1 基于PLC物料拾取裝置的組成部件..............................................................5 第3章機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 3.1步進(jìn)電機(jī)的選用 8 3.2梯形絲桿螺母副設(shè)計(jì) .....10 3.2.1 材料選用原則 ..10 3.2.2 絲杠螺母的工作條件、失效形式和技術(shù)要求 ..............11 3.2.3 螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用 11 3.2.4 滾珠絲桿螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.2.5 滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 18 3.2.6 滾珠絲桿螺母的潤(rùn)滑和防塵隔離 18 3.2.7導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計(jì) 20 3.2.8聯(lián)軸器的選擇 23 3.2.9軸承強(qiáng)度的校核......................................................................................27 總結(jié).............................................................................................................................33 致謝.............................................................................................................................34 參考文獻(xiàn)....................................................................................................................35 第一章 概述 1.1物料拾取裝置的發(fā)展歷史 工業(yè)機(jī)器人一般可理解為：在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中的一種自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)（固定式的或是移動(dòng)式的），用于搬運(yùn)材料、工件、操持工具或檢測(cè)裝置，完成各種作業(yè)。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展物料拾取裝置逐漸成為一門新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料拾取裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，物料拾取裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視上料物料拾取裝置是典型的機(jī)電一體可自動(dòng)地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。本課題所涉及的上下料物料拾取裝置自1999 年投入運(yùn)行, 工作安全可靠, 效果良好, 可用做自動(dòng)上料設(shè)備和生產(chǎn)線上的自動(dòng)抓取設(shè)備。本課題主要是應(yīng)用Solidworks軟件的三維設(shè)計(jì)功能，對(duì)基于PLC物料拾取裝置物料拾取裝置的各零部件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)其各部件的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。 1.2物料拾取裝置的發(fā)展意義 物料拾取裝置的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一它分地代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。從而大大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展物料拾取裝置逐漸成為一門新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料拾取裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，物料拾取裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。機(jī)床上料物料拾取裝置是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它可自動(dòng)地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。總之，物料拾取裝置是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段，國(guó)內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。 1.3 物料拾取裝置在機(jī)械中的應(yīng)用 1.3.1 國(guó)內(nèi)應(yīng)用 國(guó)內(nèi)在金屬切削加工中，用物料拾取裝置來(lái)完成刀具的自動(dòng)更換。如北京第二機(jī)床廠，北京揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八機(jī)床廠，上海第二機(jī)床廠，上海第八機(jī)床廠，寧夏大河機(jī)床廠等單位研制的自動(dòng)換機(jī)床，均用物料拾取裝置自動(dòng)更換刀具。在生產(chǎn)自動(dòng)線上，用物料拾取裝置完成的傳遞和上下料，如：沈陽(yáng)水泵廠深井泵體加工自動(dòng)線，無(wú)錫柴油機(jī)廠和甘肅汽車齒輪廠的齒胚的加工自動(dòng)線都采用了物料拾取裝置。大連工礦車輛廠的800Kg側(cè)架的加工，采用物料拾取裝置抓取、傳遞和安放并與一些機(jī)床組合成側(cè)架切削加工自動(dòng)線，提高效率10倍。 1.3.2 國(guó)外應(yīng)用 美國(guó)制造155毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開(kāi)始到加工畢直包裝都自動(dòng)進(jìn)行，不用人手去接觸，達(dá)到全自動(dòng)生產(chǎn)。工業(yè)物料拾取裝置還能用來(lái)代替人工進(jìn)行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和 拋光銹鋼子彎頭時(shí)，采用ASEA機(jī) 械 手，提 高 加 工 效 率30%以上，，不 傷 害 工 人 。又 如：瑞 典 沃 爾 沃 公司在物料拾取裝置上裝了三個(gè)環(huán)形磨輪裝置，用來(lái)對(duì)傳動(dòng)箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時(shí)50%。 。 1.4物料拾取裝置的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)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(wèn)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(guó)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(wèn)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(guó)內(nèi)外市場(chǎng)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(shì)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(jué)”和“觸覺(jué)”的“智能機(jī)器人”。 1.5 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(kāi)。而且三維設(shè)計(jì)可方便地設(shè)計(jì)出所見(jiàn)即所得的三維實(shí)體模型，并對(duì)其進(jìn)行裝配、過(guò)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(cè)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)可以將零件模擬裝配起來(lái)，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(wú)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(lái)的尺寸不匹配、零件干涉等問(wèn)題。 1.6本課題的目的和意義 目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用軟件進(jìn)行工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的很多，還都以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為主，導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高。不能滿足工業(yè)機(jī)械使用的季節(jié)性、工作環(huán)境的多變性和用戶要求的多樣性，不能使工業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)隨著市場(chǎng)的需求而不斷地轉(zhuǎn)變，更無(wú)法在要求的較短周期內(nèi)，開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品。我國(guó)在工業(yè)機(jī)械新技術(shù)創(chuàng)新方面還很薄弱，無(wú)法適應(yīng)新世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求?；趥鹘y(tǒng)工業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)方式的種種缺陷與不足和Solidworks的強(qiáng)大功能以及在工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，本課題即以數(shù)控車上下料物料拾取裝置作為載體，應(yīng)用SolidWorks 軟件完成各組成零件的建模及裝配。并完成該數(shù)車上下料物料拾取裝置進(jìn)行上下料過(guò)程的動(dòng)畫演示，從而使人們可以直觀地認(rèn)識(shí)到數(shù)車上下料物料拾取裝置在數(shù)控生產(chǎn)及加工中的地位和主要作用。該方法是結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造/產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的專業(yè)特點(diǎn)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)方法的一種新的嘗試和學(xué)習(xí)。如將本課題的設(shè)計(jì)方法移植到工業(yè)設(shè)計(jì)中，則較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式能夠大大縮短產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)周期。用Solidworks軟件進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的一般步驟為：?jiǎn)误w設(shè)計(jì)→繪圖→裝配→模擬→改進(jìn)→整體裝配→運(yùn)動(dòng)仿真→改進(jìn)→成型→加工生產(chǎn)，比傳統(tǒng)的繪圖→加工→裝配→實(shí)驗(yàn)→采集數(shù)據(jù)→改進(jìn)→二次加工→裝配→最終成型，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了成本。 2.1基于PLC物料拾取裝置的組成部件 通過(guò)市場(chǎng)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(guò)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)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(lái)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(jiǎn)圖 第3章機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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?Kg，范圍為50mm~300mm，移動(dòng)速度為1~2r/min。即： 具體的步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2. 電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.負(fù)載慣量 上下垂直運(yùn)動(dòng) 絲桿螺母慣量 式中 總慣量 5.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S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(wú)刷電機(jī)型號(hào)為92BL-A，此無(wú)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： 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(wú)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： 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 選材的基本原則是材料在能滿足零件使用性能的前提下，具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 材料的使用性能是指機(jī)械零件在正常工作條件下應(yīng)具備的力學(xué)、物理、化學(xué)等性能，是保證該零件可靠性的基礎(chǔ)。對(duì)一般機(jī)械零件來(lái)說(shuō)，選材時(shí)主要考慮的是其力學(xué)性能；而對(duì)于非金屬材料制成的零件，還應(yīng)該考慮其工作環(huán)境對(duì)零件性能的影響。 零件按力學(xué)性能選材時(shí)，首先應(yīng)正確分析其工作條件、形狀尺寸及應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合該類零件出現(xiàn)的主要失效形式，找出其在實(shí)際使用中的主要和次要的失效抗力指標(biāo)，以此作為選材的依據(jù)。 3.2.2絲杠螺母的工作條件、失效形式和技術(shù)要求 1、工作條件 由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是絲杠螺母副，即螺旋傳動(dòng)副，而工作時(shí)主要是攜帶傳感器進(jìn)行測(cè)量，而非傳遞動(dòng)力或扭矩。主要承受一定的剪切、彎曲、扭轉(zhuǎn)等載荷。 2、主要失效形式 當(dāng)彎曲載荷較大時(shí)，絲杠承受著交變應(yīng)力；當(dāng)其表面硬度較低，表面質(zhì)量不良時(shí)，會(huì)發(fā)生磨損，甚至產(chǎn)生疲勞斷裂。而設(shè)計(jì)的絲杠所傳遞的動(dòng)力和扭矩都很小。因此，主要的失效形式是磨損。通過(guò)提高絲杠螺母的表面質(zhì)量和安裝精度可以有效的減少磨損。 3、材料性能要求 根據(jù)絲杠的工作條件和失效形式，要求絲杠材料具備以下主要性能：①電磁鐵參數(shù)測(cè)量裝置是對(duì)電磁鐵的電磁吸力、磁場(chǎng)強(qiáng)度和線圈溫度進(jìn)行測(cè)量的裝置。為避免電磁鐵的磁泄漏，采用不可磁化材料。如不銹、鋁合金、銅合金、陶瓷材料或高分子材料。②較高的綜合力學(xué)性能.當(dāng)絲杠正常工作時(shí)，要承受一定的交變載荷與沖擊載荷。③絲杠軸頸應(yīng)具有高的硬度和耐磨性，提高絲杠的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。 根據(jù)絲杠螺母副的工作條件、失效形式和技術(shù)要求，考慮材料的綜合性能，絲杠采用淬火鋼，螺母采用鑄造錫青銅。這是由于銅合金材料不僅具有較高的綜合力學(xué)性能，而且具有較高硬度和耐磨性。絲杠螺母副的導(dǎo)柱采用不銹鋼，導(dǎo)軌采用鋁合金，聯(lián)結(jié)件采用高分子塑料。 3.2.3絲桿螺旋傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)與應(yīng)用 絲桿螺旋傳動(dòng)是利用絲桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)以滾珠作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的體系。以傳動(dòng)形式分為兩種：一種是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)；另外一種是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。梯形絲桿的特點(diǎn)： （1）傳動(dòng)效率高：梯形絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2～4倍，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）。 （2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)：梯形絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 （3）高精度：梯形滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長(zhǎng)，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 （4）高耐用性：鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過(guò)程純屬滾動(dòng)，相對(duì)對(duì)磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 （5）同步性好：由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無(wú)阻滯、無(wú)滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 （6）高可靠性：與其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑和防塵。在特殊場(chǎng)合可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下工作。 （7）無(wú)背隙與預(yù)緊：采用歌德式（Gothic arch）溝槽形狀、軸向間隙可調(diào)整得很小，也能輕便地傳動(dòng)。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊載荷，消除軸向間隙，可使絲杠具有更佳的剛性，在承載時(shí)減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。 3.2.4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。由于螺母和螺桿間有較大的滑動(dòng)摩擦，因而磨損是其主要的失效形式。滾動(dòng)螺旋的基本尺寸（螺桿的直徑和螺母的高度），通常是根據(jù)耐磨性條件來(lái)確定的。受力較大的螺旋傳動(dòng)，還應(yīng)校核螺桿危險(xiǎn)截面和螺母螺紋牙的強(qiáng)度，以防止發(fā)生塑性變形或斷裂；要求自鎖的螺桿，要求校核其自鎖性；精密的傳導(dǎo)螺桿，應(yīng)該校核其剛度，以免因受力導(dǎo)致螺距變化引起傳動(dòng)精度降低；長(zhǎng)徑比較大的螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性，以防止軸向受載后失穩(wěn)；高速的長(zhǎng)螺桿還應(yīng)校核起臨界轉(zhuǎn)速，以防止過(guò)大的橫向振動(dòng)。具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)傳 動(dòng)的類型、工作條件及其失效形式等，選擇不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，而不必逐項(xiàng)進(jìn)行校核。 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 螺桿 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) 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) 螺母 ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動(dòng) ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 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 —?jiǎng)虞d荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時(shí)間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 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(jiàn)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） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長(zhǎng)度 Ln 33 （2）傳動(dòng)效率計(jì)算 （2.23） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （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 （2.24） Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計(jì)算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 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 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 式中G——移動(dòng)部件自重 S——導(dǎo)程（cm） ——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，因此，一般用正傳動(dòng)效率代替。 N.cm可知110BF004反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(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(guò)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） 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為=3 得（h）所以該軸承適合。 3.2.5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，適用于高轉(zhuǎn)速、高精度； （2）固定---支承 適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度； （3）支承---支承適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度； （4）固定---自由 適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，短軸向絲杠。本次設(shè)計(jì)中絲桿螺母的固定方式如下所示 3.2.6滾珠絲桿螺母的潤(rùn)滑和防塵隔離 1、油潤(rùn)滑 一般情況下，用于滾動(dòng)軸承的礦物油都適用。特別是在高轉(zhuǎn)速情況下，以油潤(rùn)滑比脂潤(rùn)滑佳，這時(shí)滾珠絲杠副的溫升較小。油潤(rùn)滑的補(bǔ)充潤(rùn)滑量和間隔，按下表，按表中的油量，至少可以達(dá)到8小時(shí)的補(bǔ)充潤(rùn)滑時(shí)間。 2、脂潤(rùn)滑 采用脂潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)可以使?jié)L珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)在一段很長(zhǎng)時(shí)間后才需進(jìn)行補(bǔ)充。也就是說(shuō)，在多數(shù)情況下，可以省去一套補(bǔ)充潤(rùn)滑的裝置。補(bǔ)充潤(rùn)滑脂的限量為大約填入螺母內(nèi)空間容積的一半?？梢允褂盟懈呒?jí)滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂，但要注意潤(rùn)滑脂廠家的說(shuō)明和提示。潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充通常在半年或一年進(jìn)行更換，更換前應(yīng)清除舊潤(rùn)滑脂后才能更換新的潤(rùn)滑脂 3、 防塵與隔離 滾珠螺杠與滾動(dòng)軸承一樣，如果污物及異物（切屑碎屑）進(jìn)入就會(huì)很快使它磨耗，成為損壞的原因。困此，必須采用防護(hù)裝置（折疊式或伸縮式絲杠防塵罩）將絲杠軸完全防護(hù)起來(lái)。另外雖沒(méi)有別的異物，但有浮塵時(shí)要在螺母兩端采用刮屑式防塵圈。 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)使用中應(yīng)注意的問(wèn)題： (1) 為提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過(guò)絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力。 (2) 防逆轉(zhuǎn)：滾珠絲杠副傳動(dòng)逆效率高，應(yīng)考慮在電機(jī)停電后，因部件自重而產(chǎn)生螺旋副的逆?zhèn)鲃?dòng)(特別是在垂直方向上傳動(dòng)時(shí))，防止逆?zhèn)鲃?dòng)的方法可采用：停電自鎖的電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、離合器等方式。 (3) 滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。 (4) 防止熱變形：熱變形對(duì)精密螺旋傳動(dòng)的定位精度有著重要的影響。其熱源不單是螺旋副的摩擦熱，還有其他機(jī)械部件工作時(shí)產(chǎn)生的熱，致使絲杠熱膨脹而伸長(zhǎng)。為此必須分析熱源的各因素，采用措施控制熱源，還可以采用預(yù)拉伸、強(qiáng)制冷卻等減少熱變形對(duì)絲杠的伸長(zhǎng)的影響。 (5) 細(xì)長(zhǎng)而又水平放置的絲杠，因自重使軸線產(chǎn)生彎曲變形，是影響導(dǎo)程累積誤差的因素之一，還會(huì)使螺母受載不均。設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)絲杠時(shí)，應(yīng)考慮防止或減小自重彎曲變形的措施。 (6) 防護(hù)與密封，塵埃和雜質(zhì)進(jìn)入滾道會(huì)妨礙滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)流暢，會(huì)加速滾動(dòng)體與滾道的磨損，使?jié)L動(dòng)螺旋副喪失精度。為此需要防塵措施。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。 (7) 合理潤(rùn)滑是減小驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、提高傳動(dòng)效率、延長(zhǎng)螺旋副使用壽命的重要環(huán)節(jié)，接觸表面的油膜還有吸振、減小傳動(dòng)噪聲和沖洗絲杠上的粉塵等雜物的作用。因此要注入潤(rùn)滑脂。在螺母上還有油孔，用戶可旋入油嘴，再采用其他合適的潤(rùn)滑方式。 (8) 正確選擇預(yù)緊力，滾珠絲杠副出廠時(shí)已經(jīng)按要求調(diào)節(jié)好所需要的預(yù)緊力，嚴(yán)禁自行拆卸滾珠絲杠副的各個(gè)部件，以免影響其精度。嚴(yán)禁敲擊和拆卸導(dǎo)珠管，以免造成滾珠堵塞，運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢。 (9) 建議采用適應(yīng)于數(shù)控機(jī)床的大接觸軸承以提高傳動(dòng)剛度。 (10) 用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，必須使絲杠螺紋兩端中至少有一端的滾珠螺紋是通牙，并該端所有外圓尺寸均小于絲杠螺紋底徑d2,否則無(wú)法裝配螺母。 (11) 水平位置采用外循環(huán)滾珠絲杠副，最好是插管放置再絲杠軸線上面。 (12) 為便于絲杠加工，絲杠上最大外圓處的直徑最好不要大于絲杠的外徑d1。 3.2.7導(dǎo)向光桿和直線軸承的設(shè)計(jì) 通過(guò)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。 3.2.7.1直線軸承的選擇 POM工程式塑料保持器適用于工作測(cè)試；鋼保持器適用于為工作溫度；不銹鋼軸承適合于水、蒸氣、硝酸等腐蝕介質(zhì)及真空工作場(chǎng)合，軸承型號(hào)按下述計(jì)算公式確定。 硬度系數(shù)FH：硬度HRC58以上，F(xiàn)H=1.0；硬度HRC52-58，F(xiàn)H=0.6-1.0。 溫度系數(shù)FT：工作溫度小于100oC，F(xiàn)T=1.0，工作溫度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 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： 運(yùn)行速度小于15米/分鐘，無(wú)沖擊、無(wú)振動(dòng)，F(xiàn)W=1.0-1.5； 運(yùn)行速度小于60米/分鐘，微小沖或振動(dòng)，F(xiàn)W=1.5-2.0； 運(yùn)行速度大于60米/分鐘，或有較大沖擊、振動(dòng)，F(xiàn)W=2.0-5.0。 時(shí)間壽命Lh=(10000*L) /2 *L(S*n1*60) (位單：h小時(shí)) L：長(zhǎng)度壽命 (萬(wàn)米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分鐘往復(fù)次數(shù) 已知滑動(dòng)塊行程L=0.3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： 根據(jù)本次載荷重量為2000N，我們選用六個(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。 根據(jù)每個(gè)滑動(dòng)軸承的負(fù)載承受166N，我們選用滑動(dòng)軸承為L(zhǎng)MF30，軸承中間孔徑為30mm，這樣導(dǎo)向光桿的直徑也為30mm。 2.直線軸承安裝： 軸承座孔公差推薦采用H7、J7級(jí)，直線軸公差推薦采用g6、h6級(jí)，軸承安裝必須用臺(tái)階芯軸壓入；直線軸安裝必須對(duì)準(zhǔn)軸承孔插入，動(dòng)作輕緩，軸傾斜插入會(huì)導(dǎo)至保持器變型 和鋼球脫落，軸承安裝方向應(yīng)按照表1所示，可以提高軸承承載能力，延長(zhǎng)壽命。 軸承座孔有可能壓縮軸承，引志游隙變小，此時(shí)用手轉(zhuǎn)動(dòng)直線軸，如果軸能接觸鋼球且能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)， 配合游隙為 0～+0.01mm；如果稍加力才能轉(zhuǎn)動(dòng)， 配合游隙為-0.01～0mm（已過(guò)盈） ；如果加力也不能轉(zhuǎn)動(dòng)，配合游隙已多于0.01mm，這種情況鋼球滾動(dòng)時(shí)可能同時(shí)作滑動(dòng)，會(huì)降低軸承和軸的作用壽命，只有在輕載、低速且定心要求高的情況下才可采用。調(diào)整型、開(kāi)口型軸承內(nèi)、外徑在割口前測(cè)量，割口后會(huì)有一些彈性變形，配合游隙應(yīng)裝入軸承座內(nèi)測(cè)量（鋼保持器軸承、KH軸承情況類似）。游隙可調(diào)節(jié)的軸承座調(diào)節(jié)方向應(yīng)和軸承割口方向垂直以保證游隙均勻，直線軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要求有良好的導(dǎo)向性，所以直線 軸承一般以二根軸+四套軸承或二根軸+二套加長(zhǎng)型軸承為一個(gè)組合使用，二根軸安裝要平直，整個(gè)組合裝配后，用手推拉必須靈活無(wú)阻滯才可安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)動(dòng)力要足夠克服軸承磨擦阻力，直線軸承磨擦阻力近似為千分之一工作載荷 。 3. 直線軸承潤(rùn)滑和防塵： 軸承出廠涂有防銹油，使用時(shí)需加潤(rùn)滑劑。油脂潤(rùn)滑噪音較低，常用的有2號(hào)鋰基脂和低噪音軸承潤(rùn)滑脂， 填脂量為保持器空隙的三分之一。油潤(rùn)滑不需清除防銹油， 根據(jù)工作測(cè)試采用15#～100#潤(rùn)滑油， 工作溫度低采用低粘度油， 工作測(cè)試高采用高粘度油，常用的有透平油，機(jī)械油和錠子油，無(wú)密封軸承把油滴在軸上即可，帶密封軸承需把油加到軸承內(nèi)，本公司為用戶準(zhǔn)備了帶油孔的軸承和軸承座。對(duì)于一些不允許有油（脂）的工作場(chǎng)所，先清除防銹油，干燥后在每列鋼球上噴一些市售的二硫化鉬噴劑，再次干燥后即可使用，帶密封軸承應(yīng)避免密封圈和軸干磨擦引起密封唇口擠入軸承內(nèi)，造成軸承的非預(yù)期損壞。鐵屑會(huì)極大地降低軸承壽命，粉塵和臟物會(huì)阻塞保持器球道，使鋼球不能回轉(zhuǎn)，引起保持器損壞、鋼球擠膠。帶密封軸承可用于一般帶粉塵工場(chǎng)所，像木工機(jī)械、鑄造機(jī)械等多粉塵場(chǎng)合，請(qǐng)?jiān)谳S承兩端另加密封，防止粉塵進(jìn)入并可減少油脂損耗。 4. 軸承的載荷和壽命： 軸承運(yùn)動(dòng)和換向時(shí)承受過(guò)大的沖擊負(fù)荷，或當(dāng)軸承靜止時(shí)，由于機(jī)器振動(dòng)等因素都會(huì)使接觸處形成凹坑。外界硬粒進(jìn)入軸承內(nèi)，也可在接觸表面形成壓痕，這種永久變形量超過(guò)一定限度，就會(huì)防礙直線運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，引起振動(dòng)和噪音，振動(dòng)會(huì)進(jìn)一步?jīng)_擊凹坑周圍材料，造成惡性循環(huán)，使凹坑面積擴(kuò)大，這種永久變形量用基本額定靜載荷限定。鋼球和套圈接觸點(diǎn)兩者永久變形量之和等于鋼球直徑的萬(wàn)分之一時(shí)的靜載荷，定義為基本額定靜載荷C0。 軸承使用時(shí)，沖擊力很難測(cè)定，常用選取適當(dāng)?shù)撵o載荷安全系統(tǒng)來(lái)保證軸承靜載荷不超過(guò)基本額定靜載荷。選型時(shí)使軸承承受的靜載荷P0 C0/FS，不受振動(dòng)和沖擊場(chǎng)合FS取1.0 1.5，受振動(dòng)和沖擊工作場(chǎng)合FS取2.0~7.0。 軸承由于反復(fù)承受工作載荷，首先在表面下一定深度處，強(qiáng)度較弱部分形成裂紋，繼而發(fā)展到接觸表面，使金屬成片狀剝落下來(lái)，這種剝落稱為疲勞剝落。在安裝、潤(rùn)滑、密封正常的情況下，絕大多數(shù)軸承的破壞是疲勞破壞，一般所說(shuō)的軸承壽命就是指軸承的疲勞壽命。直線軸承額定壽命規(guī)定為5萬(wàn)米， 通過(guò)限定基本額定動(dòng)載荷C來(lái)保證。由于軸承壽命具有分散性，即同一批材料、相同工藝生產(chǎn)、相同使用條件下的軸承壽命不相同，所以軸承基本額定動(dòng)載荷C定義為一批相同的軸承在相同條件下運(yùn)行5萬(wàn)米，軸承不生任何疲勞剝落現(xiàn)象所能承受的動(dòng)載荷。 3.2.8聯(lián)軸器的選擇 由于整個(gè)裝置載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)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)輸出軸徑為12mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14， 聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩 3.2.9軸承強(qiáng)度的校核 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造即供應(yīng)各種規(guī)格常用的軸承。 滾動(dòng)軸承的構(gòu)成：包括：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架，內(nèi)圈用來(lái)和軸頸裝配，外圈用來(lái)和軸承座孔裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可以用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外圈的滾道內(nèi)滾動(dòng)。保持架的作用主要是均勻地隔開(kāi)滾動(dòng)體。 滾動(dòng)體的基本類型有：鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針、鼓形滾子、不對(duì)稱鼓形滾子。 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、啟動(dòng)力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件、選用方便等特點(diǎn)。 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)： 1、一般條件下，滾動(dòng)軸承的效率和液體動(dòng)力潤(rùn)滑軸承相當(dāng)，但較混合潤(rùn)滑軸承要高一些； 2、徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊可用預(yù)緊力消除游 隙， 運(yùn)轉(zhuǎn)精度高； 3、對(duì)于同尺寸的軸徑，滾動(dòng)軸承的寬度比滑動(dòng)軸承小，可使機(jī)器的 軸向結(jié)構(gòu)緊湊； 4、大多數(shù)滾動(dòng)軸承能同時(shí)受徑向和軸向載荷，故軸承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 5、消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)； 6、不需要有用有色金屬； 7、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本低； 與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)： 1、承受沖擊載荷能力較差； 2、高速重載載荷下軸承壽命較低； 3、振動(dòng)及噪聲較大； 4、徑向尺寸比滑動(dòng)軸承； 能否正確選用滾動(dòng)軸承，對(duì)主機(jī)能否獲得良好的工作性能，延長(zhǎng)使用壽命；對(duì)企業(yè)能否縮短維修時(shí)間，減少維修費(fèi)用，提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設(shè)計(jì)制造單位，還是維修使用單位，在選擇滾動(dòng)軸承時(shí)都必須高度重視。一般來(lái)說(shuō)，選擇軸承的步驟可能概括為：1.??????根據(jù)軸承工作條件（包括載荷方向及載荷類型、轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑方式、同軸度要求、定位或非定位、安裝和維修環(huán)境、環(huán)境溫度等），選擇軸承基本類型、公差等級(jí)和游隙；?2.??????根據(jù)軸承的工作條件和受力情況和壽命要求，通過(guò)計(jì)算確定軸承型號(hào)，或根據(jù)使用要求，選定軸承型號(hào)，再驗(yàn)算壽命；?3.??????驗(yàn)算所選軸承的額定載荷和極限轉(zhuǎn)速。 ?選擇軸承的主要考慮因素是極限轉(zhuǎn)速、要求的確良?jí)勖洼d荷能力，其它的因素則有助于確定軸承類型、結(jié)構(gòu)、尺寸及公差等級(jí)和游隙工求的最終方案。類型選擇，各類滾動(dòng)軸承具有不同的特性，適用于各種機(jī)械的不同使用情況。選擇軸承類型時(shí)，通常應(yīng)考慮下列因素。一般情況下：對(duì)承受推力載荷時(shí)選用推力軸承、角接觸軸承，對(duì)高速應(yīng)用場(chǎng)合通常使用球軸承，承受重的徑向載荷時(shí)，則選用滾子軸承?？傊x用人員應(yīng)從不同生產(chǎn)廠家、眾多的軸承產(chǎn)品中，選用合適的類型。軸承所占機(jī)械的空間和位置?在機(jī)械設(shè)計(jì)中，一般先確定軸的尺寸，然后，根據(jù)軸的尺寸選擇滾動(dòng)軸承。通常是小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承。但是，當(dāng)軸承在機(jī)器的直徑方向受到限制時(shí)，則選用滾針軸承、特輕和超輕系列的球或滾子軸承；當(dāng)軸承在機(jī)器的軸向位置受到限制時(shí)，可選用窄的或特窄系列的球或滾子軸承。軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)?載荷是選用軸承的最主要因素。滾子軸承用于承受較重的載荷，球軸承用于承受較輕的或中等載荷，滲碳鋼制造或貝氏體淬火的軸承，可承受沖擊與振動(dòng)載荷。在載荷的作用方向方面，承受純徑向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。承受較小的純軸向載荷時(shí)，可選用推力球軸承；承受較大的純軸向載荷時(shí)，可選用推力滾子軸承。當(dāng)軸承承受徑向和軸向聯(lián)合載荷時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。對(duì)于懸臂支撐結(jié)構(gòu)，常采用圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，且成對(duì)使用。 滾動(dòng)軸承類型選擇應(yīng)注意的問(wèn)題: 1、考慮軸承的承受載荷情況 方向：受徑向力時(shí)，用向心軸承；受軸向力時(shí)，用推力軸承；徑向力和周向力聯(lián)合作用時(shí)，用向心推力軸承； 大?。菏艿捷^大載荷時(shí)，可用滾子軸承，或尺寸系列較大的軸承；受到較小載荷時(shí)，可用球軸承，或尺寸系列較小的軸承 2、考慮對(duì)軸承尺寸的限制 當(dāng)對(duì)軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時(shí)，可選用滾針軸承； 3、考慮軸承的轉(zhuǎn)速 一般來(lái)講，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，輕系列的軸承比重系列的軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速；此外，各類推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，不易用于高轉(zhuǎn)速的情況。 4、考慮對(duì)軸承的調(diào)心性要求 調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均能滿足一定的調(diào)心要求（即：軸心線與軸承座孔心線可適當(dāng)偏轉(zhuǎn)），而圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承滿足調(diào)心要求的能力幾乎為零 根據(jù)各個(gè)軸承的特點(diǎn)以及選用原則，可以肯定我們初步選定的型號(hào)6004深溝球軸承滿足要求。 由于軸3所承載的載荷最大，且軸3的轉(zhuǎn)速最大，故軸3上的軸承最危險(xiǎn)。若此軸承壽命滿足要求，則其它軸承亦可滿足要求。所選6004深溝球軸承的基本額定動(dòng)載荷C為9.38kN假設(shè)鏈傳動(dòng)的效率為0.9。 顯然，軸承壽命滿足要求。 第四章三維軟件Solidworks設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，又一次提升了運(yùn)用三維軟件的水平，并吸收了不少經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)為一下幾點(diǎn)。 有零件圖紙作圖與空想設(shè)計(jì)作圖不同，零件尺寸已經(jīng)給出，作圖時(shí)先不考慮尺寸是否真的合適，根據(jù)尺寸作出零件的三維圖，但到裝配時(shí)必須要考慮尺寸是否合適，由于AutoCAD圖紙效果不好，導(dǎo)致尺寸會(huì)有出錯(cuò)，甚至有出現(xiàn)欠定義尺寸，所以，此時(shí)必量尺寸進(jìn)行修改，直到滿足配合要求。 工具集的確方便了作圖，通過(guò)選擇零件類型，輸入數(shù)據(jù)，就能生成出標(biāo)準(zhǔn)零件，但有時(shí)需要用到的零件在工具集上也未必能找到，所以此時(shí)要隨機(jī)應(yīng)變，運(yùn)用其他零件代替并通過(guò)修改或添加零件使其滿足要求。 作三維圖時(shí)要靈活變通，解決問(wèn)題的方法總比問(wèn)題多，當(dāng)一種方法不能正常作圖時(shí)，試試另一種方法，這不但能完成零件制作，同時(shí)也可以培養(yǎng)出更好的作圖思路，和打破規(guī)矩的新想法。 規(guī)則的零件，要學(xué)會(huì)使用一些能夠節(jié)省時(shí)間的命令，如鏡向，陣列等，“能省則省”。 關(guān)于裝配，曾經(jīng)帶給我很大的阻礙，花了很多時(shí)間才弄清原因所在。在一可活動(dòng)子裝配體上，即使活動(dòng)范圍會(huì)產(chǎn)生干涉，也不能對(duì)其設(shè)定活動(dòng)范圍，如高級(jí)配合里的距離范圍，和角度范圍，即使在該活動(dòng)范圍并不影響父配體，也不可設(shè)定。因?yàn)橐坏┰O(shè)定范圍后，在父裝配體上會(huì)將子裝配體視為完全定義的模型，這樣會(huì)對(duì)子裝配體之間的配合產(chǎn)生矛盾，將不能完成裝配。 看懂圖是作圖的首要任務(wù)，看圖就是了解零件的工具，沒(méi)有工具則無(wú)法制出 零件，所以畫圖不能急于下筆，想透了零件的結(jié)構(gòu)，想透圖中的虛實(shí)線，這才是高效作圖的重中之重。 進(jìn)行零件建模前，一般應(yīng)進(jìn)行深入的特征分析，搞清零件是由那幾個(gè)特征組成，明確各個(gè)特征的形狀，他們之間的相對(duì)位置和表面連接關(guān)系，然后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序進(jìn)行建模。一個(gè)復(fù)雜的零件，可能是許多個(gè)簡(jiǎn)單特征經(jīng)過(guò)相互之間的疊加、切除或相交組成。所以零件建模時(shí)，特征的生成順序十分重要，不同的建模過(guò)程雖然可以構(gòu)造出同樣的實(shí)體零件，但其造型過(guò)程及實(shí)體的構(gòu)型結(jié)構(gòu)卻直接影響到實(shí)體模型的穩(wěn)定性、可修改性、可理解性及實(shí)體模型的應(yīng)用。 尤其在二維圖紙上，我們能看到的只是零件的平面圖，而內(nèi)部特征則以虛線給予表示，另外還有零件的相貫線，這表示了各個(gè)特征相交時(shí)出現(xiàn)線段。在零件的草圖繪制過(guò)程中，必須要選好第一個(gè)草繪平面，這很關(guān)鍵，這個(gè)平面決定了往后建模的所用到的命令，簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)圓柱可以作一個(gè)圓形然后拉伸，也可以作一個(gè)長(zhǎng)方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都一樣，但所用的草繪平面和命令就截然不同。如果我們要的是一條軸，那我們就應(yīng)該選擇第二種方法為好了。 由于此設(shè)計(jì)的零件都是比較規(guī)則的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋轉(zhuǎn)命令，而且很多零件都是擁有對(duì)稱關(guān)系，所以為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，經(jīng)常會(huì)用到鏡向特征命令。 一張完整的工程圖應(yīng)具備以下4方面的內(nèi)容。 一組視圖：用一組視圖（其中包括視圖、剖視圖、斷面圖、大正 技術(shù)要求：表明零件在制造和檢驗(yàn)是應(yīng)達(dá)到的一些要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料熱處理方式和指標(biāo)等。 標(biāo)題欄：注明零件名稱、材料、數(shù)量、圖樣比例以及圖號(hào)等內(nèi)容。 單擊【新建文件】圖標(biāo)，系統(tǒng)顯示新建SolidWorks文件對(duì)話框，雙擊該對(duì)話框中得裝配體選項(xiàng)，即可進(jìn)入裝配體工作模式。 調(diào)入第一個(gè)零件模型并放置在裝配體的原點(diǎn)處，即零件原點(diǎn)與裝配體原點(diǎn)重合。調(diào)入一個(gè)與第一個(gè)零件模型有裝配關(guān)系的零件模型。分析兩個(gè)零件之間的裝配約束關(guān)系，然后選取相應(yīng)的約束選項(xiàng)進(jìn)行零件操作。 調(diào)入其他與已裝配零件有裝配關(guān)系的零件模型并進(jìn)行裝配。 全部零件裝配完畢后，將裝配體模型存盤。 4 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的總結(jié)，是對(duì)我將來(lái)的學(xué)習(xí)、工作最為有力的一次鍛煉。它促進(jìn)我將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，并且深深的體會(huì)到了自己所學(xué)專業(yè)的博大精深。盡管在設(shè)計(jì)中遇到許多難題與不曾接觸過(guò)的東西，但在老師的幫助和我的刻苦努力下都一一克服，并學(xué)到了許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。盡管我所設(shè)計(jì)的東西可能還有許多欠缺，但是我確實(shí)在此次設(shè)計(jì)中學(xué)得了很多東西，它將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)與工作產(chǎn)生很大的影響。 我這次設(shè)計(jì)的題目是：基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中做了如下工作： 1、查閱有關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)今國(guó)內(nèi)外物料拾取裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，也看到了創(chuàng)新設(shè)計(jì)巨大發(fā)展?jié)摿Α? 2、根據(jù)拾取裝置的用途，對(duì)拾取裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了充分的論證，最終確定了方案。 3、對(duì)典型零件如軸承、聯(lián)軸器、軸進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了校核。 4、對(duì)所用軸承進(jìn)行了強(qiáng)度校核和以及壽命計(jì)算。 5、零件的圖紙以及裝配圖設(shè)計(jì)。 6、進(jìn)行了物料拾取裝置的三位設(shè)計(jì)及建模 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我具有了嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作作風(fēng)，為自己今后學(xué)習(xí)更多的專業(yè)知識(shí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為我將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中提供了一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，必將對(duì)我的將來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 致 謝 近一個(gè)學(xué)期的不懈努力,大學(xué)本科學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)---畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成在即！這是我在畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)的各門知識(shí)的一次深入的綜合的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的真正訓(xùn)練,。因此,它在我四年的大學(xué)生活的占有很重要的地位。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)自己的下一個(gè)階段的順利進(jìn)行作了一次適應(yīng)性的演練,很好的鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，回顧了以前的學(xué)習(xí)內(nèi)容并為將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下了很好的基礎(chǔ)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我得到了老師的悉心指點(diǎn)。在整個(gè)過(guò)程中老師體現(xiàn)的那種一絲不茍，細(xì)心細(xì)致的科學(xué)精神讓我久久不能忘記,并肅然起敬。特別是李老師的扎實(shí)功底和諄諄教導(dǎo)讓我受益匪淺。我個(gè)人認(rèn)為我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成很大程度上源于老師教導(dǎo)我養(yǎng)成的專心致志，循序漸進(jìn),不斷積累，決不放過(guò)任何一個(gè)含糊問(wèn)題，以高度的責(zé)任感面對(duì)所有的細(xì)節(jié)的良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 由于自己的能力有限,并且經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的儲(chǔ)備在一定的程度上也限制了我在設(shè)計(jì)上的水平, 但是正是這些缺陷激勵(lì)著我不斷的前行。在以后的學(xué)習(xí)和生活中我會(huì)更加的努力去掌握更多的知識(shí),讓自己的視野更加廣闊,并且這種良好的學(xué)習(xí)精神也將永遠(yuǎn)的保留下去。 所以在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的許多不足之處,期望各位老師和同學(xué)多多包涵并給予指教,以激勵(lì)我更好的改進(jìn),在將來(lái)的生活和學(xué)習(xí)中不斷的完善自己。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我也得到其他老師的指點(diǎn)，以及同組成員的幫助，在此向所有關(guān)心幫助過(guò)本文寫作的老師、同學(xué)及參考文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝！ 最后再一次的感謝母校和四年來(lái)辛勤培養(yǎng)我的各位老師,我將永遠(yuǎn)記住您們的教導(dǎo)，我將永遠(yuǎn)以母校為榮耀。 - 33 - 參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(單行本)機(jī)械傳動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004 [2] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版)[M].北京：高等教育出版社,2001 [3] 劉鴻義.材料力學(xué)(第三版 上、下冊(cè))[M].北京：高等教育出版社,1991 [4] 甘永立.幾何量公差與檢測(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2005 [5] 馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1999 [6] 于駿一.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [7] 天津大學(xué).機(jī)械零件手冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，1981 [8] 孫桓機(jī).機(jī)械原理[M].北京高：等教育出版社，2006 [9] 孟憲源.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 [10] 呂仲文.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [11] 寇尊權(quán)，王多機(jī).械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [12] 劉朝儒，彭福蔭，高政一.機(jī)械制圖（第四版）[M] .北京：高等教育出版社，2001 [13] 黃勤冰.物料拾取設(shè)備刀具角度全接觸[J]. 中國(guó)花卉報(bào) 2007年003版 [14] 許廣桐，樊冬溫.SGC手動(dòng)拾取機(jī)[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備1998年5期 [15] 謝可軍， 苗香雯.物料拾取裝置的發(fā)展和對(duì)策[J]. 農(nóng)機(jī)化研究2004年1期 [16] 王加春，吳風(fēng)彪.基于PLC物料拾取裝置的研制[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備1996年1期 [17] 胡漪.JGZ750全自動(dòng)式物料拾取裝置[J]城.建車輛與設(shè)備1991年1期 [18] 胡永鵬，譚蓉.半自動(dòng)物料拾取機(jī)[P].中國(guó)專利：CN2770305,2006-04-12 [19]Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ. House，1985. [20]Orlov P. Fundamentls of Machine Design. Moscow: Mir pub, 1987. [21]Mechanical Drive (Reference Issue). Machine Design. 52(14),1980. [22]Bedini.R.a.o Academic Research on the Olivetti:SIGMA-system applications. Proceeding of the TshIsIR,Tokyo,1977. [23]Honshizaki J.Bopp E. Robot Application Design Manual. New York:John wiley & Sons.INC,1990