旋转及升降系统设计.doc

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1、哈尔滨理工大学毕业生毕业论文（设计）题目：旋转及升降系统设计 院（部）别 工程机械学院 专 业 电器自动化 班 级 0B125 学 号 1107125123 姓 名 李燕 指导教师 王思 二一五年五月摘 要为满足现代工业化生产和顾客的需要，针对实际生产中搬运货物产品效率不高的问题而去改善现有码垛机的传动系统。提高产品的竞争力，降低生产成本，降低制造成本，以加快生产效率， 降低运营成本。本次设计的主要目的是对码垛机的旋转及升降系统进行设计，改善传动机构。关于码垛机底座旋转系统设计，主要包括驱动电动机的选取、蜗杆减速器的设计、链传动的设计、联轴器的选取、键的设计。码垛机转臂升降系统设计，主要包括螺

2、旋传动中螺杆和螺母的设计和校核、驱动电动机的选取、齿轮的设计和校核、键的设计。通过此次设计我认为设计中尽可能的减少传动环节，以此来提高传动效率。关键词：码垛机械，底座旋转系统；手臂升降系统Abstract In order to meet the needs of modern industrial production and customer, in view of the problems in the actual production of handling goods product efficiency is not high and to improve existing pa

3、lletizing machine drive system. Improve the competitiveness of products, reduce production costs, reduce manufacturing costs, to speed up production efficiency, reduce operating costs. The main purpose of this design is the design of rotating and lifting system of palletizing machine, improve the tr

4、ansmission mechanism. On the base of palletizing machine rotation system design, mainly including the drive motor selection, design of worm reducer design, chain drive, coupling of selection, the key design. Palletizing machine turn arm lifting system design, mainly includes the design and verificat

5、ion of screw in the screw and the nut, driving motor selection, gear design and verification, the key design. Through the design I think the design of the reduction of the transmission link as far as possible to improve the transmission efficiency.Keywords: palletizing machine, base rotation system;

6、 arm lifting system目 录 前 言11码垛机的研究2 1.1 研究的目的和意义2 1.2 国内外研究现状及发展趋势2 1.2.1 国内外码垛机研究现状2 1.2.2 码垛机的发展趋势3 1.3 码垛机类型4 1.4 工作运动的分析6 1.5 本章小结62 底座旋转系统的设计7 2.1 驱动电动机的选择7 2.2 蜗杆减速器的设计8 2.2.1 传动零件的设计9 2.2.2 蜗杆轴的设计11 2.2.3 涡轮轴的设计12 2.3 链传动14 2.3.1链传动特点14 2.3.2 链传动的设计14 2.4 联轴器18 2.4.1 联轴器类型的选择18 2.4.2 联轴器转矩的计算

7、18 2.4.3 键的设计19 2.5 本章小结203 手臂升降系统的设计21 3.1 螺杆和螺母的设计21 3.1.1 螺杆和螺母材料的选择21 3.1.2 杆螺纹数据的设计与校核22 3.1.3 螺母参数的选择与设计校核25 3.2 驱动丝杠螺母传动的齿轮的设计与校核26 3.2.1 驱动丝杠螺母齿轮的电动机的选取26 3.2.2 选定齿轮的类型，精度等级，材料及齿数，27 3.2.3 齿根弯曲强度设计27 3.2.4 键的设计30 3.3 本章小结30结 论31 前 言伴随着世界经济与科技的发展，人类活动范围的扩大，机器人技术正迅速应用于社会生活与生产地各个领域也开始从制造领域向非制造领

8、域发展，各种样式的机器人产品随之涌现。工业机器人，不但可以提高产品的质量与产量，而且对提高人身安全，减轻劳动强度，改善劳动环境，节约原材料消耗、提高劳动生产率以及降低生产成本，都有十分重要的意义。机器人技术正在日益提高着人类的生活和生产方式。工业机械人不仅提高了劳动生产中的效率，还能取代人类去完成危险、高强度、重复枯燥的工作，大大减轻了人类的劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，它可用于加工工件的搬运、装卸，零部件的组装，特别是在组合机床、自动化数控机床上的使用更为普遍。在现代工业化生产中，自动化生产已成为突出的主题。在国内外现代化加工车间中，常配有机械人，以提高生产的效率，完成工人难以完

9、成的危险工作。码垛机械人适应于化工、饮料、食品、啤酒、塑料、空调等生产企业对纸箱、袋装、罐装、盒装、瓶装等各种形状的成品进行装箱和码垛。但是我国目前的工业机械手技术和其工程应用的水平比国外的还是薄弱，应用的规模和产业化的水平也比较低，码垛机械人的研究开发直接影响到我国机械行业的自动化生产水平的提高，从经济、技术方面考虑发展机械人都是十分必要的。因此，进行码垛机械人的研究设计具有重要。码垛机械人的意义是将袋装、罐装、箱装物品按一定的规律、方式自动码垛的一种自动化设备，广泛用于石化、水泥、粮食、盐业等行业，能极大的提高工作效率，大大减轻了繁重的体力劳动，能够便于装卸、仓储和运输，是一种新兴的物流技

10、术。1码垛机的研究1.1 研究的目的和意义研究课题的目的是： 我选择的课题是码垛机设计，是工程机械类设计，就是运用机械设计，机械原理，机械制图等知识来完成码垛机的传动系统的结构设计及一些校核计算等工作，温习和巩固我们学过的知识，并且培养我们设计简单机械的能力。另外，可以培养我们在生产实践中学会查阅外有关的技术文献并利用这些文献的能力，从而提高自学能力。还能够很好的培养我们积极主动完成设计任务的责任心和敢于创新的精神。研究课题的意义是： （1）取代人工搬运，减员增效，减轻工人体力劳动，提高生产效率。 （2）采用全新的码垛机使码垛方式的调整十分方便、简单。 （3）为码垛机的发展提供了有效的技术手段

11、，对其更新换代有积极作用。1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1 国内外码垛机研究现状上世纪60年代，随着工业化的大生产，日本、美国率先研制出适应于汽车生产线的机械手，主要完成焊接、喷涂等繁重危险的工作。40多年来，机器人工业发展迅速，在第一代工业机器人的基础上，第二代机器人广泛应用。目前我国已研制出第三代智能机器人，其性能和国外同等产品一样，已占有一定比例的市场。并将在世界市场上与国外产品展开激烈竞争。 机器人并不是在简单意义上代替人的劳动，而是综合了人和机器特长的一种拟人的机械电子装置，既有人对环境状态的快速反应能力和分析判断能力，又有机器持续工作时间长，精确度高、抗恶劣环境的能力。从

12、某种意义上说。它也是机器在进化过程中的产物，是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 “机械手”也被称为“自动手”，多数是指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置（国内一般称作机械手或者专用机械手）。它能模仿人手或臂臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具。它可代替人的繁重劳动一实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中。以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。从94年美国开发

13、出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。 工业机械手在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手，直角坐标机器人等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。国外机械手的研究现状是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。世界高端工

14、业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，量产产品达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破100KG。因工业机械手的小型化和微型化，应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学以及航空航天等高端行业发展。 机械手技术是高技术的重要组成部分，其产业化的进程在我国刚刚起步，虽然取得了一定的成绩，但仍然存在很多困难和不足，因此更需要多方面的关心和支持。1.2.2 码垛机的发展趋势目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。在国内主要是逐步扩大应用

15、范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元

16、。在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈

17、控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。1.3 码垛机类型 根据主要的运动参数选择运动形式是结构设计的基础。常见机器人的运动形式有四种，下面分别论述其特点，然后确定运动形式。 （1）直角坐标型机器人 直角坐标型机器人的结构简图如图1.1所示，它在轴上的运动是独立的，3个关节都是移动关节，关节轴线相互垂

18、直，它主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装卸和检测和作业。这种形式的主要特点是： 在三个直线方向上移动，运动容易想象。 计算比较方便。 由于可以两端支撑，对于给定的结构长度，其刚性最大。 要求保留较大的移动空间，占用空间较大。 要求有较大的平面安装区域。 滑动部件表面的密封较困难，容易被污染。 （2）圆柱坐标型机器人圆柱坐标型机器人的结构简图如图1.2所示。这种形式的主要特点是： 容易想象和计算。 能够伸入形腔式机器内部。 空间定位比较直观。 直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀物质。 手臂端部可以达到的空间受限制，不能到达靠近立柱或地面的空间。 （3）极坐标型机器人 极坐标型机器人又

19、称为球坐标机器人，其结构图如图1.3所示。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。其特点是： 在中心支架附近的工作范围较大。 两个转动驱动装置容易密封。 覆盖工作空间较大。 坐标系较复杂，较难想象和控制。 直线驱动装置仍存在密封问题。 存在工作死区。（4）多关节机器人 多关节机器人结构简图如图1.4所示，它是以其各相邻运动部件之间的相对角位移作为坐标系的。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置，所能达到区域的形状取决于两个臂的长度比例。其特点是： 动作较灵活，工作空间大。 关节驱动处容易密封防尘。 工作条件要求低，可在水下等环境中工作。 适合于电动机驱动。 运动难以想象和控制，计算量较大

20、。 选择方案的准则：满足设设计要求：机械手能够旋转一定角度；结构简单，便于计算分析。分析比较以上四种运动形式，确定选用圆柱坐标型机器人。1.4 工作运动的分析 本码垛机械手是三自由度运动的码垛机械手，共包含四个运动过程： （1）整个机械在水平面上的旋转运动； （2）机械手臂竖直方向的上升和下降运动； （3）机械手臂水平方向的前伸和收缩运动； （4）手抓的抓紧和张开运动。 具体的运动行程是：机械手整体可以在竖直平面内自由转动，完成货物在水平面的移动，在机械手的下部装有传感器，使机械手转动到规定位置后触动传感器，将会自动关闭电机；待其它结构完成动作后电机将自动开启，机械手返回到原来的位置。机械手臂

21、整体可上下运动，并且能够同时完成前伸和后缩，在手臂向下运动的同时向前伸，使空着的手抓在向下运动的同时也前运动，当手抓到达最低点后抓住货物；当手臂向上运动的同时向后收缩，使抓着货物的抓手在向上运动的同时向后运动，这样设计的优点是减小了旋转惯量，节省了将运动分开运行所需的时间，提高了码垛机的工作效率。此次毕业设计主要对码垛机竖直方向的位移，绕竖直方向的旋转运动进行设计，根据实际要求，设计要求，经济适应性选择合适的传动方案。机械手整体的旋转运动通过链传动，底盘与大链轮链接，大链轮与小链轮通过滚子链配合，小链轮是主动轮；小链轮与涡轮同轴，减速电机与蜗杆相连，传递动力至涡轮，从而带动小齿轮转动。手臂相对

22、于立柱的运动采用丝杠螺母传动，通过齿轮传动实现丝杠的转动，将大齿轮安装在丝杠的一端，由减速电机带动，小齿轮作为主动轮，与大齿轮啮合，从而带动了丝杠转动，实现传动。1.5 本章小结 本章介绍了国内外码垛机的发展，码垛机的类型和工作运动。2 底座旋转系统的设计机械手整体可以在竖直平面内自由转动，完成货物在水平面的移动，在机械手的下部装有传感器，使机械手转动到规定位置后触动传感器，将会自动关闭电机；待其它结构完成动作后电机将自动开启，机械手返回到原来的位置。1-底座 2-RF37DR63M4减速电动机 3-蜗杆减速器 4-小链轮 5-滚子链 6-GYH2联轴器 7-转盘 8-大链轮图2.1 码垛机旋

23、转的装配图Fig. 2.1 Palletizing machine rotating assembly diagram机械手整体的旋转运动通过齿轮传动，底盘与大链轮链接，大链轮与小链轮通过滚子链配合，小链轮是主动轮；小链轮与涡轮同轴，减速电机与蜗杆相连，传递动力至涡轮，从而带动小齿轮转动。减速电机的输出转速是。2.1 驱动电动机的选择 （1）电动机的类型的选择，根据码垛机设计的需求，码垛机的作业要求以及电动机的最佳安放位置，来选取自带减速器的R系列的减速电机。假使在转盘上的机构以及电机的质量为m=260kg，已在设计中考虑了留出预留量。 确定码垛机手臂绕立柱转动所需的功率 (2.1);根据设计

24、要求，；所以。由减速电机到链轮的传动的总效率 （2.2）为联轴器效率，为滚动轴承的传动效率，为涡轮蜗杆的传动效率，为链传动效率。查表1-15（机械传动和摩擦副的效率概略值）中得=0.99，=0.99，=0.81，=0.96，则。=0.990.810.96=0.74。所以减速电机的输出功率为 (2.3)根据机械设计手册来选定减速电机的额定功率=0.55kw。 （2）确定电动机转速。根据设计需求，大链轮的转动速度，链轮的齿数一般在17-114个齿之间，链传动的传动比通常限制i6，常取传动比i=23.5，则输出转速为，取输出转速是。蜗杆减速器的传动比10。电动机转速120r/min。选择减速电动机型

25、号RF37DR63M4。2.2 蜗杆减速器的设计 （1）已知电动机的输出功率是0.55kw。输出轴转速n=120r/min.要求传动比i=10。 （2）传动装置运动与动力参数计算。 各轴的转速， 各轴的输入功率 =0.74250.8=0.594kw 各轴的输入转矩 (2.4) 2.2.1 传动零件的设计 （1）选择蜗杆传动的类型 按照GB/T10085-1988的推荐，使用渐开线蜗杆（ZI）。 （2）选择材料 考虑了蜗杆传动功率不是很大，速度也只是中等，因此蜗杆选用45钢；因为希望蜗杆的效率较高，耐磨性较好，所以蜗杆的螺旋齿面需要淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮采用铸锡磷青铜ZCuSn10P

26、1，使用金属模铸造。因为有色金属比较贵重，仅把齿圈使用青铜来制造，而轮芯部分使用灰铸铁HT100来制造。 （3）按齿面接触疲劳强度设计 按照闭式蜗杆的传动设计准则，我先按齿面接触疲劳强度来设计，定出结构尺寸，再校核齿根弯曲疲劳强度判定是否合格。蜗轮蜗杆的传动中心距是 （2.5） 确定载荷系数K因为工作载荷带有轻微冲击，查机械设计表11-5中后得使用系数取1.0。齿向载荷分布系数=1.0 。由于转速不是很高，冲击不是很大，所以取动载系数=1.05。所以： (2.6) 确定弹性影响系数 因为采用的是钢蜗杆与铸锡磷青铜蜗轮之间的配合，所以=160Mpa 确定接触系数Zp先假设蜗杆分度圆直径d1和传动

27、中心距a1的比值d1/a1=1，从机械设计图11-18中查得Zp=2.7。 确定许用接触应力 因为蜗杆材料为2，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45-50HRC，可得知蜗杆的基本许用应力是。应力循环次数 (2.7)寿命系数： （2.8） （2.9） 计算中心距 （2.10） 取中心距a=115mm 由表11-2中得，模数m=4，分度圆直径，这时d1/a1=0.35，从机械设计图11-18中可以得到 zp=2.7，所以上述计算结果可行。 （4）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸。蜗杆：轴向尺距，直径系数q=10齿顶圆直径 (2.11)齿根圆直径 (2.12) (2.13)分度圆导程角=蜗杆轴向齿厚 (2

28、.14)蜗轮：蜗轮齿数Z2=40 ，变位系数x=-0.500演算传动比 (2.15)蜗轮分度圆直径 (2.16)蜗轮喉圆直径 (2.17)蜗轮齿根圆直径 (2.18)蜗轮咽喉母圆半径 (2.19) （5）校核齿根弯曲疲劳强度 （2.20） 当量齿数Zv2=z2/cos=41.62 根据x=-0.500， 从机械设计图11-19中查得，齿形系数 ，螺旋角系数，许用弯曲应力=从机械设计(第九版)表11-8中查得，由来制造的涡轮基本许用弯曲应力寿命系数 所以可见弯曲强度满足条件。 （6）精度等级公差与表面粗糙度的确定 考虑是设计动力传动，所属类型为通用的机械减速器，从GB/T10089-1988圆柱

29、蜗杆，蜗轮精度里面选择8级精度，选择侧隙种类为f，标注为 8f GB/T10089-1988。蜗杆的齿厚公差是，蜗杆的齿面与顶圆的表面粗糙度是1.6 ，蜗轮的齿面与顶圆的表面粗糙度是1.6和3.2 。2.2.2 蜗杆轴的设计 （1）按扭矩初算轴径 材料：选用45号钢，调质处理，硬度为230HBS，屈服极限，强度极限，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限，对称循环变应力时的许用应力。初算轴的最小直径为 （2.21） 当截面上有一个键槽时，应将求得的轴径增大45，该轴上有一个键槽，故其轴径应为：d = d+d5=20.05+20.055=21.05mm经以上计算危险截面处的最小轴径为21.05mm，轴上任意

30、截面处的轴径应大于该值。所以取最小轴颈d=25mm。 （2）轴的结构设计现在初步确定轴的结构见图图2.2蜗杆轴的结构Fig .2.2 Structure of worm shaft径向尺寸的确定轴段段要与联轴器链接，=25mm，L=50mm.轴段起固定作用，为便于轴承轴向定位，此段轴径=29mm，L=59mm轴段和与轴承的内径相配合，为便于轴承的安装，取=30mm，L=12mm 与起固定作用，取=40mm，L=10mm=38mm ，L=30mm取蜗杆齿顶圆直径， =48mm，L=70mm轴的总长为283mm。2.2.3 涡轮轴的设计 （1）按扭矩初算轴径 选用45号钢，调制处理，硬度为217-

31、255HBS由机械设计轴的计算 （2.22） 考虑轴上有两个键槽，且轴颈100mm，所以将直径增大10% ，则所以选d=45mm （2）蜗轮轴的结构设计初步确定轴的结构如图3.2所示图2.3涡轮轴的结构Fig. 2.3 Structure of turbine axis径向尺寸的确定轴段起固定悬臂的作用，轴段起固定作用，轴段与轴承的内径相配合，轴段安装套筒，取轴段安装涡轮，现轴段与轴承配合轴段用于固定涡轮，取由机械设计键的选择得： 与涡轮链接的键的尺寸为bh=1610，取其长l=40mm。2.3 链传动 链传动是挠性传动的一种，是由链轮与链条组成的。2.3.1链传动特点链传动和摩擦行的带传动相

32、对比，不仅没有弹性滑动也没有打滑现象，所以能够准确的保持平均传动比不变，有较高的传动效率；因为需要的张紧力不大，所以作用在轴的径向压力也小，能够在一定程度上减少轴承的摩擦损失；链传动和带传动相比结构紧凑，整体尺寸较小；可以在温度较高、潮湿和有油污等恶劣的条件下作业。 链传动与齿轮传动相对比，链传动的安装和制造精度要求较低，成本低；在中心距大的条件下链传动的传动结构轻便的多。传动平稳性不好，作业中有一定的噪声和冲击。链传动的缺点：只能完成平行轴间链轮的同一方向的传动，磨损后容易产生跳齿现象，作业时有噪音。链传动不适合在载荷变化大、急速反向和高速的传动中使用。2.3.2 链传动的设计 （1）选择链

33、轮的齿数和转动比的确定通过输出功率0.55kw，转速12 r/min，传动比 i=3，算得从动链轮转速为4r/min。通常链节数取偶数，所以为了让链轮和链条的磨损均匀，通常让链轮齿数是奇数。 链轮的齿数一般在17-114个齿之间，取主动链轮齿数为17，链传动的传动比通常限制i6，常取传动比i=23.5。传动比i=3,可得从动链轮的齿数为51。 （2）计算当量的单排链计算功率Pca 凭借链传动的工作状况，链条的排数和主动链轮的齿数，当量的单排链的计算功率 （2.23） 式中：A工况系数，Ka =1.0； KZ主动链轮齿数系数(定主动轮齿数为11个齿)，见图9-13，Kz =1.5； Kp单排链系

34、数 Kp=1.75； P传动的功率，P=0.55kw。计算后得Pca =0.47kw。 （3）确定链条型号和节距P 链条型号按照当量的单排链的计算功率Pca和主动链轮转速n1由图9-11得到。然后由表9-1确定中确定链条节距P链条型号为ISO12A，链条节距P=19.05。 （4）计算链节数和中心距初选中心距 =（3050）p （2.24）设定=30p=3019.05=571.5mm按下式计算链节数 （2.25） =95，不能采用过度链节，所以将计算出的链接数圆整为偶数=94确定实际中心距=a-，通常,因为中心距可以改，取=0.004571.5=2.286，所以=571.6-2.286=569

35、.21mm。 （5）计算链速v，确定润滑方式平均链速的计算 （2.26）求得v=0.065m/s 根据链速，由表914选择合适的润滑方式，选择定期人工润滑（6）选取滚子链型号为12A1一94 GB/T 1243 联轴器2.4.1 联轴器类型的选择 此次设计采用凸缘联轴器，因为其结构简单、制造方便、成本低、装卸和维修简单，并且能够传动大转矩。2.4.2 联轴器转矩的计算（1）载荷计算公称转矩 （2.27） 根据机械设计表14-1得： 许用转矩： （2.28） （2）型号选择从GB/T 5843一2003中查得，GYH2凸缘联轴器的许用转矩63N.m，许用最大转速是10000r/min ，轴径为2

36、5mm，所以此联轴器合用。图2.6 CYH2型联轴器Fig. 2.6 CYH2 type couplings2.4.3 键的设计根据（750）选择C型平键为： 键1：bh=66，l=30mm；键的校核： （2.29） T传递的扭矩，（Nmm） d轴的直径，（mm） k平键 k=0.4h, 键的工作长度，（mm） 根据（表53）可得为125150（Mpa） 所以此键可用。2.5 本章小结本章介绍了码垛机底盘旋转系统的设计，包括如何选取电动机，蜗杆减速器、链传动和联轴器的设计。3 手臂升降系统的设计手臂的升降带动水平手臂及手抓升降。1-YCJ7180F1-4减速电动机 2-升降丝杠 3-机架 4-

37、升降系统大齿轮 5-升降系统小齿轮 6-圆柱滚子轴承N202E 7-圆柱滚子轴承N205E 图3.1 码垛机升降装配图Fig. 3.1 Palletizing machine lifting assembly diagram手臂相对于立柱的运动采用丝杠螺母传动，通过齿轮传动实现丝杠的转动，将大齿轮安装在丝杠的一端，由减速电机带动，小齿轮作为主动轮，与大齿轮啮合，从而带动了丝杠转动，实现传动。丝杠上螺母的移动速度。3.1 螺杆和螺母的设计 螺杆与螺母需要根据选择的材料进行校核，选择合适的尺寸。3.1.1 螺杆和螺母材料的选择螺纹表面需要有较高的耐磨性，螺纹表面部分需要进行淬火处理，选取螺杆的材料

38、为40Cr，硬度50HRC；螺母选择的材料是ZCuSn5Pb4Zn5（铸锡青铜）。3.1.2 杆螺纹数据的设计与校核螺纹选择梯形螺纹，牙行为等腰梯形，牙型角，内、外螺纹以锥面贴紧，不适宜松动。与矩形螺纹相对比，传动效率略低，不过工艺性好，牙根强度高，对中性好。梯形螺纹属于最常用的传动螺纹。根据国家的标准（GB5796.3-86），初选螺杆螺纹的公称直径，则可知其对应的参数为：螺距，中径为,小径为。（1）螺纹升角、当量摩擦角的求取，以及自锁性能校核 （3.1） 则；梯形螺纹牙型角；（查表185）得，螺杆与螺母材料为钢青铜的摩擦系数是，当量摩擦角 （3.2） 由可知螺杆螺旋副已经满足了自锁条件。

39、(2)在螺杆上螺纹轴向力的确定 假使在手臂上的手爪及其它辅助机构以及电机的质量为m=150kg，已在设计中考虑了留出预留量,则径向力，取，则；根据力的合成原理，知其轴向力；（3）螺纹副耐磨性能计算。如下图所示：图3.2 螺旋副传动 Fig. 3.2 Screw drive螺纹工作面上的耐磨性条件是 （3.3）由于螺杆螺母的材料与螺旋副的转动速度较低的原因，查机械零件设计手册中表5-12，取滑动螺旋副的材料许用压力p=14Mpa,摩擦系数f=0.09;因为整体螺母，磨损后不能再调整间隙了，为了使受力分布均匀，螺纹的工作圈数不能太多，所以取 (3.4)则。对于梯形螺纹，接触高度（内、外螺纹旋合后的

40、接触面的径向高度。）h=0.5 P=0.5*7=3.5mm; （3.5）因此设计的螺纹能满足耐磨性能的要求，可以使用。同时，螺纹的工作圈数 (3.6)显然此合格。（4）计算螺旋副的驱动力矩T，传动效率求取螺旋副的驱动力矩T，传动效率 （3.7)（5）螺杆刚度校核 由机械零件设计手册可表查得螺杆材料40Cr弹性模量；在长度为1000mm左右的螺纹上，因为转矩T与轴向载荷作用而产生的螺距变化量之和，然后根据下表4.1表3.1 精度等级Tab. 3.1 Accuracy class 比较上表3.1可知设计的螺杆刚度满足要求。 (6)螺杆强度的校核 由第四强度理论可求出危险截面的计算应力，其强度条件是 （3.8）螺纹杆所受的轴向压力 ；螺纹杆的小径 ；