1、多I由度宜角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Body structure design of rectangular coordinate palletizing robot with the multi-degree freedom學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)所在學(xué)院 班級(jí)所在專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化申請(qǐng)學(xué)位?士指導(dǎo)教師 職稱(chēng)副指導(dǎo)教師 職稱(chēng)答辯時(shí)間設(shè)計(jì)總說(shuō)明IINTRODUCTION II1 緒論 1碼垛機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r1研究目的及意義12 課題內(nèi)容及要求22 1 研究目標(biāo)、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題2參數(shù)要求23 總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3機(jī)械抓手設(shè)計(jì) 3方案選擇 3力學(xué)分析 4氣缸選擇 5絲桿螺母副的計(jì)算與選型5Z

2、軸滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型5x 軸和 y 軸滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型7各軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型8Z 旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)的選擇8Z 軸步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型 10x 軸和y 軸步進(jìn)電機(jī)的選用 11直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 12軸承的選用13Z 旋轉(zhuǎn)軸軸承的選用13Z 軸滾珠絲杠下端單向推力球軸承的計(jì)算與選型13其他軸承的選用13錐齒輪傳動(dòng)的計(jì)算與選型144 總體支架的受力分析16總結(jié) 17鳴謝 19參考文獻(xiàn)20設(shè)計(jì)總說(shuō)明直角型碼垛機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人的一種，通過(guò)對(duì)它的數(shù)控編程，它能實(shí)現(xiàn)可以在XYZ三維坐標(biāo)系中任意一點(diǎn)的移動(dòng)和遵循可控的運(yùn)動(dòng)軌跡?？梢詫?shí)現(xiàn)很多種碼垛的方式，在生產(chǎn)線上對(duì)替代人工，提高生產(chǎn)效率等具備

3、顯著的應(yīng)用價(jià)值。本課題設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容是完成多自由度直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此碼垛機(jī)器人有四個(gè)自由度，用于在流水線對(duì)紙箱整齊地碼垛在托盤(pán)上，能夠快速緊湊地碼垛?？梢酝ㄟ^(guò)快速替換機(jī)械抓手和重新編程對(duì)不同大小的物體進(jìn)行快速碼垛，可以適應(yīng)不同的碼垛對(duì)象，應(yīng)用廣泛。第一步：是對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)碼垛機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的研究背景和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了解，并了解其研究目的及意義。第二步 : 是對(duì)碼垛機(jī)器人的總體方案的選擇：通過(guò)進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比與選擇，找到最合適的設(shè)計(jì)方案，最后方案采用龍門(mén)式機(jī)構(gòu)，主要采用是滾珠絲桿螺母副傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī)，可以通過(guò)數(shù)控編程改變碼垛的路線。第三步 : 是通過(guò)對(duì)履帶機(jī)器人的使用情況

4、與需求，對(duì)機(jī)構(gòu)的選型與計(jì)算，主要機(jī)構(gòu)有機(jī)械抓手、滾動(dòng)絲桿螺母副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、滾動(dòng)軸承等。第四步：是通過(guò)Pro/E畫(huà)出該碼垛機(jī)的總體三維結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)CADB出碼垛機(jī)總裝配圖和其零件圖，最后通過(guò)Pro/E 畫(huà)出該碼垛機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真。關(guān)鍵詞：碼垛機(jī)器人；絲桿螺母；步進(jìn)電機(jī)INTRODUCTIONRight angle type palletizing robot is a kind of industrial robot. Through the NCprogramming, it can movein the XYZcoordinate system of arbitrary point

5、 mobile and follow the trajectories ofcan palletize in so many ways in theproduction line to replace the workerl, improving production efficiency and having significant application value.This time, the design content of this graduation design is to complete the multi degree of freedom rectangular co

6、ordinate palletizing robot body structure design, the palletizing robot has four degrees of freedom, used in the production line of carton packaging of product palletizing in can compact stacking Can replace mechanical grip and re- programe of different size objects for rapid palletizing,and adapt t

7、o different palletising object, having a wide range of applications.The first step of the design is to understand at homeand abroad of palletizing robot in the field of the research background and development situation, and understand the purpose and significance of the research.The second step is t

8、he selection of the overall scheme of the palletizing robot: through detaileing comparison and selection, finding the most suitable design. Finally,i chosed the gantry mechanism, the ball screw nut transmission, drive the stepper motor, through the NC programming change stacking line.The third step

9、is through the use condition and the demandof tracked robot, selectiing and calculating of the agency, main body with mechanical grip and rolling screw nut pair, linear rolling guideways, step motor, rolling bearing and so on.The forth step is through the Pro/E to draw the palletizing machine overal

10、l three-dimensional structure, through the CADto draw out the palletizing machine assembly drawing and the parts drawing. Finally, through the Pro / E ,i draw the palletizing machine motion simulation.KEYWORDSP:alletizing robot ； Screw nut ； Stepper motor多自由度直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1緒論碼垛機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r目前歐、美

11、、日的各種碼垛機(jī)器人在碼垛市場(chǎng)的占有率均超過(guò)了90%,絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機(jī)器人完成。并且基本由他們壟斷了全球市場(chǎng)。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人在國(guó)家支持下，通過(guò)“七五” “八五”和“九五”科技攻關(guān)，并 取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，國(guó)外碼垛機(jī)器人在我國(guó)市場(chǎng)一統(tǒng)天下的局面正在被打破16。但是，我國(guó)的工業(yè)碼垛機(jī)器人其應(yīng)用水平和技術(shù)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距， 如國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品可靠性比我國(guó)高，起步較晚，運(yùn)動(dòng)速度和精度還有很廣提升空間。生產(chǎn) 線技術(shù)水平與國(guó)外相比仍有差距。和全球市場(chǎng)相比，碼垛機(jī)器人應(yīng)用規(guī)模仍然很小，我 國(guó)還未發(fā)展成專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)業(yè)。并且當(dāng)前我國(guó)的碼垛機(jī)器人生產(chǎn)品種規(guī)格多，批量小，零部 件通用化程度低16。因此迫

12、切需要對(duì)碼垛機(jī)器人及其相關(guān)物流產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全面規(guī)劃，整合資源優(yōu)勢(shì)，積極 推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時(shí)立足實(shí)際，完善碼垛機(jī)器人相關(guān)的產(chǎn)品、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，努力提高 我國(guó)的機(jī)器人發(fā)展水平。研究目的及意義人們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域工作時(shí)，人們經(jīng)常受到腐蝕、有毒氣體等因素的危害，使的工 人的工作環(huán)境很惡劣，甚至可能危及生命。但是自從發(fā)明機(jī)械人以后，相應(yīng)各種難題迎 刃而解。碼垛機(jī)器人就是作為機(jī)器人其中一種，碼垛機(jī)器人是機(jī)、電一體化高新技術(shù)的 產(chǎn)品。碼垛機(jī)有很多種類(lèi)，可以在不同的產(chǎn)量生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用?？砂凑找蟮?編組方式和層數(shù)，完成對(duì)各種產(chǎn)品的碼垛。當(dāng)碼垛機(jī)器人的自由度越高，它能發(fā)揮的作用越大，但碼垛機(jī)使用最優(yōu)化的設(shè)計(jì)可

13、以使得垛形緊密、整齊。作為工業(yè)機(jī)器人的典 型一種，碼垛機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用，尤其是包裝領(lǐng)域正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。張機(jī)器人 和包裝線現(xiàn)結(jié)合，既提高了生產(chǎn)線的工作效率，有提高了生產(chǎn)線的工作效率，又增強(qiáng)了 運(yùn)行的可靠性，減少了人力資源開(kāi)支，更讓當(dāng)代企業(yè)迅速適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)要求，產(chǎn) 生巨大的經(jīng)濟(jì)效益16。2課題內(nèi)容及要求2） 1研究目標(biāo)、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題碼垛機(jī)器人可以分為兩類(lèi)，分別是直角坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型，如圖2-1 ,而我要做的碼垛 機(jī)器人要求是直角坐標(biāo)型的。圖2-1 （a）直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人圖2-1 （b）關(guān)節(jié)型碼垛機(jī)器人直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人是基于空間 XYZS軸直角坐標(biāo)系編程、有三軸及以上自

14、由度， 能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制、可重復(fù)編程反復(fù)應(yīng)用，可以適合不同任務(wù)的自動(dòng)化設(shè)備。它能夠搬 運(yùn)物體、操作工具，以完成各種作業(yè)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)是要求掌握工業(yè)碼垛機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及工作原理，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的三個(gè) 方向的移動(dòng)和一個(gè)方向的回轉(zhuǎn)，完成一個(gè)四自由度的直角坐標(biāo)型碼垛機(jī)器人設(shè)計(jì)，要求 所設(shè)計(jì)機(jī)器人能抓取一定質(zhì)量的工件（在具體設(shè)計(jì)時(shí)可以在題目中確定是何類(lèi)形狀的物 體，并且手爪是氣壓驅(qū)動(dòng)），完成抓取、搬運(yùn)、碼放功能，并且具有較高的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 和重復(fù)精度。主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一具有四個(gè)自由度的直角坐標(biāo)碼垛機(jī)器人，4根運(yùn)動(dòng)軸對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸、Y軸和Z軸，以及Z軸上帶有的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)裝載和卸 載功能。各軸

15、行程和手爪尺寸及抓取能力按需來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括機(jī)器人總體設(shè)計(jì)方案的分析確定，包括機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、主體部 分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和手爪的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮到很多問(wèn)題，所涉及的關(guān)鍵問(wèn)題有：1）機(jī)器人運(yùn)動(dòng)采用何種驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理和平穩(wěn)；3）導(dǎo)軌布局的合理性等等。參數(shù)要求1）單箱重量0 15KG 一次搬運(yùn)兩箱，一次總搬運(yùn)重量0 30KG2）托盤(pán)尺寸1600X 1600,碼垛完了托盤(pán)上紙箱最高處到地面0 1700mm3） 行程：X方向2200mm, Y方向1700mm, Z方向1700mm，水平旋轉(zhuǎn)：+90o.4）最快碼垛速度可達(dá)到1000mm/平均速度為500mm/碼垛精度為1mm5）

16、碼放方式的要求是在托盤(pán)尺寸內(nèi)每層盡可能多地?cái)[放紙箱，托盤(pán)四周的紙箱盡可能 平穩(wěn)，要保證運(yùn)輸過(guò)程中平穩(wěn)不倒。而碼好的托盤(pán)每?jī)蓪蛹埾溟g要向砌磚墻那樣，盡可 能地相互壓住和咬合，如圖2-2單數(shù)層和雙數(shù)層的擺放方式不一樣。這樣才可以保證碼 滿紙箱的托盤(pán)（最高米）在運(yùn)輸過(guò)程中平穩(wěn)。圖2-2 （a）單層紙箱排放方式圖2-2 （b）雙層紙箱排放方式3 總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案初步有兩種方案：一種是懸臂式的碼垛機(jī)器人，第二種是龍門(mén)式的碼垛機(jī)器人，如圖2-3 。圖2-3 (a)懸臂式碼垛機(jī)器人圖2-3 (b)龍門(mén)式碼垛機(jī)器人因?yàn)樵诠ぷ骺臻g比較大的情況下，龍門(mén)式的碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)比較穩(wěn)定，機(jī)器人在工作的時(shí)候不容易產(chǎn)生晃

17、動(dòng)，所以選擇第二種龍門(mén)式碼垛機(jī)器人。X 軸和 y 軸可以近似看做xy 工作臺(tái)。主要方案選定是z 軸。Z 軸是上下運(yùn)動(dòng)，有兩個(gè)方案：方案一是采用絲桿螺母形式傳動(dòng)，方案二是采用齒輪齒條形式傳動(dòng)。但方案二抓手和物體的重量直接要求齒輪和齒條來(lái)承受，對(duì)齒條和齒輪要有很大的要求，而且因?yàn)辇X輪的傳動(dòng)特性，會(huì)使下降和上升的速度產(chǎn)生齒輪的多邊形效應(yīng)。所以比較后采取方案一絲桿螺母形式傳動(dòng)。采用絲杠螺母形式也有兩方案可以選擇，第一種方案是絲杠不動(dòng)，抓手和物體通過(guò)螺母座與絲杠螺母連接做上下運(yùn)動(dòng)。第二種是絲杠螺母通過(guò)螺母座固定在y 軸的工作臺(tái)上，而絲杠的底部與抓手連接做上下運(yùn)動(dòng)。但第二種方案做上下運(yùn)動(dòng)的重量比較大，會(huì)導(dǎo)

18、致做很多無(wú)用功從而使碼垛機(jī)器人的效率降低。所以通過(guò)比較后采取第一種方案。采用這種方案因?yàn)橹皇艿截Q直的載荷，所以不需要滾動(dòng)導(dǎo)軌，只需要滾珠絲桿螺母副的計(jì)算與選型。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-4，三維視圖如圖2-5和圖 2-6。圖2-4機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖2-5三維視圖圖2-6三維視圖機(jī)械抓手設(shè)計(jì)方案選擇(1) 、 因?yàn)榇a垛機(jī)器人要求要準(zhǔn)確的把物品放到指定的位置，要求物品能夠緊密放置，所以機(jī)械抓手設(shè)計(jì)成一遍是固定的夾板，一邊是活動(dòng)的夾板。(2) 、為了能夠有更大的夾緊力和更好的平衡性能，采用兩個(gè)氣缸提供夾緊力。機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程如圖3-1 所示：圖3-1機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程機(jī)械抓手的三視圖如圖3-2和三維圖3-3表示：圖3-

19、2三視圖圖3-3三維圖力學(xué)分析當(dāng)物體受到最少火緊力還處于加緊狀態(tài)時(shí)的受力分析如圖3-4所示:圖3-4受力分析由受力平衡得Fn GFi F2Fi 2a sin45o G a sin45o解得F2 G,即機(jī)械抓手要求最少的夾緊力是加緊物體重力的二分之一。題目要 2求加緊的物體重量最大是30kg, 30kg物體重力為300N,則這抓手要求的最少火緊力為 150N由圖可得 F3 96mm F2 237mm,解得 F3=370N由于使用雙氣缸，則一個(gè)氣缸提供 185N的力即可，工廠里一般都有自己的壓縮空氣的裝置，一般壓縮空氣的氣壓為，則由壓力公式F=PSf6d 232N0.8 10 Pa (-) m2解

20、得氣缸的最少直徑為d=氣缸選擇根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本氣壓傳動(dòng)P22-204 表 22-4-16 選 10A-5 系列氣缸，氣缸實(shí)體如圖3-5 所示，該氣缸主要零件用鋁合金制造，重量輕。這里具體選用型號(hào)為10A-5LA50B50該氣缸為標(biāo)準(zhǔn)型，氣缸直徑為 50mm行程為50mm安裝尺寸符合ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。圖 3-5 氣缸絲桿螺母副的計(jì)算與選型需要使用絲桿螺母副的有z 軸、 x 軸和 y 軸， x 軸和 y 軸的絲桿螺母副使用環(huán)境差不多，可以選用同樣的絲桿螺母副，但z 軸使用情況不一樣，需要單獨(dú)計(jì)算。Z 軸滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型（1）最大工作載荷Fm的計(jì)算Z 軸滾珠絲桿螺母如圖3-6 所示，

21、需要帶動(dòng)的部分包括機(jī)械抓手、z 旋轉(zhuǎn)軸和絲桿螺母與z旋轉(zhuǎn)軸連接件，估計(jì)這部分重量不會(huì)超過(guò)800N,所以Fz=800N除此之外，并沒(méi)有收到其他方向的載荷。圖 3-6 滾珠絲桿螺母計(jì)算形式可按矩形導(dǎo)軌方式進(jìn)行，查系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表3-29，可以取該絲桿螺母副顛覆力矩影響系數(shù)為K =1.1 ，同樣可以取滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)為然=0.005。求得該工作環(huán)境的最大工作載荷為：Fm = KFx + 然（Fz+Fy +G）=1.1 800 N = 880 N（ 2）滾珠絲桿螺母座上最大動(dòng)載荷FQ 的計(jì)算z軸的進(jìn)給速度最快可達(dá)v = 1000mm/s,我們可以初選絲杠導(dǎo)程為Ph = 5mm,則可 以計(jì)算

22、出絲杠最快轉(zhuǎn)速n = v/Ph = 500r/s = 3000r/min。我們可以取滾珠絲杠螺母副的使用壽命T= 15000h， 代入計(jì)算公式L0 = 60nT/106， 計(jì)算出其絲杠壽命系數(shù)L0 = 2700（單位為：106 r） 。 查書(shū) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 3-30， 可取我們的載荷系數(shù)fW = 1.2，滾道硬度為HRC60則可以取得硬度系數(shù)為fH =1.0,則求得絲桿螺母副的最大動(dòng)載荷：Fq 3LofwfHFm 14705N(3)絲桿螺母副型號(hào)的選擇最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程根據(jù)上面已經(jīng)計(jì)算出來(lái)，可查系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指 導(dǎo)書(shū)表3-31 ,選if G晾列的4005-4型滾珠絲杠副，

23、該絲桿螺母副為濟(jì)寧博特精密絲 杠制造有限公司所生產(chǎn)，其導(dǎo)程為Ph=5 mm公稱(chēng)直徑為40 mm為內(nèi)循環(huán)固定反向器雙螺母式，循環(huán)滾珠為4圈X 2歹I，精度等級(jí)可以取5級(jí)，可查得其額定動(dòng)載荷為15307N 大于上式所計(jì)算出來(lái)的FQ則滿足要求。(4)所選絲桿螺母副傳動(dòng)效率”的計(jì)算從上可知公稱(chēng)導(dǎo)程Ph = 5mm,直徑d0 = 40mm,代入公式入=arctanPh/(/(0),計(jì)算得絲杠螺旋升角為人二217。將導(dǎo)軌摩擦角小=10和絲杠螺旋升角，代入計(jì)算公式n= tan入/ tan(入+小)，計(jì)算可得其傳動(dòng)效率為 n= 93.5%。(5)滾動(dòng)絲桿螺母剛度的驗(yàn)算1 ) Z軸上端采用一對(duì)面對(duì)面組配的推力角

24、接觸球軸承來(lái)固定絲杠上端，下端則采用 一對(duì)面對(duì)面組配推力角接觸球軸承，外加一個(gè)推力球軸承，上、下支承的中心距離計(jì)算 出約為a = 1700mm；鋼的彈性模量可查得為ES= 2.1 105Mpa；查書(shū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè) 計(jì)指導(dǎo)書(shū)表3-31,可知該絲桿絲杠底徑d2 = 36.2mm,直徑d = 3.175mm,據(jù)此可以 計(jì)算出絲杠截面積為S = 1029mm2。則可以計(jì)算出絲杠由工作載荷 吃作用下而引起的拉 /壓變形量q = Fma/ (ES)=880 X1700/ (2.1 X105X1029) mm 0.006mm2 )可以根據(jù)計(jì)算公式 Z =(兀d/Dw)-3,求得單圈滾珠數(shù)Z = 37;滾珠的

25、圈數(shù)X列數(shù)為4X2,則可計(jì)算出得滾珠總數(shù)量ZE = 592 0當(dāng)絲杠預(yù)緊時(shí)，可計(jì)算出軸向預(yù)緊力為Fyj = Fm/3= 293N ,由書(shū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)式(3-27)計(jì)算出滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量為2 =0.0004mn 03 )以上算出的1和2可以代入 總12,求得絲杠總變形量總0.0064mm = 6.4然.。由書(shū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 3-27知,5級(jí)精度滾珠絲 杠有效行程在1600 2000mm時(shí)，行程偏差可允許達(dá)到65 pm則可見(jiàn)所選絲桿剛度足 夠。(6)滾珠絲桿螺母副的壓桿穩(wěn)定性校核失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)式(3-28)計(jì)算出來(lái)。查系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)

26、計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 3-34 ,應(yīng)該取其支承系數(shù)fk 1 ;由絲杠底徑d2 = 36.2mm ,則可求得截面慣性矩為I d24 /64 84295mm ;當(dāng)絲桿垂直安裝時(shí)，壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K應(yīng)?。灰阎獫L動(dòng)螺母至軸向固定處的距離 a 1700mm,計(jì)算出得臨界載荷Fk%.1 108N ,遠(yuǎn)大于工作載荷Fm =880N ,則所選絲杠不會(huì)失穩(wěn)。綜上所述，所選擇的G晾列4005-4型滾珠絲杠副可以滿足使用要求，其實(shí)體如圖3-7所示。圖3-7滾珠絲杠副x軸和y軸滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型X軸和y軸可以選用同樣規(guī)格的滾珠絲桿螺母副，如圖 3-8所示，因?yàn)閤軸所受垂 直載荷比y大，同樣只需要進(jìn)行對(duì)x軸的受力分析即可

27、，計(jì)算方式與z軸差不多。圖3-8滾珠絲桿螺母副(1)絲桿螺母的最大工作載荷Fm的計(jì)算當(dāng)抓手抓起限定最重的物品碼垛機(jī)器人以最大速度運(yùn)行時(shí)，其只受到與工作臺(tái)面垂直垂向的載荷Fz = 1500N。已知移動(dòng)部件總重量估計(jì)不大于 G = 2000N ,同樣可以與z軸一 樣按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，可選 K=, = =o求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm = KFx + 然(Fz + Fy + G)=1.1 0 + 0.005 X(1500 + 2000 ) N =17.5N(2)滾動(dòng)絲桿螺母副的最大動(dòng)載荷 Fq的計(jì)算x 軸工作時(shí)的最快進(jìn)給速度同樣可達(dá)到為 v=1000mm/s絲杠導(dǎo)程同樣可選 Ph=5 mm

28、則絲杠壽命系數(shù)同樣為 L=2700 (單位為：106 r )。則可求得最大動(dòng)載荷：Fq 3LfWfHFm 292.4N(3)型號(hào)選擇根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，以及x軸的絲桿比較長(zhǎng)，主要受到徑向載荷，為了保證其剛度，選擇直徑比較大的絲桿，可以選擇與z軸相同的濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的 GDDK列2005-3型滾珠絲杠副，其額定動(dòng)載荷為 15307 N,遠(yuǎn) 遠(yuǎn)大于FQ滿足要求。剛度的驗(yàn)算與壓桿穩(wěn)定性校核與 z軸的方式一樣，通過(guò)計(jì)算得出選擇的滾珠絲杠副滿足使用要求。各軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型各軸都要求有一定的精度，而且需要電機(jī)自鎖，所以電機(jī)類(lèi)型可以選擇為步進(jìn)電機(jī)， 各軸所承受的載荷都有些

29、不同，z旋轉(zhuǎn)軸沒(méi)有起動(dòng)負(fù)載而且轉(zhuǎn)速很低，z軸有起動(dòng)負(fù)載 而且移動(dòng)速度快，x軸和y軸沒(méi)有起動(dòng)負(fù)載而且移動(dòng)速度快，則電機(jī)的選型要分開(kāi)計(jì)算。Z旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)的選擇該電機(jī)主要克服機(jī)械抓手和紙多!旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩，如圖3-9所示，而根據(jù)該部分設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)知摩擦力矩為軸承的滾動(dòng)摩擦，數(shù)值較小。抓手和紙箱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，是電 機(jī)設(shè)計(jì)需要考慮的主要對(duì)象。圖3-9電機(jī)裝配圖(1)加在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jz的計(jì)算抓手最大質(zhì)量為10kg,容許抓取質(zhì)量為30kg,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算可近似認(rèn)為 40kg 紙箱為400mrK 100mrK 100mm勺長(zhǎng)方體，則長(zhǎng)方體繞 Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：(3-1)z=m(a2+b2)/12

30、式中 a=40cm b=10cm m=40kg 貝U Jz = 0.4958kg.m 2 =5667kg.cm2?？梢猿踹xz旋轉(zhuǎn)軸的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為130BYG2502該電機(jī)為兩相混合式，二相四拍驅(qū)動(dòng) 時(shí)步距角為0.9,查系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 4-5查到該型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jm= 48kg.cm2,則可計(jì)算出加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2Jep = Jm + Jz = 5715kg.cm(2)加在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tep的計(jì)算其最大的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為快速啟動(dòng)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載，則(3-2)Teq Ta max在考慮傳動(dòng)鏈的總效率“上，可以計(jì)算快速起動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)部件折算到電機(jī)轉(zhuǎn)

31、軸上的最 大加速轉(zhuǎn)矩我：2 Jeqnm1Ta max-60ta(3-3)式中 nm對(duì)應(yīng)最快移動(dòng)速度的電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，其單位為r/min ;ta 步進(jìn)電機(jī)由靜止到加速至最高轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，其單位為SoZ旋轉(zhuǎn)軸主要是帶動(dòng)著抓手和紙箱沿電機(jī)中心的轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫@部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大，速度不宜過(guò)快，因此為了安全，最高的旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)到為100o/s ,但平時(shí)工作的速 度平均為30o/s。則換算電機(jī)的轉(zhuǎn)速最高速度為nm=17r/min 。假設(shè)該步進(jìn)電機(jī)由靜止到加速至最高轉(zhuǎn)速所用時(shí)間為ta=,傳動(dòng)鏈總效率n=0.9o則由式(3-3)計(jì)算得：丁 丁 25715 10 4 172.83N.mTeq T amax 6

32、0 0.4 0.9(2)步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定及電機(jī)的初選當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降， 可能會(huì)造成丟步，甚至可能堵轉(zhuǎn)。因此，選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本工作 環(huán)境可取安全系數(shù)K=4,計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：Tjmax A4X2.83N m = 11.32N m(3-4)初步選擇的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為130BYG2502查系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 4-5得 該型號(hào)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為T(mén)jmax = 40N m?？梢?jiàn)，所選的電機(jī)滿足(3-4)式的使用要 求。(4)所選用步進(jìn)電機(jī)的性能校核1 )最快轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核給定工作臺(tái)最快空載移動(dòng)速

33、度nm =17r/min ,其步進(jìn)角為0.9/ (o)可求出電機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率fmax= 360/0.9 M7Hz = 6800Hz。由圖3-10查得，此頻率運(yùn)行的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Tmax = 16N m ,大于Teq1 = 2.83N m,滿足其使用要求。2 )最快旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)運(yùn)行頻率校核電機(jī)運(yùn)行最高頻率為fmax = 6800Hz。查書(shū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 4-5可知 130BYG250茲進(jìn)電機(jī)的極Bg運(yùn)行頻率為1500Hz,則沒(méi)有超出限度。3 )步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率計(jì)算2從上可以知道Jeq= 5667kg.cm2 , m kg cm ,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最 高起動(dòng)頻率為fq = 15

34、00Hz。則可求出步進(jìn)電機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率:fLfq138HzJeq,Jm則要想保證步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)保證不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都要求必須小于138Hz要使起動(dòng)頻率選得更低，可以采用軟件升降頻，其通常只有100Hz從上面一系列計(jì)算可知，z旋轉(zhuǎn)軸選用130BYG2502進(jìn)電機(jī)，可以完全滿足設(shè)計(jì) 使用要求。圖3-10 130BYG2502步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行矩頻特性Z軸步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型Z軸是電機(jī)是要求帶負(fù)載快速啟動(dòng)，與 z旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)的選型計(jì)算不一樣，如圖 3-11 所示。圖3-11 z軸電機(jī)裝配圖(D加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J eq的計(jì)算滾珠絲杠總長(zhǎng)l =1700mm移動(dòng)部件總重量G=

35、800N其他參數(shù)同z旋轉(zhuǎn)軸；同樣算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：上下運(yùn)動(dòng)的部分折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣JW = 0.51 kg cm2 ,2滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS = 2.8 kg cm 0因?yàn)閦軸的移動(dòng)速度很快，不需要減速器，直徑與絲桿進(jìn)行連接，又因?yàn)橐惺苤d荷起動(dòng)，要選擇轉(zhuǎn)矩比較大的電機(jī)，初選可以與z旋轉(zhuǎn)軸相同的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為130BYG2502 ,則加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可計(jì) 算得22Jeq Jm Jw Js 48+ 0.51 +2.8kg cm = 49.4kg cm(2)加在步進(jìn)電機(jī)承受最大工作負(fù)載時(shí)快速起動(dòng)時(shí)的負(fù)載的計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq總共包括三部分：第一部分是移動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)折

36、算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf ;第二部分是機(jī)器快速起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩Tamax ;第三部分是負(fù)載折算到電機(jī)的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt,則有：Teq1 =Tamax+ Tf+ Tt(3-5)z軸移動(dòng)速度最快為1000m/s,選用的絲桿螺母導(dǎo)程為 Ph=5mm則nm=1000/5=200r/s=12000r/min 。設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止到加速至最快轉(zhuǎn)速所需時(shí)間ta=1s,傳動(dòng)鏈總效率刀=0.9 X0.935 = 0.84。249.4 10 4 12000T a max 7.4N.m則同樣由式(3-3)求得：60 1 0.84(F G)ph0.005 (800 0) 0.005Tf :

37、0.0038N.m(3-6)2 i20.84 1負(fù)載折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩:TtFfPh2 i800 0.005 N.m20.8 10.8N.m最后由式（3-5）可以計(jì)算出:步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩同樣為負(fù)載轉(zhuǎn)矩乘以安全系數(shù)(3-7)4,即為(3-8)Teq = Ta max + Tf + Tt =Tjmax 4 X8.2N m = 32.8N m130BYG2502型號(hào)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax = 40N m。則選用的電機(jī)滿足（3-8） 式的使用要求。步進(jìn)電機(jī)的性能校核同z旋轉(zhuǎn)軸的校核方式一樣，最后校核出該步進(jìn)電機(jī)符合使用要 求。x軸和y軸步進(jìn)電機(jī)的選用X軸和y軸都是水平放置，都沒(méi)有

38、收到竟給方向的負(fù)載，如圖 3-12所示。圖3-12電機(jī)三維圖計(jì)算加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jeq滾珠絲杠總長(zhǎng)l =2200mm,電機(jī)通過(guò)兩副90o錐齒輪傳動(dòng)給絲桿；移動(dòng)部件總重量 G=2500N同樣可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JS = kg cm上下運(yùn)動(dòng)的部分折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 JW=kg cm兩斜齒輪估計(jì)傳動(dòng)慣量不會(huì)大于 JZ=0初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為同樣可以為 130BYG2502則加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為Jeq= Jm + JW+JS x2+Jz=48 + 1.58 + 3.6 X2+30kg cm2 = kg cm2同理，根據(jù)z軸選用電機(jī)的方式進(jìn)行

39、計(jì)算，可以計(jì)算出得出加在步進(jìn)電機(jī)上的最大 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T(mén)eq=,因?yàn)閥軸的受到的負(fù)載比x軸的要小，y軸選用130BYG2502勺電 機(jī)一樣符合使用要求。綜上所述，各軸選用的電機(jī)型號(hào)都為 130BYG250站進(jìn)電機(jī)，電機(jī)外形如圖3-13所示。圖3-13電機(jī)實(shí)體圖直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副用于x軸和y軸，承受垂直的載荷。(1)計(jì)算滑塊承受工作載荷及選取導(dǎo)軌型號(hào)影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素通常是工作載荷。本設(shè)計(jì)中的 x軸和y軸 都為為水平布置，y軸是采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式，如圖 3-14所示，而x采用左 右兩個(gè)導(dǎo)軌模塊，每個(gè)也是采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承。圖3-14直線滾

40、動(dòng)導(dǎo)軌副x軸和y軸采用相同規(guī)格的導(dǎo)軌副，因?yàn)?x軸受到的載荷最大，則只需要x軸的選型 計(jì)算即可。工作時(shí)，其不利的情況是一個(gè)滑塊承擔(dān)垂直于臺(tái)面的全部工作載荷，可計(jì)算 出這個(gè)單滑塊所受的最大垂向載荷為：Pc G F4(3-9)其中，移動(dòng)部件重量約為 G=2000N,外加載荷F= Fz=1500N (z軸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生 的沖擊)載荷，代入(3-9)式得最大工作載荷Fmax=1500N =2kN。查書(shū)本系統(tǒng)設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表3-41，可以初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為 KL系列的JSA-LG35型, 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的額定靜載荷 C0a =47.2kN ,其額定動(dòng)載荷Ca=35.1kN。由直線滾動(dòng) 導(dǎo)軌

41、副標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，可以選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為 2200mmo(2)計(jì)算距離額定壽命初選的導(dǎo)軌副的滾道硬度可以取 HRC60 ,在工作時(shí)，溫度不會(huì)大于100C,每根導(dǎo)軌 上配有兩只滑塊，具導(dǎo)軌副可取4級(jí)精度。查書(shū)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 3-36 至表3-40,得硬度系數(shù)=1.0,溫度系數(shù)=1.00,接觸系數(shù)=0.81精度系數(shù)=0.9,載荷系數(shù)=1.5, 則可以計(jì)算出其距離壽命:fHfTfcfRfwCaFmax)35031025km計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)大于期望值50kmi則該選用導(dǎo)軌副符合其使用要求，其實(shí)如圖3-15所示圖3-15導(dǎo)軌副軸承的選用Z旋轉(zhuǎn)軸軸承的選用Z 旋轉(zhuǎn)軸只受到軸向力的載荷，所以選擇單向推力球軸承

42、，其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷Pa=Fa, Fa為軸承所承受的最大軸向力，由于抓手和物體最大重量小于 40kg,則可認(rèn)為其軸向當(dāng) 量動(dòng)載荷Pa=350N,為了適應(yīng)其總體機(jī)構(gòu)大小，選擇軸承型號(hào)為51108,其軸承基本額定 動(dòng)載荷為350N其滾動(dòng)軸承的基本額定壽命為 Li0= C = 62800 =3869893X 106rP 400軸承安裝形式如圖3-16所示：圖3-16單向推力球軸承裝配圖Z軸滾珠絲杠下端單向推力球軸承的計(jì)算與選型同樣，絲桿只受到軸向力的載荷，所以選擇單向推力球軸承，其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷Pa=Fa, Fa為軸承所承受的最大軸向力，可采用滾珠絲桿的最大動(dòng)載荷，則可認(rèn)為其軸向當(dāng)量動(dòng) 載荷R=147

43、05N為了適應(yīng)其總體機(jī)構(gòu)大小，選擇軸承型號(hào)為51203,其基本額定動(dòng)載荷 為14705N其滾動(dòng)軸承的基本額定壽命為 Lio= C = 27200 =x 106rP 14705其軸承的安裝形式如圖3-17所示和實(shí)體圖片如圖3-18所示：圖3-17單向推力球軸承裝配圖圖3-18單向推力球軸承實(shí)體圖其他軸承的選用每個(gè)絲桿螺母兩端需要采用一對(duì)面對(duì)面組配的推力角接觸球軸承，而經(jīng)過(guò)通過(guò)以上方式的計(jì)算都可以采用7305B型號(hào)的角接觸球軸承。同樣，錐齒輪軸兩端也要采用一對(duì)面對(duì)面組配的推力角接觸球軸承，同樣經(jīng)過(guò)計(jì)算都可以采用 7305B型號(hào)的角接觸球軸承。 則這里要用16個(gè)7305B型號(hào)的角接觸球軸承，安裝方式

44、如圖 3-19、圖3-20、圖3-21 所示：圖 3-19 軸承裝配圖圖 3-20 軸承裝配圖圖 3-21 軸承裝配圖錐齒輪傳動(dòng)的計(jì)算與選型X 軸的簡(jiǎn)圖如圖3-22 所示， 錐齒輪的安裝方式圖3-23 所示， 和錐齒輪參數(shù)如圖3-24所示。圖 3-22 x 軸簡(jiǎn)圖 1 、電動(dòng)機(jī)；2 、錐齒輪z1； 3 、錐齒輪z2； 4 、絲桿圖 3-23 齒輪裝配圖圖 3-24 齒輪參數(shù)圖（ 1）錐齒輪的初定已知電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩最大為，其最高轉(zhuǎn)速12000r/min ，平均轉(zhuǎn)速為6000r/min ，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命為15 年（設(shè)每年工作300 天），兩班制。1 ）斜齒輪z1 和 z2 的規(guī)格相同，所以傳

45、動(dòng)比為1:1 ；2）選取齒輪齒數(shù)為Z=40；3）本碼垛機(jī)工作速度、功率不高，選用6級(jí)精度；4）選擇材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度HBS=241286（ 2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：1 ）因?yàn)殄F齒輪以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，依據(jù)齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為強(qiáng)度計(jì)算來(lái)進(jìn)行計(jì)算。初擬齒寬系數(shù)R = 0.3,取載荷系數(shù)K =1.2 ,節(jié)錐角為6 =45, HBS=260查機(jī)械 設(shè)計(jì)P211 圖 10-25 得(T Hiim=539Mpa2)由書(shū)本機(jī)械設(shè)計(jì)P203圖10-20可以查到得齒輪區(qū)域系數(shù) Zh=,同樣由機(jī)械設(shè) 計(jì)P202表10-5得材料的彈性系數(shù)影響系數(shù)為 Ze=4 1.2 1 2.2 1 03(1 0

46、.5 0.3) 2.77 3 * *)1.82mm3)選取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)。取安全系數(shù)為S=計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60n 1jLh=60X6000X 1X (2X8X300X 15) =X1010查機(jī)械設(shè)計(jì)P208圖10-23,得Khn=104)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力許用接觸應(yīng)力為：(th=Khn(t lim/S=539MPa5)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)傳動(dòng),4KT1c*hZE2d 3 ?()2 R(1 0.5 R)2u H,59.4mm14 1.2 12.2 103 ?(2.5 189.8)2t0.3 (1 0.5 0.32 ,539齒輪模數(shù)m d 594 1.485mmZ 40(3)按齒根彎曲疲

47、勞強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)齒輪取HBS=260按線性插值得彎曲疲勞極限為Flim 218 278 218 (260 200) 241.5MPa353 200許用應(yīng)力：查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-17,得YFa=Kfn F limf186MPaSfYFaFT2 77277 0.014891861 4KT1(1 0.5 R)YFa m 31 0.5 R ,RZ2 u2 1 f齒輪的當(dāng)量齒數(shù)Zr20COS45O COS45O56.57分度圓直徑d=Zm=4O 2=80mmu2 112 1齒比 bRd 0.3 60 16.97mm 圓整取 b=17mm2 2(6)主要設(shè)計(jì)結(jié)論從動(dòng)與主動(dòng)兩個(gè)齒輪參數(shù)一樣， 齒數(shù)Z=40,模數(shù)

48、m=2mm分錐角6 =45,齒寬b=17, 分度圓直徑為80mm齒輪采用40Cr (調(diào)質(zhì))。齒輪按6級(jí)精度設(shè)計(jì)。4總體支架的受力分析對(duì)支架的受力分析，主要是校核導(dǎo)軌底座的強(qiáng)度，底座如圖4-1 ,因?yàn)檫@機(jī)器人的主 要載荷都是有導(dǎo)軌底座承受的，這里要分別對(duì)x軸和y軸的導(dǎo)軌底座的受力分析。圖4-1導(dǎo)軌底座三維裝配圖(1) y軸的受力分析y 軸有兩個(gè)導(dǎo)軌底座，y軸只承受的最大的垂直載荷約 3000N,則單個(gè)導(dǎo)軌底座承受 的最大的垂直載荷約1500N,導(dǎo)軌底座的材料為鑄鐵，當(dāng)y軸移動(dòng)的中間時(shí)，某一截面 能得到最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力。導(dǎo)軌底座的截面鑄鐵梁的載荷和截面尺寸如圖4-2和圖4-3所示，鑄鐵的抗拉許用應(yīng)力為(rt=30MPa,抗壓許用應(yīng)力為(rc=160MPa已 知截面對(duì)形心軸x軸的慣性矩為Ix= x 104mmi,且y1=31mm。圖4-2導(dǎo)軌底座截面圖圖4-3導(dǎo)軌底座受力分析由平衡方程求出梁的支座約束力為F1=F2=做彎矩圖如圖4-4所示：