码垛机机械手的整体设计.docVIP

济南大学毕业设计 PAGE - PAGE XXV - 1 前言 1.1 选题背景及意义 1.1.1 国内外研究现状 从专业化程度看，目前国内码垛设备厂专业化程度还不高，很多的企业是兼业生产，仅上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市专业厂较多。很久以来，包装生产线只是做到把物料包装好为止，至于后续的搬运工作 则完全由搬运工人来完成。造成这种局面的原因有很多，但主要是由于我国生产力水平较低，劳动力便宜，科研技术人才缺乏造成的。随着知识经济时代的到来，这种局面必将会被打破。总的来说，我国码垛设备制造工业经近20年的努力，在数量质量，水平方面均有较大的进展 ，为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当，独立完善的码垛设备生产系统奠定了坚实的基础。但要想在未来的国际竞争中占有一席之地，还必须要找出自身缺点和不足，特别是要找出与北美、日本、西欧等国家的差距。 现在码垛机已获得日益广泛的应用，随着组装运的发展，向货板上装货呈现出自动化的发展趋势，出现了码垛机，完成硬纸箱、塑料箱、油桶等物品堆放与自动搬运等操作；特别是自动仓库的出现，更加速了码垛机的广泛应用。 1.1.2 选题的目的及意义 在现在市场上，码垛机的种类较多，而本次课题针对太阳能热水器成品的码垛进行设计。通过结构改进，提高其码垛性能，并以此加深、巩固所学基础知识，并将知识有机的整合到一起，提高自己的设计水平和动手能力。 1.2 方案设计及论证 码垛机工作时，伺服电机通过同步齿形带带动导轨架进行水平移动，机械手将成品从生产线取下，同时伺服电机通过同步齿形带带动滚珠丝杠螺母副带动机械手竖直运动，将产品整齐地码在架子上。 设计参数： 1. 码垛高度：3m 2. 导轨架移动速度：1.5m/s 3. 生产能力：5垛/小时 4. 货物尺寸：宽 500-800mm 长800-2000mm 1.2.1 水平传动方案初步设计 首先，应满足机器的功能要求，如传递功率大小、转速和运动形式，此外还应满足工作平稳、传动效率较高、传动距离远、结构简单、工艺性好、使用维护方便等特点。 常用传动方案有3种： （1）带传动：①结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合；②传动平稳,能缓冲、减振，噪声低；③同步齿形带能保证精确的传动比等。 （2） 链传动:①和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力；②能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作；③工作可靠，维护方便；④传递效率较高,一般可达0.95～0.97；⑤缺点是链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象；⑥不易实现伺服控制。 （3）圆柱齿轮传动：①能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠；②传递的功率和速度范围较大；③结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比；④传动效率高,使用寿命长。 根据码垛机的实际工作情况，结合机械造价以及太阳能厂的生产效益，选择电机—同步带传动，然后与减速器相连，再将动力通过同步带齿形带传给导轨架进行码垛工作，如图1.1所示。 图1.1水平传动系统示意图 1.2.2竖直传动方案初步设计 （1）由于竖直传动也需要实现精确的伺服控制，并且传动中心距较大，所以也选择同步带进行传动，然后将动力传递给滚珠丝杠螺母副，通过滚珠丝杠螺母副带动机械手的竖直移动。传动方案示意图如图1.2所示。 1-滚珠丝杠螺母副；2-电动机；3-机械手；4-同步齿形带；5-带轮 图1.2 竖直传动系统示意图 滚珠丝杠螺母副结构和原理介绍：丝杠和螺母的螺纹滚道间置有钢球，当螺母转动时，钢球沿螺纹滚道滚动，使丝杠和螺母做相对运动时为滚动摩擦，提高了传动效率和传动精度。在螺母上有钢球返回通道，与螺纹滚道形成循环回路，使钢球在螺纹滚道内循环。见图1.3。 图1.3 滚珠丝杠螺母副 1.2.3 总体方案初步设计 通过上述方案设计，对于方案进行了整合加工，可得到设计的总体方案，即采用电动机—联轴器--减速器--同步带传动—轴承架—导轨架，电动机—同步带传动—滚珠丝杠螺母副—机械手的整体传动方案。整体设计方案如图1.4所示。 图1.4 设计方案简图 2 传动系统的总体设计 2.1 传动系统总体方案设计 根据码垛机的实际工作情况，以及从空间紧凑性，传动可行性方面考虑，选择其传动系统部件组成为： 电动机--联轴器--减速器—同步带传动--轴承座—导轨架； 电动机—同步带—滚珠丝杠螺母副—机械手。 2.2 选择电动机 （1）一般情况下选用Y系列三相交流一步电动机。对于启动频繁、制动和反转的场合（如起重机），则应选用起重或冶金用YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）三相交流异步电动机。而本次设计要求精确伺服控制，所以选择伺服电机。电动机结构形式有开启式、防护式、和防爆式等。电机的安装形式可根据防护要求选择。 （2）确定