快遞倉(cāng)儲(chǔ)三維建模設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖

快遞倉(cāng)儲(chǔ)三維建模設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖,快遞,倉(cāng)儲(chǔ),三維,建模,設(shè)計(jì),sw,10,cad XX設(shè)計(jì) 題 目 快遞倉(cāng)儲(chǔ)三維建模設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 部 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 二〇XX年X月 摘要 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備必然會(huì)在各行各業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成一款自動(dòng)化快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，包括輸送帶，搬運(yùn)機(jī)械手和倉(cāng)儲(chǔ)貨架組成。本次設(shè)計(jì)主要完成以SOLIDWORKS軟件為基礎(chǔ)的快遞倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備的三維建模，并對(duì)輸送帶從動(dòng)軸套和倉(cāng)儲(chǔ)貨架的面板進(jìn)行有限元分析。 關(guān)鍵詞：快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備； 輸送帶；三維建模；有限元分析  Abstract With the rapid development of the national economy, automated storage equipment will be applied more and more widely in all walks of life. This graduation project mainly completes an automated Express warehousing equipment, including conveyor belt, handling manipulator and storage rack. This design mainly completes the three-dimensional modeling of the Express warehousing automation equipment based on SOLIDWORKS software, and carries out the finite element analysis of the conveyor belt follower and the storage shelf. Key words: Express warehousing equipment; conveyor belt; 3D modeling; finite element analysis.  目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1世界物流設(shè)備的發(fā)展 1 1.2我國(guó)物流設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3 我國(guó)渦流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 2 1.4 課題完成的內(nèi)容 3 第二章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的總體設(shè)計(jì)方案 4 2.1 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備結(jié)構(gòu)組成 4 2.1.1 輸出帶 4 2.1.2 機(jī)械手 4 2.1.3 機(jī)械手治具 5 2.1.4 倉(cāng)儲(chǔ)貨架 5 2.2 本章小結(jié) 5 第三章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備輸送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 3.1 擬定設(shè)計(jì)參數(shù) 6 3.2電機(jī)功率的確認(rèn) 6 3.2 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 7 3.2.1 軸校核安全系數(shù) 7 3.2.2軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核 9 3.3 從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 9 3.4 從動(dòng)軸套的SOLIDWORKS有限元分析 10 3.4.1 從動(dòng)軸套零件的三維建模 12 3.4.2 確定材料 13 3.4.3 添加夾具 14 3.4.4 施加載荷 14 3.4.5 生成網(wǎng)格 15 3.4.6 運(yùn)算求解 15 3.4.7 分析結(jié)果輸出 16 3.5本章小結(jié) 18 第四章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的機(jī)械手的設(shè)計(jì) 19 4.1方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 19 4.1.1機(jī)器人自由度的分配 19 4.1.2 機(jī)器人的工作空間和機(jī)械結(jié)構(gòu)類型 19 4.1.3 方案描述 20 4.2大臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 4.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及要求 21 4.2.2 電機(jī)的選取 22 4.2.3 諧波減速器的選取 23 4.3 本章小結(jié) 26 第五章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備三維建模 27 5.1零件建模 27 5.1.1主動(dòng)軸安裝板三維建模的形成 27 5.1.2 從動(dòng)軸安裝板的三維建模形成 28 5.1.3 光軸的三維建模 31 5.1.4 吸盤固定板的三維建模形成 32 5.1.5 40鋁型材的三維建模 34 5.1.6 光電開(kāi)關(guān)導(dǎo)向軸的三維建模 35 5.1.7 從動(dòng)軸的三維建模 36 5.1.8 主動(dòng)軸的三維建模 37 5.1.9 2080鋁型材的三維建模形成 39 5.1.10 輸送皮帶的三維建模形成 40 5.1.11 toolbox的運(yùn)用 41 5.2 零件裝配 41 5.3 三維向二維的轉(zhuǎn)換 43 5.4 倉(cāng)儲(chǔ)貨架平板有限元分析結(jié)果 45 第五章 結(jié)論 48 參考文獻(xiàn) 49 致謝 52 IV 第一章 緒論 1.1世界物流設(shè)備的發(fā)展 目前，全世界最先進(jìn)的物流技術(shù)與裝備還主要集中在歐洲、日本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)。國(guó)際先進(jìn)的物流技術(shù)與設(shè)備采用了最新的紅外探測(cè)技術(shù)、激光技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、編碼認(rèn)址技術(shù)、RFID 識(shí)別技術(shù)、PLC 控制技術(shù)、無(wú)接觸式供電技術(shù)等光機(jī)電信息一體化等新技術(shù)，大大提高了設(shè)備運(yùn)行速度和定位精度，目前正朝著大型化、節(jié)能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、智能化和高效化等方向發(fā)展。今后，對(duì)物流技術(shù)與裝備的需求將更傾向于先進(jìn)物流裝備和物流技術(shù)集成化的物流系統(tǒng)。 在制造商方面，全球有超過(guò)1000家的物流裝備廠商活躍在物料裝備的制造及服務(wù)領(lǐng)域，但能夠提供物流系統(tǒng)集成服務(wù)的供應(yīng)商還不多，在全球具有影響力的物流系統(tǒng)集成商只有數(shù)十家其中大多為歐洲與日本的企業(yè)，如德國(guó)的圣菲爾、德馬泰克、日本的大福、村田、荷蘭的范德蘭德等是世界領(lǐng)頭羊，跟隨其后還有Swisslog、Mecalux、Legris 等企業(yè)。 在物流軟件方面，國(guó)際物流軟件市場(chǎng)規(guī)模在2009年達(dá)到62億美元左右。全球前五大物流軟件企業(yè)分別是SAP、Oracle、JDA Software、Redprairie和Manhattan Associates。其中，SAP的銷售收入達(dá)到8.2億美元，業(yè)務(wù)范圍涵蓋SCP、WMS、MES和TMS；Oracle的銷售收入為7.15億美元，業(yè)務(wù)范圍與SAP大致相當(dāng)；JDA側(cè)重于SCP和TMS；Redprairie側(cè)重WMS、MES和TMS。而排名第五的物流解決方案提供商Manhattan的業(yè)務(wù)范圍包括倉(cāng)儲(chǔ)管理、運(yùn)輸管理、分布式訂單管理、逆向物流管理和貿(mào)易伙伴管理應(yīng)用軟件，以及無(wú)線射頻標(biāo)識(shí)（RFID）、績(jī)效管理和事件管理等，銷售收入近2.5億美元。 在市場(chǎng)方面，自2005年以來(lái)，世界物流技術(shù)與裝備業(yè)市場(chǎng)表現(xiàn)活躍，歐洲是需求增長(zhǎng)最迅速的區(qū)域，世界其他各國(guó)的形勢(shì)也比較樂(lè)觀。同時(shí)，全球電子商務(wù)的發(fā)展進(jìn)入快車道，電子商務(wù)的發(fā)展大大促進(jìn)了對(duì)物流配送及現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的需求增長(zhǎng)，進(jìn)而推動(dòng)了物流系統(tǒng)需求和解決方案需求的快速增長(zhǎng)。 1.2我國(guó)物流設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀 自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，我國(guó)物流設(shè)備有了較快的發(fā)展，各種物流運(yùn)輸設(shè)備數(shù)量迅速增長(zhǎng)，技術(shù)性能日趨現(xiàn)代化，集裝箱運(yùn)輸?shù)玫搅丝焖侔l(fā)展等。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物流活動(dòng)中的應(yīng)用，先進(jìn)的物流設(shè)備系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，我國(guó)已具備開(kāi)發(fā)研制大型裝卸設(shè)備和自動(dòng)化物流系統(tǒng)的能力?？傮w而言，我國(guó)物流設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.物流設(shè)備總體數(shù)量迅速增加。近年來(lái)，我國(guó)物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，受到各級(jí)政府的極大重視，在這種背景下，物流設(shè)備的總體數(shù)量迅速增加，如運(yùn)輸設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備、配送設(shè)備、包裝設(shè)備、搬運(yùn)裝卸設(shè)備（如叉車、起重機(jī)等）、物流信息設(shè)備等； 2.物流設(shè)備的自動(dòng)化水平和信息化程度得到了一定的提高。以往我們的物流設(shè)備基本上是以手工或半機(jī)械化為主，工作效率較低。但是，近年來(lái)，物流設(shè)備在其自動(dòng)化水平和信息化程度上有了一定的提高，工作效率得到了較大的提高； 3.基本形成了物流設(shè)備生產(chǎn)、銷售和消費(fèi)系統(tǒng)。以前，經(jīng)常發(fā)生有物流設(shè)備需求，但很難找到相應(yīng)生產(chǎn)企業(yè)，或有物流設(shè)備生產(chǎn)卻因銷售系統(tǒng)不完善、需求不足，導(dǎo)致物流設(shè)備生產(chǎn)無(wú)法持續(xù)完成等。目前，物流設(shè)備的生產(chǎn)、銷售、消費(fèi)的系統(tǒng)已經(jīng)基本形成，國(guó)內(nèi)擁有一批物流設(shè)備的專業(yè)生產(chǎn)廠家、物流設(shè)備銷售的專業(yè)公司和一批物流設(shè)備的消費(fèi)群體，使得物流設(shè)備能夠在生產(chǎn)、銷售、消費(fèi)的系統(tǒng)中逐步得到改進(jìn)和發(fā)展； 4.物流設(shè)備在物流的各個(gè)環(huán)節(jié)都得到了一定的應(yīng)用。目前，無(wú)論是在生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)，流通過(guò)程的運(yùn)輸、配送，物流中心的包裝加工、搬運(yùn)裝卸，物流設(shè)備都得到了一定的應(yīng)用； 5.專業(yè)化的新型物流設(shè)備和新技術(shù)物流設(shè)備不斷涌現(xiàn)。隨著物流各環(huán)節(jié)分工的不斷細(xì)化，隨著滿足顧客需要為宗旨的物流服務(wù)需求增加，新型的物流設(shè)備和新技術(shù)物流設(shè)備不斷涌現(xiàn)。這些設(shè)備多是專門為某一物流環(huán)節(jié)的物流作業(yè)，某一專門商品、某一專門顧客提供的設(shè)備，其專業(yè)化程度很高。 1.3 我國(guó)渦流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 1.自動(dòng)化程度不斷提高 隨著射頻技術(shù)、掃描技術(shù)、條形碼技術(shù)的開(kāi)發(fā)，在數(shù)據(jù)信息掃描收集領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)管理設(shè)備集成系統(tǒng)可以應(yīng)用到倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)、AGV 小車等物流設(shè)備中，柔性的物流工具在倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中發(fā)揮著日益重要的作用。 2.實(shí)時(shí)結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)工藝流程 隨著經(jīng)濟(jì)以及科技和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)倉(cāng)庫(kù)提出更高的要求，企業(yè)柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing Systems）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systems）和工廠自動(dòng)化技術(shù)(Factory Automation)等將要求倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)必須具有可靠性和實(shí)時(shí)性的特質(zhì)，并且倉(cāng)儲(chǔ)物流必須并行于信息物流，實(shí)現(xiàn)管理信息化。 3.貨物存儲(chǔ)種類增加 能實(shí)現(xiàn)多種貨物共同存儲(chǔ)的多元化倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)出現(xiàn)，而且開(kāi)發(fā)了具有針對(duì)性的關(guān)于某一類貨物特性的倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。 4.人工智能化將不斷提高 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的智能物流化階段的核心是人工智能化技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)后由電子計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行物料和人力需求分析，如果物料和人力資源不足，將根據(jù)實(shí)際情況做出修改計(jì)劃，并提供所能完成任務(wù)額度，能實(shí)時(shí)查看訂貨單和購(gòu)貨單，對(duì)物流過(guò)程有一個(gè)完整的規(guī)劃和實(shí)施。人工智能系統(tǒng)將推動(dòng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)向更高的領(lǐng)域邁進(jìn)。 5.提高倉(cāng)庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備質(zhì)量，確保倉(cāng)庫(kù)安全性，降低噪聲污染 倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)控制與信息傳輸中所采用元器件需有高等級(jí)的質(zhì)量保證；倉(cāng)庫(kù)建立過(guò)程中應(yīng)考慮到完善的消防系統(tǒng)和防火抗高溫材料以及開(kāi)發(fā)新的搬運(yùn)設(shè)備減少倉(cāng)庫(kù)噪音污染。 1.4 課題完成的內(nèi)容 1、完成快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的三維建模。 2、完成快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備工程圖的繪制。 3、對(duì)輸送帶進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4、輸送帶從動(dòng)軸套和倉(cāng)儲(chǔ)貨架的面板進(jìn)行有限元分析 第二章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的總體設(shè)計(jì)方案 2.1 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備結(jié)構(gòu)組成 本次設(shè)計(jì)的快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備由輸送帶、機(jī)械手、機(jī)械手治具和倉(cāng)儲(chǔ)貨架組成，如圖2-1所示： 圖2-1 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備組成 2.1.1 輸出帶 本次設(shè)計(jì)的輸送帶采用皮帶輸送結(jié)構(gòu)，整體框架采用鋁型材拼接而成。 2.1.2 機(jī)械手 常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: a.直角坐標(biāo)型機(jī)械手；b.圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手；c.球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手；d.多關(guān)節(jié)型機(jī)械手（見(jiàn)圖2-2）。 直角坐標(biāo)型機(jī)械手：主要特點(diǎn)每個(gè)自由度之間的空間夾角為直角，占用空間較大，工作范圍較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手：占用空間較小，工作范圍較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，定位精度較高。 球坐標(biāo)型機(jī)械手：占用空間較小，自由度較多，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 多關(guān)節(jié)型機(jī)械手：與球坐標(biāo)特點(diǎn)相似，自由度更高，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。 圖2-2 機(jī)械手基本形式 本次設(shè)計(jì)的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備需要三層碼垛，需要的自由度較高，因此結(jié)合以上各種機(jī)械手工作特點(diǎn)，考慮造價(jià)及實(shí)現(xiàn)難易程度，選定機(jī)械手為關(guān)節(jié)型。 2.1.3 機(jī)械手治具 機(jī)械手治具是直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型。機(jī)械手治具是用來(lái)抓取工件的部件，根據(jù)被抓取物件的形狀、尺寸、重量、材料和抓取要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。其中最常用的抓取類型是吸附型和夾持型，吸附型主要是針對(duì)于一些表面光滑、輕質(zhì)的工件或物料，夾持型主要是針對(duì)圓柱形狀或者是別的一些比較復(fù)雜形狀的工件或物料[14]。 本設(shè)計(jì)中，輸送的快遞一般為箱狀物料，由于空氣吸盤可以與工件柔性接觸，防止表面擦傷，因此在這里我們優(yōu)先考慮使用負(fù)壓式空氣吸盤。 2.1.4 倉(cāng)儲(chǔ)貨架 本次設(shè)計(jì)的貨架同樣采用鋁型材拼接的形式，鋁型材拼接貨架具有美觀，方便拆卸和安裝等優(yōu)勢(shì)。 2.2 本章小結(jié) 本章主要對(duì)快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備整體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括輸送帶的選擇，機(jī)械手的選擇等。 第三章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備輸送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 擬定設(shè)計(jì)參數(shù) 輸送裝置總長(zhǎng)：1800mm 輸送線帶單個(gè)輸送負(fù)載：30KG 輸送速度：0.4m/s 3.2電機(jī)功率的確認(rèn) 在本結(jié)構(gòu)中共有一個(gè)調(diào)速電機(jī) 電機(jī)工作功率計(jì)算公式 ， ， 參數(shù)確定：在技術(shù)要求中指出，拉力為F=300N，最高運(yùn)行速度為0.2m/S，這里我們。 。 計(jì)算結(jié)果： 3）確定電機(jī)轉(zhuǎn)速 計(jì)算公式：。 在技術(shù)要求中指出，輸送應(yīng)達(dá)到的速度V=0.4m/s。根據(jù)三維造型可以初步選取同步帶輪的節(jié)圓直徑。 。 以上述數(shù)據(jù)為依據(jù)，綜合考慮本機(jī)械系統(tǒng)在工作過(guò)程中經(jīng)常需要急加速的要求和東方電機(jī)公司現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，最終選定所示的調(diào)速電機(jī)功率為150W，可以滿足要求。： 3.2 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算 主軸：軸是組成機(jī)械的重要部件之一。它用來(lái)安裝各種傳動(dòng)零件，使之繞其軸線傳動(dòng)，傳遞轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)軸承與機(jī)架或機(jī)座聯(lián)結(jié)。軸與其上的零件組成一個(gè)組合體——軸系部件，在軸的設(shè)計(jì)時(shí)，不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來(lái)。 應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度和其它機(jī)械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)選擇主軸的材料。 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備中，主軸既要支承主軸和剛卷的重量又要傳遞電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，即同時(shí)承受彎矩和扭矩的作用。由于同樣的材料，在熱處理工藝不同時(shí)，所得到的靜強(qiáng)度、硬度和疲勞極限也會(huì)不同，所以在選擇主軸時(shí)還應(yīng)確定其熱處理方法。主軸受載荷大，應(yīng)選用調(diào)質(zhì)鋼（含碳量在0.30%-0.60%范圍內(nèi)的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼），調(diào)質(zhì)鋼能進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理后得到的是索氏體組織，它比正火或退火所得到的鐵素體混合組織具有更好的綜合力學(xué)性能（例如：更高的強(qiáng)度、較高的沖擊韌度，較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度和較高的疲勞強(qiáng)度）。調(diào)質(zhì)鋼的鋼種很多，常用的有35、45、40Cr、45Mn、40MB等。主軸的鋼種我們選取45，45鋼調(diào)質(zhì)后的硬度為HB217——255。 軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列幾方面的要求：在結(jié)構(gòu)上要受力合理，盡量避免或減少應(yīng)力集中，足夠的強(qiáng)度（靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度），必要的剛度，特殊情況下的耐腐蝕性和耐高溫性，高速軸的振動(dòng)穩(wěn)定性及良好的加工工藝性，并應(yīng)使零件的軸上定位可靠、裝備適當(dāng)和裝拆方便等。 3.2.1 軸校核安全系數(shù) 圖3-1 受力分析 彎矩圖，在上面，＝46743.2Nm 易知在頂端處為最危險(xiǎn)截面，校核此處的安全系數(shù) 旋轉(zhuǎn)軸的校核公式 ， []=1.3~1.5 式中 ——為材料的彎曲疲勞極限 MPa 根據(jù)調(diào)質(zhì) 40 d=105mm 可以知道： =335N/mm， =685N/mm M——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩 N.mm T——軸危險(xiǎn)截面的轉(zhuǎn)矩 N.mm W——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù) W——軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù) W= W= ——彎曲和剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)，由=685N/mm， 在表中標(biāo)準(zhǔn)化為700，由配合H7/m6 選=3.39 =2.44 則==2.133>[s]＝1.5 滿足要求。 3.2.2軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核 該校核的目的在于校核軸對(duì)塑性變形的抵抗能力，軸的強(qiáng)度是根據(jù)軸所受的最大 瞬時(shí)載荷（包括動(dòng)載荷和沖擊載荷）來(lái)計(jì)算的 =[] 式中： ——軸危險(xiǎn)截面上的最大彎矩和扭矩 ——作用于軸上的最大軸向載荷 W ——軸危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)。 A——軸危險(xiǎn)截面的面積 ——屈服極限為 =490 []=1.7~2.2 且/=190/685=0.72屬于低塑材料 ==5.354[]＝2.2 也滿足要求。 3.3 從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 由于此軸主要是承受扭矩，因此按扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度： 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件是 其中為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；為軸的抗扭截面系數(shù)；軸的轉(zhuǎn)速；P為傳遞的功率；d為計(jì)算截面出軸的直徑；為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 由上公式可得軸的直徑 所設(shè)計(jì)的軸的最小直徑為40mm>37.726mm，故 該軸的強(qiáng)度合格。 3.4 從動(dòng)軸套的SOLIDWORKS有限元分析 首先我要對(duì)Solidworks進(jìn)行介紹一下，它是一種先進(jìn)的，智能化的參變量式CAD設(shè)計(jì)軟件，在業(yè)界被稱為“3D機(jī)械設(shè)計(jì)方案的領(lǐng)先者”，易學(xué)易用，界面友好，功能強(qiáng)大，在機(jī)械制圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，掌握和使用Solidworks已經(jīng)成為最基本的技能之一。 與傳統(tǒng)的2D機(jī)械制圖相比，參變量式CAD設(shè)計(jì)軟件具有許多優(yōu)越性，是當(dāng)代機(jī)械制圖設(shè)計(jì)軟件的主流和發(fā)展方向。傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)通常是按照一定的比例關(guān)系，從正視，側(cè)視，俯視等角度，根據(jù)投影，透視效果逐步繪出所需要的各個(gè)單元，然后標(biāo)注相應(yīng)尺寸，這就要求制圖和看圖人員都必須具備良好的繪圖和三維空間想象能力。如果標(biāo)注尺寸發(fā)生變化，幾何圖形的尺寸不會(huì)同步變更；如果改變了幾何圖行，其標(biāo)注尺寸也不會(huì)發(fā)生變化，還要重新繪制，標(biāo)注，因此繪圖工作相當(dāng)繁重。 參變量式CAD設(shè)計(jì)軟件，是參數(shù)式和變量式的統(tǒng)稱。在繪制完草圖后，可以加入尺寸等數(shù)值限制條件和其他幾何限制條件，讓草圖進(jìn)入完全定義狀態(tài)，這就是參數(shù)式模式。由于軟件自動(dòng)加入了關(guān)聯(lián)屬性，如果修改了標(biāo)注尺寸，幾何圖形的尺寸就會(huì)同步更新。也可以暫時(shí)不充分的限制條件，讓草圖處于欠定義狀態(tài)，這就是變量式操作模態(tài)。 美國(guó)Solid Works公司是一家專門從事開(kāi)發(fā)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的高科技公司，公司宗旨是使每位設(shè)計(jì)工程師都能在自己的微機(jī)上使用功能強(qiáng)大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系統(tǒng)，公司主導(dǎo)產(chǎn)品是世界領(lǐng)先水平的Solid Works軟件。 90年代初，國(guó)際微機(jī)市場(chǎng)發(fā)生了根本性的變化，微機(jī)性能大幅提高，而價(jià)格一路下滑，微機(jī)卓越的性能足以運(yùn)行三維CAD軟件。為了開(kāi)發(fā)世界空白的基于微機(jī)平臺(tái)的三維CAD系統(tǒng)，1993年P(guān)TC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁成立SolidWorks公司，并于1995年成功推出了SolidWorks軟件，引起世界相關(guān)領(lǐng)域的一片贊嘆。在SolidWorks軟件的促動(dòng)下，1998年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)、外也陸續(xù)推出了相關(guān)軟件；原來(lái)運(yùn)行在UNIX操作系統(tǒng)的工作站CAD軟件，也從1999年開(kāi)始，將其程序移植到Windows操作系統(tǒng)中。 由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬(wàn)的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以原來(lái)一千三百萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來(lái)的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。 功能描述 （1） Top?Down(自頂向下)的設(shè)計(jì) （2） Down?Top?(自下向上)的設(shè)計(jì) （3） 配置管理 （4） 易用性及對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的支持 （5） 零部件鏡像 （6） 裝配特征 （7） 工程圖 （8） eDrawing Solidworks模形由零件，裝配體和工程圖等文件組成，沒(méi)有生成零件之前的圖紙稱為草圖。由2D，3D草圖直接生成3D模形和工程圖時(shí)，如果修改了草圖的標(biāo)注尺寸，其3D模形和工程圖會(huì)同步更新；相反，如果修改了工程圖的標(biāo)注尺寸，其3D模形和草圖也會(huì)同步更新。軟件使用起來(lái)非常方便，大大減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，提高了工作效率。 通常，從打開(kāi)一個(gè)零件文件或建立一個(gè)新零件文件開(kāi)始，繪制草圖、生成基體特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以從其他軟件導(dǎo)入曲面或幾何實(shí)體開(kāi)始，編輯特征，生成零件和裝配體工程圖。這是常用的設(shè)計(jì)方法，也就是自下而上的設(shè)計(jì)方法。 草圖繪制從零件文件開(kāi)始，對(duì)于一個(gè)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，要首先建立零件文件。 由于零件、裝配體及工程圖的相關(guān)性，所以當(dāng)其中一個(gè)視圖改變時(shí)，其他兩個(gè)視圖也會(huì)自動(dòng)改變。 Solidworks2012允許自定義功能,選擇菜單欄中的“工具”-“選擇”命令,可以顯示.定義”系統(tǒng)選項(xiàng)”和”文件屬性”選項(xiàng)卡. Solidworks2012可以自動(dòng)保存工作.自動(dòng)恢復(fù)功能可以自動(dòng)保存零件,裝配體或工程圖文件的信息,在系統(tǒng)死機(jī)時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù).如果設(shè)定此選項(xiàng),則選擇”工具”_”選項(xiàng)”菜單命令.在”系統(tǒng)選項(xiàng)”選項(xiàng)卡上,單擊”備份”選項(xiàng),選擇”每(n)次更改后,自動(dòng)恢復(fù)信息”復(fù)選框,然后設(shè)定信息自動(dòng)保存前應(yīng)發(fā)生的變更次數(shù). Solidworks2012具有很強(qiáng)的文件交換功能,可以輸入,輸出數(shù)十種文件格式,可以與AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等軟件很方便地進(jìn)行文件交換。 Solidworks2012在草圖繪制模式及工程圖中提供顯示網(wǎng)格線和捕捉網(wǎng)格線功能?？蓪⒕W(wǎng)格線與模型邊線對(duì)齊，還可捕捉到角度。網(wǎng)格線和捕捉功能在Solidworks2012中不太使用，因?yàn)镾olidWorks是參變量軟件，尺寸和幾何關(guān)系已提供了所需的精度。 首先，對(duì)從動(dòng)軸套的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模。完成三維建模后，再對(duì)相應(yīng)部分進(jìn)行有限元分析。由于從動(dòng)軸套的軸承，螺栓等零件無(wú)需單獨(dú)進(jìn)行受力分析，而且如果對(duì)從動(dòng)軸套整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)分析，將會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間將會(huì)持續(xù)幾天甚至更多。所以為了使計(jì)算更加精確，縮短系統(tǒng)計(jì)算時(shí)間，我們?cè)谶@里只對(duì)從動(dòng)軸套主體進(jìn)行分析，即直接將從動(dòng)軸套主體分離出來(lái)單獨(dú)進(jìn)行靜態(tài)分析，以確保系統(tǒng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。從動(dòng)軸套有限元分析的具體步驟如下： 3.4.1 從動(dòng)軸套零件的三維建模 利用SOLIDWORKS軟件對(duì)從動(dòng)軸套零件進(jìn)行三維模型，這個(gè)的具體繪圖過(guò)程就不一一詳細(xì)描述。得到的三維模型如圖3-2所示。 圖3-2 從動(dòng)軸套模型 3.4.2 確定材料 零件的反應(yīng)取決于其所構(gòu)成的材料，程序必須知道零件材料的彈性屬性，通過(guò)從材料庫(kù)選擇材料來(lái)給零件指派材料。由于從動(dòng)軸套承受重量大，從動(dòng)軸套主體會(huì)受到較大的壓力和拉應(yīng)力，所以從動(dòng)軸套材料選擇普通碳鋼。但在用Solidworks Simulation對(duì)從動(dòng)軸套進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，由于材料庫(kù)沒(méi)有這一材料，因此選擇近似的材料碳鋼，具體選擇如下圖3-3 所示。 圖3-3 材料選取 3.4.3 添加夾具 在夾具選項(xiàng)卡中，可以定義固定約束。每個(gè)約束可以包含多個(gè)面。受約束的面在所有方向都受到約束。必須至少約束零件的一個(gè)面，以防由于剛性實(shí)體運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致分析失敗。在對(duì)從動(dòng)軸套主體進(jìn)行應(yīng)力分析前，首先要確定其夾具固定的部分。如圖3-4所示，選擇從動(dòng)軸套兩軸承安裝端為固定端，即模擬夾具夾住從動(dòng)軸套軸承固定端部分。 圖3-4添加夾具 3.4.4 施加載荷 從動(dòng)軸套我們?cè)O(shè)定載荷為張緊力為300N。在載荷選項(xiàng)卡上，可以應(yīng)用力和壓力載荷至模型的面，可以應(yīng)用多個(gè)力至單個(gè)或多個(gè)面。由從動(dòng)軸套實(shí)際工況得出其受力情況見(jiàn)圖3-5 圖3-5 從動(dòng)軸套豎直方向施加載荷 3.4.5 生成網(wǎng)格 接下來(lái)需對(duì)從動(dòng)軸套劃分網(wǎng)格。實(shí)體模型的網(wǎng)格化由兩個(gè)基本階段組成。在第一階段，網(wǎng)格器將節(jié)放置于邊界上，此階段稱為曲面網(wǎng)格化。如果第一個(gè)階段成功，網(wǎng)格程序開(kāi)始第二個(gè)階段，將在內(nèi)部生成節(jié)，以四面單元填充體積，并將中側(cè)節(jié)放置于邊線上。在實(shí)際操作中，我們先要選擇網(wǎng)格的參數(shù)，如圖3-6所示，將網(wǎng)格密度設(shè)置為良好。選擇好網(wǎng)格參數(shù)之后，對(duì)從動(dòng)軸套模型生成定義的網(wǎng)格。 圖3-6 從動(dòng)軸套網(wǎng)格化 3.4.6 運(yùn)算求解 網(wǎng)格化參數(shù)后點(diǎn)擊運(yùn)行，軟件開(kāi)始自動(dòng)對(duì)算例進(jìn)行計(jì)算分析，求解過(guò)程如下圖3-7所示。 圖3-7運(yùn)行算例分析 當(dāng)運(yùn)行結(jié)束后，就可以得到從動(dòng)軸套模型應(yīng)力、應(yīng)變、位移和安全系數(shù)等各項(xiàng)參數(shù)的有限元分析結(jié)果。 3.4.7 分析結(jié)果輸出 Simulation的結(jié)果選項(xiàng)卡中生成的圖解可以生動(dòng)形象的表現(xiàn)出從動(dòng)軸套各部位的應(yīng)力—應(yīng)變情況、位移情況及安全系數(shù)情況，如圖3-8所示。結(jié)果選項(xiàng)卡的第一個(gè)屏幕顯示從動(dòng)軸套所有位置的最小安全系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)工程規(guī)則通常要求安全系數(shù)為 1.5 或更大。對(duì)于給定的最小安全系數(shù)，Simulation程序會(huì)將可能的安全與非安全區(qū)域分別繪成藍(lán)色與紅色。從動(dòng)軸套主體部分有限元分析的應(yīng)力、位移、應(yīng)變及安全系數(shù)分布云圖如圖3-9至3-12所示。 圖3-8 輸出結(jié)果 圖3-9 安全系數(shù) 圖3-10 位移分布圖 圖3-11 應(yīng)變分布圖 圖3-12 應(yīng)力分布圖 從動(dòng)軸套的屈服力大約為220MPA，而所用材料的抗拉強(qiáng)度為490MPA，完全符合設(shè)計(jì)要求。 3.5本章小結(jié) 本章主要對(duì)輸送帶進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 第4章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的機(jī)械手的設(shè)計(jì) 4.1方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 4.1.1機(jī)器人自由度的分配 所謂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)自由度是指確定一個(gè)機(jī)器人操作位置時(shí)所需要的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目，它是表示機(jī)器人動(dòng)作靈活程度的參數(shù)。 本設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人分成腰關(guān)節(jié)的360回轉(zhuǎn)，大臂的擺動(dòng)，小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)以及腕部的三種轉(zhuǎn)動(dòng)。 4.1.2 機(jī)器人的工作空間和機(jī)械結(jié)構(gòu)類型 （1）工作空間 工作空間是指機(jī)器人正常運(yùn)行時(shí)，手部參考點(diǎn)能在空間活動(dòng)的最大范圍，是機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)，工作空間如圖4-1。 圖4-1 機(jī)器人工作空間 （2）機(jī)械結(jié)構(gòu)類型 關(guān)節(jié)型為本設(shè)計(jì)所采用方案，這種運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)三個(gè)移動(dòng)，共三個(gè)自由度組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，工作空間圖形為類似圓柱形。它與直角坐標(biāo)型比較，在相同的工作條件下，機(jī)體占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大。 4.1.3 方案描述 該機(jī)器人固定在地面上，由機(jī)座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端執(zhí)行器和驅(qū)動(dòng)裝置組成。共有6個(gè)自由度，依次為腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回轉(zhuǎn)、手腕俯仰末端執(zhí)行器、。 機(jī)器人采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、使用維修方便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，這也是現(xiàn)代機(jī)器人應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式。 由于機(jī)器人固定在地面上，故電源為普通民用電即：220V，50Hz的交流電。由于該機(jī)器人功率較較大，電動(dòng)機(jī)可以選擇交流伺服電機(jī)。使用交流伺服電機(jī)能構(gòu)成閉環(huán)控制，精度高，力矩大，但價(jià)格很高，而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有成本低，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。故確定這種機(jī)器人的六個(gè)關(guān)節(jié)都采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，開(kāi)環(huán)控制。 由于一些關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩較大，如果使用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，要求電機(jī)的輸出扭矩較大，因此統(tǒng)一采用帶減速器的伺服電機(jī)，而大臂和小臂俯仰運(yùn)動(dòng)的力矩較大，還要再進(jìn)行減速傳動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩為0.5Nm，配置的減速器的減速比為1：9，大臂和小臂還有1：4的齒輪減速驅(qū)動(dòng)。 在現(xiàn)代機(jī)器人結(jié)構(gòu)中廣泛使用著各種機(jī)器人軸承，常用的有環(huán)形軸承和交叉滾子軸承。這幾種軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，精度高、剛度大、承載力強(qiáng)和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但這些軸承價(jià)格昂貴，而使用普通的球軸承或滾子軸承也能滿足要求，故這里全部采用球軸承。 在電機(jī)的布置上，考慮將電機(jī)均置于各關(guān)節(jié)連接處，可以最大限度地減小扭矩，便于安裝和控制，且傳動(dòng)鏈較短，精度相對(duì)較高，可以滿足需要。 參考同類機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，結(jié)合工作情況的需要，定出該型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù)如下： 關(guān)節(jié)1：　30o/s ( 0.524 rad/s ) ( 5 r/min ) 關(guān)節(jié)2： 15o/s ( 0.262 rad/s ) ( 2.5 r/min ) 關(guān)節(jié)3： 15o/s ( 0.262 rad/s ) ( 2.5 r/min ) 關(guān)節(jié)4：　15o/s ( 0.262 rad/s ) ( 2.5 r/min ) 關(guān)節(jié)5：　30o/s ( 0.524 rad/s ) (5 r/min ) 關(guān)節(jié)6：　60o/s ( 1.047 rad/s ) ( 10 r/min ) 各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍： 關(guān)節(jié)1：　-185o～ +185o 關(guān)節(jié)2： +35o～ -155o 關(guān)節(jié)3：　+154o～ -120o 關(guān)節(jié)4：　+165o～ -165o 關(guān)節(jié)5：　-130o～ +130o 關(guān)節(jié)6：　無(wú)限 4.2大臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及要求 a、 大臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)提出的工作空間要求 b、 根據(jù)大臂所受載荷和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理選擇大臂截面形狀和高強(qiáng)度輕質(zhì)材料。 c、 盡量減小大臂重量和相對(duì)其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和偏重力矩，以減小驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)荷；減少運(yùn)動(dòng)的動(dòng)載荷與沖擊，提高手臂運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)速度。 d、 要設(shè)法減小機(jī)械間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差，提高運(yùn)動(dòng)的精確性和運(yùn)動(dòng)剛度。采用緩沖和限位裝置提高定位精度。 通過(guò)安裝在大臂關(guān)節(jié)上的伺服電機(jī)和諧波齒輪減速器直接驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人臂部繞腰部擺動(dòng)。 圖4-2 大臂結(jié)構(gòu)圖 4.2.2 電機(jī)的選取 根據(jù)大臂表可知伺服電機(jī)應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人有著許多無(wú)可替代的優(yōu)點(diǎn)，如控制性能好， 可精確定位，體積較小可用于程序復(fù)雜和運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機(jī)械手等，因此依舊選擇交流伺服電機(jī) a 、 初選電機(jī)為EML型伺服電機(jī)，型號(hào)為：40APA。它的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表： 表4-1 技術(shù)參數(shù) 電機(jī)型號(hào) 額定輸出功率 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 額定轉(zhuǎn)矩 瞬間最大轉(zhuǎn)矩 額定電流 瞬間最大電流 額定轉(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)速 40APA 4KW 102*10-4Kg.m2 38.2N.m 114.6N.m 24A 72A 1000r/min 1500r/min b 、電機(jī)功率的確定 電機(jī)所需工作功率式為 因此 c 、電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定 大臂的工作轉(zhuǎn)速為 2.5r/min 大臂采用單級(jí)諧波傳動(dòng)齒輪，傳動(dòng)比可達(dá) i=70～500。故電機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為 =( 70～500 ) 2.5 = 175～1250 因此，初選電機(jī)符合要求。 4.2.3 諧波減速器的選取 本關(guān)節(jié)采用XB1系列單級(jí)諧波傳動(dòng)減速器，采用波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出形式。 它主要由三個(gè)基本構(gòu)件組成： （1）帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪），它相當(dāng)于行星系中的中心輪； （2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），它相當(dāng)于行星齒輪； （3）波發(fā)生器H，它相當(dāng)于行星架。 圖4-3 諧波減速器基本組成 （1）帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪），它相當(dāng)于行星系中的中心輪； 　?。?）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪），它相當(dāng)于行星齒輪； （3）波發(fā)生器H，它相當(dāng)于行星架。 作為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出形式。 波發(fā)生器H是一個(gè)桿狀部件，其兩端裝有滾動(dòng)軸承構(gòu)成滾輪，與柔輪1的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的總長(zhǎng)。波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長(zhǎng)軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開(kāi)。周長(zhǎng)上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過(guò)渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開(kāi)、再嚙入……，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪相對(duì)剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。 所謂諧波傳動(dòng)是一種靠中間柔性構(gòu)件彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)的裝置的總稱。在諧波傳動(dòng)出現(xiàn)后短短的幾十年中，世界各工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家都集中了一批研究力量，致力于這類新型傳動(dòng)的研制，幾乎對(duì)該類傳動(dòng)的整個(gè)領(lǐng)域中的全部問(wèn)題均進(jìn)行了程度不同的研究。當(dāng)然，由于諧波傳動(dòng)本身所涉及問(wèn)題的復(fù)雜性和廣泛性，因而有不少問(wèn)題目前尚未作最后定論。 圖4-4 諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng) 諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)有三個(gè)基本構(gòu)件組成，如圖2-1所示：剛輪1(Circular Spline)，柔輪2(Flexspline)和波發(fā)生器3(Wave Generator)。諧波齒輪傳動(dòng)的原理就是在柔性齒輪構(gòu)件中，通過(guò)波發(fā)生器的作用，產(chǎn)生一個(gè)移動(dòng)變形波，并與剛輪齒相嚙合，從而達(dá)到傳動(dòng)目的。 特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕 3, 50%, 1/3 (2)傳動(dòng)比范圍大 50~300, 3000~60000 (3)同時(shí)嚙合的齒數(shù)多 30%,正是由于同時(shí)嚙合齒數(shù)多這一獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使諧波傳動(dòng)的精度高，齒的承載能力大，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大速比、小體積。 (4)承載能力大 (5)運(yùn)動(dòng)精度高 (6)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊，噪聲小 (7)齒側(cè)間隙可以調(diào)整 (8)齒面磨損小而均勻，傳動(dòng)效率高 (9)同軸性好 (10)可實(shí)現(xiàn)向密閉空間傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力 缺點(diǎn)： (1)柔輪周期性變形，易于疲勞損壞 (2)柔輪和波發(fā)生器的制造難度較大 (3)傳動(dòng)比的下限值高，齒數(shù)不能太少 (4)起動(dòng)力矩大，且速比越小越嚴(yán)重； (5)諧波齒輪傳動(dòng)沒(méi)有中間軸，因而不能獲得中間速度 (6)如果結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇不當(dāng)或結(jié)構(gòu)時(shí)機(jī)不良，發(fā)熱過(guò)大，降低傳動(dòng)承載能力 工作時(shí)，固定鋼輪，由電機(jī)帶動(dòng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)，柔輪作為從動(dòng)輪，輸出轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。 下圖為該系列減速器的型號(hào)及尺寸。本關(guān)節(jié)采用最后第二種型號(hào)。 圖4-5XB1系列的型號(hào)及尺寸 4.3 本章小結(jié) 本章主要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 第五章 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備三維建模 5.1零件建模 5.1.1主動(dòng)軸安裝板三維建模的形成 1、 首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-1所示的矩形 圖5-1 草圖繪制 2、 運(yùn)用拉伸凸臺(tái)指令，指定拉伸長(zhǎng)度為20mm，如圖5-2所示： 圖5-2 拉伸凸臺(tái) 3、 運(yùn)用拉伸切除指令，完成孔的切除，如圖5-3所示： 圖5-3 拉伸切除 4、 運(yùn)用異形孔導(dǎo)向功能，完成M5螺紋孔的創(chuàng)建，如圖5-4所示： 圖5-4 異形孔導(dǎo)向 5、 重復(fù)上訴基本指令步驟，完成主動(dòng)軸安裝板建模如圖5-5所示： 圖5-5 主動(dòng)軸安裝板模型 5.1.2 從動(dòng)軸安裝板的三維建模形成 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-6所示的圖形 圖5-6 草圖繪制 2、運(yùn)用拉伸凸臺(tái)指令，指定拉伸長(zhǎng)度20mm，如圖5-7所示： 圖5-7 拉伸凸臺(tái) 3、運(yùn)用拉伸切除指令，完成切除，如圖5-8所示： 圖5-8 拉伸切除 4、運(yùn)用拉伸切除指令，完成切除，如圖5-9所示： 圖5-9 拉伸切除 5、運(yùn)用異形孔導(dǎo)向指令，完成M8螺紋孔，如圖5-10所示： 圖5-10 異形孔導(dǎo)向 6、重復(fù)運(yùn)用上訴指令，完成從動(dòng)輪安裝板的建模如圖5-11所示： 圖5-11 從動(dòng)輪安裝板模型 5.1.3 光軸的三維建模 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-12所示的圖形 圖5-12 草圖繪制矩形 2、運(yùn)用拉伸凸臺(tái)指令，指定拉伸長(zhǎng)度為150mm，如圖5-13所示： 圖5-13 拉伸凸臺(tái) 3、完成建模如圖5-14所示： 圖5-14 光軸模型 5.1.4 吸盤固定板的三維建模形成 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-15所示的圖形 圖5-15 草圖繪制 2、運(yùn)用拉伸凸臺(tái)指令，指定拉伸長(zhǎng)度為20mm，如圖5-16所示： 圖5-16 拉伸凸臺(tái) 3、運(yùn)用異形孔導(dǎo)向完成M8沉頭孔的繪制，如圖5-17所示： 圖5-17 異形孔導(dǎo)向 4、運(yùn)用異形孔導(dǎo)向完成M6沉頭孔的繪制，如圖5-18所示： 圖5-18 異形孔導(dǎo)向 5、重復(fù)運(yùn)用上訴指令，完成吸盤固定板的建模如圖5-19所示： 圖5-19 吸盤固定板模型 5.1.5 40鋁型材的三維建模 1、首先以上視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-20所示的圖形 圖5-20 草圖繪制 2、運(yùn)用拉伸凸臺(tái)指令，指定拉伸長(zhǎng)度為270mm，如圖5-21所示： 圖5-21 拉伸凸臺(tái) 3、完成建模如圖5-22所示： 圖5-22 40鋁型材模型 5.1.6 光電開(kāi)關(guān)導(dǎo)向軸的三維建模 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-23所示的圖形 圖5-23 草圖繪制 2、運(yùn)用旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)指令，如圖5-24所示： 圖5-24 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái) 3、完成建模如圖5-25所示： 圖5-25 光電開(kāi)關(guān)導(dǎo)向軸模型 5.1.7 從動(dòng)軸的三維建模 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-26所示的圖形 圖5-26 草圖繪制 2、運(yùn)用旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)指令，如圖5-27所示： 圖5-27 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái) 3、運(yùn)用異性孔導(dǎo)向，打M5螺紋孔，如圖5-28所示： 圖5-28 異形孔導(dǎo)向 3、完成模型，如圖5-29所示： 圖5-29 從動(dòng)軸模型 5.1.8 主動(dòng)軸的三維建模 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-30所示的圖形 圖5-30 草圖繪制 2、運(yùn)用旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)指令，如圖5-31所示： 圖5-31 旋轉(zhuǎn)凸臺(tái) 3、運(yùn)用倒角，如圖5-32所示： 圖5-32倒角 3、完成模型，如圖5-33所示： 圖5-33 主動(dòng)軸模型 5.1.9 2080鋁型材的三維建模形成 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-33所示的圖形 圖5-34 草圖繪制 2、運(yùn)用拉伸凸臺(tái)指令，指定拉伸長(zhǎng)度為880mm，如圖5-35所示： 圖5-35 拉伸凸臺(tái) 3、運(yùn)用拉伸、切除指令，完成建模，如圖5-36所示： 圖5-36 2080鋁型材 5.1.10 輸送皮帶的三維建模形成 1、首先以前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面繪制如圖5-37所示的圖形 圖5-37草圖繪制 2、運(yùn)用拉伸凸臺(tái)指令，指定拉伸長(zhǎng)度為305mm，如圖5-38所示： 圖5-38拉伸凸臺(tái) 3、完成建模，如圖5-39所示： 圖5-39 輸送皮帶 5.1.11 toolbox的運(yùn)用 另外，SolidWorks里toolbox里包含了各種傳動(dòng)件，螺栓，螺母，螺釘，軸承等數(shù)據(jù)，可直接調(diào)用輸入自己參數(shù)即可。 軸承的建模，從toolbox中選擇軸承，滾動(dòng)軸承如圖5-40所示 圖5-40 添加軸承 5.2 零件裝配 零件設(shè)計(jì)好了，可以將其在組建模式下通過(guò)一定的方式組合在一起，從而造成一個(gè)組件或完整產(chǎn)品模型。 零件裝配需要在專門的組件設(shè)計(jì)模式下進(jìn)行。在Solidworks2014 中，可以按照以下步驟來(lái)創(chuàng)建一個(gè)組件設(shè)計(jì)文件： 單擊新建按鈕，打開(kāi)“新建”對(duì)話框。 在“類型”選項(xiàng)組中選擇“組件”單選按鈕，在“子類型”選項(xiàng)組中尋則“設(shè)計(jì)”單選按鈕，在“名稱”文本框中輸入組件名稱，清除“使用缺省模板”復(fù)選框，然后單擊“確定”按鈕。 彈出“新建文件選項(xiàng)”對(duì)話框。從“模板”選項(xiàng)組的列表框中選擇“mmns _SLDASM_design”，單擊“確定”按鈕。 在組件設(shè)計(jì)中（裝配設(shè)計(jì)），主要有兩種主流設(shè)計(jì)思路，即自底向上設(shè)計(jì)和自頂而下設(shè)計(jì)。通俗一點(diǎn)而言，前者是將已設(shè)計(jì)好的零部件按照一定的裝配方式添加到裝配體中；而后者則是從頂層的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)著手，由頂層的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)傳遞設(shè)計(jì)規(guī)范到所有相關(guān)子系統(tǒng)，從而有利于高效地對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)流程項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)作管理。 在組件設(shè)計(jì)模式下，系統(tǒng)允許采用多種方法將元件添加到組件，包括使用放置定義集（簡(jiǎn)稱約束集）和使用元件界面自動(dòng)放置等。通常元件放置根據(jù)放置定義集而定，這些集合決定了元件與組件的相關(guān)方式及位置，這些集既可以是由用戶定義的，也可以是預(yù)定義的。用戶定義的約束集含有0個(gè)或多個(gè)約束；預(yù)定義約束集（也叫連接）具有預(yù)定義數(shù)目的約束。 約束放置是較為常用的裝配方式。在 Solidworks2014元件放置操控板的約束列表框中，提供了多種放置約束的類型選項(xiàng)，包括缺省、固定、曲面上的邊、曲面上的點(diǎn)、直線上的點(diǎn)、相切、坐標(biāo)系、插入、匹配、對(duì)其、和自動(dòng)。 在使用約束放置選項(xiàng)時(shí)，需要注意約束放置的一般原則及注意事項(xiàng)。例如，“匹配”約束或“對(duì)齊”約束的一組參照的類型要相同（平面對(duì)平面、旋轉(zhuǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、軸對(duì)軸）；一次只能添加一個(gè)也是，譬如不能使用一個(gè)單一的“匹配”約束選項(xiàng)將一個(gè)零件上的兩個(gè)不同的平面與另一個(gè)零件上的兩個(gè)不同的平面配對(duì)，二必須定義兩個(gè)單獨(dú)的“匹配”約束；元件的裝配需要定義放置約束集，放置約束集由若干個(gè)放置約束構(gòu)成，用來(lái)組合定義元件的放置和方向。 裝配通過(guò)一個(gè)中心線重合，面重合或給定距離來(lái)配合圓弧曲面的零件。首先進(jìn)行部裝，在得到快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的裝配圖，總裝配圖見(jiàn)下圖5-41所示： 圖5-41 快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備三維裝配體 5.3 三維向二維的轉(zhuǎn)換 SolidWorks作為一套功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件，可以建立零件的三維實(shí)體圖，三維裝配體圖及二維工程圖，且大多數(shù)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人員對(duì)二維繪圖軟件，如autocad，caxa電子圖版，等更加熟悉，而且二維軟件在繪制，尤其是標(biāo)注裝配體，零件圖時(shí)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。所以，充分利用SolidWorks和二維圖之間的轉(zhuǎn)換，把SolidWorks自動(dòng)生成的工程視圖與二維軟件的標(biāo)注結(jié)合起來(lái)，達(dá)到“以二維之長(zhǎng)補(bǔ)三維之短”的目的。一下是三維建模生成二維工程圖的詳細(xì)過(guò)程。 在SolidWorks中生成二維工程圖。在SolidWorks中的新建模板中，新建一個(gè)工程圖模板，打開(kāi)工程圖工具條，在工程圖工具條中點(diǎn)擊“新建”按鈕，并在作圖區(qū)域中單擊右鍵，“從文件中選擇”，確認(rèn)要生成工程圖的三維模型，并選擇要形成工程圖的視圖方向；在繪制區(qū)域內(nèi)單擊左鍵，以確定圖形位置，單擊“確定，完成工程圖的繪制，并將其保存為“dwg/dxf”格式的文件。如圖5-42所示 圖5-42新建工程 選用標(biāo)準(zhǔn)圖紙，或自定義圖紙大小，如圖5-43所示 圖5-43選擇圖紙 打開(kāi)需要生成工程圖的零件，并將其拖入此工程圖。左鍵確定位置，繼續(xù)移動(dòng)鼠標(biāo)，會(huì)顯示鼠標(biāo)移動(dòng)方向的視圖。從而確定所需工程圖，如圖5-44所示。 圖5-44工程圖創(chuàng)建 5.4 倉(cāng)儲(chǔ)貨架平板有限元分析結(jié)果 第三章已經(jīng)完全介紹了從動(dòng)軸套有限元分析的步驟和方法，采用同樣的道理得到倉(cāng)儲(chǔ)貨架面板有限元分析結(jié)果如下： 圖5-45 安全系數(shù) 圖5-46 位移分布圖 圖5-57 應(yīng)變分布圖 圖5-48應(yīng)力分布圖 第五章 結(jié)論 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來(lái)工程師重要的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從最初的選題，開(kāi)題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料、老師指導(dǎo)、與同學(xué)交流、找相關(guān)人士咨詢、反復(fù)修改圖紙，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和知識(shí)的運(yùn)用。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我了解了的快遞倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的的用途及工作原理，熟悉了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。 畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得，是不懈努力的結(jié)果。同時(shí)，仍有很多課題需要在以后的工作中去努力去完善。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中不斷努力學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人，為中國(guó)機(jī)械行業(yè)添上自己的微薄之力。 參考文獻(xiàn) [1]. 梁燕飛，譚偉明.自動(dòng)機(jī)械與自動(dòng)生產(chǎn)線.北京:高等教育出版社，2008. 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