喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 摘 要 蘋(píng)果種植行業(yè)的全面發(fā)展，增加果園對(duì)于機(jī)械的需要兩，若想在人力，物力方面能夠尖山投入，增加果農(nóng)的收入，研發(fā)采摘設(shè)備是現(xiàn)實(shí)之所需。蘋(píng)果采摘設(shè)備是一款非常有市場(chǎng)前途的機(jī)器，能夠在農(nóng)場(chǎng)中移動(dòng)彩照果實(shí)，文中主要針對(duì)采摘機(jī)進(jìn)行研發(fā)，此款采摘機(jī)能夠移動(dòng)，設(shè)計(jì)它的結(jié)構(gòu)，手臂以及末端執(zhí)行器。 文中起先分析設(shè)備的功能，設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)蘋(píng)果采摘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)確定；此后，大篇幅設(shè)計(jì)采摘季的結(jié)構(gòu)，手臂還有手爪，此后對(duì)每一部分展開(kāi)校核，之后以軟件CAD將設(shè)備的裝配圖，主要零件圖畫(huà)出。 完成此設(shè)計(jì)之后，學(xué)校里面學(xué)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，對(duì)其有更深的理解，給未來(lái)來(lái)說(shuō)奠定一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：蘋(píng)果；采摘機(jī)；手臂；手抓；末端執(zhí)行器 Abstract The comprehensive development of Apple planting industry increases the demand for machinery in orchard. If we want to invest in manpower and material resources and increase the income of fruit growers, it is necessary to develop harvesting equipment.The Apple Picker is a promising machine that can move colored fruit on a farm. This paper focuses on the research and development of the picker, which can move and design its structure, arms and end actuators. In this paper, the function of the equipment, design tasks and overall structure of the apple picker are analyzed at first, and then the structure of the harvesting season, arms and claws are designed in a large amount. After that, each part is checked. After that, assembly drawings of the equipment and main parts are drawn by software CAD. After completing this design, the expertise and practice learned in the school are linked to provide a deeper understanding and lay a certain practical foundation for the future. Key words: Apple; Picker; Arm; Hand Grab; End Actuator 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.1 國(guó)外現(xiàn)狀 1 1.2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 2 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 蘋(píng)果的數(shù)據(jù)分析 3 2.2方案選定 3 2.2.1行走裝置方案設(shè)計(jì) 3 2.2.2手臂方案設(shè)計(jì) 4 2.2.3末端執(zhí)行器方案設(shè)計(jì) 4 2.2.4驅(qū)動(dòng)方案的選擇 5 第3章 零部件的設(shè)計(jì)與選擇 8 3.1行駛小車(chē)設(shè)計(jì) 8 3.1.1主電機(jī)的選擇 8 3.1.2驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9 3.1.3驅(qū)動(dòng)軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì) 13 3.1.4車(chē)輪設(shè)計(jì) 15 3.2手臂部分設(shè)計(jì) 15 3.2.1電機(jī)的選擇 16 3.2.2大臂的靜力學(xué)分析 19 3.2.3小臂的靜力學(xué)分析 21 3.2.4尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 3.2.5回轉(zhuǎn)底座的設(shè)計(jì) 23 3.3末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì) 24 3.3.1采摘電機(jī)的選擇 24 3.3.2絲桿螺母副的選型與校核 25 3.3軸承的選擇與校核 28 總 結(jié) 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 31 第1章 緒 論 1.1研究背景及意義 全球范圍來(lái)看，中國(guó)種植蘋(píng)果，不管是面積還是產(chǎn)量都站到世界一般的份額，并且它也是中國(guó)的四大水果。因?yàn)榉N植業(yè)的大力發(fā)展，導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)于種植機(jī)械的需求加大。全面生產(chǎn)之中，最耗費(fèi)勞力的一項(xiàng)工作就是采摘水果，水果采摘的時(shí)間性要求非常高，原先工人采摘的話，會(huì)磕破弄傷水果，并且不及時(shí)采摘水果的話，農(nóng)戶會(huì)有虧損。很多勞動(dòng)力不再選擇在田地種植水果，轉(zhuǎn)而從事別的行業(yè)的工作，工作人員非常少，并且從業(yè)人員年齡還越來(lái)越大，投入到生產(chǎn)中的費(fèi)用越來(lái)越多，大家對(duì)于種植方面并無(wú)太大的積極性，種植行業(yè)的發(fā)展停滯不前，為了省去不必要的人力還有物力，讓果農(nóng)獲得更高的收入，研發(fā)采摘設(shè)備很有現(xiàn)實(shí)必要。 時(shí)代在變遷，農(nóng)村中土地政策也一直在變化，導(dǎo)致果農(nóng)投入的資金越來(lái)越多，相反降低果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入。很多農(nóng)村里面的年輕人，都喜歡豐富多彩的城市生活，想到城市中去發(fā)展，再加上中國(guó)已然進(jìn)入到老齡社會(huì)，從事農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外現(xiàn)狀 上世紀(jì)六十年代，國(guó)外就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)農(nóng)業(yè)采摘機(jī)械手進(jìn)行研究，最早研究的國(guó)家是美國(guó)，1968年的時(shí)候，第一次使用機(jī)械手去采摘水果還有蔬菜。最開(kāi)始的機(jī)械都是半自動(dòng)化的，采摘的時(shí)候，多半以振搖式、撞擊式和切割式開(kāi)展，當(dāng)中振搖式的機(jī)械手，在外力的作用下，樹(shù)枝被振搖、振動(dòng)，讓蘋(píng)果出現(xiàn)加速度，梗連接最不好的地方就會(huì)跟樹(shù)枝分開(kāi)，繼而掉下來(lái)。撞擊式機(jī)械手，對(duì)果樹(shù)果枝進(jìn)行直接的裝置，也可以對(duì)果枝進(jìn)行敲打，將果實(shí)掉落下來(lái)。切割式機(jī)械手，切斷樹(shù)枝和果實(shí)的連接處，讓果實(shí)掉落下來(lái)，切割式中還有兩種款型：機(jī)械切割式，動(dòng)力切割式。并且不管是哪一種采摘辦法，都會(huì)把果實(shí)給弄破，效率不高，并且無(wú)法將成熟的果實(shí)采摘下來(lái)，受到較大限制。之后，因?yàn)榧夹g(shù)一直在提升，工人開(kāi)始在梯子，升降平臺(tái)的幫助下，去采摘水果，只是勞動(dòng)的密集程度很大。 世界上最早研究采摘機(jī)械手的國(guó)家是美國(guó)，1983年美國(guó)人成功生產(chǎn)出西紅柿機(jī)械手，1987年加工出采摘柑橘的機(jī)械手，緊接著法國(guó)，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家都加工出更多款型的采摘機(jī)械手，譬如在1998年，韓國(guó)人研發(fā)出一款蘋(píng)果機(jī)械手，有傳感器在其中，能夠?qū)μO(píng)果的成熟程度進(jìn)行識(shí)別。日本研發(fā)出多款機(jī)械手，能夠?qū)ξ骷t柿，黃瓜，草莓等進(jìn)行采摘。 西班牙生產(chǎn)的采摘柑橘的機(jī)械手，將它安裝在拖拉機(jī)的上面，其之組成有機(jī)械手，電腦還有光學(xué)視覺(jué)系統(tǒng)，可以對(duì)感覺(jué)的體積，顏色，還有成熟度進(jìn)行識(shí)別，在確定是否要采摘。使用機(jī)器人去采摘，有很快的速度，基本上一分鐘可以摘60個(gè)，但是人工去摘的話，一樣的時(shí)間能夠摘到八個(gè)。采摘柑橘的機(jī)械手，在視頻器的作用下，還能夠分類(lèi)摘下來(lái)的柑橘。 1.2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 中國(guó)生產(chǎn)的采摘水果機(jī)械手，和國(guó)外比，研究時(shí)間并不長(zhǎng)，中國(guó)在上世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)這方面研發(fā)，大學(xué)還有研究所專(zhuān)門(mén)開(kāi)展研發(fā)，較為成功的有機(jī)械機(jī)械振動(dòng)式山楂采果機(jī)、氣囊式采果器和手持電動(dòng)式采果器，而且后兩種為輔助人工采摘機(jī)械，銷(xiāo)量上來(lái)看，還是比不上國(guó)外，有待改良。到80年代之后，中國(guó)又研發(fā)出切割型的采摘器，到了90年代，因?yàn)楹芏嗳硕奸_(kāi)始對(duì)果樹(shù)種植，生產(chǎn)出氣動(dòng)剪枝機(jī)以及升降平臺(tái)，經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展，中國(guó)在這方面得到較大的提升，并且獲得一定的成果。 采摘蘋(píng)果機(jī)這里，江南大學(xué)的李想等人，專(zhuān)門(mén)研究一款蘋(píng)果采摘機(jī)器人，非常實(shí)用，沒(méi)有驅(qū)動(dòng)，并且執(zhí)行裝置為三指，使用Unigraphics NX設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)，并且架構(gòu)出三維模型。因?yàn)榇丝钋夫?qū)動(dòng)的末端執(zhí)行器靈活性非常好，適應(yīng)性也很強(qiáng)，不一樣大小的蘋(píng)果，都能夠很好的摘屆時(shí)。西北農(nóng)林科技大學(xué)里面，有一波人專(zhuān)門(mén)研發(fā)偏心切割式的蘋(píng)果采摘季，它的組成有：偏心式采摘頭、可拆卸伸縮桿和緩沖下落通道。偏心式采摘頭要想切割水果，在刀片的旋轉(zhuǎn)下可得到：能夠拆卸掉伸縮桿，那么處在不一樣高度上的蘋(píng)果都能夠采摘，內(nèi)部布局布條形成緩沖通道的緩沖裝置，讓速度變慢，避免把蘋(píng)果弄傷，能夠測(cè)試得到，此裝置的成功率能夠達(dá)到92%，受損率在4.70%，讓采摘的效率有效的提升。 采摘蘋(píng)果這邊，河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院中有科研人員，設(shè)計(jì)一款能夠?qū)μO(píng)果采摘的智能機(jī)器人，擁有五個(gè)自由度。它的組成有定位導(dǎo)航系統(tǒng)，雙目視覺(jué)系統(tǒng)還有機(jī)械臂，擁有五個(gè)自由度，判定蘋(píng)果的大小以及顏色，還有成熟度由雙目視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行判定，機(jī)械臂擁有五個(gè)自由度，其之精度非常高，另外展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，讓其處于九個(gè)不一高度的方位上進(jìn)行采摘，偏差最大在6.71mm，并且其之采摘效率處于94.82%，采摘一個(gè)果實(shí)耗時(shí)9.94s，有很高的功率率，并且采摘有極高的效率。 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 蘋(píng)果的數(shù)據(jù)分析 對(duì)采摘機(jī)械手設(shè)計(jì)，需要注意蘋(píng)果有多大，如何布局，果蔬有多高等，這些都是機(jī)械手的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)，直接關(guān)系到采摘機(jī)械手是何種結(jié)構(gòu)，如何采摘。 前期開(kāi)展調(diào)研，之后就可獲得蘋(píng)果一些特征，和數(shù)據(jù)通： 因?yàn)樗幍赜虿灰粯?，?huì)有差異存在，暫時(shí)就用河北這個(gè)地方蘋(píng)果種植為主要研究，搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)，種植果樹(shù)的時(shí)候，每一行需要間隔2-3×4-5，這是有科學(xué)依據(jù)的，這種果園在種植果樹(shù)的時(shí)候，彼此之間相距三米，行距大概在3.5米。最高的蘋(píng)果樹(shù)在三米，樹(shù)枝和地面之間最近在0.8米，整個(gè)蘋(píng)果樹(shù)的寬幅在2米到2.5米。因?yàn)橹袊?guó)境內(nèi)種植的蘋(píng)果樹(shù)非常多，蘋(píng)果之中的精品是紅富士，種植面積最大，也是市面上最受歡迎的蘋(píng)果品種。此文就以紅富士果樹(shù)來(lái)作為例子，在表1中羅列紅富士蘋(píng)果樹(shù)的數(shù)值。 表格 2-1紅富士蘋(píng)果數(shù)據(jù)表 指標(biāo) 最小值 平均值 最大值 蘋(píng)果直徑/mm 55 80 120 蘋(píng)果重量/g 75 140 290 果梗直徑/mm 1.3 2.5 5.1 2.2方案選定 2.2.1行走裝置方案設(shè)計(jì) 文中對(duì)蘋(píng)果采摘機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)，以四輪結(jié)構(gòu)作為它的行走裝置，圖2-1中展現(xiàn)總設(shè)計(jì)方案。移動(dòng)裝置使用采摘裝置里面車(chē)體的驅(qū)動(dòng)輪，需要讓前臂以及后臂的轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)調(diào)好，讓采摘部分的動(dòng)作更加靈活。 使用用詞是直流電機(jī)在采摘裝置車(chē)體的左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上，在控制系統(tǒng)的匹配下，能夠?qū)η拜S，后軸的速度，力矩進(jìn)行把控，在原來(lái)地方能夠轉(zhuǎn)動(dòng)360°，向前走可以實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)向，任何時(shí)間都能夠?qū)ε榔聲r(shí)候力矩進(jìn)行調(diào)整。慣性軸處在車(chē)體主驅(qū)動(dòng)輪的前端，需要匹配主動(dòng)軸，確保采摘裝置動(dòng)作時(shí)的平穩(wěn)。 圖2-1 蘋(píng)果采摘機(jī)車(chē)體結(jié)構(gòu)組成 2.2.2手臂方案設(shè)計(jì) 文中所設(shè)計(jì)的機(jī)械手，需要能實(shí)現(xiàn)：要能夠開(kāi)展六個(gè)自由度，大臂、小臂都要能夠俯仰，手腕要實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)動(dòng)作，腰部要能夠回轉(zhuǎn)，手爪要能夠伸縮，并且結(jié)構(gòu)為關(guān)節(jié)式，所以它的設(shè)計(jì)當(dāng)為： 機(jī)械手臂要向上，向下移動(dòng)，需在三個(gè)電機(jī)的帶動(dòng)下，關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)可獲得，裝有回轉(zhuǎn)電機(jī)在底部，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的整體回轉(zhuǎn)；機(jī)械手爪的自由度是三個(gè)：回轉(zhuǎn)，伸縮還有夾持；電機(jī)給予手爪回轉(zhuǎn)的動(dòng)力，電動(dòng)正反接驅(qū)動(dòng)絲杠螺母移動(dòng)后就可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手爪的伸縮和夾持。 2.2.3末端執(zhí)行器方案設(shè)計(jì) 蘋(píng)果采摘機(jī)械手來(lái)說(shuō)，主要的執(zhí)行部分就是末端執(zhí)行器，會(huì)直接碰觸到蘋(píng)果，所以設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器如何，關(guān)系到采摘的效率以及效果，采摘器設(shè)計(jì)的好，能夠大為縮減加工的投入資金，增加工作效率。目前作為蘋(píng)果采摘機(jī)械手的末端執(zhí)行器有三款： （1）抓拉式采摘器 如今市面上銷(xiāo)售的采摘機(jī)器手，絕大多數(shù)都是機(jī)械手指為兩指或者三指。構(gòu)造并不復(fù)雜，設(shè)計(jì)是仿照人手開(kāi)展的，很便于操作，采摘水果的時(shí)候以拽拉方式開(kāi)展，直接抓住蘋(píng)果，會(huì)把蘋(píng)果弄壞。 （2）吸附式末端采摘器 此款采摘機(jī)多用來(lái)采摘一些比較硬，并且表皮較為光滑的水果，比如蘋(píng)果，橙子等，按照工作原理去劃分吸附式：磁力吸附還有真空吸附。 （3）剪切式末端采摘器 此款采摘器是最為簡(jiǎn)單的，其之組成有夾持部分、剪切部分。采、收蘋(píng)果通過(guò)夾持部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，剪切蘋(píng)果的部分由剪切裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。定位有很高的需求，采摘時(shí)效率并不高，不能用來(lái)采摘。 表2-1 采摘方式比較表 類(lèi)型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 抓拉式 構(gòu)造不復(fù)雜，使用起來(lái)很便利，有較高的效率 對(duì)于樹(shù)枝還有花苞，有很大的傷害 吸附式 定位時(shí)要求不高，及靈活的動(dòng)作 需匹配真空形成部分，很重，攜帶不是很便利，投入資金比較。 剪切式 構(gòu)造不復(fù)雜，使用很便利，不管是果實(shí)還是樹(shù)枝，不會(huì)有太大傷害 定位有較高需求，效率不高，收集時(shí)并不便利。 鑒于此前的比較，文中所設(shè)計(jì)的采摘機(jī)械手是手持式，鑒于吸附式并不匹配，但是抓拉式，剪切式都有自身的好處，缺點(diǎn)，若想設(shè)計(jì)出最為恰當(dāng)?shù)哪┒藞?zhí)行器，此文當(dāng)以抓拉式匹配剪切式，也就是圖2-2中展現(xiàn)，采摘爪用的是半球形，安排剪切刀刃在采摘爪的前端，并且刀刃有較寬的規(guī)格。工作之時(shí)，蘋(píng)果被機(jī)械手爪抓住，蘋(píng)果柄被刀刃夾緊，之后剪斷。如此構(gòu)造，能夠很好的防止樹(shù)枝、花苞被抓拉式末端執(zhí)行器弄壞，還能夠讓剪切式末端執(zhí)行器不會(huì)有太高的定位需求，效率不高等缺陷。 圖2-2 末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖 2.2.4驅(qū)動(dòng)方案的選擇 對(duì)于機(jī)械手來(lái)說(shuō)，動(dòng)力來(lái)源有氣壓，電，還有液壓三款 [10]。 （1）對(duì)空氣壓縮的系統(tǒng)能夠帶動(dòng)制動(dòng)器進(jìn)行工作，動(dòng)力源就是空氣壓縮機(jī)。啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的過(guò)載很安全，構(gòu)造不復(fù)雜，并無(wú)多少污染，投入資本不高，只要對(duì)空氣流量調(diào)整，就能夠開(kāi)展無(wú)級(jí)變速，只是設(shè)備的規(guī)格太大，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)速度并不平穩(wěn)，沒(méi)有多高的定位精度。 （2）液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠帶動(dòng)流體壓力制動(dòng)器的輸出力，繼而對(duì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，非常平穩(wěn)，效率很高，反應(yīng)的速度很快，速度也并不復(fù)雜，能夠在很大的范圍中展開(kāi)無(wú)幾調(diào)速，只是會(huì)有油漏出來(lái)，還會(huì)污染環(huán)境，投入多，相比較空氣壓縮定位精度高，相比較電機(jī)而言要差一些，流體的度數(shù)以及粘性有改變，導(dǎo)致傳輸性能受到影響。 （3）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式涵蓋步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)和力矩電機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)的控制最不復(fù)雜，有很快的響應(yīng)速度，極為可靠，不會(huì)有累計(jì)誤差出現(xiàn)等。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，動(dòng)態(tài)特征很不錯(cuò)，在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成下作為采摘部分，運(yùn)行之時(shí)有較高的精度，，可調(diào)整較寬范圍的速度，運(yùn)行穩(wěn)定，有較高可靠性，并且控制很容易等特征。 因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的好處，文中的驅(qū)動(dòng)就選用步進(jìn)電機(jī)。 根據(jù)此前章節(jié)2.2.1~2.2.4中所給出的方案，屆時(shí)有文中所設(shè)計(jì)蘋(píng)果采摘機(jī)中自動(dòng)部分的總方案，圖2-2中展現(xiàn)，他們的六個(gè)自由度通過(guò)每一個(gè)裝置1、2、3、4、5、6來(lái)體現(xiàn)：1、腰部回轉(zhuǎn)；2、大臂俯仰；3、小臂俯仰；4、手腕俯仰；5、手腕回轉(zhuǎn)；6、手抓伸縮。電機(jī)驅(qū)動(dòng)用在2、3、4處關(guān)節(jié)，減慢速度在諧波輪減速器的作用下實(shí)現(xiàn)。 圖2-3 蘋(píng)果采摘機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖 第3章 零部件的設(shè)計(jì)與選擇 3.1行駛小車(chē)設(shè)計(jì) 3.1.1主電機(jī)的選擇 （1）平直路面上采摘裝置的行走 在平面的溝槽上，還有在平面上蘋(píng)果采摘機(jī)動(dòng)作，設(shè)定它最快的速度，需要?jiǎng)蛩俚南蚯靶凶?，那? 分析采摘裝置在坡道上爬行狀況， , 處于平面上的設(shè)備狀況， 故此當(dāng)用P=80W當(dāng)做采摘裝置輸出的最大功率 遵照所算出采摘機(jī)輸出功率最大值80W,輸出轉(zhuǎn)矩22.1N.M,輸出轉(zhuǎn)速56.2r/min。 鑒于開(kāi)啟的直流電機(jī)有很不錯(cuò)的性能，有很厲害的過(guò)載性能，能夠承擔(dān)多次的沖擊，剎車(chē)以及反轉(zhuǎn)，能夠讓沖擊電流達(dá)到額定電流的三倍到五倍。還有，在用的時(shí)候，可將運(yùn)動(dòng)蓄電池帶在其中，電源就用干電池，操作很便利。因?yàn)橹绷麟姍C(jī)的性能，對(duì)于主驅(qū)動(dòng)輪多次受到?jīng)_擊的要求可滿足，對(duì)于制動(dòng)以及反轉(zhuǎn)的需求也可滿足，采摘部分要將移動(dòng)電池帶著是能夠?qū)崿F(xiàn)的，就用直流永磁電機(jī)90ZY54型，下表羅列數(shù)值： 額定功率 92 額定轉(zhuǎn)矩 0.6 額定轉(zhuǎn)速 1500 電流 7 電壓 12 允許正反轉(zhuǎn)速差 150 在于 屆時(shí)有 在于,屆時(shí)可有 再加上 彼時(shí)給定 3.1.2驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1、對(duì)精度級(jí)別、、原料以及齒數(shù)予以確定 是為七級(jí)精度，從表6.1中可曉以40Cr加工小齒輪，調(diào)質(zhì)后硬度在280HBS，以45鋼加工大齒輪，調(diào)制后硬度在240HBS。 此處小齒輪的齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)，給定 2、設(shè)計(jì)遵照齒面接觸疲勞強(qiáng)度 驗(yàn)算據(jù)設(shè)計(jì)公式開(kāi)展 1） 將公式中涉及數(shù)據(jù)確定 （1）咱給定載荷系數(shù) （2）將小齒輪所傳送轉(zhuǎn)矩算出 （3）小齒輪和兩個(gè)支承的布局對(duì)稱(chēng)，此處齒寬系數(shù) （4）觀察表格6.3知曉：材料的彈性影響系數(shù) （5）觀察圖紙6.14由齒面硬度可找出接觸疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪 大齒輪 （6）式6.11能將應(yīng)力循環(huán)次數(shù)算出 （7）觀察圖紙6.16能夠找出接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 此處的失效概率為1％，安全系數(shù)S=1，在式子10-12： （9）驗(yàn)算 暫時(shí)將小齒輪分度圓直徑算出，將里面較小數(shù)據(jù)放進(jìn)去 求出圓周速度v 求出齒寬b 齒寬和齒高的比值b/h 模數(shù) 齒高 算出載荷系數(shù)K 已然得曉，精度為七級(jí)，找出動(dòng)載荷系數(shù) 如若說(shuō)，表中找尋一番可有 觀察表格6.2找到使用系數(shù).05 表中找尋一番可有 找到 屆時(shí)載荷系數(shù) （10）對(duì)算出分度圓直徑校正根據(jù)真實(shí)的載荷系數(shù)開(kāi)展，遵照關(guān)系式 （11）模數(shù)ｍ 3、設(shè)計(jì)從齒根彎曲強(qiáng)度開(kāi)展 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)等式 （1）將式中所涉及到的數(shù)據(jù)給定 觀察圖紙6.15找到每部分的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 小齒輪 大齒輪 觀察圖紙6.16找到彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 彎曲疲勞許用應(yīng)力 此處的失效概率為1％，安全系數(shù)S=1.2，從關(guān)系式可有 驗(yàn)算載荷系數(shù) （2）找出來(lái) 齒形系數(shù) 觀察表格6.4找到　 （3）找出來(lái)應(yīng)力校正系數(shù) 觀察表格6.4找到 　 （4）驗(yàn)算大小齒輪的，數(shù)值對(duì)比 數(shù)據(jù)較大的當(dāng)為大齒輪。 （5）設(shè)計(jì)驗(yàn)算 比較驗(yàn)算數(shù)據(jù)，對(duì)模數(shù)驗(yàn)算時(shí)，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度開(kāi)展，一定會(huì)超過(guò)通過(guò)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所驗(yàn)算的模數(shù)，此處由彎曲強(qiáng)度算出模數(shù)1.83，圓整之后m＝4mm 對(duì)分度圓直徑的求算根據(jù)接觸強(qiáng)度開(kāi)展 屆時(shí)將小齒輪齒數(shù)求出屆時(shí)　 大齒輪齒數(shù)屆時(shí) 4、幾何規(guī)格的驗(yàn)算 （1）驗(yàn)算分度圓直徑 （2）驗(yàn)算中心距 （3）驗(yàn)算齒寬之寬屆時(shí)B2=15mm, B1=15mm 5.5驗(yàn)算 對(duì)于設(shè)計(jì)非常恰當(dāng) 羅列圓柱齒輪的數(shù)值在表中： 序號(hào) 名稱(chēng) 符號(hào) 驗(yàn)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20，20 2 模數(shù) m 4mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 3.1.3驅(qū)動(dòng)軸及軸承、鍵的設(shè)計(jì) （1）設(shè)計(jì)規(guī)格，結(jié)構(gòu)，還需驗(yàn)算 1）針對(duì)高速軸，其之功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）暫時(shí)給定最小部分軸直徑 最開(kāi)始據(jù)等式大概算出最小部分軸直徑。以45鋼加工軸，需要對(duì)它調(diào)質(zhì)。到機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3中找尋一番，屆時(shí)，屆時(shí)可有： 這里需要安排鍵槽，它的直徑要加大5％～10％，大帶輪需要安裝在高速軸直徑最小部分。屆時(shí)；。 3）遵照軸向定位之所需將每一段軸的直徑和長(zhǎng)予以確定 （a）為匹配軸向上大帶輪的定位所需，要加工一個(gè)軸肩在2軸段的左端，軸肩的高需，屆時(shí)屆時(shí)2段軸直徑，長(zhǎng)。 (b) 對(duì)滾動(dòng)軸承暫時(shí)給定，只有徑向力作用在軸承上，那就用深溝球型。遵照，到機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中找尋一番，屆時(shí) 0基本游隙組，深溝球軸承6205，精度級(jí)別是為標(biāo)準(zhǔn)的，所以，，軸承的軸向定位以軸肩開(kāi)展，軸肩的高處于，屆時(shí)故此屆時(shí)。 (c) 因?yàn)辇X輪分度圓直徑，所以就用齒輪軸的樣式，齒輪的寬B=47mm屆時(shí)。對(duì)齒輪端面和箱體要距離10mm另外還有兩級(jí)齒輪彼此所處位置的配比，屆時(shí)，。 4）軸上零件的周向定位 到機(jī)械設(shè)計(jì)表中找尋一番，和大帶輪的平鍵截面相連接，其之規(guī)格。 （2）驗(yàn)算強(qiáng)度 1）軸所承受的作用力 已然得知較高速級(jí)的齒輪，其之分度圓直徑，從書(shū)本機(jī)械設(shè)計(jì)中展出式(10-14)，屆時(shí)可有 2）作用于軸的載荷 起先要按照軸結(jié)構(gòu)圖紙將軸計(jì)算圖紙畫(huà)出來(lái)，在對(duì)軸承支點(diǎn)所處地點(diǎn)確定的時(shí)候,，翻看手冊(cè)找出來(lái)a值。是深溝球軸承6205，翻看手冊(cè)找出來(lái)a=16mm。屆時(shí)可得到軸支承跨距L1=72mm。 遵從畫(huà)出的計(jì)算簡(jiǎn)圖，將彎矩以及扭矩圖都畫(huà)出，觀察這些圖紙，知道軸的危險(xiǎn)截面是截面C，首先將此處的MH、MV及M值算出，羅列在表中。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）軸強(qiáng)度校核之時(shí)遵照彎扭合成應(yīng)力開(kāi)展 從等式(15-5)還有前面表中羅列的數(shù)值 ，另外軸的單向轉(zhuǎn)動(dòng)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，屆時(shí)，算出軸的應(yīng)力 45Cr去加工軸，需要對(duì)它調(diào)質(zhì)。觀察表格15-1找到屆時(shí)，安全性很棒。 4）鍵的選用 用的是一般的平鍵，型號(hào)A，和大帶輪的平鍵截面相連， ，。齒輪匹配軸的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)，以過(guò)渡配合來(lái)確保滾動(dòng)軸承和軸的軸向定位，另外軸直徑尺寸公差當(dāng)是。 3.1.4車(chē)輪設(shè)計(jì) 車(chē)輪上用的輪胎是實(shí)心的，材質(zhì)為橡膠，直徑在240mm就可合乎行駛之所需。 3.2手臂部分設(shè)計(jì) 3.2.1電機(jī)的選擇 所設(shè)計(jì)的機(jī)械手使用五個(gè)電機(jī)，用在手臂回轉(zhuǎn)，大臂，小臂，手爪回轉(zhuǎn)，手爪俯仰，在這里驗(yàn)算手臂回轉(zhuǎn)電機(jī)，別的電機(jī)和它相差無(wú)幾。 （1）選用手腕回轉(zhuǎn)電機(jī) ------需要采摘蘋(píng)果有多重， ------末端執(zhí)行器的重量， ------機(jī)械手腕有多重 ------從蘋(píng)果重心至銷(xiāo)軸中心相距有多遠(yuǎn) ------從銷(xiāo)軸中心抵達(dá)手腕連接手臂之處，相距多遠(yuǎn) ------手腕回轉(zhuǎn)之時(shí)，它的中心軸距離和它連接的手臂中心軸，形成多大角度 接下來(lái)求算系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩，整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 作用于回轉(zhuǎn)軸這里，有多大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 回轉(zhuǎn)軸這里承受所給予的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 回轉(zhuǎn)軸這里承受所給予的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 完整的系統(tǒng)所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 分析后時(shí)，也就是手腕和手臂處在一個(gè)軸線上，作用于整個(gè)手腕上負(fù)載轉(zhuǎn)矩是為最大的，屆時(shí)， 并且，若想真正采摘的時(shí)候，末端執(zhí)行器的工作效果更好，需要驗(yàn)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的理論值，之后用它和系數(shù)相乘，那么真實(shí)的轉(zhuǎn)矩： 依著所算轉(zhuǎn)矩，所用型號(hào) （2）選用實(shí)現(xiàn)手腕擺動(dòng)的電機(jī) ----需要采摘蘋(píng)果有多重， -------末端執(zhí)行器的重量， ------機(jī)械手腕有多重， ------手腕電機(jī)， ------從蘋(píng)果重心至銷(xiāo)軸中心相距有多遠(yuǎn) ------從銷(xiāo)軸中心抵達(dá)手腕連接手臂之處，相距多遠(yuǎn)， ------手腕擺動(dòng)所形成的角度 對(duì)系統(tǒng)而言，其之輸出轉(zhuǎn)矩以及整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 處于擺動(dòng)軸這里，承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 處于擺動(dòng)軸這里，承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 處于擺動(dòng)軸這里，承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 處于擺動(dòng)軸這里，承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 一個(gè)整系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 分析之后時(shí)，也就是手腕和手臂處在一個(gè)軸線上，作用于整個(gè)手腕上負(fù)載轉(zhuǎn)矩是為最大的，屆時(shí)， 并且，若想真正采摘的時(shí)候，末端執(zhí)行器的工作效果更好，需要驗(yàn)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的理論值，之后用它和系數(shù)相乘，那么真實(shí)的轉(zhuǎn)矩：： 依著所算轉(zhuǎn)矩，所用型號(hào) （3）實(shí)現(xiàn)小臂俯仰所用電機(jī) 文中，機(jī)械關(guān)節(jié)要連接大臂和小臂，相對(duì)固定以大臂實(shí)現(xiàn)，順著x軸方向上，讓小臂進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，作用于這個(gè)關(guān)節(jié)的力，主要是手爪以及電機(jī)。零件質(zhì)量還有小臂的重。 ------表示多重的末端執(zhí)行器， ------手腕電機(jī)的質(zhì)量， ------機(jī)械小臂有多重， ------從末端執(zhí)行器抵達(dá)手腕相距多遠(yuǎn)， -----小臂之長(zhǎng)， ------俯仰的小臂，形成的夾角 此處將系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩寫(xiě)作,整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩寫(xiě)作，屆時(shí) 小臂俯仰軸之處，對(duì)其作用的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 小臂俯仰軸之處，對(duì)其作用的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 小臂俯仰軸之處，對(duì)其作用的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 對(duì)一個(gè)完整系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，求出負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 分析之后時(shí)，也就是手腕和手臂處在一個(gè)軸線上，作用于整個(gè)手腕上負(fù)載轉(zhuǎn)矩是為最大的，屆時(shí)， 力矩的總值： 依著所算轉(zhuǎn)矩，所用型號(hào) （4）用于實(shí)現(xiàn)大臂俯仰的電機(jī) 文中所設(shè)計(jì)機(jī)械關(guān)節(jié)，主要為連接大臂和腰部，只要相對(duì)固定搖臂，就能在x軸方向上，讓大臂實(shí)現(xiàn)俯仰動(dòng)作，其之原理： m1——機(jī)械手腕以及末端總共有多種m1=2.5kg m2——機(jī)械手臂有多重：m2=1.5kg m3——表示大臂有多重：m3=2kg l1——從機(jī)械手腕抵達(dá)機(jī)械小臂有多遠(yuǎn)：l1=60mm l2——小臂之長(zhǎng)：l2=300mm l3——大臂之長(zhǎng)：l3=400mm θ——俯仰的角度：θ=0°時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩 如若系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩寫(xiě)作,整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩寫(xiě)作，屆時(shí) 小臂連接軸所承擔(dān)的m1作用的轉(zhuǎn)矩： 大臂連接軸所承擔(dān)的m2作用的轉(zhuǎn)矩： 大臂連接軸所承擔(dān)的m3作用的轉(zhuǎn)矩： 轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載，就當(dāng)做是一個(gè)物體圍繞著一個(gè)軸開(kāi)展軸動(dòng)作，求出運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 如果單片機(jī)一秒鐘有五十個(gè)脈沖發(fā)出，步進(jìn)電機(jī)初始步距角為1.8° 屆時(shí) 故此開(kāi)展負(fù)載動(dòng)作時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度最快在每秒鐘90°，加速度的最大值 慣性力矩 M02——負(fù)載動(dòng)作之時(shí)，所會(huì)出現(xiàn)的慣性力矩 力矩的總值： 彼時(shí)電機(jī)當(dāng)用 （5）促使腰部實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)動(dòng)作的電機(jī) 對(duì)腰部所承擔(dān)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分析，和作用于大臂上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一樣的，所以電機(jī)用一樣的 RV減速器當(dāng)用RV-6E型，減速比為30 3.2.2大臂的靜力學(xué)分析 未開(kāi)展作用力的分析之前，首先設(shè)定旋轉(zhuǎn)臂和大臂之間形成的角度是α；大臂和小臂之間形成的夾角β；小臂與副臂間形成的夾角γ；大臂之重力G0=160 N；小臂的重力G1=180 N；副臂、采摘頭之重力G2=260 N。此后將作用力的圖紙畫(huà)出，圖3.4中有展現(xiàn)。 圖3.4大臂受力分析圖 1.求出F1 旋轉(zhuǎn)臂的支撐點(diǎn)就是O點(diǎn)，故此LAO=810mm；θ代表F跟AO形成的角度。 分析作用于A點(diǎn)之力： （3.1） 遵照斜三角邊角關(guān)系可有： （3.2） 依然得曉的數(shù)值，以及關(guān)系式3.2放入到關(guān)系式3.1中，能夠?qū)1算出。 2.求F1x；F1y；FAx；FAy 觀察圖紙3.5 ，分解A點(diǎn)所承受的力，另外需要分解作用于F1之力。 觀察圖之后可有： F1x=F1cosθ；F1y=F1sinθ。 （3.3） 遵照受力均衡得曉： FAx+F1x=0； （3.4） FAy+F1y=G0+G1+G2。 （3.5） 運(yùn)用幾個(gè)公式3.3、3.4、3.5給出F1x、F1y、FAx、FAy。 將作用力最大的狀況算出，解釋運(yùn)動(dòng)之時(shí)，區(qū)間最大的數(shù)據(jù)為α=1600；β=1600；γ=1800此前求算出采摘臂的長(zhǎng)度1660 mm，采摘臂2之長(zhǎng)為1710 mm；副臂之長(zhǎng)1120 mm。屆時(shí)得有： F1=1950 N；F1x=663 N；F1y=1883.56 N；FAx=-663 N；FAy=-383.56 N。 3.2.3小臂的靜力學(xué)分析 圖3.6小臂受力分析圖 1、求F2 遵照斜三角形邊角關(guān)系可有： （3.6） B點(diǎn)之處當(dāng)有： （3.7） 通過(guò)兩個(gè)公式3.6和3.7能夠求解出F2=1562.7 N。 2、求F2x；F2y；FBx；FBy 圖3.6中有展現(xiàn) ，作用于b點(diǎn)、F2之力進(jìn)行分解。觀察圖紙可知： （3.8） 依據(jù)受力均衡，屆時(shí)可有： （3.9） （3.10） 運(yùn)用多個(gè)公式3.8、3.9、3.10屆時(shí)有： =781.4 N；=1353.3 N；=-781.4 N；=-313 N。 3.對(duì)作用于大臂的分析，還會(huì)有另外兩個(gè)因?yàn)樯想姍C(jī)，下電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩所給出的力作用在大臂之上，圖3.8中有展現(xiàn)。 圖3.8大臂力F3F4分析圖 觀察圖紙屆時(shí)有： ；。 （3.11） ；。 （3.12） 屆時(shí)d=900、e=1000對(duì)圖紙里面角度關(guān)系展開(kāi)分析，屆時(shí)有： b=α-d、c=β-e。 （3.13） 當(dāng)下并不清楚、有多大，還需展開(kāi)詳細(xì)的分析。 鑒于作用于大臂之力平衡，屆時(shí)需要分解大臂承受之力，圖中展現(xiàn) 屆時(shí)有 (3.14) （3.15） 運(yùn)用幾個(gè)公式3.11、3.12、3.13、3.14、3.15屆時(shí)有：F3x=-105 N；F3y=-1540 N；F4x=-135 N；F4y=165 N。 3.2.4尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 遵照所分析的載荷，圖中展現(xiàn)大臂，小臂的規(guī)格以及結(jié)構(gòu)： 3.2.5回轉(zhuǎn)底座的設(shè)計(jì) 采摘臂的底座能夠?qū)πD(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行控制，其之組成有傳動(dòng)部分，固定部分還有底座的傳動(dòng)部分。文中以伺服電機(jī)作為傳動(dòng)部分，電機(jī)是為腳架式軸輸出單齒條螺旋擺動(dòng)型。擺動(dòng)缸工作時(shí)，齒輪在齒條的帶動(dòng)下工作，電機(jī)來(lái)回開(kāi)展直線動(dòng)作，讓其變成軸正反方向上的擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同一時(shí)間轉(zhuǎn)化往返動(dòng)作中的旋轉(zhuǎn)力，成為齒輪軸之輸出扭矩 [9]。 螺旋擺動(dòng)電機(jī)較為特別，在大螺旋升角的螺旋副作用下，可開(kāi)展旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，固定輸出軸的中間棒還有缸體，活塞中的表面螺旋齒會(huì)齒合螺旋幫的螺旋齒，輸出軸螺旋棒和活塞缸外面的樣子完全一樣 [8]。故此，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)軸套內(nèi)部有壓力，順著中間棒的活塞，不光會(huì)向上動(dòng)作，還會(huì)開(kāi)展旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，這樣擺動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)就可體現(xiàn)。螺旋擺動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)較為緊密，不需太大的空間，有很好的安全性，搭配很便利，旋轉(zhuǎn)有很大的空間，并且可將很大的工作扭矩輸出等。 固定裝置可用來(lái)對(duì)旋轉(zhuǎn)臂，傳動(dòng)不服恩進(jìn)行固定，也就是旋轉(zhuǎn)臂的支座，圖3-10中有展現(xiàn)。 圖3-10 底座 3.3末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì) 3.3.1采摘電機(jī)的選擇 （1）電機(jī)的選用 對(duì)電機(jī)選用，通過(guò)電機(jī)工作時(shí)所出現(xiàn)的力以及力矩，可以直接對(duì)載荷驅(qū)動(dòng)，也可以在減速器處通過(guò)后，對(duì)載荷驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力以電機(jī)來(lái)作為，工作效率極大增強(qiáng)，目前基本上都用這種動(dòng)力。相比較伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，體型不大，質(zhì)量很小，構(gòu)造不復(fù)雜，有很大力矩，反應(yīng)時(shí)間短，有很高精準(zhǔn)度，噪聲不大，可用較長(zhǎng)時(shí)間，文中就用伺服電機(jī)來(lái)作為動(dòng)力。 （2）電機(jī)之型號(hào) BF系列伺服電動(dòng)機(jī)作為反應(yīng)式電機(jī)的一種，兼具此前的要求，型號(hào)就用GA12-N10，絲杠電機(jī)的電壓介于8-12V。開(kāi)展主運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力來(lái)源就是反應(yīng)式伺服電機(jī)，其之功率在20KW。 選型號(hào)的時(shí)候按照下面順序開(kāi)展 首先對(duì)型號(hào)選用，需要到手冊(cè)中去找尋，知道步距角初,在于 再三思量，完全合乎此前關(guān)系式。 對(duì)于電機(jī)而言，它的定位轉(zhuǎn)矩就是最大經(jīng)專(zhuān)局。步進(jìn)電機(jī)中，名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系可以表達(dá)為： Mmq= 伺服電機(jī)空載啟動(dòng)：說(shuō)的是并沒(méi)有外部載荷作用于電機(jī)上，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。下式能夠短處步進(jìn)電機(jī)需要的空載啟動(dòng)力： 并且最開(kāi)始對(duì)電機(jī)型號(hào)選用之時(shí)，需得讓步進(jìn)電機(jī)名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩超過(guò)步進(jìn)電機(jī)需要的空載啟動(dòng)力矩： MkqMmq=λMjmax 驗(yàn)算Mkq每一個(gè)力矩： ①加速力矩 ②空載摩擦力矩 ③附加摩擦力矩 3.3.2絲桿螺母副的選型與校核 （1）選用型號(hào) （a）遵照工作以及結(jié)構(gòu)之所需 對(duì)滾道截面的形狀予以選用，還需確定滾珠螺母如何循環(huán)，如何預(yù)緊； （b）驗(yàn)算普通絲杠副的關(guān)鍵數(shù)據(jù) ①遵照運(yùn)用時(shí)的工作條件，找到載荷系數(shù)=1.0系數(shù)=1.5； ②驗(yàn)算當(dāng)量轉(zhuǎn)速 ③驗(yàn)算當(dāng)量載荷 ④暫時(shí)給定導(dǎo)程 ，屆時(shí)4mm ⑤驗(yàn)算絲桿預(yù)期工作轉(zhuǎn)速 ⑥驗(yàn)算絲桿需要多大額定載荷 （c）對(duì)絲桿型號(hào)選擇 按照最開(kāi)始設(shè)定、驗(yàn)算的，屆時(shí)導(dǎo)程4mm，額定載荷要超過(guò)的絲桿。找尋普通絲杠的型號(hào)得曉，文中所用的是：GD801-1 觀察表格2-9可有絲杠副數(shù)據(jù)： 公稱(chēng)直徑 導(dǎo)程 （2）校核驗(yàn)算 （a）臨界轉(zhuǎn)速校核 說(shuō)明最終校驗(yàn)的結(jié)果合乎設(shè)計(jì)。 （b）因?yàn)槭菙?shù)值板房絲桿的，作用力沒(méi)有多大，溫度也不會(huì)有太大的變化。那么不需要校核它的穩(wěn)定性，溫度的變形等。 （c）普通絲桿的預(yù)緊 預(yù)緊力通常是1/3載荷，也可以是1/10額定動(dòng)載荷： 與其匹配的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 （d）穩(wěn)定性驗(yàn)算 需要讓絲杠一頭軸向固定，軸承使用深溝球以及雙向球型，能夠?qū)S向、徑向載荷予以承擔(dān)。還有一頭是游動(dòng)的，要對(duì)其進(jìn)行徑向約束，軸承選用深溝球型，不需要限位它的外圈，確保受到熱量的絲杠會(huì)有形狀的改變，游動(dòng)端能夠自由的伸縮，圖中： ① 長(zhǎng)絲杠有一頭是軸向固定的，工作會(huì)有失穩(wěn)狀況出現(xiàn)，設(shè)計(jì)之時(shí)，需要對(duì)它的安全系數(shù)驗(yàn)算，數(shù)值要超過(guò)絲杠副能夠允許的安全系數(shù) [S] 絲杠不會(huì)有失穩(wěn)狀況出現(xiàn)，載荷的最大值就是臨界載荷 當(dāng)次之中，作為絲杠原料的鋼，其之彈性模量E=206Gpa； 為長(zhǎng)度系數(shù)，屆時(shí)。 安全系數(shù) 找尋表格2-10，[S]=2.5～3.3，S>[S]，絲杠很安全，失穩(wěn)的狀況不會(huì)出現(xiàn)。 ② 工作的高速絲杠會(huì)有共振的狀況出現(xiàn)，所用要對(duì)沒(méi)有共振的臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行驗(yàn)算，需要絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)最快的速度。 以下式驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)動(dòng)速度： 當(dāng)次之中：為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，可從表格2-10，屆時(shí)， 也就是：，故此工作的絲杠，不會(huì)有共振出現(xiàn)。 ③ 還有值對(duì)普通的絲杠副有限制，需要實(shí)現(xiàn) 3.3軸承的選擇與校核 （1）選用軸承 會(huì)有軸向力作用在軸上，軸承當(dāng)用角接觸型。 軸左側(cè)：書(shū)本機(jī)械設(shè)計(jì)中找尋一番，表15-3里面可曉軸承當(dāng)用6000型，外部規(guī)格當(dāng)為d1=10mm，D1=24mm，B1=8mm。 （2）軸承校核 1）遵從滾動(dòng)軸承承受較大載荷對(duì)型號(hào)選用，鑒于沒(méi)有太大的支承跨距，所以兩頭需要以固定式軸承來(lái)組合，軸承選用深溝球型，大概軸承能夠工作時(shí)長(zhǎng)：L'h＝29200h 通過(guò)此前算出數(shù)據(jù)，會(huì)有徑向力作用于軸上Fr1=340.43N， 軸向力Fa1=159.90N， 基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 2）徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 動(dòng)載荷為，找到，屆時(shí) ，設(shè)計(jì)方面完全匹配 總 結(jié) 蘋(píng)果采摘機(jī)的研發(fā)非常有現(xiàn)實(shí)意義，市場(chǎng)前景很不錯(cuò)，可以在地面移動(dòng)進(jìn)行采摘，文中研究能夠移動(dòng)的采摘機(jī)的技術(shù)，設(shè)計(jì)它的結(jié)構(gòu)組成，機(jī)械手臂，機(jī)械手爪，并且展開(kāi)仔細(xì)的探討，設(shè)計(jì)中展開(kāi)的工作有： （1）分析需要實(shí)現(xiàn)的功能，以及設(shè)計(jì)要求，將蘋(píng)果采摘機(jī)的總框架建立出，編寫(xiě)蘋(píng)果采摘機(jī)的組成內(nèi)容，以及他的性能指標(biāo)。 （2）并非是結(jié)構(gòu)的處境中，小型蘋(píng)果采摘機(jī)的移動(dòng)平臺(tái)，在復(fù)雜的地形上也能夠行走，文中移動(dòng)裝置用的是后輪驅(qū)動(dòng)，還能夠自己對(duì)前擺進(jìn)行控制，對(duì)地形有很厲害的適應(yīng)能力。 （3）比較各種采摘執(zhí)行裝置，最后機(jī)械手爪選用半球式的構(gòu)造，對(duì)蘋(píng)果采摘的時(shí)候仿照人手去操作。 此番設(shè)計(jì)里面，分析蘋(píng)果采摘機(jī)如何工作，其之構(gòu)造，性能如何，展開(kāi)詳細(xì)的探討，對(duì)于用于蘋(píng)果采摘機(jī)中的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)輪還有減速器都予以詳細(xì)的展述。 文中所設(shè)計(jì)的蘋(píng)果采摘機(jī)，采摘系統(tǒng)非常繁瑣，總設(shè)計(jì)之時(shí)，因?yàn)榫Σ粔?，自身?zhuān)業(yè)水準(zhǔn)不夠，很多研究都僅僅是皮毛，所以肯定設(shè)計(jì)中有一些不完善的地方，還希望老師們幫我指出，進(jìn)行修正。 參考文獻(xiàn) [1] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第5版）[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 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