電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人設(shè)計(jì)-X方向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖

電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人設(shè)計(jì)-X方向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖,電梯,平衡,補(bǔ)償,盤(pán)繞,機(jī)器人,設(shè)計(jì),方向,運(yùn)動(dòng),系統(tǒng),sw,三維,10,cad 電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人設(shè)計(jì)-X方向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，城市建設(shè)的不斷完善和人口的增多，城市中建筑的高度越來(lái)越高。作為建筑中的核心代步工具——電梯，將會(huì)普及到每一個(gè)建筑之中。同樣的，作為電梯組成成分中最重要的一個(gè)部分——電梯平衡補(bǔ)償鏈的市場(chǎng)需求將會(huì)越來(lái)越大。但目前我國(guó)生產(chǎn)電梯平衡補(bǔ)償鏈的企業(yè)還處于人力階段，依靠大量的人力來(lái)完成補(bǔ)償鏈的堆疊。效率低，成本高，人力浪費(fèi)嚴(yán)重。 本論文從補(bǔ)償鏈的堆疊方式，設(shè)備的占地面積，流水線(xiàn)的一體化等方面，經(jīng)過(guò)實(shí)地考察，研究出一套可以自行運(yùn)行的電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人，使用少量人力即可完成從補(bǔ)償鏈生產(chǎn)到堆疊到成型的全部成產(chǎn)過(guò)程，極大的節(jié)省了補(bǔ)償鏈生產(chǎn)上的人力成本和時(shí)間成本。本次設(shè)計(jì)的是盤(pán)繞機(jī)器人X向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)部分，作為盤(pán)繞機(jī)器人行程最長(zhǎng)的方向，需要具有穩(wěn)定的運(yùn)行速度和準(zhǔn)確的運(yùn)行精度，還要具有提升機(jī)器人整體的效率的作用。本論文對(duì)未來(lái)電梯平衡補(bǔ)償鏈的生產(chǎn)方式有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：電梯；電梯平衡補(bǔ)償鏈；盤(pán)繞機(jī)器人；X向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) Elevator Balanced Compensation Chain Coiled Robot Design-X-direction Motion System Design Abstract：With the rapid development of world economic modernization, the continuous improvement of urban construction and the increase of population, the height of buildings in cities is getting higher and higher. Elevator, as the core means of transport in buildings, will be widely used in every building. Similarly, as the most important part of elevator components, the market demand of elevator balance compensation chain will be increasing. But at present, the enterprises producing elevator balance compensation chain in China are still in the stage of manpower, relying on a large number of manpower to complete the stacking of compensation chains. Low efficiency, high cost and serious manpower waste. In this paper, from the aspects of the stacking mode of the compensation chain, the floor space of the equipment, and the integration of the assembly line, after field investigation, a set of elevator balancing compensation chain coiling robots that can operate on their own is developed, and a small amount of manpower can be used to complete the compensation chain. The entire production process from production to stacking and molding saves labor costs and time costs on compensation chain production. The part of the X-direction motion system of the coiling robot is designed. As the longest direction of the coiling robot, it needs to have a stable running speed and accurate running accuracy, and has the effect of improving the overall efficiency of the robot. This paper has certain reference value for the production method of the elevator balance compensation chain in the future. Key Words: elevator, elevator balance compensation chain, coiling robot，X-direction motion system 目 錄 摘要 I Abstract. I 目 錄 I 1 緒論 1 1.1 電梯平衡補(bǔ)償鏈簡(jiǎn)介 1 1.2 研究背景 1 1.3 研究目的和意義 1 1.4 課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1 1.5 設(shè)計(jì)目標(biāo) 1 1.6 課題欲解決的問(wèn)題 1 1.7 應(yīng)用價(jià)值 1 2 設(shè)計(jì)方案的確定 1 2.1 電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人設(shè)計(jì)方案 1 2.2 方案的原理 1 2.3 方案的特點(diǎn) 1 2.4 方案的選擇依據(jù) 1 2.5 任務(wù)書(shū)要求 1 2.6 設(shè)計(jì)步驟 1 3 選型與計(jì)算 1 3.1 X方向電機(jī)選型 1 3.1.1 電機(jī)類(lèi)型簡(jiǎn)介及選擇 1 3.1.2 伺服電機(jī)選型計(jì)算 1 3.2 X方向減速機(jī)選型 1 3.3 X方向齒輪齒條與路軌選型 1 4 盤(pán)繞機(jī)器人X向運(yùn)行裝置零部件設(shè)計(jì) 1 4.1 X向小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 4.2 車(chē)架設(shè)計(jì) 1 4.3 滾輪軸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 4.3.1 滾軸承端蓋設(shè)計(jì) 1 4.3.2 滾輪軸設(shè)計(jì) 1 4.3.3 滾輪軸套設(shè)計(jì) 1 4.4 電機(jī)安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 4.4.1 電機(jī)調(diào)節(jié)底座設(shè)計(jì) 1 4.4.2 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座設(shè)計(jì) 1 4.4.3 電機(jī)安裝座設(shè)計(jì) 1 4.4.4 電機(jī)座設(shè)計(jì) 1 4.4.5 電機(jī)支座——銷(xiāo)設(shè)計(jì) 1 4.4.6 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘設(shè)計(jì) 1 4.4.7 電機(jī)支座——螺釘座設(shè)計(jì) 1 4.4.8 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)小結(jié) 1 參 考 文 獻(xiàn) 1 致 謝 1 V 1 緒論 1.1 電梯平衡補(bǔ)償鏈簡(jiǎn)介 在電梯運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，轎廂側(cè)和對(duì)重側(cè)的鋼絲繩的長(zhǎng)度在不斷轉(zhuǎn)變，從而引發(fā)曳引輪雙側(cè)鋼絲繩重量的轉(zhuǎn)變。當(dāng)轎廂位于最低層站時(shí)，鋼絲繩的重量集中于轎廂側(cè)；當(dāng)轎廂位于最高層站時(shí)，鋼絲繩的重量集中于對(duì)重側(cè)。由于電梯的不斷運(yùn)行，這種電梯重量不平衡現(xiàn)象會(huì)隨著電梯的高度而急速升高，使電梯的平穩(wěn)性下降，產(chǎn)生震動(dòng)，影響使用體驗(yàn)。因此，當(dāng)電梯運(yùn)行達(dá)到一定高度時(shí)，必須通過(guò)電梯平衡補(bǔ)償鏈來(lái)補(bǔ)償重量小的一側(cè)，同時(shí)補(bǔ)償鏈的長(zhǎng)度要適中，過(guò)短會(huì)拖曳護(hù)欄，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)刮碰對(duì)重隔障護(hù)欄發(fā)出碰撞聲[1]，因此使用適中長(zhǎng)度的補(bǔ)償鏈作用于電梯兩側(cè)，使電梯兩側(cè)的重量趨于一直，以此來(lái)提升電梯運(yùn)行的平穩(wěn)性。 1.2 研究背景 隨著世界經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，城市建設(shè)的不斷完善和人口的增多，城市的各種建筑已經(jīng)從橫向發(fā)展演變成縱向發(fā)展，建筑的高度越來(lái)越高，以提高建筑的有效使用高度來(lái)緩解建筑自身的占地面積問(wèn)題，從而節(jié)約地皮成本。而中國(guó)作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，世界上人口最多的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，城市化將會(huì)進(jìn)一步提高，作為建筑中的核心代步工具——電梯，將會(huì)遍及到每個(gè)建筑物當(dāng)中。 現(xiàn)代的電梯是以電機(jī)驅(qū)動(dòng)的垂直升降機(jī)，裝有箱狀的吊艙，一般用于在建筑中運(yùn)載人或貨物。電梯通常分為兩種，即曳引式電梯與液壓式電梯，電梯的轎廂和對(duì)重通過(guò)曳引繩連接，并纏繞在導(dǎo)向輪和曳引輪上[2]，曳引電動(dòng)機(jī)經(jīng)由減速器帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，依托曳引繩與曳引輪之間摩擦產(chǎn)生的牽引力，帶動(dòng)轎廂完成和對(duì)重間的起落運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。 目前國(guó)內(nèi)普遍使用的是曳引式電梯。如圖1-1所示，曳引式電梯一般由以下幾個(gè)基本的組成部件：1曳引鋼絲繩、2對(duì)重、3補(bǔ)償鏈、4轎廂、5隨行電纜。 1—曳引鋼絲繩 2—對(duì)重 3—補(bǔ)償鏈 4—轎廂 5—隨行電纜 圖1-1 電梯組成部件示意圖 現(xiàn)代電梯中，重量平衡系統(tǒng)是維持電梯平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵部位，該系統(tǒng)的主要功能是平衡轎廂與對(duì)重之間的重量,使電梯的轎廂與對(duì)重間的重量差保持在限定范圍之內(nèi),保證電梯曳引傳動(dòng)的正常。該系統(tǒng)主要由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。 經(jīng)分析，今后電梯將成為使用率極高的工具，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。目前電梯技術(shù)已經(jīng)成熟，而電梯平衡補(bǔ)償鏈的生產(chǎn)車(chē)間中的堆疊依然處于半智能化階段，市面上存在的自動(dòng)堆疊機(jī)器目前還沒(méi)有理想的功能。 1.3 研究目的和意義 由于目前的電梯平衡補(bǔ)償鏈的生產(chǎn)車(chē)間中使用的依舊是半智能化或純?nèi)斯さ纳a(chǎn)線(xiàn)，每個(gè)補(bǔ)償鏈在鍍皮時(shí)由于高溫而處于柔軟狀態(tài)，此時(shí)需及時(shí)的對(duì)補(bǔ)償鏈進(jìn)行堆疊，防止補(bǔ)償鏈隨著溫度的降低變硬而扭曲不直，影響使用效果，并且由于在堆疊時(shí)的堆疊路徑存在圓周部分，堆疊時(shí)會(huì)對(duì)補(bǔ)償鏈?zhǔn)┘右欢ǖ呐ぞ?，?dāng)扭矩達(dá)到一定程度時(shí)，補(bǔ)償鏈會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重偏離預(yù)定堆疊路線(xiàn)的現(xiàn)象，這時(shí)就需要進(jìn)行人工的糾正，堆疊效果不理想，如圖1-2所示。 圖1-2 人工堆疊狀況圖 并且補(bǔ)償鏈在堆疊時(shí)，會(huì)進(jìn)行高度的提升，這時(shí)如果補(bǔ)償鏈在其中一層的堆疊存在誤差，在后續(xù)堆疊時(shí)將會(huì)倒塌。 本課題中所研制的盤(pán)繞機(jī)器人尚屬?lài)?guó)內(nèi)首部專(zhuān)用盤(pán)繞裝備，通過(guò)研究電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人在X方向的運(yùn)動(dòng)，使盤(pán)繞機(jī)器人在X向的運(yùn)動(dòng)精度達(dá)到理想精度，使補(bǔ)償鏈的堆疊效果趨于理想狀態(tài)，如圖1-3。并使補(bǔ)償鏈的生產(chǎn)線(xiàn)從純?nèi)斯るA段過(guò)渡到自動(dòng)化階段，降低人力成本，使我國(guó)具有自主設(shè)計(jì)的電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。 （a）第一層鏈堆的尺寸要求；（b）鏈堆的第一層；（c）為逐層堆放的幾何關(guān)系； （d）完整鏈堆 圖1-3 理想堆疊狀況圖 1.4 課題的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 行業(yè)數(shù)據(jù)表明，2014年上半年我國(guó)電梯產(chǎn)量增長(zhǎng)超過(guò)10%，同時(shí)全年的產(chǎn)銷(xiāo)量增長(zhǎng)速度維持在10%左右，增長(zhǎng)速度相比上一年有所平緩。但全年電梯生產(chǎn)總量將突破70萬(wàn)，全國(guó)電梯將達(dá)到350萬(wàn)臺(tái)以上。我國(guó)已經(jīng)成為全世界最大的電梯生產(chǎn)和消費(fèi)市場(chǎng)，世界上主要的電梯品牌企業(yè)均在我國(guó)建立獨(dú)資或合資企業(yè)，是電梯領(lǐng)域的世界工廠(chǎng)和制造中心。全世界70%的電梯在中國(guó)制造，60%至65%的電梯出售在中國(guó)市場(chǎng)。 但是現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外的電梯平衡補(bǔ)償鏈主要是采用人工盤(pán)繞的方式，堆疊時(shí)使用的是平面堆疊，由于人工盤(pán)繞時(shí)是以工人按照地面劃定的路線(xiàn)用步行的方式帶動(dòng)鏈條盤(pán)放，鏈條的擺放無(wú)法達(dá)到平直狀態(tài)，而是彎曲的曲線(xiàn)，在冷卻后過(guò)于彎曲影響使用效果。而通過(guò)在路軌上安裝齒條，盤(pán)繞機(jī)器人則可以根據(jù)直線(xiàn)路軌的路徑，利用齒輪齒條嚙合帶動(dòng)小車(chē)沿直線(xiàn)路軌做標(biāo)準(zhǔn)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)[3]，使補(bǔ)償鏈嚴(yán)格按照直線(xiàn)路軌的路徑進(jìn)行堆放，從而得到筆直的補(bǔ)償鏈，提升補(bǔ)償鏈的質(zhì)量。 目前的發(fā)展趨勢(shì)則是提高裝置的運(yùn)行精度，防止鏈條滑落；降低直線(xiàn)路軌的直線(xiàn)度誤差與兩路軌之間的平行度誤差，提高小車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性；對(duì)齒輪齒條采用最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，以提高齒輪齒條的齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度[4]，提高齒輪齒條機(jī)構(gòu)的耐沖擊性；提高齒輪齒條嚙合系統(tǒng)的安裝精度，避免齒輪的錯(cuò)位影響使用壽命[5]；采用開(kāi)式齒輪的潤(rùn)滑方式[6]，降低磨損[7]。 本課題是在盤(pán)繞機(jī)器人的X向運(yùn)行中采用含有齒條的路軌軌道形式，通過(guò)X向小車(chē)底部的齒輪帶動(dòng)小車(chē)沿直線(xiàn)路軌運(yùn)行。 1.5 設(shè)計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì)出傳動(dòng)精度高，運(yùn)行平穩(wěn)，安裝精度高，使用壽命長(zhǎng)，高直線(xiàn)度、高平行度的直線(xiàn)路軌和通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)運(yùn)行的小車(chē)，來(lái)完成盤(pán)繞機(jī)器人X方向的精準(zhǔn)運(yùn)行。 1.6 課題欲解決的問(wèn)題 使用最優(yōu)的齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)和高平行度的雙直線(xiàn)路軌[8]，使盤(pán)繞機(jī)器人在堆疊時(shí)可以嚴(yán)格按照直線(xiàn)運(yùn)行，得到高質(zhì)量電梯平衡補(bǔ)償鏈，替代工人繁瑣的工序，增加企業(yè)的效率。 1.7 應(yīng)用價(jià)值 通過(guò)直線(xiàn)路軌的限制作用，使補(bǔ)償鏈在X方向沿直線(xiàn)堆疊，使平衡鏈的堆疊更筆直，消除堆疊過(guò)程中的人為糾正過(guò)程，減少整體的運(yùn)行成本，提高生產(chǎn)效率，應(yīng)用更廣泛，降低工作人員的操作難度，縮短生產(chǎn)周期，提高企業(yè)利潤(rùn)。通過(guò)文獻(xiàn)查閱和專(zhuān)利查詢(xún)可知，目前國(guó)內(nèi)電梯平衡補(bǔ)償鏈都是使用人工堆疊，本課題設(shè)計(jì)的高精度電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人無(wú)需人工校準(zhǔn)盤(pán)繞，避免了高溫PVC等復(fù)合材料所釋放的有害氣體對(duì)工人健康的損害，保護(hù)了職業(yè)健康。提高了盤(pán)繞精度，保證了自然冷卻定型后的補(bǔ)償鏈產(chǎn)品具有良好的平直性品質(zhì)，提高了高速電梯運(yùn)行的平穩(wěn)性、舒適性和安全性；大大提高了產(chǎn)生效率，為電梯及電梯配件產(chǎn)業(yè)集群的技術(shù)進(jìn)步和核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升提供了良好的技術(shù)支撐，具有良好的經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用前景。 2 設(shè)計(jì)方案的確定 2.1 電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人設(shè)計(jì)方案 電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人設(shè)計(jì)圖如圖2-1所示 1-機(jī)架，2-補(bǔ)償鏈，3-支撐輪，4-托輥，5-X向路軌，6-X向小車(chē)，7-Y向橫梁，8-Y向路軌， 9-Y向小車(chē)，10-摩擦輪系統(tǒng)，11-變層系統(tǒng)，12-機(jī)械指系統(tǒng)。 圖2-1 電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人總圖 電梯平衡補(bǔ)償鏈盤(pán)繞機(jī)器人是用于及時(shí)盤(pán)繞剛剛加工好的電梯平衡補(bǔ)償鏈，趁補(bǔ)償鏈未冷卻變硬時(shí)，將補(bǔ)償鏈按規(guī)定路線(xiàn)堆疊。機(jī)器人分為若干部分，本次設(shè)計(jì)部分為X向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要由X向小車(chē)和X向路軌組成，作用為帶動(dòng)架在X向小車(chē)頂部的Y向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行X向的移動(dòng)，從而帶動(dòng)補(bǔ)償鏈沿X向移動(dòng)。 2.2 方案的原理 X向運(yùn)行系統(tǒng)發(fā)大圖如圖2-2所示 1-X向路軌，2-X向小車(chē)，3-Y向橫梁 圖2-2 X向運(yùn)行系統(tǒng) 原理：X向運(yùn)行系統(tǒng)主要由圖2-2中的1-X向路軌和2-X向小車(chē)組成。小車(chē)頂部搭載3-Y向橫梁，用于放置Y向運(yùn)行系統(tǒng)。當(dāng)已知補(bǔ)償鏈的堆疊路徑時(shí)，只需伺服系統(tǒng)中設(shè)置好預(yù)定路線(xiàn)，然后啟動(dòng)伺服電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)減速機(jī)后將低轉(zhuǎn)速傳遞給小車(chē)內(nèi)的齒輪，齒輪通過(guò)和圖2-2中1位置路軌上的齒條嚙合來(lái)帶動(dòng)2位置的X向小車(chē)，使小車(chē)沿著X向路軌進(jìn)行移動(dòng)。 X向小車(chē)通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，改變伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速則可以改變齒輪的轉(zhuǎn)速，來(lái)控制X向小車(chē)的運(yùn)行速度，根據(jù)補(bǔ)償鏈的擠出速度確定X向小車(chē)的運(yùn)行速度后，在通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到補(bǔ)償鏈的擠出速度與堆疊速度一致的情況。而齒輪齒條的傳動(dòng)可以精確地執(zhí)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生定位不準(zhǔn)確，行程不足等問(wèn)題。 2.3 方案的特點(diǎn) 特點(diǎn)：齒輪齒條嚙合精度高，便于制造。齒條與路軌便于安裝，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單?？梢詫?shí)現(xiàn)往復(fù)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)[9]。 2.4 方案的選擇依據(jù) 選擇依據(jù)：齒輪齒條的高精度嚙合便于控制盤(pán)繞速度，直線(xiàn)路軌可以實(shí)現(xiàn)X向小車(chē)的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 2.5 任務(wù)書(shū)要求 （1）電梯平衡繩的規(guī)格和生產(chǎn)參數(shù)： 表2-1 平衡鏈規(guī)格 平衡鏈規(guī)格 擠出產(chǎn)品時(shí)速 外徑 每米質(zhì)量 擠出長(zhǎng)度 總質(zhì)量 極限 代號(hào) （米/時(shí)） (mm) (kg/m) （萬(wàn)米） （噸） 最小 WFBS6 400 24 0.89 1 8.9 最大 WFBS16 100 56 5.95 0.2 1.2 （2）堆鏈設(shè)備總高≦5m。 （3）堆鏈軌跡如圖所示，其中堆鏈高H=0.8m、外圈最大直徑D≦2.5m、內(nèi)圈最小半徑R=0.25m （4）平板小車(chē)長(zhǎng)8m、寬2.5m、高0.4m。 堆疊形式及平板小車(chē)如圖2-3所示 圖2-3 平板小車(chē) 2.6 設(shè)計(jì)步驟 1. 分析齒輪齒條的使用情況，確定模數(shù)等參數(shù) 2. 通過(guò)齒條寬度確定直線(xiàn)路軌高度，并根據(jù)堆放鏈條的平板小車(chē)大小確定直線(xiàn)路軌長(zhǎng)度，擬定路軌厚度和兩直線(xiàn)路軌間距[10]。 3. 將齒條固定在路軌上，設(shè)計(jì)出相應(yīng)直線(xiàn)路軌 4. 根據(jù)路軌厚度和兩路軌間距，設(shè)計(jì)出相應(yīng)X向小車(chē) 5. 繪制各零件草圖 6. 繪制裝配圖 3 選型與計(jì)算 3.1 X方向電機(jī)選型 3.1.1 電機(jī)類(lèi)型簡(jiǎn)介及選擇 目前的控制電動(dòng)機(jī)分為步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)脈沖信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，每收到一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)自身的轉(zhuǎn)子則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度，即“步距角”，所以可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制電機(jī)所驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)元件的位置。同時(shí)可以變更脈沖的頻率來(lái)轉(zhuǎn)變速度以及加速度。由于步進(jìn)電機(jī)只負(fù)責(zé)接收脈沖信號(hào)，并沒(méi)有反饋進(jìn)程，所以步進(jìn)電機(jī)是處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)運(yùn)行的。 伺服電機(jī)是通過(guò)接收伺服系統(tǒng)發(fā)出的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成電機(jī)的角位移。同時(shí)伺服電機(jī)內(nèi)部自帶編碼器，每次接收電信號(hào)并轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度之后，電機(jī)內(nèi)部的編碼器都會(huì)反饋給驅(qū)動(dòng)器一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)反饋的信號(hào)與目標(biāo)值進(jìn)行比較，來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)角。由于存在反饋系統(tǒng)，所以伺服電機(jī)屬于閉環(huán)控制。 與不進(jìn)電機(jī)相比，伺服電機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：1.步進(jìn)電機(jī)為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高會(huì)丟步，負(fù)載過(guò)大又會(huì)堵轉(zhuǎn)，高轉(zhuǎn)速急停時(shí)會(huì)過(guò)沖。而伺服電機(jī)通過(guò)閉環(huán)控制則可以避免。2.低速運(yùn)行時(shí)步進(jìn)電機(jī)易發(fā)生低頻震動(dòng)現(xiàn)象，而伺服電機(jī)的運(yùn)行則十分平穩(wěn)。3.步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩會(huì)隨著轉(zhuǎn)速升高下降，伺服電機(jī)屬于恒力矩運(yùn)行。4.伺服電機(jī)具備過(guò)載能力而步進(jìn)電機(jī)則不具備。5.伺服電機(jī)的啟動(dòng)通常只需幾毫秒，步進(jìn)電機(jī)則需要上百毫秒。 綜上所述，在電機(jī)選擇上伺服電機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。 3.1.2 伺服電機(jī)選型計(jì)算 由任務(wù)書(shū)要求可知，補(bǔ)償鏈的生產(chǎn)規(guī)格，當(dāng)生產(chǎn)最小尺寸的WFBS6系列電梯平衡補(bǔ)償鏈時(shí)，擠出速度為400m/h，補(bǔ)償鏈密度0.89kg/m。同時(shí)各部件重量如表3-1所示， 表3-1 盤(pán)繞機(jī)器人各部分的重量 序號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量 單重 總重g kg Z向系統(tǒng) 合計(jì)： 286.8117668 天輪系統(tǒng) 合計(jì)： 884.1824501 Y向行走系統(tǒng) 合計(jì)： 985.4211957 X向行走系統(tǒng) 橫梁主支架焊件1（X向小車(chē)內(nèi)面板） 2 54248.231 108496.4616 108.4964616 橫梁主支架焊件2（X向小車(chē)上立面板） 2 11232.000 22464 22.464 橫梁主支架焊件3（X向小車(chē)上平面板） 2 7020.000 14040 14.04 橫梁主支架焊件4（X向小車(chē)立面底塊） 2 23767.911 47535.8216 47.5358216 橫梁主支架焊件5（X向小車(chē)下立面板） 2 8125.234 16250.4684 16.2504684 橫梁主支架焊件6（X向小車(chē)平面底塊） 2 4090.047 8180.0948 8.1800948 橫梁主支架焊件7（X向小車(chē)外面板） 2 54561.8173 109123.6346 109.1236346 橫梁主支架焊件8 2 1148.6448 2297.2896 2.2972896 橫梁主支架焊件9（X向小車(chē)頂面板） 2 13841.5938 27683.1876 27.6831876 橫梁主支架焊件10（外面板與減速器安裝座連接塊） 2 3054.9134 6109.8268 6.1098268 減速機(jī)安裝座 2 13148.1609 26296.3218 26.2963218 滾輪中心軸（車(chē)輪軸） 4 3862.9835 15451.934 15.451934 軸承6210（車(chē)輪軸承） 8 683.314 5466.512 5.466512 滾輪（車(chē)輪） 4 6484.1048 25936.4192 25.9364192 滾輪中心軸端蓋1 （軸承內(nèi)圈端蓋） 2 105.3078 210.6156 0.2106156 滾輪中心軸端蓋2（軸承外端蓋） 2 291.7558 583.5116 0.5835116 標(biāo)準(zhǔn)件M8螺栓（端蓋螺釘） 12 2.3252 27.9024 0.0279024 滾輪中心軸蓋板 4 87.2051 348.8204 0.3488204 滾輪中心軸上軸套 4 39.3985 157.594 0.157594 軸承隔離套筒 4 221.9565 887.826 0.887826 X向行走傳動(dòng)齒輪 2 2684.9857 5369.9714 5.3699714 行走電機(jī)軸軸承擋圈 2 315.6208 631.2416 0.6312416 標(biāo)準(zhǔn)件-軸承2206（側(cè)輪） 4 358.4507 1433.8028 1.4338028 電動(dòng)機(jī)減速器 2 X向合計(jì)： 444.9832578 X向電機(jī)承擔(dān)質(zhì)量總計(jì) 2601.39867 通過(guò)功率計(jì)算公式 P=Fv……………………………………（3.1） 式中：P——功率，單位W， F——拉力，單位N， v——速度，單位m/s P=2601.39kg÷2×10N/kg×400m/h×1/3600h/s P=1445.2W 因?yàn)閅向電機(jī)的位置有時(shí)靠近X向電機(jī)1號(hào)，有時(shí)靠近X向電機(jī)2號(hào)，所以2個(gè)X向電機(jī)并不是均勻承擔(dān)重量。因此取極限情況，全部質(zhì)量均由單個(gè)單機(jī)承擔(dān)，此時(shí)的功率 P=1445.2W×2=2890.4W 加之預(yù)算摩擦力影響， 通過(guò)功率P額≥P，取P額=3.5kW。 選擇三菱品牌的交流伺服電機(jī)，根據(jù)使用情況選擇中慣性，中容量的HG-SR系列，根據(jù)額定功率3.5kW，實(shí)際選擇型號(hào)為HG-SR353J型號(hào)的伺服電機(jī)。 HG-SR353J型號(hào)說(shuō)明：額定功率：3.5kW 額定轉(zhuǎn)速：3000r/min 符號(hào)J：可附帶減速機(jī) HG-SR353J伺服電機(jī)實(shí)物圖如圖3-1所示， 圖3-1 HG-SR353J伺服電機(jī)實(shí)物圖 3.2 X方向減速機(jī)選型 減速機(jī)是一種在封閉的殼體內(nèi)通過(guò)齒輪-齒輪，蝸桿或者兩者結(jié)合傳動(dòng)的方式，通過(guò)改變嚙合齒輪之間的齒數(shù)比，來(lái)改變傳動(dòng)比。減速機(jī)工作時(shí)，輸入軸上的小齒輪和輸出軸上的大齒輪相嚙合，來(lái)達(dá)到降低轉(zhuǎn)速的目的。一般用于電機(jī)和工作件之間，起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。 減速機(jī)按照傳動(dòng)方式可分為齒輪減速機(jī)和蝸桿減速機(jī)。蝸桿減速機(jī)體積大，傳動(dòng)精度不高，效率低；齒輪減速機(jī)壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)功率高，性能優(yōu)越。因此首先選擇通過(guò)齒輪傳動(dòng)的齒輪減速機(jī)。 齒輪減速機(jī)又分為立式，臥式，圓柱齒輪減速機(jī)，行星齒輪減速機(jī)，錐齒輪減速機(jī)，斜齒輪減速機(jī)等，其中行星齒輪減速機(jī)具有精度高，質(zhì)量小，傳動(dòng)比范圍大，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低等優(yōu)點(diǎn)，適合在高精度的場(chǎng)合工作，因此首選行星齒輪減速機(jī)。 綜合考慮，因PLF系列精密行星齒輪減速機(jī)可以直接安裝到伺服電機(jī)上，所以采用PLF系列減速機(jī)，該系列減速機(jī)同時(shí)還具有體積小，高精度，高效率，多段減速比等優(yōu)點(diǎn)，符合使用條件。為使齒輪轉(zhuǎn)速不過(guò)快，使補(bǔ)償鏈平穩(wěn)堆疊，采用3級(jí)減速機(jī)，有效降低輸出轉(zhuǎn)速，同時(shí)選擇3級(jí)減速機(jī)里80的傳動(dòng)比，大的傳動(dòng)比可以在功率不變的情況下， 根據(jù)公式 P=Tω………………………………………（3.2） 式中：T——轉(zhuǎn)矩，單位N·m ω——轉(zhuǎn)速，單位rad/s 可知，轉(zhuǎn)速降低的同時(shí)，會(huì)提高輸出軸的轉(zhuǎn)矩，即齒輪的轉(zhuǎn)矩，使齒輪在低速狀態(tài)下有足夠的力去帶動(dòng)補(bǔ)償鏈運(yùn)動(dòng)。 因此減速機(jī)的選型為PLF115-32減速機(jī)。實(shí)物圖如圖3-2所示 圖3-2 PLF115-32減速機(jī)實(shí)物圖 3.3 X方向齒輪齒條和路軌選型 齒輪齒條的傳動(dòng)是將齒輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成沿齒條運(yùn)行的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，具有傳遞動(dòng)力大，效率高，工作平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。X向小車(chē)在X方向的運(yùn)行上可以通過(guò)集成在直線(xiàn)路軌的齒條，來(lái)做標(biāo)準(zhǔn)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，此種傳動(dòng)方式速度快，精度高，也是自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的傳動(dòng)方式。 關(guān)于齒輪齒條的設(shè)計(jì)，通過(guò)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材上的方式進(jìn)行，為防止齒輪加工過(guò)程中出現(xiàn)根切現(xiàn)象，影響齒輪壽命，設(shè)計(jì)時(shí)齒輪齒數(shù)Z≥17即可。 1.選定齒輪齒條類(lèi)型，精度，材料，齒數(shù)。 1）采用直齒圓柱齒輪 2）低速情況下選6級(jí)精度（GB10095-88）。 3）材料選擇。齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)后表面淬火)，硬度為250-300HBS，齒條材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 4）預(yù)選齒輪齒數(shù)Z1=25，齒條齒數(shù)Z2=∞。 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 由公式 d1t ≥2.323KtT1φd ?u+1u (ZEσH)2…………………………（3.3） (1) 確定公式各數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù)Kt =1.3。 2） 計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)矩。 …………………………（3.4） …………（3.5） 式中n1——齒輪轉(zhuǎn)速，單位r/min， P1——電動(dòng)機(jī)額定功率，單位kW。 3) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得齒寬系數(shù)φd=0.5。 4）查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa12。 5）按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa;齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa。 6）取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.7。 7）計(jì)算齒面接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 σH1=KHN1σHlim1S=1.7×600MPa=1020MPa………………（3.6） (2) 計(jì)算 1） 計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t。 ……（3.7） 2）計(jì)算圓周速度v。 ………………（3.8） 3）計(jì)算齒寬b。 ……………………（3.9） 4）計(jì)算齒寬與齒高之比bh 。 模數(shù) …………………………（3.10） 齒高 ……………………（3.11） 得 5）計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù)v=0.124m/s,6級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1; 齒輪為直齒輪，KHα=KFα=1; 查得使用系數(shù)KA=1.5; 用插值法查得6級(jí)精度、小齒輪為懸臂布置時(shí)KHβ=1.250。 由，KHβ=1.250查圖10-13得KFβ=1.185；故載荷系數(shù) K=KAKVKHαKHβ=1.5×1×1×1.250=1.875…………（3.12） 6）計(jì)算實(shí)際分度圓直徑，由式 …………………（3.13） 7）計(jì)算模數(shù)m。 …………………………（3.14） 3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由公式 …………………………（3.15） 其中 （1） 確定公式內(nèi)數(shù)值 1） 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa;齒條的彎曲強(qiáng)度極限σFE2=380MPa； 2） 取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=1.1，KFN2=1.2; 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 σF1=KFN1σFE1S=1.1×5001.4=392.86MPa………………（3.16） σF2=KFN2σFE2S=1.2×3801.4=325.71MPa………………（3.17） 4）查得齒形系數(shù) YF1=2.65,YF2=2.06。 5）計(jì)算齒輪齒條的并加以比較。 因?yàn)?所以取。 （2） 計(jì)算 由于開(kāi)式齒輪的模數(shù)m主要由彎曲疲勞強(qiáng)度決定，并將計(jì)算結(jié)果適當(dāng)放大，所以實(shí)際m取4mm。 根據(jù)公式 d1=mZ1=4×25=100mm 齒寬b就近圓整為整數(shù)40mm。 綜上所述，設(shè)計(jì)出的齒輪參數(shù)如下： 模數(shù)m=4mm，齒數(shù)Z1=25，分度圓直徑d=100mm，齒寬b=40mm。 表3-2 齒輪參數(shù) 名稱(chēng) 符號(hào) 公式 結(jié)果 齒距 p p=πm 12.57mm 齒數(shù) Z 25 模數(shù) m 4mm 分度圓 d d=mz 100mm 齒頂圓 da da=d+2ha=m（Z+2） 108mm 齒根圓 df df=d-2hf=m（Z-2.5） 90mm 齒高 h h=ha+hf=2.25m 9mm 齒頂高 ha ha=ha*m=m 4mm 齒根高 hf hf=（ha*+c*）m=1.25m 5mm 齒厚 s s=p/2=πm/2 6.28mm 綜合考慮到齒輪齒寬和減速機(jī)伸出軸的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)齒輪如圖3-3所示。 圖3-3 齒輪 齒條和齒輪嚙合，采用相同模數(shù)，m=4，齒條齒數(shù)通過(guò)路軌長(zhǎng)度確定，齒條用螺釘連接在直線(xiàn)路軌外側(cè)，運(yùn)行時(shí)齒輪在路軌外側(cè)嚙合，便于維修。 路軌按運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線(xiàn)路軌，圓周路軌。因?yàn)閄向小車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡為往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以選擇直線(xiàn)路軌。直線(xiàn)路軌又稱(chēng)線(xiàn)軌，滑軌。可分為滾輪直線(xiàn)路軌、圓柱直線(xiàn)路軌、滾珠直線(xiàn)路軌，用于引導(dǎo)部件運(yùn)動(dòng)。按摩擦性質(zhì)又可以分為滑動(dòng)摩擦路軌和滾動(dòng)摩擦路軌?；瑒?dòng)摩擦路軌分為靜壓路軌，動(dòng)壓路軌，普通滑動(dòng)路軌，其接觸面直接接觸，靠潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑條件較為復(fù)雜，由于本路軌安裝位置過(guò)高不便于經(jīng)常人工涂抹潤(rùn)滑油。滾動(dòng)摩擦路軌接觸面的摩擦方式是滾動(dòng)摩擦，其摩擦系數(shù)可降低至滑動(dòng)摩擦的1/20~1/40，本次設(shè)計(jì)的小車(chē)底部滾輪軸套充當(dāng)滾動(dòng)摩擦路軌的滾輪，在路軌上滾動(dòng)運(yùn)行?；瑒?dòng)路軌還具有低摩擦阻力，可長(zhǎng)時(shí)間維持精度的優(yōu)點(diǎn)。 路軌圖如圖3-4所示 A） B） C） D） A）路軌部件圖，B）路軌安裝座，C）齒條，D）直線(xiàn)路軌 圖3-4 路軌部件圖 路軌整體采用“工”字形設(shè)計(jì)，路軌頂部平板與滾輪軸套接觸，起到引導(dǎo)X向小車(chē)運(yùn)行方向的作用，安裝在X小車(chē)底部的滾輪軸套則起到“輪胎”的作用，通過(guò)滾輪軸套的滾動(dòng)減小與路軌的摩擦，起到保護(hù)路軌，平穩(wěn)運(yùn)行的作用。直線(xiàn)路軌中間部分安裝有齒條，齒條長(zhǎng)度短于路軌長(zhǎng)度，以防止小車(chē)運(yùn)行時(shí)距離計(jì)算失誤，發(fā)生小車(chē)掉落的事故。直線(xiàn)路軌的長(zhǎng)度根據(jù)電梯平衡補(bǔ)償鏈堆疊處平板小車(chē)的長(zhǎng)度選擇，并適當(dāng)加長(zhǎng)長(zhǎng)度，防止堆疊補(bǔ)償鏈時(shí)長(zhǎng)度不足無(wú)法按規(guī)定規(guī)格堆疊。 將齒條固定在路軌上后，如圖3-5所示 圖3-5 齒條與路軌關(guān)系圖 4 盤(pán)繞機(jī)器人X向運(yùn)行裝置零部件設(shè)計(jì) X向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為2個(gè)帶著各自電機(jī)和減速機(jī)的小車(chē)，與固定在路軌上的齒條組成。兩條路軌通過(guò)首尾的兩根橫梁固定，橫梁和路軌的長(zhǎng)度根據(jù)平板小車(chē)確定，并留有一定的安全長(zhǎng)度。X向運(yùn)行裝置總體裝配圖如圖4-1所示 1-支撐架墊高塊，2-電機(jī)減速機(jī)，3-齒條，4-路軌，5-X向小車(chē) 圖4-1 X向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)裝配圖 其中2個(gè)X向的小車(chē)分別安裝在左右兩側(cè)的兩個(gè)路軌上，路軌與齒條通過(guò)螺釘固定，小車(chē)頂部承載Y向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，X向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)在盤(pán)繞機(jī)器人中占據(jù)首要位置。 4.1 X向小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì) X向小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4-2所示 1—滾輪軸系統(tǒng)，2—電機(jī)座系統(tǒng)，3—電機(jī)減速機(jī) 4—車(chē)架，5—齒輪 圖4-2 X向小車(chē)系統(tǒng)圖 盤(pán)繞機(jī)器人X向運(yùn)行是通過(guò)安放在X向路軌上的小車(chē)完成的，X向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由2條直線(xiàn)路軌和2個(gè)X向小車(chē)組成，X向小車(chē)內(nèi)部安裝電機(jī)和減速機(jī)，安裝方式為立式安裝，齒輪則安裝在減速機(jī)的伸出軸端，減速機(jī)帶動(dòng)齒輪和齒條傳動(dòng)，使小車(chē)完成運(yùn)動(dòng)。考慮到安裝的便攜性與整體重量的控制，小車(chē)車(chē)架電機(jī)的位置采用開(kāi)式設(shè)計(jì)，既便于電機(jī)和電機(jī)座等零件的安裝，又可以減輕總體的質(zhì)量。小車(chē)側(cè)面是封閉的連接方式，只留有一個(gè)供路軌通過(guò)的開(kāi)口，主要是為了提高小車(chē)整體的剛性，讓小車(chē)的整體更加堅(jiān)固可靠。 4.2 車(chē)架設(shè)計(jì) 車(chē)架圖如圖4-3所示 圖4-3 車(chē)架 車(chē)架由一塊大梯形鋼板，一塊小梯形鋼板和一塊不規(guī)則形狀鋼板組成，兩塊小鋼板通過(guò)鋼筋焊接在大鋼板上，焊接時(shí)保證鋼板之間處于平行狀態(tài)，兩塊小鋼板之間的空間負(fù)責(zé)安放電機(jī)和減速機(jī)。 車(chē)架整體不易過(guò)重，因此采用梯形設(shè)計(jì)，減去車(chē)架上部不必要的部分，減輕重量。車(chē)架頂部蓋板留有6個(gè)M16螺紋孔，負(fù)責(zé)與Y方向路軌連接。車(chē)架前后共開(kāi)有4個(gè)φ8通孔，目的在于安放滾輪軸系統(tǒng)。 4.3滾輪軸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 滾輪軸系統(tǒng)圖如圖4-4所示 a）滾輪軸系統(tǒng)二維圖 1—滾軸承端蓋，2—6306型號(hào)軸承，3—滾輪軸套 4—6007型號(hào)軸承，5—滾輪軸 b）滾輪軸系統(tǒng)三維圖 圖4-4 滾輪軸系統(tǒng) 滾輪軸系統(tǒng)是安放在車(chē)架上，負(fù)責(zé)和路軌配合運(yùn)行的系統(tǒng)。安裝時(shí)，小車(chē)底部齒輪和直線(xiàn)路軌上的齒條嚙合，小車(chē)內(nèi)部的滾輪軸系統(tǒng)則架放在直線(xiàn)路軌上，起到支撐小車(chē)運(yùn)行的作用。滾輪軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是在保證低摩擦的情況下同時(shí)具有支撐車(chē)架以及安裝于X向小車(chē)頂部的Y向運(yùn)行系統(tǒng)的作用。其內(nèi)部有一對(duì)稱(chēng)安裝的深溝球軸承，此處安放的軸承不僅起到降低摩擦的作用，同時(shí)擁有固定滾輪軸系統(tǒng)的滾輪軸套的作用，使得滾輪軸套的位置始終處于滾輪軸系統(tǒng)的正中央。滾輪軸兩側(cè)的軸承也是深溝球軸承，此處軸承設(shè)計(jì)的目的首先在于連接滾輪軸系統(tǒng)與車(chē)架，其次是在X向小車(chē)運(yùn)行時(shí)分擔(dān)滾輪軸系統(tǒng)內(nèi)部中心軸承的工作壓力，在小車(chē)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部軸承首先開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)以配合系統(tǒng)的運(yùn)作，之后安裝于滾輪軸系統(tǒng)兩端的輔助軸承開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，起到降低中心軸承轉(zhuǎn)速的作用，通過(guò)安裝兩對(duì)軸承來(lái)降低軸承整體的平均轉(zhuǎn)速，以此提高滾輪軸系統(tǒng)的使用壽命。 4.3.1滾軸承端蓋設(shè)計(jì) 滾軸承端蓋如圖4-5所示 圖4-5 軸承端蓋 軸承端蓋材料為45鋼，表面發(fā)黑處理，軸承端蓋中心孔為φ72，通過(guò)6306號(hào)深溝球軸承與滾輪軸相配合，軸承端蓋大端一側(cè)圍繞φ100開(kāi)有4×φ8.5均布的孔，并通過(guò)螺栓連接安裝在車(chē)架上。為方便擰緊螺母，并使螺母與邊緣留有一定距離，使軸承端蓋大端直徑為φ120。 4.3.2 滾輪軸設(shè)計(jì) 滾輪軸如圖4-6所示 圖4-6 滾輪軸 滾輪軸采用階梯軸設(shè)計(jì)，材料為45鋼。滾輪軸兩端φ30軸段安裝6306型號(hào)深溝球軸承，并通過(guò)軸承與滾軸承端蓋相配合。中間部分φ35軸段安裝6007型號(hào)深溝球軸承，并通過(guò)軸承與滾輪軸套相配合。軸的整體長(zhǎng)度應(yīng)略小于車(chē)架寬度，以便于軸的安裝。 4.3.3 滾輪軸套設(shè)計(jì) 滾輪軸套如圖4-7所示 圖4-7 滾輪軸套 滾輪軸套材料為45鋼，內(nèi)部安放滾輪軸，并通過(guò)6007號(hào)深溝球軸承配合。軸套中部的孔徑略大于與之配合處的軸頸，若孔徑與軸頸差值過(guò)大，則安防軸承后，整體的剛度會(huì)很低。軸套兩端靠近邊緣處開(kāi)有寬2.2mm的φ66.2mm溝槽，里面安裝擋圈，負(fù)責(zé)阻擋軸承軸向移動(dòng)。滾輪軸套則安放在直線(xiàn)路軌之上，通過(guò)軸套外部凹陷處與直線(xiàn)路軌配合。凹陷處設(shè)計(jì)的目的在于當(dāng)小車(chē)運(yùn)行時(shí)，防止因計(jì)算失誤或者外力的影響使小車(chē)偏離預(yù)計(jì)軌道，發(fā)生小車(chē)掉落的事故，提高安全性。而凹陷的深度則應(yīng)適當(dāng)，若滾輪軸套兩端突起太高，則會(huì)產(chǎn)生與之下方齒條碰撞的安全隱患。 4.4電機(jī)安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電機(jī)安裝圖如圖4-7所示， 1—電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座，2—電機(jī)安裝座，3—電機(jī)支座——銷(xiāo)， 4—電機(jī)調(diào)節(jié)底座，5—電機(jī)，6—減速機(jī)，7—電機(jī)座， 8—電機(jī)支座——螺釘座，9—電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘，10—齒輪 圖4-8 電機(jī)安裝圖 電機(jī)安裝系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)承載電機(jī)，起到連接電機(jī)和其他部件的作用。作為一個(gè)中轉(zhuǎn)站，首先要具有一定的剛度和安裝以及拆解的便攜性，還要具有良好的互換性，盡量做到維修方便，零部件替換性好。電機(jī)安裝系統(tǒng)整體安裝在X向小車(chē)內(nèi)部，通過(guò)螺栓將電機(jī)以及減速機(jī)固定在電機(jī)座上，連接方便可靠，電機(jī)安裝系統(tǒng)左側(cè)有調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)電機(jī)的橫向位置，右側(cè)也具有調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)電機(jī)的前后位置，使得電機(jī)帶動(dòng)的齒輪可以和齒條良好的嚙合，保證中心距，運(yùn)行平穩(wěn)。 4.4.1 電機(jī)調(diào)節(jié)底座設(shè)計(jì) 電機(jī)調(diào)節(jié)底座如圖4-9所示 圖4-9 電機(jī)調(diào)節(jié)底座 電機(jī)調(diào)節(jié)底座材料為45鋼，調(diào)節(jié)底座通過(guò)焊接方式與車(chē)架相連。調(diào)節(jié)底座左端留有3×M8螺紋孔，與電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座使用螺栓連接。其主要功能是確定電機(jī)和齒輪與車(chē)架的整體位置關(guān)系，是電機(jī)系統(tǒng)與車(chē)架連接的紐帶。 4.4.2 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座設(shè)計(jì) 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座如圖4-10所示 圖4-10 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座材料為45鋼，設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體形狀。豎直面上開(kāi)有3個(gè)φ8.5通孔，通過(guò)M8調(diào)節(jié)螺栓擰在電機(jī)調(diào)節(jié)底座上，通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓擰入的深度調(diào)節(jié)電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座與電機(jī)調(diào)節(jié)底座之間的距離。調(diào)節(jié)座側(cè)面開(kāi)有2×M6的螺紋孔，通過(guò)2個(gè)M6螺釘與旁邊的點(diǎn)擊安裝座相連，螺釘擰入電機(jī)安裝座，使電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座與電機(jī)安裝座處于同一高度。因?yàn)樨Q直方向上φ8.5的孔為光孔，孔徑大于與之配合的M8螺栓，不施加外部支撐的情況下，電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)無(wú)法固定，因此2個(gè)M6的螺釘也起到固定電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座的作用。 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座安裝后如圖4-11所示 圖4-11 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座安裝圖 該部分零件安裝后僅起到固定電機(jī)安裝——調(diào)節(jié)座橫向位置的作用，限制電機(jī)安裝——調(diào)節(jié)座的轉(zhuǎn)動(dòng)，使調(diào)節(jié)座的一側(cè)與電機(jī)調(diào)節(jié)底座的一側(cè)共面。由于調(diào)節(jié)座上鉆的孔徑大于與其配合螺栓的公稱(chēng)直徑，故起不到限制調(diào)節(jié)座縱向移動(dòng)的作用。此設(shè)計(jì)的目的是防止多重限制，影響調(diào)節(jié)座的安裝精度。因此還需設(shè)計(jì)限制調(diào)節(jié)座縱向移動(dòng)的零件。下面介紹該限制零件。 4.4.3 電機(jī)安裝座設(shè)計(jì) 電機(jī)安裝座如圖4-12所示 圖4-12 電機(jī)安裝座 電機(jī)安裝座材料為45鋼，安裝時(shí)放置在電機(jī)調(diào)節(jié)底座之上，電機(jī)安裝座上加工有4×M8螺紋孔，擰入4個(gè)M8的調(diào)節(jié)螺釘，螺釘?shù)撞宽斣陔姍C(jī)調(diào)節(jié)底座上，通過(guò)調(diào)節(jié)擰入電機(jī)安裝座的調(diào)節(jié)螺釘長(zhǎng)度，來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)安裝座和電機(jī)調(diào)節(jié)底座之間的距離。電機(jī)安裝座表面開(kāi)有4個(gè)環(huán)形的孔，孔里除了安裝M12的螺釘來(lái)固定高度外，還通過(guò)M12的螺釘來(lái)進(jìn)行橫向移動(dòng)。即電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座側(cè)面擰入的2個(gè)M6螺釘，使螺釘擰入電機(jī)安裝座不同的深度，使電機(jī)安裝座進(jìn)行橫向平移，調(diào)節(jié)電機(jī)安裝座和電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座之間的距離。電機(jī)安裝座右側(cè)焊接有七棱柱，七棱柱內(nèi)部有φ25通孔，負(fù)責(zé)與電機(jī)座通過(guò)電機(jī)支座——銷(xiāo)相連。 電機(jī)安裝座安裝后如圖4-13所示 圖4-13 電機(jī)安裝座安裝圖 電機(jī)安裝座左側(cè)的兩個(gè)M6螺釘孔的作用就是為限制電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座縱向移動(dòng)而設(shè)計(jì)的，擰入2個(gè)M6螺釘，起到完全固定電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座的作用，同時(shí)也依靠調(diào)節(jié)座的橫向移動(dòng)已被固定，來(lái)固定電機(jī)安裝自身的橫向移動(dòng)，起到相互固定的作用。電機(jī)安裝座自身擰入的M8螺釘不起固定作用，只起調(diào)節(jié)自身高度作用。而M12的螺釘，起的是增加剛度兼導(dǎo)向作用，可以讓電機(jī)安裝座在移動(dòng)時(shí)是沿著自身上已經(jīng)開(kāi)好的環(huán)形孔移動(dòng)。 4.4.4 電機(jī)座設(shè)計(jì) 電機(jī)座如圖4-14所示 圖4-14 電機(jī)座 電機(jī)座材料為45鋼，其主要功能是承載并固定電機(jī)和減速機(jī)。電機(jī)座左側(cè)有一半圓形突出平臺(tái)，用于和電機(jī)安裝座右側(cè)突出相結(jié)合，并在孔內(nèi)插入電機(jī)支座——銷(xiāo)，使得電機(jī)座與電機(jī)安裝座相連接，并能繞結(jié)合處的電機(jī)支座——銷(xiāo)適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)齒輪和齒條的距離。電機(jī)座右側(cè)肋板用銑刀銑一槽，槽起到插入電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘?shù)淖饔谩? 4.4.5 電機(jī)支座——銷(xiāo)設(shè)計(jì) 電機(jī)支座——銷(xiāo)的零件圖如圖4-15所示 圖4-15 電機(jī)支座——銷(xiāo) 電機(jī)支座——銷(xiāo)的材料為45鋼，其主要作用是連接電機(jī)座和電機(jī)安裝座，并能使電機(jī)座繞自身適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)，用以調(diào)節(jié)齒輪和齒條的中心距。電機(jī)支座——銷(xiāo)的頂部直徑為φ31，略大于銷(xiāo)的公稱(chēng)直徑，放置銷(xiāo)安裝后從φ25孔掉落，銷(xiāo)底部開(kāi)有φ5通孔，銷(xiāo)插入后，孔會(huì)露出，并在孔內(nèi)插入φ5的圓柱銷(xiāo)，起到加固連接的作用。 電機(jī)支座——銷(xiāo)安裝后的部分裝配圖如圖4-16所示。 圖4-16 電機(jī)座安裝圖 電機(jī)座安裝圖中，電機(jī)插入減速機(jī)中，減速機(jī)底部通過(guò)螺釘連接，這種連接的好處是電機(jī)減速機(jī)被固定在電機(jī)座上，而電機(jī)座可以繞著左側(cè)的電機(jī)支座——銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)。從而電機(jī)的位置也會(huì)變得可調(diào)，但是這種安裝方式還需要增加一固定裝置，對(duì)電機(jī)座的位置加以固定，否則電機(jī)座不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)備無(wú)法運(yùn)行。下面介紹固定裝置。 4.4.6 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘設(shè)計(jì) 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘?shù)牧慵D如圖4-17所示 圖4-17 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘?shù)牟牧蠟?5鋼，右側(cè)開(kāi)有φ8通孔，插入電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)后和電機(jī)支座——螺釘座連接，可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)，方便調(diào)節(jié)螺釘插入電機(jī)安裝座右側(cè)的槽內(nèi)。調(diào)節(jié)螺釘左側(cè)設(shè)計(jì)為M12的螺紋，在其邊緣擰入螺母，螺母和電機(jī)安裝座右側(cè)肋板之間放入彈簧，通過(guò)彈簧彈力壓緊電機(jī)安裝座。 4.4.7 電機(jī)支座——螺釘座設(shè)計(jì) 電機(jī)支座——螺釘座零件圖如圖4-18所示 圖4-18 電機(jī)支座——螺釘座 電機(jī)支座——螺釘座材料為45鋼，螺釘座右側(cè)開(kāi)有2×φ6.5的通孔，通過(guò)M6的螺栓固定在車(chē)架上。螺釘座左側(cè)開(kāi)有φ8的通孔，將電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘插入螺釘座的凸臺(tái)，通過(guò)電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)和電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘連接。 4.4.8電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)設(shè)計(jì) 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)零件圖如圖4-19所示 圖4-19 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo) 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)的材料為45鋼，主要作用是連接電機(jī)支座——螺釘座和電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)。其頂部直徑φ14，略大于公稱(chēng)直徑φ8，起到防脫落的作用。銷(xiāo)底部鉆φ2的通孔，孔在銷(xiāo)插入會(huì)露出裝配體，在孔內(nèi)插入φ2的圓柱銷(xiāo)，起到加固的作用。 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座部分裝配圖如圖4-20所示 1—電機(jī)座，2—電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘——銷(xiāo)，3—電機(jī)支座—螺釘座，4—電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘 圖4-20 電機(jī)支座——調(diào)節(jié)座裝配圖 本部分零件安裝后古城電機(jī)支座調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其主要作用是通過(guò)彈簧的彈力改變電機(jī)座的位置，使電機(jī)座可以繞著電機(jī)支座——銷(xiāo)做圓周運(yùn)動(dòng)，改變電機(jī)座一側(cè)的位置。并把電機(jī)座上與減速機(jī)連接的齒輪通過(guò)彈簧的彈力壓緊在齒條上，保證齒輪齒條系統(tǒng)的中心距在運(yùn)行過(guò)程中維持不變。 該系統(tǒng)的好處是： 1.可以調(diào)節(jié)齒輪齒條嚙合的壓力，還具有緩震作用。電機(jī)支座調(diào)節(jié)螺釘上的螺母可以調(diào)節(jié)位置，改變彈簧的預(yù)壓縮量，在盤(pán)繞機(jī)器人處于不同負(fù)載的情況下，調(diào)節(jié)螺母的位置來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的彈力，同時(shí)彈簧的彈性性質(zhì)還使得該系統(tǒng)具有一定的緩震功能，使X向的運(yùn)行系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 2.安裝拆卸方便。電機(jī)支座——調(diào)節(jié)螺釘可以繞銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)，安裝時(shí)可以先安裝電機(jī)座，在把調(diào)節(jié)螺釘旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置，并通過(guò)彈簧固定。拆卸時(shí)可以不拆電機(jī)支座調(diào)節(jié)座，只需旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘，即可方便拆卸電機(jī)座。 設(shè)計(jì)小結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是從理論知識(shí)過(guò)渡到實(shí)踐的重要方式，讓我對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容有了深入的了解，這次的論文從選題到設(shè)計(jì)再到最后的論文編寫(xiě)都經(jīng)過(guò)了認(rèn)真的考慮。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還存在著許多的難題，但在導(dǎo)師的幫助和自己的努力下，都得到了解決，讓我也有了很大的進(jìn)步。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用了CAD繪制二維圖紙，SolidWorks繪制三維圖紙，最后用office軟件撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，也讓我更加熟練的掌握了這三款軟件。 這次畢設(shè)是對(duì)電梯一個(gè)部件生產(chǎn)方式的改革，對(duì)電梯的高效生產(chǎn)有著一定的意義。首先畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)也是一次重要的經(jīng)歷，了解了當(dāng)前工廠(chǎng)的生產(chǎn)情況，對(duì)社會(huì)的認(rèn)識(shí)也有了一定了解。其次，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了論文的書(shū)寫(xiě)方式以及如何去設(shè)計(jì)一個(gè)自己想要的工具。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我明白了自身依然存在許多的不足，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然有所進(jìn)步，但是依然只是出于初學(xué)者階段，還有許許多多的知識(shí)需要去學(xué)習(xí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的3個(gè)月中，我也收獲了許多，也讓我明白了只有擁有豐富的知識(shí)量，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)可以投入生產(chǎn)使用的安全工具。這次設(shè)計(jì)可能還存在一些不足，以后的日子還需要不斷努力學(xué)習(xí)。 參 考 文 獻(xiàn) [1]張鵬，朱昌明，楊廣全.曳引繩繞行運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)模型[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，41(03)：461~464. 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