基于Solidworks的抓物机器车机构设计及运动仿真(共37页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上编号： 毕业设计(论文)说明书题 目： 基于Solidworks的抓物机 器车机构设计及运动仿真 学院： 机电工程学院 专 业： 机械制造及其自动化 学生姓名： 韦子亮 学 号： 指导教师单位： 桂林电子科技大学 姓 名： 彭晓楠 职 称： 副教授 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2014年5月26日专心-专注-专业摘 要很多地方是我们人类没法进去的，因为其中的一些东西已经对我们造成了生命的威胁，但我们又有必须进去的理由。在这种场合下，机械就能为我们解决这些问题，因为它可以代替我们进行一些危险操作，用来取代人力来工作。我们设计的抓物机器

2、车是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种将机械手和搬运车联系为一体的产品。使其能抓物运动，可以在地形复杂或恶劣、危险的环境里替人完成物体的搬运或者障碍的清除等工作。抓物机器车的设计主要是通过无线通信来控制小车的前进、后退或者转弯，并由螺杆转动，带动螺杆上的螺母上下移动，再通过连杆结构实现抓爪的闭合，从而实现抓物动作。丝杆竖直放置，转臂固定在丝杆螺母上，步进电机带动丝杆旋转，螺母会上下移动，转臂也会上下移动，也就是机械手上下移动，满足了机械手降下抓物，升高移动物体的情况。机械手的转动，在由齿轮带动固定丝杆的中间件转动而实现的。关键词：机器车；抓物；丝杆AbstractMany things

3、that we humans can not go , because some of these things have been a threat to our life , but the reason we have to go in there . In this case , our machinery will be able to solve these problems. Because it can replace us doing some dangerous operation , to replace manpower to work. Because it can

4、replace us some dangerous operation, to replace manpower to work. We have designed the Grasping machine car that developed in the mechanization and automation of the production process and the robot van combined into one product. So that it can catch things exercise can help people complete the remo

5、val of an object or obstacle clearance work in complex terrain or harsh, dangerous environment.Grasping machine car designed primarily controlled by a wireless communication car forward, backward, or turn. by the screw rotates, driven to move up and down the screw on the nut, and then realize grippe

6、r closure through the link structure to realize grasping objects actions . Screw placed vertically, and the arm is fixed on screw nut, stepper motor driven rotary screw, nut meeting next move, the arm will move up and down, which is under the robot moves down to meet the robot grasping objects, elev

7、ated movement of the object. Turn the robot, driven by fixed-gear screw rotation middlewareimplementation. Key words: machine car; grasping objects; screw目 录引言随着社会的进步，社会的分工也越来越细，特别是在现代化的生产中，有的人每天就只能做着同一件事，或者是拧同个部位的某个螺母，或者是接着同一个地方的线头，就像电影摩登时代中所演的，由于老是做同一个动作，身体相同的部位得不到休息，于是开始产生了各种职业病。于是人们强烈的希望能有什么东西能代

8、替自己工作而自己不用那么的难受。于是机器人就被发明了出来，并替人完成那些很枯燥、单调、危险的工作。而且，机器人的发明大大的提高了工作效率，提高了工业的发展，为更多的人提供了机会。机器人的出现，使人们摆脱了那些繁琐、危险的工作。一般的，在有危险，对人体有害的场合，你总能看到他们的身影。如喷漆行业，油漆发出的气味很难闻，那是有毒气体，闻多了会对人体造成难以想象的伤害；还有电焊的场合也是对人眼睛的伤害也很大，也是有了专门用来焊接的机器人。这样的地方很多，在工业里已经屡见不鲜了。特别是在汽车和工程机械行业里，喷漆和焊接那是必不可少的。也正是这些工作对汽车行业的不可或缺，近几年来，国内生产的工业机器人大

9、多是用于服务汽车行业的，也正因为这样，汽车工业的发展也推动了机器人的增长。在一些对灰尘要求很严的重要场合或者实验室中，一旦灰尘的量超过了标准，就会有废品的出现。例如要在 10级洁净室中制造的电脑重要器件。按国际标准，10级洁净室就是要在一立方英尺内不得出现超过10个以上的直径大于0.5微米的尘埃。100级洁净室就是在一立方英尺内不得出现100个同样大小的尘埃。可就是想进入100级洁净室，工作人员也要换上特制的装备才可以进去，而且，在进去之前的5个小时都不可以使用化妆品或者吸烟等，这条件可见很难做到了。所以10级洁净室也只能由机器来完成了，想进去，条件太苛刻了。而有些场合，由于被环境的限制，如有

10、放射性物质，被有害气体包围等，我们很难进去，也没法找里面的东西出来研究。于是特制的抓物机器车就很有必要设计出来。这次设计是基于三维软件Solidworks设计的。该软件的功能很强大，组件也很多。 Solidworks是现在最主流的三维CAD解决方案，因为他具有了功能强大、易学易用、技术创新等特点。 而且SolidWorks可以提供不同的设计方案、减少了设计过程中的错误以便提高产品质量。对工程师和设计者来说，SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，操作更是简单方便、易学易用。1 设计方案1.1 设计内容因为是要进行比较精密的抓取物体，所以采用无线通信技术实现对机器车的控制。通过无线接通电机

11、，电机驱动轮子来实现小车的前进、后退与转向。而在小车的上面则是抓物机械手的部件。要实现机械手的上下移动还有一定范围的转动，还有爪片的自由张合。1.2 设计目的（1）可以在危险的，无人可进入的地方抓住物体并且移动物体，便于实验和研究。（2）由于抓物机器车使用无线通信技术控制，其动作准确，操作简单，因此可以提高稳定性能。1.3 方案的选择由于小车的移动都要很精确，所以只考虑了步进电机和伺服电机。步进电机的速率是由驱动器信号输入的脉冲数量和频率来控制的。但不适合在长时间和同方向的场合使用，这样容易烧坏电机。而伺服电机与步进电机相比，在控制方式上很相似都是用脉冲串和方向信号，但价格相对来说较高。在性能

12、满足的情况下，考虑经济方面，我们采用了步进电机。对于机械手的上下移动，可以想到的有液压、气动还有丝杆。考虑液压和气动都比较的便宜，但考虑到精确度，能采用的也只有丝杆了。对于爪片的自由张合，气动便宜实用，但由于在前面都没用到，在这里用的话还得设计气动装置，麻烦而且也不太实际，因此我们采用了步进电机。2 机械手的设计由于设计的抓物车一般是在危险的地方工作，那地方可能是一些夹缝什么的，因此我们设计的小车都比较的小。设小车的尺寸为400*200*100mm，而抓取的物体最重为6KG。2.1 抓手结构的设计设抓盘的直径为50mm，爪子的开口角度为120度，抓爪可转动30度。采用的是四杆机构来实现爪子的自

13、由张合。结构如图所示：图2-1 四杆结构简图其中L1是连杆盘与抓盘的距离，L2是爪子上两个圆柱销之间的距离，L3是连杆与爪子的距离，L4是连杆。如图，L2、L3、L4为定长，而L1随着连杆盘的移动而改变，当连杆盘向上移动时，L1会变大，那时，连杆L4通过L3拉着L2向上转动，那时爪子张开：相反，当连杆盘向下移动时，连杆会压爪子向下转动，即爪子会抓紧物体。受力分析：图2-2 四杆受力分析F2=cos2*FF1=sin2*F由受力分析可知： 当3=45。时，F1=F2，也就是使爪子向下转动的力与向外的力是一样的，这时，爪子处于平衡状态。而随着3的增大，F1会大于F2,也就是说，当3大于45度后，爪

14、子盘向下，也就是3增大后，爪子的抓力反而变小，也就是说我们设计时3应该小于45度，45度时就是抓取物体的最小尺寸。从图上可知，当3为45度时，2越小，L4越短，从材料和经济方面来看，2越小越好，故取2=30。当抓取的物体最小时，也就是抓爪转动30度，那时图2-3 抓物受力简图L3/L1，取L1=10mm,则1=45。，L4=30mm；所以 L430mm当抓手的开口最大时，如图图2-4 开口最大受力分析此时L3、L4连成一线，则=30。 1=30。设L1=30mm,则L3+L4=2cos1*30=52 mm所以 L4=42mm故 30L442取 L4=40mm在连杆中连接处会打通孔，我们算出来的

15、就是两孔间的距离，所以实际尺寸应该要加上半径还有傍边的部分。设通孔的中心到一边的距离为5mm，则连杆实际长度为40+5*2=50mm.2.2 爪片的设计为了更好的抓起物体，使物体不掉下来，应把爪片的下面做成一个倾角，受力分析如下：图2-5 抓物时受力简图Mg=cos*F+sin*cos* =sin*FF=Mg*cos可知，越小，F会越大，当取为45度时，代入数据后得F=2*10*cos45。=14N根据拉压杆的强度条件：max=(FNA)MAX得：FN,MAXA=n式中： 为许用应力； n为安全因数； FN为载荷； A为杆的横截面面积表1 常用材料的力学性能表材料名称牌号s/MPab/ MPa

16、5/%备注普通碳素钢Q215Q235Q255Q275215235255275335-450375-500410-550490-63026-3121-2619-2415-20对应久牌号A2对应久牌号A3对应久牌号A4对应久牌号A5优质碳素钢253545552753153553804505306006452320161325号钢35号钢45号钢55号钢合金钢20Cr40Cr30CrMnSi54078588583598010801091020铬40铬30铬锰硅铝合金LY1227441219硬铝查表1得： 考虑到要质量较轻，采用铝合金材料：则 =274Mpa取安全系数n=1.2,代入数据得=274/1

17、.2=228 MpaA14/228*10-6=0.06*10-6 m3故取抓爪的尺寸为 14*5=7060mm取首尾间的距离为80mm由杠杆原理得图2-6抓爪受力简图10*N=80*F得 N=8*14=112 N由前面图2-3的受力分析得当=45。时 N=cos45。FF=112/0.7=158 N受力较大，所以采用了合金钢Cr20,查表得=540Mpa。取安全系数n=1.2,代入数据得=540/1.2=450 MpaA（112/450）*10-6=0.25*10-6 m3所以取 连杆的横截面面积为 5*6 mm连杆的尺寸为40*5*6 mm2.3 螺杆的设计螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋

18、副来实现传动要求的。它主要是把回转运动转变为直线运动。主要运动形式有以下两种：一种是螺杆转动，螺母移动；一种螺母固定，螺杆转动并且移。螺旋传动按其用途不同，可分为以下三种：(1)传力螺旋。 它以专递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，用以克服工件阻力。这种传力螺旋主要是承受很大的轴向力，一般为间歇性工作，每次的工作时间较短，工作速度也不高，而且通常需要有自锁能力。(2)传导螺旋。它以传递运动为主(3)调整螺旋。它可以调整、固定零件的相对位置。螺旋运动又可分为滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋。滑动螺旋结构简单、便于制造，易于自锁，但其阻力大，磨损快，传动精度低等。而滚动螺旋相反，阻力小，传

19、动精度高，但结构复杂。我们要求的是能传动动力，而且精度要求不高，行程较短，轴向力也不是很大，综上，我们采用了滑动螺旋滑动螺旋的磨损与螺纹有很大的关系，螺纹工作面的压力、表面粗糙度的选择不好，会加快螺旋的磨损。螺纹工作面上的压力越大，螺旋副间越容易形成过度磨损。因此选择螺纹的选择也很重要。当载荷不大，工作对螺纹间的摩擦力要求不大、螺距又比较小时，可采用基本螺纹和细牙螺纹。当载荷较大，螺距又较大时，应采用梯形螺纹。它比三角瓯的传动效率高，强度大。因此采用梯形螺纹。表2-1 螺旋传动常用的材料螺旋副材料牌号应用范围螺杆Q235、Q275、45、50材料不经热处理，适用于经常运动，受力不大，转速较低的

20、传动40Cr、65Mn、T12、40WMn、20CrMnTi材料需经热处理，以提高其耐磨性，适用于重载、转速较高的重要传动。 螺母ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5（铸锡青铜）材料耐磨性好，适用于一般传动 表2-2 滑动螺旋副材料的许用压力p及摩擦系数螺杆-螺母的材料滑动速度/（m/min）许用压力/Mpa摩擦系数钢-青铜低速18-250.08-0.103.011-186-127-10淬火钢-青铜6-1210-130.06-0.08钢-铸铁0.8所以 v0.04满足自锁条件。2.3.2螺杆的强度计算螺杆的强度条件为：ca=1AF2+3(4Td1)2式中：F-螺杆受到的轴向压力； A-

21、螺杆截面面积； d1-螺纹小径； T-螺纹受到的扭矩; -螺杆材料的许用应表2-3 滑动螺旋副材料的许用应力螺旋副材料许用应力/Mpab螺杆钢s3-5螺母青铜40-6030-40铸铁45-5540钢（1.0-1.20.6由表滑动螺旋副材料的许用应力得s=355，则=3555=71 Mpa把F=148 N, d1=3.675mm ，A=48.35mm2 代入得148.+3(4T3.675)271T10.6 Nmm所以，电机的扭矩应该小于10.6 Nmm。2.3.3螺母螺纹牙的强度计算因为螺母的材料强度比较螺杆的强度要低很多，而螺纹牙又多因为发生剪切和挤压破坏而失效，故需要校核螺母的螺纹牙的强度。

22、 由剪切强度条件=FDbu 弯曲强度条件为=6FlDb2ub式中： b-螺纹牙跟部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65P l-弯曲力臂 l=D-D22 u-螺纹工作圈数 u=HP代入数据得=1483.14*16*0.65*2*22.5/2=0.2=30-40=6*148*0.53.14*16*1.32*11.25=0.5b=40-60因此螺纹的强度符合设计要求。螺杆的长度：工作行程为30mm加上螺母的高度6mm,因此取长度为36mm.2.4 连杆盘的设计连杆固定在连杆盘上，然后连杆盘与螺母连接，然后跟着螺母的上下移动而移动，从而通过连杆推动抓爪的转动。连杆盘是在套筒里面上下运动的，而连杆要接到抓

23、爪，要穿出套筒，因此在套筒上应该会有三个长孔，满足连杆随着连杆盘上下移动，为了加工和安装的方便，直接把孔开到口，而把连杆盘与连杆相连的部分放到套筒外面，这样更好的安装连杆。如图：图2-7 连杆盘的结构简图中间的孔是为了螺杆能通过，使螺杆与连杆盘不接触就可以了，而盘中的三个孔则是为了固定连杆盘与螺母而留的。采用螺钉连接，螺钉可以直接拧入连杆固定板上螺纹孔中，不需用螺母，但不能经常拆装，这样易使螺纹孔磨损，从而导螺母的报废，故多用于受力不大，或不需用经常拆装的场合。在这里刚好适用。由于在这里，螺钉其固定作用，基本上只受连杆盘的重力作用，很小可忽略不计。连接处，在外力的作用下，销钉与孔直接接触。当挤

24、压应力过大时，在孔、销接触的局部区域内，将产生显著塑性变形，导致孔、销间的正常配合。由挤压强度条件bs = Fbdbs式中： Fb-挤压力 -耳片的厚度 d-孔的直径代入数据得148d300*106d0.5*10-6 m2取 =10mm , d=4mm则连杆盘的厚度可为10mm2.5 套筒的设计2.5.1套筒的尺寸套筒内是螺杆，在杆上连杆盘固定在螺母上，套筒的下方是抓盘，但为了节约材料，我们把套筒和抓盘合在一起。如图图2-8 套筒结构抓盘的直径是50mm，则可设套筒的外径为35mm,内径可为30mm。由于螺杆的长度为36mm套筒的长度为50mm.套筒的上部分，为了便于安装连杆和连杆盘，直接开了

25、三个深糟，糟的深度与螺杆的长度一样，也就是36mm套筒还要与转臂相连，故在最上面还要做耳。2.5.2螺栓的选择对于连接件，一般的螺纹连接有几种类型：（1）螺栓连接在被连接件上开有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端拧上螺母，这种连接的结构特点就是被连接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单。（2）双头螺栓连接这种连接适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，如被连接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比较软，且需要经常拆装时，往往采用双头螺栓连接。（3）螺钉连接这种连接的特点就是螺栓或螺钉直接拧入被连接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上比双头螺栓连接简单、紧凑。其用途和双头螺栓连接相似，但经

26、常拆装时，易使螺纹孔磨损，会导致被连接件报废，故多用于受力不大，或不需用经常拆装的场合。（4）紧定螺钉连接紧定螺钉连接就是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。螺钉除了作为连接盒紧定用外，还可以用于调整零件的位置。综上所述，转臂的厚度较大，不宜制成通孔，因此选择螺钉连接。1）螺钉的分布采用三个平均分布，螺栓数Z=3.2）受力分析螺钉受抓手的重力和残余预紧力F=(6+0.02*3+0.03*3+0.2)*10=63.5 N取 F1=0.5F,得 F1=0.5*63.5=31.75 N 总拉力 F2= F1+F=95.

27、25 N3）直径的确定 选择材料为Q235、性能等级为4.6的螺钉，查表得材料屈服极限s=240Mpa，安全系数S=1.5，故螺钉材料的许用应力=sS=2401.5Mpa.根据螺栓危险截面的拉伸强度条件ca=1.3Fs24d12得 d14*1.3F2代入数据得 d14*1.3*95.253.14*160=1mm按普通螺纹的基本尺寸（GB196-81），选用螺纹公称直接d=3mm.查粗牙螺栓、螺钉的旋入深度和螺纹孔尺寸得d=3mm，h=6mm查普通螺纹连接的标准件（GB70-76）得圆柱头内六角螺钉的长度为L=10mm的质量为0.12kgR=20mm,r=5mm, =5rad/s2代入数据得J=

28、0.1212(0.042+0.062)+ 0.12(0.022+0.0052)- 0.0820.022+ 73*0.32=0.21164kg.m2F=JR=0.2116*50.02 =53N5.2 键的选择键通常是用来实现轴与轮毂间的周向固定，以便传递扭矩。键的类型主要有：平键连接、半圆键连接、楔键连接等。平键连接的特点是具有结构简单、装拆方便，对中性比较好。表5-1普通平键和普通楔键的主要尺寸轴的直径6-88-1010-1212-1717-2222-3030-38键宽b*键高h2*23*34*45*56*68*710*8查表5-得 主要尺寸得轴的直径为10mm，所以平键的尺寸为4*4mm根据

29、普通平键连接的强度条件p=2T*103kldpT=FyFd2=53*0.01/2=0.265 N.m其中：T-传递的扭矩k-键的轮毂键槽的接触高度，k=0.5h=2mml-键的工作长度，取l=8d-轴的直径,d=10mm代入数据得p=2*0.265*1032*8*10=3.3 p=30 MPa所以符合条件。5.3 齿轮的设计5.3.1选定齿轮类型，精度等级，材料及模数（1）选用圆柱直齿轮传动；（2）一般传动机构，速度不高，故用7级精度；（GB1009588）（3）材料的选择。在这里受力较小，所以选择小齿轮材料为夹布塑胶硬度为35HBS，大齿轮的材料为夹布塑胶硬度为30HBS（4）设传动比i为1

30、:5选小齿轮齿数为Z =8，则大齿轮齿数Z为 Z2=iZ1=58=40,5.3.2按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算， 即：（1）确定式中各数值 1）试选载荷系数K =1.3。 2）由教材机械设计表10-7选取齿宽系数d=0.5。 3）计算大齿轮传递的转矩，由前面计算可知，T2=0.265N*m=265N*mm. 4）由教材机械设计表10-6查的材料的弹性影响系数Z =56.4MP 5）夹布塑胶的弯曲疲劳许用应力F=50MPa,接触疲劳许用应力H=110MPa,所以小齿轮的接触疲劳强度极限H1 =100MP；大齿轮的接触疲劳强度极限H1 =80MP。 6）由教材机械设计式10-13，

31、计算应力次数N2=60n2jLh=60*300*1*5*8*365*5=1.314*109N1=1.314*109*5=6.57*109取接触疲劳寿命系数KHN2 =0.98；KHN1 =0.95(2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d 1）计算小齿轮的分度圆直径d ，由计算公式可得：d1t2.323Kt*T1d*+1(ZEH)2=2.3231.3*26.50.5*65(56.480)2=8mm 2)计算圆周速度。v=(*d1t*N1)/(60*1000)=(3.14*8*30*5)/(60*1000)=0.60m/s计算齿宽bb=d*d1t=0.5*8=4mm3）计算模数与齿高模数mt=d1tZ

32、1=4/8=0.5mm齿高h=2.25mt=2.25*0.5= 1.125mm 4）计算载荷系数K。 已知使用系数K =1，据v=0.6 ，7级精度。由教材机械设计图10-8得KHN2=0.98，KHN1 =0.95。由教材机械设计图10-13查得KHB=1.38，由教材机械设计图10-3查得KHN2 =1 故载荷系数：K=KAKVKHaKHB=1*1.02*1*1.38=1.863 5)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：d1=d1t3KKt=8*31.8631.3=11.5mm 6）计算模数m m = d1Z1=11.5/8=1.435.3.3按齿根弯曲疲劳强度设计 由式（10-5）

33、得弯曲强度设计的公式为m32KT1dZ12(YFaYFbF)由上面可知，F=50MPaK=KAKVKFaKFB=1*1.02*1*1.35=1.377查取齿形系数由表10-5得 YFa2=2.40，查取应力校正系数由表10-5得 YFb2=1.67则m32*1.377*26.50.5*8*8(2.4*1.6750)=0.45对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2mm，查机械设计手册渐开线圆柱齿轮模数

34、系列表可知，取 m =2mm，按接触强度算得的分度圆直径d_1=56.2mm，算出小齿轮齿数Z1=d1/m=11.5/2=5.75取Z1=10，则Z2=510=50这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并使得结构更加紧凑，避免了材料的浪费。5.3.4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径d1=mdZ1=2*10=20mmd2=mZ2 =2*50=100mm（2）计算中心距a =(20+100)/2=60mm（3）计算齿轮宽度 查表，取齿宽系数d=0.4b=d*a=0.4*60=24mm5.4 轴的设计（1）计算轴上的转速及转矩在前面的计算中可以得到n2=300r/

35、minT2=265N*mmP=T2n2/=0.0083 kW（2）计算作用在齿轮上的力 已知该轴上齿轮的分度圆直径为d=30mm 而Ft1=2T1d=2*26530=18 NFr1=Fttan=18tan20=6.5N（3）初步确定轴的最小直径 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，根据教材机械设计表15-3，取A0=110，于是可得：dmin=A03Pn2=11030.=7.16mm由于在前面，我们为了加工零件和安装的方便，取了轴的直径为10mm，比最小直径大了很多，可以采用。（4）轴的结构如图所示：图5-4 轴的结构图前面一段是安装键槽，用来传递扭矩的，在上面我们也说了，

36、为了安装和加工的方便，直径直接取了10mm因为键 的长度为8mm，取这段的长度为12mm.接下来的这段要支承中间板的重量，所以要比第一段要大，取直径为14mm，长度为4mm.齿轮的分度圆直接为30mm，可以取孔径为15mm，齿轮宽度为30mm而安装时要不能完全安装到轴上，因此轴的长度应该短一点，去长度为28mm。接下来要支撑齿轮，并起定位作用，因此要做一个轴肩。轴肩长为3mm，直径为19mm。最后还要有一段用来安装轴承的，因为在这里，轴承只受到了轴向的力，初步选择轴承为单向推力球轴承，查机械手册取滚动轴承8200GB301-64。查得，小径为10mm，厚度H为11mm。安装直径为19mm。取这

37、段轴的直径为10mm，长度为10mm。综上，符合了轴上所以安装部件的要求。（5）轴上零件的周向定位齿轮、中间板与轴的周向定位都是用平键来连接的， 。为了保证齿轮和轴的配合具有良好的对中性，选齿轮与轴的配合为H7n6 ,中间板与轴的配合为H7k6，滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来完成的，在这里选轴的直径尺寸公差为m6.5.5 轴承的设计由于轴是竖直放置的，故受到由于重力对轴承的轴向力，而且轴承还受到齿轮给的径向力，因此采用了向心推力轴承。 根据轴承使用的机械种类及工作情况适当选择确定轴承的寿命。现假设供料机构每天工作8小时，预计使用寿命为5年，则： L=8*365*5=14600h查机械设计

38、式10-3得齿轮所受的力为 Ft=(2 T2)/ d2 Fr=Fttan把 T2=265N*mm，d_2=60mm代入得 Ft=(2 T2)/ d2=(2*265)/60=8.8N Fr=Fttan=8.8*tan20=3.2N因为只用了一个轴承，且离齿轮很近，可以把齿轮所受的力全部作用在轴承上。所以轴承的力为 Ft=8.8N Fr=3.2N 对推力轴承有Fd=eFre取e=0.4 Fd=0.4Fre=0.4*3.2=1.28 N 则 Fa=Fd+Mg=1.28+8.5*10=86.25N Fd/c0=86.25/3050=0.028 Fd/Fr=86.25/3.2=27e查机械设计表13-5

39、径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y，可知 X1=0.44Y1=1.42 当量动载荷P的一般计算公式：P=fp*(XFr+YFd)fp载荷系数，由机械设计表13-6根据载荷性质，选取载荷系数，这里取fp=1.5；X径向动载荷系数， Y轴向动载荷系数， Fr径向载荷；Fa轴向载荷；因而： P1=1.5*(0.44*3.2+1.42*86.25)=185.82 N查机械设计表13-4温度系数ft可知：取温度系数ft=1对于球轴承，选取=3查机械零件设计手册可知滚动轴承36200GB292-64的额定动载荷C=5.15KN。轴承基本额定寿命公式：Lh=10660n(CftP)=1066030(51501186.52)3=14600h所以选择的轴承可以满足要求。6 车身的设计6.1 上车身的设计 为了美观，我们把中间板刚好放在上车身中，这样从侧面看的时候就好像丝杆固定在车上。如图 图6-1 整体图 为了能两边都可以抓物，我们把丝杆的位置固定在车身的中心，则在上车身的中心应开一个孔，如图所示图6-2 上车身的结构图本来车身的作用是挡住东西，不让其他的东西掉到里面，防止砸到里面的电路板、元件等，同时也是为了防止灰尘、腐蚀性液滴等落到电路板上，起到保