1、-無人值守餐廳自動(dòng)傳菜系統(tǒng)設(shè)計(jì)作 者 姓 名 大鵬 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師 照強(qiáng) 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講師 . z-目 錄摘要······································

2、3;·········1第一章緒論·······································

3、3;31.1機(jī)器人的開展現(xiàn)狀······································31.2無人值守餐廳前景·······

4、3;······························51.3課題的研究目的及意義·················&#

5、183;················51.4設(shè)計(jì)容、現(xiàn)有條件·······························&#

6、183;····6 第二章 總體方案··································72.1 傳菜智能餐車總體機(jī)構(gòu)·······&

7、#183;··························72.2 傳菜智能餐車總體尺寸選擇····················&#

8、183;·········8第三章主要部件的選擇及構(gòu)造設(shè)計(jì)····················93.1電動(dòng)機(jī)的選擇················

9、··························93.2同步帶的選擇······················&#

10、183;···················93.3 軸承的選擇····························

11、3;··············103.4 驅(qū)動(dòng)軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)·································&#

12、183;···113.5 驅(qū)動(dòng)軸支撐架的設(shè)計(jì)···································133.6智能餐車*軸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)······&#

13、183;·························143.7 智能餐車Z軸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)·····················

14、3;··········153.8 智能餐車Y軸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)································16第四章 主要部件的校核及計(jì)算··&#

15、183;···················184.1驅(qū)動(dòng)軸的校核計(jì)算····························&

16、#183;········184.2齒輪的校核計(jì)算·······································1

17、9參考文獻(xiàn)·············································23致···

18、3;··············································24. z-摘 要畢業(yè)設(shè)計(jì)課題研究的對(duì)象是無

19、人值守餐廳自動(dòng)傳菜系統(tǒng)。無人值守餐廳的運(yùn)營模式是顧客通過自動(dòng)門進(jìn)入餐廳，在前臺(tái)預(yù)交一定費(fèi)用領(lǐng)取智能餐卡，然后通過自動(dòng)點(diǎn)菜機(jī)點(diǎn)菜，點(diǎn)菜完成后系統(tǒng)會(huì)提示顧客的餐桌號(hào)和等待時(shí)間。稍后送菜機(jī)器人會(huì)攜帶餐點(diǎn)停至該顧客餐桌前，將餐盤推至餐桌上，之后機(jī)器人返回，繼續(xù)工作。本設(shè)計(jì)課題的重點(diǎn)就是對(duì)送菜機(jī)器人的設(shè)計(jì)及自動(dòng)傳菜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。自動(dòng)傳菜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮機(jī)構(gòu)在*,Y,Z軸方向上的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，構(gòu)思構(gòu)造，進(jìn)展創(chuàng)新，讓其實(shí)現(xiàn)上述功能。主要運(yùn)用減速器，凸輪來實(shí)現(xiàn)。構(gòu)造設(shè)計(jì)需要用軟件CAD進(jìn)展繪圖，畫出構(gòu)造的裝配圖，重要構(gòu)造的零件圖。還有餐廳的總體布局圖。將所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)放在預(yù)定的軌道上，機(jī)器人能平穩(wěn)的將菜

20、放在預(yù)定餐桌上，然后自動(dòng)將菜放下，返回起始點(diǎn)，就驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。傳菜系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)，需要考慮構(gòu)造的實(shí)用性，平安性，平穩(wěn)性，節(jié)能性。關(guān)鍵詞：無人值守餐廳 機(jī)器人 減速器 凸輪AbstractGraduation project design study focuses on unmanned automatic transfer food restaurant system.Unattended mode of operation of the restaurant is that customers walk through the automatic doors into the res

21、taurant to receive a fee prepaid card at the front desk ,and then go to the automatic card order machine to take his order.After the pletion of the order ,order system will show the customer's table and waiting time later, and send food robots will stop to the customers with meals table and will

22、 push the dish to the dinner table, and then returning to the table to continue to work.The focus of the project design is the design of the robot to send food and automatic transmission dish system.Automatictransmissiondishsystem designneed to considerinstitutions in the*, Y, Za*ismovement,apply th

23、eknowledge, construct the structure and create new idea toachieve thesefunctions. The main method is to use gear, camto achieve.CAD design software is used to draw the structure of the assembly drawing, part drawings and important structure of the overall layout of the restaurant map.It can be prope

24、rly verified when the designed structure is placed on the predetermined orbit the robot can be able to put food on the booked table smoothly , put dishes down automatically and then return to the starting point.The design of Pantry system should consider the practicality of the structure, security,

25、stability and energy efficiency.Keywords: unattended restaurant;robot; reducer; CAM 第一章 緒 論1.1機(jī)器人的開展現(xiàn)狀 首先介紹一下機(jī)器人產(chǎn)生的背景，機(jī)器人技術(shù)的開展，應(yīng)該說是一個(gè)科學(xué)與技術(shù)共同開展的一個(gè)綜合性的結(jié)果，也同時(shí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)開展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)。它的開展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國的經(jīng)濟(jì)的開展。 另一方面它也是生產(chǎn)力開展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身開展的必然結(jié)果，則人類的開展隨著人們這種社會(huì)開展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中

26、，認(rèn)識(shí)自然過程中，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們在科技開展過程中的一個(gè)客觀需要。則什么是機(jī)器人呢.人們一般的理解是類似于人的機(jī)器，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置，或者叫自動(dòng)化裝置，它仍然是個(gè)機(jī)器，它有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類人的功能，比方說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種從動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對(duì)象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。但完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對(duì)外界一種邏

27、輯判斷思維的這種機(jī)器。則這給機(jī)器人提出來更高層次的要求，展望21世紀(jì)，機(jī)器人將是一個(gè)與20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，會(huì)深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在21世紀(jì)的前20年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的開展的一個(gè)重要時(shí)期，也是智能機(jī)器人開展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。 在興旺國家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流 及未來的開展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)防止了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐說明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力開展的有效手段。

28、機(jī)器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。國際電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE的科學(xué)家在對(duì)未來科技開展方向進(jìn)展預(yù)測中提出了4個(gè)重點(diǎn)開展方向，機(jī)器人技術(shù)就是其中之一。 1990年10月，國際機(jī)器人工業(yè)人士在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_了一次工業(yè)機(jī)器人國際標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)，并在這次大會(huì)上通過了一個(gè)文件，把工業(yè)機(jī)器人分為四類：順序型。這類機(jī)器人擁有規(guī)定的程序動(dòng)作控制系統(tǒng)；沿軌跡作業(yè)型。這類機(jī)器人執(zhí)行*種移動(dòng)作業(yè)，如焊接。噴漆等；遠(yuǎn)距作業(yè)型。比方在月球上自開工作的機(jī)器人；智能型。這類機(jī)器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機(jī)通信機(jī)能。 日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類工業(yè)機(jī)器人，并到達(dá)了其工業(yè)機(jī)器人開展

29、史的鼎盛時(shí)期。而今已在第開展三、四類工業(yè)機(jī)器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機(jī)器人開展重點(diǎn)有：低本錢技術(shù)、高速化技術(shù)、小型和輕量化技術(shù)、提高可靠性技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、高精度化技術(shù)、視覺和觸覺等傳感器技術(shù)等。 根據(jù)日本政府2007年指定的一份方案，日本2050年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將到達(dá)1.4兆日元，擁有百萬工業(yè)機(jī)器人。按照一個(gè)工業(yè)機(jī)器人等價(jià)于10個(gè)勞動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)，百萬工業(yè)機(jī)器人相當(dāng)于千萬勞動(dòng)力，是目前日本全部勞動(dòng)人口的15%。 我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初，其開展過程大致可分為三個(gè)階段：70年代的萌芽期；80年代的開發(fā)期；90年代的實(shí)用化期。而今經(jīng)過20多年的開展已經(jīng)初具規(guī)

30、模。目前我國已生產(chǎn)出局部機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已效勞于國諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來。一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)等。*些關(guān)鍵技術(shù)已到達(dá)或接近世界水平。 一個(gè)國家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，必須具備5個(gè)要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/M

31、arket。和有著“機(jī)器人王國之稱的日本相比，我國有著截然不同的根本國情，那就是人口多，勞動(dòng)力過剩。刺激日本開展工業(yè)機(jī)器人的根本動(dòng)力就在于要解決勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的問題。所以，我國工業(yè)機(jī)器人起步晚開展緩。但是正如前所述，廣泛使用機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，提高社會(huì)生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力開展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，翻開市場。日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的輝煌得益于本國政府的鼓勵(lì)政策，我國在十一五綱要中也表達(dá)出了對(duì)開展工業(yè)機(jī)器人的大力支持。進(jìn)入21世紀(jì)機(jī)器人的開展更加迅速，機(jī)器人涉及的領(lǐng)域更是空前龐大。不像早期，機(jī)器人只能用于高端領(lǐng)域，現(xiàn)在機(jī)器人不僅用于工業(yè)生產(chǎn)，更走進(jìn)了人

32、們的居家生活。例如家用吸塵機(jī)器人、園林修剪機(jī)器人、廚師機(jī)器人等等。1.2無人值守餐廳前景十年前，誰都不會(huì)想到電腦會(huì)這么快走進(jìn)人們的生活。現(xiàn)在機(jī)器人正好比十年前的電腦，在我們?nèi)粘Ｉ钪谐洚?dāng)著神秘角色。但是在不久的將來，機(jī)器人肯定會(huì)走進(jìn)千家萬戶。而無人值守餐廳正好比一個(gè)大的機(jī)器人。顧客通過自動(dòng)門進(jìn)入餐廳，在前臺(tái)預(yù)交一定費(fèi)用領(lǐng)取智能餐卡，然后通過自動(dòng)點(diǎn)菜機(jī)點(diǎn)菜，點(diǎn)菜完成后系統(tǒng)會(huì)提示顧客的餐桌號(hào)和等待時(shí)間，稍后送菜機(jī)器人會(huì)攜帶餐點(diǎn)停至該顧客餐桌前，將餐盤推至餐桌上，之后機(jī)器人返回廚房，繼續(xù)后續(xù)工作。就餐完畢后，顧客只需在前臺(tái)自助刷卡結(jié)賬即可，結(jié)賬后餐桌會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使得餐余和餐具一并落入回收管道，同時(shí)回

33、收系統(tǒng)啟動(dòng)，將餐具送至清洗消毒柜清洗、消毒后返回廚房，并將餐余送至沼氣系統(tǒng)生產(chǎn)沼氣。這一切都是自動(dòng)化。有人質(zhì)疑，對(duì)于餐廳不需要這么麻煩，雇幾個(gè)員工一切都解決了。現(xiàn)在在中國，人力資源比較豐富，勞動(dòng)力廉價(jià)。但是在興旺國家，工人的工資越來越高。所以，在不久的將來，使用機(jī)器人將節(jié)約很大的本錢。也許過不了十年，無人值守的智能餐廳將成為效勞行業(yè)的主流。1.3課題的研究目的及意義課題的來源：競賽工程。選題的目的和意義：隨著科技的開展進(jìn)步，機(jī)器人已經(jīng)走進(jìn)了人們的生產(chǎn)和生活。家用吸塵機(jī)器人已經(jīng)誕生，工業(yè)機(jī)器人更是比比皆是。但餐飲行業(yè)的機(jī)器人效勞卻很少。為了打造一款具有世紀(jì)特色的新型快餐餐廳，讓人們的生活變得更加

34、舒適快捷，對(duì)智能餐廳進(jìn)展研究設(shè)計(jì)。進(jìn)入21世紀(jì)，人力資源越來越緊缺。這在很多興旺國家已經(jīng)證實(shí)。而我們打造的無人值守餐廳實(shí)現(xiàn)了餐廳效勞和顧客就餐的自動(dòng)化，提高了效率。還具有訂餐、打包等功能，增加了效勞的靈活與多樣性，作品表達(dá)了當(dāng)今社會(huì)低碳環(huán)保的時(shí)尚和潮流。智能餐廳是一個(gè)完整的系統(tǒng)，需要團(tuán)隊(duì)合作共同完成。我負(fù)責(zé)智能餐廳自動(dòng)送菜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用自動(dòng)送菜系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1節(jié)約了人力資源2送菜方便快捷3提高了工作效率1.4設(shè)計(jì)容、現(xiàn)有條件設(shè)計(jì)容：設(shè)計(jì)一自動(dòng)傳菜系統(tǒng)。要求1外形尺寸長*寬*高控制在450*450*450 mm以，送菜運(yùn)行速度2m/s，載荷：15kg；推菜速度0.5m/s，載荷：5kg

35、。2送菜機(jī)構(gòu)電機(jī)為電容啟動(dòng)單相齒輪減速電機(jī)，雙向傳動(dòng)，帶剎車，帶電子調(diào)速；推菜機(jī)構(gòu)電機(jī)為電容啟動(dòng)單相齒輪減速電機(jī)，雙向傳動(dòng)，帶剎車，帶電子調(diào)速。3工作環(huán)境良好，每天工作時(shí)間20小時(shí)，每半年檢修一次，設(shè)計(jì)壽命5年。現(xiàn)有條件：設(shè)計(jì)參數(shù)要求，計(jì)算機(jī)，繪圖機(jī)，繪圖軟件，設(shè)計(jì)手冊第二章 總體方案2.1 傳菜智能餐車總體機(jī)構(gòu)經(jīng)過反復(fù)研究討論，決定用智能車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳菜功能。智能小車構(gòu)造簡單，體積小，方便快捷，便于維修。通過CAD軟件進(jìn)展設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后的主視圖如圖所示。圖主視圖便于看清設(shè)計(jì)的整體構(gòu)造圖，圖為左視圖。圖左視圖 上面兩圖片為智能餐車的裝配圖，通過圖片大體了解餐車的構(gòu)造。2.2 傳

36、菜智能餐車總體尺寸選擇傳菜系統(tǒng)做成智能車，首先要考慮智能餐車的大小。智能餐車的工作區(qū)域是確定的，需要安放在回收裝置的上方。回收裝置也具有一定的高度，餐桌的高度為790mm，為了將餐飲平安平穩(wěn)的放在桌子上，餐車高度加回收裝置地面高度不應(yīng)超過790mm。同時(shí)餐車也要有自己的尺寸要求，如餐具擬為最寬300mm，餐車的尺寸必須大于餐具的尺寸。綜上考慮，智能餐車的的高度定為420mm、寬度為420mm。智能餐車在固定軌道上行走，對(duì)長度要求不嚴(yán)格。但為了美觀，決定將餐車的長度也定為420mm。第三章 主要部件的選擇及構(gòu)造設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇智能餐車需要用到三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)用于帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，一臺(tái)通過帶傳動(dòng)

37、帶動(dòng)凸輪使升降板上下運(yùn)動(dòng)，最后一臺(tái)也是通過帶傳動(dòng)使頂板整體運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)都選擇R系列斜齒輪硬齒面減速電機(jī)。電動(dòng)機(jī)的選擇，要根據(jù)靜功率，適用的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度等來選擇。 傳菜機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)要求很低，它的載荷極小，相對(duì)于一般選用的電機(jī)根本可以忽略不計(jì)。但是餐車運(yùn)動(dòng)速度有要求，為2m/s。根據(jù)行走輪速度來選電機(jī)，最后再進(jìn)展校驗(yàn)。它的傳送比約為1:1，行走輪直徑d=150mm，所以行走輪輪的轉(zhuǎn)速n=2000/1504r/s。根據(jù)傳送比，可得電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速n=4r/s，即240r/min。所以我選擇了R系列斜齒輪硬齒面同軸式減速電機(jī)，型號(hào)為RF 32R17，他的功率為0.18KW，輸出轉(zhuǎn)數(shù)240r

38、/min。3.2同步帶的選擇考慮到智能餐車的工作環(huán)境是餐廳。餐車本身必須干凈整潔并且不能有異味。決定用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步帶輪進(jìn)展傳動(dòng)，構(gòu)造如圖：圖傳動(dòng)裝置同步帶輪傳動(dòng)是由一根周外表設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形膠帶和相應(yīng)的帶輪所組成。運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是一種嚙合傳動(dòng)，因而具有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和平帶傳動(dòng)的各種優(yōu)點(diǎn) 。 同步帶按材質(zhì)可分為氯丁橡膠加纖維繩同步帶，聚氨酯加鋼絲同步帶，按齒的形目前主要分為梯形齒和圓弧齒兩大類，按帶齒的排布面又可分為單面齒同步帶和雙面齒同步帶。同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無滑差，可獲得恒定的速比，可精細(xì)傳動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸震，噪音小，傳動(dòng)速比圍大，一般可

39、達(dá)110，允許線速度可達(dá)50m/s，傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)9899。傳遞功率從幾瓦到數(shù)百千瓦。構(gòu)造緊湊還適用多軸傳動(dòng)，緊力小，不需潤滑，無污染，因而可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場合下正常工作。考慮到同步帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，效率高，不需要潤滑，無污染的優(yōu)點(diǎn)，將其用于智能餐車的送菜機(jī)構(gòu)。3.3軸承的選擇選用軸承時(shí)，首先是選擇軸承類型。軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。而此處的軸承需要同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨(dú)承受軸向載荷。能在較高轉(zhuǎn)速下正常工作。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此一般成對(duì)使用。承受軸向

40、載荷的能力與接觸角有關(guān)。接觸角大的，承受軸向載荷的能力也高。所以選擇角接觸球軸承，機(jī)構(gòu)代號(hào)70000C，根本額定動(dòng)載荷比1.01.4。另外軸承的工作環(huán)境是密封的，防止灰塵、水、酸氣和其他雜物進(jìn)入。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩大類。此處選擇的是接觸式密封。在軸承蓋放置軟材料與轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接接觸而起密封作用。如圖所示。圖軸承與軸承蓋3.4驅(qū)動(dòng)軸的構(gòu)造設(shè)計(jì) 軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部構(gòu)造尺寸。軸的構(gòu)造主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的構(gòu)造的因素較多，且構(gòu)造形式又

41、要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)造形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)展具體的分析。但是，不管何種具體條件，軸的構(gòu)造都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的兩件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的兩件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)展軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的根本形式。所謂裝配方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相關(guān)關(guān)系。如圖圖中的裝配方案是：帶輪、套筒、軸承、端蓋、行走輪依次從軸的左側(cè)安裝，左端只裝軸承及其端蓋。這樣就對(duì)各軸端的粗細(xì)順序做了初步安排。擬定裝配方案時(shí)應(yīng)考慮幾個(gè)方案，進(jìn)展分析比較與選擇。圖為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零

42、件除了有游動(dòng)或空裝的要求外，都必須進(jìn)展軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母來保證得的。分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會(huì)使周德直徑增大，而且軸肩處因截面突變而引起應(yīng)力集中。另外軸肩過多時(shí)也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場合。定位軸肩的高度h一般取為h=(0.070.1)d,為與零件相配處的軸的直徑，單位mm。滾動(dòng)軸承的定位軸肩高度必須低于軸承圈端面得高度，以便拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊中軸承的安裝尺寸。為了使零件能靠緊軸肩而得到準(zhǔn)確可靠的定位，軸肩處的過

43、渡圓角半徑r必須小于與之相配的零件轂孔端部的圓角半徑R或倒角尺寸C。軸和零件上的倒角和圓周尺寸的常用圍見表。非定位軸肩是為了加工和裝配方便而設(shè)置的，其高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定，一般取為12mm。表軸和零件上的倒角和圓周尺寸的常用圍直徑d>6-10>10-18>18-30>30-50>50-80>80-120>120-180CR0.50.60.80.81.01.01.21.62.02.02.52.53.03.0軸承端蓋用螺釘或榫槽與箱體連接而使?jié)L動(dòng)軸承的外圈得到軸向定位。在一般情況下，整個(gè)軸向定位也常利用軸承端蓋來實(shí)現(xiàn)。1、 零件的周向定位周向定位的目的是限制

44、軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處。2、 各軸段直徑和長度確實(shí)定零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的形狀便大體確定。各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步確定軸的直徑時(shí)，通常還不知道支反力的作用點(diǎn)，不能決定彎矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所收的具體載荷及其引起應(yīng)力來確定軸的直徑。但在進(jìn)展軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，通常已能求的軸所受的扭矩。因此，可按軸所受的扭矩初步估算軸所需的直徑。將初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從d處起逐一確定各段軸的直徑。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑

45、亦可憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)歷去定，或參考同類機(jī)器用類比的方法確定。有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合外表的擦傷，在配合軸段前應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合公差。為了使齒輪軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合外表的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸做過盈配合的零件易于裝配，相配軸段的壓入端應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。確定各軸段長度時(shí)，應(yīng)盡可能使構(gòu)造緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配圖或調(diào)整空間。軸的各段長度主要是根據(jù)各零件與軸配合局部的軸向尺寸和相鄰

46、零件間必要的空隙來確定的。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合局部的軸段長度一般應(yīng)比輪轂長度短2-3mm。3、 軸的構(gòu)造工藝性軸的構(gòu)造工藝性是指軸的構(gòu)造形式應(yīng)便于加工和裝配軸上的零件，并且生產(chǎn)率高，本錢低，軸的構(gòu)造越簡單，工藝性越好。因此，在滿足使用要求的前提下，軸的構(gòu)造形式應(yīng)盡量簡化。為了便于裝配零件并去掉毛刺軸段應(yīng)制出45°的倒角；需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽；需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。它們的尺寸可參考標(biāo)準(zhǔn)或手冊。為了減少裝夾工件的時(shí)間，同一軸上不同軸段的鍵槽應(yīng)布置在軸的同一母線上。為了減少加工刀具種類和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽

47、寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應(yīng)盡可能采用一樣的尺寸。通過上面的討論也可以進(jìn)一步說明，軸上零件的裝配方案對(duì)軸的構(gòu)造形式起著決定性的作用。3.5 驅(qū)動(dòng)軸支撐架的設(shè)計(jì)支撐架作用是固定軸，軸承套在軸上，然后固定在支架上。支撐架三視圖如圖所示。 主視圖 側(cè)視圖圖支架下端與地板相連，上端支撐頂板，將零件連成整體。底板的構(gòu)造如圖所示。圖底板底板上開有四個(gè)槽，是給行走輪留的空間，周圍開有螺釘孔，與護(hù)板、支撐架相連。護(hù)板俯視圖如圖所示。圖護(hù)板3.6 智能餐車*軸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)餐車在*軸上的運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造如圖所示。圖一 餐車在*軸上的運(yùn)動(dòng)就是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)帶輪運(yùn)動(dòng)，帶輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸帶動(dòng)兩端輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)餐車運(yùn)動(dòng)

48、。3.7 智能餐車Z軸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 餐車把餐飲平穩(wěn)的放在餐桌上，然后自動(dòng)收回。要想完成這個(gè)功能，就需要有一個(gè)升降裝置。餐飲放在餐盤上，餐盤的主視圖如圖所示。圖餐盤此處工作原理和叉車形似，餐盤相當(dāng)于托盤，升降機(jī)構(gòu)相當(dāng)于叉車，桌子充當(dāng)了貨架。升降機(jī)構(gòu)整體升起，將餐盤托起。托盤上升的最高點(diǎn)離桌面10mm，然后升降機(jī)構(gòu)下降15mm，這樣餐盤已經(jīng)放在餐桌上，升降機(jī)構(gòu)最頂端的插板也離開餐盤5mm，插板厚度為11.5mm，這時(shí)與餐桌和餐盤都處于非接觸狀態(tài)，能夠很好的收回。這就是升降機(jī)構(gòu)要完成的任務(wù)，升降機(jī)構(gòu)總體布局圖如圖所示。圖(1） 同步帶輪二凸輪三升降板四升降板支架 工作機(jī)理是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步帶

49、輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)，軸帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)升降板的上下運(yùn)動(dòng)。升降板的俯視圖如圖。圖升降板1處連有小輪子，輪子放在升降板支架的槽，升降支架不僅起到了支撐作用，同時(shí)也保證了升降板的平衡，使餐盤能夠平穩(wěn)的升起。同時(shí)，1處連有小輪子也能減少升降板與支撐架之間的摩擦。使升降板上下運(yùn)動(dòng)的凸輪構(gòu)造如圖。圖凸輪 凸輪偏心軸離最頂端50mm，離最低端35mm差15mm，正好能完成目標(biāo)。3.8智能餐車Y軸運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 智能餐車在Y軸上的運(yùn)動(dòng)利用了減速器原理。具體布局圖如圖圖假設(shè)同步帶輪1往前轉(zhuǎn)動(dòng)。工作原理是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步帶輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小車往前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)齒輪2往前轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪3往后轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪3帶動(dòng)齒輪4往前

50、轉(zhuǎn)動(dòng)，同理齒輪5往前轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒條6往前運(yùn)動(dòng)，從而使最上面板再次往前運(yùn)動(dòng)。小車在固定的軌道上行走，確定運(yùn)動(dòng)的唯一性。第四章 主要部件的校核及計(jì)算4.1 驅(qū)動(dòng)軸的校核計(jì)算軸的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時(shí)還應(yīng)校核軸的震動(dòng)穩(wěn)定性。進(jìn)展軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對(duì)于承受扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；這種方法是只按軸所收的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為式中，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； T軸所受扭矩，N.mm；軸的抗扭截面系數(shù)，mm³； n軸的轉(zhuǎn)速，rmin； p軸傳遞的功率，kw； d計(jì)算截面處軸的直徑，mm許

51、用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa由上式可得根據(jù)上式確定軸的直徑d=24mm。軸常用的幾種材料的值及值如表3.2所示。表3.2常用軸的材料性能表軸的材料Q235-A、20Q272、351Cr18Ni9Ti4540Cr、35SiMn、38SiMnMo 3Cr13/MPa15-2520-3525-4535-55149-126135-112126-103112-97 智能餐車的軸材料為45號(hào)鋼。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增加軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑d大于100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增加5%7%；對(duì)于軸徑d小于100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%1

52、5%。然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。應(yīng)當(dāng)注意，這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用軸段的最小直徑。在進(jìn)展軸的設(shè)計(jì)時(shí)還要進(jìn)展軸的剛度校核計(jì)算，軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。假設(shè)變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。因此，在設(shè)計(jì)有剛度要求的軸時(shí)，必須進(jìn)展剛度的校核計(jì)算。由于智能餐車在z軸上力很小，故不用校核。4.2 齒輪的校核計(jì)算 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用的最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它依靠輪齒齒廓直接接觸來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并且有傳遞功率圍大、傳遞效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)齒輪整周傳動(dòng)而言，不管兩齒

53、輪的齒形如何，其平均傳動(dòng)比總等于齒數(shù)的反比，即為了提高輪齒的抗折斷能力，可采取以下措施：1用增大齒根過渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來減小齒根應(yīng)力集中；2增大軸及支撐的剛性，是輪齒接觸線上受載較為均勻；3采用適宜的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性；4采用噴丸、滾壓等工藝措施對(duì)齒根表層進(jìn)展強(qiáng)化處理。對(duì)高速、輕載及精度不高的齒輪傳動(dòng)，為了降低噪聲，常用非金屬材料如夾布塑膠、尼龍等做小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點(diǎn)蝕的能力。齒面硬度應(yīng)為250350HBS。智能餐車齒輪材料選擇牌號(hào)45，熱處理方法為調(diào)質(zhì)，強(qiáng)度極限為650，屈服極限360，齒芯部硬度217255HBS。

54、1、齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷為了便于分析計(jì)算，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受載荷進(jìn)展計(jì)算。沿齒面接觸線單位長度上的平均載荷p單位為N/mm)為式中為作用于齒面接觸線上的法向載荷，N；L沿齒面的接觸線長，mm。法向載荷為公稱載荷，在實(shí)際傳動(dòng)中，由于原動(dòng)機(jī)及工作機(jī)性能的影響，以及齒輪的制造誤差，特別是基節(jié)誤差和齒形誤差的影響，會(huì)使法向載荷增大。此外，在同時(shí)嚙合的齒對(duì)間，載荷的分配并不是均勻的，即使在一對(duì)齒上，載荷也不可能沿接觸線均勻分布。因此在計(jì)算齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按接觸線單位長度上的最大載荷，即計(jì)算載荷進(jìn)展計(jì)算。即式中，K為載荷系數(shù)；、L的意義和單位同前。計(jì)算齒輪強(qiáng)度用的載荷系數(shù)K，包括使用系數(shù),動(dòng)載系數(shù)、齒間載荷分配系數(shù)及齒向載荷分布系數(shù)，即2、輪齒的受力分析進(jìn)展齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先要知道輪齒上所受的力，這就需要對(duì)輪齒傳動(dòng)做受力分析。沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷垂直于齒面，為了計(jì)算方便，將法向載荷在節(jié)點(diǎn)p處分解為兩個(gè)相互垂直的分力，即圓周力與徑向力。由此得式中小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm;小齒輪的節(jié)圓直徑，mm；嚙合角，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪=20