同位素膠囊自動分裝系統設計論文說明書

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1、畢業設計說明書題 目:同位素膠囊自動分裝系統的設計 學院(直屬系): 機械工程學院 年級、 專業: 姓 名: 學 號: 指 導 教 師: 完 成 時 間: 目 錄摘要 11 引言 11.1 課題的來源與研究的目的和意義 31.2 本課題研究的主要內容 62 同位素膠囊自動分裝系統的三維設計 62.1 Solidworks設計基礎72.2 草圖繪制 82.3 基準特征，參考幾何體的創建 92.4 拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建 92.5 工程圖的設計 102.6 裝配設計 113 同位素膠囊自動分裝系統的設計 123.1 系統方案布局圖的確定 123.2 系統的工作原理 124 機械傳動部分的選型

2、計算 184.1 驅動電機的選型計算 194.2 同步帶傳動的選型計算 234.3 滾珠絲桿傳動的設計計算 245 各重要組成部分的強度校核 265.1 機架強度的校核 275.2 轉軸強度的校核275.3 軸承強度的校核 28總結 29致謝 30參考文獻 31摘 要 當今社會，機械工業是一個國家的重要產業，機械工業的發展無時不刻都在影響著國家經濟的發展，人類的進步離不開機械工業的發展。在全球經濟發展的大環境下，中國各個行業被其他國家的先進技術影響的同時，越來越多的外國企業和品牌傳播到中國已經成為現實。在新的市場需求的推動下，對同位素膠囊自動分裝系統進行改良和優化是當務之急。有大型同位素膠囊自

3、動分裝系統生產設備企業對設備的安全指標的有著一定生產的嚴格要求。在生產設備的企業，充分考慮到在設備運行中可能出現的問題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當操作設備的現象等。國內同位素膠囊自動分裝系統設備的研發及制造要與全球號召的高效經濟、安全穩定主題保持一致。同位素膠囊自動分裝系統的發展與人類社會的進步和科學技術的水平密切相關。 本次設計是關于同位素膠囊自動分裝系統的設計，通過對傳統的同位素膠囊自動分裝系統結構進行了改進和優化，使得此種類型的同位素膠囊自動分裝系統的使用范圍更廣泛，更加靈活，并且對今后的選型設計工作有一定的參考價值?！娟P鍵詞】同位素膠囊自動分裝系統、設計、結論Abstract F

4、or a lot of special places, like the risk is very big, or we are difficult to reach, such as disarm bombs, unknown corresponding domains such as detection, probing deep of more dangerous situation usually need to implement the robot.Its a main part of robot for micro pedipulator, walking robots and

5、more than six feet, compared to the Eight Legged Robot, because of strong bearing capacity, good stability, which the meritss is simple construction, So, a large number of researchers around the world, start This paper mainly to the four bar mechanism as the main execution elements to design of micr

6、o walking the whole scheme of the four bar mechanism. Its principle is diagonal synchronization, leg activity by the structure of the crank rocker, front leg movements around the same, it detailed performance curve characteristics of the connecting rod,when the curve trajectory diagonal straight lin

7、e segment, the robot is stationary, the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking 【Key words】The manufacturing process,the location, clamping, the process1引言1.1 課題的來源與研究的目的和意義 由于機械工程的知識總量已經遠遠超越個人掌握所有，一些專業知識是必不可少的。但是過度的專業知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技術的進步和整個塊的

8、技術，提高外部條件變化的適應能力。封閉的專業知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協調困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎理論，拓寬領域，對專業合并的分化。機械工程可以增加產量，提高勞動生產率，提高生產的經濟效益為目標，并研制和發展新的機械產品。在未來，新產品的開發，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環境污染作為一個超級經濟目標和任務。機器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務?，F代機械工程機械和機械設備創造出更多、更精美的越來越復雜，很多幻想成為過去的現實。人類現在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，

9、數十億光年的密切觀察，細胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學已經開始加強，并部分代替人腦科學，這是人工智能。這一新的發展已經顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續創造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復雜的工作，從而促進手功能。又一方面實踐促進人腦智力。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進和平行進化。 大腦和手之間的人工智能和機械工程的近似關系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機械制造。在過去，各種機械離不開人類的操作和控制，反應速度和運算精度的進化是非常緩慢的大腦和神經系統，人工智能將消除這種限制。相互促

10、進，計算機科學和機械工程進展之間的平行，將在更高層次的新一輪發展的開始使機械工程。在第十九世紀，機械工程的知識總量仍然是有限的，大學在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀成為一門獨立的學科。在第二十世紀，隨著機械工程和知識增長的發展開始分解，機械工程專業，有分支機構。在第二十世紀中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰結束時達到的峰值。由于機械工程的知識總量已經遠遠從個人掌握所有，一些專業是必不可少的。但是過度的專業知識使分割，視野狹隘，可以查看和統籌大局和全球工程和技術交流，縮小范圍，新技術的進步和整個塊的技術，外部條件變化的適應能力差。封閉的

11、專業知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協調困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎理論，拓寬領域，對專業合并的分化。綜合職業分化和發展知識循環過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業和專業知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學科和項目作為一個整體，從而形成一種相互強烈的集體工作。綜合和專業水平。有機械工程全面而專業的沖突；在綜合性工程技術也有綜合和專業問題。在人類所有的知識，包括社會科學，自然科學和工程技術，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專業性的問題。1.2 本課題研究的主要內容 本論文主要研究運用SolidWorks對同位素膠

12、囊自動分裝系統進行設計。在設計過程中，了解SolidWorks的各種功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內。當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產力的實體模型設計系統。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至今已經擁有位于全球的辦事處，并經由300家經銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產品。1997年，Solidworks被法國達索（Dassault Systemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。SolidW

13、orks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統。由于技術創新符合CAD技術的發展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數十乃至數百項的技術創新，公司也獲得了很多榮譽。該系統在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統評比第一名。從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎。其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業雜志CADENCE連續4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩定和創新三

14、大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。 由于SolidWorks出色的技術和市場表現，不僅成為CAD行業的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創造了CAD行業的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續獨立運作，成為CAD行業一家高素質的專業化公司。SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業中最具競爭力的CAD產品。 由于使用了Windows

15、OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術。SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據世界上著名的人才招聘網站檢索，與其它3D CAD軟件相比，SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，

16、這一事實說明了越來越多的工程師和設計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強大，易于操作，界面人性化，技術創新，組件繁多是SolidWorks的五大特點。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設計時能夠為用戶提供不同的設計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設計過程中降低設計的錯誤以及提高產品質量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統，同時對每個工程師和設計者，

17、乃至整個機械行業提供了良好的發展基礎。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，由于技術創新符合CAD技術的發展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數十乃至數百項的技術創新，公司也獲得了很多榮譽。該系統在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統評比第一名；從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業雜志CADENCE連續4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創新、活力和簡明。至

18、此，SolidWorks所遵循的易用、穩定和創新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術和市場表現，不僅成為CAD行業的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創造了CAD行業的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續獨立運作，成為CAD行業一家高素質的專業化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業中最具

19、競爭力的CAD產品。由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。 據世界上著名的人才網站檢索，與其它3D CAD系統相比，與SolidWor

20、ks相關的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業雇傭SolidWorks人才。據統計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內的著名大學已經把SolidWorks列為制造專業的必修課，國內的一些大學（教育機構）如哈爾濱工業大學、清華大學、浙江工業大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應用SolidWorks進行教學。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks有功能強大、易學

21、易用和技術創新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 SolidWorks在現今社會階段逐漸廣泛應用，并且SolidWorks公司對中國市場重點開發，日后SolidWorks應用將會更加完善，更加普遍。通過前文對SolidWorks的深入了解后，往后會對SolidWorks進行個別應用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學分析等。2 同位素膠囊自動分裝系統的三維設計熟悉Solid

22、Works的工作環境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作環境中文件的打開、保存、導入等基本操作，掌握三維建模流程。2.1草圖繪制掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應用幾何約束；熟練應用陣列、實體轉換等草圖繪制工具；能綜合應用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。2.2 基準特征-參考幾何體的創建清楚明白基于特征的建模方式、參數化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法；靈活運用坐標系的建立方法；能根據建模需要綜合

23、應用各種參考幾何體。2.3拉伸、旋轉、掃描和放樣特征建模靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉也正建立三維模型。綜合應用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。2.4工程圖設計靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種注釋的方法。2.5裝配設計靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用SolidWorks智能裝配技術；靈活運用裝配體零部件的狀態和

24、屬性控制，并能夠在裝配體中設計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。3 同位素膠囊自動分裝系統的設計3.1 同位素膠囊自動分裝系統的方案布局圖的確定本次設計的同位素膠囊自動分裝系統采取的方案是：本次所設計的同位素膠囊自動分裝系統通過滾珠絲桿傳動推動膠囊體槽運動到蠕動泵位置，然后對同位素膠囊進行分裝，分裝完成后，伺服電機反轉，在滾珠絲桿螺母副的滾珠螺母的帶動下運動到合蓋工位，對同位素膠囊自動分裝系統進行組合從而形成整個膠囊，如此循環。其具體方案布局圖如下： 3.2 同位素膠囊自動分裝系統的工作原理 本次

25、設計的同位素膠囊自動分裝系統的理念是經濟，快速，并且分裝質量高，效率快。該系統通過滾珠絲桿傳動推動膠囊體槽運動到蠕動泵位置，然后對同位素膠囊進行分裝，分裝完成后，伺服電機反轉，在滾珠絲桿螺母副的滾珠螺母的帶動下運動到合蓋工位，對同位素膠囊自動分裝系統進行組合從而形成整個膠囊，如此循環。4 機械傳動部分的選型計算4.1 驅動電機的選型計算 已知整個設備上工件與零件的重量，我們取總重量為200Kg，滾珠絲桿轉動速度為12r/min。即： 具體的電機設計計算如下:1、確定運行時間本次設計加速時間 負載速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，電機轉速3.負載慣量左右水平運動電機慣量總慣量4.電機

26、轉矩啟動轉矩必須轉矩S為安全系數，這里取1.0。根據以上得出數據，我們選用直流無刷電機型號為92BL-A，此無刷直流步進電機廠家為南京森宇機電的產品。根據電機的特性曲線以及參數表如下：根據計算和特性曲線以及電機基本參數表，我們選用電機型號為92BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.37KW，額定轉矩為75N.m，最大轉矩為80N.m，額定轉速為 3000r/min。外形尺寸80x80x148，電機輸出軸徑為16mm。4.2 同步帶傳動的選型計算(1)傳動名義功率P_=0.37kW(2)主動輪轉速n1=1500rmin，從動輪 =350rmin(3)中心距a=100mm左右(4)工作情

27、況， 24小時運轉求設計功率P=K0 Pm=0.42= 0.8Kw，式中Ko為載荷修正系數由設計功率0.8Kw 和n =1500rmin，由查得帶的型號為L型，對應節距P =9.525mm（1）選擇小帶輪齒數由小帶輪轉速n=1500r/min，L型帶，查表得小帶輪最小許用齒數 Z1=14，則大帶輪齒數 Z2= i Z1，其中i= n1n2=1500350=4286Z2=428614=60取標準帶輪齒敦=60（2）確定帶輪節圓直徑dI=Pb Z1/=42.736mmd2= Pb Z2/=182mm（3）確定同步帶的節線長度L，L= 2acos +(d2+d1 )2+( d2-d1)180式中：

28、=sin-1 (d2-d1)/2a =0218；126 (以a=100mm代入) 則L =150.54 選擇最接近計算值的標準節線長(見表4)L=160.20mm（4）計算同步帶齒數zZb=Lp/Pb=160.20/9.525=17（5）傳動中心距n的計算a=Pb( Z2-Z1)2zcos式中： inV =314l6 inV=tg-用逐步逼近法計算，=1351 8(弧度)代入上式得出a=102.45與精確計算結果相似。最后測量裝置同步帶選用L型同步帶P= 9.525mmZB=17， L,= 15020ram b= 25.4mm同步帶輪： Z1=14，Z2=60，dI=Pb Z1/=42.736

29、mmd2= Pb Z2/=182mm4.3 滾珠絲桿傳動的設計計算 在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經濟性。這種材料的特性是機械，機械部分應在正常工作條件下，其物理和化學性能，是保證其可靠性的基礎。一般的機械零件，主要考慮的是材料的機械性能；而非金屬材料零件，還應考慮對零件性能的環境效應。根據零件選擇的力學性能，首先要對工作條件的正確分析，形狀和大小和應力狀態，結合這類零件的主要失效形式，對原發性和繼發性失效抗力指標的實際使用中，由于物質基礎。1) 絲桿螺母強度的校核計算 滾動螺旋傳動主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動摩擦較大，所以磨損失效的主要形式?；境叽纾ㄖ?/p>

30、徑滾珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。滾珠絲桿驅動力較大，還應檢查滾珠絲桿和螺母的螺紋強度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發生；自鎖螺釘的要求，檢查自鎖螺釘；傳動精度，應檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應力的精度；滾珠絲桿長徑比大，應檢查其穩定性，以防止軸心受壓失穩；長滾珠絲桿轉速也應該檢查的臨界轉速，以防止過大的橫向振動。設計應根據驅動型，工作條件和失效模式，選同的設計標準，無需逐一檢查。表2.1螺旋傳動的常用材料螺旋副材料牌號應用范圍滾珠絲桿Q235、Q275、45、50材料不經熱處理，使用于經常運動，受力不大，轉速較低的傳動40Cr、65Mn、T12、40WMn、18

31、CrMnTi材料需經熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉速較高的重要傳動9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl材料需經熱處理，以提高其尺寸的穩定性，適用于精密傳導螺旋傳動螺母ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5材料耐磨性好，適用于一般傳動ZCuAl9FeNi4Mn2ZCuZn25Al6Fe3Mn3材料耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內孔澆注青銅或巴氏合金（1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應按額定靜載荷選

32、用。 載荷性質系數為1動載荷硬度影響系數， =1最大軸向載荷定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉速 n/min由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數計算，見表2.6所示：表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數名 稱符 號計算公式和結果（mm）螺紋滾道公稱直徑20螺 距5接觸角鋼球直徑3.175螺紋滾道法面半徑偏心距螺紋升角滾珠絲桿滾珠絲桿外徑滾珠絲桿內徑滾珠絲桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內徑（外循環）螺母長度Ln33（2）傳動效率計算 （2.23）式中：摩擦角；絲桿螺紋升角。（3）剛

33、度驗算，滾珠絲桿受工作負載P引起的導程的變化量 （2.24）Y向所受牽引力大，故應用Y向參數計算（N） （cm） () (材料為45鋼) （）所以 （cm）絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。所以導程誤差 查表知C級精度的絲桿允許誤差6，故強度足夠。2) 梯形絲桿螺母的設計計算 滾動螺旋傳動主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動摩擦較大，所以磨損失效的主要形式?；境叽纾ㄖ睆綕L珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。螺桿驅動力較大，還應檢查螺桿和螺母的螺紋強度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發生；自鎖螺釘的要求，檢查自鎖螺釘；傳動精度，應檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應力的

34、精度；螺桿長徑比大，應檢查其穩定性，以防止軸心受壓失穩；長螺桿轉速也應該檢查的臨界轉速，以防止過大的橫向振動。設計應基于。的類型，工作條件和失效模式，選擇不同的設計標準，無需逐一檢查。表2.1螺旋傳動的常用材料螺旋副材料牌號應用范圍螺桿Q235、Q275、45、50材料不經熱處理，使用于經常運動，受力不大，轉速較低的傳動40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi材料需經熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉速較高的重要傳動9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl材料需經熱處理，以提高其尺寸的穩定性，適用于精密傳導螺旋傳動螺母ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5材料耐磨性好，適用于

35、一般傳動ZCuAl9FeNi4Mn2ZCuZn25Al6Fe3Mn3材料耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內孔澆注青銅或巴氏合金立向絲桿的設計 （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應按額定靜載荷選用。 載荷性質系數為1動載荷硬度影響系數， =1最大軸向載荷定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環絲桿副尺寸系列

36、W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數計算，見表2.6所示： 表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數名 稱符 號計算公式和結果（mm）螺紋滾道公稱直徑20螺 距5接觸角鋼球直徑3.175螺紋滾道法面半徑偏心距螺紋升角螺桿螺桿外徑螺桿內徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內徑（外循環）螺母長度Ln33（2）傳動效率計算 （2.23）式中：摩擦角；絲桿螺紋升角。（3）剛度驗算，滾珠絲桿受工作負載P引起的導程的變化量 （2.24）Y向所受牽引力大，故應用Y向參數計算（N） （cm） () (材料為45鋼) （）所以 （cm）絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。所以導程誤差 查表知C級精度

37、的絲桿允許誤差6，故剛度足夠。（4）穩定性驗算，由部件自重產生的使絲桿回轉的扭矩為式中G移動部件自重 S導程（cm）逆傳動效率，由于滾珠絲桿副的正傳動效率和逆傳動效率近似相等，因此，一般用正傳動效率代替。N.cm可知110BF004反應式步進電動機帶動絲桿螺母副時不會發生逆向傳動 。 （5）軸承的選擇，初選6002，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預期壽命為5000h，絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=200N.查手冊可知道2002的基本額定負載Cr=4.32kN,基本額定負載荷Cor=2.50Kn。為了能安裝方便本次設計中6002軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號為

38、UCFU203軸承。Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38；當量負載的計算P=200N可算得軸承壽命6 （2.25）溫度系數=1，載荷系數=1，UCFU203軸承座，壽命指數為=3得（h）所以該軸承適合。3) 滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉轉速也有所不同。（1） 固定-固定，適用于高速，高精度； （2）固定軸承適用于中高速，高精度；（3）支持，中速的支持，精度；（4）固定-自由，低速度，精度，短軸螺釘本次設計中絲桿螺母的固定方式如下所示：4)滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離（1）為了提高滾珠絲杠副的精度和使用壽命，

39、通過滾珠絲桿的軸向力對滾珠絲桿的影響，保證軸承的受力均勻，避免傾覆力。（2）反逆向的滾珠絲杠驅動器對效率高，應在電機功率的考慮，和逆螺旋傳動由于其成分的重量（尤其是驅動在垂直方向上，當逆方法）可以用來防止動力傳動電機，蝸輪自鎖：切割離合器，等。（3）在行程兩端的滾珠絲杠應該旅游保護裝置，以防止滾珠絲杠過程的沖擊和影響精度，使用壽命甚至損壞。（4）防止熱變形對定位精度的絲杠熱變形精度的重要影響。熱源不僅是摩擦熱產生的螺絲，和其他機械零件熱時，滾珠絲桿的熱膨脹和伸長率。因此有必要對熱源的因素，控制熱源的措施，也可用于預拉伸，強制冷卻，減少滾珠絲桿伸長的熱變形的影響。（5）水平螺旋，而造成彎曲變形的

40、軸，是影響齒距累積誤差的因素，會導致不均勻的載荷螺母。螺桿的設計需要考慮到螺桿的材料和它的強度的問題。（6）密封圈是重要的密封氣體和液體的標準件，所以密封圈的防塵措施是必須要考慮的。滾珠絲杠螺母安裝在防塵圈的兩端，以避免螺釘外露，但還需要滾珠絲桿選擇保護裝置。（7）合理的潤滑是減小驅動力矩的重要環節，提高傳動效率，延長滾珠絲桿的使用壽命，接觸面和油膜減振效果，降低傳動噪音和塵土等雜物在螺旋洗。所以你想注入潤滑脂。螺母和油孔，用戶可以擰入水口，其他合適的潤滑油的使用。（8）的預緊力的正確選擇，滾珠絲杠廠一直需要調整預緊力要求，嚴禁自行拆卸滾珠滾珠絲桿零件，以免影響準確性。非沖擊管和拔除，以免球塞

41、，運行平穩。（9）推薦的大型軸承的使用適用于數控機床為了提高傳動剛度。（10）內循環滾珠絲杠，滾珠絲杠必須兩端的齒和一端連接了至少一個螺紋，所有圓螺紋底徑尺寸小于D2，否則無法安裝螺母。（11）外循環滾珠滾珠絲桿位置，最好是放在滾珠絲桿軸以上插管。（12）加工螺紋，外圓直徑大于1的外徑最好不要螺釘。5 各重要組成部分的強度校核5.1 機架強度的校核 機架的選擇根據整個系統的總重量來定，方管機架受力分析得出，由分析得出底架在平衡狀態下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。見下圖： 即物料和底架上面的所有零部件等等給的壓力為G=20000N（10000Kg）+(1000X20N)=300

42、00N; 根據方管承載力計算公式：M=Pac/L(M：彎矩，P集中力，a集中力距支座距離，c集中力距另一支座距離，L跨度，L=a+c) （僅用于截面) f=M/W材料的許用應力（彈性抗拉強度/安全系數）。M=Pac/L=11960xL，本次設計初定L為1000mm則M=13456N.M，初定方管為140x58x6。計算W得出折算后位270Mpa查的普通碳素結構鋼Q235A的抗拉強度為375500Mpa，由于270Mpa遠遠小于375Mpa，所以初定方管滿足要求。5.2 轉軸強度的校核軸的強度計算一般可分為三種：1）按扭轉強度或剛度計算；2）按彎扭合成強度計算；3）精確強度校核計算。當軸的支撐位

43、置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設計中的帶傳動對軸的力，其作用點取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。由于本設計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉強度，是根據扭轉強度設計，應校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉產生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產生作用力時，僅是一個經驗數據。在這里，假設圓

44、錐篩為實心，對軸的作用力取其重力的。 篩的材料為不銹鋼，密度是=7.38/,錐篩大端直徑為D=，小端直徑是d=360，H=1140，h=510，所以錐篩的體積即0.2;所以,篩的重力約為 故取G=3846.5N。軸徑是按扭轉強度初步設計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿 足，那么別的軸徑肯定滿足；根據軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應力集中，表面狀態，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據許用彎曲應力校核的，即由彎矩產生的彎曲應力不超過許用彎曲應力，一般計算順序是先畫出軸的空

45、間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩圖和轉矩圖應用公式繪出當量彎矩圖，式中是根據轉矩性質而定的應力校正系數。對于不變的轉矩，??；對于脈動的轉矩，??；對于對稱循環的轉矩取。是材料在對稱循環應力狀態下的許用彎曲應力；是材料在靜應力狀態下的許用彎曲應力；是材料在脈動循環應力狀態下的許用彎曲應力；在錐篩的設計過程中，軸的材料為45#鋼，其基本參數為，；應滿足 下列條件： 或 W為軸的抗彎截面系數；軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。具體受力情況如下圖：由

46、材料力學的相關知識可得： 解得： 由 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉矩如下：轉矩圖如下：=；所以，=所以當量彎矩圖為：可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據軸的校核條件可以算出：；即： 所以：根據校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 5.3軸承的較核 軸承的選用在以上的說明中已經給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為22218CK/W33+H318，其基本參數為主要是額定載荷：C=240000N， =322000N，e=0.23,Y=2.5,，假定軸承的壽命為3年，每天工作10小時，一年工作300天，所以軸承的基本額定動載荷可按一下公式進行計算： C=其中：C基本額定動載

47、荷計算值，N； P當量動載荷，按式計算，為軸承所受徑向載荷，軸向動載荷，X為徑向動載荷系數，Y為軸向動載荷系數； 壽命因數，按表7-2-8選??； 速度因數，按表7-2-9選??； 力矩載荷因數，力矩較小時=1.5,力矩較大時=2; 沖擊載荷因數,按表7-2-10選取; 溫度系數,按表7-2-11選取;軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷;由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等沖擊）,=;1.0；因為軸向載荷=0，即，所以當量動載荷即， ,所以此軸承選的合適,能滿足要求?？?結 在最近的一段時間的畢業設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與

48、啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度本文所設計的是同位素膠囊自動分裝系統的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。致謝 直到今天，論文總算完成了，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親

49、愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹的治學態度，創新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類同位素膠囊自動分裝系統的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，

50、不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家?！緟⒖嘉墨I】1張福學編著.同位素膠囊自動分裝系統技術及其應用.北京：電子工業出版社，2000。2何發昌著，邵遠編著.同位素膠囊自動分裝系統的原理及應用.北京：高等教育出版社，1996。3宋學義著. 同位素膠囊自動分裝系統速查手冊. 北京：機械工業出版社，1995.3。4陳奎生著. 氣與氣壓傳動. 武漢：武漢理工大學出版社，2008.5。5SMC（中國）有限公司. 同位素膠囊自動分裝系統實用氣動技術. 北京：機械工業出版社，2003.106徐

51、文燦著. 同位素膠囊自動分裝系統系統設計. 北京：機械工業出版社，1995。7曾孔庚.同位素膠囊自動分裝系統的發展趨勢. 機器人技術與應用論壇。8壽慶豐 機械設計1999年第3期，第3卷。9高微,楊中平,趙榮飛等.同位素膠囊自動分裝系統臂結構優化設計. 機械設計與制造2006.1。10孫兵,趙斌,施永輝.同位素膠囊自動分裝系統的研制. 中國期刊全文數據庫。11馬光,申桂英.工業機器人的現狀及發展趨勢. 中國期刊全文數據庫2002年。12李如松.同位素膠囊自動分裝系統的應用現狀與展望. 中國期刊全文數據庫1994年第4期。13李明.單臂回轉式同位素膠囊自動分裝系統設計.制造技術與機床2005年第7期。14李杜莉，武洪恩，劉志海.同位素膠囊自動分裝系統的運動學分析. 煤礦機械2007年2月15成大先主編.機械設計手冊（第三版）.北京：化學工業出版社，1994。16Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space.