毕业设计
1.前言
1.1 选题背景及意义
1.1.1 国内外研究现状
目前国内的码垛设备厂的专业化程度还不高，很多企业是兼业生产。只有上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市有专业厂较多。长期以来，包装生产线只是把物料包装好，后续的搬运工作完全由搬运工人完成。造成这种局面的原因有很多，但主要是由于我国生产力水平较低，劳动力便宜，科研技术人才缺乏。随着知识经济时代的到来，这种局面必将会被打破。总的来说，我国码垛设备制造工业经过近20年的努力，在数量、质量、水平方面均有较大的进展，为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当、独立完善的码垛设备生产系统奠定了坚实的基础。但要想在未来的国际竞争中占有一席之地，还必须要出自身缺点和不足，特别是要出与北美、日本、西欧等国家的差距。 现在，码垛机已经获得日益广泛的应用。随着组装运的发展，向货板上装货呈现出自动化的发展趋势，出现了码垛机，完成硬纸箱、塑料箱、油桶等物品堆放与自动搬运等操作。特别是自动仓库的出现，更加速了码垛机的广泛应用。
1.1.2 选题的目的及意义
在现在市场上，码垛机的种类较多，而本次课题针对太阳能热水器成品的码垛进行设计。通过结构改进，提高其码垛性能，并以此加深、巩固所学基础知识，并将知识有机的整合到一起，提高自己的设计水平和动手能力。
1.2 方案设计及论证
码垛机工作时，伺服电机通过同步齿形带带动导轨架进行水平移动，机械手将成品从生产线取下，同时伺服电机通过同步齿形带带动滚珠丝杠螺母副带动机械手竖直运动，将产品整齐地码在架子上。
设计参数：
1.码垛高度：3m
2.导轨架移动速度：1.5m/s
3.生产能力：5垛/小时
4.货物尺寸：宽500-800mm，长800-2000mm
首先，应满足机器的功能要求，如传递功率大小、转速和运动形式。此外，还应满足工作平稳、传动效率较高、传动距离远、结构简单、工艺性好、使用维护方便等特点。 常用传动方案有3种：
1.带传动：① 结构简单，适用于两轴中心距较大的传动场合；② 传动平稳，能缓冲、减振，噪声低；③ 同步齿形带能保证精确的传动比等。
一般情况下，我们选择Y系列三相交流一步电动机。但是对于频繁启动、制动和反转的场合（如起重机），我们应该选择起重或冶金用YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）三相交流异步电动机。由于本次设计需要精确伺服控制，因此我们选择伺服电机。电动机的结构形式有开
启式、防护式和防爆式等，而电机的安装形式则可以根据防护要求进行选择。
确定电动机的功率标准时，我们需要以额定功率来表示电动机的容量。所选用电动机的额定功率应不小于所需工作机要求的功率Pd。工作机要求的电动机功率Pd可以通过以下公式计算得到：Pd = Pw/η，其中Pw为工作机所需输入功率，单位为kw；η为电动机至工作机之间传动装置的总效率。总传动效率的计算公式为：η=η1×η2×η3×η4.其中，η1、η2、η3、η4分别为联轴器、减速器、带传动的效率和轴承的传动效率。通过查阅机械设计手册（表1-7），我们可以得知各部分的传动效率。十字滑块联轴器的效率为0.97~0.99，减速器（摆线针轮减速器）的效率为0.94，同步带传动的效率为0.95~0.98，滚动轴承的效率为0.98.因此，总传动效率η为0.85~0.89.根据公式Pd=Pw/η，我们可以得到所需电机的功率范围为4.83kw~5.06kw。
在确定电动机转速时，我们需要考虑工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围。通过查阅手册，我们可以得知同步带传动带速可达50-100m/s，最大传动比为imax=10.一般展开式摆线针轮减速器传动比推荐值为i=11.因此，减速器的传动比范围分布的合理范围为11.综合考虑，总传动比i的合理范围为11-12.因此，我们选择电机的转速其合理值为2000r/min。为
了实现精确的伺服控制，我们应该选择同步转速为2000r/min，额定功率为5kw的型号为HC-SFS-502的伺服电机，其参数如表1.1所示。
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