番茄采摘机器人.docx

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1、华北理工大学轻工学院QingGongCollegeNorthChinaUniversityofScienceandTechnology毕业设计说明书设计题目：西红柿采摘机的结构及控制系统设计学生姓名：任继浩学号：202024900118专业：机械电子工程班级：202Oq机电1班所属学院：工学院指导教师：单小明副教授2024年5月10日目前中国已成为继美国之后世界第二大加工番茄生产基地，其加工番茄的种植面积约占世界总种植面积的28%。大力发展番茄产业，加快发展步伐，就促使番茄收获实现机械化。番茄收获是农业生产过程中的重要环节，目前大都是人工采收，生产效率低，而番茄成熟季节与棉花成熟季节相同，由于

2、新疆是棉花大省，占用劳动力很多,往往都是因为劳动力不足，影响了番茄的最佳成熟时节，严重影响了番茄的品质，造成了一定的损失!由于进口番茄收获机存在价格昂贵服务周期长和收费高等问题，对我国番茄机械化采收技术的推广和普及造成很大障碍，因此本文设计了一款以西门子PLC为基础的智能番茄采摘机。本文设计的是智能番茄采摘机器人的控制系统，主要包括机器人的规划方案、选择合适的电机并设计相应的电路图、运用STEP-7软件进行机器人控制系统的编写以及利用MCGS触摸屏实现人机交互。经设计，PLC程序已经能够正确的驱动机器人工作。本系统的设计研发能够大大减少劳动力成本，为将来农业的机械化提供了一种新的思路及方法。关

3、键词自走式；收获机；番茄；控制系统AbstractAbstractAtpresent,ChinahasbecometheworldssecondlargestprocessedtomatoproductionbaseaftertheUnitedStates,andtheplantingareaofitsprocessedtomatoesaccountsforabout28%oftheworldstotalplantingarea.Vigorouslydeveloptomatoindustry,acceleratethepaceofdevelopment,promotetomatoharvest

4、mechanization.Tomatoharvestisanimportantlinkintheprocessofagriculturalproduction,atpresentismostlyartificialharvest,lowproductionefficiency,andtomatomatureseasonandcottonmatureseason,becauseXinjiangiscottonprovince,takeupalotoflabor,oftenbecauseoflaborshortage,affectedthebesttomatomatureseason,serio

5、uslyaffectedthequalityofthetomato,causedcertainlosses!Duetotheproblemsofexpensiveservicecycleandhighchargeofimportedtomatoharvester,itcausesgreatobstaclestothepromotionandpopularizationofmechanizedtomatoharvestingtechnologyinChina.Therefore,thispaperdesignsanintelligenttomatopickingmachinebasedonSie

6、mensPLC.Thispaperdesignsthecontrolsystemoftheintelligenttomatopickingrobot,mainlyincludingtheplanningschemeoftherobot,selectingtheappropriatemotoranddesigningthecorrespondingcircuitdiagram,writingtherobotcontrolsystemwithSTEP-7software,andusingtheMCGStouchscreen.Bydesign,thePLCprogramhasbeenabletodr

7、ivetherobotworkingcorrectly.Thedesignanddevelopmentofthissystemcangreatlyreducethelaborcost,andprovideanewideaandmethodforthefuturemechanizationofagriculture.批注WUl:页码毕业设计说明书摘要1Abstract1第1章绪论2LI课题研究目的和意义21.2 国内外番茄收获机研究状况21.3 目前农业采摘机器人存在的问题61.4 研究的内容和方法6第2章基础技术参数的选定12.1 机器人工作的动作要求12.2 机器人采摘机构的技术要求22.3

8、 驱动方式的选型2第3章番茄采摘机器人机械手结构设计13.1 番茄生物学特性与栽培技术13.2 采摘臂机构选型2第4章机械臂传动机构设计14.1 臂关节传动方案设计14.2 机械臂传动关节参数设计2第5章机器人其余部分的设计15.1 小臂与腕部传动方案设计15.2 腕部的设计25.3 末端执行器结构的设计3总结1参考文献1第1章绪论批注WU2:绪论内容太少，另外增加现有的一些结构图，从网上找找很多呢LI课题研究目的和意义番茄是世界上最流行的水果和蔬菜园艺作物之一，不仅有丰富的营养价值，还有各种各样的药用功能，被誉为神奇之果。它有丰富的维生素A原和维生素C,而卫生素A原可以在人体内转变为维生素A

9、它可以促进人体骨骼的生长，防治干眼症，夜盲症等疾病。现代医学研究表明，维生素C摄入量能对控制和提高人体抵抗癌起到一定的作用。同时节果酸和柠檬酸可以增加胃液的酸度，帮助胃的消化，也有调节胃肠的功能。据营养学家研究测定：每人每日食用50-100克新鲜番茄，可以满足人体对多种维生素的需要。目前中国已成为继美国之后世界第二大加工番茄生产基地，其加工番茄的种植面积约占世界总种植面积的28%。新疆是我国最大的加工番茄生产基地，其具有发展加工番茄生产得天独厚的农业资源。昼夜温差大、日照时间长、干燥炎热、病虫害少、独特的自然条件为大规模发展加工番茄产业提供了非常有利的条件，约占中国加工番茄的种植面积的80%

10、左右。2009年新疆番茄种植面积已达158万亩，番茄产量达到744万吨，生产番茄制品101.46万吨。然而，目前新疆的加工番茄普遍采用人工采收，劳动强度大，生产效率低，费时费力，采收费用高，且常由于采收不及时，造成大量的加工番茄腐烂在地里，而正值新疆的秋收季节之时，致使劳动力极为紧缺。但经过十几年的发展，新疆的“红色产业”发展迅猛，产量逐年递增。我国是番茄种植大国，但是无架番茄种植面积小，植株长势没有规律移动枝干容易造成枝干的折断，并且产量低，果实易发生腐烂变质；而大面积种植的方式是在温室大棚中或高架形式种植的，并且种植的品种多，产量高，能够充分提高阳光的利用率，并且灌溉、施肥以及植保起来非常

11、方便，番茄植株之间的行距比较宽阔，适合机械化采摘。大型机械收获番茄，适合于大块田地这种种植模式，而温室大棚和一些小地块的番茄种植，大型机械无法进行采摘，所以用机器人采摘番茄能更好的代替人工，实现自动化的采摘番茄，这是解决上述番茄采摘问题的最好方式。研究番茄机器人，有助于提高番茄的采收效率，降低果实的损失率，达到增加农户收入的目的，同时番茄采摘机器人的智能化研究是现代化农业工程的重要课题。1.2国内外番茄收获机研究状况20世纪60年代美国开始了自动化采摘技术的研究，主要采用机械和气动震摇的方式进行果实的收获，这样做造成收获效率不高，容易损坏果实，且无法进行选择性的收获。20世纪80年代开始，由于

12、计算机技术的飞速发展，推动番茄采摘机器人的图像处理技术和人工智能技术的迅速发展。其中日本、荷兰、美国、意大利、英国，韩国等国家，在机器人采摘方面做了大量的研究，主要是以西红柿、甜橙、苹果、黄瓜、西瓜、草莓为研究对象，成功的做出了多种采摘机器人样机。(1)国外相关领域的研究图1为日本KNODO等人研制的西红柿采摘机器人，它采用三菱RH-6SH5520型四个自由度的工业机器人，四个自由度中三个旋转自由度，一个上下移动自由度。该机械人是在单个果实采摘机器人的基础上研制的。该机器人能够进行整串番茄的采摘，其最大的采摘质量为6kgo末端执行器位置采用光电传感器能够对番茄的果梗进行定位，然后单片机控制机械

13、手的末端执行器动作，利用刀片切断定位的果梗，同时在剪切果梗位置下部末端执行器夹住果梗，易实现更好的夹住整串剪掉的番茄。该西红柿采摘机器人适合在高密度种植的绿色温室大棚中使用,采摘单串西红柿需要15s,而且成功率只有50%,采摘成功率较低。西红柿采摘机器人草莓采摘机器人I一批注WU3:图号例如图1.1西红柿采摘机器人，然后每一章顺着排2004年，美国福尼亚西红柿机械公司制造出了全自动西红柿采摘机，该机已在我国新疆已经得到了应用。在收获时机器前端的割台，将番茄径割断卷入到分选仓中，把番茄从果梗上甩掉，然后在进行番茄的筛选，最终把成熟的番茄选择出来输送到一旁的车中，果梗加上未成熟的番茄经过粉碎，撒到

14、土壤中作为下次的肥料。图二为日本的Hayashi等人开发的三自由度的草莓收获机器人。它由机械手，视觉系统，末端执行器和移动平台组成。机器视觉单元有一个二极管和电荷耦合器件摄像机组成，两侧的摄像机是用来确定成熟果实在三维空间的位置和果实的成熟度，中间摄像机用来检测果梗的位置和倾斜程度，末端执行器包括一个夹持器切梗和反射式光电传感器，缓冲材料粘贴到手指的接触面以使它能够同时夹持和切梗。该机的平均收获成功率为54.9%o采摘成功率较低的原因一是收获过程中容易被其他草莓遮挡而难以实现单个草莓的采摘；二是视觉系统不能准确识别，最终导致机器人不能成功的采摘草莓。图三为日本的Kanae等人研制的樱桃收获机器

15、人。该机器人有4自由度，1个上下移动，3个左右移动的自由度，这样能够实现机械手的末端执行器在樱桃树四周进行采摘，为了更好的实现对樱桃的定位，三维视觉传感器安装在机械臂上，可以随着机械手一起移动，从而减小视觉死角。在视觉传感器获得果实位置后，末端执行器运动至果实所在位置，真空吸尘器通过管道向末端执行器提供一定的负压，将樱桃吸附在真空管口，末端执行器机械指夹住果梗，果实连同果梗一起从树上摘下，送至集果箱，完成一次收获。樱桃收获机器人佛罗里达大学的Mehta等人研制的一种七自由度的柑橘采摘机器人。该系统采用闭环控制可进行及时反馈，同时采用双摄像头，一个安装位置固定，另一个安装在末端执行器的中心位置，

16、随机械手移动。该机器人对机器人在实验室内对柑橘进行随机的采摘实验，采摘成功率达到95%韩国kyungpook大学研制的4自由度的苹果采摘机器人，3个旋转自由度、一个移动自由度。该机器人采用三指夹持器式的末端执行器，内嵌有压力传感器，用以减少苹果的损伤。同时末端执行器下方装有果实收集袋，方便了采摘后苹果的拾取问题，在一定程度上缩短了采摘的时间。总的来说国外的机器人研究还是存在一些问题的，还有很多问题是众多国家共同面临的难题，需要去处理，比如机械手的路径的规划问题、视觉的识别系统、以及机电一体化问题等。（2）国内相关领域的研究我国在果蔬采摘机器人方面的研究起步相对较晚，但是我国的很多相关机构也都做

17、了大量的研究。例如，东北林业大学的陆怀民研制的6自由度的林木球果采摘机械手，该机械手采摘的高度高，作业范围广。如图1-4所示，该机械手在采摘时，停在距离母树3-5m处，机械手对准母树。在控制系统的控制下机械手升起并张开，对准需要采摘的小球果，由于末端采摘爪呈现梳齿状，在工作时把球果梳下来。机械手采摘效率高，一天能采摘50Okg球果，大约是人工的3550倍，且对树本身破坏较小，采净率高。林木球果采摘机器人图为我国自行研发的苹果采摘机器人，该机器人主要由两自由度的移动载体和五自由度的机械手组成，采用履带移动，加装了控制计算机和多种传感器，自带电源箱能长时间户外工作，更加环保，机械手由各自的关节驱动

18、装置进行驱动。苹果采摘机器人西北农林科技大学的崔永杰研制的4自由度的直角坐标草莓采摘机器人。最主要的采摘特点就是具有两个彩色摄像机，一个摄像机用来识别成熟的草莓，并决定草莓采摘的顺序，另一个摄像机用来确定草莓梗的具体位置，方便更好的实现剪切草莓梗，这样起到了很好的识别和定位作用。虽然随着我国人工智能技术的提高和新材料、现代装备制造业等技术的迅猛发展，并且我国投入了大量的资源在农业机器人方面的研究，但相比国外，我国果蔬的机械采摘水平依然很低，大部分的果蔬采摘依然由人工采摘，近年来，我国人口老龄化愈加严重，劳动力供应不足，农业生产的成本也随之增加，因此研究开发功能强大的果蔬采摘机器人显得尤为迫切。

19、1.3目前农业采摘机器人存在的问题虽然很多国家在采摘机器人方面做了大量研究，但是采摘机械人工作起来的可靠程度以及工作效率还有待进一步的提高，也有很多的采摘机械人只是处在研究阶段并没有得到大规模的应用，农业采摘机器人的研究依旧存在不少需要解决的问题：1 .定位和识别不够精准。由于果蔬采摘环境复杂，对于枝叶繁茂的植物，机械手在采摘果实的过程中容易受到枝叶的干扰；环境中的其他干扰信息也会降低机器人识别和定位目标果实的准确率。因此，采摘对象的智能化识别与定位问题有待进一步研究。2 .目前市场上的果蔬采摘机器人的工作效率较低。由于机器人的采摘包括视觉识别、图像处理、自动控制等步骤，所以一个采摘周期常常需

20、要几十秒甚至更久，这远远低于人工采摘所用的时间，要提高果蔬采摘机器人的实用性就必须提高机械手的响应和识别定位的速度。3 .采摘成本高。与工业机器人相比，果蔬采摘机器人结构和控制系统更加复杂，对工作的精度要求更高，而且生产周期短、设备利用率低，因此，其制造、使用和维护成本均比工业机器人高。4 .通用性差。一种机器人只能一种特定的作物作业，各类机器人之间几乎没有通用性。这也直接导致了采摘机器人的采摘成本高。5 .采摘机械手的制造及维修费用高。采摘机械手控制系统及其结构较为复杂，这样就会加大制造成本，另外，机械手用到了机电一体化技术，一旦机械出现故障，维修成本相对较高，对于机械手的使用者来说不易接受

21、6 .果实采摘时间较长且损伤率高。机械手在采摘果实的过程中，不可能像人手那样就行很好的采摘，所以同意造成果实容易的损伤，另外果实的定位以及机械手的避障都会影响果实的采摘时间，因此目前大多采摘机器人的效率不高，例如采摘一个黄瓜需要45s,一串西红柿采摘需要15s,可见提高采摘效率确实是关键一个问题。因此，在很长的一段时间内，人工采摘仍将是番茄收获的主要方式。但是相对于人工收获来说，番茄收获机明显是一个良好的选择，是既可以节约劳动力又可以节约成本的一种机械。L4研究的内容和方法番茄收获机器人需要能够精确识别和定位目标果实，并且处理信息及执行命令的速度也将提升，番茄采摘机器I人（图1.7）的结构需

22、要具备机构部分、视觉识别系统（图1.8）、控制系统及信/批注WU4：对应那个图息处理部分等。番茄收货机器人示意图视觉识别系统结构示意图I本文机器人的采摘系统主要由机械臂、末端执行器、行走系统、视觉传感器以及计算机处理控制系统构成。本课题主要研究采摘机器人的手臂与基座及传动机构。本课题的工作内容如下：(1)设计机器人的基本参数：为了便于设计，首先根据一些相关理论及应用目标，包括：工作机制、额定功率、工作方向、额定速度、驱动模式等；(2)机械臂的机构综合：根据植物生长的条件，对机器人系统进行结构及其尺寸设计，满足采摘等条件J批注WU5:格式(3)手臂与机座的设计研究：通过综合测试得到其性能，并研究

23、其参数，分析其性能。L5本章小结批注WU6:增加一节本章小计，每一章都需要有第2章基础技术参数的选定2.1 机器人工作的动作要求番茄收获机器人工作流程如下框图：图2.1机器人工作流程框图2.L1机器人工作空间分析如图2.2两个视图为手臂触及范围。图示机械手是未经过型综合的机器人，作为机器人设计过程中一个很重要的方面。批注WU7:图不清楚三2.2机器手工作空间与工作环境的几何关系a俯视图b正视图2.2 机器人采摘机构的技术要求在确定机械手各关节的最大行程后，按照规律确定每个动作需要的时间，这样就能确定完成各个动作时的速度，单位用m/s表示。机械手各个动作的完成时间要考虑多种因素，如完成一个采摘动

24、作需要的总时间，以及各个动作是以次还是同时进行等。同时制作各个动作完成时间的分配表，进行多次试验进行比较，得出一个更为合理分配。各种动作时间的分配，除了考虑一般规律的动作的要求，还应该考虑惯性量、工作行程，定位、驱动以及控制方式，精确度等。为确保番茄采摘的质量，必须限定采摘速度及个动作的加速度，初步定在小于lms,这些数据可以由各个关节的电机确定。本研究通过研究后，希望所设计的串型番茄能够达到以下技术要求：D机器人采摘一个周期不超过10S,从识别成熟的番茄完成采摘并到达下一个采摘位置为一个周期；2）果实的损伤率应低于百分之五，这样可以保证番茄能够储藏更久；3）采摘机构运动平稳没有抖动，能够轻松

25、避障，降低机器维修成本；4）机器人小车向前移动的平均速度为1.2ms;5）若按标准大棚种植的植株间距，每隔30Cm停止前进并进行该位置植株番茄的采摘与收集；6）机器人要有在恶劣环境中采摘的能力，如光照不均匀、番茄有遮挡等；2.3 驱动方式的选型在机器人中动力驱动装置是驱动机械手臂的动力元件，农业采摘机器人机械手臂的动力源，按照驱动方式的不同可以分为一下三种：电动机、液压、气压驱动三种基本类型。这三种类型也是现代农业最为常用的三种方式，只是根据需要不同而采取不同的驱动方式，如表3-1所示，本研究对这三种基本驱动方式性能特点进行了比较。表3-1驱动方式I批注WU8:所有表都需要按这样体现，在表格上

26、方写清表号和名字，五号字体加深，表格里边内容5号，后边每张涉及到自行改内容驱动方式电机驱动液压驱动气压驱动输出功率输出功率较大输出功率很大输出功率大控制性能控制精度高,反应比较灵敏，能够精确的控制到位，且能实现连续控制系统利用液体的不可压缩性，控制精度较高，且能到达无极调速，反应灵敏，可实现连续控制由于气体压缩性大，所以其控制精度较低，在高速、高精度控制时难以实现连续控制响应速度很高高较高安全性设备自身无爆炸和火灾的危险，但是直流有刷电动机转动时有火花，在一定条件下可能出现爆炸隐患防爆性较好，用液压油作为传动介质，在一定情况下才会有火灾隐患防爆性好，当设备气压过高时才会出现防爆性问题环保无污染

27、容易漏油，会造成污染噪声污染成本较高液压元件精度要求较高，元件较贵成本较低维修及使用电控元较多，维修较为复杂维修比较方便，但密封元件要求高维修方便由此可见，上述的三种驱动方式有各自的特点。然而针对串型番茄的采摘，要考虑到机械手作业环境的复杂性，机械手在小车上沿着每一陇预先设定轨道运动，液压和气动这两种方式不可能在小车移动的过程中实现长距离的提供能量，电动机驱动不需要长距离的液压管或气管，所以选择电动机驱动是一个很好地选择，电动机驱动时可以在小车上配备大容量的蓄电池，方便为电动机和电控单元提供充足的电量。当蓄电池电量用完时可以更换电池重新充电，这样既方便又快捷，所以综合来说本文选用电动机驱动机械

28、手。第3章番茄采摘机器人机械手结构设计机械手的设计一方面要根据机械设计的原则，另一方面依据番茄种植时农艺的要求，只有机械设计与农艺能好的结合，才能更好的发挥机械的价值。本文研究的番茄采摘机械手，首先要对番茄的生长特性及栽培技术进行了解，方便设计时更好的考虑到番茄的整个特性，使设计出的机械手有更好的适应性。3.1番茄生物学特性与栽培技术番茄的生长特性，栽植模式，季节性，地理位置等因素是机器人结构选型的前提条件，决定着机器人的整体的结构形式和运动形式。番茄的生长特性包括株高、果实特性、结果位置、以及果梗的直径等。本章节通过株高、果实特性、结果位置、以及果梗的直径以及行距、株距等一些数据得出番茄植株

29、的生长范围，作为机械手设计的依据。番茄植株按照分枝的数目多少，将番茄分为有限生长和无限生长两种类型。有限生长型番茄其主颈连续生长3-5个侧颈后不在生长，这些侧颈开始长出花芽，该类型的番茄株高不超过2m,并且以早熟的品种为主。无限生长型番茄植株主芽能够不断的向上生长，株高可以达到2-2.5m,并且植株长势好，果实产量高。为了提高阳光利用率，番茄应该合理变化密植，根据温室内光照条件较弱又不均匀的特点，种植时要注意调整群体结构。根据番茄的生长要求，垄高一般为0.35mo番茄植株生长在0.5m左右，果实分布在0.15左右，番茄行距设置为0.5,株距0.25,以上可作为选择采摘机构参数设计依据。以番茄横

30、向直径为划分指标，番茄依次有大(L)、中(M)、小和樱桃番茄四个等级,番茄规格标准见表3.1o通过统计分析得到，大多数初熟期和半熟期的番茄横轴直径在5585mm范围内，纵轴直径在4875mm范围内，果实重量在150g左右。表3.1番茄规格番茄大（L）/cm中（M）/cm小（三）/cm樱桃番茄/cm尺寸75-735O0(2)估算模数根据模数初选公式求得基座内齿轮的模数范围为：m=(0.016-0.0315)a=(0.016-0.0315)x105=1.68-3.3075取模数m=2。(3)齿轮齿数最终确定了大、小齿轮的齿数分别为Zi、Z2,其计算如下：Z2=Z1Z=90所以两个齿轮齿数分别取Z=

31、15,Z2=90。(4)分度圆直径齿轮分度圆直径的计算方法，由下式求得：d1=mzl=30mmd2=mz2=180mm(5)齿轮齿顶圆直径齿轮齿顶圆直径由下式计算得：DaI=(Z1+2z*)m=(15+21)2=34mmDa2=(Z2+2z*)m=(90+2l)2=184mm(6)齿轮基圆直径齿轮基圆直径由下式计算得：dbi=4cosQ=30Xcos20=28.19db2=d2COSrZ=180XCOS20=169.14mm基座是整个机械臂的支撑部件，基座在平面上旋转可以扩大机械手在水平方向上的工作空间。图4-5为基座及升降机构图。1.二级变速齿轮结构2.电磁制动器3.大臂关节罩4.升降机构5

32、轴承6.防尘罩7.电机外壳图4-5基座及升降机构图如图4-5所示，1是一个二级圆锥圆柱齿轮减速器，允许手臂旋转，而速度改变，大臂可以以相对适当的速度运行。2用于电磁制动，可是机械臂停止运转，使机臂停于所需位置，但不仅尺寸小，关节空间小，具有缓冲、切断功能。3可以提高机器的精度，提高拣选速度。4是提升机构，使机器可以采摘高处的西红柿。5深沟球轴承，主要承受轴向力。6是防尘罩。7在此设计中延长，可以减少长时间机械臂螺旋提升机构的应力，减少惯性矩，电机安装空间更大，多电机冷却有很大帮助批注WU19:应该是内立柱吧如图4-6所示，该柱子内部为空心，能够作为驱动机械臂在水平方向上转动的动力轴，在轴的顶

33、端钻一个螺母孔，使该内立柱能够承担轴向力，腰部及以上传动机构所有的重量都通过丝杠作用于该内立柱。4.2.2 升降动作的传动设计根据传动要求确定升降机构为常见的电动推杆机构，其主要推力传动部件为螺纹丝杠，根据其机械手臂所选材料、以及减速电机的重量和整串果实的最大重量，初步估算升降机构的负载为F=mg=209.8N=198No丝杠的导程S=O-200mm,为了保证机械臂运动的稳定性和采摘效率，上升速度初步定为为V=0.1mso所以可得到传动功率约为P=FV=I98w,根据其作业要求选用满足其性能的减速电机，查相关手册后选用55SZO1型直流伺服电机。其中，螺纹丝杠的参数的具体计算方法如下：1）外螺

34、纹中径d2可以根据下式计算而得：I批注WU20:这部分应该是丝杠吧，丝杠需要设计的话就需要增加丝杠零件图，式中，F一为横向载荷（N）；P一为螺纹副许用压强（Nmm2）,此处取值1.5o算出d2后应按国家标准选取相应的公称直径d及其螺距Po其中值可根据螺母的形式选定：整体式取：L2-2.5,部分式螺母取2.535。在本机构中选取=20因此可算出c22mm取d2=30mmo2）旋合圈数n螺母的高度：H=d2=60mm旋合圈数:=12确定其螺距为5mm,基本牙型高Hl=O.5尸=2.5根机对其工作的安全性能进行校核:P=0.07Pl安全11d2HlpLI齿轮传动参数：确定其传动比为1:10,通过查表

35、确定齿顶高系数；=1,齿形角a=20o3）计算齿轮中心距483(+l)JKf=77.9mmVaHPu/批注WU21:丝杠里边怎么又出现齿轮了，明显不是一个东西，不能写一块啊批注WU22:齿轮设计需哟有齿轮零件图。不然看不到结构和尺寸取。=80。初步估计模数m=(0.016-0.0315),=(0.016-0.0315)x80=1.28-2.52，选取模数m=2o4）小齿轮和大齿轮的齿数按照下式计算:z=727可以取整数Z1=73,Z2=85)齿轮的分度圆直径，由下式得：di=mzi=146mmd2=mz2=16mm6)齿轮的齿顶圆直径，由下式得：Dal=(Zl+2)m=(73+2l)2=150

36、mmDa2=(Z2+2z*)m=(8+2xl)x2=20mm7)齿轮基圆直径由下式计算得：dbi=d1cosa=146cos20=137.19mmdb2=d2cosa-16cos20=15.03mm4.2.3 支撑臂与大臂间的传动机构根据计算出来的结果可知，此处转动角度范用为0180转速约为12.5rmin,-同氤川孙有设计就需要有零件图根据负载确定转距约为T=21.244Nm,电机型号选用154SNoi-Q电机，其转速为130rmin,为了满足其额定的转速，在减速电机的基础上，设计二级圆锥圆柱减速机构进行减速，转速确定传动比为10:1,锥齿轮传动比为5:1,圆柱齿轮传动比为2:1。(1)对减

37、速器的圆柱齿轮设计参数确定，其中心距可以按照如下公式进行计算：a483(u+)3q=33.795AmnaHPu=35mm。1)模数的初步估计为:m=(0.016-0.0315)=(0.016-0.0315)x35=0.56-1.1025取m=lo2)小齿轮大齿轮齿数分别可按下式计算：ZI=2a29.793m(z+l)取4=30,则Z2=五Z=42.5,Z2=42o3)分度圆直径齿轮分度圆直径的计算方法，由下式求得：4=mzl=30mmd2=mz2=42mm4)齿轮齿顶圆直径齿轮齿顶圆直径由下式计算得：DaI=(Zl+2z*)m=(30+2x1)XI=32mmDa2=(Z2+2h：)m=(48+21)1=44mm5)齿轮基圆直径齿轮基圆直径由下式计算得：dbi=cosa=30cos20=28.19mmdb2=&cos。=42xcos20=39.47mm(2)锥齿轮减速器的圆锥齿轮设计参数计算齿轮传动比5:1,选用直齿锥齿轮，则用；=1,c*=0.2,a=20,