1、無人值守餐廳自動傳菜系統設計作 者 姓 名 專 業 機械設計制造及其自動化指導教師姓名 專業技術職務 講師 目 錄摘 要1第一章 緒論31.1機器人的發展現狀31.2無人值守餐廳前景51.3課題的研究目的及意義51.4設計內容、現有條件6 第二章 總體方案72.1 傳菜智能餐車總體機構72.2 傳菜智能餐車總體尺寸選擇8第三章 主要部件的選擇及結構設計93.1電動機的選擇93.2 同步帶的選擇93.3 軸承的選擇103.4 驅動軸的結構設計113.5 驅動軸支撐架的設計133.6 智能餐車x軸運動設計143.7 智能餐車z軸運動設計153.8 智能餐車y軸運動設計16 第四章 主要部件的校核及

2、計算184.1驅動軸的校核計算184.2齒輪的校核計算19參考文獻23致 謝24摘 要畢業設計課題研究的對象是無人值守餐廳自動傳菜系統。無人值守餐廳的運營模式是顧客通過自動門進入餐廳，在前臺預交一定費用領取智能餐卡，然后通過自動點菜機點菜，點菜完成后系統會提示顧客的餐桌號和等待時間。稍后送菜機器人會攜帶餐點停至該顧客餐桌前，將餐盤推至餐桌上，之后機器人返回，繼續工作。本設計課題的重點就是對送菜機器人的設計及自動傳菜系統的設計。自動傳菜系統的設計需要考慮機構在x,y,z軸方向上的運動，運用所學的知識，構思結構，進行創新，讓其實現上述功能。主要運用減速器，凸輪來實現。結構設計需要用軟件cad進行繪

3、圖，畫出結構的裝配圖，重要結構的零件圖。還有餐廳的總體布局圖。將所設計的機構放在預定的軌道上，機器人能平穩的將菜放在預定餐桌上，然后自動將菜放下，返回起始點，就驗證了設計的正確性。傳菜系統的結構設計，需要考慮結構的實用性，安全性，平穩性，節能性。關鍵詞：無人值守餐廳 機器人 減速器 凸輪abstract graduation project design study focuses on unmanned automatic transfer food restaurant system.unattended mode of operation of the restaurant is tha

4、t customers walk through the automatic doors into the restaurant 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 completion of the order ,order system will show the customers table and waiting time later, and send food robo

5、ts will stop to the customers with meals table and will 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.automatic transmission dish system design need

6、 to consider institutions in the x, y, z axis movement, apply the knowledge, construct the structure and create new idea to achieve these functions. the main method is to use gear, cam to achieve.cad design software is used to draw the structure of the assembly drawing, part drawings and important s

7、tructure of the overall layout of the restaurant map. it can be properly 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 pantr

8、y system should consider the practicality of the structure, security, stability and energy efficiency.key words: unattended restaurant; robot; reducer; cam 第一章 緒 論 1.1機器人的發展現狀 首先介紹一下機器人產生的背景，機器人技術的發展，應該說是一個科學與技術共同發展的一個綜合性的結果，也同時，為社會經濟發展產生了一個重大影響的一門科學技術。它的發展歸功于在第二次世界大戰中，各國加強了經濟的投入，就加強了本國的經濟的發展。 另一方面它

9、也是生產力發展的需求的必然結果，也是人類自身發展的必然結果，那么人類的發展隨著人們這種社會發展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發展過程中的一個客觀需要。那么什么是機器人呢？人們一般的理解是類似于人的機器，機器人是具有一些類似人的功能的機械電子裝置，或者叫自動化裝置，它仍然是個機器，它有三個特點，一個是有類人的功能，比如說作業功能，感知功能，行走功能，還能完成各種從動作，它還有一個特點是根據人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的

10、機器或機械電子裝置。但完整的更為深遠的機器人定義來看，應該更強調機器人智能，所以人們又提出來機器人的定義是能夠感知環境，能夠有學習、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機器。那么這給機器人提出來更高層次的要求，展望21世紀，機器人將是一個與20世紀計算機的普及一樣，會深入地應用到各個領域，在21世紀的前20年是機器人從制造業走向非制造業的發展的一個重要時期，也是智能機器人發展的一個關鍵時期。 在發達國家中，工業機器人自動化生產線成套設備已成為自動化裝備的主流 及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線，以保證產品質量，提高生產效率，同時避免了大

11、量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。機器人技術是具有前瞻性、戰略性的高技術領域。國際電氣電子工程師協會ieee的科學家在對未來科技發展方向進行預測中提出了4個重點發展方向，機器人技術就是其中之一。 1990年10月，國際機器人工業人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業機器人國際標準大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業機器人分為四類：順序型。這類機器人擁有規定的程序動作控制系統；沿軌跡作業型。這類機器人執行某種移動作業，如焊接。噴漆等；遠距作業型。比如在月球上自動工作的機器人；

12、智能型。這類機器人具有感知、適應及思維和人機通信機能。 日本工業機器人產業早在上世紀90年代就已經普及了第一和第二類工業機器人，并達到了其工業機器人發展史的鼎盛時期。而今已在第發展三、四類工業機器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機器人發展重點有：低成本技術、高速化技術、小型和輕量化技術、提高可靠性技術、計算機控制技術、網絡化技術、高精度化技術、視覺和觸覺等傳感器技術等。 根據日本政府2007年指定的一份計劃，日本2050年工業機器人產業規模將達到1.4兆日元，擁有百萬工業機器人。按照一個工業機器人等價于10個勞動力的標準，百萬工業機器人相當于千萬勞動力，是目前日本全部勞動人口的15%。

13、 我國工業機器人起步于70年代初，其發展過程大致可分為三個階段：70年代的萌芽期；80年代的開發期；90年代的實用化期。而今經過20多年的發展已經初具規模。目前我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務于國內諸多企業的生產線上；一批機器人技術的研究人才也涌現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術；工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術；運動學和軌跡規劃技術；弧焊、點焊及大型機器人自動生產線與周邊配套設備的開發和制備技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平

14、。 一個國家要引入高技術并將其轉移為產業技術（產業化），必須具備5個要素即5m:machine/materials/manpower/management/market。和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發展工業機器人的根本動力就在于要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以，我國工業機器人起步晚發展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現工業自動化，提高社會生產效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發展工業機器人產業，引進國外技術和設備，培養人才，打開市場。日本工業機器人產業的輝煌得益于本國政府的鼓勵政策，我國在十一五綱要中也體現出了對發

15、展工業機器人的大力支持。進入21世紀機器人的發展更加迅速，機器人涉及的領域更是空前龐大。不像早期，機器人只能用于高端領域，現在機器人不僅用于工業生產，更走進了人們的居家生活。例如家用吸塵機器人、園林修剪機器人、廚師機器人等等。1.2無人值守餐廳前景十年前，誰都不會想到電腦會這么快走進人們的生活。現在機器人正好比十年前的電腦，在我們日常生活中充當著神秘角色。但是在不久的將來，機器人肯定會走進千家萬戶。而無人值守餐廳正好比一個大的機器人。顧客通過自動門進入餐廳，在前臺預交一定費用領取智能餐卡，然后通過自動點菜機點菜，點菜完成后系統會提示顧客的餐桌號和等待時間，稍后送菜機器人會攜帶餐點停至該顧客餐桌

16、前，將餐盤推至餐桌上，之后機器人返回廚房，繼續后續工作。就餐結束后，顧客只需在前臺自助刷卡結賬即可，結賬后餐桌會自動旋轉，使得餐余和餐具一并落入回收管道，同時回收系統啟動，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生產沼氣。這一切都是自動化。有人質疑，對于餐廳不需要這么麻煩，雇幾個員工一切都解決了。現在在中國，人力資源比較豐富，勞動力廉價。但是在發達國家，工人的工資越來越高。所以，在不久的將來，使用機器人將節約很大的成本。也許過不了十年，無人值守的智能餐廳將成為服務行業的主流。1.3課題的研究目的及意義課題的來源：競賽項目。選題的目的和意義：隨著科技的發展進步，機器人已經走

17、進了人們的生產和生活。家用吸塵機器人已經誕生，工業機器人更是比比皆是。但餐飲行業的機器人服務卻很少。為了打造一款具有世紀特色的新型快餐餐廳，讓人們的生活變得更加舒適快捷，對智能餐廳進行研究設計。進入21世紀，人力資源越來越緊缺。這在很多發達國家已經證實。而我們打造的無人值守餐廳實現了餐廳服務和顧客就餐的自動化，提高了效率。還具有訂餐、打包等功能，增加了服務的靈活與多樣性，作品體現了當今社會低碳環保的時尚和潮流。智能餐廳是一個完整的系統，需要團隊合作共同完成。我負責智能餐廳自動送菜系統的設計。采用自動送菜系統的優點：1）節約了人力資源2）送菜方便快捷3）提高了工作效率1.4設計內容、現有條件設計

18、內容：設計一自動傳菜系統。要求（1）外形尺寸（長*寬*高）控制在450*450*450mm以內，送菜運行速度2m/s，載荷：15kg；推菜速度0.5m/s，載荷：5kg。（2）送菜機構電機為電容啟動單相齒輪減速電機，雙向傳動，帶剎車，帶電子調速；推菜機構電機為電容啟動單相齒輪減速電機，雙向傳動，帶剎車，帶電子調速。（3）工作環境良好，每天工作時間20小時，每半年檢修一次，設計壽命5年。現有條件：設計參數要求，計算機，繪圖機，繪圖軟件，設計手冊 第二章 總體方案2.1 傳菜智能餐車總體機構經過反復研究討論，決定用智能車代替傳統的帶傳動實現自動傳菜功能。智能小車結構簡單，體積小，方便快捷，便于維修

19、。通過cad軟件進行設計，設計完成后的主視圖如圖2.1.1所示。 圖2.1.1主視圖便于看清設計的整體結構圖，圖2.1.2為左視圖。圖2.1.2左視圖 上面兩張圖片為智能餐車的裝配圖，通過圖片大體了解餐車的結構。2.2 傳菜智能餐車總體尺寸選擇傳菜系統做成智能車，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，為了將餐飲安全平穩的放在桌子上，餐車高度加回收裝置地面高度不應超過790mm。同時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、

20、寬度為420mm。智能餐車在固定軌道上行走，對長度要求不嚴格。但為了美觀，決定將餐車的長度也定為420mm。第三章 主要部件的選擇及結構設計3.1 電動機的選擇 智能餐車需要用到三臺電動機，一臺用于帶動驅動軸，一臺通過帶傳動帶動凸輪使升降板上下運動，最后一臺也是通過帶傳動使頂板整體運動。電動機都選擇r系列斜齒輪硬齒面減速電機。電動機的選擇，要根據靜功率，適用的機構運動速度等來選擇。 傳菜機構和升降機構中的電動機要求很低，它的載荷極小，相對于一般選用的電機基本可以忽略不計。但是餐車運動速度有要求，為2m/s。根據行走輪速度來選電機，最后再進行校驗。它的傳送比約為1:1，行走輪直徑d=150mm，

21、所以行走輪輪的轉速n=2000/1504r/s。根據傳送比，可得電動機的輸出轉速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，型號為rf 32r17，他的功率為0.18kw，輸出轉數240r/min。3.2同步帶的選擇 考慮到智能餐車的工作環境是餐廳。餐車本身必須干凈整潔并且不能有異味。決定用電動機帶動同步帶輪進行傳動，結構如圖3.3.1：圖3.2.1傳動裝置同步帶輪傳動是由一根內周表面設有等間距齒的封閉環形膠帶和相應的帶輪所組成。運動時，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運動和動力，是一種嚙合傳動，因而具有齒輪傳動、鏈傳動和平帶傳動的各種優點 。 同步帶按材質可分為

22、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。同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，可精密傳動,傳動平穩，能吸震，噪音小，傳動速比范圍大，一般可達110，允許線速度可達50m/s，傳動效率高，一般可達9899。傳遞功率從幾瓦到數百千瓦。結構緊湊還適用多軸傳動，張緊力小，不需潤滑，無污染，因而可在不允許有污染和工作環境較為惡劣的場合下正常工作。考慮到同步帶傳動具有傳動平穩，噪音小，效率高，不需要潤滑，無污染的優點，將其用于智能餐車的送菜機構。3.3軸承的選擇選用軸承時，首先是選擇軸承類型。軸

23、承所受載荷的大小、方向和性質，是選擇軸承類型的主要依據。而此處的軸承需要同時承受徑向載荷及軸向載荷。角接觸球軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨承受軸向載荷。能在較高轉速下正常工作。由于一個軸承只能承受單向的軸向力，因此一般成對使用。承受軸向載荷的能力與接觸角有關。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，機構代號70000c，基本額定動載荷比1.01.4。另外軸承的工作環境是密封的，防止灰塵、水、酸氣和其他雜物進入。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。在軸承蓋內放置軟材料與轉動軸直接接觸而起密封作用。如圖3.3.1所示。圖3.3.1軸承與軸

24、承蓋3.4驅動軸的結構設計 軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結構的因素較多，且結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。設計時，必須針對不同情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構都應滿足：軸和裝在軸上的兩件要有準確的工作位置；軸上的兩件應便于裝拆和調整；軸應具有良好的制造工藝性等。擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結構設計的前提，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案就是預定出軸上主

25、要零件的裝配方向、順序和相關關系。如圖圖3.4.1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安裝，左端只裝軸承及其端蓋。這樣就對各軸端的粗細順序做了初步安排。擬定裝配方案時應考慮幾個方案，進行分析比較與選擇。圖3.4.1為了防止軸上零件受力時發生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空裝的要求外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。 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使周德直徑增大，而且軸肩處因截面突變而引起應力集中。另外軸肩

26、過多時也不利于加工。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。滾動軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內圈端面得高度，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確可靠的定位，軸肩處的過渡圓角半徑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范圍見表3.1.1。非定位軸肩是為了加工和裝配方便而設置的，其高度沒有嚴格的規定，一般取為12mm。表3.1.1軸和零件上的倒角和圓周尺寸的常用范圍直徑d6-1010-1818-3030-5050-808

27、0-120120-180cr0.50.60.80.81.01.01.21.62.02.02.52.53.03.0軸承端蓋用螺釘或榫槽與箱體連接而使滾動軸承的外圈得到軸向定位。在一般情況下，整個軸向定位也常利用軸承端蓋來實現。1、 零件的周向定位周向定位的目的是限制軸上零件與軸發生相對運動。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、 各軸段直徑和長度的確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。初步確定軸的直徑時，通常還不知道支反力的作用點，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

28、體載荷及其引起應力來確定軸的直徑。但在進行軸的結構設計時，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。在實際設計中，軸的直徑亦可憑設計者的經驗去定，或參考同類機器用類比的方法確定。有配合要求的軸段，應盡量采用標準直徑。安裝標準件部位的軸徑，應取為相應的標準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，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應取為相應的標準值及所選配合公差。為了使齒輪軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸

29、段前應采用較小的直徑。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制出錐度；或在同一軸段的兩個部位上采用不同的尺寸公差。確定各軸段長度時，應盡可能使結構緊湊，同時還要保證零件所需的裝配圖或調整空間。軸的各段長度主要是根據各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來確定的。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯軸器等零件相配合部分的軸段長度一般應比輪轂長度短2-3mm。3、 軸的結構工藝性軸的結構工藝性是指軸的結構形式應便于加工和裝配軸上的零件，并且生產率高，成本低，軸的結構越簡單，工藝性越好。因此，在滿足使用要求的前提下，軸的結構形式應盡量簡化。為了便于裝配零件并去掉毛刺軸段應制出

30、45的倒角；需要磨削加工的軸段，應留有砂輪越程槽；需要切制螺紋的軸段，應留有退刀槽。它們的尺寸可參考標準或手冊。為了減少裝夾工件的時間，同一軸上不同軸段的鍵槽應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生產率，軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽寬度和退刀槽寬度等應盡可能采用相同的尺寸。通過上面的討論也可以進一步說明，軸上零件的裝配方案對軸的結構形式起著決定性的作用。3.5 驅動軸支撐架的設計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3.5.1所示。 主視圖 側視圖圖3.5.1支架下端與地板相連，上端支撐頂板，將零件連成整體。底板的結構如圖3.5

31、.2所示。圖3.5.2底板底板上開有四個槽，是給行走輪留的空間，周圍開有螺釘孔，與護板、支撐架相連。護板俯視圖如圖3.5.3所示。 圖3.5.3護板3.6 智能餐車x軸運動設計為了實現餐車在x軸上的運動，結構如圖3.5.1所示。圖3.6.1（一） 餐車在x軸上的運動就是電動機帶動帶輪運動，帶輪帶動軸轉動，軸帶動兩端輪子轉動，實現餐車運動。3.7 智能餐車z軸運動設計 餐車把餐飲平穩的放在餐桌上，然后自動收回。要想完成這個功能，就需要有一個升降裝置。餐飲放在餐盤上，餐盤的主視圖如圖3.7.1所示。圖3.7.1餐盤此處工作原理和叉車形似，餐盤相當于托盤，升降機構相當于叉車，桌子充當了貨架。升降機構

32、整體升起，將餐盤托起。托盤上升的最高點離桌面10mm，然后升降機構下降15mm，這樣餐盤已經放在餐桌上，升降機構最頂端的插板也離開餐盤5mm，插板厚度為11.5mm，這時與餐桌和餐盤都處于非接觸狀態，能夠很好的收回。這就是升降機構要完成的任務，升降機構總體布局圖如圖3.7.2所示。圖3.7.2(1） 同步帶輪（二）凸輪（三）升降板（四）升降板支架 工作機理是電動機帶動同步帶輪轉動，同步帶輪帶動軸轉，軸帶動凸輪轉動，從而實現升降板的上下運動。升降板的俯視圖如圖3.7.3。 圖3.7.3升降板1處連有小輪子，輪子放在升降板支架的槽內，升降支架不僅起到了支撐作用，同時也保證了升降板的平衡，使餐盤能夠

33、平穩的升起。同時，1處連有小輪子也能減少升降板與支撐架之間的摩擦。使升降板上下運動的凸輪結構如圖3.7.4。圖3.7.4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。3.8智能餐車y軸運動設計 智能餐車在y軸上的運動利用了減速器原理。具體布局圖如圖3.8.1圖3.8.1假設同步帶輪1往前轉動。工作原理是電動機帶動同步帶輪轉動，同步帶輪帶動軸轉動，小車往前運動，同時齒輪2往前轉動，帶動齒輪3往后轉動，齒輪3帶動齒輪4往前轉動，同理齒輪5往前轉動，帶動齒條6往前運動，從而使最上面板再次往前運動。小車在固定的軌道上行走，確定運動的唯一性。第四章 主要部件的校核及計算4

34、.1 驅動軸的校核計算軸的設計準則是滿足軸的強度或剛度要求，必要時還應校核軸的震動穩定性。進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當的選取其許用應力。對于承受扭矩的軸，應按扭轉強度條件計算；這種方法是只按軸所收的扭矩來計算軸的強度。軸的扭轉強度條件為式中，扭轉切應力，mpa； t軸所受扭矩，n.mm； 軸的抗扭截面系數，mm； n軸的轉速，rmin； p軸傳遞的功率，kw； d計算截面處軸的直徑，mm 許用扭轉切應力，mpa由上式可得根據上式確定軸的直徑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、2

35、0q272、35（1cr18ni9ti）4540cr、35simn、38simnmo 3cr13/mpa15-2520-3525-4535-55149-126135-112126-103112-97 智能餐車的軸材料為45號鋼。應當指出，當軸截面上開有鍵槽時，應增加軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。對于直徑d大于100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增加5%7%；對于軸徑d小于100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%7%；有兩個鍵槽時，應增大10%15%。然后將軸徑圓整為標準直徑。應當注意，這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用軸段的最小直徑。在進行軸的設計時還要進行軸的剛度校核計算，軸在載荷作用下

36、，將產生彎曲或扭轉變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至會喪失機器應有的工作性能。因此，在設計有剛度要求的軸時，必須進行剛度的校核計算。由于智能餐車在z軸上力很小，故不用校核。4.2 齒輪的校核計算 齒輪機構及其設計齒輪機構是在各種機構中應用的最為廣泛的一種傳動機構。它依靠輪齒齒廓直接接觸來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并且有傳遞功率范圍大、傳遞效率高、傳動比準確、使用壽命長、工作可靠等優點。對齒輪整周傳動而言，不論兩齒輪的齒形如何，其平均傳動比總等于齒數的反比，即為了提高輪齒的抗折斷能力，可采取下列措施：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力集

37、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）采用合適的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝措施對齒根表層進行強化處理。對高速、輕載及精度不高的齒輪傳動，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蝕的能力。齒面硬度應為250350hbs。智能餐車齒輪材料選擇牌號45，熱處理方法為調質，強度極限為650，屈服極限360，齒芯部硬度217255hbs。1、齒輪傳動的計算載荷為了便于分析計算，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受載荷進行計算。沿齒面接觸線單位長度上的平均載荷p（單位為n/mm)

38、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，在實際傳動中，由于原動機及工作機性能的影響，以及齒輪的制造誤差，特別是基節誤差和齒形誤差的影響，會使法向載荷增大。此外，在同時嚙合的齒對間，載荷的分配并不是均勻的，即使在一對齒上，載荷也不可能沿接觸線均勻分布。因此在計算齒輪傳動的強度時，應按接觸線單位長度上的最大載荷，即計算載荷進行計算。即式中，k為載荷系數；、l的意義和單位同前。計算齒輪強度用的載荷系數k，包括使用系數,動載系數、齒間載荷分配系數及齒向載荷分布系數，即2、輪齒的受力分析進行齒輪傳動的強度計算時，首先要知道輪齒上所受的力，這就需要對輪齒傳動

39、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，為了計算方便，將法向載荷在節點p處分解為兩個相互垂直的分力，即圓周力與徑向力。由此得 式中小齒輪傳遞的轉矩，n.mm;小齒輪的節圓直徑，mm；嚙合角，對標準齒輪=203、齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算的基本公式，4、 齒輪傳動設計參數的選擇壓力角的選擇由機械原理可知，增大壓力角，輪齒的齒厚及節點處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利于提高齒輪傳動的彎曲強度及接觸強度。我國對一般用途的齒輪傳動規定的標準壓力角為等于20。但增大壓力角并不一定對傳動有利。對重合度接近2的高速齒輪傳動，推薦采用齒頂高系數為1-1.2，壓力角為16到18的齒輪

40、，這樣做可增加齒輪的柔性，降低噪聲和動載荷。齒數z的選擇若保持齒輪傳動的中心距a不變，增加齒數，除能增大重合度、改善傳動的平穩性外，還可減小模數，降低齒高，因而減少金屬切削量，節省制造費用。另外，降低齒高還能降低滑動速度，以減少磨損及膠合的危險性。但模數笑了，齒厚隨之減薄，則要降低輪齒的彎曲強度。不過在一定的齒數范圍內，尤其是當承載能力主要取決于齒面接觸強度時，以齒數多一些為好。閉式齒輪傳動一般轉速較高，為了提高傳動的平穩性，減小沖擊振動，以齒數多一些為好，小齒輪的齒數可取為=17-22.為使輪齒免于根切，對以=20的標準直齒圓柱齒輪，應取17小齒輪齒數確定后，按齒數比可確定大齒輪齒數。為了使各個相嚙合齒對磨損均勻，傳動平穩，與一般應為互質數。3. 齒寬系數的選擇由齒輪的強度