体式卷筒卷扬机吨位比较小时，采用整体式较大时，采用分体式装配形式。按照转矩的传递方式来分，常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式二卷筒常用材料此处选取，由表知极限应力,卷筒容绳尺寸参数卷筒节径应满足式中筒绳直径比,是与卷扬机工作级别有关的系数由表选取钢丝绳直径由表知系数则卷筒节径由起重机设计手册及知故卷筒节径圆整为二卷筒容绳宽度式中卷筒直径由表知故,此处取三卷筒边缘直径因建筑卷扬机是属于多层缠绕，为防止钢丝绳脱落，端侧板直径应大于钢丝绳最外层绳圈的直径。端侧板直径的计算公式如下式中最外层钢丝绳绳芯直径，由式算得，其中钢丝绳缠绕层数四缠绕层数式式中为保证钢丝绳不越出端侧板外缘的安全高度该值在单层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径,在多层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径则即,故卷筒缠绕层数，即单层缠绕。则此处取五卷筒转速筒式中为卷筒直径,则筒,六卷筒壁厚由于建筑卷扬机属于中型机械，故取壁厚为,参考机械设计教材七卷筒容绳量卷筒内径内卷筒强度计算卷筒筒壁的强度计算内卷筒Ⅰ卷筒壁外表面均布载荷的确定筒壁自由段中间位置点的挠度弯矩剪力则,筒壁自由段最大挠度位置即式此处弯矩为取缠绕在卷筒上的半圈钢丝绳为研究对象,设钢丝绳与卷筒接触宽度为钢绳缠绕节距,并取夹角ϕ所对应的块微小表面积为,则作用在微面积上的力为微力的合力即为钢丝绳的拉力，对上式积分得卷筒作用于钢丝绳的均布载荷故其中，Ⅱ卷筒壁的应力卷筒壁自由段中间位置的压缩应力和弯曲应力为式筒壁自由段最大压缩应力和弯曲应力为Ⅲ卷筒筒壁的厚度计算卷筒壁的强度按下式计算则筒壁厚度为则又，故满足条件要求。其中钢丝绳的额定拉力卷筒壁环向压缩应力多层缠绕系数，按表选取，选钢丝绳轴向卷绕节距,卷筒材料的许用应力，按表选取因卷筒为铸造卷筒，故按表选取，工作级别。钢丝绳绕出处，卷筒压应力按下式计算局部弯曲应力按下式计算卷筒壁强度条件应满足下述经验公式即式中材料的许用应力材料的强度极限式式式按工作级别选定的系数，见表，取安全系数，取二卷筒端侧板强度计算端侧板轴向推力卷筒筒壁的稳定性估算可采用计算稳定性系数的方法式中稳定弹性,缠绕时弯曲应力较小,但不能承受横向压力金属丝钢丝绳强度较高,能承受高温和横向压力,但挠性较差建筑卷扬机系多层缠绕,更适合选用双捻制金属丝芯钢丝绳种类根据钢丝绳绕成股和股绕成绳的相互方向可分为顺捻钢丝绳和交捻钢丝绳根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为点接触钢丝绳线接触钢丝绳点线接触钢丝绳面接触钢丝绳钢丝绳直径的选择钢丝绳的安全系数计算公式钢丝绳的破断拉力式机工作级别规定的最小安全系数别规定的最小安全系数绳的额定拉力可知此处设计的建筑卷扬机的工作级别为,此处选取级的则由可知最小安全系数料斗容量则料斗盛满混凝土质量故取钢丝绳的额定拉力故整条钢丝绳的破断拉力即钢丝绳的最小破断拉力为,亦即为其最大工作拉力由公式钢丝绳的直径最小应为其中为钢丝绳选择系数，参考表选取此处取为式式式钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒，除产生应力外，还有挤压弯曲接触和扭转等应力，应力情况是非常复杂的。实践表明，由于钢丝绳反复弯曲和挤压所造成的金属疲劳是钢丝绳破坏的主要原因。钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损首先开始断裂，随着断丝数的增多，破坏速度逐渐加快，达到定限度后，仍继续使用，就会造成整根绳的破坏。在正确选择钢丝绳的结构和直径之后，实际使用寿命的长短，在很大程度上取决于钢丝绳在使用中的维护和保养及相关机件的合理配置。钢丝绳在卷筒上的固定方式钢丝绳在卷筒上的固定应保证工作时安全可靠便于检查装拆及调整，且固定处不应使钢丝绳过分弯折。绳端常见的固定方式有压板固定和楔块固定两类。压板和螺钉绳端固定装置钢丝绳绳端从端侧板预留斜孔中引出至板外，通过压板和螺钉把绳端固定。为安全起见，压板数目至少为两个。这种绳端的固定方式，卷筒结构简单，对铸造卷筒及钢板焊接卷筒都适用。设计时应注意斜孔的角度不能太大，般要小于斜孔的边缘处应倒出圆角，以保证钢丝绳平缓地缠绕在卷筒上，避免损伤钢丝绳。斜孔的出绳方向，可根据需要决定。楔形块固定装置钢丝绳通过楔块固定在卷筒上。楔块的斜度通常取，以满足自锁条件。这种绳端的固定方式比较简单，但钢丝绳允许的直径不能太大。钢丝绳固定端承载能力验算国家标准规定，建筑卷扬机钢丝绳在卷筒上的安全圈数不得小于圈。在保留两圈的情况下，应能承受倍的钢丝绳额定拉力。钢丝绳的出绳方向及其偏角卷扬机钢丝绳的出绳方向般为水平方向，并从卷筒下方出绳，这样可以得到比较小的倾翻力矩。但也可以从其他方向出绳，此时，钢丝绳倾斜，必然要产生向上的分力，使地脚螺栓的受力状态发生变化。这种情况下，应在使用说明中给出地脚螺栓锚固的具体数据。卷筒设计计算卷筒结构及常用材料卷筒结构按照制造方式不同可分为铸造卷筒和焊接卷筒建筑卷扬机卷筒大多为铸造卷筒，成本低，工艺性好按照卷筒缠绕层数的不同可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒建筑卷扬机主要使用多层缠绕的卷筒。按照卷筒内部是否有筋板，可分为带筋板卷筒和不带筋板卷筒按照结构的整体性，卷筒可分为整体式卷筒和分性系轮机交流伺服电机等。考虑到步进电机通过改变脉冲频率来调速。能够快速启动制动，有较强的阻碍偏离稳定的抗力。又由于这里的位置精度要求并不高，而步进电机在机器人无位置反馈的位置控制系统中得到了广泛的应用。这里选定步进电机为驱动电机，考虑到在实际的选择中应考虑到定的裕度。这里选用的是杭州日升生产的永磁感应子式步进电机型号步距角度电压相数电流静转矩空载运行频率转动惯量齿轮齿条传动的校核这里齿轮齿条的传动是按照结构联系上来设计的，故这里对齿轮进行弯曲强度校核接触强度校核。其参数为齿轮直径，齿宽为，模数为，齿数为。前面也对驱动力矩做出估计并给出转速，，。这里参考机械设计里的带式输送机减速器的高级级齿轮传动设计进行校核。由于这里的齿条可以理解为半径无穷大的圆柱齿轮，故不存在疲劳强度是否符合要求，对齿条的强度无需校核，这里只需校核齿轮的弯曲疲劳强度接触疲劳强度。选定齿轮类型精度等级材料这里以直齿圆柱齿轮齿条传动。该焊接机器人速度不高，故选用级精度。由表选择齿轮材料为调质，硬度为，齿条材料为钢调质，硬度为，二者材料硬度差为。按齿面接触强度校核按照公式进行校核确定公式内的各计算数值计算载荷系数根据，级精度，由表查得动载系数由表查得使用系数直齿轮，调质，及。查表的由表查的级精度小齿轮相对支承非对称布置时，将数据带入后得由,计方案选择功率估计电机选择校核。第四章结论对该集装箱波纹板三自由度焊接机器人进行了方案设计，并对机构进行运动学逆解，证明该方案可行，能够满足集装箱波纹板焊接的要求，能够提高在直线段与在波内斜边段的焊缝成形的致性，提高集装箱的生产质量。完成了车体结构设计车体结构方案的比较与选择驱动电机功率的估计计算与选择齿轮齿条传动的接触疲劳强度与弯曲疲劳强度校核。还有摆动关节驱动电机的选择。其它方面车轮与选用导轨的匹配设计，关节间的联接匹配设计。这些都是直接在图纸上设计出来了。查图得故载荷系数。齿宽系数。由表查得材料的弹性影响系数。由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限。由式计算应力循环次数。由图查得接触疲劳系数。计算接触疲劳许用应力取失效概率，安全系数，由式得由于这里是齿轮齿条传动，故可认为传动比计算将上面计算的各项数据带入式得而这里设计该传动的齿轮半径，显然满足接触疲劳强度。按齿根弯曲疲劳强度校核这里按照公式进行校核确定公式内各计算数值由图查得齿轮的弯曲疲劳强度极限由图查得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由式得计算载荷系数查取齿形系数由表查得查取应力校正系数由表可查的得计算而这里设计的是，显然满足弯曲疲劳强度，故校核结果符合要求。结论综上，所设计的齿轮参数符合要求，校核完毕。摆动关节电机选择考虑到摆动关节体式卷筒卷扬机吨位比较小时，采用整体式较大时，采用分体式装配形式。按照转矩的传递方式来分，常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式二卷筒常用材料此处选取，由表知极限应力,卷筒容绳尺寸参数卷筒节径应满足式中筒绳直径比,是与卷扬机工作级别有关的系数由表选取钢丝绳直径由表知系数则卷筒节径由起重机设计手册及知故卷筒节径圆整为二卷筒容绳宽度式中卷筒直径由表知故,此处取三卷筒边缘直径因建筑卷扬机是属于多层缠绕，为防止钢丝绳脱落，端侧板直径应大于钢丝绳最外层绳圈的直径。端侧板直径的计算公式如下式中最外层钢丝绳绳芯直径，由式算得，其中钢丝绳缠绕层数四缠绕层数式式中为保证钢丝绳不越出端侧板外缘的安全高度该值在单层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径,在多层缠绕中应不小于倍的钢丝绳直径则即,故卷筒缠绕层数，即单层缠绕。则此处取五卷筒转速筒式中为卷筒直径,则筒,六卷筒壁厚由于建筑卷扬机属于中型机械，故取壁厚为,参考机械设计教材七卷筒容绳量卷筒内径内卷筒强度计算卷筒筒壁的强度计算内卷筒Ⅰ卷筒壁外表面均布载荷的确定筒壁自由段中间位置点的挠度弯矩剪力则,筒壁自由段最大挠度位置即式此处弯矩为取缠绕在卷筒上的半圈钢丝绳为研究对象,设钢丝绳与卷筒接触宽度为钢绳缠绕节距,并取夹角ϕ所对应的块微小表面积为,则作用在微面积上的力为微力的合力即为钢丝绳的拉力，对上式积分得卷筒作用于钢丝绳的均布载荷故其中，Ⅱ卷筒壁的应力卷筒壁自由段中间位置的压缩应力和弯曲应力为式筒壁自由段最大压缩应力和弯曲应力为Ⅲ卷筒筒壁的厚度计算卷筒壁的强度按下式计算则筒壁厚度为则又，故满足条件要求。其中钢丝绳的额定拉力卷筒壁环向压缩应力多层缠绕系数，按表选取，选钢丝绳轴向卷绕节距,卷筒材料的许用应力，按表选取因卷筒为铸造卷筒，故按表选取，工作级别。钢丝绳绕出处，卷筒压应力按下式计算局部弯曲应力按下式计算卷筒壁强度条件应满足下述经验公式即式中材料的许用应力材料的强度极限式式式按工作级别选定的系数，见表，取安全系数，取二卷筒端侧板强度计算端侧板轴向推力卷筒筒壁的稳定性估算可采用计算稳定性系数的方法式中稳