買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 編號 無錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 四自由度棒料搬運機械手設(shè)計 信機 系 機械工程及其自動化 專業(yè) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：講 師） （職稱： ） 2013年 5月 25日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 無錫 太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 四自由度棒料搬運機械手設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果，除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用、表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學(xué) 號： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 無錫 太湖學(xué)院 信 機 系 機械工程及其自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 、 題目 四自由度棒料搬運機械手設(shè)計 、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 機器人工程是近二十多年迅速發(fā)展起來的，目前已應(yīng)用與許多生產(chǎn)領(lǐng)域。由目前的發(fā)展狀況看，在可預(yù)見的將來它將在生產(chǎn)中扮演越來越重要的角色。本機械手就是基于此并為提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，減輕工人勞動強度而設(shè)計的。在某些勞動條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機械手代替人力勞動。在社會不斷發(fā)展的今天，機器人在工業(yè)現(xiàn)場中的應(yīng)用也越來越廣泛，用機器的力量代替人力，而將人類從繁重的體力勞動中解放出來是歷史發(fā)展的 趨勢。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： 機械手類型 四自由度圓柱坐標型 抓取重量 2由度 4個（ 2個回轉(zhuǎn) 2個移動） 底座 長 290轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角 240 手臂升降機構(gòu) 長 550降運動，升降范圍 400手臂伸縮機構(gòu) 長 826縮運動，伸縮范圍 270缸驅(qū)動，活塞位置控制 氣爪旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)角 180度，氣缸驅(qū)動，行程開關(guān)控制 1、機械手的總體設(shè)計，包括型式選擇、基本參數(shù)確定、 總體布置與主要結(jié)構(gòu)設(shè)計。并繪制整體裝配圖。 2、機械手傳動機構(gòu)的設(shè)計，包括滾珠絲杠的選擇，諧波齒輪減速器參數(shù)的確定。 3、機械手各種電機的選擇。包括機械手手臂升降步進電機的選擇，機械手底座回轉(zhuǎn)驅(qū)動電動機的選擇。 4、機械手各氣動件的設(shè)計計算。 5、設(shè)計說明書一份。 6、所有非標零件需畫出零件圖。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 、接受任務(wù)學(xué)生： 機械 92 班 姓名 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2013 年 5 月 25 日買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要 在社會不斷發(fā)展的今天，機器人在工業(yè)現(xiàn)場中的應(yīng)用也越來越廣泛，用機器的力量代替人力，而將人類從繁重的 體力勞動中解放出來是歷史發(fā)展的趨勢。 近十幾年來，機器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。 在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動化機床控制，計算機系統(tǒng)，機器人等。而工業(yè)機器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。 本設(shè)計的機械手是基于提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，減輕工人勞動強度而設(shè)計的。在某些勞動條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機械手代替人力勞動。 本設(shè)計為四自由度圓柱坐標型工業(yè)機械手，其工作方向為兩個直線方向和兩個旋轉(zhuǎn)方向。 本設(shè) 計中的四自由度棒料搬運機械手，主要是針對質(zhì)量少于 2圓形棒料的搬運。通過氣爪手指的不同選擇可滿足直徑小于 60棒料的搬運。 在控制器的作用下，機械手執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線并把工件翻轉(zhuǎn)過來這一簡單的動作。 關(guān)鍵詞： 四自由度；機械手；搬運； 工業(yè)機器人 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V in at Its In in as to of at t in so to do a of It is of at of is is 0to it in of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . . V 目 錄 . 緒論 . 錯誤 !未定義書簽。 業(yè)機器人的技術(shù)與發(fā)展 . 1 設(shè)計中的四自由度棒料搬運機械手所實現(xiàn)的功能 . 2 設(shè)計中的四自由度棒料搬運機械手設(shè)計的意義 . 2 2 機械手的總體設(shè)計 . 3 計要求 . 3 械手的組成 . 3 方案的擬定 . 4 器人的工作空間 . 4 械手驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 . 5 械手驅(qū)動器 . 5 械手傳動機構(gòu) . 5 3 機 械手的傳動設(shè)計 . 7 珠絲杠的選擇 . 7 波齒輪減速器參數(shù)的確定 . 8 4 機械手的各電機選擇 . 12 械手手臂升降步進點擊的選擇 . 12 械手底座回轉(zhuǎn)驅(qū)動電動機的選擇 . 14 5 機械手各氣動件的設(shè)計計算 . 18 爪夾緊力的起算與氣爪的選擇 . 18 爪夾緊力的要求 . 18 徑的確定 . 19 程的確定 . 20 缸的動速度 . 20 動氣缸的選擇 . 21 臂伸縮氣缸的選擇 . 22 6 機器人控制系統(tǒng)的設(shè)置 . 26 械手控制器的選擇 . 26 械手控制系統(tǒng)的特點及對控制功能的基本要求 . 26 制系統(tǒng)的總體設(shè)計 . 27 7 手臂驗算與機械手參數(shù) .未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 臂平衡的驗算 . 29 械手參數(shù) . 30 8 結(jié)論與展望 . 錯誤 !未定義書簽。 論 . 錯誤 !未定義書簽。 足之處及未來展望 . 錯誤 !未定義書簽。 致 謝 . 32 參考文獻 . 33 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 業(yè)機器人的技術(shù)與發(fā)展 機器人（又稱機械手，機械人，英文名稱： 在人類科技發(fā)展史上其來有自，早在三國時代，諸葛亮發(fā)明的木牛流馬即是古代中國人的智能結(jié)晶。隨著近代的工業(yè)革命，機器產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展成為近代工業(yè)的主要支柱。 機器 人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機械手、機械臂的開發(fā)與制作，也是為了以機械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險。但近十幾年來，機器人的開發(fā)不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。 工業(yè)機器人是典型的機電一體化高技術(shù)產(chǎn)品。在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，它對于提高生產(chǎn)自動化水平，提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，改善工人勞動條件的作用日見顯著。不少勞動條件惡劣、生產(chǎn)要求苛刻的場合，工業(yè)機器人代替人力勞動已是必然的趨勢。 工業(yè)機器人是一種機體獨立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度 高的自動操作機械 。 主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。 工業(yè)機器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運動速度，可以搬運更重的東西，而且定位精度相當高，它可以根據(jù)外部來的信號，自動進行各種操作 。 工業(yè)機器人的發(fā)展，由簡單到復(fù)雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代： 第一代工業(yè)機器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機 構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。 第二代工業(yè)機器人是帶感覺的機器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機器人要復(fù)雜得多，這種機器人從 1980 年開始進入了實用階段，不久即將普及應(yīng)用。 第三代工業(yè)機器人即智能機器人。這種機器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用。 世界上工業(yè)機器人萌芽 于 50 年代的美國，經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，已被不斷地應(yīng)用于人類社會很多領(lǐng)域，正如計算機技術(shù)一樣，機器人技術(shù)正在日益改變著我們的生產(chǎn)方式。 進入 90 年代，世界機器人工業(yè)繼續(xù)穩(wěn)步增長，每年增長率保持在 10%左右，世界上已擁有機器人數(shù)量達到 70 萬臺左右， 1992、 1993 年世界機器人市場曾一度出現(xiàn)小的低谷，近年除日本外，歐美機器人市場也開始復(fù)蘇，并日益興旺。與全球機器人市場一樣，中國機器人市場也逐漸活躍， 1997 年上半年，我國從事機器人及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)的單買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 位已達 200 家，研制生產(chǎn)的各類工業(yè)機器人約有 410 臺， 其中已用于生產(chǎn)的約占 3/4。目前全國約有機器人用戶 500 家，擁有的工業(yè)機器人總臺數(shù)約為 1200 臺，其中從 40 家外國公司進口的各類機器人占 2/3 以上，并每年以 100 150 臺的速度增加。 從機器人的應(yīng)用與發(fā)展來看，在很多方面工業(yè)機器人代替人力勞動已是必然的趨勢，工業(yè)機器人將來必定有廣闊的發(fā)展前景。 設(shè)計中的四自由度棒料搬運機械手所實現(xiàn)的功能 本設(shè)計中的四自由度棒料搬運機械手，主要是針對質(zhì)量少于 2圓形棒料的搬運。 本設(shè)計中的機械手有四個自由度，由底座的旋轉(zhuǎn)，手臂的升降 ，手臂的伸縮，手爪的旋轉(zhuǎn)組成。本設(shè)計中的機械手是一種通用型棒料搬運機械手。通過氣爪手指的不同選擇可滿足小于直徑 60棒料的搬運。 通過示教再現(xiàn)或程序的直接控制 可實現(xiàn)在機械手工作范圍內(nèi)把棒料從指定點搬運到另一指定點，并把棒料翻轉(zhuǎn)過來。通過對機械手的相應(yīng)控制還可實現(xiàn)對棒料的排列。 設(shè)計中的四自由度棒料搬運機械手設(shè)計的意義 機器人工程是近二十多年迅速發(fā)展起來的，目前已應(yīng)用與許多生產(chǎn)領(lǐng)域。由目前的發(fā)展狀況看，在可預(yù)見的將來它將在生產(chǎn)中扮演越來越重要的角色。本機械手就是基于此并為提高勞動生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量 和經(jīng)濟效益，減輕工人勞動強度而設(shè)計的。在某些勞動條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機械手代替人力勞動。在社會不斷發(fā)展的今天，機器人在工業(yè)現(xiàn)場中的應(yīng)用也越來越廣泛，用機器的力量代替人力，而將人類從繁重的體力勞動中解放出來是歷史發(fā)展的趨勢。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 2 機械手的總體設(shè)計 計要求 要求：本畢業(yè)設(shè)計要求學(xué)生掌握機器人或工業(yè)機械手的結(jié)構(gòu)及工作原理，實現(xiàn)機械手的上升、下移、左移、右移抓緊和放松等多個自由度，完成一四自由度搬運機器人設(shè)計，要求所設(shè)計機器人能抓取一定質(zhì)量的工件并到達規(guī)定的地點。 械手的組成 圖 械手的組成圖 本機械手由機械系統(tǒng) (執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng) )、控制檢測系統(tǒng)組成。 機械系統(tǒng)： 行系統(tǒng)是工業(yè)機器人完成抓取工件，實現(xiàn)各種運動所必需的機械部件，它包括氣爪、手臂升降、手臂伸縮、底座旋轉(zhuǎn)。 執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力，并驅(qū)動其動力的裝置。本設(shè)計選用機械傳動、氣壓傳動和電機驅(qū)動。 控制系統(tǒng)： 通過對驅(qū)動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定 的要求進行工作，當發(fā)生錯誤或故障時發(fā)出報警信號。 機 械 手 機 械 系 統(tǒng) 控 制 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 機 構(gòu) 驅(qū) 動 機 構(gòu) 氣爪旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 伸縮機構(gòu) 升降機構(gòu) 底座 電器混合驅(qū)動 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 方案的擬定 由設(shè)計要求本設(shè)計機械手實現(xiàn)的作用：自動線上有，兩條輸送帶，設(shè)計機械手將一棒料工件從 A 帶送到 B 帶并將棒料翻轉(zhuǎn)過來。 確定為四自由度的機械手。其中 2 個為旋轉(zhuǎn)， 2 個為平移。 在工業(yè)機器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和良好的伺服控制驅(qū)動。本次設(shè)計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和需求確定機械手，利用步進電機驅(qū)動和諧波齒輪傳動來實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)運動；利用另一 臺步進電機驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實現(xiàn)上下運動；考慮到本設(shè)計中的機械手工作范圍不大，故利用氣缸驅(qū)動實現(xiàn)手臂的伸縮運動；末端夾持器則選用氣爪來做夾持器，用小型氣缸驅(qū)動夾緊。氣爪的旋轉(zhuǎn)則由與氣爪連接的擺動氣缸實現(xiàn)。 其外觀與工作移動方位如圖 2 器人外形圖 器人的工作空間 本機械手底座采用圓柱坐標型結(jié)構(gòu)，其工作空間是一個具有一定角度的繞機械手轉(zhuǎn)動軸的扇形體立體空間。機器人具有較大的相對工作空間和絕對工作空間，所謂相對工作空間是指手腕端部可抵達的最大空間 體積與機器人本體外殼體積之比，絕對工作空間是指手腕端部可抵達的最大空間體積，只要工件搬運點都在此范圍內(nèi)即可實現(xiàn)搬運。 下圖 2述了本機械手的工作空間，是頂視圖。高度即為手臂可升降的高度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 圖 作空間圖 械手驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 械手驅(qū)動器 機械手驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動器和傳動機構(gòu) ,它們常和執(zhí)行器聯(lián)成一體 ,驅(qū)動臂，桿和載荷完成指定的運動。常用的驅(qū)動器有電機、液壓和氣動等驅(qū)動裝置，其中采用電機驅(qū)動器是最常用的驅(qū)動方式，包括直流伺服電機，交流伺服電機及其步進電機等。本設(shè)計中底座的旋轉(zhuǎn)與 手臂升降都是采用步進電機作為驅(qū)動器（在第 5 章計算說明步進電機的選擇），而手臂的伸縮則選用七缸作為驅(qū)動器。氣爪的翻轉(zhuǎn)是通過擺動氣缸來作為驅(qū)動器。 10 械手傳動機構(gòu) 手臂的升降是步進電機通過聯(lián)軸器直接與絲桿連接。手臂上安裝絲桿螺母副，從而驅(qū)動手臂的升降。 手臂的伸縮是通過氣缸桿直接連接裝有擺動氣缸的擺動氣缸安裝板，從而實現(xiàn)伸縮運動的。 氣爪的旋轉(zhuǎn)是擺動氣缸通過氣爪的連接附件直接相連接。 5如下圖 爪連接示圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 底座的旋轉(zhuǎn)是通過步進電機聯(lián)接諧波齒輪直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動機 座轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機械手的旋轉(zhuǎn)運動。 5如下圖 1 支座， 2 電機， 3 軸承， 4 帶傳動， 5 殼體 6 位置傳感器， 7 柔輪， 8 波發(fā)生器， 9 剛輪 圖 械手底座傳動示圖 本設(shè)計中的四自由度棒料搬運機械手的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見表 2 表 2機械手參數(shù)表 機械手類型 四自由度圓柱坐標型 抓取重量 2由度 4 個（ 2 個回轉(zhuǎn) 2 個移動） 底座 長 290轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角 240，步進電機驅(qū)動 制 手臂升降機構(gòu) 長 550升降運動，升降范圍 400進電機驅(qū)動 制 手臂伸縮機構(gòu) 長 826縮運動，伸縮范圍 270缸驅(qū)動 活塞位置控制 氣爪旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)角 180o，氣缸驅(qū)動，行程開關(guān)控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 3 機械手的傳動設(shè)計 珠絲杠的選擇 絲桿所受載荷主要是手臂的重力，設(shè)計的手臂質(zhì)量約為 25F 245m 。絲桿選為有效行程 450 由前電機選擇的計算絲桿轉(zhuǎn)速 , 設(shè)計使用壽命取 L=27 106r ，工作溫度低于 100 ，可靠度 95%，精度為 3 級精度。 1 計算工作載荷： 中： K 顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，設(shè)計取為 F = 245 = 294 N 最大動負載 C 的計算 最大動負載 C 的計算公式： 12 查機電綜合設(shè)計指導(dǎo)書式 2 式中： L 工作壽命，單位為 106r，本設(shè)計取為 27 106r 運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，無沖擊取 ，本設(shè)計取 m 滾珠絲桿工作載荷（ N）； 把以上數(shù)據(jù)代入 得： 5 82 9 C 選擇滾珠絲桿副的型號 C= ，查機電綜合設(shè)計指導(dǎo)書表 2用漢江機床廠 滾珠絲杠，系列代號為 12其中 7747 0D= 25 螺桿不長， 變形量不大無需驗算。 效率計算 螺旋導(dǎo)程角 = 357 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 效率的計算公式： ) 12 查機電綜合 設(shè)計指導(dǎo)書式 2 式中： 絲桿螺旋導(dǎo)程角有前計算的 753 摩擦角絲桿副摩擦系數(shù)為 ，其摩擦角為 01 把以上數(shù)據(jù)代入) 得： %959 5 1753t a n ( 753t a n 波齒輪減速器參數(shù)的確定 一般一級諧波齒輪減速比可以在 50 500 之間，諧波齒輪結(jié)構(gòu)簡單，零件少，重量輕，運動誤差小，無沖擊，齒的磨損小，傳動精度高，傳動平穩(wěn)。諧波齒輪減速傳動裝置明顯的優(yōu)點，已廣泛用于機器人和其它機電一體化機械 設(shè)備中。 本設(shè)計的底座旋轉(zhuǎn)采用諧波齒輪減速器傳動。 諧波齒輪采用帶杯形柔輪的諧波傳動組合件。它是由三個基本構(gòu)件構(gòu)成的，帶凸緣的環(huán)形剛輪，杯形的柔輪和柔性軸承、橢圓盤構(gòu)成的波發(fā)生器。 諧波齒輪的設(shè)計基本參數(shù)如下： 傳動比： 100 柔輪變形波數(shù)： U=2 ； 柔輪齒數(shù)： 2 0 01 0 02i ； 剛輪齒數(shù)： 2 0 222 0 0 模數(shù)： ； 柔輪臂厚： ； 尺寬： ； 其中，柔輪與柔輪的嚙合參數(shù)經(jīng)計算分別確定如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 全齒高： R ； ； 分度圓直徑： ； ； 齒頂圓直徑： ； ； 齒根圓直徑： ； ； 齒形角： 20R ； 20c ； 變位系數(shù)： X ； X ； 柔輪與剛輪均采用漸開線齒形，波發(fā)生器采用控制式發(fā)生器，其中長軸 2a=短軸 2b=并且采用具有 23 個直徑為 珠的薄臂軸承。 諧波齒 輪輪齒的耐磨計算： 由于諧波齒輪的柔輪和剛輪的齒數(shù)均很多，兩齒形曲線半徑之差很小，所以輪齒工作時很接近面接觸，則輪齒工作表面的磨損可由齒面的比壓 P 來控制。輪齒工作表面的耐磨損能力可由下式計算： 7 2000pR n h b Z式中： T 作用在柔輪上的轉(zhuǎn)矩（ mN ），由前計算取得 柔輪分度圓直徑，本設(shè)計中取為 80 最大嚙入深度，近似取 （ m，本設(shè)計中取 1 . 4 0 . 4 0 . 5 6nh m m ； b 齒寬（ 設(shè)計中取為 b=20 當量于沿齒廓工作段全嚙合的工作齒數(shù) ，一般可取 Z ； K 載荷系數(shù)，取 ，設(shè)計中取為 K= P 齒寬許用比壓 ，對于無潤滑條件下工作的調(diào)質(zhì)柔輪，取 P =8 所以，代入vn 000 得： 2 0 0 0 2 1 . 58 0 0 . 5 6 2 0 1 50 . 4 4 6 4 M P 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 因 滿足 ，所以符合耐磨性要求 。 柔輪強度計算： 諧波齒輪工作時，柔輪筒體處于變應(yīng)力狀態(tài)，其正應(yīng)力基本上是對稱變化的，而切應(yīng)力則呈脈動變化，若以 , 分別表示正應(yīng)力和切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力。 11 （ 1）正應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力分別為： 0, （ 2）由變形和外載荷所引起的切應(yīng)力分別為： 125 則，切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力為： )( 以上式中： T 柔輪工作轉(zhuǎn)矩（ mN ），由前計算取為： T=2 mN ； 1h 柔輪齒根處的臂厚（ 設(shè)計中取為： 1h = 計算平均直徑（ 設(shè)計中為： ； E 彈性模量（ ，設(shè)計中為 E =206000 ； 變形量（ Rc ，本設(shè)計中為 =80= 將具體數(shù)據(jù)代分別代入上式中得： 323220 . 8 2 0 6 1 0 0 . 63 . 5 5 5 6 . 1 0 3 ( )7 9 . 100 . 8 2 0 6 1 0 0 . 60 . 5 7 . 9 0 2 ( )7 9 . 12 0 0 0 20 . 3 3 9 ( )7 9 . 1 0 . 60 . 5 ( ) 0 . 5 ( 7 . 9 0 2 0 . 3 3 9 ) 4 . 1 2 1 ( )m y 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 柔輪工作條件較惡劣，為使柔輪在額定載荷下不產(chǎn)生塑性變形和疲勞破壞，并考慮加工工藝較高的要求，決定選用 30為柔輪材料。 30力學(xué)性能如下： 6 1 1 0 0 , 9 0 0b a s M P ，球化處理后硬度為 4 ， 且，?。?110 . 4 5 0 . 4 5 1 1 0 0 4 9 5 ( )0 . 2 5 0 . 2 5 1 1 0 0 2 7 5 ( ) 柔輪正應(yīng)力安全系數(shù)和切應(yīng)力安全系數(shù)分別為： 11495 3 . 5 2 92 . 5 5 6 . 1 0 3275 2 3 . 3 80 . 2 2 . 2 5 4 . 8 0 1 0 . 2 4 . 8 0 1 柔輪的安全系數(shù)：4 8 222 此數(shù)值大于許用安全系數(shù) 柔輪強度滿足要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 4 機械手的各電機選擇 進電動機又稱脈沖電動機，是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行電機。本機械手系統(tǒng)所要求的定位精度較高，而步進電機對系統(tǒng)位置控制比較準確且控制易于實現(xiàn)。故本機械手選用的驅(qū)動電機都是步進電機。 械手手臂升降步進點擊的選擇 機械手手臂升降用步進電機來驅(qū)動，通過絲桿傳動來實現(xiàn)升降。 初選步進電機 75 0038 由前計算絲桿導(dǎo) 程為 本設(shè)計機械手手臂升降速度選定為 5 所以絲桿轉(zhuǎn)速： m i 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩： 式中： 機械手手臂升降相對絲桿的回轉(zhuǎn)力矩 ； 機械手手臂升降相對絲桿的摩擦阻力矩 ； 機械手手臂升降在停止（制動）過程中相對與絲桿的慣性力矩 ； 其中： 式中： 手臂升降啟動或制動過程中角速度的變化量，也就是工作的角速度： 23 4 9 . 9 8 ( / m i n ) 3 4 9 . 9 8 3 6 . 6 4 9 ( / )60r r a d s ； t 手臂升降啟動或制動的時間：本設(shè)計取為 ）（ ； 0J 手臂升降時各部件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 2 其中： o 式中： 絲桿對其轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量 2 其中： 437 . 8 1 0 L 式中： 絲桿的公稱直徑由前計算得 ）（ D 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 L 絲桿的長度本設(shè)計取為 0.6(m) 代入得： ）（ 234 1 3 J 升降電機與絲桿間的聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量 ）（ 2s J 查機械設(shè)計手冊 (軟件版 )； 步進電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 ）（ 2d 0 1 7 6 J 查機電綜合設(shè)計指導(dǎo)書表 2； 代入得：2 0 0 3 3 50 . 0 0 0 1