題目 1、 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)與手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ CAD 圖） 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 考慮機(jī)械手的通用性，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降(或俯仰 )運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。 機(jī)械手的主要參數(shù) 1、主參數(shù)機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，目前機(jī)械手最大抓重以 10 公斤左右的為數(shù)最多。故該機(jī)械手主參數(shù)定為 10 公斤，高速動(dòng)作時(shí)抓重減半。使用吸盤式手部時(shí)可吸附 5 公斤的重物。 2、基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過(guò)低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。 該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為 1.2m/s，最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為 1200 /s，平均移動(dòng)速度為 lm/s，平均回轉(zhuǎn)速度為 900 /s。 機(jī)械手動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、停止過(guò)程的加、減速度存在，用速度一行程曲線來(lái)說(shuō)明速度特性較為全面，因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān)， 故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。 除了運(yùn)動(dòng)速度以外，手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分機(jī)械手設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過(guò)大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來(lái)偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為 600mm,最大工作半徑約為 1500mm，手臂安裝前后可調(diào) 200mm。手臂回轉(zhuǎn)行程范圍定為 2400(應(yīng)大于 180 否則需安裝多只手臂 )，又由于該機(jī)械手設(shè)計(jì)成手臂安裝范圍可調(diào)，從而擴(kuò)大了它的使用范圍。手臂升降行程定 為 150mm。 定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為土 0.5 lmm 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途 : 用于 100 噸以上沖床上下料。 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) : 1、抓重 10 公斤 (夾持式手部 ) 5 公斤 ( 氣流負(fù)壓式吸盤 ) 2、自由度數(shù) 4 個(gè)自由度 3、座標(biāo)型式 圓柱座標(biāo) 4、最大工作半徑 1500mm 5、手臂最大中心高 1380mm 6、手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 伸縮行程 600mm 伸縮速度 500mm/s 升降行程 200mm 升降速度 300mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 0 240 回轉(zhuǎn)速度 90 7、手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 0 180 回轉(zhuǎn)速度 180 /s 8、手指夾持范圍 棒料 : 80 150mm 片料 : 面 積不大于 0.5m Z 9、定位方式 行程 開 關(guān) 或可調(diào)機(jī)械擋塊等 10、定位精度 士 0.5mm l1,緩沖方式 液壓緩沖器 12.驅(qū)動(dòng)方式 氣壓傳 動(dòng) 13、控制方式 點(diǎn)位程序控制 (采用 PLC) 題目 2、 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)與手臂結(jié)構(gòu)的 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸 或液壓 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的氣動(dòng) 或液壓 系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手氣壓 液壓 系統(tǒng)工作原理圖 。 題目 3、機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)與手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 控制設(shè)計(jì) 利用可編程序控制器對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，選取了合適的 PLC型號(hào)，根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。 題目 4、 過(guò)渡支架的三維設(shè)計(jì) 及加工工藝規(guī)劃 題目 5、機(jī)器人的 RV 減速器設(shè)計(jì)（ UG、 CAD） RV 減速器的結(jié)構(gòu)分析 本課題研究的減速器型號(hào)為 RV-6A ，用于 120kg 點(diǎn)焊機(jī)器人上，其額定工況是輸入轉(zhuǎn)速 1500r/min，負(fù)載為 58Nm，下圖為利用 UG 生成的該 型號(hào) RV 減速器的爆炸圖，主要由齒輪軸、行星輪、曲柄軸、轉(zhuǎn)臂軸承、擺線輪、針輪、剛性盤及輸出盤等零部件組成。 一、零部件介紹 (l）齒輪軸：齒輪軸用來(lái)傳遞輸入功率，且與漸開線行星輪互相嚙合。 (2）行星輪：它與轉(zhuǎn)臂（曲柄軸）固聯(lián)，兩個(gè)行星輪均勻地分布在一個(gè)圓周上，起功率分流的 作用，即將輸入功率分成兩路傳遞給擺線針輪行星機(jī)構(gòu)。 (3）轉(zhuǎn)臂（曲柄軸） H：轉(zhuǎn)臂是擺線輪的旋轉(zhuǎn)軸。它的一端與行星輪相聯(lián)接，另一端與支撐圓盤相聯(lián)接，它可以帶動(dòng)擺線輪產(chǎn)生公轉(zhuǎn)，而且又支撐擺線輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。 （ 4）擺線輪（ RV 齒輪）：為了實(shí)現(xiàn)徑向力的平衡在該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，一般應(yīng)采用兩個(gè)完全相同的擺線輪，分別安裝在曲柄軸上，且兩擺線輪的偏心位置相互成180。 （ 5）針輪：針輪與機(jī)架固連在一起而成為針輪殼體，在針輪上安裝有 30 個(gè)針齒。 （ 6）剛性盤與輸出盤：輸出盤是 RV 型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與外界從動(dòng)工作機(jī)相聯(lián)接的構(gòu)件，輸出盤與剛 性盤相互聯(lián)接成為一個(gè)整體，而輸出運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。在剛性盤上均勻分布兩個(gè)轉(zhuǎn)臂的軸承孔，而轉(zhuǎn)臂的輸出端借助于軸承安裝在這個(gè)剛性盤上。 二、傳動(dòng)原理 圖 3-2 是 RV 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。它由漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機(jī)構(gòu)和擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)兩部分組成。漸開線行星齒輪 3 與曲柄軸 2 連成一體，作為擺線針輪傳 動(dòng)部分的輸入。如果漸開線中心齒輪 1 順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，那么漸開線行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)還有逆時(shí)針?lè)较蜃赞D(zhuǎn)，并通過(guò)曲柄帶動(dòng)擺線輪作偏心運(yùn)動(dòng)，此時(shí)擺線輪在其軸線公轉(zhuǎn)的同時(shí)，還將在針齒的作用下反向自轉(zhuǎn)，即順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)通過(guò)曲柄軸將擺線輪的轉(zhuǎn)動(dòng)等速傳給輸出機(jī)構(gòu)。為計(jì)算 RV 傳動(dòng)的傳動(dòng)比， 將上述的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖用圖 3-3 所示的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖代替。該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖包括兩個(gè)簡(jiǎn)單行星機(jī)構(gòu)： x1 和 x2。輸出件 A 為中心輪 1，輸出件 B 為輸出盤 6，且有 6=4。支承件 E 為針輪 7，漸開線行星輪 2 與轉(zhuǎn)臂（曲柄軸） 3 均為輔助件 d。 題目 6、機(jī)器人的 諧波 減速 器設(shè)計(jì)（ UG、 CAD） 諧波齒輪減速器是利用行星齒輪傳動(dòng)原理發(fā)展起來(lái)的一種新型減速器。諧波齒輪傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱諧波傳動(dòng)），它是依靠柔性零件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種行星齒輪傳動(dòng)。 （一）傳動(dòng)原理 它主要由三個(gè)基本構(gòu)件組成： （ 1）帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪） 2，它相當(dāng)于行星系中的中心輪； （ 2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪） 1，它相當(dāng)于行星齒輪； （ 3）波發(fā)生器 H，它相當(dāng)于行星架。 作為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出形式。 波發(fā)生器 H 是一個(gè)桿狀部件，其兩端裝有滾動(dòng)軸承構(gòu)成滾輪，與柔輪 1 的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的總長(zhǎng)。波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的 圓形變成橢圓形，其長(zhǎng)軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長(zhǎng)上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過(guò)渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入 ，周而復(fù)始地進(jìn) 行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪相對(duì)剛輪沿波發(fā)生器 H 相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。 在傳動(dòng)過(guò)程中，波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周，柔輪上某點(diǎn)變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù)，以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動(dòng)的柔輪應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于獲得大的傳動(dòng)比。故為目前應(yīng)用最廣的一種。 諧波減速器 的參數(shù) 它 體積小巧，輸入輸出同軸結(jié)構(gòu)，高剛性，零背隙，可承受高扭矩的同時(shí)可獲得優(yōu)異的定位精度和旋轉(zhuǎn)精