學(xué)號(hào)200XXXXXXX密級(jí)_XXXXXXXXXX本科畢業(yè)論文多自由度機(jī)械手的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)院（系）名稱XXXXXXXXXX專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名XXX指導(dǎo)教師XXXX二一三年五月鄭重聲明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名日期摘要機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，有長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。機(jī)械手涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、自動(dòng)控制、人工智能等多個(gè)方面的學(xué)科，它代表了機(jī)電一體化的最高成就。它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備?，F(xiàn)今，機(jī)械手已經(jīng)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，特別是在裝配作業(yè)方面。本文將設(shè)計(jì)一臺(tái)六自由度的機(jī)械手，主要對機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)機(jī)械手夾持部位和大臂的傳動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要是用于教學(xué)。關(guān)鍵詞機(jī)械手，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)，教學(xué)ABSTRACTMANIPULATORISTHEFIRSTINDUSTRIALROBOTS,ASWELLASTHEFIRSTMODERNROBOT,THEREISLONGTIMECONTINUOUSOPERATION,HIGHACCURACYANDABILITYTORESISTBADENVIRONMENT,ITCANBEHARDWORKINSTEADOFPEOPLETOACHIEVETHEMECHANIZATIONANDAUTOMATIONOFPRODUCTIONMANIPULATORINVOLVINGCOMPUTERSCIENCE,MECHANICS,ELECTRONICS,AUTOMATICCONTROL,ARTIFICIALINTELLIGENCE,ANDOTHERASPECTSOFTHEDISCIPLINE,ITREPRESENTSTHEHIGHESTACHIEVEMENTOFELECTROMECHANICALINTEGRATIONITISONEOFTHEIMPORTANTPRODUCTIONINDUSTRYANDTHEINDUSTRYANDSERVICEFACILITIES,ISANINDISPENSABLEAUTOMATIONEQUIPMENTOFTHEADVANCEDMANUFACTURINGTECHNOLOGYTODAY,THEMANIPULATORHASBEENAPPLIEDTOVARIOUSFIELDS,ESPECIALLYINTHECASEOFASSEMBLYOPERATIONSTHISPAPERWILLDESIGNTHEMAINSTRUCTUREOFTHESIXDEGREESFREEDOMMANIPULATOR,THEKEYDESIGNOFMANIPULATORCLAMPINGPARTANDTHEBIGARMDRIVETHEDESIGNOFTHEMANIPULATORISMAINLYUSEDINTHETEACHINGKEYWORDSMECHANICAL,STRUCTURALDESIGN,TRANSMISSION,TEACHING目錄ABSTRACT3目錄4第1章緒論511機(jī)械手概述512機(jī)械手的組成和分類5122機(jī)械手的分類813機(jī)械手市場前景1014機(jī)械手的發(fā)展趨勢10第2章機(jī)械手的總體整體設(shè)計(jì)方案1321設(shè)計(jì)任務(wù)書13211設(shè)計(jì)的目標(biāo)13212技術(shù)要求1322機(jī)械手總體設(shè)計(jì)中總體方案的論證1323機(jī)械手機(jī)械傳動(dòng)原理1424整體方案設(shè)計(jì)15241初擬設(shè)計(jì)方案15242最終設(shè)計(jì)效果圖16243機(jī)械手各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖17第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算2331機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分計(jì)算2332傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算25321I軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)25322II軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)32323III軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)37結(jié)論46參考文獻(xiàn)47致謝48附錄49第1章緒論11機(jī)械手概述機(jī)械手由操作機(jī)機(jī)械本體、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)械手技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。機(jī)械手是模仿人手的部分動(dòng)作，按給定程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。機(jī)械手并不是在簡單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作。適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。12機(jī)械手的組成和分類121機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖12所示。圖12機(jī)械手的組成方框圖1控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位或機(jī)械擋塊定位系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。3執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。（1）手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指或手爪和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位是外廓或是內(nèi)孔和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的手指有外夾式和內(nèi)撐式指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力如吸盤內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電磁力吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁盤兩類。對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式如澆鑄機(jī)械手的澆包部分、托式如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部等型式（2）手腕手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位即姿勢。（3）手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等與驅(qū)動(dòng)源如液壓、氣壓或電機(jī)等相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，都需要有導(dǎo)向裝置，以保證手指按正確方向運(yùn)動(dòng)。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動(dòng)部件受力狀態(tài)簡單。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有單圓柱、雙圓柱、四圓柱和V形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。（4）立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降或俯仰運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立住通常是固定不動(dòng)的，但因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。（5）行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。（6）機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。4位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。122機(jī)械手的分類目前，我國對機(jī)械手尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。一般可按機(jī)械手的規(guī)格、功能、使用范圍和驅(qū)動(dòng)方式來分。1按規(guī)格（所搬運(yùn)的工件重量）分類（1）微型的搬運(yùn)重量在1KG以下。（2）小型的搬運(yùn)重量在10KG以下。（3）中型的搬運(yùn)重量在50KG以下。（4）大型的搬運(yùn)重量在500KG以下。目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手能搬運(yùn)的重量為130KG。最小的為05KG，最大的已達(dá)800KG。2按功能分類（1）簡易型工業(yè)機(jī)械手有固定程序和可變程序兩種。固定程序有凸輪轉(zhuǎn)鼓或擋塊轉(zhuǎn)鼓控制，可變程序用插銷板或轉(zhuǎn)鼓控制來給定程序。這種機(jī)械手多為氣動(dòng)或液動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。只適用于程序較簡單的點(diǎn)位控制，但作為一般單一服務(wù)的搬運(yùn)作業(yè)已足夠。所以，目前這種工業(yè)機(jī)械手?jǐn)?shù)量最多。（2）記憶再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)械手這種工業(yè)機(jī)械手有人工通過示教裝置運(yùn)動(dòng)一遍，有記憶元件（如磁盤、磁帶或存儲(chǔ)器）把程序記錄下來，以后機(jī)械手就自動(dòng)按記憶的程序重復(fù)進(jìn)行循環(huán)動(dòng)作。這是采用較多的一種，多為電液伺服驅(qū)動(dòng)。與前者相比較，有較多的自由度，能進(jìn)行程序較復(fù)雜的作業(yè)，通用性較強(qiáng)。（3）計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的工業(yè)機(jī)械手可通過更換穿孔帶或其它記憶介質(zhì)來改變工業(yè)機(jī)械手的動(dòng)作程序，還可以進(jìn)行多機(jī)控制（DNC）。計(jì)算機(jī)可以是可編程序控制器或微型計(jì)算機(jī)。（4）智能工業(yè)機(jī)械手有計(jì)算機(jī)通過各種傳感元件等進(jìn)行控制，具有視覺、熱覺、觸覺、行走機(jī)構(gòu)等。3按使用范圍分類（1）專用機(jī)械手附屬于主機(jī)的，具有固定的程序而無獨(dú)立的控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。這種機(jī)械手工作對象不變，動(dòng)作固定，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用可靠，適用于成批、大量生產(chǎn)的生產(chǎn)自動(dòng)線或?qū)C(jī)作為自動(dòng)上、下料用。（2）通用機(jī)械手具有獨(dú)立控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。通用機(jī)械手的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，使用于工件經(jīng)常變換的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。4按驅(qū)動(dòng)方式分（1）氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。（2）液壓傳動(dòng)機(jī)械手是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格，液壓油的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。（3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。（4）電力傳動(dòng)機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長，維護(hù)和使用方便13機(jī)械手市場前景機(jī)械手是機(jī)器人的重要組成部分，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人工業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭，進(jìn)入90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在10左右。據(jù)聯(lián)合國頒布的最新調(diào)查顯示，2000年世界機(jī)器人工業(yè)增長率達(dá)到15左右，一年增加了近10萬臺(tái)機(jī)器人，使世界機(jī)器人總擁有量達(dá)到75萬臺(tái)以上，世界機(jī)器人市場呈現(xiàn)出日益興旺的大好態(tài)勢，目前為止，工作在世界各領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人將突破百萬臺(tái)。14機(jī)械手的發(fā)展趨勢機(jī)械手在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實(shí)踐證明，它在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益，改善工人勞動(dòng)條件等方面，有著令世人矚目的作用，引起了世界各國和社會(huì)各層人士的廣泛興趣。在新的世紀(jì)，機(jī)械手行業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。從近年世界機(jī)械手產(chǎn)品看，未來機(jī)械手具有如下的發(fā)展趨勢1重復(fù)高精度精度是指機(jī)械手達(dá)到指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)次數(shù)多，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個(gè)機(jī)械手定位不夠精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差，這個(gè)誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)械手來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。2模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手動(dòng)作自如。模塊化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。3節(jié)能化為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。4機(jī)電一體化由“可編程控制器傳感器液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件，使液壓技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”；節(jié)省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指內(nèi)的敏感元件來控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小。總之，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。目前，機(jī)械手不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)，如采礦、冶金、石油、化學(xué)、船舶等領(lǐng)域，同時(shí)也已開始擴(kuò)大到核能、航空、航天、醫(yī)藥、生化等高科技領(lǐng)域以及家庭清潔、醫(yī)療康復(fù)等服務(wù)業(yè)領(lǐng)域中。第2章機(jī)械手的總體整體設(shè)計(jì)方案21設(shè)計(jì)任務(wù)書211設(shè)計(jì)的目標(biāo)使機(jī)械手能夠在一定范圍內(nèi)某一位置W1抓取物體，并在另一任意位置W2放下該物體。212技術(shù)要求22機(jī)械手總體設(shè)計(jì)中總體方案的論證1確定負(fù)載目前，國內(nèi)外使用的機(jī)械手中，負(fù)載能力的范圍很大，最小的額定負(fù)載在5N以下，最大可達(dá)9000N。負(fù)載大小的確定主要是考慮沿機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)方向作用于機(jī)械接口處的力和扭矩。其中應(yīng)包括機(jī)器人末端執(zhí)行器的重量、抓取工件或作業(yè)對象的重量和規(guī)定速度和加速度條件下，產(chǎn)生的慣性力等。由本次設(shè)計(jì)給的設(shè)計(jì)參數(shù)手爪最大張開距離為100MM，可初估本次設(shè)計(jì)機(jī)械手屬于小型機(jī)械手。2工作范圍機(jī)械手的工作范圍是根據(jù)其作業(yè)過程中操作范圍和運(yùn)動(dòng)軌跡來確定，用工作空間來表示的。工作空間的形狀和尺寸則影響機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)坐標(biāo)形式、自由度數(shù)和操作機(jī)各手臂關(guān)節(jié)軸線的長度和各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)角的大小及變動(dòng)范圍的選擇。3驅(qū)動(dòng)方式由于伺服電機(jī)具有控制性能好，控制靈活性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制，對環(huán)境沒有影響，體積小，效率高，適用于運(yùn)動(dòng)控制要求嚴(yán)格的中、小型機(jī)器人等特點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)采用了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)名稱技術(shù)參數(shù)結(jié)構(gòu)形式關(guān)節(jié)式自由度數(shù)6軀干旋轉(zhuǎn)0360大臂轉(zhuǎn)動(dòng)180180小臂轉(zhuǎn)動(dòng)9090手腕上下擺動(dòng)9090手腕左右旋轉(zhuǎn)0360總體定位精度2MM手爪最大張開距離100MM手爪加緊方式旋轉(zhuǎn)變直線運(yùn)動(dòng)4傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械手傳動(dòng)裝置中應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和體積小，在傳動(dòng)鏈中要考慮采用消除間隙措施，以提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)和位置控制精度。機(jī)械手常采用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)和鋼帶傳動(dòng)等，由于齒輪傳動(dòng)具有效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)選用齒輪傳動(dòng)。5運(yùn)動(dòng)速度在機(jī)械手手臂的各個(gè)動(dòng)作的最大行程確定后，按照循環(huán)時(shí)間安排確定每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間，就能進(jìn)一步確定各動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)速度，用M/S或（）/S表示，各動(dòng)作的時(shí)間分配要考慮多方面的因素，例如總的循環(huán)時(shí)間的長短，各動(dòng)作之間順序是依序進(jìn)行還是同時(shí)進(jìn)行等。應(yīng)試做各動(dòng)作時(shí)間的分配方案表，進(jìn)行比較，分配動(dòng)作時(shí)間除考慮工藝動(dòng)作的要求外，還應(yīng)考慮慣性和行程的大小，驅(qū)動(dòng)和控制方式、定位方式和精度等要求。23機(jī)械手機(jī)械傳動(dòng)原理本課題設(shè)計(jì)的是一種小型機(jī)械手。該機(jī)器人為平面多關(guān)節(jié)型，具有六個(gè)自由度。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此控制簡單，編程操作方便。機(jī)身采用薄壁整體鑄件，這樣可以使結(jié)構(gòu)輕巧，使用靈活。內(nèi)部鑄件既作為內(nèi)部齒輪安裝殼體與軸的支撐座，又作為承力骨架，這樣不僅節(jié)省材料，減少加工量，又使整體減少質(zhì)量。為了保證較高的傳動(dòng)精度和較好的加工工藝性，其傳動(dòng)均采用齒輪傳動(dòng)。24整體方案設(shè)計(jì)241初擬設(shè)計(jì)方案如圖21所示，為初擬機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖圖21機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖242最終設(shè)計(jì)效果圖如圖22所示，為多自由度機(jī)械手虛擬樣機(jī)最終效果圖。圖22機(jī)械手效果圖243機(jī)械手各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖1手爪1軸F12平鍵3蝸輪4聯(lián)軸器5電機(jī)支架6電機(jī)7擋板J38齒條J19夾具JZ10齒輪Z17M1511夾具JY12支架J213手腕F114端蓋ET15軸承620216蝸桿17手腕F2圖23機(jī)械手手爪結(jié)構(gòu)圖2手腕1手腕E22軸E13軸承62024平鍵5蝸輪6軸套ET17電機(jī)支架8電機(jī)9聯(lián)軸器10手腕E111蝸桿12端蓋ET圖24機(jī)械手手腕結(jié)構(gòu)圖3小臂1小臂D22軸承62023軸套D1T14連接臂DE15軸套D1T26連接臂DE27端蓋ET8蝸桿9蝸輪10小臂D111聯(lián)軸器12電機(jī)支架13電機(jī)圖25機(jī)械手小臂結(jié)構(gòu)圖4大臂1電機(jī)2電機(jī)支架3大臂C24軸承62025軸套C1T26連接臂CD7軸套C1T18軸C19齒輪Z128M110大臂C111軸C212齒輪Z100M113齒輪Z20M114軸套C2T15聯(lián)軸器圖26機(jī)械手大臂結(jié)構(gòu)圖5底座1底座B22電機(jī)3電磁制動(dòng)閥4聯(lián)軸器5軸套A1T26軸承62007軸套A0T8軸A09齒輪Z105M0510齒輪Z35M0511齒輪Z33M0812軸A113軸承620014底座B115軸套A1T116軸承620217軸套A2T118軸A219齒輪Z132M0820軸承620421軸A322齒輪Z128M123軸套A3T24軸套A2T225齒輪Z32M1圖27機(jī)械手底座B（大臂傳動(dòng)）結(jié)構(gòu)圖1底座AX2齒輪Z132M083齒輪Z32M14軸A25軸套A2T26軸承62027軸套A3T8軸承62049軸A310齒輪Z128M111齒輪Z33M0812軸MA13軸套A0T14軸套A2T115底座AG16底座AS17底座BB18電機(jī)19聯(lián)軸器20電機(jī)支架圖28機(jī)械手底座A結(jié)構(gòu)圖第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算31機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分計(jì)算機(jī)械手大臂傳動(dòng)原理如下圖所示圖31機(jī)械手大臂傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖圖32機(jī)械手大臂傳動(dòng)最終效果圖311大臂的設(shè)計(jì)計(jì)算由于系統(tǒng)的整體性能主要取決于機(jī)座及大臂部分的驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)能力，因此必須對其進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。下面是大臂傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。1選擇電動(dòng)機(jī)由大臂及機(jī)器人的大概尺寸和本體質(zhì)量15KG，初步估計(jì)大臂及小臂、手腕及爪的總質(zhì)量M10KG，質(zhì)心離轉(zhuǎn)動(dòng)軸距離L為400MM，故大臂轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩1040WTMGLNM大臂的轉(zhuǎn)動(dòng)速度初步設(shè)定為W3R/INNWTPW7125904534CGR為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率,為一對圓柱齒輪的傳動(dòng)效率,為一對滾動(dòng)軸承CGR的傳動(dòng)效率,為大臂的總傳動(dòng)效率,故3434098095CGRWPWM1572初步選定電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速IN/40RNM滿載轉(zhuǎn)矩PED152計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比48301WMNI2分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比123GII為關(guān)節(jié)2中錐齒輪的傳動(dòng)比,為大臂中第一對圓柱齒輪的傳動(dòng)比,為1GI2GI大臂中第二對圓柱齒輪的傳動(dòng)比為大臂中第三對圓柱齒輪的傳動(dòng)比。3GI為使齒輪外廓尺寸不致過大取傳動(dòng)比13GI分配24GI33計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1各軸轉(zhuǎn)速I軸MIN/140RNIII軸I/831RIGMIIII軸IN/2042RINGII大臂輸出轉(zhuǎn)速M(fèi)IN/30413RIGI2各軸功率I軸WPRGCMI071498015II軸RGII6374III軸WPRGI動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算321I軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)51選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）機(jī)械手為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB1009588）。（3）材料選擇由文獻(xiàn)5選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼（表面正火），硬度為200HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）由于是半開式軟齒面齒輪傳動(dòng)，選小齒輪齒數(shù)124Z大齒輪齒數(shù)2372按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式32112HEDTZUKTD進(jìn)行計(jì)算1確定式中各項(xiàng)數(shù)值1）因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)31TK2）小齒輪傳遞的扭矩MNNPTII594079503）由表107,選取1D4）由表106,查得MPAZE8195）由圖1021D按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限LIM150HMPA大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限LI2396）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。預(yù)設(shè)工作壽命20年，每年300天，每天4小時(shí)。9110723021460）（HJLNN891267I7由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)9801HNK428）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由式1020得MPA3951805SKHN1LIM1H6439HN2LI2H（2）計(jì)算1試算小齒輪分度圓直徑。代入中較小的值。1TDH2312ETDKTZUD231954182165430M2計(jì)算圓周速度。V1027/661TDNS3）計(jì)算齒寬B。154DTM4）計(jì)算齒寬與齒高之比。BH模數(shù)16540892TTDMMZ齒高15TH165407B5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度、由圖108查得動(dòng)載系數(shù)；124/VMS105VK直齒輪，；1HFK由表102查得使用系數(shù)；由表104用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對支承非對稱布置，147HK由，查圖1013得；故載荷系數(shù)1067BH147HK13FK105478VH6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。331148657TTKDM7）計(jì)算模數(shù)。M17024Z3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式132FASDYKTMZ（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖1020C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的140FEMPA彎曲疲勞強(qiáng)度極限。230FEMPA2）由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)；。1087FNK2093FN3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S14，得108742857FNEKMPAS229314）計(jì)算載荷系數(shù)K。05397VF5查取齒形系數(shù)。由表105查得；。1265FAY236FA6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表105查得；。158SAY21754SA7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。F12658016447FASY2399FAS大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算3216501784364MM對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)M大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)M的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0436并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值M05MM，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑,算出小齒輪齒數(shù)173DM134520Z大齒輪齒數(shù)。21351ZI4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑107DZMM252（2）計(jì)算中心距12735DA（3）計(jì)算齒輪寬度1DBM取，。28B120圖32I軸小齒輪工程圖圖33I軸大齒輪工程圖322II軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)1選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）選用7級(jí)精度（GB1009588）。（3）材料選擇由表101選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼（表面正火），硬度為200HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）由于是半開式軟齒面齒輪傳動(dòng)，選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)125Z。2510Z2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式32112HEDTZUKTD進(jìn)行計(jì)算（1）確定式中各項(xiàng)數(shù)值1）因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)。31T2）小齒輪傳遞的扭矩。MNNPTII62780495093）由表107,選取。6D4）由表106,查得。MAZE815）由圖1021D按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；LIM150HMPA大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。LIM2390HP6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。8110926414860）（HJLNN。8827092I7由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)（允許點(diǎn)蝕）；。041HNK12HN8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由式1020得2MPA75104SKHN1LIM1H836392LI2（2）計(jì)算1試算小齒輪分度圓直徑。代入中較小的值。1TDH21312ETDHKTZUD23780659860843M2計(jì)算圓周速度。V145/601TDNMS3）計(jì)算齒寬B。162086DT4）計(jì)算齒寬與齒高之比。H模數(shù)1260835TTDMMZ齒高2TH2608753B5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度、由圖108查得動(dòng)載系數(shù)；065/VMS104VK直齒輪，；1HFK由表102查得使用系數(shù)；1K由表104用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對支承非對稱布置，由1205H65BH查圖1013得；故載荷系數(shù)1205HK15FK04125VH6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。33126871TTDMK7）計(jì)算模數(shù)。M15402Z3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式132FASDYKTMZ（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖1020C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的140FEMPA彎曲疲勞強(qiáng)度極限。230FEMPA2）由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)；。1089FNK293FN3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S14，得10894258FNEMPAS2231K4）計(jì)算載荷系數(shù)K。104596VF5查取齒形系數(shù)。由表105查得；。126FAY28FA6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表105查得；。159SA2179SA7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。FY12659016384FAS218790182FASY大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算3219678010685MM取M08MM，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑,算出小齒輪齒2D數(shù)126083DZ大齒輪齒數(shù)。21412ZI4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑1308264DZMM215（2）計(jì)算中心距126406DA（3）計(jì)算齒輪寬度1158DBM取，。圖34II軸小齒輪工程圖216BM18圖35II軸大齒輪工程圖323III軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)1選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）選用7級(jí)精度（GB1009588）。（3）材料選擇由表101選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼（表面正火），硬度為200HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。125Z24510Z2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式32112HEDTZUKTD進(jìn)行計(jì)算（1）確定式中各項(xiàng)數(shù)值1）因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)。31T2）小齒輪傳遞的扭矩。MNNPTII07921659053）由表107,選取。1D4）由表106,查得。MAZE85）由圖1021D按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；LIM150HMPA大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。LIM2390HP6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。8110724160）（HJLNN。823407I7由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)（允許點(diǎn)蝕）；。12HNK21HN8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由式1020得MPA61250SKHN1LIM1H8475392LI2（2）計(jì)算1試算小齒輪分度圓直徑。代入中較小的值。1TDH21312ETDHKTZUD2307958364M2計(jì)算圓周速度。V11025/60TDNMS3）計(jì)算齒寬B。136DT4）計(jì)算齒寬與齒高之比。H模數(shù)132605TTDMMZ齒高94TH326194B5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度、由圖108查得動(dòng)載系數(shù)；025/VMS102VK直齒輪，；1HFK由表102查得使用系數(shù)；1K由表104用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對支承非對稱布置，由12H，1BH查圖1013得；故載荷系數(shù)HK7FK102124VHK6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。33146TTDM7）計(jì)算模數(shù)。M12085Z3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式132FASDYKTMZ（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖1020C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的140FEMPA彎曲疲勞強(qiáng)度極限。230FEMPA2）由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)；。1092FNK295FN3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S14，得14268FNEMPAS2209539K4）計(jì)算載荷系數(shù)K。12173VF5查取齒形系數(shù)。由表105查得；。1260FAY28FA6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表105查得；。159SA2179SA7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。FY1260591788FAS217892017433FASY大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算32190731408965MM取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0896并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值M1MM，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑,算出小齒輪的齒數(shù)130DM123012Z大齒輪齒數(shù)。2148ZI4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑1321DZM28（2）計(jì)算中心距120AM（3）計(jì)算齒輪寬度13DB取，。2BM15圖36III軸小齒輪工程圖圖37III軸大齒輪工程圖33機(jī)械手爪的設(shè)計(jì)由于任務(wù)書要求手爪采用旋轉(zhuǎn)變直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合機(jī)械手的手爪傳動(dòng)形式，本次采用齒輪齒條式手爪加緊裝置。齒輪齒條式加緊裝置的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)械手的夾具運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槠叫幸苿?dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線。這樣可以提高機(jī)械手的精度。其結(jié)構(gòu)如下圖38所示。1擋板；2支架；3齒輪；4齒條；5夾具圖38齒輪齒條式機(jī)械手爪裝配圖34結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械手大臂有360旋轉(zhuǎn)，故而大臂在底座支架的一側(cè)。這樣就會(huì)使得底座受力不均勻，從而對底座的旋轉(zhuǎn)軸及其連接在軸上的軸承的受力相對增大。為了解決這個(gè)問題，本次設(shè)計(jì)把底座設(shè)計(jì)成圓形，底座的旋轉(zhuǎn)軸在底座中心，底座外圍有一個(gè)半圓的槽，與底座轉(zhuǎn)軸連接的部件也有一個(gè)半圓槽，并且與底座相互配作，形成一個(gè)圓槽，中間可以放入滾珠，從而減小底座轉(zhuǎn)軸的彎矩。其裝配結(jié)構(gòu)如下圖39所示。1基座上部；2滾珠3基座中部圖39基座部分裝配圖2為了保證手臂操作過程中安全可靠，本次機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)加入的斷電位置保護(hù)。具體方案為1）由于底座是在XOY平面旋轉(zhuǎn)，當(dāng)斷電時(shí)，機(jī)械手就會(huì)自然停下，而且底座的傳動(dòng)比為16，且所選電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，故按一般傳動(dòng)來設(shè)計(jì)。2）機(jī)械手大臂是在XOZ平面180轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)斷電時(shí)，由于機(jī)械手臂自身重力與工件重力影響，機(jī)械手可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械手大臂的自鎖，在機(jī)械手大臂的傳動(dòng)軸上裝有一個(gè)電磁制動(dòng)閥。當(dāng)切斷電源時(shí)，機(jī)械手大臂產(chǎn)生制動(dòng)，使手臂保持原有姿態(tài)，電磁制動(dòng)閥原理如下圖所示。當(dāng)手臂電源被切斷時(shí)，彈簧1把活動(dòng)壓塊緊壓錐形塊4，而錐形塊4與軸5是固定的。由于摩擦，軸5被鎖住。當(dāng)手臂電源接通時(shí)，電磁鐵8通電產(chǎn)生磁力，把活動(dòng)壓塊6吸向電磁鐵，即與錐形塊4脫開，軸5便能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。3）小臂的處理方式與大臂一樣。4）機(jī)械手手腕的運(yùn)動(dòng)范圍為在XOZ平面上下180擺動(dòng)，在Y