需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文口腔咀嚼模擬機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)及仿真作者學(xué)號(hào)學(xué)院系專(zhuān)業(yè)題目2015年6月需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯口腔咀嚼模擬機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)及仿真摘要機(jī)械手是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，口腔咀嚼模擬機(jī)器人是機(jī)械手研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。研究口腔咀嚼模擬機(jī)器人需要結(jié)合機(jī)械、電子、信息論、人工智能、生物學(xué)以及計(jì)算機(jī)等諸多學(xué)科知識(shí)，同時(shí)其自身的發(fā)展也促進(jìn)了這些學(xué)科的發(fā)展。本文對(duì)一種使用在口腔咀嚼模擬機(jī)器人的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并完成總裝配圖和零件圖的繪制。要求對(duì)機(jī)械手模型進(jìn)行力學(xué)分析，估算各關(guān)節(jié)所需轉(zhuǎn)矩和功率，完成電機(jī)和減速器的選型。其次從電機(jī)和減速器的連接和固定出發(fā)，設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，并對(duì)機(jī)構(gòu)中的重要連接件進(jìn)行強(qiáng)度校核。關(guān)鍵詞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)器臂，結(jié)構(gòu)分析需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯MECHANICALDESIGNANDSIMULATIONOFTHEORALCHEWSIMULATIONROBOTABSTRACTTHEMANIPULATORISAKINDOFTYPICALMECHATRONICPRODUCT,ANDTHEROBOTISTHEHOTSPOTINTHERESEARCHFIELDOFROBOTMANIPULATORSTUDYONCHEWINGSIMULATEDROBOTSNEEDCOMBINATIONOFMACHINERY,ELECTRONICS,INFORMATIONTHEORY,ARTIFICIALINTELLIGENCE,BIOLOGYANDCOMPUTERKNOWLEDGEOFMANYDISCIPLINES,ALSOITSDEVELOPMENTALSOCONTRIBUTEDTOTHEDEVELOPMENTOFTHESEDISCIPLINESINTHISPAPER,THESTRUCTUREOFAROBOTUSEDINORALCHEWINGISDESIGNED,ANDTHEASSEMBLYDRAWINGSANDTHEDRAWINGOFTHEPARTSAREFINISHEDTHEMECHANICALHANDMODELISDEMANDEDTOANALYZETHEMECHANICALHAND,ANDESTIMATETHETORQUEANDPOWEROFEACHJOINT,ANDCOMPLETETHESELECTIONOFMOTORANDREDUCERSECONDLY,FROMTHECONNECTIONANDTHEFIXEDOFTHEMOTORANDTHEREDUCER,DESIGNTHEJOINTSTRUCTURE,ANDCARRYONTHESTRENGTHCHECKTOTHEIMPORTANTCONNECTORINTHEMECHANISMKEYWORDSSTRUCTUREDESIGN,ROBOTARM,STRUCTUREANALYSIS需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯目錄摘要IIABSTRACTIII1緒論111引言112口腔咀嚼模擬機(jī)器人研究概況1121國(guó)外研究現(xiàn)狀1122國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀213口腔咀嚼模擬機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)314主要內(nèi)容32總體方案設(shè)計(jì)421機(jī)械手工程概述422工業(yè)機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案論述423機(jī)械手機(jī)械傳動(dòng)原理524機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)625本章小結(jié)63四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)831各部件組成和功能描述832軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)114傳動(dòng)齒輪零件的設(shè)計(jì)計(jì)算用于四桿偏心振動(dòng)1341電機(jī)的選擇1342齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程145減震機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1851彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算1852上牙移動(dòng)平臺(tái)（錐齒輪傳動(dòng)）2153軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)2454軸的受力分析及計(jì)算2555軸承的壽命校核2656軸的強(qiáng)度校核26需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯57各軸鍵、鍵槽的選擇及其校核276整機(jī)虛擬裝配28總結(jié)與展望29致謝30參考文獻(xiàn)31需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文11緒論11引言機(jī)械手是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，口腔咀嚼模擬機(jī)器人是機(jī)械手研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。研究口腔咀嚼模擬機(jī)器人需要結(jié)合機(jī)械、電子、信息論、人工智能、生物學(xué)以及計(jì)算機(jī)等諸多學(xué)科知識(shí)，同時(shí)其自身的發(fā)展也促進(jìn)了這些學(xué)科的發(fā)展。機(jī)械手是口腔咀嚼模擬機(jī)器人的一種。1959年，世界上誕生了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)械手，開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械手發(fā)展的新紀(jì)元。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，口腔咀嚼模擬機(jī)器人的研究與應(yīng)用迅猛發(fā)展。世界著名機(jī)械手專(zhuān)家、日本早稻田大學(xué)的加藤一郎教授說(shuō)過(guò)“機(jī)械手應(yīng)當(dāng)具有的最大特征之一是功能”。其中雙足是方式中自動(dòng)化程度最高、最為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生也曾說(shuō)過(guò)這樣一句話(huà)“上帝創(chuàng)造人類(lèi)，兩條腿是最美妙的杰作”。系統(tǒng)具有非常豐富的動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)的環(huán)境要求很低，既能在平地上，也能在非結(jié)構(gòu)性的復(fù)雜地面上，對(duì)環(huán)境有很好的適應(yīng)性。功能的具備為擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)辟了無(wú)限廣闊的前景。研究機(jī)械手的原因和目的，主要有以下幾個(gè)方面希望研制出機(jī)構(gòu)，使它們能在許多結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)環(huán)境中，以代替人進(jìn)行作業(yè)或延伸和擴(kuò)大人類(lèi)的活動(dòng)領(lǐng)域；希望更多得了解和掌握人類(lèi)得特性，并利用這些特性為人類(lèi)服務(wù)，例如人造假肢。系統(tǒng)具有豐富的動(dòng)力學(xué)特性，在這方面的研究可以拓寬力學(xué)及機(jī)械手的研究方向；機(jī)械手可以作為一種智能機(jī)械手在人工智能中發(fā)揮重要的作用。，口腔咀嚼模擬機(jī)器人的定義，世界各國(guó)尚未統(tǒng)一，分類(lèi)也不盡相同。最近聯(lián)合國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)械手協(xié)會(huì)給口腔咀嚼模擬機(jī)器人下的定義口腔咀嚼模擬機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過(guò)改變動(dòng)作程序，來(lái)完成各種工作，主要用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。參考國(guó)外的定義，結(jié)合我國(guó)的習(xí)慣用語(yǔ)，對(duì)口腔咀嚼模擬機(jī)器人作如下定義口腔咀嚼模擬機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動(dòng)作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動(dòng)化程度高的自動(dòng)操作機(jī)械。是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或關(guān)節(jié)其他涂料的工業(yè)機(jī)械手。口腔咀嚼模擬機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作?？谇痪捉滥M機(jī)器人是在計(jì)算機(jī)控制下可編程的自動(dòng)機(jī)器。采用口腔咀嚼模擬機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的一種有效手段。機(jī)械手的誕生和發(fā)展雖只有30多年的歷史，但它已應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)，民事技術(shù)等眾多的領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，顯示出強(qiáng)大的生命力12。12口腔咀嚼模擬機(jī)器人研究概況121國(guó)外研究現(xiàn)狀最早系統(tǒng)地研究人類(lèi)和動(dòng)物運(yùn)動(dòng)原理的是MUYBRIDGE，他發(fā)明了電影用的獨(dú)特?cái)z像機(jī)，即一組電動(dòng)式觸發(fā)照相機(jī)，并在1877年成功地拍攝了許多四足動(dòng)物和奔跑的連續(xù)照片。后來(lái)這種采用攝像機(jī)的方法又被DEMENY用來(lái)研究人類(lèi)的運(yùn)動(dòng)。從本世紀(jì)30年代到50年代，蘇聯(lián)的BERNSTEIN從生物動(dòng)力學(xué)的角度也對(duì)人類(lèi)和動(dòng)物的機(jī)理進(jìn)行深入的研究，并就運(yùn)動(dòng)作需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯了非常形象化的描述。真正全面、系統(tǒng)地開(kāi)展機(jī)械手的研究是始于本世紀(jì)60年代迄今，不僅形成了機(jī)械手一整套較為完善的理論體系，而且在一些國(guó)家，如日本、美國(guó)和蘇聯(lián)等都已研制成功了能靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的機(jī)械手樣機(jī)。這一部分，我們主要介紹隊(duì)60年代到1985年這一時(shí)期，在機(jī)械手領(lǐng)域所取得的最重要進(jìn)展。在60年代和70年代，對(duì)機(jī)械手控制理論的研究產(chǎn)生了3種非常重要的控制方法，即有限狀態(tài)控制、模型參考控制和算法控制。這3種控制方法對(duì)各種類(lèi)型的機(jī)械手都是適用的。有限狀態(tài)控制是由南斯拉夫的TOMOVIC在1961年提出來(lái)的，模型參考控制是由美國(guó)的FARNSWORTH在1975年提出來(lái)的，而算法控制則是由南斯拉夫米哈依羅鮑賓研究所著名的機(jī)械手學(xué)專(zhuān)家VUKOBRATOVIC博士在1969年至1972年問(wèn)提出來(lái)的。這3種控制方法之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系。有限狀態(tài)控制實(shí)質(zhì)上是一種采樣化的模型參考控制，而算法控制則是一種居中的情況1。在步態(tài)研究方面，蘇聯(lián)的BESSONOV和UMNOV定義了“最優(yōu)步態(tài)”，KUGUSHEV和JAROSHEVSKIJ定義了自由步態(tài)。這兩種步態(tài)不僅適應(yīng)于而且也適應(yīng)于多足機(jī)械手。其中，自由步態(tài)是相對(duì)于規(guī)則步態(tài)而言的。如果地面非常粗糙不平，那么機(jī)械手在時(shí)，下一步腳應(yīng)放在什么地方，就不能根據(jù)固定的步序來(lái)考慮，而是應(yīng)該象登山運(yùn)動(dòng)員那樣走一步看一步，通過(guò)某一優(yōu)化準(zhǔn)則來(lái)確定，這就是所謂的自由步態(tài)。在機(jī)械手的穩(wěn)定性研究方面，美國(guó)的HEMAMI等人曾提出將系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制的簡(jiǎn)化模型看作是一個(gè)倒立振子倒擺，從而可以將的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)解釋為使振子直立的問(wèn)題。此外，從減小控制的復(fù)雜性考慮，HEMAMI等人還曾就機(jī)械手的“降階模型”問(wèn)題進(jìn)行了研究。前面我們?cè)赋鯲UKOBRATOVIC也對(duì)類(lèi)人型系統(tǒng)進(jìn)行了能量分析，但他僅限于導(dǎo)出各關(guān)節(jié)及整個(gè)系統(tǒng)的功率隨時(shí)間的變化關(guān)系，并沒(méi)有過(guò)多地涉及能耗最優(yōu)這個(gè)問(wèn)題但在他的研究中，VUKOBRATOVIC得出了一個(gè)有用的結(jié)論，即姿態(tài)越平滑，類(lèi)人型系統(tǒng)所消耗的功率就越少。122國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)機(jī)械手的研制工作起步較晚，我國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始機(jī)械手領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的。1986年，我國(guó)開(kāi)展了“七五”機(jī)械手攻關(guān)計(jì)劃，1987年，我國(guó)的“863”高技術(shù)計(jì)劃將機(jī)械手方面的研究開(kāi)發(fā)列入其中。目前我國(guó)從事機(jī)械手研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)的單位主要是高校和有關(guān)科研院所等。最初我國(guó)進(jìn)行機(jī)械手技術(shù)研究的主要目的是跟蹤國(guó)際先進(jìn)的機(jī)械手技術(shù)，隨后取得了一定的成就。哈爾濱工業(yè)大學(xué)自1986年開(kāi)始研究機(jī)械手，先研制成功靜態(tài)雙足機(jī)械手HITI，高110CM，重70KG，有10個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)平地上的前進(jìn)、左右側(cè)行以及上下樓梯的運(yùn)動(dòng)，步幅45CM，步速為10秒/步，后來(lái)又相繼研制成功了HITII和HITIII，重42KG，高103CM，有12個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了步長(zhǎng)24CM，步速23步每秒的。目前正在研制的HI下IV機(jī)械手，全身可有52個(gè)自由度，其在運(yùn)動(dòng)速度和平衡性方面都優(yōu)于前三型機(jī)械手37。國(guó)防科技大學(xué)在1988年春成功地研制了一臺(tái)平面型6自由度的雙足機(jī)械手KDW1，它能前進(jìn)、后退和上下樓梯，最大步幅為40CM，步速為4步每秒，1989年又研制出空間型KDWII，有10個(gè)自由度，高69CM，重13KG實(shí)現(xiàn)進(jìn)退、上下臺(tái)階的靜態(tài)穩(wěn)定以及左右的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)。1990年在KDWII的平臺(tái)上增加兩個(gè)垂直關(guān)節(jié)，發(fā)展成KDWIII，有12個(gè)自由度，具備了轉(zhuǎn)彎功能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的全方位。1995年實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)，步速08步每秒，步長(zhǎng)為20CM22CM，最大斜坡角度達(dá)13度。2000年底在KDWIII的基礎(chǔ)上研制成功我國(guó)首臺(tái)仿人形機(jī)械手“先行者”，動(dòng)態(tài)，可在小偏差、不確定的環(huán)境，周期達(dá)每秒兩需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯步，高14M，重20KG，有頭、眼、脖、身軀、雙臂、雙足，且具備一定的語(yǔ)言功能813。此外，清華大學(xué)正在研制仿人形機(jī)械手THBIPI，高17M，重130KG，32個(gè)自由度，在清華大學(xué)985計(jì)劃的支持下，項(xiàng)目也在不斷取得進(jìn)展。南京航空航天大學(xué)曾研制了一臺(tái)8自由度空間型機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)功能13,14。本課題源于“第一屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”中機(jī)械手。目前，機(jī)械手大多以輪子的形式實(shí)現(xiàn)功能階段。真正模仿人類(lèi)用腿走路的機(jī)械手還不多，雖有一些六足、四足機(jī)械手涌現(xiàn)，但是機(jī)械手還是鳳毛麟角。我們這個(gè)課題，探索設(shè)計(jì)僅靠巧妙的機(jī)械裝置和簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)模擬人類(lèi)的機(jī)械手。其分功能有交替邁腿、搖頭、擺大臂、擺小臂。13口腔咀嚼模擬機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)口腔咀嚼模擬機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述它主要由機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制檢測(cè)系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成。1執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)是口腔咀嚼模擬機(jī)器人完成關(guān)節(jié)工件，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)所必需的機(jī)械部件，它包括手部、腕部、機(jī)身等。A末端執(zhí)行器機(jī)械手為了進(jìn)行作業(yè)而配置的操作機(jī)構(gòu)，直接噴漆工件。B腕部又稱(chēng)手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調(diào)整或改變末端執(zhí)行器的工作方位。C臂部聯(lián)接機(jī)座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改變手部的空間位置，滿(mǎn)足機(jī)械手的作業(yè)空間，將各種載荷傳遞到機(jī)座。D機(jī)身機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，起支撐作用，是支撐手臂的部件，其作用是帶動(dòng)臂部自轉(zhuǎn)、升降或俯仰運(yùn)動(dòng)。2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力的裝置。常用的有機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)電傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)。3控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。4檢測(cè)系統(tǒng)作用是通過(guò)各種檢測(cè)裝置、傳感裝置檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定進(jìn)行比較，以保證運(yùn)動(dòng)符合要求。實(shí)踐證明，口腔咀嚼模擬機(jī)器人可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期頻繁、單調(diào)的操作，采用機(jī)械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途48。14主要內(nèi)容第1章緒論主要介紹機(jī)械手的相關(guān)知識(shí)和本課題研究的任務(wù)和要求第2章總體方案設(shè)計(jì),介紹該機(jī)械手各部分的相關(guān)知識(shí)和總體設(shè)計(jì)第3章機(jī)械手各部分設(shè)計(jì)的介紹第4章機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文42總體方案設(shè)計(jì)21機(jī)械手工程概述機(jī)械手工程是一門(mén)跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，它涉及到力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、氣動(dòng)液壓技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域。人們將已有學(xué)科分支中的知識(shí)有效地組合起來(lái)用以解決綜合性的工程問(wèn)題的技術(shù)稱(chēng)之為“系統(tǒng)工程學(xué)”。以機(jī)械手設(shè)計(jì)為例，系統(tǒng)工程學(xué)認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)將其作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究、開(kāi)發(fā)和運(yùn)用，從機(jī)械手的整體出發(fā)來(lái)研究其系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間的有機(jī)聯(lián)系和系統(tǒng)外部環(huán)境的相互關(guān)系的一種綜合性的設(shè)計(jì)方法。從系統(tǒng)功能的觀點(diǎn)來(lái)看，將一部復(fù)雜的機(jī)器看成是一個(gè)系統(tǒng)，它由若干個(gè)子系統(tǒng)按一定規(guī)律有機(jī)地聯(lián)系在一起，是一個(gè)不可分的整體。如果將系統(tǒng)拆開(kāi)、則將失去作為一個(gè)整體的特定功能。因此，在設(shè)計(jì)一部較復(fù)雜的機(jī)器時(shí)，從機(jī)器系統(tǒng)的概念出發(fā)，這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)具有如下特性（1）整體性由若干個(gè)不同性能的子系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)總的機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有作為一個(gè)整體的特定功能。（2）相關(guān)性系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間有機(jī)聯(lián)系、有機(jī)作用，具有某種相互關(guān)聯(lián)的特性。（3）目的性每個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)有明確的目的和功能，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)的組合方式?jīng)Q定于系統(tǒng)的目的和功能。（4）環(huán)境適應(yīng)性任何一個(gè)系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境中，必須能適應(yīng)外部環(huán)境的變化。因此，在進(jìn)行機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要重視組成機(jī)械手系統(tǒng)的各個(gè)部件、零件的設(shè)計(jì)，更應(yīng)該按照系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械手的功能要求，將組成機(jī)械手系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)部件、零件合理地組合，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良適于工作需要的機(jī)械手產(chǎn)品。在比較復(fù)雜的工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中大致包括如下操作機(jī)，它是完成機(jī)械手工作任務(wù)的主體，包括機(jī)座、手臂、手腕、末端執(zhí)行器和機(jī)構(gòu)等。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它包括作為動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)單元，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由各種傳動(dòng)零、部件組成的傳動(dòng)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)，它主要包括具有運(yùn)算、存儲(chǔ)功能的電子控制裝置（計(jì)算機(jī)或其他可編程編輯控制裝置），人機(jī)接口裝置（鍵盤(pán)、示教盒等），各種傳感器的信息放大、傳輸和處理裝置，傳感器、離線(xiàn)編程、設(shè)備的輸入/輸出通訊接口，內(nèi)部和外部傳感器以及其他通用或?qū)Ｓ玫耐鈬O(shè)備14。工業(yè)機(jī)械手的特點(diǎn)在于它在功能上的通用性和重新調(diào)整的柔性，因而工業(yè)機(jī)械手能有效地應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)中來(lái)完成傳送零件或材料，進(jìn)行裝配或其他操作。在柔性制造系統(tǒng)中，基本工藝設(shè)備（如數(shù)控機(jī)床、鍛壓、焊接、裝配等生產(chǎn)設(shè)備）、輔助生產(chǎn)設(shè)備、控制裝置和工業(yè)機(jī)械手等一起形成了各種不同形式地工業(yè)機(jī)械手技術(shù)綜合體地工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)。在其他非制造業(yè)地生產(chǎn)部門(mén)，如建筑、采礦、交通運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)領(lǐng)域引用機(jī)械手系統(tǒng)亦是如此。22工業(yè)機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案論述（一）確定負(fù)載目前，國(guó)內(nèi)外使用的工業(yè)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)械手各運(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)械手末端執(zhí)行器的重量、關(guān)節(jié)工件或作業(yè)對(duì)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)可初估本次設(shè)計(jì)屬于小負(fù)載。需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯（二）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(duì)環(huán)境沒(méi)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)械手等特點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)采用了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)（三）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。在機(jī)械手中常采用的機(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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且大學(xué)學(xué)習(xí)掌握的比較扎實(shí)，故本次設(shè)計(jì)選用齒輪傳動(dòng)。（四）工作范圍工業(yè)機(jī)械手的工作范圍是根據(jù)工業(yè)機(jī)械手作業(yè)過(guò)程中操作范圍和運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)確定，用工作空間來(lái)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(xiàn)的長(zhǎng)度和各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)角的大小及變動(dòng)范圍的選擇（五）運(yùn)動(dòng)速度機(jī)械手操作機(jī)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(zhǎng)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)原理該方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析該口腔咀嚼模擬機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)組成如圖需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯口腔咀嚼模擬機(jī)器人本體組成本文設(shè)計(jì)的基于四桿機(jī)構(gòu)的咀嚼模擬機(jī)器人用來(lái)模擬人類(lèi)第一顆切牙的咀嚼運(yùn)軌跡。通過(guò)分析人類(lèi)咀嚼運(yùn)動(dòng)過(guò)程，人體的頭部在咀嚼過(guò)程中是作為剛體保持不動(dòng)的，而下頜通過(guò)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成咀嚼過(guò)程。考慮到設(shè)計(jì)的方便性和機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，采用上下牙齒倒置的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，即將帶動(dòng)下牙運(yùn)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)器的頂部，將運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持不動(dòng)的上牙安裝在四桿機(jī)構(gòu)的下方。如圖所示為咀嚼模擬機(jī)器人機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。24機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下3。1直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖21A由于直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)械手有可能達(dá)到很高的位置精度（M級(jí)）。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類(lèi)型的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長(zhǎng)方體。直角坐標(biāo)機(jī)械手主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式，龍門(mén)式，天車(chē)式三種結(jié)構(gòu)。2圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖21B。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。3球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖21C。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類(lèi)球形的空間。4關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖21D。關(guān)節(jié)型機(jī)械手動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類(lèi)型的機(jī)械手。關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。A直角坐標(biāo)型B圓柱坐標(biāo)型C球坐標(biāo)型D關(guān)節(jié)型圖21四種機(jī)械手坐標(biāo)形式根據(jù)任務(wù)書(shū)要求和具體實(shí)際我們選擇的是D關(guān)節(jié)型。具體到本設(shè)計(jì)考慮在滿(mǎn)足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯25本章小結(jié)本章主要完成對(duì)機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì),通過(guò)多種方案的選擇來(lái)確定最終要確定的方案確定了機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案后，就要針對(duì)機(jī)械手的腰部、手臂、手腕、末端執(zhí)行器等各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文83四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)31各部件組成和功能描述四桿機(jī)構(gòu)1與機(jī)器的頂部成一定角度的固定，該角度的取值是根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)形成的運(yùn)動(dòng)軌跡與咀嚼試驗(yàn)軌跡相差的角度決定的，在下文中做具體的介紹。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，減震器機(jī)構(gòu)3做咀嚼運(yùn)動(dòng)，上牙移動(dòng)平臺(tái)4在運(yùn)行過(guò)程中是保持不動(dòng)的，當(dāng)曲柄與連桿的最長(zhǎng)邊成一條直線(xiàn)時(shí)，減震器機(jī)構(gòu)3運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，與上牙咬合，此時(shí)減震器3的彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈簧的壓縮力即為設(shè)定的咬合力。咀嚼不同食物和在咀嚼過(guò)程中的不同階段，人類(lèi)的咀嚼軌跡是不斷變化的。這里咀嚼模擬機(jī)器人通過(guò)調(diào)節(jié)四桿機(jī)構(gòu)1中的地桿尺寸和上牙平臺(tái)的位置，實(shí)現(xiàn)咀嚼運(yùn)動(dòng)咬合點(diǎn)位置的變化，通過(guò)軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)軌跡傾角的變化?？紤]到地桿尺寸的可變性，采用導(dǎo)螺桿形式。上牙位置主要通過(guò)錐齒輪機(jī)構(gòu)5的傳動(dòng)，使上牙平臺(tái)在螺紋桿件上上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上牙位置的調(diào)節(jié)。為了保證上牙平臺(tái)移動(dòng)的穩(wěn)定性，在機(jī)器兩側(cè)分別設(shè)計(jì)了相同的螺紋桿件，通過(guò)鏈輪結(jié)構(gòu)將錐齒輪的力等效的傳給平臺(tái)兩端。咀嚼模擬機(jī)器人主要靠四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的咀嚼軌跡。在前期工作中，通過(guò)試驗(yàn)分析得出咀嚼軌跡類(lèi)似水滴形狀，近似于六段圓弧擬合而成的曲線(xiàn)，六段圓弧分別為最高點(diǎn)處、最低點(diǎn)處、左側(cè)曲線(xiàn)、右側(cè)兩段及向外突出點(diǎn)處。如圖22所示。咀嚼軌跡的參數(shù)包括開(kāi)口角、閉口角、軌跡夾角、垂直開(kāi)口距離、水平運(yùn)動(dòng)幅度等。開(kāi)口角是水平線(xiàn)與最高點(diǎn)處圓弧和左側(cè)圓弧切點(diǎn)的切線(xiàn)夾角，閉口角是右側(cè)上段圓弧和最高點(diǎn)處圓弧切點(diǎn)處切線(xiàn)與垂直線(xiàn)的夾角，軌跡夾角為開(kāi)口角與閉口角的差值，垂直開(kāi)口距離為最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離，水平運(yùn)動(dòng)幅度為水平位置最左點(diǎn)與最右點(diǎn)之間的距離。四桿機(jī)構(gòu)包括曲柄，連桿，搖桿和地桿四個(gè)部分。為了實(shí)現(xiàn)多種咀嚼軌跡，四桿機(jī)構(gòu)中的地桿取值是一個(gè)范圍值，與一般四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，本文需要設(shè)計(jì)一個(gè)地桿尺寸能夠隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的四桿機(jī)構(gòu)。下面對(duì)主要零部件進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。（1）曲柄座的設(shè)計(jì)由于咀嚼裝置考慮到喂料的方便性，采用上下牙齒倒置的結(jié)構(gòu)形式，下牙安裝在機(jī)器的上部，即整個(gè)四桿機(jī)構(gòu)在機(jī)器的上部，上牙安裝在機(jī)器的下部，運(yùn)行中保持不動(dòng)，需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯為食品的喂入過(guò)程提供了方便。如圖26所示為牙齒正常咬合時(shí)的軌跡曲線(xiàn)。圖27所示為咀嚼軌跡旋轉(zhuǎn)180后的曲線(xiàn)，如果將上下牙齒倒置安裝，則機(jī)器產(chǎn)生的軌跡應(yīng)該是牙齒咬合軌跡的倒置形式，本文要讓四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的軌跡如圖27所示。為了實(shí)現(xiàn)如圖210所示的四桿機(jī)構(gòu)安裝位置，曲柄座的設(shè)計(jì)如圖211所示，曲柄座是將四桿機(jī)構(gòu)固定在機(jī)器上平板的唯一部件，考慮到安裝的穩(wěn)定性，曲柄座的厚度設(shè)計(jì)為52MM，曲柄座和機(jī)器上平面通過(guò)兩個(gè)螺栓和兩個(gè)銷(xiāo)釘分別成對(duì)角線(xiàn)形式緊固，曲柄座的側(cè)面與導(dǎo)螺桿方向平行，與水平面的夾角為65。（2）曲柄設(shè)計(jì)考慮到機(jī)器的緊湊性、輕巧型、軸承的最小尺寸、各零件不發(fā)生干涉等諸多因素，本文將曲柄的實(shí)際尺寸初步定義為10MM。由于曲柄的尺寸很小，不宜采用桿件的形式，需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯這里采用圓盤(pán)的形式，如圖212所示，圓盤(pán)中心軸與驅(qū)動(dòng)軸是同軸心，在距離圓盤(pán)中心10MM的位置作孔，通過(guò)橫桿連接曲柄和連桿。圖212曲柄二維草圖（3）地桿設(shè)計(jì)地桿的尺寸雖然是可以調(diào)節(jié)的，但在四桿機(jī)構(gòu)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，要保持地桿尺寸是固定不變的。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)之前，對(duì)地桿尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)軌跡。螺旋傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)上述要求，在螺旋傳動(dòng)中，導(dǎo)螺桿主要實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞。本文采用導(dǎo)螺桿作為地桿，采用梯形螺紋，梯形螺紋有自鎖功能，可以保證地桿尺寸在機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中保持不變。如圖213所示為導(dǎo)螺桿二維草圖，導(dǎo)螺桿上軸徑最大的部分全部切削梯形螺紋。（4）連桿設(shè)計(jì)為了避免在四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，各桿件會(huì)產(chǎn)生干涉，對(duì)四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配，在“布局”中選擇“干涉檢查”，通過(guò)不斷的設(shè)計(jì)改進(jìn)，最終確定連桿的形式如圖214所示。由于連桿內(nèi)部要安裝滾動(dòng)軸承，根據(jù)選擇軸承的尺寸，設(shè)計(jì)連桿的厚度為12MM。需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯如圖215所示為四桿機(jī)構(gòu)裝配簡(jiǎn)圖，該圖給出了四桿機(jī)構(gòu)在咀嚼模擬機(jī)器人中的安裝形式，此時(shí)的四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡恰能滿(mǎn)足上圖27要求實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。圓盤(pán)式曲柄5在驅(qū)動(dòng)軸的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，支撐桿11使搖桿座8在橫向移動(dòng)過(guò)程中保持方向不變，擋板9在四桿機(jī)構(gòu)中起到固定導(dǎo)螺桿和支撐桿的作用。32軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)根據(jù)前期工作中對(duì)咀嚼試驗(yàn)軌跡的分析和總結(jié)，人類(lèi)在咀嚼過(guò)程的開(kāi)始階段是垂直咬合，也被稱(chēng)為切碎階段，用來(lái)將大塊的食物破碎成小塊的食物，當(dāng)食品顆粒的大小滿(mǎn)足在臼齒上進(jìn)行咀嚼時(shí)，咀嚼運(yùn)動(dòng)進(jìn)入到研磨階段，在研磨階段，臼齒通過(guò)邊緣鋒利的齒尖切碎食物。在切碎階段，矢狀面上軌跡與垂直面的夾角為26563652，在研磨階需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯段，矢狀面上軌跡與垂直面的夾角為32743575，XUWL等人獲得的咀嚼軌跡在矢狀面上與垂直咬合軌跡的夾角近似30，且在矢狀面上軌跡近似于一條直線(xiàn)。目前，設(shè)計(jì)的平面四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的軌跡是垂直方向的。要想滿(mǎn)足與垂直面成30的要求，需要設(shè)計(jì)一個(gè)軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理是改變四桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的軌跡運(yùn)動(dòng)平面，如圖216所示是軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的二維裝配簡(jiǎn)圖，該機(jī)構(gòu)通過(guò)固定小塊焊接在頂板上，銷(xiāo)軸起到銷(xiāo)釘?shù)淖饔茫瑢?dǎo)向桿4可以以銷(xiāo)軸為原點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到角度控制的作用，當(dāng)機(jī)構(gòu)的角度調(diào)節(jié)到合適位置時(shí)，通過(guò)固定桿7將該機(jī)構(gòu)固定在機(jī)器的豎板上，滑塊5內(nèi)部有整體軸套，使其可以在導(dǎo)向桿上上下移動(dòng)，底端固定塊和底端固定橫軸起到穩(wěn)定機(jī)構(gòu)的作用。牙齒導(dǎo)向桿9與減震器機(jī)構(gòu)通過(guò)整體軸套連接，當(dāng)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與垂直面夾角為30時(shí)，牙齒導(dǎo)向桿9帶動(dòng)減震器機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡傾角的改變。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文134傳動(dòng)齒輪零件的設(shè)計(jì)計(jì)算用于四桿偏心振動(dòng)41電機(jī)的選擇考慮到該工況條件下，電機(jī)的要求不高，選擇北京和利時(shí)電機(jī)電器廠的86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)。北京和利時(shí)電機(jī)電器有限公司的一些步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參如表31。表31步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品系列及技術(shù)參數(shù)型號(hào)相數(shù)步距角DEG電壓V電流A靜轉(zhuǎn)矩NM空載運(yùn)行頻率KHZ轉(zhuǎn)動(dòng)慣量KGCM2備注86BYG250AN209/1811036241505686BYG250BN209/18110450151286BYG250CN209/1811057015428北京和利時(shí)電機(jī)電器有限公司86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線(xiàn)如圖33。圖33運(yùn)行矩頻特性由計(jì)算得到所需686NM，1377R/MINM電機(jī)1N該電機(jī)可以滿(mǎn)足要求。北京和利時(shí)電機(jī)電器有限公司86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)的外型簡(jiǎn)圖如圖34。需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯圖34步進(jìn)電機(jī)外形簡(jiǎn)圖根據(jù)前面計(jì)算，選擇北京和利時(shí)電機(jī)電器廠的86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)。由電機(jī)輸出軸尺寸選擇TL2型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，主從動(dòng)端均選用型軸孔16。1J42齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程按設(shè)計(jì)計(jì)算公式1選擇齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1）根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)精度（GB1009588）3）材料選擇由表101選擇小齒輪材料為40CR（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。4）初選小齒輪的齒數(shù)，選Z1402Z2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)公式（注腳標(biāo)T表示試選或試21312THTDKTUD算值,下同）（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)T2）計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩686NM，1377R/MINM電機(jī)1N3）由表107選取齒寬系數(shù)（非對(duì)稱(chēng)布置）10D4）由表106查取材料彈性影響系數(shù)1289EAZMP5）由圖1021D按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪LIM160HAMP的接觸疲勞強(qiáng)度LIM25HAP6）由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)91061408306410HNNJL需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯（J為齒輪轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)；為工作壽命）81264905NHL7）由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)12093,6HNHNK8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)為S1，由式1012得1LIM2LI58HANMPS（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，代入較小值1TDH由計(jì)算式得，2312TKTZUDMM1465T2）計(jì)算圓周速度1365760TNMVS3）計(jì)算齒輪B124DTM4計(jì)算齒寬與齒高比H模數(shù)1485012TTZ齒輪高25478AHCM齒高比67458B5）計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)，7級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載系數(shù)39MVS12V由表102查得A由表104用插值法，7級(jí)精度,小齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置查得40HK由查圖1013得14,6HBKH134FK故載荷系數(shù)1562AVHKK6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，由式（1010A）得31475TTKDM7）計(jì)算模數(shù)119724DZ3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（105）132FASDYKTZ需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯（1）確定計(jì)算參數(shù)1圖1020C查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪彎曲疲勞150FEAMP強(qiáng)度極限為2380FEAMP（A）由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)109,FNNK3算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)由公式1012得14S1329FAPS2NM4算載荷系數(shù)AVFKK12341505取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得112265,8SFY6比較大小齒輪的大小AS1103FASFY226大齒輪的數(shù)值大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算3215401549850MM對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，終合考慮，滿(mǎn)足兩方面，對(duì)模數(shù)就近取整，則M34幾何尺寸計(jì)算計(jì)算得齒輪的參數(shù)為齒輪參數(shù)表名稱(chēng)計(jì)算公式結(jié)果/MM模數(shù)M3Z140齒數(shù)Z240壓力角ND1120分度圓直徑D2120齒頂圓直徑126AD齒根圓直徑125FD需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯中心距12NZMA120齒寬210B哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文185減震機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)咀嚼模擬機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)對(duì)食品特性的測(cè)量，咀嚼力的控制是尤其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在人類(lèi)咀嚼系統(tǒng)中，下頜骨在咀嚼肌的帶動(dòng)下進(jìn)行咀嚼運(yùn)動(dòng)。牙齒咬碎食物時(shí)的力來(lái)源于咀嚼肌收縮產(chǎn)生的力，而牙床在上下牙齒咬合的過(guò)程中，起到了一定的緩沖作用。為了實(shí)現(xiàn)咀嚼力的要求，本章通過(guò)設(shè)計(jì)減震器達(dá)到模擬咀嚼力的目的。減震器的工作原理是通過(guò)彈簧實(shí)現(xiàn)減震的作用，和對(duì)力的控制。如圖218所示為減震器機(jī)構(gòu)裝配圖，減震器共包括以下幾部分硬停桿件，引導(dǎo)銷(xiāo)釘，壓縮彈簧，鋁套管。由于咬合力的上限值為150N，為了保證彈簧產(chǎn)生的壓縮力不超過(guò)150N，在減震器機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)了硬停桿件1，保證彈簧壓縮力不會(huì)超過(guò)上限值。硬停桿件1上設(shè)計(jì)的狹槽起到了高阻尼的作用。引導(dǎo)銷(xiāo)釘2在狹槽內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，大大減少了彈簧4的振動(dòng)，彈簧4的振動(dòng)會(huì)影響咬合力的執(zhí)行，為了保證彈簧在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性，本文將彈簧安裝在鋁制套管3中。狹槽的設(shè)計(jì)尺寸是根據(jù)彈簧的壓縮長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)的，在下面的設(shè)計(jì)中，彈簧壓縮10MM時(shí)能夠使工作載荷達(dá)到150N，所以狹槽的設(shè)計(jì)保證引導(dǎo)銷(xiāo)釘可以在狹槽內(nèi)向上移動(dòng)10MM的距離。另外，在彈簧和硬停桿件之間可以添加薄片來(lái)增加彈簧的安裝載荷，以提供可變的咀嚼力。51彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧是整體設(shè)計(jì)不可或缺的部分，以下為彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟17。（1）現(xiàn)選用碳素彈簧鋼絲（GB435789C級(jí)）第類(lèi)彈簧。設(shè)鋼絲直徑D4MM。需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯取G82000MPA，查表得MPA。1580BMPA6321580B（2）確定鋼絲直徑取旋繞比6DDC曲度系數(shù)25164041K絲杠直徑計(jì)算公式（42）FDMAX6其中彈簧的工作拉力，這里取N。MAXF4523A拉各數(shù)據(jù)代入公式（43）得MM716145261MAXKCD取D4MM。彈簧中徑MMDD查表取D25MM,K124MM。2564MM7325641與原值相近。取D4MM。此時(shí)D25MM是標(biāo)準(zhǔn)值。彈簧內(nèi)徑MM1DD彈簧外徑MM29452（3）計(jì)算彈簧剛度（43）MINAXLF式中彈簧的工作拉力，這里取N；MINF78I與對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，MM；AXLAX1AXL與對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，MM（見(jiàn)圖45）。IIN960MIN代入公式得N/MM7781452INMAXLFKF（4）計(jì)算彈簧圈數(shù)（44）FKDGD34代入各數(shù)據(jù)得圈894712580334FN取N95圈（6）彈簧初拉力需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯N780P2196452183300DDFK（7）極限工作應(yīng)力LIM取BLIM則MPA8506LI（8）極限工作載荷LIFN34712483LI3LIMDKD（9）計(jì)算彈簧的變形（45）0FL式中變形量；L與形變對(duì)應(yīng)的拉力。F將分別代入公式（45）得LIMAX0,MM32178450MAXAFLMM631LILI（10）特性校核0LIMN58LIAX基本滿(mǎn)足要求。（11）計(jì)算其他結(jié)構(gòu)參數(shù)（46）DDNH210（47）TARCO式中自由長(zhǎng)度；0H螺旋角；彈簧節(jié)距，MM。T4DT代入數(shù)據(jù)得自由長(zhǎng)度MM43251952110DN彈簧變形后長(zhǎng)度MM643MAX0MAXLHMM179LILI52COTCTRR需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯根據(jù)以上計(jì)算，選定的有關(guān)參數(shù)為材料為碳素彈簧鋼絲，鋼絲直徑為4MM，旋繞比為625，彈簧中徑25MM，彈簧右旋，螺旋角為，自由長(zhǎng)度為434MM。5252上牙移動(dòng)平臺(tái)（錐齒輪傳動(dòng)）在四桿機(jī)構(gòu)咀嚼裝置中，采用上下牙齒倒置的安裝方式，方便了食品的喂入和食品顆粒的采集。附帶仿真下牙的四桿機(jī)構(gòu)位于機(jī)器的上部，用來(lái)實(shí)現(xiàn)咀嚼軌跡。上牙在四桿機(jī)構(gòu)的下方，負(fù)責(zé)收集食品顆粒。在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)之前，對(duì)四桿機(jī)構(gòu)中的地桿尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)調(diào)節(jié)上牙的位置，保證上下牙齒準(zhǔn)確咬合。因此，在設(shè)計(jì)上牙的過(guò)程中，要保證上牙是隨時(shí)可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的。本文采用錐齒輪嚙合傳動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)上牙移動(dòng)平臺(tái)的調(diào)節(jié)，如圖222所示。在上牙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中安裝四個(gè)整體軸套，與機(jī)器的四個(gè)支撐桿件配合實(shí)現(xiàn)可以上下滑動(dòng)的功能。在機(jī)器兩側(cè)設(shè)計(jì)兩個(gè)螺紋桿件，用來(lái)控制上牙移動(dòng)平臺(tái)的位置，并起到鎖定的作用。由于上牙附著板板面較大，錐齒輪設(shè)計(jì)在一側(cè)，調(diào)節(jié)上牙附著板時(shí)穩(wěn)定性會(huì)受到影響。為了保證板面的平行上調(diào)，設(shè)計(jì)了鏈傳動(dòng)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)平板的平穩(wěn)上調(diào)。根據(jù)工作要求，將最末端的傳動(dòng)設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，考慮到可能圓錐小齒輪齒根圓到鍵槽底部的距離，所以將圓錐小齒輪與軸設(shè)計(jì)成一體，圓錐大齒輪TME61單獨(dú)設(shè)計(jì)，材料選用45鋼。由于選用的是閉式硬齒面齒輪，齒輪齒面磨損和彎曲疲勞折斷是主要的失效形式，因此設(shè)計(jì)這類(lèi)齒輪傳動(dòng)時(shí)按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，宜選取較小的齒數(shù)，可取172015。1Z（A）估算齒輪主要參數(shù)及尺寸齒數(shù),1Z2齒數(shù)比，所以選擇,則。512NU201Z302512UZ齒寬系數(shù)R，取。齒寬系數(shù)不宜取過(guò)大，避免引起小端齒頂過(guò)薄，齒根圓角341R30半徑過(guò)小，應(yīng)力集中過(guò)大。需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯根據(jù)手冊(cè)16，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算小齒輪大端分度圓直徑和大端模數(shù)1DM（327）32LIM2115089HRVAKTD式中齒輪傳遞的扭矩；1T工況系數(shù)；AK動(dòng)載系數(shù)；V齒寬系數(shù)；R試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力；LIMH查手冊(cè)16得到，,MPA。1AKV50LIMH由于NM，,。371T30R將數(shù)據(jù)代入得到小齒輪大端分度圓直徑MM。31D大端模數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分度圓模數(shù)，取。6521ZD52M圓錐齒輪主要尺寸計(jì)算16（328）ZD（329）U1ARCTN1（330）290（331）1SIR（332）RMD5（333）COSZZV（334）RM01式中大端分度圓直徑；D、節(jié)錐角；12錐距；R中點(diǎn)分度圓直徑；M當(dāng)量齒數(shù)；VZ平均模數(shù)。齒寬，取MM。1089B將數(shù)據(jù)代入計(jì)算得MM5021MZDMM73241ARCTNRT1I509012MM938SIIDRMM54211RM需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯MM756305175012RMD264COSZZV50322V12530511RM中點(diǎn)分度圓上的圓周力N。64271TDTF（B）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算接觸用單位齒寬上的載荷HTMPA（335）47311036KBVATMHT查16手冊(cè)，齒向載荷分布系數(shù)，12。KFHFK計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力MPA（336）034765142735547221IDWMHTH計(jì)算齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力LIM（337）LI12LIHHNRLVWXZ式中壽命系數(shù)；NZ潤(rùn)滑劑系數(shù)；L齒面光潔度系數(shù)；R速度系數(shù)；V工作硬化系數(shù)；WZ尺寸系數(shù)。X查手冊(cè)16得到，。1XWVNZZ950L4RZ所以，MPA。49052LIM/1LI/H計(jì)算接觸安全系數(shù)S，安全系數(shù)較高。所以，接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足，3476/1LI21HS參數(shù)合理。（C）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算彎曲用單位齒寬上的載荷FTMPA473121036KBHVATMHTFT變位系數(shù),SX取，則。120120SX應(yīng)力集中校正系數(shù)AY由及可查表得，由及可查表得。1XVZ591S2XVZ6812SAY需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯齒形系數(shù)FAY由，據(jù)及可查表得，由及可查表得，而15C1XVZ6021FAY2XVZ352FAY，所以，。1295602A70153彎曲計(jì)算應(yīng)力F根據(jù)公式（338）11FTASVMY（339）221FFAS將數(shù)據(jù)代入計(jì)算得MPA597954731FMPA8212602取安全系數(shù)4FS查16手冊(cè)，得彎曲疲勞壽命系數(shù)，。91FNK902FN查16手冊(cè)，得彎曲疲勞極限為MPA，MPA。40E45E許用應(yīng)力（340）FNFS11（341）EK22將數(shù)據(jù)代入計(jì)算得MPA189410911FENFSMPA273522因此、，彎曲疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足，參數(shù)合理17。11FF53軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)考慮到軸的載荷較大，材料選用45,熱處理調(diào)質(zhì)處理,取材料系數(shù)120A所以,有該軸的最小軸徑為33105PDAN考慮到鍵槽的影響，所以DMIN取值為17MM,具體結(jié)構(gòu)如下需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯54軸的受力分析及計(jì)算軸的受力模型簡(jiǎn)化見(jiàn)圖7及受力計(jì)算圖軸的受力分析知76210TAN3958TAN2402TRTFD315269482212AVHRARVTAHFL60398413290211BVHRBRVTBHFL需要CAD圖紙，Q咨詢(xún)414951605或1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯55軸承的壽命校核鑒于調(diào)整間隙的方便,軸承均采用正裝預(yù)設(shè)軸承壽命為3年即12480H校核步驟及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表表1軸承壽命校核步驟及計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果6014計(jì)算步驟及內(nèi)容A端B端由手冊(cè)查出CR、C0R及E、Y值CR985KNC0R860KNE068計(jì)算比值FA/FRF