【正文】 同環(huán)境中工作。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編 程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性。 工業(yè)機械手可以在高溫、高壓、危險、易燃、易爆、放射性 等惡劣的環(huán)境，以及笨重、單調、頻繁的操作中，代替人的工作，具有重要的意義。 20 世紀 70年代是世界科技發(fā)展的一個里程碑：人類登上了月球 ，實現(xiàn)了金星、火星的軟著陸?！捌呶濉逼陂g，國家投入資金，對工業(yè)機械人及其零部件進行攻關，完成了工業(yè)機械人的成套技術的開發(fā)，研制出了噴漆取得了機電一體化課程設計說明書 4 一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。 ② 智能機器人的開發(fā) 這些研究主要包括：遙控加局部自主系統(tǒng)構成和控制策略研究；智能移動機器人的導航很定位技術研究；面向遙控機器人的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)；人機交互環(huán)境建模系統(tǒng)；基于計算機屏幕的多機器人遙控技術。夾持器安裝于伸縮臂上，伸縮臂安裝在升降臂上，升降臂安裝在底座上。 圓柱形零件的尺寸為直徑 100— 140 毫米，高為 150 毫米，機械手回轉角度為 90 度。 隨著工業(yè)機器人技術的發(fā)展，其應用已擴展到宇宙探索、深海開發(fā)、核科學研究和醫(yī)療 福利領域。在軍事上則可用來排雷和裝填炮彈?，F(xiàn)如下圖 21所示，該機構中支座安裝在機器人床身上，用于安裝滾珠絲杠和伸縮桿等零件。 機電一體化課程設計說明書 7 圖 21 步進電機伸縮機構示意圖 執(zhí)行裝置的設計方案 滾珠絲杠的選擇 滾珠絲杠副的選擇： （ 1）由題可知：伸縮長度 S為 300 毫米，伸縮時間 t 為 2 秒 ，所以速度smsmmsmmtsV ???? ,初選螺距 P=10mm （ ） 則：m i n900m i n10 60150 rrPVn m ???? （ ） （ 2）計算載荷： ???CF mAHFC FKKKF ???? （ FK 為載荷系數(shù)， HK 為硬度系數(shù)， AK 為精度系數(shù)）。 ?? hmCa LnFC （ ） hLrnHm 1 5 00 0,m in900 ?? 所以 NCa 15000900396 3 439。 ????＜ 5295N 規(guī)格型號 公稱直徑 基本導程 絲杠外徑 滾珠直徑 螺旋升角 循環(huán)圈數(shù) 螺母安裝尺寸 額定載荷 接觸剛度 D D1 D2 B M d1 d2 h dm L 動載 靜載 20213 20 4 3186。絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 crF （ N）按下式計算： 22)( lEIF acr ??? ??10 （ ） 式中 E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼， E=206Mpa。 S[S]，絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。03 （ ） 按最不利情況?。ㄆ渲?F= mF ） ? ? ? ? ? ? 492232934122210 3001044164????????????????? ??GdTPEdPFL?? mN ??? ? （ ） 則 : 絲杠在工作長度上的彈性變形引起的導程誤差為： umPLLL 3 90 ?? ??????? ? ? （ ） 通常要求絲杠的導程誤差 L? 應小于其傳動精度（ ??? ）的 1/2，即 ummmmmL ?????? ? （ ） 該絲杠的 L? 滿足上式，所以其剛度可滿足要求。0 ????? tg tgtg tg ?? ?? （ ） 機電一體化課程設計說明書 11 ? 要求在 90%～ 95%之間，所以該絲杠副合格。根據(jù)其傳動的特點，要保證螺母 不脫離滾珠絲杠，又要有 300mm 移動距離，則絲杠的有效傳動長度為 L=380mm。推力軸承的特點是只能承受單向軸向載荷。初步選用的軸承的額定載荷 aC = ，即 aC ＞ C 所以滿足使用要求。 （ 3）選擇 齒輪材料及確定許用應力： 由表 101選小齒輪材料為 40MnB（調質）、硬度 260HBS；大齒輪材料 35SiMn（調質）、硬度 230HB，制造精度系數(shù)為 8 級。 mm （ ） 2121 ZZTT ?? = ? N 21 ?? FNFN KK ；則： ? ?? ? M P aSKM P aSKFEFNFFEFNF 222111???????????? （ ） 機電一體化課程設計說明書 17 6） 校核計算 : （ 1）由前知載荷系數(shù) 1?AK ?VK 1??FK ??FK 則： ?????? ?? FFVA KKKKK （ ） （ 2） 校核： ? ?? ?23 5222135111 641 .2 510 1 .5 5FSFtFFSFtFM P abm YYKFM P abm YYKF??????????? ??????????? 滿足要求。 J 絲桿 = 324Ld?? =? *78*103 * **103? Kg?m2 （ ） 確定直線傳動件質量 ?i im=m螺母 +m連桿 +m導向桿 +m擋塊 +m夾持器 （ ） 其中： m夾持器 =20Kg， m 導向桿 =11Kg 取 ?i im=50Kg 轉化到 電機 軸上當量轉動慣量 J= 22 )()( ?? ?iK wVwWkJk （ Kg?m2 ） （ ） 式中： Wk— 各旋轉件的角速度；（ rad/s ） , Jk— 各旋轉件的轉動慣量； （ Kg?m2 ） , mi— 各直線運動件的質量；（ Kg） , V— 直線運動件的速度；（ m/s） , W電機角速度；（ rad/s） 故 J= J 絲桿 2?????? wW絲桿+ 2? ??????i wVmi =*103? * 2 ??????+30* 2 ?????? =*103? （ ） 確定克服慣性量所需的電機上的扭矩 : 機電一體化課程設計說明書 19 1M =JtW （ N?M） （ ） 式中： J— 電機軸上的當量轉動慣量（ Kg?m2 ）； W— 電機的角速度（ rad/s）； t時間，取 t=； 故 M慣 =1*103? *=?M 確定負載扭矩 : mNFLT L ????? （ ） 所以 mNTT Lst ????