【正文】 1 機電系統(tǒng)課程設計說明書 六自由度機械手 學 院： 農業(yè)工程與食品科學學院 班 級： 農機 0901 2 前言 在工資水平較低的中國，制造業(yè)盡管仍屬于勞動力密集型，機械手的使用已經越來越普及。另外，讓機械手取代普通工人從模具中取出零件不僅穩(wěn)定，而且也更加安全。 目錄 3 一、方案設計 .................................... 4 二、結構設計 .................................... 4 三、電機的選擇 .................................. 5 .......................... 5 大臂擺動電機選用 ........................... 6 大臂轉動電機選用 ........................... 6 小臂擺動電機的選擇 ......................... 6 四、功能分析 .................................... 7 五、基座旋轉機構軸的設計及強度校核 ............... 8 六、液壓泵俯仰機構零件設計及強度校核 ............. 11 七、左右搖擺機構設計及強度校核 .................. 14 八、連腕部俯仰機構零件設計及強度校核 ............. 16 九、旋轉和夾緊的設計及強度校核 .................. 21 ............ 21 2．機械手指部設計及夾緊力計算 ................. 24 十、機構各自由度的連接過程 ...................... 25 十一、設計特色 ................................. 28 十二、心得體會 ................................. 28 4 一、方案設計 方案一：機械手采用氣動控制，氣壓傳動，其優(yōu)點： 1）以空氣為工作介質，來源放不安，且用后可直接排入大氣而不污染環(huán)境。 5）成本低、過載能自動保護。 方案二：機械手采用電氣控制，機械傳動，其優(yōu)點： 1）精度高，伺服電機作為動力源，同步帶等組成結構簡單且效率高的傳動機構。 因此選用電氣控制，機械傳動，局部氣動的機械手。 三、電機的選擇 機械手除去加持裝置總共有六個自由度，總共需用六個伺服電機。 6 大臂擺動電機選用 傳動比選擇： 25i? 電機轉矩，轉動慣量計算： 2 2 211 8 0 1 . 2 2 8 . 844J m d K g m? ? ? ? ? ? 2222 8 .8 0 .0 0 4 6 0 825JJ K g mi? ? ? ?電 11 8 0 1 0 1 . 2 4 8 022T m g L N m? ? ? ? ? ? ? 480 1 9 .225TT N mi? ? ? ?電 根據(jù)轉矩、轉動慣量選擇電機型號：松下電機 MGMA 3KW，額定轉矩 m，最大轉矩， m，電機轉動慣量， 10 Kg m???，額定轉速 1000r/min,最大轉速， 2020r/min，外形分類 D型。 基座的回轉自由度可以進行 360 度的回轉；與基座相連的俯仰機構（包含液壓缸）可進行俯仰動作，幅度較大，可以滿足 60120 度的俯仰要求，與此相連部分為左右搖擺機構，能夠完成 60~60 度的左右來回擺動，接著下去的是俯仰機構，與搖擺機構內部類似，亦可完成 60~60 度的上下俯仰動作，最后的是旋轉部分與手指部分，旋轉部分可以正反旋轉，手指部分通過在手腕上滑槽來控制收放動作?？紤]到軸是垂直布置，過細會失穩(wěn)，因此取 52d mm? ，最小直徑為花鍵內 徑。 25 0 .0 1 1 3 5 6rF p A M p a m k N? ? ? ? 支座 A 的支反力 2 8 1 .55 6 2 4190A lR F kNl? ? ? ?， 支座 B 的支反力 1 1 0 8 .55 6 3 2190B lR F k Nl? ? ? ? 2） 最大彎矩發(fā)生在平鍵中心的界面處 1 24 108 .5 260 8AM R l k N m m N m? ? ? ? ? 3） 扭矩 上軸頸直徑 60mm 花鍵小徑 52mm 花鍵大徑 56mm 軸兩端倒角 3 45o? 安裝齒輪的軸段上 A 型鍵槽的寬、深、長分別為 70mm。 1） 過盈配合為 76Hr時的應力集中系數(shù) ? ? ，? ? 2） 尺寸系數(shù) ?? ? ， ?? ? 3） 表面質量系數(shù) 1?? 4） 綜 合 影 響 系 數(shù) 2 .6 2 4 .0 90 .6 4kK ?? ???? ? ?，1 .8 9 2 .6 30 .7 2kK ?????? ? ?； 5） 彎曲應力幅 22608 0 . 2 4 /10750a M N m mW? ? ? ? 6） 平均應力 2256 1 1 . 1 4 /5024m zF k N N m mA m m? ? ? ? 7） 扭轉應力幅 26102 0 . 2 5 /2 2 4 5 0 0a TT N m mW? ? ? ? 8） 扭轉平均應力 m? 5 /a N mm??? 9） 按公式只考慮正應力時的安全系數(shù) 11amBS K??? ????????? 只考慮切應力的安全系數(shù) 1120 2. 57amBS K??? ????????? 22 3 1 .0 2SSS SS??????? [S]滿足強度要求 確定平鍵中心出的截面為危險面作精確強度校核。1 4 1 . 3 4 1 . 3 3 2 3 7 3 . 8 4 2 4 . 4 13 . 1 4 9 0bFd m m??? ??? ? ?? ?取 39。 10 0 m a x12bcF F F Fcc? ? ? ? 1） 剩余預緊力 39。0 0F? ， 0 1 F N?? ，由此01 1 .3 4 1 .3 4 1 5 0 .5 1 .6[ ] 1 6 0Fd m m? ? ?? ??? ? ???滿足條件。 2． 確定螺栓組連接所受的工作載荷。 螺栓所受的總拉力由式（ 11— 19）求得： vF ? M? 414 .23 10 N mm? maxF = F= 0F = 23 1012bcF F Fcc?? ?? 由表 11— 5 取 112ccc? = 1012 6 0 6 . 4 0 5 0 . 3 4 7 4 . 3 3 7 4 8 . 7 0 4bcF F F Ncc? ? ? ? ? ??? 查表 選擇螺栓材料為 Q235，性能等級取 ，其屈服極限2190s N mm? ?；不控制預緊力，初取直徑為16 mm ， 查 表 ， 安 全 系 數(shù) 為 S= 4 ，則? ? 2190 4 7 .54s N mmS?? ? ? ?。 1）連 接接合面下端的擠壓應力不超過許用值，以防止接合面壓潰，由式 (11— 39)有： 0maxp zF MAW? ?? 式中，接合面面積 222 20 0 20 0 40 00 0A h l m m? ? ? ?； 接合面抗彎剖面模量： ? ? 3 632 22 1 . 3 3 3 1 06lW h m mh? ? ? ? 42m a x 64 6 0 6 . 4 0 5 1 4 . 2 3 1 0 0 . 1 6 7 44 0 0 0 0 1 . 3 3 3 1 0p N mm? ??? ? ?? 由表 查得 2 m a x0 . 5 0 . 5 2 5 0 1 2 5pp N mm?? ? ??? ? ? ? ? ???， 故連接面下端不會壓潰。 2F 和 39。 39。1F = 手指的夾緊力 N= 十、機構各自由度的連接過程 （ Finger and piston） （ ratatable institution）