【正文】 λ v=,帶入公式則有： 第四章 臂部的結(jié)構(gòu) 23 λv1 75λvdD ??? 1 .3 3 13 7 .61 .3 3 mm? ? 活塞桿直徑系列表 25（ JB826— 66） 根據(jù)活塞桿直徑系列（ JB826— 66），選取活塞桿直徑為： d=40mm 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表 26（ JB1068— 67） 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表選擇，為了盡可能滿足要求，取液壓缸外徑 D′ =95mm 所以手臂升降液壓缸主要參數(shù)為： 液壓缸內(nèi)徑 D 液壓缸外徑 Dˊ 工作壓力 P 活塞桿直徑 d 驅(qū)動力 F 75mm*9 95 mm 40mm 小結(jié) 機(jī)械手臂部結(jié)構(gòu)，主要起到了升降作用。做設(shè)計(jì)時應(yīng)注意：電機(jī)的功率可先按照勻速運(yùn)動時的功率計(jì)算，再考慮到加速、減速等情況，取安全功率 P= 勻速 。 。作用是傳遞扭矩，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速、 下部分：由一對齒輪，中間軸及輸出軸 組成，作用是帶動上臂旋轉(zhuǎn)做弧形運(yùn)動 底座電動機(jī)的選擇 （ 1）底部電機(jī)的扭矩計(jì)算 機(jī)械手旋轉(zhuǎn)的扭矩為 ，因此選擇電機(jī)的扭矩為 。設(shè)計(jì)軸的合理結(jié)構(gòu)，要考慮的主要因素如下： 1. 受力合理，扭矩合理分流，彎矩合理分配 2. 盡量減輕質(zhì)量，節(jié)約材料，盡量使用等強(qiáng)度外形尺寸 3. 軸上零部件定位應(yīng)可靠 4. 盡量減少應(yīng)力集中，提高疲勞強(qiáng)度 5. 考慮加工工藝所必需的結(jié)構(gòu)要素 6. 便于裝拆和維修 7. 要求剛度大的軸，要考慮減少變形的措施 8. 在滿足使用要求的條件下，合理確定軸的加工精度和表面粗糙度，合理確定軸與軸上零件的配合性質(zhì) 9. 符合標(biāo)準(zhǔn)零部件及標(biāo)準(zhǔn)尺寸的規(guī)定 輸入軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第五版 ，可知軸的一般材料如表 521 正火 ≤100 ≤240 610 360 260 150＞100~300 170~271 600 300 240 140＞300~500 580 290 235 135＞500~750 560 280 225 130＞750~100 156~217 540 270 215 125調(diào)質(zhì) ＞100~300 217~255 650 360 270 155彎曲疲勞極限 扭轉(zhuǎn)疲勞極限45正火回火162~217材料牌號 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度/ h b 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn)表 55 軸的主要力學(xué)性能 底座上使用的是階梯軸，作用是傳動轉(zhuǎn)矩，把諧波減速器傳出的轉(zhuǎn)矩傳動到小齒輪上，軸的上端和諧波減速器的柔輪相連 ,下端由鍵和小齒輪聯(lián)結(jié)。 實(shí)心軸作用是分離升降傳動帶來的軸向力，使升降與旋轉(zhuǎn)相互獨(dú)立。是由三個基本構(gòu)件組成的，帶凸緣的環(huán)形剛輪 6，環(huán)形柔輪 1 和由柔性軸承 橢圓盤 4 構(gòu)成的波發(fā)生器，它通過端面牙嵌式聯(lián)軸器 3 與輸出軸套 2 相連。同時，變形后柔輪短軸兩端的齒則與剛輪齒完全脫開，其余各處的齒，則視回轉(zhuǎn)方向不同分別處于“嚙入”或“嚙出”狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時，嚙入?yún)^(qū)和嚙出區(qū)將隨著橢圓長短軸相位的變化而依 次變化。 第五章 底座部分 29 圖 57 諧波 減速器結(jié)構(gòu)示意圖 圖 58 諧波齒輪嚙合過程示意圖 諧波齒輪傳動的工作原理如圖 32 所示，若剛輪 G 為固定件，波發(fā)生器 H 為主動件，柔輪 R 為從動件。 目前工業(yè)機(jī)器人中常用的諧波減速器有三種型式。 第五章 底座部分 27 圖 561 輸入軸 輸出軸的設(shè)計(jì) 輸出軸采用空心軸與實(shí)心軸的配合 材料方面，依然選用了 45鋼材，調(diào)質(zhì)處理 HB220。 /s, 所以可得轉(zhuǎn)速 152 60 ??? ??n r/min (3)底部電機(jī)的功率計(jì)算 ??? ?MPd kW 第五章 底座部分 25 選用 ，型號為 SM 13015015 LFB 表 51 SM 系列伺服電機(jī) 表 52 130 型號伺服電機(jī)參數(shù) 圖 53 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速圖 圖 54 伺服電機(jī)簡圖 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是定出軸的合理外形和軸各段的直徑、長度和局部結(jié)構(gòu)。 因此機(jī)座與手臂的聯(lián)接要有可靠的定位基準(zhǔn)面，要有調(diào)整軸承間隙和傳動間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。 底座的設(shè)計(jì) 底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 ，以保證機(jī)器人工作時的穩(wěn)定性。由于底座采用了空心軸與實(shí)心軸的配合，因此精度略有下降，因此液壓缸套桶旁邊增加了一個豎直滑軌 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 第五章 底座部分 機(jī)械手轉(zhuǎn)動部分是為機(jī)械手沿 Z 軸方向轉(zhuǎn)動而設(shè)計(jì)。 G總 =2300 + + F 驅(qū) 177。 由力平衡條件得： FR h=G總 所謂不自鎖的條件為： G 總 ＞ F1 + F2= 2F2 =2FR? 查表得 ?= 即 G 總 =Gˊ 總 + G 回轉(zhuǎn)缸 + G 活塞桿 取 G 回轉(zhuǎn)缸 =200N G 活塞桿 = 500N 因此 G 總 =Gˊ 總 + G 回轉(zhuǎn)缸 + G 活塞桿 =1900N 立柱導(dǎo)套長度大于 330mm 式中 ?— 摩擦系數(shù) h— 立柱導(dǎo)套的長 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 手臂升降液壓缸驅(qū)動力的計(jì)算 由 手臂升降驅(qū)動力的公式得： F 驅(qū) =F摩 +F慣 +F 回 +F 密177。 ④ 運(yùn)動要平穩(wěn)、定位精度要高 由于臂部運(yùn)動速度越高、重量越大，慣性力引起的定位前的沖擊也就越大，運(yùn)動即不平穩(wěn)，定位精度也不會高。所以常用鋼管作臂桿及導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼作支承板。手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小（即臂力）和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能，所以必須根據(jù)機(jī)械手的抓取重量、運(yùn)動形式、自由度數(shù)、運(yùn)動速度及其定位精度的要求來設(shè)計(jì)手臂的結(jié)構(gòu)型式。 手臂運(yùn)動機(jī)構(gòu)的選擇 臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支承手部和腕部，并將被抓取的工件傳送到給定位置和方位上，因而一般機(jī)械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動。 華南 理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 18 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 手臂的典型運(yùn)動機(jī)構(gòu) 常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種： （ 1） 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。 （ 4） 驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。 （ 4） 注意簡化結(jié)構(gòu)。 ) 極限轉(zhuǎn)速 /(r/min) d D B 基本額定動載荷 rC /KN 脂潤滑 油潤滑 7301AC 12 37 12 16000 22021 軸承承受的軸向載荷 NFA ? ，徑向載荷 mgFR? ， 4321 mmmmm ???? （ 318） 式中 :1m 、 2m 、 3m 、 4m 分別為手部、水平滾珠絲杠、水平電機(jī)、水平導(dǎo)軌的重量，所以? ? 51210101520 ?????RF N 軸承的當(dāng)量動載荷： AR YFXFP ?? （ 319） 式中 :X —— 徑向載荷系數(shù)； Y —— 軸向載荷系數(shù)， X 、 Y 值如表 310 所示。m2 ） J 工件 —— 工件對手腕 回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 （ kg 圖 31 腕部結(jié)構(gòu) 第三章腕部結(jié)構(gòu) 13 收完驅(qū)動力矩的計(jì)算 驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動的重心與軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩。115176。 2 轉(zhuǎn)動靈活，密封性要好。,α=30176。 這種手部結(jié)構(gòu)簡單，具有動作靈活 等特點(diǎn)。 α角小時可獲得較大的握力， α=0 的時候使手指閉合到最小位置即為自鎖位置 ， 這時去掉驅(qū)動力，工件也不會自行脫落。手指握緊工件時所需的力稱為握力（即夾緊力），假想握力作用在過手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以 N 表示。 20176。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m 水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 :在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可靠性低于 國外產(chǎn)品 :機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距 。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品 化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 要求水平較高的人員定期的檢查維護(hù)。 設(shè)備自身無爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)。因有液壓源設(shè)備，占地面積較大。 防爆性能較好，用液壓油作為傳動介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險(xiǎn)。 連續(xù)軌跡控制 它的運(yùn)動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動準(zhǔn)確可靠，用于工作主機(jī)的上、下料。其主要特點(diǎn)是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。其主要 特點(diǎn)是 :抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。 機(jī)械手的分類 工業(yè)機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。 (二 )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)動的系統(tǒng)。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機(jī)械傳動。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，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)動手臂運(yùn)動的部件 (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。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 。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。 第一章 緒論 3 圖 21 (一 )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)。 可以減 輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中一個重要組成部分。 選題背景 機(jī)械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機(jī)械化、自動化生產(chǎn) 過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。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。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。.This robot is electrical, hydraulic driven, four degrees of freedom. By Mechanical Design Handbook and related design data, putational design robot shape and some standard parts selection. Drawing using software such as Solidworks and Autocad. Keywords: manipulator the electric type articular Design III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 目 錄 ..................................................................