【正文】 可以執(zhí)行元件較之電動元件結(jié)構(gòu)簡單節(jié)約了空間，而且液壓缸有良好的剛度符合本次設(shè)計對于機械手手臂剛度的要求。 機械手手腕連接方式通過對實際情況分析，機械手手部與手臂連接無需自由度，采用固連即可。(2)應(yīng)盡可能使末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕，以減輕手臂的負荷。 機械手夾持器的運動和驅(qū)動方式工業(yè)機器人中應(yīng)用的夾持器多為雙指手抓式，按其手爪的運動方式可分為平移型和回轉(zhuǎn)型。(2)連桿杠桿式夾持器這種手爪在活塞的推力下，連桿和杠桿使手爪產(chǎn)生夾緊（放松）運動，由于杠桿的力放大作用，這種手爪有可能產(chǎn)生較大的夾緊力。2 總體設(shè)計方案論證 確定方案結(jié)合具體的工作情況，本次設(shè)計任務(wù)為搬運兩側(cè)為平面的紙箱，因此選擇齒輪齒條平行連桿式夾持器較為合適，通過對齒條的驅(qū)動可以使帶有齒輪的連桿繞定軸轉(zhuǎn)動，通過平面機構(gòu)帶動夾塊的移動實現(xiàn)對紙箱的夾緊，由于這種夾持方式對紙箱的夾緊力有限所以在夾持器下方選擇有帶翻邊的夾塊。(2)傳動部件應(yīng)盡量降低靜摩擦力，保證小的正斜率動摩擦否則會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，傳動精度失準。常用的平帶有橡膠布帶、縫合棉布帶、棉織帶和毛織帶等數(shù)種。(2) 鏈傳動由于沒有彈性滑動和打滑現(xiàn)象，鏈傳動比帶傳動更能保持準確的平均傳動比；傳動效率高，能達到98%；又因鏈條與鏈輪之間不用張得很緊，所以作用于軸上的壓力較??；在同樣使用條件下，鏈傳動的承載能力也比帶傳動強；適于遠距離傳動，中心距可達十幾米；鏈傳動的結(jié)構(gòu)較為緊湊，且成本低廉，可在溫度較高、濕度較大、有油污、腐蝕等惡劣條件下工作。經(jīng)分析采用圓柱齒輪，利用一級齒輪傳動來減小齒輪傳動因尺側(cè)間隙導(dǎo)致的傳動誤差，故齒輪需要更高的強度來完成既定的動作。4）液壓的介質(zhì)為油液，具備潤滑和防銹能力，可以增加使用年限和提高機械效率。普通交、直流電動機驅(qū)動如果不加減速器無法提供足夠的有效力矩，且運動不易控制，適用于中型或重型機器人?；剞D(zhuǎn)下方的升降元件用液壓元件，考慮到承載能力以及垂直布置，可以利用重力實現(xiàn)下降，所以選用柱塞缸。氣缸通過活塞桿帶動齒條使扇形齒輪轉(zhuǎn)動來完成手爪的擴張合攏。3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計計算3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 液壓缸氣缸設(shè)計計算 手部氣缸設(shè)計計算(1)手爪氣缸驅(qū)動力的計算紙箱重量 ，摩擦系數(shù)為1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動力為: （31）得式中，F(xiàn)N——為沿水平方向X軸作用于紙箱的力，N FP——為氣缸沿Z軸的驅(qū)動力，N l ——為連桿的長度，m R——為扇形齒輪的節(jié)圓半徑，m α——為連桿與豎直方向的夾角2)實際驅(qū)動力: （32） 因為傳遞力的機構(gòu)為齒輪齒條機構(gòu)，故取機械效率，并取。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算: (39) 式中，——缸筒壁厚，mm ——液壓缸內(nèi)徑，mm ——實驗壓力，取, Pa材料為:ZL3,[]=3MPa代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為:3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計計算取，則缸筒外徑為: 手臂液壓缸設(shè)計計算做水平伸縮直線運動的液壓缸的驅(qū)動力根據(jù)液壓缸運動時所克服的摩擦、慣性、密封等幾個方面的阻力，來確定液壓缸所需要的驅(qū)動力。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入： 查表油缸內(nèi)徑系列（GB/T234893），選擇標準液壓缸內(nèi)徑， D=72mm活塞桿直徑d=72/2=36mm2) 液壓缸外徑的設(shè)計本案液壓缸考慮到具體結(jié)構(gòu)，最小壁厚不小于3mm，而驅(qū)動力又偏低，故最大壁厚不超過10mm。 電機選型參數(shù)計算 相關(guān)參數(shù)的計算(1) 若傳動負載作直線運動（滾珠絲杠）則有負載額定功率： （325）負載加速功率： （326）負載力矩（電機軸）： （327）負載（電機軸）： （328）起動時間： （329）制動時間： （330）(2) 若傳動負載作回轉(zhuǎn)運動負載額定功率： （331）負載加速功率： （332）負載力矩（電機軸）： （333）負載GD（電機軸）： 3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 （334）起動時間： （335）制動時間： （336）式中，——額定功率，Kw； ——加速功率，Kw； ——負載軸回轉(zhuǎn)速度，r/min； ——電機軸回轉(zhuǎn)速度，r/min； ——負載的速度，m/min； ——減速機效率； ——摩擦系數(shù)； ——負載轉(zhuǎn)矩（負載軸），； ——電機啟動最大轉(zhuǎn)矩，； ——負載轉(zhuǎn)矩（電機軸），； ——負載的，； ——負載（電機軸），； ——電機的，；下面進行具體的計算由于腰部回轉(zhuǎn)運動只存在摩擦力矩，在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他轉(zhuǎn)矩，則在回轉(zhuǎn)軸上有： （337）式中，——滾動軸承摩擦系數(shù)，； ——機械手本身與負載的重量之和，最大取80； ——大齒輪分度圓半徑，R=180；帶入數(shù)據(jù)，計算得 =；同時，腰部回轉(zhuǎn)速度為=30r/min；傳動比定為；且， 帶入數(shù)據(jù)得： =。 電機型號選擇根據(jù)上述計算，考慮諸多因素，腰部電機選擇北京和利時電機技術(shù)有限公司的步進電機，具體型號為：90BYG550BSAKRML0301 該步進電機高轉(zhuǎn)矩，低振動，綜合性能很好。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。并且液壓缸的剛度可靠對于本設(shè)計的要求十分夠用。（2）如果對于機械手的整體材料進行改進可以更靈活、經(jīng)濟。對于本設(shè)計的結(jié)構(gòu)也存在復(fù)雜不合理之處，由于本人技術(shù)有限，對于錯誤誠懇希望老師指出。升降系統(tǒng)選用液壓柱塞缸，液壓柱塞缸的驅(qū)動力很大，剛度也很大，本身有導(dǎo)向套導(dǎo)向，所以本人認為合理可靠?？紤]到實際工作環(huán)境及要求增加了末端執(zhí)行器的繞Z軸回轉(zhuǎn)自由度，由步進電機驅(qū)動完成動作，可以很好的控制旋轉(zhuǎn)角度達到定位精度要求。）靜態(tài)相電流（A）相電阻（Ω）相電感（mH）保持轉(zhuǎn)矩（Nm）定位轉(zhuǎn)矩（Nm）重量（Kg）轉(zhuǎn)動慣量（gcm2）00027090BYG550ASAKRML030153230000028090BYG550BSAKRML03015345003 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計計算下圖為步進電機矩頻特性曲線，如圖32所示圖32 步進電機矩頻特性曲線 齒輪傳動強度校核(1) 確定齒輪材料、熱處理方式、精度等級和齒數(shù)因傳動尺寸無嚴格要求，傳動功率較大，查手冊得，小齒輪采用，齒面硬度為，取；大齒輪采用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為，?。痪鹊燃?級。由于手部旋轉(zhuǎn)運動只存在摩擦力矩，在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他的轉(zhuǎn)矩，則在回轉(zhuǎn)軸上有； （338）式中，——滾動軸承摩擦系數(shù)，； ——機械手本身與負載的重量之和，； ——傳動齒輪分度圓半徑，R=90；帶入數(shù)據(jù)，計算得 =；同時，手爪回轉(zhuǎn)速度為=120r/min 且， 帶入數(shù)據(jù)得： =。因此液壓缸壁厚強度滿足要求。F2+F3177。根據(jù)力平衡原理，氣缸活塞桿的輸出力需要克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為: （33）式中，F(xiàn)1 ——活塞桿上的推力，N Ft ——彈簧反作用力，N Fz——氣缸工作時的總阻力，N P ——氣缸工作壓力，Pa彈簧反作用計算: