【正文】 桿 長度為 40mm。 則計算得當(dāng)量摩擦角 ｀ρ =8176。 機械手傳動裝置的設(shè)計 由于機械手傳動裝置的移動距離比較短，所以傳動選擇滑動絲 桿 的傳動裝置。 圖 33 機械手抓取范圍簡圖 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 機械手的手部尺寸及抓取范圍 根據(jù)負(fù)載大小，估計工件的結(jié)構(gòu)尺寸。 其它部件的設(shè)計 其它部件都已經(jīng)給出圖紙，可按照圖紙加工，其中技術(shù)要求在 圖中已注明。由以上的分析，選用的軸承為 6205， 7202AC。 ③軸承的調(diào)心性能 當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時，或因軸受罰而彎曲或傾斜時，會造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜。 根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型時，對于純軸向載荷，一般選用推力軸承。第三自由 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 度采用兩根微型直線導(dǎo)軌。 ⑥能補償因受力變形和受熱變形的原則：例如龍門式機床的橫梁導(dǎo)軌，將中間部位制成凸形，以補償主軸箱（或刀架）移動到中間位置進(jìn)的彎曲變形。 ③導(dǎo)軌能自動貼合的原則；要使導(dǎo)軌精度高，必須使相互結(jié)合的導(dǎo) 軌有自動貼合的性能。同時加 PLS80 精密行星減速器減速比3?i 。在系統(tǒng)中可作為直接驅(qū)動負(fù)載的執(zhí)行元件 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 （ 3）慣性力矩 GT aMmG tJnT 30π? 其中： MJ — 折合到電動機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量； mn — 電動機當(dāng)量轉(zhuǎn)速； at — 加速時間； 折合轉(zhuǎn)動慣量按下式計算： 22 ）ω（）ωω（ mjimiimM VmJJJ ????? 其中： mJ — 電動機轉(zhuǎn)動慣量； iJ — 各轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動慣量； iω— 各轉(zhuǎn)動件角速度； im — 各直線運動件的質(zhì)量； jV — 各直線運動件的速度； 由上式可得到，外載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 FT =；絲杠副預(yù)緊力摩擦力摩擦力矩0T =；其中 68310 ?? aa FF ；第三自由度總負(fù)載估算 20kg； at 的確定需要作軌跡規(guī)劃。在系統(tǒng)中作用直接驅(qū)動負(fù)載的 執(zhí)行元件 電機擴大機 用輸入端較小的功率變化來控制輸出端較大的功率變化。對 3 級精度絲杠副，取 ； 4 級以下精度取 ； （ 2）絲杠副預(yù)緊力摩擦力摩擦力矩 0T 02000 12 ηηπ ?? ha PFT 其中： hP — 基本導(dǎo)程； 0aF — 預(yù)加載荷； 電機名稱 用 途 交、直流伺服電動機 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與信號電壓成正比，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而均勻下降。由于第二自由度的負(fù)載小于第一自由度負(fù)載，為了使設(shè)計簡化，第二自由度采用同樣型號的電機。 [5] 控制電機已成為現(xiàn)代機電一體化的工業(yè)自動化系統(tǒng)以及軍事裝備中必不可少的重要元件。 驅(qū)動部件的選擇 （ 1）控制電機的概述 隨著自動控制系統(tǒng)和計算裝置的，在普通旋轉(zhuǎn)電機的基礎(chǔ)上產(chǎn)生出多種具有特殊性能的小功率電機，它們在自動控制系統(tǒng)和計算裝置中分別作為執(zhí)行元件、檢測元件和解算元件，這種電機統(tǒng)稱為控制電機。 9）實際軸間距 a mmmmLaa p 63]2 3310 00[2 L 00 ??? －＋－＋ 10）小帶輪嚙合齒數(shù) mz 8]216[)](22[432 33 ?????? e ntzzazpze ntz bm π 11）基本額定功率 0P 1000 )( 20 vmvTP a ?? 由表 [4， ]查得 NTa ? ， mkgm /? 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 KWP )( 20 ????? 12）計算帶寬 sb 00 PKPbbzdss ? 由表 [4， ]查得 H 型帶 ??? zms zb ， mmmmb s ??? 由表 [4， ]查得，應(yīng)選帶寬代號為 300 的 H 型帶，其 mmbs 2..76? 13）帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸 傳動選用的同步帶為 840H300； 1643 ??zz mmdd ?? mmdd aa ?? （ 3）第三自由度傳動部件設(shè)計 由于第三自由度為豎直方向，通過對傳動部件的分析，不適合采用帶傳動，因此，采用絲杠傳動，絲杠的軸向力為第三自由度負(fù)載的全部作用力，于是，絲杠的軸向載荷為 200N。 （ 1）第一自由度傳動部件的選擇： 第一自 由度帶所受到的力主要上摩擦力，由第一自由度的負(fù)載估算為 80kg，在這里估算所受力為 60N，要求帶傳動的最高速度為 ，傳送 的功率 估計為 500W，帶輪轉(zhuǎn)速 100r/min。所以第一自由度的跨度為 800mm,第二自由度的跨度為 300mm。鑒于以上的原因，選擇了電伺服驅(qū)動的方式。 直角坐標(biāo)機器人的驅(qū)動方式有三種：液壓、電動和氣壓。在設(shè)計中選擇了滾珠絲杠傳動方式與同步帶傳動方式主要是因為滾珠絲杠具有精度高、摩擦阻力小、定位精度高，而同步帶具有傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性能好的特點。一種是門式直角坐標(biāo)機器人，另一種是臂式直角坐標(biāo)機器人。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 三 直角坐標(biāo)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 本章主要系統(tǒng)的介紹直角坐標(biāo)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程。 ⑤手部結(jié)構(gòu) 應(yīng) 能適應(yīng)工作環(huán)境提出的特殊要求。 （ 2） 對手 指式手部的基本要求 ①手指加緊力大小適宜，力量過大則動力消耗多，結(jié)構(gòu)也龐大，不經(jīng)濟，甚至損壞工件；力量過 小 則夾持不 住 或產(chǎn)生松動、脫落。無關(guān)節(jié)指是一個平指構(gòu)件，固定關(guān)節(jié) 是 指本件是一個具有固定彎曲角度的構(gòu)件，一般成折線狀?；剞D(zhuǎn)型指部的張開和閉合靠指根部的回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)。 （ 1） 手指式手部的分類 ①按運動形式可分為平穩(wěn)型和回轉(zhuǎn)型兩種。 在某種場合，一臺機器人可以 備 有多 種 形狀 、 用途和機能不同的數(shù)種可換手爪。 操作性是指手爪能夠抓取的物件的幾何特性，包括極限尺寸形狀以及在抓取不同形式圓棒時能否保持同一中心線的 同心特性。 [1] 約束性是指手爪對工件的約束和握緊程度。按其抓取方式主要分為以下兩種： [3] 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 （ 1）吸附式 ①空氣負(fù)壓吸盤 ②磁力吸盤 （ 2） 手指式 ①平移式 ②回轉(zhuǎn)式 針對眾多的結(jié)構(gòu)形式，選擇的方法其實很簡單。 能夠?qū)崿F(xiàn)直線運動的原理有很多，在機械產(chǎn)品中得到應(yīng)用的有以下幾種，下表 為 它們之間傳動性能 的 比較： 表 21 傳動性能對比表 方案 優(yōu) 點 缺 點 滾珠 絲 杠 傳動精度高，且速度平穩(wěn)。 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 二 直角坐標(biāo)機器人的工作 原理 實現(xiàn)三個自由度運動的 基本 原理 直角坐標(biāo)機器人的主要功能就是能夠使得末端執(zhí)行器到達(dá)空間指定位置。其三個自由度的運動基本原理很相似，在設(shè)計時為了使設(shè)計更加的多樣化，采用不同的傳動方式，第一、二自由度采用同步帶傳動，而第三自由自由度采用絲 杠 傳動。 （ 3） 根據(jù)用途運用所學(xué)知識進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于在畢業(yè)實習(xí)的時候沒有看到過直角坐標(biāo)機器人的具體結(jié)構(gòu)，通過對 CA6140 機床刀架的觀察和分析，根據(jù)其運動原理進(jìn)行直角坐標(biāo)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年以來所學(xué)的知識的一個總結(jié)，也是發(fā)揮自己的理論與實踐相結(jié)合的一個很好的機會，為以后的工作打下了一個設(shè)計的基礎(chǔ)，也是在為今后的就業(yè)做一次很好 的 準(zhǔn)備，因此，畢業(yè)設(shè)計有十分重要的意義。 直角坐標(biāo)機器人的發(fā)展情況 直角坐標(biāo)機器人是工業(yè)機器人的一種 ， 它已經(jīng)廣泛的 應(yīng)用 于自動化生產(chǎn)中，它具有結(jié)構(gòu)簡單，運動直觀性強，坐標(biāo)方向位置精度容易控制，漂浮物精度較高；制造安裝高速方便，容易實現(xiàn)數(shù) 字 控制。 ③機器人動作準(zhǔn)確性高，可保證穩(wěn)定的 提高產(chǎn)品質(zhì)量。 (4)發(fā)展工業(yè)機器人的意義 ①機器人對外部環(huán)境的適應(yīng)性強，能代替人從事危險有害的操 作。隨著先進(jìn) 制造技術(shù)的，工業(yè)機器人已從當(dāng)初的柔性上、下料裝置正在成為高度柔性、高效率和可重組的裝配制造的加工系統(tǒng)中的生產(chǎn)設(shè)備。在多品種，小批量生產(chǎn)的柔 性自由行自動化生技術(shù)中，要求工業(yè)機器人對外部環(huán)境和對象物體有處適應(yīng)能力，具有一定的“智能”，機器人的智能化是批機器人具有感覺、知覺等，既有很強的檢測功能的判斷功能。若想提高運動速度的運動精度，減輕重量和減安裝占用空間，必將導(dǎo)致工業(yè)機器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化，以降低制造成本的提高可靠性。 90 年代中期，國家已選擇以焊接機器人的工程應(yīng)用為重點進(jìn)行開發(fā)研究，從而迅速掌握焊接機器人的應(yīng)用工程成套開發(fā)技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備制造、工程配套、現(xiàn)場運行等技術(shù)。在 80年代中期，國家組織了對工業(yè)機器人需求的行業(yè)調(diào)研，結(jié)果表明，對第一代工業(yè)機器人的需求主要集中在汽車行業(yè)（占總需求的 60%～ 70%）。使機器人的運動與控制更加的準(zhǔn)確穩(wěn)定。 60 年代隨著傳感技術(shù)和工業(yè)自動化的發(fā)展，工業(yè)機 器人進(jìn)入成長期，機器人開始向?qū)嵱没l(fā)展，并被用于焊接和噴涂作業(yè)中。 [2] 當(dāng)前機器人技術(shù)的發(fā)展 機器人發(fā)展的概況 （ 1） 世界機器人的發(fā)展情況 兩院院士宋健曾 說過： “機器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是本世紀(jì)自動控制最有說服力的成就， 是當(dāng)代最高意義上的自動化 ”。 直角坐標(biāo)機器人的應(yīng)用及分類 因末端操作工具的不同，直角坐標(biāo)機器人可以非常方便的用作各種自動化設(shè)備，完成如焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂、目標(biāo)跟隨、排爆等一系列工作。其次是非經(jīng)濟因素造成的，隨著機器人作業(yè)能力的增強，它們可以完成更加危險或不可能完成的工作。機器人不僅越來越便宜，而且它們在工業(yè)領(lǐng)域變得更加有效 —— 速度更快、操作更準(zhǔn)確、更富有柔性。工業(yè)機器人在 20 世紀(jì)60 年代毫無疑問是一種獨特的設(shè)備，將其和計算機輔助設(shè)計（ CAD）系統(tǒng)、計算機輔助制造（ CAM）系統(tǒng)結(jié)合在一起應(yīng)用，這是現(xiàn)代制造業(yè)自動化的最新發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵詞 ： 直線、直角坐標(biāo)機器人、結(jié)構(gòu) 遼寧科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 第 II 頁 Cartesian Robot Design Abstract With the continuous development of modern industry,not only the production of traditional industries has undergone a fundamental change, but also the production of human society has had a major impact. Robot as a tool of modern industrial production, not only greatly increase the productivity and the production environment from a variety of liberation. Currently, many countries have very good industrial robot technology development, China is also indepth research and development. Porters of this paper is to design a piece of the Cartesian coordinate robot, which can be used in automated production lines and artificial pared to fast, accurate positioning accuracy characteristics,with strong practical the design of the rightangle coordinate robot,the text uses the second the third and the forth chapters to say the process of the five chapter briefly describes some of th