【正文】 ）運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) 。 (4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合 技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制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。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。但總的來看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其 工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國(guó)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(guó)外比有差距 。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000m 水下無(wú)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)。進(jìn)而運(yùn)用 proe 軟件對(duì)機(jī)械手的手部及升降機(jī)構(gòu)作了運(yùn)動(dòng)仿真分析。 介紹了三維軟件 Pro/Engineer 的基本知識(shí)。因此，在機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，然后通過 proe 軟件對(duì)機(jī)械手的手部進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)仿真。手腕通常有 23 個(gè)自由度。 本次設(shè)計(jì)主要由 4 個(gè)大部件和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)及四個(gè)齒輪組成：（ 1）手部，采用電磁吸盤式，通過腕部的齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)繞 y軸的仰俯運(yùn)動(dòng)；（ 2）腕部，是采用齒輪傳動(dòng)，通過小臂上的電機(jī)齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)仰俯運(yùn)動(dòng)；（ 3）臂部，采用步進(jìn)電機(jī)，通過齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)仰俯運(yùn)動(dòng)；（ 4）機(jī)身，用一個(gè)圓盤底座，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定。因此，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案選擇機(jī)械式驅(qū)動(dòng)。 Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位， Pro/Engineer 作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。 基于特征建模 Pro/E 是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。 1． 二維和三維圖形： Pro/INTERFACE 提供了將 2D 和 3D 圖形通過 IGES4． 0或 SET 輸入到 Pro/ENGINEER 的繪圖模式里的能力，輸入后，正常制圖功能都是有效的。一旦輸入后，這些面可以被偏置和縫合在一起，及被其它曲面剪裁，它們也可以被用于構(gòu)造一個(gè)實(shí)體模型 (見 Pro/SURFACE有關(guān)詳細(xì)描述 )。這樣用戶就可以將所有參數(shù)化特征附加到這“單一特征”上，當(dāng)然該特征也能象其它任何 Pro/ENGINEER 修改。 4． NEUTRAL：用于輸出符合 Pro/ENGINEER 中間文件格式的特征、零件、部公差信息 。 8． SUPERTA BGeom：輸出符合用于輸入列 SUPERTAB 的 UNIVERSAL 文件格式的幾何體。 3． 對(duì)復(fù)雜的多面 /注模，提供 Slider/CAMMED 移動(dòng)功能。 8． 可生成摸具的特定功能，包括澆口 (Sprue)、澆道 (Runner)、澆槽 (Gates)、冷凝線 (cooling line)及分離線。 （ 2）要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 （ 2）吸盤式 有空氣負(fù)壓吸盤和電磁吸盤，用于表面光滑的板材或具有曲線形狀的殼體零件。夾持式機(jī)械手按運(yùn)動(dòng)形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型：平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動(dòng) ,這種手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 適于夾持平板方料 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差零 ；若采用典型的平移型手指 , 驅(qū)動(dòng)力需加在手指移動(dòng)方向上 ,這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。 通過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇電磁吸盤式手部設(shè)計(jì)，吸附鐵磁材料的板料或盤形零件。 （ 2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。腕部回轉(zhuǎn)，總力矩 M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動(dòng)慣性所用。這種結(jié)構(gòu)外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。 18 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn) 0180 ，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個(gè)自由度的仰俯運(yùn)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)，采用齒輪傳動(dòng)。 吸附板料 25? 25mm,重量 5Kg，當(dāng)手部擺動(dòng) 0180 時(shí)，計(jì)算 力矩： （ 1） 手抓、手抓驅(qū)動(dòng)及回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)件（電磁吸盤）等效為一個(gè)圓柱體，高 為 220mm，直徑 120mm，其重力估算 G= 230 . 0 6 0 . 2 2 7 8 0 0 9 . 8 1 9 0G Kg m N Kg N?? ? ? ? ? ? （ 2） 摩擦力矩 ?摩 。 手腕的齒輪設(shè)計(jì)： 分度圓直徑 d=mZ=*40=40mm， 基圓直徑 bd =mzcos? =, 齒頂圓直徑 ad =m（ z+2 *ha ） =42mm, 齒根圓直徑 fd =m（ z2 *ha 2*c ） =, 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a= 21 m（ 1z + 2z )=66mm. 齒輪示意圖如圖 33 所示： 20 圖 33 齒輪示意圖 齒輪三維圖如圖 34 所示： 圖 34 齒輪三維圖 腕部轉(zhuǎn)軸的選擇及計(jì)算 腕部轉(zhuǎn)軸的直徑為 8mm 的圓軸，其上的圓槽為安裝卡簧的位置。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能知強(qiáng)度極限，再由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸材料的許用彎曲應(yīng)力表知許用彎曲應(yīng)力。 、錯(cuò)誤 !未找到引用源。 軸材料的許用彎曲應(yīng)力表 常用軸材料 22 腕部轉(zhuǎn)軸的三維圖及工程圖如圖 35 所示： 圖 35 腕部轉(zhuǎn)軸 選取軸承為深溝球軸承，規(guī)格為 8mm*12mm*。 24 小臂部分的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì) 算 手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。 小臂部分設(shè)計(jì)的基本要求 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕 (1)根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。 (5)提高配合精度。減少慣量具體有 3 個(gè)途徑： （ 1）減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金或密度稍小的碳鋼材料。 手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活 為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。 25 總結(jié)：以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設(shè)計(jì)出完美的、性能 良好的機(jī)械手。 （ 4）齒輪裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 腕部轉(zhuǎn)軸的直徑為 8mm 的圓軸，其上的圓槽為安裝卡簧的位置。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能知強(qiáng)度極限，再由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸材料的許用彎曲應(yīng)力表知許用彎曲應(yīng)力。 值，取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑。臂部的尺寸通過查閱機(jī)械手手冊(cè)，以及強(qiáng)度的校核，選取 板長(zhǎng)為 74mm,寬為 30mm，高為 65mm.。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的 頻率 和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。根據(jù)機(jī)械手的要求，設(shè)計(jì)的齒輪參數(shù)如下： (1) 傳動(dòng)比為 i =:1； (2) 兩齒輪模數(shù)為 m=； (3) 壓力角為β = 20； 31 (4) 中心距選擇α =56mm。大臂部分的三維軟件圖及工程 圖如圖 315 所示 ： 34 圖 315 大臂 大臂部分轉(zhuǎn)軸的選取 大臂上的轉(zhuǎn)軸的直徑為 8mm 的圓軸，其上的圓槽為安裝卡簧的位置。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸的常用材料及其主要力學(xué)性能知強(qiáng)度極限，再由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸材料的許用彎曲應(yīng)力表知 許用彎曲應(yīng)力。 ，錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ， 這里我們?nèi)?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。米 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ） 功率（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 手腕的齒輪設(shè)計(jì)： 分度圓直徑 d=mZ=*40=40mm， 基圓直徑 bd =mzcos? =, 齒頂圓直徑 ad =m（ z+2 *ha ） =42mm, 38 齒根圓直徑 fd =m（ z2 *ha 2*c ） =, 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a= 21 m（ 1z + 2z )=66mm. 大臂齒輪三維圖如 320 所示： 圖 320 大臂齒輪 底座的三維設(shè)計(jì)及工程圖： 底座部分是用來固定機(jī)械手整個(gè)機(jī)構(gòu)的裝置，在它上面有四個(gè)螺釘孔，通過螺紋連接固定大臂部 分。 外六角螺釘?shù)娜S軟件圖如 322 所示： 圖 322 螺釘 大臂部分的三維軟件總圖如圖 323 所示： 圖 323 大臂總圖 41 本章小結(jié) 本章通過對(duì)機(jī)械手手臂的整體設(shè)計(jì)，通過大臂的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)齒輪 1 傳遞力矩給齒輪 2，通過兩個(gè)直齒輪 的標(biāo)準(zhǔn)嚙合，實(shí)現(xiàn)一定傳動(dòng)比，使得小臂部分可以實(shí)現(xiàn)上下的仰俯運(yùn)動(dòng)和一個(gè)擺動(dòng)。 也使我了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過程，通過對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，也學(xué)會(huì)了使用 proe 軟件創(chuàng)建模型，并使用 proe 軟件對(duì) 機(jī)械手進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)仿真。 3. 采用齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)力大，臂力可達(dá) 1000N以上，且可用步進(jìn)電機(jī)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使機(jī)械手用途更廣，定位精度一般非常高。 43 致 謝 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，是因?yàn)榈玫搅酥笇?dǎo)老師的全面、細(xì)致的指導(dǎo)。他以踏實(shí)的工作作風(fēng)、忘我的工作精神和寬厚的待人品格使我受益匪淺，更是我一生難 得的財(cái)富。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 49 3）其它 [1] 劉明保 ,呂春紅等 .機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)的確定 .河南高等?？茖W(xué)校學(xué) 報(bào) ,2020 [2] 李軍 .PROE實(shí)例教程 .北京：北京理工大學(xué)出版社 .2020 [3] 李超 .氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā) .陜西科技大學(xué) .2020 [4] 張建民 .工業(yè)機(jī)械人 .北京理工大學(xué)出版社 .2020 [5] 李允文 .工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)手冊(cè) .機(jī)械工業(yè)出版社 .1998 [6] 李明 .單臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手設(shè)計(jì) .制造技術(shù)與機(jī)床 .2020 [7] 張軍 ,封志輝 .多工步 搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì) .機(jī)械設(shè)計(jì) .2020 [8] 濮良貴 ,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) .第七版 .北京：高等教育出版社 .2020