【正文】 的動(dòng)作靠 的是關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)大多是基于閉環(huán)控制的原理來進(jìn)行的。 機(jī)械手通常用作機(jī)床或 其它 機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等。 機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。為了便于機(jī)械手的 數(shù)控加工，利用 UG 軟件 中 的 數(shù)控加工模塊 對(duì)機(jī)械手零部件進(jìn)行了數(shù)控加工編程。 本文 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，完成了 兩 自由度機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與 加工 。 兩 自由度機(jī)械手作為一種主要的形式，具有重要的研究意義。在此基礎(chǔ)上， 利用 動(dòng)力學(xué) 仿真 軟件 UG 對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了 虛擬樣機(jī) 建模與仿真 ，分析機(jī)械手設(shè)計(jì)中存在的缺陷 ，并進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化， 能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和 連續(xù)軌跡控制 機(jī)械手等。 機(jī)械本體結(jié)構(gòu) 從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來分析，機(jī)器 手 機(jī)械結(jié)構(gòu)可以看作 由 一系列連桿通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（或移動(dòng)關(guān)節(jié)）連接起來的開式運(yùn)動(dòng)鏈。 本論文僅討論機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 加工 。根據(jù)以上工作，便可以實(shí)際加工出物理樣機(jī)。 在考慮機(jī)械手用途、成本及技術(shù)難度等問題后，本論文選擇機(jī)械手的自由度為 2 個(gè)，末端執(zhí)行器（夾持器）可以自由開合，能夠完成物體的抓、 移、放動(dòng)作 。如果要對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行精確的控制 ， 則要對(duì)其空間位置進(jìn)行精確的描述。 UG 公司的產(chǎn)品主要有為機(jī)械制造企業(yè)提供包括從設(shè)計(jì)、分析到制造應(yīng)用的Unigraphics 軟件、基于 Windows 的設(shè)計(jì)與制圖 產(chǎn)品 Solid Edge、集團(tuán)級(jí)產(chǎn)品 數(shù)據(jù)管理 系統(tǒng) iMAN、產(chǎn)品可視化技術(shù) ProductVision 以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實(shí)體建模核心 Parasolid 在內(nèi)的全線產(chǎn)品。 UGS 在 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如 Pratt amp。 UG 具 有豐富的曲面建模工具。 UG 特點(diǎn) : 建模的靈活性 復(fù)合建模：無需草圖 ,需要時(shí)可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計(jì) ,無需定義和參數(shù)化新曲線 —— 可直接利用實(shí)體邊緣。局部著色 ，強(qiáng)大的零件間的 相關(guān)性 ，配對(duì)條件，零件間的表達(dá)式（關(guān)系） ，協(xié)同化團(tuán)隊(duì)工作 ，可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷新部件以取得最新的工作版本，團(tuán)隊(duì)成員可并行設(shè)計(jì)產(chǎn)品中各子裝配或零件， 直觀的二維繪圖 對(duì)制圖員來講，簡(jiǎn)單并富于邏輯性 ， 剖視圖 自動(dòng)相關(guān)于模型和剖切線位置 ，正交視圖的計(jì)算和定位可簡(jiǎn)便的由一次鼠標(biāo)操作完成 ，自 動(dòng)隱藏線消除 ，自動(dòng)尺寸排列 —— 不需要了解設(shè)計(jì)意圖 ，自動(dòng)工程圖草圖 尺寸標(biāo)注 。 廣泛 的用戶 開發(fā)工具 用戶命令宏 ，高級(jí) 編程語言 ，可自定義裁剪的用戶界面 內(nèi)嵌的工程 電子表格 可與其他 表格軟件 交換數(shù)據(jù) ，可簡(jiǎn)便定義零件系列 ，可方便修改表達(dá)式 ，可生成扇形圖、 直方圖 和曲線圖等 照片真實(shí)效果渲染 利用基于數(shù)字的設(shè)計(jì)審視，加快產(chǎn)品上市時(shí)間 ，快速成型。 西門子 1FK70325AK711AG0 型電機(jī) 參數(shù) 廈門技師學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 7 電機(jī)外型尺寸圖 根據(jù) 電機(jī) 外形尺寸圖簡(jiǎn)易勾畫出電機(jī)三維實(shí)體圖 圖 3 械手 蝸輪蝸桿、齒輪 零部件設(shè)計(jì) 機(jī)械手的關(guān)鍵零部件是 蝸桿渦輪、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)， 根據(jù) 電機(jī)的外形尺寸把其結(jié)構(gòu)畫出 ， 設(shè)計(jì)的 蝸桿、 蝸輪 參數(shù) 如下： 1．基本參數(shù)： 廈門技師學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 8 （ 1）模數(shù) m 和壓力角 α ： 在中間平面中，為保證 蝸桿蝸輪 傳動(dòng)的正確嚙合，蝸桿的軸向模數(shù) ma1 和壓力角α a1 應(yīng)分別 相等于蝸輪的法面模數(shù) mt2 和壓力角 α t2，即 ma1=mt2=m α a1=α t2 蝸桿軸向壓力角與法向壓力角的關(guān)系為 : tgα a=tgα n/cosγ 式中： γ 導(dǎo)程角。 為了減少蝸輪滾刀的個(gè)數(shù)和便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，就對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸 桿分度圓直徑 d1，而把及分度圓直徑和模數(shù)的比稱為蝸桿直徑系數(shù) q，即： q=d1/m 常用的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 d1 及直徑系數(shù) q，見匹配表。另一方面 z2 也不能過多，當(dāng) z2＞ 80 時(shí) (對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng) )，蝸輪直徑將增大過多，在結(jié)構(gòu)上相應(yīng)就須增大蝸桿兩支承點(diǎn)間的跨距， 影響蝸桿軸的剛度和嚙合精度；對(duì)一定直徑的蝸輪，如 z2 取得過多，模數(shù) m 就減小甚多， 將影響輪齒的彎曲強(qiáng)度；故對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)，常用的范圍為 z2≈ 2870。 一 33176。 30176。導(dǎo)程角小時(shí)，效率低，但可以自 鎖，通常 γ ＝ 176。 普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)及其與蝸輪參數(shù)的匹配表 。確定 蝸桿節(jié)圓直徑 d139。=d2 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算 廈門技師學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 11 根據(jù)以上公式我們把選擇的渦輪蝸桿的參數(shù)做如下總結(jié)： （ 1） 傳動(dòng)比為 i =27:1； （ 2） 蝸桿、 蝸輪 模數(shù) 為 m=3； （ 3） 中心距選擇 α =。表 列出了直齒圓柱齒輪各部分的名稱和基本參數(shù)。我國采用標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。不同模數(shù)的齒輪要用不同的刀具來加工制造。 表 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪輪齒各部分的尺寸計(jì)算 名 稱 符 號(hào) 公 式 分度圓直徑 d d＝ mz 齒頂圓直徑 da da ＝ d+2 ha ＝ m(z+2) 齒根圓直徑 df df ＝ d+2 hf ＝ m() 齒頂高 ha ha ＝ m 齒根高 hf hf ＝ 全齒高 h h ＝ ha + hf = 中心距 a a ＝ m∕2 (z1+z2) 齒 距 p P = πm 機(jī)械手的關(guān)鍵零部件是齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)械手的要求，設(shè)計(jì)的齒輪參數(shù)廈門技師學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 13 如下： 第一關(guān)節(jié)機(jī)械手齒輪設(shè)計(jì) (1) 傳動(dòng)比為 I =3:2； (2) 兩齒輪模數(shù)為 m=； (3) 壓力角為 β = 20?； (4) 中心距選擇 α =100mm。 圖 4 齒輪 2 設(shè)計(jì) ：分度圓直徑 D2=2/3D1=80mm；齒數(shù) Z2=2/3Z1=20 個(gè) ，設(shè)計(jì)的小齒輪 如圖 5 所示。 齒輪 5 設(shè)計(jì)：分度圓直徑 D2=M* Z2=3x15=45mm；齒數(shù) Z2=2/3Z1=15 個(gè)，設(shè)計(jì)的小齒輪如圖 7 所示。 圖 16 底座 1 三維實(shí)體造型 圖 17 4 個(gè)支撐柱三維造型 廈門技師學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 17 圖 18 底座 2三維實(shí)體造型 圖 19 整體底座三維實(shí)體造型 圖 20 旋轉(zhuǎn)底盤三維實(shí)體造型 圖 21 旋轉(zhuǎn)支架三維實(shí)體圖形 廈門技師學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 18 圖 22 手臂 1 三維實(shí)體圖形 圖 23 手臂 2 三維實(shí)體圖形 材料及標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 機(jī)械手機(jī)械零部件連接標(biāo)準(zhǔn)件的選擇也是一個(gè)不容忽視的問題，以 中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸墊塊螺栓 為例 說明 。 基準(zhǔn)制包括基孔制和基軸制兩種 ， 兩 自由度 機(jī)械手的機(jī)械本體需要的精密要求不高，大部分零件的配合采用基孔制 ， 公差等級(jí)采用 IT7— IT12， ，配合分為間隙、過渡、過盈三種配合方式 ，如表 3 所示 。 CNC 將傳統(tǒng)的加工機(jī)床用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，能夠在程序 的導(dǎo)引下，自動(dòng)加工 ，加工效率 高。 數(shù)控車床加工編程 車削加工適用于回轉(zhuǎn)體的零件， 機(jī)械手中的回轉(zhuǎn)體零件都可以用數(shù)控車削加工。 生成 的 加工軌跡 如 圖 28 所示。驗(yàn)證的方法有兩種，一種是利用仿真軟件在電腦上進(jìn)行實(shí)際加工過程的模擬； 另 一種是將生成的代碼輸入到數(shù)控機(jī)床中 ，利用機(jī)床的仿真功能進(jìn)行代碼的驗(yàn)證。 (2) 利用 動(dòng)力學(xué) 仿真軟件 UG 對(duì)設(shè)計(jì)出的機(jī)械手進(jìn)行了 虛擬樣機(jī) 建模與分析，并對(duì)不合理的零部件 做 了相應(yīng)的改進(jìn)。四年的求學(xué)生涯在師長(zhǎng)、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，從 畢業(yè)設(shè)計(jì) 的選定到論文寫作的指導(dǎo) ,經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥 ,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟 ,常常讓我有 “山重水復(fù)疑無路 ,柳暗花明又一村 ”。