【正文】 一般而言，活動(dòng)橫梁很少因?yàn)閺?qiáng)度不夠而損壞，但生產(chǎn)中曾出現(xiàn)過(guò)由于違章操作，而在下砧已撤出的情況 下，將活動(dòng)橫梁停在限程套上而加壓并引起破壞的事故。/48EJ [1－ 6（ D/∏ L） 178。目前，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，還只能將橫梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁進(jìn)行粗略核算，而將許用應(yīng)力取得很低。 VK = 齒間載荷系數(shù) ?K 齒輪的制造精度 7 級(jí)精度 [2] ?HK = 齒向荷分配系數(shù) ?K 32 齒寬系數(shù) φ d = b/d1 = ?HK = +(1+ d2 ) + *103? b = 所以載荷系數(shù) K= AK VK ?HK ?HK = 1*1** = 斜齒輪傳動(dòng)的端面重合度 ?? ?? = bsin )/( nm?? = d*z1tan? = 在斜齒輪傳動(dòng)中齒輪的單位長(zhǎng)度受力和接觸長(zhǎng)度如下： P ca = KP =KLFn 因?yàn)? 1cos???bL? Fn = Ft/(cos n? *cosβ 1) 所以 ttttnca b KFb KFLKFP ?????? ?? c o sc o sc o sc o s 11??? =* 利用赫茲公式，代入當(dāng)量直齒輪的有關(guān)參數(shù)后，得到斜齒圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式 [2] ： ??????????1**c o s*s inc o s2*1111222121????????? ???? atttbH bdKFEE =???? 1*1 ?bdKFZZ tHE ? ?H?? 式中： ZE －彈性系數(shù) ???????? ????222121 111EEZ E ??? 主動(dòng)小齒輪選用材料 20CrMo 制造，根據(jù)材料選取 1? ， 2? 均為 ， E1 ， E2 都為合金鋼 ， 取 MPa 2/1 求得 ZE = 33 HZ －節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ttbHZ ?? ?c o s*sin c o s2? ZH = 齒輪與齒條的傳動(dòng)比 u , u 趨近于無(wú)窮 則 11??uu 所以 H? = MPa 小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 1limH? = 1000 MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N = 2*105 所以 HNK = 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S = 1，可得 ? ? SK HHNH lim?? ? = *1000MPa = 1100MPa （ 438） KHN —— 接觸疲勞壽命系數(shù) 由此可得 H? ? ?H? 所以，齒輪所選的參數(shù)滿(mǎn)足齒輪設(shè)計(jì)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求。 防護(hù)方式用蓋板式。 2021 FF ?? ? = 齒條的材料我選擇是 45剛制造，因此： 抗拉強(qiáng)度 ?b? 690N/mm2 (沒(méi)有考慮熱處理對(duì)強(qiáng)度的影響 )。 24 圖 110BYG350DH 型電機(jī)矩頻特性曲線(xiàn) 3. 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) e. 選直齒圓柱齒輪 。 設(shè)臂為實(shí)心時(shí)的質(zhì)量為 外m ，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 外J ；用臂材料填充臂空心部分所需的質(zhì)量為 內(nèi)m ，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 內(nèi)J 。 d=mz=2*20=40mm (4317) b．計(jì)算齒輪齒條寬度 b= d? *d=*40=18mm, (4318) 取齒輪寬度 B=17mm,齒條寬度為 B=16mm. da=d+2ha*m=40+2*2=44mm (4319) df=d2(ha+c)m=402**2=35mm (4320) P=? m=2? (4321) ha=ha* m=1*2=2 (4322) 21 hf=(c* +ha* )m=(1+)*2= (4322) 豎直方向運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)的選型 計(jì)算所需的轉(zhuǎn)矩： 摩慣 MMM l ?? （ N m （ ） 根據(jù)計(jì)算得出的所需力矩，結(jié)合北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 90 系列的五相混合型步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和矩頻特性曲線(xiàn)，如圖 和圖 所示 ,選擇90BYG5200BSAKRML0301 型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)。 根據(jù)已知條件： ?負(fù)m kg， ?v m/s， ?R m， ?R m， ?l m，?啟t s，采用的材料假定為鑄鋼，密度 ??? kg/m3。 由設(shè)計(jì)要求得知夾持長(zhǎng)度 L＝ 25mm,根據(jù)圖可知所加的壓強(qiáng)約為 . 夾持長(zhǎng)度（夾緊力 水平方向運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算 電機(jī)計(jì)算 （ 1）選擇步進(jìn)電機(jī) 齒輪齒條工作時(shí)，需要克服摩擦阻力矩、工件負(fù)載阻力矩和啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩。和回轉(zhuǎn)型手爪一樣，夾持中心隨被夾持物體直徑的大小而變。 結(jié)構(gòu)分析 機(jī)械手的手部是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是用來(lái)握持工件的部件。 b．有足夠的開(kāi)閉范圍 工作時(shí)，一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變化量稱(chēng)為開(kāi)閉范圍。 當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑槽通過(guò)銷(xiāo)子推動(dòng)手爪合并，產(chǎn)生夾緊動(dòng)作和夾緊力，當(dāng)活塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，手爪松開(kāi)。 3) 手臂包括臂和小臂，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，以實(shí)現(xiàn)空間位置的 3 個(gè)坐標(biāo)分量的要求，用來(lái)支承腕關(guān)節(jié)，并使其在工作 空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 通過(guò)上述對(duì)幾種機(jī)器人常用電機(jī)的分析和比較，綜合考慮本文桁架機(jī)器人臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有較高精度并要求能夠快速啟動(dòng)和制動(dòng)，所以選擇應(yīng)用較為廣泛的步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、可控性好、響應(yīng)迅速、轉(zhuǎn)矩大。電氣驅(qū)動(dòng)主要有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)以及最近幾年出現(xiàn)的超聲波 電機(jī)和 HD電動(dòng)機(jī)【 10】等幾 種。 考慮到桁架機(jī)器人的作業(yè)特點(diǎn)，即要求其動(dòng)作靈活、有較 大的工作空間、且要求結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小等特點(diǎn)，故選用關(guān)節(jié)型桁架機(jī)器人。 (3)陶瓷：陶瓷材料具有良好的品質(zhì)，但是脆性大，可加工性不高，一般用于和金屬連接的特殊部位。另一方面，手臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，這必然大大降低它的運(yùn)動(dòng)精度。對(duì)于本文中的桁架機(jī)器人，在沒(méi)有負(fù)載時(shí)可以適當(dāng)?shù)丶涌炱溥\(yùn)動(dòng) 7 速度 。 運(yùn)動(dòng)范圍為 5000X3000X2021mm 最大抓取力為 10Kg。這種桁架機(jī)器人，占地面積小而活動(dòng)范圍較大，結(jié)構(gòu)亦較簡(jiǎn)單，并能達(dá)到較高的定位精度，因而應(yīng)用范圍較 5 廣泛。 桁架機(jī)器人的自由度越多，越接近人手的動(dòng)作機(jī)能，其通用性就越好，但是結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，自由度的增加也意味著桁架機(jī)器人整體重量的增加。（ 4）設(shè)備利用率高 ， 桁架機(jī)器人的利用率可達(dá) 90%95%。桁架機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的桁架機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。缺點(diǎn)是出力小，體積大。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等形式。在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放 射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，人工操作會(huì)有危險(xiǎn)，機(jī)器人能代替人工作，改善了人們的勞動(dòng)條件。三自由度 機(jī)器人作為是機(jī)器人的典型產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)及應(yīng)用對(duì)機(jī)電一體化、機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝、機(jī)械制造、自動(dòng)化、電子信息等專(zhuān)業(yè)的教學(xué)及研究都有著很重要的意義。在人類(lèi)社會(huì)中，凡是有機(jī)械活動(dòng)的地方，都能看到機(jī)器人的身影。 本課題的主要內(nèi)容是采用機(jī)器人代替人來(lái)進(jìn)行抓取作業(yè)，機(jī)器人可以代替很多重復(fù)性的體力勞動(dòng)，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)裝備。 關(guān)鍵詞： 機(jī) 器人；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；步進(jìn)電機(jī) ；回轉(zhuǎn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要 Abstract A robot is a mechanical technology and electronic technology, the bination of high technology products. The robot is to improve product quality and labor productivity, and achieve the production process automation, improve working conditions, reduce the labor intensity of an effective means of. It is a copy of the upper part of the human body functions, in accordance with a predetermined transfer request or the workpiece hold the tools to operate the automation technology and equipment. Industrial production often appears in the heavy work, frequent handling and longterm, monotonous operation, the robot is effective?，F(xiàn)在，很多發(fā)達(dá)國(guó)家都追逐著機(jī)器人這一發(fā)展趨勢(shì)，積極地進(jìn)行著機(jī)器人的各種開(kāi)發(fā)和研制的工作，并且其中一些國(guó)家已經(jīng)取代了不錯(cuò)的成果，研制出了許多新型且實(shí)用的機(jī)器人或者是機(jī)器人。人工生產(chǎn)會(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量受工人狀態(tài)起伏而影響。這樣機(jī)器人能滿(mǎn)足各種各樣的零件生產(chǎn)，在生產(chǎn)中發(fā)揮重大作用。有很多專(zhuān)業(yè)機(jī)器 人能直接利用主機(jī)的液壓系統(tǒng)。大多數(shù)是用插銷(xiāo)板進(jìn)行點(diǎn)位程序控制，也有采用可編 程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，采用凸輪、磁盤(pán)磁帶、穿孔卡等記錄程序。 桁架機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn) ： （ 1）柔性大 ， 工作范圍大。 桁架機(jī)器人的基本技術(shù)參數(shù)確定 表示機(jī)器人特性的基本技術(shù)參數(shù)主要有自由度、坐標(biāo)形式的選擇。 1 直角坐標(biāo)型桁架機(jī)器人：這類(lèi)桁架機(jī)器人就是如圖 21(a)得直移型，其手 部空間位置的改變通過(guò)沿三個(gè)互相垂直軸線(xiàn)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該形式桁架機(jī)器人具有位置精度高，控制無(wú)耦合、簡(jiǎn)單，壁障性好等特點(diǎn)。 4 關(guān)節(jié)坐標(biāo)型桁架機(jī)器人：如圖 21（ d）的屈伸型桁架機(jī)器人，主要由立柱、前臂和后臂組成。 運(yùn)動(dòng)特性 速度和加速度是表明機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)。 桁架機(jī)器人材料的選擇 機(jī) 器人手臂的材料應(yīng)根據(jù)手臂的實(shí)際工作情況來(lái)進(jìn)行選擇，在滿(mǎn)足機(jī)器人的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)要求前提下。 總之，選擇機(jī)器人手臂的材料時(shí)，要綜合考慮強(qiáng)度、剛度、重量、彈性、抗震性、外觀及價(jià)格等多方面因素 。常見(jiàn)的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式有五種：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型和 SCARA 型。這種構(gòu)形動(dòng)作靈活、工作空間大、在作業(yè)時(shí)空間內(nèi)手臂的干涉最小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、關(guān)節(jié)上相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位容易密封防塵。 直流伺服電機(jī)是用直流電供電的電動(dòng)機(jī)。由于齒輪傳動(dòng)存在間隙，系統(tǒng)精度不易提高，若對(duì)功率效率比要求不十分嚴(yán)格，而對(duì)于精度有嚴(yán)格的要求，則最好取消減速齒輪，采用大力矩的低速電機(jī)，配以高分辨率的光電編碼器及高靈敏度的測(cè)速發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。桁架機(jī)器人部件組成由、立柱回轉(zhuǎn)部件、臂、小臂、末端執(zhí)行器（噴涂頭）組成。通常與彈簧聯(lián)合使用。本設(shè)計(jì)按照所要捆綁的重物最大使用 的鋼絲繩直徑為 50mm 來(lái)設(shè)計(jì)。 d．手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度 因此送料，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉式彈簧夾緊，夾緊液壓機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，松開(kāi)時(shí)，用單作用式液壓缸。回轉(zhuǎn)型的特點(diǎn)是當(dāng)手爪夾緊和松開(kāi)物體時(shí)，手指作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)機(jī)械手手部縱向中心線(xiàn)上所加的驅(qū)動(dòng)力為 P， P＝氣缸有效截面積使用的氣壓η .作用在一個(gè)指尖上的夾緊力為 Q（方向沿手指的運(yùn)動(dòng)方向） .設(shè) 3 個(gè)手指以摩擦力 3μ Q，工件重量為 G=所必須的力 Q