【正文】 為此，學(xué)生對(duì)您表示衷心的感謝和深深的敬意！ 同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，很多的同學(xué)和老師給予了我很大大的幫助。各自由度自成體系，又能 協(xié)調(diào)的組織在一起，其各個(gè)部分連接處 線(xiàn)條分明、直觀(guān)性好，其各個(gè)部件 可以分別拆卸，快速更換，方便維修。 zzz III ??總 山東大學(xué)機(jī)電一體化工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 ?? ? （一）、立柱角速度計(jì)算 若要求立柱在 秒內(nèi)速度由 0 增大 到 15r/min，則 /30n??? （ 313） 301?? srad / ?? 角速度 /t??? = / = ?5 /rads (二 )、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 zzMI??? （ 314） ???? mN??52 （一）、最小軸徑計(jì)算 根據(jù)軸的抗扭強(qiáng)度計(jì)算最小軸徑 ,選擇材料 45 號(hào)鋼，查表得其抗扭強(qiáng)度 Mpa40][ ?? 由于 max /ztMW? ? （ 315） 又截面系數(shù) ? （ 316） 所以 min mm? 又軸有一個(gè)鍵槽就削弱抗扭強(qiáng)度 3%，故 m in 2 8 .8 7 (1 0 .0 3 )d ? ? ? ? 圓整得 mmd 30? 擺動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì) （一 ） .外徑計(jì)算 此液壓馬達(dá)是用于驅(qū)動(dòng)立柱往復(fù)回轉(zhuǎn) 180176。39。 山東大學(xué)機(jī)電一體化工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 小臂的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 小臂的結(jié)構(gòu) 小臂采用液壓驅(qū)動(dòng)， 可水平伸縮距離 400mm ，移動(dòng)速度約 /ms。 2V 塊與手部活塞通過(guò)兩個(gè) M6 螺栓及連接塊連接。 圖 21 工件搬運(yùn)圖 驅(qū)動(dòng)方式的選擇 機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種類(lèi)型。 1）多方籌措開(kāi)發(fā)資金，通過(guò)政府部門(mén)投資、用戶(hù)單位投資、自我積累、外商投資、銀行貸款等形式，籌措國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)資金。世界上機(jī)器人產(chǎn)量最大的三家公司年產(chǎn)機(jī)器人數(shù)均超千臺(tái)以上，其山東大學(xué)機(jī) 電一體化工程專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 中 ABB 公司達(dá)到 9000 臺(tái)，安川電機(jī)公 司近 2500 臺(tái)， KUKA 公司近 2021 臺(tái)，從國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀來(lái)看，大公司、大企業(yè)通過(guò)與外國(guó)機(jī)器人公司合資合作，引進(jìn)技術(shù)和資金，逐步規(guī)?；a(chǎn)機(jī)器人，把國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)推向一個(gè)新的階段，其中有代表性的，如首鋼集團(tuán)公司與安川電機(jī)公司合資的首鋼莫托曼公司、唐山電子設(shè)備廠(chǎng)與松下電器公司合資的唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司、東風(fēng)汽車(chē)公司與德國(guó) KUKA 公司合作、濟(jì)南二機(jī)床公司與美國(guó) ISI 機(jī)器人公司合作等等。 其他國(guó)家，如日本、蘇聯(lián)、西歐，大多是從 1967， 1968 年開(kāi)始以美國(guó)的“ Versatran”和“ Unimate”型機(jī)器人為藍(lán)本開(kāi)始進(jìn)行研制的。 （ 2） 19681970 年為實(shí)際應(yīng)用階段。計(jì)算機(jī)集成制造（ CIM）要求機(jī)器人系統(tǒng)能和車(chē)間中的其它自動(dòng)化 設(shè)備集成在一起。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人會(huì)議 ISIR 決定每年召開(kāi)一次會(huì)議，討論和研究機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用問(wèn)題。自 1969 年從美國(guó)引進(jìn)兩種典型山東大學(xué)機(jī) 電一體化工程專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 機(jī)器人后，大力從事機(jī)器人 的研究。驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)。這種機(jī)器人在國(guó) 外通常被稱(chēng)之為“ Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)。 機(jī)器人一般分為三類(lèi)。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法；程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。解決這些問(wèn)題的根 本辦法是研究和使用具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)的機(jī)器人系統(tǒng)。還有它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但還不具備傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。山東大學(xué)機(jī) 電一體化工程專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 工業(yè)機(jī)器人 摘 要 本文是關(guān)于三自由度工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)器人本身的損壞。 由于種種原因，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展比較慢。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。第一類(lèi)是 不需要人工操作的通用機(jī)器人，也即本文所研究的對(duì)象。除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專(zhuān)用的。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供機(jī)器人各關(guān)節(jié)所需要 的動(dòng)力，傳動(dòng)系統(tǒng)則將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為滿(mǎn)足機(jī)器人各關(guān)節(jié)力矩和運(yùn)動(dòng)所要求的驅(qū)動(dòng)力或力矩。 目前工業(yè)機(jī)器人大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制；控制方式則為開(kāi)環(huán)式，沒(méi)有識(shí)別能力；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。 目前，工業(yè)機(jī)器人主要用于裝卸、搬運(yùn)、焊接、鑄鍛和熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。研究人員為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和智能水平，要求機(jī)器人系統(tǒng)具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)和集成各種外部傳感器的能力。這一時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)進(jìn)入應(yīng)用階段，例如，美國(guó)通用汽車(chē)公司 1968 年訂購(gòu)了 68 臺(tái)工業(yè)機(jī)器人； 1969 年該公司又自行研制出 SAM 新工業(yè)機(jī)器人，并用 21 組成電焊小汽車(chē)車(chē)身的焊接自動(dòng)線(xiàn)；又如，美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司 32 條沖壓自動(dòng)線(xiàn)上的 448 臺(tái)沖床都用工業(yè)機(jī)器人傳遞工件。就日本來(lái)說(shuō)， 1967 年，日本豐田織機(jī)公司 引進(jìn)美國(guó)的“ Versatran” ,川崎重工公司引進(jìn)“ Unimate”，并獲得迅速發(fā)展。這些合資合作的開(kāi)展，將會(huì)有效地推動(dòng)中國(guó)機(jī)器人工業(yè)的進(jìn)步，全面促進(jìn)中國(guó)機(jī)器人工業(yè)水平的提高，但是它也會(huì)和其他外國(guó)機(jī)器人公司一樣，沖擊 中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)，影響具有自主開(kāi)發(fā)能力的中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成，也會(huì)使國(guó)內(nèi)其他的機(jī)器人生產(chǎn)廠(chǎng)家面臨一種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 2）消化和利用國(guó)外機(jī)器人技術(shù)、資料、樣機(jī)和關(guān)鍵元器件，為我所用。這三種方法各有所長(zhǎng)，各種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)見(jiàn)表 21 表 21 三種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)對(duì)照 內(nèi)容 驅(qū)動(dòng)方式 山東大學(xué)機(jī)電一體化工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 液壓驅(qū)動(dòng) 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng) 電 機(jī) 驅(qū)動(dòng) 輸出功率 很大，壓力范圍為50～ 140Pa 大， 壓 力 范 圍 為48～ 60 較大 控制性能 利用液體的不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無(wú)級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制 控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜 響應(yīng)速度 很高 較高 很高 結(jié)構(gòu)性能及體積 結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。 根據(jù)所夾取工件的大小取兩 V 型塊張開(kāi)角度均為 120 度。在此設(shè)計(jì)中與手抓共同采用伸縮套筒組合液壓缸驅(qū)動(dòng)。 60D mm? 即手抓外缸徑上活塞直徑為 39。的機(jī)構(gòu)， 由公式 22 21( ) ( ) / 8mT b D d P P ?? ? ? （ 317） 取馬達(dá)容積高 mmb 28? 軸徑 mmd 38? 工作壓力 MpaP 32 ? 背壓 MpaP 11 ? 山東大學(xué)機(jī)電一體化工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 工作效率 ? ? 則 mmD 95? 取 mmD 105? （二） .葉片設(shè)計(jì) 葉片設(shè)計(jì)如下圖，帶鍵槽的通孔套在底座托盤(pán)軸徑為 Ф 38 的軸上，與之配合。 由于設(shè)計(jì)者的水平有限，有許多的問(wèn)題需要改善，例如底座設(shè)計(jì)時(shí)可才 用諧波減速器和電機(jī)配合來(lái)完成立柱的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，因?yàn)樗某休d能力大，可以使整個(gè)系統(tǒng)工作起來(lái)更加的平穩(wěn)。在這難忘的三個(gè)多月中，沒(méi)有他們的支持，我的設(shè)計(jì)不可能這樣順利的完成。所有這些都將成為我們以后繼續(xù)學(xué)習(xí)的榜樣。 機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，從整體布局來(lái)看，實(shí)現(xiàn)了模塊化，大量采用標(biāo)準(zhǔn)化通用元配件，從而使成本大為降低，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。39。 40D mm? 由伸縮套筒液壓缸特點(diǎn)知此液壓缸外缸徑即為小臂外缸的活塞桿 .根據(jù)此特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)外缸尺寸如下 : 在考慮尺寸配合上內(nèi)徑取 39。經(jīng)計(jì)算 2V 塊固定處螺栓受切應(yīng)力最大為 F=150N 選擇材料 Q235， 級(jí)螺栓，查表得其抗剪強(qiáng)度為 20Mpa 根據(jù)螺栓抗剪強(qiáng)度計(jì)算螺栓直徑 ? 圓整為 mmd 6? 根據(jù)配合要求取 M6 x 30 的螺栓即完全滿(mǎn)足。 (二 )、受力分析 F1F2F3F4F5 圖 31 受力分析圖 如 31 圖，在活塞桿推力 5F 作用下 1 2 3 4F F F F? ? ?， 由于 5F 為水平方向力，可算出活塞桿推力 F 52 sin 3 0 3 3 3 .5F F F N? ? ? （三