【正文】 大臂部分各零件的計算 大臂支板的確定 根據(jù)支板所承受的力的大小和自身重量，取 壁厚為 3mm。 大臂部分軸承和卡簧的三維圖及工程圖的選取 卡簧三維圖如圖 315 所示： 35 圖 315 卡簧 大臂部分步進電機的選取及計算 由式輪傳動比的計算知 錯誤 !未找到引用源。 ，又因 為 所以 將 錯誤 !未找到引用源。 ：表示電動機軸的轉(zhuǎn)速，單位為每分鐘轉(zhuǎn)速 將 錯誤 !未找到引用源。 ） 力矩 (錯誤 !未找到引用源。 42 總結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我了解了機械手的很多相關(guān)知識。 4. 該機械手選擇配置電磁吸盤，吸附一般輕型板料。 另外，在畢業(yè)設(shè)計時，機械專業(yè)的同學也給我提供了很多便利條件，感謝同學們的關(guān)心和照顧！感謝所有幫助我的人！ 為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計使我學到了許多知識，開闊了眼界，這些新方法和理論一定會使我受益終身。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢， 書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。真是由于他的悉心幫助和支持，才使得我的畢業(yè)設(shè)計工作順利完成。 2. 本次設(shè)計的是輕型搬運機械手設(shè)計，相對于通用機械手的，因此，動作固定，結(jié)構(gòu)簡單，同時成本低廉，專用性比較高，可實現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運工作。 三維圖如 321 所示： 39 圖 321 底座 大臂固定部分螺釘?shù)倪x取： 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? ?? ?? 200MPa? （ ? ） 40 螺釘?shù)闹睆? ? ? 0 64 4 24627 200 10QFdm??? ??? ? ??? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M12 的外六角螺釘。 . 電動機參數(shù)見下表： 電動機計算參數(shù) 參數(shù) 電動機一 電動機二 轉(zhuǎn)數(shù)（ 錯誤 !未找到引用源。 ：表示電動機的力矩，單位為牛頓 在齒輪傳動過程中齒輪傳動損耗系數(shù)為 錯誤 !未找到引用源。 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 同小臂部分的轉(zhuǎn)軸易知，大臂部分的轉(zhuǎn)軸傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用 45 鋼并調(diào)制處理。 三維軟件繪制的步進電機如圖 311 所示 ： 30 圖 311 步進電機 外六角螺釘?shù)娜S圖如圖 312 所示 ： 圖 312 螺釘 小臂部分齒輪的 選取 本次設(shè)計機械手小臂部分采用齒輪傳動，通過大臂的步進電機驅(qū)動齒輪，傳遞給小臂上的齒輪，實現(xiàn)一定的傳動比。根據(jù)支板所承受的力的大小和自身重量，取 壁厚為 3mm。 值和 錯誤 !未找到引用源。如此反復，繪出最終的結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計中轉(zhuǎn)軸采用軸承連接，卡簧固定。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效、最直接的辦法，因此，機械手臂部要盡可能的輕。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活 性等直接影響到機械手的工作性能。并進行的腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算，同時也計算了回轉(zhuǎn)缸連接螺釘?shù)闹睆健?，將 錯誤 !未找到引用源。根據(jù)機械手的要求，設(shè)計的齒輪參數(shù)如下： (1) 傳動比為 i =:1； (2) 兩齒輪模數(shù)為 m=； (3) 壓力角為β = 20； (4) 中心距選擇α =66mm。 (4) 機 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點。本設(shè)計機械手采用吸附式手部。盤類、環(huán)類零件及雜件的抓取及搬運。 16 7． 直接取得 Pertinent 模具設(shè)計工程的信息，包括沖填器皿及型腔表面積等信息。 7． IGES128：用于輸出零件幾何體 (注：除非特殊需求規(guī)定，將無效 )。覆蓋到非參數(shù)化實體模型上的表面可以作為一個“單一特征”。剖 面可以參數(shù)化并被構(gòu)造 Pro/ENGINEER 內(nèi)的任意特征種類。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。采用機械驅(qū)動式機械手 ,結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、尺寸緊湊、驅(qū)動力大，常用于固定場所等優(yōu)點。由于垂直于地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸（相當于大臂旋轉(zhuǎn)的肩部旋轉(zhuǎn)軸），帶動小臂旋轉(zhuǎn)的肘部旋轉(zhuǎn)軸及小臂前端的手腕等構(gòu)成。在機械手的組成上，系統(tǒng)的從執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)以及控制部分三個方面說明。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程 .我國的 智能機器人和特種機器人在“ 863”計劃的支持下，也取得了不少成果。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。 (2)機械結(jié)構(gòu)向 模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 （ 4） 行走機構(gòu) 有的工業(yè)機械手帶有行走機構(gòu)，我國的正處于仿真階段。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 如圖 11 所示： 執(zhí) 行 機 構(gòu)機器人控 制 系 統(tǒng)驅(qū) 動 傳 動 系 統(tǒng)手 部腕 部臂 部腰 部基 座 部 （ 固 定 或 移 動 ）電 、 液 或 氣 驅(qū) 動 裝 置單 關(guān) 節(jié) 伺 服 控 制 器關(guān) 節(jié) 協(xié) 調(diào) 及 其 它 信 息 交 換計 算 機 圖 11 機械手組成結(jié)構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu) （ 1）手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。目前，機械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機廠的曲拐自動車床和座圈自動車床機械手，大連第二車床廠的自動循環(huán)液壓仿行車床機械手，沈陽第三機床廠的 Y38 滾齒機械手，青海第二機床廠的滾銑花鍵機床機械手等。從這里可以看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元 (Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。使用機械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。據(jù)報道， 1979 年從事機械手的研究工作的大專院校、研究單位多達 50 多個。它給出在第一次故障前的平均運行時間），由 400小時提高到 1500 小時，精度可提高到177。 1962 年美國機械鑄造公司也試驗成功一種叫 Versatran機械手，原意是靈活搬運。 機械手首先是從美國開始研制的。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為工業(yè)機械手。 首先，本文介紹機械手的作用，機械手的組成和分類，說明了自由度和機械手整體座標的形式。 1 輕型搬運機械手的設(shè)計 2 摘要 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。文章主要敘述了輕型搬運機械手的設(shè)計計算過程。機械手是模仿著人手的 部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。 機械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。 工業(yè)機械手的簡史 現(xiàn)代工業(yè)機械手起源于 20 世紀 50 年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng) 6 產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)產(chǎn)品。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（ Unimaton） ,專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。準備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。自 1969 年從美國引進二種典型機械手后，大力研究機械手的研究。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 50%～ 60%的速度增長。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50 件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的 5%。 在實現(xiàn)單機自動化方面 各類半自動車床，有自動加緊、進刀、切削、退刀和松開的功能，但仍需人工上下料；裝上機械手，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，一人看管多臺機床。 機械手的組成 [1] 工業(yè)機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮? 2700） ,并且要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。 工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢 (1)工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機價格不斷下降，平均單機價格從 91 年的 萬美元降至 97 年的 萬美元。 (6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。 本章小結(jié) 本章簡要的介紹了機械手的基本概念。 本次設(shè)計采用垂直多關(guān)節(jié)型機械手，模擬了人類的手臂功能。根據(jù)動力源的不同 , 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。 主要特性 Pro/E 第一個提出了參數(shù) 化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。 PRO/INTERFACE Pro/INTERFACE 是一個完整的工業(yè)標準數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，提供 Pro/Engineer 與其它設(shè)計自動化系統(tǒng)之間的各種標準數(shù)據(jù)交換格式．它可用于 Pro/ENGINEER 幾何的輸入和輸出。在 Pro/ENGINEER 內(nèi)．如果有遺漏表面可以加上，并且整個表面模型也可 以覆蓋到一個非參數(shù)化的實體模型上。 6． PATRAN Geom；用于輸出符合 PATRAN 中間文件格式的零件幾何體數(shù)據(jù)。 5． 在模擬過程，采用干擾核查的方法支定度及模似模具開口及 Molding Ejection Sequence. 6． 備有 AC Technology 的 C— Flow/EZ 分析軟件，提供空腔沖填及 AIR TRAPPING 模擬、 Front、 ram 速度、 weld 線及流體速度 (Flow Velocity)。如圖 31 所示： 圖 31 電磁吸盤 手部零件設(shè)計的基本要求 （ 1）手指式 有兩指式和多指式，適用于各種機械加工的零件及組件的搬運。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,適合用于本方案。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 [4] (1) 具有一個自由 度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。 它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動的兩個自由度。 ? ?22M J J ????慣 工 件 啟 （ ） 查取轉(zhuǎn)動慣量公式有： 2 2 2 21 1 1 9 0 0 . 0 6 0 . 0 3 4 22 2 9 . 8 NJ M R N m s N m sN K g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 21 1 60 1 3 12 l R N m sg ?? ? ? ? ? ? ? ?工 件 代入： ? ? . 03 42 5. 01 25 552 0. 31 4M N m? ? ? ??慣 0 .1M M M M M? ? ? ?慣 摩 慣 19 55 N m? ? ? 機械手