【正文】 其中 R 代表轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，表示構(gòu)成腕關(guān)節(jié)的臨近動作構(gòu)件的軸線在運(yùn)動過程中的角度相互保持不變 [17]。 30176。 30176。 圖 31 底部的結(jié)構(gòu) 由于蝸輪蝸桿傳動可以大的改變較大的傳動比，而且結(jié)構(gòu)緊湊且布局合理。已知電動機(jī)功率 1 800PW? ，轉(zhuǎn)速 1 1750 / minnr? ，傳動比 12 21i ? ，載荷較為平穩(wěn)，有沖擊不大，單向傳動，使用壽命 12021h。36? ? 確定接觸系數(shù) z? 根據(jù) 1 80 a ??，查圖得 ?? 計算滑動速度： 3 底座（ 腰部）的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 11 8 0 1 7 5 0 7 . 6 1 /6 0 1 0 0 0 c o s 6 0 1 0 0 0 c o s 1 1 1 8 39。36? ? 蝸輪 齒數(shù) 2 41z ? 變位系數(shù) 2 ?? 傳動比 2141 20 .52zi z? ? ? 傳動比相對誤差 0021 521? ??，在允許范圍內(nèi) 蝸輪分度圓直徑 ? ?22 8 41 32 8d m z m m m m? ? ? ? 蝸輪齒頂圓直徑 ? ?2 2 22 3 2 8 2 8 1 .2 0 .5 3 0 0 .8ffd d h m m m m? ? ? ? ? ? ? ????? 蝸輪螺旋角 111839。 3 9 .3 5 2 9 1 1 4 1 .1 5aH R HM F l N m m? ? ? ? 在垂直面上 1139。所以它應(yīng)該具有相對獨(dú)立的自由度，以事先機(jī)器人手部行動復(fù)雜的動作姿態(tài)。 30176。 6 3 7 / m in22nr????? ? ? 故總傳動比： 2021 39。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計表達(dá)式： ? ? 2 1312 1HEt HdZ Z Z KT udu????? ?? ???? （ 41） 其中， d? =， u=2 經(jīng)查得： HZ =， MPa? ， Z? = 轉(zhuǎn) 矩： 661 0 . 29 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 5 5 0200PT N m mn? ? ? ? ? ? 材料的接觸疲勞極限應(yīng)力： 1 lim 580H MPa? ? ， 2 lim 560H MPa? ? 材料的接觸疲勞極限應(yīng)力： 1lim 230F MPa? ? ， 2 lim 210F MPa? ? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 91160 60 20 00 30 0 8 16 4. 23 10N n at? ? ? ? ? ? ? ? 則 9 912 4 . 2 3 1 0 2 . 1 6 1 02NN u ?? ? ? ? 接觸疲勞壽命系數(shù)： 1 ? ， 2 ? 彎曲疲勞壽命系數(shù)： 121NNYY?? 接觸疲勞安全系數(shù)： min 1HS ? 東北林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 18 彎曲疲勞安全系數(shù)： min ? ? ，試選 ? 許用接觸應(yīng)力： ? ? 1l i m11m i n 580 1 .1 6 3 81HHNH Z M P aS?? ? ? ? ? ? ? 2 l i m22m i n 560 1 . 0 2 5 9 1 . 61HHNH Z M P aS?? ? ? ? ? 許用彎曲應(yīng)力： ? ? 1l i m11m i n 2 3 0 2 1 3 0 6 . 6 71 . 5F S TFNF Y Y M P aS?? ?? ? ? ? ? ? 2 l i m22m i n 2 1 0 2 1 2 8 01 . 5F S TFNF Y Y M P aS?? ?? ? ? ? 代入式中： ? ?2 21 331 2 1 189 .8 2 955 0 2 1 .6 2HEtHdZ Z Z KT ud m mu????? ? ? ? ? ? ???? ? ? ??? ?????? 則 111 4 1 . 3 2 0 0 0 4 . 3 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s? ? ??? ? ??? 112 1 6 4 . 3 2 0 . 6 9 /1 0 0 1 0 0zvv m s?? ? ? 經(jīng)查得： 動載荷系數(shù) VK = 使用系數(shù) AK = 動載荷分布不均勻系數(shù) K? = 齒間載荷分配系數(shù) K? = 則 1. 01 1. 0 1. 02 1. 0 1. 03H A VK K K K K??? ? ? ? ? ? 修正3311 1 . 0 34 1 . 3 3 8 . 11 . 3TttKd d m mK? ? ? ? 模數(shù) 11 mmz? ? ?，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2. 基本尺寸計算： 11 2 1 6 3 2d m z m m? ? ? ? 22 2 4 8 9 6d mz mm? ? ? ? ? ?12 1 6 4 8 2 6 422zza m m m? ?? ? ? ? 1 32 d mm?? ? ? ? 取 1 26b mm? ， 2 16b mm? 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核： 復(fù)合齒形系數(shù)： 1 ? ， 2 ? ，取 ?? 齒輪彎曲強(qiáng)度： ? ?11 1 12 3 2 312 2 1 . 0 3 9 5 5 0 4 . 1 0 . 7 1 1 0 . 0 20 . 8 1 6 2F F S Fd KT Y Y M P azm ???? ??? ? ? ? ? ??? ? ?22 1 21 3 . 81 1 0 . 0 2 1 0 1 . 9 74 . 1FSF F FFSY M P aY? ? ?? ? ? ? ? 故齒輪強(qiáng)度滿足要求。 手腕俯仰傳動比的分配：總傳動比 i總 2 =2，二級傳動，第一級傳動為圓柱齒輪傳動，傳動比 21i =2，第二級傳動為圓錐齒輪傳動，傳動比 22i =1。 技術(shù)參數(shù)詳見表 42。 30176。 該機(jī)構(gòu)其余各軸計算方法與上述相圖再次不一一列出，經(jīng)計算均滿足強(qiáng)度要求。 圖 手腕連接軸具體尺寸 a a 3 底座（ 腰部）的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 對Ⅰ軸的校核計算： 39。 主要幾何尺寸計算 查表得 8m mm? ， 1 80d mm? ， 111839。 26 8H MPa? ? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 72 17506 0 6 0 1 1 2 0 0 0 5 . 4 3 7 1 021hN jn L? ? ? ? ? ? ? 壽命系數(shù)： 778871 0 1 0 0 .7 1 95 .4 3 7 1 0HNK N? ? ?? 許用接觸應(yīng)力： ? ? ? ? ? ?39。所以各部件繞關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動慣量為： 2 2 21 1 2 31 2 3J m l m l m l? ? ? （ 32） 2 2 221 0 0 . 3 5 0 . 7 1 2 1 . 53 0 . 2 5k g m? ? ? ? ? ?? 同理可得小臂及腕部繞第二關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動慣量： 222 2 4 3 5J m l m l?? （ 33） 3 底座（ 腰部）的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 2225 0. 4 12 0. 88. 48 kg m? ? ? ?? 式中： 4l —— 小臂重心距第二關(guān)節(jié)的水平距離（ mm） 5l —— 腕部重心距第二關(guān)節(jié)的水平距離（ mm） 設(shè)主軸轉(zhuǎn)速為 219176。而且要求機(jī)構(gòu)采用的零件便于加工，使設(shè)計機(jī)構(gòu)便于配合，并且控制成本，便于生產(chǎn)。 30176。 本次設(shè)計的工作范圍如圖 24 所示 2 機(jī)械手的設(shè)計方案 7 圖 24 機(jī)械手工作范圍 驅(qū)動方式 本次設(shè)計的機(jī)械手采用的驅(qū)動方式是直流伺服電動機(jī)，由于其具有良好的調(diào)速性能，而且較大的啟動力矩，響應(yīng)速度快，控制程度高，同時便于實(shí)現(xiàn)速度以及位置的準(zhǔn)確控制 [18]，安裝檢測與維修方便，成本低，適用于中小型機(jī) 器人。 [17]所以本次機(jī)械手設(shè)計擬定采用關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。同時機(jī)械手自由度的選擇與實(shí)際的生產(chǎn)要求息息相關(guān)，故而工業(yè)機(jī)械手一般多采用 4~6 個自由度，至于 7 個以上的自由度則為冗余自由度，通常應(yīng)用于障礙物的躲避。 本文主要研究內(nèi)容 本次機(jī)械手的設(shè)計主要為了優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使其布局合理緊湊。它的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢為運(yùn)動軌跡不變，具有較高的工作效率，制作成本低，但是不方便進(jìn)行調(diào)整。不過缺點(diǎn)是它很難進(jìn)行速度控制，壓力不宜太高，所以抓舉能力低。 （ 2） 手臂 手臂的作用是帶動手指準(zhǔn)確把握工件，并運(yùn)送到指定地點(diǎn)。 機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。 (3)工業(yè)機(jī)械手的控制模塊化趨向于計算機(jī)的開放型以及控制器的發(fā)展方向，易于實(shí)現(xiàn)集成化，網(wǎng)絡(luò)化 。多傳感器的實(shí)用和高效化。 現(xiàn)在絕大多數(shù)機(jī)械手仍然屬于第一代，絕大多數(shù)還是依賴人工實(shí)現(xiàn)操控；改善的傾向重點(diǎn)為減少生產(chǎn)成本和提升加工精度。其運(yùn)動系統(tǒng)由坦克炮塔仿造而來，其臂部可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮等基本動作，動力系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動；該機(jī)械手的存儲裝置為磁鼓控制系統(tǒng)。而機(jī)械手作為機(jī)器人最重要的一部分，其研究以及發(fā)展制造的重要性顯而易見。 機(jī)器人應(yīng)具有以下特性： （ 1）一種機(jī)械電子裝置； （ 2） 行為 與 人或 者與 他生物 的 功能 相似 ； （ 3）可通過編程執(zhí)行多種工作，有一定的通用性和 靈活性； （ 4）有一定智能程度，能夠自主的完成一些操作。隨著工業(yè)自動化水平的逐漸提高，本次設(shè)計的六自由度機(jī)械手將會有廣闊的應(yīng)用前景。手爪采用氣壓驅(qū)動，手爪采用可安裝拆卸手指，通過更換不同的夾具可以夾取更多的目標(biāo)零件，增大了機(jī)械手的夾取范圍。本次設(shè)計分別對六個電機(jī)進(jìn)行合理布局，盡可能將其分布在機(jī)械手的下方，并且避免各零件相互干涉。 handling 目錄 摘要 Abstract 目錄 .............................................................................................................................................. 2 1 前言 .......................................................................................................................................... 1 機(jī)器人概述 .......................................................................................................................... 1 機(jī)械手的發(fā)展史 ............................................................................................................... 1 機(jī)械手的發(fā)展趨勢 ........................................................................................................... 2 機(jī)械手的組成 ...................................................................................................................... 3 執(zhí)行機(jī)構(gòu) ........................................................................................................................... 3 驅(qū)動機(jī)構(gòu) ................................................................................................................