【正文】 常用的工業(yè)機(jī)械手手部 ,按握持工件的原理 ,分為夾持和吸附兩大類。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。在要求回轉(zhuǎn)角大于 ?180 的情況下，可采用直齒輪驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 （ 2）腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩 M摩 。 AA 21 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 [5] 易知轉(zhuǎn)軸傳遞的功率屬于中小功率，對(duì)材料無特殊要求，故選用 45 鋼并調(diào)制處理。 考慮到長度對(duì)整體運(yùn)動(dòng)的影響，在這里我們根據(jù)實(shí)際情況選取長度為 34mm 的軸。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。 (4)注意簡化結(jié)構(gòu)。 （ 4）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。 （ 3）雙活塞桿液壓崗結(jié)構(gòu)。 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 同腕部的轉(zhuǎn)軸易知，小臂部分的轉(zhuǎn)軸傳遞的功率屬于中小功率，對(duì)材料無特殊要求，故選用 45 鋼并 調(diào)制處理。 帶入式 41 有： 26 考慮到軸承受齒輪部分的扭矩力，故將估算的直徑加大，取為 8mm。如圖 310 所示： 29 圖 310 軸承 小臂部分步進(jìn)電機(jī)的選取 [7] 步進(jìn) 電機(jī) 是將電 脈沖 信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。小臂部分通過齒輪傳動(dòng)裝置，側(cè)面的四個(gè)孔為步進(jìn)電機(jī)安裝位置，其臂寬根據(jù)步進(jìn)電機(jī)安裝齒輪的位置確定，確保齒輪安裝在臂部的中間，以便于有足夠的強(qiáng)度使得整個(gè)機(jī)構(gòu)能平穩(wěn)工作。 且 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 帶入求得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。根據(jù)機(jī)械手的要求，設(shè)計(jì)的齒輪參數(shù)如下： (1) 傳動(dòng)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。同時(shí)，也給了我在以后的學(xué)習(xí)工作中許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和解決問題的方法。 5. 由于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)水平的局限，設(shè)計(jì)難免有不到之處，望有心人指正。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它 教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 47 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 48 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、 縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)和無私的幫助。為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。底座部分用直徑為 180mm 的圓形底盤，必須要有足夠的承重，確保整體機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。 帶入求得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 由電機(jī)手冊查得步進(jìn)電機(jī)功率的計(jì)算公式為： 則 其中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,故求得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。腕部齒輪的厚度為 10mm，通過鍵固定到轉(zhuǎn)軸上。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的 目的 ；同時(shí)可以通過控制 脈沖頻率 來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 考慮到長度對(duì)整體運(yùn)動(dòng)的 影響，在這里我們根據(jù)實(shí)際情況選取長度為 34mm 的軸。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得軸的計(jì)算公式為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 通過以上，綜合考慮，本次設(shè)計(jì)采用第四種， 傳遞功率大，傳動(dòng)平穩(wěn)，能夠長時(shí)間使用，耐磨性好。對(duì)于懸臂式的機(jī)械手，其傳動(dòng)件、導(dǎo)向件和定位件布置合理，使手臂運(yùn)動(dòng)盡可能平衡，以減少對(duì)升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死（自鎖現(xiàn)象）。 臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小 機(jī)械手手部的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備 2 個(gè)自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮和仰俯運(yùn)動(dòng)。 軸承三維圖如 36 所示： 23 圖 36 軸承 卡簧的三維圖如 37 所示： 圖 37 卡簧 以上所選取零件均為標(biāo)準(zhǔn)件，便于有良好地互換性。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 查機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊得軸的計(jì)算公式為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 3） 啟動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度 ??啟 018 =，等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 s? ?? 。 (3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 （ 3）必須考慮工作條件 對(duì)于本次設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場合中搬運(yùn)加工的輕型板料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒有太多不利因素。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。 本此設(shè)計(jì)采用電磁吸盤式。 4． 用不同的縮減補(bǔ)償方式，修改造型幾何體。 5． IGES：用于輸出符合 IGES4． 0 標(biāo)準(zhǔn)的 2D 圖形和 3D 模型 (包括零件和部件 )。 4． 三維表面模型： Pro/INTERFACE 提供了通過 IGES4． 0 或 SET 將部分表面或整個(gè)表面線框模型輸入到 Pro/ENGINEER 內(nèi)的能力。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選 擇 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。 機(jī)械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài) ,按坐標(biāo)形式大致可以分為以 下 4 種 : （ 1） 直角坐標(biāo)型機(jī)械手； （ 2）圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手； （ 3）水平多關(guān)節(jié)型機(jī)械手； （ 4）垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手。掌握了三維軟件設(shè)計(jì)的一般過程。在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。 手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡單的專用機(jī)械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬 運(yùn)工件。上海柴油機(jī)廠、北京內(nèi)燃機(jī)廠、洛陽拖拉機(jī)廠等已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。 加工箱體類零件的組合機(jī)床自動(dòng)線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機(jī)械手的， 如上海動(dòng)力機(jī)廠的氣蓋加工自動(dòng)線轉(zhuǎn)位機(jī)械手?？稍跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。 第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地 完成工作過程中的任務(wù)。截止 1979 年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá) 56900 臺(tái)。 日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。如 Unimate 公司建立了 8 年機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲 得廣泛的引用。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 關(guān)鍵詞：自由度；齒輪傳動(dòng)裝置；步進(jìn)電機(jī)；發(fā)展趨勢 3 目錄 第一章 緒論 ........................................................... 1 .................................................... 1 工業(yè)機(jī)械手的簡史 .................................................. 3 .......................................... 4 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線 ........................ 6 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面 ......................................... 6 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面 ................................. 7 機(jī)械手的組成 ..................................................... 8 執(zhí)行機(jī)構(gòu) .................................................... 8 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) .................................................... 8 控制系統(tǒng)分類 ................................................ 8 .............................................. 9 本文主要研究內(nèi)容 ................................................. 10 本章小結(jié) ........................................................ 10 第二章 機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................... 11 機(jī)械手基本形式的選擇 ............................................. 11 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng) ........................................... 12 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 .................................................. 12 本章小結(jié) ........................................................ 12 第三章 機(jī)械部分零件的計(jì)算及建模 ....................................... 13 Pro/Engineer軟件建模 ........................................... 13 手部零件的設(shè)計(jì) .................................................. 14 手部零件設(shè)計(jì)的基本要求 ..................................... 14 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................... 15 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................... 16 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 ....................