【正文】 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 3. 采用齒輪傳動，齒輪傳動驅(qū)動力大，臂力可達 1000N以上，且可用步進電機機構，實現(xiàn)連續(xù)控制，使機械手用途更廣，定位精度一般非常高。 ） 功率（ 錯誤 !未找到引用源。 ， 這里我們?nèi)?錯誤 !未找到引用源。根據(jù)機械手的要求，設計的齒輪參數(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； 31 (4) 中心距選擇α =56mm。 值，取 錯誤 !未找到引用源。 25 總結：以上要求是相互制約的，應該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設計出完美的、性能 良好的機械手。 小臂部分設計的基本要求 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕 (1)根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。 、錯誤 !未找到引用源。 18 腕部結構和驅(qū)動機構的選擇 本設計要求手腕回轉(zhuǎn) 0180 ，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結構選擇具有一個自由度的仰俯運動的腕部結構，采用齒輪傳動。 通過綜合考慮，本設計選擇電磁吸盤式手部設計，吸附鐵磁材料的板料或盤形零件。 8． 可生成摸具的特定功能，包括澆口 (Sprue)、澆道 (Runner)、澆槽 (Gates)、冷凝線 (cooling line)及分離線。這樣用戶就可以將所有參數(shù)化特征附加到這“單一特征”上，當然該特征也能象其它任何 Pro/ENGINEER 修改。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。手腕通常有 23 個自由度。其中最為突出的是水下機器人，6000m 水下無纜機器人的成果居世界領先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種 :在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎技術的開發(fā)應用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化 :由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機 。 （ 3）臂部 手臂部件是機械手的重要握持部件。由于這方面的使用已有成功的經(jīng)驗，國內(nèi)一些機床廠已在這類產(chǎn)品出廠是就附上機械手，或為用戶安裝機械手提供條件。 隨著工業(yè)機器手（機械人）研究制造和應用的擴大，國際性學術交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學術交流活動開展很多。 1976 年個大學和國家研究部門用在機械手的研究費用 42%。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。 尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應用的更為廣泛。對其分別進行齒輪傳動的設計和轉(zhuǎn)軸的設計，在此過程中我們確定了運動所需的力和扭矩。隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，機械手在工業(yè)應用中越來越重要 。機械手作業(yè)的準確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟領域有著廣泛的發(fā)展空間。不少球坐標式通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。 日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應用最多的國家。 第三代機械手（機械人）則能獨立地 完成工作過程中的任務。 加工箱體類零件的組合機床自動線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機械手的， 如上海動力機廠的氣蓋加工自動線轉(zhuǎn)位機械手。一般腕部設有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結構，可以不設腕部，而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬 運工件。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。在應用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約 200 臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。 機械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài) ,按坐標形式大致可以分為以 下 4 種 : （ 1） 直角坐標型機械手； （ 2）圓柱坐標型機械手； （ 3）水平多關節(jié)型機械手； （ 4）垂直多關節(jié)型機械手。是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。 4． 三維表面模型： Pro/INTERFACE 提供了通過 IGES4． 0 或 SET 將部分表面或整個表面線框模型輸入到 Pro/ENGINEER 內(nèi)的能力。 4． 用不同的縮減補償方式，修改造型幾何體。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。 (3) 具有兩個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結構。 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑 查機械設 計手冊得軸的計算公式為： 錯誤 !未找到引用源。因此，一般來說臂部應該具備 2 個自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮和仰俯運動。對于懸臂式的機械手，其傳動件、導向件和定位件布置合理，使手臂運動盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機構卡死（自鎖現(xiàn)象）。 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑 查機械設計手冊得軸的計算公式為： 錯誤 !未找到引用源?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的 目的 ；同時可以通過控制 脈沖頻率 來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 ,故求得： 錯誤 !未找到引用源。 帶入求得： 錯誤 !未找到引用源。為以后的工作學習創(chuàng)造了一定基礎。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、 縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 5. 由于經(jīng)驗知識水平的局限，設計難免有不到之處，望有心人指正。根據(jù)機械手的要求，設計的齒輪參數(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。 帶入求得： 錯誤 !未找到引用源。小臂部分通過齒輪傳動裝置，側面的四個孔為步進電機安裝位置，其臂寬根據(jù)步進電機安裝齒輪的位置確定，確保齒輪安裝在臂部的中間，以便于有足夠的強度使得整個機構能平穩(wěn)工作。 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。 （ 3）雙活塞桿液壓崗結構。 (4)注意簡化結構。 考慮到長度對整體運動的影響，在這里我們根據(jù)實際情況選取長度為 34mm 的軸。 （ 2）腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩 M摩 。因此，在腕部設計時，必須力求結構緊湊，重量輕。應當考慮到在一定的吸附力下，不同的傳動機構所需的驅(qū)動力大小是不同的。 3． DXF：用于輸入和輸出那些支持 DXF 格式文件系統(tǒng)的 2D 信息。 參數(shù)化設計 相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構成特征，而每一 種構成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。如圖 21 所示： 機械手的主要部件及運動 在垂直多關節(jié)型機械手的基本方案選定后，根據(jù)設計任務，為了滿足設計要求，本圖 21 機械手的原理圖 13 設計關于機械手具有 3 個自由度既：手部仰俯運動；手臂伸縮；手臂仰俯運動 3 個主要運動。在此基礎上，確定了工業(yè)機械手的基本系統(tǒng)結構，對工業(yè)機械手的運動進行了簡單的力學模型分析，完成了機械手機械方面的設計工作（包括傳動部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動部分）的設計工作。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構 :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操 10 作性和可維修性。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。如沈陽低壓開關廠 200t環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機械手和天京拖拉機廠 400t 沖床的下料機械手等；其一是用于多工位沖床，用作沖壓件工位間步進輕局技術研究所制作的 120t 和 40t 多工位沖床機械手等。 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。具有記憶功能的機械手產(chǎn)值約為 67 億日元，比1978 年增長 50%。 1 毫米。 機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較強。 文章中介紹了搬運機械手的設計理論與方法。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法；程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設備。 1962 年，美國機械鑄造公司在上述方案的基礎之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。德國 KnKa 公司還生產(chǎn)一種點焊機械手，采用關節(jié)式結構和程序控制 。它設有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。下面具體說明機械手在工業(yè)方面的應用。 （ 2） 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴大機械 9 手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應性更強。采用齒輪機構 驅(qū)動機械手 ,適用范圍廣，瞬時傳動比恒定，效率高； 壽命長；結構緊湊，控制方便。我國的工業(yè)機器人從 80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關，目前己基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人 。 12 第二章 機械手的總體設計方案 本課題是輕型搬運機械手的設計。下面的設計計算將依次進行。如果需要，可以覆蓋到非參數(shù)化的實體模型上。 PRO/MOLD DESIGN Pro/MOL DESIGN 模塊用于設計模具部件和模板組裝，它包括如下功能： 1． 采用參照設計模型的方法，自動生成模具型腔幾何體。 17 機械手手部的設計計算 [3] 本設計是輕型搬運機械手的設計，考慮到所要達到的原始參數(shù)：吸附重量為 5Kg。 (2) 直齒輪驅(qū)動的腕部結構。轉(zhuǎn)軸兩邊通過軸承和卡簧連接到手腕的耳板上。本次設計的手臂運動形式為上下仰俯運動和伸縮運動。 （ 3）減少回轉(zhuǎn)半徑 ? ，再安排機械手動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進行回轉(zhuǎn)動作。轉(zhuǎn)軸兩邊通過軸承和卡簧連接到手腕的耳板上。 小臂的三維軟件 圖及工程圖如圖 39 所示 ： 27 28 圖 39 小臂 小臂部分軸承的三維圖及工程圖的選取 選取軸承為微型深溝球軸承，規(guī)格為 8mm*12mm*。 , 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。機械手的作用、組成和分類，學習了機械手自由度和確定整體座標的形式。 44 參考文獻 45 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 ：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。老師淵博的知識、務實的工作作風也是我學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 另外，底座部分加工時應該確保基準的統(tǒng)一性，全部以中心線為基準參考線，加工時留有足夠加工余量，確保裝配時的精確嚙合。 ：表示電動機軸每秒的角速度，單位為弧度 錯誤 !未找到引用源。轉(zhuǎn)軸兩邊通過軸承和卡簧連接到手腕的耳板上。 小臂部分轉(zhuǎn)軸的三維圖及工程圖如圖 38 所示 ： 圖 38 小臂轉(zhuǎn)軸 小臂支板的確定