【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用途，提供了標(biāo)準(zhǔn) 化種類繁多的產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用與機(jī)床，滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。 圖 23 滾珠絲杠圖 The ball screw 預(yù)壓方式有定位預(yù)壓（雙螺母方式、位預(yù)壓方式）、定壓預(yù)壓?？筛鶕?jù)用途選擇適當(dāng)類型。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從 COC7 的6 個(gè)等級(jí)）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承（精度分為從 C7C10的 3 個(gè)等級(jí)）。另外，為應(yīng)付用戶急需交貨的情況，還有已對(duì)軸端部進(jìn)行了加工物料搬運(yùn)機(jī)械手 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 12 的成品，可自由對(duì)軸端部進(jìn)行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠軸承。作為此軸承的周邊 零部件，在使用所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標(biāo)準(zhǔn)化了，可供用戶選擇使用。 滾珠絲杠軸承以多年來(lái)所累積制品技術(shù)為基礎(chǔ)，從材料、熱外理、制造、檢查至出貨，都是以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠繁Ｖ贫葋?lái)加以管理，因此具有高信賴性。 直線導(dǎo)軌可分為：滾輪直線導(dǎo)軌和滾珠直線導(dǎo)軌兩種，前者速度快精度稍低，后者速度慢精度較高。 直線 導(dǎo)軌 又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比 直線軸承 更高的額定負(fù)載， 同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng) . 分為方形滾珠 直線導(dǎo) 軌 ，雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌，單軸芯直線導(dǎo)軌。 在大陸稱直線導(dǎo)軌，臺(tái)灣一般稱線性 導(dǎo)軌 ，線性 滑軌 。 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 的作用是用來(lái)支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件，按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。依 摩擦性質(zhì)而定，直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可以分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、 流體摩擦 導(dǎo)軌等種類。 直線 軸承 主要用在自動(dòng)化機(jī)械上比較多 ,像 德國(guó) 進(jìn)口的機(jī)床 ,折彎?rùn)C(jī) ,激光焊接機(jī) 等等 ,當(dāng)然直線軸承和直線軸是配套用的。像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)上 , 滑塊 使運(yùn)動(dòng)由 曲線 轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。新的導(dǎo)軌系統(tǒng)使機(jī)床可獲得快速 進(jìn)給速度 ，在主軸轉(zhuǎn)速相同的情況下 ，快速進(jìn)給是直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)。直線導(dǎo)軌與 平面導(dǎo)軌一樣，有兩個(gè)基本元件；一個(gè)作為導(dǎo)向的為固定元件，另一個(gè)是移動(dòng)元件。由于直線導(dǎo)軌是標(biāo)準(zhǔn)部件，對(duì)機(jī)床 制造廠 來(lái)說(shuō)．唯一要做的只是加工一個(gè)安裝導(dǎo)軌的平面和 調(diào)整 導(dǎo)軌的平行度。 圖 24 直線導(dǎo)軌 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 the linear guideway 作為導(dǎo)向的導(dǎo)軌為淬硬鋼，經(jīng)精磨后置于安裝平面上。與平面導(dǎo)軌比較，直線導(dǎo)軌橫截面的幾何形狀，比平面導(dǎo)軌復(fù)雜，復(fù)雜的原因是因?yàn)閷?dǎo)軌上需要加工出溝槽，以利于滑動(dòng)元件的移動(dòng)，溝槽的形狀和數(shù)量，取決于機(jī)床要完成的功能。例如：一個(gè) 既承受直線作用力，又承受顛覆力矩的導(dǎo)軌系統(tǒng)，與僅承受直線作用力的導(dǎo)軌相比．設(shè)計(jì)上有很大的不同。 步進(jìn) 電機(jī) 與氣缸 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(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為 “步距角 ”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)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(guò)控制脈沖頻率來(lái)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。 圖 25 步進(jìn)電機(jī) The stepping motor 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) ： （ 1） 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 35%，且不累積。 （ 2） 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200 度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 8090度完全正常。 （ 3） 步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨 轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各物料搬運(yùn)機(jī)械手 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 14 相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 （ 4） 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn) ,但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng) ,并伴有嘯叫聲。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展 以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。 氣缸，是引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中通過(guò)膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等的殼體通常也稱 “氣缸 ”。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4 種。 根據(jù)工作所需力的大小來(lái)確定活塞桿上的推力和拉力。由此來(lái)選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過(guò)大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè) 計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。 行星齒輪減速機(jī)主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為：行星輪，太陽(yáng)輪，內(nèi)齒圈。 行星減速機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因，單級(jí)減速最小為 3，最大一般不超過(guò) 10，常見(jiàn)減速比為： ，減速機(jī)級(jí)數(shù)一般不超過(guò) 3，但有部分大減速比定制減速機(jī)有 4 級(jí)減速。相對(duì)其他減速機(jī)，行星減速機(jī)具有高剛性、高精度 (單級(jí)可做到1 分以內(nèi) )、高傳動(dòng)效率 (單級(jí)在 97%98%)、高的扭矩 /體積比、終身免維護(hù)等特點(diǎn)。因?yàn)檫@些特點(diǎn)，行星減速機(jī)多數(shù) 是安裝在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)上，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩 ，匹配慣量 [8]。 行星減速機(jī)額定輸入轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到 18000rpm(與減速機(jī)本身大小有關(guān)，減速機(jī) 外形 越大，額定輸入轉(zhuǎn)速越小 )以上，工業(yè)級(jí)行星減速機(jī)輸出扭矩一般不超過(guò) 2021Nm，特制超大扭矩行星減速機(jī)可做到 10000Nm 以上。工作溫度一般在25℃ 到 100℃ 左右，通過(guò)改變潤(rùn)滑脂可改變其工作溫度。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 26 行星齒輪減速器 The plaary reducer 本章小結(jié) 本章主要對(duì) 搬運(yùn)機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)形式和傳動(dòng)形式進(jìn)行了介紹和說(shuō)明， 并且對(duì)于設(shè)計(jì)中可能要選擇的一些標(biāo)準(zhǔn)間或者外購(gòu) 件進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明 和介紹，主要是為后面的設(shè)計(jì)提供理論和技術(shù)的上支持，說(shuō)明了整個(gè)設(shè)計(jì)的可行性。 物料搬運(yùn)機(jī)械手 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 16 3 機(jī)械手 末端執(zhí)行器 及第三臂設(shè)計(jì) 機(jī)械手末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)要求 和設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)要求 ： （ 1） 要有足夠的夾持力和所需的夾持精度； （ 2）末端執(zhí)行器要連接在手腕上 ，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量輕小，以減輕手臂的負(fù)荷。 設(shè)計(jì)參數(shù)： （ 1） 所需要夾 緊的物料尺寸為 mmmmmm 300400400 ?? 。放松動(dòng)作時(shí)兩個(gè)手爪 間的 最大距離為 320mm~420mm。抓持速度為 10m/s，夾持器從運(yùn)輸車上抓取待加工的坯料送到加工機(jī)械上 及把加工好的工件送回到運(yùn)輸車上。 （ 2） 工件重量 20kg， 簡(jiǎn)化為 mmmmmm 300400400 ?? 的長(zhǎng)方體材料。 （ 3） 夾緊動(dòng)作平穩(wěn)，起動(dòng)和終止無(wú)剛性沖擊，由運(yùn)動(dòng)分析及所需夾持力得到機(jī)構(gòu)各部分尺寸。 的總體設(shè)計(jì) 末端執(zhí)行器采用兩個(gè)氣缸來(lái)完成，總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 31 末端執(zhí)行器 The end effector 手爪采用來(lái)個(gè)氣缸來(lái)完成抓取動(dòng)作， 對(duì)于手爪采用了可以替換的模塊化設(shè)計(jì)青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 方式以便于物料的形狀發(fā)生變化時(shí)可以更換手爪。 手爪 氣缸的選型計(jì)算 用于手爪開(kāi)合的兩個(gè)氣缸對(duì)于力的要求不是 很高，因此對(duì)于此部分我們只做簡(jiǎn)要的計(jì)算，并進(jìn)行大體選型。 對(duì)于手爪閉合式所需要的力 為 200N， 具體的行程應(yīng)控制在 30~50mm。 因?yàn)闅飧自谑袌?chǎng)中有現(xiàn)成的可以選擇，因此我們只需要完成選型工作，購(gòu)買合適的氣缸即可。 圖 32 CQ2標(biāo)準(zhǔn)型氣缸 CQ2 standard cylinders 本設(shè)計(jì)中手爪氣缸選用 SMC 公司 CQ2 標(biāo)準(zhǔn)型氣缸，該氣缸的具體參數(shù)如下表所示。 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和 CQ2 薄型氣缸 選型手冊(cè)選擇氣缸。 表 31 氣缸的 主要 選型參數(shù) Main parameter selection of air cylinder 項(xiàng)目 參數(shù) 公司 SMC 系列 CQ2 系列 型號(hào) CQ2B10050D 缸徑 100mm 行程 50mm 物料搬運(yùn)機(jī)械手 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 18 最高使用壓力 1MPa 根據(jù)氣缸的以上參數(shù)，我們可以計(jì)算氣缸的推拉力為 : NmPaPSF 7 8 5))2/1 0 0 0