四自由度抓取平移機器人_畢業(yè)設計論文(編輯修改稿)
2024-10-03 20:40 本頁面
【文章內容簡介】 (*)2/(* 21 vdFT ?? ?? F 為 螺 旋 副 的 軸 向 載 荷 ， 2T 、 3T 是 斷 面 摩 擦 力 矩 ， 忽 略 不 計 。 所 以mNdFTT vq *)t a n (*)2/(* 21 ???? ?? 由以上計算可得查步進電機手冊選用 42BH2A33054 型電機可滿足要求。 抓取部分的結構及工作原理說明 如下圖： 圖 33 抓取裝配圖 1 手指部件 2圓錐銷 3手指固定板 6M5螺栓、螺母、墊片 7手臂板 9M2螺栓 、 M2 墊片 1 12M3 螺栓、螺母、墊片 13步進電機 14保持架 15M2 螺 11 釘 16螺桿 17軸承端蓋 18角接觸球 軸承 19螺母 工作原理分析： 步進電機正轉驅動螺桿運動，從而帶動螺母向上運動，使得手指閉合抓取工件，步進電機反轉，使得螺桿軸反轉，螺母向下運動，手指松開，放開工件。 手臂伸縮部分設計計算 手臂伸縮的計算及電機的選擇 手臂 做伸縮運動時所需要的 驅動力為 : 321 PPPP ??? ,在此將手指部分看成是一個53mm*56mm*50mm 的長方體，則估算所有參與手臂部分伸縮運動零件的總質量為 3Kg.現(xiàn)計算各驅動力如下： (1) 1P 為手臂在運動過程中的慣性力因模型對速度沒有嚴格的要求，可設正常的運動速度 V=，設 秒加速到正常運動速度，設啟動加速度 a=,所以NMP *3a*1 ??? 總 (2) 2P 為摩擦阻力矩由公式： NgMfP 7 0 5 *3**2*22 ??? 總 , f摩擦系數(shù)，取 （ 3） 3P 為密封件的驅動力，因本模型對其無嚴格要求，忽略不計所以： 321 PPPP ??? =. (4) 在根據(jù)結構設計中，螺桿的公稱直徑為 24mm,即 d=24mm,螺距 p=3mm,牙型角 ? 為 30 度 ，所 以中 徑 mmpdd ??? ，螺紋 頭數(shù) n=2,則 當量 摩擦角?))2/c o s (/( ?? ?? fa rctgv ， f摩擦系數(shù)，取 . 摩擦角 ?)*/3*2()*8/*( 2 ??? ??? a r c t gdpna r c t g 。則可知摩擦力和慣性力共同產(chǎn)生的轉矩為： NmdPPT v 0 0 0/)t a n (*2/*)( 2211 ???? ?? （ 5） 現(xiàn)在考慮螺桿及其附帶零件 產(chǎn)生的慣性矩，螺桿可以看成是直徑為 24mm,質量為 1千克光軸，起轉動慣量： 221 .* mkgdmJ ?? ，螺桿角速度： )/(25/2 sradtv ??? ?? ，啟動時間為 秒 時 螺 桿 產(chǎn) 生 的 驅 動 力 矩 為 ：mNtJT *0 7 *12 ??? ? 。電機的最小驅動力矩： mNTTT * ??? .則選用型號為 86BH2A80408 步進電機。 12 手臂伸縮裝配及原理 則手臂伸縮部分及其手指安裝圖如下圖所示： 圖 34手臂裝配示意圖 1下支板 2步進電機 4M5螺栓、墊片 5上支板 6M4螺釘 8 M3螺栓、墊片 9 軸承端蓋 10密封圈 1 1 13 M8螺栓、螺母、墊片 14套筒 15角接觸球軸承 16螺桿軸 17手臂 原理說明：電機正轉時螺桿轉動，使手臂向右 做直線 運動伸長，當電機反轉時，驅動螺桿轉動 ，使手臂向左做直線運動縮短。 手臂旋轉部分設計 臂部回轉運動的驅動力應根據(jù)啟動時產(chǎn)生的慣性力矩與回轉支撐處的摩擦力矩來計算 ，且啟動過程中不是等加速運動，故最小驅動力比理論上要大一些，即?/ ）（ 摩慣驅 MMM ?? ， 其中 , η傳動效率 取 M 慣 啟動時的慣性力矩 M 摩 摩擦力矩 J 臂部零部件對其回轉軸線的轉動慣量 ω 回轉部件的角速度 取ω =π /6(弧度 /s) △ t 啟動過程時間 取 秒 13 又該模型對潤滑無太多要求，所以摩擦力矩可以忽略不計，則 ?/ 慣驅 MM ? 計算慣性力矩 各部件的重量和距回轉軸線的距離 簡圖如下： 圖 35 各部件簡化支點圖 將各組件的簡化質量及離回轉軸的距離如上圖所示，根據(jù)轉動慣量公式：22210 2/1 ?? MmRMJJ ???? ，計算各組件的轉動慣量。如下： 22221211 0 8 2 0*7 0 )901 0 0(*7 0 *??????? ? 222222222 0 1 0 *2 4 )(*2 4 *??????? ? 222223233 *)65101(**??????? ?222224244 1 6 2 2*3)6574(*3*??????? ? 22255 0 1 1 5 **???? 根據(jù)公式的到慣性力矩：mNtJJJJJJM ???????????? 3 3 **)()t/(* 54321 ???慣 則實際的驅動力矩： m4 3 3 * ???? NMM 慣驅 。則根據(jù)要求選擇型號為 86BH2A80408 型步進電機。則整個旋轉部分和手臂伸縮部分及其抓取部分的安裝圖如下： 14 圖 36 旋轉裝配圖 1 升降臺 3M4 螺栓、墊片 4固定架 5步進電機 8M5 螺栓、螺母、墊片 9旋轉支柱 10M4 螺釘 11旋轉軸 12角接觸球軸承 1 14 M16螺母、墊片 1 16M3螺栓、墊片 17端蓋 18密封圈 原理分析：電動機轉動，帶動像旋轉軸轉動，從而驅使整個手臂和手抓轉動。 腰部升降部分與底座的設計 腰部升降設計 將上面整個機身部分 簡化則整個上機身及其升降臺部分的質量估算為 m=25kg,選用直徑 d=36mm 的 梯形 螺桿 ， 螺距 p=3mm, 螺紋頭數(shù) n=2. 所 以 螺 桿 的 中 徑mmpdd ??? .螺紋升角 ? ? ?*/* 2 ?? dpna rct g ?? ，螺紋的當量摩擦角 ?)c o s/( ?? ?? fa rctgv ，其中 f 為摩擦系數(shù)取 ， ? 是螺紋牙型角取 15? ，則 螺紋升角小于當量摩擦角，該螺桿螺母機構可安全自鎖。 則驅動力矩 T 321 TTTq ??? , 其中 1T 螺旋副摩擦力矩，)t a n (*)2/(* 21 vdFT ?? ?? F 為 螺 旋 副 的 軸 向 載 荷 ， 2T 、 3T 是 斷 面 摩 擦 力 矩 ， 忽 略 不 計 。 所 以 15 mNdFTT vq ??????
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