【文章內(nèi)容簡介】 筒滾子鏈來傳動。 （ 7） 鋼絲繩輪傳動 鋼絲繩輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動剛度大、結(jié)構(gòu)柔軟，成本較低等優(yōu)點。其缺點是帶輪較大、安裝面積大、加速度不宜太高。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 7 機械手的基本形式的選擇 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài) ,按坐標(biāo)形式大致可以分為以下 4 種 ：（ 1） 直角坐標(biāo)型機械手 ；（ 2） 圓柱坐標(biāo)型 機械手 ；（ 3） 球坐標(biāo) (極坐標(biāo) )型機械手 ；（ 4） 多關(guān)節(jié)型機機械手。 圖 機械手基本形式 按照機械手的工作環(huán)境采用直角坐標(biāo)型機械手，其特點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，定位精度高，比較滿足設(shè)計要求。 沾錫裝置 的主要部件及其運動 在直角坐標(biāo)型機械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，為了滿足設(shè)計要求，關(guān)于機械手具有 3個自由度 即：手爪張合；直臂升降；橫臂平移 3個主要運動。 機械手主要由 2個大部件和 3個電機組成：（ 1）手部，采用絲桿螺母結(jié)構(gòu)，通過電機帶動實現(xiàn)手 爪 的張合。（ 3）臂部，采用滾珠絲杠，電機帶動絲桿使螺母 在橫臂上移動來實現(xiàn)手臂平動，帶動絲桿螺母使絲桿在 豎 臂上移動實現(xiàn)手臂升降。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 8 圖 沾錫 機 總裝三維圖 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 9 圖 二維示意圖 機械手的技術(shù)參數(shù) （ 1）用途：自動沾錫 （ 2）設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 抓重 :20g100g 自由度數(shù) :3個自由度 坐標(biāo)型式 :直角坐標(biāo)型 橫臂手臂長度 :400mm 直臂最大高度 :200mm 手臂運動參數(shù) 升降行程： 200mm 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 升降速度： 167mm/s 本章 小 結(jié) 本章對機械手的整體部分進行了總體方案設(shè)計分析，從中 選擇了機械手的基本形式以及自由度，確定了本設(shè)計采用電機驅(qū)動，并給出了設(shè)計中機械手的一些技術(shù)參數(shù)。下面的設(shè)計計算將以此進行。 第 3 章 機械手部分的設(shè)計 機械 手設(shè)計 的 要求 （ 1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。應(yīng)當(dāng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動機構(gòu)所需的驅(qū)動力大小是不同的。 （ 2） 手指應(yīng)具有一定的張開范圍，手指應(yīng)該具有足夠的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點所轉(zhuǎn)過的角度） ?? ，以便于抓取工件。 （ 3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高 ，在保證本身剛度、強度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 （ 4） 應(yīng)保證手抓的夾持精度。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 11 典型的手部結(jié)構(gòu) （ 1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。 （ 2） 移動型 移動型即兩手指相對支座作往復(fù)運動。 （ 3） 平面平移型。 機械 手 的設(shè)計 計算 本設(shè)計是設(shè)計抓取方形物塊的機械手。 常用的工業(yè)機械手手部 ， 按握持工件的原理 ,分為夾持和吸附兩大類。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合用于本方案。本設(shè)計機械手采用夾持式手指 ,夾持式機械手按運動形式可 分為回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動 ,這種手指結(jié)構(gòu)簡單 , 適于夾持平板和圓柱類材料 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差為零。 通過綜合考慮，本設(shè)計選擇移動型手爪，采用絲杠螺母這種傳動結(jié)構(gòu)方式。 運行方式為電機帶動直齒輪使絲杠轉(zhuǎn)動繼而帶動手爪接觸塊移動，從而形成手爪的張合，當(dāng)手爪抓到零件時，電機停止，手爪形成自鎖，帶動零件移動。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 12 圖 機械手 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 13 圖 機械 手結(jié)構(gòu)圖 手爪 的 夾持范圍計算 加工毛坯尺寸： 10 30??? 長度： 30mm 左右 變壓器質(zhì)量：約 10g50g（按最大 50g 計算） 裝夾 的 深度：約 20mm 縱向定位精度： 橫向定位精度： 1mm 手爪接觸塊為橡膠，橡膠具有 彈性大，定伸強度高，抗撕裂性和電絕緣性優(yōu)良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳 等特點。 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 圖 機械手 橡膠 滑動絲杠 的 設(shè)計 設(shè)計 要求 ： 需自鎖 絲杠長度 170mm 最大質(zhì)量共計約 110g 絲杠載荷：絲 杠豎直時承受 的 最大軸向力 NFa ? ， G mg? (g 取 10 /N KG )。 設(shè)計計算： （ 1） 牙型、材料和許用應(yīng)力 采用梯形單頭螺紋 螺桿材料選 45 鋼，調(diào)制處理， 2/360 mmNs ?? ，由機械手冊查表可得 許用拉應(yīng)力 27 2 ~ 1 2 0 /3 ~ 5sp N m m?? ?? .....................................................................（ ） 機械手 部分為輕載，螺母材料選耐磨鑄鐵。由機械手冊查表可得 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 15 許用彎曲應(yīng)力 2/60~50 mmNbp ?? ， 取 2/50 mmNbp ?? ； 許用剪應(yīng)力 2/40 mmNp ?? 由機械 手冊查表可得 許用壓強 2/8~6 mmNPp ? ，取 2/6 mmNPp ? （ 2） 耐磨性計算螺桿中徑 由表中公式， pPFd ? ? ， ............................................................................................（ ） 采用整體螺母式，取 ?? ，2 1 1 . 60 . 8 0 . 8 1 . 0 21 . 2 6pFd m mP?? ? ?? 由 GB/T ，可選 10?d ， ?P ， 922 ??Dd ， ?D ， ?d ， 81?D 的梯形螺紋、中等精度。螺桿左右兩端分別采用不同的旋向，螺旋副標(biāo)記分別為： eHLHT r 7/7210 ?? ， eHTr 7/7210 ?? 。 （ 3） 自鎖性 的 驗算 由于單頭螺紋， 導(dǎo)程 mmPS ?? ，故螺紋升角為 39。 rc t a na rc t a n 2 ????? dS?? .........................................................（ ） 由機械手冊查表可得鋼和耐磨鑄鐵的 ~?f ，取 ?f ，可得 39。50615c o s r c t a n2c o sa r c t a n39。 ????? ?? f ....................................................（ ） 39。??? ，故自鎖可靠。 （ 4） 螺桿強度 的 校核 由機械手冊查表可得，螺紋摩擦力矩 121 t a n( 39。)21 9 11 .6 t a n( 3 4 39。 6 50 39。)29. 11taM d FN m m????? ? ? ? ? ? ??? ， .........................................................（ ） 代入以下公式得 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 16 22333222324( ) 3 ( )4 11 .6 9. 11( ) 3 ( )3. 14 7. 5 0. 2 7. 50. 32 2 /tcapMFddN m m??????? ? ?????........................................................（ ） （ 5） 螺母螺紋 的 強度校核 因螺母材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋強度即可。 由機械手冊查表可得 牙根寬度 mmPb ???? ，基本牙高 mmPH ???? 代入以下中的公式得 42 5 6 0 / pFD bnN mm?????? ? ??? ......................................................................（ ） 124233 1 1 .6 0 .7 53 .1 4 1 0 .5 0 .9 7 5 60 .1 3 9bbpFHD b n???????? ? ??? ......................................................................（ ） （ 6） 橫向振動 的 校核 對于鋼制螺桿 26 1322621 2 .3 1 04 .7 3 0 7 .51 2 .3 1 01707 1 4 1 5 / m incccdnlr????? ? ?? ....................................................................（ ） 應(yīng)滿足轉(zhuǎn)速 m in/5 7 1 3 rnn c ?? （ 7） 傳動 效率 由回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動時 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 17 ta n( 0 .9 5 ~ 0 .9 9 )ta n ( 39。)ta n ( 3 4 39。)( 0 .9 5 ~ 0 .9 9 )ta n ( 3 4 39。 6 5 0 39。)0 .2 9 2 ~ 0 .3 0 4????????? ? ?? ........................................................（ ） 效率取為 ?? 圖 機械 手部分絲杠設(shè)計 齒輪 的 設(shè)計 選擇齒輪 的 材料，確定許用應(yīng)力 由表 選 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) 1 260HBS HBS? 大齒輪 45 正火 2 210HBS HBS? 許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 由式 ? ? limminHHHH Z?? ?? 2l im 1 700 /H N m m? ? 2lim 2 550 /H N m m? ? 接觸疲勞極限 limH? 查圖 64 接觸強度壽命系數(shù) NZ 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由式 1 60 60 350 0 1 ( 10 300 8 )ibN n jL? ? ? ? ? ? ? 91 10N ?? 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 3013 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 18 21/N N i? 92 10N ?? 查圖 65 得 1NZ 、 2NZ 1 1NZ? 2 ? 接觸 強度最小安全系數(shù) minHS min1HS ? 則 ? ?1 70 0 1 / 1H? ?? ? ? 21 70 0 /H N m m? ? ? ?2 550 / 1H? ?? ? ? 22 577 /H N m m? ? ? ? 257 7 /H N m m? ? 許用彎曲應(yīng)力 ? ?F? 由式 ? ? limminFF N XS YY?? ?? 2l im 1 378 /F N m m? ? 彎曲疲勞極限 lim1F? 查圖 67，雙向傳動乘 2lim 2 294 /F N m m? ? 彎曲強度壽命系數(shù) NY 查圖 68 121NNYY?? 彎曲強度尺寸系數(shù) XY 查圖 69 1XY? 彎曲強度最小安全系數(shù) minFS ? 則 ? ?1 378 1 1 / ? ? ? ? ? ? 21 27 0 /F N m m? ? ? ?1 294 1 1 / ? ? ? ?