【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 作要求 機(jī)械手工作流程： 機(jī)械手的原位 X 軸電機(jī)起動(dòng)（先加速后勻速 再減速 ） X 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 19 軸的工作臺(tái)與 Y軸的驅(qū)動(dòng)器沿 橫向水平 方向移動(dòng) （先加速后勻速再減速） Y 軸電機(jī)起動(dòng)（先加速后勻速再減速） Y 軸的工作臺(tái)與 Y 軸的驅(qū)動(dòng)器沿 縱向水平 方向移動(dòng) （先加速后勻速再減速） Z軸電機(jī)起動(dòng)（先加速后勻速再減速） Z 軸的工作臺(tái)與 Z 軸的驅(qū)動(dòng)器沿 豎直 方向移動(dòng) （先加速后勻速再減速） 電磁鐵最后吸住物體完成任務(wù) 。 工作形式的確定 圖 直角坐標(biāo)式 2 手臂部分設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要零件組成 手臂部分是本設(shè)計(jì)最重要的環(huán)節(jié)，由單軸驅(qū)動(dòng)器與它們之間的銜接板構(gòu)成。 本設(shè)計(jì)用 LX30 標(biāo)準(zhǔn)型 系列的單軸驅(qū)動(dòng)器。 X 軸驅(qū)動(dòng)器總上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 20 長(zhǎng) 200 毫米， Y 軸驅(qū)動(dòng)器總長(zhǎng) 100 毫米， Z 軸驅(qū)動(dòng)器總長(zhǎng) 100 毫米。而單軸驅(qū)動(dòng)器由頭，身，尾三部分組成，頭部 由驅(qū)動(dòng)部件 2 相步進(jìn)電機(jī)（東方電機(jī)系列 PK26 系列），法蘭板 T3060 系列（米思米），聯(lián)軸器 SCPW 雙膜片型 28 系列（米思米）。 其中法蘭板與電機(jī)用四個(gè) M4 長(zhǎng)20系列 的圓頂十字 頭螺釘連接，法蘭板與驅(qū)動(dòng)器的頭部用四個(gè) M4 長(zhǎng)8 系列 的圓頂十字頭螺釘連接。 頭部與身體部的連接部分用一塊板用 4 個(gè) M6 的內(nèi)六角頭螺釘連接。 身體部分用一個(gè)工作臺(tái) 在導(dǎo)軌上來(lái)回 運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度上的規(guī)定的運(yùn)動(dòng)， X 軸 導(dǎo)軌 總長(zhǎng) 100 毫米， Y 軸導(dǎo)軌總長(zhǎng) 50毫米， Z 軸導(dǎo)軌總長(zhǎng) 50毫米 。 導(dǎo)軌部分的底部由四個(gè) φ 的沉孔加四個(gè)φ 的通孔組成。 其中 X 軸驅(qū)動(dòng)器用長(zhǎng)為 200 毫米 ， 導(dǎo)程為 10 毫米，絲杠螺距為 10毫米，有效行程為 100毫米，絲杠軸外徑為 10 毫米的滾珠絲杠。 Y,Z 軸驅(qū)動(dòng)器用長(zhǎng)為 150 毫米，導(dǎo)程為 10 毫米，絲杠螺距為 10毫米，有效行程為 50 毫米，絲杠軸外徑為 10毫米的滾珠絲杠。 均為米思米 BSSR 系列的滾珠絲杠，精度等級(jí) C10。 每個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)器用長(zhǎng) 73 毫米，寬 50 毫米左右的工作臺(tái)來(lái)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)任務(wù)， 且表面開(kāi)有四個(gè) M5，深度是 8 的盲孔 ，兩側(cè)有四個(gè)小凸臺(tái)，與滾珠絲杠連接的部分孔徑為 11 毫米 。 X 與 Y 軸的驅(qū)動(dòng)器用長(zhǎng) 為 90 毫米，寬為 50 毫米的連接板來(lái)連接 。 其中左側(cè)高 22 毫米，并開(kāi)有四個(gè)倒角 ，孔徑 的通孔，其與 X 軸的工作臺(tái) 用 四個(gè) M5，長(zhǎng) 30 系列的沉頭十字頭螺釘連接 。 右上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 21 側(cè)高 30 毫米，開(kāi)有兩個(gè)孔徑 ，長(zhǎng)為 毫米的盲孔 ， 其與 Y 軸驅(qū)動(dòng)器的底座用兩個(gè) M5，長(zhǎng)為 30系列的圓頂十字頭螺釘連接。 Y 軸和 Z 軸的驅(qū)動(dòng)器用一個(gè)土字形的連接板連接，其中后側(cè)長(zhǎng)60 毫米，寬 50 毫米，高 22 毫米。前側(cè)長(zhǎng) 20 毫米，寬 50 毫米，高120 毫米。 后側(cè)開(kāi)有四個(gè)倒角 ，孔徑 的通孔，其與 Y 軸的工作臺(tái)用四個(gè) M5，長(zhǎng) 30系列的沉頭十字頭螺釘連接。前側(cè)開(kāi)有四個(gè)孔徑 ，長(zhǎng)為 毫米的盲孔， 其與 Z 軸驅(qū)動(dòng)器的底座用四個(gè) M5，長(zhǎng)為 30 系列的圓頂十字頭螺釘連接。 其中每個(gè)工作臺(tái)的中部有兩個(gè) ，深度 4 的盲孔，用來(lái)安裝LX30 系列的傳感器發(fā)迅快，本設(shè)計(jì)用接 近傳感器型，目的在于當(dāng)一個(gè)自由度接近物體有信號(hào)立即停止其運(yùn)動(dòng)并立即讓另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)。 每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的尾部用用一塊厚為 11 毫米，截面長(zhǎng) 60，寬 30的底板組成，用來(lái)限制滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)。 單軸驅(qū)動(dòng)器 單軸驅(qū)動(dòng)器的特征與主要類(lèi)型 LX系列的四大特征 1 滑塊上設(shè)有定位孔，提高了組裝性能（僅限蓋板型） 2 采用精密磨削的滾珠絲杠，施加預(yù)壓實(shí)現(xiàn)靜音和高精度。 3 采用連體式滑塊結(jié)構(gòu)降低了滑臺(tái)高度，最適合省空間設(shè)計(jì)。 4 底座上設(shè)有 2個(gè)定位孔，提高了重復(fù)定位性能。 命名方式是 TYPE 導(dǎo)程 精密級(jí) 潤(rùn) 滑方式 如 LX2602PG 單軸驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)成零件 底座（滑軌） 滑塊 馬達(dá)支架 支撐側(cè)軸上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 22 承座 擋塊 精密滾珠絲杠（磨削 ） (均有材質(zhì) 表面處理 硬度的要求 規(guī)格表主要描述滑塊數(shù) 馬達(dá)附件 有效行程 安裝孔尺寸 有效行程對(duì)相同底座總長(zhǎng)的不同潤(rùn)滑方式的單軸驅(qū)動(dòng)器是不同的。安裝孔尺寸有 A、 P、 B。 有效行程 L=A+P (等分?jǐn)?shù) 1)+B??????????? () X軸的有效行程 =50+100 （ 21） +50=200mm Y,Z軸的有效行程 =25+100 （ 21） +25=150mm 表 單軸驅(qū)動(dòng)器的基本參數(shù) TYPE 導(dǎo)程 (mm) 絲杠直徑 (mm) 最大有效行程 (mm) LX20 1/5 6 136 LX26 2/5 8 217 LX30 5/10 10 529 LX45 10/20 15 497 單軸驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的主要機(jī)械傳動(dòng)部件 （ 1） 機(jī)械傳動(dòng)部件 及其功能要求 機(jī)械傳動(dòng)部件在本產(chǎn)品中主要有絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，聯(lián)軸器，導(dǎo)軌等。其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，機(jī)械傳動(dòng)部件主要是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變換器。 其目的是使執(zhí)行元件與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。機(jī)械傳動(dòng)部件對(duì)伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大的影響，特別是其傳動(dòng)類(lèi)型，傳動(dòng)方式，傳動(dòng)剛度以及傳動(dòng)可靠性 對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。因此，應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙小，精度高，體積小，重量輕，運(yùn) 動(dòng)平穩(wěn)，傳遞轉(zhuǎn)矩較大的傳動(dòng)部件。 （ 2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其性能 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 23 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是對(duì)運(yùn)動(dòng)的變換，主要是其形式，行程，方向，速度。動(dòng)力的變換主要是其大小和方向。 還要克服慣性力（力矩）及摩擦阻力。 表 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能 基本功能 運(yùn)動(dòng)的變換 動(dòng)力的變換 形式 行程 方向 速度 大小 形式 絲杠螺母 ○ ○ ○ 聯(lián)軸器 ○ 本設(shè)計(jì)選用的單軸驅(qū)動(dòng)器的參數(shù) 表 單軸驅(qū)動(dòng)器的選用參數(shù) 坐標(biāo)軸 類(lèi)型 底座總長(zhǎng) 有效行程 慣性矩 總重量 （無(wú) MX B1） （ Kg cm） （ Kg） X軸 LX3010 200mm 54mm 181 標(biāo)準(zhǔn)型 Y,Z軸 LX3010 150mm 104mm 147 標(biāo)準(zhǔn)型 LX30系列的精度 表 精度基準(zhǔn) 類(lèi)型 定位精度 背隙 重復(fù)定位精度 移動(dòng)平行度 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 精密級(jí) + 4N cm L=400mm 負(fù)載與力矩 表 容許負(fù)載與靜力矩 滑塊種類(lèi) 滑塊數(shù) 容許靜負(fù)載 容許靜力矩 容許靜力矩 容許靜力矩 Ma Mb Mc 長(zhǎng)滑塊 B1 17218 126 126 387 B2 34436 1515 1515 774 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 24 滾軸絲杠的選用 本設(shè)計(jì)的選用 根據(jù)表 本設(shè)計(jì)使用導(dǎo)程是 10mm，絲杠直徑是 10mm, 絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng) 摩擦機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)之分。滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動(dòng)效率低（ 30%~40%）。滾動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動(dòng)效率高（ 92%~40%），因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 。 本設(shè)計(jì)使用 絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母移動(dòng) 的傳動(dòng)方式。 絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母移動(dòng)，該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好，適用于工作行程較大的場(chǎng)合。 根據(jù)滾珠絲杠的命名方式，本設(shè)計(jì)用米思米系列 LX30系列單軸驅(qū)動(dòng)器配套的 滾軸絲杠。 本設(shè)計(jì)三軸均用導(dǎo)程是 10mm,絲杠螺距是 10mm的滾珠絲杠。 名稱(chēng)為 GB/T BSSK 10 10 100— P C10右旋。 X軸總長(zhǎng)度是 188mm,有效行程 100mm。 Y,Z兩軸總長(zhǎng)度都是 158mm,有效行程都是 50mm。 表 本設(shè)計(jì)絲杠螺母基本參數(shù) 螺帽 滾珠 滾珠中 絲杠 循環(huán) 基本額定 基本額定 軸向 種類(lèi) 直徑 心直徑 底徑 數(shù) 載荷（動(dòng)） 載荷（靜） 間隙 標(biāo)準(zhǔn)型 螺帽 1列 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 25 滾珠絲杠的工作原理 滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動(dòng)原件 —— 滾珠，它由絲杠，螺母，滾珠，反向器組成 。絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋軌道滾動(dòng)，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置 構(gòu)成滾珠的返回通道，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合回路。 滾珠絲杠傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 具有軸向剛度高（通過(guò)預(yù)緊可消除絲杠與滾珠之間的軸向間隙 ），運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，不易磨損，使用壽命長(zhǎng)。 但不能自鎖，具有傳動(dòng)的可逆性，在升降傳動(dòng)時(shí)，需要采取制動(dòng)措施。 圖 滾珠絲杠副的工作原理 導(dǎo)軌的選用 本設(shè)計(jì)的選用 本設(shè)計(jì) 使用滑動(dòng)導(dǎo)軌副，用在三個(gè)單軸驅(qū)動(dòng)器的工作臺(tái)，還有鋁合金型材與手臂部分的螺釘連接處。 三個(gè)單軸驅(qū)動(dòng)器的工作臺(tái)用的是對(duì)稱(chēng)三角形導(dǎo)軌， 底部各有兩組上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 26 φ 的沉孔加四個(gè)φ 的通孔 。 鋁合金型材與手臂部分的螺釘連接處用的是矩形導(dǎo)軌 ，用的是與鋁合金型材長(zhǎng)度相同 的長(zhǎng)滑塊，底部用兩組 φ 5 的通孔用十字頭螺釘連接 。 導(dǎo)軌的 作用 導(dǎo)軌的作用是使運(yùn)動(dòng)部件能沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng)（導(dǎo)向），并承受運(yùn)動(dòng)部件及工件的重量和切削力（承載）。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；不運(yùn)動(dòng)的一方叫支撐導(dǎo)軌。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支撐導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)，通常是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求 （ 1）導(dǎo)向精度高 影響導(dǎo)軌精度的主要原因除制造精度外，還有導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，裝配量。導(dǎo)軌及其支撐部件的剛度和熱變形，對(duì)靜壓導(dǎo)軌還有油膜的剛度等。 （ 2）耐磨性能好 主要是指使用過(guò)程中能否保 持一定的導(dǎo)向精度，應(yīng)該力求減少磨損量 ，并在磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償或便于調(diào)整。因此可選用合適的耐磨涂料，潤(rùn)滑方法和保護(hù)裝置，使導(dǎo)軌具有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。 （ 3）足夠的剛度 導(dǎo)軌受力變形會(huì)影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對(duì)位置，因此要求導(dǎo)軌有足夠的剛度。 （ 4）運(yùn)動(dòng)輕便和低速平穩(wěn)性 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 簡(jiǎn)易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計(jì) 27 要使導(dǎo)軌的阻力小，運(yùn)動(dòng)輕便，低速運(yùn)行時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。 （ 5）結(jié)構(gòu)工藝性好 要加工和裝配方便，使用時(shí)便于調(diào)整和維修，成本低。 本設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌特性 （ 1）三角形導(dǎo)軌 該導(dǎo)軌屬于尖頂朝下的 V 型導(dǎo)軌。該導(dǎo)軌在垂直載荷的 作用下，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度較高。但壓板面仍需要有間隙調(diào)整裝置，本設(shè)計(jì)為了增加承載面積，減小壓強(qiáng)，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，采用了較大的頂角（ 110 到 120） .因?yàn)樵趦蓚€(gè)方向上分力差不多，所以使用對(duì)稱(chēng)型三角形。 但缺點(diǎn)時(shí)垂直誤差相互影響，給制造，檢驗(yàn)和修理帶來(lái)困難。 圖 三角形導(dǎo)軌 （ 2）矩形導(dǎo)軌