四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手_畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-10 11:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 twJMga 0? ， (9) 式中： w —— 手臂升降啟動(dòng)或制動(dòng)過程中角速度的變化量，也就是工作的角速度： )/( i n )/( sr a drww ????? ?? ； (10) t —— 手臂升降啟動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間：本設(shè)計(jì) 取為 )( st? ； 0J —— 手臂升降時(shí)各部件對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 )( 2kgm ， 其中： 0 S l dJ J J J? ? ? (13) 式中： sJ —— 絲桿對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 )( 2kgm ， 其中： 437 .8 1 0smJ D L? (11) 式中： mD —— 絲桿的公稱直徑由前計(jì)算得 ( )mDm? L —— 絲桿的長(zhǎng)度本設(shè)計(jì)取為 (m) 代入得： 4327 .8 0 .0 2 5 0 .4 5 1 00 .0 0 1 3 7 ( )sJ kg m? ? ? ??? lJ —— 升降電機(jī)與絲桿間的聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2s J =(kg )m? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) (軟件版 ) 得； dJ —— 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( )dJ kg m?? 查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 218 得； 12 代入得： J0=JS+Jl+Jd 2 = 0 .0 0 1 3 7 + 0 .0 0 1 8 + 0 .0 0 0 1 7 6 4 = 0 .0 0 3 3 5 ( )k g m? 把以上代入 twJMga 0? 得： 3 6 .6 4 90 .0 0 3 3 5 0 .3gaM ?? (12) ( )Nm?? 其中： /2mfM GfD? ； (13) 式中： G—— 手臂的自重約為 200N f—— 絲桿螺母副與絲桿間的摩擦系數(shù) f= 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) (軟件版 ) 得 代入得： /2mfM GfD?2 0 0 0 .0 8 0 .0 2 5 / 20 .2 ( )Nm? ? ??? (14) 得： Mc=Mga+Mf ( )Nm???? 電機(jī)與絲桿直接聯(lián)接所以 i=1； 所以 0 .6 0 9 ( )ip cM M N m? ? ? 3 6 .6 4 9 ( / )lpw w rad s??? 上式中： lpw —— 負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速（ rad/s），如上計(jì)算 ： ( / )lp rad s? ? ； lpM —— 負(fù)載峰值力矩（ Nm ），如上計(jì)算： ( )ipM N m?? 電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算式： lp lpm MP ?? ?? (15) 上式中： ? —— 計(jì)算系數(shù)，其中一般 ? ，本設(shè)計(jì)中?。?2?? ； ?—— 絲桿傳動(dòng)裝置的效率，一般取 ? ，本設(shè)計(jì)中取： ?? ； 13 代入以上數(shù)據(jù)得： lp lpm MP ?? ?? (16) 2 0 .6 0 9 3 6 .6 4 9 / 0 .85 5 .8 0 ( )W? ? ?? 根據(jù)負(fù)載峰值力矩 Mlp≤最大靜轉(zhuǎn)矩，選用步矩角為 3 186。 步進(jìn)電機(jī) 75BF003，其最大靜轉(zhuǎn)矩為 ，滿足負(fù)載峰值力矩 Mlp≤最大靜轉(zhuǎn)矩的要求 . 電機(jī)參數(shù)表 2 Table2 Motor parameter table 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 /（176。） 電壓 /V 最大靜轉(zhuǎn)矩 /N m(Kgf cm) 最高空載啟動(dòng)頻 率 /HZ 運(yùn)行頻率 /HZ 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 105? Kg m2 分配方式 質(zhì)量 /Kg 75BF003 3 3 30 0． 882（ 9） 1250 16000 1． 568 三相六拍 1． 58 機(jī)械手底座回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 機(jī)械手機(jī)身安裝在底座上所以底座作旋轉(zhuǎn)時(shí)將手臂與機(jī)身一起旋轉(zhuǎn) 機(jī)械手底座轉(zhuǎn)速： 設(shè)計(jì)選取為 10 / minr?? ? 即旋轉(zhuǎn) 1800的時(shí)間為 3s； 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩： c ga fM M M?? (17) 式中： cM —— 機(jī)械手整體相對(duì)底座回轉(zhuǎn)軸的 回轉(zhuǎn)力矩 ； fM —— 機(jī)械手整體相對(duì)底座回轉(zhuǎn)軸的摩擦阻力矩 ； gaM —— 機(jī)械手底座在停止（制動(dòng)）過程中相對(duì)與絲桿的慣性力矩 ； 其中： twJMga 0? ， (18) 式中： w —— 底座旋轉(zhuǎn)在啟動(dòng)或制動(dòng)過程中角速度的變化量，也就是工作角速度： )/(0 4 i n )/(10 sr a drww ????? ?? ； t —— 底座旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間：本設(shè)計(jì)中 )( st? ； ? —— fM 與 gaM 的轉(zhuǎn)化系數(shù)： ??? ，本設(shè)計(jì)中取 ?? 14 0J —— 手臂、機(jī)身、轉(zhuǎn)軸對(duì)底座旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 )( 2kgm 由于本機(jī)械手是一個(gè)不規(guī)則，不均勻的回轉(zhuǎn)體 ,所以算得在選用電機(jī)時(shí)相應(yīng)把最大靜轉(zhuǎn)矩要求提高來選擇。 222223322221102331213131mkgrmrmrmJ?????????????? (19) 式中： 1m —— 手臂無氣爪邊的質(zhì)量（ kg），本機(jī)械手為 kgm 151? ； 2m —— 手臂有氣爪邊的質(zhì)量（ kg），本機(jī)械手為 kgm 152 ? ； 其中： 21 mm? 手臂的質(zhì)量，手臂兩邊都看作長(zhǎng)桿來計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 3m —— 機(jī)身的質(zhì)量（ kg），本機(jī)械手為 kgm 203 ? ； 其中： 3m 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量看作均勻圓柱體來計(jì)算； 321 , rrr —— 與 321 , mmm 相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度（ m） 。 把以上數(shù)據(jù)代入得： )( mNMM gaf ???? ? (20) )( mNMMM fgac ?????? (21) 底座電機(jī)通過諧波減速器連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸，偕波減速器傳動(dòng)比為 i=100。 所以： )( mNiMM clp ???? (22) 1 . 0 4 7 1 0 0 1 0 4 . 7 ( / )lp i r a d s???? ? ? ? ? 上式中： lpw —— 負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速（ rad/s），如上計(jì)算 ： ( / )lp rad s? ? ； lpM —— 負(fù)載峰值力矩（ )( mN? ），如上計(jì)算： ( )ipM N m?? 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 公式式： 15 lp lpm MP ?? ?? (23) 37 10W???? 式中： mP —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率（ W） ； lp? —— 負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速（ rad/s），由前計(jì)算 ： ( / )lp rad s? ? ； lpM —— 負(fù)載峰值力矩（ )( mN? ），由前計(jì)算： Mlp=（ )( mN? ）； ? —— 計(jì)算系數(shù)，其中一般 ? ， 本設(shè)計(jì)中取： 2?? ； ? —— 底座傳動(dòng)裝置的效率，估算為 ??? ，本機(jī)械手取為： ?? 。 根據(jù)負(fù)載峰值力矩 Mlp≤最大靜轉(zhuǎn)矩，選用步矩角為 3 186。 的步進(jìn)電機(jī) 90BF003，其最大靜轉(zhuǎn)矩為 mN? ，滿足要求。 電機(jī)參數(shù)表 3 Table3 Motor parameter table 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 /（176。） 電壓 /V 最大靜轉(zhuǎn)矩 /N m(Kgf cm) 最高空載啟動(dòng)頻 率 /HZ 運(yùn)行頻率 /HZ 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 105? Kg m2 分配方式 質(zhì)量 /Kg 90BF003 3 3 60 1． 96（ 20） 1500 8000 17． 64 三相六拍 4． 2 5 機(jī)械手各氣動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 氣爪夾緊力的計(jì)算與氣爪的選擇 氣爪夾緊力要求 由設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求氣爪連工件的重量為 5K
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