【導讀】1)畢業(yè)實習報告、開題報告一份、設計任務書一份、論證報告一份。2)搬箱機械手設計二維CAD、手繪A1圖紙一份、零件圖數(shù)份。1）綜合運用所學的知識解決實際工程設計和實驗研究課題；2）能獨立設計計算、分析、繪圖、實驗數(shù)據(jù)處理撰寫技術(shù)報告；4）對總體方案設計及研究的確定與實施，確定主要系統(tǒng)和主要部件的設計依據(jù)。的自動化提高對于目前國內(nèi)發(fā)展情況的提高至關(guān)重要。因此工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)、運輸中。更多更靈活的運用就是最好的提高方法。工業(yè)機器人種類繁多功能各不同。最終完成任務實現(xiàn)了預期目標設計出可靠可行的搬箱機械手。量生產(chǎn)用于搬運工作，柔性度較高，可匹配多種負載。動、機械原理、計算機輔助設計等方面的知識內(nèi)容。

　　

【正文】 33） 負載 GD（電機軸）： 3 主要結(jié)構(gòu)設計計算 17 222 )( lMLL GDNNGD ? （ 334） 起動時間： )(375 )(22LPMLMa TT NGDGDt ? ??? （ 335） 制動時間： )(375 )(22LPMLMd TT NGDGDt ? ??? （ 336） 式中， 0P —— 額定功率， Kw； aP —— 加速功率， Kw； LN —— 負載軸回轉(zhuǎn)速度， r/min； MN —— 電機軸回轉(zhuǎn)速度， r/min； lV—— 負載的速度， m/min； ?—— 減速機效率； ? —— 摩擦系數(shù)； lT —— 負載轉(zhuǎn)矩（負載軸）， mN? ； pT —— 電機啟動最大轉(zhuǎn)矩， mN? ； LT —— 負載轉(zhuǎn)矩（電機軸）， mN? ； 2lGD —— 負載的 2GD ， 2mN? ； 2LGD —— 負載 2GD （電機軸）， 2mN? ； 2MGD —— 電機的 2GD ， 2mN? ； 下面進行具體的計算 由于腰部回轉(zhuǎn)運動只存在摩擦力矩，在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他轉(zhuǎn)矩，則在回轉(zhuǎn)軸上有： RfGRFT fl ????? （ 337） 式中， f —— 滾動軸承摩擦系數(shù)，取 ； G—— 機械手本身與負載的重量之和，最大取 80KG ； R—— 大齒輪分度圓半徑， R=180mm ； 帶入數(shù)據(jù)，計算得 lT = mN? ； 同時，腰部回轉(zhuǎn)速度為 LN =30r/min；傳動比定為 120:1 ； 且， 2mgDGDl ? 帶入數(shù)據(jù)得： lGD = 2mN? 。 將其帶入上（ 331） — （ 337）得： ；WP ? ；WPa ? 啟動時間 msst a 30 0 2 9 6 ?? ； 東北林業(yè)大學本科設計 18 制動時間 mstd 3? ； 折算到電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩為： ?LT mN? 。 由于手部旋轉(zhuǎn)運動只存在摩擦力矩，在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他的轉(zhuǎn)矩，則在回轉(zhuǎn)軸上有； RfGRFT fl ????? （ 338） 式中， f —— 滾動軸承摩擦系數(shù)，取 ； G—— 機械手本身與負載的重量之和，最大取 ； R—— 傳動齒輪分度圓半徑， R=90mm ； 帶入數(shù)據(jù)，計算得 lT = mN? ； 同時，手爪回轉(zhuǎn)速度為 LN =120r/min 且， 2mgDGDl ? 帶入數(shù)據(jù)得： lGD = 2mN? 。 將其帶入上（ 37） ~（ 313）式，得： ；WP ? ；WPa ? 啟動時間 msst a ?? ； 制動時間 mstd ? ； 折算到電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩為： ?LT mN? 。 電機型號選擇 根據(jù)上述計算，考慮諸多因素，腰部電機選擇北京和利時電機技術(shù)有限公司的步進電機，具體型號為： 90BYG550BSAKRML0301 該步進電機高轉(zhuǎn)矩，低振動，綜合性能很好。手爪旋轉(zhuǎn)電機選擇國產(chǎn)北京和利時電機技術(shù)有限公司的步進電機，具體型號為： 90BYG550ASAKRML0301 下表為步進電機相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如表 31 所示 表 31 步進電機相關(guān)參數(shù) 貨物編號 規(guī)格型號 相數(shù) 步距角（176。） 靜態(tài)相電流（ A） 相電阻（Ω） 相電感（ mH） 保持轉(zhuǎn)矩（ Nm） 定位轉(zhuǎn)矩（ Nm） 重量（ Kg） 轉(zhuǎn)動慣量（ gcm2） 000270 90BYG550ASAKRML0301 5 000280 90BYG550BSAKRML0301 5 3 主要結(jié)構(gòu)設計計算 19 下圖為步進電機矩頻特性曲線，如圖 32 所示 圖 32 步進電機矩頻特性曲線 齒輪傳動強度校核 (1) 確定齒輪材料、熱處理方式、精度等級和齒數(shù) 因傳動尺寸無嚴格要求，傳動功率較大，查手冊得，小齒輪采用 rC40 ，齒面硬度為H B W)286~241( ，取 HBW250 ；大齒輪采用 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 HB W)255~197( ，取 HBW230 ；精度等級 7 級。取 102,17 121 ??? izzz ，一天工作 16 小時，電機轉(zhuǎn)速1000r/min (2) 確定許用應力 查手冊得M P aM P a M P aM P a FF HH 450。600 580。710 2l i m1l i m 2l i m1l i m ?? ?? ?? ?? 取 ?HS ?FS 621??zzu 81 0 051 0 0 060 ???????N 8812 ????? uNN 查手冊接觸疲勞強度計算的壽命系數(shù)得 ?NZ ?NZ 查手冊彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)得 ?NY ?NY 查手冊尺寸系數(shù)得 121 ?? XX YY 東北林業(yè)大學本科設計 20 ? ? M P aM P aZS NHH i n1l i m ??????? ??? ?? (339) ? ? M P aM P aZS NHH i n2l i m ??????? ??? ?? (340) ? ? M P aM P aYYS XNHF 4188 011m i n1l i m ??????? ???? ?? (341) ? ? M P aM P aYYS XNHF i n2l i m ??????? ???? ?? (342) (3) 齒面接觸疲勞強度計算 1）計算工作轉(zhuǎn)矩： mmNmmNnPT ????????? ????? 1 9 1 0 0 01 0 0 61161 (343) 2）初步計算小齒輪直徑 ? ?3 211 1uuTAd Hdd ???? ?? (344) 查手冊取 96?dA ；齒寬系數(shù) ?d? ?d 取 d1=55，則 b=33mm 3） 按齒面接觸疲勞強度設計 ? ?3211 12 ????????????HHE ZZZuuKTdd ??? (345) 因工作均勻平穩(wěn)，查手冊工作情況系數(shù)得 ?AK 設計齒輪精度 7 級， smndv / 11 ?? ??? ? 查手冊取 ?VK 齒輪對稱布置， 1?d? ； ??K ?? b dTKbFK AtA ?? ?? KKKKK vA (4) 校核輪齒彎曲疲勞強度 查手冊齒形系數(shù)得， ?FaY ； ?FaY 查手冊應力修正系數(shù)得， ?SaY ； ?SaY 因 ??? ，所以得 6 8 ????? ?Y 由彎曲強度校核公式得 ? ? M P aM P aYYYmbd KT FSaFaF 2 1111 11 ???? ?? ? ? ? M P aM P aYYYmbd KT FSaFaF 2221 12 ???? ?? ? 大小齒輪彎曲疲勞強度滿足要求 3 主要結(jié)構(gòu)設計計算 21 結(jié)論 通過本次設計，我完成了以下工作： （ 1） 手部設計選擇了能夠完成搬箱任務的平行連桿齒輪齒條式氣動 末端執(zhí)行器，根據(jù)紙箱的大小設計了連桿的尺寸、連桿轉(zhuǎn)動的范圍，根據(jù)實際要求選擇了合適的驅(qū)動系統(tǒng)?？紤]到實際工作環(huán)境及要求增加了末端執(zhí)行器的繞 Z 軸回轉(zhuǎn)自由度，由步進電機驅(qū)動完成動作，可以很好的控制旋轉(zhuǎn)角度達到定位精度要求。 （ 2）手臂本設計選用液壓缸直接驅(qū)動并執(zhí)行動作，同樣對于小負載，選擇更合理結(jié)構(gòu)利用電動方式驅(qū)動更好，而本設計的好處是簡化了結(jié)構(gòu)在達到設計要求的前提下，相對的節(jié)約了成本。并且液壓缸的剛度可靠對于本設計的要求十分夠用。 （ 3）腰部選用電機驅(qū)動齒輪傳動，可以很好的控制旋轉(zhuǎn)角度和速度，可以選用大功率電 機，也可選用夠用的電機，對于本機械手的升級十分方便。升降系統(tǒng)選用液壓柱塞缸，液壓柱塞缸的驅(qū)動力很大，剛度也很大，本身有導向套導向，所以本人認為合理可靠。 同時也有很多不足之處 （ 1）對于末端執(zhí)行器相比其他結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈活，易實現(xiàn)設計的要求動作且可以很好的抓取側(cè)面為平面的物體，如果在結(jié)構(gòu)剛度即材料上有所改進可以抓取更重一些的物體，對于驅(qū)動方式由于本人學術(shù)非常有限沒能設計處更合理的方式，較理想的驅(qū)動方式是電機傳動，電機傳動可以非常好的控制手爪的張角，對于負載不大的機械手十分靈活可靠。 （ 2）如果對于機械手的整體材 料進行改進可以更靈活、經(jīng)濟。比如全部用鋁合金材料，雅馬哈就有全鋁合金機械手在各方面都很不錯。 對于本設計的結(jié)構(gòu)也存在復雜不合理之處，由于本人技術(shù)有限，對于錯誤誠懇希望老師指出。大學本科設計 22 參考文獻 [1] 呂宏 ,王慧 .機械設計 [M].北京 :北京大學出版社 ,2020. [2] 王慧 ,呂宏 .機械設計課程設計 [M].北京 :北京大學出版社 ,2020. [3] 關(guān)慧貞 ,馮辛安 .機械制造裝備設計第 3 版 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020. [4] 左健民 .液壓與氣壓傳動第 4 版 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020. [5] 鄭 堤，唐可洪 .機電一體化設計 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020. [6] 張建民 .機電一體化系統(tǒng)設計（修訂版） [M].北京 :北京理工大學出版社 ,2020. [7] 張鐵 .機器人學 [M].廣州：華南理工大學出版社 ,2020. [8] 龔正等 .液壓傳動與控制 [M].上海：上?？茖W技術(shù)出版社 ,1989. [9] 徐灝 .機械設計手冊 [J].北京：機械工業(yè)出版社 , 1991. [10] 張鐵 ,謝存禧 .機器人學 [M].廣州 :華南理工大學出版社 ,2020. [11] Suat Genc, in Engineering Disgn[C].Springer:Verlug London Limited,1998. [12] HEWITT J A. Technical services [J].Library Resource Services,1984,28(3):205218. 致謝 23 建議成績： 指導教師（簽字）： 年 月 日 建議成績： 評閱人（姓名、職稱） : 年 月 日 建議成績： 評閱人（姓名、職稱） : 年 月 日 答辯委員會意見 : 答辯委員會 (教師姓名、職稱 )： 畢業(yè)設計成績：