【導(dǎo)讀】在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過。程的自動化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。主要敘述了輕型搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計計算過程。對其分別進(jìn)行齒輪傳動的設(shè)計和轉(zhuǎn)軸的設(shè)計，在此過程中我們確定了運(yùn)動。所需的力和扭矩。在確定動力的的情況下通過計算分析，選擇滿足使用功率的步進(jìn)電機(jī)。同時，本文給出了這臺機(jī)械手的主要性能規(guī)格參量。文章中介紹了搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計理論與方法。全面詳盡的討論了搬運(yùn)機(jī)械手的手部、腕部、手臂以及機(jī)身等主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　

【正文】 強(qiáng)度的校核，選取 板長為 74mm,寬為 30mm，高為 65mm.。小臂部分通過齒輪傳動裝置，側(cè)面的四個孔為步進(jìn)電機(jī)安裝位置，其臂寬根據(jù)步進(jìn)電機(jī)安裝齒輪的位置確定，確保齒輪安裝在臂部的中間，以便于有足夠的強(qiáng)度使得整個機(jī)構(gòu)能平穩(wěn)工作。大臂部分的三維軟件圖及工程 圖如圖 315 所示 ： 34 圖 315 大臂 大臂部分轉(zhuǎn)軸的選取 大臂上的轉(zhuǎn)軸的直徑為 8mm 的圓軸，其上的圓槽為安裝卡簧的位置。腕部齒輪的厚度為 10mm，通過鍵固定到轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸兩邊通過軸承和卡簧連接到手腕的耳板上。 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 同小臂部分的轉(zhuǎn)軸易知，大臂部分的轉(zhuǎn)軸傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用 45 鋼并調(diào)制處理。查機(jī)械設(shè)計手冊軸的常用材料及其主要力學(xué)性能知強(qiáng)度極限，再由機(jī)械設(shè)計手冊軸材料的許用彎曲應(yīng)力表知 許用彎曲應(yīng)力。 大臂部分軸承和卡簧的三維圖及工程圖的選取 卡簧三維圖如圖 315 所示： 35 圖 315 卡簧 大臂部分步進(jìn)電機(jī)的選取及計算 由式輪傳動比的計算知 錯誤 !未找到引用源。 , 錯誤 !未找到引用源。 且 錯誤 !未找到引用源。 ，錯誤 !未找到引用源。 ,故求得： 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 在齒輪傳動過程中齒輪傳動損耗系數(shù)為 錯誤 !未找到引用源。 ， 這里我們?nèi)?錯誤 !未找到引用源。 ，又因 為 所以 將 錯誤 !未找到引用源。 、 錯誤 !未找到引用源。 帶入求得： 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 由電機(jī)手冊查得步進(jìn)電機(jī)功率的計算公式為： 則 其中 錯誤 !未找到引用源。 ：表示電動機(jī)軸每秒的角速度，單位為弧度 錯誤 !未找到引用源。 ：表示電動機(jī)的力矩，單位為牛頓米 錯誤 !未找到引用源。 ：表示電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)速，單位為每分鐘轉(zhuǎn)速 將 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 ； 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 帶入求得： 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 . 電動機(jī)參數(shù)見下表： 電動機(jī)計算參數(shù) 參數(shù) 電動機(jī)一 電動機(jī)二 轉(zhuǎn)數(shù)（ 錯誤 !未找到引用源。 ） 功率（ 錯誤 !未找到引用源。 ） 力矩 (錯誤 !未找到引用源。 ) 三維軟件繪制的步進(jìn)電機(jī)圖如圖 316 所示： 36 圖 316 步進(jìn)電機(jī) 所選步進(jìn)電機(jī)的型號為： 57 系列三相步進(jìn)電機(jī) YK57HB5603A YK57XN5503A 電機(jī)的具體參數(shù)如圖 317 所示： 圖 317 電機(jī)具體參數(shù) 電機(jī)的外形尺寸如圖 318 所示： 37 圖 318 電機(jī)外形 該電機(jī)的矩頻曲線圖如圖 319 所示： 圖 319 矩頻曲線圖 大臂部分齒輪的選取 [8] 本次設(shè)計機(jī)械手大臂部分采用齒輪傳動，通過大臂上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動齒輪，傳遞給小臂上的齒輪，實(shí) 現(xiàn)一定的傳動比。根據(jù)機(jī)械手的要求，設(shè)計的齒輪參數(shù)如下： (1) 傳動比為 i =:1； (2) 兩齒輪模數(shù)為 m=； (3) 壓力角為β = 20； (4) 中心距選擇α =66mm。 手腕的齒輪設(shè)計： 分度圓直徑 d=mZ=*40=40mm， 基圓直徑 bd =mzcos? =, 齒頂圓直徑 ad =m（ z+2 *ha ） =42mm, 38 齒根圓直徑 fd =m（ z2 *ha 2*c ） =, 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a= 21 m（ 1z + 2z )=66mm. 大臂齒輪三維圖如 320 所示： 圖 320 大臂齒輪 底座的三維設(shè)計及工程圖： 底座部分是用來固定機(jī)械手整個機(jī)構(gòu)的裝置，在它上面有四個螺釘孔，通過螺紋連接固定大臂部 分。底座部分用直徑為 180mm 的圓形底盤，必須要有足夠的承重，確保整體機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。 另外，底座部分加工時應(yīng)該確?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一性，全部以中心線為基準(zhǔn)參考線，加工時留有足夠加工余量，確保裝配時的精確嚙合。 三維圖如 321 所示： 39 圖 321 底座 大臂固定部分螺釘?shù)倪x取： 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? ?? ?? 200MPa? （ ? ） 40 螺釘?shù)闹睆? ? ? 0 64 4 24627 200 10QFdm??? ??? ? ??? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M12 的外六角螺釘。 外六角螺釘?shù)娜S軟件圖如 322 所示： 圖 322 螺釘 大臂部分的三維軟件總圖如圖 323 所示： 圖 323 大臂總圖 41 本章小結(jié) 本章通過對機(jī)械手手臂的整體設(shè)計，通過大臂的步進(jìn)電機(jī)帶動齒輪 1 傳遞力矩給齒輪 2，通過兩個直齒輪 的標(biāo)準(zhǔn)嚙合，實(shí)現(xiàn)一定傳動比，使得小臂部分可以實(shí)現(xiàn)上下的仰俯運(yùn)動和一個擺動。 42 總結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計，使我了解了機(jī)械手的很多相關(guān)知識。機(jī)械手的作用、組成和分類，學(xué)習(xí)了機(jī)械手自由度和確定整體座標(biāo)的形式。同時，也給了我在以后的學(xué)習(xí)工作中許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和解決問題的方法。 也使我了解了當(dāng)前國內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計的一般過程，通過對機(jī)械手的結(jié)構(gòu)作了系統(tǒng)的設(shè)計，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計方面的基礎(chǔ)知識，也學(xué)會了使用 proe 軟件創(chuàng)建模型，并使用 proe 軟件對 機(jī)械手進(jìn)行簡單的運(yùn)動仿真。為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。感受如下： 1. 本次畢業(yè)設(shè)計只是對輕型搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動做了系統(tǒng)的計算設(shè)計，設(shè)計中沒有涉及到機(jī)械手的控制問題，對這方面有點(diǎn)模糊，需要在以后的工作學(xué)習(xí)中了解和掌握。 2. 本次設(shè)計的是輕型搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計，相對于通用機(jī)械手的，因此，動作固定，結(jié)構(gòu)簡單，同時成本低廉，專用性比較高，可實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運(yùn)工作。 3. 采用齒輪傳動，齒輪傳動驅(qū)動力大，臂力可達(dá) 1000N以上，且可用步進(jìn)電機(jī)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使機(jī)械手用途更廣，定位精度一般非常高。 4. 該機(jī)械手選擇配置電磁吸盤，吸附一般輕型板料。必要時也方便更換。 5. 由于經(jīng)驗(yàn)知識水平的局限，設(shè)計難免有不到之處，望有心人指正。 43 致 謝 我的畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成，是因?yàn)榈玫搅酥笇?dǎo)老師的全面、細(xì)致的指導(dǎo)。老師在畢業(yè)設(shè)計的整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)和無私的幫助。老師淵博的知識、務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)也是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。真是由于他的悉心幫助和支持，才使得我的畢業(yè)設(shè)計工作順利完成。他以踏實(shí)的工作作風(fēng)、忘我的工作精神和寬厚的待人品格使我受益匪淺，更是我一生難 得的財富。 另外，在畢業(yè)設(shè)計時，機(jī)械專業(yè)的同學(xué)也給我提供了很多便利條件，感謝同學(xué)們的關(guān)心和照顧！感謝所有幫助我的人！ 為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)到了許多知識，開闊了眼界，這些新方法和理論一定會使我受益終身。 44 參考文獻(xiàn) 45 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它 教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　?縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 46 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 47 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 48 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢， 書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 49 3）其它 [1] 劉明保 ,呂春紅等 .機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)的確定 .河南高等?？茖W(xué)校學(xué) 報 ,2020 [2] 李軍 .PROE實(shí)例教程 .北京：北京理工大學(xué)出版社 .2020 [3] 李超 .氣動通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā) .陜西科技大學(xué) .2020 [4] 張建民 .工業(yè)機(jī)械人 .北京理工大學(xué)出版社 .2020 [5] 李允文 .工業(yè)機(jī)械手設(shè)計手冊 .機(jī)械工業(yè)出版社 .1998 [6] 李明 .單臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手設(shè)計 .制造技術(shù)與機(jī)床 .2020 [7] 張軍 ,封志輝 .多工步 搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計 .機(jī)械設(shè)計 .2020 [8] 濮良貴 ,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計 .第七版 .北京：高等教育出版社 .2020