【正文】 靠4. 盡量減少應力集中，提高疲勞強度5. 考慮加工工藝所必需的結(jié)構(gòu)要素6. 便于裝拆和維修7. 要求剛度大的軸，要考慮減少變形的措施8. 在滿足使用要求的條件下，合理確定軸的加工精度和表面粗糙度，合理確定軸與軸上零件的配合性質(zhì)9. 符合標準零部件及標準尺寸的規(guī)定 輸入軸的設計根據(jù)《機械設計手冊》第五版 ，可知軸的一般材料如表521表55 軸的主要力學性能底座上使用的是階梯軸，作用是傳動轉(zhuǎn)矩，把諧波減速器傳出的轉(zhuǎn)矩傳動到小齒輪上，軸的上端和諧波減速器的柔輪相連,下端由鍵和小齒輪聯(lián)結(jié)。 軸選用45 鋼，調(diào)質(zhì)至HB220。圖561 輸入軸 輸出軸的設計輸出軸采用空心軸與實心軸的配合材料方面，依然選用了45鋼材，調(diào)質(zhì)處理HB220。功能方面，空心軸作用為連接齒輪與液壓缸缸體，傳動扭矩，使機械手旋轉(zhuǎn)。 實心軸作用是分離升降傳動帶來的軸向力，使升降與旋轉(zhuǎn)相互獨立。圖562 實心軸圖563 空心軸 底座諧波傳動減速器的設計 由于諧波減速器裝置具有傳動比大、承載能力強、傳動精度高、傳動平穩(wěn)、效率高，體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)機器人中。目前工業(yè)機器人中常用的諧波減速器有三種型式。此次設計選用的是帶環(huán)形柔輪的諧波傳動減速器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖31所示。是由三個基本構(gòu)件組成的，帶凸緣的環(huán)形剛輪6，環(huán)形柔輪1和由柔性軸承橢圓盤4構(gòu)成的波發(fā)生器，它通過端面牙嵌式聯(lián)軸器3與輸出軸套2相連。這種沒有單獨外殼的由三大基本構(gòu)件形成一個組合件的結(jié)構(gòu)形式，使傳動裝置的結(jié)構(gòu)更為簡化和緊湊。 圖57 諧波減速器結(jié)構(gòu)示意圖 圖58 諧波齒輪嚙合過程示意圖諧波齒輪傳動的工作原理如圖32所示，若剛輪G為固定件，波發(fā)生器H為主動件，柔輪R為從動件。當將波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時．由于波發(fā)生器兩滾子外側(cè)之間的距離略大于柔輪內(nèi)孔直徑，使原為圓形的柔輪產(chǎn)生彈性變形成為橢圓，使其長軸兩端的齒與剛輪齒完全嚙合。同時，變形后柔輪短軸兩端的齒則與剛輪齒完全脫開，其余各處的齒，則視回轉(zhuǎn)方向不同分別處于“嚙入”或“嚙出”狀態(tài)，當波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時，嚙入?yún)^(qū)和嚙出區(qū)將隨著橢圓長短軸相位的變化而依次變化。于是柔輪就相對于不動的剛輪沿與波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反的方向作低速回轉(zhuǎn)，柔輪長軸和短軸相位的連續(xù)變化，使柔輪的變形在其圓周上是連續(xù)的簡諧波形，因此，這種傳動稱為諧波傳動。若柔輪固定，剛輪從動，其工作過程完全相同，只是剛輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生相反。 如圖32所示，波發(fā)生器有兩個觸頭，產(chǎn)生兩個嚙合區(qū)，故稱雙波發(fā)生器，若波發(fā)生器有三個觸頭，則可產(chǎn)生三個嚙合區(qū)，此時稱三波發(fā)生器。對雙波傳動，剛輪和柔輪的齒數(shù)差應為2，三個波傳動其齒數(shù)差應為3，由于結(jié)構(gòu)上的原因，單波或三波以上的傳動很少用，常用的是雙波傳動。從傳動效率考慮和實際應用需要，常用的諧波傳動可分以下兩種情況： （1）波發(fā)生器主動，剛輪固定，柔輪從動時，波發(fā)生器與柔輪的減速傳動比為： (51)式中,—剛輪的齒數(shù)； —柔輪的齒數(shù)； —波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速； —柔輪的轉(zhuǎn)速。（2）波發(fā)生器主動，柔輪固定，剛輪從動時，波發(fā)生器和剛輪的減速傳動比為 （52）式中，—剛輪的轉(zhuǎn)速； —波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速； —剛輪的齒數(shù)； —柔輪的齒數(shù)；波發(fā)生器固定時，若剛輪主動而柔輪從動，其傳動比略大于１，反之，柔輪主動而剛輪從動，其傳動比略小于１。表59 諧波減速器的外形及安裝尺機型ＡＢＣＤＥＦＧＨＩ807050321641224ＪＫＬＯＰＱＲＳＴ16516．362443圖510 諧波傳動減速器簡圖根據(jù)公式（52）算得減速比為I=30 底座傳動齒輪的設計 根據(jù)各傳動副的傳動比，由《機械設計手冊》表確定各齒輪齒數(shù)取, ,則 取， ,則 由公式（53）得，取, （53） (1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①查機械設計手冊，取②計算小齒輪名義轉(zhuǎn)速由公式（325）得， （54）式中，—轉(zhuǎn)矩； —額定功率； —名義轉(zhuǎn)速； ③查表得，取 （齒寬系數(shù)）④節(jié)點區(qū)域系數(shù)⑤由表查取彈性系數(shù)⑥由機械設計手冊查得⑦計算應力循環(huán)次數(shù)⑧由圖機械設計手冊查取接觸疲勞強度壽命系數(shù) ⑨計算許用應力。取失效概率為1%，接觸疲勞強度最小安全系數(shù) (2)設計計算?計算小齒輪分度圓直徑 ?圓周速度?確定載荷系數(shù), ④按實際載荷系數(shù)校正小齒輪分度圓直徑計算值 =42. 分度圓直徑 底座軸承的選用，軸所受的載荷較小，且為高速軸，根據(jù)已知條件216。45mm，轉(zhuǎn)速較高，主要受徑向力的影響，故選用深溝球軸承，主要承受一定的雙向軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速較高，這類軸承結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，價格便宜，供貨方便，應用較廣。（即腰部支承軸承）上因存在徑向力和軸向力，有較高的使用要求，分別承擔徑向載荷和軸向載荷，而且有一定的沖擊載荷，但軸承的轉(zhuǎn)速較低，故選用環(huán)形軸承。環(huán)形軸承精度高，剛度大，負荷力大，裝配方便，可以承受徑向力，軸向力及傾覆力矩，許多機械人都采用這種軸承作為腰部支撐元件。環(huán)形軸承種類很多，有用滾球的，也有用滾柱的。查手冊底座軸承選用深溝球軸承62096209基本尺寸：內(nèi)徑：45mm 外徑：85mm 厚度：19mm圖511 軸承簡圖 6209關(guān)于底座，設計的機構(gòu)之間的配合較為復雜，因此花費的時間也是最多。其特點有：采用了空心軸和實心軸的配合，減輕了齒輪的負擔。然而這樣的設計，在實際生產(chǎn)使用中可能會增大安裝、更換零件的難度，以及在一定程度上影響了升降結(jié)構(gòu)的精度。結(jié)論設計歷時三個月，這段期間，通過畢業(yè)設計的進行，我鞏固了大學以來學習到的專業(yè)知識，學科與學科之間的聯(lián)系更加緊密。并且增加了設計經(jīng)驗，為將來從事相關(guān)工作打了一定的基礎，也通過這次畢業(yè)設計，看到了自己許多的不足 本次設計，初步確定了機械手各個要求參數(shù)后，根據(jù)其功能：搬運。選用了驅(qū)動力較大的電、液組合驅(qū)動型機械手。轉(zhuǎn)動方面依靠電機驅(qū)動，諧波減速器和一級減速箱進行減速和傳動，通過齒輪減速控制扭轉(zhuǎn)的速度。由于諧波減速器的設計過程較為復雜，在這上面曾經(jīng)想過放棄，只使用減速箱來代替，但是考慮的諧波減速器的傳動比可以很容易達到設計目的，因此最終還是完成了諧波減速器的設計。升降方面，出于升降軸旋轉(zhuǎn)與升降同時進行容易給齒輪帶來較大的軸向載荷的考慮，最終采用空心軸加實心軸配合的方法，講旋轉(zhuǎn)與升降獨立進行。在本設計中不足的是，由于本人對機械設計，機械原理等知識掌握不太鞏固，加上時間有些倉促，只是對部分機械手結(jié)構(gòu)進行了設計，考慮的不是特別周全，只能作為理論性考慮依據(jù)。若果要成功做一個合格的機械手，必須要將工作進度細化，每個環(huán)節(jié)每個部件進行優(yōu)化設計已經(jīng)大量試驗。所以，想要成為一名合格的設計人員，必須更下苦工才行。參考文獻[1] :上?？茖W技術(shù)出版社,[2] 葉暉,:機械工業(yè)出版社,[3]濮良貴，:高等教育出版社,[4]:高等教育出版社,[5]李琳,:中國輕工業(yè)出版社,[6]謝存禧,:機械工業(yè)出版社,[7]:科學出版社,2008[8]:冶金工業(yè)出版社,1996[9]:華南理工大學出版社,[10]董玉紅,:機械工業(yè)出版社,[11]熊詩波，:[12]路敦民,王克義,:[13]：高等教育出版社,[14]:機械工業(yè)出版社，1981[14],:Robot Hands and the Mechanics of Manipulation (MIT Press,Cambridge 1985)[15]. Townsend:MCBindustrial robot feture articleBarrett hand grasper,(3),191188(2000)[16]Kochan:Robots and operators work hand in hand, 33(6),422424(2007)[17]Handbook of Industrial Robotics, Shimon , 1985[18]:Assembly Robot,Patent 4341502(1980)致 謝四年的大學生活轉(zhuǎn)眼就要離我而去，同時畢業(yè)設計也到達了尾聲。在指導老師的教導下，畢業(yè)設計已經(jīng)順利完成。在此，向指導老師表示崇高的敬意及內(nèi)心的無限感激之情。 老師的諄諄誘導、同學的出謀劃策及家長的支持鼓勵，是我堅持完成論文的動力源泉。在此，我特別要感謝我的導師王文萍老師。從論文的選題、文獻的采集、框架的設計、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標題到標點，她都費盡心血。沒有王老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒有我這次畢業(yè)設計的順利完成。此次畢業(yè)設計歷時三個月，是我大學學習中遇到過的時段最長、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設計。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設計，相當于將把大學4年的課程設計綜合在一起的過程，只要把握住每個小課設的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強邏輯，那么這次的任務也就不難了。雖說老師說的話讓此次的畢業(yè)設計看起來不是那么的可怕，但是當我真的開始著手時，發(fā)現(xiàn)還是有些困難。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。我將銘記我曾是一名華廣學子，在今后的工作中把華廣的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。在此，請允許我對機電系的各個導師表達謝意，是你們的支持與幫助，激勵與鼓勵使我迅速地成長起來。在這四年短暫的時間里，機電系各位老師，機電班上的每一個同學都在日常生活與學習了關(guān)照了我很多，沒有你們，就沒有今天的我。感謝生育我，養(yǎng)育我的父母、感謝所有關(guān)心我，給予我援手的老師、朋友，同學，同時感謝華南理工大學廣州學院給我們提供一個這么好的平臺。由于本人知識水平，設計技巧有限，難免出現(xiàn)一些錯誤。希望各位老師給予批評指導并提出指正。 再次感謝老師的辛勤指導。