【正文】 靠4. 盡量減少應(yīng)力集中，提高疲勞強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)零部件及標(biāo)準(zhǔn)尺寸的規(guī)定 輸入軸的設(shè)計(jì)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第五版 ，可知軸的一般材料如表521表55 軸的主要力學(xué)性能底座上使用的是階梯軸，作用是傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把諧波減速器傳出的轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)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(shè)計(jì)輸出軸采用空心軸與實(shí)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(dòng)扭矩，使機(jī)械手旋轉(zhuǎn)。 實(shí)心軸作用是分離升降傳動(dòng)帶來的軸向力，使升降與旋轉(zhuǎn)相互獨(dú)立。圖562 實(shí)心軸圖563 空心軸 底座諧波傳動(dòng)減速器的設(shè)計(jì) 由于諧波減速器裝置具有傳動(dòng)比大、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高，體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)機(jī)器人中。目前工業(yè)機(jī)器人中常用的諧波減速器有三種型式。此次設(shè)計(jì)選用的是帶環(huán)形柔輪的諧波傳動(dòng)減速器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖31所示。是由三個(gè)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(dú)外殼的由三大基本構(gòu)件形成一個(gè)組合件的結(jié)構(gòu)形式，使傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)件，柔輪R為從動(dòng)件。當(dāng)將波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時(shí)．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(shí)，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(dāng)波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)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(dòng)稱為諧波傳動(dòng)。若柔輪固定，剛輪從動(dòng)，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(gè)觸頭，產(chǎn)生兩個(gè)嚙合區(qū)，故稱雙波發(fā)生器，若波發(fā)生器有三個(gè)觸頭，則可產(chǎn)生三個(gè)嚙合區(qū)，此時(shí)稱三波發(fā)生器。對雙波傳動(dòng)，剛輪和柔輪的齒數(shù)差應(yīng)為2，三個(gè)波傳動(dòng)其齒數(shù)差應(yīng)為3，由于結(jié)構(gòu)上的原因，單波或三波以上的傳動(dòng)很少用，常用的是雙波傳動(dòng)。從傳動(dòng)效率考慮和實(shí)際應(yīng)用需要，常用的諧波傳動(dòng)可分以下兩種情況： （1）波發(fā)生器主動(dòng)，剛輪固定，柔輪從動(dòng)時(shí)，波發(fā)生器與柔輪的減速傳動(dòng)比為： (51)式中,—?jiǎng)傒喌凝X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(dòng)，柔輪固定，剛輪從動(dòng)時(shí)，波發(fā)生器和剛輪的減速傳動(dòng)比為 （52）式中，—?jiǎng)傒喌霓D(zhuǎn)速； —波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速； —?jiǎng)傒喌凝X數(shù)； —柔輪的齒數(shù)；波發(fā)生器固定時(shí)，若剛輪主動(dòng)而柔輪從動(dòng)，其傳動(dòng)比略大于１，反之，柔輪主動(dòng)而剛輪從動(dòng)，其傳動(dòng)比略小于１。表59 諧波減速器的外形及安裝尺機(jī)型ＡＢＣＤＥＦＧＨＩ807050321641224ＪＫＬＯＰＱＲＳＴ16516．362443圖510 諧波傳動(dòng)減速器簡圖根據(jù)公式（52）算得減速比為I=30 底座傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，由《機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算數(shù)值 ①查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，?、谟?jì)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(diǎn)區(qū)域系數(shù)⑤由表查取彈性系數(shù)⑥由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得⑦計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)⑧由圖機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) ⑨計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) (2)設(shè)計(jì)計(jì)算?計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ?圓周速度?確定載荷系數(shù), ④按實(shí)際載荷系數(shù)校正小齒輪分度圓直徑計(jì)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(jià)格便宜，供貨方便，應(yīng)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(dān)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(fù)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(jī)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(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)之間的配合較為復(fù)雜，因此花費(fèi)的時(shí)間也是最多。其特點(diǎn)有：采用了空心軸和實(shí)心軸的配合，減輕了齒輪的負(fù)擔(dān)。然而這樣的設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)使用中可能會(huì)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(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，這段期間，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行，我鞏固了大學(xué)以來學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識，學(xué)科與學(xué)科之間的聯(lián)系更加緊密。并且增加了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為將來從事相關(guān)工作打了一定的基礎(chǔ)，也通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，看到了自己許多的不足 本次設(shè)計(jì)，初步確定了機(jī)械手各個(gè)要求參數(shù)后，根據(jù)其功能：搬運(yùn)。選用了驅(qū)動(dòng)力較大的電、液組合驅(qū)動(dòng)型機(jī)械手。轉(zhuǎn)動(dòng)方面依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，諧波減速器和一級減速箱進(jìn)行減速和傳動(dòng)，通過齒輪減速控制扭轉(zhuǎn)的速度。由于諧波減速器的設(shè)計(jì)過程較為復(fù)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(dòng)比可以很容易達(dá)到設(shè)計(jì)目的，因此最終還是完成了諧波減速器的設(shè)計(jì)。升降方面，出于升降軸旋轉(zhuǎn)與升降同時(shí)進(jìn)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(shí)心軸配合的方法，講旋轉(zhuǎn)與升降獨(dú)立進(jìn)行。在本設(shè)計(jì)中不足的是，由于本人對機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理等知識掌握不太鞏固，加上時(shí)間有些倉促，只是對部分機(jī)械手結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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(gè)合格的機(jī)械手，必須要將工作進(jìn)度細(xì)化，每個(gè)環(huán)節(jié)每個(gè)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)大量試驗(yàn)。所以，想要成為一名合格的設(shè)計(jì)人員，必須更下苦工才行。參考文獻(xiàn)[1] :上海科學(xué)技術(shù)出版社,[2] 葉暉,:機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社,[7]:科學(xué)出版社,2008[8]:冶金工業(yè)出版社,1996[9]:華南理工大學(xué)出版社,[10]董玉紅,:機(jī)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(jī)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(xué)生活轉(zhuǎn)眼就要離我而去，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)也到達(dá)了尾聲。在指導(dǎo)老師的教導(dǎo)下，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)順利完成。在此，向指導(dǎo)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(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長的支持鼓勵(lì)，是我堅(jiān)持完成論文的動(dòng)力源泉。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師王文萍老師。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，她都費(fèi)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(shè)計(jì)的順利完成。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過的時(shí)段最長、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計(jì)。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，相當(dāng)于將把大學(xué)4年的課程設(shè)計(jì)綜合在一起的過程，只要把握住每個(gè)小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯，那么這次的任務(wù)也就不難了。雖說老師說的話讓此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)看起來不是那么的可怕，但是當(dāng)我真的開始著手時(shí)，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(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名華廣學(xué)子，在今后的工作中把華廣的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。在此，請?jiān)试S我對機(jī)電系的各個(gè)導(dǎo)師表達(dá)謝意，是你們的支持與幫助，激勵(lì)與鼓勵(lì)使我迅速地成長起來。在這四年短暫的時(shí)間里，機(jī)電系各位老師，機(jī)電班上的每一個(gè)同學(xué)都在日常生活與學(xué)習(xí)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(xué)，同時(shí)感謝華南理工大學(xué)廣州學(xué)院給我們提供一個(gè)這么好的平臺。由于本人知識水平，設(shè)計(jì)技巧有限，難免出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。希望各位老師給予批評指導(dǎo)并提出指正。 再次感謝老師的辛勤指導(dǎo)。