【正文】 絲杠結構的手臂， 螺母帶動絲杠進行升降和平移，采用電機驅動。結構如下圖：中間為絲杠，兩邊為光桿。 運行方式為電機帶動錐齒輪，繼而帶動絲杠螺母，絲杠螺母是固定點，相對的絲杠做上下移動。 滾珠絲杠設計 （計算部分由小組成員張益完成本人參與討論和數(shù)據(jù)修改） （ 1）選取的滾珠絲杠轉動系統(tǒng)為：磨制絲杠 (右旋 ) 上固定端到螺母間距離 (臨界長度 ) mmltop 1056? 下固定端到螺母間距離 (臨界長度 ) mmldown 1086? 設計后絲杠總長 mmlall 1280? 最大行程 mml 1250? 支承方式為兩端固定 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 32 定位精度： 由表得，有效行程內(nèi)目標行程公差 meP ?47? ，行程變動量 mVup ?39? 由表得，任意 300mm 行程內(nèi)行程變動量 mV p ?23300 ? ， 2π弧度內(nèi)行程變動量mV p ?? 82 ? 絲杠精度為 5 級，可靠性 90%。 （ 2）計算載 荷 手腕手爪部分重量 kgm 15? NkgNkgmgG 1 5 0/1015 ???? （重力加速度取 kgNg /10? ） ..........................（ ） 軸向載荷 NFma 150? （ 3）初算導程： 絲杠螺母轉速 min/2022rn ? ， 直臂移動速度 smmv /167? m in/2022 rnnm ?? 初算導程 mmnvP mh ?? ，所以取 mmPh 5? （ 4） 選工作壽命： hLh 20220? （ 5）由表得， NffLnFfC cahmmawam )60( 3/139。 ?? ， .............................................................（ ） NFfC maeam 100539。39。 ?? 式中， 查機械手冊得，精度系數(shù) ?af 查機械手冊得，可靠性系數(shù) 1?cf 查機械手冊得，載荷性質(zhì)系數(shù) ?wf 查機械手冊得，預加載荷系數(shù) ?ef 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 33 所以， NCam ? （ 6） 靜載計算：由機械手冊得， NFf as 300max ? ，式中 2?sf ..........................（ ） （ 7）選取滾珠絲杠型號：采用外循環(huán)導珠管埋入式 CDM 型。 其中 160?d ， ?d ， 50?hP ， kNCa ? ， kNCoa ? 滿足承載能力要求。 （ 8）計算預緊力： NFFaP 5031 m ax ??， ama FF ?max ................................................（ ） （ 9） nd 值校驗 由機械手冊得， 7 0 0 0 03 2 0 0 02 0 0 016m a x0 ????nd ，符合要求。 （ 10）臨界轉速校核 m in/2507/10 2 227 rLfdn cc ?? ....................................................................................（ ） 式中，查機械手冊得， ?f mmll downc 10862 ?? m i n/2 0 0 6m i n/2 5 0 rrnn c ???? 滿足轉速要求 （ 11） 螺桿強度： 螺桿材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，其許用應力 MPap 60][ ?? 螺桿當量應力： ][) 120(3) 1504()(3)4( 2322321222 pcaM P adTdF ??? ????????? ....（ ） 式中， mmNnPT ??? 1 11 符合強度要求 (12)系統(tǒng)剛度計算 bK 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 34 剛性為機械剛度的指標，滾珠絲杠的剛性取決于螺桿與螺母之間軸向負荷珠槽接觸剛性及螺桿軸的剛性來決定。機械驅動系統(tǒng)總剛性的慣性經(jīng)由測試，可將螺帽 —螺桿及鋼珠 — 珠槽兩者間的剛性合二為一，成為螺帽剛性 nK ，因此 nSb KKK111 ?? ....................................................................................................（ ） 2022 ?????ldK S ) ()( 3131 ?????? CFRK Pn ? mNKKKnsb ?/11 ??? 錐齒輪設計 錐齒輪傳動的特點： 錐 齒輪 是圓錐齒輪的簡稱，它用來實現(xiàn)兩相交軸之間的傳動 ,兩軸交角 S 稱為軸角，其值可根據(jù)傳動需要確定，一般多采用 90176。錐齒輪的輪齒排 列在截圓錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小，如下圖所示。由于這一特點，對應于圓柱齒輪中的各有關 圓柱 在錐齒輪中就變成了 圓錐 ，如分度錐、節(jié)錐、基錐、齒頂錐等。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。直齒和斜齒錐齒輪設計、制造及安裝均較簡單，但噪聲較大，用于低速傳動（＜ 5m/s）；曲線齒錐齒輪具有傳動平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點，用于高速重載的場合。本 節(jié)采用 S=90176。的標準直齒錐齒輪傳動。 圖 錐齒輪 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 35 計算條件：負載轉矩 mNT ?? ，直線錐齒輪 ，傳動比為 ??? nni ，錐齒輪轉速 m i n/2 0 0 0m i n ,/3 0 0 0 21 rnrn ?? 材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 HBS=217~255，齒面粗糙度 mRR ZZ ? ?? 錐齒輪設計計算： （計算部分由組員張益完成本人參與數(shù)據(jù)討論修改） ： 電機軸端齒輪轉矩 mNT ?? 載荷系數(shù) ?K 齒數(shù)比 ?i 估算時，安全系數(shù) 39。 ?HS ， 接觸疲勞強度極限 MPaH 52539。 lim ?? 因此估算時的齒輪許用接觸應力 MP aMP aS HHHP 39。39。 lim39。 ??? ?? ...................（ ） 估算結果： mmde 3 239。 1 ???? 所以 mmidd ee 39。 139。 2 ?? 考慮到絲杠需從錐齒輪 2 中心穿過，且所選用絲杠的公稱直徑 mmd 160 ? ，絲杠螺母mmD 361 ? ，故取 mmde 722 ? ， mmde 481 ? 齒數(shù)：取 36,24 21 ?? zz 大端模數(shù)： mmzdm ee 211 ?? .....................................................................................（ ） 1） .齒根彎曲疲勞強度設計 其條件為 ? ? ? ?1 0 .5t F a S aFFRK F Y Ybm?????? .....................................................................（ ） 其中 載荷系數(shù) AvK K K K K??? FaY 齒形系數(shù) SaY 應力校正系 數(shù) 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 36 R? 齒寬系數(shù) 查機械手冊得 AK ＝ 1 查圖得 vK ＝ 查機械手冊得 K? ＝ 查表得 K? ＝ 可得 FaY ＝ 可得 SaY ＝ R? 取常用值 1/3 代人計算得 ? ? ? ?1 .5 1 0 2 .1 1 .5 0 .5 6 21 0 .5 2 1 0 .5 / 3 2 4t F a S aF RK F Y Ybm? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? .......................（ ） 即 ? ? 380FF M Pa???? ，故安全。 2） .齒面接觸疲勞強度計算 其條件為? ? ? ?1 2 315 * 1 0 . 5H E HRRKTZ du????? ? ? ................................................（ ） 其中 EZ 彈性影響系數(shù) 查機械手冊得 EZ ＝ 12162MPa 代人計算得 ? ? ? ?1 22331 1 .5 * 0 .1 25 5 * 1 6 2 * 4 .5 2 8* 1 0 .5 1 / 3 * 1 0 .5 / 3 * 2 4 * 1 .5HE RR KTZ MPadu? ? ? ?? ? ? ? .....................................................................................................................................（ ） 即 ? ? 540HH M Pa???? ，故安全。 電機選型 計算條件：絲杠軸向工作載荷約為 NFm 150? ，絲杠移動速度 smmv /167? 圓錐齒輪傳遞效率 ?? 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 37 設計計算： 絲杠工作的功率： 6 71 5 01 ???? NFvP ...................................................（ ） 絲杠轉矩 11 ?? nPT 電機選用同步轉速 min/30000 rn ? 的三相異步電機，速比 ??? nni 電機輸出軸負載轉矩： ???LT 電機輸出軸功率 ?? LL TnP ..........................................................................（ ） 電機選用 YS5012 三相異步電動機 機械手直臂部分三維出圖及主要零部件出圖 圖 直臂結構三維圖 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 38 圖 直臂部分傳動機構三維圖 圖 滾珠絲桿螺母 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 39 圖 直臂套筒 圖 光桿絲桿連接件 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 40 圖 直臂箱體 圖 直臂箱蓋 本章小結 本章對機械手直臂的類型及升降裝置進行了設計。先對滾珠絲桿結構和錐齒輪進行設計分析計算設計，對電機進行了選型。然后用 Pro/e 畫出三維圖 ,用 AutoCAD 畫出二維圖（二維圖見附錄）。 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 41 通過近三個月的畢業(yè)設計，經(jīng)過資料的收集、方案的選擇比較和論證，到分析計算，再到工程圖紙的繪制以及畢業(yè)設計論文的撰寫等各個環(huán)節(jié)，我對大學四年所學的知識有了一個整體的深層次的理解，同時對機械設計這門專業(yè)的理解更加深刻和準確。在設計過程中盡量使用標準的配件，降低成本，每一個設計都小心謹慎，仔細計算，最終能夠實現(xiàn)與數(shù)控機床相配合，實現(xiàn)加工過程中上下料的自動化。 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 42 致 謝 大學四年就這樣匆匆過去了，在此我想對培養(yǎng)我四年的母校 ，傳授我知識的老師，陪我一起度過酸甜苦辣的同學、朋友表示衷心的感謝。 特別感謝我的畢業(yè)論文指導老師張偉老師，是他悉心指導我完成了這個畢業(yè)設計。張老師用他淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W之道，精益求精的工作作風感染著我。從選題到答辯，都有張老師的指導，每次遇到問題，張老師都及時地給我們解答，這篇畢業(yè)論文的順利完成，張老師付出了太多，在此，再次向張老師表示崇高的敬意和真摯的感謝。 這篇論文的順利完成，也離不開我們機械手設計小組的各個成員的共同努力。在此，特別感謝我的組長陳述，組員張益、林日玖、金守勇這四位同學 ，是他們用汗水澆灌了今天的成果。另外，感謝我們班的同學，感謝他們的關心和幫助。 中國計量學院現(xiàn)代科技學院本科畢業(yè)設計（論文） 43 參考文獻 [1]于傳浩 ,章滌峰 .一種氣動機械手夾持機構的設計 [J].武漢：武漢化工學院機械工程學院， [2]何芹 ,原政軍 姚龍元 . 用于方形物件裝卸液壓機械手的設計 [D].山東：山東建筑大學機電工程學院， [3] 岳錫芬 .數(shù)控車床單機自動化的途徑及若干技術問題 [J]. 南京：南京數(shù)控機床有限公司技術開發(fā)部， [4]楊建平 ,邊際 .機器手自動給料系統(tǒng) [J].黑龍江：佳木斯大學中專部， [5] 邱濟寶 . 全自動易拉罐盆栽機的系統(tǒng)研制 [D].浙江：中國計量學院， [6] 李昌輝 . 自動上料機器人系統(tǒng)開發(fā) [D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學 , [7]無平 . 用于缸體三軸