多自由度機(jī)械手虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文最終版(有刪節(jié))-資料下載頁(yè)
2025-01-18 16:37本頁(yè)面
【正文】 選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼（表面正火），硬度為200HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算（1）確定式中各項(xiàng)數(shù)值1）因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)。2）小齒輪傳遞的扭矩。3）由表107,選取。4）由表106,查得。5）由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7)由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)（允許點(diǎn)蝕）；。8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式1020得（2）計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑。代入中較小的值。2)計(jì)算圓周速度。3）計(jì)算齒寬b。4）計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度、由圖108查得動(dòng)載系數(shù)；直齒輪，；由表102查得使用系數(shù)；由表104用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置，由，查圖1013得；故載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。7）計(jì)算模數(shù)。3．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。2）由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)；。3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，得4）計(jì)算載荷系數(shù)K。5)查取齒形系數(shù)。由表105查得 ；。6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表105查得；。7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算=1mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑,算出小齒輪的齒數(shù)大齒輪齒數(shù)。（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪寬度取。圖36 III軸小齒輪工程圖圖37 III軸大齒輪工程圖 由于任務(wù)書要求手爪采用旋轉(zhuǎn)變直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合機(jī)械手的手爪傳動(dòng)形式，本次采用齒輪齒條式手爪加緊裝置。齒輪齒條式加緊裝置的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)械手的夾具運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槠叫幸苿?dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線。這樣可以提高機(jī)械手的精度。其結(jié)構(gòu)如下圖38所示。1擋板； 2支架； 3齒輪； 4齒條； 5夾具圖38 齒輪齒條式機(jī)械手爪裝配圖 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)176。旋轉(zhuǎn)，故而大臂在底座支架的一側(cè)。這樣就會(huì)使得底座受力不均勻，從而對(duì)底座的旋轉(zhuǎn)軸及其連接在軸上的軸承的受力相對(duì)增大。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)把底座設(shè)計(jì)成圓形，底座的旋轉(zhuǎn)軸在底座中心，底座外圍有一個(gè)半圓的槽，與底座轉(zhuǎn)軸連接的部件也有一個(gè)半圓槽，并且與底座相互配作，形成一個(gè)圓槽，中間可以放入滾珠，從而減小底座轉(zhuǎn)軸的彎矩。其裝配結(jié)構(gòu)如下圖39所示。1基座上部； 2 滾珠 圖39 基座部分裝配圖2. 為了保證手臂操作過(guò)程中安全可靠，本次機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)加入的斷電位置保護(hù)。具體方案為1） 由于底座是在XOY平面旋轉(zhuǎn)，當(dāng)斷電時(shí)，機(jī)械手就會(huì)自然停下，而且底座的傳動(dòng)比為16，且所選電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，故按一般傳動(dòng)來(lái)設(shè)計(jì)。2） 機(jī)械手大臂是在XOZ平面177。180176。轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)斷電時(shí)，由于機(jī)械手臂自身重力與工件重力影響，機(jī)械手可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械手大臂的自鎖，在機(jī)械手大臂的傳動(dòng)軸上裝有一個(gè)電磁制動(dòng)閥。當(dāng)切斷電源時(shí)，機(jī)械手大臂產(chǎn)生制動(dòng)，使手臂保持原有姿態(tài)，電磁制動(dòng)閥原理如下圖所示。當(dāng)手臂電源被切斷時(shí)，彈簧1把活動(dòng)壓塊緊壓錐形塊4 ，而錐形塊4與軸5是固定的。由于摩擦，軸5被鎖住。當(dāng)手臂電源接通時(shí)，電磁鐵8通電產(chǎn)生磁力，把活動(dòng)壓塊6吸向電磁鐵，即與錐形塊4脫開(kāi)，軸5便能自由轉(zhuǎn)動(dòng)1彈簧；2支柱；3螺母；4錐形快；5軸；6活動(dòng)壓塊；7定位快；8電磁閥；9電機(jī)支撐件；10電動(dòng)機(jī)圖 3－10 電磁制動(dòng)閥工作原理圖。3） 小臂的處理方式與大臂一樣。4） 機(jī)械手手腕的運(yùn)動(dòng)范圍為在XOZ平面上下180176。擺動(dòng)，在YOZ平面177。180176。轉(zhuǎn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)斷電自鎖，其傳動(dòng)方式采用蝸輪蝸桿的形式，采用該形式的好處是蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比較大，而且有很好的自鎖能力，這樣不僅能減少重量，還節(jié)省空間。5) 機(jī)械手爪采用齒輪齒條的方式來(lái)夾緊工件，由于機(jī)械手爪與工件的摩擦因數(shù)μ=，故而手爪在水平方向受到的力為工件重量的10倍以上，而機(jī)械手爪是距離大臂的傳動(dòng)軸最遠(yuǎn)的部件，其重量的增加會(huì)很大程度上影響到大臂的齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及電機(jī)的選擇，為了使機(jī)械手結(jié)構(gòu)緊湊，故而機(jī)械手爪不能太重，綜合考慮，機(jī)械手爪采用蝸輪蝸桿的傳動(dòng)方式，不僅能解決機(jī)械自鎖問(wèn)題，還能節(jié)約空間，減少重量。，為了能夠觀察和了解機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式，本次設(shè)計(jì)是在機(jī)械手大臂及其以后的傳動(dòng)均為開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，能讓學(xué)生對(duì)其結(jié)構(gòu)一目了然。而且該機(jī)械手的組成零件較多，配合有規(guī)律，可以拆裝成很小的單元，在一定程度上可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。，也可以用步進(jìn)電機(jī)代替，編程可以用單片機(jī)或者PLC，亦能鍛煉學(xué)生。提高學(xué)生的能力水平。，本次設(shè)計(jì)的手爪可以實(shí)現(xiàn)兩種抓取工件的方式，一種是水平抓取，另一種為垂直抓取。提高了編程的靈活性。 結(jié)論，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可視化（大臂及以后的傳動(dòng)為開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，只設(shè)計(jì)出其骨架，沒(méi)有涉及外形設(shè)計(jì)），傳動(dòng)多樣化（包含蝸輪蝸桿傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)）等特點(diǎn)。（關(guān)節(jié)型）能實(shí)現(xiàn)此次課題的目標(biāo)（使機(jī)械手能夠在一定范圍內(nèi)某一位置W1抓取物體，并在另一任意位置W2放下該物體），使我受益匪淺。并開(kāi)拓了自己的知識(shí)面，加強(qiáng)自己的專業(yè)知識(shí)。把大學(xué)所學(xué)的內(nèi)容融為一體。由于時(shí)間和本身知識(shí)水平有限，并不能做到很完美。 參考文獻(xiàn)[1].金茂青，曲忠萍， ，2001[2].，2001, 4[3].:北京理工大學(xué)出版社，1988[4] ：：97～98[5] ：高等教育出版社2006：186～192[6] ：：59～66[7] ：：83～90[8] ：：67～69[9] ：：160～168[10] ：科學(xué)技術(shù)出版社2002：206～213[11] Arthur Sanderson, and L. Weiss. Adaptive Visual Servo Control of Robots. New York, 1988.[12] David G. Ullman. The Mechanical Design Process Netherlands ,2006 致 謝本設(shè)計(jì)是在XXX導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)以律己，寬以待人的風(fēng)范，平易近人的人格魅力對(duì)我影響很深遠(yuǎn)。使我樹(shù)立了學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我充分感受到一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)人員對(duì)于設(shè)計(jì)的執(zhí)著和熱愛(ài)。在導(dǎo)師的大力幫助之下，使自己在設(shè)計(jì)方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。沒(méi)有導(dǎo)師的精心輔導(dǎo)和幫助，我不能深刻的領(lǐng)悟到設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)和精妙之處。衷心感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中曾經(jīng)幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)們。感謝你們對(duì)我的關(guān)懷和照顧。本設(shè)計(jì)從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，對(duì)導(dǎo)師獻(xiàn)上崇高的敬意和衷心的感謝！47
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