【正文】 (7) 手部液壓缸的選用 大臂的驅(qū)動(dòng)選用雙液壓缸驅(qū)動(dòng)，液壓缸選取HSG型液壓缸，此液壓缸屬于單向作用液壓缸工作壓力為16MPa。根據(jù)力平衡原理，單向作用液壓缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時(shí)的總阻力，其公式為: (420)式中: 活塞桿上的推力，N 彈簧反作用力，N 液壓缸工作時(shí)的總阻力，N 液壓缸工作壓力，Pa彈簧反作用按下式計(jì)算: (421) (422)式中: 彈簧剛度，N/m 彈簧預(yù)壓縮量，m 活塞行程，m 彈簧鋼絲直徑，m 彈簧平均直徑，. 彈簧有效圈數(shù). 彈簧材料剪切模量，一般取在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率的影響，則: (423)由以上分析得單向作用液壓缸的直徑: (424)代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 所以: 查有關(guān)手冊(cè)圓整，根據(jù)實(shí)際情況，選取內(nèi)徑 外徑其簡(jiǎn)圖如下： 圖45 HSG型活塞桿頭外螺紋耳環(huán)連接液壓缸5 腰部和基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 腰部和基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的腰部和基座結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖51 基座 圖52 腰部 腰部和基座之間用回轉(zhuǎn)支撐軸承連接。腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。力矩電機(jī)是一種具有軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機(jī)。這種電機(jī)的軸不是以恒功率輸出動(dòng)力而是以恒力矩輸出動(dòng)力。力矩電機(jī)包括：直流力矩電機(jī)、交流力矩電機(jī)、和無刷直流力矩電機(jī)。它具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動(dòng)小等特點(diǎn)，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載省去減速傳動(dòng)齒輪，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行精度。 圖53 力矩電機(jī) 回轉(zhuǎn)支撐軸承的選取 本次設(shè)計(jì)選取回轉(zhuǎn)支撐軸承為交叉圓錐滾子軸承，交叉圓錐滾子軸承的預(yù)過盈能使軸承具有較大的支撐剛性和回轉(zhuǎn)精度 ，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖54： 圖54 交叉圓錐滾子軸承： 交叉圓錐滾子軸承參數(shù) 軸承類型 子分類 國內(nèi)型號(hào)規(guī)格（dDT）重量(kg)回轉(zhuǎn)支撐軸承交叉圓錐滾子軸承 52873275 100 力矩電機(jī)的選取腰部回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，: (51)式中: 驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩()。 慣性力矩()。(1)腰部加速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩 若腰部起動(dòng)過程按等加速運(yùn)動(dòng)，手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為，起動(dòng)過程所用的時(shí)間為，則: (52)式中: 參與腰部轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 腰部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度(弧度/s)。 起動(dòng)過程所需的時(shí)間(s)。(2)腰部轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩 (53)式中: ， 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑(cm)。 摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承，對(duì)于滑動(dòng)軸承。 , 處的支承反力(N)，估為4000N，為2000N。(3)選取電機(jī) 測(cè)定參與腰部轉(zhuǎn)動(dòng)的的腰部的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： (54) （） 大臂、小臂、手腕和桶裝水的重心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，最大偏心距，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為: (55) （4）腰部轉(zhuǎn)動(dòng)軸的摩擦阻力矩為，對(duì)于回轉(zhuǎn)支撐軸承， ，為手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑，, , ,為軸頸處的支承反力，粗略估計(jì), (56) 所以，驅(qū)動(dòng)腰部的驅(qū)動(dòng)力矩: (57) 由上述結(jié)果可選YLJ系列力矩三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下表： YLJ電機(jī)技術(shù)參數(shù)型號(hào)中心高mm極數(shù)最大電流A堵轉(zhuǎn)時(shí)間minYLJ180200/6180200610026運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)中，主要是模擬腰部的轉(zhuǎn)動(dòng)、大臂和小臂的俯仰運(yùn)動(dòng)、手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)和夾持器的夾持動(dòng)作。 各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析在已裝好的組件中，在菜單命令中點(diǎn)選【應(yīng)用程序】主菜單中的【機(jī)構(gòu)】選項(xiàng)，進(jìn)入機(jī)械仿真界面，單擊定義伺服電機(jī)，出現(xiàn)下圖61：點(diǎn)擊腰部的回轉(zhuǎn)軸線，點(diǎn)擊【運(yùn)動(dòng)軸】，然后點(diǎn)擊【輪廓】，出現(xiàn)下圖62： 圖61 圖62然后在【?！肯逻呥x取【擺線】，出現(xiàn)下圖63，并填寫如圖中的數(shù)據(jù)：點(diǎn)擊【圖形】下邊，出現(xiàn)伺服電機(jī)帶動(dòng)腰部轉(zhuǎn)動(dòng)的位置圖，如下圖64： 圖63 圖64然后選取【速度】，點(diǎn)擊，出現(xiàn)速度圖，如下圖65：然后選取【加速度】，點(diǎn)擊，出現(xiàn)加速度圖，如下圖66： 圖65 圖66然后【位置】【速度】【加速度】均選取，點(diǎn)擊，出現(xiàn)下圖67：圖67其中綠色線代表位置，藍(lán)色線代表加速度，剩余那條線代表速度。，大臂、小臂、手腕的俯仰速度，手腕的回轉(zhuǎn)速度和夾持器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度均相同，其電動(dòng)機(jī)的定義也相同，可知其位置、速度和加速度曲線相同。 用表定義各運(yùn)動(dòng)副在已裝好的組件中，在菜單命令中點(diǎn)選【應(yīng)用程序】主菜單中的【機(jī)構(gòu)】選項(xiàng)，進(jìn)入機(jī)械仿真界面，單擊定義伺服電機(jī)，出現(xiàn)下圖68：點(diǎn)擊【運(yùn)動(dòng)軸】，然后點(diǎn)擊【輪廓】，出現(xiàn)下圖69： 圖68 圖69然后在【?！肯逻呥x取【表】，出現(xiàn)下圖610，并填寫如圖中的數(shù)據(jù)：點(diǎn)擊，出現(xiàn)伺服電機(jī)帶動(dòng)腰部轉(zhuǎn)動(dòng)的位置圖，如下圖611： 圖610 圖611同理，依次定義剩余的電動(dòng)機(jī)，在【表】中輸入預(yù)先設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)即可。 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)分析點(diǎn)擊按鈕，進(jìn)入【分析定義】對(duì)話框，如下圖612，【類型】選擇【運(yùn)動(dòng)學(xué)】，開始時(shí)間為0，終止時(shí)間為10，幀頻為10，初始位置為當(dāng)前。點(diǎn)擊【電動(dòng)機(jī)】,出現(xiàn)下圖613，電動(dòng)機(jī)均設(shè)置為從【開始】到【終止】，然后點(diǎn)擊【運(yùn)行】，機(jī)械手即按預(yù)定的路線運(yùn)動(dòng)。 圖612 圖613 回放結(jié)果并錄制播放文件點(diǎn)擊（回放以前的運(yùn)動(dòng)分析）按鈕，系統(tǒng)彈出如圖614的【回放】對(duì)話框，點(diǎn)擊按鈕，打開如圖615的【動(dòng)畫】對(duì)話框。 圖614 圖615點(diǎn)擊（播放）按鈕觀察結(jié)果，點(diǎn)擊（停止）仿真運(yùn)動(dòng)；點(diǎn)擊【捕獲】按鈕，如圖69進(jìn)入捕獲對(duì)話框，點(diǎn)擊其中【瀏覽】按鈕，彈出【保存副本】對(duì)話框，在此選擇保存路徑，并選擇保存格式和保存名稱，然后點(diǎn)擊【捕捉】對(duì)話框中的【確定】按鈕，開始媒體播放文件的錄制，制作完成后即可用播放器打開錄制文件。圖616總結(jié)與體會(huì)隨著畢業(yè)的日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也到了尾聲。經(jīng)過兩個(gè)月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我這四年來所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來的知識(shí)還很欠缺，自己要學(xué)的知識(shí)還很多，以前覺得自己什么東西都會(huì)點(diǎn)什么東西都懂點(diǎn)，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合能力。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家一起商量，聽聽不同的看法能讓我們更好的理解知識(shí)，所以非常感謝幫助我的同學(xué)。在做完畢業(yè)設(shè)計(jì)后有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西自以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以只有真正會(huì)用了才是真正學(xué)會(huì)了。在此要感謝王宇老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)與幫助。在對(duì)桶裝礦泉水碼垛機(jī)械手的設(shè)計(jì)中，我通過查閱大量相關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到不少知識(shí)，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作得能力，樹立了自己工作能力的信心。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做得不好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的知識(shí)是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲，讓我終身受益。致謝詞在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際，心情有點(diǎn)激動(dòng)，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，自己馬上就要踏入社會(huì)，不禁想到在大學(xué)四年間給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)，讓我度過快樂而充實(shí)的四年大學(xué)生活。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)機(jī)械手有了深入的認(rèn)識(shí)，也讓我知道的了做一個(gè)產(chǎn)品的過程，并且對(duì)pro/E的建模和仿真有了更深入的了解。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，王老師和同學(xué)給予了我大量的幫助，同時(shí)學(xué)校也提供了良好的條件，尤其是圖書館提供了大量的資料，在此，我表示對(duì)學(xué)校對(duì)王老師以及給予我?guī)椭耐瑢W(xué)深深的感謝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的最后一個(gè)設(shè)計(jì)，也是最鍛煉人的一個(gè)設(shè)計(jì)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)為以后走上工作崗位打下了基礎(chǔ)，讓我受用不已。 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