【導(dǎo)讀】在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化，自動化已經(jīng)成為突出主題。中，加工、裝配等環(huán)節(jié)中運用的機械手已經(jīng)越來越普遍。它可降低工人的勞動強。度，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。平面關(guān)節(jié)型機械手采用兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)；關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的大小決定回轉(zhuǎn)體截面的大小、形狀。求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。它在二十世紀(jì)五十年代就已。的不段擴(kuò)大，現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。實踐證明它可以代替人手的。繁重勞動，減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率。用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為。機械手是模仿著人手的部分動作，產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為。機械手涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、

　　

【正文】 h aa ???? )()( ** ?????? mchh af 齒輪寬度計算： 按《機械設(shè)計》表 107 圓柱齒輪的齒寬度系數(shù) d? 兩支承相對小齒輪作對稱布置取 — ,此處取 1 則 mmdb d 2021021 ????? 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導(dǎo)致嚙合齒寬減少，要適當(dāng)加寬，所以取 24mm 22 第二部分 大臂的設(shè)計計算 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)的設(shè)計 把大臂的截面設(shè)計成工字鋼形式，這樣抗彎系數(shù)大，使截 面面積小，從而減輕小臂重量，使其經(jīng)濟(jì)、輕巧。 選 14 號工字鋼。理論重 mmdmmhcmW y ,140,1 6 .8 9 0 kg / m 3 ???,小臂長為 700mm。 較核： 6 7 2 9 ????? mgG （ N） 取 140N 其受力如圖 : 圖 6 F=75+105+140=320（ N） ).( ) (75)(1052)2()(2大臂21小臂210mNLGLLGLLFM????????????????? MP aMP aWM y 100][)10( 32 ????? ? ?? 按《材料力學(xué)》公式 hbQ?? 其中 h為工字鋼的高度， b 為工字鋼的腰寬， Q為所受的力。 所以 MP aMP ahbQ 60][ 32033 ???????? ?? ?? 所以選 10 號工字鋼合適。 第二節(jié) 軸的設(shè)計計算 軸的直徑取 20mm，材料為 45 號鋼。 其受力如下圖 : 23 圖 7 驗算： )(20211014 221 NlMFF ????? ? F=320N MP aMP arF 60][)1010( 20 01 2321 ??????? ? ??? 所以合適 第三節(jié) 軸承的選擇 大軸軸承的選擇：因為上軸承只受 徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用圓錐滾子軸承，按《機械零件手冊》表 96－ 1（ GB 29784），選 7304E， d=20mm 3 1 .5 k Nc 0 ?? e= 軸承的校核 因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應(yīng)力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為： 《機械設(shè)計》 1317 000 PSC ? 其中 0P 為當(dāng)量靜載荷， 0S 為軸承靜強度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。按《機械設(shè)計》表 38 作擺動運動軸承 ,沖擊及不均勻載荷 , ???S 此處 . 上軸承受純徑向載荷 , )(202110 NFP ??? 所以 )()( 0 0 0 0 1 000 KNCNPS ????? 因此軸承合適 . 下軸承受徑向和軸向載荷 , AYRXP 000 ?? R為徑向載荷 A 為軸向載荷 24 X Y 分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機械設(shè)計》表 13－ 5查取 因為 ???? eRA 所以 10?X 00?Y NRAYRXP 2021000 ???? 所以 )()( 0 0 0 0 1 000 KNCNPS ????? 因此軸承合適 小軸承受力很小，所以不用教核 第四節(jié) 軸承摩擦力矩的計算 如果 10?PC （ C 為基本額定動載荷， P 為所受當(dāng)量動載荷），可按《機械設(shè)計手冊》第二版 ()公式 : FdT ?? 估算 其中 :? 為滾動軸承摩擦因數(shù)， F 為軸承載荷， d為軸承內(nèi)徑。 查表《機械設(shè)計手冊》第二版 表 得 ?? ， 1292 00 ???PC ，所以也可以用此公式估算 所以 ).(0 2 2 0 1 0 0 10 0 1 MNFdT ?????? ? 查表《機械設(shè)計手冊》第二版 表 得 ?? ， 0 ???PC ，所以也可以用 此公式估算 所以 ).( MNFdT ?????? ? ).0 2 6 0 7 0 4 0 2 2 0 1 MNTTT （總 ?????? 取 第五節(jié) 伺服系統(tǒng)的選擇 因為所需驅(qū)動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，輸出轉(zhuǎn)角無長期積累誤差的步進(jìn)電機。 步進(jìn)電機的選擇：步距角要小，要滿足最大靜轉(zhuǎn)矩，因為轉(zhuǎn)速低不考慮矩頻特性，按《機電綜合設(shè)計指導(dǎo)》表 211 BF 反應(yīng)式步進(jìn)電動機技術(shù)參數(shù)表查取， 25 選 45BF005? ，其主要參數(shù)如下： 步矩角 度，電壓 27 伏，最大靜轉(zhuǎn)矩 ，質(zhì)量 ,外徑 45mm,長度 58mm,軸徑 4mm,大臂小臂總長 1400. 精度驗證 : )(10)() i n(1400 0 mmmm ??? 所以不能滿足精度要求 ,不能直接傳動 ,要變速機構(gòu) 在此選用直齒圓柱齒輪 為了提高精度，采用一級齒輪傳動 312 ??zzi 1z 的齒數(shù)為 20， 2z 的齒數(shù)為 70。 按《機械原理》表 82標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（ GB135787）取 m=1，取 020?? 則 )(2021021 mmmzd ???? )(7017022 mmmzd ???? )(111* mmmhh aa ???? )()( ** ?????? mchh af 齒輪寬度計算： 按《機械設(shè)計》表 107 圓柱齒輪的齒寬度系數(shù) d? 兩支承相對小齒輪作對稱布置取 — ,此處取 1 則 mmdb d 2021021 ????? 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導(dǎo)致嚙合齒寬減少，要適當(dāng)加寬，所以取 24mm 26 第五章 機身的設(shè)計 機身是支承臂部的部件，升降，回轉(zhuǎn)和俯仰運動機構(gòu)等都可以裝在機身上。 設(shè)計時注意的問題： (1) 要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。 (2) 運動要靈活，升降運動的導(dǎo)套長度不宜過短，否則可能產(chǎn)生卡死現(xiàn)象；一般要有導(dǎo)向裝置。 (3)結(jié)構(gòu)布置要合理，便于裝修。 由于此設(shè)計要求為三個自由度，所以此處無運動要求，只用來支承。只要剛度能滿足就行了，高度可根據(jù)自動線的高低確定。機身高度為 900mm. 27 小結(jié) 本論文研究的課題是平面關(guān)節(jié)式機械手的設(shè) 計，為了在規(guī)定時間內(nèi)把機械手按照給定參數(shù)和使用要求設(shè)計完成，達(dá)到簡單、合理、實用的設(shè)計目的，我查閱了許多資料并到工廠進(jìn)行了實地考察，在積累了大量資料和經(jīng)驗的前提下，借鑒當(dāng)前機械人領(lǐng)域較先進(jìn)的機械手結(jié)構(gòu)，結(jié)合實際情況進(jìn)行了設(shè)計。但由于本人的設(shè)計經(jīng)驗有限，在設(shè)計過程中還是遇到了不少問題，但在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)及同組成員的共同努力下我還是順利的完成了平面關(guān)節(jié)機械手的設(shè)計。 在設(shè)計進(jìn)行中遇到的最大問題就是如何簡化機械手的整體結(jié)構(gòu)，但又能保證達(dá)到設(shè)計使用要求。因此設(shè)計中在如何簡化機械手結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了深入地思考，尤其是在 考慮使用直線電機對機械手進(jìn)行驅(qū)動控制的方案上進(jìn)行了一定的研究，但基于條件限制和經(jīng)濟(jì)性上的考慮，最終選擇了使用滾珠絲杠副傳動的方案，為了簡化結(jié)構(gòu)、減少零部件，使用了制動式電機對傳動進(jìn)行控制，使得機械手的定位精度有了進(jìn)一步的提高，并在保證使用性的前提下達(dá)到了簡化整體結(jié)構(gòu)的目的。 展望現(xiàn)今工業(yè)的迅猛發(fā)展，機械自動化已成為一種趨勢，在不久的將來機械手的應(yīng)用肯定會更為廣泛，更為全面。在機械手的發(fā)展上，已經(jīng)突破了作業(yè)范圍小的限制，衍化出了更多型式的機械手?，F(xiàn)今，結(jié)合計算機技術(shù)的多功能機械手已有應(yīng)用，機械手正朝著智能化大步邁進(jìn)，已不在是單純的機械手了，而應(yīng)該人性化的稱之為機器人。 28 參考文獻(xiàn) [6] 郭惠昕 ,張龍庭 ,羅佑新 ,等 .多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計 的理想點法 .機械設(shè)計 ,2021(8) :16 18 . 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