【正文】 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 46 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 44 參考文獻(xiàn) 45 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。老師淵博的知識(shí)、務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)也是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。必要時(shí)也方便更換。感受如下： 1. 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)輕型搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)做了系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中沒有涉及到機(jī)械手的控制問題，對(duì)這方面有點(diǎn)模糊，需要在以后的工作學(xué)習(xí)中了解和掌握。機(jī)械手的作用、組成和分類，學(xué)習(xí)了機(jī)械手自由度和確定整體座標(biāo)的形式。 另外，底座部分加工時(shí)應(yīng)該確?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一性，全部以中心線為基準(zhǔn)參考線，加工時(shí)留有足夠加工余量，確保裝配時(shí)的精確嚙合。 ) 三維軟件繪制的步進(jìn)電機(jī)圖如圖 316 所示： 36 圖 316 步進(jìn)電機(jī) 所選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為： 57 系列三相步進(jìn)電機(jī) YK57HB5603A YK57XN5503A 電機(jī)的具體參數(shù)如圖 317 所示： 圖 317 電機(jī)具體參數(shù) 電機(jī)的外形尺寸如圖 318 所示： 37 圖 318 電機(jī)外形 該電機(jī)的矩頻曲線圖如圖 319 所示： 圖 319 矩頻曲線圖 大臂部分齒輪的選取 [8] 本次設(shè)計(jì)機(jī)械手大臂部分采用齒輪傳動(dòng)，通過大臂上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪，傳遞給小臂上的齒輪，實(shí) 現(xiàn)一定的傳動(dòng)比。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ：表示電動(dòng)機(jī)軸每秒的角速度，單位為弧度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 , 錯(cuò)誤 !未找到引用源。轉(zhuǎn)軸兩邊通過軸承和卡簧連接到手腕的耳板上。臂部的尺寸通過查閱機(jī)械手手冊(cè)，以及強(qiáng)度的校核，選取 板長為 74mm,寬為 30mm，高為 65mm.。 所選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為： 42 步進(jìn)電機(jī) 42BYGHW609 4 線 參數(shù)： 電機(jī)的外形尺寸： 小臂部分的電機(jī)通過外六角螺釘固定在小臂上，選擇 M8 的外六角螺釘。 小臂的三維軟件 圖及工程圖如圖 39 所示 ： 27 28 圖 39 小臂 小臂部分軸承的三維圖及工程圖的選取 選取軸承為微型深溝球軸承，規(guī)格為 8mm*12mm*。 小臂部分轉(zhuǎn)軸的三維圖及工程圖如圖 38 所示 ： 圖 38 小臂轉(zhuǎn)軸 小臂支板的確定 小臂的板料厚度為 4mm，便于有足夠的強(qiáng)度，也利于軸承的安裝。 、 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式 41 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)常用材料 錯(cuò)誤 !未找到引用源。轉(zhuǎn)軸兩邊通過軸承和卡簧連接到手腕的耳板上。 小臂部分各零件的計(jì)算 先進(jìn)行粗略的估算，或類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。 （ 2）手臂的典型運(yùn)動(dòng)形式有：直線運(yùn)動(dòng)，如手臂的伸縮，升降和橫向 移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如手臂的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；符合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組 合，兩直線運(yùn)動(dòng)的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。為此，必須計(jì)算使之滿足不自鎖的條件。 （ 3）減少回轉(zhuǎn)半徑 ? ，再安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在 1000 1500mm s,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè) 計(jì)在0180s 內(nèi)，大部分平均移動(dòng)速度為 1000mms ，平均回轉(zhuǎn)角速度在 090s 。 (3)合理布置作用力的位置和方向。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較多。本次設(shè)計(jì)的手臂運(yùn)動(dòng)形式為上下仰俯運(yùn)動(dòng)和伸縮運(yùn)動(dòng)。 本章小結(jié) 本章通過四種基本的手腕結(jié)構(gòu)，選擇了具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑。 式 41 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)常用材料值和值，取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。轉(zhuǎn)軸兩邊通過軸承和卡簧連接到手腕的耳板上。 ? ?22M J J ????慣 工 件 啟 （ ） 查取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式有： 2 2 2 21 1 1 9 0 0 . 0 6 0 . 0 3 4 22 2 9 . 8 NJ M R N m s N m sN K g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 21 1 60 1 3 12 l R N m sg ?? ? ? ? ? ? ? ?工 件 代入： ? ? . 03 42 5. 01 25 552 0. 31 4M N m? ? ? ??慣 0 .1M M M M M? ? ? ?慣 摩 慣 19 55 N m? ? ? 機(jī)械手腕部三維軟件圖如圖 32 所示： 圖 32 機(jī)械手腕部三維軟件圖 腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 本次設(shè)計(jì) 機(jī)械手腕部采用齒輪傳動(dòng)，通過小臂的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪，傳遞給手腕上的齒輪，實(shí)現(xiàn)一定的傳動(dòng)比。 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 （ 1）腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩 M慣 。 它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)自由度。 (2) 直齒輪驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 [4] (1) 具有一個(gè)自由 度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性 能。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,適合用于本方案。 17 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 [3] 本設(shè)計(jì)是輕型搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，考慮到所要達(dá)到的原始參數(shù)：吸附重量為 5Kg。如圖 31 所示： 圖 31 電磁吸盤 手部零件設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1）手指式 有兩指式和多指式，適用于各種機(jī)械加工的零件及組件的搬運(yùn)。 手部零件的設(shè)計(jì) （ 1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)奈搅万?qū)動(dòng)力。 5． 在模擬過程，采用干擾核查的方法支定度及模似模具開口及 Molding Ejection Sequence. 6． 備有 AC Technology 的 C— Flow/EZ 分析軟件，提供空腔沖填及 AIR TRAPPING 模擬、 Front、 ram 速度、 weld 線及流體速度 (Flow Velocity)。 PRO/MOLD DESIGN Pro/MOL DESIGN 模塊用于設(shè)計(jì)模具部件和模板組裝，它包括如下功能： 1． 采用參照設(shè)計(jì)模型的方法，自動(dòng)生成模具型腔幾何體。 6． PATRAN Geom；用于輸出符合 PATRAN 中間文件格式的零件幾何體數(shù)據(jù)。 2． RENDER：用于將 3D 模型信息輸出到著色程序。在 Pro/ENGINEER 內(nèi)．如果有遺漏表面可以加上，并且整個(gè)表面模型也可 以覆蓋到一個(gè)非參數(shù)化的實(shí)體模型上。如果需要，可以覆蓋到非參數(shù)化的實(shí)體模型上。 PRO/INTERFACE Pro/INTERFACE 是一個(gè)完整的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，提供 Pro/Engineer 與其它設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式．它可用于 Pro/ENGINEER 幾何的輸入和輸出。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 主要特性 Pro/E 第一個(gè)提出了參數(shù) 化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。下面的設(shè)計(jì)計(jì)算將依次進(jìn)行。根據(jù)動(dòng)力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。它廣泛應(yīng)用于代替人完成裝配作業(yè)、貨物搬運(yùn)、電弧焊接、噴涂及點(diǎn)焊接等場(chǎng)合。 本次設(shè)計(jì)采用垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)械手，模擬了人類的手臂功能。 12 第二章 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 本課題是輕型搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。 本章小結(jié) 本章簡要的介紹了機(jī)械手的基本概念。 11 本文主要研究內(nèi)容 本文研究了國內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機(jī)械手的工作原理，熟悉了工業(yè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。我國的工業(yè)機(jī)器人從 80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。 (3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 。 工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91 年的 萬美元降至 97 年的 萬美元。采用齒輪機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 ,適用范圍廣，瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，效率高； 壽命長；結(jié)構(gòu)緊湊，控制方便。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮? 2700） ,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。 （ 2） 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械 9 手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。 機(jī)械手的組成 [1] 工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。目前機(jī)械手在沖床上應(yīng)用有兩個(gè)方面：一是 160t以上的沖床用機(jī)械手的較多。 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面 各類半自動(dòng)車床，有自動(dòng)加緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，但仍需人工上下料；裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，一人看管多臺(tái)機(jī)床。下面具體說明機(jī)械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50 件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的 5%。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。在數(shù)量上已