【正文】 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 通過(guò)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)資料的收集、方案的選擇比較和論證，到分析計(jì)算，再到工程圖紙的繪制以及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫(xiě)等各個(gè)環(huán)節(jié)，我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)整體的深層次的理解，同時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)這門(mén)專業(yè)的理解更加深刻和準(zhǔn)確。 2） .齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)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(jī)械手冊(cè)得 EZ ＝ 12162MPa 代人計(jì)算得 ? ? ? ?1 22331 * 5 * 162 * 8* 1 1 / 3 * 1 / 3 * 24 * RR KTZ MP adu? ? ? ?? ? ? ? .....................................................................................................................................（ ） 即 ? ? 540HH M Pa???? ，故安全。 ??? ?? ...................（ ） 估算結(jié)果： mmde 3 239。 ?HS ， 接觸 疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 52539。直齒和斜齒錐齒輪設(shè)計(jì)、制造及安裝均較簡(jiǎn)單，但噪聲較大，用于低速傳動(dòng)（＜ 5m/s）；曲線齒錐齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特 點(diǎn)，用于高速重載的場(chǎng)合。機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總剛性的慣性經(jīng)由測(cè)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(shè)計(jì) 錐齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： 錐 齒輪 是圓錐齒輪的簡(jiǎn)稱，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng) ,兩軸交角 S 稱為軸角，其值可根據(jù)傳動(dòng)需要確定，一般多采用 90176。 ?? 式中， 查機(jī)械手冊(cè)得，精度系數(shù) ?af 查機(jī)械手冊(cè)得，可靠性系數(shù) 1?cf 查機(jī)械手冊(cè)得，載荷性質(zhì)系數(shù) ?wf 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 查機(jī)械手冊(cè)得，預(yù)加載荷系數(shù) ?ef 所以， NCam ? （ 6） 靜載計(jì)算：由機(jī)械手冊(cè)得， NFf as 300max ? ，式中 2?sf ..........................（ ） （ 7）選取滾珠絲杠型號(hào)：采用外循環(huán)導(dǎo)珠管埋入式 CDM 型。 滾珠絲杠設(shè)計(jì) （計(jì)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(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)為：磨制絲杠 (右旋 ) 上固定端到螺母間距離 (臨界長(zhǎng)度 ) mmltop 1056? 下固定端到螺母間 距離 (臨界長(zhǎng)度 ) mmldown 1086? 設(shè)計(jì)后絲杠總長(zhǎng) mmlall 1280? 最大行程 mml 1250? 支承方式為兩端固定 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 定位精度： 由表得，有效行程內(nèi)目標(biāo)行程公差 meP ?47? ，行程變動(dòng)量 mVup ?39? 由表得，任意 300mm 行程內(nèi)行程變動(dòng)量 mV p ?23300 ? ， 2π弧度內(nèi)行程變動(dòng)量mV p ?? 82 ? 絲杠精度為 5 級(jí)，可靠性 90%。直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)一般是氣動(dòng)傳動(dòng)， 液壓傳動(dòng)以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部應(yīng)該具備 3 個(gè)自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、 和升降運(yùn)動(dòng)。然后用 Pro/e 畫(huà)出三維圖 ,用 AutoCAD 畫(huà)出二維圖（二維圖見(jiàn)附錄）。工作壽命 hLh 20220? 設(shè)計(jì)計(jì)算： 1 選擇材料和加工精度 蝸桿選用 45 鋼、蝸輪選用 ZCuAl10Fe加工精度 7 級(jí) 11?z ， 502?z 粗算傳動(dòng)效率 )%()%( ????? i? .................................（ ） 蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩 mNnPT ????? 11 ..............................................（ ） 蝸桿輸入轉(zhuǎn)矩 mNiTT L ????? ? ...................................................（ ） Hp? 蝸桿輸入功率 wnTP LL 0 ???? ......................................................（ ） 滑動(dòng)速度 smvs /? 、 2/115 mmNHbp ?? 、 ?sZ 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 72 0 0 0 0156060 ?????? nLnN 、 ?NZ ..............................................（ ） 22 /9 1 ????? ?? ..................................（ ） K 動(dòng)載荷系數(shù) ?K 、嚙合質(zhì)量系數(shù) ?K 、小時(shí)載荷率 %15?JC 、小時(shí)載荷率系數(shù) ?K 、環(huán)境溫度系數(shù) ?K 、工作情況系數(shù) ?K 由于不帶風(fēng)扇， 16?K 所以： 9 8 ???????? KKKKKKK .......................（ ） m 和 q 值 mmKTzqmHp) 15150()15150( 3 23 2223 ?????? ? .......................（ ） 取 mmqm 53 ? ， 2?m ， ?q 16 HpH dKTd ?? ?????? 1 22 ....................................（ ） 接觸強(qiáng)度足夠。 蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算：（計(jì)算部分由小組成員張益完成） （ 1）選擇軸的材料 選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理?；?180176。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率 和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為 “步距角 ”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn) 90176。這種結(jié)構(gòu) 外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。）。 （ 3） 必須考慮工作條件 對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因素。 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 4 機(jī)械手手腕部分的三維設(shè)計(jì) 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。43t a n()39。t a n( tan)~( ???? ???? ?? ?? .........（ ） 效率取為 ?? 直齒輪設(shè)計(jì) 表 直齒輪參數(shù)表 項(xiàng) 目 符號(hào) 齒輪 1 單位 單位 齒 輪 2 單位 幾何參數(shù)： 齒 數(shù) Z 20 35 法 向 模 數(shù) m n 毫米 法 向 壓 力 角 αn 20 度 有 效 齒 寬 b 12 毫米 齒 頂 高 系 數(shù) ha* 1 頂 隙 系 數(shù) c* 標(biāo) 準(zhǔn) 中 心 距 a0 毫米 中 心 距 a 42 毫米 分 度 圓 直 徑 d 30 毫米 毫米 基 圓 直 徑 d b 毫米 毫米 頂 圓 直 徑 d a 33 毫米 57 毫米 根 圓 直 徑 d f 毫米 毫米 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 齒 頂 高 h a 毫米 毫米 齒 根 高 h f 毫米 毫米 全 齒 高 h t 毫米 弧 齒 厚 S t 毫米 毫米 名 義 轉(zhuǎn) 矩 T N178。 中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 由機(jī)械手冊(cè)查表可得 牙根寬度 mmPb ???? ，基本牙高 mmPH ???? 代入以下中的公式得 pmmNbnD F ??? ??????? 24 / ...........................................（ ） bpb nbDFH ??? ????? ???? 224 1 ................................................（ ） （ 6） 橫向振動(dòng)校核 對(duì)于鋼制螺桿 m i n/71415170 2262 3216 rl dn ccc ??????? ? ...........（ ） 應(yīng)滿足轉(zhuǎn)速 m in/5 7 1 3 rnn c ?? （ 7） 效率 由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)時(shí) ~)39。 （ 4） 螺桿強(qiáng)度校核 由機(jī)械手冊(cè)查表可得，螺紋摩擦力矩 mmNFdM at ??????????? )39。 rc t a na rc t a n 2 ????? dS?? ........................................................................（ ） 由機(jī)械手冊(cè)查表可得鋼和耐磨鑄鐵的 ~?f ，取 ?f ，可得 39。 設(shè)計(jì)計(jì)算：（計(jì)算部分由小組成員張益完 成本人參與討論） （ 1） 牙型、材料和許用應(yīng)力 采用梯形單頭螺紋 螺桿材料選 45 鋼，調(diào)制處理， 2/360 mmNs ?? ，由機(jī)械手冊(cè)查表可得 許用拉應(yīng)力 2/72~1205~3 mmNsp ?? ?? .................................................................（ ） 手爪部分為輕載，螺母材料選耐磨鑄鐵。 運(yùn)行方式為電機(jī)帶動(dòng)直齒輪使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)繼而帶動(dòng)手爪接觸塊移動(dòng)，從而形成手爪的張合，當(dāng)手爪抓到零件時(shí)，電機(jī)停止，手爪形成自鎖，帶動(dòng)零件移動(dòng)。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合用于本方案。 （ 2） 移動(dòng)型 移動(dòng)型即兩手指相對(duì)支座作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 （ 2） 手指應(yīng)具有一定的張開(kāi)范圍，手指應(yīng)該具有足夠的開(kāi)閉角度（手指從張開(kāi)到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度） ? ? ，以便于抓取工件。 本章小結(jié) 本章對(duì)機(jī)械手的整體部分進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)分析，從中選擇了機(jī)械手的基本形式以及自由度，確定了本設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并給出了設(shè)計(jì)中機(jī)械手的一些技術(shù)參數(shù)。（ 2） 腕部，采用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)90176。 (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。其缺點(diǎn)是帶輪較大、安裝面積大、加速度不宜太高。（ 5）鋼帶傳動(dòng) 鋼帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是鋼帶與帶輪間接觸面積大，是無(wú)間隙傳動(dòng)、摩擦阻力大，無(wú)滑動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)行可靠、噪聲低，驅(qū)動(dòng)力矩大、壽命長(zhǎng)，鋼帶無(wú)蠕變、傳動(dòng)效率高。為保證帶和帶輪作無(wú)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)，齒形帶采用了承載后無(wú)彈性變形的高強(qiáng)力材料，無(wú)彈性滑動(dòng)，以保證節(jié)距不變。通過(guò)預(yù)緊，能消除間隙、提高傳動(dòng)剛度；進(jìn)給精度和重復(fù)定位精度高。 （ 3）螺旋傳動(dòng) 螺旋傳動(dòng)及絲杠螺母，它主要是用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變中國(guó)計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇 （ 1）齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 在機(jī)器人中常用的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有圓柱齒輪， 圓錐齒輪，諧波齒輪，擺線針輪及蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。其特點(diǎn)為：運(yùn)動(dòng)速度快，行程長(zhǎng)，定位精度高，易于維護(hù)、使用方便、節(jié)能環(huán)保。 （ 3）機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 它是由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手，是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，動(dòng)力是由工作機(jī)械提供的。但是