【正文】 致 謝 在此衷心感謝學(xué)校、學(xué)院各位老師4年來給我的教育和培養(yǎng)，特別要感謝XX老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予的諸多指導(dǎo)。有很多東西還要慢慢學(xué)習(xí)。 不足之處及未來展望 在設(shè)計(jì)過程中，我經(jīng)常遇到各種各樣的問題。也使我學(xué)會怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會如何與同學(xué)共同討論問題。 機(jī)械手參數(shù)氣爪夾力為 表 71 機(jī)械手的最終運(yùn)動設(shè)計(jì)參數(shù)：機(jī)械手機(jī)構(gòu) 工作范圍 工作速度底座 轉(zhuǎn)動角度 2400 轉(zhuǎn)動速度 10/minr伸縮手臂 伸縮距離 300mm 伸縮速度 80mm/s手臂升降 升降距離 320mm 升降速度 35mm/s氣爪擺動 擺動角度 1800 轉(zhuǎn)動速度 30/inr表 72 機(jī)械手工作精度：機(jī)械手機(jī)構(gòu) 工作精度底座 伸縮手臂 手臂升降 氣爪擺動 通過擋塊定位29 / 398 結(jié)論與展望 結(jié)論 到此近 90 天的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，我大學(xué)階段的學(xué)習(xí)也將畫上句號。把以上數(shù)據(jù)代入 得:1dMLG? ???由此得手臂端蓋端與手臂工件端的合力矩為 gdM?代入得: .9..gd?，由單個螺栓承受此力矩時其受的拉力為 Fl=M/L2式中：L 2——螺栓到絲桿的力臂（m） ，本設(shè)計(jì)為 ； M——手臂端蓋端與手臂工件端的合力矩 ，由前計(jì)算得 M=?N?把以上數(shù)據(jù)代入 Fl=M/L2 得:Fl==底座選用的安裝螺栓為 M10 可得其最大工作條件下的應(yīng)力 1/FA?? 式中：A——螺栓的截面面積， ?????代入 得：1/FA?? 547./?????普通的螺栓的抗拉強(qiáng)度都大于 450 ，可見螺栓能滿足要求。手臂氣爪端對絲桿的力矩： )(zgbgGLM??式中： g——手臂工件端對絲桿的力矩（ ） ；Nm? bG——擺動氣缸的重力（N）,本設(shè)計(jì)為 ； g——工件的重力（N）, 本設(shè)計(jì)為 ； z——?dú)庾Φ闹亓Γ∟）, 本設(shè)計(jì)為 ； L——手臂氣爪端對絲桿的力矩（ m）, 本設(shè)計(jì)為 。此處對絲桿力矩較大。而底座旋轉(zhuǎn)通過帶傳動帶動底座位置傳感器，從而將位置信息傳給PLC實(shí)現(xiàn)控27 / 39制。而氣爪，伸縮氣缸則運(yùn)用其內(nèi)部的位置傳感器作為位置的控制。而氣動部分則由PLC 控制電磁筏來實(shí)現(xiàn)控制?？傑浖到y(tǒng)包括初始化電路、故障報警程序、點(diǎn)動操作程序、回原點(diǎn)程序及自動操作程序五大模塊構(gòu)成，分別解決單個問題．然后再進(jìn)行綜合。期間若按停止按鈕，要完成一個完整的動作循環(huán)才停止。1)單步操作 每按一次按鈕，機(jī)械手完成一步動作后自動停止。自動操作 包括單步操作和連續(xù)運(yùn)行兩種操作方式。手動操作 用按鈕操作對機(jī)械手的每一種運(yùn)動單獨(dú)進(jìn)行控制。所以選用點(diǎn)位控制方式。若設(shè)定的點(diǎn)足夠密，就能用點(diǎn)位控制的方法實(shí)現(xiàn)所需精度的連續(xù)軌跡運(yùn)動。2）連續(xù)軌跡控制方式（CP控制） 這種控制方式要求末端執(zhí)行器嚴(yán)格按規(guī)定的軌跡和速度在一定精度要求內(nèi)運(yùn)動，以完成作業(yè)要求，這種必須保證機(jī)器人各關(guān)節(jié)連續(xù)、同步地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)動。 1）點(diǎn)位控制方式（PTP控制） 這種控制方式考慮到末端執(zhí)行器在運(yùn)動過程中只在某些規(guī)定的點(diǎn)上進(jìn)行操作，因此只要求末端執(zhí)行器在目標(biāo)點(diǎn)處保證準(zhǔn)確的位姿以滿足作業(yè)質(zhì)量要求。在運(yùn)動中或在規(guī)定的某點(diǎn)位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作。這種多變量的控制系統(tǒng)，一般可用單片機(jī)，PLC，計(jì)算機(jī)等來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用ＰＬＣ控制。機(jī)械手的速度、電機(jī)運(yùn)行所需的脈沖數(shù)都可以根據(jù)給定的要求給予置。而采用PLC控制，則無需考慮上述問題。fGNG5f? ? 氣缸 DNG ? 用于補(bǔ)償徑向和軸向偏差的連軸節(jié) ? 用戶可以根據(jù)需要在這根軸上加打安裝孔圖 導(dǎo)向單元與氣缸連接圖6 機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)置 機(jī)械手控制器的選擇工業(yè)機(jī)械于是一種模仿人手動作．井按設(shè)定的程序軌跡和要求代替人手抓取、搬運(yùn)工件或操持工具進(jìn)行操作的機(jī)電一體化自動化裝置。所以導(dǎo)向單元的實(shí)際總負(fù)載 ==。下圖為該導(dǎo)向單元外觀圖 圖 導(dǎo)向單元下圖 為最大工作負(fù)載與導(dǎo)桿投影距離之間的關(guān)系圖23 / 39圖 負(fù)載特性圖由上圖表可查得本設(shè)計(jì)選用的 FENG32 氣缸在最大伸長距離 320mm 的情況下其最大負(fù)載為 55N。選用該氣缸的一個安裝附件，導(dǎo)向單元 FENG32320KF。該氣缸的緩沖長度為 19mm.表 53 氣缸參數(shù)最大許用工作壓力 12bar（ 160....320mm。 ⑶ 氣缸型號的選擇由以上參數(shù)的計(jì)算選費(fèi)斯托公司的 DNG32320PPVA 型氣缸本氣缸活塞安裝有傳感裝置，活塞位置可以被行程開關(guān)檢測到，從而實(shí)現(xiàn)對氣缸位置的控制。本氣缸負(fù)載較小取為 10N1F把以上數(shù)據(jù)代入 得：)(41??PF? 65/)?? =查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊氣壓傳動》表 22164 氣缸內(nèi)徑取標(biāo)準(zhǔn)為 32mm。本氣缸可實(shí)現(xiàn)擺角范圍內(nèi)無極擺角調(diào)節(jié)下圖 54 為其擺角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)示圖： 3鎖緊螺釘，用于夾緊擋塊 4供氣孔 5終端調(diào)節(jié) 6鎖緊螺釘，用于夾緊擋塊 7無極可調(diào)節(jié)擋塊圖54 擺角調(diào)節(jié)示圖表51 氣缸各部件的材料機(jī)殼，止動杠桿 陽極氧化鋁軸 鍍鎳鋼轉(zhuǎn)動葉片 GRP固定擋快/螺釘 電鍍鋼緩沖器支座 電鍍鋼擋塊螺釘 不銹鋼端蓋 GRP材料密封 聚氨酯表 52 擺動氣缸參數(shù) 手臂伸縮氣缸的選擇 ⑴ 缸徑的確定 缸徑的計(jì)算公式 )(41??PFD??結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工作壓力 緩沖角 重量32MM 葉片驅(qū)動的擺動缸 21 / 39 查《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》得式中：P—— 氣缸的工作壓力（ ）,本氣缸選為 ——?dú)飧卓偟臋C(jī)械效率，本氣缸估算為 ? D——?dú)飧椎膬?nèi)徑（m） 。轉(zhuǎn)動葉片本身不用于確定終端位置，既止動杠桿和止動裝置不能移動。2m由下圖 53 氣缸擺動的時間約需 圖 53 氣缸工作轉(zhuǎn)動慣量與擺動時間關(guān)系該氣缸是葉片驅(qū)動雙作用氣缸，在整個擺角范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無極擺角調(diào)節(jié)，終端位置可通過止動螺釘和緊固螺母調(diào)節(jié)。l l把以上數(shù)據(jù)帶入 得：）（ 2g31lRJ?? 2(0..5)? ?加在擺動氣缸工作上的轉(zhuǎn)動慣量為：由擺動氣缸工作轉(zhuǎn)動慣量)( ??????選用預(yù)選費(fèi)斯托公司的 DSM32270PPW 型氣缸。m ——工件的半徑（m） ，本設(shè)計(jì)為 =20mm。 4）安裝的氣源進(jìn)口處必須設(shè)置氣源調(diào)節(jié)裝置：過濾器減壓閥油霧器。 2）安裝前，應(yīng)在 倍工作壓力條件下進(jìn)行試驗(yàn)，不應(yīng)漏氣。節(jié)流調(diào)速的方式有：本氣缸為水平安裝采用用排氣節(jié)流； 本設(shè)計(jì)中缸體選用的是不銹鋼式，固本氣缸需要加油潤滑。 氣缸的動速度氣缸的運(yùn)動速度主要由所驅(qū)動的工作機(jī)構(gòu)的需要來決定。N?1 行程的確定 氣缸的行程就是活塞移動的距離，對外表現(xiàn)為負(fù)載移動的距離，確定此距離時要充分考慮工況情況，應(yīng)預(yù)留出一點(diǎn)行程，避免活塞桿撞壞。 R=22mm 為活塞桿推動手指的力臂。本設(shè)計(jì)工作壓力交大取為 。FS??式中： ——?dú)飧椎墓ぷ餍?，一般?之間。本設(shè)計(jì)的氣爪氣缸工作主要以拉力。氣爪拿起工件所需的力 [1]GKFL321? 式中：G——機(jī)器人的手爪抓取的工件的重力（ N） ，本設(shè)計(jì) G=； ——安全系數(shù)，一般取 ,本設(shè)計(jì)中取 =；1K0.~1?1K ——機(jī)器人的手部工作狀況系數(shù)，按 計(jì)算得 =；2 ga??22 a 為機(jī)器人手爪運(yùn)動加速度的絕對值； ——方位系數(shù)，根據(jù)機(jī)器人手爪與工件形狀選 =13K 3K把以上數(shù)據(jù)代入 得：GKFL321? = 1 ? =氣爪能拿起工件所需的夾緊力： LNF??式中： ——鋼與鋼接觸的摩擦系數(shù) =??查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(軟件版) [6]得把以上數(shù)據(jù)代入 得： LNF?17 / 39 ?氣缸的選定中，首先確定其負(fù)載的大小，負(fù)載決定了缸徑的大??；其次要確定其行程、安裝形式等。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的機(jī)械手搬運(yùn)的工件定為圓柱形的棒料。cm)kgf最高空載啟動頻 率/HZ運(yùn)行頻率/HZ轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量10 Kg）電壓/V最大靜轉(zhuǎn)矩/N? ???根據(jù)負(fù)載峰值力矩 最大靜轉(zhuǎn)矩，選用步矩角為 的步進(jìn)電機(jī) 90BF003，其最大?lp ?3靜轉(zhuǎn)矩為 ，滿足要求。,21r321,把以上數(shù)據(jù)代入得： ()gaMJNt?????.()cgaf m????A底座電機(jī)通過諧波減速器連接轉(zhuǎn)動軸，偕波減速器傳動比為 i=100。在選用電機(jī)時相應(yīng)把最大靜轉(zhuǎn)矩要求提高來選擇。cm)kgf最高空載啟動頻 率/HZ運(yùn)行頻率/HZ轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量10 Kg）電壓/V最大靜轉(zhuǎn)矩/N） ；（ srad6493m609. plcip ???WNM 上式中： ——負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速（rad/s） ，如上計(jì)算 ： ；lpW)(3lp?? ——負(fù)載峰值力矩（ ） ，如上計(jì)算：l NA）（ ?NM電動機(jī)的功率計(jì)算式： lpmP????上式中： ——計(jì)算系數(shù)，其中一般 ，本設(shè)計(jì)中?。?；?~12??13 / 39 ——絲桿傳動裝置的效率，一般取 ，本設(shè)計(jì)中取： ；? ~7????代入以上數(shù)據(jù)得： ???lpmMP? ()W?根據(jù)負(fù)載峰值力矩 最大靜轉(zhuǎn)矩，選用步矩角為 步進(jìn)電機(jī) ，其最大靜轉(zhuǎn)矩為lp ?30375BF ，滿足負(fù)載峰值力矩 最大靜轉(zhuǎn)矩的要求。 機(jī)械手手臂升降步進(jìn)點(diǎn)擊的選擇機(jī)械手手臂升降用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，通過絲桿傳動來實(shí)現(xiàn)升降。本機(jī)械手系統(tǒng)所要求的定位精度較高，而步進(jìn)電機(jī)對系統(tǒng)位置控制比較準(zhǔn)確且控制易于實(shí)現(xiàn)。30CrMnSiA 的力學(xué)性能如下： [6] ，球化處理后硬度為 ，10,90basaMP???HRC26~4且，?。? ()227b aMP?????柔輪正應(yīng)力安全系數(shù)和切應(yīng)力安全系數(shù)分別為： ..????????????柔輪的安全系數(shù)： ???此數(shù)值大于許用安全系數(shù) ，則柔輪強(qiáng)度滿足要求。?a?柔輪強(qiáng)度計(jì)算：諧波齒輪工作時，柔輪筒體處于變應(yīng)力狀態(tài)，其正應(yīng)力基本上是對稱變化的，而切應(yīng)力則呈脈動變化，若以 分別表示正應(yīng)力和切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力。諧波齒輪輪齒的耐磨計(jì)算：由于諧波齒輪的柔輪和剛輪的齒數(shù)均