畢業(yè)設(shè)計(jì)-三自由度平面坐標(biāo)機(jī)器人設(shè)計(jì)(參考版)
2024-12-08 09:58本頁(yè)面
【正文】 在此，也一并對(duì)他們的熱心幫助表示感謝！ 參考文獻(xiàn) ［ 1］王曉莉，機(jī)械制圖 北京，科學(xué)出版社 2021 ［ 2］邱士安，機(jī)電一體化技術(shù) 西安，西安電子科技大學(xué)出版社 ［ 3］李華，機(jī)械制造技術(shù) 北京，高等教育出版社 ［ 4］倪兆榮，張?；I，機(jī)械工程材料 北京，科學(xué)出版社 2021 ［ 5］唐劍兵，機(jī)械基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 重慶，重慶大學(xué)出版社 ［ 6］鄭向華，唐劍兵，機(jī)械基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)重慶，重慶大學(xué)出版社 ［ 7］楊好學(xué)，互換性與技術(shù)測(cè)量 西安，西安電子科技大學(xué)出版社 ［ 8］王淑英，電氣控制與 PLC應(yīng)用 北京，機(jī)械工業(yè)出版社 ［ 9］張繼和等，電機(jī)控制與供電基礎(chǔ) 成都，西南交通大學(xué)出版社 。在這難忘的三個(gè)多月中，沒有他們的支持，我的設(shè)計(jì)不可能這樣順利的完成。所有這些都將成為我們以后繼續(xù)學(xué)習(xí)的榜樣。他給予了我們充分的指導(dǎo)，并且還培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題的能力。 古人說，千里之行始于足下，一分耕耘一分收獲，我堅(jiān)信，付出的努力總會(huì)有回報(bào)，以后我會(huì)做的更好！ 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作是在李老師的耐心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的?？梢哉f，最后的成果里傾注了我的精力與心血。誠(chéng)然，我的設(shè)計(jì)中可能還存在種種問題，但我相信：我已經(jīng)傾盡了自己的最大努力，而這次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就像是里程碑一樣，必將見證我今后的不斷成長(zhǎng)和進(jìn)步！ 在計(jì)算校核時(shí)，為了弄清一個(gè)陌生的知識(shí)點(diǎn)，上網(wǎng)搜索、查詢手冊(cè)、求助老師，真是做到了多管齊下。這一切，使我真正體會(huì)到： 端正的設(shè)計(jì)態(tài)度和良好的合作意識(shí)是所有設(shè)計(jì)人員所必成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 須具備的素質(zhì)。 設(shè)計(jì)開始時(shí)，由于缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，加之對(duì)各方面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不甚了解，我的設(shè)計(jì)曾一度停滯不前。 同時(shí)，我對(duì)于 AutoCAD 軟件的使用，也在這段時(shí) 間里有了質(zhì)的飛躍。 使我真正感受到儀器設(shè)計(jì)在各業(yè)中的廣泛應(yīng)用。各自由度自成體系，又能協(xié)調(diào)的組織在一起，其各個(gè)部分連接處線條分明、直觀性好，其各個(gè)部件可以分別拆卸，快速更換，方便維修。 經(jīng)綜合考慮，確定采用電力驅(qū)動(dòng)形式，具有手部的上下左右前后三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，級(jí)夾子的松放，使整體的結(jié)構(gòu)小型化， 2．機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研制。cm2 轉(zhuǎn)矩系數(shù) Nm 瞬間最大轉(zhuǎn)矩 N 根據(jù)與絲桿的裝配關(guān)系及尺寸，對(duì)照下表查找是合適軸承大?。? 由以上對(duì)照表，我選擇 軸承代號(hào) 6002 的深溝球軸承 基本數(shù)據(jù)如下： 基本參數(shù)（尺寸）： d=15mm D=32mm B=9 a= 安裝尺寸 (mm)： da= Da= ras= 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，通常對(duì)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求有： 1）．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高； 2）．反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比要大，能夠進(jìn)行頻繁地起、制動(dòng)，正、反轉(zhuǎn)切換； 3）．驅(qū)動(dòng)盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要?。? 4）． 安全可靠； 5）．操作和維護(hù)方便； 6）．對(duì)環(huán)境無(wú)污染，噪聲要??； 7）．經(jīng)濟(jì)上合理，尤其要盡量減少占地面積。例 如既有徑向又有軸向聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球和外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時(shí)還存在軸或殼體變形大及安裝對(duì)中性差，可選用推力調(diào)心滾子軸承；③軸承工作轉(zhuǎn)速；④旋轉(zhuǎn)精度；⑤軸承的剛性；⑥軸向游動(dòng)。為了提高導(dǎo)軌表面硬度，采用表明淬火工藝，表面硬度可達(dá) 55HRC，導(dǎo)軌的耐磨性可提高 1~3 倍。本設(shè)計(jì)導(dǎo)軌材料應(yīng)選用 HT200，它具有較好的耐磨性，灰鑄鐵密度為ρ =。在此我們選擇滑動(dòng)圓柱形導(dǎo)軌。重復(fù)精度被控制在在 20m? 內(nèi)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。因而，最終確定所選外螺紋各技術(shù)數(shù)據(jù)如下： 公稱直徑 mm? ，中徑 2 mm? ( 2 m ax mm? ，2 min mm? )，小徑 1 mm? ，螺距 4P mm? ，螺旋升角 43。 因此，由螺桿傳動(dòng) 造成的重復(fù)精度 39。 顯然，有螺桿最大工作長(zhǎng)度 螺紋部分長(zhǎng)度 工作行程 +螺母高度 工作行程 +旋合長(zhǎng)度， 即 g g xL L L H L L?? ? ? ? ? 螺桿失穩(wěn)時(shí)的臨界軸向載荷 4 2 62 / 10acF m d L N? ? ?。 （ 5）剛度校核 在長(zhǎng)度為 1m的螺紋上，因軸向載荷 aF 和轉(zhuǎn)矩 T 作用而產(chǎn)生的螺距累計(jì)變化量 262 2 424 16( ) 1 0 1 7 . 6 1aF TP md E G d????? ? ? ? 查表 1【 1】 可知， 67[ ] [ ]? ? ??? ，精度等級(jí)合格。 （ 4）驅(qū)動(dòng)力矩 T 、傳動(dòng)效率 ? 及自鎖性校核 對(duì)于單線螺桿， 4hP P mm?? 。顯然，有 []pp? 成立，合格。 這里初步確定螺紋材料為 45 號(hào)鋼，為兼顧螺紋的硬度和韌性要求，進(jìn)行比表面淬火處理，保證 HRC 在 40～ 50。根據(jù)力的合成原理，得 / ta n 879arF F N??? （ 3）耐磨性校核 因?yàn)槟p的速度與螺紋工作表面大小有直接關(guān)系，所以為了提高螺旋傳動(dòng)壽命，必須限制螺紋工作表面壓強(qiáng)，即：22 0 .7 8 5aFP NP mmd h H? ??? 這里，取梯形螺紋螺紋工作高度 2h P mm??。 （ 2）軸向力 aF 的確定 根據(jù)要求，載重 kg? 。 查表 【 1】 ，鋼的摩擦系數(shù) ??? ，因而 a r c ta n 5 55c os 2v?? ???。 （ 1）螺旋升角 ? 及誘導(dǎo)摩擦角?? 2ta n / 707 7Pd????，得 4339。因此，滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的校核通常包括耐磨性、剛度、穩(wěn)定性及強(qiáng)度等方面。由 GB/，對(duì)于 h7 的梯形外螺紋，中徑的極限尺寸 2 m ax mm? ， 2 min mm? 。根據(jù) GB/T ?？紤]傳動(dòng)工作臺(tái)的技術(shù)要求和安裝限制，選取公差等級(jí)為 h7 級(jí)的基軸制配合。 、熱處理及精度 所有軸的制造材料均為 45 號(hào)鋼。只要給主動(dòng)件一個(gè)較小的轉(zhuǎn)矩，從動(dòng)件即能獲得較大的轉(zhuǎn)矩。因?yàn)槁菥嘁话愫苄?，所以在轉(zhuǎn)角很大的情況下，能獲得很小的直線位移量，可大大縮短機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈，故裝置結(jié)構(gòu)緊湊。 參照設(shè)計(jì)要求發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)螺旋和滾動(dòng)螺旋均可滿足要求，擬選定滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)方式。 根據(jù)對(duì) 機(jī)器人 的工藝過程及控制要求分析，機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖所示： 以下是機(jī)械手的視圖表示： 原點(diǎn) 下降 抓緊 X,Y,Z 方向的運(yùn)動(dòng) 放松 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 主視圖 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 左視圖 俯視圖 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 三視圖 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 傳動(dòng)絲桿的設(shè)計(jì) 滑動(dòng)螺旋的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便；②易于實(shí)現(xiàn)逆行程自鎖，工作安全可靠；③摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低；④容易磨損，軸向剛度較差。 經(jīng)上述分析此三自由度機(jī)器人 X,Y,Z 方向驅(qū)動(dòng)及機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。功率 /質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較大 結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。 成都工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10
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