【正文】 m 由于本機(jī)械手是一個(gè)不規(guī)則，不均勻的回轉(zhuǎn)體所以算得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量并不一定 十分準(zhǔn)確。 m(Kgf 電機(jī)參數(shù)表 41 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角 /（176。 機(jī)械手手臂升降步進(jìn)電機(jī)的選擇 機(jī)械手手臂升降用步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)絲桿傳動(dòng)來(lái)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(duì)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： 1 1 0 0 , 9 0 0b a s aM P M P???? ，球化處理后硬度為 24~26HRC ， 且，?。? 110 . 4 5 0 . 4 5 1 1 0 0 4 9 5 ( )0 . 2 5 0 . 2 5 1 1 0 0 2 7 5 ( )ba MPMP??????? ? ? ?? ? ? ? 柔輪正應(yīng)力安全系數(shù)和切應(yīng)力安全系數(shù)分別為： 11495 275 aamn kn k???????????? ? ??? ? ?? ? ? ? 柔輪的安全系數(shù)： 2 2 2 23 . 5 2 9 2 3 . 3 8 3 . 4 8 93 . 5 2 9 2 3 . 3 8nnn nn?????? ? ??? 此數(shù)值大于許用安全系數(shù) ，則柔輪強(qiáng)度滿足要求。 柔輪強(qiáng)度計(jì)算： 諧波齒輪工作時(shí)，柔輪筒體處于變應(yīng)力狀態(tài)，其正應(yīng)力基本上 是對(duì)稱變化的，而切應(yīng)力則呈脈動(dòng)變化，若以 , , ,a m a m? ? ? ? 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)均很多，兩齒形曲線半徑之差很小，所以輪齒工作時(shí)很接近面接觸，則輪齒工作表面的磨損可由齒面的比壓 P 來(lái)控制。它是由三個(gè)基本構(gòu)件構(gòu)成的，帶凸緣的環(huán)形剛輪，杯形的柔輪和柔性軸承、橢圓盤(pán)構(gòu)成的波發(fā)生器。 本設(shè)計(jì)的底座旋轉(zhuǎn)采用諧波齒輪減速器傳動(dòng)。tan 3 57 10? ?? ??= =95% 諧波齒輪減速器 參數(shù)的確定 一般一級(jí)諧波齒輪減速比可以在 50～ 500 之間，諧波齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件少，重量輕，運(yùn)動(dòng)誤差小，無(wú)沖擊，齒的磨損小，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)平穩(wěn)。39。57′ ? —— 摩擦角絲桿副摩擦系數(shù)為 f=~，其摩擦角為 ? = 39。 效率計(jì)算 螺旋導(dǎo)程角 γ = arctan 0ndP? = arctan 625?? = 3186。 計(jì)算工作載荷： Fc = K mF 式中： K—— 顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，設(shè)計(jì)取為 Fc = K mF = ? 245 = 294 N 最大動(dòng)負(fù)載 C的計(jì)算 最大動(dòng)負(fù)載 C的計(jì)算公式： 3 mmC Lf F? 查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)式 214 得 式中： L—— 工作壽命，單位為 106r，本設(shè)計(jì)取為 27? 106r fm—— 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，無(wú)沖擊取 1~，本設(shè)計(jì)取 Fm—— 滾珠絲桿工作載荷（ N）； 把以上數(shù)據(jù) 代入 3 mmC Lf F? 得： 3 2 7 1 .2 2 9 4 1 0 5 8 .4CN? ? ? ? 選擇滾珠絲桿副的型號(hào) C= 按 aCC? ，查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 27，選用漢江機(jī)床廠 FN 型滾珠絲杠，系列代號(hào)為 FN250624。 ，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) PLC 控制 手臂升降機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 550mm，升降運(yùn)動(dòng)，升降范圍 400mm，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) PLC 控制 手臂伸縮機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 826mm，伸縮運(yùn)動(dòng)，伸縮范圍 270mm，氣缸驅(qū)動(dòng) 活塞位置控制 氣爪旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)角 180o，氣缸驅(qū)動(dòng)，行程開(kāi)關(guān)控制 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 3 機(jī)械手的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 滾珠絲杠的選擇 絲桿所受載荷主要是手臂的重力，設(shè)計(jì)的手臂質(zhì)量約為 25KG 即等效載荷 Fm = 245 N 。如下圖 25： 1—— 支座， 2—— 電機(jī)， 3—— 軸承， 4—— 帶傳動(dòng)， 5—— 殼體 6—— 位置傳感器， 7—— 柔輪， 8—— 波發(fā)生器， 9—— 剛輪 圖 25 機(jī)械手底座傳動(dòng)示圖 本設(shè)計(jì)中的四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 21。 氣爪的旋轉(zhuǎn)是擺動(dòng)氣缸通過(guò)氣爪的連接附件直接相連 接。手臂上安裝絲桿螺母副，從而驅(qū)動(dòng)手臂的升降。氣爪的翻轉(zhuǎn)是通過(guò)擺動(dòng)氣缸來(lái)作為驅(qū)動(dòng)器。常用的驅(qū)動(dòng)器 有電機(jī)、液壓和氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置，其中采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是最常用的驅(qū)動(dòng)方式，包括直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)及其步進(jìn)電機(jī)等。高度即為手臂可升降的高度。機(jī)器人具有較大的相對(duì)工作空間和絕對(duì)工作空間，所謂相對(duì)工作空間是指手腕端部可抵達(dá)的最大空間體積與機(jī)器人本體外殼體積之比，絕對(duì)工作空間是指手腕端部可抵達(dá)的最大空間體積，只要工件搬運(yùn)點(diǎn)都在此范圍內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)。氣爪的旋轉(zhuǎn)則由與氣爪連接的擺動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開(kāi)的。 在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動(dòng)是最主要的功能。 確定為四自由度的機(jī)械手。 控制系統(tǒng)： 通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 ：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力的裝置。 機(jī)器 手 的組成 圖 21 機(jī)械手的組成圖 本機(jī)械手由機(jī)械系統(tǒng) (執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) )、控制檢測(cè)系統(tǒng)組成。在社會(huì)不斷發(fā)展的今天，機(jī)器人在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，用機(jī)器的力量代替人力，而將人 類從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)是歷史發(fā)展的 趨勢(shì) 。本機(jī)械手就是基于此并為 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益， 減輕 工人勞動(dòng) 強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的。 本設(shè)計(jì)中的 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)的意義 機(jī)器人工程是近二十多年迅速發(fā)展起來(lái)的，目前已應(yīng)用與 許多生產(chǎn)領(lǐng)域 。 通過(guò)示教再現(xiàn)或程序的直接控制 可實(shí)現(xiàn)在機(jī)械手工作范圍內(nèi)把棒料從指定 點(diǎn)搬運(yùn)到另一指定點(diǎn)，并把棒料翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手是一種通用型棒料搬運(yùn)機(jī)械手。 本設(shè)計(jì)中的四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手所實(shí)現(xiàn)的功能 本設(shè)計(jì)中的四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手，主要是針對(duì)質(zhì)量少于 2KG的圓形棒料的搬運(yùn)。目前全國(guó)約有機(jī)器人用戶 500 家，擁有的工業(yè)機(jī)器人總臺(tái)數(shù)約為 1200 臺(tái)，其中從40 家外國(guó)公司進(jìn)口的各類機(jī)器人占 2/3 以上，并每年以 100～ 150 臺(tái)的速度增加。 進(jìn)入 90 年代，世界機(jī)器人工業(yè) 繼續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，每年增長(zhǎng)率保持在 10%左右，世界上已擁有機(jī)器人數(shù)量達(dá)到 70萬(wàn)臺(tái)左右， 199 1993 年世界機(jī)器人市場(chǎng)曾一度出現(xiàn)小的低谷，近年除日本外，歐美機(jī)器人市場(chǎng)也開(kāi)始復(fù)蘇，并日益興旺。這種機(jī)器人還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用。這種機(jī)器人除了具有觸覺(jué)、視覺(jué)等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識(shí)自身和周圍的環(huán)境，識(shí)別對(duì)象的有無(wú)及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識(shí)別自動(dòng)選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從 1980 年開(kāi)始進(jìn)入了實(shí)用階段，不久即將普及應(yīng)用。 第二代工業(yè)機(jī)器人是帶感覺(jué)的機(jī)器人。 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由初級(jí)到高級(jí)逐步完善，它的發(fā)展過(guò)程可分為三代： 第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。 主要用于加工自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。不少勞動(dòng)條件惡劣、生產(chǎn)要求苛刻的場(chǎng)合，工業(yè)機(jī)器人代替人力勞動(dòng)已是必然的趨勢(shì)。 工業(yè)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化高技術(shù)產(chǎn)品。 機(jī)器人的研究從一開(kāi)始就是擬人化的，所以才有機(jī)械手、機(jī)械臂的開(kāi)發(fā)與制作，也是為了以機(jī)械來(lái)代替人去做人力所無(wú)法完成的勞作或探險(xiǎn)。 Industrial robot畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 ， 2020202029， 曾華飛 指導(dǎo)教師： 俞國(guó)燕 1 緒論 工業(yè)機(jī)器人的概述與發(fā)展 機(jī)器人（又稱機(jī)械手，機(jī)械人，英文名稱： Robot），在人類科技發(fā)展史上其來(lái)有自 ，早在三國(guó)時(shí)代，諸葛亮發(fā)明的木牛流馬即是古代中國(guó)人的智能結(jié)晶。 robot。通過(guò)氣爪手指的不同選擇可滿足 直徑 小于 60mm的棒料的搬運(yùn)。 本設(shè)計(jì)為四自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)械手，其工作方向?yàn)閮蓚€(gè)直線方向和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。 本設(shè)計(jì)的機(jī)械手是基于 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益， 減輕 工人勞動(dòng) 強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的。 在工業(yè)上，自動(dòng)控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化機(jī)床控制，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，機(jī)器人等。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) The design of robot with four freedoms in mechanism transporting 學(xué)生 姓名 所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 所在班級(jí) 機(jī)制 1026 申請(qǐng)學(xué)位 工學(xué) 學(xué)士 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 副指導(dǎo)教師 職稱 答辯時(shí)間 2020 年 6 月 10 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 1961660126 課件之家的資料精心整理好資料 目 錄 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 ......................................................................................................................... IV INTRODUCTION .............................................................................................................. V 第一章 緒論 ...................................................................................................................... 1 工業(yè)機(jī)器人的概述與發(fā)展 ..................................................................................... 1 本設(shè)計(jì)中的四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手所實(shí)現(xiàn)的功能 ......................................... 2 本設(shè)計(jì)中的四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)的意義 ............................................. 2 2 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 3 設(shè)計(jì)要求 ................................................................................................................. 3 機(jī)器手的組成 ......................................................................................................... 3 總體方案擬定 ......................................................................................................... 4 機(jī)器人的工作空間 ................................................................................................. 4 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................. 5 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器 .................................................................................................. 5 機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu) .............................................................................