【正文】 是由機械手和與之對應(yīng)的安裝平臺組成的。除了工業(yè)機械手水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的特種機械手也有了長足的進展。傳感器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大大的提高了機械手的作業(yè)性能和對環(huán)境的適應(yīng)性。微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機械手的可靠性有了很大的提高。羅斯該機器人可用于清理雷場和移動機器人操作機械手設(shè)計與分析處理炸藥等危險物品。車上裝有活動操作臂，有 6 個自由度，固定在機器人車的旋轉(zhuǎn)塔上。操作臂頂端裝有夾爪，夾緊力可達 30kg，能把物體提升至 高。操作手完成整個操作過程必須借助 1 臺黑白或彩色電視顯示器，顯示車上 3 個攝像機獲得的監(jiān)視駕駛、操作臂控制和夾爪操作的圖像。 我國的機械手研究與開發(fā)工作 起步較早，曾經(jīng)有過一些成果，但在產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用上，一直步履維艱。但是，我國的機械手技術(shù)及其應(yīng)用程度和發(fā)達國家相比還有很大的差距，如 :可靠性低于國外產(chǎn)品 。在應(yīng)用規(guī)模上遠遠趕不上發(fā)達國家。 2 機械手的基本要求 及相關(guān)參數(shù)計算 對機器人整體的設(shè)計要求 對機器使用方面的要求：事先預(yù)定的功能是設(shè)計的基本要求，好的使用性能指標是設(shè)計的主要目標；另外，操作使用方便，工作安全可靠、體積小、重量輕、效率高、外表美觀、噪音低等往往是機械設(shè)計說要求的。 零件的基本要求及參數(shù) 機械零件是機械手的基本構(gòu)成，對機械手設(shè)計的最終都是通過零 件的設(shè)計來實現(xiàn)的，所以設(shè)計零件時應(yīng)滿足的要求是從機械手功能要求引申出來的，也是從機器人的經(jīng)濟性能和技術(shù)性能來考慮的。 要盡量的降低零件的設(shè)計制造成本，這要求從零件的設(shè)計制造等多方面加以考慮，設(shè)計時合理的選擇零件的材料和毛坯的形式，設(shè)計簡單合理的零件結(jié)構(gòu)，合理 的設(shè)定零件的共差等級以及認真考慮零件加工工藝性，另外要盡量考慮選用標準話、通用化和系列化的零部件。 下表是機械手的相關(guān)參數(shù)： 表 機械手的基本參數(shù) Table parameters of the manipulator 定 位 精 度 177。180176。60176。60176。180176。有的機器手才有多種驅(qū)動方式并存，機體采用哪一種方式要根據(jù)工業(yè)要求和機器手具體特點而 定，比較各種機器手的特點，選擇合適的驅(qū)動方式。 電機驅(qū)動可以避免電能變換為壓力能的中間環(huán)節(jié)，效率比液壓能和氣壓能都高，電動系統(tǒng)將電動機、測速機、編碼器、減速器組成一次加工的殼體中，使得整個電機系統(tǒng)體積小， 通用性和穩(wěn)定性得到提高，另外電動機根據(jù)電機的距離算出發(fā)出的脈沖數(shù)，并將脈沖數(shù)輸入計算機，達到非常高的位置準確度，這都是電機驅(qū)動的優(yōu)點；相對的液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動的系統(tǒng)繁瑣，維護復(fù)雜液壓氣壓的系統(tǒng)體積比較大，對于移動機器人來說都是無法實現(xiàn)的問題，對于移動機器人的機械手的位置精度要求，液壓、氣壓系統(tǒng)則無法實現(xiàn)。 傳動方式 傳動裝置是一種能將能量傳遞和兼有其他作用的裝置，他的主要作用是能量的傳遞，和分配，運動形式的轉(zhuǎn)化，運動速度的改變；傳動一般分為 兩種形式：一種是機械能不發(fā)生變化的傳動 — 機械傳動，第二種是電能轉(zhuǎn)化為其他形式地傳動 — 電傳動。 齒輪傳動 齒輪傳動是機械傳動中應(yīng)用最為廣泛的一類傳動，常用的漸開線齒輪傳動具有以下一些主要特點 : 傳動效率高，在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率是最高的。結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣使用條件下，齒輪傳動所需要空間尺寸 ,比帶傳動和鏈傳動小得多 。 齒輪傳動的主要缺點有 :對齒輪制造、安裝要求高 。通常的齒輪傳動為閉式傳動，需要良好的維護保養(yǎng)，因此齒輪傳動成本和費用高 。 蝸桿傳動 蝸桿傳動是一種空間齒輪傳動，能實現(xiàn)交錯角為 90 度的兩軸間動力和運動傳遞。 蝸桿傳動的主要缺點是 :齒面摩擦力大，發(fā)熱量高，傳動效率低。 機械手結(jié)構(gòu) 本文設(shè)計的機械手具有 5 個自由度，在性能指標中已經(jīng)提出。 機械手手部 (末端執(zhí)行器 )結(jié)構(gòu)形式多樣，但總的設(shè)計都有如下幾點基本要 求 : （ 1） 有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力，手指握力 (夾緊力 )大小要適宜，力量過大則動力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟，甚至?xí)p壞抓取物體 。在確定握力是，除考慮抓取物體重量外，還應(yīng)考慮傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證夾持安全可靠。 （ 3） 保證抓取物體在手指內(nèi)的夾持精度，應(yīng)保證每個被抓取的物體，在手指內(nèi)都有準確的 相對位置。 手腕部件設(shè)置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運動的基礎(chǔ)上進一步改變或調(diào)整手部在空間的位置，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強。繞 Y 軸轉(zhuǎn)動稱為上下擺動 。有的甚至是沿 Y 軸或 Z 軸的橫向移動。 本文設(shè)計的機械手腕部結(jié)構(gòu)，具有一個擺動的自由度，擺 動范圍為 0~90 度，傳動方式選擇圓錐齒輪傳動，電機置于機械臂內(nèi)與腕部傳動軸垂直。兩自由度手腕足以滿足各種工作情況的需要。它的作用是支承腕部和手部，并帶動它們做空間運動。如果改變手部的姿態(tài)(方位 )，則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。設(shè)計基本要求 : 本 文設(shè)計的機械手臂殼體采用鑄鋁加工而成，其中方形截面為機械手大臂與小臂的殼體，圓形截面為小臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的殼體。機械手表面還裝有緩沖墊，當(dāng)驅(qū)動裝置出現(xiàn)故障或供電電池耗盡時，可以起到緩沖作用，避免手臂沖擊造成損壞。小臂與大臂的關(guān)節(jié)使用圓錐齒輪傳動，電動機置于大臂殼體內(nèi)。機械零件常用材料有黑色金屬、有色金屬、非金屬材料和各種復(fù)合材料等。 使用要求， 零件的受載情況和工作狀況 。零件的重要程度等。靜應(yīng)力下工作的零件，應(yīng)力分布均勻的 (拉伸、壓縮、剪切 )，應(yīng)選用組織均勻，屈服極限較高的材料 。在變應(yīng)力下工作的零件，應(yīng)選用疲勞強 度較高的材料。若零件尺寸取決于剛度，則應(yīng)選用彈性模量較大的材料。截面積相同、改變零件的形狀與結(jié)構(gòu)可使剛度有較大的提高。在腐蝕介質(zhì)中工作的零件應(yīng)選用耐腐蝕材料等。在機械手中各傳動件是 關(guān)鍵性零件，有各關(guān)節(jié)傳動軸和齒輪系，它們的強度、剛度等機械性能直接影響機械手的工作質(zhì)量。碳素鋼對應(yīng)力集中的敏感性較低，還可通過熱處理改善其綜合性能，價格也比合金鋼低廉，因此應(yīng)用較為廣泛，常用 45 號鋼。因此，在傳遞大動力，并要求移動機器人操作機械手設(shè)計與分析減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。因此，用令金鋼代替碳素鋼并不能提 高軸的剛度。 齒輪系 齒輪的主要失效形式有輪齒折斷、齒面疲勞點蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性變形。為此，對齒輪材料性能的基本要求為齒面要硬，齒芯要韌。鍛鋼可制成軟齒面和硬齒面兩種聲輪。如需要完整說明書和 設(shè)計 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 由《機械設(shè)計》 [2]設(shè)計計算公進行試算，即 3 211 ][ ???????????? HEdtt ZuuTKd ? （ 11 ） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （ 1） 試選載荷系數(shù) Kt＝ （ 2） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1 ??? TT （ 12） （ 3） 由《機械設(shè)計》 [2]查得材料的彈性影響系數(shù) ?EZ （ 4）由《機械設(shè)計》 [3]按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 a1lim MP600?H? 。 （ 7） 由《機械設(shè)計》 [4]選取齒寬系數(shù) d? = （ 8） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) 1?S ,由 《 機械設(shè)計》 得 ? ? a1l i m1l i m1 MP5401 ???? SK HHH ?? (14) ? ? a2l i m22 ???? SK HHNH ?? 計算 （ 1）試算小齒輪分度圓直徑 td1 ，代入 ][ H? 中較小的值 : 2 21 3311 1 . 3 3 2 0 4 . 2 1 8 9 . 82 . 3 2 2 . 3 2 1 2 . 8 3 m m[ ] 0 . 5 3 . 2 5 2 5 . 5t Et dHKT Zud u ????? ??? ? ? ? ? ? ??? ??????? （ 15） （ 2） 計算圓周速度 V： 11 3 . 1 4 1 2 . 8 3 1 4 4 0 0 . 8 9 m /s6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnV ? ??? ? ??? （ 16） （ 3）計算齒寬 b： 1 1 2 . 8 3 1 2 . 8 3 m m adHbd? ? ? ? ? ? （ 17） （ 4）計算齒寬與齒高之比 hb/ 模數(shù)： 11/ / 21 m mttm d z? ? ? （ 18） 齒高： 2 .2 5 2 .2 5 0 .6 1 1 .3 7 m mthm? ? ? ? （ 19） / 4 5 .3 5 / 3 .6 5 1 2 .4 2 m mbh ?? （ 20） （ 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=,8 級精度，由 《機械設(shè)計》 [3] 查得動載系數(shù) Kv=，直齒輪，假設(shè)N/mm100/ ?bFK ta ,由 《機械設(shè)計》 [2]查得 ?? ?? FH KK ，由 《機械設(shè)計》 查得使用系數(shù)1?AK 。 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2 380MPaFE? ? 。 （ 3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=,由 《機械設(shè)計》 [2]得： ? ?1F? = 11 0 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 7 M Pa1 . 4F N F EK S? ??? （ 26） 2][ F? ＝ 22 0 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 6 M Pa1 . 4F N F EK S? ??? （ 4）計算載荷系數(shù) 1 1 . 1 2 1 . 2 1 . 3 6 7 1 . 8 3 7A V F FK K K K K??? ? ? ? ? ? ? ? ?； （ 5）查取齒形系數(shù) 由 《機械設(shè)計》 [3]， 查得 122 .7 2, 2 .5 5F a F aYY?? ； （ 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由 《機械設(shè)計》 [3]查得 。 （ 8）設(shè)計計算 4322 1 . 8 1 4 9 . 9 4 8 1 0 0 . 0 1 6 4 4 0 . 8 1 5 m m1 2 4m ? ? ?? ? ?? （ 28） 對比計算結(jié)果由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可 取由彎曲強度算得的模數(shù) ，并就近圓整為標準值 m＝ 1，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 1 mm? 算出小齒輪的齒數(shù) 11d / m 1 7 .6 2 5 / 0 .8 2 5 2 2Z ? ＝ ＝ （ 29） 小齒輪的齒數(shù) 21 2 2 3 .2ZZ??u＝ ＝ 71 取 Z2＝ 71 （ 30） 幾何尺寸計算 計算分度圓直徑 11222 2 1 2 2 m m7 1 1 7 1 m md Z md Z m? ? ? ?? ? ? ? （ 31） 計算中心距 12( ) / 2 46 .5 m ma d d? ? ? （ 32） 計算齒輪寬度 尺寬系數(shù)為 d? 為 ~,取值為 ?d? 。 （ 1）由計算可的軸的最小直徑為 30mm,故軸段 I 的直徑為 1 30mmd ? 。 （ 2）軸段 II 采用鍵定位，其尺寸為 14 m m 8m mbl? ? ??，由于軸 段 II 僅僅是用鍵來定位的，所以軸段 II 的長度與鍵的寬度和高度有關(guān)， 考慮到齒輪輪轂的寬度及軸向定位要求等， 223 2 m m , 3 0 m mdl??。 （ 4）軸段 IV 的左端是由推力球軸承 51405 固定，為了是軸的受力均勻和穩(wěn)定，故設(shè)計軸段 IV并用支承環(huán)進行固定，通過查機械設(shè)計手冊第三卷，根據(jù)選定的推力球軸承的支承環(huán) 的高度為 9mm，并且選定軸 IV的直徑 4 34mmd ? ，為了使軸承緊密的固定在軸上，軸段 IV 的長度選為 4 112mml ? 。 軸上零件的周向定位 齒輪和軸的周向 定位采用平鍵聯(lián)接。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。各軸肩處的圓角半徑為 R＝ 1mm。 水平面彎矩： ? ?111 1 5 8 1 . 1 3 5 0 N m m 7 8 . 3 N m ,5 0 1 5 8 1 . 1 3 1 3 0 2 1 0 5 . 2 6 8 0 N m m 3 5 . 1 8 N mCADA RXR X W X?