【正文】 d = 螺釘?shù)闹睆竭x 用 M5。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。 本章小結(jié) 本章主要內(nèi)容為腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括：腕部結(jié)構(gòu)的選取和腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 16 第 4 章 臂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)：伸縮、回轉(zhuǎn)和升降。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部應(yīng)該具備 3 個(gè)自由度才能滿(mǎn)足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動(dòng)。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。以臂部為例，一般結(jié)構(gòu)上較多采用懸臂梁形式（水平或垂直懸伸）。而且其剛度隨著臂桿的伸縮不斷變化。為提高剛度，除盡可能縮短臂桿的懸伸長(zhǎng)度外，尚應(yīng)注意以下幾方面： (1) 根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸； (2) 提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離； (3) 合理布置作用力的位置和方向； (4) 注意簡(jiǎn)化結(jié) 構(gòu)； (5) 提高配合精度。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在內(nèi)，大部分平均移動(dòng)速度為，平均回轉(zhuǎn)角速度在。減少慣量具體有 4 個(gè)途徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 三、手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活 為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。為此，必須計(jì)算使之滿(mǎn)足 不自鎖的條件 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 四、位置精度要求高 一般來(lái)說(shuō)，直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度要求較高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置精度最難控制，故精度差；在手臂上加設(shè)定位裝置和檢測(cè)結(jié)構(gòu)，能較好地控制位置精度，檢測(cè)裝置最好裝在最后的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)以減少或消除傳動(dòng)、嚙合件間的間隙。 以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考 慮這些問(wèn)題，只有這樣，才能設(shè)計(jì)出完美的、性能良好的機(jī)械手。 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 通過(guò)以上，綜合考慮，本次設(shè)計(jì)選 擇液壓缸伸縮機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng) ,水平伸縮液壓缸選用伸縮式液壓缸；豎直伸縮液壓缸選用雙作用活塞缸。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)圖。 液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式可表示為： F=(A1p1A2p2)ηm () 手臂摩 擦力的分析與計(jì)算 摩擦力的計(jì)算不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。39。 2LaFG a? ????? ????總摩 () 式中 參 與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（ N）； L手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（ m） ,參考上一節(jié)的計(jì)算； a導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（ m）； 19 當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值 與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān) ； 對(duì)于圓柱面： μ摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)： 鋼對(duì)青銅：取 μ=～ 鋼對(duì)鑄鐵：取 μ=～ 選?。?， G=500N， L==, 導(dǎo)向支撐 a 設(shè)計(jì)為 。液壓缸處密封的總摩擦阻力可 以近似為： F 摩 =65N。 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖 42 所示 20 圖 42 雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔： F1=(A1p1A2p2)ηm （ ） 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中 ： F2=(A2p1A1p2)ηm () 其中： ηm為機(jī)械效率。 () F=6210N，選擇機(jī)械效率 。 液壓缸外徑的設(shè)計(jì) ： 根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在 7mm，所以該液壓缸的外徑為60mm。對(duì)于桿長(zhǎng) L大于直徑 d 的 15 倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算： σ = F/A () 設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳鋼，故，活塞直徑 d=20mm,L=1360mm,現(xiàn)在進(jìn)行校核 ： 21 σ = F/A [σ] 結(jié)論： 活塞桿滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 取 :載荷 F=400N,懸臂 L=1730mm。 本章小結(jié) 本章設(shè)計(jì)了搬運(yùn)機(jī)器人的手臂結(jié)構(gòu)，手臂采用液壓驅(qū)動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)，對(duì)驅(qū)動(dòng)的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了計(jì)算。 22 第 5 章 機(jī)身結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)及計(jì)算 機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)越多，機(jī)身的機(jī)構(gòu)和受力情況就越復(fù)雜。 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂 1800的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。 機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手的重要組成部分。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。 (2) 回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu)。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運(yùn)動(dòng)部件較大。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)齒條齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動(dòng)。本設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和伸縮。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接，回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸體連接，由缸體帶動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 61?；剞D(zhuǎn)角度一般靠機(jī)械擋塊來(lái)決定，對(duì)于本設(shè)計(jì)就是考慮兩個(gè)葉片之間可以轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)中動(dòng)片和靜片之間可以回轉(zhuǎn) 1800。 密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)。 d為輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，設(shè) d=50mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過(guò)下列計(jì)算： D=80mm 即設(shè)計(jì)液壓缸的內(nèi)徑為 80mm， 根據(jù)表 42 選擇液壓缸的基本外徑尺寸100mm(不是最終尺寸 )，再經(jīng)過(guò)配合等條件的考慮。 24 圖 52 回轉(zhuǎn)缸的截面圖 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 手臂偏重力矩的計(jì)算 圖 53 手臂各部件重心位置圖 (1)零件重量等 現(xiàn)在對(duì)機(jī)械手手臂做粗略估算： 總共 約為 33Kg 25 (2)計(jì)算零件的 重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的距離 ρ。 (2)計(jì)算偏重力矩 MG?? 總偏 () 升降不自鎖條件分析計(jì)算 手臂在的作用下有向下的趨勢(shì)，而立柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)； 所謂的不自鎖條件為： 傾角小于或等于摩擦角 因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于 480mm。 2 LaFG a? ????? ????總摩 () 式中： ? 摩擦阻力，參考圖 63 GvF gt?? ?總慣 () G零件及工件所受的總重。因此，這里要充分考慮這個(gè)問(wèn)題。作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向全要固定。 的組合結(jié)構(gòu)。同時(shí)，也計(jì)算了伸縮 立柱不自鎖的條件 (這是機(jī)身設(shè)計(jì)中不可缺少的部分 )。 27 總 結(jié) 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力，達(dá)到了本課題研究的預(yù)期目標(biāo)，現(xiàn)總結(jié)如下 : (1) 本課題提出了焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案，解決了工業(yè)機(jī)器人的許多問(wèn)題； (2) 根據(jù)焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)了焊接機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)； (3) 根據(jù)焊接機(jī)器人的負(fù)載，進(jìn)行大臂的傳動(dòng)設(shè)計(jì)； (4) 選用適當(dāng)?shù)某叽邕M(jìn)行多手臂中各軸的校核； (5) 本焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)先進(jìn)可靠，運(yùn)行平穩(wěn)， 運(yùn)行控制穩(wěn)定可靠； (6) 本課題是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)焊接機(jī)器人手臂傳動(dòng)及其軸的校核，其傳動(dòng)系統(tǒng)稍做改進(jìn)即可滿(mǎn)足需求。老師為我論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見(jiàn)，為論文的撰寫(xiě)、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，既是對(duì)我大學(xué)所學(xué)課程的一次綜合整理，又使我對(duì)機(jī)電知識(shí)有了更深層次的理解。 同時(shí)由衷的感謝在我設(shè)計(jì)過(guò)程中，班級(jí)同學(xué)對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，有了你們的熱心解答，彌補(bǔ)了我的不足，我得以在各方面取得顯著的進(jìn)步。 29 參考文獻(xiàn) [1] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）（第 1卷） [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. 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