【正文】 ] （mm）液壓缸外徑40 5063809010011012514015016018020020鋼5060769510812113316814618019421924545鋼50607695108121133168146180194219245設(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表41設(shè)缸體內(nèi)徑R=40mm，外徑根據(jù)表42選擇80mm，這個(gè)是液壓缸壁最小厚度，考慮到實(shí)際裝配問題后，其外徑為100mm；動(dòng)片寬度b=66mm,輸出軸r=。危險(xiǎn)截面的面積： ()所以: 螺釘材料選擇Q235， (n=～）螺釘?shù)闹睆剑? （）=螺釘?shù)闹睆竭x用M10。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ()或 ()帶入有關(guān)數(shù)據(jù)得：螺釘材料選擇Q235，則（n=～）螺釘?shù)闹睆剑?螺釘?shù)闹睆竭x用M10。首先，根據(jù)腕部設(shè)計(jì)的基本要求選擇與本次設(shè)計(jì)相符合的腕部結(jié)構(gòu)；然后，按照給定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；最后，確定了腕部回轉(zhuǎn)所需的回轉(zhuǎn)力矩、選用回轉(zhuǎn)缸以及選取各關(guān)鍵部位螺栓的計(jì)算。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。本章敘述手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)設(shè)置在機(jī)身處，將在下一章祥述。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較多。 臂部設(shè)計(jì)的基本要求臂部設(shè)計(jì)首先要實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)，為此，需要滿足下列各項(xiàng)基本要求： 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕對(duì)于機(jī)械手臂部或機(jī)身的承載能力，通常取決于其剛度。顯然伸縮臂桿的懸伸長(zhǎng)度愈大，則剛度愈差。對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)性能、位置精度和負(fù)荷能力影響很大。（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[8]：（1）減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金材料；（2）減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸；（3） 減少回轉(zhuǎn)半徑ρ，再安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作；(4）在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)緩沖裝置。對(duì)于懸臂式的機(jī)械手，其傳動(dòng)件、導(dǎo)向件和定位件布置合理，使手臂運(yùn)動(dòng)盡可能平衡，以減少對(duì)升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死（自鎖現(xiàn)象）。 位置精度要求高一般來說，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： () 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。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算： 手臂慣性力的計(jì)算本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)是V=83mm/s；假定：在計(jì)算慣性力的時(shí)候,設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)速度； () 密封裝置的摩擦阻力不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用O型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10Mpa。經(jīng)過以上分析計(jì)算最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力： 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=，根據(jù)表31選擇液壓缸的工作壓力P=2MPa。液壓缸的有效面積：故有： （無桿腔） () （有桿腔）[7] ()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80mm。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： ()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：結(jié)論：活塞桿滿足強(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。第6章 機(jī)身結(jié)構(gòu)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。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)是通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)來實(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)和升降。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)見圖61。回轉(zhuǎn)角度一般靠機(jī)械擋塊來決定，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。若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為，則： ()式中： ——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。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)。（2）回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為8Mpa。最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖62所示，內(nèi)徑為150mm，外徑為230mm，輸出軸徑為50mm。=1720mm=6mm= ()=1500mm所以，回轉(zhuǎn)半徑。 手臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 ()式中：摩擦阻力，參考圖63 ()G零件及工件所受的總重。因此，這里要充分考慮這個(gè)問題。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。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)雙向推力球軸承[20]的組合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以承受雙向軸向載荷。同時(shí)，也計(jì)算了升降立柱不自鎖的條件(這是機(jī)身設(shè)計(jì)中不可缺少的部分)。第7章 搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基本概述。，變換后的坐標(biāo)為由下式計(jì)算： () () ()式中：—坐標(biāo)系的原點(diǎn)在坐標(biāo)系OXYZ中的坐標(biāo)；—坐標(biāo)系的軸對(duì)坐標(biāo)系OXYZ的3個(gè)方向余弦；—坐標(biāo)系的軸對(duì)坐標(biāo)系OXYZ的3個(gè)方向余弦；—坐標(biāo)系的軸對(duì)坐標(biāo)系OXYZ的3個(gè)方向余弦。機(jī)器人最后一個(gè)構(gòu)件（手部）有2個(gè)自由度用來確定其位置，其余3個(gè)自由度用來確定其方向。 ()①連桿的幾何參數(shù)；②關(guān)節(jié)變量角:的起始線為的延長(zhǎng)線，終止線為的平行線；③偏置量。03000120176。00 1040176。07001（3） 求兩連桿間的位姿矩陣：(4) 求機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方程： （）把表71中的數(shù)據(jù)代入（）式，最后求出所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。通常，用以描述空間任一點(diǎn)的位置，可以采用直角坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系或圓柱坐標(biāo)系。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖73[9]。相比之下，圓柱坐標(biāo)式的機(jī)械手，本體占據(jù)的空間較小而動(dòng)作范圍較大，同時(shí)具有直觀性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，常用于搬運(yùn)和測(cè)量工件，將軸類零件插入縱向較深的孔中之類的作業(yè)。圓柱坐標(biāo)式搬運(yùn)機(jī)器人的動(dòng)作范圍簡(jiǎn)圖如圖74所示圖73搬運(yùn)機(jī)器人動(dòng)作范圍示意圖 本章小結(jié)本章主要內(nèi)容為搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，給出了建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的詳細(xì)過程，得出本次設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。第8章 總 結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析”，本課題要求根據(jù)參數(shù)要求，設(shè)計(jì)一種搬運(yùn)機(jī)器人。 技術(shù)要求a)、根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，確定傳動(dòng)及執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。c)、建立執(zhí)行系統(tǒng)輸入、輸出之間的位移、速度和加速度關(guān)系，并編程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，繪制一個(gè)工作周期內(nèi)各關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度線圖。e)、繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。通過詳細(xì)了解搬運(yùn)機(jī)器人在工業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了具體的搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人各部分的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)以及包括：機(jī)器人的手部、腕部、臂部、腰部在內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過液壓缸的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的實(shí)際作業(yè)。通過三個(gè)星期的深入學(xué)習(xí)，搜集了一大堆與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，在劉老師的指導(dǎo)下，摒棄了一些無關(guān)緊要的內(nèi)容，保留了有參考價(jià)值的資料作為備用。在這一過程中我了解到了搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并分析了不同的傳動(dòng)方案之間的優(yōu)缺點(diǎn)為下一步總體方案的確定打下了基礎(chǔ)。 計(jì)算根據(jù)所給的原始數(shù)據(jù)大致想清楚了自己設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)，即確定了搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)的總體方案，隨后進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)計(jì)算。b)、手部、腕部及臂部的設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)原始數(shù)據(jù)中夾持工件的重量200N，首先計(jì)算手部所需的夾持力，然后根據(jù)該夾持力計(jì)算所需的液壓缸直徑選取手部液壓缸。臂部分為水平方向的伸縮臂和豎直方向的伸縮臂；水平方向的伸縮臂選取伸縮式液壓缸作為其驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源，豎直方向的伸縮臂選擇雙作用單活塞液壓缸作為其驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源。最后，根據(jù)總體尺寸繪制出搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡路線圖。 設(shè)計(jì)感想在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。此次論文的完成既為大學(xué)四年劃上了一個(gè)完美的句號(hào)。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。圖81三維實(shí)體造型致 謝感謝劉慶運(yùn)老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給我的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我