四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 編號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱(chēng)：講 師） （職稱(chēng)： ） 2013年 5月 25日 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 無(wú)錫 太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用、表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 無(wú)錫 太湖學(xué)院 信 機(jī) 系 機(jī)械工程及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 、 題目 四自由度棒料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 、專(zhuān)題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 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。由目前的發(fā)展?fàn)顩r看，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)它將在生產(chǎn)中扮演越來(lái)越重要的角色。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。在某些勞動(dòng)條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機(jī)械手代替人力勞動(dòng)。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(lèi)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)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 機(jī)械手類(lèi)型 四自由度圓柱坐標(biāo)型 抓取重量 2由度 4個(gè)（ 2個(gè)回轉(zhuǎn) 2個(gè)移動(dòng)） 底座 長(zhǎng) 290轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角 240 手臂升降機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 550降運(yùn)動(dòng)，升降范圍 400手臂伸縮機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 826縮運(yùn)動(dòng)，伸縮范圍 270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 180度，氣缸驅(qū)動(dòng)，行程開(kāi)關(guān)控制 1、機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)，包括型式選擇、基本參數(shù)確定、 總體布置與主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并繪制整體裝配圖。 2、機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括滾珠絲杠的選擇，諧波齒輪減速器參數(shù)的確定。 3、機(jī)械手各種電機(jī)的選擇。包括機(jī)械手手臂升降步進(jìn)電機(jī)的選擇，機(jī)械手底座回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇。 4、機(jī)械手各氣動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。 5、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 6、所有非標(biāo)零件需畫(huà)出零件圖。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班 姓名 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 簽名 系主任 簽名 2013 年 5 月 25 日買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 要 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(lèi)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)。 近十幾年來(lái)，機(jī)器人的開(kāi)發(fā)不僅越來(lái)越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。 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。而工業(yè)機(jī)器人是相對(duì)較新的電子設(shè)備，它正開(kāi)始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。 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。在某些勞動(dòng)條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機(jī)械手代替人力勞動(dòng)。 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(xiàn)方向和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。 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 2圓形棒料的搬運(yùn)。通過(guò)氣爪手指的不同選擇可滿(mǎn)足直徑小于 60棒料的搬運(yùn)。 在控制器的作用下，機(jī)械手執(zhí)行將工件從一條流水線(xiàn)拿到另一條流水線(xiàn)并把工件翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)這一簡(jiǎn)單的動(dòng)作。 關(guān)鍵詞： 四自由度；機(jī)械手；搬運(yùn)； 工業(yè)機(jī)器人 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 V in at Its In in as to of at t in so to do a of It is of at of is is 0to it in of 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . . V 目 錄 . 緒論 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 業(yè)機(jī)器人的技術(shù)與發(fā)展 . 1 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 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 計(jì)要求 . 3 械手的組成 . 3 方案的擬定 . 4 器人的工作空間 . 4 械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 5 械手驅(qū)動(dòng)器 . 5 械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu) . 5 3 機(jī) 械手的傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 7 珠絲杠的選擇 . 7 波齒輪減速器參數(shù)的確定 . 8 4 機(jī)械手的各電機(jī)選擇 . 12 械手手臂升降步進(jìn)點(diǎn)擊的選擇 . 12 械手底座回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 . 14 5 機(jī)械手各氣動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 18 爪夾緊力的起算與氣爪的選擇 . 18 爪夾緊力的要求 . 18 徑的確定 . 19 程的確定 . 20 缸的動(dòng)速度 . 20 動(dòng)氣缸的選擇 . 21 臂伸縮氣缸的選擇 . 22 6 機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)置 . 26 械手控制器的選擇 . 26 械手控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及對(duì)控制功能的基本要求 . 26 制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) . 27 7 手臂驗(yàn)算與機(jī)械手參數(shù) .未定義書(shū)簽。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 臂平衡的驗(yàn)算 . 29 械手參數(shù) . 30 8 結(jié)論與展望 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 論 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 足之處及未來(lái)展望 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 致 謝 . 32 參考文獻(xiàn) . 33 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 業(yè)機(jī)器人的技術(shù)與發(fā)展 機(jī)器人（又稱(chēng)機(jī)械手，機(jī)械人，英文名稱(chēng)： 在人類(lèi)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。隨著近代的工業(yè)革命，機(jī)器產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展成為近代工業(yè)的主要支柱。 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)。但近十幾年來(lái)，機(jī)器人的開(kāi)發(fā)不僅越來(lái)越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領(lǐng)域，應(yīng)用的范疇十分廣闊。 工業(yè)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化高技術(shù)產(chǎn)品。在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，它對(duì)于提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，改善工人勞動(dòng)條件的作用日見(jiàn)顯著。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)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動(dòng)作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動(dòng)化程度 高的自動(dòng)操作機(jī)械 。 主要用于加工自動(dòng)線(xiàn)和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。 工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作 。 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。它的控制方式比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用在線(xiàn)編程，即通過(guò)示教存貯信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī) 構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。 第二代工業(yè)機(jī)器人是帶感覺(jué)的機(jī)器人。它具有尋力覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等進(jìn)行反饋的能力。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。 第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。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?chē)沫h(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)。并且能跟蹤工作對(duì)象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。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。 世界上工業(yè)機(jī)器人萌芽 于 50 年代的美國(guó)，經(jīng)過(guò) 40 多年的發(fā)展，已被不斷地應(yīng)用于人類(lèi)社會(huì)很多領(lǐng)域，正如計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣，機(jī)器人技術(shù)正在日益改變著我們的生產(chǎn)方式。 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， 1992、 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。與全球機(jī)器人市場(chǎng)一樣，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)也逐漸活躍， 1997 年上半年，我國(guó)從事機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)的單買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 位已達(dá) 200 家，研制生產(chǎn)的各類(lèi)工業(yè)機(jī)器人約有 410 臺(tái)， 其中已用于生產(chǎn)的約占 3/4。目前全國(guó)約有機(jī)器人用戶(hù) 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(lèi)機(jī)器人占 2/3 以上，并每年以 100 150 臺(tái)的速度增加。 從機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展來(lái)看，在很多方面工業(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)器人將來(lái)必定有廣闊的發(fā)展前景。 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 2圓形棒料的搬運(yùn)。 本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手有四個(gè)自由度，由底座的旋轉(zhuǎn)，手臂的升降 ，手臂的伸縮，手爪的旋轉(zhuǎn)組成。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。通過(guò)氣爪手指的不同選擇可滿(mǎn)足小于直徑 60棒料的搬運(yùn)。 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)。通過(guò)對(duì)機(jī)械手的相應(yīng)控制還可實(shí)現(xiàn)對(duì)棒料的排列。 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。由目前的發(fā)展?fàn)顩r看，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)它將在生產(chǎn)中扮演越來(lái)越重要的角色。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。在某些勞動(dòng)條件極其惡劣的條件下，工人難以用手工工作，可用本機(jī)械手代替人力勞動(dòng)。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(lèi)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)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 2 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) 計(jì)要求 要求：本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生掌握機(jī)器人或工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及工作原理，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升、下移、左移、右移抓緊和放松等多個(gè)自由度，完成一四自由度搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)，要求所設(shè)計(jì)機(jī)器人能抓取一定質(zhì)量的工件并到達(dá)規(guī)定的地點(diǎn)。 械手的組成 圖 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。 機(jī)械系統(tǒng)： 行系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人完成抓取工件，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)所必需的機(jī)械部件，它包括氣爪、手臂升降、手臂伸縮、底座旋轉(zhuǎn)。 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。本設(shè)計(jì)選用機(jī)械傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 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)。 機(jī) 械 手 機(jī) 械 系 統(tǒng) 控 制 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 氣爪旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 伸縮機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu) 底座 電器混合驅(qū)動(dòng) 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 方案的擬定 由設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的作用：自動(dòng)線(xiàn)上有，兩條輸送帶，設(shè)計(jì)機(jī)械手將一棒料工件從 A 帶送到 B 帶并將棒料翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。 確定為四自由度的機(jī)械手。其中 2 個(gè)為旋轉(zhuǎn)， 2 個(gè)為平移。 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。這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開(kāi)的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定機(jī)械手，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和諧波齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；利用另一 臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)；考慮到本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手工作范圍不大，故利用氣缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)；末端夾持器則選用氣爪來(lái)做夾持器，用小型氣缸驅(qū)動(dòng)夾緊。氣爪的旋轉(zhuǎn)則由與氣爪連接的擺動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)。 其外觀與工作移動(dòng)方位如圖 2 器人外形圖 器人的工作空間 本機(jī)械手底座采用圓柱坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)，其工作空間是一個(gè)具有一定角度的繞機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軸的扇形體立體空間。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)。 下圖 2述了本機(jī)械手的工作空間，是頂視圖。高度即為手臂可升降的高度。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 圖 作空間圖 械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 械手驅(qū)動(dòng)器 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ,它們常和執(zhí)行器聯(lián)成一體 ,驅(qū)動(dòng)臂，桿和載荷完成指定的運(yùn)動(dòng)。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。本設(shè)計(jì)中底座的旋轉(zhuǎn)與 手臂升降都是采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器（在第 5 章計(jì)算說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的選擇），而手臂的伸縮則選用七缸作為驅(qū)動(dòng)器。氣爪的翻轉(zhuǎn)是通過(guò)擺動(dòng)氣缸來(lái)作為驅(qū)動(dòng)器。 10 械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 手臂的升降是步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與絲桿連接。手臂上安裝絲桿螺母副，從而驅(qū)動(dòng)手臂的升降。 手臂的伸縮是通過(guò)氣缸桿直接連接裝有擺動(dòng)氣缸的擺動(dòng)氣缸安裝板，從而實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)的。 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。 5如下圖 爪連接示圖 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 底座的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)接諧波齒輪直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī) 座轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 5如下圖 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 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 2 表 2機(jī)械手參數(shù)表 機(jī)械手類(lèi)型 四自由度圓柱坐標(biāo)型 抓取重量 2由度 4 個(gè)（ 2 個(gè)回轉(zhuǎn) 2 個(gè)移動(dòng)） 底座 長(zhǎng) 290轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角 240，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 制 手臂升降機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 550升降運(yùn)動(dòng)，升降范圍 400進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 制 手臂伸縮機(jī)構(gòu) 長(zhǎng) 826縮運(yùn)動(dòng)，伸縮范圍 270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 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 3 機(jī)械手的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 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 25F 245m 。絲桿選為有效行程 450 由前電機(jī)選擇的計(jì)算絲桿轉(zhuǎn)速 , 設(shè)計(jì)使用壽命取 L=27 106r ，工作溫度低于 100 ，可靠度 95%，精度為 3 級(jí)精度。 1 計(jì)算工作載荷： 中： K 顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，設(shè)計(jì)取為 F = 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： 12 查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)式 2 式中： L 工作壽命，單位為 106r，本設(shè)計(jì)取為 27 106r 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，無(wú)沖擊取 ，本設(shè)計(jì)取 m 滾珠絲桿工作載荷（ N）； 把以上數(shù)據(jù)代入 得： 5 82 9 C 選擇滾珠絲桿副的型號(hào) C= ，查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 2用漢江機(jī)床廠 滾珠絲杠，系列代號(hào)為 12其中 7747 0D= 25 螺桿不長(zhǎng)， 變形量不大無(wú)需驗(yàn)算。 效率計(jì)算 螺旋導(dǎo)程角 = 357 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 效率的計(jì)算公式： ) 12 查機(jī)電綜合 設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)式 2 式中： 絲桿螺旋導(dǎo)程角有前計(jì)算的 753 摩擦角絲桿副摩擦系數(shù)為 ，其摩擦角為 01 把以上數(shù)據(jù)代入) 得： %959 5 1753t a n ( 753t a n 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)。諧波齒輪減速傳動(dòng)裝置明顯的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于機(jī)器人和其它機(jī)電一體化機(jī)械 設(shè)備中。 本設(shè)計(jì)的底座旋轉(zhuǎn)采用諧波齒輪減速器傳動(dòng)。 諧波齒輪采用帶杯形柔輪的諧波傳動(dòng)組合件。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。 諧波齒輪的設(shè)計(jì)基本參數(shù)如下： 傳動(dòng)比： 100 柔輪變形波數(shù)： U=2 ； 柔輪齒數(shù)： 2 0 01 0 02i ； 剛輪齒數(shù)： 2 0 222 0 0 模數(shù)： ； 柔輪臂厚： ； 尺寬： ； 其中，柔輪與柔輪的嚙合參數(shù)經(jīng)計(jì)算分別確定如下： 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 全齒高： R ； ； 分度圓直徑： ； ； 齒頂圓直徑： ； ； 齒根圓直徑： ； ； 齒形角： 20R ； 20c ； 變位系數(shù)： X ； X ； 柔輪與剛輪均采用漸開(kāi)線(xiàn)齒形，波發(fā)生器采用控制式發(fā)生器，其中長(zhǎng)軸 2a=短軸 2b=并且采用具有 23 個(gè)直徑為 珠的薄臂軸承。 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(xiàn)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。輪齒工作表面的耐磨損能力可由下式計(jì)算： 7 2000pR n h b Z式中： T 作用在柔輪上的轉(zhuǎn)矩（ mN ），由前計(jì)算取得 柔輪分度圓直徑，本設(shè)計(jì)中取為 80 最大嚙入深度，近似取 （ m，本設(shè)計(jì)中取 1 . 4 0 . 4 0 . 5 6nh m m ； b 齒寬（ 設(shè)計(jì)中取為 b=20 當(dāng)量于沿齒廓工作段全嚙合的工作齒數(shù) ，一般可取 Z ； K 載荷系數(shù)，取 ，設(shè)計(jì)中取為 K= P 齒寬許用比壓 ，對(duì)于無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的調(diào)質(zhì)柔輪，取 P =8 所以，代入vn 000 得： 2 0 0 0 2 1 . 58 0 0 . 5 6 2 0 1 50 . 4 4 6 4 M P 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 因 滿(mǎn)足 ，所以符合耐磨性要求 。 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(chēng)變化的，而切應(yīng)力則呈脈動(dòng)變化，若以 , 分別表示正應(yīng)力和切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力。 11 （ 1）正應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力分別為： 0, （ 2）由變形和外載荷所引起的切應(yīng)力分別為： 125 則，切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力為： )( 以上式中： T 柔輪工作轉(zhuǎn)矩（ mN ），由前計(jì)算取為： T=2 mN ； 1h 柔輪齒根處的臂厚（ 設(shè)計(jì)中取為： 1h = 計(jì)算平均直徑（ 設(shè)計(jì)中為： ； E 彈性模量（ ，設(shè)計(jì)中為 E =206000 ； 變形量（ Rc ，本設(shè)計(jì)中為 =80= 將具體數(shù)據(jù)代分別代入上式中得： 323220 . 8 2 0 6 1 0 0 . 63 . 5 5 5 6 . 1 0 3 ( )7 9 . 100 . 8 2 0 6 1 0 0 . 60 . 5 7 . 9 0 2 ( )7 9 . 12 0 0 0 20 . 3 3 9 ( )7 9 . 1 0 . 60 . 5 ( ) 0 . 5 ( 7 . 9 0 2 0 . 3 3 9 ) 4 . 1 2 1 ( )m y 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 柔輪工作條件較惡劣，為使柔輪在額定載荷下不產(chǎn)生塑性變形和疲勞破壞，并考慮加工工藝較高的要求，決定選用 30為柔輪材料。 30力學(xué)性能如下： 6 1 1 0 0 , 9 0 0b a s M P ，球化處理后硬度為 4 ， 且，取： 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 ( ) 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 3 . 5 2 92 . 5 5 6 . 1 0 3275 2 3 . 3 80 . 2 2 . 2 5 4 . 8 0 1 0 . 2 4 . 8 0 1 柔輪的安全系數(shù)：4 8 222 此數(shù)值大于許用安全系數(shù) 柔輪強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 4 機(jī)械手的各電機(jī)選擇 進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)，是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線(xiàn)位移的執(zhí)行電機(jī)。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)。故本機(jī)械手選用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都是步進(jìn)電機(jī)。 械手手臂升降步進(jìn)點(diǎn)擊的選擇 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。 初選步進(jìn)電機(jī) 75 0038 由前計(jì)算絲桿導(dǎo) 程為 本設(shè)計(jì)機(jī)械手手臂升降速度選定為 5 所以絲桿轉(zhuǎn)速： m i 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩： 式中： 機(jī)械手手臂升降相對(duì)絲桿的回轉(zhuǎn)力矩 ； 機(jī)械手手臂升降相對(duì)絲桿的摩擦阻力矩 ； 機(jī)械手手臂升降在停止（制動(dòng)）過(guò)程中相對(duì)與絲桿的慣性力矩 ； 其中： 式中： 手臂升降啟動(dòng)或制動(dòng)過(guò)程中角速度的變化量，也就是工作的角速度： 23 4 9 . 9 8 ( / m i n ) 3 4 9 . 9 8 3 6 . 6 4 9 ( / )60r r a d s ； t 手臂升降啟動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間：本設(shè)計(jì)取為 ）（ ； 0J 手臂升降時(shí)各部件對(duì)回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2 其中： o 式中： 絲桿對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2 其中： 437 . 8 1 0 L 式中： 絲桿的公稱(chēng)直徑由前計(jì)算得 ）（ D 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 L 絲桿的長(zhǎng)度本設(shè)計(jì)取為 0.6(m) 代入得： ）（ 234 1 3 J 升降電機(jī)與絲桿間的聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ）（ 2s J 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) (軟件版 )； 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ）（ 2d 0 1 7 6 J 查機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 2； 代入得：2 0 0 3 3 50 . 0 0 0 1