基于PLC調(diào)速控制系統(tǒng)研究---界面設(shè)計(jì).doc

學(xué)號(hào) 200xxxxxxx 密級(jí)_xxxxxxxxxx本科畢業(yè)論文多自由度機(jī)械手的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)院（系）名 稱：xxxxxxxxxx專 業(yè) 名 稱 ：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 生 姓 名 ：xxx指 導(dǎo) 教 師 ：xxxx 二一三年五月鄭 重 聲 明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期：摘要機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，有長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。機(jī)械手涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、自動(dòng)控制、人工智能等多個(gè)方面的學(xué)科，它代表了機(jī)電一體化的最高成就。它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備?，F(xiàn)今，機(jī)械手已經(jīng)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，特別是在裝配作業(yè)方面。本文將設(shè)計(jì)一臺(tái)六自由度的機(jī)械手，主要對機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)機(jī)械手夾持部位和大臂的傳動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要是用于教學(xué)。關(guān)鍵詞：機(jī)械手，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)，教學(xué)abstractmanipulator is the first industrial robots, as well as the first modern robot, there is long time continuous operation, high accuracy and ability to resist bad environment, it can be hard work instead of people to achieve the mechanization and automation of production.manipulator involving computer science, mechanics, electronics, automatic control, artificial intelligence, and other aspects of the discipline, it represents the highest achievement of electromechanical integration. it is one of the important production industry and the industry and service facilities, is an indispensable automation equipment of the advanced manufacturing technology. today, the manipulator has been applied to various fields, especially in the case of assembly operations.this paper will design the main structure of the six degrees freedom manipulator, the key design of manipulator clamping part and the big arm drive. the design of the manipulator is mainly used in the teaching.keywords: mechanical, structural design, transmission, teaching目 錄abstract3目 錄4第1章 緒論511機(jī)械手概述51.2機(jī)械手的組成和分類51.2.2機(jī)械手的分類81.3機(jī)械手市場前景101.4機(jī)械手的發(fā)展趨勢10第2章 機(jī)械手的總體整體設(shè)計(jì)方案132.1設(shè)計(jì)任務(wù)書132.1.1設(shè)計(jì)的目標(biāo)132.1.2技術(shù)要求132.2機(jī)械手總體設(shè)計(jì)中總體方案的論證132.3 機(jī)械手機(jī)械傳動(dòng)原理142.4整體方案設(shè)計(jì)152.41初擬設(shè)計(jì)方案152.42 最終設(shè)計(jì)效果圖162.43 機(jī)械手各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖17第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算233.1機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分計(jì)算233.2傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算253.2.1 i軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)253.2.2 ii軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)323.2.3 iii軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)37結(jié)論46參考文獻(xiàn)47致 謝48附錄49第1章 緒論11機(jī)械手概述機(jī)械手由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)械手技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。機(jī)械手是模仿人手的部分動(dòng)作，按給定程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。機(jī)械手并不是在簡單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備.在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作。適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。1.2機(jī)械手的組成和分類1.2.1 機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-2所示。圖1-2機(jī)械手的組成方框圖1. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部 、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。（1）手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指(或手爪)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、v形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力(如吸盤內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電磁力)吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁盤兩類。對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式(如澆鑄機(jī)械手的澆包部分)、托式(如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部)等型式.（2）手腕手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位(即姿勢)。（3）手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置.工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)與驅(qū)動(dòng)源(如液壓、氣壓或電機(jī)等)相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，都需要有導(dǎo)向裝置，以保證手指按正確方向運(yùn)動(dòng)。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動(dòng)部件受力狀態(tài)簡單。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有:單圓柱、雙圓柱、四圓柱和v形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。（4）立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立住通常是固定不動(dòng)的，但因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。（5）行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。（6）機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。 4.位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。1.2.2機(jī)械手的分類目前，我國對機(jī)械手尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。一般可按機(jī)械手的規(guī)格、功能、使用范圍和驅(qū)動(dòng)方式來分。1按規(guī)格（所搬運(yùn)的工件重量）分類（1）微型的搬運(yùn)重量在1kg以下。（2）小型的搬運(yùn)重量在10kg以下。（3）中型的搬運(yùn)重量在50kg以下。（4）大型的搬運(yùn)重量在500kg以下。目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手能搬運(yùn)的重量為1-30kg。最小的為0.5kg，最大的已達(dá)800kg。2按功能分類（1）簡易型工業(yè)機(jī)械手有固定程序和可變程序兩種。固定程序有凸輪轉(zhuǎn)鼓或擋塊轉(zhuǎn)鼓控制，可變程序用插銷板或轉(zhuǎn)鼓控制來給定程序。這種機(jī)械手多為氣動(dòng)或液動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。只適用于程序較簡單的點(diǎn)位控制，但作為一般單一服務(wù)的搬運(yùn)作業(yè)已足夠。所以，目前這種工業(yè)機(jī)械手?jǐn)?shù)量最多。（2）記憶再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)械手這種工業(yè)機(jī)械手有人工通過示教裝置運(yùn)動(dòng)一遍，有記憶元件（如磁盤、磁帶或存儲(chǔ)器）把程序記錄下來，以后機(jī)械手就自動(dòng)按記憶的程序重復(fù)進(jìn)行循環(huán)動(dòng)作。這是采用較多的一種，多為電液伺服驅(qū)動(dòng)。與前者相比較，有較多的自由度，能進(jìn)行程序較復(fù)雜的作業(yè)，通用性較強(qiáng)。（3）計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的工業(yè)機(jī)械手可通過更換穿孔帶或其它記憶介質(zhì)來改變工業(yè)機(jī)械手的動(dòng)作程序，還可以進(jìn)行多機(jī)控制（dnc）。計(jì)算機(jī)可以是可編程序控制器或微型計(jì)算機(jī)。（4）智能工業(yè)機(jī)械手有計(jì)算機(jī)通過各種傳感元件等進(jìn)行控制，具有視覺、熱覺、觸覺、行走機(jī)構(gòu)等。3按使用范圍分類（1）專用機(jī)械手附屬于主機(jī)的，具有固定的程序而無獨(dú)立的控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。這種機(jī)械手工作對象不變，動(dòng)作固定，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用可靠，適用于成批、大量生產(chǎn)的生產(chǎn)自動(dòng)線或?qū)C(jī)作為自動(dòng)上、下料用。（2）通用機(jī)械手具有獨(dú)立控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。通用機(jī)械手的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，使用于工件經(jīng)常變換的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。4按驅(qū)動(dòng)方式分（1）氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。（2）液壓傳動(dòng)機(jī)械手是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格，液壓油的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。（3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。（4）電力傳動(dòng)機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長，維護(hù)和使用方便1.3機(jī)械手市場前景機(jī)械手是機(jī)器人的重要組成部分，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人工業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭，進(jìn)入90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在10%左右。據(jù)聯(lián)合國頒布的最新調(diào)查顯示，2000年世界機(jī)器人工業(yè)增長率達(dá)到15%左右，一年增加了近10萬臺(tái)機(jī)器人，使世界機(jī)器人總擁有量達(dá)到75萬臺(tái)以上，世界機(jī)器人市場呈現(xiàn)出日益興旺的大好態(tài)勢，目前為止，工作在世界各領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人將突破百萬臺(tái)。1.4機(jī)械手的發(fā)展趨勢機(jī)械手在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實(shí)踐證明，它在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益，改善工人勞動(dòng)條件等方面，有著令世人矚目的作用，引起了世界各國和社會(huì)各層人士的廣泛興趣。在新的世紀(jì)，機(jī)械手行業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。從近年世界機(jī)械手產(chǎn)品看，未來機(jī)械手具有如下的發(fā)展趨勢：1重復(fù)高精度精度是指機(jī)械手達(dá)到指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)次數(shù)多，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個(gè)機(jī)械手定位不夠精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差，這個(gè)誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)械手來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。2模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手動(dòng)作自如。模塊化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。3節(jié)能化為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。4機(jī)電一體化由“可編程控制器傳感器液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件，使液壓技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”；節(jié)省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而plc的輸出功率在增大，由plc直接控制線圈變得越來越可能。國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指內(nèi)的敏感元件來控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小。總之，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。目前，機(jī)械手不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)，如采礦、冶金、石油、化學(xué)、船舶等領(lǐng)域，同時(shí)也已開始擴(kuò)大到核能、航空、航天、醫(yī)藥、生化等高科技領(lǐng)域以及家庭清潔、醫(yī)療康復(fù)等服務(wù)業(yè)領(lǐng)域中。第2章 機(jī)械手的總體整體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1.1設(shè)計(jì)的目標(biāo)使機(jī)械手能夠在一定范圍內(nèi)某一位置w1抓取物體，并在另一任意位置w2放下該物體。2.1.2技術(shù)要求名稱技術(shù)參數(shù)結(jié)構(gòu)形式關(guān)節(jié)式自由度數(shù)6軀干旋轉(zhuǎn)0360大臂轉(zhuǎn)動(dòng)-180+180小臂轉(zhuǎn)動(dòng)-90+90手腕上下擺動(dòng)-90+90手腕左右旋轉(zhuǎn)0360總體定位精度2mm手爪最大張開距離100mm手爪加緊方式旋轉(zhuǎn)變直線運(yùn)動(dòng)2.2機(jī)械手總體設(shè)計(jì)中總體方案的論證1.確定負(fù)載目前，國內(nèi)外使用的機(jī)械手中，負(fù)載能力的范圍很大，最小的額定負(fù)載在5n以下，最大可達(dá)9000n。負(fù)載大小的確定主要是考慮沿機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)方向作用于機(jī)械接口處的力和扭矩。其中應(yīng)包括機(jī)器人末端執(zhí)行器的重量、抓取工件或作業(yè)對象的重量和規(guī)定速度和加速度條件下，產(chǎn)生的慣性力等。由本次設(shè)計(jì)給的設(shè)計(jì)參數(shù)手爪最大張開距離為100mm，可初估本次設(shè)計(jì)機(jī)械手屬于小型機(jī)械手。2.工作范圍機(jī)械手的工作范圍是根據(jù)其作業(yè)過程中操作范圍和運(yùn)動(dòng)軌跡來確定，用工作空間來表示的。工作空間的形狀和尺寸則影響機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)坐標(biāo)形式、自由度數(shù)和操作機(jī)各手臂關(guān)節(jié)軸線的長度和各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)角的大小及變動(dòng)范圍的選擇。3.驅(qū)動(dòng)方式由于伺服電機(jī)具有控制性能好，控制靈活性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制，對環(huán)境沒有影響，體積小，效率高，適用于運(yùn)動(dòng)控制要求嚴(yán)格的中、小型機(jī)器人等特點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)采用了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)4.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械手傳動(dòng)裝置中應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和體積小，在傳動(dòng)鏈中要考慮采用消除間隙措施，以提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)和位置控制精度。機(jī)械手常采用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)和鋼帶傳動(dòng)等，由于齒輪傳動(dòng)具有效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)選用齒輪傳動(dòng)。5.運(yùn)動(dòng)速度在機(jī)械手手臂的各個(gè)動(dòng)作的最大行程確定后，按照循環(huán)時(shí)間安排確定每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間，就能進(jìn)一步確定各動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)速度，用m/s或（）/s表示，各動(dòng)作的時(shí)間分配要考慮多方面的因素，例如總的循環(huán)時(shí)間的長短，各動(dòng)作之間順序是依序進(jìn)行還是同時(shí)進(jìn)行等。應(yīng)試做各動(dòng)作時(shí)間的分配方案表，進(jìn)行比較，分配動(dòng)作時(shí)間除考慮工藝動(dòng)作的要求外，還應(yīng)考慮慣性和行程的大小，驅(qū)動(dòng)和控制方式、定位方式和精度等要求。2.3 機(jī)械手機(jī)械傳動(dòng)原理本課題設(shè)計(jì)的是一種小型機(jī)械手。該機(jī)器人為平面多關(guān)節(jié)型，具有六個(gè)自由度。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此控制簡單，編程操作方便。機(jī)身采用薄壁整體鑄件，這樣可以使結(jié)構(gòu)輕巧，使用靈活。內(nèi)部鑄件既作為內(nèi)部齒輪安裝殼體與軸的支撐座，又作為承力骨架，這樣不僅節(jié)省材料，減少加工量，又使整體減少質(zhì)量。為了保證較高的傳動(dòng)精度和較好的加工工藝性，其傳動(dòng)均采用齒輪傳動(dòng)。2.4整體方案設(shè)計(jì)2.41初擬設(shè)計(jì)方案 如圖2-1所示，為初擬機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖圖2-1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖2.42 最終設(shè)計(jì)效果圖 如圖2-2所示，為多自由度機(jī)械手虛擬樣機(jī)最終效果圖。圖 2-2 機(jī)械手效果圖2.43 機(jī)械手各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖1.手爪1-軸f1 2-平鍵 3-蝸輪 4-聯(lián)軸器 5-電機(jī)支架 6-電機(jī) 7-擋板j3 8-齒條j1 9-夾具jz 10-齒輪z17m1.5 11-夾具jy 12-支架j2 13-手腕f1 14-端蓋et 15-軸承6202 16-蝸桿 17 手腕f2圖2-3機(jī)械手手爪結(jié)構(gòu)圖2.手腕1- 手腕e2 2-軸e1 3-軸承6202 4-平鍵 5-蝸輪 6-軸套et1 7-電機(jī)支架 8-電機(jī) 9-聯(lián)軸器 10-手腕e1 11-蝸桿 12-端蓋et 圖2-4 機(jī)械手手腕結(jié)構(gòu)圖3小臂1-小臂d2 2-軸承6202 3-軸套d1t1 4-連接臂d-e1 5-軸套d1t2 6-連接臂d-e27-端蓋et 8-蝸桿 9-蝸輪 10-小臂d1 11-聯(lián)軸器 12-電機(jī)支架 13-電機(jī)圖2-5 機(jī)械手小臂結(jié)構(gòu)圖4.大臂1-電機(jī) 2-電機(jī)支架 3-大臂c2 4-軸承6202 5-軸套c1t2 6-連接臂c-d 7-軸套c1t18-軸c1 9-齒輪z128m1 10-大臂c1 11-軸c2 12-齒輪z100m1 13-齒輪z20m114-軸套c2t 15-聯(lián)軸器圖2-6 機(jī)械手大臂結(jié)構(gòu)圖5底座1-底座b2 2-電機(jī) 3-電磁制動(dòng)閥 4-聯(lián)軸器 5-軸套a1t2 6-軸承6200 7-軸套a0t 8-軸a0 9-齒輪z105m0.5 10-齒輪z35m0.5 11-齒輪z33m0.8 12-軸a1 13-軸承6200 14-底座b1 15-軸套a1t1 16-軸承6202 17-軸套a2t1 18-軸a2 19-齒輪z132m0.8 20-軸承6204 21-軸a3 22-齒輪z128m1 23-軸套a3t24-軸套a2t2 25-齒輪z32m1圖2-7機(jī)械手底座b（大臂傳動(dòng)）結(jié)構(gòu)圖 1-底座ax 2-齒輪z132m0.8 3-齒輪z32m1 4-軸a2 5-軸套a2t2 6-軸承6202 7-軸套a3t 8-軸承6204 9-軸a3 10-齒輪z128m1 11-齒輪z33m0.8 12-軸ma 13-軸套a0t 14-軸套a2t1 15-底座ag 16-底座as 17-底座bb 18-電機(jī)19-聯(lián)軸器 20-電機(jī)支架圖2-8機(jī)械手底座a結(jié)構(gòu)圖第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分計(jì)算機(jī)械手大臂傳動(dòng)原理如下圖所示圖3-1 機(jī)械手大臂傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖圖3-2 機(jī)械手大臂傳動(dòng)最終效果圖3.1.1大臂的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于系統(tǒng)的整體性能主要取決于機(jī)座及大臂部分的驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)能力，因此必須對其進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。下面是大臂傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。1.選擇電動(dòng)機(jī)由大臂及機(jī)器人的大概尺寸和本體質(zhì)量15kg，初步估計(jì)大臂及小臂、手腕及爪的總質(zhì)量m=10kg，質(zhì)心離轉(zhuǎn)動(dòng)軸距離l為400mm，故大臂轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩大臂的轉(zhuǎn)動(dòng)速度初步設(shè)定為為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率, 為一對圓柱齒輪的傳動(dòng)效率, 為一對滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率,為大臂的總傳動(dòng)效率,故初步選定電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)矩2.計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比(1) 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比(2) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比為關(guān)節(jié)2中錐齒輪的傳動(dòng)比,為大臂中第一對圓柱齒輪的傳動(dòng)比, 為大臂中第二對圓柱齒輪的傳動(dòng)比.為大臂中第三對圓柱齒輪的傳動(dòng)比。為使齒輪外廓尺寸不致過大 取傳動(dòng)比分配3.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)(1)各軸轉(zhuǎn)速i 軸 ii 軸 iii 軸 大臂輸出轉(zhuǎn)速 (2) 各軸功率i軸ii軸iii軸3.2傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 i軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì) 51 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）機(jī)械手為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（gb 1009588）。（3）材料選擇由文獻(xiàn)5選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240hbs，大齒輪材料為45鋼（表面正火），硬度為200hbs，二者材料硬度相差40hbs。（4）由于是半開式軟齒面齒輪傳動(dòng)，選小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算(1)確定式中各項(xiàng)數(shù)值1）因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)2）小齒輪傳遞的扭矩3）由表10-7,選取4）由表10-6,查得 5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。預(yù)設(shè)工作壽命20年，每年300天，每天4小時(shí)。7)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式10-20得（2）計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑。代入中較小的值。2)計(jì)算圓周速度。3）計(jì)算齒寬b。4）計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù)齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度、由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；直齒輪，；由表10-2查得使用系數(shù)；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對支承非對稱布置，由， 查圖10-13得；故載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。7）計(jì)算模數(shù)。3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)；。3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，得4）計(jì)算載荷系數(shù)k。5)查取齒形系數(shù)。由表10-5查得 ；。6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得；。7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.436并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=0.5mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑,算出小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)。4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒輪寬度取，。圖3-2 i軸小齒輪工程圖圖3-3 i軸大齒輪工程圖3.2.2 ii軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）選用7級(jí)精度（gb 1009588）。（3）材料選擇由表10-1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240hbs，大齒輪材料為45鋼（表面正火），硬度為200hbs，二者材料硬度相差40hbs。（4）由于是半開式軟齒面齒輪傳動(dòng)，選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算（1）確定式中各項(xiàng)數(shù)值1）因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)。2）小齒輪傳遞的扭矩。3）由表10-7,選取。4）由表10-6,查得。5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)（允許點(diǎn)蝕）；。8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式10-20得（2）計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑。代入中較小的值。2)計(jì)算圓周速度。3）計(jì)算齒寬b。4）計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度、由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；直齒輪，；由表10-2查得使用系數(shù)；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對支承非對稱布置，由查圖10-13得；故載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。7）計(jì)算模數(shù)。3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)；。3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，得4）計(jì)算載荷系數(shù)k。5)查取齒形系數(shù)。由表10-5查得 ；。6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得；。7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算取m=0.8mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑,算出小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)。4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪寬度取，。圖3-4 ii軸小齒輪工程圖圖3-5 ii軸大齒輪工程圖3.2.3 iii軸齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）選用7級(jí)精度（gb 1009588）。（3）材料選擇由表10-1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240hbs，大齒輪材料為45鋼（表面正火），硬度為200hbs，二者材料硬度相差40hbs。（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算（1）確定式中各項(xiàng)數(shù)值1）因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)。2）小齒輪傳遞的扭矩。3）由表10-7,選取。4）由表10-6,查得。5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)（允許點(diǎn)蝕）；。8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式10-20得（2）計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑。代入中較小的值。2)計(jì)算圓周速度。3）計(jì)算齒寬b。4）計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度、由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；直齒輪，；由表10-2查得使用系數(shù)；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對支承非對稱布置，由，查圖10-13得；故載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。7）計(jì)算模數(shù)。3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)；。3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，得4）計(jì)算載荷系數(shù)k。5)查取齒形系數(shù)。由表10-5查得 ；。6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得；。7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.896并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑,算出小齒輪的齒數(shù)大齒輪齒數(shù)。4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪寬度取，。圖3-6 iii軸小齒輪工程圖圖3-7 iii軸大齒輪工程圖3.3機(jī)械手爪的設(shè)計(jì)由于任務(wù)書要求手爪采用旋轉(zhuǎn)變直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合機(jī)械手的手爪傳動(dòng)形式，本次采用齒輪齒條式手爪加緊裝置。齒輪齒條式加緊裝置的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)械手的夾具運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槠叫幸苿?dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線。這樣可以提高機(jī)械手的精度。其結(jié)構(gòu)如下圖3-8所示。1-擋板； 2-支架； 3-齒輪； 4-齒條； 5-夾具圖3-8 齒輪齒條式機(jī)械手爪裝配圖3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1.為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械手大臂有360旋轉(zhuǎn)，故而大臂在底座支架的一側(cè)。這樣就會(huì)使得底座受力不均勻，從而對底座的旋轉(zhuǎn)軸及其連接在軸上的軸承的受力相對增大。 為了解決這個(gè)問題，本次設(shè)計(jì)把底座設(shè)計(jì)成圓形，底座的旋轉(zhuǎn)軸在底座中心，底座外圍有一個(gè)半圓的槽，與底座轉(zhuǎn)軸連接的部件也有一個(gè)半圓槽，并且與底座相互配作，形成一個(gè)圓槽，中間可以放入滾珠，從而減小底座轉(zhuǎn)軸的彎矩。其裝配結(jié)構(gòu)如下圖3-9所示。1-基座上部； 2- 滾珠 3.基座中部圖3-9 基座部分裝配圖2. 為了保證手臂操作過程中安全可靠，本次機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)加入的斷電位置保護(hù)。具體方案為1） 由于底座是在xoy平面旋轉(zhuǎn)，當(dāng)斷電時(shí)，機(jī)械手就會(huì)自然停下，而且底座的傳動(dòng)比為16，且所選電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，故按一般傳動(dòng)來設(shè)計(jì)。2） 機(jī)械手大臂是在xoz平面180轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)斷電時(shí)，由于機(jī)械手臂自身重力與工件重力影響，機(jī)械手可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械手大臂的自鎖，在機(jī)械手大臂的傳動(dòng)軸上裝有一個(gè)電磁制動(dòng)閥。當(dāng)切斷電源時(shí)，機(jī)械手大臂產(chǎn)生制動(dòng)，使手臂保持原有姿態(tài)，電磁制動(dòng)閥原理如下圖所示。當(dāng)手臂電源被切斷時(shí)，彈簧1把活動(dòng)壓塊緊壓錐形塊4 ，而錐形塊4與軸5是固定的。由于摩擦，軸5被鎖住。當(dāng)手臂電源接通時(shí)，電磁鐵8通電產(chǎn)生磁力，把活動(dòng)壓塊6吸向電磁鐵，即與錐形塊4脫開，軸5便能自由轉(zhuǎn)動(dòng)1-彈簧；2-支柱；3-螺母；4-錐形快；5-軸；6-活動(dòng)壓塊；7-定位快；8-電磁閥；9-電機(jī)支撐件；10-電動(dòng)機(jī)圖 310 電磁制動(dòng)閥工作原理圖。3） 小臂的處理方式與大臂一樣。4） 機(jī)械手手腕的運(yùn)動(dòng)范圍為在xoz平面上下180擺動(dòng)，在yoz平面180轉(zhuǎn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)斷電自鎖，其傳動(dòng)方式采用蝸輪蝸桿的形式，采用該形式的好處是蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比較大，而且有很好的自鎖能力，