機械手畢業(yè)設(shè)計5

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 機器人技術(shù)簡介[1]1</p><p

2、>　　1.2 國外工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2.1工業(yè)機器人在日本發(fā)展4</p><p>　　1.2.2工業(yè)機器人在世界其他主要國家的發(fā)展4</p><p>　　1.2.3工業(yè)機器人的發(fā)展前景5</p><p>　　1.3 我國工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀5</p><p>　　1.4

3、 設(shè)計方案[2]6</p><p>　　1.4.1 工業(yè)機器人總體設(shè)計方案6</p><p>　　1.4.2 本次設(shè)計要完成的任務(wù)7</p><p>　　第二章 夾持器的設(shè)計方案8</p><p>　　2.1 夾持器總體方案設(shè)計[3]8</p><p>　　2.1.1 設(shè)計要求：8</p>&

4、lt;p>　　2.1.2 主要數(shù)據(jù)：8</p><p>　　2.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計:8</p><p>　　2.2 選擇設(shè)計方案10</p><p>　　2.3 設(shè)計計算11</p><p>　　2.3.1 驅(qū)動力計算11</p><p>　　2.3.2 手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計12</p><

5、;p>　　2.4 液壓缸參數(shù)計算及選擇[4]12</p><p>　　2.4.1 設(shè)計要求12</p><p>　　2.4.2 設(shè)計計算12</p><p>　　2.4.3 液壓缸流量計算14</p><p>　　2.4.4 夾持器液壓缸的選用14</p><p>　　2.4.5 執(zhí)行部件的設(shè)計說明1

6、5</p><p>　　2.4.6 楔塊、滾子的設(shè)計17</p><p>　　2.4.7 彈簧17</p><p>　　第三章 電動伸縮臂18</p><p>　　3.1 電機的選擇19</p><p>　　3.2 導向桿的設(shè)計20</p><p>　　3.3 滾珠絲杠的選擇22&l

7、t;/p><p>　　3.4 變速裝置的設(shè)計[5]24</p><p>　　3.5 電機參數(shù)的選擇27</p><p>　　3.6 伸縮臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計30</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計32</p><p>　　4.1 工藝流程圖32</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)的工作原

8、理32</p><p>　　4.3 液壓系統(tǒng)的特點33</p><p>　　4.4 機械手的工作方式34</p><p>　　4.5 I/O分配圖34</p><p>　　4.6PLC的程序設(shè)計 [6]35</p><p>　　4．6.1程序的總體結(jié)構(gòu)35</p><p>　　4.

9、6.2各部分程序的設(shè)計35</p><p>　　4.6.3 程序綜合與模擬調(diào)試36</p><p><b>　　結(jié) 論40</b></p><p><b>　　參考文獻41</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p>

10、;<b>　　摘 要</b></p><p>　　工業(yè)機械手是集機械、電子、控制、計算機等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代化自動設(shè)備，它能代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作。</p><p>　　本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：伸縮臂設(shè)計、夾持器設(shè)計和PLC控制系統(tǒng)編程。在吸收有關(guān)工業(yè)機器人系統(tǒng)方面知識的基礎(chǔ)上，力求理論聯(lián)系實際。使用力矩電動機作為伸縮臂的動力源，力矩電動機最大的

11、優(yōu)點為能夠準確定位，取代了以往靠定位柱來定位的方式。夾持器采用液壓驅(qū)動連桿機構(gòu)，連桿機構(gòu)的優(yōu)點為磨損輕，加工容易?？刂撇糠植捎肍X2N-48MR PLC中的步進梯形指令來實現(xiàn)，步進梯形指令尤其適合于控制關(guān)系復雜的系統(tǒng)，而且能使編程變得更加容易。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機械手 楔塊夾持器 伸縮臂 PLC 控制系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</

12、b></p><p>　　Industrial manipulator is a collection of machinery, electronics, control, computers and other multidisciplinary integration of advanced technology in the modern automated equipment; it is a s

13、ubstitute to complete a large amount and quality of the work required. </p><p>　　The main contents of the design include: telescopic design, gripper design and PLC control system programming. In the absorpti

14、on of industrial robot systems on the basis of knowledge, seek to linking theory with reality. The innovation is to use stepper motor telescopic sources of power, stepper motor greatest advantage to be able to accurately

15、 position, which replaces the previous column positioning on the way to positioning. Gripper was in the form of hydraulic drive linkage, the advantage of </p><p>　　Keywords: manipulator telescopic linkage

16、 gripper boom PLC control system </p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 機器人技術(shù)簡介[1]</p><p>　　“機器人”一詞起源于捷克語，意為強迫勞動力或奴隸。這個詞是由劇作家 Karel Capek 引入的，他虛構(gòu)創(chuàng)作的機器人很象 Frankenstei

17、n 博士的怪物 － 由化學和生物學方法而不是機械方法創(chuàng)造的生物。但現(xiàn)在流行文化中的機械機器人和這些虛構(gòu)的生物創(chuàng)作物沒多大區(qū)別?；旧?，一個機器人包括：</p><p>　　機械設(shè)備，如可以與周圍環(huán)境進行交互的車輪平臺、手臂或其它構(gòu)造。 </p><p>　　設(shè)備上或周圍的傳感器，可以感知周圍環(huán)境并向設(shè)備提供有用的反饋。 </p><p>　　根據(jù)設(shè)備當前的情況處理傳

18、感輸入，并按照情況指示系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)動作的系統(tǒng)。 </p><p>　　在制造業(yè)領(lǐng)域，機器人的開發(fā)集中在執(zhí)行制造過程的工程機器人手臂上。在航天工業(yè)中，機器人技術(shù)集中在高度專業(yè)的一種行星漫步者上。不同于一臺高度自動化的制造業(yè)設(shè)備，行星漫步者在月亮黑暗的那一面工作 － 沒有無線電通訊 － 可能碰到意外的情況。至少，一個行星漫步者必須具備某種傳感輸入源、某種解釋該輸入的方法和修改它的行動以響應(yīng)改變著的世界的方法。此外，對

19、感知和適應(yīng)一個部分未知的環(huán)境的需求需要智能（換句話說就是人工智能）。</p><p>　　從軍事科技和空間探索到健康產(chǎn)業(yè)和商業(yè)，使用機器人的優(yōu)勢已經(jīng)被認識到了這種程度 － 它們正在成為我們集體經(jīng)驗和日常生活的一部分。</p><p>　　它們能把我們從危險和枯燥中解脫出來：</p><p>　　1、安全：機器人技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)用于處理核能和放射性化學制品的很多不同用途

20、，包括核武器、電廠、環(huán)境清潔和某些藥品的處理。 </p><p>　　2、不愉快的事：機器人執(zhí)行很多乏味、不愉快但必需的任務(wù)，如焊接和看門工作。 </p><p>　　3、重復和精度：裝配線工作已經(jīng)成為機器人技術(shù)工業(yè)的一個中流砥柱。機器人被廣泛地用于制造業(yè)，而且，在強調(diào)最小維護需求的空間探索中，使用機器人更具有吸引力。 </p><p>　　機械平臺 － 硬件基礎(chǔ)&

21、lt;/p><p>　　一個機器人包括兩個主要部分：機器人的身體和某種形式的人工智能（artificial intelligence，AI）系統(tǒng)。很多不同的身體部分都可以叫做機器人。關(guān)節(jié)手臂被用于焊接和上漆；起重機和傳送帶系統(tǒng)在工廠中運送零件；巨型機器人機器搬運礦井深處的泥土。一般說來，機器人最有趣的一個方面是它們的行為，這需要一種形式的智能。機器人最簡單的行為是移動。典型地，輪子被作為讓機器人從一點移動到下一點的基

22、本機械裝置。還需要某種力（如電力）讓輪子在命令時轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　電動機 </b></p><p>　　很多種電動機向機器人提供能源，讓它們用不同的編程動作搬運材料、零件、工具或?qū)Ｓ迷O(shè)備。電動機的效率等級表明多少消耗的電量轉(zhuǎn)化成機械能。讓我們看看現(xiàn)代機器人技術(shù)中目前被使用的一些機械設(shè)備。</p><p>　　1、直流電機

23、： 永久磁鐵，直流（Permanent-magnet，direct-current，PMDC）電機只需要兩根導線，使用固定磁鐵、電磁鐵（定子和轉(zhuǎn)子）和開關(guān)。這些組成一個換向器來通過旋轉(zhuǎn)的磁場產(chǎn)生運動。 </p><p>　　2、交流電機： 交流電機在輸入導線循環(huán)能源，連續(xù)地運動磁場。直流電機和交流電機在收到一個信號時會全速運轉(zhuǎn)。 </p><p>　　3、步進電機 ：步進電機就像沒有電刷的

24、直流或交流電機。它通過按順序（步進地）向電動機中不同的磁鐵提供能源使其運轉(zhuǎn)。步進電機設(shè)計的目的是更好的控制，它不會只在命令時旋轉(zhuǎn)，還能夠以任意的“步／每秒”（最高到它的最大速度）的速度旋轉(zhuǎn)。 </p><p>　　4、伺服電動機：伺服電動機是閉合線圈設(shè)備。在收到信號時，它可以自我調(diào)整直到與該信號匹配。伺服電動機用于無線電控制的飛機和汽車。它是有傳動裝置和反饋控制系統(tǒng)的簡單的直流電動機。 </p>&

25、lt;p><b>　　驅(qū)動機制 </b></p><p>　　1、齒輪和鏈條： 齒輪和鏈條是機械平臺，它提供了一種向另一個地方傳送轉(zhuǎn)動動作的強大而精確的途徑（可能在傳送的時候改變了動作）。兩個齒輪之間速度的改變?nèi)Q于每個齒輪上齒的數(shù)目。當加電的齒輪旋轉(zhuǎn)一周時，它根據(jù)齒輪上的齒數(shù)來拉動鏈條。 </p><p>　　2、滑輪和皮帶： 滑輪和皮帶是機器人所使用

26、的兩種另外的機械平臺，工作的方式與齒輪和鏈條一樣?；喪禽喚売邪疾鄣妮喿?，皮帶是可以放進這個凹槽的橡皮圈。 </p><p>　　3、變速箱： 變速箱運轉(zhuǎn)的原理與齒輪和鏈條一樣，不過沒有鏈條。變速箱需要更精密的公差配合，因為不是使用一條又大又松的鏈條來傳送力量，也不用調(diào)整錯位，齒輪之間直接和對方嚙合。變速箱的示例可以在汽車的傳動裝置、落地大座鐘的定時機制和打印機的送紙裝置中找到。</p><p

27、><b>　　電源</b></p><p>　　電源一般通過兩種電池提供。一次電池使用過一次就被丟棄；二次電池以一種（通常是）可逆的化學反應(yīng)工作，可以多次充電。一次電池有較高的容量和較低的自放電率。二次（可充電）電池比一次電池電量小，但可以重復充電，按化學反應(yīng)和環(huán)境的不同可以多達一千次。一般可充電電池第一次使用可以為電器或機器人提供 4 小時連續(xù)工作的能源。 </p>&

28、lt;p>　　理論上機器人可以使用幾百種不同類型和形式的電池。電池按化學反應(yīng)和規(guī)格分類，按電壓和電量分級。電池的電壓由電池的化學反應(yīng)決定，容量由化學反應(yīng)和規(guī)格兩者共同決定。</p><p><b>　　傳感器</b></p><p>　　機器人根據(jù)瞬間測量作出反應(yīng)，這需要不同種類的傳感器。 多數(shù)系統(tǒng)中對時間的感知是通過電路和編程中內(nèi)建的。要想在實際中讓這個具有生

29、產(chǎn)性，機器人必須有感知硬件和軟件，還要能快速地更新。不管傳感器硬件或軟件如何，感知和傳感器可以被當作與外部事件交互（換句話說就是外部世界）。傳感器測量世界的某個屬性。變換器（transducer）一詞經(jīng)常與傳感器一詞交替使用。交換器是傳感器的機制或元素，它將測量到的能源轉(zhuǎn)換成另一種形式的能源。傳感器接收能源并傳送一個信號到顯示器或計算機。傳感器使用變換器將輸入的信號（聲音、光線、壓力、溫度等）改變成機器人可以使用的模擬或數(shù)字形式。 &l

30、t;/p><p>　　1、邏輯傳感器： 傳感器的一個強大的抽象是邏輯傳感器，它是提供一個對象的傳感單元或模塊。它包括物理傳感器的信號處理和提取感知所需的軟件處理。 </p><p>　　2、本體感受傳感器： 本體感受是航位推測法，機器人可以測量來自本身的信號。 </p><p>　　3、接近傳感器： 接近傳感器測量環(huán)境中傳感器和對象之間相對的距離。 </p>

31、<p>　　4、紅外線（IR）傳感器： 另一種活動的接近傳感器是紅外線傳感器。它發(fā)出接近紅外線的能量并測量有沒有相當多的紅外線返回。 </p><p>　　5、碰撞和觸角傳感器： 另一類常見的機器人感知是觸覺的，或基于觸摸的，用碰撞和觸角來完成。觸角和觸須由牢固的電線構(gòu)成。碰撞傳感器通常是機器人上一個突出的環(huán)，包括兩層。 </p><p><b>　　微控制器系統(tǒng)&

32、lt;/b></p><p>　　微控制器（Microcontrollers，MCU）是機器人內(nèi)部使用的智能電子設(shè)備。它提供的功能類似于個人電腦內(nèi)部的微處理器（中央處理單元或 CPU）所執(zhí)行的功能。MCU 速度較慢，使用的內(nèi)存比 CPU 少，設(shè)計目的是現(xiàn)實世界的控制問題。CPU 和 MCU 之間的一個主要區(qū)別是運行所需的外部組件的數(shù)目。MCU 經(jīng)?？梢圆恍枰獠坎考湍苓\行，一般只需要一個外部晶體或振蕩器。

33、</p><p>　　微控制器有四個基本方面：速度、容量、存儲器和其它。速度以時鐘周期指定，通常以每秒百萬個周期（兆赫茲（Megahertz，MHz）計量。周期的使用根據(jù)不同的MCU 而不同，這影響到處理器的可用速度。容量指定 MCU 可以一步處理的信息的字節(jié)數(shù) － 它自然的信息簇。MCU 有 4 位、8 位、16 位和 32 位的，8 位的 MCU 是最常見的容量。MCU 在大多數(shù) ROM 中的計數(shù)單位是千字節(jié)

34、（KB），在 RAM 中是字節(jié)。很多 MCU 使用 Harvard 體系，程序保存在內(nèi)存的一段中（通常是內(nèi)部的或外部的SRAM）。然后這就能夠讓處理器更有效地訪問獨立的內(nèi)存。</p><p>　　R/C 伺服電動機： 用于無線電控制模型（汽車、飛機等）的伺服電動機在很多種較小的機器人中很有用，因為它緊湊而且相當便宜。伺服電動機本身有內(nèi)建的電動機、變速箱、位置反饋機制和控制電路。標準的無線電控制伺服電動機在航模、車

35、模、船模中使用，可用來制作手臂、腿和其它來回移動而不是轉(zhuǎn)圈的機械附屬肢體。 </p><p>　　仿人類系統(tǒng)（Animatronic systems） </p><p>　　仿人類系統(tǒng)是模仿人類并且看起來也象人類的機器人系統(tǒng)。android 就是人形機器人 － 換句話說，是看起來象人類的機器人。 </p><p>　　氣體力學： 氣體力學是在大量商業(yè)機器人中使用的流

36、體動力的名稱。氣體力學還用于多種仿生系統(tǒng)，這些系統(tǒng)屬于流體動力的范疇。流體動力的一個更廣為人知的分支是水力學。</p><p>　　1.2 國外工業(yè)機器人的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1工業(yè)機器人在日本發(fā)展</p><p>　　日系是工業(yè)機器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等國際知名公司。</p>&

37、lt;p>　　FANUC是世界上最大的機器人制造商之一。FANUC的前身致力于數(shù)控設(shè)備和伺服電機系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)。1972年從日本富士通公司的計算機控制部門獨立出來成立了FANUC公司。FANUC公司的主要業(yè)務(wù)分為兩部分：工業(yè)機器人和工廠自動化。據(jù)統(tǒng)計，截至2008年6月末，其生產(chǎn)的機器人突破20萬臺。FANUC最新研發(fā)的工業(yè)機器人產(chǎn)品有：R-2000iA系列多功能智能機器人。具有獨特的視覺和壓力傳感器，可以將隨意堆放的工件撿起并

38、完成裝配；Y44CCLDiA高功率LD YAG激光機器人。研制安裝的4.4kwLD YAG激光振蕩器，提高了效率和可靠性。</p><p>　　安川公司于1977年研制出第一臺全自動工業(yè)機器人，旗下?lián)碛蠱otoman美國、瑞典、德國以及Synetics Solutions美國公司等子公司。其核心的工業(yè)機器人有點焊和弧焊機器人，油漆和處理機器人，LCD玻璃板傳輸機器人和半導體晶片傳輸機器人等。近年來安川生產(chǎn)的新型液

39、晶玻璃板搬運機器人受到市場歡迎。此外，安川還是將工業(yè)機器人應(yīng)用于半導體領(lǐng)域最早廠商之一。</p><p>　　川崎公司生產(chǎn)出了日本第一臺工業(yè)機器人，對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)做出了不可磨滅的貢獻。川崎生產(chǎn)的噴涂機器人、焊接和組裝機器人、半導體工業(yè)用機器人也很受市場歡迎</p><p>　　1.2.2工業(yè)機器人在世界其他主要國家的發(fā)展</p><p>　　美國是工業(yè)機器人的誕生

40、地，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進?，F(xiàn)今美國有著一批具有國際影響力的工業(yè)機器人供應(yīng)商，像Adept Technologe 、American Robot 、Emersom Industrial Automation 等。</p><p>　　德國工業(yè)機器人的數(shù)量占世界第三，僅次于 日本和美國，其智能機器人的研究和應(yīng)用在世界上處于領(lǐng)先地位。目前在普及第一代工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機器人經(jīng)推廣應(yīng)用成為主流安裝機型，而第三代

41、智能機器人已占有一定比重并成為發(fā)展的方向。</p><p>　　世界上的機器人供應(yīng)商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發(fā)了世界上第一臺全電控式工業(yè)機器人IRB6，主要應(yīng)用于工件的取放和物料搬運。1975年生產(chǎn)出第一臺焊接機器人。到1980年兼并Trallfa噴漆機器人公司后，其機器人產(chǎn)品趨于完備。ABB公司制造的工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用在焊接、裝配鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝

42、、噴漆、水切割等領(lǐng)域。</p><p>　　德國的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上幾家頂級工業(yè)機器人制造商之一。1973年研制開發(fā)了KUKA的第一臺工業(yè)機器人。年產(chǎn)量達到一萬臺左右。所生產(chǎn)的機器人廣泛應(yīng)用在儀器、汽車、航天、食品、制藥、醫(yī)學、鑄造、塑料等工業(yè)，主要用于材料處理、機床裝備、包裝、堆垛、焊接、表面休整等領(lǐng)域。</p><p>　　意大利COMAU公司從1978年開

43、始研制和生產(chǎn)工業(yè)機器人，至今已有30多年的歷史。其機器人產(chǎn)品包括Smart系列多功能機器人和MASK系列龍門焊接機器人。廣泛應(yīng)用于汽車制造、鑄造、家具、食品、化工、航天、印刷等領(lǐng)域。</p><p>　　1.2.3工業(yè)機器人的發(fā)展前景</p><p>　　在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使

44、用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。</p><p>　　日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類工業(yè)機器人，并達到了其工業(yè)機器人發(fā)展史的鼎盛時期。而今已在第發(fā)展三、四類工業(yè)機器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本

45、下一代機器人發(fā)展重點有：低成本技術(shù)、高速化技術(shù)、小型和輕量化技術(shù)、提高可靠性技術(shù)、計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、高精度化技術(shù)、視覺和觸覺等傳感器技術(shù)等。</p><p>　　1.3 我國工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國工業(yè)機器人從二十世紀 80 年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，863 機器人技術(shù)主題對機器人技術(shù)發(fā)展作了重要戰(zhàn)略調(diào)整，從單純的研發(fā)機器人技術(shù)向機器人技

46、術(shù)與自動化工藝裝備擴展，將中心任務(wù)定義為“研究和開發(fā)面向先進制造的機器人制造單元及系統(tǒng)，自動化裝備、特種機器人，促進傳統(tǒng)機器的智能化和機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高我國自動化技術(shù)的整體水平”。</p><p>　　通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機器人操作機的優(yōu)化設(shè)計制造技術(shù)，解決了工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，機器人軟件的設(shè)計和編程等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線與周邊配套設(shè)備

47、的開發(fā)和制造技術(shù)，掌握了運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。其中有 130 多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30 條自動噴漆生產(chǎn)線上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。</p><p>　　總體來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與

48、國外有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人，約占全球已安裝臺數(shù)的 0.5%。</p><p>　　以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)問題，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好標準化、系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。

49、</p><p>　　我國的智能機器人和特種機器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人，6000米水下無纜機器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種；在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)，但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化

50、機械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品。</p><p>　　1.4 設(shè)計方案[2]</p><p>　　1.4.1 工業(yè)機器人總體設(shè)計方案</p><p>　　機械手是模仿人的手部動作，按照給定程序，軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取，搬運和操作的自動裝置，它是機械化，自動化的重要

51、手段。因此，獲得了日益廣泛的應(yīng)用，特別是在高溫，高壓，危險，易燃，易爆，放射性等惡劣環(huán)境，以及笨重，單調(diào)，頻繁的操作中，它代替了人的工作，具有重要意義。在機械加工中，沖壓，鑄，鍛，焊，熱處理，電鍍，噴漆，裝配以及輕工業(yè)，交通運輸，國防工業(yè)等方面，也愈來愈引起人們的重視。</p><p>　　機械手一般由執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)，控制機構(gòu)以及位置檢測機構(gòu)等組成，驅(qū)動機構(gòu)可以采取液壓傳動，氣動傳動，電氣傳動和機械傳動等形式

52、，而多數(shù)采用電機液聯(lián)合傳動。</p><p>　　該機械手是將圓柱形零件從傳送帶上夾送到專用機床上，待加工完成后再夾裝回傳送帶的專用機械手。機械手總體設(shè)計分為夾持器，伸縮臂，升降臂和底座四部分設(shè)計及兩個系統(tǒng)：PC控制系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)設(shè)計。夾持器安裝在在伸縮臂上，伸縮臂安裝在升降臂上，升降臂安裝在底座上。連接方式均為法蘭盤螺栓連接。</p><p>　　機械手的動作要求分為13步。從原位開始—

53、—伸縮臂伸出——夾持器夾緊——升降臂上升——底座回轉(zhuǎn)——夾持器松開——伸縮臂縮回；待加工完成后，伸縮臂伸出——夾持器夾緊——底座回轉(zhuǎn)——升降臂下降-----夾持器松開——伸縮臂縮回，準備下次循環(huán)。</p><p>　　主要技術(shù)參數(shù):圓柱形零件的尺寸為直徑80毫米，高為150毫米，機械手回轉(zhuǎn)角度為90度，升降高度為500毫米，伸縮長度為300毫米。機械手工作示意圖如圖1-1所示。</p><p&

54、gt;　　圖1-1 機械手總體方案</p><p>　　本設(shè)計為工業(yè)機器人機械手伸縮臂設(shè)計，機器人通過伸縮臂的伸縮動作，實現(xiàn)工件的直線位移。</p><p>　　1.4.2 本次設(shè)計要完成的任務(wù)</p><p>　　1.確定機械手的驅(qū)動方式，本次設(shè)計中采用了力矩電機驅(qū)動伸縮臂，液壓缸驅(qū)動夾持器。</p><p>　　2.設(shè)計機械手的動作方式，

55、本次設(shè)計中用雙導向桿的伸縮來實現(xiàn)伸縮臂的伸出和縮回動作，用楔塊式平移夾持器來完成機械手夾持工件的動作。</p><p>　　3.傳動部件的選擇，本次設(shè)計中伸縮臂的傳動部件是滾珠絲杠，設(shè)計中包含了對滾珠絲杠的計算選擇和性能校核；夾持器部分主要完成了對液壓缸的選擇和滾子及夾持器臂的設(shè)計及校核。</p><p>　　4.控制系統(tǒng)的設(shè)計及設(shè)計所用到的各元器件的選擇，包括液壓控制部分的設(shè)計及液壓缸及

56、各種控制閥的選擇和PLC控制部分的設(shè)計。</p><p>　　第二章 夾持器的設(shè)計方案</p><p>　　2.1 夾持器總體方案設(shè)計[3]</p><p>　　2.1.1 設(shè)計要求：</p><p>　　1.夾持器要有足夠的夾持力；</p><p>　　2.夾持器是靠法蘭聯(lián)接在手臂上，由液壓缸提供動力；</p&

57、gt;<p>　　3.要求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕。</p><p>　　2.1.2 主要數(shù)據(jù)：</p><p>　　1.采用雙指手爪式的夾持器，執(zhí)行的動作為抓緊——放松；</p><p>　　2.所要抓緊的工件直徑為80mm。放松動作時兩爪間最大距離為110-120mm；</p><p>　　抓持速度為20mm／s，由運動分析及所需夾

58、持力得到機構(gòu)各部分尺寸；</p><p>　　3.工件重約6kg,材質(zhì)：45#鋼；</p><p>　　2.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計:</p><p><b>　　1.設(shè)計任務(wù)：</b></p><p>　?。?）.確定手爪的各部分的材料、尺寸；</p><p>　　（2）.計算執(zhí)行動作時所需的夾持力、驅(qū)

59、動力；</p><p>　?。?）.選擇合適的液壓缸，即由驅(qū)動力的大小計算油缸的行程、流量、壓力、缸徑。</p><p><b>　　2.方案選擇：</b></p><p>　　方案(Ⅰ) 楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器</p><p>　　圖2-1 楔塊夾持器</p><p>　　方案(Ⅱ) 單支點回

60、轉(zhuǎn)型滑槽式夾持器</p><p>　　圖2-2回轉(zhuǎn)型滑槽式夾持器</p><p>　　方案(Ⅲ) 齒輪齒條杠桿式手部</p><p>　　圖2-3 齒輪齒條杠桿式手部</p><p>　　方案(Ⅳ) 雙支點連桿杠桿式手部</p><p>　　圖2-4 連桿杠桿式夾持器</p><p>　　上

61、述四種方案為目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)機械手手部設(shè)計的方案，其中，齒輪齒條杠桿式手部傳動精度比較高，但是由于它是采用齒輪傳動，通常成本比較高，一般應(yīng)用于傳動精度要求較高的場合；楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器所能夾持的角度比較小，一般應(yīng)用于夾持直徑比較小、夾持和松開狀態(tài)下張角較小的情況下；單支點回轉(zhuǎn)型滑槽式手部造價底，應(yīng)用比較廣泛，但是其傳動精度一般較小；雙支點連桿杠桿式手部傳動平穩(wěn)，能完成較大角度的夾持動作，同時，由于其主要的作用構(gòu)件為連桿，造價一般較

62、底，適用于一般的場合，</p><p>　　2.2 選擇設(shè)計方案</p><p>　　綜合分析以上幾種夾持器的優(yōu)點和不足，在此次設(shè)計中，考慮到夾持的工件直徑不大，用楔塊式夾持器完全可以滿足工作要求；考慮到夾持工件時的穩(wěn)定性和動作精度的要求，使用平移夾持方式實現(xiàn)動作比較理想，因此，我采用楔塊式平移夾持器；同時，夾持器作為工業(yè)機械手的末端執(zhí)行器，要求其重量相對較輕，手部尺寸不能太長，經(jīng)綜合分析

63、，選定液壓缸驅(qū)動作為該機械手的動力源，至此，整個夾持器的方案選擇為由液壓缸驅(qū)動的用楔塊式平移夾持器結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖 2-5 夾持器結(jié)構(gòu)簡圖</p><p><b>　　2.3 設(shè)計計算</b></p><p>　　2.3.1 驅(qū)動力計算</p><p>　　抓取的圓柱體直徑為80mm,高為150mm,45#

64、 鋼 。</p><p><b>　　工件質(zhì)量 </b></p><p>　　夾緊力 （2.1）</p><p>　　系數(shù) K: 1.2~2 取K=1.6</p><p>　　K: K=1+ 得K=1.9</p><p><

65、b>　　K: K=4</b></p><p><b>　　取F=1000 N</b></p><p>　　驅(qū)動力 （2.2）</p><p>　　b/c=4/3 α=20</p><p>　　*1000=912.05 N</p>

66、<p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　: 機構(gòu)傳動效率 =0.85~0.9 取=0.9</p><p>　　2.3.2 手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　圖2-6 夾持器結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.活塞桿，2.楔塊，3.滾輪，4.輔助桿，5夾持器手爪，6.夾持器臂，7.彈簧<

67、;/p><p>　　在圖2-6中,夾持器工作時，由液壓缸活塞桿1推動楔快2向前運動，從而使夾持器臂6左端的滾輪互相分開，使夾持器手爪實現(xiàn)夾緊，夾持器處于夾持狀態(tài)；夾持器分開時，活塞桿縮回，在彈簧的作用下，夾持器張開。</p><p>　　2.4 液壓缸參數(shù)計算及選擇[4]</p><p>　　2.4.1 設(shè)計要求</p><p>　　機械手液壓系

68、統(tǒng)與其他機器的液壓系統(tǒng)具有許多共性，其中最突出的特點是緩沖與定位問題。從生產(chǎn)效率來講，機械手正常工作速度越快越好。但從穩(wěn)定性、緩沖與定位精度來考慮，速度太大，緩沖與定位就不容易達到。為達到運動平穩(wěn)性和定位精度要求，一般在定位前采取緩沖制動措施，從液壓原理上講是增加液壓阻尼力，在液壓缸結(jié)構(gòu)上緩沖或緩沖回路。</p><p>　　2.4.2 設(shè)計計算</p><p>　?。?）.液壓缸驅(qū)動力F

69、=912.05 N</p><p>　　選工作壓力 P=1Mpa</p><p>　　液壓缸內(nèi)徑 （2.4）</p><p><b>　　取標準液壓缸內(nèi)徑 </b></p><p><b>　　活塞桿直徑 </b></p><p>&

70、lt;b>　　活塞厚 </b></p><p><b>　　缸筒長度 </b></p><p><b>　　導向筒長度 </b></p><p><b>　?。?）活塞行程</b></p><p>　　①.抓取80mm工件時，液壓缸活塞桿的行程如圖2-7所示&

71、lt;/p><p>　　圖2-7抓取工件時活塞行程分析</p><p><b>　　x </b></p><p>　?、?.當手爪放松狀態(tài)最大爪距120mm時</p><p>　　圖2-8 夾持器放松時活塞的行程圖示意</p><p>　　楔塊在水平方向上的位移為</p>

72、<p>　　取標準液壓缸行程 S=20mm</p><p>　　2.4.3 液壓缸流量計算</p><p><b>　　放松時的流量:</b></p><p><b>　?。?.5）=</b></p><p>　　=1.131 L/min</p><p><b

73、>　　夾緊時流量 ：</b></p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　計算得流量為</b></p><p>　　2.4.4 夾持器液壓缸的選用</p><p>　　根據(jù)夾持器的驅(qū)動力由液壓缸提供的原則選用液壓缸已滿足該工作場合的使用。本方案選用了

74、W70/140L-1系列輕型拉桿液壓缸，與同等壓力等級液壓缸相比，該液壓缸具有結(jié)構(gòu)簡單，零件通用化程度高和安裝形式多樣等特點，該液壓缸符合本方案結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕的設(shè)計思想。</p><p>　　液壓缸參數(shù)見表2-1：</p><p>　　表2-1 液壓缸的參數(shù)</p><p>　　2.4.5 執(zhí)行部件的設(shè)計說明</p><p>　　夾持

75、器的手爪采用V形爪結(jié)構(gòu)(如圖2-9)</p><p>　　V形爪材料選用鋁合金,不易變形和斷裂,質(zhì)量輕.</p><p>　　加工方法為鑄造,結(jié)構(gòu)如圖所示：</p><p>　　圖2-9 夾持器手爪示意圖</p><p>　　V形爪a,b兩內(nèi)側(cè)加工出條狀溝痕,用來增加夾持工件時的摩擦力,使夾持工件更牢固,此外為防止V形爪夾持損傷工件表面,還可

76、以在V形爪的工作面上粘貼上一面有粗糙波紋的橡膠板,這樣可以起到保護作用.要求橡膠板與V形爪粘接處的黏膜牢固以防橡膠板脫落.</p><p>　　（1）　夾持器臂結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　杠桿材料選用ZG270-500，有一定的韌性及塑性，強度和硬度較高。加工方法為鑄造。形狀結(jié)構(gòu)入圖所示, 圖中a=67mm,b=100mm.</p><p>　　圖2-10夾持器臂

77、示意圖</p><p>　　垂直方向彎曲強度校核：</p><p>　　工件約為58N，自身重量約為3N</p><p>　　圖2-11夾持器臂受力分析</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p><b>　　則杠桿的彎曲應(yīng)力</b></p>

78、<p>　　====9.15Mpa (2.8)</p><p>　　鑄剛彎曲許用應(yīng)力 =270 Mpa</p><p><b>　　所以 合宜</b></p><p><b>　?。?）連接件</b></p><p>　　夾持器上兩銷孔

79、用于與V形爪連接，兩銷孔用于與固定支承連接，兩孔用于與滑塊連接。</p><p>　　a 與支承件連接的銷軸規(guī)格：公稱直徑d=10mm</p><p>　　長度 L=60mm</p><p>　　b 與V形爪連接緊定螺栓規(guī)格：六角頭螺栓</p><p>　　公稱直徑 d=10mm</p><p>　　長度

80、 L=45mm</p><p>　　c 杠桿與連桿連接的開口銷規(guī)格：</p><p>　　公稱直徑 d=10mm</p><p>　　長度 L=24mm</p><p>　　2.4.6 楔塊、滾子的設(shè)計</p><p><b>　　楔塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計:</b></p>&l

81、t;p>　　選取45鋼，為鎖緊楔塊與活塞杠的聯(lián)接，在活塞桿上加一個螺母，查表，</p><p>　　選擇螺母GB/41-1986，M20</p><p>　　表2-2 螺母的參數(shù)</p><p>　　槽寬b=22mm；厚度h=30mm；長度l=50mm，上寬b1=87.8mm；下寬b2=30mm；螺紋孔徑d=20mm。</p><p>

82、<b>　　滾子設(shè)計:</b></p><p>　　采用圓柱形滾子，滾子高度h應(yīng)略小于槽寬，取h=21mm；孔徑D=12mm；圓柱直徑取D1=26mm。</p><p><b>　　滾子與杠桿的聯(lián)接:</b></p><p>　　選用小軸聯(lián)接滾子與杠桿。</p><p>　　查表選用六角薄螺母GB/

83、T6127-1986M8。</p><p><b>　　2.4.7 彈簧</b></p><p>　　查表選擇拉伸彈簧材料直徑為1.6mm，中徑為8mm，彈簧總長度為150mm。</p><p><b>　　第三章 電動伸縮臂</b></p><p><b>　　伸縮臂設(shè)計方案：</

84、b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計機械手伸縮臂，底板固定在大臂上，前端法蘭安裝機械手，完成直線伸縮動作。</p><p>　　工作量：設(shè)計計算說明書1份，機構(gòu)裝配圖1張，主要零件圖1張。</p><p><b>　　技術(shù)要求</b></p>

85、<p>　　伸縮長度:300mm</p><p>　　單方向伸縮時間:1.5~2.5S</p><p>　　定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于2mm.</p><p>　　前端安裝機械手，伸縮終點無剛性沖擊。</p><p>　　根據(jù)需要選用電動伸縮機構(gòu)</p><p>　　1 . 伸縮原理：<

86、/p><p>　　采用電機驅(qū)動滾珠絲杠，推動導桿運動，利用電機正反向轉(zhuǎn)動實現(xiàn)伸縮。</p><p>　　2. 電機的選擇：</p><p>　　電機功率：參照機床電機功率計算方法，計算電機功率；</p><p>　　電機轉(zhuǎn)速：根據(jù)伸縮時間要求，計算電機轉(zhuǎn)速，計算時要考慮滾珠絲杠螺距，當所需要電機轉(zhuǎn)速過高時，可考慮一級增速；</p>

87、<p>　　電機類型選擇：根據(jù)工作要求，選擇帶制動的普通交流電機.力矩電機.步進電機.伺服電機。</p><p>　　電機安裝方式：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計確定。</p><p>　　3. 滾珠絲杠的選擇：</p><p>　　滾珠絲杠的直徑：為使工作穩(wěn)定，絲杠直徑不小于40mm。</p><p>　　滾珠絲杠的螺距：根據(jù)電機轉(zhuǎn)速需要選

88、擇。</p><p>　　滾珠絲杠的有效長度：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計確定，要保證有300mm以上的有效伸縮長度。滾珠絲杠的安裝結(jié)構(gòu)：采用雙推簡支式。要選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的滾珠絲杠。</p><p>　　4. 導向機構(gòu)的選擇：</p><p>　　可選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的直線導軌或直線導軸，也可自行設(shè)計導向機構(gòu)。</p><p>　　結(jié)構(gòu)示意圖見圖，電機起

89、動與制動過程的慣性控制及伸縮定位機構(gòu)自定。 </p><p>　　圖3-1 電動伸縮機構(gòu)示意圖</p><p><b>　　3.1 電機的選擇</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求選擇交流力矩電機，轉(zhuǎn)動時是連續(xù)的，轉(zhuǎn)速可均勻變化，易于調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)“無級變速”。</p><p>　　圖3-2導向桿受力分析圖

90、</p><p>　　當行程最大時，導向桿受力可簡化如圖所示的外伸梁，根據(jù)要求，機械手夾持工件重約5kg，故載荷F=（5+15）×9.8=196N,由力的平衡條件知 ，當量摩擦系數(shù)，所以摩擦力；根據(jù)任務(wù)書要求，單方向伸縮時間1.5~ 2.5s，取t=1.5s，則；取絲杠螺距p=8mm，電機轉(zhuǎn)速 ，電機轉(zhuǎn)速n/3~2n/3，即500r/min~1000r/min，選電機4級轉(zhuǎn)速，取750r/min，采用

91、一級變速。</p><p>　　3.2 導向桿的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)工作要求選導向桿材料為45鋼（表面滲碳，以保證零件表面硬而耐磨，心部、韌而耐沖擊），考慮 >20mm，取d=25mm，l=750mm,，導向桿受力如圖：</p><p>　　圖3-3 導向桿受力圖</p><p>　　導向桿的剪力、彎距圖如圖所示，則截面B的

92、彎距最大， ，所以截面B為危險截面，</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p><b>　　(3.2)</b></p><p>　　故該桿滿足強度要求。</p><p>　　導向桿受力可簡化為如下圖所示的外伸梁:</p><p>　　圖3-4 導向

93、桿受力圖</p><p>　　設(shè)想沿截面B將外伸梁分成兩部分，AB部分如圖（b）成為簡支梁，在截面B上有剪力 和彎矩M，且， 。剪力直接傳遞于支座B，不引起變形。得:</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　單獨這一轉(zhuǎn)角引起C點的撓度是:</p><p>　　把BC部分作為懸臂梁得：</

94、p><p><b>　　（3.4）</b></p><p>　　把外伸梁BC看作整體轉(zhuǎn)動了 的懸臂梁，所以C點的撓度為:</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　故所選的導向桿滿足要求。</p><p>　　導向桿的摩擦力即絲杠的最大工作載荷， 中為摩

95、擦系數(shù)，,取f=0.15。 </p><p>　　3.3 滾珠絲杠的選擇</p><p>　　載荷的計算 （36）式中 為載荷系數(shù)，取 ； 為硬度系數(shù)，取 ； 為精度系數(shù)， 。</p><p><b>　　絲杠轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?.7）</b></p>&l

96、t;p>　　式中直線運動速度 ，</p><p>　　絲杠螺距p=8mm； 。</p><p><b>　　額定動載荷 的計算</b></p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　式中 為滾珠絲杠的使用壽命， ，</p><p><b

97、>　　故 </b></p><p>　　根據(jù) 選擇滾珠絲杠副 </p><p>　　假設(shè)選用 型號，按 ，為使工作穩(wěn)定，絲杠直徑應(yīng)不小于40mm，選 ，得絲杠副數(shù)據(jù)：公稱直徑 ；導程P=8mm；螺旋角；</p><p>　　滾珠直徑 。滾道半徑R=0.52：</p><p><b>　　支承方式的選擇：</

98、b></p><p><b>　　支承方式：</b></p><p>　　考慮絲杠副受軸向載荷，選擇雙推—簡支式，一端安裝雙向推力球軸承與深溝球軸</p><p>　　承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其結(jié)構(gòu)安裝如圖2-14[3]所示。</p><p><b>　　軸承的選擇：</b><

99、/p><p>　　查表39.2-1，選用深溝求軸承6206：</p><p>　　表3-1 6206型深溝球軸承參數(shù)</p><p>　　查表39.2-1 ，選用深溝推力軸承52207:</p><p>　　表3-2 52207型深溝球軸承參數(shù)</p><p><b>　　軸承的校核：</b>

100、</p><p>　　由于結(jié)構(gòu)中雙向推力軸承承受軸向載荷，深溝球軸承承受較小的徑向載荷，可忽略，故只校核雙向推力軸承。</p><p>　　雙向推力軸承（）只能承受軸向載荷，軸向當量動載荷P==11：</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　式中為載荷系數(shù)，查表16-，取=1.5；為溫度系數(shù)，

101、查表16-，取=1.0；軸承轉(zhuǎn)速，即絲杠轉(zhuǎn)速，n=1200r/min； 為軸承壽命，取 =15000h；為壽命系數(shù)，球軸承</p><p><b>　　故==1810N</b></p><p>　　即1.81KN<39KN </p><p><b>　　故所選軸承合適。</b></p&g

102、t;<p><b>　　穩(wěn)定性驗算：</b></p><p>　　滾珠絲杠的安裝結(jié)構(gòu)采用雙推簡支式支承，由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)。查表2-，=34，長度系數(shù)=0.3；</p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　式中為臨界載荷；Z為絲杠材料的彈性模量，鋼的Z=2

103、06G</p><p>　　L為絲杠的工作長度，為絲杠危險截面的軸慣性矩，</p><p><b>　　則，</b></p><p>　　安全系數(shù)[S],所以絲杠是安全的,不會失穩(wěn).</p><p><b>　　剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在軸向力作用下，將

104、產(chǎn)生伸長或縮短；在扭矩作用下，將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)而影響絲杠導程的變化，從而影響傳動精度及定位精度，故應(yīng)驗算滿載時的變形量，滾珠絲杠在工作載荷F和扭矩M的共同作用下所引起每一導程的變形量為</p><p><b>　　（3.11）</b></p><p>　　式中E為鋼的彈性模量，210GPa；A為絲杠的最小截面積，M為扭矩，為絲杠的小徑d的截面慣性矩,由任務(wù)要求知該絲杠不受扭

105、轉(zhuǎn),僅在工作載荷下引起變形，故 ，則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為，通常要求是干的導程誤差于其傳動精度的,傳動精度要求取，。 </p><p>　　所以該絲杠的 滿足上式，故其剛度滿足要求。</p><p>　　3.4 變速裝置的設(shè)計[5]</p><p><b>　　確定傳動比</b></p><p>　

106、　故此次設(shè)計采用一級增速</p><p>　　選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)</p><p>　　圖3-5傳動裝置簡圖</p><p>　　按圖3-5所示的傳動方案選用直齒圓柱齒輪傳動，選用開式。</p><p>　　該系統(tǒng)為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB/0095-880）。</p><p>　　選

107、擇小齒輪材料為40 （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。</p><p>　　選擇小齒輪齒數(shù)為，則大齒輪齒數(shù),取模數(shù)m=2.5。電機摩擦功率</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　　式中Q為摩擦力，為直線運動速度，，為直線運動機械效率，取=0.9,則</p>

108、<p><b>　　=0.015KW</b></p><p>　　查知，臥式車床進給功率，</p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　查表得</b></p><p><b>　?。?.13）</b></p&g

109、t;<p>　　式中法面模數(shù)，；為分度圓上的圓周力，查表知b為齒寬，取齒寬系數(shù),</p><p>　　則；為使用系數(shù)，查表35.2-24【1】，取=1.25，其中為動載系數(shù)，；齒向載荷分布系數(shù)， </p><p>　　其中： 齒間載荷分配系數(shù)，?。粸閺秃淆X形系數(shù)，?。粸閺澢鷱姸扔嬎愕闹睾隙扰c螺旋角系數(shù)，</p><p><b>　　查表得

110、，所以：</b></p><p>　　查表得 （3.14）</p><p>　　式中 為齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值，?。?為彎曲強度計算的壽命系數(shù)，取應(yīng)力循環(huán)系數(shù)，查得； 為相對齒跟圓角敏感性系數(shù)，查得； 為相對表面狀況系數(shù)，取 ； 為彎曲強度計算的尺寸系數(shù)，查得?。?為彎曲強度最小安全系數(shù)，查表得，?。?lt;/p><p>

111、;<b>　　故符合要求；</b></p><p><b>　　齒輪與齒條參數(shù)：</b></p><p><b>　　分度圓 ： </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑： </b></p><p>　　齒頂高： <

112、;/p><p><b>　　齒頂圓直徑：</b></p><p>　　齒根高： </p><p><b>　　齒距： </b></p><p><b>　　齒高： </b></p><p>　　齒輪中心到齒條基準線距離： <

113、;/p><p><b>　　基圓直徑： </b></p><p>　　3.5 電機參數(shù)的選擇</p><p>　　由任務(wù)書選電機為力矩電機，規(guī)格為JLJ112-0.6-4 ，轉(zhuǎn)速為4級，電壓380V，容量 堵轉(zhuǎn)時間30min；</p><p><b>　　取</b></p><

114、;p><b>　　各旋轉(zhuǎn)件的角速度：</b></p><p>　　各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量（其中齒輪等效直徑取分度圓直徑，絲杠等效直徑取）</p><p>　　轉(zhuǎn)化到電機軸上的當量轉(zhuǎn)動慣量為:</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　式中為各旋轉(zhuǎn)件的角速度，為各旋轉(zhuǎn)件的

115、轉(zhuǎn)動慣各直線運動件的質(zhì)量，為各直線運動件的質(zhì)量， v為直線運動件的速度，為電動機的角速度。</p><p><b>　　慣性轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　式中為轉(zhuǎn)化到電機軸上的當量轉(zhuǎn)動慣量， 為電動機的角速度，單位rad/s；t為電動機啟動的時間，取t=0.2s<

116、;/p><p>　　克服慣性力所需功率：</p><p><b>　?。?.17）</b></p><p>　　式中 為克服慣性力所需的電機軸上的扭矩， n為電機轉(zhuǎn)速，單位r/min；為傳動系統(tǒng)機械效率，查表的，取，</p><p>　　=0.97，=0.92，=0.98，=0.97，則，</p><p&

117、gt;<b>　　=</b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　按快速運動電動機功率確定方法計算電機功率</p><p><b>　　（3.18）</b></p><p>　　式中 為電動機功率，單位kw； 為克服慣性力所需的功率，單位kw； 為

118、克服摩擦力所需的功率，單位kw；</p><p><b>　　故 </b></p><p>　　查表得 ，故所選電機合適。</p><p>　　3.6 伸縮臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　鍵的設(shè)計：</b></p><p>　　查表得，選擇普通平鍵A型，GB/T

119、1095- 1979</p><p>　　鍵寬b=8mm，鍵高h=7mm，鍵長l=18mm</p><p><b>　　齒輪端蓋的設(shè)計：</b></p><p>　　半徑R為20mm，厚度b為mm，中心孔Φ為8mm ，采用螺栓與 力矩電機上的軸連接，故選擇M8的螺栓。</p><p>　　軸承支座的結(jié)構(gòu)如圖：</p

120、><p>　　圖3-6 軸承支座的結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　軸承的固定 ：</b></p><p>　　固定深溝球軸承通蓋厚度b為6mm，半徑R為45mm，中心孔為Φ30mm，固定雙向推力球軸承通蓋厚度為9mm，外徑尾90mm，內(nèi)徑為35mm，蓋與支座采用螺栓連接， 選擇M8 的螺栓，雙向推力球軸承的支承用套筒，外徑D為34mm，內(nèi)徑