車床自動(dòng)裝料機(jī)械手的設(shè)計(jì)【含cad圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

1、<p>　　車床自動(dòng)裝料機(jī)械手的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名 楊宋建 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 8011212133 </p><p>　　所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p>

2、<p>　　班 級(jí) 16-1班 </p><p>　　指導(dǎo)教師 雷福祥 </p><p>　　日 期 2016 .06 </p><p>　　塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制前 言</p><p>　　機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中使用的

3、一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。機(jī)械手越來(lái)越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運(yùn)、裝

4、卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更普遍。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對(duì)路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。而目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的

5、距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開(kāi)發(fā)直接影響到我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)</p><p>　　本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，完成一個(gè)特定功能、特殊要求的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)，能夠比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實(shí)踐動(dòng)手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強(qiáng)的針對(duì)性和明確的實(shí)施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。</p>

6、<p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手;控制器；液壓；傳感器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)1</p><p>　　1.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型1</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)具體采用方案2</p><p>　　2機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3

7、</p><p>　　2.1機(jī)械手腰部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.3 機(jī)械手爪部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.4手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.5機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3理論分

8、析和設(shè)計(jì)計(jì)算9</p><p>　　3.1確定液壓系統(tǒng)基本方案9</p><p>　　3.2確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)9</p><p>　　3.3計(jì)算和選擇液壓元件13</p><p>　　3.4液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算14</p><p>　　3.5電機(jī)選型有關(guān)參數(shù)計(jì)算14</p><p>

9、;　　3.6電機(jī)型號(hào)的選擇16</p><p>　　4.齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算17</p><p>　　4.1齒輪設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2 校正18</p><p><b>　　總 結(jié)20</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p&

10、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　工程概況</b></p><p>　　目前，在國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化大生產(chǎn),針對(duì)具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)用一

11、臺(tái)裝卸機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。</p><p>　　本機(jī)械手主要與數(shù)控車床（數(shù)控銑床，加工中心等）組合最終形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程（上料、加工、下料）的自動(dòng)化、無(wú)人化。目前，我國(guó)的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來(lái)越多的資金流向制造業(yè)，越來(lái)越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計(jì)能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機(jī)床以及加工中心的加工過(guò)程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)

12、力。</p><p>　　在設(shè)計(jì)之前，必須要有一個(gè)指導(dǎo)原則。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則是：以任務(wù)書(shū)所要求的具體設(shè)計(jì)要求為根本設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮機(jī)械手工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。本著科學(xué)經(jīng)濟(jì)和滿足生產(chǎn)要求的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)也考慮本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、液壓、氣動(dòng)、

13、電氣傳動(dòng)及控制、傳感器、可編程控制器（PLC）、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)械系統(tǒng)仿真等知識(shí)盡可能多的綜合運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，使得經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)階段的知識(shí)得到鞏固和強(qiáng)化，同時(shí)也考慮個(gè)人能力水平和時(shí)間的客觀實(shí)際，充分發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性，腳踏實(shí)地，實(shí)事求是的做好本次設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型</

14、p><p>　　工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下。</p><p>　　1.直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) </p><p>　　直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖a1-1.。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)器人有可能達(dá)到很高的位置精度（μm級(jí)

15、）。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。</p><p>　　直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間為一空間長(zhǎng)方體。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門(mén)式，天車式三種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)</p>&l

16、t;p>　　圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1-1.b。這種機(jī)器人構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。</p><p>　　3. 球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)</p><p>　　球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1-1.c。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工

17、作空間是一個(gè)類球形的空間。</p><p>　　4. 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)</p><p>　　關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖1-1.d。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)器人。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)具體采用

18、方案</p><p>　　圖1-2 機(jī)械手工作布局圖</p><p>　　具體到本設(shè)計(jì)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求搬運(yùn)的加工工件的質(zhì)量達(dá)30KG，且長(zhǎng)度達(dá)500MM，同時(shí)考慮到數(shù)控機(jī)床布局的具體形式及對(duì)機(jī)械手的具體要求，考慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。該機(jī)械手在工作中需要3種運(yùn)動(dòng),其中手臂的伸縮和立柱升降為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng),另一個(gè)為手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),綜合考慮，機(jī)械手自由度

19、數(shù)目取為3，坐標(biāo)形式選擇圓柱坐標(biāo)形式，即一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度兩個(gè)移動(dòng)自由度，其特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,手臂運(yùn)動(dòng)范圍大,且有較高的定位準(zhǔn)確度。機(jī)械手工作布局圖如圖1-2所示。</p><p>　　2機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1機(jī)械手腰部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)具體采用方案</p><p>　　腰座回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)形

20、式要么是電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，要么是通過(guò)擺動(dòng)液壓缸或液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前的趨勢(shì)是用前者。因?yàn)殡妱?dòng)方式控制的精度能夠很高，而且結(jié)構(gòu)緊湊，不用設(shè)計(jì)另外的液壓系統(tǒng)及其輔助元件。考慮到腰座是機(jī)器人的第一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，對(duì)機(jī)械手的最終精度影響大，故采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般電機(jī)都不能直接驅(qū)動(dòng)，考慮到轉(zhuǎn)速以及扭矩的具體要求，采用大傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行減速和扭矩的放大。因?yàn)辇X輪傳動(dòng)存在著齒側(cè)間隙，影響傳動(dòng)精度，故采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)，采用大

21、的傳動(dòng)比（大于100），同時(shí)為了減小機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)，齒輪采用高強(qiáng)度、高硬度的材料，高精度加工制造，盡量減小因齒輪傳動(dòng)造成的誤差。腰座具體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 腰座結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　機(jī)器人手臂的作用，

22、是在一定的載荷和一定的速度下，實(shí)現(xiàn)在機(jī)器人所要求的工作空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循下述原則；</p><p>　　1.應(yīng)盡可能使機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)軸相互平行；相互垂直的軸應(yīng)盡可能相交于一點(diǎn)，這樣可以使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆運(yùn)算簡(jiǎn)化，有利于機(jī)器人的控制。</p><p>　　2.機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人工作空間的要求。工作空間的形狀和大小與機(jī)器人手臂的長(zhǎng)度，手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍

23、有密切的關(guān)系。但機(jī)器人手臂末端工作空間并沒(méi)有考慮機(jī)器人手腕的空間姿態(tài)要求，如果對(duì)機(jī)器人手腕的姿態(tài)提出具體的要求，則其手臂末端可實(shí)現(xiàn)的空間要小于上述沒(méi)有考慮手腕姿態(tài)的工作空間。</p><p>　　3.為了提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度與控制精度，應(yīng)在保證機(jī)器人手臂有足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。力求選用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料，通常選用高強(qiáng)度鋁合金制造機(jī)器人手臂。</p><

24、p>　　2.2.2 設(shè)計(jì)具體采用方案 </p><p>　　因?yàn)橐簤合到y(tǒng)能提供很大的驅(qū)動(dòng)力，因此在驅(qū)動(dòng)力和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度都是比較容易實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵是機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和剛度的滿足。因此手臂液壓缸的設(shè)計(jì)原則是缸的直徑取得大一點(diǎn)（在整體結(jié)構(gòu)允許的情況下），再進(jìn)行強(qiáng)度的較核。</p><p>　　同時(shí)，因?yàn)榭刂坪途唧w工作的要求，機(jī)械手的手臂的結(jié)構(gòu)不能太大，若僅僅通過(guò)增大液壓缸的缸徑來(lái)增大剛度，是

25、不能滿足系統(tǒng)剛度要求的。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)另外增設(shè)了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，小臂增設(shè)了兩個(gè)導(dǎo)桿，與活塞桿一起構(gòu)成等邊三角形的截面形式，盡量增加其剛度；大臂增設(shè)了四個(gè)導(dǎo)桿，成正四邊形布置，為減小質(zhì)量，各個(gè)導(dǎo)桿均采用空心結(jié)構(gòu)。通過(guò)增設(shè)導(dǎo)桿，能顯著提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的問(wèn)題。</p><p>　　2.3 機(jī)械手爪部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 機(jī)器人手爪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

26、要求</p><p>　　機(jī)器人手爪的自由度數(shù)，應(yīng)根據(jù)作業(yè)需要來(lái)設(shè)計(jì)。機(jī)器人手腕自由度數(shù)目愈多，各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度愈大，則機(jī)器人腕部的靈活性愈高，機(jī)器人對(duì)對(duì)作業(yè)的適應(yīng)能力也愈強(qiáng)。但是，自由度的增加，也必然會(huì)使腕部結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，機(jī)器人的控制更困難，成本也會(huì)增加。因此，手腕的自由度數(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際作業(yè)要求來(lái)確定。在滿足作業(yè)要求的前提下，應(yīng)使自由度數(shù)盡可能的少。</p><p>　　人手腕的自由度數(shù)為

27、2至3個(gè)，有的需要更多的自由度，而有的機(jī)器人手腕不需要自由度，僅憑受臂和腰部的運(yùn)動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求的任務(wù)。因此，要具體問(wèn)題具體分析，考慮機(jī)器人的多種布局，運(yùn)動(dòng)方案，選擇滿足要求的最簡(jiǎn)單的方案。</p><p>　　2.3.2設(shè)計(jì)具體采用方案</p><p>　　通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床上下料作業(yè)的具體分析，考慮數(shù)控機(jī)床加工的具體形式及對(duì)機(jī)械手上下料作業(yè)時(shí)的具體要求，在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下提高安全

28、和可靠性，為使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，降低控制的難度，本設(shè)計(jì)手爪不增加自由度，實(shí)踐證明這是完全能滿足作業(yè)要求的，3個(gè)自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的上下料完全足夠。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-2</p><p>　　圖2-2 機(jī)械手末端執(zhí)行手爪結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.4手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　在機(jī)器人中常用的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有圓柱齒輪，圓錐齒輪，諧波齒輪，擺線針輪及蝸輪

29、蝸桿傳動(dòng)等。</p><p>　　機(jī)器人系統(tǒng)中齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一些問(wèn)題</p><p>　　齒輪傳動(dòng)形式及其傳動(dòng)比的最佳匹配選擇。齒輪傳動(dòng)部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器用于伺服系統(tǒng)的齒輪減速器是一個(gè)力矩變換器。齒輪傳動(dòng)比應(yīng)滿足驅(qū)動(dòng)部件與負(fù)載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配要求，其輸入電動(dòng)機(jī)為高轉(zhuǎn)速，低轉(zhuǎn)矩，而輸出則為低轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)矩。故齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)要有足夠的剛度，還要求其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小，以便在獲得

30、同一加速度時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩小，即在同一驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，其加速度響應(yīng)最大。齒輪的嚙合間隙會(huì)造成傳動(dòng)死區(qū)（失動(dòng)量），若該死區(qū)是閉環(huán)系統(tǒng)中，則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，常使系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩，因此要盡量采用齒側(cè)間隙小，精度高的齒輪；為盡量降低制造成本，要采用調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來(lái)消除或減小嚙合間隙，從而提高傳動(dòng)精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　2.5機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.5.1機(jī)器

31、人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) </p><p>　　液壓系統(tǒng)自1962年在世界上第一臺(tái)機(jī)器人中應(yīng)用到現(xiàn)在，已在工業(yè)機(jī)器人中獲得了廣泛的應(yīng)用。目前，雖然在中等負(fù)荷以下的工業(yè)機(jī)器人中大量采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但是在簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)型、重型的工業(yè)機(jī)器人和噴涂機(jī)器人中采用液壓系統(tǒng)的還仍然占有很大的比例。</p><p>　　液壓系統(tǒng)在機(jī)器人中所起的作用是通過(guò)電-液轉(zhuǎn)換元件把控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，對(duì)液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、位置

32、、和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)器人手臂按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)作。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸或擺動(dòng)馬達(dá)，連續(xù)回轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)用得很少。在工業(yè)機(jī)器人中，中、小功率的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用節(jié)流調(diào)速的為多，大功率的用容積調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)特性好，但是效率低。容積調(diào)速系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)特性不如前者，但效率高。機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括程序控制和伺服控制兩類。</p><p>　　1.程序控制機(jī)器人的液壓系統(tǒng)</p>&

33、lt;p>　　這類機(jī)器人屬非伺服控制的機(jī)器人，在只有簡(jiǎn)單搬運(yùn)作業(yè)功能的機(jī)器人中，常常采用簡(jiǎn)易的邏輯控制裝置或可編程控制器對(duì)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)有限點(diǎn)位的控制。這類機(jī)器人的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要重視以下方面：</p><p>　?。?）液壓缸設(shè)計(jì)：在確保密封性的前提下，盡量選用橡膠與氟化塑料組合的密封件，以減小摩擦阻力，提高液壓缸的壽命。</p><p>　?。?）定位點(diǎn)的緩沖與制動(dòng)：因?yàn)闄C(jī)器人手臂的運(yùn)

34、動(dòng)慣量比較大，在定位點(diǎn)前要加緩沖與制動(dòng)機(jī)構(gòu)或鎖定裝置。</p><p>　?。?）對(duì)慣量比較大的運(yùn)動(dòng)軸的液壓缸兩側(cè)最好加設(shè)安全保護(hù)回路，防止因碰撞過(guò)載而損壞機(jī)械結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.伺服控制機(jī)器人的液壓系統(tǒng)</p><p>　　具有點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制功能的工業(yè)機(jī)器人，需要采用電-液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其電-液轉(zhuǎn)換和功率放大元件有電-液伺服閥，電-液比例閥，電

35、-液脈沖閥等。由以上各類閥件與液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)可組成電-液伺服馬達(dá)，電-液伺服液壓缸，電-液步進(jìn)馬達(dá)，電-液步進(jìn)液壓缸，液壓回轉(zhuǎn)伺服執(zhí)行器（RSA-Rotory Serve Actuator）等各種電-液伺服動(dòng)力機(jī)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，電-液伺服馬達(dá)和電-液伺服液壓缸可以是分離式，也可以是組合成為一體。如果是分離式的連接方式，要盡量縮短連接管路，這樣可以減少伺服閥到液壓機(jī)構(gòu)間的管道容積，以增大液壓固有頻率。</p><

36、p>　　在機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，常用的電-液伺服動(dòng)力機(jī)構(gòu)是電-液伺服液壓缸和電-液伺服擺動(dòng)馬達(dá)，也可以用電-液步進(jìn)馬達(dá)。液壓回轉(zhuǎn)執(zhí)行器是一種由伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)或比例電磁鐵帶動(dòng)的一個(gè)安放在擺動(dòng)馬達(dá)或連續(xù)回轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)子內(nèi)的一個(gè)回轉(zhuǎn)滑閥，通過(guò)機(jī)械反饋，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的一種電-液伺服機(jī)構(gòu)。它可安裝在機(jī)器人手臂和手腕的關(guān)節(jié)上，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。它既是關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，又是動(dòng)力元件。</p><p>　　2.6.2機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)&

37、lt;/p><p>　　這些年來(lái)，針對(duì)機(jī)器人，數(shù)控機(jī)床等自動(dòng)機(jī)械而開(kāi)發(fā)的各種類型的伺服電動(dòng)機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器的大量出現(xiàn)，為機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的更新創(chuàng)造了條件。由于高起動(dòng)力矩、大轉(zhuǎn)矩低慣量的交、直流電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用，因此一般情況下，負(fù)重在100kg以下的工業(yè)機(jī)器人大多數(shù)采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　1.機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選擇</p><p>　　機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電

38、機(jī)的選擇要根據(jù)機(jī)器人的用途、功能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合各類電機(jī)自身的特點(diǎn)、性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及性能價(jià)格比等綜合考慮進(jìn)行。根據(jù)機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)軸所計(jì)算的、要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)載額定力矩、加減速特性、額定功率、加速功率等參數(shù)選擇電機(jī)型號(hào)。有關(guān)各類驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主要特點(diǎn)及性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用途及使用范圍、適用的驅(qū)動(dòng)器見(jiàn)表2-1。</p><p>　　表2-1 電機(jī)的性能</p><p>　　2.機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺

39、服驅(qū)動(dòng)器</p><p>　?。?）直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器目前多采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）伺服驅(qū)動(dòng)器。其電源電壓為固定不變值，由大功率三極管作為開(kāi)關(guān)元件，以固定的開(kāi)關(guān)頻率動(dòng)作，但其脈沖寬度可以隨電路控制而改變，改變了脈沖寬度也就可以改變加在電機(jī)電樞兩端的平均電壓，從而改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種伺服驅(qū)動(dòng)器一般由電流內(nèi)環(huán)和速度外環(huán)組成。末級(jí)采用大功率三極管構(gòu)成橋

40、式開(kāi)關(guān)電路。</p><p>　　PWM伺服驅(qū)動(dòng)器具有調(diào)速范圍寬、低速特性好，響應(yīng)快、效率高、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。目前已廣泛應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人及其它機(jī)電一體化產(chǎn)品中用做直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的控制裝置主要包括脈沖發(fā)生器，環(huán)行分配器和功率放大器等幾部分組成。</p><

41、p>　　脈沖發(fā)生器可以按照起、制動(dòng)及調(diào)速要求改變頻率、以控制步進(jìn)電機(jī)。環(huán)行分配器是控制步進(jìn)電機(jī)各繞組按一定的次序通過(guò)的環(huán)節(jié)。它的作用是把脈沖發(fā)生器送來(lái)的一系列脈沖信號(hào)按照一定的循環(huán)規(guī)律依次分配給各繞組，以使步進(jìn)電機(jī)按著一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　功率放大器的作用是將環(huán)行分配器輸出的毫安級(jí)電流放大成安培級(jí)電流以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。目前功率放大器多采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路。這種電路有高、低壓二組電源。當(dāng)繞組剛通電

42、瞬間讓繞組接通高電壓，從而使各相電流迅速建立。而當(dāng)達(dá)到步進(jìn)電機(jī)額定電流時(shí)僅以低電壓給各相繞組供電。高電壓加入的時(shí)間長(zhǎng)短由控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1確定液壓系統(tǒng)基本方案</p><p>　　液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸和液壓馬達(dá)，前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)表3-1：</p&

43、gt;<p>　　表3-1 液壓缸和液壓馬達(dá)的特點(diǎn)</p><p>　　3.2確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)</p><p>　　液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，他們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷，流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　1.計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷</p><p>　　

44、根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況液壓缸所受的總機(jī)械載荷為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中， -----為外加的載荷，因?yàn)樗椒綗o(wú)外載荷，故為0；</p><p>　　------為活塞上所受的慣性力；</p><p>　　------為密封阻力；</p><p>　　-

45、-----為導(dǎo)向裝置的摩擦阻力；</p><p>　　------為回油被壓形成的阻力；</p><p><b>　　（1）的計(jì)算</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中， ------為液壓缸所要移動(dòng)的總重量，取為100kg；</p>&l

46、t;p>　　------為重力加速度， ；</p><p>　　------為速度變化量；</p><p>　　------啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，一般為0.01~0.5，取0.2s</p><p>　　將各值帶入上式，得：=1.02</p><p><b>　?。?）的計(jì)算</b></p><p>

47、;<b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中，-----克服液壓缸密封件摩擦阻力所需空載壓力，如該液壓缸工作壓力<16 ，查相關(guān)手冊(cè)取=0.2 ；</p><p>　　------為進(jìn)油工作腔有效面積； </p><p>　　啟動(dòng)時(shí)： </p><p>　　運(yùn)動(dòng)時(shí)：

48、 283N</p><p><b>　?。?）的計(jì)算</b></p><p>　　機(jī)械手水平方向上有兩個(gè)導(dǎo)桿，內(nèi)導(dǎo)桿和外導(dǎo)套之間的摩擦力為</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中，------為機(jī)械手和所操作工件的總重量，取為100KG；<

49、/p><p>　　------為摩擦系數(shù)，取f=0.1；</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： =98</p><p><b>　　（4）的計(jì)算</b></p><p>　　回油背壓形成的阻力按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-5）</b></p>

50、;<p>　　式中，-----為回油背壓，一般為0.3~0.5 ，取=0.3 </p><p>　　-----為有桿腔活塞面積，考慮兩邊差動(dòng)比為2；</p><p>　　將各值帶入上式有， </p><p>　　分析液壓缸各工作階段受力情況，作用在活塞上的總機(jī)械載荷為</p><p><b>　　。<

51、/b></p><p>　　2腰部執(zhí)行液壓缸工作壓力計(jì)算</p><p>　　腰部要能頂起工件必須滿足： </p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中，-----為所需夾持力；</p><p>　　-----安全系數(shù)，通常取1.2~2；</p>&

52、lt;p>　　-----為動(dòng)載系數(shù)，主要考慮慣性力的影響可按估算，為液壓缸在頂起工件過(guò)程的加速度，，為重力加速度；</p><p>　　-----方位系數(shù)，查表選??；</p><p>　　-----被抓持工件的重量 30；</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得： ；</p><p>　　理論驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算：

53、 （3-7）</p><p>　　式中，----為柱塞缸所需理論驅(qū)動(dòng)力；</p><p>　　----為夾緊力至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離；</p><p>　　-----為扇形齒輪分度圓半徑；</p><p><b>　　-----為頂力；</b></p><

54、p>　　---齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，此處選為0.92；</p><p>　　其他同上。帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得 </p><p>　　計(jì)算驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式為： </p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中，-----為計(jì)算驅(qū)動(dòng)力；</p><p>　　---安全

55、系數(shù)，此處選1.2；</p><p>　　---工作條件系數(shù)，此處選1.1；</p><p>　　其他同上。帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得： </p><p>　　而液壓缸的工作驅(qū)動(dòng)力是由缸內(nèi)油壓提供的，故有</p><p><b>　　（3-9）</b></p><p>　　式中，---為柱塞缸工作油壓；&l

56、t;/p><p>　　----為柱塞截面積；</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，所需的油壓約為： </p><p>　　3.液壓缸主要參數(shù)的確定</p><p>　　針對(duì)本設(shè)計(jì)是一個(gè)機(jī)械手的特點(diǎn)考慮，機(jī)械手系統(tǒng)的剛度及其穩(wěn)定性是很重要的。因此，先從剛度角度進(jìn)行液壓缸缸徑的選擇，以盡量?jī)?yōu)先保證機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、安全性。至于液壓缸的工作壓力和缸

57、的工作速度，放在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，通過(guò)外部的液壓回路、采用合適的調(diào)速回路和元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，綜合考慮各方面的因素，初步確定各液壓缸的基本參數(shù)如下；</p><p>　　表3-1 水平伸縮液壓缸參數(shù)</p><p>　　因?yàn)樯炜s缸的作用主要是實(shí)現(xiàn)伸縮直線運(yùn)動(dòng)這個(gè)運(yùn)動(dòng)形式，在其軸向上并不承受顯性的工作載荷（因?yàn)槭肿A持工件，受力方向?yàn)榇怪狈较颍S向主要是克服摩擦力矩，其所受的載荷主要

58、是徑向載荷，載荷性質(zhì)為彎矩，使其產(chǎn)生彎曲變形。而且因?yàn)闄C(jī)械手要求具有一定的柔性，水平液壓缸活塞桿要求具有比較大的工作行程。同時(shí)具有比較大的彎矩和比較長(zhǎng)的行程，這對(duì)液壓缸的穩(wěn)定性和剛度問(wèn)題有較高的要求。</p><p>　　因此，在水平伸縮缸的設(shè)計(jì)上，一是增大其抗彎能力，二是通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，使其具有盡量大的剛度。為了達(dá)到這個(gè)目的，設(shè)計(jì)中采用了兩個(gè)導(dǎo)向桿，以滿足長(zhǎng)行程活塞桿的穩(wěn)定性和導(dǎo)向問(wèn)題。另一方面，為增大

59、結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，將兩個(gè)導(dǎo)向桿與活塞桿布局成等邊三角形的截面形式，以增大抗彎截面模量，也大大增加了液壓缸的工作剛度。</p><p>　　表3-2 垂直液壓缸參數(shù)</p><p>　　因?yàn)榇怪币簤焊姿惺艿妮d荷方式既有一定的軸向載荷，又存在著比較大的傾覆力矩（由加工工件的重力引起的）。作為液壓執(zhí)行元件，滿足此處的驅(qū)動(dòng)力要求是輕而易舉的，要解決的關(guān)鍵問(wèn)題仍然是它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否有足夠的剛度

60、來(lái)抗傾覆。這里同樣采用了導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)，圍繞垂直升降缸設(shè)置四根導(dǎo)桿，較好的解決了這一問(wèn)題。</p><p>　　4.液壓缸強(qiáng)度的較核</p><p>　?。?）缸筒壁厚的較核</p><p>　　當(dāng) D/時(shí)，液壓缸壁厚的較核公式如下：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>

61、　　式中，----為缸筒內(nèi)徑；</p><p>　　----為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力時(shí)，取為；</p><p>　　----為缸筒材料的許用應(yīng)力，，為材料抗拉強(qiáng)度，經(jīng)查相關(guān)資料取為650，為安全系數(shù)，此處?。?lt;/p><p>　　帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，上式成立。因此液壓缸壁厚強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　?。?）活塞桿直徑的較核</p

62、><p>　　活塞桿直徑的較核公式為</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中， -----為活塞桿上作用力；</p><p>　　-----為活塞桿材料的許用應(yīng)力，此處；</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算較核得上式成立，因此活塞桿的強(qiáng)度能滿足工作要求。<

63、/p><p>　　3.3計(jì)算和選擇液壓元件</p><p><b>　　1.液壓泵的計(jì)算</b></p><p>　　（1）確定液壓泵的實(shí)際工作壓力</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中，-------計(jì)算工作壓力，前以定為；</p&g

64、t;<p>　　------對(duì)于進(jìn)油路采用調(diào)速閥的系統(tǒng)，可估為（0.5~1.5），這里取為1。</p><p>　　因此，可以確定液壓泵的實(shí)際工作壓力為</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　?。?）確定液壓泵的流量</p><p><b>　　（3-14）</

65、b></p><p>　　式中，------為泄露因數(shù)，取1.1；</p><p>　　-----為機(jī)械手工作時(shí)最大流量。</p><p><b>　　（3-15）</b></p><p>　　經(jīng)計(jì)算得 =3.140</p><p>　　帶入上式得 </p>

66、<p>　?。?）確定液壓泵電機(jī)的功率</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　式中，------為最大運(yùn)動(dòng)速度下所需的流量，同前，取為3.140；</p><p>　　-------液壓泵實(shí)際工作壓力，5；</p><p>　　------為液壓泵總效率，取為0.8；<

67、/p><p>　　帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： =。</p><p><b>　　5.控制元件的選擇</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量，在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取各控制元件。這部分在考慮具體的作業(yè)時(shí)根據(jù)詳細(xì)的要求再結(jié)合具體情況進(jìn)行詳細(xì)，這里暫從略。</p><p>　　6.油管及其他輔助裝置的

68、選擇</p><p>　?。?）查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇油管公稱通徑、外徑、壁厚參數(shù)</p><p>　　液壓泵出口流量以3.140L/MIN計(jì)，選??；液壓泵吸油管稍微粗些，選擇；其余都選為；</p><p>　?。?）確定油箱的容量</p><p>　　一般取泵流量的3~5倍，這里取為5倍，有效容積為</p><p>&l

69、t;b>　　（3-17）</b></p><p>　　3.4液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算</p><p>　　繪制液壓系統(tǒng)圖后，進(jìn)行壓力損失驗(yàn)算。因?yàn)樵撘簤合到y(tǒng)比較簡(jiǎn)單，該項(xiàng)驗(yàn)算從略。本系統(tǒng)采用液壓回路簡(jiǎn)單，效率比較高，功率小，發(fā)熱少，油箱容量取得較大，因此，不再進(jìn)行溫升驗(yàn)算。</p><p>　　3.5電機(jī)選型有關(guān)參數(shù)計(jì)算</p><p

70、>　　若傳動(dòng)負(fù)載作直線運(yùn)動(dòng)（通過(guò)滾珠絲杠）則有</p><p>　　負(fù)載額定功率： （3-1）</p><p>　　負(fù)載加速功率： （3-2）</p><p>　　負(fù)載力矩（折算到電機(jī)軸）：</p><p><b>

71、　?。?-3）</b></p><p>　　負(fù)載（折算到電機(jī)軸）： </p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　起動(dòng)時(shí)間： </p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　制動(dòng)時(shí)間： </p&

72、gt;<p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　2.若傳動(dòng)負(fù)載作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)</p><p>　　負(fù)載額定功率： （3-7）</p><p>　　負(fù)載加速功率： （3-8）</p&g

73、t;<p>　　負(fù)載力矩（折算到電機(jī)軸）： </p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　負(fù)載GD（折算到電機(jī)軸）： </p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　起動(dòng)時(shí)間： </p><p&

74、gt;<b>　?。?-11）</b></p><p>　　制動(dòng)時(shí)間： </p><p><b>　　（3-12）</b></p><p>　　式中，-----為額定功率，KW；</p><p>　　-----為加速功率，KW；</p><p>　　-----為

75、負(fù)載軸回轉(zhuǎn)速度，r/min；</p><p>　　-----為電機(jī)軸回轉(zhuǎn)速度，r/min；</p><p>　　-----為負(fù)載的速度，m/min；</p><p>　　-----為減速機(jī)效率；</p><p>　　-----為摩擦系數(shù)；</p><p>　　-----為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（負(fù)載軸），；</p>&

76、lt;p>　　-----為電機(jī)啟動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　-----為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（折算到電機(jī)軸上），；</p><p>　　-----為負(fù)載的，；</p><p>　　-----為負(fù)載（折算到電機(jī)軸上），；</p><p>　　-----為電機(jī)的，；</p><p>　　具體到本設(shè)計(jì)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是驅(qū)動(dòng)腰

77、部的回轉(zhuǎn)，傳遞運(yùn)動(dòng)形式屬于第二種。下面進(jìn)行具體的計(jì)算。</p><p>　　因?yàn)檠炕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)只存在摩擦力矩，在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他的轉(zhuǎn)矩，則在回轉(zhuǎn)軸上有；</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中，-----為滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)，取0.005；</p><p>　　-----為機(jī)械手本

78、身與負(fù)載的重量之和，取100kg；</p><p>　　-----為回轉(zhuǎn)軸上傳動(dòng)渦輪分度圓半徑，R=350；</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得 =1.75；</p><p>　　同時(shí)，腰部回轉(zhuǎn)速度定為=1r/min；傳動(dòng)比定為1/70；</p><p>　　且， 帶入數(shù)據(jù)得： =10.45667。</p>&

79、lt;p>　　將其帶入上（3-10）~（3-11）式，得：</p><p>　　啟動(dòng)時(shí)間 ； </p><p>　　制動(dòng)時(shí)間 ；</p><p>　　折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：。</p><p>　　3.6電機(jī)型號(hào)的選擇</p><p>　　根據(jù)以上結(jié)果，綜合考慮各種因素，選擇國(guó)

80、產(chǎn)北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司（原北京四通電機(jī)公司）的減速機(jī)，具體型號(hào)為：YCJ180同時(shí)因?yàn)檠魁X輪傳動(dòng)比為1：70，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過(guò)減速后傳遞到回轉(zhuǎn)軸，回轉(zhuǎn)軸實(shí)際的步距角將為電機(jī)實(shí)際步距角的1/70（理論上），雖然實(shí)際上存在著間隙和齒輪傳動(dòng)非線性誤差，實(shí)際回轉(zhuǎn)軸的最小步距角也仍然是很小的，故其精度是相當(dāng)高的，完全能滿足機(jī)械手上下料的定位精度要求。</p><p><b>　　4.齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</b

81、></p><p><b>　　4.1齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1.1 預(yù)選兩個(gè)齒輪均用35siMn鋼制造。</p><p>　　采用軟齒面： HBS<= 350;（標(biāo)準(zhǔn)齒形a=20°）</p><p>　　小齒輪調(diào)質(zhì)處理：HBS=217-269 取260； </p>

82、;<p>　　大齒輪調(diào)制處理：HBS=217-269 取220；</p><p>　　4.1.2低速級(jí)齒輪大，對(duì)外部影響大，所以先設(shè)計(jì)低速級(jí)</p><p><b>　　(初選</b></p><p>　　非對(duì)稱布置，軟齒面，</p><p><b>　　鋼-鋼 </b><

83、/p><p>　?、苤饼X的α=20°， </p><p><b>　　計(jì)算[]</b></p><p><b>　　N= 計(jì)算循環(huán)次數(shù)</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b>

84、</p><p><b>　　取1.4 </b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　將的較小值代入,計(jì)算dt3</p><p><b>　　d</b></

85、p><p><b>　　㎜</b></p><p>　　4.1.3計(jì)算中心距 m 和齒數(shù)及圓周速度V</p><p><b>　　m=0.015=</b></p><p><b>　　V</b></p><p><b>　　計(jì)算寬度:b=&l

86、t;/b></p><p><b>　　取;㎜</b></p><p><b>　　4.1.4計(jì)算k值</b></p><p>　　,8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)</p><p>　　非對(duì)稱布置，軟齒面8級(jí)精度</p><p><b>　　低速級(jí)直齒齒輪

87、 </b></p><p><b>　　非對(duì)稱布置 取</b></p><p><b>　　（5-1）</b></p><p><b>　　4.2 校正</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p>&l

88、t;p>　　取 （5-3）</p><p>　　計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比 </p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　計(jì)算實(shí)際中心距</b></p><p><b>　　（5-5）</b></

89、p><p><b>　　計(jì)算分度圓直徑</b></p><p><b>　　5.2.1設(shè)計(jì)匯總</b></p><p>　　5.2.2低速級(jí)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　(查圖10-17 P200 得齒形系數(shù)Y</p><p>　　(查圖10-18 得應(yīng)力修正系數(shù)

90、</p><p>　　( 5-6）</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)為S=1.4</p><p>　?、苡蓤D10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p><b>　　（5-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b&

91、gt;</p><p>　　[]= （5-9）</p><p>　　[]= （5-10）</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　所以低速級(jí)齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度安全。</p><p><b>　　總 結(jié)</

92、b></p><p>　　本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的操作過(guò)程是由電動(dòng)機(jī)和液壓缸組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)采用可編程控制器控制，運(yùn)用步進(jìn)順序控制編程，程序簡(jiǎn)單且便于調(diào)試。通過(guò)PLC本身通訊接口和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、修改、調(diào)整，是系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。利用PLCA控制機(jī)械手相對(duì)于其他控制方式，具有很高的可靠性，較好的性價(jià)比，較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。就本課題設(shè)計(jì)的目的，實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行良好，大大方便

93、了工作和生活。</p><p>　　通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)工作的細(xì)心得到了提高，認(rèn)識(shí)到自己對(duì)這方面的不足。并且對(duì)本設(shè)計(jì)的內(nèi)容有了更好的了解，比如加深了解了可編程控制器的功能，還有機(jī)械手的工作原理等等。通過(guò)做這次設(shè)計(jì)，對(duì)以前的不足的知識(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)，在指導(dǎo)老師那里學(xué)到了很多寶貴的東西，這些對(duì)我都是很有幫助的。</p><p><b>　　致 謝<

94、/b></p><p>　　歷時(shí)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，在這這段時(shí)間里，我運(yùn)用大學(xué)四年的專業(yè)知識(shí)比較成功的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)方案論證，理論設(shè)計(jì)計(jì)算，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，工程圖的繪制，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，已經(jīng)使個(gè)人理論水平和實(shí)際動(dòng)手能力有了一次飛躍，鍛煉了個(gè)人在設(shè)計(jì)、分析，動(dòng)手實(shí)踐等方面的能力，同時(shí)使所學(xué)專業(yè)知識(shí)得到一次全面的鞏固和加強(qiáng)。</p><p>　

95、　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，我得到了很多老師、同學(xué)的關(guān)心、幫助和支持，在此本人首先向他們表示感謝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的指導(dǎo)老師雷福祥老師給予很多專業(yè)方面的幫助。在設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備時(shí)，張老師就非常關(guān)注我的選題，指明選題方向，幫助分析題目的可行性和實(shí)際中可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及需要注意的事項(xiàng)；在進(jìn)行方案選擇時(shí)，為我指出所需要重點(diǎn)掌握的知識(shí)范圍，并幫助我分析相應(yīng)知識(shí)難點(diǎn)的原理，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利進(jìn)行。</p><p>　　

96、同時(shí)，我也要感謝大學(xué)四年所有教過(guò)和沒(méi)有教過(guò)但給我很多幫助的老師，是他們的教導(dǎo)讓我能在這里學(xué)到很多的專業(yè)知識(shí)，給我以后工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是他們的諄諄教誨使我明白了更多為人處事的道理，給我今后的人生足跡烙下更深的印跡，在此我衷心地感謝所有幫助過(guò)我的老師。此外，非常感謝許多其他同學(xué)，他們很多想法和建議對(duì)我啟發(fā)很大。在此一并致謝！</p><p>　　還有在中華工業(yè)控制網(wǎng)和中國(guó)機(jī)器人聯(lián)盟網(wǎng)上以及在其他場(chǎng)合給提供

97、我?guī)椭闹烂趾筒恢烂值呐笥?，在此也一并致謝，謝謝你們！</p><p>　　由于時(shí)間和個(gè)人知識(shí)及能力水平有限，論文中難免會(huì)有一些紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。不勝感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]付永領(lǐng), 王巖, 裴忠才. 基于CAN總線液壓噴漆機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 機(jī)床

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99、敏華, 溫齊全. PLC在電液比例與伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 機(jī)床與液壓. 2003, (5): 143~144</p><p>　　[5]胡學(xué)林. 可編程控制器(基礎(chǔ)篇) [M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2003.</p><p>　　[6]胡學(xué)林. 可編程控制器(實(shí)訓(xùn)篇) [M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2004.</p><p>　　[7]孫兵,

100、趙斌, 施永康. 基于PLC的機(jī)械手混合驅(qū)動(dòng)控制[J]. 液壓與氣動(dòng). 2005, (3): 37~39 [8]王田苗, 丑武勝. 機(jī)電控制基礎(chǔ)理論及應(yīng)用. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2003.</p><p>　　[9]李建勇. 機(jī)電一體化技術(shù)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2004.</p><p>　　[10]王孫安, 杜海峰, 任華. 機(jī)械電子工程[M]. 北京: 科學(xué)出版社

101、,2003.</p><p>　　[11]張啟玲, 何玉安. PLC在氣動(dòng)控制稱量包裝裝置中的應(yīng)用[J]. 液壓與氣動(dòng). 2005, (1): 31~33</p><p>　　[12]沈興全, 吳秀玲. 液壓傳動(dòng)與控制[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2005.</p><p>　　[13]王憲軍, 趙存友. 液壓傳動(dòng)[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué)出版社, 2