螺栓裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

螺栓裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),螺栓裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),螺栓,裝配,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 本次的設(shè)計(jì)是螺栓裝配機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，螺栓裝配機(jī)械手作為工業(yè)機(jī)械手中的重要研究對(duì)象，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)裝配線(xiàn)中，有效地完成了零部件的裝配，高精度電子產(chǎn)品及其部件的組裝，可以代替人類(lèi)完成一些繁瑣的工作。 本次設(shè)計(jì)通過(guò)查閱互聯(lián)網(wǎng)，收集資料，根據(jù)任務(wù)書(shū)要求設(shè)計(jì)一款用于自動(dòng)抓取并完成螺栓裝配的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中機(jī)械手的結(jié)構(gòu)確定了選用直角坐標(biāo)式和圓柱坐標(biāo)式結(jié)合的方案，整個(gè)機(jī)械手確定為4自由度，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式采用步進(jìn)電機(jī)與同步帶驅(qū)動(dòng)及絲杠機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其移動(dòng)及升降運(yùn)動(dòng)，采用回轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)行，采用旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)手腕對(duì)螺栓的擰緊。并對(duì)機(jī)械手的零部件等機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 該設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)是能夠在短時(shí)間內(nèi)完成螺栓的裝配，提高效率，減少生產(chǎn)時(shí)間，無(wú)需休息，在適宜的條件下可以連續(xù)工作。機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在惡劣的工況條件下取代人類(lèi)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，從而減少安全事故的發(fā)生。 關(guān)鍵詞：螺栓裝配；機(jī)械手；步進(jìn)電機(jī)；絲杠機(jī)構(gòu) I ABSTRACT This design is the structural design of the bolt assembly manipulator. The bolt assembly manipulator, as an important research object in the hands of industrial machinery, has been widely used in the industrial assembly line, effectively completed the assembly of components, the assembly of high precision electronic products and their components, and can replace some of the tedious work in place of human beings. This design is designed by consulting the Internet, collecting data, and designing a mechanical hand for automatic grasping and completing the bolt assembly according to the requirements of the task book. The structure of the manipulator in the design determines the combination of rectangular coordinates and cylindrical coordinates. The whole manipulator is determined to be 4 degrees of freedom. The driving mode of the manipulator adopts the step motor and the synchronous belt drive and the screw mechanism to realize its movement and lifting movement, and the rotary cylinder is used to realize the rotary operation of the mechanical arm.The rotary cylinder is used to realize the tightening of the wrist to the bolt.It also designs the parts and components of the manipulator. The main feature of the design is that it can complete the assembly of bolts in a short time, improve the efficiency, reduce the production time, without rest, and can work continuously under the suitable conditions. The manipulator can replace human beings under severe working conditions and reduce labor intensity, thereby reducing safety accidents. Key Words：Bolt Assemble;Manipulator ;Stepper Motor;Screw Mechanism II 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 本課題研究的背景及意義 1 1.2 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成及分類(lèi) 1 1.3 裝配機(jī)械手的研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 2 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容 3 2 螺栓裝配機(jī)械手的總體方案的設(shè)計(jì) 4 2.1 機(jī)械手的功能要求 4 2.2 機(jī)器手的總體運(yùn)動(dòng)過(guò)程 4 2.3 各運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 5 3 機(jī)械手的橫向（X軸）移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1 X軸運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 6 3.2 電機(jī)功率計(jì)算與選型 6 3.3 同步帶的計(jì)算與選型 8 3.4 導(dǎo)軌的計(jì)算與選型 11 4 機(jī)械手的立柱及轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 4.1 立柱機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 16 4.2 絲杠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 4.3 旋轉(zhuǎn)手臂的設(shè)計(jì) 22 5 手腕及手爪設(shè)計(jì) 26 5.1 腕部的設(shè)計(jì)要求 26 5.2 腕部的結(jié)構(gòu) 26 5.3 腕部的計(jì)算 27 5.4 手部結(jié)構(gòu)技術(shù)要求 30 6 結(jié) 論 33 參 考 文 獻(xiàn) 34 致 謝 44 II 螺栓裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.緒論 1.1本課題研究的背景及意義 螺栓裝配機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人中的一種機(jī)械手，機(jī)械手是自動(dòng)執(zhí)行設(shè)定好的程序工作的機(jī)器，它通過(guò)接受預(yù)先編寫(xiě)的程序，或按照人工智能技術(shù)制定指令，完成相應(yīng)的動(dòng)作。機(jī)械手任務(wù)是幫助或取代工人完成工作，如在工業(yè)制造、焊接、噴涂、建筑等工作。事實(shí)上，機(jī)械手是一種集成機(jī)械、電子、控制于一體的輔助系統(tǒng)，它通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)和現(xiàn)代微電子技術(shù)相結(jié)合來(lái)模仿人臂的技能。螺栓裝配機(jī)械手在工業(yè)、機(jī)械、航天航空和信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展迅速，在各個(gè)領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，尤其在工作環(huán)境惡劣，機(jī)械式重復(fù)性工作，機(jī)械手將逐漸取代人類(lèi)。 它能夠在短時(shí)間內(nèi)完成螺栓的裝配，提高效率。在惡劣環(huán)境中帶替人工作，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。與人相比起來(lái)，機(jī)械手具有的優(yōu)點(diǎn)是：減少生產(chǎn)時(shí)間，無(wú)需休息，在適宜的條件下可以連續(xù)工作。機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)對(duì)惡劣的工況條件下取代人類(lèi)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，從而減少安全事故的發(fā)生。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中，螺栓裝配機(jī)械手主要用于取代手動(dòng)安裝螺栓，實(shí)現(xiàn)螺栓的自動(dòng)拾取、自動(dòng)定位以及自動(dòng)旋緊。該機(jī)械手它按照編制的程序工作，具有高精度和高重復(fù)性。蘭州交通大學(xué)王世偉[1]提出鑒于螺栓裝配與拆卸動(dòng)作是工業(yè)中使用頻繁、工作強(qiáng)度大的一項(xiàng)工作,所以有必要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)螺栓自動(dòng)裝配的機(jī)械手。 1.2 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成及分類(lèi) 1.2.1機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成 機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)械手本體，其臂部一般采用空間開(kāi)鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副常稱(chēng)為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)械手的自由度數(shù)。出于擬人化的考慮，常將機(jī)械手本體的有關(guān)部位分別稱(chēng)為基座、腰部、臂部、腕部、手部和行走部等。 驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)械手進(jìn)行動(dòng)作。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是線(xiàn)、角位移量。機(jī)械手使用的驅(qū)動(dòng)裝置主要是電力驅(qū)動(dòng)裝置，此外也有采用液壓、氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)裝置。 檢測(cè)裝置的作用是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)械手的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。 控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制，即機(jī)械手的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成。另一種是分散式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來(lái)分擔(dān)機(jī)械手的控制。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)械手的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力控制。 1.2.2 機(jī)械手的分類(lèi) （1）機(jī)械手按用途分：可分為通用機(jī)械手、專(zhuān)用機(jī)械手；如教學(xué)上使用的教學(xué)機(jī)械手、工廠(chǎng)里使用的焊接機(jī)械手、車(chē)間里使用的裝配機(jī)械手等。南京工業(yè)大學(xué)舒志斌[2]等人指出專(zhuān)用機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分。 （2）機(jī)械手按坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)分： 直角坐標(biāo)型機(jī)械手：只具有移動(dòng)自由度的機(jī)械手。如二自由度門(mén)式機(jī)械手、桁架式機(jī)械手、懸臂式機(jī)械手等； 圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手：只具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其余都為移動(dòng)自由度的機(jī)械手，此機(jī)械手活動(dòng)范圍大，并具有很高的定位精度；北京大學(xué)工程訓(xùn)練中心張博[3]指出了圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 球坐標(biāo)型機(jī)械手：具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度、其余為移動(dòng)自由度的機(jī)械手，這種機(jī)械手具有工作范圍大，動(dòng)作靈活的特點(diǎn)，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會(huì)引起誤差； 關(guān)節(jié)型機(jī)械手：具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的機(jī)械手，動(dòng)作靈活，但是定位精度較差。 杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院汪新中[4]設(shè)計(jì)了一種擰螺釘多關(guān)節(jié)機(jī)械手，其手部采用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的機(jī)械夾持實(shí)現(xiàn)螺釘?shù)膴A持，保證螺釘?shù)臏?zhǔn)確定位和高可靠性。 （3）按驅(qū)動(dòng)方式分機(jī)械手：氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手、液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手、電氣驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，也有采用多動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式組合的機(jī)械手。燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院楊育林等[5]提出針對(duì)不同重量車(chē)輪的裝配問(wèn)題,提出了一種新型機(jī)械手氣動(dòng)控制系統(tǒng), 1.3裝配機(jī)械手的研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 在工業(yè)流水線(xiàn)上，螺栓的裝配是一項(xiàng)繁瑣的工作。對(duì)于螺栓裝配的機(jī)械手，國(guó)內(nèi)外都有研究，研究成果顯著。這些機(jī)械手不僅節(jié)省人力，而且方便實(shí)用。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)如何利用機(jī)械工具代替人工完成螺栓連接組裝進(jìn)行了深入研究。 俄羅斯Geschke已經(jīng)完成了機(jī)械手中螺釘?shù)淖灾鞫ㄎ?，插入和擰緊操作。該系統(tǒng)通過(guò)鏡頭形成立體視覺(jué)。其特點(diǎn)是自動(dòng)閾值調(diào)整，根據(jù)視覺(jué)采樣率調(diào)整位置環(huán)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位。 2002年，日本工業(yè)技術(shù)綜合研究所等多家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一款名為HRP-2P的施工機(jī)械手。該操縱器具有更精確的視覺(jué)系統(tǒng)，并可以按照說(shuō)明使用螺栓來(lái)固定;在2010年，Pitipong等提出了使用視覺(jué)伺服系統(tǒng)的4自由度。 國(guó)內(nèi)對(duì)螺栓工具和機(jī)械手的研究也取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。早在1960年，沉陽(yáng)高壓開(kāi)關(guān)廠(chǎng)杰寶駿工人就設(shè)計(jì)制造了電動(dòng)螺絲機(jī)，解決了裝配工作中各種螺母的緊固問(wèn)題，提高了工作效率; 王新忠設(shè)計(jì)了一種螺旋多關(guān)節(jié)機(jī)械手，其手部采用復(fù)雜的機(jī)械夾具固定螺釘，確保螺釘?shù)臏?zhǔn)確定位和高可靠性，并利用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)械手末端的螺絲刀在平面接合式螺絲，完成螺絲定位，壓緊和擰緊功能。對(duì)于不同類(lèi)型的螺釘，可以更換相應(yīng)類(lèi)型的螺絲刀。如上所述，各種螺桿組裝機(jī)械手只能實(shí)現(xiàn)單螺桿的定位和組裝任務(wù)。通過(guò)增加視覺(jué)等智能傳感器，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)智能自主定位和組裝螺絲。山西華電廣靈風(fēng)力發(fā)電有限公司郭洪武[6]指出了機(jī)械手的定義,發(fā)展過(guò)程,以及機(jī)械手的研究動(dòng)態(tài)。 近年世界機(jī)械手的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，未來(lái)工業(yè)機(jī)械手具有如下的發(fā)展趨勢(shì)： （1）感官功能 研究?jī)?nèi)容包括各種傳感器信息采集與融合處理，傳感器與驅(qū)動(dòng)集成技術(shù)，感知功能傳承模塊等。其實(shí)質(zhì)與人體的五感和身體的全面感官功能相似。 （2）控制智能化 智能控制是把計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)為一體的多種綜合技術(shù)結(jié)合在一塊，隨著機(jī)械手控制的系統(tǒng)化，將開(kāi)發(fā)機(jī)械手的智能化控制。 （3）移動(dòng)功能的智能化 針對(duì)機(jī)械手的特定的功能需求，實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)場(chǎng)合的應(yīng)用需求，需要機(jī)械手具有運(yùn)動(dòng)，例如滑動(dòng)，滾動(dòng)，沿設(shè)置程序軌跡行走，爬行，跳躍等。 （4）系統(tǒng)應(yīng)用和集成 為實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的集中自動(dòng)化控制，遠(yuǎn)程化控制，解決遠(yuǎn)距離的信息傳輸與控制，開(kāi)發(fā)自主移動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器協(xié)調(diào)功能，群體智能和多機(jī)通信協(xié)議。 （5）安全性和可靠性 為了實(shí)現(xiàn)智能可靠性，機(jī)械手必須能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)各種事故，具有自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警，包括硬件級(jí)別的自診斷和自修復(fù)故障的能力。 （6）小型化 機(jī)械手的功能實(shí)現(xiàn)智能化，也逐漸向小型化發(fā)展，針對(duì)小型化的機(jī)械手應(yīng)用主要在微加工，醫(yī)療設(shè)備，機(jī)械電子領(lǐng)域。 （7）多傳感器信息融合和配置技術(shù) 采用多傳感器配置與融合技術(shù)采用機(jī)械手各部件的信息，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件精確位置檢測(cè)與運(yùn)動(dòng)定位。新型傳感器的開(kāi)發(fā)適應(yīng)于生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械手的控制，反饋信息的處理，然后向機(jī)械手輸出執(zhí)行指令。 1.4本文主要研究?jī)?nèi)容 首先收集螺栓裝配機(jī)械手的相關(guān)文獻(xiàn)資料，掌握裝配機(jī)械手的工作原理與各部件的功能。根據(jù)機(jī)械手的條件，確定機(jī)械手的總體方案，坐標(biāo)形式，自由度及運(yùn)動(dòng)空間的計(jì)算等。然后對(duì)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、手爪執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)機(jī)械手的腰關(guān)節(jié)、臂關(guān)節(jié)、手腕、夾持手爪等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括對(duì)電機(jī)的選型，軸承的選擇及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。 - 36 - 2.螺栓裝配機(jī)械手的總體方案的設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)械手的功能要求 根據(jù)螺栓裝配的工藝要求，設(shè)計(jì)一種四自由度機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)螺栓的抓取、定位、旋緊等一系列動(dòng)作，以期替代人工作業(yè)，可有效提高自動(dòng)化水平及生產(chǎn)效率。 機(jī)械手主要的參數(shù)： （1）夾持力：250N； （2）移動(dòng)速度為5m/min； （3）手爪夾持螺母的尺寸范圍：M10-M40； （4）自由度：4; （5）機(jī)械手選用類(lèi)型：圓柱坐標(biāo)式與直角坐標(biāo)式組合。 2.2機(jī)器手的總體運(yùn)動(dòng)過(guò)程 螺栓裝配機(jī)械手的工作過(guò)程： （1）手臂3繞立柱2轉(zhuǎn)動(dòng)90度； （2）手爪在抓取螺栓頭并保持夾緊狀態(tài)； （3）手臂3繞著立柱2轉(zhuǎn)回90°，并保持； （4）機(jī)械手整體沿著導(dǎo)軌水平運(yùn)動(dòng)，手臂3在沿著立柱2移動(dòng)；通過(guò)水平方向與垂直方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械手的手抓位置調(diào)節(jié)，從而保證螺栓與螺栓孔的精確定位； （5）手爪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)手臂 沿著軸線(xiàn)方向進(jìn)給，將螺栓旋緊； （6）手爪張開(kāi)，手臂3回到初始位置，循環(huán)到下一個(gè)裝配動(dòng)作。 1基座 2立柱 3手臂 4手腕及手爪 圖2.1螺栓轉(zhuǎn)配機(jī)械手的方案簡(jiǎn)圖 2.3各運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) （1）X軸移動(dòng)的傳動(dòng)方案 X軸的移動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)絲杠機(jī)構(gòu)，從而帶著整個(gè)機(jī)械手沿X軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 （2）Z軸方向的升降與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方案 機(jī)械手臂沿Z軸方向的上下移動(dòng)是采用同步電機(jī)經(jīng)過(guò)齒形帶傳動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)絲杠與螺母機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其手臂的升降運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的手臂做90°的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)氣缸作為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （3）機(jī)械手手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及手爪夾緊運(yùn)動(dòng)的方案 機(jī)械臂上手爪夾緊、松開(kāi)以及擰緊的動(dòng)作過(guò)程是實(shí)現(xiàn)螺栓裝配的執(zhí)行動(dòng)作，即機(jī)械手先夾緊需要裝配螺栓，機(jī)械臂經(jīng)過(guò)一系列運(yùn)動(dòng)，將螺栓放置在螺栓孔匹配位置，然后通過(guò)手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將螺栓擰入到螺栓孔內(nèi)；此時(shí)，機(jī)械手爪在松開(kāi)螺栓，機(jī)械臂在進(jìn)行下一次螺栓裝配動(dòng)作的循環(huán)。這一系列的工作過(guò)程中，機(jī)械手的夾緊采用手爪氣缸，手腕采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 3 機(jī)械手的橫向（X軸）移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 X軸運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 在驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中，盡量選擇重量輕和小尺寸的材料。為了實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手主要可以分為由齒輪齒條傳動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)，同步帶齒形皮帶傳動(dòng)，氣缸等驅(qū)動(dòng)。由于具備效率高，傳動(dòng)比精確，構(gòu)造緊湊，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)等，所以設(shè)計(jì)采用同步帶和絲杠機(jī)構(gòu)。 如圖3.1所示，X軸機(jī)架采用截面為矩形型材焊接而成，機(jī)架的作用是支承機(jī)械手本體，并將電機(jī)安裝在機(jī)架側(cè)面，各部件的聯(lián)接采用普通螺栓聯(lián)接。 傳動(dòng)方式采用步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到絲杠機(jī)構(gòu)，絲杠帶動(dòng)著螺母在直線(xiàn)導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。 圖3.1 X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 3.2 電機(jī)功率計(jì)算與選型 步進(jìn)電機(jī)的選用時(shí)，參數(shù)有步角距、運(yùn)行頻率、空載起動(dòng)頻率和最大靜轉(zhuǎn)矩。負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： （3.1） 設(shè)計(jì)中同步帶輪的主動(dòng)輪與從動(dòng)輪節(jié)圓直徑相等，所以。 是機(jī)械效率，移動(dòng)時(shí)有同步帶和導(dǎo)軌平摩擦兩種傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)的=0.95，導(dǎo)軌的摩擦傳動(dòng)的，取，有。 —軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩； —軸的摩擦轉(zhuǎn)矩（可以忽略）。 可以得到： （3.2） M—總負(fù)載質(zhì)量，g—重力加速度，—導(dǎo)軌動(dòng)摩擦的系數(shù)。 表3-1 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算的參數(shù) M i 帶入公式求出負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候需要具有一定的轉(zhuǎn)矩來(lái)帶動(dòng)負(fù)載，電機(jī)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩要大于，所以電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩大于。 步進(jìn)電機(jī)的選擇要參照脈沖當(dāng)量來(lái)確定電機(jī)的步距角的大小，精度要求?？扇∶}沖當(dāng)量，計(jì)算步距角： （3.3） 依照實(shí)際情況選擇=的步進(jìn)電機(jī)，對(duì)其進(jìn)行細(xì)分析以達(dá)到控制精度的要求。為步距角，計(jì)算脈沖當(dāng)量： （3.4） 根據(jù)以上設(shè)計(jì)中的計(jì)算選用兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。 表3-2 電機(jī)性能參數(shù) 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步距角度 相電流 保持力矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 重量 56BYG250D 2 1kg 3.3 同步帶的計(jì)算與選型 3.3.1同步帶的傳動(dòng)特點(diǎn) 同步帶由與工作面上的齒和帶輪上嚙合的齒驅(qū)動(dòng)。有較高的抗拉強(qiáng)度和非常小的伸長(zhǎng)率，在傳遞基本過(guò)程中的分段線(xiàn)路的長(zhǎng)度保持不變，傳輸過(guò)程中傳輸帶和傳輸帶滑動(dòng)， 從而保證傳送過(guò)程中皮帶與皮帶之間的滑動(dòng)。 選用同步帶傳動(dòng)能夠確保較好的傳動(dòng)比，具有恒定的傳動(dòng)比，維修保養(yǎng)方便，費(fèi)用低等。同步帶適用的溫度，運(yùn)行的速度，運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)功率，傳動(dòng)比。 圖3.2 同步帶 3.3.2同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）電機(jī)的額定輸出功率估算為： 7.16W （3.5） （2）確定計(jì)算功率：機(jī)械手的工作制按8小時(shí)/天，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-1得，使用系數(shù)參數(shù)=1.7，則計(jì)算功率為: 12.17W （3.6） （3）小帶輪轉(zhuǎn)速： 上式中：f為頻率，T為固定步進(jìn)角度，這里取1.8°；X為細(xì)分倍數(shù)； 即對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，可以通過(guò)輸入脈沖頻率對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)；本設(shè)計(jì)中f=3， 細(xì)分倍數(shù)X取0.02；計(jì)算小帶輪轉(zhuǎn)速n為90r/min； （4）選定同步帶帶型和節(jié)距：設(shè)計(jì)中功率轉(zhuǎn)速比較小，帶的型號(hào)可以選取H型帶，節(jié)距 （5）主動(dòng)輪齒數(shù)：查表選取小帶輪齒數(shù)為41。 （6）小帶輪節(jié)圓直徑確定： = （3.7） （7）大帶輪的計(jì)算 傳動(dòng)比為，因此計(jì)算中的大帶輪與小帶輪的參數(shù)相同。齒數(shù)，節(jié)距 （8）帶速v計(jì)算 （3.8） （9）初定周間間距 根據(jù)公式： 得： 現(xiàn)在選取軸間間距為250mm。 表3-3小帶輪最小齒數(shù)表 （10）同步帶帶長(zhǎng)及其齒數(shù)確定 =()= （3.9） （11）帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算 傳動(dòng)比為，因此嚙合的齒數(shù)恰好是帶輪齒數(shù)的一半，即。 （12）額定功率的計(jì)算 （3.10） 查表可知同步帶的許用工作壓力，單位長(zhǎng)度質(zhì)量。同步帶的額定功率為： （13）計(jì)算作用在軸上力： （3.11） （14）同步帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度確定 在同步帶傳動(dòng)中，兩個(gè)帶輪之間的中心距離需要選擇合適，如果帶輪中心距太小， 會(huì)直接造成齒和齒的正常嚙合。帶節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度如表3-4所示。 帶接線(xiàn)長(zhǎng)度表 如下所示節(jié)距Pb：帶齒齒廓線(xiàn)與齒根廓線(xiàn)之間的距離。 圖3.3 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸 表3-5梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸 本設(shè)計(jì)中我們選用梯形帶。同步帶的尺寸如下： 表3-6同步帶尺寸 3.4導(dǎo)軌的計(jì)算與選型 3.4.1直線(xiàn)導(dǎo)軌的工作原理 導(dǎo)軌是滑塊運(yùn)行時(shí)的軌道，滑塊安裝在導(dǎo)軌上作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。直線(xiàn)導(dǎo)軌的應(yīng)用非常廣泛，例如在機(jī)床設(shè)備、精密自動(dòng)化設(shè)備、各種動(dòng)力傳輸、輸送線(xiàn)裝置、醫(yī)療和電子制造等領(lǐng)域。直線(xiàn)導(dǎo)軌的特性如下： （1）直線(xiàn)導(dǎo)軌具有高的定位精度； （2）裝配性能好，可互換，潤(rùn)滑構(gòu)造簡(jiǎn)單； （3）摩擦小，降低了所需驅(qū)動(dòng)力，且適用于高速運(yùn)動(dòng)； （4）承載能力強(qiáng)，能承受多個(gè)方向帶來(lái)的負(fù)荷； （5）滾動(dòng)代替滑動(dòng)； （6）使用壽命長(zhǎng)。 圖3.4導(dǎo)軌零件圖 3.4.2初選導(dǎo)軌型號(hào)及估算導(dǎo)軌長(zhǎng)度 選型中：X方向運(yùn)行機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌型號(hào)為； Y方向的運(yùn)行機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌型號(hào)為； 導(dǎo)軌長(zhǎng)度受到加工及安裝因素影響，會(huì)影響到整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行精度。導(dǎo)軌長(zhǎng)度其公式為： L=H+S+△l-S1-S2 （3.12） 其中： 導(dǎo)軌的總長(zhǎng)度； 滑塊滑動(dòng)的行程； 滑塊的導(dǎo)向面上的長(zhǎng)度； 封閉的高度調(diào)節(jié)量； 滑塊滑至最高點(diǎn)時(shí)導(dǎo)軌露出的長(zhǎng)度； 滑塊滑至最低點(diǎn)時(shí)導(dǎo)軌露出的長(zhǎng)度。 計(jì)算得軸上的導(dǎo)軌長(zhǎng)度為：Lx=1530mm。 3.4.3導(dǎo)軌副距離額定壽命 X方向上選用的導(dǎo)軌型號(hào)是，所以導(dǎo)軌額定動(dòng)載荷為，額定靜載荷為 ； 機(jī)械手最大重量為: 滑塊的載荷計(jì)算： （1）導(dǎo)軌行程額定壽命為： （3.13） 以上： 額定壽命； 硬度系數(shù)；導(dǎo)軌硬度不得低于，可取fh =1； 導(dǎo)軌硬度值； —導(dǎo)軌額定動(dòng)載荷； 當(dāng)量動(dòng)載荷； 滑塊所受最大載荷； 滑塊數(shù)量，這里為Z=4； 指數(shù)，導(dǎo)軌體為滾珠時(shí)；為滾柱時(shí)； 額定壽命單位，滾珠時(shí)K=50KM； 硬度系數(shù)； 根究產(chǎn)品的要求規(guī)定，滾道的硬度不小于58HRC，故通常可取fh =1 溫度系數(shù)，查表,得 表3-7 溫度系數(shù) 工作溫度 接觸系數(shù)，查表；得 表3-8 接觸系數(shù) 精度系數(shù)，查表；取 表3-9 精度系數(shù) 載荷系數(shù)，查表；得 表3-10載荷系數(shù) 有： （2）壽命時(shí)間的計(jì)算： （3.14） 有： —壽命時(shí)間； 額定壽命。 行程長(zhǎng)度； —每分鐘往返次數(shù)。 則： 工作的情況：機(jī)械手的工作時(shí)間每天6小時(shí)，每年使用300天，則預(yù)計(jì)壽命年限為： 同樣可計(jì)算出Y方向滾動(dòng)導(dǎo)軌副額定壽命為： 3.4.4導(dǎo)軌的技術(shù)要求 刮研導(dǎo)軌：為了降低表面的粗糙度和提高耐磨性，需要對(duì)導(dǎo)軌的表面進(jìn)行刮研，最終是為了提高導(dǎo)軌接觸性、存油等。如表3-11： 表3-11磨削導(dǎo)軌的表面粗糙度 4 機(jī)械手的立柱及轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 立柱機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 在圖4.1中所示，機(jī)械手臂沿立柱（Z軸）方向的上下移動(dòng)是采用同步電機(jī)經(jīng)過(guò)齒形帶傳動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)絲杠與螺母機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其手臂的升降運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的手臂做90°的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用回動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)。 圖4.1 立柱機(jī)構(gòu)三維 立柱下部通過(guò)四個(gè)支座安裝在X軸機(jī)架上的直線(xiàn)導(dǎo)軌上，通過(guò)絲杠的形式與螺母機(jī)構(gòu)相連接，將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂的直線(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)。本章對(duì)絲杠、螺母副機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 圖4.2 立柱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖 4.2 絲杠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1絲桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特點(diǎn) 在設(shè)計(jì)中，絲杠機(jī)構(gòu)是機(jī)械手的重要部件，通過(guò)螺紋驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的升降功能。選用絲杠機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)緊湊，高精度性等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)螺釘和螺母的運(yùn)動(dòng)方式，絲杠傳動(dòng)可分為以下幾種： （1）螺母是活動(dòng)的，螺母被絲杠的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)著在絲杠上移動(dòng)，如圖（a）所示； （2）螺母旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)著螺桿作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，如圖（b）所示； （3）螺母沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由于絲杠固定，所以?xún)啥酥谓Y(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但精度不高。如圖（c）所示； （4）螺桿旋轉(zhuǎn)把螺母帶著直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。適合長(zhǎng)時(shí)間工作的絲杠。如圖（d）所示。 (a) (b) （c） （d） 圖4.3 螺桿傳動(dòng)的方式 本次設(shè)計(jì)的螺栓裝配機(jī)械手是采用了上圖（a）的運(yùn)動(dòng)方式，螺母固定不動(dòng)。 4.2.2螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和選材 螺桿傳動(dòng)時(shí)支撐的結(jié)構(gòu)會(huì)受剛度影響。當(dāng)螺桿的形狀短粗，且垂直布置時(shí)，力傳遞的提升和螺桿、螺母可作為支撐結(jié)構(gòu)用。當(dāng)螺桿的形狀細(xì)長(zhǎng)且水平布置時(shí)，應(yīng)在螺桿的中間部位加上支撐點(diǎn)，這樣可以提高螺桿的剛性。絲杠和螺母的材料要求有高耐磨性、高強(qiáng)度性，也需要具有良好的切削性、便于制造。 表4.1 絲杠與螺母常用的材料 4.2.3絲杠的受力計(jì)算與尺寸確定 （1）直徑確定 保證螺母受到的力均勻，螺母螺紋通常的工作圈數(shù)取Φ=1.2~2.5，本文取Φ=2。螺桿材料用 45 鋼，螺母材料為青銅。 根據(jù)公式： （4.1） 上式中： ； 許用應(yīng)力為，取。 代入計(jì)算得：; 梯形螺紋的標(biāo)準(zhǔn)，所以螺紋公稱(chēng)直徑為，螺距，升角y為3.87°，當(dāng)量摩擦角為5.91°。 （2）螺桿強(qiáng)度計(jì)算 運(yùn)用第四強(qiáng)度理論公式計(jì)算危險(xiǎn)截面的應(yīng)力： （4.2） 扭矩： （4.3） y—螺紋中徑處升角； —當(dāng)量摩擦角； 45鋼的屈服強(qiáng)度，安全系數(shù)，取3。 （4.4） 故有： 上述參數(shù)滿(mǎn)足要求。 （3）計(jì)算臨界載荷： 查手冊(cè)表1-6，E取200GP。 I== （4.5） 因此： FC= （4.6） （4）自鎖性驗(yàn)算 自鎖條件是 式中：為螺紋中徑處升角； 為當(dāng)量摩擦系數(shù)： （4.7） —螺紋工作面的牙形斜角； —當(dāng)量摩擦角。 查表得（取起動(dòng)時(shí)計(jì)算用最大值） 故 所以自鎖性可保證。 表4-2 螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)fV 4.2.4絲杠螺母螺紋牙強(qiáng)度 絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，螺母零件的強(qiáng)度較低，而螺紋牙的失效形式主要是剪切和擠壓破壞，只需要對(duì)螺母螺紋牙的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 圖4.4 絲桿螺母 螺紋牙的計(jì)算如下： 螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度： ； 螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度： 。 牙根的厚度，且 螺紋大徑； 彎曲力, 梯形螺紋：， 4.2.5軸承的選型 選擇軸承需要考慮以下幾個(gè)因素： （1）允許空間； （2）載荷大小和方向； （3）軸承工作時(shí)的轉(zhuǎn)速； （4）軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)精度； （5）軸承的剛性； （6）軸承的軸向游動(dòng)。 本設(shè)計(jì)選用深溝球軸承，型號(hào)為。 查得軸承的額定動(dòng)載荷是以、可靠度為為依據(jù)的。 軸承基本額定壽命L10為： Cε×1=Pε×L10 L10=(C/P)ε??106r 軸承工作轉(zhuǎn)速為，可求出額定壽命： （4.8） 應(yīng)取， 是軸承的預(yù)期使用壽命。 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 和預(yù)期使用壽命 ，可求出額定動(dòng)載荷 ，它與所用的軸承型號(hào)的 值滿(mǎn)足： （4.9） 故所選軸承滿(mǎn)足要求。 4.3 旋轉(zhuǎn)手臂的設(shè)計(jì) 4.3.1 手臂機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 手臂是在具有負(fù)載和速度下移動(dòng)的。在設(shè)計(jì)中，遵循以下原則： （1）關(guān)節(jié)軸需要相互平行。 （2）機(jī)械臂選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要符合機(jī)械手運(yùn)動(dòng)空間的要求。 （3）機(jī)械臂結(jié)構(gòu)和材料的重量應(yīng)盡量最小，選擇輕質(zhì)的材料，這樣可以提高機(jī)械手的精度 （4）機(jī)械手的機(jī)械臂要盡量的平衡重量。 （5）機(jī)械臂需要具備具有緩沖能力的接頭限位開(kāi)關(guān)和機(jī)械限位塊。結(jié)構(gòu)如圖4.5所示。 圖4.5 手臂三維圖 回轉(zhuǎn)氣缸和導(dǎo)向頭的進(jìn)排氣通道固定不動(dòng)，但是缸體可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。由氣缸蓋、缸體、活塞和活塞桿組成回轉(zhuǎn)氣缸。當(dāng)回轉(zhuǎn)氣缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力驅(qū)動(dòng)氣缸體、氣缸蓋和導(dǎo)向頭轉(zhuǎn)動(dòng)，而活塞和活塞桿只能用于往返直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 圖4.6 回轉(zhuǎn)氣缸 機(jī)械臂上的手爪對(duì)螺栓進(jìn)行裝配的動(dòng)作，即機(jī)械手先夾緊需要裝配的螺栓，機(jī)械臂經(jīng)過(guò)一系列運(yùn)動(dòng)，將螺栓放置在螺栓孔匹配位置，然后通過(guò)手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將螺栓擰入到螺栓孔內(nèi)；此時(shí)，機(jī)械手爪在把螺栓松開(kāi)，然后機(jī)械臂在進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)動(dòng)作。這一系列的工作過(guò)程中，機(jī)械手的夾緊采用手爪氣缸，手腕的旋轉(zhuǎn)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 圖4.7 機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)圖 4.3.2手臂旋轉(zhuǎn)氣缸的計(jì)算與選型 手臂繞立柱上部的銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這里考慮計(jì)算旋轉(zhuǎn)力矩與慣性力矩作用，需要保證力矩的平衡，按如下公式計(jì)算： 得 ； （4.10） 整理得： （4.11） 運(yùn)動(dòng)件的總重力； 重心到支撐點(diǎn)的距離 支撐點(diǎn)到重心的長(zhǎng)度; 當(dāng)量摩擦系數(shù)。 導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 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，設(shè)啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)速度V=V=， 氣壓缸的工作壓力小于，采用型密封圈，。 密封的摩擦阻力為： 計(jì)算出氣壓缸的驅(qū)動(dòng)力： 5 手腕及手爪設(shè)計(jì) 5.1 腕部的設(shè)計(jì)要求 （1） 腕部的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕； （2） 結(jié)構(gòu)考慮合理布局； （3） 必須考慮工作條件。 5.2 腕部的結(jié)構(gòu) （1） 自由度為1的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。回轉(zhuǎn)角由動(dòng)片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定。 （2） 齒條活塞驅(qū)動(dòng)式的腕部結(jié)構(gòu)。 （3） 自由度為2的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)中手腕的回轉(zhuǎn)角度是，腕部結(jié)構(gòu)可以選擇為自由度為1的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)。 5.3 腕部的計(jì)算 機(jī)械手可抓取的重物最大為，手腕可以回轉(zhuǎn)。腕部所需要的力矩，腕部的摩擦力矩。 5.3.1 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 計(jì)算力矩： （1） 液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件近似一個(gè)圓柱，它的高為，直徑 摩擦力矩。 當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)腕部轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，等于。 （5.1） 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 代入數(shù)值得： 5.3.2 腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 表液壓缸的內(nèi)徑系列 （mm） 設(shè)定腕部部分尺寸：根據(jù)表設(shè)缸體內(nèi)空半徑，外徑依表選澤，這是液壓缸壁最小厚度，其外徑為；動(dòng)片寬度,輸出軸 .如圖5-1所示。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力： ，選擇8Mpa 圖5.1 腕部液壓缸的剖截面圖 表 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（JB1068-67） （mm） 5.3.3 液壓缸蓋的螺釘設(shè)計(jì) 表 t與P之間的關(guān)系 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算，在螺釘?shù)倪B接中，每個(gè)螺釘承受的拉力應(yīng)為： （5.2） 因此： 液壓缸,所以螺釘,試選擇8個(gè)螺釘，，所以螺釘數(shù)目選擇合適 Z=8 危險(xiǎn)截面 有： (5.3) 所以 螺釘?shù)牟牧峡梢赃x擇，（） 直徑： （5.4） 因此直徑d=16mm. 設(shè)計(jì)中選擇了自由度為1的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。對(duì)腕部回轉(zhuǎn)力與回轉(zhuǎn)缸連接螺釘?shù)闹睆竭M(jìn)行了計(jì)算。 5.4手部結(jié)構(gòu)技術(shù)要求 目前，根據(jù)工件的形狀及要求，工業(yè)中選用的手部機(jī)構(gòu)有多種，最常用的有爪型和吸氣型。選用不同的手機(jī)構(gòu)，夾緊力的大小也是不同的。 通過(guò)立柱與懸臂之間銷(xiāo)軸的連接作用，手臂末端的手爪要求先夾緊螺栓，在繞手腕關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)，如圖5.3所示，腕關(guān)節(jié)通過(guò)獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繞組自身軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺栓的擰緊。 圖5.2 手結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計(jì)中機(jī)械手夾持的最大重量是250N,首先確定手爪夾取螺栓的尺寸是M10-M40，機(jī)械手爪可旋轉(zhuǎn)360度。 根據(jù)上述中對(duì)機(jī)械手的要求，選用的是四桿機(jī)構(gòu)，如圖5.3所示。 圖5.3 機(jī)械手的三維結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，以下圖5.4是螺栓裝配機(jī)械手的三維圖。 圖5.4 螺栓裝配機(jī)械手三維 6.結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)可能是我們大學(xué)生活的最后一次作業(yè)，本著一絲不茍的精神態(tài)度來(lái)完成了此次的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)中首先對(duì)機(jī)械手的定義，發(fā)展及它的應(yīng)用，并對(duì)機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)進(jìn)行介紹。螺栓裝配機(jī)械手作為工業(yè)機(jī)械手中的重要研究對(duì)象，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)裝配線(xiàn)中，有效地完成了螺栓的裝配及其部件的組裝。根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求我設(shè)計(jì)一款用于自動(dòng)抓取并完成螺栓裝配的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定了設(shè)計(jì)中機(jī)械手采用直角坐標(biāo)式和圓柱坐標(biāo)式結(jié)合的方案，確定為4自由度，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式采用步進(jìn)電機(jī)與同步帶驅(qū)動(dòng)，采用絲杠機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其移動(dòng)及升降運(yùn)動(dòng)，采用回轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)行，并對(duì)滑軌，機(jī)械手手爪執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型。 本次設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅僅是對(duì)螺栓裝配機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，還學(xué)到了很多新的知識(shí)，遇到了機(jī)械手其它方面的很多問(wèn)題，在今后的工作學(xué)習(xí)中還得加以學(xué)習(xí)。通過(guò)平常在課堂中學(xué)到的CAD與SolidWorks的知識(shí)，讓我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)畫(huà)圖模塊中得以應(yīng)用。還讓自己悟到了需要加強(qiáng)這些軟件的練習(xí)。在計(jì)算選型時(shí)，由于對(duì)公式的不熟悉造成了很大的困擾，我借助互聯(lián)網(wǎng)與圖書(shū)館的資源查閱了大量相關(guān)機(jī)械手的資料，并得到老師的指導(dǎo)與建議，再結(jié)合自己大學(xué)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和同學(xué)的幫助使自己完成了本次設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1] 王世偉，自抗擾控制器參數(shù)整定方法研究及其在螺栓裝配機(jī)械手中的應(yīng)用[D]. 蘭州交通大學(xué)碩士論文. 2015. 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Mechanism and Machine Theory, 2015, 85(12):64-81. 致謝 時(shí)間過(guò)得飛快，隨著本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，大學(xué)生活即將畫(huà)下一個(gè)完整的句號(hào)。首先，感謝我的指導(dǎo)老師向我伸出援助之手，他是大連大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院王建維老師，王建維老師在我遇到問(wèn)題的時(shí)候總是耐心的為我講。，從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題到題目的確定，再到中期進(jìn)度的逐步修改，最后到格式的調(diào)整及論文的完善，每個(gè)環(huán)節(jié)中王老師對(duì)我的監(jiān)督及指導(dǎo)都費(fèi)盡心思。做出了指導(dǎo)性的意見(jiàn)和推薦。其次，感謝室友及同學(xué)，在老師忙于自己事情的時(shí)候總是同學(xué)及舍友第一時(shí)間給我?guī)椭?。給我提供素材及相關(guān)資料。是他們陪伴我度過(guò)了大學(xué)四年的美好生活，與他們相處的每時(shí)每刻都讓我印象深刻；是他們給予了我克服困難的勇氣和信心；最后，感謝父母對(duì)我生活的照顧及學(xué)業(yè)生涯的支持，感謝他們無(wú)私的奉獻(xiàn)成就了今天的我。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)收獲的檢驗(yàn)，也是一次給予我們獨(dú)立學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，通過(guò)設(shè)計(jì)也能夠改變我們生活中的壞習(xí)慣。使我們能夠合理運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，合理安排時(shí)間進(jìn)度等。從一開(kāi)始的選題，開(kāi)題報(bào)告，文獻(xiàn)的收集，到后來(lái)的說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)等都經(jīng)過(guò)合理的安排。通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了我獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力與自主創(chuàng)新的意識(shí)，讓我在今后的工作和學(xué)習(xí)中對(duì)知識(shí)的渴望充滿(mǎn)熱情！