注塑機上下料機械手機構(gòu)及自動控制系統(tǒng)PLC的設(shè)計_圖文

1、摘 要本文簡要地介紹了注塑機械手的概念，機械手的組成和分類，機械手的自由度和座標型式，氣動技術(shù)的特點，以及國內(nèi)外的發(fā)展狀況。本文針對YKM型注塑機的具體參數(shù)對機械手進行了總體方案設(shè)計，確定了機械手的座標型式和自由度，確定了機械手的技術(shù)參數(shù)。同時，設(shè)計了機械手的吸附式手部結(jié)構(gòu);設(shè)計了機械手的手腕旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，計算出了手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩;設(shè)計了機械手的手臂結(jié)構(gòu)。本課題通過應(yīng)用AutoCAD 技術(shù)對機械手進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和氣壓傳動原理設(shè)計，它能實行自動上料運動。上料機械手的運動速度是按著滿足生產(chǎn)率的要求來設(shè)定。關(guān)鍵詞：機械手；氣動；AutoCADAbstractThis paper

2、 briefly introduces the concept of the injection molding machine manipulator, composition and classification of the manipulator, the manipulator degrees of freedom and coordinate type, the characteristics of pneumatic technology, and the development of the situation at home and abroad.In this paper,

3、 the specific parameters for the YKM type injection molding machine, the overall design of the manipulator, the manipulator to determine the coordinate type and degree of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, the design of adsorption type manipulator hand

4、structure; design the wrist rotation structure of the manipulator, calculates the torque and the driving torque of the rotary cylinder wrist rotation required; design of manipulator arm structure.This topic through the application of AutoCAD technology to design the structure and principle of pneuma

5、tic system design of mechanical hand, it can carry out the automatic feeding movement. On the manipulator movement speed is to meet productivity requirement set.Key words: Manipulator; pneumatic; AutoCAD目 錄摘 要 1目 錄 3前言 4第一章 緒論 51.1機械手概述 51.2機械手的組成和分類 61.2.1 機械手的系統(tǒng)工作原理及組成 61.2.2機械手的分類 81.3課題的提出及主要任務(wù)

6、9第二章 機械手的設(shè)計方案 112.1機械手的座標型式與自由度和工作范圍 112.2 機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 132.3 機械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 132.4機械手的驅(qū)動方案設(shè)計 132.5機械手的技術(shù)參數(shù) 13第三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 143.1手部吸附結(jié)構(gòu)設(shè)計 143.2真空吸附回路設(shè)計 153.3真空元器件設(shè)計 163.4設(shè)計時考慮的幾個問題 18第四章 手腕旋轉(zhuǎn)1800結(jié)構(gòu)設(shè)計 194.1 手腕的自由度 194.2 手腕的驅(qū)動力矩的計算 19第五章 手臂伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計 235.1同步帶傳動概述 245.2同步帶傳動設(shè)計計算 265.3同步帶傳動軸部件設(shè)計 306手臂升降結(jié)構(gòu)設(shè)計 326.1

7、手臂升降齒輪齒條的設(shè)計 327導(dǎo)軌設(shè)計 337.1導(dǎo)軌的選擇 337.2主軌道導(dǎo)軌設(shè)計 349結(jié) 論 38參考文獻 40前言本設(shè)計通過對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大學本科四年的所學知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的數(shù)控機床上下料機械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合。目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、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)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工

8、藝,利用機器人技術(shù)，設(shè)計用一臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。本機械手主要與數(shù)控車床（玻璃注塑機）組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動化、無人化。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。第一章 緒論1.1機械手概述工業(yè)機器人由操作機、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適

9、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，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手能代替人類完成危險、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產(chǎn)力。機械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別

10、是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更普遍。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機床設(shè)備和機械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(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。當工件變更時，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場競爭的需要。而目前我國的工業(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，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設(shè)計是非常有意義的。機械手

11、是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動吸附、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(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，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用。1.2機械手的組成和分類1.2.1 機械手的系統(tǒng)工作原理及組成機械手的系統(tǒng)工作原理框圖如圖1-1所示?？刂葡到y(tǒng)（PLC）位置檢測裝置驅(qū)動系統(tǒng)（液

12、壓傳動）執(zhí)行機構(gòu)手部手腕手臂立柱圖1-1系統(tǒng)工作原理圖機械手的工作原理：機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。在PLC程序控制的條件下，采用氣壓傳動方式，來實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生規(guī)定要求的，有順序，有運動軌跡，有一定速度和時間的動作。同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。位置檢測裝置隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設(shè)定位置。(一執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。1、手部即與物件接

13、觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為吸附式和吸附式。在本課題中我們采用吸附式手部結(jié)構(gòu)。吸附式手部由吸盤和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。吸盤是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的吸盤運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型吸盤結(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，但平移型吸盤夾持圓形零件時，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。吸盤結(jié)構(gòu)取決于被吸附物件的表面形狀、被吸部位(是外廓或是內(nèi)孔和物件的重量及尺寸。而傳力機構(gòu)則通過吸盤產(chǎn)生吸緊力來完成吸放物件的任務(wù)。傳力機構(gòu)型式較多時常用的有: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。

14、2、手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被吸附物件的方位(即姿勢3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動吸盤去吸附物件，并按預(yù)定要求將其搬運到指定的位置。工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件(如油缸、液壓缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等與驅(qū)動源(如液壓、液壓或電機等相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。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)運動和升降(或俯仰運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的立柱因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。5、機座機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故

15、起支撐和連接的作用。(二驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的。它由動力裝置、調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有氣壓傳動、 液壓傳動、機械傳動。(三控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機械擋塊定位系統(tǒng)組成。該機械手采用的是PLC程序控制系統(tǒng)，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息(如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。(四位置檢測裝置控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨

16、時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設(shè)定位置.1.2.2機械手的分類工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。(一按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種。(二按驅(qū)動方式分機械手可分為氣壓傳動機械手、氣壓傳動機械手、機械傳動機械手、電力傳動機械手。本設(shè)計是氣壓傳動機械手的設(shè)計。氣壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是:抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄漏對機

17、械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。(三按控制方式分1、點位控制它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。2、連續(xù)軌跡控制它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制。1.3課題的

18、提出及主要任務(wù)1、課題的提出進入21世紀，隨著我國人口老齡化的提前到來，近來在東南沿海還出現(xiàn)在大量的缺工現(xiàn)象，迫切要求我們提高勞動生產(chǎn)率，降低工人的勞動強度，提高我國工業(yè)自動化水平勢在必行，將機械手，應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬運到另外一條生產(chǎn)線，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，減輕產(chǎn)業(yè)工人大量的重復(fù)性勞動，同時又可以提高勞動生產(chǎn)率?，F(xiàn)在的機械手大多采用液壓傳動，液壓傳動存在以下幾個缺點:(1液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等:液壓傳動易泄漏，不僅污染工作場地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運動平穩(wěn)性及正確性。(2工作時受溫度變化影響較大。油

19、溫變化時，液體粘度變化，引起運動特性變化。(3因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。(4為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價格較高;且使用維護需要較高技術(shù)水平。鑒于以上這些缺陷，本機械手擬采用氣壓傳動，氣動技術(shù)有以下優(yōu)點:(1介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器:介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補充的問題.（2阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一，空氣便于集中供應(yīng)和遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴重污染。(3動作迅速，反應(yīng)靈敏

20、。氣動系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。(4能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時，機器及其工藝流程不致突然中斷。(5工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。(6成本低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點認為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象。此外氣源工作

21、壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動技術(shù)作為機器人中的驅(qū)動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復(fù)雜的機械手，用氣動元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動機器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，對氣動機械手、氣動機器人的實用性和前景存在不少疑慮。隨著工業(yè)自動化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場的很多易燃、易爆等高危及重體力勞動場合必將由機器人所代替。這一方面可以減輕工人的勞動強度，另一方面可以大大提高勞動生產(chǎn)率。例如，注塑及的生產(chǎn)過程中，往往工件、材料的上下要人工完成，既費時費力，又影響效率。為此，我課題的提出們把上下料機械手作為我們研究的課題。2、課題的主要任務(wù)本課題將要

22、完成的主要任務(wù)如下:機械手為注塑機機械手，因此它是專用機械手.選取機械手的座標型式和自由度設(shè)計出機械手的各執(zhí)行機構(gòu)，包括:手部、手臂等部件的設(shè)計。手部設(shè)計成吸附式吸盤來吸附工件第二章 機械手的設(shè)計方案對氣動機械手的基本要求是能快速、準確地搬運工件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。設(shè)計氣動機械手的原則是:充分分析作業(yè)對象(工件的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件;明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，吸附、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控制

23、的要求;盡量選用定型的標準組件，簡化設(shè)計制造過程，增強專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。本次設(shè)計的機械手是注塑機專用液動上下料機械手，專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點。2.1機械手的座標型式與自由度按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其座標型式可分為直角座標式、圓柱座標式、球座標式和關(guān)節(jié)式。1、 直角坐標型機器人 直角坐標型機器人，它在x,y,z軸上的運動是獨立的，3個關(guān)節(jié)都是移動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軸線相互垂直，它主要用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料，也可用于高精度的裝卸和檢測和作業(yè)。這種形式的主要特點是：(1在三個直線方向上移動，運動容易想象。(2計算比較方便。(3由于

24、可以兩端支撐，對于給定的結(jié)構(gòu)長度，其剛性最大。(4要求保留較大的移動空間，占用空間較大。(5要求有較大的平面安裝區(qū)域。(6滑動部件表面的密封較困難，容易被污染。2、 圓柱坐標型機器人圓柱坐標型機器人，R、和x為坐標系的三個坐標，其中R是手臂的徑向長度，是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。這種形式的主要特點是：(1容易想象和計算。(2能夠伸入形腔式機器內(nèi)部。(3空間定位比較直觀。(4直線驅(qū)動部分難以密封、防塵及防御腐蝕物質(zhì)。(5手臂端部可以達到的空間受限制，不能到達靠近立柱或地面的空間。3、極坐標型機器人 極坐標型機器人又稱為球坐標機器人，R，和為坐標系的坐標。其中是繞手臂支撐底座垂直軸的

25、轉(zhuǎn)動角，是手臂在鉛垂面內(nèi)的的擺動角。這種機器人運動所形成的軌跡表面是半球面。其特點是：(1在中心支架附近的工作范圍較大。(2兩個轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置容易密封。(3覆蓋工作空間較大。(4坐標系較復(fù)雜，較難想象和控制。(5直線驅(qū)動裝置仍存在密封問題。(6存在工作死區(qū)。4、 多關(guān)節(jié)機器人 多關(guān)節(jié)機器人，它是以其各相鄰運動部件之間的相對角位移作為坐標系的。、和為坐標系的坐標，其中是繞底座鉛垂軸的轉(zhuǎn)角，是過底座的水平線與第一臂之間的夾角，是第二臂相對于第一臂的轉(zhuǎn)角。這種機器人手臂可以達到球形體積內(nèi)絕大部分位置，所能達到區(qū)域的形狀取決于兩個臂的長度比例。其特點是：(1動作較靈活，工作空間大。(2關(guān)節(jié)驅(qū)動處容易密封

26、防塵。(3工作條件要求低，可在水下等環(huán)境中工作。(4 適合于電動機驅(qū)動。(5運動難以想象和控制，計算量較大。(6不適于液壓驅(qū)動。 圖2-1 工業(yè)機械手基本結(jié)構(gòu)形式由于本機械手在上下料時手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運動，因此，采用直角座標型式。相應(yīng)的機械手共具有5個自由度。其中手腕部分2個自由度，手臂部分1個自由度，主導(dǎo)軌1個自由度，橫導(dǎo)軌1個自由度。2.2 機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計為了適應(yīng)注塑機，把機械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成吸附式手部，可以準確的吸取工件。2.3 機械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計按照吸附工件的要求，本機械手共有5個自由度，即手臂的伸縮，手腕水平面旋轉(zhuǎn)、垂直面旋轉(zhuǎn)，機械手水平面兩個方向的運動。因

27、此機械手的手臂是雙軌道的設(shè)計，即帶輪傳動實現(xiàn)機械臂的伸縮，齒輪齒條傳動實現(xiàn)機械臂的升降。2.4機械手的驅(qū)動方案設(shè)計 由于氣壓傳動系統(tǒng)的工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向，因此選用氣壓傳動系統(tǒng)。2.5機械手的技術(shù)參數(shù)1、 用途:用于YKM型注塑機上下料。2、 設(shè)計技術(shù)參數(shù):（1）抓重6公斤 (吸附式手部（2）自由度數(shù)5個自由度（3）座標型式直角座標（4）手臂最大中心高1100mm（5）手臂運動參數(shù)伸縮行程 400mm伸縮速度 300mm/s升降行程 200mm升降速度 300mm/s（6）吸盤吸附范圍工件: 70mm*70mm（7）定位方式行程開關(guān)或可調(diào)機械擋塊等（8）定位精度士0.5mm（

28、9）緩沖方式氣壓緩沖器（10）驅(qū)動方式氣壓傳動第三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1手部吸附結(jié)構(gòu)設(shè)計機械手抓取機構(gòu)主要由架體、真空吸盤和真空發(fā)生器組件組成， 架體采用剛性連接， 末端可以與機械手腕部通過機械接口相連接， 其中真空吸盤是工件抓取的重要元器件， 吸附機構(gòu)由4 個吸盤組成， 呈矩形布局， 對板件工件形成均衡的吸附力（如圖3-1）， 其中機械手設(shè)計的大致構(gòu)型（如圖3-2）， 機械的結(jié)構(gòu)形式為四自由度機械手， 分別有腕部、小臂、大臂、腰部回轉(zhuǎn)組成， 利用真空泵技術(shù)制成的真空吸附式機械手是一種高效率， 無污染、定位精度高和經(jīng)濟可靠的裝配工具， 尤其是在生產(chǎn)成品的裝配、包裝和裝箱工序中更是如此。由于玻璃

29、表面較光滑，板厚較薄，為了實現(xiàn)對玻璃的抓取、放置、重復(fù)定位精度、提高搬運玻璃工件的安全性和可靠性， 我們設(shè)計一種新型真空吸附式機械手，來實現(xiàn)對玻璃的精確搬運和定位。圖3-1真空吸附抓取機構(gòu)1-架體 2-真空吸盤 3-工件 4-真空發(fā)生器組件3.2真空吸附回路設(shè)計真空吸附回路由真空供給閥2、真空破壞閥3、節(jié)流閥4、真空開關(guān)5、真空過濾器6 和真空發(fā)生器1 構(gòu)成真空吸盤控制回路， 當需要產(chǎn)生真空時， 電磁閥2 通電， 當需要破壞真空時，電磁閥2 斷電， 電磁閥3 通電， 上述真空控制元件可組成合為一體， 組成為一個真空發(fā)生器組件3。所示圖3-3為采用這個發(fā)生器組件的回路，當電磁閥2 通電后， 壓縮

30、空氣通過真空發(fā)生器1， 由于氣流的高速運動產(chǎn)生真空， 吸盤7 將工件吸起， 真空開關(guān)5 檢測真空度發(fā)出信號， 當電磁閥2 斷電， 電磁閥3 通電時， 真空發(fā)生器1停止工作， 真空消失， 壓縮空氣進入真空吸盤7， 將工件與吸盤吹開。圖3-2真空發(fā)生器回路1-真空發(fā)生器 2-真空共給閥 3-真空破壞閥 4-節(jié)流閥 5-真空開關(guān) 6-真空過濾器 7-真空吸盤3.3真空元器件設(shè)計1、真空吸盤設(shè)計真空吸盤是真空系統(tǒng)的執(zhí)行元件， 它可以舉升、輸送和夾持十幾克至幾十克重的物料， 由于周圍壓力高于真空吸盤和物料表面間的壓力， 故真空吸盤吸附于物料表面， 真空吸盤與真空泵相連， 壓力愈低， 真空吸盤的吸附力愈大

31、。確定真空吸盤的規(guī)格尺寸時，所需吸附力是先決條件， 采用簡單的力學公式： F=PA 可因通常被吸附物體的重量已知， 故吸盤直徑可通過如下公式計算：d： 吸盤直徑（mm） p： 真空度（kPa）W： 吸附力（N）n： 吸盤數(shù)量 t： 安全系數(shù)吸盤個數(shù)：n=42、真空發(fā)生器設(shè)計真空發(fā)生器是用來產(chǎn)生真空， 結(jié)構(gòu)簡單，體積小， 無可動機械部件， 安裝和使用很方便，因此應(yīng)用很廣泛， 真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度可達88kPa， 真空發(fā)生器的工作原理（ 如圖3-4） 所示。它是由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管1、負壓腔2 和接收管3 等組成， 有供氣口、排氣口和真空口， 當供氣口的供氣壓力高于一定值后，噴管射出的超聲

32、速射流。由于氣體的粘性， 高速射流卷吸走負壓腔內(nèi)的氣體， 使該腔形成很低的真空度， 在真空口A 處接上真空吸盤， 靠真空壓力和吸盤吸取物體。圖3-3真空發(fā)生器工作原理1拉瓦爾噴管 2負壓腔 3接收管 4真空腔吸著相應(yīng)時間T 是指從供給閥動作后到吸盤內(nèi)的真空度達到吸著所必須的真空度的時間稱為吸著相應(yīng)時間。設(shè)Pv 表示最終真空度， 吸盤內(nèi)的壓力從大氣壓降至真空度達63%Pv 的到達時間為T1， 降至真空度達95%Pv 的到達時間為T2。吸著響應(yīng)時間T1和T2可由下式計算求得。吸著響應(yīng)時間吸著響應(yīng)時間T23T1式中： V從真空發(fā)生器到吸盤的容積（L）D配管內(nèi)徑（mm）L從真空發(fā)生器到吸盤的配管長度（

33、m）Q是通過真空發(fā)生器的平均吸入流量Q1和通過配管的平均吸入流量Q2中的較小者， 單位為Lmin，QL工件吸著時的漏氣量Lmin。因為P Pv=0.7， 由圖3-5 查得到達時間T=1.2T1， 根據(jù)抓取工件的運動速度要求吸盤的相應(yīng)時間T 小于1s 可得T1=0.833s， 漏氣量QL根據(jù)經(jīng)驗確定QL=5L min。則有最大吸入流量Qmax=（23）Q29.32=18.64（L/min），應(yīng)該選擇最大吸入流量比Qmax還大的真空發(fā)生器。圖3-4真空影響時間曲線查SMC 真空發(fā)生器樣本， 選擇ZH10DS-06-06-08 其接管方式是快換接頭， 噴嘴口徑是1mm， 供氣口和真空口均是6mm，

34、最大吸入流量是24L/min， 所以平均吸入流量是Q=0.524=12（L/min）該真空發(fā)生器實際響應(yīng)時間T為：所以可以滿足運動節(jié)拍要求。3.4設(shè)計時考慮的幾個問題(一具有足夠的握力(即夾緊力在確定吸盤的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。(二保證工件準確定位為使吸盤和被吸附工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)被吸取工件的形狀，選擇相應(yīng)的吸盤形狀。(三具有足夠的強度和剛度吸盤除受到被吸附工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，當應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕，

35、并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。(四考慮被吸附對象的要求根據(jù)機械手的工作需要，通過比較，我們采用的機械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點兩指回轉(zhuǎn)型。第四章 手腕旋轉(zhuǎn)1800結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 手腕的自由度手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機械手適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。手腕自由度的選用與機械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。由于本機械手吸附的工件是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞x軸和z軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求目前實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)，應(yīng)用最多的為回轉(zhuǎn)氣缸，因此我們選用回轉(zhuǎn)氣壓缸。它

36、的結(jié)構(gòu)緊湊，回轉(zhuǎn)角度小于，并且要求嚴格的密封。4.2 手腕的驅(qū)動力矩的計算1、手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩.圖4-1所示為手腕受力的示意圖。1.工件2.手部3.手腕圖4-1手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算: 式中: - 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩(;- 慣性力矩(;- 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動片對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩

37、(.- 手腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩(;下面以圖4-1所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計算:1、手腕加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩M悅?cè)羰滞笃饎舆^程按等加速運動，手腕轉(zhuǎn)動時的角速度為，起動過程所用的時間為，則: 式中:- 參與手腕轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量;- 工件對手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量為:式中: - 工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量:- 工件的重量(N;- 工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm,- 手腕轉(zhuǎn)動時的角速度(弧度/s;- 起動過程所需的時間(s; 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度(弧度。2、手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生

38、的偏重力矩M偏 + (式中: - 手腕轉(zhuǎn)動件的重量(N;- 手腕轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm當工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動軸線重合時，則.3、手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 (式中: ，- 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑(cm;- 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承，對于滑動軸承;,- 處的支承反力(N，可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解，根據(jù),得:同理，根據(jù)(F,得:式中:- 的重量(N, 如圖4-1所示的長度尺寸(cm.轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。2、回轉(zhuǎn)氣壓缸的驅(qū)動力矩計算氣壓缸的壓力P驅(qū)動力矩M的關(guān)系為: 或 3、手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校

39、核（1）尺寸設(shè)計氣壓缸長度設(shè)計為,氣壓缸內(nèi)徑為=96mm,半徑,軸徑=26mm,半徑,氣壓缸運行角速度=，加速度時間=0.1s, 壓強,則力矩：（2）尺寸校核1.測定參與手腕轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量：（）工件的質(zhì)量為6,質(zhì)量分布于長的棒料上，那么轉(zhuǎn)動慣量： 假如工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，對于長的棒料來說，最大偏心距，其轉(zhuǎn)動慣量為: 2.手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為M偏，考慮手腕轉(zhuǎn)動件重心與轉(zhuǎn)動軸線重合，夾持工件一端時工件重心偏離轉(zhuǎn)動軸線,則： +3.手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為，對于滾動軸承，對于滑動軸

40、承=0.1， ，為手腕轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑，, , ,為軸頸處的支承反力，粗略估計,4.回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。在此處估計為的3倍，3設(shè)計尺寸符合使用要求，安全。第五章 手臂伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計按照吸附工件的要求，本機械手的手臂有三個自由度，即手臂的移動、伸縮、升降(或俯仰運動。手臂升降運動是通過齒輪齒條傳動來實現(xiàn)的，伸縮是通過手臂內(nèi)部的同步帶傳輸實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動的動力由電機來實現(xiàn)。5.1同步帶傳動概述1、同步帶傳動簡介同步帶傳動（見圖5-1）時，傳動比準確，對軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，

41、耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-2080，v50m/s，P300kw,i10,對于要求同步的傳動也可用于低速傳動。圖5-1同步帶傳動同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點而發(fā)展起來的新塑傳動帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進行傳動，其強力層是由拉伸強度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。同步帶傳動是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點。轉(zhuǎn)動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。

42、 同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大，一般可達1:10。允許線速度可達50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，一般可達98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機械傳動中。同步帶的使用，改變了帶傳動單純?yōu)槟Σ羵鲃拥母拍睿瑪U展了帶傳動的范圍，從而成為帶傳動中具有相對獨立性的研究對象，給帶傳動的發(fā)展開辟了新的途徑。2、同步帶的特點：(1、傳動準確，工作時無滑

43、動，具有恒定的傳動比；(2、傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；(3、傳動效率高，可達0.98，節(jié)能效果明顯；(4、維護保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護費用低；(5、速比范圍大，一般可達10，線速度可達50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達幾瓦到幾百千瓦；(6、可用于長距離傳動，中心距可達10m以上。3、 同步帶傳動的設(shè)計準則據(jù)對同步帶傳動失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動的主要失效形式為如下三種；(1同步帶的承載繩疲勞拉斷；(2同步帶的打滑和跳齒；(3同步帶帶齒的

44、磨損。因此，同步帶傳動的設(shè)計淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應(yīng)對帶齒進行耐磨性計算。4、同步帶分類同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶和凹頂拋物線齒（R系列。梯形齒同步帶：梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號DA和交錯齒型(代號DB。梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動相應(yīng)標準GB/T 1136111362-1989和GB/T 11

45、616-1989?；↓X同步帶：弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應(yīng)力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應(yīng)力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過程中齒的干涉?；↓X同步帶耐磨性能好，工作時噪聲小，不需潤滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。5.2同步帶傳動設(shè)計計算選擇電機：1、工作機所需功率其中為工作機的效率，?。粸楣ぷ鳈C軸的線速度，取=；為工作機的阻力，=15KN所以， = =0.5(kw）2、電動機至工作機的總效率取=

46、0.983、所需電動機的功率所需電動機的功率由工作機所需和傳動裝置的總效率計算，即 = =0.51（kw）由機械設(shè)計課程設(shè)計查表12-1得：電動機選擇型號Y90S-6。表5-1Y90S-6電機數(shù)據(jù)圖型號額定功率KW滿載時堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流A轉(zhuǎn)速r/min效率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90S-60.752.71000790.781.52.02.0同步帶輪的設(shè)計的基本要求：1、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。2、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少嚙合變形，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承

47、載能力即在選探輪齒齒廓曲線時，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。3、有良好的加了工藝性加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。4、具有合理的齒形角齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過小，則會造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。同步帶設(shè)計：1.電機額定輸出功率P=0.75KW2、確定計算功率電動機每天使用24小時左右，查表5-1得到工作情況系數(shù)=1.7。則計算功率為:表5-2 工

48、作情況系數(shù)表3、小帶輪轉(zhuǎn)速初步估計4、選定同步帶帶型和節(jié)距由同步帶選型圖5-2可以看出，由于在這次設(shè)計中功率轉(zhuǎn)速都比較小，所以帶的型號可以任意選取，現(xiàn)在選取H型帶，節(jié)距圖5- 2 同步帶選型圖5、選取主動輪齒數(shù)查表5-2知道小帶輪最小齒數(shù)為14，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為18。表5-3 小帶輪最小齒數(shù)表6小帶輪節(jié)圓直徑確定 7、大帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)確定由于系統(tǒng)傳動比為，所以大帶輪相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)與小帶輪完全相同。齒數(shù)，節(jié)距8、帶速v的確定9、初定周間間距根據(jù)公式得：現(xiàn)在選取軸間間距為200mm。10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定=(11、帶輪嚙合齒數(shù)計算有在本次設(shè)計中傳動比為一，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即=2

49、0。12、基本額定功率的計算查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表5-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。所以同步帶的基準額定功率為=表5-4 基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量13、計算作用在軸上力=71.6N根據(jù)上述計算結(jié)果，在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表5-4。帶的圖形如圖5-3。表5-5同步帶尺寸型號節(jié)距齒形角齒根厚齒高齒根圓角半徑齒頂圓半徑H12.740。6.124.31.021.02圖5-3同步帶5.3同步帶傳動軸部件設(shè)計（1）選擇軸材料因傳遞功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（2）初算軸徑對于轉(zhuǎn)軸，按轉(zhuǎn)

50、扭強度初算軸徑，查（哈爾濱工業(yè)大學大版）機械設(shè)計表10.2得C=106118，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，故取C=106，則?。?）結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：因傳遞功率小，軸的長度又比較小，故軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式。密封圈與軸段1：在確定軸段2的直徑時，應(yīng)考慮密封圈的尺寸方面的問題，查機械設(shè)計手冊，可選用毛氈油封JB/ZQ 4606-1986的軸徑為41mm，故軸段2的直徑d=41mm。軸承與軸段2及軸段6：考慮齒輪有軸向力，軸承類型選角接觸球軸承。軸段2安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)取軸承軸承型號為7209C,查軸承手冊，內(nèi)徑d=45mm，外徑D=85m

51、m，寬度B=19mm，故軸段2的直徑d=45mm。通常同一根軸上的兩個軸承取相同型號，故軸段6的直徑d=45mm，長度取19mm。帶輪與軸段3：軸段3上安裝帶輪，為便于帶輪的安裝，軸段3的直徑應(yīng)略大于軸段2的直徑，可取軸段3的直徑d=48mm。帶輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在帶輪左端面上，即緊靠，軸段3的長度應(yīng)比帶輪轂長略短，若轂長與帶輪寬相等，已知B=20mm，故取軸段3的長度l=18mm。軸段4：帶輪右端采用軸肩固定，由此可確定軸段4的直徑。按圖10.9中公式計算得軸肩高度h=3.364.8，取d=55mm。按圖10.9中公式計算軸環(huán)寬度為，可取軸段4的長度l=10mm。軸段5：軸段5

52、安裝齒輪，已知輪轂長26mm，取軸段5的長度l=24mm。軸段1、2、5的長度：軸段1、2、5的長度除與軸上零件有關(guān)外，還與機體和軸承蓋等零件有關(guān)。通常從帶輪端面向兩端展開來確定這些尺寸。為避免帶輪與不動機體相碰，應(yīng)在帶輪端面與機體內(nèi)壁間留有足夠間距H,有表10.3，可取H=15mm。取軸段1的長度為41mm，軸段2的長度為56mm，軸段5的長度為10mm。鍵連接：帶輪與齒輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接。6手臂升降結(jié)構(gòu)設(shè)計手臂升降裝置主要有直齒圓柱齒輪、齒條、擋塊以及導(dǎo)軌副（承導(dǎo)件和運動件）組成。手臂的升降通過齒輪齒條傳動來實現(xiàn)，其原理是：齒輪齒條機構(gòu)就是完成直線運動和轉(zhuǎn)動相互轉(zhuǎn)化的機

53、構(gòu)，電機輸出軸帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，通過運動的傳遞與轉(zhuǎn)化實現(xiàn)齒條的直線移動，從而實現(xiàn)機械臂的升降運動。傳動方式的選擇：齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，其應(yīng)用范圍十分廣泛，型式多樣，傳遞功率從很小到很大（可高達數(shù)萬千瓦）。齒輪傳動的主要特點：傳動效率高可達99。在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率為最高；結(jié)構(gòu)緊湊與帶傳動、鏈傳動相比，在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需 的空間一般較?。慌c各類傳動相比，齒輪傳動工作可靠，壽命長；傳動比穩(wěn)定無論是平均值還是瞬時值。這也是齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用的 原因之一；與帶傳動、鏈傳動相比，齒輪的制造及安裝精度要求高，價格較貴。齒輪傳動的分類：按齒輪類型分：直齒圓柱齒輪傳

54、動斜齒圓柱齒輪傳動錐齒輪傳動人字齒輪傳動按裝置形式分：開式傳動、半開式傳動、閉式傳動。按使用情況分：動力齒輪以動力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動。傳動齒輪以運動準確為主，一般為輕載高精度傳動。按齒面硬度分：軟齒面齒輪（齒面硬度350HBS）硬齒面齒輪（齒面硬度350HBS）齒輪的設(shè)計準則：對一般工況下的齒輪傳動，其設(shè)計準則是：保證足夠的齒根彎曲疲勞強度，以免發(fā)生齒根折斷。保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕。6.1手臂升降齒輪齒條的設(shè)計圖6-1齒輪齒條嚙合示意圖1、嚙合齒輪的數(shù)據(jù)確定設(shè)模數(shù)m=3，z=17，=20，其寬選擇20，計算如下：d=mz=317=51da=d+2ha=5

55、1+213=57df=d-2hf=51-21.253=43.5齒輪選用45號鋼或41Cr4制造并經(jīng)調(diào)質(zhì)，表面硬度均應(yīng)在56HRC以上。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。由于齒輪轉(zhuǎn)速低，是一般的機械，故選擇7級精度。經(jīng)校核，齒輪滿足強度及剛度的要求。2、齒條的設(shè)計設(shè)模數(shù)m=3，z=40，=20，其寬選擇20+10，即有齒部分為20，沒有齒部分為10，計算如下：p=m =9.425L=pz=377ha=mha* =3hf= m(ha*+c* =3.75齒條選用45號鋼或41Cr4制造并經(jīng)調(diào)質(zhì)，表面硬度均應(yīng)在56HRC以上，選擇7級精度。7導(dǎo)軌設(shè)計導(dǎo)向支承部件的作用是支承和限制運動部件按給定的運動要求和規(guī)定的運動方向運動。這樣的部件通常被被稱為導(dǎo)軌副，簡稱導(dǎo)軌。導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件和運動件兩部分組成，如下圖所示：運動方向為直線的被稱為直線導(dǎo)軌副，為回轉(zhuǎn)的被稱為回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌副。常用的導(dǎo)軌副種類很多，按其接觸面的摩擦性質(zhì)可分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等。在機械手的設(shè)計中我們選擇的是直線運動滾動導(dǎo)軌。7.1導(dǎo)軌的選擇設(shè)定使用條件安裝方式：水平安裝行程：主導(dǎo)軌2680mm；橫導(dǎo)軌1550mm選擇類型：HSR系列選擇