醫(yī)用血液試管開關(guān)蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要醫(yī)用血液試管開關(guān)蓋設(shè)備機(jī)械手通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)左右移載，其中移動(dòng)過(guò)程中定位三個(gè)位置，分別是左側(cè)開蓋工位、停留工位、右側(cè)開工位。抓手采用氣爪的形式，通過(guò)氣爪抓取試管蓋子并通過(guò)提升氣缸將試管和蓋子實(shí)現(xiàn)分離。采用左右雙工位目的是提高作業(yè)效率、增大產(chǎn)量，不使用的時(shí)候機(jī)械手在中間停留。機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、到達(dá)作業(yè)位置光電開關(guān)會(huì)進(jìn)行位置檢測(cè)，如果存在偏差，系統(tǒng)會(huì)向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出指令，私服電機(jī)會(huì)針對(duì)偏差迅速進(jìn)行微調(diào)、達(dá)到指定位置。通過(guò)對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)以及校核得到最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用SW三維軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行三維建模，并輸出二維CAD格式圖紙。關(guān)鍵詞：醫(yī)用血液試管、開關(guān)蓋、機(jī)械手、雙工位

AbstractThemanipulatorofthemedicalbloodtesttubeswitchcoverequipmentisdrivenbythesynchronousbelttorealizetheleftandrighttransfer,inwhichthreepositionsarelocatedduringthemovingprocess,namely,theleftcoveropeningposition,thestayingpositionandtherightopeningposition.Thegrabadoptstheformofairclaw,grabsthecoverofthetesttubethroughtheairclawandseparatesthetesttubeandthecoverthroughtheliftingcylinder.Thepurposeofusingtheleftandrightdoublestationsistoimprovetheworkingefficiencyandincreasetheoutput.Whennotinuse,themanipulatorstaysinthemiddle.Thephotoelectricswitchwilldetectthepositionwhenthemechanismreciprocatesandreachestheworkingposition.Ifthereisanydeviation,thesystemwillsendinstructionstothedriver,andtheprivatemotorwillquicklyfinetunethedeviationtoreachthedesignatedposition.Throughthedesignandverificationofthemainparts,theoptimizedstructureisobtained.ThroughtheuseofSW3Dsoftware,the3Dmodelingoftheequipmentiscarriedout,andthe2DCADformatdrawingsareoutput。Keywords:medicalbloodtesttube、switchcover、manipulator、doublestation

目錄TOC\o"1-3"\h\u278191引言 頁(yè)1引言國(guó)外研究現(xiàn)狀：最早期的組裝機(jī)械手是美國(guó)的ESM公司在上個(gè)世紀(jì)30年代提出的一種簡(jiǎn)單的組裝機(jī)械手。它的作用就是對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械電子產(chǎn)品進(jìn)行分揀，精度和加工難度都相對(duì)簡(jiǎn)單，也是組裝機(jī)械手行業(yè)的最早的一批設(shè)備。近期麻省理工學(xué)院攜手普林斯頓大學(xué)的工程師研發(fā)出了一種新型機(jī)械手系統(tǒng)，能夠幫助人們完成產(chǎn)品的分揀和挑選任務(wù)。這個(gè)機(jī)械手還可以在倉(cāng)庫(kù)分揀中得以運(yùn)用，可以快速識(shí)別產(chǎn)品并進(jìn)行抓取工作。全套設(shè)計(jì)加QQ11970985或197216396

2012年亞馬遜公司通過(guò)自動(dòng)化物流提供商Kiva花重金買下了機(jī)械手倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)后，通過(guò)機(jī)械手來(lái)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的貨物配貨和盤點(diǎn)等工作。當(dāng)今亞馬遜公司的幾十個(gè)倉(cāng)庫(kù)里，努力工作的Kiva機(jī)械手超過(guò)15000個(gè)。正因如此，亞馬遜成為全世界最有效率的倉(cāng)庫(kù)。亞馬遜把倉(cāng)庫(kù)分割成兩大部分：一部分是員工只用在特定的位置對(duì)貨物進(jìn)行盤點(diǎn)和配貨。另一部分是Kiva機(jī)械手將貨物分揀到員工身邊。GreyOrange的主要自動(dòng)化工業(yè)機(jī)械手推出了三種：一種是用于包裹的分析和快速分揀的機(jī)械手系統(tǒng)Sorter,第二種是高速動(dòng)態(tài)的尺寸維度稱重系統(tǒng)Profiler,第三種是用于存儲(chǔ)和檢查的機(jī)械手Butler。他們可以對(duì)要派發(fā)的用戶的包裹進(jìn)行收集，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)計(jì)算庫(kù)存來(lái)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)貨。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)的組裝機(jī)械手相對(duì)起步較晚，但是發(fā)展也是相當(dāng)迅速的，中國(guó)自上世紀(jì)世紀(jì)70年代末改革開放，才開始陸續(xù)重視機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)。關(guān)于機(jī)械手的發(fā)展正式開始，還是上個(gè)世紀(jì)90年代。隨著中國(guó)加入WTO對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求越來(lái)越嚴(yán)格，加工無(wú)論是從加工精度還是加工難度都逐漸人工作業(yè)已經(jīng)無(wú)法滿足基本需求，陸陸續(xù)續(xù)開始使用機(jī)械手對(duì)放在產(chǎn)線上進(jìn)行代替人工作業(yè)，組裝機(jī)械手也在這種大環(huán)境下逐漸誕生。國(guó)內(nèi)許多企業(yè)都將用到自動(dòng)組裝機(jī)械手，如果將一些問題處理好，該項(xiàng)發(fā)展的空間特別大，自動(dòng)化的社會(huì)指日可待。一個(gè)國(guó)家的高科技水平和發(fā)展水平要看最頂端的工業(yè)機(jī)械手的研發(fā)和制造技術(shù)，它代表著機(jī)電一體化的最高榮譽(yù)。從科學(xué)技術(shù)研發(fā)的角度來(lái)說(shuō)，機(jī)械手的構(gòu)架的硬件平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)智能化。為了讓機(jī)械臂與環(huán)境更好的融合、更加靈活、跟上智能生產(chǎn)的步伐。最初的組裝機(jī)械手機(jī)械臂主要應(yīng)用于太空探索的方向，現(xiàn)在工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用普遍各個(gè)行業(yè)，是整個(gè)生產(chǎn)型企業(yè)的發(fā)展主要方向。發(fā)展趨勢(shì)：從世界的大發(fā)展環(huán)境下，工業(yè)4.0時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。智能制造、精密制造已經(jīng)是現(xiàn)在刻不容緩的話題，如何才能實(shí)現(xiàn)高的工作效率，還要降低生產(chǎn)成本保證企業(yè)利潤(rùn)，各種機(jī)械手的開發(fā)勢(shì)在必行，其中組裝機(jī)械手就是機(jī)械手的一種。以往生產(chǎn)線中分揀作業(yè)都是通過(guò)人工進(jìn)行手工分揀，不但效率低下還會(huì)浪費(fèi)大量的人工成本，目前工人的工資也是逐年升高，通過(guò)機(jī)械手進(jìn)行分解不但效率高，更重要的是可以24小時(shí)不間斷作業(yè)。未來(lái)關(guān)于組裝機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)是機(jī)械手的結(jié)構(gòu)越來(lái)越精密、精度越來(lái)越高、分揀速度越來(lái)越快、智能化會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。智能制造的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)是操作人員在辦公室坐著，就可以對(duì)車間上的機(jī)械手進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。不夸張的說(shuō)，一個(gè)操作者可以控制一條生產(chǎn)線乃至一個(gè)車間的所有自動(dòng)化設(shè)備。目前生產(chǎn)制造的主要發(fā)展方向就是智能制造,即我們所說(shuō)的工業(yè)4.0時(shí)代，智能制造的核心內(nèi)容就是工業(yè)機(jī)械手。使用工業(yè)機(jī)械手可以有效提高工作效率，減少人工作業(yè)的強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本。隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械手的普遍應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械手集群協(xié)作模式對(duì)控制中心的運(yùn)算、協(xié)調(diào)能力提出了更高的要求。工業(yè)機(jī)械手云服務(wù)平臺(tái)，是由前列的信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及新興云計(jì)算、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融會(huì)貫通的產(chǎn)物，是一種源于互聯(lián)網(wǎng)的、指向工業(yè)機(jī)械手的服務(wù)框架產(chǎn)物。機(jī)械手云服務(wù)平臺(tái)通過(guò)云計(jì)算在內(nèi)的當(dāng)代信息技術(shù)前沿理念，在普遍的網(wǎng)絡(luò)資源環(huán)境下，協(xié)助機(jī)械手卸載運(yùn)算計(jì)量的工作，使控制中心的運(yùn)算能力大大提高，將產(chǎn)品打造成高附加值、低成本和全機(jī)球化制造的服務(wù)。電商物流帶動(dòng)了全國(guó)多個(gè)行業(yè)的發(fā)展，商品從生產(chǎn)到包裝到客戶手中時(shí)間越來(lái)越短，留給工廠的時(shí)間在不斷壓縮，工廠迫切需要自動(dòng)化分揀設(shè)備的加入。我們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)中，醫(yī)藥、食品、化工、物流等行業(yè)經(jīng)常可以看到組裝機(jī)械手的身影。

2醫(yī)用血液試管開關(guān)蓋整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)左右移載，其中移動(dòng)過(guò)程中定位三個(gè)位置，分別是左側(cè)開蓋工位、停留工位、右側(cè)開工位。抓手采用氣爪的形式，通過(guò)氣爪抓取試管蓋子并通過(guò)提升氣缸將試管和蓋子實(shí)現(xiàn)分離。本次設(shè)計(jì)的架體選用鋁合金制架體，鋁合金的密度只有2.7，是鐵的三分之一，能夠保證整體的質(zhì)量非常輕，確定了比較適合本次設(shè)計(jì)的鋁合金型號(hào)就是6063-T5。關(guān)于軸的材料選用45號(hào)鋼，因?yàn)樵摬牧显谡{(diào)質(zhì)處理之后都會(huì)有著非常高的強(qiáng)度，滿足軸高扭矩的使用工況。這里的調(diào)質(zhì)處理硬度達(dá)到HB220-230的強(qiáng)度即可。采用左右兩個(gè)工位目的是提高作業(yè)效率、增大產(chǎn)量。具體結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示。圖2-1試管開關(guān)蓋機(jī)構(gòu)圖表2-1試管開關(guān)蓋明細(xì)表序號(hào)名稱數(shù)量材料1同步帶鎖緊板B16061合金2感應(yīng)片2Q2353支承板26061合金4驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1組件5光電開關(guān)EE-SX-674_1_4-112組件6ATP22XL050_A_H8同步帶輪160617光電調(diào)節(jié)組件1組件8導(dǎo)軌HGW15CCHIWINL112組件9移載板14510試管-玻璃1玻璃11滑塊HGW15CCHIWIN-12組件12夾爪裝配1組件13工作臺(tái)面1Q23514滑塊MGW15H-12組件15墊板16061合金16氣缸接頭16061合金17同步帶鎖緊板16061合金18架體1鋁型材19MAL25x75氣缸1組件20夾爪裝配B2組件21氣缸固定板16061合金22試管整體1組件23導(dǎo)軌MGW15H-11組件24同步帶1丁腈橡膠25固定板16061合金26導(dǎo)軌墊板1Q23527內(nèi)六角圓柱頭螺釘M10×401Q235試管開關(guān)蓋機(jī)的工作需要根據(jù)指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，所謂的指令就是PLC程序。根據(jù)動(dòng)作的需要先對(duì)試管開關(guān)蓋機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行PLC編程，之后試管開關(guān)蓋機(jī)的每個(gè)動(dòng)作都是根據(jù)程序進(jìn)行動(dòng)作的。試管開關(guān)蓋機(jī)的其機(jī)械系統(tǒng)分成執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩部分。每次移載的位置是否準(zhǔn)確又通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行位置信息反饋給PLC,如果位置信息不準(zhǔn)確，系統(tǒng)會(huì)對(duì)私服馬達(dá)發(fā)出指令進(jìn)行微調(diào)，最終滿足位置需求。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是末端的抓手機(jī)構(gòu)，關(guān)于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)除了采用馬達(dá)的方式之外，也可以采用氣缸、液壓缸等均可做為動(dòng)力源。各部分關(guān)系圖如下圖2-2所示。位形檢測(cè)位形檢測(cè)機(jī)械系統(tǒng)工作對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)工作對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)圖2-2各部分關(guān)系圖3各零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該機(jī)械手采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶輪，通過(guò)正反轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)兩組機(jī)械手左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、到達(dá)作業(yè)位置光電開關(guān)會(huì)進(jìn)行位置檢測(cè)，如果存在偏差，系統(tǒng)會(huì)向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出指令，伺服電機(jī)會(huì)針對(duì)偏差迅速進(jìn)行微調(diào)、達(dá)到指定位置。具體的上下料機(jī)械手結(jié)構(gòu)見圖3-1所示。圖3-1機(jī)械手結(jié)構(gòu)3.2同步帶輪的選用同步帶在自動(dòng)化設(shè)備中使用非常廣泛，其擁有成本低、耐用等諸多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合這里的使用條件，零件重量較輕、移載頻繁，選擇XL型同步帶，并配相應(yīng)同步帶輪。由于同步帶輪同步帶使用方便快捷，可做為標(biāo)準(zhǔn)件直接采用，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越多的應(yīng)用在不同的行業(yè)內(nèi)。從自動(dòng)化設(shè)備近幾年的發(fā)展也可以看出，同步帶傳動(dòng)已經(jīng)成為行業(yè)的一種潮流。在本次設(shè)計(jì)的往復(fù)機(jī)械手機(jī)構(gòu)中，同步帶輪選擇的是密度更小的鋁合金材料，使用這種鋁合金材料生產(chǎn)的機(jī)構(gòu)更輕便易操作，綜合考慮材料的特性及使用需求，本次設(shè)計(jì)中選擇的是材料為6063-T5的鋁合金材料。關(guān)于從動(dòng)端同步帶輪的樣式如圖3-2所示，主動(dòng)端同步帶輪如圖3-3所示采用鍵槽連接方式和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。圖3-2ATP22XL050從動(dòng)端同步帶輪圖3-3ATP22XL050主動(dòng)端同步帶輪通過(guò)以上圖可以得知，該兩種同步帶輪外形模數(shù)、齒數(shù)是一樣的，從動(dòng)同步帶輪軸心鑲嵌軸承可以被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)同步帶輪軸心是鍵槽連接，通過(guò)電機(jī)直連直接傳遞動(dòng)力。3.3減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1選定齒輪類型﹑精度等級(jí)﹑材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，直齒加工簡(jiǎn)單、成本低、應(yīng)用廣泛。（2）本機(jī)工作速度、功率都不高，故選用7級(jí)精度，可以有效保證設(shè)備工況需求、滿足使用條件。（3）齒輪材料及熱處理：選擇小齒輪材料為40Gr，調(diào)質(zhì)處理，硬度250HBS，大齒輪材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBS，二者硬度差為20HBS。通過(guò)熱處理提高齒輪零件強(qiáng)度、保證滿足使用需求。齒數(shù)選擇。選取小齒輪齒數(shù)18，初步確定傳動(dòng)比為則大齒輪齒數(shù)此時(shí)傳動(dòng)比3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）確定各參數(shù)的值（3-1）因大小齒輪為鋼制，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.12查得彈性影響系數(shù)（3-2）初擬載荷系數(shù)K=2.0取齒寬系數(shù)0.3對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.16查得設(shè)，求得;應(yīng)力循環(huán)次數(shù)使用期：8×350×16=44800h按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為：小齒輪：；大齒輪：接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)查教材得接觸疲勞壽命系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S=1，由課本式10-12得（2）參數(shù)計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得（3-3）2）計(jì)算平均圓周速度3）計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)，根據(jù)v=4.4m/s，8級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)；查得K=1.42；得K=1.35；得。故載荷系數(shù)（3-4）4）按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（3-5）5）計(jì)算齒寬b和模數(shù)b=m=6）齒輪部分相關(guān)參數(shù)查手冊(cè)得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限。查手冊(cè)得彎曲疲勞壽命系數(shù)。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則7）校核（3-6）滿足要求。（3-7）所以安全。3.4軸承夾爪的設(shè)計(jì)如圖3-4氣爪夾緊試管蓋，夾爪采用45#鋼制作，通過(guò)調(diào)質(zhì)處理保證其擁有足夠的強(qiáng)度，以滿足使用要求。夾爪表面需拋光處理，盡量不要在夾緊過(guò)程中損傷工件表面，在夾爪與試管蓋接觸面上粘貼聚氨酯塑料，更好保護(hù)軸承外圓表面，隨著長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生磨損，定期檢查設(shè)備，針對(duì)這種磨損零件需要及時(shí)檢查并更換，包活固定夾爪的螺絲也需要定期檢查校正位置，以為在長(zhǎng)期往復(fù)使用過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生位置偏差。圖3-4試管蓋抓取示意圖圖3-5V型夾緊示意圖工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時(shí)，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對(duì)稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：ΔY==基準(zhǔn)不重合誤差：從圖（b）中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。從圖(c)中可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207ΔD=0.00207＜T即滿足要求。3.5墊板的設(shè)計(jì)墊板做為機(jī)械手往復(fù)移載機(jī)構(gòu)中的重要零件，其加工精度必須保證，每個(gè)零件都保證足夠的精度、組裝成一體的設(shè)備才能保證較高的定位精度。墊板的詳細(xì)圖紙如下圖3-6所示，零件尺寸較多，可以采用14mm厚鋼板經(jīng)線切割切割外形，銑床加工四周和上下表面，最后數(shù)控銑床加工各孔。圖3-6墊板二維圖如上墊板二維圖中尺寸，8-Φ4.5完全貫穿（沉孔Φ8深4.6）用于固定滑塊（滑塊型號(hào)HGW15H）；2-M5螺紋孔用于固定氣缸固定板；2-M4螺紋孔用于固定同步帶固定板；6-M4螺紋孔用于固定導(dǎo)軌（導(dǎo)軌型號(hào)HGW15CCHIWIN），長(zhǎng)度175mm左右各1個(gè)；4-M3螺紋孔用于固定感應(yīng)片，左右各一個(gè)，通過(guò)感應(yīng)片檢測(cè)機(jī)械手位置，進(jìn)行校正。墊板零件的上下表面有著較高的平面度要求，其加工光潔度必須保證3.2，加工后零件表面鍍鉻處理。3.6電機(jī)光電調(diào)節(jié)板設(shè)計(jì)設(shè)備零部件在按照加工圖紙加工出來(lái)之后存在加工誤差，每個(gè)零件通過(guò)組裝到一起之后又會(huì)產(chǎn)生很多累積誤差。往往設(shè)計(jì)的時(shí)候其位置能夠達(dá)到使用要求，實(shí)際加工出來(lái)組裝成整體之后誤差較大，不能滿足要求。該機(jī)械手移載機(jī)構(gòu)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)往復(fù)左右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)取料位置和壓蓋位置后，光電會(huì)自動(dòng)檢測(cè)，光電開關(guān)通過(guò)固定在調(diào)節(jié)板上調(diào)節(jié)板設(shè)計(jì)長(zhǎng)條孔的形式，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)彌補(bǔ)加工和組裝鎖產(chǎn)生的累積誤差。本機(jī)械手的光電檢測(cè)開關(guān)選用光EE-SX-674型號(hào)，其固定尺寸為2-M3螺紋孔。如圖3-7所示，電機(jī)光電調(diào)節(jié)板總長(zhǎng)度500mm,寬度25mm,厚度8mm，為增加調(diào)節(jié)板強(qiáng)度，長(zhǎng)條孔分兩段，每段220mm，采用線切割加工、變形小能夠保證使用強(qiáng)度，加工后鍍鎳處理。圖3-7電機(jī)光電調(diào)節(jié)板4驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及抓取氣缸的選型4.1機(jī)械手電機(jī)的選擇電機(jī)做為該設(shè)備的主要驅(qū)動(dòng)裝置，在設(shè)備中如同心臟一樣重要。電機(jī)的選型必須滿足設(shè)計(jì)需求。選擇合適類型的電機(jī)后可以按照相關(guān)的使用需求，對(duì)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確定。電機(jī)的主要參數(shù)是矩扭必須滿足的使用要求，所選電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于該設(shè)備的負(fù)載扭矩。而計(jì)算相關(guān)扭矩又需要對(duì)各轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。電機(jī)轉(zhuǎn)速有750轉(zhuǎn)/分鐘、1000轉(zhuǎn)/分鐘、1500轉(zhuǎn)/分鐘等多種樣式，需要結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)的實(shí)際要求去確定電機(jī)的具體轉(zhuǎn)速。除此之外，還要通過(guò)確定其他參數(shù)，校核電機(jī)型號(hào)是否滿足要求。選擇型號(hào)為東方馬達(dá)AZ系列DC電源輸入內(nèi)藏定位型AZM46MK-HP9+AZD-KD+CC020VZFB2電機(jī)，電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大扭矩都能滿足設(shè)計(jì)要求，并在加了安全系數(shù)的條件下也能很好的滿足使用要求，電機(jī)的具體型號(hào)和參數(shù)如表4-1所示，負(fù)載扭矩特性如圖4-1所示。表4-1AZM46MK-HP9+AZD-KD+CC020VZFB2電機(jī)參數(shù)參數(shù)具體情況參數(shù)具體情況安裝尺寸40mm容許轉(zhuǎn)矩2.5N?m軸型單軸電源輸入電壓DC24V/DC48V電磁制動(dòng)有電壓容許范圍±5%電纜線2m（標(biāo)準(zhǔn)電纜線）電源輸入電流1.8A驅(qū)動(dòng)器型內(nèi)藏定位型CE標(biāo)志是的勵(lì)磁最大靜止轉(zhuǎn)矩2.5N?mPC設(shè)定程序MEXE02轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J71×10^-7kg?m^2電動(dòng)機(jī)部質(zhì)量0.88kg齒隙3arcmin(0.05°)電路部質(zhì)量0.15kg速度范圍0～600r/min減速比5分辨率000P/R0.04°/脈沖圖4-1負(fù)載扭矩特性圖4.2機(jī)械手電機(jī)的校核（1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的詳細(xì)計(jì)算電機(jī)中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量旋轉(zhuǎn)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量工作臺(tái)是可以移動(dòng)的部件，可按照如下公式（4-1）將工作臺(tái)的移動(dòng)質(zhì)量折算到旋轉(zhuǎn)軸軸上下移動(dòng)的慣量上：（4-1）式中：——步進(jìn)距離，cm；——工作臺(tái)的質(zhì)量，kg。將已知條件，代入到公式（3-1）中可得聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（2）計(jì)算轉(zhuǎn)矩特性Mjmax為電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，也是電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩，其值可在相關(guān)資料中查得Mmq為電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Mmq與Mjmax具有線性關(guān)系，可以表達(dá)為公式（4-2）（4-2）在資料中查得。將數(shù)據(jù)代入到公式中得電機(jī)空載啟動(dòng)扭矩的計(jì)算如公式（4-3）（4-3）式中Mkq——空載啟動(dòng)時(shí)的力矩，N·m；Mka——空載啟動(dòng)情況下，可移動(dòng)部件的速度由零升速到最大時(shí)，折算到電機(jī)軸上的加速力矩，N·m；Mkf——在電機(jī)上的摩擦力矩（空載啟動(dòng)時(shí)），N·m。計(jì)算Mkq的各相關(guān)項(xiàng)的力矩值如下：加速力矩Mka的計(jì)算如公式（4-4）（4-4）其中機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)最大速度時(shí)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速值的計(jì)算如公式（4-5）（4-5）式中：Jε——機(jī)械結(jié)構(gòu)中等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值；ε——電機(jī)加速度的最大值；T——運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)從靜止?fàn)顟B(tài)下啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間；vmax——執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大速度；?b——初選電機(jī)的步距角；δb——脈沖當(dāng)量。帶入公式（4-5）可得再將結(jié)果帶入公式（4-4）可得空載摩擦力矩Mkf的計(jì)算如公式（4-6）（4-6）式中：M——運(yùn)動(dòng)部件的總重量；μ——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；η——傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，（）；L——旋轉(zhuǎn)軸的最大行程。所以帶入公式（4-6）可得附加摩擦力矩M0的計(jì)算如公式（4-7）（4-7）式中：FYJ——使用的旋轉(zhuǎn)軸的預(yù)緊壓力值（為最大軸向負(fù)載的1/3）；η0——旋轉(zhuǎn)軸未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，這里取。帶入公式（4-7）可得通過(guò)將以上計(jì)算所得的加速力矩Mka、空載摩擦力矩Mkf以及附加摩擦力矩M0，帶入公式（4-3）可得到馬達(dá)啟動(dòng)的空載轉(zhuǎn)矩為：初步確定電機(jī)型號(hào)時(shí)，電機(jī)空載時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)不高于電機(jī)銘牌上的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即。根據(jù)上述計(jì)算可知，電機(jī)初步滿足要求。4.3抓取氣缸的選擇試管蓋通過(guò)氣缸抓取，通過(guò)計(jì)算氣缸的受力F取已確定F,η和p，計(jì)算得到缸徑D，并查表選出缸徑D的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。算出D=12.6,為了保證強(qiáng)度足夠使用要求，我們通常會(huì)取一個(gè)安全系數(shù)，同時(shí)也會(huì)往標(biāo)準(zhǔn)氣缸的系列上去靠近，所以這里的缸徑取16mm。根據(jù)公式計(jì)算氣缸壁厚的計(jì)算如下。：根據(jù)上面相關(guān)計(jì)算選擇品牌SMC的氣缸，具體型號(hào)是MHS3-16D，該氣缸的具體參數(shù)見下表。表4-2MHS3-16D型手指氣缸參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1缸徑（mm）162行程（mm）53活塞桿位移（mm）04配管螺紋M45可選項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)（兩端橡膠緩沖）6磁性開關(guān)型號(hào)M9NV7導(dǎo)線長(zhǎng)度（m）1m8磁性開關(guān)數(shù)量2個(gè)9螺紋on/offon5基于Solidworks的三維建模Solidworks三維軟件主要應(yīng)用于機(jī)械行業(yè),其軟件內(nèi)部的功能非常強(qiáng)大，可以應(yīng)用于鈑金設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)，機(jī)加工零部件建模以及仿真分析，有限元分析等諸多功能。本文主要通過(guò)Solidworks軟件進(jìn)行三維建模,通過(guò)針對(duì)每一個(gè)零部件的建模然后組裝，最終呈現(xiàn)在我們面前的是一個(gè)整體的設(shè)備。零件的建模的基本步驟是首先要建立一個(gè)草圖，草圖建立完成之后可以通過(guò)拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描等一系列操作，最終成為一個(gè)實(shí)體。在實(shí)體的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)拉伸切除孔異形孔打螺紋孔，等一系列操作最終呈現(xiàn)在我們面前的是一個(gè)完整的模型。每一個(gè)零部件建模完成之后，可通過(guò)組裝功能將它們組裝成一個(gè)整體，組裝的時(shí)候主要應(yīng)用配合去實(shí)現(xiàn)，配合的關(guān)系有同軸度、重合、平行、垂直等一系列位置關(guān)系，將他們鎖定。Solidworks三維軟件在目前的機(jī)械行業(yè)應(yīng)用非常的廣泛，應(yīng)用于非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)以及鈑金展開行業(yè)、模具制造、機(jī)加工等行業(yè)，因?yàn)樵撥浖褂梅浅１憬?，軟件的操作通俗易懂、便于理解、入門等級(jí)比較低，通過(guò)短時(shí)間的努力便可充分掌握各大主要功能。通過(guò)裝配功能將設(shè)備整體呈現(xiàn)在面前，非常直觀的表達(dá)了設(shè)備各個(gè)零部件之間的配合關(guān)系，也可可通過(guò)仿真功能進(jìn)行模型的仿真運(yùn)動(dòng)。通過(guò)Solidworks對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行三維建模，然后將零部件組裝起來(lái)，具體如下圖5-1所示。圖5-1試管開關(guān)蓋設(shè)備三維模型當(dāng)前在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)很多領(lǐng)域都會(huì)應(yīng)用到仿真分析等相關(guān)軟件，比如自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)三維軟件對(duì)零部件進(jìn)行建模，然后通過(guò)組裝成一個(gè)整體通過(guò)軟件中的運(yùn)動(dòng)分析功能對(duì)軟件進(jìn)行仿真分析這樣就非常形象直觀的呈現(xiàn)在我們面前。仿真的最終目的是模擬其真實(shí)加工情況，節(jié)約成本在沒有加工出實(shí)物之前，通過(guò)模型在電腦上就可以觀察其真實(shí)狀態(tài)。通過(guò)逼真的仿真畫面，很容易就會(huì)發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)不足、結(jié)構(gòu)不足、工藝不足等不足之處，可預(yù)先知道不足之后對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以改變以往加工出實(shí)體之后再進(jìn)行改造升級(jí)，通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)不足進(jìn)行改進(jìn)，這樣的流程非常節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率節(jié)約了人力物力等，杜絕了浪費(fèi)。

謝辭盡管有再多的不舍，還是阻止不了時(shí)間向前移動(dòng)的腳步，還是阻止不了畢業(yè)的臨近。大學(xué)這幾年時(shí)間是我人生中最難忘的時(shí)光，在這四年里我經(jīng)歷了太多的成長(zhǎng)，從以往做事更多的需要父母的建議到大學(xué)時(shí)代更多的獨(dú)立的解決問題。這不僅僅包含學(xué)業(yè)上需要解決的問題，還有自己獨(dú)立面對(duì)和解決生活中的問題。在大學(xué)的這段時(shí)光里，我的學(xué)習(xí)能力和處理事情的能力以及一些世界觀人生觀和價(jià)值觀的成長(zhǎng)是顯而易見的。我的這些成長(zhǎng)離不開學(xué)校提供給學(xué)生的濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，離不開老師對(duì)我的關(guān)愛和幫助，也離不開同學(xué)對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)。這段經(jīng)歷對(duì)于我個(gè)人來(lái)講是一個(gè)蛻變的過(guò)程，通過(guò)這段經(jīng)歷將我從一個(gè)懵懵懂懂，做事按部就班的人變成一個(gè)積極主動(dòng)地，遇到事情可以主動(dòng)尋找解決問題方法的人，而且解決問題這個(gè)過(guò)程中我們不但可以成長(zhǎng)，還能收獲快樂和喜悅，這對(duì)我畢業(yè)以后的生活和工作是一筆巨大的財(cái)富。生活不會(huì)一帆風(fēng)順，一定會(huì)遇到很多的問題，在遇到問題時(shí)候，我們面對(duì)問題的態(tài)度會(huì)影響我們的人生品質(zhì)，通過(guò)在大學(xué)里面學(xué)習(xí)到的知識(shí)和個(gè)人性格的培養(yǎng)，可以使我在面對(duì)困難的時(shí)候不再彷徨和害怕，而是想著做任何事情都有解決的辦法?！盎ㄓ性匍_日，人無(wú)再少年”，在大學(xué)的這幾年，是我們?nèi)松凶顚氋F的幾年，或許會(huì)因有些想做而沒做的事情而留有一些遺憾，但卻沒有后悔的事情。感謝大學(xué)的生活和學(xué)習(xí)帶給我個(gè)人的成長(zhǎng)，也非常感謝在大學(xué)這幾年時(shí)間里面老師和同學(xué)對(duì)我的幫助，希望每個(gè)人在面對(duì)未來(lái)的生活時(shí)都可以更加自信和從容。畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部過(guò)程離不開甘勇老師的熱心指導(dǎo)和幫助，今年又是一個(gè)特殊的年份，新型冠狀病毒肺炎對(duì)我們的城市是一次沉重的打擊、更是一次嚴(yán)峻的考驗(yàn)。老師們?cè)谶@種艱苦的環(huán)境下還要上網(wǎng)課、同時(shí)還要輔導(dǎo)畢業(yè)班的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)老師的辛苦付出表示最忠誠(chéng)的感謝，謝謝您們的辛苦付出?；叵氪髮W(xué)四年在學(xué)習(xí)過(guò)程中得到很多老師和同學(xué)的幫助，在這里也對(duì)你們說(shuō)一聲感謝，謝謝所有幫助過(guò)我的人，祝福大家的生活如同芝麻開花節(jié)節(jié)高、事業(yè)風(fēng)調(diào)雨水！參考文獻(xiàn)[1]朱江麗.人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī),2020,51(09):226.[2]張春暉.機(jī)電自動(dòng)化在機(jī)械制造中的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī),2020,51(09):242.[3]楊艷芳,楊秒,舒亮,吳自然,陳定方.考慮工序剛性約束的自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線多目標(biāo)優(yōu)化研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2020,56(07):181-192.[4]李端芳.淺談機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2020(05):95-96.[5]戴偉鵬.簡(jiǎn)析機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].南方農(nóng)機(jī),2020,51(03):90.[6]楊帆,張文娟,孫劍偉,王哲.基于ANSYS技術(shù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].粘接,2020,41(02):154-157+162.[7]何海申.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用及趨勢(shì)探究[J].科技風(fēng),2020(03):162.[8]石文昌.三菱工業(yè)機(jī)器人螺釘自動(dòng)裝配夾爪設(shè)計(jì)[J].工程技術(shù)研究,2019,4(24):1.[9]機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,王之櫟,2011[10]機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京理工大學(xué)出版社,王玉,2011[11]電氣控制與PLC應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社,范永勝,2007[12]J.R.Olatunji