【新型送料機(jī)械手設(shè)計(jì)與分析8000字（論文）】

第第III新型送料機(jī)械手設(shè)計(jì)與分析TOC\o"1-3"\h\u19380一、緒論 430408（一）設(shè)計(jì)背景 429596（二）設(shè)計(jì)意義 421152二、送料機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì) 51543（一）總體方案分析 5183491送料機(jī)械手的組成 5183292機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 6122673送料機(jī)械手設(shè)計(jì)參數(shù) 623203（二）機(jī)械手結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及軌跡分析 670741機(jī)械手結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 642542機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡分析 722386（三）送料機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式 8267651鏈條傳動(dòng) 8163012各類帶傳動(dòng) 8106013齒輪傳動(dòng) 9131964絲杠傳動(dòng) 916651（四）送料機(jī)械手方案設(shè)計(jì) 9202291機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 949022傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 102117三、送料機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10337（一）動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 1030245（二）電機(jī)選型 1131798（三）齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1128428（四）絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1312124四、送料機(jī)械手零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1427679（一）手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 149262（二）上臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1515020（三）下臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1624095（四）腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 165683（五）底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1716675（六）小臂后箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1822398五、設(shè)計(jì)總結(jié) 1923773參考文獻(xiàn) 21一、緒論（一）設(shè)計(jì)背景隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的飛速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用?，F(xiàn)在科技工業(yè)開始運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人以及機(jī)械手等高科技工具用于工業(yè)的生產(chǎn)。機(jī)械手用機(jī)器代替人手將物料移動(dòng)到特定區(qū)域的特定位置，或大大降低人類的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，降低產(chǎn)品成本，并根據(jù)需要控制加工操作。雖然工業(yè)機(jī)器人在社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用，但大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人只適用于高噪聲、高成本壓力、粉塵、高溫、小空間等難以工作的危險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)預(yù)定的工作流程，可以完成預(yù)定的工作，但由于沒有傳感器反饋功能，不符合情況。如果有幾個(gè)錯(cuò)誤，零件就會(huì)損壞。為了實(shí)現(xiàn)和研究上述領(lǐng)域的機(jī)械手系統(tǒng)，我們認(rèn)為機(jī)械手系統(tǒng)越來(lái)越高，世界各國(guó)的機(jī)械手科學(xué)家都在為機(jī)器人更高的智能和更好的適應(yīng)性而學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在很難改變非開放系統(tǒng)，所以市場(chǎng)上的機(jī)器人大多是非開放系統(tǒng)的機(jī)器人，所以利用機(jī)械手系統(tǒng)研究開放結(jié)構(gòu)是機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)，讓更多的人能夠理解、學(xué)習(xí)和發(fā)展。機(jī)械手應(yīng)用廣泛，現(xiàn)代機(jī)械制造的領(lǐng)域非常狹窄，是一種先進(jìn)的控制技術(shù)。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)也得到了高度發(fā)展，成為現(xiàn)代各大學(xué)校機(jī)械手的研究對(duì)象。機(jī)械手之所以機(jī)械化，是因?yàn)樗谟?jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它也是一門綜合性的技術(shù)。（二）設(shè)計(jì)意義（1）能提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度在某些裝配中使用機(jī)械手是必要的。焊接線具有許多優(yōu)點(diǎn)，加快了物料的運(yùn)動(dòng)，裝卸和機(jī)械裝配一樣實(shí)用、高效、成本管理和自動(dòng)化。（2）可以改善工作條件，避免人身事故在一個(gè)特殊的環(huán)境中，人們會(huì)在高溫下很難工作。在低壓環(huán)境中，更多的噪聲或放射性物質(zhì)等環(huán)境都是非常危險(xiǎn)的。在這個(gè)時(shí)候，使用機(jī)械手可以很好完成工作，所以不用擔(dān)心。這改善了員工的工作條件，同時(shí)還有效避免了生命安全事故的發(fā)生。（3）可以減少人力，方便節(jié)奏性生產(chǎn)在使用機(jī)械手的情況下，可以頻繁地更換手動(dòng)操作，直接減少人力，并且機(jī)械手可以長(zhǎng)時(shí)間維持，提高生產(chǎn)效率。機(jī)械手是工業(yè)發(fā)展的重要手段。根據(jù)預(yù)期用途，自動(dòng)工藝機(jī)可根據(jù)物料的手臂和手的容量來(lái)輸送物料和夾緊機(jī)器。這種新技術(shù)機(jī)器的發(fā)明和應(yīng)用，能夠真正推動(dòng)生產(chǎn)工業(yè)的自動(dòng)化和發(fā)展，具有很強(qiáng)的發(fā)展能力，且使用壽命長(zhǎng)，被很多國(guó)家廣泛使用。長(zhǎng)期實(shí)踐：機(jī)械手可以大大降低勞動(dòng)力成本。對(duì)于各種勞動(dòng)，機(jī)械手可以大大減少人們的勞動(dòng)力，大大提高工作效率。在生產(chǎn)行業(yè)，材料加工和長(zhǎng)期單調(diào)繁重的工作是非常有效的。此外，它可以在危險(xiǎn)區(qū)域、噪音、高壓、粉塵、高溫、狹小空間、污染等環(huán)境中工作。機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)大大提高，機(jī)械手的進(jìn)步是必不可少的。二、送料機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)機(jī)械手在汽車制造業(yè)中首次被應(yīng)用，如裝卸、加工、焊接和涂裝。機(jī)械手的出現(xiàn)可以放松人們的手腳，擴(kuò)展人們的大腦功能。在惡劣環(huán)境下依舊可以正常工作，避免了人員安全受到影響。它較于人工生產(chǎn)效率要高很多，并且能夠長(zhǎng)時(shí)間不停歇的勞作?，F(xiàn)在，機(jī)械手主要用于制造電力、汽車、機(jī)械加工、材料加工等，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空氣機(jī)械手也是一種被廣泛使用的工業(yè)用機(jī)械手，其具有生產(chǎn)速率快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)，可靠性高，節(jié)能，無(wú)污染環(huán)境等眾多優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中。PLC可按照要求匹配對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品，操縱機(jī)械手，完成一系列的復(fù)雜操作。因?yàn)樵摍C(jī)械手是依據(jù)邏輯控制的，具有相對(duì)穩(wěn)定、適應(yīng)環(huán)境的特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的干擾能力和負(fù)載輸出能力，能夠進(jìn)行多種程序設(shè)計(jì)。人體圖像是人體的形象，它具有人體的靈活性和機(jī)械精度等優(yōu)良功能，特別是在智能和個(gè)性方面，人的特點(diǎn)是獨(dú)特的機(jī)械手是對(duì)的。在許多惡劣環(huán)境中，尤其是在爆炸、易燃、有毒、極冷、高溫、放射性物質(zhì)等危險(xiǎn)環(huán)境中，可代替手操作進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、危險(xiǎn)作業(yè)，這對(duì)于改善工作環(huán)境、保護(hù)工人健康具有重要意義。它廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)中，具有廣闊的研究前景和研究?jī)r(jià)值。（一）總體方案分析1送料機(jī)械手的組成圖2-1組成框架圖送料機(jī)械手主要由四種系統(tǒng)組成，即控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)。（1）執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)主要依靠操作員的操作。（2）傳動(dòng)系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)傳動(dòng)操作，傳動(dòng)類型有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等。（3）控制系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，有操作員設(shè)置程序，按照預(yù)設(shè)的指令完成工作。（4）檢測(cè)系統(tǒng)：主要檢測(cè)執(zhí)行系統(tǒng)狀態(tài)，如遇未知錯(cuò)誤以及故障等，給予警告和反饋。2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)主要是機(jī)械設(shè)計(jì)。機(jī)械部分包含驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。（1）執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)是幫助機(jī)械手執(zhí)行動(dòng)作指令的系統(tǒng)，控制機(jī)械手各個(gè)部分執(zhí)行不同的動(dòng)作指令。（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要通過振蕩器的驅(qū)動(dòng)為機(jī)械手提供動(dòng)力，包括機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等傳動(dòng)類型。3送料機(jī)械手設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)通用自動(dòng)裝卸機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，首先揭示了以下參數(shù)，并根據(jù)該表進(jìn)行了后續(xù)設(shè)計(jì)。表2-1新型串并混聯(lián)送料機(jī)械手設(shè)計(jì)參數(shù)表下臂回轉(zhuǎn)（°）腰座升降（mm）上臂伸縮（mm）手旋轉(zhuǎn)（°）夾持重量（kg）90/-902007003603整機(jī)重量（kg）重復(fù)精度（mm）整機(jī)尺寸（mm）150±0.21500*1500*300表中的參數(shù)基于初始狀態(tài)，值為正順時(shí)針和負(fù)逆時(shí)針。（二）機(jī)械手結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及軌跡分析1機(jī)械手結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械手主要由五個(gè)連桿和五個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成。所有的連桿包括腰、大小臂、手腕和手爪。假設(shè)腰是一個(gè)環(huán)節(jié)，大臂和小臂連接兩個(gè)和三個(gè)，手腕連接四個(gè)，手爪連接五個(gè)環(huán)節(jié)并不重要。假設(shè)為0連桿，關(guān)節(jié)2、關(guān)節(jié)3和關(guān)節(jié)4可以使機(jī)器人的工作空間變得靈活。將一個(gè)環(huán)連接到支架0上，將兩個(gè)環(huán)連接到連桿3上，將兩個(gè)連桿連接到兩個(gè)環(huán)上，將四環(huán)連接到三環(huán)上，將五環(huán)連接到四環(huán)上。機(jī)械手的初始位置如圖2-2所示。圖2-2機(jī)械手的初位圖如圖2-3所示：每個(gè)坐標(biāo)都安裝在機(jī)械手上。如圖2-3所示，用各連桿固定。圖2-3與各連桿連接空間坐標(biāo)系在圖2-3中，θ為繞Zi旋轉(zhuǎn)時(shí)Xi到Xi-1測(cè)量角度，d2、a2、a3為中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，2連桿和3連桿的長(zhǎng)度，以及關(guān)節(jié)變量和參數(shù)如表2-2所示。表2-2機(jī)械手連桿參數(shù)和關(guān)節(jié)變量（關(guān)節(jié)數(shù)）關(guān)節(jié)變化范圍（°）100°0-180°～180°20-90°-90°～90°30°00°～180°40°0-90°～180°50-90°0-180°～180°表2-2中：沿方向測(cè)量到的距離單位為毫米，繞，軸旋轉(zhuǎn)的到的角度單位為度；沿方向測(cè)量的到的距離單位為毫米；繞軸旋轉(zhuǎn)的到的角度單位為度。第1、2和3關(guān)節(jié)主要用來(lái)確定機(jī)械手的末端執(zhí)行器在空間的位置，關(guān)節(jié)4、5組成手腕機(jī)構(gòu)用來(lái)確定末端執(zhí)行器的姿態(tài)。2機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡分析機(jī)械手在完成作業(yè)前，應(yīng)避開作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際作業(yè)條件，如障礙物等。根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)械手的操作過程和軌跡進(jìn)行了評(píng)價(jià)。按照工業(yè)機(jī)械手的運(yùn)行模式，可以分成點(diǎn)線機(jī)械手、路徑連續(xù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械手和5R關(guān)節(jié)機(jī)械手等三種類型，因?yàn)闄C(jī)械手的工作全程的完成需要兩小時(shí)，所以應(yīng)該明確機(jī)械手在各個(gè)執(zhí)行階段的所處方位。本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要用到笛卡爾坐標(biāo)系來(lái)幫助運(yùn)動(dòng)軌跡方程的確定，將笛卡爾坐標(biāo)軌跡從關(guān)節(jié)空間轉(zhuǎn)換到各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并利用該曲線繪制出機(jī)械手在空間中的運(yùn)動(dòng)曲線。在這個(gè)過程中，需要保證機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性是的，利用空間的工作路徑如圖2-4所示。圖2-4搬運(yùn)空間作業(yè)路徑圖（三）送料機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式常見的傳動(dòng)方式有鏈條傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、齒輪箱齒輪傳動(dòng)和螺桿傳動(dòng)。1鏈條傳動(dòng)鏈條長(zhǎng)度可自行選擇，軸距不準(zhǔn)確。由于鏈條與鏈條之間的間隙，傳動(dòng)過程非常不準(zhǔn)確，特別是傳動(dòng)方向變化時(shí)，會(huì)有一定的延遲，但成本低，加工成本低，安裝精度低，是一種非常方便快捷的解決方案。鏈輪傳動(dòng)不需要高精度。在高強(qiáng)度裝卸環(huán)境和振動(dòng)環(huán)境下，鏈條傳動(dòng)也是最連續(xù)、最穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)方式。圖2-5鏈傳動(dòng)2各類帶傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于高速、高通徑、低噪聲等領(lǐng)域。它通常用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械機(jī)構(gòu)。需要皮帶輪摩擦來(lái)保持運(yùn)動(dòng)，平帶將能量從一個(gè)輪子移動(dòng)到另一個(gè)輪子，因?yàn)樗鼈儽仨毚蜷_，他們需要張力裝置。這種固定過程對(duì)軸承有很大的載荷。雖然轉(zhuǎn)速不能同時(shí)使用，但也可以在短時(shí)間、常載情況下使用。圖2-6帶傳動(dòng)3齒輪傳動(dòng)齒輪箱具有齒輪、軸、軸承、潤(rùn)滑油等固體零件，齒輪箱必須由精確的設(shè)計(jì)元件組成。一般方法是將齒輪、流星齒輪、蝸輪或齒輪組合起來(lái)。傳動(dòng)的擴(kuò)展包括支承和小齒輪的傳遞，這些小齒輪將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，如渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)。4絲杠傳動(dòng)絲杠傳動(dòng)可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，在伺服電機(jī)中經(jīng)常通過直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)固定運(yùn)動(dòng)的目的。但該方法不利于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。（四）送料機(jī)械手方案設(shè)計(jì)1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)新型串并混聯(lián)送料機(jī)械手的實(shí)際移動(dòng)要求，為了自動(dòng)上料，必須設(shè)計(jì)四自由度，保證所有動(dòng)作。經(jīng)實(shí)踐觀察，根據(jù)自己的調(diào)查結(jié)果，初步設(shè)計(jì)圖如下。1—底座；2—腰座；3—旋轉(zhuǎn)體；4—上臂；5—滑臺(tái)；6—上臂；7-手圖2-7沖壓送料機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)完成機(jī)械安裝的方法有很多，包括液壓、氣壓和發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但空間更緊湊，可以為小型機(jī)械結(jié)構(gòu)提供動(dòng)力，所以動(dòng)力主要靠伺服電機(jī)提供。（1）腰座升降運(yùn)動(dòng)腰座升降運(yùn)動(dòng)可以改變電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這篇文章傳動(dòng)系統(tǒng)的分析主要依靠絲杠螺母結(jié)構(gòu)。（2）下臂的旋轉(zhuǎn)電機(jī)為上臂旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)能，同時(shí)讓整個(gè)結(jié)構(gòu)占用面積更小，整個(gè)結(jié)構(gòu)采用齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3）上臂的伸縮上臂伸縮距離過大，絲杠螺母結(jié)構(gòu)顯然不太合適，因此改用了同步帶和線性滑動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)，確保上臂的傳動(dòng)不收影響。（4）手結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)沖壓用于吸收沖壓件時(shí)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而不是預(yù)期角度的位置。由于上臂較長(zhǎng)，不能齒輪傳動(dòng)，手結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)采用同步帶完成。三、送料機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)通常機(jī)械手一般有三種驅(qū)動(dòng)方式：（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)是目前最常見的傳動(dòng)方式。實(shí)際能量比手工簡(jiǎn)單，速度快，效率高。電力傳動(dòng)還會(huì)連接著減速機(jī)，這會(huì)影響機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)。電機(jī)主要有直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩類。設(shè)計(jì)了交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開放式控制方式。雖然這種控制方法相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于其功耗小，控制精度低，功耗低。它通常用于機(jī)器人系統(tǒng)。（2）液壓驅(qū)動(dòng)器在液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中，因?yàn)槭艿捷^強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)功率，且上述結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，無(wú)需減速齒輪。所以，液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人更適合伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式。（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器氣壓傳動(dòng)裝置雖然相對(duì)簡(jiǎn)單，但在相同的功率下沒有液壓驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)力較小。由于電壓低，上述控制速度非常不方便，可用于一些低精度的液位控制系統(tǒng)。通過對(duì)三種驅(qū)動(dòng)方式的比較，本文機(jī)器人在電氣驅(qū)動(dòng)方式的選擇上采用了直流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。（二）電機(jī)選型電機(jī)作為機(jī)器人前進(jìn)的動(dòng)力源，是整個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備。它對(duì)安全性和可靠性有一定的影響。電機(jī)的選擇有多鐘，專用進(jìn)口機(jī)器人操作的部件相對(duì)較小，所需的部件相對(duì)較小。由于位置精度較高，所以選用伺服電機(jī)作為設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)可選用110-02030型伺服電機(jī)，額定功率600W，額定電壓220V，額定功率1.96N·m。（三）齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖3-1齒輪設(shè)計(jì)1.確定齒輪的類型和精度，確定齒的材質(zhì)和數(shù)量1）在這種變速模式下，設(shè)計(jì)選用壓力角為20度的圓柱齒輪。2）高精度新型串并混聯(lián)送料機(jī)械手，7級(jí)精度選擇。3）目前選用的材料為45鋼齒輪，硬度范圍為229至286HBS。4）齒輪1齒數(shù)，傳動(dòng)比選取，齒輪2齒數(shù)為防止齒數(shù)嚙合破壞，齒數(shù)互質(zhì)，選擇確定幾何尺寸1）計(jì)算分度圓直徑 2）計(jì)算中心距 2）計(jì)算齒寬 保證強(qiáng)度，齒寬取整（四）絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用絲杠傳動(dòng)。絲杠的軸向力由3個(gè)自由度載荷力共同組成，所以導(dǎo)螺桿的載荷是200N，必要條件是螺桿載荷，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速n為3000r/min，導(dǎo)桿的導(dǎo)向線為10mm，等效轉(zhuǎn)速（移動(dòng)過程中中小軸負(fù)載和電機(jī)轉(zhuǎn)速）等效轉(zhuǎn)速為1500r/min，等效負(fù)載移動(dòng)原理。圖3-2絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算動(dòng)負(fù)載：由公式其中：壽命系數(shù)，轉(zhuǎn)速系數(shù)，要求壽命，=300×16×10＝48000h四、送料機(jī)械手零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手的通用性是更重要的是，如果特征太簡(jiǎn)單，沒有太多的價(jià)值，所以在這個(gè)多才多藝的加強(qiáng)，有必要手操縱的機(jī)制做一個(gè)結(jié)構(gòu)，可以更換，另外，可以變成一種氣動(dòng)吸盤的結(jié)構(gòu)。這種手的結(jié)構(gòu)是手指和力的傳遞的簡(jiǎn)單結(jié)合。這種制度形式多樣，適應(yīng)面廣。對(duì)手部的基本要求（1）具有足夠的夾緊力；手指的夾緊力對(duì)于機(jī)械手整體設(shè)計(jì)也很重要。在計(jì)算夾緊力的時(shí)候還需要考慮到一些因素。例如慣性力和振動(dòng)，一定要保證不會(huì)干擾到機(jī)械手的正常工作。（2）手指間應(yīng)具有一定的開閉角；手指的開閉角度用來(lái)保證物體在達(dá)到指定位置4后可以正常的分離或進(jìn)入。一般情況下，當(dāng)工作條件較好，環(huán)境允許時(shí)，最好是打開和關(guān)閉更大的范圍。（3）保證工件準(zhǔn)確定位；設(shè)計(jì)中一定有誤差，因此在設(shè)計(jì)中采用了IT8級(jí)，從而保證工件的定位。（4）具有足夠的強(qiáng)度和剛度；設(shè)計(jì)手的時(shí)候必須要考慮到材料具有合適的強(qiáng)度和剛度，滿足工作要求。（5）考慮被抓工件的形狀要求。設(shè)計(jì)任務(wù)要求：工件為圓柱形，外徑40-60mm，長(zhǎng)度范圍40-60mm，質(zhì)量小于500g。因此，可以將齒輪加工旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)成夾緊機(jī)械手來(lái)完成圓柱形零件，使傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，不僅可以提高齒輪和連接臂的整體強(qiáng)度，還可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的設(shè)計(jì)。圖4-1手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖（二）上臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上臂采用底板和外罩的復(fù)合結(jié)構(gòu)。為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)所需的性能，采用了重量大幅減輕的鈑金風(fēng)車鑲嵌結(jié)構(gòu)。嵌體的主要功能是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)端的結(jié)構(gòu)。另外，為了防止灰塵等雜物進(jìn)入外罩。設(shè)計(jì)材料選用低密度鋁材，可減輕重量，使用更方便。圖4-2上臂側(cè)板結(jié)構(gòu)圖（三）下臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)橄卤墼O(shè)計(jì)使用的是同步帶結(jié)構(gòu)，所以下臂和上臂的設(shè)計(jì)有一些相似的地方，上臂依舊依賴同步帶的傳動(dòng)，下臂的位置可以通過同步帶進(jìn)行調(diào)整。所以，因?yàn)橄卤鄣脑O(shè)計(jì)需求，它由三塊隨槽移動(dòng)的板組成。U型槽結(jié)構(gòu)，在U型槽外側(cè)設(shè)計(jì)了兩組滑動(dòng)動(dòng)力件，上臂結(jié)構(gòu)固定在滑塊上，保證了上臂的正確直線運(yùn)動(dòng)。圖4-3下臂設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖（四）腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手手臂主要靠腰部支撐，同時(shí)保證手臂旋轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定。所以，腰部轉(zhuǎn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定性都很重要，可以避免受到慣性作用。另外，減速器按照實(shí)際情況安排，不僅是安裝，還必須具備以下條件。（1）強(qiáng)度剛度都適合。（2）這機(jī)械臂不受到振動(dòng)影響。（3）良好的熱穩(wěn)定性。（4）加工方面，運(yùn)輸過程平穩(wěn)。如圖4-4所示，機(jī)械手腰部主要由滑動(dòng)件、支撐件、傳動(dòng)件等輔助部件組成。腰部的驅(qū)動(dòng)原理與手臂相同，電機(jī)通過螺桿旋轉(zhuǎn)，滑塊使滑塊向下滑動(dòng)。導(dǎo)軌兩端裝有防撞塊。展開至腰部，但必須配備減速裝置，其支撐臂、腰管、滑塊均采用KBM系列鋁合金線材。緩沖塊由WS系列銅合金制成。與其他機(jī)械手不同，旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在腰部和腰管上。電機(jī)通過減速器轉(zhuǎn)動(dòng)的接頭固定支撐臂，腰部支撐臂兩端固定在跑道上，滑塊固定在滑臺(tái)上，防撞緩沖器安裝在滑塊座上。圖4-4腰部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（五）底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)底座結(jié)構(gòu)采用ht-200鑄鐵板，將機(jī)械手傳遞小型沖壓件的大部分質(zhì)量集中在底座上，降低了機(jī)械手的重心，保證了沖壓傳遞作業(yè)的正常完成。底座為圓柱結(jié)構(gòu)，腰座通過進(jìn)入圓柱體完成。根據(jù)腰部座椅升降結(jié)構(gòu)的尺寸和范圍，其組成如下。圖4-5底座結(jié)構(gòu)圖（六）小臂后箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)小臂的作用：一方面可以幫助大臂小臂的連接，另一方面，可以控制伺服電機(jī)跟隨小臂轉(zhuǎn)動(dòng)。連桿的作用：一方面，它可以連接大臂與小臂，另一方面，讓小臂運(yùn)動(dòng)更加寬廣和柔和。如圖4-6所示，通過對(duì)機(jī)械手總體方案、驅(qū)動(dòng)方式和傳動(dòng)方案的分析和設(shè)計(jì)，說明了機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該機(jī)械手可以認(rèn)識(shí)具有中小型擺桿的圓坐標(biāo)型四自由度機(jī)械手，主要包括底座、手臂、手腕和腰部，它由四個(gè)部分組成，其中機(jī)械手的升級(jí)是腰部到地板的箱體活動(dòng)，機(jī)械手的擴(kuò)展是手臂比輔助臂更主動(dòng)，而輔助臂的整體旋轉(zhuǎn)主要是腰部的旋轉(zhuǎn)和關(guān)節(jié)的動(dòng)作，而機(jī)械手通過空間的實(shí)施操作，最終能夠準(zhǔn)確的掌握機(jī)械手的業(yè)務(wù)。此外，工作人員將各部件放置在預(yù)定位置，機(jī)械手主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。圖4-6送料機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)圖五、設(shè)計(jì)總結(jié)本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要針對(duì)沖壓行業(yè)，具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)方式高、運(yùn)行穩(wěn)定、位置高等特點(diǎn)。對(duì)機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和研究，并對(duì)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題進(jìn)行了討論。（1）具有足夠的握力在計(jì)算握力的時(shí)候，不只考慮到工作重量，還需要考慮到工作當(dāng)中的各類慣性作用，避免零件碰撞而松動(dòng)。（2）手指間應(yīng)具有一定的開閉角兩個(gè)手指的開閉位置的兩個(gè)極限位置角為手指的開閉角度。手指的開合角度設(shè)計(jì)可以方便對(duì)零件的抓握工作。在進(jìn)行零件直徑的調(diào)整的時(shí)候，可以按照零件的最大直徑進(jìn)行計(jì)算。手指運(yùn)動(dòng)必須確定起始點(diǎn)和終點(diǎn)。（3）保證工件準(zhǔn)確定位為了確保手指插入位置的準(zhǔn)確，必須按照加工物的形狀確定手指形狀。比如說，圓柱形工作塊通常選用的是“V”形表面上的手指作為中心。（4）具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指不光會(huì)受到被加工物體給予的力，還會(huì)在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候受到慣性力和振動(dòng)力的影響。為了避免機(jī)械臂被損壞，一定要確保材料的剛度大、強(qiáng)度大。如果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，手部的中心是手腕旋轉(zhuǎn)軸上的中心時(shí)，手腕的旋轉(zhuǎn)力矩最小。（5）考慮被抓取對(duì)象的要求按照機(jī)械手的操縱條件，我們要考慮到機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，兩個(gè)手指會(huì)再次發(fā)生變化，加工的產(chǎn)品是圓柱形的，所以設(shè)計(jì)成V形。在設(shè)計(jì)過程中，老師從一開始就對(duì)我很有幫助，并提供了設(shè)計(jì)思路。因此，筆者可以通過詢問數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)來(lái)完成新型串并混聯(lián)送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)。首先，筆者調(diào)查了新型串并混聯(lián)送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)背景和研究現(xiàn)狀，了解新型串并混聯(lián)送料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)是如何建造，了解設(shè)計(jì)，掌握總體方案，選擇傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，完成整機(jī)的設(shè)計(jì)方案，方案實(shí)施后，設(shè)計(jì)逐步完善，最終獨(dú)立完成了本次新型串并混聯(lián)送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的是齒輪、同步帶，為了保證理論設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，筆者對(duì)這些進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，但設(shè)計(jì)主要是基于大學(xué)的知識(shí)，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的實(shí)際結(jié)果還很清楚沒有，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，需要適應(yīng)實(shí)際操作和加工。今后，筆者會(huì)更加注重實(shí)踐，豐富設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)[1]姜健,王學(xué)軍,張建國(guó).一種用于桶裝液體搬運(yùn)的機(jī)械手爪設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新科技,2019.[2]汪嵐,程