機(jī)械手夾持器的設(shè)計(jì)2,機(jī)械手,夾持,設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目：機(jī)械手夾持器的設(shè)計(jì) ________________________ 英文題目：The design of mec hanical hand gripper 學(xué) 院：________________________ 專 業(yè)：________________________ 姓 名：________________________ 學(xué) 號(hào)：________________________ 指導(dǎo)教師：________________________ 2015年11月14日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解XX學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨既炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后遵守此規(guī)定。 作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘要 針對(duì)國(guó)內(nèi)組裝生產(chǎn)線機(jī)械手夾持器的功能和適應(yīng)性相對(duì)于國(guó)外的機(jī)械手夾持器不足的現(xiàn)狀，來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)械手夾持器來(lái)提高效率，解放人力。 國(guó)內(nèi)機(jī)械手夾持器的研發(fā)及制造要與全球號(hào)召的高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定主題保持一致。近期對(duì)機(jī)械行業(yè)中機(jī)械手設(shè)備的使用情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手是提高大型生產(chǎn)線組裝效率和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度的最重要的設(shè)備之一，通過(guò)在組裝生產(chǎn)線使用機(jī)械手，可以在很大程度上面減少人工的投入和有效地增加組裝效率和節(jié)省人力的投入。自然而然機(jī)械手配備的夾持器的設(shè)計(jì)加工也非常重要。在組裝時(shí)如果使用臨時(shí)的組裝設(shè)備，不但勞動(dòng)強(qiáng)度太大而且工作效率極低，所以設(shè)計(jì)一個(gè)專用的機(jī)械手夾持器勢(shì)在必行。 通過(guò)大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，提出了機(jī)械手夾持器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，構(gòu)建了機(jī)械手夾持器總的指導(dǎo)思想，從而得出了該機(jī)械手夾持器的優(yōu)點(diǎn)是工作靈活，運(yùn)行平穩(wěn)。 關(guān)鍵詞：組裝生產(chǎn)線；機(jī)械手夾持器；結(jié)構(gòu)；平穩(wěn) XX學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. in the prescribed procedure work.Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required. Key words：sturcermonickouey；the machine cylinder；pneumatic loop；degrees 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1本課題研究的內(nèi)容 1 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 1.3機(jī)械手的組成和分類 5 2 機(jī)械手夾持器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 2.1 機(jī)械手夾持器的總體方案圖 12 2.2 機(jī)械手夾持器的工作原理 13 2.3 裝配機(jī)械手的功能特點(diǎn) 14 2.4 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 2.4.1電機(jī)在選型設(shè)計(jì) 17 2.4.2壓縮彈簧的選型計(jì)算 19 2.4.3螺栓的選型計(jì)算 22 3 機(jī)械手夾持器中關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度計(jì)算與校核 24 3.1 彈簧的強(qiáng)度計(jì)算與校核 25 3.2 套筒的強(qiáng)度計(jì)算與校核 27 結(jié)論 28 致謝 29 參考文獻(xiàn) 30 I 1 緒論 工業(yè)機(jī)械手技術(shù)和產(chǎn)品強(qiáng)度的可靠性得到了增強(qiáng)，有望應(yīng)用于教學(xué)，免費(fèi)的產(chǎn)品系統(tǒng)和一些新的領(lǐng)域。 只有我們創(chuàng)建的模式可十分完美地與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，才能建立一個(gè)滿是生機(jī)的社會(huì)環(huán)境，幫助型機(jī)械手也才能服務(wù)大眾的各類活動(dòng)。如果多個(gè)應(yīng)用程序可以為我們創(chuàng)造的，他們提供快速，安全的服務(wù)，滿足他們的需求，將是非常愉快的。所以，我們應(yīng)該抓緊實(shí)現(xiàn)建設(shè)這樣一個(gè)好的平臺(tái)。 此外，因?yàn)榻逃侨瞬诺呐囵B(yǎng)，社會(huì)和工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域也要由它來(lái)服務(wù)。教育以及教育系統(tǒng)以機(jī)械手為目標(biāo)的不僅得提高應(yīng)付難處的能力；他們也喜歡傳統(tǒng)的技術(shù)，在不同的方向、在合作領(lǐng)域，但關(guān)鍵是要把機(jī)械手技術(shù)對(duì)社會(huì)和高級(jí)人才使用。 1）實(shí)現(xiàn)的潛力 2010年，國(guó)家各部委進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和論證后認(rèn)為：智能機(jī)械手這個(gè)大產(chǎn)業(yè)在接下來(lái)的幾十年內(nèi)產(chǎn)值和市場(chǎng)占有率都會(huì)是井噴式的。 在2013七月，在測(cè)量市場(chǎng)大小的根本上行使2010之“機(jī)械手產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)趨勢(shì)考查”后續(xù)。情況即中國(guó)市場(chǎng)正在急劇膨脹，然后韓國(guó)，日本和德國(guó)都在拼命瓜分市場(chǎng)。 2）工業(yè)機(jī)械手的定義和需求 在日本，工業(yè)機(jī)械手從開(kāi)始普及到現(xiàn)在已然30年。工業(yè)機(jī)械手對(duì)全球制造業(yè)發(fā)展提供了很多的幫助，像戰(zhàn)勝了困難的，污濁的，無(wú)法掌握的應(yīng)用情況，供應(yīng)了優(yōu)秀的產(chǎn)品品質(zhì)，補(bǔ)充了貧乏的現(xiàn)場(chǎng)人力。 能理解，在將來(lái)數(shù)年，由于老齡化加劇，現(xiàn)場(chǎng)人力數(shù)目縮小，會(huì)發(fā)生很多的用人貧乏。因此，產(chǎn)業(yè)機(jī)械手的希冀變得更多。產(chǎn)業(yè)機(jī)械手在全新范疇的施行（像食物，藥劑以及消費(fèi)物的研發(fā)，建設(shè)以及制造范圍）亦然有很好的遠(yuǎn)景。特別是在醫(yī)學(xué)范疇，試劑以及樣品分析前處理，可能獲得類似于高度精準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。人力也能夠防止于在危急境況下作業(yè)，如病毒和細(xì)菌。 另一面來(lái)說(shuō)，怎么去教依舊是產(chǎn)業(yè)機(jī)械手的很大問(wèn)題。利用口令進(jìn)行示范，必須鍛煉的非常好，方能嫻熟的操縱各式各樣產(chǎn)業(yè)機(jī)械手。在當(dāng)下的機(jī)械手體系里，多臂互相配合鏈接操縱的境況下，操縱要用去巨額的工夫。早前的機(jī)械手體系愈來(lái)愈艱巨，是讓教授更易學(xué)的一個(gè)大難點(diǎn)。在將來(lái)的時(shí)間里邊，達(dá)成不必講授成了終極的目的。更由于這樣，智能的機(jī)械手會(huì)成為不可或缺的。我們需求各式各類的研發(fā)成效，聯(lián)合科研院所的協(xié)助。 3）機(jī)械手在社會(huì)中的定義和需要 由于全球都邁進(jìn)了衰老型社會(huì)，想讓老弱病殘幼在存活和環(huán)境容納中獲得援手。估計(jì)機(jī)械手會(huì)給以充分的反饋，好比訊號(hào)的供應(yīng)以及撐持，幫助那些居家討生活的人，向組建社團(tuán)給以幫助，縮小休養(yǎng)之包袱，給身體功能施以幫助，以及增加商業(yè)設(shè)施。這會(huì)能使得老人以及殘疾人覺(jué)得就是貌似孩子們、孫子們和他們呆在一塊兒似的。歷經(jīng)實(shí)踐，這是愈來(lái)愈明朗，在以后，服務(wù)型機(jī)械手的成長(zhǎng)會(huì)加快環(huán)境容納度，我們會(huì)使得延續(xù)康健的時(shí)期愈來(lái)愈長(zhǎng)，用自幫自助的存在方法，有目的地工作和參與社會(huì)。所以有，它可以變成構(gòu)建更好環(huán)境以及衰老境況乃至世界上生長(zhǎng)的能量。 B）機(jī)械手服務(wù)平臺(tái) 如果我們必須領(lǐng)會(huì)服務(wù)機(jī)械手體系的運(yùn)作方法，就得懂得實(shí)際情況、顧客還有產(chǎn)品中的懸殊，包括領(lǐng)導(dǎo)大批機(jī)械手還給以幫助。不只是增添了很多額外花費(fèi)，以及能否賺錢(qián)的疑惑。誠(chéng)然我們可以建造出來(lái)服務(wù)機(jī)械手體系，若是服務(wù)的回報(bào)無(wú)法回本更無(wú)盈利，就更不能擴(kuò)大利用了。假如一個(gè)多服務(wù)系統(tǒng)機(jī)械手可以建造出來(lái)，可給他人用的嶄新的幫助方式已初露鋒芒，制造者才敢去想走到了這一步，得到的回報(bào)能否順利地抵消甚至超出用去的本金。所以，現(xiàn)在極大的障礙是創(chuàng)造出一個(gè)體系，這體系會(huì)滲透進(jìn)幫助型機(jī)械手的發(fā)展范疇，也更容易滲透進(jìn)IT行業(yè)。 　　4）機(jī)械手在教育中的定義和需求 C）機(jī)械手在教育中的需求 在日本，那樣的向來(lái)肩負(fù)著本國(guó)對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)科技、生產(chǎn)制造人員卻是在急劇銳減，現(xiàn)在，他們加快應(yīng)對(duì)著居民衰老化，真正境況是，依托相應(yīng)調(diào)研報(bào)告，眼下的事實(shí)卻是，日本群眾用在高端科技的精力以及會(huì)意程度非常明顯的愈來(lái)愈少了。即使如此，機(jī)械手和機(jī)械手應(yīng)用工程課堂展示教學(xué)也收獲了重視，是一種很好的鍛煉制造員工以及淡化對(duì)科學(xué)害怕的技術(shù)措施。機(jī)械手活動(dòng)比賽被承辦在各式各樣的地區(qū)，傳統(tǒng)刊物也錄用了興趣者們的作品，還有機(jī)械手知識(shí)亦然在人民里邊傳播開(kāi)來(lái)。 1.1本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的題目是機(jī)械手夾持器的設(shè)計(jì)，該機(jī)械手夾持器采用壓縮彈簧的張力實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手夾持器的張開(kāi)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手夾爪開(kāi)合的動(dòng)力來(lái)做標(biāo)準(zhǔn)型氣缸，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手夾持器研究的主要內(nèi)容為： （1）功能分析與方案設(shè)計(jì)； （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維造型； （3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 技術(shù)指標(biāo)與基本要求： （1）要求理論分析正確； （2）要求完成所有設(shè)計(jì)功能； （3）根據(jù)該機(jī)械手夾持器的具體設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)里面的相關(guān)傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算以及對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行選型設(shè)計(jì)等等。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 我們?cè)?986之木牛流馬基礎(chǔ)鉆研四腳機(jī)器人制造的來(lái)歷，來(lái)自于王健的以前的資料，他數(shù)十年的廢寢忘食建造了一個(gè)單體七環(huán)節(jié)機(jī)構(gòu)，開(kāi)純機(jī)械行走機(jī)。王健更設(shè)計(jì)出單腿八桿機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建王木車(chē)馬。在這之后，臺(tái)灣教授顏洪森以木制車(chē)馬為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了一系列的步行機(jī)，如四連桿式，六連桿式等等步行機(jī)，查建中和其他人一起以單腿八桿機(jī)構(gòu)為對(duì)象，共同鉆研考慮怎樣改良按壓力引發(fā)的角度以及零部件的分理?？傊?，傳統(tǒng)的對(duì)象加上科學(xué)的分析和先進(jìn)的理論，使得機(jī)器人在國(guó)內(nèi)的研究范圍和深度得到了極大的豐富和發(fā)展。只了解到外國(guó)科學(xué)家在十九世紀(jì)末建造出了一部類似于騾馬，整體部分是用齒輪以及連接桿件機(jī)構(gòu)組裝，人可以騎在上面用腳蹬踏板推動(dòng)運(yùn)行的機(jī)器人，但是卻沒(méi)有做出實(shí)物來(lái)加以佐證.20世紀(jì)初又有人運(yùn)用齒輪以及連接桿件體系制造出類似的機(jī)器人，然而相關(guān)資料中并沒(méi)有找到對(duì)這個(gè)作品的介紹，所以那個(gè)時(shí)候有關(guān)機(jī)器人的研究還僅能思索腿的組成以及運(yùn)動(dòng)起來(lái)的行程路徑。20世紀(jì)中期Shigley已然放進(jìn)步態(tài)研究的思維制造出來(lái)在每一條腿上都用成組的連接桿件體系拼裝而且安裝兩個(gè)搖桿體系結(jié)構(gòu)以操縱機(jī)器人的步伐軌跡，已然加入步態(tài)設(shè)計(jì)的思路。同期，又有兩位發(fā)明家麥吉以及弗蘭科創(chuàng)作了首部徹底用計(jì)算機(jī)操縱的行走機(jī)器人。接下來(lái)幾年有關(guān)此機(jī)器的設(shè)計(jì)被充分的融入了運(yùn)行操縱理論。1979年席羅思在行進(jìn)機(jī)器人里加入了操縱水平行走的儀器，同樣在腿上加入了保持和校對(duì)偏向的裝置。20世紀(jì)末布朗、羅布特以及莎普恩斯研究了加入了液壓部件和直流電機(jī)的相應(yīng)機(jī)器人。這都意味著人類對(duì)四桿動(dòng)力體系的認(rèn)識(shí)已從簡(jiǎn)單的考慮邁入了整體操縱、計(jì)算機(jī)和高新科技的相互融匯貫通的康莊大道。 1.3機(jī)械手的組成和分類 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-1所示。 圖1-1 機(jī)械手組成方框圖 2 機(jī)械手夾持器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)械手夾持器的總體方案圖 本次設(shè)計(jì)的題目是機(jī)械手夾持器的設(shè)計(jì)，該機(jī)械手夾持器采用壓縮彈簧的張力實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手夾持器的張開(kāi)，氣缸提供驅(qū)動(dòng)機(jī)械手夾爪開(kāi)合的動(dòng)力。該機(jī)械手夾持器具體的總體方案圖如下圖所示： 2.2 機(jī)械手夾持器的工作原理 該機(jī)械手夾持器采用壓縮彈簧的張力實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手夾持器的張開(kāi)，旋轉(zhuǎn)氣缸提供驅(qū)動(dòng)機(jī)械手夾爪開(kāi)合的動(dòng)力，當(dāng)需要夾緊工件時(shí)，只需要通過(guò)直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)就能夠使該機(jī)械手的夾爪夾緊，然后當(dāng)需要松開(kāi)工件的時(shí)候，需要電機(jī)反轉(zhuǎn)就可以使夾爪松開(kāi)工件，然后移載工件到指定的位置。 2.3 裝配機(jī)械手的功能特點(diǎn) 本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械手夾持器所配套的機(jī)械手，具有全程懸浮功能，模塊化結(jié)構(gòu)和符合人機(jī)工程學(xué)操作原理的特性能夠更好的滿足客戶需求?，F(xiàn)有產(chǎn)品，主機(jī)負(fù)載能力可從80Kg~350Kg（含夾具）；提升有效行程可達(dá)1400mm，最大工作半徑可達(dá)R3m；也可通過(guò)鋪設(shè)滑軌來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋范圍的有效擴(kuò)展，以滿足不同的現(xiàn)場(chǎng)工作情況。 裝配機(jī)械手在機(jī)械結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，主關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度可以實(shí)現(xiàn)360度自由旋轉(zhuǎn)，特有的四連桿機(jī)構(gòu)能夠有效保證機(jī)械手前段始終處于水平狀態(tài)，以達(dá)到工件狀態(tài)的始終如一；本身的剛性特點(diǎn)能夠有效抵抗工件的偏心，以滿足更復(fù)雜的工序裝配移載要求。 裝配機(jī)械手在安全上也做有足夠的保護(hù)措施，在給定的氣壓下只能夠提起相應(yīng)的負(fù)載，有效的避免超負(fù)荷工作而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備設(shè)有斷氣保護(hù)功能，當(dāng)氣源突然斷氣時(shí)，止回閥可以有效的防止因工作氣體回流而導(dǎo)致的工件下墜現(xiàn)象的方式。同時(shí)還可以根據(jù)工況需要選配增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，以提高設(shè)備的穩(wěn)定性，保護(hù)操作人員在正常使用過(guò)程中不會(huì)受到傷害。 此類機(jī)械手廣泛運(yùn)用于食品、醫(yī)療、化工、印刷、機(jī)械制造、電子、陶瓷及汽車(chē)等行業(yè)的生產(chǎn)加工車(chē)間的物件移載與裝配工位，對(duì)偏心工件的移載與裝配，或工件的探入操作具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 2.4 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.4.1電機(jī)的選型計(jì)算 已知整個(gè)機(jī)械手夾持器的總重量50KG,其他重量150KG，我們?nèi)】傊亓繛?00Kg，移動(dòng)速度為1~2r/min。即： 具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-A，此電機(jī)廠家為機(jī)電產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為0.2KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。電機(jī)大致圖如下： 外形尺寸110x150，電機(jī)輸出軸徑為25mm。 2.4.2壓縮彈簧的選型計(jì)算 本次進(jìn)行壓縮彈簧的計(jì)算，先大概選取纏繞比C，彈簧材料:65Mn，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度:怠速級(jí)剛度Kl，行駛級(jí)剛度Krz對(duì)于兩級(jí)壓縮。已知條件可知，則彈簧剛度的計(jì)算為: 壓縮器總剛度K，彈簧的剛度K1，彈簧的剛度K1=4282. 1 N/m外層彈簧的剛度Kz=11065.0 N/m； 彈簧極限變形:彈簧的極限變形Sz: Sz=0.0821m； 彈簧的極限變形S1=0.0977m； 彈簧極限受力:彈簧的極限受力F1，彈簧的極限受力:F2 彈簧的極限受力:Fl=K1 x 51=42. 7kgf； 彈簧的極限受力:Fz=Kz x 52=92. 7kgf； 彈簧直徑:內(nèi)外彈簧d.>>彈簧直徑的公式>_1.6倍； 彈簧dl=2. 98mm； 其中Kl=1. 34 C1=4. 6 [ z ] =76； 彈簧中徑:彈簧的中徑D1和D,彈簧的中徑計(jì)算公式:D=Cd； 彈簧的中徑D1=13. 708mm，查表取整Dl=12mm; 彈簧的中徑D.,=23. 24mm，查表取整D.,=2 5mm ; 彈黃有效圈數(shù):n1=40,彈簧實(shí)際圈數(shù)n1=60； 彈簧有效圈數(shù)：n2=30, 彈簧實(shí)際圈數(shù)n2=50； 彈簧節(jié)距:t,=4. 63mm; 彈簧節(jié)距:t,=7. 54mm; 自由高度:彈簧自由高度H1和H,，自由高度計(jì)算公式: H=(n一0.5 )d+1.2F 彈簧自由高度:H1=330. 56mm; 彈簧自由高度:H2=243. 95mm; 彈簧材料長(zhǎng)度:內(nèi)外彈簧L1和L,.計(jì)算公式:; 彈簧長(zhǎng)度:L1=3103. 6mm; 彈簧長(zhǎng)度:L2=2366. 58mm; 彈簧螺旋角:彈簧螺旋角a層彈簧螺旋角a1和a2 彈簧螺旋角a1=6.14 彈簧的內(nèi)外徑:內(nèi)徑D1=D2-d，外徑:D=D2+d; 彈簧內(nèi)徑D1=10; 彈簧固有頻率:內(nèi)外彈簧fl和f,計(jì)算公式:; 內(nèi)層彈簧:f,=80574.2Hz; 彈簧壓并高度:彈簧Hb2=15. 43mm; 2.4.3螺栓的選型計(jì)算 螺栓的強(qiáng)度在機(jī)械聯(lián)接中至關(guān)重要，特別是在重要的場(chǎng)合，其強(qiáng)度校核和計(jì)算尤其重要。其受力簡(jiǎn)圖如上圖所示，圖中以合力代替均勻分布的作用力假設(shè)應(yīng)力在剪切面內(nèi)是均勻分布的，若為剪切面面積，則應(yīng)力為：? 與剪切面相切，故為剪應(yīng)力。 2、擠壓實(shí)用計(jì)算 在工程上也采用類似剪切的實(shí)用計(jì)算方法，假定擠壓應(yīng)力是均勻分布的，則? 擠壓面面積為擠壓面的正投影面積。對(duì)于平鍵接觸面面積就是擠壓面面積；對(duì)于螺栓擠壓面面積就是直徑平面面積，其值為。? 3、強(qiáng)度條件? 剪切和擠壓的強(qiáng)度條件如下：? 剪切強(qiáng)度條件：≤ 擠壓強(qiáng)度條件：≤ 式中 塑性材料： ? 脆性材料： ?先按剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)：? ≤??≤ d≥ 再用擠壓強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，擠壓力為，所以? ≤? ?≤ d≥ 最后得到螺栓的抗大強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度是合適的。 3 機(jī)械手夾持器中關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度計(jì)算與校核 3.1 彈簧的強(qiáng)度計(jì)算與校核 其中臨界載荷可按下式計(jì)算： Fcr?=?CB*kH 式中，C?B?為不穩(wěn)定系數(shù)，查表可得。?? 如果F?>?Fc?r?，應(yīng)重新選擇有關(guān)參數(shù)，改變b?值，提高；Fcr?的大小，使其大于F m； 一般受變應(yīng)力作用的彈簧，其應(yīng)力變化規(guī)律有τmax =常數(shù)和τmin =常數(shù)兩種。因此，可根據(jù)力學(xué)疲勞強(qiáng)度理論與相應(yīng)計(jì)算公式，進(jìn)行應(yīng)力幅安全系數(shù)、最大應(yīng)力安全系數(shù)的計(jì)算。對(duì)于彈簧鋼絲也可按簡(jiǎn)化公式進(jìn)行驗(yàn)算： Fcr=0.3x1000xK=300X0.65=1950N,符合設(shè)計(jì)要求。 3.2 套筒的強(qiáng)度計(jì)算與校核 根據(jù)根據(jù)條件，套筒預(yù)計(jì)壽命16×365×8=48720小時(shí)； （1）已知nⅡ=458.2r/min?套筒承受徑向反力：FR1=FR2=500.2N?； 初先套筒為角接觸球套筒7206AC型。 根據(jù)課本P265（11-12）得套筒內(nèi)部軸向力FS=0.63FR則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N?； (2)∵FS1+Fa=FS2；Fa=0?故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1N?FA2=FS2=315.1N； (4)計(jì)算當(dāng)量載荷 P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取f?P=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N;? P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N;? ∵P1=P2故取P=750.3N；? ∵角接觸球套筒 ε=3?； 套筒運(yùn)動(dòng)和換向時(shí)承受過(guò)大的沖擊負(fù)荷，或當(dāng)套筒靜止時(shí)，由于機(jī)器振動(dòng)等因素都會(huì)使接觸處形成凹坑。外界硬粒進(jìn)入套筒內(nèi)，也可在接觸表面形成壓痕，這種永久變形量超過(guò)一定限度，就會(huì)防礙直線運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，引起振動(dòng)和噪音，振動(dòng)會(huì)進(jìn)一步?jīng)_擊凹坑周?chē)牧?，造成惡性循環(huán)，使凹坑面積擴(kuò)大，這種永久變形量用基本額定靜載荷限定。鋼球和套圈接觸點(diǎn)兩者永久變形量之和等于鋼球直徑的萬(wàn)分之一時(shí)的靜載荷，定義為基本額定靜載荷C0。 套筒使用時(shí)，沖擊力很難測(cè)定，常用選取適當(dāng)?shù)撵o載荷安全系統(tǒng)來(lái)保證套筒靜載荷不超過(guò)基本額定靜載荷。選型時(shí)使套筒承受的靜載荷P0 C0/FS，不受振動(dòng)和沖擊場(chǎng)合FS取1.0 1.5，受振動(dòng)和沖擊工作場(chǎng)合FS取2.0~7.0。 套筒由于反復(fù)承受工作載荷，首先在表面下一定深度處，強(qiáng)度較弱部分形成裂紋，繼而發(fā)展到接觸表面，使金屬成片狀剝落下來(lái)，這種剝落稱為疲勞剝落。在安裝、潤(rùn)滑、密封正常的情況下，絕大多數(shù)套筒的破壞是疲勞破壞，一般所說(shuō)的套筒壽命就是指套筒的疲勞壽命。直線套筒額定壽命規(guī)定為5萬(wàn)米， 通過(guò)限定基本額定動(dòng)載荷C來(lái)保證。由于套筒壽命具有分散性，即同一批材料、相同工藝生產(chǎn)、相同使用條件下的套筒壽命不相同，所以套筒基本額定動(dòng)載荷C定義為一批相同的套筒在相同條件下運(yùn)行5萬(wàn)米，套筒不生任何疲勞剝落現(xiàn)象所能承受的動(dòng)載荷。 結(jié) 論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是機(jī)械手夾持器，通過(guò)初期的定題，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門(mén)學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可能做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 致 謝 至此在論文完成之際，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛(ài)貪玩的我了。經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類的機(jī)械手夾持器的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)和開(kāi)心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周?chē)睦蠋熀屯瑢W(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 黃長(zhǎng)藝 機(jī)械手操作系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 周宏甫. 機(jī)械手夾持器的創(chuàng)新設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3 [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí). 機(jī)械手夾持器工作原理.高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4 [6] 錢(qián)平. 軸套槽加工專機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [7] 張遼遠(yuǎn). 軸套寬槽加工專機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社2002.8 [8] 基恩士傳感器選擇手冊(cè) 2010版本 [9] 黃長(zhǎng)藝，嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1 [10] 張桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，2000.8 [11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn). 軸套寬槽加工專機(jī)系統(tǒng)原理.高等教育出版社，1995.12 [12] 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社，2004.4 [13] 胡泓，姚伯威.機(jī)電一體化原理及應(yīng)用. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000.6 [14] 陳鐵鳴 軸套寬槽加工專機(jī)的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7 [15] 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [16] 王勇領(lǐng).系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社，1991.7 [17]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. 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