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沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級 1101 班 學(xué)生姓名 于兆明 指導(dǎo)教師 趙艷春 論文提交日期 2015 年 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 月 5 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī)制 1101 班 學(xué)生 于兆明 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)說明書一份 2 CAD 圖紙一套 包括總裝圖 零件圖 3 文獻(xiàn)綜述 不少于 3000 字 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 專題部分 三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu) 起止時(shí)間 2015 年 3 月 6 日 至 2015 年 6 月 5 日 指導(dǎo)教師 簽字 2015 年 3 月 6 日 摘要 隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展 在機(jī)械生產(chǎn)中機(jī)械人得到了更廣泛的應(yīng) 用 其中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械人是一個(gè)可以改編程序的多功能操作器 設(shè)計(jì)用來按照開始編制的完整完成多種作業(yè)的運(yùn)動(dòng)程序運(yùn)送材料 零件 工具或?qū)Ｓ迷O(shè)備 然而在機(jī)械人當(dāng)中的主要部件就是大家所熟悉的機(jī)械 手 本文主要介紹機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主要對液壓系統(tǒng) 支持手臂運(yùn)動(dòng)的 液壓缸 使手臂可以在 180 范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)缸進(jìn)行設(shè)計(jì) 主要參數(shù)為 抓 取重量最大為 50N 最大夾持鍛坯直徑為 120 主要用于夾持直徑在 80 120 的鍛坯件 本次機(jī)械手的設(shè)計(jì) 分為七部分進(jìn)行介紹 手腕和加緊油缸結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì) 是根據(jù)手部的旋轉(zhuǎn)角度 進(jìn)行擺動(dòng)缸的設(shè)計(jì) 機(jī)械手臂伸縮 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 該種機(jī)構(gòu)主要由活塞桿 油缸體 中間架體 左壓條 滑枕 和右壓條等組合而成 定位油缸的選定和設(shè)計(jì) 主要用來定位機(jī)械手 的位置 中間架座部件的設(shè)計(jì) 通過齒輪與機(jī)械手臂回轉(zhuǎn)油缸穩(wěn)固聯(lián) 接 而回轉(zhuǎn)油缸的殼體又穩(wěn)固在機(jī)械手臂伸縮機(jī)構(gòu)的中間體上 從而使 機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)連貫并且定位準(zhǔn)確 最后是主要部件的連接設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 夾持式機(jī)械手 液壓系統(tǒng) 工作原理 伸縮 定位 Abstract This text mainly introduces the machine hand structure design main to the liquids press system support the liquids of the arm sport s press an urn and make the turn over urn that the arm revolve in 180 scopes carry on a design Its main parameter is The biggest work radius is a 120mm biggest grab at the weight as5 Mainly used for the work piece handling loading and unloading can be applied to most of the plant operations cutting device The manipulator design divided into six parts description wrist structure design is based on grasping part of the rotation angle swing cylinder design arm structure of the design telescopic arm to the main structure internal hydraulic cylinder sleeve driven sets of telescopic arm to achieve the operation arm cylinder design which is based on the entire arm and the weight of the hand arm rotational angle of the design to achieve the required operating range arm structure design the arm is the support arm component must be carefully considered the arm of materials so that they will reach the strength final link is a major component of the design arm and boom boom and hydraulic cylinder blocks as well as the size the arm are connected by hinged Keywords to clip machinery hand Press sulfide hydraulic work axiom flexibility fixed position 目 錄 第一章引 言 1 1 1 機(jī)械手的分類 1 1 2 機(jī)械手的組成 4 1 3 應(yīng)用機(jī)械手的意義 6 第二章總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 8 2 1 原始數(shù)據(jù) 8 2 2 工作要求 8 2 3 系統(tǒng)組成 9 2 4 總體技術(shù)方案 9 2 4 1 動(dòng)作分析 10 2 4 2 手部 10 第三章回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3 1 回轉(zhuǎn)裝置的組成 12 3 1 1 執(zhí)行件 12 3 1 2 傳遞件 12 3 1 3 驅(qū)動(dòng)件 12 第四章機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 4 1 小車的主要組成部分 14 4 2 同步帶傳動(dòng)方式優(yōu)缺點(diǎn) 14 4 3 驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源 15 4 4 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 4 4 1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定 16 4 4 2 同步帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 1 第 1 章 引 言 機(jī)械工業(yè)是我國國民的基礎(chǔ) 為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)提供裝備且為人民生活 提供實(shí)用消費(fèi)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè) 無論是傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè) 以及新興行業(yè) 都是和各種 工業(yè)機(jī)械設(shè)備是分不開的 工業(yè)機(jī)械設(shè)備的性能 質(zhì)量和成本 為提供中國國 民經(jīng)濟(jì)各部門和國家的整體經(jīng)濟(jì)效率的所有技術(shù)進(jìn)步有著直接的影響 機(jī)械行 業(yè)的技術(shù)水平和規(guī)模是衡量整個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和重要標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)技術(shù)水平 因此 在世界各地發(fā)展機(jī)械行業(yè)在經(jīng)濟(jì)實(shí)力發(fā)展的一個(gè)重要戰(zhàn)略 工業(yè)機(jī)器人是近幾十年來迅速發(fā)展高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備 而工業(yè)機(jī)械手 是作為工業(yè)機(jī)器人的重要分支之一 其特性可以被編程來完成各種預(yù)期的任務(wù) 分配 對整體結(jié)構(gòu)性能人和機(jī)器的相關(guān)優(yōu)勢 尤其反映了人們的智力和適應(yīng)性 在各種不適環(huán)境下的情況下的機(jī)械手操作精度和運(yùn)算能力 在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè) 領(lǐng)域的工作有一個(gè)良好的發(fā)展態(tài)勢 機(jī)械手是機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)發(fā)展的過程中發(fā)展起來的一種創(chuàng)新機(jī)制 如今 現(xiàn)代化的自動(dòng)化生產(chǎn)線作業(yè)的該設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的過程 和機(jī)器人 生產(chǎn)這種新技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)在技術(shù)上完善 并快速發(fā)展 它被促進(jìn)的工業(yè)機(jī)械 手的發(fā)展過程中 操縱器可以更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的整體組合 而機(jī)械 手靈活 方便 但它有重復(fù)的工作和工作 不知道疲勞 這是人手所不具備的 抓住重量的能力也大于人的能力 因此 機(jī)械手正在很多部門 并應(yīng)用到越來 越多的廣泛領(lǐng)域和項(xiàng)目 涉及機(jī)械 機(jī)電液壓技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 傳感器技術(shù)和科技等領(lǐng)域的自動(dòng) 化控制技術(shù)的機(jī)械手技術(shù) 是一種跨學(xué)科的綜合技術(shù) 機(jī)械手作為多功能機(jī)器是可以自動(dòng)化定位 控制并且可重新編程序以的 并且擁有多個(gè)自由度 可以在各式各樣的工作環(huán)境下正確的完成任務(wù) 1 1 機(jī)械手的分類 機(jī)械手一般可分為三類 第一種類為通用型機(jī)械手 無需人工操作 它不 附屬于某種主機(jī)的裝置 可以自行根據(jù)不同任務(wù)的需求進(jìn)行程序的編制 以便 可以完成各項(xiàng)操作 它特點(diǎn)是不但具備了普通機(jī)械的性能 還具備記憶智能與 通用機(jī)械 第二類為操作機(jī) 需要人工操作 這類機(jī)械手起源于軍事和原子工 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 2 業(yè) 最先是需要操作機(jī)來完成特定的作業(yè)動(dòng)作 后來發(fā)展到可以利用無線電訊 號操作機(jī)來完成包括探測月球在內(nèi)的一些高級的作業(yè)動(dòng)作 而機(jī)械工業(yè)中所采 用的鍛造操作機(jī)就是屬于這一類機(jī)械手 第三類為主機(jī)專用機(jī)械手 主要依附 于自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線上 用來解決機(jī)床上下料和工件送給動(dòng)作 這種機(jī)械手國 外稱之為 Mechanical Hand 是專門為主機(jī)服務(wù)機(jī)械 由主機(jī)提供驅(qū)動(dòng) 除極 少數(shù)外 工作程序一般是固定的 目前 在國外第一類通用機(jī)械手應(yīng)用的較多 國外稱之為機(jī)器人 本課題 所研究機(jī)械手則是屬于第三種類機(jī)械手 1 簡史 機(jī)械手開始于美國開發(fā)研制的 美國聯(lián)合控制公司于 1958 年研發(fā)出了第一 臺機(jī)械手 它的結(jié)構(gòu)是 機(jī)體上安裝了一個(gè)可回轉(zhuǎn)長臂 頂部裝有電磁塊制作 的工件抓取機(jī)構(gòu) 控制系統(tǒng)為演示教形的 美國聯(lián)合控制的公司在于 1962 年 根據(jù)上述方案 開發(fā)機(jī)器人的數(shù)控示范 教學(xué)類型 命名為 Unimate 即萬能自動(dòng) 這組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是仿照坦克炮塔 臂 可以俯仰 旋轉(zhuǎn)和縮放 由液壓驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng)是使用鼓作為存儲設(shè)備 現(xiàn)代 也有很多的操盤一般球面坐標(biāo)被包的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 同年 公司和 Leo pluijmen 公司合并成立了通用自動(dòng)公司 是專業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人 美國機(jī)械制造公司在 1962 年也研制出了一種叫 Vewrsatran 的機(jī)械手 該 機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn) 它的升降采用了液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 雖然兩種機(jī) 械手都出現(xiàn)在六十年代初期 但兩者都是國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ) 為 Unimate 公司和斯坦福大學(xué)在美國于 1978 年 麻省理工學(xué)院聯(lián)合開發(fā)了 為 Unimate Vicarm 工業(yè)機(jī)器人 操縱器安裝到控制小型電腦 要在裝配工作 中使用 其定位誤差小于 1 毫米 雖然從早期的 20 世紀(jì) 70 年代的德國機(jī) 械制造行業(yè)開始應(yīng)用的機(jī)械手 主要目的是進(jìn)行焊接 起重 運(yùn)輸設(shè)備和材料 等工作難度動(dòng)作上下 目前 工業(yè)機(jī)械手中的大部分屬于第一代 控制主要依靠人工來進(jìn)行 目 前的努力改進(jìn)的方向主要是在于提高精度和降低成本兩個(gè)方面 現(xiàn)在第二代機(jī)械手正在緊鑼密鼓地研制中 設(shè)有微型電子計(jì)算控制系統(tǒng) 具有可視 可觸的能力 甚至還可能具備聽和想等智能能力 需要研發(fā)安裝上 各種傳感器 并且把感受到的信息反饋到信息終端 使機(jī)械手成為有感覺的智 能機(jī)能 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 3 而第三代機(jī)器人都能獨(dú)立完成作業(yè)任務(wù) 它的電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備能保 持穩(wěn)定的連接 它也是一個(gè)機(jī)械手發(fā)展成柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 的重要一步 2 應(yīng)用簡況 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn) 機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)過程中已經(jīng)成為一個(gè)突出重點(diǎn) 而在化工等行業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)化過程已經(jīng)基本解決 但在生產(chǎn)組裝加工是不 足夠的機(jī)械和在工業(yè)生產(chǎn)過程中的問題 因此 處理卸載過程自動(dòng)化機(jī)械等問 題十分迫切 工業(yè)機(jī)器人是解決夫人和發(fā)展的過程自動(dòng)化的問題 根據(jù)現(xiàn)有的研究資料統(tǒng)計(jì) 美國的技術(shù)偏重在于毛坯的生產(chǎn)環(huán)節(jié) 而日本 則偏重于機(jī)械加工環(huán)節(jié) 隨著機(jī)械手技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步 該應(yīng)用的對象會不 斷進(jìn)行改變 機(jī)械手的作用在于鍛造作業(yè)中能進(jìn)一步成為為鍛造設(shè)備的生產(chǎn)力 進(jìn)而改 善人工操作面臨的熱 累 險(xiǎn)等勞動(dòng)條件與鏡況 在國內(nèi)機(jī)械手工業(yè)和鐵路產(chǎn)業(yè)的研究中首先要在單機(jī) 專機(jī)上采用機(jī)械手 上下料 用于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)度 而在國外鐵路工業(yè)中應(yīng)用機(jī)械手卻是用于在鐵路車軸 輪等大 中批量零 件的加工和生產(chǎn) 并能與機(jī)床共同工作組成一個(gè)綜合性的數(shù)控加工機(jī)械工作系 統(tǒng) 3 國外使用機(jī)械組件在操縱器的研究成為了焦點(diǎn) 有相機(jī)和微型計(jì)算機(jī)一 起研究 為了準(zhǔn)確地確定軸承零件實(shí)現(xiàn)鑲嵌加載的目標(biāo) 4 發(fā)展趨勢 工業(yè)機(jī)械手主要表現(xiàn)在無論數(shù)量 品種 還是性能機(jī)床加工 鑄造 熱處 理等 以及作用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有它是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要 在國內(nèi)機(jī)械手的主要發(fā)展逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍 注重功能開發(fā)鑄造 機(jī)械手 的熱處理 從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 提高了作業(yè)的條件 在專業(yè)機(jī)械工業(yè) 也發(fā)展 相當(dāng)迅速的機(jī)械手的同時(shí) 將各種機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)工作 如擺動(dòng) 俯仰 升降 機(jī)構(gòu)如收縮 橫向和縱向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)成為一個(gè)典型的機(jī)械 所以 你可以根據(jù) 不同的要求和不同類型的需求而研制 這可以靈活地組成的工業(yè)機(jī)器人的功能 這大大方便了工業(yè)過程的設(shè)計(jì) 如制造和零件更廣泛地?cái)U(kuò)大應(yīng)用范圍 此外正 確的方向 減少沖擊 提高了速度 以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用 此外 在現(xiàn)代研究應(yīng)側(cè)重于機(jī)械手的發(fā)展 如伺服 記憶體再現(xiàn) 考慮用 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 4 腹腔鏡 通常連接到一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的機(jī)械手 具有觸覺 視覺等的智能機(jī)械 手的性能的感覺 在國外機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用及各種機(jī)械手 目前主要應(yīng)用于機(jī)床 臥式鍛 壓機(jī)上下點(diǎn)焊 噴漆等 這種機(jī)械手可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定以完成操作任務(wù)的程序 此外 國外操縱的發(fā)展趨勢是注重機(jī)械智能性能發(fā)展 與感知能力 并正在努 力可以反饋外部環(huán)境的變化 并作出相應(yīng)的改變 如當(dāng)位置偏差 機(jī)械手可以 檢測并更正 在視覺和觸覺功能 目前已經(jīng)取得了一定的成績 安裝機(jī)械手與視覺功能是在電視 迷你計(jì)算機(jī) 如計(jì)算機(jī) 攝像機(jī)和一個(gè) 距離傳感器裝置的工作 工作是 TV 攝像機(jī)對象可以轉(zhuǎn)化為視頻信號 然后傳 送到計(jì)算機(jī)中 計(jì)算機(jī)分析對象 如類型 大小 位置和顏色 以及指示指令 來控制所述操縱器的行動(dòng) 觸覺功能安裝在機(jī)械手的觸覺反饋控制裝置 機(jī)械手首先需要手指在工作 中找到了工作 并通過安裝在手指的內(nèi)部壓力敏感元件的觸摸效果 手指后提 前去搶占文物 手柄的大小可以操作的敏感元素的手指往里裝 可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng) 控制的握力大小 傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展 使機(jī)器人的運(yùn)算能力將得到進(jìn)一步 的發(fā)展 但是更重要?jiǎng)t是將機(jī)械手 單元和柔性制造系統(tǒng)并相結(jié)合 進(jìn)而從能根本 改變機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作 1 2 機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成 各組成部分 的關(guān)系如下圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 如圖 1 1 所示 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 5 圖 1 1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 手部 手部安裝在手臂的前端 手臂中鑲孔裝置中有轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸承 并可以把動(dòng)作 傳給手腕 用以作轉(zhuǎn)動(dòng) 伸屈手腕 開閉合手指的動(dòng)力 本課所指的機(jī)械手則僅需進(jìn)行開閉手指的動(dòng)作 機(jī)械手手就像一個(gè)人的手指 分為無關(guān)節(jié) 關(guān)節(jié)固定和關(guān)節(jié) 三種自由 手指的數(shù)量也可以被分為手指 三個(gè)和四個(gè)手指 大多使用手指的 因?yàn)槭种?能夠根據(jù)夾持物體的大小裝配各種形狀和尺寸與卡盤的形狀 這樣就可以完成 基本操作需求 本課題的機(jī)械手使用的是二指形狀 手臂 手臂則有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分 本次課題機(jī)械手的手臂采用的是無關(guān)節(jié)臂 手臂是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確把握構(gòu)件的主要目的 并傳輸?shù)剿璧奈恢?為了使 操作者能夠準(zhǔn)確地工作 三自由度的手臂都需要小心和精確定位 本課題所做的機(jī)械手是在手臂三個(gè)自由度的前伸后退 上升下降 左轉(zhuǎn)右 轉(zhuǎn)三個(gè)方向定位上都是采用了行程開關(guān) 近一步確保了定位的精準(zhǔn)度 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)是平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)分不開的 因此 它主要是在液壓馬達(dá)用 的伺服致動(dòng)器 擺動(dòng)缸電脈沖馬達(dá) 和直圓柱體 直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電機(jī) 等 軀干是使手臂 電動(dòng)源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠固定相連接的支架 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 6 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種 液壓 氣壓 電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng) 這 4 種驅(qū)動(dòng)中屬液 壓氣壓使用最多 能夠占據(jù) 90 以上 而電動(dòng) 機(jī)械驅(qū)動(dòng)則是使用的少之又少 主要是通過液壓油缸 油泵 閥和燃料箱來實(shí)現(xiàn)傳輸 它是利用油缸 馬 達(dá)齒輪 齒條和實(shí)現(xiàn)該臂的線性運(yùn)動(dòng) 并通過擺動(dòng)油缸 減速機(jī)和電機(jī) 油缸 機(jī)架 鏈或齒輪 鏈輪等 要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)的高壓 產(chǎn)量大 體 積小 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn) 并且可以無極變速 自動(dòng)鎖定 并且可以在中間位置 停止 其缺點(diǎn)是需要配備壓力源 該系統(tǒng)是復(fù)雜的和成本較高 由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件的氣動(dòng)馬達(dá) 氣動(dòng)氣缸 閥等一般采用采用四到六個(gè)大氣 壓 個(gè)別的崛起可以達(dá)到 8 10 個(gè)大氣壓 它的優(yōu)點(diǎn)是空氣便捷 維護(hù)簡單 成 本低 的缺點(diǎn)是 輸出小 體積大 但是 由于大的空氣的可壓縮性是比較難 以實(shí)現(xiàn)的停止 控制方法的唯一點(diǎn) 潤滑性差 這會導(dǎo)致壓力系統(tǒng)的中間位置 是容易生銹 為了減低停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的沖擊力效果 氣壓系統(tǒng)應(yīng)裝有速度控制或緩沖機(jī)構(gòu) 電力驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)量不多 現(xiàn)在是使用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿?以極大 的減速比減速 以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器 直線運(yùn)動(dòng)由電機(jī)絲桿螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 其他用于線 性電機(jī) 通用機(jī)械手正在思考與齒輪箱 直流或交流伺服電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)等 電力驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢在于簡單的電源 使用簡單 維護(hù)方便 驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng) 被用作電源的形式 輸出較大 缺點(diǎn)是控制反應(yīng)速度慢 機(jī)械驅(qū)動(dòng)則只能應(yīng)在于固定的場地 一般使用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)制定的動(dòng) 作 它的優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)作準(zhǔn)確可靠 成本低 速度快 缺點(diǎn)是不易調(diào)整結(jié)構(gòu)形狀 本課題所研究的機(jī)械手則是采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)手臂的上 升與下降方面 5 控制系統(tǒng) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要因素 包括工作秩序 位置和加速度等 控制系統(tǒng)是根據(jù)動(dòng)作的要求設(shè)計(jì)的 該數(shù)字序列被用于控制 首先 你需 要編寫程序 并將其存儲 然后根據(jù)設(shè)定的程序 然后以控制的操縱器的正確 操作 1 3 應(yīng)用機(jī)械手的意義 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 7 隨著科學(xué)技術(shù) 越來越多的各種機(jī)械手和應(yīng)用的發(fā)展 在機(jī)械行業(yè) 焊接 鑄造 鉚釘 耐壓 抗沖擊 熱處理 檢驗(yàn) 組裝 電鍍 噴漆 機(jī)械加工等 工作的類型是真正的應(yīng)用程序的原因 其他部門 如輕工業(yè) 建筑業(yè) 重工業(yè) 以及在國防工業(yè)等已使用 在機(jī)械工業(yè)中 使用機(jī)械手的意義可為一下幾點(diǎn) 1 自動(dòng)化程度成產(chǎn)過程中的提高 應(yīng)用機(jī)械手可以方便的材料制成 換刀 所述工件和機(jī)器組件的加載和卸 載的傳送諸如自動(dòng)化的程度 不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低了生產(chǎn)成本 2 能夠完善勞動(dòng)條件 避免危險(xiǎn)事故 在高溫 高壓 低溫 有灰塵 低壓 臭味 噪聲 有放射性或有其他毒 性污染等工作場合中 用人為去操作則是很危險(xiǎn)的 也無法完美做到 而應(yīng)用 機(jī)械手可部分甚至全部代替人安全完成作業(yè) 大大解決勞動(dòng)危險(xiǎn)問題 3 可以減輕人力勞動(dòng)強(qiáng)度 更有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人來進(jìn)行工作任務(wù) 這是直接減少人力投入的一個(gè)重要方 面 同時(shí)應(yīng)用機(jī)械手可以進(jìn)行連續(xù)的無疲勞工作 這是也減少人力投入的另一 個(gè)方面 因此 在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工的自動(dòng)線上 目前用的幾乎都是機(jī)械 手 只有極少數(shù)的人力 實(shí)現(xiàn)了減少人力投入和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍 使 得生產(chǎn)作業(yè)的工作進(jìn)行的更有節(jié)奏 根據(jù)上面敘述 在生產(chǎn)生活中成功有效的應(yīng)用機(jī)械手 是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的 必然也是一種重要趨勢 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 8 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 2 1 原始數(shù)據(jù) 負(fù)載重量 10kg 重復(fù)定位精度 1mm 自由度 3 Z 軸的移動(dòng) R 軸的平動(dòng) 軸的轉(zhuǎn)動(dòng) Z 大臂的升降 R 大臂的伸縮 腰軸 各軸最大運(yùn)動(dòng)速度 Z 軸上下 200mm s 軸回轉(zhuǎn) 30 s R 軸伸縮 200mm s 各軸最大運(yùn)動(dòng)范圍 Z 軸上下 550mm 軸回轉(zhuǎn) 90 R 軸伸縮 400mm 2 2 工作要求 機(jī)械手的工藝流程 機(jī)械手初始位 機(jī)械手前伸 機(jī)械手上升 機(jī)械手抓緊物件 機(jī)械手后退 機(jī)械手前進(jìn) 小車 小車停止 機(jī)械手左轉(zhuǎn) 90 機(jī)械手前伸 機(jī)械手松 開物件 機(jī)械手后退 小車 機(jī)械手下降 機(jī)械手右轉(zhuǎn) 90 小車后退 退 至初始位 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 9 圖 2 1 機(jī)構(gòu)簡圖 2 3 系統(tǒng)組成 本課機(jī)械手系統(tǒng)是由機(jī)體 傳送機(jī)構(gòu) 動(dòng)力源和控制裝置四部分組成 主 體由汽車和部件 如本體 輸送機(jī)構(gòu)主要由伸縮臂和把握機(jī)構(gòu) 電源是由液壓傳 動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng) 控制裝置主要由自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩部分組成 2 4 總體技術(shù)方案 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要把我們上課所學(xué)的分散的知識點(diǎn)綜合起來進(jìn)行靈活 運(yùn)用 由于機(jī)電一體化是目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢 所以 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研 究是 機(jī) 電 流動(dòng)性 這三個(gè)在一起 機(jī) 指機(jī)器 機(jī)械的主要作用可分為五個(gè)部分 分別是和的操盤下 機(jī) 械手放松 前后機(jī)械臂的收縮后 車前進(jìn)后退 轉(zhuǎn)向操縱的左轉(zhuǎn)右 這五個(gè)部 分在機(jī)器上完成上下的操縱器的運(yùn)動(dòng) 在本主題的研究操縱器由電機(jī)絲杠螺母 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 以實(shí)現(xiàn)該臂向上和向下移動(dòng) 滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)是放在適量做搓絲之間 的摩擦產(chǎn)生的螺絲和螺母深溝球之間 絲桿驅(qū)動(dòng)沿著軌道線驅(qū)動(dòng)滾帶球推進(jìn) 滾珠絲杠傳動(dòng)與滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)相比 具有以下特點(diǎn) 傳動(dòng)的效率高 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率能達(dá) 85 98 為滑動(dòng)絲杠 副的 3 4 倍 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 它得到的接近恒定滾動(dòng)摩擦系數(shù) 較小的摩擦轉(zhuǎn)矩差異 開始工作 有起動(dòng)時(shí) 低速無爬行沒有影響 能源預(yù)緊 所述預(yù)裝可以消除過量配合間隙配合后 可提高接觸剛 度和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性 同時(shí)增加摩擦扭矩已經(jīng)比較適中 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 10 工作的壽命長 滾珠絲杠螺母對摩擦表面具有精度高 硬度高 壽命 長和精度穩(wěn)定 壽命約為滑動(dòng)絲杠副的 4 10 倍以上 定位和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副的摩擦小 無爬行 發(fā)熱小 裂紋 可以通過擴(kuò)張的預(yù)加載預(yù)拉伸補(bǔ)償 因此 可以實(shí)現(xiàn)更高的定位 并重 復(fù)定位精度 同步性良好 同時(shí)可以使用更多套相同的滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)的同時(shí)在 相同的多個(gè)移動(dòng)部件 可以得到更好的同步性 可靠性高 潤滑密封裝置具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn) 維護(hù)方便 不自鎖 用于垂直移動(dòng)機(jī)械手 必須添加剎車裝置 經(jīng)濟(jì)性差 成本高 由于工件的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 所以價(jià)格高的生產(chǎn)成 本也高 經(jīng)過計(jì)算 選擇如下 電動(dòng)機(jī)型號 Y802 2 功率 1 1W 絲杠型號 Tr40 7 2 4 1 動(dòng)作分析 工業(yè)機(jī)械手的機(jī)械機(jī)構(gòu)是指是機(jī)械手進(jìn)行操作 夾持工件及各種運(yùn)動(dòng)的機(jī) 械部件 機(jī)械部件主要包括手部 手臂可以前后伸縮部分 手臂可以上下升降 部分 腰部可以回轉(zhuǎn)部分以及行走機(jī)構(gòu)和機(jī)座 2 4 2 手部 手部 包括杠桿手指 單向函數(shù)型封閉式油缸等 經(jīng)過工作原理 利用這 個(gè)對象指的是綁雙手緊握油缸動(dòng)作 通過拉桿連接旋轉(zhuǎn)手指 保持和釋放操作 1 手臂的前后伸縮部分 手臂的前后伸縮部分是由直線油缸來帶動(dòng)實(shí)現(xiàn) 當(dāng)直線油缸工作時(shí)機(jī)械手通過活塞桿行程的變化而變化 從而完成了手臂 的伸縮運(yùn)動(dòng) 2 手臂的上下升降部分 手臂的上下升降部分則是由電動(dòng)機(jī) 絲桿傳動(dòng)副 立柱等部分組成 3 電機(jī)的工作 通過聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)螺桿 但螺母周由徑向轉(zhuǎn)動(dòng)極限螺栓 螺 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 11 母和臂幀影響可以是向上和向下 腰轉(zhuǎn)部分主要是由轉(zhuǎn)盤和回轉(zhuǎn)油缸兩部分組成 回轉(zhuǎn)油缸進(jìn)入壓力 回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)軸開始執(zhí)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作 并通過活塞桿 的伸縮來帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤 就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的左右轉(zhuǎn)動(dòng) 4 行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)主要是由電動(dòng)機(jī) 齒輪 帶輪等部分組成 電動(dòng)機(jī)工作進(jìn)行時(shí) 通過齒輪 帶輪的傳動(dòng) 帶動(dòng)小車的輪子轉(zhuǎn)動(dòng) 來實(shí) 現(xiàn)行走動(dòng)作 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 第三章 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 回轉(zhuǎn)裝置的組成 回轉(zhuǎn)裝置主要是由執(zhí)行件 傳遞件及控制系統(tǒng)三大部分組成 3 1 1 執(zhí)行件 本次課設(shè)計(jì)應(yīng)用回轉(zhuǎn)臺與傳遞件 是鏈輪共同使用的一個(gè)長平鍵的心軸 驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)傳遞件 鏈輪傳動(dòng) 鏈輪通過共用件通過共享鏈輪將直接得 到主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部分上的旋轉(zhuǎn)臺 使它可以旋轉(zhuǎn) 3 1 2 傳遞件 因?yàn)楸菊n題中對機(jī)械手的要求是為間歇往返的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 所以要考慮采用 回轉(zhuǎn)曲線傳動(dòng) 回轉(zhuǎn)傳動(dòng)分為帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)這三種類型 齒輪傳動(dòng)而高效 工作可靠 結(jié)構(gòu)緊湊 使用壽命長等特點(diǎn) 廣泛的轉(zhuǎn)速 和功率等 但細(xì)節(jié)上的制造和安裝精度要求較高 且不能緩沖沒有沒有過載保 護(hù)裝置 在精度低時(shí) 噪音過大 由于這一類的操盤旋轉(zhuǎn)精度不高 因此將不 予考慮 鏈傳動(dòng)有無彈性滑動(dòng)和打滑的現(xiàn)象 但穩(wěn)定的工作 具有準(zhǔn)確平均速度比 傳動(dòng)效率高 并且在相同的傳輸功率的結(jié)構(gòu)的情況下更緊湊 鏈條張力小 在 鏈輪軸的力作用很小 所以它可用于低速和重載荷的條件下 并與齒輪傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)制造和安裝精度要求比較 低鏈瞬時(shí)傳動(dòng)比的主要缺點(diǎn)是不恒定的 行 駛穩(wěn)定性較差 具有沖擊和噪音的工作 很容易磨損后跳躍齒輪 周期性重負(fù) 載的傳輸及嚙合沖擊發(fā)生 因此 不適合大負(fù)荷變化和快速反向旋轉(zhuǎn)的場合 皮帶傳動(dòng)是一種廣泛使用的機(jī)械傳動(dòng) 它具有結(jié)構(gòu)簡單 生產(chǎn)成本低 傳 輸非常流暢 無潤滑 制造和安裝精度也不高 噪音小 還是可以緩沖減震 過載保護(hù)功能 同步帶傳動(dòng)是一種網(wǎng)狀型皮帶傳動(dòng)裝置 具有摩擦傳動(dòng)帶和齒輪傳動(dòng)裝置 的特性 具有同時(shí)大發(fā)送功率 驅(qū)動(dòng)更精確等 所以是穩(wěn)定的 可用于高傳輸 精度的工作情況 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3 1 3 控制系統(tǒng) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要要素 包括到達(dá)的位置 工作進(jìn)行的順序 各式加 速度還有運(yùn)動(dòng)工作的時(shí)間等 控制系統(tǒng)可以根據(jù)動(dòng)作的要求是 要設(shè)計(jì)一個(gè)特定的數(shù)字序列被用于控制 這將是第一個(gè)寫一個(gè)程序來存儲 然后根據(jù)設(shè)定的程序 工作來控制機(jī)械手 本課就是采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng) 通過齒輪和效用函數(shù)的使用軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)皮帶輪 傳動(dòng) 實(shí)現(xiàn)了車步行運(yùn)動(dòng) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4 1 小車的主要組成部分 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是運(yùn)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步帶與帶輪驅(qū)動(dòng)小車沿著軌道進(jìn)行的徑 向往返運(yùn)動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 交換工作臺輸出方式采取的是送出的方式 交換工作臺的輸出沿著相對軌 道送出 控制部分 采用 PLC 編程控制器來確保完成小車各種狀態(tài)運(yùn)動(dòng)的控制 其小車示意圖如圖 4 1 所示 圖 4 1 小車示意圖 4 2 同步帶傳動(dòng)方式優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 比較準(zhǔn)確的傳動(dòng) 同步帶采用的是嚙合傳動(dòng) 且工作時(shí)無滑動(dòng)穩(wěn)定 較高的傳動(dòng)效率 最高效率可達(dá) 96 與 V 帶相比下能節(jié)能 10 以上 平穩(wěn)傳動(dòng) 能夠吸收振動(dòng) 噪音也很小 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 可使用的范圍非常廣泛 傳動(dòng)比最高能達(dá) 10 帶輪直徑比 V 帶小很 多 從而不無需大的張緊力 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最高速可大到 50m s 傳遞功率 300KW 擁有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比 耐磨和耐油性較好 對軸及軸承的壓力小 也可 以使用較小的帶輪直徑 采用較短的中心距和而較大的則是速比 可以在各式各樣的工作環(huán)境下穩(wěn)定工作 無需潤滑 易于保養(yǎng) 缺點(diǎn) 安裝要求高 需要平行二帶輪軸線 在與二帶輪軸線垂直的平面同步運(yùn) 行 帶輪中心距必須嚴(yán)格要求 安裝不當(dāng)容易發(fā)生爬齒 干涉 跳齒等現(xiàn)象 帶和帶輪的工藝制造復(fù)雜且繁瑣 批量成產(chǎn)會受到成本的影響 4 3 驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是把脈沖信號轉(zhuǎn)變換成角位移和直線位移的執(zhí)行元 件 這也是一種機(jī)械式的脈沖轉(zhuǎn)換器 脈沖的每一次輸出 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就會前 進(jìn)一步 所以被稱為脈沖電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三大類主要有 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng) 機(jī) 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還有機(jī)床磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 本次設(shè)計(jì)采用其中的反 應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)較為簡單 且在工業(yè)上運(yùn)用的方向也較為廣泛 之所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能成為現(xiàn)代控制數(shù)學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行重要元件 是因?yàn)椴竭M(jìn)電 動(dòng)機(jī)無論是在本身上還是在性能方面都在不斷的改進(jìn)與完善 其優(yōu)點(diǎn)如下 可直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制 控制性能好 元件為無接觸式 因?yàn)樗鼪]有電刷和轉(zhuǎn)換器 可以可靠而又平穩(wěn)的運(yùn)行 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)規(guī)定承受的范圍負(fù)載內(nèi) 步距值并不會受到負(fù)載大小影響 電壓電 源的影響 波形及環(huán)境周圍溫度不斷變換的影響 抵抗干擾能力較強(qiáng) 可以保 持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行 誤差不長期積累 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相繞組功率的情況下 有能力的自我鎖定和永磁步進(jìn)電 機(jī)也可以保持轉(zhuǎn)矩 4 4 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算 本次設(shè)計(jì)所選用了一級傳動(dòng) 得知其傳動(dòng)比為 1 5 本次設(shè)計(jì)計(jì)算是參照 下冊機(jī)械工業(yè)出版社出版 中 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 16 的第十章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)第五節(jié)同步帶與多契帶傳動(dòng)中的同步帶傳動(dòng)章節(jié) 4 4 1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定 因預(yù)定設(shè)計(jì)的車速為 3km h 并且還想到實(shí)際的車速有 50 的誤差問題 所以 實(shí)際得到的最高車速為 4 5km h 折算成米 秒 應(yīng)為 1 25m s V 車 1 25m s 根據(jù)工作上的實(shí)際要求所以取的車輪直徑為 130mm 又因?yàn)檐囁贋?1 25m s 所以小車速行駛速度也應(yīng)等于輪子的切向行駛速度 因?yàn)?V dn 60 1000 4 1 V 車輪切向速度 V 1 25m s d 車輪直徑 d 130mm n 車輪轉(zhuǎn)速 所以經(jīng)計(jì)算得 n 60 1000V d 60 1000 1 25 3 14 130 184rpm 因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)數(shù)就是等于轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速 所以 n 轉(zhuǎn)驅(qū) n 184rpm n 轉(zhuǎn)驅(qū) 184rpm 因?yàn)?T 9 55 P 驅(qū) n 4 2 610 T 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T 9NM P 驅(qū)動(dòng)軸功率 n 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n 184rpm 所以經(jīng)計(jì)算得 9 9 55 P 驅(qū) 1843106 P 驅(qū) 0 2KM 因?yàn)?n 電 n 驅(qū) 4 3 n 驅(qū) 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n 驅(qū) 184rpm n 電 電機(jī)軸轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)比 所以計(jì)算得 n 電 n 電驅(qū) n 電 1 5 184 276rpm 記 n 電 276rpm 由于驅(qū)動(dòng)主軸 9 n 米 根據(jù)所選模型的實(shí)際工作需求 130 bf001 相五相步進(jìn)角 為 0 75 10 12 80V 電流電壓空載 9 31 n 的最大轉(zhuǎn)矩 起始頻率 3000 步驟 s 空載運(yùn)行頻率為 16000 步 s 反應(yīng)一步進(jìn)電機(jī) 因?yàn)?T 電 9 55 P 電 n 電 4 4 610 T 電 電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 T 電 9 31n m n 電 電機(jī)軸轉(zhuǎn)速 n 電 276rpm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 P 電 電機(jī)功率 所以計(jì)算得 P 電 T 電 n 電 9 55 9 31 276 9 55 0 26km 6103610 P 電 0 26km 因?yàn)?總 帶 聯(lián) 滾 4 5 總 總的傳動(dòng)效率 帶 同步帶的傳動(dòng)效率 帶 0 98 聯(lián) 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率 聯(lián) 0 99 滾 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 滾 0 99 所以 總 0 98 0 99 0 99 0 99 總 0 99 因?yàn)?P 驅(qū) P 實(shí)電 總 4 6 P 驅(qū) 驅(qū)動(dòng)軸功率 P 驅(qū) 0 2Kw 總 總機(jī)械傳動(dòng)功率 總 0 99 P 實(shí)電 實(shí)際的電動(dòng)機(jī)功率 所以計(jì)算得 P 實(shí)電 P 驅(qū) 總 0 2 0 99 0 21kw P 實(shí)電 0 21kw 因?yàn)?P 實(shí)電 P 電 所以符合工作要求 4 4 2 同步帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 求出設(shè)計(jì)功率 因?yàn)?Pd Pm K 4 7 Pd 設(shè)計(jì)功率 Pm 電動(dòng)機(jī)功率 P P 0 26kw K 修正載荷系數(shù) 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 下 表 10 5 9 修正載荷系數(shù) K 取 1 8 因?yàn)閭鲃?dòng)裝置不是張緊裝置和系統(tǒng)減速 額外的修正系數(shù)為零所以 Pd 1 8 0 26 0 5kw 選擇帶的節(jié)距 因?yàn)?Pd 0 5kw n 電 276rpm n1 小帶輪轉(zhuǎn)速 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 下 圖 10 5 4 查出了同步帶節(jié)距代號為 H 而對應(yīng)的 節(jié)距 Pd 12 7mm 確定其帶輪的直徑和各帶節(jié)線長長度 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表 10 5 8 得 H 型帶的小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 276rpm 因而 小于 900rpm 所以得出小帶輪最少的齒數(shù) Z1 應(yīng)為 14 Z1 取 22 因?yàn)?Z2 Z1 傳動(dòng)比 1 5 Z2 大帶輪齒數(shù) Z1 小帶輪齒數(shù) Z1 22 所以 Z1 1 5 22 33 查 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 表 3 11 得出大帶齒輪數(shù) 大帶輪齒數(shù) Z2 應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值為 32 Z2 32 小帶輪節(jié)圓直徑 因?yàn)?1 Pb Z1 4 8 Pb 同步帶節(jié)距 Pb 12 7mm Z1 小帶輪齒數(shù) Z1 22 所以計(jì)算得 d1 12 7 22 3 14 88 94mm d1 88 94mm 同理可得 大帶輪節(jié)圓直徑 d2 129 36mm d2 129 36mm 選擇帶長 LP 初定中心距 a 因?yàn)?0 7 d2 d1 a 2 d2 d1 d2 大帶輪節(jié)圓直徑 d2 129 36mm d1 小帶輪節(jié)圓直徑 d1 88 94mm 所以 152 81 a 436 6 a 取 420mm a 420mm 因?yàn)?Lp 2aCOS d2 d1 2 d2 d1 180 定 角 4 9 因?yàn)?arcsin d2 d1 2a 4 10 1 所以 arcsin 129 36 88 94 2 420 3 所以 a 420mm 3 所以 Lp 2 420 COS3 129 36 88 94 2 3 129 36 88 94 180 839 343 2 1184mm 節(jié)線長 Lp 1184mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 下 表 10 5 5 取整數(shù)得出結(jié)果 選用長度代號為 510 Lp 1295 4mm 齒數(shù) Zb 102 的同步帶 傳動(dòng)中心距 a 的確定 因?yàn)?M Pb 8 2Zb Z1 Z2 4 11 M 修正系數(shù) Pb 同步帶節(jié)距 Pb 12 7mm Zb 同步帶齒數(shù) Zb 102 Z1 大帶輪齒數(shù) Z1 22 Z2 小帶輪齒數(shù) Z2 32 所以計(jì)算得 M 12 7 8 21 102 22 32 238 125 M 238 125mm 因?yàn)?a M 4 12 8 1212ZpbM 238 125 476mm 483 05 3 a 476mm 所以節(jié)線長 Lp 1295 4mm 傳動(dòng)中心距 a 476mm 選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 確認(rèn)小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 184rpm 小帶輪的齒數(shù) Z1 22 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 下 表 10 5 17 運(yùn)用差值方法計(jì)算出 H 型帶的額定基準(zhǔn) 功率 P 2 7Kw 確定實(shí)際帶寬 bs 因?yàn)?bs bs Pd k2 P 4 13 bs 標(biāo)準(zhǔn)帶寬 即查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 下 表 10 5 4 bs 76 2mm Pd 設(shè)計(jì)功率 Pd 0 5kw K2 嚙合齒數(shù)系數(shù) K2 根據(jù)實(shí)際的工作需求得出 K2 1 所以 bs 76 2 0 5 1 2 7 17 414 需要查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表 10 5 4 中 bs 取標(biāo)準(zhǔn)值為 25 4mm 其寬度標(biāo)準(zhǔn)代 號為 100 極限寬度偏差為 bs 25 4mm8 03 確定帶寬系數(shù) Kw 因?yàn)?Kw bs bs 所以 Kw 25 4 76 2 0 2914 14 Kw 0 29 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 確定額定功率 P 因?yàn)?P K2 Kw P 4 14 K2 嚙合齒數(shù)系數(shù) k2 1 Kw 帶寬系數(shù) kw 0 29 P 基準(zhǔn)額定功率 P 2 7kw 所以計(jì)算得 P 0 29 2 7 0 77kw 因?yàn)?P Pd 所以滿足設(shè)計(jì)要求 帶的圓周速度 V 的確定 因?yàn)?V Pb Z1n1 60 1000 4 15 Pb 帶的節(jié)距 Pb 12 7mm Z1 小帶輪齒數(shù) Z1 22 n1 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 276r mm 所以計(jì)算得 V 12 7 22 276 60 1000 1 3m s 工作能力驗(yàn)算 因?yàn)?P K2 kw Ta bs m v bs V 10 4 16 23 K2 嚙合齒數(shù)系數(shù) K2 1 Kw 帶寬系數(shù) Kw 0 29 Ta 許用工作拉力 該拉力需查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表 10 5 9 Ta 2100 85N m 單位長度的質(zhì)量查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表 10 5 9 得知 m 0 448 m 所以 P 1 25 4 76 2 2100 85 25 4 0 448 1 3 76 2 1 3 1000 0 7814 2 因?yàn)?P Pd 所以額定功率大于設(shè)計(jì)功率所以傳動(dòng)帶的能力足夠支持運(yùn)轉(zhuǎn) 最小軸徑的確定 因?yàn)?dmin A 4 17 3 np A 該系數(shù)修正需查 簡用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 的表 14 13 軸承材料應(yīng)為 45 鋼 A 為 118 P 傳遞功率為 0 26kw n 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為 184r mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 所以 dmin A 118 13mm3 np3184 26 0 d 取 30mm 結(jié)果整理 選用 H 型同步帶 Pb 12 7mm Lp 1295 4mm Bs 25 4mm 小帶輪 Z 22 d 88 94mm 大帶輪 Z 32 d 129 36mm 傳動(dòng)的中心距 a 476mm 傳動(dòng)帶長度帶號為 510 而寬度帶號為 100 剩下查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 表 10 5 20 表 10 5 10 最小軸徑為 30mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 22 致 謝 首先 我要誠摯的感謝沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院以及機(jī)械與交通工程系的各 位老師這四年來對我的悉心栽培 是老師們的精心培養(yǎng) 讓我成為了一名合格 的大學(xué)畢業(yè)生 學(xué)到了很多專業(yè)知識 使我熟練掌握專業(yè)僅能 并且培養(yǎng)了我 的動(dòng)手實(shí)踐能力 至此 我要特別感謝我的指導(dǎo)老師趙艷春老師 在老師的精心指導(dǎo)下 不 僅讓我對這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題有了深刻的了解 也從中掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的大 致要求 設(shè)計(jì)的基本步驟 趙艷春老師在設(shè)計(jì)之初 過程和最后的總結(jié)部分給 我提出了很多的寶貴建議 是我少走很多的彎路 能直接捕捉到本次設(shè)計(jì)的精 髓所在 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也完整而又順利的完成了 這是我四年來我大學(xué)生活的一 個(gè)見證 也是老師們悉心教育我們的一個(gè)見證 我會把它當(dāng)做一個(gè)人生的起點(diǎn) 朝著這方向繼續(xù)努力下去 最后 對那些幫助過我的老師 同學(xué) 朋友們 是你們的幫助使我如虎添翼 順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠摯的感謝你們 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 23 參考文獻(xiàn) 1 楊黎明 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 第一版 國防工業(yè)出版社 1986 12 2 吳宗澤 機(jī)械設(shè)計(jì) 第一版 中央廣播電視大學(xué)出版社 1998 2 3 盧頌峰 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 第一版 中央廣播電視大學(xué)出版社 1998 4 4 非標(biāo)準(zhǔn)零件手冊 第三版 國防工業(yè)出版社 5 液壓與氣動(dòng)傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社 6 機(jī)械手及其應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 7 液壓元件樣本 機(jī)械工業(yè)出版社 8 楊長能 張興毅 可編程序控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用 第一版 重慶大學(xué)出版社 1992 1 9 左建民 液壓與氣壓傳動(dòng) 第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 5 10 孫燕華 AutoCAD2000 機(jī)械制圖 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 9 11 顧京 數(shù)控加工編程及操作 北京 高等教育出版社 2003 9 12 陳立德 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 第二版 北京 高等教育出版社 2004 6 13 金大鷹 機(jī)械制圖 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 7 14 柴鵬飛 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 8