三自由度机械手结构设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文 题 目： 三自由度机械手结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1101 班 学生姓名： 于兆明 指导教师： 赵艳春 论文提交日期： 2015 年月 1 日 论文答辩日期： 2015 年月 5 日 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 毕业设计（论文 ）任务书 机械设计制造及其自动化 机制 1101 班 学生：于兆明 毕业设计（论文）题目： 三自由度机械手结构设计 毕业设计（论文）内容： 纸一套（包括总装图、零件图 ） 少于 3000 字） 毕业设计（论文）专题部分： 三自由度机械手结构 起止时间： 2015 年 3 月 6 日 至 2015 年 6 月 5 日 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 指导教师： 签字 2015 年 3 月 6 日 摘要 随着现代机械工业的发展，在机械 生产中机械人得到了更广泛的应用。其中应用最为广泛的机械人是一个可以改编程序的多功能操作器，设计用来按照开始编制的完整完成多种作业的运动程序运送材料、零件、工具或专用设备。然而在机械人当中的主要部件就是大家所熟悉的机械手。 本文主要介绍机械手结构设计，主要对液压系统、支持手臂运动的液压缸、使手臂可以在 180范围内的回转缸进行设计。主要参数为：抓取重量最大为 50N，最大夹持锻坯直径为 120 0 120 的锻坯件。 本次机械手的设计，分为七部分进行介绍： 手腕和加紧油缸结构的设计，是根据手 部的旋转角度，进行摆动缸的设计。 机械手臂伸缩机构设计，该种机构主要由活塞杆、油缸体、中间架体、左压条、滑枕和右压条等组合而成。 定位油缸的选定和设计，主要用来定位机械手的位置。 中间架座部件的设计，通过齿轮与机械手臂回转油缸稳固联接，而回转买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 油缸的壳体又稳固在机械手臂伸缩机构的中间体上，从而使机械手臂运动连贯并且定位准确。 最后是主要部件的连接设计。 关键词 : 夹持式机械手 ; 液压系统 ; 工作原理 ; 伸缩 ; 定位 to of s an 80on a he is a 120at . be to of is on of of to of to is on of of 文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 is be of so is a of as as by to 目 录 第一章引 言 . 1 械手的分类 . 1 械手的组成 . 4 用机械手的意义 . 6 第二章总体技术方案及系统组成 . 8 始数据 . 8 作要求 . 8 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 统组成 . 9 体技术方案 . 9 作分析 . 10 部 . 10 第三章回转装置的总体组成及结构设计 . 12 转装置的组成 . 12 行件 . 12 递件 . 12 动件 .未定义书签。 第四章机械传动方案的设计与计算 . 14 车的主要组成部分 . 14 步带传动方式优缺点 . 14 动动力源 . 15 械传动方案的设计计算 . 15 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 下载文档就送 纸全套 14951605 或 1304139763 计数据确定 . 16 步带结构的设计计算 . 17 致谢 . 22 参考文献 . 23 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 1 第一章 引 言 机械工业是我国国民的基础，为国民经济各个产业提供装备且为人民生活提供实用消费产品的产业。 无论是传统经济产业，以及新兴行业，都是和 各种 工业机械设备是分不开的。工业机械设备的性能，质量和成本， 为 提供中国国民经济各部门和国家的整体经济效率的所有技术进步有着直接的影响。机械行业的技术水平和规模是衡量整个国家的经济实力和重要标 准的科学技术水平。因此，在世界各地发展机械行业在经济实力发展的一个重要战略。 工业机器人是近几十年来迅速发展高科技自动化生产设备。而 工业机械 手是作为工业机器人的重要分支之一。其特性可以被编程来完成各种预期的任务分配，对整体结构性能人和机器的相关优势，尤其反映了人们的智力和适应性。在各种不适环境下的 情况下的机械手操作精度和运算能力，在国民经济的各个领域的工作有一个良好的发展态势。 机械手 是机械 自动化生产发展的过程中发展起来的一种创新机制。如今，现代化的 自动化生产线作业的该设备广泛应用于工业机器人的过程。和机器 人生产这种新技术的发展已经在技术 上完善 ， 并 快速发展。它被促进的工业机械手的 发展过程中，操纵器可以更好地实现机械化和自动化的整体组合。而 机械手 灵活，方便，但它有重复的工作和工作，不知道疲劳，这是 人 手 所不具备的 ， 抓住 重量的能力也大于人的能力。因此，机械手正在 很多部门，并应用到越来越多的广泛领域和项目。 涉及机械，机电液压技术，计算机技术，传感器技术和科技等领域的自动化控制技术的机械手技术，是一种跨学科的综合技术。 机械手作为多功能机器是可以自动化定位、控制并且可重新编程序以的，并且拥有多个自由度，可以在各式各样 的工作环境下正确的完成任务。 械手的分类 机械手一般可分为三类：第一种类为通用型机械手，无需人工操作。它不附属于某种主机的装置。可以自行根据不同任务的需求进行程序的编制，以便可以完成各项操作。它特点是不但具备了普通机械的性能，还具备记忆智能与通用机械。第二类为操作机，需要人工操作。这类机械手起源于军事和原子工业。最先沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 2 是需要操作机来完成特定的作业动作，后来发展到可以利用无线电讯号操作机来完成包括探测月球在内的一些高级的作业动作。而机械工业中所采用的锻造操作机就是属于这一类机械手。第三类为主机专用机械 手，主要依附于自动机床和自动线上，用来解决机床上下料和工件送给动作。这种机械手国外称之为是专门为主机服务机械。由主机提供驱动；除极少数外，工作程序一般是固定的。 目前，在国外第一类通用机械手应用的较多，国外称之为机器人。本课题所研究机械手则是属于第三种类机械手。 简史 机械手开始于美国开发研制的。美国联合控制公司于 1958 年研发出了第一台机械手。它的结构是：机体上安装了一个可回转长臂，顶部装有电磁块制作的工件抓取机构，控制系统为演示教形的。 美国 联合 控制的公司在 于 1962 年，根据上述方案，开发机器人的数控示范教学类型。命名为 万能自动）。这组运动系统是仿照坦克炮塔，臂可以俯仰，旋转和缩放。由液压驱动。控制系统是使用鼓作为存储设备。现代 也有很多的操盘一般球面坐标被包的基础上发展起来的。同年，公司 和 并 成立了通用自动公司，是专业生产工业机器人。 美国机械制造公司在 1962 年也研制出了一种叫 机械手。该机械手的中央立柱可以回转。它的升降采用了液压驱动控制系统。虽然两种机械手都出现在六十年代初期，但两者都是国外工业机 械手发展的基础。 为 司和斯坦福大学在美国于 1978 年，麻省理工学院联合开发了为 业机器人。操纵器安装到控制小型电脑。要在装配工作中使用。其定位误差小于 + / - 1 毫米。虽然从早期的 20 世纪 70 年代的德国机械制造行业开始应用的机械手。主要目的是进行焊接，起重，运输设备和材料等工作难度动作上下。 目前，工业机械手中的大部分属于第一代，控制主要依靠人工来进行，目前的努力改进的方向主要是在于提高精度和降低成本两个方面。 现在第二代机械手正在紧锣密鼓地研制中。设有微型 电子计算控制系统。具有可视、可触的能力。甚至还可能具备听和想等智能能力。需要研发安装上各种传感器，并且把感受到的信息反馈到信息终端，使机械手成为有感觉的智能机能。 而第三代机器人都能独立完成作业任务。它的电子计算机和电视设备能保持沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 3 稳定的连接，它也是一个机械手发展成柔性制造系统 柔性制造单元 应用简况 在现代工业生产，机械化和自动化的生产过程中已经成为一个突出重点。而在化工等行业的连续生产自动化过程已经基本解决。但在生产组装加工是不足够的机械和在工业生产过程中的问题。因此，处理卸载过 程自动化机械等问题十分迫切。工业机器人是解决夫人和发展的过程自动化的问题。 根据现有的研究资料统计：美国的技术偏重在于毛坯的生产环节，而日本则偏重于机械加工环节。随着机械手技术的不断发展进步，该应用的对象会不断进行改变。 机械手的作用在于锻造作业中能进一步成为为锻造设备的生产力。进而改善人工操作面临的热、累、险等劳动条件与镜况。 在国内机械手工业和铁路产业的研究中首先要在单机、专机上采用机械手上下料，用于减轻工人的劳动强度和危险度。 而在国外铁路工业中应用机械手却是用于在铁路车轴、轮等大、中批量零件的加工和 生产。并能与机床共同工作组成一个综合性的数控加工机械工作系统。 国外使用机械组件在操纵器的研究成为了焦点，有相机和微型计算机一起 研究，为了准确地确定轴承零件实现镶嵌加载的目标。 发展趋势 工业机械手主要表现在无论数量，品种，还是性能机床加工，铸造，热处理等，以及作用还远远没有它是产业发展的需要。 在国内机械手的主要发展逐步扩大应用范围。注重功能开发铸造 ，机械手的热处理。从而减轻劳动强度，提高了作业的条件。在专业机械工业，也发展相当迅速的机械手的同时。将各种机械手的运动工作 ，如摆动，俯仰，升降，机构如收缩，横 向 和纵向机构，设计成为一个典型的机械。所以，你可以根据不同的要求和不同类型的需求而研制。这可以灵活地组成的工业机器人 的功能。这大大方便了工业过程的设计，如制造和零件更广泛地扩大应用范围。此外正确的方向，减少冲击，提高了速度，以更好地发挥机械手的作用。 此外，在现代研究应侧重于机械手的发展，如伺服，记忆 体 再现。考虑用腹腔镜，通常连接到一个 微型 计算机的机械手，具有触觉，视觉等的智能机械手的性能的感觉。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 4 在国外机械制造业中的应用及各种 机械手。目前主要应用于机床，卧式锻压机上下点焊，喷漆等 。这种机械手可以 根据预先设 定以完成操作任务的程序。此外，国外操纵的发展趋势是注重机械智能性能发展。与感知能力，并正在努力 可以反馈外部环境的变化，并作出相应的改变。如当位置偏差，机械手可以检测并更正。，在视觉和触觉功能。目前已经取得了一定的成绩。 安装机械手与视觉功能是在电视，迷你计算机，如计算机，摄像机和一个距离传感器装置的工作。工作是 像机对象可以转化为视频信号，然后传送到计算机中，计算机分析对象，如类型，大小，位置和颜色，以及指示指令来控制所述操纵器的行动。 触觉功能安装在机械手的触觉反馈控制装置。机械手首先需要手指在工作中找到了工作，并通过安装在手指的内部压力敏感元件的触摸效果，手指后提前去抢占文物。手柄的大小可以操作的敏感元素的手指往里装，可实现全自动控制的握力大小。传感器技术的不断发展，使机器人的运算能力将得到进一步的发展。 但是更重要则是将机械手、单元和柔性制造系统并相结合，进而从能根本改变机械制造系统的人工操作。 械手的组成 机械手主要是由驱动机构、执行机构和控制系统三部分构成。各组成部分的关系如下图 执行机构 (如图 1示 ) 图 1执 行机构 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 5 手部 手部安装在手臂的前端。手臂中镶孔装置中有转动轴轴承，并可以把动作传给手腕，用以作转动、伸屈手腕，开闭合手指的动力。 本课所指的机械手则仅需进行开闭手指的动作。 机械手 手就像一个人的手指，分为无关节，关节固定和关节，三种自由。手指的数量也可以被分为手指，三个和四个手指，大多使用手指的。因为手指能够根据夹持物体的大小装配各种形状和尺寸与卡盘的形状，这样就可以完成基本操作需求。 本课 题 的机械手 使用的是 二指形状。 手臂 手臂则有无关节和有关节手臂之分 本 次 课 题 机械手的手臂 采用的是 无关节臂 手 臂 是引导手指准确把握构件的主要目的，并传输到所需的位置。为了使操作者能够准确地工作，三自由度的手臂都需要小心和精确定位。 本课题所做的机械手是在手臂三个自由度的前伸后退、上升下降、左转右转三个方向定位上都是采用了行程开关，近一步确保了定位的精准度。 机械手的运动是平移运动和旋转分不开的。因此，它主要是在液压马达用的伺服致动器，摆动缸电脉冲马达，和直圆柱体，直流伺服电动机和步进电机等 。 躯干是使手臂、电动源和执行机构能够固定相连接的支架。 驱动机构 驱动机构主要有四种：液压、气压、电动和机械驱动。 这 4 种 驱动 中 属 液压气压使用 最多 ， 能够 占 据 90%以上，而电动、机械驱动 则是 使用的 少之又少 。 主要是通过液压油缸，油泵，阀和燃料箱来实现传输。它是利用油缸，马达齿轮，齿条和实现该臂的线性运动 ;并通过摆动油缸，减速机和电机，油缸，机架，链或齿轮，链轮等。要实现旋转臂运动。液压驱动的高压，产量大，体积小，运动平稳的优点，并且可以无极变速，自动锁定，并且可以在中间位置停止。其缺点是需要配备压力源，该系统是复杂的和成本较高。 由气动驱动元件的气动马达，气动气缸，阀等一般采用采用四到六个大气压，个别的崛起可以达到 8大气压。 它的优点是空气便捷，维护简单，成本低。的缺点是，输出小，体积大。但是，由于大的空气的可压缩性是比较难以实现的停止，控制方法的唯一点，润滑性差，这会导致压力系统的中间位置是容易生锈 。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 6 为了减低停机时产生的冲击力效果，气压系统应装有速度控制或缓冲机构。 电力驱动的产量不多。现在是使用三相感应电动机作为主要动力，以极大的减速比减速，以驱动致动器。直线运动由电机丝杆螺母机构驱动 ;其他用于线性电机。通用机械手正在思考与齿轮箱，直流或交流伺服电机，步进电机等。 电力驱动的优势在于简单的电源，使用简单，维护方便。驱动和控 制系统被用作电源的形式，输出较大。缺点是控制反应速度慢。 机械驱动则只能应在于固定的场地。一般使用凸轮连杆机构实现制定的动作。它的优点在于动作准确可靠，成本低，速度快。缺点是不易调整结构形状。 本课题所研究的机械手则是采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升与下降方面。 控制系统 机械手控制系统的主要因素，包括工作秩序，位置和加速度等 控制系统是根据动作的要求设计的，该数字序列被用于控制。首 先，你需要编写程序，并将其存储。然后根据设定的程序，然后以控制的操纵器的正确操作。 用机械手的意义 随着 科学技术，越来越多的各种机械手和应用的发展。在机械行业，焊接，铸造，铆钉，耐压，抗冲击，热处理，检验，组装，电镀，喷漆，机械加工等工作的类型是真正的应用程序的原因。其他部门，如轻工业，建筑业，重工业，以及在国防工业等已使用 。 在机械工业中，使用机械手的意义可为一下几点： 自动化程度成产过程中的提高 应用机械手可以方便的材料制成，换刀，所述工件和机器组件的加载和卸载的传送诸如自动化的程度，不仅提高了劳动生产率，降低了生产成本。 能够完善 劳动条件，避免 危险 事故 在高温、高压、低温、有灰尘、低压、臭味、噪声、有 放射性或有其他毒性污染等工作场合中，用人为去操作则是很危险的，也无法完美做到。而应用机械手可部分甚至全部代替人安全完成作业，大大解决劳动危险问题。 可以减轻人力劳动强度，更有节奏的生产 应用机械手代替人来进行工作任务，这是直接减少人力投入的一个重要方面，同时应用机械手可以进行连续的无疲劳工作。这是也减少人力投入的另一个方面。因此，在自动化机床的综合加工的自动线上，目前用的几乎都是机械手，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 7 只有极少数的人力。实现了减少人力投入和更准确的控制生产的节拍，使得生产作业的工作进行的更有节奏。 根据上面叙述，在生产生 活中成功有效的应用机械手，是发展机械工业的必然也是一种重要趋势。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体技术方案及系统组成 8 第二章 总体技术方案及系统组成 始数据 负载重量： 10复定位精度： 1由度： 3（ Z 轴的移动， R 轴的平动， 轴的转动） Z： 大臂的升降 R： 大臂的伸缩 ： 腰轴 各轴最大运动速度： Z 轴上下： 200mm/s 轴回转： 30/s R 轴伸缩： 200mm/s 各轴最大运动范围： Z 轴上下： 550 轴回转： 90 R 轴伸缩： 400作要求 机械 手的工艺流程： 机械手初始位 机械手前伸 机械手上升 机械手抓紧物件 机械手后退 机械手前进（小车） 小车停止 机械手左转 90 机械手前伸 机械手松开物件 机械手后退（小车） 机械手下降 机械手右转 90 小车后退 退至初始位 . 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体技术方案及系统组成 9 图 2构简图 统组成 本课机械手系统是由机体，传送机构，动力源和控制装置四部分组成。 主体由汽车和部件，如本体 ;输送机构主要由伸缩臂和把握机构 ;电源是由液压传动和机械传动 ;控制装置主要由自动控制和手动控 制两部分组成。 体技术方案 毕业设计的目的就是要把我们上课所学的分散的知识点综合起来进行灵活运用。 由于机电一体化是目前产业发展的趋势，所以，我的毕业设计的主要研究是“机”，“电”，“流动性”这三个在一起。 “机 ”指机器，机械的主要作用可分为五个部分，分别是和的操盘下，机械手放松，前后机械臂的收缩后，车前进后退，转向操纵的左转右。这五个部分在机器上完成上下的操纵器的运动，在本主题的研究操纵器由电机丝杠螺母机构驱动，以实现该臂向上和向下移动。 滚珠丝杠驱动是放在适量做搓丝之间的摩擦产生的螺丝和螺母深沟球 之间。丝杆驱动沿着轨道线驱动滚带球推进。滚珠丝杠传动与滑动丝杠传动相比，具有以下特点 ： 传动的效率高 滚珠丝杠副的传动效率能达 85%为滑动丝杠副的 3。 运动平稳 它得到的接近恒定滚动摩擦系数，较小的摩擦转矩差异开始工作。有起动时，低速无爬行没有影响。 能源预紧 所述预装可以消除过量配合间隙配合后，可提高接触刚度和传输的准确性。同时增加摩擦扭矩已经比较适中。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体技术方案及系统组成 10 工作的寿命长 滚珠丝杠螺母对摩擦表面具有精度高，硬度高，寿命长和精度稳定。寿命约为 滑动丝 杠副的 4 10 倍以上。 定位和重复定位精度高 由于滚珠丝杠副的摩擦小， 无 爬 行 ，发热小，裂纹。可以通过扩张的预加载预拉伸补偿，因此，可以实现更高的定位，并重复定位精度。 同步性良好 同时可 以使用更多套相同的滚珠丝杠副驱动的同时在相同的多个移动部件。 可以得到更好的同步 性 。 可靠性高 润滑密封装置具有结构简单的优点，维护方便 。 不自锁 用于垂直移动机械手，必须添加 刹车装置 。 经济性差，成本高 由于工件的结构的复杂性，所以价格高的生产成本也高。 经过计算，选择如下： 电动机型号： 率： 杠型号： 作分析 工业机械手的机械机构是指是机械手进行操作、夹持工件及各种运动的机械部件。机械部件主要包括手部，手臂可以前后伸缩部分，手臂可以上下升降部分，腰部可以回转部分以及行走机构和机座。 部 手部： 包括杠杆手指，单向函数型封闭式油缸等，经过工作原理：利用这个对象指的是绑双手紧握油缸动作，通过拉杆连接旋转手指，保持和释放操作。 手臂的前后伸缩部分 手臂的前后伸缩部分是由直线油缸来带动实 现。 当直线油缸工作时机械手通过活塞杆行程的变化而变化，从而完成了手臂的伸缩运动。 手臂的上下升降部分 手臂的上下升降部分则是由电动机、丝杆传动副、立柱等部分组成。 电机的工作，通过联轴器旋转螺杆，但螺母周由径向转动极限螺栓， 螺 母和臂帧影响可以是向上和向下。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 总体技术方案及系统组成 11 腰转部分主要是由转盘和回转油缸两部分组成。 回转油缸进入压力 ，回转油缸 的 回转轴开始 执行 回 转 动作 ，并通过活塞杆的伸缩 来 带动转盘， 就实现了 机械手的左右转动 。 行走机构 行走机构主要是由电动机、齿轮、带轮等 部分组成。 电动机工作 进行时 ，通过 齿轮、带轮的 传动，带动小车的轮子 转动 ， 来实现行走动作沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 回转装置的总体组成及结构设计 12 第三章 回转装置的总体组成及结构设计 回转装置主要是由执行件、传递件及控制系统 三 大部分组成。 执行件 本 次 课设计 应用 回转台与传递件 是 链轮 共同使用 的一个长平键的心轴。 驱动件驱动传递件 链轮传动，链轮通过共用件 通过共享链轮将直接得到主轴旋转运动的部分上的旋转台 ,使它可以旋转 递件 因为 本课题中对机械手的要求 是为间 歇往 返 的回转运动， 所以 要考虑采用回转曲线传动。 回转传动分为带传动、齿轮传动和链传动 这三种类型 。 齿轮传动而高效，工作可靠，结构紧凑，使用寿命长等特点，广泛的转速和功率等，但细节上的制造和安装精度要求较高，且不能缓冲没有没有过载保护装置，在精度低时，噪音过大。由于这一类的操盘旋转精度不高，因此将不予考虑。 链传动有无弹性滑动和打滑的现象。 但稳定的工作，具有准确平均速度比，传动效率高，并且在相同的传输功率的结构的情况下更紧凑，链条张力小，在链轮轴的力作用很小，所以它可用于低速和重载荷的条件下。并与齿轮传动，链传动制造和安装精度要求比较。低链瞬时传动比的主要缺点是不恒定的，行驶稳定性较差，具有冲击和噪音的工 作，很容易磨损后跳跃齿轮，周期性重负载的传输及啮合冲击发生。因此，不适合大负荷变化和快速反向旋转的场合。 皮带传动是一种广泛使用的机械传动。它具有结构简单，生产成本低，传输非常流畅，无润滑，制造和安装精度也不高，噪音小，还是可以缓冲减震，过载保护功能。 同步带传动是一种网状型皮带传动装置。具有 摩擦传动带和齿轮传动装置的特性。具有同时大发送功率，驱动更精确 等，所以是稳定的，可用于高传输精度的工作情况。 控制系统 机械手控制系统的 主要 要素，包括 到达的位置 、 工作进行的顺序 、 各式加速沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 回转装置的总体组成及结构设计 13 度还有运动工作的 时间 等。 控制系统可以根据动作的要求是，要设计一个特定的数字序列被用于控制。这将是第一个写一个程序来存储，然后根据设定的程序，工作来控制机械手。 本课就是采用的电机驱动。 通过齿轮和效用函数的使用轴马达驱动皮带轮传动，实现了车步行运动。 沈阳化 工大学科亚学院学士学位论文 第四章 机械传动方案的设计与计算 14 第四章 机械传动方案的设计与计算 小车的主要组成部分 驱动系统 驱动系 统 是运用 步进电动机带动同步带与带轮驱动小车 沿着轨道 进行的径向往 返 运动。 执行机构 交换工作台输出 方式采取 的是送出的方式，交换工作台的输出 沿着相对 轨道送出。 控制部分 采用 程 控制器来 确保完成 小车 各种状态运动 的控制。 其小车示意图如图 4示 图 4小车示意图 同步带传动方式优缺点 优点 、 比较准确的传动 ，同步带 采用的 是啮合传动， 且 工作时无滑动 稳定。 、 较高的传动效率 ， 最高 效率可达 96%，与 V 带 相比下能 节能 10%以上。 、 平稳传动 ，能 够吸收 振动， 噪音也很小 。 、 可使用的范围非常广泛 ，传动比 最高 能达 10，带轮直径比 V 带小很多，沈阳化 工大学科亚学院学士学位论文 第四章 机械传动方案的设计与计算 15 从而不无需 大的张紧力， 系 统结构最 高速 可 大 到 50m/s ，传递功率 300 、 拥有准确的 传动比 ，耐 磨和耐油 性 较 好，对轴及轴承的压力小， 也可以使用 较小的带轮直径， 采用 较短的中心距和 而 较大 的则 是速比。 、 可以在各式各样的工作环境下稳定工作，无需润滑，易于保养。 缺点 安装要求高。 需要平行 二带轮轴线 。 在与二带轮轴线垂直的平面 同步 运行。带轮中心距 必须严格要求 。安装不当 容易 发生爬齿，干涉，跳齿等现象。 带 和 带轮的 工艺制造 复杂 且繁琐 ， 批量成产会受到成本的影响 。 驱动动力源 步进电动机 的 工作原理是把脉冲信号转变换成 角位移和直线位移 的执行元件， 这也是 一种机械式的脉冲转换器。 脉冲的每一次输出 ，步进电动机就会前进一步， 所以 被称 为 脉冲电动机。步进电动机 三大类 主要有 ：反应式步进电动机、永磁感应式步进电动机 还有 机床磁式步进电动 机。本 次设计 采用 其中的 反应式步进电动机，因为 它的结构较为简单，且在工业上运用的方向也较为广泛 之所以 步进电动机 能 成为现代 控制数学 系统 执行 重要 元件。是因为步进电动机 无论是 在本身 上 还是在性能方面都在 不断的改进与完善 。其优点如下： 可直接实现数字控制。 控制性能好 元件为 无接触式 ， 因为 它没有电刷和转换器， 可以可靠而又平稳的运行 。步进电动机规定 承受的范围 负 载 内，步距值 并 不会受 到 负载大小 影响 ， 电压电源的影响 ，波形及 环境周围温度不断 变换的影响， 抵抗 干扰能力较强， 可以 保持稳定的 转速 运行 。 误差不长期积累。 反应式步进电机相绕组功率的情况下 ,有能力的自我锁定和永磁步进电机也可以保持转矩 。 机械传动方案的设计计算 本 次 设计 所选用了 一级传动， 得知其 传动比为 次 设计计算 是 参照 (下册机械工业出版社出版 )中的第十章 带传动和链传动 第五节 同步 带 与多 契 带传动中的同步带传动章节。 沈阳化 工大学科亚学院学士学位论文 第四章 机械传动方案的设计与计算 16 计数据确定 因 预定设计的 车速为 3km/h， 并且还想 到实际 的 车速有 50%的误差 问题 ， 所以实际 得到 的最高车速 为 h 折算成米 /秒 应为 s V 车 =s 根据 工作上的实际要求所以 取的车轮直径为 130又 因为车速为 s 所以 小 车速 行驶速度 也应等于轮子的切向 行驶 速度 因为 V= 01000 (4V车轮切向速度 V=s d车轮直径 d=130mm n车轮转速 所以经计算得 n=601000V/ d =60100030=184为 驱动轴转数就是等于转轮的转速 所以 n 转驱 n=184 n 转驱 =184为 T=610 n (4 T驱动转矩 T=9驱动轴功率 n驱动轴转速 n=184以经计算得 9 310 =610 P 驱 /184 P 驱 =为 =n 驱 (4n 驱 驱动轴转速 n 驱 =184n 电 电机轴转速 传动比 所以计算得 n 电 =n 电 =84=276 记 n 电 =276于驱动主轴 9 n。米 ,根据所选模型的实际工作需求 130 10 12/80V 电流电压空载