毕业设计（论文）-多工位专用CA18机床机械手的设计（全套图纸三维）.pdf

本科毕业设计(论文) 题目：多工位专用 CA18 机床机械手设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016 年 3 月 I 摘 要：本次毕业设计的题目是多工位专用 CA18 机械手的设计，首先对多工位专 用 CA18 机械手的工况进行分析，此多工位专用机械手完成小臂上下俯仰、大臂正反 向回转、行走装置进退三个自由度，以及手爪的开启和闭合等动作，然后给出该多工 位专用 CA18 机械手的液压系统的电磁元件动作循序表和液压系统原理图。 本械手由大臂结构， 小臂、 旋转结构和驱动机构组成。 该设计能实现三个自由度， 分别为手爪的开合，旋转，小臂的上下摆动以及大臂的旋转等等功能。 关键词：多工位专用 CA18 机械手,液压系统,自由度,功能 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II II Abstract：This graduation project mainly had the CA18 control engine bed and the programming introduction, the ear components tech nological analysis craft parameter choice cutting tool choice, the components procedure manual establishment, the procedure simulation, the modelling and the entity simulation processing finally has made the design summary,the acknowledgment language, the reference tabulation and the appendix.Article primary coverage for components craft analysis. This components manual programming, but also has to make engineers modelling and the entity simulation processing.Used the circular arc interpolation instruction in the components manual programming; drill hole; M98 transfer subroutine instruction. Key words: auto- focus，Industrial robot ,degrees of freedom ,actuating mechanism. fucation III 目录目录 摘要 . I Abstract . II 第一章 绪论 . 1 1.1 本课题研究的内容 . 1 1.2 国内外发展状况 . 2 1.3 机械手的组成和分类 . 4 1.4 液压传动的基础知识 . 6 第二章 多工位专用 CA18 机床机械手的设计方案 . 8 2.1 多工位专用 CA18 机床机械手的总体方案图 . 9 2.2 多工位专用 CA18 机床机械手的工作原理 . 10 第三章 多工位专用 CA18 机床机械手结构的设计 . 11 3.1 夹持式手部结构 . 12 3.1.1 手指的形状和分类 . 13 3.1.2 设计时考虑的几个问题 . 14 3.1.3 手部夹紧液压缸的设计 . 14 3.2 液压缸驱动力矩的计算 . 16 3.3 液压缸驱动力矩的计算校核 . 17 3.4 电机的选型计算 . 18 第四章 多工位专用 CA18 机床机械手中关键零部件的强度计算与校核 . 23 4.1 齿轮的强度计算与校核 . 24 4.2 轴的强度计算与校核 . 25 第五章 多工位专用 CA18 机床机械手液压系统的设计 . 26 5.1 液压系统原理图的确定 . 27 5.2 电磁元件动作循序表的确定 . 29 总结 . 30 致谢 . 31 参考文献 . 32 1 第一章 绪论 工业机械手技术和产品强度的可靠性得到了增强，有望应用于教学，免费的产品系 统和一些新的领域。 只有我们创建的模式可十分完美地与网络技术结合在一起，才能建立一个满是生机 的社会环境，帮助型机械手也才能服务大众的各类活动。如果多个应用程序可以为我们 创造的，他们提供快速，安全的服务，满足他们的需求，将是非常愉快的。所以，我们 应该抓紧实现建设这样一个好的平台。 此外，因为教育是人才的培养，社会和工业的各个领域也要由它来服务。教育以及 教育系统以机械手为目标的不仅得提高应付难处的能力；他们也喜欢传统的技术，在不 同的方向、在合作领域，但关键是要把机械手技术对社会和高级人才使用。对于很多特 殊地方，像危险性很大或我们难以到达的，比如拆除炸弹，未知探测等相应领域，对以 上危险状况深入探寻通常需要机械手来实现。微小型步行机械手是机械手的一个重要分 支，步行机械手与超过六英尺，八条腿的机械手相比，由于承载能力强，稳定性好，具 有结构简单的优点，所以，全球大批研究者，开始普遍重视它。 1）实现的潜力 2010 年，国家各部委进行详细的调查和论证后认为：智能机械手这个大产业在接下 来的几十年内产值和市场占有率都会是井喷式的。 在 2013 七月，在测量市场大小的根本上行使 2010 之“机械手产业的市场趋势考查”后 续。情况即中国市场正在急剧膨胀，然后韩国，日本和德国都在拼命瓜分市场。 2）工业机械手的定义和需求 在日本，工业机械手从开始普及到现在已然 30 年。工业机械手对全球制造业发展提 供了很多的帮助，像战胜了困难的，污浊的，无法掌握的应用情况，供应了优秀的产品 品质，补充了贫乏的现场人力。 能理解，在将来数年，由于老龄化加剧，现场人力数目 缩小，会发生很多的用人贫乏。因此，产业机械手的希冀变得更多。产业机械手在全新 范畴的施行（像食物，药剂以及消费物的研发，建设以及制造范围）亦然有很好的远景。 特别是在医学范畴，试剂以及样品分析前处理，可能获得类似于高度精准的技术实验数 据。人力也能够防止于在危急境况下作业，如病毒和细菌。 2 另一面来说，怎么去教依旧是产业机械手的很大问题。利用口令进行示范，必须锻炼的 非常好，方能娴熟的操纵各式各样产业机械手。在当下的机械手体系里，多臂互相配合 链接操纵的境况下，操纵要用去巨额的工夫。早前的机械手体系愈来愈艰巨，是让教授 更易学的一个大难点。在将来的时间里边，达成不必讲授成了终极的目的。更由于这样， 智能的机械手会成为不可或缺的。我们需求各式各类的研发成效，联合科研院所的协助。 3）机械手在社会中的定义和需要 由于全球都迈进了衰老型社会，想让老弱病残幼在存活和环境容纳中获得援手。估 计机械手会给以充分的反馈，好比讯号的供应以及撑持，帮助那些居家讨生活的人，向 组建社团给以帮助，缩小休养之包袱，给身体功能施以帮助，以及增加商业设施。这会 能使得老人以及残疾人觉得就是貌似孩子们、孙子们和他们呆在一块儿似的。历经实践， 这是愈来愈明朗，在以后，服务型机械手的成长会加快环境容纳度，我们会使得延续康 健的时期愈来愈长，用自帮自助的存在方法，有目的地工作和参与社会。所以有，它可 以变成构建更好环境以及衰老境况乃至世界上生长的能量。 B）机械手服务平台 如果我们必须领会服务机械手体系的运作方法，就得懂得实际情况、顾客还有产品 中的悬殊，包括领导大批机械手还给以帮助。不只是增添了很多额外花费，以及能否赚 钱的疑惑。诚然我们可以建造出来服务机械手体系，若是服务的回报无法回本更无盈利， 就更不能扩大利用了。假如一个多服务系统机械手可以建造出来，可给他人用的崭新的 帮助方式已初露锋芒，制造者才敢去想走到了这一步，得到的回报能否顺利地抵消甚至 超出用去的本金。所以，现在极大的障碍是创造出一个体系，这体系会渗透进帮助型机 械手的发展范畴，也更容易渗透进 IT 行业。 4）机械手在教育中的定义和需求 C）机械手在教育中的需求 在日本，那样的向来肩负着本国对外竞争力的研发科技、生产制造人员却是在急剧 锐减，现在，他们加快应对着居民衰老化，真正境况是，依托相应调研报告，眼下的事 实却是，日本群众用在高端科技的精力以及会意程度非常明显的愈来愈少了。即使如此， 机械手和机械手应用工程课堂展示教学也收获了重视，是一种很好的锻炼制造员工以及 淡化对科学害怕的技术措施。机械手活动比赛被承办在各式各样的地区，传统刊物也录 用了兴趣者们的作品，还有机械手知识亦然在人民里边传播开来。电机把持，传感器科 3 学和计算机应用，机构零部件和别的技术归纳在一块，是为机械手技术。于是，途径 PBL 源自困难的进修以及同等的要领，激发了察觉麻烦的本领以及处理的技巧，相当顺 应思维培养的组合，其也可增强优化多组件科技以及提升归纳体系的优点。要实现此方 针，不妨面向基础教育的同学达成科学培养，使培养方式和手段得以普遍使用，还有方 针即是开始于小学和初中止于科技培养部门工程师。 D)机械手在教育中的挑战 说起机械手培养的要求，如此 3 种方向在未来数年会当作机械手培养的中心。首先 是对各行各业的外部人力的教导。比方说，各个社区来负责践诺开放向青少年的机械手 培养行径。全体地区的互动方式中都有他们的身影，比如地方广电局以及私人单位的加 入。 然后就是达成社会机械手培养观念的引导。第五科技根本设计的种种资料已然赞同 社会达成了技能的看法。 末了一点，是关于重用高素质的人力。2005 年，日本的几个部委在定期工作资料中 早就说明，他的高管以及技能人力的减少源自于本国的群众衰老在加剧。他呼吁必须善 加利用那种高级人才，不要过于限制他们的岁数以及保持工作场所。这成为一个极度首 要的困难，对校企培养来讲。真正尊重知识人材是处理此困难的一个绝佳思维，针对日 本眼下难处来讲。我们应该建造渠道，传播知识人材得到的技巧、技能和经历的给接下 来的工程师。机械手的培养愈加发展，熟练掌握每种能力的工程师已然能够有所担当， 接下来具备雄厚履历的知识人材操作起来也是十分顺手了。从上面的话，机械手的应用 情况中的大量看法被归纳出来，计议了产业机械手的释义以及用途，还有机械手进行培 养用处，给人类带来了巨大好处。共同的希冀是让机械手变成如此般用途的焦点，稳定 性很好，物美价廉，还可把感应器与移动电话接洽为一，普遍增加机械手的服务率，如 此方能使老弱病残幼的生存容易实现医疗，权利福利得到完整保证，灾害亏损减到最少。 由于产业机械手知识的能力教育和传授技巧是拿去交给很多熟能生巧的工人，还有 品种众多的智能化机械手，所以要强调可靠地，并乐意与别人沟通的机械手技能协作。 接下来，还得寻求掌控接口技能以及平台机械手服务打造服务型机械手，能让其巧妙贴 切的服务大众，完成运输以及系统 IT 的服务成长化。 机械手培养的效力可使大众的求知欲以及发展性得到加强。所以必须得整合可靠地 技能，激励所有年龄段人的培养，平时实践中的经历、事件加入、爱好趣味以及文明发 4 展。要想提升机械手研究和建造的速度，就得冲出那些很能磨练人的职责障碍，一定会 更好的服务大众。 1.1 本课题研究的内容本课题研究的内容 本次设计的题目是多工位专用 CA18 机械手的设计，本次设计的多工位专用 CA18 机 械手的主要内容为： （1）对多工位专用机械手的工况进行分析。 （2）实现多工位专用机械手完成小臂上下俯仰、大臂正反向回转、行走装置进退三个自由 度，以及手爪的开启和闭合等动作要求。 （3）给出液压系统的电磁元件动作循序表和液压系统原理图。 1.2 国内外发展状况国内外发展状况 在日本，工业机械手从开始普及到现在已然 30 年。工业机械手对全球制造业发展提供了很 多的帮助，像战胜了困难的，污浊的，无法掌握的应用情况，供应了优秀的产品品质，补充了贫 乏的现场人力。能理解，在将来数年，由于老龄化加剧，现场人力数目缩小，会发生很多的用人 贫乏。因此，产业机械手的希冀变得更多。产业机械手在全新范畴的施行（像食物，药剂以及消 费物的研发，建设以及制造范围）亦然有很好的远景。特别是在医学范畴，试剂以及样品分析前 处理，可能获得类似于高度精准的技术实验数据。人力也能够防止于在危急境况下作业，如病毒 和细菌。 另一面来说，怎么去教依旧是产业机械手的很大问题。利用口令进行示范，必须锻炼的非常 好，方能娴熟的操纵各式各样产业机械手。在当下的机械手体系里，多臂互相配合链接操纵的境 况下，操纵要用去巨额的工夫。早前的机械手体系愈来愈艰巨，是让教授更易学的一个大难点。 在将来的时间里边，达成不必讲授成了终极的目的。更由于这样，智能的机械手会成为不可或缺 的。我们需求各式各类的研发成效，联合科研院所的协助。 由于全球都迈进了衰老型社会，想让老弱病残幼在存活和环境容纳中获得援手。估计机械手 会给以充分的反馈， 好比讯号的供应以及撑持， 帮助那些居家讨生活的人， 向组建社团给以帮助， 缩小休养之包袱，给身体功能施以帮助，以及增加商业设施。这会能使得老人以及残疾人觉得就 是貌似孩子们、孙子们和他们呆在一块儿似的。历经实践，这是愈来愈明朗，在以后，服务型机 械手的成长会加快环境容纳度，我们会使得延续康健的时期愈来愈长，用自帮自助的存在方法， 有目的地工作和参与社会。所以有，它可以变成构建更好环境以及衰老境况乃至世界上生长的能 5 量。 如果我们必须领会服务机械手体系的运作方法， 就得懂得实际情况、 顾客还有产品中的悬殊， 包括领导大批机械手还给以帮助。不只是增添了很多额外花费，以及能否赚钱的疑惑。诚然我们 可以建造出来服务机械手体系，若是服务的回报无法回本更无盈利，就更不能扩大利用了。假如 一个多服务系统机械手可以建造出来，可给他人用的崭新的帮助方式已初露锋芒，制造者才敢去 想走到了这一步，得到的回报能否顺利地抵消甚至超出用去的本金。所以，现在极大的障碍是创 造出一个体系，这体系会渗透进帮助型机械手的发展范畴，也更容易渗透进 IT 行业。 在日本，那样的向来肩负着本国对外竞争力的研发科技、生产制造人员却是在急剧锐减， 现在，他们加快应对着居民衰老化，真正境况是，依托相应调研报告，眼下的事实却是，日本群 众用在高端科技的精力以及会意程度非常明显的愈来愈少了。即使如此，机械手和机械手应用工 程课堂展示教学也收获了重视，是一种很好的锻炼制造员工以及淡化对科学害怕的技术措施。机 械手活动比赛被承办在各式各样的地区，传统刊物也录用了兴趣者们的作品，还有机械手知识亦 然在人民里边传播开来。 电机把持， 传感器科学和计算机应用， 机构零部件和别的技术归纳在一块， 是为机械手技术。 于是，途径 PBL源自困难的进修以及同等的要领，激发了察觉麻烦的本领以及处理的技巧， 相当顺应思维培养的组合， 其也可增强优化多组件科技以及提升归纳体系的优点。 要实现此方针， 不妨面向基础教育的同学达成科学培养，使培养方式和手段得以普遍使用，还有方针即是开始于 小学和初中止于科技培养部门工程师。 何人最先取得此项专利已无可知晓，只了解到外国科学家在十九世纪末建造出了一部类似于 骡马， 整体部分是用齿轮以及连接杆件机构组装， 人可以骑在上面用脚蹬踏板推动运行的机械手， 但是却没有做出实物来加以佐证.20 世纪初又有人运用齿轮以及连接杆件体系制造出类似的机械 手，然而相关资料中并没有找到对这个作品的介绍，所以那个时候有关机械手的研究还仅能思索 腿的组成以及运动起来的行程路径。 20 世纪中期 Shigley 已然放进步态研究的思维制造出来在每 一条腿上都用成组的连接杆件体系拼装而且安装两个摇杆体系结构以操纵机械手的步伐轨迹，已 然加入步态设计的思路。同期，又有两位发明家麦吉以及弗兰科创作了首部彻底用计算机操纵的 行走机械手。 接下来几年有关此机器的设计被充分的融入了运行操纵理论。 1979 年席罗思在行进 机械手里加入了操纵水平行走的仪器， 同样在腿上加入了保持和校对偏向的装置。 20 世纪末布朗、 罗布特以及莎普恩斯研究了加入了液压部件和直流电机的相应机械手。这都意味着人类对四杆动 力体系的认识已从简单的考虑迈入了整体操纵、计算机和高新科技的相互融汇贯通的康庄大道。 6 1.3 机械手的组成和分类机械手的组成和分类 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间 的关系如方框图 1 所示。 图 1 机械手组成方框图 (一)执行机构 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 1、手部 即与物件接触的部件，这是多工位专用 CA18 机械手的核心部件之一，手部结构设计的好与 坏与多工位专用 CA18 机械手的功用性能的好坏有直接的关系。 2、手腕 起到连接手部和手臂部分的组件就是手腕，常规的手腕有多种形式，视具体情况而定。 1.4 液压传动的基础知识液压传动的基础知识 广泛的液压工程和多方位的服务领域都需要液压系统的支持，在各行各业，特别是工程机械 领域，液压缸的使用非常广泛，几乎无处不在。传统的液压传动形式已经不能够满足当今越来越 快的工业脚步的进展，迫切需要液压系统进行更新换代处理，从而来满足当今社会液压工业发展 的需要。总之，现代液压工程有五个业务领域：能源液压的开发和交付，用于生产各种产品的液 压开发和交付，在各种液压服务的开发和交付，以及家庭和个人生活中的应用提供了各种液压的 发展，液压臂的开发和交付。水利工程的理论基础的建立和发展。例如，在工程力学、流体动力 7 学流体和压力的研究； 金属和非金属材料性能的研究， 材料科学与工程中的应用； 热生成热力学， 传导和开关；各种液压部件的研究有不同的功能，工作原理，结构，和液压原理和液压零件的科 学设计计算；研究金属和非金属成型和金属切削加工技术和非技术等。研究，并开发新的液压产 品，不断改进现有产品和生产新一代液压产品来满足当前和未来的需求设计。液压产品包括：规 划和实施生产设施；生产调度生产计划的发展和实施的准备；制造工艺；设计和制造工具，模具 和材料定额；确定工作定额；组织加工，装配，测试和包装运输；产品质量的有效控制。液压机 制造企业的经营管理。液压系统的液压部件通常是由许多独特的形状组合，精密零件的加工工艺 复杂的产品。一个单件、小批量的生产量，而且在批量，大批量生产，直到。销售目标在所有行 业和个人，家庭。还卖的社会经济条件影响下，可能会出现大的波动。因此，液压元件制造企业 的管理和经营特别复杂，和生产管理的研究，规划和管理等企业都开始在液压行业。液压产品的 应用。这包括选择，排序，检查，安装，调整，操作，维护，修理和用于各种工业和成套液压设 备的液压改造，液压产品保证长期使用的可靠性和经济。液压产品的应用。这包括选择，排序， 检查，安装，调整，操作，维护，修理和改造各种工业用液压及成套液压设备，液压产品，保证 长期使用的可靠性和经济性。 第二章 多工位专用 CA18 机床机械手的设计方案 2.1 多工位专用多工位专用 CA18 机械手的总体方案图机械手的总体方案图 本械手由大臂结构，小臂、旋转结构和驱动机构组成。该设计能实现三个自由度，分别为手 爪的开合，旋转，小臂的上下摆动以及大臂的旋转等等功能。当需要夹持的工件是固态物体的时 候，手部应该设计成开合型的，这样就可以直接通过汽缸实现工件的夹紧与松开了。本次设计的 多工位专用 CA18 机械手的总体方案图如下图 2 所示： 8 图 2 机械手总体方案图 2.2 多工位专用多工位专用 CA18 机床机械手的工作原理机床机械手的工作原理 本次设计的多工位专用 CA18 机床机械手主要由大臂结构，小臂、旋转结构和驱动机构以及 直线导杆等等组成。该设计能实现三个自由度，分别为手爪的开合，旋转，小臂的上下摆动以及 大臂的旋转等等功能。当需要加持料到机床里面的时候，伺服电机驱动滚珠丝杆螺母副动作，从 而实现底座的移动，然后由液压缸驱动机械手的大臂、小臂动作，手部的夹爪夹住工件放到指定 的位置，然后多工位专用完成后，伺服电机反转，带动整个机械手后退，液压缸驱动机械手的大 9 臂、小臂动作，如此循环。 第三章 多工位专用 CA18 机床机械手结构的设计 3.1 夹持式手部结构夹持式手部结构 夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆 式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。 3.1.1 手指的形状和分类手指的形状和分类 夹持式是最常见的一种，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回 转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指;同理。 3.1.2 设计时考虑的几个问题设计时考虑的几个问题 (一)具有足够的握力(即夹紧力) (二)手指间应具有一定的开闭角 (三)保证工件准确定位 为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手 指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。 (四)具有足够的强度和刚度 (五)考虑被抓取对象的要求 3.1.3 手部夹紧液压缸的设计手部夹紧液压缸的设计 1、手部驱动力计算 本次设计的机械手夹持器结构原理如图3所示： 10 图3手部 其工件重量G=5公斤， V形手指的角度 o 1202= ， mmRmmb24120= ,摩擦系数为 10 . 0 =f 其驱动力为: R b p 2 = N 握力计算公式: )(5 . 0 =tgN )(25 )42560(55 . 0 N tg = = oo 所以 R b p 2 = N )(245 N= 11 (3)实际驱动力: 21K K pp 实际 I,因为传力机构为齿轮齿条传动，故取 94 . 0 = ，并取 5 . 1 1 =K 。若被抓取工件的最大加 速度取 ga3= 时，则: 41 2 =+= g a K 所以 )(1563 94 . 0 45 . 1 245Np= = 实际 2、液压缸的直径 本液压缸属于单向作用液压缸。其公式为: zt FF PD F= 4 2 1 式中: 1 F - 活塞杆上的推力，N t F - 弹簧反作用力，N z F - 液压缸工作时的总阻力，N P- 液压缸工作压力，Pa 弹簧反作用按下式计算: )1 (sGF ft += nD Gd Gf 3 1 4 1 = Gf = nD Gd 3 1 4 1 8 式中: f G - 弹簧刚度，N/m 1- 弹簧预压缩量，m s- 活塞行程，m 1 d - 弹簧钢丝直径，m 12 1 D - 弹簧平均直径，. n- 弹簧有效圈数. G- 弹簧材料剪切模量，一般取PaG 9 10 4 . 79= 则: t F pD F= 4 2 1 液压缸的直径: p FtF D )(4 1 + = 代入有关数据，可得 = f G nD Gd 3 1 4 1 8 = 4 33 39 15)1030(8 )105 . 3(10 4 . 79 )/(46.3677mN= )1 (sGF ft += )( 6 . 220 106046.3677 3 N= = 所以: =D pn FtF )1(4+ = 6 105 . 0 ) 6 . 220490(4 + )(23.65mm= 查有关手册圆整，得 mmD65= 由 3 . 02 . 0/=Dd ,可得活塞杆直径: mmDd 5 . 1913)3 . 02 . 0(= )4/( 2 1 dF 有: 5 . 0 )/14(Fd 其中， MPa120= ， NF750 1 = 则: 5 . 0 )120/4904(d 13 1828. 2= 满足实际设计要求。 3,缸筒壁厚的设计 2/ p DP= 式中:6- 缸筒壁厚，mm D- 液压缸内径，mm p P - 实验压力，取 PPp5 . 1= , Pa 材料为:ZL3,=3MPa 代入己知数据，则壁厚为: 2/ p DP= )(5 . 6 )1032/(10665 65 mm= = 取 mm5 . 7= ，则缸筒外径为: )(8025 . 765 1 mmD=+= 3.2 液压缸驱动力矩的计算液压缸驱动力矩的计算 单叶气缸的压力P驱动力矩M的关系为: 2 )( 22 rRpb M = , 或 )( 2 22 rRb M p = 14 3.3 液压缸驱动力矩的计算校核液压缸驱动力矩的计算校核 1.尺寸设计 气缸长度 mmb100= ,气缸内径 1 D =96mm,半径 mmR48= ,轴径 mmD26 2 = 2 D =26mm, 半径 mmR13= ,气缸运行角速度= s/90o ，加速度时间 t =0.1s, 压强 MPaP4 . 0= , 则力矩 2 )( 22 rRpb M = ).( 6 . 32 2 )026 . 0 048 . 0 ( 1 . 0104 . 0 226 mN= = 2.尺寸校核 1测定参与手腕转动的部件的质量 kgm10 1 = ,分析部件的质量分布情况， 质量密度等效分布在一个半径 mmr50= 的圆盘上，那么转动惯量： 2 2 1r m J = 15 2 05 . 0 10 2 = 0125. 0= （ 2 .mkg ） 已知整个工件的重量为5千克，5,质量分布于长 mml100= 的棒料上，那么转动惯量 ).(0042 . 0 12 1 . 05 12 2 2 2 mkg ml Jc = = = 。 假如工件中心与转动轴线不重合，对于长 mml100= 的棒料来说，最大偏心距 mme50 1 = ，其转动惯量为: ).(0167 . 0 05 . 0 50042 . 0 2 2 2 11 mkg emJJ c = += += 惯 M t JJ += )( 1 ).( 3 . 26 1 . 0 90 )0167 . 0 0125 . 0 ( mN= += 2、与转动轴线重合， 0 1 =e ，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线 mme50 3 = ,则 = 偏 M 11e G + 33e G ).(5 . 2 05 . 0 10501010 mN= += 3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为 摩 M 摩 M = )( 2 12 dRdR f BA + = )03 . 0 15002 . 0 300( 2 01 . 0 + = ).(05 . 0 mN 16 4、在此处估计 封 M 为 摩 M 的3倍， 封 M =3 摩 M = 05. 03 = ).(15 . 0 mN 封摩偏惯驱 MMMMM+= = 15. 005. 05 . 23 .26+ = ).(29mN MM 驱 设计尺寸符合使用要求，安全。 3.4 电机的选型计算电机的选型计算 已知整个机械手夹持器的总重量 50KG,其他重量 150KG，我们取总重量为 200Kg，移动速度为 12r/min。即： mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 17 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 3.负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用电机型号为 160BL-A，此电机厂家为机电产品。160BL-A 型号 电机的特性曲线以及参数表如下： 18 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为 160BL-4030H1-LK-B，电机 额定功率为 0.2KW，额定转矩为 7.62N.m，最大转矩为 9N.m，额定转速为 3000r/min。 第四章 多工位专用 CA18 机械手中关键零部件的强度计算与校 4.1 齿轮的强度计算与校核齿轮的强度计算与校核 由于机械手夹持器的主动齿轮和从动齿轮材料均选用 45,调质处理。 查得： MPa MPa FF HH 350 1170 2lim1lim 2lim1lim = = 则： 8 1 8 21 6060*1*520*(5*300*12)5.616*10 /2.7216*10 Nant NNi = = 查机械设计基础图，得： 98 . 0 ,92 . 0 03 . 1 ,96 . 0 21 21 = = NN NN YY ZZ (1)验算齿面接触疲劳强度 19 载荷系数，取 K=1.5 查得：MPaZZZ EH 8 . 189,88 . 0 , 5 . 2= 接触应力为： 2 3 2 21 2 1.5 5.5647 103.06 189.8 2.5 0.88172.079 24 782.06 HEH KT u Z Z Z bdu MPa + = = MPa S Z MPa S Z H NH H H NH H 08.964 25 . 1 03 . 1 1170 56.898 25 . 1 96 . 0 1170 min 22lim 2 min 11lim 1 = = = = (2)验算齿根弯曲疲劳强度 取 K=1.5 查表： 68 . 1 ,56 . 1 46 . 2 ,68 . 2 21 21 = = sasa FaFa YY YY 许用弯曲应力： min lim F NF F