机械手结构的总体方案设计(有全套图纸）.doc

全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 摘 要 随着机器人在各个领域应用的日益广泛 许多场合要求机器人具有力控制的能力 此次设计是针对回转壳体内自动粘贴胶片的任务 设计一个 3 DOF 平面关节型机械 手 包括 1 个移动关节 2 个转动关节和末端执行机构 配合壳体驱动系统来实现此 任务 在机械手工作过程中 通过伺服电机带动丝杠转动 从而来完成机械手水平方 向的移动 旋转关节 1 通过链传动来完成平面内的旋转动作 旋转关节 2 直接在伺服 电机的驱动下完成平面内的旋转动作 这样机械手可以伸入口径较小的回转壳体内完 成粘贴胶片的任务 本次设计工作首先对机械手进行了运动学分析 包括运动学方程的建立 运动学 方程的正问题 逆问题及其解 设计内容包括机械手的移动关节 旋转关节的结构设 计 传动部分的设计等 其中 重点是对伺服进给系统的设计 包括工作台的设计 丝杠的设计 直线导轨 伺服电机和减速器的选取等 最后对系统中主要部件的刚度 强度等性能参数进行了计算与校核 关键词 机械手 自由度 运动学分析 伺服电机 直角减速器 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 Abstract With the increasing application of robot in various industrial fields it is requested that robot has thance parameters Keywords Robot manipulator Freedom Kinematics analysis Servo motor Right angle reducer 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 目 录 1 引言 3 1 1 课题背景和意义 3 1 2 国内外研究现状 错误 未定义书签 错误 未定义书签 1 3 工业机械手的用途 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 机械手结构的总体方案设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 1 课题的主要内容 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 2 课题的研究方案 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 3 机械手结构的总体设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 3 1 主要技术指标设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 3 2 机械手的结构设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 机械手运动学分析 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 1 机械手运动学方程的建立 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 2 运动学方程的正解 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 3 运动学方程的逆解 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 传动装置的设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 1 伺服电机及减速器的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 1 1 机电领域中伺服电机的选择原则 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 1 2 旋转关节驱动电机及减速器的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 2 链轮的设计及链条的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 2 1 滚子链传动的设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 2 2 链轮的设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 2 3 滚子链的静强度计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 2 4 链传动的张紧 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 2 5 链传动的润滑 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 轴的设计与验算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 1 轴的结构设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 5 1 1 选择轴的材料 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 1 2 初步估计轴径 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 2 轴的校核 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 轴上零件的选择与计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 1 键的选择与键联接强度校核 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 1 1 大臂末端电机轴上键的选择与校核 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 1 2 轴上矩形花键的选择与校核 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 1 3 小臂电机轴上键的选择与校核 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 2 滚动轴承的验算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 2 1 确定轴承的承载能力 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 2 2 计算当量动载荷 错误 未定义书签 错误 未定义书签 6 2 3 校核轴承寿命 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 伺服进给系统的设计与计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 1 滚珠丝杠的设计 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 1 1 材料的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 1 2 耐磨性计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 1 3 螺杆的强度计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 1 4 螺杆的稳定性计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 2 丝杠副的选择计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 2 1 螺母的疲劳寿命计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 2 2 螺母螺纹牙的强度计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 2 3 螺母凸缘的强度计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 3 丝杠驱动电机的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 4 机械导轨的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 5 联轴器的选择与计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 5 1 选择联轴器的类型 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 5 2 联轴器的主要参数 错误 未定义书签 错误 未定义书签 7 5 3 联轴器的计算扭矩 错误 未定义书签 错误 未定义书签 结论 3 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 致谢 3 参考文献 3 附录 A 错误 未定义书签 错误 未定义书签 附录 B 错误 未定义书签 错误 未定义书签 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 1 引言 1 1 课题背景和意义 机器人技术 应该说是一个伴随着科学技术的进步而发展起来的一项综合性的 成果 同 图 7 3 联轴器的三维视图 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 结论 本文是针对回转壳体内自动粘贴胶片的任务 设计的一个 3 DOF 平面关 节型机械手 包括 1 个移动关节 2 个转动关节和末端执行机构 由于回转壳 体口径较小 设计时要重点考虑到机械手的运动范围和如何避免对壳体与胶片 的磨损 具体设计内容包括 1 对 3 DOF 平面机械手进行运动学分析 包括运动学方程的建立 运动 学方程的正问题 逆问题及其解 通过运动学的分析 确定了机器人末端执行 器对于参考坐标系的位置和姿态 2 对机械手的传动部分进行合理设计 其中链传动能够保证小臂的旋转能 够达到精确的位置 此种传动方式可以使伺服驱动部分置于工作平台末端 使 机械手能够伸入开口较小的回转壳体内 完成胶片的粘贴任务 3 伺服进给系统的设计 包括工作台的设计 滚珠丝杠和丝杠副的设计 直线导轨 伺服电机和减速器的选取等 伺服电机与滚珠丝杠的伺服进给方式 能够保证机械手较高的位置精度 4 对设计的机构进行校核计算 使系统中的部件满足强度和刚度要求 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 致谢 四年本科阶段的学习马上就要结束了 将近四个月的毕业设计使我能够把 自己所学到的知识加以运用 并且从中学到了很多书本上学不到的东西 这对 我今后的学习与工作有着很大的指导意义 此次设计是在王磊老师的悉心指导下完成的 在资料的收集 运动学分析 机构的设计 图纸的绘制以及说明书的编写过程中 王老师的精心指导 严格 要求 给予了我很大的帮助 他严谨的治学态度与求真的精神鼓舞着我 使我 受益匪浅 在此特向王磊老师致以衷心的感谢 同时 感谢母校沈阳理工大学 能够给予我这样一个难得的学习机会 最后 感谢教过我的所有老师以及帮助过我的所有同学和朋友 李翔 2007 年 6 月 26 日 全套设计联系 QQ1074765680 全套设计联系 QQ1074765680 参考文献 1 蔡春源 宋纯智 曹太文 新编机械设计手册 M 辽宁 科学技术出版社 1993 7 2 徐浩 邱宣怀 蔡春源 汪恺 余俊 机械设计手册 M 北京 机械工业出 版社 1991 3 孟庆鑫 王晓东 机器人技术基础 M 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 2006 9 4 潘沛霖 吴伟光 机器人挠性手臂结构与设计 J 哈尔滨工业大学学报 1991 12 3 167 173 5 张铁 谢存禧主编 机器人学 华南理工大学出版社 M 2001 9 6 吴广玉 姜复兴主编 机器人工程导论 M 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 1988 7 崔正昀主编 机械设计基础 M 天津 天津大学出版社 2000 8 谈欣柏主编 大学物理 M 天津 天津大学出版社 2000 9 成大先主编 机械设计手册 M 北京 化学工业出版社 2005 76 84 99 141 157 160 10 加腾一郎主编 机械手图册 M 上海 上海科学技术出版社 1979 11 蔡自兴主编 机器人学 M 北京 清华大学出版社 2000 12 费仁元 张慧慧主编 机器人机械设计和分析 J 哈尔滨工业大学学报 1991 9 3 164 170 13 HYUN J H Optimization of feedback gains for a hydraulic servo system by genetic algorithms J Proceedings of Mechan Engineers Part Journal