基于单片微机控制的机械手设计

基于单片微机控制的机械手设计（机械结构）

摘要在工业生产中，机械手系统有着广泛的应用，如工件转移、工件装配、加工中心刀库换刀等，作为一种相对较新的机电一体化设备，它正开始改变现代化工业面貌。本设计为三自由度圆柱坐标型工业机械手，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。本机械手使用气动夹紧装置，两直线方向的运动由两对丝杠螺母机构完成，通过步进电机驱动，一个旋转方向的运动也由步进电机驱动,因为使用单片机可以较容易地控制步进电机。在控制器的作用下，机械手执行将工件从一个位置拿到另一个位置这一动作。本机械手系统具有较大的柔性：控制方面，因机械手可以较容易地与PC机通信；上位机程序通过VB语言编写，可以通过改写上位机程序，比如增加可以调用的子程序、数据库等，使机械手实现更加强大地功能；机械结构方面，本机械手的末端执行机构可以更换，可以通过更换末端执行机构使机械手完成不同的任务。本文的主要内容包括：机械手总体结构方案的选型、机械手的动力学参数计算、机械手的运动学设计、运动部件的设计与校核、结构设计等。本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。关键词：机械手自由度结构目录摘要…………………………Ⅰ目录…………………………Ⅱ第一章前言 1第二章机械手总体结构的确定 42.1机械手自由度的确定 42.2工作空间和额定负载的确定 42.3确定分辨率、重复性 42.4机械手结构形式的确定 5第三章动力学参数计算 73.1末端夹持系统的设计 73.1.1手爪夹持装置的机构选型 73.1.2夹持气缸的选用 83.2水平运动机构动力学参数计算 103.2.1螺纹传动的强度设计与校核 103.2.2水平运动步进电机的选择 123.3竖直运动机构力学参数计算 133.3.1螺纹传动的强度设计与校核 133.3.2竖直运动步进电机的选型 143.4转盘运动机构动力学参数计算 15第四章运动学设计 184.1手爪部件及水平运动部件的设计 184.1.1手爪部件的设计与校核 184.1.2水平运动部件的设计与校核 194.2竖直运动部件的设计 23第五章传动部件的设计 255.1传动轴的设计与校核 255.1.1传动轴的结构设计 255.1.2传动轴的强度校核 255.2轴承的选用与校核 275.2.1水平丝杆外端轴承的选用与校核 275.2.2竖直运动处丝杆与转盘连接处轴承的选用与校核 295.3键连接的选用与校核 315.3.1传动轴与转盘连接处键连接的选用与校核 315.3.2竖直运动处丝杆与齿轮处键连接的选用与校核 315.4传动齿轮的设计与校核 335.4.1水平运动传动齿轮副的设计与校核 33第六章机械手部件的结构设计 376.1水平运动部件结构设计 376.2运动箱体结构设计 38第七章总结 41致谢…………………………44参考文献………………………45第一章前言基于单片机控制的机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分为三代：第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。第二代机器人是带感觉的机器人。它具有寻力觉、触觉、视觉等进行反馈的能力。其控制方式较第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从1980年开始进入了实用阶段，不久即将普及应用。第三代工业机器人即智能机器人。这种机器人除了具有触觉、视觉等功能外，还能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态，再根据这一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。并且能跟踪工作对象的变化，具有适应工作环境的功能。这种机器人还处于研制阶段，尚未大量投入工业应用。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。2．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜越来越小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。5．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。6．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。7．机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出虚拟轴机床以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从80年代七五科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过七五、八五科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，一个客户，一次重新设计，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。本毕业设计是基于单片机控制的机械手的机械结构设计，机械手各活动部件采用伺服电机驱动，单片机发送的控制信号经过功率放大，转换后，控制伺服电机转动与停止，各个电机的协调转动，完成机械手的升降，左右旋转，伸缩等功能，可实现手动和自动程序控制两种功能。可见，单片机控制的机械手并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备，除替代人工操作外，还有以下优点：提高生产率提高产品质量增加生产的连贯性方便生产加工的控制提高生产的可靠性提高生产的安全性减少废料及重复性工作机械手的机械部分包括底座，可旋转的基座、一级手臂、二级手臂、手爪等部分。设计的基本内容包括：机械手总体运动方案的选型，基座旋转机构的设计，一级手臂运动机构的设计，二级手臂伸缩机构的设计及手爪抓取与放松机构的设计与选型。设计难度较大的部分，一是手爪动作的实现，伺服电机输出轴的旋转要转换成手爪的合拢与放开，但每次夹持的工件尺寸不同，电机旋转的角度要自动调节，防止过载。可以在手爪上设置受力传感器，反馈给控制器，实现这一功能。二是设计要求能夹持重量100克的物体，而机械手的两级手臂为悬臂机构，夹持物体以后系统刚度较差，可以通过改变第二级手臂的结构解决这一问题。本机械手系统具有较大的柔性：控制方面，因机械手可以较容易地与PC机通信；上位机程序通过VB语言编写，可以通过改写上位机程序，比如增加可以调用的子程序、数据库等，使机械手实现更加强大地功能；机械结构方面，本机械手的末端执行机构可以更换，可以通过更换末端执行机构使机械手完成不同的任务，比如将手爪更换成焊枪，即可以将其变成一台自动化程度很高的焊接机器人。基于单片微型计算机的机械手系统还可以用于工业生产线，完成工件转移、零件装配、检测以及危险环境中替代人完成简单精确的劳动等很多工作，提高装备的自动化水平；系统还可以较容易地实现与PC机的通信，实现计算机集中控制生产设备；另外，该系统价格便宜，组成灵活，具有较高的推广应用价值。第二章机械手总体结构的确定2.1机械手自由度的确定自由度是指描述物体运动所需的独立坐标数，三维空间需要6个自由度。所谓机械手的运动自由度是指确定一个机械手操作位置时所需的独立运动参数，它表示机械手动作的灵活程度。一般固定程序的机械手，动作比较简单，自由度数较少。工业机器人自由度数较多，动作灵活性和通用性较大。一般说来，机器人靠近机座的3个自由度是用来实现手臂末端的空间位置的，再用几个自由度来定出末端执行器的方位；7个以上的自由度是冗余自由度，是用来躲避障碍物的。自由度的选择也与生产要求有关，若批量大，操作可靠性要求高，运行速度快，周围设备构成比较复杂，工件质量轻时，机械手的自由度数可少；如果要便于产品更换，增加柔性，则机械手的自由度要多一些。计算机械手的自由度时，末端执行器的夹持器动作是不计入的，因为这个动作不改变工件的位置和姿态。在满足机械手工作要求前提下，为简化机械手的结构和控制，应使自由度数最少。本设计的机械手力求结构简单，成本低廉，因此，自由度选择为3个自由度。2.2工作空间和额定负载的确定工作空间是指机械手正常工作时，手腕参考点在空间活动的最大范围，根据机械手工作范围和运动轨迹确定。工作空间大小不仅与机器人各杆件尺寸有关，而且也与它的总体构形有关。在工作空间内要考虑杆件自身的干涉，防止与作业环境发生碰撞。此外在工作空间内某些位置，机械手不可能达到预定的速度，甚至不能在某些方向上运动，即所谓工作空间的奇异性。本机械手的工作空间要求不十分严格，初步选定为：300mm×300mm×300mm的自由空间。承载能力说明机械手搬运重物的能力，负载大小主要考虑机械手各运动轴上的受力和力矩，末端执行器的重量，抓取工件的重量，以及由运动速度变化而产生的惯性力和惯性力矩。考虑末端执行器的重量及各运动轴上的受力和力矩，以及考虑足够的安全系数，初步确定设计负载为500g。机械手的工作空间为300mm×300mm0.3/15=0.02m/s2.3确定分辨率、重复性分辨率是指机械手各运动轴能实现的最小移动距离或最小转动角。在相同条件下用同—方法操作，重复多次所获结果的不一致性称为重复性。考虑机械传动误差等影响因素，初步确定机械手的分辨率为0.1mm，0.1mm的分辨率对于一般工件的搬运、装配都足够。参照表表2-1常见机械设备的重复性任务机床上下料点焊模锻喷涂装配重复性(mm)±(0.05～1)±1±0.12±3±(0.01～0.5)2.4机械手结构形式的确定本毕业设计是应用于生产线上的上下料机械手，要求有较高的定位精度和较高的耐用度。就现在工业产品市场情况来看，机械手的结构形式方案一般有一下几种：表2-2机械手结构选型表结构形式方案特点优缺点结构简图1直角坐标型操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低2圆柱坐标型操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高3球坐标型操作机的手臂具有两个回转关节和一个移动关节，其轴线按极坐标系配置结构紧凑，但其控制系统的设计有一定难度，且机械手臂的刚度不足，机械结构较为复杂4关节型操作机的手臂类似人的上肢关节动作，具有三个回转关节运动轨迹复杂，结构最为紧凑，但控制系统的设计难度大，机械手臂的刚度差初步确定选用圆柱坐标型机械手。机械手的结构简图如下图所示：1运动箱体，2竖直运动导向杆，3上部限位盖，4竖直运动丝杠，5水平限位块，6夹持手爪，7水平运动丝杠，8水平运动导向杆，9转盘，10底座，M1转盘步进电机，M2竖直丝杠步进电机，M3水平丝杠步进电机。图2-1机械手结构简图选用圆柱坐标型运动机构的原因：因本次设计的机械手是机电一体化产品，因此在进行机械结构设计时必须兼顾控制部分的要求。直角坐标型机械手的控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低；球坐标型机械手结构紧凑，但其控制系统的设计有一定难度，且机械手臂的刚度不足；关节型机械手的运动轨迹复杂，结构最为紧凑，但控制系统的设计难度最大，机械手臂的刚度很差。综合看来，圆柱坐标型机械手结构刚度较好，控制难度较小，用于本次毕业设计的选型比较合适。如图中所示，转盘9由步进电机M1通过齿轮带动，通过转盘的旋转，使机械手爪可以在360°角度范围内转动；竖直运动丝杠4由步进电机M2通过齿轮带动旋转，螺母安装在箱体1上，这样箱体1就可以在一定范围内竖直运动，由四根光杆2起到支撑和导向的作用；水平运动丝杠7由步进电机M3通过齿轮带动旋转，末端执行部件上安装有螺母，手爪6就可以做水平运动，另外由两根导向杆8起到支撑和导向的作用。这样的结构就构成了三自由度圆柱坐标型机械手。第三章动力学参数计算3.1末端夹持系统的设计3.1.1手爪夹持装置的机构选型手爪夹持装置是一种用来抓取和握持工件的末端执行装置，机械手用它来夹持、移动或放置工件。夹持器可分为手爪式夹持器和非手爪式夹持器。前者是用手指夹持工件，后者是无指夹持工件，其夹持方式有：真空吸附式、磁力吸附式、静电悬浮式、铲挖式、钩吊式、刺穿式和粘着式等。夹持装置的机构类型主要有以下几种：表3-1手爪夹持机构选型表夹持机构类型主要特点结构简图1.连杆式手爪机构由简单杆件构成，可把活塞的直线运动变成手指的夹持动作。夹持器工作时，卡爪作平行开合，而指端运动轨迹为一圆弧。2.凸轮式手爪机构当活塞左右运动时．通过凸轮和连杆的组合，实现卡爪的圆弧开合，但平行运动中摩擦阻力较大。3.齿轮－齿条式手爪机构当活塞杆左右运动时，活塞杆末端的齿条带动齿轮旋转，通过齿轮旋转，实现手指齿条的平行运动,从而实现手指的开合运动。4.螺旋式手爪机构机构通过马达驱动单头或双头螺杆，将电机的旋转运动转变成手爪的开合运动。5.绳轮式手爪机构该机构通过牵引绳索实现手爪的开合。若将绳轮作成非圆轮或采用链传动．则机构作非均匀牵引运动。手爪在夹持工件时，由于不同工件的尺寸不同，因此每次夹持时，主动运动机构的运动行程也应该不同，否则会出现夹持不到位或夹持电机烧毁等现象，为避免这种现象，夹持机构需有过载保护功能。表中4螺旋式手爪机构和5绳轮式手爪机构都是将电机的旋转运动转变成手爪的开合运动，显然这样的机构本身没有过载保护，要实现过载保护功能，必须在手爪上安装受力传感器，把受力状况转变成数字信号传递给控制系统，实时调整电机转动状态。这两种机构需要安装传感器，从而使控制系统的设计变得复杂，而且由于安装电机，使夹持部分结构重量增大，使本身就是悬臂的末节运动机构刚度变差。显然这两种机构不可取。表中1连杆式手爪机构、2凸轮式手爪机构、3齿轮－齿条式手爪机构都是将主动运动机构的往复运动转变成手爪的开合运动，我们可以选择气缸作为主动部件，这样机构本身就具有了过载保护功能。再比较这几种机构，我们发现齿轮－齿条式手爪机构结构复杂，制造成本高，重量大，而且运动阻力较大，不适合使用推力较小的气缸驱动；凸轮式手爪机构虽然结构重量有所减小，但凸轮在使用中磨损较大，也不理想。连杆式手爪机构具有阻力小、重量轻、结构简单、成本低廉等优点，所以最终选用连杆式手爪机构作为夹持装置。3.1.2夹持气缸的选用手爪连杆受力分析如图3－1所示：机械手要能夹持100g的物体，而夹持力主要来自工件与手爪夹持部分的摩擦力，为增大摩擦，选用摩擦系数较大的橡胶作为手爪与工件接触部分的材料。假设工件材料为钢，查手册可知橡胶与钢的摩擦系数为μ＝0.17。工件质量为G=m×g=0.1kg×10N/kg=1N根据下图可知：图3-1夹持杆件受力分图假定在∠A=30°时手爪开始夹持工件，则可见，随着∠A的增大，变小，因此可以得出被夹持工件的最大尺寸为∠A=30°时，两爪间的距离L。L=2×30×cos30°≈52mm可知机械手能夹持的最大工件尺寸为52mm。根据杠杆原理，可知=18N考虑摩擦造成的阻力及安全系数，取选用型号为QCJ2B10－50型双作用微型气缸。气缸的各项参数如表3－2所示：表3-2QCJ2B10－50型微型气缸参数表缸径/mm活塞行程/mm工作介质动作型式工作压力使用速度接管口径1050洁净压缩空气双动0.8MPa300mm/sM5×0.8气缸安装尺寸如图3－2所示：图3-2QCJ2系列双作用微型气缸安装尺寸图校核气缸所能提供的拉力大小。使用压力为0.8MPa，气缸内径为10mm，活塞杆直径为4mm,=52.75N>30N,所以可以认为气缸的选用是合适的。3.2水平运动机构动力学参数计算3.2.1螺纹传动的强度设计与校核执行部件的水平运动由丝杠螺母运动副来实现，根据设计手册中螺纹传动的有关说明，选用梯形螺纹，初步确定丝杠大径为12mm。初定螺母高度为H=15mm图3-3梯形螺纹牙型(GB/T5796.1-1986)表3-3水平运动梯形螺纹基本尺寸(GB/T5796.3-1986)公称直径螺距(粗牙)中径大径小径dP12310.512.58.59.0图3-4螺纹连接受力分析图前面的设计已假设执行部件的总重量为500g现就一圈螺纹连接进行分析。螺母高度为H=15mm，则螺纹工作圈数为,则每圈螺纹的承载重量为500g/5=100gG=m×g=0.1kg×10N/kg=1N查表5-13得滑动螺旋副材料为钢螺杆－青铜螺母，许用压力[p]=7.5MPa,中径系数=1\*GB3①.耐磨性校核∠B=arctan(3/10.5)=15.95°实际压力为：查表5-13得许用压力[P]=7.5MPaP=0.0006MPa<[P]=7.5MPa可知耐磨性条件满足使用要求。=2\*GB3②.校核螺旋副是否满足自锁条件许用螺纹升角为=arctan=arctan0.35=19.65°实际螺纹升角为可知螺旋副满足自锁条件。=3\*GB3③.螺母螺纹牙的强度校核螺纹牙危险截面的剪切强度条件为：设计的螺纹牙危险截面的剪切应力为：查得许用剪切应力为120MPa，0.0137MPa<120MPa,因此，螺纹牙危险截面满足剪切强度条件。螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为：设计的螺纹牙危险截面的弯曲应力为：=0.078MPa查得许用弯曲应力为150MPa，0.078MPa<250MPa,因此，螺纹牙危险截面满足弯曲强度条件。3.2.2水平运动步进电机的选择由图3.4可知，要驱动丝杠，电机转矩的最小值近似为：出于安全考虑，所选步进电机转矩的最小值应大于30N·mm根据机械手上电机安装空间及转矩、步距角要求，选用混合式步进电机，初步确定型号为42BYG017，电机参数如下表所示：表3-442BYG017步进电机性能参数电压电流电阻最大静力矩定位力矩转动惯量重量VAN·mmN·mmg·kg6.30.421514015200.2其他参数：步距角为1.8°环境温度为－25～＋40温升85K此电机与水平运动丝杠通过减速比为2的齿轮连接，由此可知水平运动精度为：,0.0075mm<0.1mm,水平运动精度符合要求，因此可以认为水平运动步进因丝杠螺母机构具有自锁功能，因此，只要步进电机的静力矩大于30N·mm，就能满足使用要求。电机要达到的最大转速为电机安装尺寸如下页图3－5所示：图3-542BYG017步进电机安装尺寸图3.3竖直运动机构力学参数计算3.3.1螺纹传动的强度设计与校核运动箱体的竖直运动由丝杠螺母运动副来实现，根据设计手册中螺纹传动的有关说明，选用梯形螺纹，初步确定丝杠大径为20mm。初定螺母工作高度为H=2表3-5竖直运动梯形螺纹基本尺寸(GB/T5796.3-1986)公称直径螺距(粗牙)中径大径小径dP2041820.515.516前面的设计已假设执行部件的总重量为500g，竖直丝杠要承载的重量包括水平丝杠、水平导向杆、箱体和水平限位块，其总重量初步定为2000g现就一圈螺纹连接进行分析螺母的工作高度为H=25mm，则螺纹工作圈数为,则每圈螺纹的承载重量为2000g/5G=m×g=0.3637kg×10N/kg≈3.7N查表得滑动螺旋副材料为钢螺杆－青铜螺母，许用压力[p]=7.5MPa,中径系数=1\*GB3①.耐磨性校核丝杠轴向力:实际压力为：查表得许用压力[P]=7.5MPaP=0.0026MPa<[P]=7.5Mpa，可知耐磨性条件满足使用要求。=2\*GB3②.校核螺旋副是否满足自锁条件许用螺纹升角为=arctan=arctan0.35=19.65°实际螺纹升角为，可知螺旋副满足自锁条件。=3\*GB3③.螺母螺纹牙的强度校核螺纹牙危险截面的剪切强度条件为：设计的螺纹牙危险截面的剪切应力为：查得许用剪切应力为120MPa，0.024MPa<120MPa,因此，螺纹牙危险截面满足剪切强度条件。螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为：设计的螺纹牙危险截面的弯曲应力为：=0.163MPa查得许用弯曲应力为150MPa，0.163MPa<150MPa,因此，螺纹牙危险截面满足弯曲强度条件。3.3.2竖直运动步进电机的选型竖直螺纹连接受力分析如右图所示：图3-6竖直螺纹连接受力分析图已知，则由图可知：竖直运动丝杠与步进电机通过减速比为2的齿轮副连接，电机转矩的最小值近似为：，根据机械手上电机安装空间及转矩、步距角要求，初步选用混合式步进电机，型号42BYG504，电机参数如下表所示：表3-642BYG504步进电机性能参数电压电流电阻最大静力矩定位力矩转动惯量重量VAN·mmN·mmg·kg121.2101100150800.8其他参数：步距角为1.8°环境温度为－25～＋40温升85K此电机与竖直运动丝杠通过减速比为2的齿轮副连接，由此可知竖直运动精度为：,竖直运动精度为0.01mm<0.1mm,符合运动精度要求，因此可以认为竖直因丝杠螺母机构具有自锁功能，因此，只要步进电机的静力矩大于850N·mm，就能满足使用要求。由此可知，步进电机42BYG504可以满足使用要求。电机安装尺寸同42BYG017，但尺寸L比电机42BYG017的要大的多。电机要达到的最大转速为,则丝杠的最大转速为150r/min。3.4转盘运动机构动力学参数计算根据上面所做的设计，可以推知转盘以及转盘以上的部件总重量：其中＝2000g为箱体及水平运动部件的重量，＝800g为竖直运动步进电机的重量，为其他部件重量，比如上盖板、竖直运动丝杠、导向杆、转盘等部件重量之和。≈5000g前面的设计已确定转盘的转速为0.02m/s=20mm/s,由此可知转盘运动部件的转动惯量：参见设计装配图，我们可以看到，虽然水平运动是悬臂结构，但M1电机距离支撑杆距离很近，结构刚度较好，因此转盘运动部件可以近似地认为是直杆，L=350mm。转动惯量为：转盘的转轴与步进电机通过减速比为2的齿轮副连接，步进电机转动惯量的最小值近似为：考虑安全系数以及传动中的能量损失，根据机械手上电机安装空间及转矩、步距角要求，初步选用混合式步进电机，型号57BYGH803，电机参数如下表示：表3-757BYGH803步进电机性能参数电压电流电阻最大静力矩转动惯量重量VAN·mmg·kg121.54.214004401.1其他参数：步距角为1.8°环境温度为－25～＋40转盘运动精度为0.9°,则末端执行部件的精度为<0.1mm符合精度要求，因此可以认为转盘运动步进电机的选择是合理的。步进电机安装尺寸如图3－7所示：图3-757BYGH803步进电机安装尺寸图第四章运动学设计4.1手爪部件及水平运动部件的设计4.1.1手爪部件的设计与校核如图4－1所示，连接铰链1与气缸的活塞杆连接，铰链2是自由的，转轴3的轴心固定在水平运动部件上。手爪与工件接触的部分有防滑橡胶4，增大摩擦阻力。夹持部件采用铝合金材料经机械加工制成，装配时通过螺钉与杆件连接，这样的设计降低了加工成本，同时又减轻了结构重量。铝合金材料选用铸造铝合金ZAlSi7Mg，该铝合金的特性如表4－1所示：图4-1手爪部件设计图表4-1铸造铝合金ZAlSi7Mg的特性牌号主要化学成分,%力学性能，≥特性和用途SiMgAl/MPa/%HBS耐蚀性、铸造性能好、易气焊；用于制作形状复杂的零件，在海水中使用时，铜含量≤0.1％ZAlSi7Mg6.5-7.50.25-0.45余量155250因本设计中的机械手夹持工件重量较小，手爪夹持部受力较小，因此该材料的力学性能能够满足使用要求。为减轻重量以及降低成本，杆件都采用不锈钢薄板冲压成形。不锈钢型号选用1Cr18Ni9Ti，钢板厚度均为1mm，其他尺寸如图4-1所4.1.2水平运动部件的设计与校核水平运动部件包括水平运动丝杠、螺母和水平导向杆等。=1\*GB3①.水平运动丝杠设计如图4－2所示：图4-2水平运动丝杠设计图图中，轴段B、K均是轴承安装轴段，轴段D处安装齿轮，轴段C为卡环安装部位，卡环与右侧的轴肩为齿轮提供轴向定位；轴段H为丝杠段，长度为135mm。因此可知水平运动部件的最大运动范围为135mm，因为机械手每次使用之前都要回参考点，因此，实际运动范围必须小于因为箱体由2mm厚不锈钢板A经板金弯折而成，为便于水平丝杠及其支撑轴承的安装，在箱体上焊接轴承座M，轴承装在上面。为保证传动精度，制造过程中先将轴承座M的毛坯与箱体焊接在一起，再加工组件。在运动箱体和水平定位块上都应有相应的定位装置。因机械手的控制是通过单片机系统来完成的，所以定位装置要提供一定的电流给控制系统。选用光电开关作为定位装置。光电开关型号选用EE－SPX740，通过螺钉安装在水平定位板上。EE－SPX740光电开关的技术参数及安装尺寸如下所示：表4-2EE－SPX740光电开关技术参数表检测距离标准检测物体误差距离应答频率电源电压耐冲击3.6mm不透明1×0.5mm以上小于0.05mm1KHzDC5-24V±10%500图4-3EE－SPX740光电开关安装尺寸图光电开关要与控制系统进行连接，因此需要知道光电开关的接线图：*为连接电晶体回路时的电压输出图4-4EE－SPX740光电开关接线图为保证导向杆的导向精度，以及提高机械手的可维护性，将一对青铜导向套通过螺钉固定在铝合金材料的水平运动板上，这样，如果长期使用导致导向套磨损，可以较容易地进行更换。两水平导向杆末端都加工有螺纹，通过六角螺母将水平导向杆与水平限位板连接，便于安装、拆卸，并且便于调节轴向距离。1水平限位板，2青铜导套=1\*ROMANI，3水平导杆=1\*ROMANI，4青铜螺母，5水平丝杠，6青铜导套=2\*ROMANII，7水平导杆=2\*ROMANII，8手爪安装板。图4-5水平导向部件说明图=2\*GB3②.校核水平导向杆的强度及刚度：水平导向杆是悬臂结构，当手爪部件在最外端极限位置时，部件的刚度最差，校核这种情况下水平导向杆的刚度。包含被夹持工件的末端总重量约为G＝1kg＝10N，单根导向杆的重量为＝0.065两根导向杆与手爪部件的载荷分析如图4-6所示：图4-6水平运动部件载荷分布图可知近似认为部件的重心在O处，即图形的几何中心处，而两导向杆对于重心成对称分布，因此可以认为重物的重量平均分担在2根导向杆上，即。而导向同时还受到自身重力的作用，因此，水平导向杆的总挠度可以认为是重物所造成的挠度与导向杆自身重力造成挠度的叠加。计算重物所造成的挠度图4-7水平导向杆受力及剪力、弯矩图1图4-8水平导向杆受力及剪力、弯矩图2，其中，为重物所造成的挠度，E为导向杆材料的弹性模量，查表得E＝210GPa，l为导向杆长度，l=165mm=0.165m，F=5N，I为杆件的截面极惯性矩，实心圆柱弯曲时的，可知挠度为：计算水平导向杆自重所造成的挠度，其中，为水平导向杆自重所造成的挠度，实际载荷为均布载荷q，，E为导向杆材料的弹性模量，查表得E＝210GPa，l为导向杆长度，l=165mm=0.165m，F=5N，I为杆件的截面极惯性矩，实心圆柱弯曲时的，可知挠度为：可知水平导向杆的总挠度为：手册规定的导轨许用挠度为0.05mm，0.017856mm<0.05mm,=3\*GB3③.水平导向套的设计水平导向套尺寸见图4－9： 内壁尺寸为，水平导向套与导向杆有相对运动，因此要选用间隙配合，这个间隙配合需要较高的精度，同时又考虑要提高加工经济性，配合选用间隙配合mm，内壁需要很小的表面粗糙度，选用表面粗糙度，外壁尺寸为，因水平导向套与水平运动部件的配合不需要高的精度，主要考虑要提高加工经济性和拆卸维护方便，配合选用间隙配合mm，外壁对表面粗糙度无过多要求，选用表面粗糙度，其他未标注表面。如图4-9所示：图4-9水平导向套尺寸图4.2竖直运动部件的设计竖直运动部件包括竖直运动丝杠、螺母、竖直导向杆等。因为箱体及水平运动部件的重量由竖直运动螺纹牙承担，在螺纹的设计中已做过校核，因此，认为盖板及步进电机的重量由两根支撑杆承担，要校核支撑杆的强度和压杆稳定性。支撑杆的材料为45钢，查阅资料得45钢的材料力学性能：表4-345钢的材料力学性能屈服强度抗拉强度断面收缩率弹性模量E(GPa)35359816200=1\*GB3①.支撑杆的强度校核：盖板及其上面的步进电机的总重量为1.6kg<,因此，两支撑杆的强度是合格的。=2\*GB3②.支撑杆的稳定性校核：可以认为支撑杆是一端固定，一端铰支的结构，压杆长度因数见下表：表4-4压杆的长度因数压杆的约束条件长度因数两端铰支一端固定，另一端自由两端固定一端固定，另一端铰支可知，每根支撑杆分担的重量为0.8kg=8N。材料柔度为：支撑杆截面为圆形，所以，圆形截面支撑杆柔度为：，，因此，欧拉公式可以使用。许用压力为，实际压力为8N，因此可以算得实际安全系数为：，支撑杆的稳定性是合格的。第五章传动部件的设计5.1传动轴的设计与校核5.1.1传动轴的结构设计传动轴的材料选用45钢，查表得＝110已知传动轴传递的扭矩为2.8N·m，因此：轴径d≥==7.3mm，即轴径最小处应大于7.3mm。而实际的最小轴径为18mm，拟定轴上各周段的直径及轴的结构如下图所示：图5－1传动轴设计图图中，轴段A为平键安装轴段，通过这个平键连接传动轴与转盘，选用A型平键，长度为16mm，轴段A也为平键安装轴段，通过这个平键连接传动轴与传动齿轮,选用B型平键，键槽长度为7mm，键长6mm；轴段B为弹性挡圈安装轴段，根据GB/T894.1-86的规定，选用槽宽为1mm，为便于安装弹性挡圈，轴上槽宽尺寸公差选为H8；轴段G为轴承安装轴段，轴承安装公差尺寸为mm，尺寸如图。5.1.2传动轴的强度校核轴的校核公式均引自《机械设计》传动轴传递的转矩为2.8N·m大齿轮的分度圆直径为=1×58=58mm则作用在轴上齿轮的力为：周向力：径向力：传动轴的弯矩和转矩图见图5－2。图5－2传动轴的受力分析图从上图可以得出危险截面的支反力、弯矩值列于表5－1。表5－1传动轴危险截面的支反力、弯矩值载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩TT=2800按弯扭合成应力校核传动轴的强度只校核危险截面的强度，取＝0.6，轴的计算应力为：＝＝6.38MPa已选定的传动轴材料为45钢，调质处理，查得许用应力＝60MPa，实际安全系数S=60/6.38=9.4，因此传动轴的强度是合格的。5.2轴承的选用与校核机械手中各个轴承的选用见表5－2，现对其中的两个比较危险的轴承进行校核。表5－2轴承选用列表零件号轴承类型国标代号轴承安装位置1圆锥滚子轴承30203GB/T297-1994固定底座中心11圆锥滚子轴承32920GB/T297-1994转盘与壳体连接处15圆锥滚子轴承30203GB/T297-1994竖直运动丝杠与转盘连接处24圆锥滚子轴承30302GB/T297-1994竖直运动丝杠与盖板连接处45深沟球轴承61800GB/T276-1994水平运动丝杠与水平限位板连接处49深沟球轴承61803GB/T276-1994水平运动丝杠与运动箱体连接处5.2.1水平丝杆外端轴承的选用与校核水平丝杠的运动没有轴向载荷，只有径向载荷，选用深沟球轴承，装配图上零件号为45，安装轴径为10mm,根据设计手册中GB/T276-1994的规定，选用型号为61800的深沟球轴承。图5-3水平丝杠外端球轴承安装图深沟球轴承61800的各项参数如表5－3所示：表5－3深沟球轴承61800参数列表基本尺寸d=10mmD=19mmB=11mm安装尺寸damin=12.4mmDamax=16.6mmRasmax=0.3mm基本额定载荷基本额定载荷Cr=1.4kNCor=0.75kN极限转速\脂N=26000r/min极限转速\油N=34000r/min重量0.005kg校核计算：计算方法及公式均摘自参考文献[4]初步计算当量动载荷P，由式5-1-1得：式中：为载荷性质系数，因水平丝杠的运动属于轻微冲击，查表5-1-19得：＝1.1为轴承所受的径向载荷，可知，为水平丝杠转矩，为丝杠小径，＝32.9N为轴承所受的轴向载荷，近似为0X为径向系数，Y为轴向系数，查得X＝1，Y＝0当量动载荷轴承的基本额定寿命为式中为轴承工作转速，已知＝400r/min,为所选轴承的基本额定载荷，＝1.4KN，ε为轴承的寿命系数，对于球轴承，ε＝3机械手的预计寿命为20000h，2410167h>20000h,因此轴承的选用是合格的。5.2.2竖直运动处丝杆与转盘连接处轴承的选用与校核此处的轴承既有径向载荷，又有轴向载荷，选用圆锥滚子轴承，装配图上零件号为15，安装轴径为10mm,根据设计手册中GB/T297-1994圆锥滚子轴承30203的各项参数如表5－4所示：表5－4圆锥滚子轴承30203参数列表安装尺寸damin=21mmDamax=36mmRasmax=1mm基本额定载荷Cr=20.7kNCor=21.9kN极限转速\脂N=9000r/min极限转速\油N=12000r/min计算系数e=0.35续表5－4基本尺寸d=17D=40T=14.25校核计算：计算方法及公式均摘自参考文献[4]初步计算当量动载荷P，由式5-1-1得：式中：为载荷性质系数，因竖直运动丝杠的运动属于轻微冲击，查表得：＝1.1为轴承所受的径向载荷，可知，为竖直运动丝杠转矩，为丝杠小径，＝15.5mm，为圆锥滚子轴承所受的轴向载荷为水平运动系统及盖板、竖直运动步进电机重量的总和，=2kg+0.8kg+0.15kg=2.95kg,考虑安全系数，取=3.2kg＝32NX为径向系数，Y为轴向系数，首先计算，0.225<e=0.35,据此可以查得X＝1，Y＝0当量动载荷轴承的基本额定寿命为式中为轴承工作转速，已知＝150r/min,为轴承的基本额定载荷，＝20.7KNε为轴承的寿命系数，对于滚子轴承，ε＝10/3≈3.3机械手的预计寿命为20000h，1120242985h>20000h,因此轴承的选用是合格的。5.3键连接的选用与校核表5-5机械手中两个较危险的键连接选择列表安装位置公称直径d公称尺寸b×h公称长度l联接类型传动轴与转盘连接20mm6×610mm较紧联接竖直运动丝杠与齿轮联接20mm6×66mm较紧联接

图5-4平键连接示意图5.3.1传动轴与转盘连接处键连接的选用与校核传动轴与转盘联接，轴径为20mm，根据手册选得公称尺寸b×h＝6×6，键的有效长度位l＝10mm，根据GB/T1096－1979,选用A型平键，尺寸如图5图5－5平键尺寸图1键连接的强度校核:已知工作条件:转矩为竖直运动步进电机扭矩的2倍，则：，接触高度为k=0.5h=0.5×6mm=3mm,工作长度为l＝10mm，轴径d＝为键、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力，查资料得到45钢的＝120MPa实际应力为9.33MPa<＝120MPa,因此强度安全，此处平键联接的选用是合格的。5.3.2竖直运动丝杆与齿轮连接处键连接的选用与校核传动轴与转盘联接，轴径为20mm，根据手册选得公称尺寸b×h＝6×6，受机构限制，键长l＝6mm，根据GB/T1096－1979,选用B型平键，尺寸如图5－6图5－6平键尺寸图2键连接的强度校核:已知工作条件:转矩为竖直运动步进电机扭矩的2倍，则：，接触高度为k=0.5h=0.5×6mm=3mm,工作长度为l＝6mm，轴径d＝为键、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力，查资料得到45钢的＝120MPa实际应力为12.2MPa<＝120MPa,因此强度安全，此处平键联接的选用是合格的。5.4传动齿轮的设计与校核5.4.1水平运动传动齿轮副的设计与校核已知工作条件：输出功率，考虑传动过程中的摩擦等因素造成的功率损失和安全系数，取P＝1.5w。大齿轮转速400r/min,初定传动比i＝2，则小齿轮转速为200r/min.选材料，定等级小齿轮选用(调质)，硬度为280HBS。大齿轮选用45钢(调质)，硬度为240HBS。根据工作条件，定为8级精度，选小齿轮齿数，则大齿轮齿数。因齿面为软齿面，故应按齿面接触强度进行设计，按齿根弯曲强度进行校核。由设计计算公式进行试算：设计计算公式均摘自《机械设计实用手册》表5－6齿轮设计过程列表计算项目计算内容计算结果（1）初步计算转矩齿宽系数由表9.3-11查取接触疲劳极限由图9.3-22b初步计算需用接触应力动载荷系数续表5—6初步计算小齿轮直径取初步齿宽（2）校核计算圆周速度精度等级由表9.3-1选择8级精度齿数、模数取初取，m=1使用系数由表9.3-6原动机均匀平稳，工作机有中等冲击动载系数由图9.3-6由表9.3-7，非硬齿面直齿轮，精度等级8级齿向载荷分布系数区域系数由图.3-17查出弹性系数由表9.3-11查出齿形系数由图9.3-19,查得应力修正系数由图9.3-20查得螺旋角系数由图9.3-21查取齿向载荷分布系数由图9.3-9查取续表5—6许用弯曲应力试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表9.3-14查最小安全系数由图9.3-26确定尺寸系数由图9.3-25确定弯曲寿命系数另外取验算合格（4）许用接触应力验算许用接触应力由表9.3-14取最小安全系数总工作时间应力循环次数（单向运转取）接触寿命系数由图9.3-23查出齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数由表9.3-15按调质钢查润滑油膜影响系数取为续表5—6验算合格（3）确定主要传动尺寸中心距取整分度圆径齿宽（5）小结：齿轮主要传动尺寸列表模数1压力角分度圆直齿顶高1齿根高1.25齿顶间隙0.25齿根圆直中心距44齿宽齿顶圆直因为此处的转矩与速度为最大，齿轮模数m＝1可以满足强度要求，因为其他齿轮传动处的转矩和速度均较小，所以其他齿轮模数选用m＝1也可以满足强度要求。为实现较高的互换性，其他传动齿轮的小齿轮齿数＝29，大齿轮齿数＝58，机械手部件的加工工艺性较好第六章机械手部件的结构设计6.1水平运动部件结构设计水平运动部件结构设计如图4－13所示：图中，1为水平运动板，2为螺母，3为水平运动丝杠，4为导向套，5为水平导向杆，6为手爪安装板。为降低加工成本,将水平运动板和手爪安装板分开加工，再通过焊接的方法将其连接在一起，为保证加工工艺性能，水平运动板和手爪安装板的材料选用同种易焊接的材料，都是铸造铝合金ZAlSi7Mg。导向套通过螺纹连接在水平运动板上，通过导向套与导向杆的相对滑动实现导向功能。导向套与导向杆的配合属于精密配合，参照有图6－1水平运动部件结构设计图关手册，配合精度选用mm，而导向套与运动箱体的配合主要考虑安装及调整方便，配合精度选用mm。导向套与导向杆的相对运动摩擦较大，需要润滑，导轨用润滑剂分为三大类：（1）导轨油（滑道机油）（2）液压导轨两用油（3）润滑脂。导轨油最主要的特性是有极强的粘附性和耐水冲洗性能以及极强的抗极压性能。导轨的负荷一般在10～100KPa，精密机床在30KPa左右，中等负荷在350KPa，最大的导轨负荷有1KPa以上的。导轨油的目的在于保护导轨及滑块，套环不被磨损，长时间保护导轨的最佳精度。导轨有时会有水接触，生产中，经常有水会溅到导轨上，若导轨油的分水性能不佳就会被水分解，油滴到切削液中，会造成切削液污染，所以导轨的分水性能极重要。表6－1导轨润滑的粘度选择列表导轨油粘度适用额定压力适用滑动速度32<7MPa可用于>10m/min68<70KPa可用于>10m/min150>400KPa<10m/min220>400KPa<10m/min本机械手的导向系统负载较小，滑动速度适中，而工业生产中68#润滑油应用最为广泛，因此，润滑油选用68#，为实现较高的互换性，竖直导向系统及两个丝杠螺母选用的润滑油也选用68#。6.2运动箱体结构设计为减轻结构重量，运动箱体的材料选用不锈钢板材板金加工成型，材料型号为1Cr18Ni9Ti。因箱体同时作为竖直运动部件和水平运动部件的支撑部分，因此箱体的刚度很重要，为提高支撑刚度，竖直方向上，两支撑杆成对角布置，两导向杆也按对角布置，这样水平运动部件的重量就能均匀分布在各个杆件和丝杠上。水平方向上，水平丝杠和导向杆均为悬臂结构，为提高刚度，两导向杆同样是对角布置，水平丝杠位置在箱体中心处，刚度最佳。详细设计请参阅下页设计图6－2、图6－3、图6－4。运动箱体上Φ12mm的4个孔都是支撑杆穿过的通孔，因支撑杆直径为Φ10mm，因此，Φ12mm孔的尺寸公差要求较低，尺寸公差按未注公差原则。Φ15mmΦ35mm孔为轴承座安装孔，因轴承座先焊接在箱体上，再进行加工，因此对公差有一定要求，选用间隙配合mm,竖直导向杆和竖直丝杠与水平丝杠是机械手的两个直线方向运动机构，要保证末端执行器的定位和导向精度，两个导向套安装孔和竖直螺母安装孔对于轴承座安装孔Φ35mm都有垂直度要求，查资料，选用6级精度，垂直度公差为0.015mm。因水平导向杆要起到导向作用，因此两导向杆与丝杠轴承座安装孔必须有平行度要求，查资料，选用6级精度，平行度公差为0.015mm图6－2运动箱体前视图图6－3运动箱体俯视图图6－4运动箱体右视图第七章总结本设计为三自由度圆柱坐标型工业机械手，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。在控制器的作用下，机械手可以执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作,还可以执行其他简单动作，本机械手有一定柔性，可以作为一个多功能的单片机控制运动平台，末端执行部件可以更换，实现其他功能，因此，可以通过对本机械手的二次开发，对机械设计、单片机控制等学科进行深入研究。旋转运动到直线运动的转换采用丝杠螺母传动，因此成本较低，但工作过程中的润滑必不可少，机械手的主要动力来自步进电机，本设计选用的步进电机都是市场上比较常见的、性能价格比比较高的产品，因此，采购容易，维护方便。本机械手的手爪使用气动夹紧装置，在一般企业里，气源的提供较为丰富，机械手的工作容易进行。另外，运动箱体选用不锈钢板金件，成本较低。基于单片微型计算机的机械手系统还可以用于工业生产线，完成工件转移、零件装配、检测以及危险环境中替代人完成简单精确的劳动等很多工作，提高装备的自动化水平；系统还可以较容易地实现与PC机的通信，实现计算机集中控制生产设备；另外，该系统价格便宜，组成灵活，具有较高的推广应用价值。总之，本次毕业设计的机械手是一个成本低、柔性大、功能强的机电一体化产品。致谢本次毕业设计是大学四年间所学知识的综合运用，通过这次设计把这四年所学的基础理论和专业课程作了一个总结和回顾，加深了对理论的理解，能够掌握机械设计的全套思路，为即将走上工作岗位和以后的发展打下了一定的基础。在设计过程中，我查阅了大量资料，包括机械零件、材料力学、电气控制、单片机电路等等，尤其是在从对各类设计手册的查阅中，我的知识面得到了很大的提高；对该课题的独立设计，使我对机电一体化产品有了一个更深的了解，也使我独立设计的能力有了极大的提高。同时我还自学了部分非本专业的知识。这次设计工作量不小，由于属于创新型的设计，因此有一定难度。在设计过程中，我得到了指导老师张锦萍老师的大力帮助，在此表示衷心的感谢。这次的设计我感到收获最多的地方是通过这次设计教会作为一名即将走上工作岗位的设计人员应有的工作态度。使我懂得了做任何一件事都要扎扎实实地认真去完成，而且也要不断地优化改进，在应用所学的知识的过程中，我体会到了作为一名设计人员的成就感和满足感。在以后的工作中，我会更加热爱自己的工作，并且会以更加严谨认真的态度来对待它。最后，我再次衷心地感谢给予我极大帮助和督促的张锦萍老师，正是由于她的耐心指导和细心答疑，才能使我顺利地完成本次设计的内容。参考文献[1]濮良贵，纪名刚.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社，2001.[2]刘鸿文.材料力学.北京：高等教育出版社，2003.[3]张建民.机电一体化系统设计.第二版.北京：高等教育出版社，2001.[4]吴宗泽.机械设计实用手册.北京：化学工业出版社，1998.[5]郑文纬，吴克坚.机械原理.第七版.北京：高等教育出版社，1996.[6]甘永立.几何量公差与检测.第七版.上海：上海科学技术出版社，2005.[7]郑笑红，唐道武.工业机器人技术及应用.北京：煤炭工业出版社，2004.[8]蔡鹤皋等.机电一体化技术手册.第2版.北京：机械工业出版社，2004.[9]杨光友，朱宏辉.单片微型计算机原理及接口技术.北京：中国水利水电出版社，2002.[10]成大先等.机械设计手册(单行本).北京：化学工业出版社，2004.[11]马西秦.自动检测技术.第2版.北京：机械工业出版社，2006.[12]大连理工大学工程画教研室.机械制图.第四版.北京：高等教育出版社，1993.[13]王章忠，乔斌.机械工程材料.北京：机械工业出版社，2005.[14]齐占庆.机床电气控制技术.第3版.北京：机械工业出版社，2006.[15]许福玲，陈尧明.液压与气压传动.第2版.北京：机械工业出版社，2006.[16]DavidG.Ullman.TheMechanicalDesignProcess.USA：Mcgraw-HillCompanies，2003.[17]SMC(中国)有限公司.现代实用气动技术.第2版.北京：机械工业出版社，2004.[18]房小翠.单片微型计算机与机电接口技术.北京：国防工业出版社，2002.

附录资料：不需要的可以自行删除如何防止电脑防辐射经常在电脑面前工作,建议你用下方法进行保护:1：你可以穿防辐射服装（防辐射工作服）。2：用防辐射护肤品。3：显示器可以用电脑防辐射防护屏4:种些防辐射植物盆景（如仙人掌，石莲，孖宝）5：在电脑前放些吸波材料，如竹炭6:用电脑辐射消除仪7平时注意多饮水每天最好是6杯水。饮茶能降低辐射的危害，茶叶中的脂多糖有抗辐射的作用。吃什么东西可以降低电脑对身体的辐射？吃一些对眼睛有益的食品，如鸡蛋、鱼类、鱼肝油、胡萝卜、菠菜、地瓜、南瓜、枸杞子、菊花、芝麻、萝卜、动物肝脏等。多吃含钙质高的食品，如豆制品、骨头汤、鸡蛋、牛奶、瘦肉、虾等。注意维生素的补充：多吃含有维生素的新鲜水果、蔬菜等。注意增强抵抗力：多吃一些增强机体抗病能力的食物，如香菇、蜂蜜、木耳、海带、柑桔、大枣等。吃一些抗辐射的食品：电脑虽然对人体健康影响较小，但也应预防。饮茶能降低辐射的危害，茶叶中的脂多糖有抗辐射的作用。螺旋藻、沙棘油也具有抗辐射的作用。另外，平时应注意锻炼身体.要及时用清水洗脸，这样将使所受辐射减轻70％以上。如何防止电脑辐射使用电脑时，最好在显示器前配备质量较好的防辐射屏。注意酌情多吃一些胡萝卜、豆芽、西红柿、瘦肉、动物肝等富含维生素A、C和蛋白质的食物，经常喝些绿茶等等。对于生活紧张而忙碌的人群来说，抵御电脑辐射最简单的办法就是在每天上午喝2至3杯的绿茶，吃一个橘子。绿茶不但能消除电脑辐射的危害，还能保护和提高视力。如果不习惯喝绿茶，菊花茶同样也能起着抵抗电脑辐射和调节身体功能的作用。电脑辐射是不可避免的，但可以减少。首先，应尽可能购买新款的电脑，一般不要使用旧电脑，旧电脑的辐射一般较厉害，在同距离、同类机型的条件下，一般是新电脑的1－2倍。操作电脑时最好在显示屏上安一块电脑专用滤色板以减轻辐射的危害，室内不要放置闲杂金属物品，以免形成电磁波的再次发射。使用电脑时，要调整好屏幕的亮度，一般来说，屏幕亮度越大，电磁辐射越强，反之越小。不过，也不能调得太暗，以免因亮度太小而影响效果，且易造成眼睛疲劳。还要注意与屏幕保持适当距离。离屏幕越近，人体所受的电磁辐射越大，因此较好的是距屏幕半米以外。。针对每一种不同类型的皮肤，表现就不同：像油性肤质，就会表现出油情况很严重，或者是出油的同时面部开始发干，也就是缺乏水份，起痘痘，毛孔粗大等；干性肤质，则表现为：皮肤干燥，出现细纹，没有光泽，以及有黑斑，嗯，这些都是常期坐在电脑面前而忽略了如何防护的结果哦~还有就是混合性肤质了，这样的肤质，通常具备干性和油性两种肤质的特征，一般是T区油，两颊干。面对电脑的话，两种肤质的特点就越发明显了。再有就是眼部皮肤的加具老化，和眼部视神经的模糊化。而电脑皮肤和我们的环境又有非常大的关系，比如，坐在写字楼里的朋友，通常都是在空调环境下工作。面对电脑8个小时。而如果内调方面和防辐射、以及补水和保湿的工作，做的不到位的话，皮肤就会变得干燥，无光泽，出油，甚至严重点的会呈现敏感性肤质的特征哦！以上就是内调部分。现在根据不同环境和肤质看一下如何进行外在的改善：1，针对油性肤质，平时一定要做好充分的补水工作，无论你选择的护肤品是什么样的，重要的是以：清爽无油脂的补水。洁面的产品选择弱酸性，不要选择碱性的。因为碱性的当时是会洗的很干净，但1至2个小时以后皮肤出油的情况就会变得严重了，尤其是T区，和两颊，这也是毛孔粗大的一点哦。所以飞扬提醒大家，记得用弱酸性洁面产品~那如何来区别洁面产品的酸碱性呢，到药店去找找PH值试纸吧。2，化妆水方面，使用非酒精性的，以及保湿和补水好的。其实油性肌肤是最需要补水的了。而不是控油。也只有补水才可以帮助表面控油。油份多了，那么水份相对来说就会分泌量减小，这也是为什么油性肤质的人易变成油性缺水性肤质的关键所在了。3，那，现在第三个就是就是痘痘了。油性皮肤的人无论是内在方面也好外在方面也好，如果稍不注意，小痘痘就会趁机而入~从你美丽的肌肤内，人家是破茧而出我们是破皮而出了。针对痘痘，我们要采取内外兼攻的方法。内在的除了加强饮水量，保持每日晨便，多以粗纤维为主，还要就是以蔬菜和水果多吃，少吃肉类、油腻的、甜食等。很多朋友不知道，其实甜食是最容易长痘痘的。因为甜食会引起体内维它命B群的代谢变慢，会长出黑头，因为T区是皮脂腺最丰富的地方，B群代谢减缓，那么T区就会更油了。所以杜绝甜食，也是很重要的一点哦！外在方面，使用清爽无油脂的，弱酸性的基础护理套系，配合内调。要知道，80%的内在调养加上20%的外在保养，以及你的天天好心情，才会真正的改善皮肤。4，油性肤质，还有一点，就是每周做去角质的工作，以及清洁面膜。同时，别忘了给皮肤清爽的补水：）补水也会使毛孔收敛呢。现在说说干性肤质，坐在电脑面前如何来改善呢？干性肤质，在选择基础套系的时候注重含有长效保湿因子的成份，比如沙粒经常会和朋友们分享一些保湿的明星成份，像：粘多糖、胶原蛋白、透明质酸。啊，这个秀明质酸应该算是新晋的保湿明星了：）现在很多种护肤品中都含有它呢~保湿效果也对来说不错哦！除了保湿，就是补水。而补水与保湿是完全不同的两个概念。皮肤是要先补水，帮助细胞喝饱水份，再来进行保湿，帮助水份长效留住水份。水份充足了，皮肤首先避免了敏感。而且为保湿做好了充足的准备。同时，皮肤补水的工作做的好，也不容易引起，干性肤质的脂肪粒的产生哦！说到脂肪粒，其实它的形成有一种原因就是因为皮肤干燥，有了小创口，而我们再使用保养皮的时候，引起了毛囊角质化，也就是脂肪粒了。再说说保湿，选择长效保湿因子，比如透明质酸、尿囊素等。别看尿囊素这名字不好听，可它是干性和敏感性肤质的救星呢，可以起到非常好的安抚效果哦！还有洋甘菊这种菊类物质，也是抗敏的。为什么要把干性和敏感性肤质放在一起说呢？就是因为干性非常容易变成敏感性肤质：）在此，外在保养方面注意补水和保湿。内调方面，注意多多补充胶原蛋白的物质，无论你是从水果的果胶中摄取，还是骨头汤，或者是肉皮中摄取，都是非常好的。帮助皮肤有光泽，和保湿：）而混合性肤质，偏油，就参照油性的做法，注意加上清爽补水；偏干，就参照干性肤质的方法，注意长效保湿：）现在重点说一说，敏感性肤质吧。这样的肤质最受不了干燥，和空调的环境了。皮肤会发干，而且容易遇冷和热面部潮红。起斑斑和痘痘。而对付这样肤质最关键的一点还是补水及保湿。因为敏感性肤质的皮肤角质偏薄，不太建议使用去角质的东西，而注意补水和保湿，帮助细胞进强抵抗能力，这样即使面对空高和电脑，也不怕了~再配个喷雾吧：）舒缓和保湿类型的非常不错。无论你是什么肤质，喷上一喷，即可释放你紧张的情绪哦。以上四种不同的肤质，都不要忘了使用眼霜：）因为眼部肌肤的老化程度也是很快的。可以在眼部使用无酒精无香精不刺激的保湿和柔肤效果的水来打底，帮助眼部保湿。效果会非常好。这几点都是要注意的：）其实还有一些也是很关键的，比如你可以买一些小的仙人掌放在辐射源旁边可以帮助我们吸收一些辐射；每天使用隔离霜，可以帮助皮肤创造良好的环境，以及隔离脏空气和彩妆；还有就是适当吃一些海产品如海带啊和螺旋藻之类的，都是非常好的抗辐射的食物呢。平时在食物中多以绿色为主，养成多吃弱碱性食物的好习惯：）用电脑时，化妆时用隔离霜，用完电脑要洗脸，补水。1.面部防护上网虽不致如临大敌，但对厉害的电磁辐射还是应做足面部功夫。屏幕辐射产生静电，最易吸附灰尘，长时间面对面，更容易导致斑点与皱纹。因此上网前不妨涂上护肤乳液后加一层淡粉，以略增皮肤抵抗力。2.彻底洁肤上网结束后，第一项任务就是洁肤，用温水加上洁面液彻底清洗面庞，将静电吸附的尘垢通通洗掉，涂上温和的护肤品。久之可减少伤害，润肤养颜。这对上网的女性真可谓是小举动大功效。3.养护明眸如果你不希望第二天见人时双目红肿、黑眼圈加上面容憔悴，切勿长时间连续作战，尤其不要熬夜上网。平时准备一瓶滴眼液，以备不时之需。上网之后敷一下黄瓜片、土豆片或冻奶、凉茶也不错。其方法：将黄瓜或土豆切片，敷在双眼皮上，闭目养神几分钟；或将冻奶凉茶用纱布浸湿敷眼，可缓解眼部疲劳，营养眼周皮肤。4.增加营养对经常上网的人，增加营养很重要。维生素B群对脑力劳动者很有益，如果睡得晚，睡觉的质量也不好，应多吃动物肝、新鲜果蔬，它们富含维生素B族；肉类、鱼类、奶制品增加记忆力；巧克力、小麦面圈、海产品、干果可以增强神经系统的协调性，是上网时的最佳小零食。此外，不定时地喝些枸杞汁和胡萝卜汁，对养目、护肤功效显著。如果你在乎自己的容貌，就赶紧抛弃那些碳酸饮料，而改饮胡萝卜汁或其他新鲜果汁。5.常做体操长时间上网，你可能会感觉到头晕、手指僵硬、腰背酸痛，甚至出现下肢水肿、静脉曲张。所以，平时要做做体操，以保持旺盛精力，如睡前平躺在床上，全身放松，将头仰放在床沿以下，缓解用脑后脑供血供氧之不足；垫高双足，平躺在床或沙发上，以减轻双足的水肿，并帮助血液回流，预防下肢静脉曲张；在上网过程中时不时伸伸懒腰，舒展筋骨或仰靠在椅子上，双手用力向后，以伸展紧张疲惫的腰肌；做抖手指运动，这是完全放松手指的最简单方法。记住，此类体操运动量不大，但远比睡个懒觉来得效果显著。电脑对皮肤的3大致命伤害电脑对皮肤的伤害——第一：皮肤干燥有细纹肤色变黄。第二：长有斑点。第三：眼部有细纹、黑眼圈严重。许多朋友一直向我提出，长期的电脑工作，使皮肤出现了以上3点皮肤问题，希望得到解决。－－－－－－－－－－－－－－－－－－怎么保养自己的身体呢？面部防护上网虽不致如临大敌，但对厉害的电磁辐射还是应做足面部功夫。屏幕辐射产生静电，最易吸附灰尘，长时间面对面，更容易导致斑点与皱纹。因此上网前不妨涂上护肤乳液后加一层淡粉，以略增皮肤抵抗力。2.彻底洁肤上网结束后，第一项任务就是洁肤，用温水加上洁面液彻底清洗面庞，将静电吸附的尘垢通通洗掉，涂上温和的护肤品。久之可减少伤害，润肤养颜。这对上网的女性真可谓是小举动大功效。3.养护明眸如果你不希望第二天见人时双目红肿、黑眼圈加上面容憔悴，切勿长时间连续作战，尤其不要熬夜上网。平时准备一瓶滴眼液，以备不时之需。上网之后敷一下黄瓜片、土豆片或冻奶、凉茶也不错。其方法：将黄瓜或土豆切片，敷在双眼皮上，闭目养神几分钟；或将冻奶凉茶用纱布浸湿敷眼，可缓解眼部疲劳，营养眼周皮肤。4.增加营养对经常上网的人，增加营养很重要。维生素B群对脑力劳动者很有益，如果睡得晚，睡觉的质量也不好，应多