毕业设计（论文）-机械手腕部设计及仿真分析

学校代码：10184学校代码：10184学号：2144022387延边大学本科毕业设计说明书题题目：机械手腕部设计及仿真分析学生姓名：学院：工学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2014级指导教师：二〇一八年五月延边大学本科毕业设计说明书摘要随着现代社会的发展，机械手和机器人是在如今社会扮演者越来越重要的角色。自从二十世纪六十年代以后，半导体及电子技术的迅猛发展，使得人们的生活开始进入电器时代，并且也随着电子计算机的发展，使得机械设计迎来了巨大的革命，跟随电子发展热潮，机械手和机器人的发展也越发往自动化方向发展。这次设计是对机械手腕部进行结构设计和分析等相关研究，完成对其整体装置以及相关部件的分析研究及设计，与此同时通过借助CAD软件对其进行二维设计及绘制装配图及相关零件图，以此来增加对图形的理解以及增强软件的应用能力。通过此次设计，希望设计的机械手腕部能够与机械手、机械臂完成相应配合，从而能够在生产制造业得到应用。关键词：机械手腕部；工作装置；电动机AbstractWiththedevelopmentofmodernsociety,robotsandrobotsareplayinganincreasinglyimportantroleintoday'ssociety.Sincethe1960s,therapiddevelopmentofsemiconductorandelectronictechnology,makesthelifeofpeoplebegintoenterelectricera,andalsowiththedevelopmentoftheelectroniccomputer,themechanicaldesignhasresultedinahugerevolution,withelectronicdevelopmentboom,andthedevelopmentofrobotmanipulatorisalsoincreasinglyinthedirectionofautomationdevelopment.Isthedesignofrobotwriststructuredesignandanalysisofrelatedresearch,completeanalysisofthewholedeviceandrelatedcomponentsresearchanddesign,atthesametimebyusingCADsoftwarefor2ddesignanddrawtheassemblydrawingandrelatedpartsgraph,inordertoincreasetheunderstandingofgraphicsandenhancesoftwareapplicationability.Throughthisdesign,thedesignofthemanipulatorwristcanbematchedwiththemanipulatorandmanipulator,sothatitcanbeappliedinthemanufacturingindustry.Keywords:Thewristofthemanipulator;Workingdevice;motor;目录TOC\o"1-3"\h\u引言 [4]4.3偏转运动中蜗轮轴的设计首先估算轴的直径。材料：45钢，调制处理。对于偏转运动的轴，根据《机械设计》表15-3，取与轴类材料有关的系数A0且由上述分析得：n4P4即求得:d图10蜗轮轴初定各轴段直径表SEQ表格\*ARABIC10蜗轮轴数据表位置（左→右）轴径/mm说明左偏转小齿轮14按估算值所取左轴承处30因轴受轴向力和径向力，故选用深沟球轴承6002。轴承轴肩处50查书中轴肩设计得蜗轮处20根据所求蜗轮选取右轴承处30因轴受轴向力和径向力，故选用深沟球轴承6002。右偏转小齿轮14与左偏转小齿轮相同确定各轴段长表格SEQ表格\*ARABIC11蜗轮轴数据表位置（左→右）轴段长度/mm说明左偏转小齿轮20由偏转小齿轮的齿宽选取左轴承处10由轴承宽度选取轴承轴肩处40由整体装配时与箱体壁间距确定蜗轮处60综合总会考虑蜗轮移动距离所确定右轴承处10由轴承宽度选取右偏转小齿轮20由偏转小齿轮的齿宽选取全轴长160以上长度总和求得轴的受力分析已知：蜗轮的分度圆直径d1轴传递的扭矩nP齿轮上的圆周力F齿轮上的径向力F蜗轮轴受力情况分析图如下： 图11受力图X-Y面的受力分析图：图12受力图水平面的弯矩图：图13弯矩图求得：FMMMFMMMM取折合系数α=0.6，则：σ因为当σ=650MPa,则查的[σ-1]W=55MPa，σca<[σ-1]根据本次设计以及轴承的性能，初选深沟球轴承6002为蜗轮轴上的轴承。第五章机械手腕部运动仿真经过几个月的计算和设计终于完成了对机械手腕部的设计，以下为利用三维软件对其进行仿真。图14三维图如上图所示为此机械手腕部总体的三维图，此三维图是利用SolidWorks软件完成的，与CATIA一样其首先画出各零件，然后进行装配。下面以机械手座为例介绍此软件的功能。（1）首先打开软件工具栏中的文件，点击新建，弹出上图所示框时点击Part确定，则新建零件框完成；图15演示图（2）然后选择画图基准面，如上图所示选取右视基准面，再其面上画图；图16演示图（3）选取基准面后，点击草图在其上画出零件的轮廓；图17演示图（4）退出草图，将所画线段全选，然后点击上图所示红圈处，并填入合适长度，生成零件；图18演示图（5）再次进入草图，在指定面上画出圆，然后退出草图并选定所画圆，点击拉伸切除选项，将所选圆部分切除，从而生成孔结构，如下图所示；图19演示图（6）运用前述相同方法生成其余4个孔，及完成此零件的编辑；图20演示图其余零件也是运用这种方法生成，最后再将所有零件装备，完成此次机械手腕部的三维设计。

总结此次的毕业设计课题是机械手腕部设计，从刚开始的选定课题到最终的设计完成一共经历了五个月的时间。从刚开始时设计计算过程，选择电机、齿轮、轴、轴承等的设计计算，通过请教各位老师以及同学的帮助，及自己的努力帮我把大学四年的知识又重新的学习巩固了一遍，自己也深刻认识到了在大学的学习期间我有好多重要的知识点都没能好好的掌握。此次完成了对4个自由度机械手腕部的设计，使其能够成功完成相关运动，但此次设计的缺点在于手腕运转后，对控制步进电机线路设计的不是很充分。通过这次的毕业设计，将激励自己在今后的学习、工作、生活中能更好的发现自己的不足并且及时改正，虚心学习，学以致用。同时也认识到了机械海洋的魅力，并且为自己是延边大学机械系的一员深感荣幸，能学习到这么多机械相关的专业知识也是十分的感激，在这由衷的感谢老师及同学的帮助。参考文献于俊一.机械制造技术基础[M].北京.机械工业出版社.2009.2李育锡.机械设计课程设计[M].北京.高等教育出版社.2008.6濮良贵.机械设计[M].北京.高等教育出版社.2006.5艾兴，肖诗纲.机械制图[M].北京.机械工业出版社.2002.6吴宗泽.机械设计实用手册[M].北京.化学工业出版社.1991.1成大先.机械设计图册第2卷[M].北京.化学工业出版社.2000关慧珍，冯辛安.机械制造装备设计[M].北京.机械工业出版社.2009.11Cuttingandbeveling.WeldingandMetalFAbrication[J].2001.169.He.D,Kusiak.A,Tseng.T.Delayedproductdifferentiation：adesignandmanufacturingperspcctive.Computer-AidedDesign，1922,30（2）：105-113.Bevelingbysensorcontrol[M]致谢历时五个月我终于将毕业设计顺利完成，在这里我衷心的感谢指导老师咸成吉老师对我的细心指导，正是由于咸老师在专业知识上对