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哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
哈爾濱理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
口腔咀嚼模擬機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)及仿真
作 者:
學(xué) 號(hào)：
學(xué)院(系):
專 業(yè):
題 目:
2015 年6月
口腔咀嚼模擬機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)及仿真
摘 要
機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，咀嚼仿真機(jī)器人操縱的是一個(gè)熱門的研究領(lǐng)域。研究口腔咀嚼模擬機(jī)器人需要機(jī)械，電子，信息理論，人工智能，知識(shí)和生物和列式算出機(jī)等諸多學(xué)科的組合，但其發(fā)展也促進(jìn)了這些學(xué)科的發(fā)展。
在這項(xiàng)工作中，為在機(jī)器人設(shè)計(jì)，并完成份和一般安裝圖的設(shè)計(jì)圖的咀嚼型模擬結(jié)構(gòu)中使用。機(jī)械機(jī)器人分析的模型要求來(lái)估計(jì)所需的扭矩和每電源，我決定選發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱完整接頭。其次，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱連接并固定開(kāi)始設(shè)計(jì)通用結(jié)構(gòu)，而重要的連接測(cè)試的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核。
關(guān)鍵詞 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)器臂，結(jié)構(gòu)分析
Mechanical design and Simulation of the oral chew simulation robot
Abstract
The manipulator is a kind of typical mechatronic product, and the robot is the hot spot in the research field of robot manipulator.. Study on chewing simulated robots need combination of machinery, electronics, information theory, artificial intelligence, biology and computer knowledge of many disciplines, also its development also contributed to the development of these disciplines.
In this paper, the structure of a robot used in oral chewing is designed, and the assembly drawings and the drawing of the parts are finished.. The mechanical hand model is demanded to analyze the mechanical hand, and estimate the torque and power of each joint, and complete the selection of motor and reducer.. Secondly, from the connection and the fixed of the motor and the reducer, design the joint structure, and carry on the strength check to the important connector in the mechanism.
Keywords structure design, robot arm, structure analysis
- III -
目 錄
摘 要 II
Abstract III
1 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 口腔咀嚼模擬機(jī)器人研究概況 1
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2
1.3 口腔咀嚼模擬機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu) 3
1.4 主要內(nèi)容 3
2 總體方案設(shè)計(jì) 4
2.1 機(jī)械手工程概述 4
2.2 工業(yè)機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案論述 4
2.3 機(jī)械手機(jī)械傳動(dòng)原理 5
2.4 機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì) 6
2.5 本章小結(jié) 6
3 四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 8
3.1 各部件組成和功能描述 8
3.2 軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 11
4 傳動(dòng)齒輪零件的設(shè)計(jì)列式算出(用于四桿偏心振動(dòng)) 13
4.1 電機(jī)的我決定選 13
4.2 齒輪的設(shè)計(jì)列式算出過(guò)程 14
5 減震機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
5.1 彈簧的設(shè)計(jì)列式算出 18
5.2 上牙移動(dòng)平臺(tái)（錐齒輪傳動(dòng)） 21
5.3 軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 24
5.4 軸的受力分析及列式算出 25
5.5 軸承的壽命校核 26
5.6 軸的強(qiáng)度校核 26
5.7 各軸鍵、鍵槽的我決定選及其校核 27
6 整機(jī)虛擬裝配 28
總結(jié)與展望 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
- 27 -
1 緒論
1.1 引言
咀嚼仿真機(jī)器人操縱的是一個(gè)熱門的研究領(lǐng)域。咀嚼搜索模擬機(jī)器人需要機(jī)械，電子，信息理論，人工智能，知識(shí)和生物和列式算出機(jī)等諸多學(xué)科的組合，但其發(fā)展也促進(jìn)了這些學(xué)科的發(fā)展。機(jī)器人是機(jī)器人仿真咀嚼。
1959年，世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的誕生，機(jī)器人開(kāi)辟了新的發(fā)展時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)的研究和應(yīng)用嚼仿真機(jī)器人快速發(fā)展的發(fā)展。世界著名機(jī)器人專家，加藤一郎教授早稻田大學(xué)說(shuō)：“其中一個(gè)機(jī)器人的功能應(yīng)該具有的功能?！笔虑槭沁@樣的，其中高腳自動(dòng)化程度，動(dòng)力系統(tǒng)更復(fù)雜。偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)這樣一句話：“上帝創(chuàng)造了人，兩條腿是最美妙的杰作。”該系統(tǒng)具有環(huán)保要求豐富的動(dòng)態(tài)是非常低的，無(wú)論在地面，而且在非結(jié)構(gòu)地形復(fù)雜，環(huán)境適應(yīng)性好。功能必須擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的前景無(wú)限。
研究機(jī)械手的理由和目的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：要發(fā)展的機(jī)構(gòu)，使它們能夠在許多結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)環(huán)境中工作，而不是個(gè)人或延伸和擴(kuò)展人類活動(dòng)的領(lǐng)域;它希望更多的是了解和掌握人類固有和使用這些功能對(duì)個(gè)人服務(wù)，如：假肢。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)具有豐富，這方面的研究可擴(kuò)展的研究方向和機(jī)械機(jī)器人，機(jī)器人可以用作一個(gè)智能機(jī)器人，以發(fā)揮在人工智能中起重要作用。
咀嚼定義仿真機(jī)器人，世界不僅分類是不一樣的。最近通過(guò)的聯(lián)合國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織美國(guó)協(xié)會(huì)為咀嚼仿真機(jī)器人機(jī)器人如下定義：咀嚼仿真機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，你可以改變行動(dòng)方案，完成了一系列的作品，特別是用于物料處理設(shè)備，所述片的轉(zhuǎn)移。參考國(guó)外的定義，結(jié)合中國(guó)的語(yǔ)言，咀嚼模擬機(jī)器人的定義如下：
咀嚼仿真機(jī)器人的動(dòng)作獨(dú)立的機(jī)構(gòu)更自由，靈活地改變程序，可以放在任何地方，機(jī)器自動(dòng)化的自動(dòng)化程度高。汽車漆或工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)等涂料E'可用。
咀嚼模擬機(jī)器人高剛性為主體的臂，相對(duì)于其他，可以有快速移動(dòng)的速度，可以攜帶較重的東西，并且定位精度是非常高的，可以基于外部信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作。
嚼下一個(gè)可編程自動(dòng)化機(jī)器的控制機(jī)器人仿真列式算出機(jī)。使用咀嚼模擬機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的有效手段。出生與機(jī)器人的發(fā)展，雖然只有30多年的歷史，但已經(jīng)被應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多部門，民間工藝，應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景，顯示出強(qiáng)大的生命力[1-2]。
1.2 口腔咀嚼模擬機(jī)器人研究概況
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
Muybridge是最早系統(tǒng)地研究人類和動(dòng)物運(yùn)動(dòng)原理的人，人類和動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)原理的第一個(gè)系統(tǒng)研究是邁布里奇發(fā)明了照相機(jī)跟單，即設(shè)定的觸發(fā)相機(jī)的電源，并在1877年他成功地參加了四足和連續(xù)運(yùn)行的許多照片。后來(lái)，這種方法使用的相機(jī)是用來(lái)研究人體運(yùn)動(dòng)Demeny。從1930年到1950年，蘇聯(lián)也伯恩斯坦從深入人類和動(dòng)物研究的生物動(dòng)力機(jī)制的角度看，并提出??的議案非常形象化的描述。
真正全面，系統(tǒng)的研究機(jī)器人1960年開(kāi)始至今，機(jī)器人一套比較完整的理論體系只有形成，并在一些國(guó)家，如日本，美國(guó)和蘇聯(lián)已研制成功可以是靜態(tài)或動(dòng)態(tài)原型的機(jī)器人。本節(jié)介紹我們有60歲的球隊(duì)在1985年，在此期間最重要的進(jìn)展，在該領(lǐng)域取得的機(jī)器人。
在20世紀(jì)60年代和70年代，控制理論機(jī)器人的研究產(chǎn)生三種類型的控制方法是非常重要的，這限制了國(guó)家控制，控制參考模型和控制算法。這三個(gè)控制所有類型的機(jī)器人的方法都是適用的。國(guó)家控制是通過(guò)在1961年提出的模型的參考檢查于1975年由美國(guó)法恩斯沃思南斯拉夫托莫維奇限制，該算法是由著名的機(jī)器人學(xué)研究所南斯拉夫米哈伊爾?連不上專家鮑賓博士Vukobratovic控制教堂1969-1972舉措。有這三種類型的控制方法之間的內(nèi)在關(guān)系。有限狀態(tài)控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè)控制參考模型，并且該控制算法是這種情況[1]的中心。
在搜索步態(tài)，蘇聯(lián)Bessonov和Umnov定義“最佳步態(tài)”，Kugushev和Jaro-
shevskij定義自由的步伐。既步態(tài)不僅適應(yīng)，但也能適應(yīng)機(jī)器人多腿。在這些中，對(duì)于自由路徑的步驟的條件的規(guī)則。如果地面非常粗糙，使機(jī)器人進(jìn)行下一步腳必須某處放置，不能被認(rèn)為是固定的間距的一個(gè)序列，但是我想去登山如步步，通過(guò)一定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確保并肯定，這就是所謂的自由速度。
在該機(jī)器人中，美國(guó)Hemami，該提議的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的控制的簡(jiǎn)化模型作為振蕩器，反轉(zhuǎn)（倒立擺），它可以被解釋為足部問(wèn)題換能器的向前運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性方面。此外，減少了控制的考慮，Hemami，誰(shuí)也工作的復(fù)雜性“簡(jiǎn)化模型”機(jī)器人的問(wèn)題進(jìn)行了研究。
此前我們指出了系統(tǒng)的Vukobratovic還人形能量分析，但它的力量是有限的關(guān)節(jié)和隨時(shí)間的整個(gè)系統(tǒng)的變化，并沒(méi)有太多涉及這個(gè)問(wèn)題的最佳功耗的出口。但是在他的研究中，Vukobratovic得出一個(gè)有用的結(jié)論，即平滑的姿態(tài)，該系統(tǒng)的人類的低功率消耗，類人型系統(tǒng)所消耗的功率就越少。
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
家用機(jī)器人的研制工作起步較晚，自上世紀(jì)80年代，機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的開(kāi)始。 1986年，國(guó)家啟動(dòng)了研究計(jì)劃“鋼琴”的機(jī)器人在1987年，研究和開(kāi)發(fā)的機(jī)器人程序的中國(guó)的“863”高科技方面包括在內(nèi)。目前，中國(guó)從事機(jī)器人的應(yīng)用主要是單位的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)。該研究的初步技術(shù)機(jī)械手的目的是監(jiān)測(cè)國(guó)際先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)，那么他取得了一些成績(jī)。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)從1986年開(kāi)始研究機(jī)器人，雙足機(jī)器人的靜態(tài)HIT-I和110厘米高，體重70公斤，率先研制成功具有10個(gè)自由度的線來(lái)獲得在地面上的進(jìn)步，左，右側(cè)和移動(dòng)上下樓梯，闊步45厘米，10秒/步，然后速度成功研制出HIT和HIT-II-III，42千克體重，身高103厘米，有12個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了第24步厘米，每秒2.3點(diǎn)的速率。目前在機(jī)器人三四下發(fā)展，主體可以具有52個(gè)自由度，其比所述機(jī)器人的第一類型3的移動(dòng)速度，并在[3-7]項(xiàng)的平衡更好。
國(guó)防科技大學(xué)于1988年的春天已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出雙足機(jī)器人平面6自由度KDW-1，可以向前，向后和上下樓梯，最大速度為40厘米，步伐4步驟二，在1989年開(kāi)發(fā)出了空間型KDW-II，具有10個(gè)自由度，最高的69厘米，體重13千克包括更多的來(lái)回，上下樓梯和周圍的準(zhǔn)靜態(tài)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。 1990增加了平臺(tái)??KDW-II的兩個(gè)垂直縫，在KDW-Ⅲ開(kāi)發(fā)的，具有12個(gè)自由度，與函數(shù)曲線，以獲得一個(gè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境完整。 1995動(dòng)態(tài)步伐，0.8分第二，在步驟20厘米?22厘米，13度的最大傾斜角。發(fā)展在2000年底的KDW-III成功的第一個(gè)機(jī)器人“狀元”中國(guó)人形，在不確保并肯定的環(huán)境動(dòng)態(tài)，小偏差的基礎(chǔ)上，以每秒兩個(gè)步驟，1.4米高，體重20公斤的周期，有頭部，眼部，頸部，身體，手臂，腳，并有一定程度的語(yǔ)言功能[8-13]的。
此外，清華大學(xué)正在開(kāi)發(fā)一種人形機(jī)器人THBIP-I，高1.7米，體重130千克，32自由度，與清華大學(xué)985項(xiàng)目的支持下，該項(xiàng)目正在推進(jìn)。航空航天南京大學(xué)已開(kāi)發(fā)類型空間機(jī)器人的8自由度，靜態(tài)函數(shù)[13,14]的。
本文從機(jī)器人“首屆全國(guó)機(jī)械畢業(yè)創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽”。目前，機(jī)器人大多在輪子的形式，以獲得功能相。其實(shí)模仿人腿走路機(jī)器人并不多，但也有一些六足，四足機(jī)器人的出現(xiàn)，但機(jī)器人尚不多見(jiàn)。我們的問(wèn)題，探索設(shè)計(jì)巧妙只是機(jī)械設(shè)備和簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人類機(jī)器人的仿真。其子功能有：交替步，搖頭，擺大臂、擺小臂。
1.3 口腔咀嚼模擬機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)
咀嚼仿真機(jī)器人和全景組合物之間的關(guān)系的部分：
它主要由機(jī)械系統(tǒng)（執(zhí)行系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)），檢測(cè)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)。
（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)性能進(jìn)行了仿真機(jī)器人咀嚼共同完成一件，你需要得到各種運(yùn)動(dòng)
機(jī)械部件，在其之間的手，腕，身體等。
（一）效應(yīng)：命令機(jī)器人配置來(lái)執(zhí)行，直接畫(huà)了一張。
手腕的（B）也被稱為腕，手和臂的連接元件，其作用是調(diào)節(jié)或改變工作的端部的方向。
（C）的所述臂部分的連接基和手，支持手腕構(gòu)件，是進(jìn)行管理件的負(fù)荷，改變手的空間位置，以滿足機(jī)器人操作空間將被傳遞到各種負(fù)載基礎(chǔ)。
（D）的身體的：機(jī)器人的基本組成部分，起著支撐的作用，這是支持臂，其作用是使臂，解除或傾斜運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)的部件。
（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：提供電源到正在運(yùn)行的系統(tǒng)的各種部件，以及其供應(yīng)單元裝置。常用
機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)和電氣，氣動(dòng)和電動(dòng)。
（3）控制系統(tǒng)：該驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)，使該系統(tǒng)的實(shí)施憑據(jù)照工作的要求，發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)的錯(cuò)誤或故障。
（4）檢測(cè)系統(tǒng)：通過(guò)各種傳感裝置，致動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)中的作用，如果需要的話反饋到控制系統(tǒng)與該組相比較，以確保遵守該運(yùn)動(dòng)的要求。實(shí)踐證明，咀嚼模擬機(jī)器人可以取代繁重的體力勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化。頻繁的處理和長(zhǎng)期的工業(yè)生產(chǎn)片往往笨重，單調(diào)的操作，使用機(jī)器人是有效的。此外，它可在高溫，低溫，深水，宇宙，環(huán)境條件和其他放射性毒物污染進(jìn)行操作，同時(shí)也顯示出優(yōu)越性，它具有廣闊的發(fā)展前景[4-8]。
1.4 主要內(nèi)容
第1章 緒論 主要介紹機(jī)械手的相關(guān)知識(shí)和本課題研究的任務(wù)和要求.
第2章 總體方案設(shè)計(jì),介紹該機(jī)械手各部分的相關(guān)知識(shí)和總體設(shè)計(jì).
第3章 機(jī)械手各部分設(shè)計(jì)的介紹
第4章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2 總體方案設(shè)計(jì)
2.1 機(jī)械手工程概述
機(jī)器人工程是一個(gè)技術(shù)集成的跨學(xué)科，涉及機(jī)械學(xué)科，機(jī)械，機(jī)械設(shè)計(jì)，氣動(dòng)技術(shù)，傳感器技術(shù)，列式算出機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)。這將是科學(xué)知識(shí)的現(xiàn)有分行的組合有效的協(xié)作來(lái)解決所謂的技術(shù)復(fù)雜的工程問(wèn)題“系統(tǒng)工程”。情況下在機(jī)器人設(shè)計(jì)和應(yīng)使用作為搜索系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)和使用的系統(tǒng)的工程，其在系統(tǒng)內(nèi)的各種組件和系統(tǒng)之間的有機(jī)聯(lián)系的關(guān)系研究作為一個(gè)整體從“外部機(jī)器人的集成設(shè)計(jì)方法的環(huán)境。
從功能上來(lái)看，視系統(tǒng)的角度來(lái)看，將是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械如系統(tǒng)，根據(jù)有機(jī)地聯(lián)系在一起，它是一個(gè)不可分割的整體的某些規(guī)則它由幾個(gè)子系統(tǒng)組成。如果系統(tǒng)是開(kāi)放的，你失去作為一個(gè)整體，特定的功能。因此，在一個(gè)更??復(fù)雜的機(jī)器的設(shè)計(jì)中，從機(jī)械系統(tǒng)的??概念出發(fā)，系統(tǒng)必須具有以下特征：
一種機(jī)械系統(tǒng)一般（1）它由幾個(gè)不同的子系統(tǒng)的整體性能作為一個(gè)整體應(yīng)該具有特定的功能。
（2）各子系統(tǒng)之間的有機(jī)聯(lián)系的相關(guān)系統(tǒng)，有機(jī)的作用，相互連接的具有某些特性。
（3）每個(gè)系統(tǒng)的目的應(yīng)具有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)明確的目的和功能，系統(tǒng)組合各子系統(tǒng)取決于系統(tǒng)的目的和功能。
（4）環(huán)境適應(yīng)性的任何系統(tǒng)中存在某些情況下，我們必須能夠適應(yīng)變化的外部環(huán)境中。
因此，當(dāng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)，不僅要注意的機(jī)器人系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的部件的各種部件的組合物，但應(yīng)根據(jù)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，根據(jù)機(jī)器人的功能要求，各組合物該子系統(tǒng)操縱系統(tǒng)部件，零件結(jié)合合理性能優(yōu)良適合的產(chǎn)品機(jī)器人的設(shè)計(jì)。在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)更復(fù)雜，一般包括以下：運(yùn)行的機(jī)器，是完成機(jī)器人的主體中，包括基，手臂，手腕，結(jié)束和其他機(jī)構(gòu)的任務(wù)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它包括一個(gè)傳輸系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)單元，一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各種傳輸設(shè)備及其部件?？刂葡到y(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)電子控制裝置（列式算出機(jī)或其它設(shè)備編輯控制可編程）的算術(shù)，記憶功能，人 - 機(jī)接口設(shè)備（鍵盤，示教盒等）中，從各種信息傳感器放大，傳輸和輸入設(shè)備，傳感器，離線編程，設(shè)備接口/輸出通信，內(nèi)部和外部傳感器的處理，及其他一般用途或特殊裝置[14]。
工業(yè)機(jī)器人的特征在于它的多功能性在功能性和靈活性，以重新調(diào)整，因此工業(yè)用機(jī)器人可以有效地施加到柔性制造系統(tǒng)來(lái)完成部件或材料，組件或其它操作的轉(zhuǎn)移。在柔性制造系統(tǒng)，基本的技術(shù)設(shè)備（例如數(shù)控機(jī)床，鍛壓，焊接，裝配等生產(chǎn)設(shè)備），輔助設(shè)備，控制設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人等共同形成了各種不同形式的復(fù)雜的機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人。在生產(chǎn)其他非制造業(yè)部門，如生產(chǎn)在建筑，采礦，交通運(yùn)輸和其他參考操縱也是這樣。
2.2 工業(yè)機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案論述
（一）確保并肯定負(fù)載
目前，家庭和工業(yè)用途的機(jī)器人，大承載能力的范圍內(nèi)，最小額定負(fù)載5N或更小，達(dá)9000N。加載確保并肯定作用于界面的機(jī)械強(qiáng)度和扭矩機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)主要方向的收費(fèi)規(guī)模。這應(yīng)包括機(jī)器人的在配重的端部的實(shí)施方式子中，重量和連結(jié)片規(guī)定速度或過(guò)程對(duì)象和加速度的條件下，所得到的慣性力。初步估計(jì)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)參數(shù)表明，這一項(xiàng)目可能屬于一個(gè)小負(fù)荷。
（二）驅(qū)動(dòng)方式
由于伺服電機(jī)具有良好的控制性能，檢查的靈活性，允許速度，位置，環(huán)境，體積小，效率高，適用于更為苛刻的運(yùn)動(dòng)控制沒(méi)有影響的精確控制這個(gè)小機(jī)器人等等，所以這個(gè)時(shí)候該項(xiàng)目采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)
（三）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
齒輪機(jī)器人可以緊湊，重量輕，慣性和體積小，傳動(dòng)鏈應(yīng)考慮采取措施，消除差距，改善循環(huán)和機(jī)器人的控制精度的位置。在經(jīng)常在齒輪，蝸輪螺桿，滾珠絲杠，皮帶，鏈條傳動(dòng)，行星齒輪，傳動(dòng)齒輪和諧波鋼等所使用的機(jī)器人的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于具有高效率的齒輪，特定的傳輸結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，與大學(xué)學(xué)習(xí)和掌握了最堅(jiān)實(shí)的，所以這個(gè)設(shè)計(jì)我決定選的旅行。
（四）工作范圍
工業(yè)機(jī)器人的工作區(qū)域的工業(yè)機(jī)器人的工作過(guò)程和軌跡的操作的范圍內(nèi)，所表示的工作空間的基礎(chǔ)上被確保并肯定。工作空間的形狀和大小的影響，在數(shù)量和自由度機(jī)械手的長(zhǎng)度與每個(gè)臂的關(guān)節(jié)軸和所我決定選的每個(gè)角關(guān)節(jié)軸的變化的機(jī)器人坐標(biāo)，尺寸和比例的機(jī)械結(jié)構(gòu)
（五）運(yùn)動(dòng)速度
機(jī)器人操作器來(lái)確保并肯定，根據(jù)該周期時(shí)間來(lái)確保并肯定每個(gè)操作的時(shí)間的每一個(gè)動(dòng)作臂的最大行程之后，我們可以進(jìn)一步確保并肯定每個(gè)動(dòng)作的速度，單位為米/秒（°）/ s，則在順序或同時(shí)等執(zhí)行分配給考慮一些因素，如每個(gè)操作序列之間的周期的總時(shí)間長(zhǎng)度的每個(gè)操作的時(shí)間。表做他們的操作時(shí)間，操作時(shí)間分配之外的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較，以考慮分配請(qǐng)求有關(guān)的過(guò)程，它也必須考慮慣性的行程的大小和驅(qū)動(dòng)和控制，定位和精度要求。
2.3 機(jī)械手機(jī)械傳動(dòng)原理
該方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
該口腔咀嚼模擬機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)組成如圖
口腔咀嚼模擬機(jī)器人本體組成
本論文設(shè)計(jì)是基于一個(gè)機(jī)器人四桿機(jī)構(gòu)咀嚼仿真是用來(lái)模擬人類第一門齒咀嚼一個(gè)傳送軌道。嚼作為剛體期間咀嚼人體的頭部的運(yùn)動(dòng)的分析來(lái)保持不動(dòng)，并通過(guò)垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)咀嚼時(shí)的完整下頜。考慮到設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性的機(jī)器的操作的方便，使用上下牙齒倒置時(shí)尚設(shè)計(jì)，被引導(dǎo)在牙齒從到安裝在機(jī)器的前四桿的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，它的齒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持靜止安裝在四個(gè)下的杠桿機(jī)構(gòu)。如圖所示，示出了咀嚼模擬自動(dòng)機(jī)制的示意圖。
2.4 機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)
工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下[3]。
（1）直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)
空間直角坐標(biāo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1（a）在直線運(yùn)動(dòng)是很容易實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)位置控制，所以直角坐標(biāo)機(jī)器人可達(dá)到一個(gè)很高的位置精度（微米級(jí)）。然而，機(jī)器人操作空間的結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的大小方面的直角坐標(biāo)，是比較小的。因此，為了獲得運(yùn)動(dòng)的一定自由度，機(jī)器人的矩形框架結(jié)構(gòu)的大小坐標(biāo)比其他類型的機(jī)器人更大的尺寸。
直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作是一個(gè)矩形空間。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配和處理操作，笛卡爾坐標(biāo)機(jī)器人懸臂龍門吊型三種結(jié)構(gòu)。
（2）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)
用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)的圓柱形空間機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，并且可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線性運(yùn)動(dòng)，如圖2-1（b）中。該機(jī)器人是比較簡(jiǎn)單，精度可以在處理操作中通常使用的。他的工作空間是一個(gè)圓柱形空間。
（3）球坐標(biāo)機(jī)器人
機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的球形空間中的坐標(biāo)是由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)來(lái)獲得，如2-1（c）中。該機(jī)器人是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但精度不高。主要用于處理操作。他們的工作空間是一個(gè)球形空間。
機(jī)器人（4）鉸接結(jié)構(gòu)
運(yùn)動(dòng)空間多關(guān)節(jié)機(jī)器人是由三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以獲得，例如2-1（四）構(gòu)成。普通型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。手頭的機(jī)身尺寸，其相對(duì)較大的工作空間。這種機(jī)器人被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)，如焊接，涂裝，搬運(yùn)，組裝等作業(yè)，被廣泛用于在這種類型的機(jī)器人。
關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。
(a) 直角坐標(biāo)型 (b) 圓柱坐標(biāo)型 (c) 球坐標(biāo)型 (d) 關(guān)節(jié)型
圖2-1 四種機(jī)械手坐標(biāo)形式
根據(jù)任務(wù)書(shū)要求和具體實(shí)際我們我決定選的是(d) 關(guān)節(jié)型。
具體到本設(shè)計(jì)考慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。
2.5 本章小結(jié)
本章后完成機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我決定選了多種方案來(lái)確保并肯定最終的確保并肯定的溶液。確保并肯定機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)，其將進(jìn)行詳細(xì)生命，手臂，手腕，所述機(jī)器人的端部等的各部分設(shè)計(jì)。
3 四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)
3.1 各部件組成和功能描述
四桿機(jī)構(gòu)1和機(jī)器的上部被固定在一個(gè)角度，并且該值的軌跡的角度是基于一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的形成和咀嚼決定的測(cè)試磁道角度差，為了使說(shuō)明低于規(guī)定值。當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，減振器機(jī)構(gòu)3做咀嚼運(yùn)動(dòng)，在操作過(guò)程中齒4的移動(dòng)平臺(tái)是保持不動(dòng)，而當(dāng)曲柄和最長(zhǎng)邊的連桿在一條直線上，所述阻尼機(jī)構(gòu)3移動(dòng)到該點(diǎn)低，和上齒咬，當(dāng)減震器3處于壓縮狀態(tài)的彈簧，該彈簧的壓縮力設(shè)定為咬力。嚼，咀嚼人類軌跡是不斷變化的過(guò)程中咀嚼不同的食物，并在不同的時(shí)間。這里，通過(guò)調(diào)整四桿機(jī)構(gòu)1到桿的尺寸和平臺(tái)的位置，以達(dá)到所述上齒咬點(diǎn)位置通過(guò)軌道變化的傾斜角度調(diào)整機(jī)構(gòu)2的咀嚼運(yùn)動(dòng)咀嚼模擬機(jī)器人?？紤]到尺寸的變化了吧，用內(nèi)螺紋形式。齒主要通過(guò)錐齒輪5的機(jī)構(gòu)的位置，上齒平臺(tái)上下移動(dòng)的螺紋桿，獲得牙齒的位置控制。為保證齒的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，在機(jī)器的兩側(cè)都設(shè)計(jì)有同樣的螺紋軸，所述的錐形構(gòu)件通過(guò)小齒輪兩端平臺(tái)等效力。
模擬機(jī)器人的咀嚼運(yùn)動(dòng)主要取決于四桿機(jī)構(gòu)，用于咀嚼人類軌跡。在以往的工作中，我們被吸引到跌落測(cè)試形式類似咀嚼軌跡分析，類似曲線的第六個(gè)周期擬合，第六屆最高點(diǎn)的弧線，分別是最低點(diǎn)，左轉(zhuǎn)右兩大亮點(diǎn)該段的和到外部。如圖2.2所示。咀嚼運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)包括：開(kāi)啟角度，閉角型，軌跡角度垂直距離開(kāi)幕，水平移動(dòng)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)角的水平線相切的最高點(diǎn)的圓弧和切割電弧的點(diǎn)的左側(cè)之間的角度，閉角是拱門和最高點(diǎn)的圓弧的切點(diǎn)的右側(cè)之間的角度相切并垂直線，軌跡的角度的開(kāi)口角度和開(kāi)口之間的距離所包圍的角度的區(qū)別是最高點(diǎn)和最低的，運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)的水平位置之間的水平距離之間的垂直距離最左邊和最右邊的點(diǎn)的距離。
四桿機(jī)構(gòu)由連桿，搖桿,地桿和曲柄構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)各種軌道咀嚼物，的四個(gè)條中的說(shuō)法大地桿機(jī)構(gòu)是一個(gè)范圍內(nèi)的值，并且四桿機(jī)構(gòu)不同格式的一般設(shè)計(jì)要求一接地桿的設(shè)計(jì)可以在任何時(shí)間進(jìn)行調(diào)整四桿機(jī)構(gòu)。隨后，分析和設(shè)計(jì)的主要部分。
（1）曲柄座的設(shè)計(jì)
因?yàn)榫捉姥b置考慮到飲食的方便，使用倒置的上下牙齒結(jié)構(gòu)，安裝在機(jī)器的上下牙齒，在安裝底部的整個(gè)機(jī)構(gòu)到四桿在機(jī)器的上部，齒機(jī)，操作保持不變的飼養(yǎng)過(guò)程中提供了一個(gè)方便的食品。圖2.6顯示了牙齒的咬合正常在曲線軌跡。圖2.7示出了180度旋轉(zhuǎn)后的軌跡曲線咀嚼，如果上下牙齒被面朝下安裝，軌跡是由機(jī)器生成的應(yīng)該是在一咬痕跡逆齒的形式，四桿機(jī)構(gòu)，以使本文的軌道作為圖中所示2.7。
為了實(shí)現(xiàn)從圖中可以看出2.10如圖2.11所示出的座椅曲柄臂的構(gòu)象的四桿機(jī)構(gòu)的安裝位置時(shí)，座曲柄的機(jī)制是四桿僅一部分被固定在機(jī)器的板，考慮到穩(wěn)定性，曲柄座安裝的厚度被設(shè)計(jì)為52毫米，在機(jī)座曲柄和地板由兩個(gè)螺栓和兩個(gè)銷分別在沿平行于導(dǎo)螺桿的座曲柄的側(cè)角固定，在水平平面之間的角度是的65°。
（2） 曲柄設(shè)計(jì)
考慮到緊湊，重量輕機(jī)，軸承的最小尺寸，雙方不與許多其他因素干擾，建筑物的實(shí)際尺寸被定義為曲柄10毫米初始。因?yàn)榍某叽缧〉模粦?yīng)該被以條的形式，在其中使用的盤在圖2.12所示的形式下，盤的中心軸是同軸的電動(dòng)機(jī)軸中使用，在中央位置從10毫米的盤上的孔，曲柄和通過(guò)桿連桿。。
圖 2.12 曲柄二維草圖
（3） 地桿設(shè)計(jì)
雖然地桿的尺寸是可調(diào)節(jié)的，但是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的四桿機(jī)構(gòu)，被設(shè)置為保持在拍賣的大小。前機(jī)器在操作中，接地棒管制的大小，以獲得不同的軌跡。螺釘驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)上述要求，螺桿的驅(qū)動(dòng)，的導(dǎo)螺桿的轉(zhuǎn)移主要結(jié)果的運(yùn)動(dòng)。在這份文件中，當(dāng)桿螺母，一個(gè)梯形螺紋，梯形螺紋自鎖功能，可以保證機(jī)器的操作過(guò)程中的大小桿保持不變。圖2.13示出導(dǎo)螺桿的二維圖中，多數(shù)螺母的直徑的螺桿所有切割梯形螺紋。
（4） 連桿設(shè)計(jì)
為了避免四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，拍賣會(huì)產(chǎn)生對(duì)四桿機(jī)構(gòu)虛擬安裝的干擾，我決定選“干涉檢查”中的“布局”，通過(guò)不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，最后確保并肯定如圖所示鏈接的形狀在2.14所示。因?yàn)殒溄拥囊跐L動(dòng)軸承內(nèi)部安裝，根據(jù)軸承，設(shè)計(jì)連桿的厚度為 12mm。
如圖2.15所示為四桿機(jī)構(gòu)的組裝圖，其描繪了一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)是安裝在咀嚼仿真機(jī)器人的形式，此時(shí)的機(jī)構(gòu)軌跡四邊形只有滿足在地圖上的2.7的軌跡的需求。由電機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)，以使座位搖臂8被保持恒定在運(yùn)動(dòng)的橫向方向上的支持桿11時(shí)，擋板5曲柄從動(dòng)盤9中的固定的絲杠和輔助人員在該機(jī)制中發(fā)揮支撐桿的作用。
3.2軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
根據(jù)在測(cè)試跑道上輪胎的分析和綜合的前期工作，人類已經(jīng)在咀嚼過(guò)程開(kāi)始階段是垂直咬，也稱為粉碎階段大塊食物破碎成小塊食物，顆粒時(shí)食品當(dāng)聚集咀嚼磨牙的大小，在研磨階段咀嚼運(yùn)動(dòng)，磨鋒利的邊緣鋒利的牙齒磨磨牙食物的階段。在研磨，矢狀面和垂直軌跡26.56°?36.52°，在研磨過(guò)程中，矢狀面和垂直的軌跡之間的角度之間的角度32.74°?35.75°，許WL，它接收咀嚼軌道在矢狀面和承諾的軌跡近似30°的垂直角，并在矢狀面近似于直線路徑。
目前，扁四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為獲得的軌跡是垂直的。以滿足30°至垂直的要求，有必要設(shè)計(jì)一種機(jī)制，用于調(diào)節(jié)角度的軌道。軌跡角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理是改變的一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生平面的運(yùn)動(dòng)，在圖2.16所示的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝二維軌跡，這是由固定件驅(qū)動(dòng)的示意圖焊接上板，游戲銷時(shí)的銷通過(guò)固定機(jī)構(gòu)的作用下，導(dǎo)桿4可以針旋轉(zhuǎn)的原點(diǎn)，角度控制的作用，當(dāng)角機(jī)構(gòu)被調(diào)整在正確的位置，杠桿7是固定在機(jī)器的縱板，滑動(dòng)5內(nèi)部有一個(gè)套筒一起，以便移動(dòng)所述導(dǎo)桿的上下，和固定塊的下端的下部固定的水平發(fā)揮在組織穩(wěn)定的作用。牙科阻尼機(jī)構(gòu)9和導(dǎo)向桿被連接由套筒積分，當(dāng)該角度的調(diào)整機(jī)構(gòu)和30°的垂直角，導(dǎo)向齒桿9推動(dòng)減振器機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的軌跡角度的變化。
4 傳動(dòng)齒輪零件的設(shè)計(jì)列式算出(用于四桿偏心振動(dòng))
4.1 電機(jī)的我決定選
考慮到該工況條件下，電機(jī)的要求不高，我決定選北京和利時(shí)電機(jī)電器廠的86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)。
北京和利時(shí)電機(jī)電器有限公司的一步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參如表3.1。
表3.1 步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品系列及技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
相數(shù)
步距角
(DEG.)
電壓
(V)
電流
(A)
靜轉(zhuǎn)矩
(N.m)
空載運(yùn)行頻率
(KHZ)
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
(Kg.cm2)
備注
86BYG250AN
2
0.9°/1.8°
110
3.6
2.4
≥15
0.56
86BYG250BN
2
0.9°/1.8°
110
4
5.0
≥15
1.2
86BYG250CN
2
0.9°/1.8°
110
5
7.0
≥15
4.28
北京和利時(shí)電機(jī)電器有限公司86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線如圖3.3。
圖3.3 運(yùn)行矩頻特性
由列式算出得到所需結(jié)果如下：
=6.86Nm，137.7r/min
該電機(jī)可以滿足要求。
以上公司的86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)的外型簡(jiǎn)圖如圖3.4。
圖3.4 步進(jìn)電機(jī)外形簡(jiǎn)圖
根據(jù)前面列式算出，我決定選以上公司的86BYG250CN型步進(jìn)電機(jī)。
由電機(jī)輸出軸尺寸我決定選TL2型彈性套柱銷聯(lián)軸器，主從動(dòng)端均選用型軸孔[16]。
4.2 齒輪的設(shè)計(jì)列式算出過(guò)程
憑據(jù)設(shè)計(jì)列式算出公式1 我決定選齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。
1）根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高， 我選7級(jí)精度
3）材料選擇 由表(10-1)我決定選小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240 HBS，二者硬度差為40 HBS。
4）初選小齒輪的齒數(shù)，選
2 憑據(jù)齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
我們從設(shè)列式算出式（注:腳標(biāo)t表示試選或試 算值,下同.）
（1）確保并肯定公式內(nèi)各列式算出數(shù)值
1）試選載荷系數(shù)
2）列式算出小齒輪轉(zhuǎn)矩
=6.86Nm，137.7r/min
3）由表10-7選取齒寬系數(shù)（非對(duì)稱布置）
4）由表10-6查取材料彈性影響系數(shù)
5）從圖中可以看出10-21d憑據(jù)齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度
6）我們可以從算式10-13列式算出應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（j為齒輪轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)；為工作壽命）
7）從圖中可以看出10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)
8）列式算出接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，我們可以從算式10-12得
（2）列式算出
1）試算小齒輪分度圓直徑，代入較小值
由列式算出式得，
mm
2）列式算出圓周速度
3）列式算出齒輪b
4)列式算出齒寬與齒高比
模數(shù)
齒輪高
齒高比
5）列式算出載荷系數(shù)K
根據(jù)，7級(jí)精度，從圖中可以看出10-8查得動(dòng)載系數(shù)
由表10-2查得
由表10-4用插值法，7級(jí)精度,小齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置
查得
由 查圖10-13得
故載荷系數(shù)
=1.562
6）憑據(jù)實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，我們可以從算式（10-10a）得
7）列式算出模數(shù)
3 憑據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
我們可以從算式（10-5）
（1）確保并肯定列式算出參數(shù)
1)圖10-20C查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪彎曲疲勞
強(qiáng)度極限為
（a） 從圖中可以看出10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
3)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)由公式(10-12)得
4)算載荷系數(shù) =
5)取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5查得
6)比較大小齒輪的大小
大齒輪的數(shù)值大
（2）設(shè)計(jì)列式算出
對(duì)比列式算出結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度列式算出的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度列式算出的模數(shù)，終合考慮，滿足兩方面，對(duì)模數(shù)就近取整，則
m=3
4 幾何尺寸列式算出
列式算出得齒輪的參數(shù)為：
齒輪參數(shù)表
名 稱
計(jì) 算 公 式
結(jié) 果 /mm
模數(shù)
m
3
齒數(shù)
Z1
40
Z2
40
壓力角
n
分度圓直徑
d1
120
d2
120
齒頂圓直徑`
齒根圓直徑
中心距
120
齒 寬
5 減震機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
咀嚼模擬機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)的食物特性測(cè)量中，控制力膠是人咀嚼的特別重要的方面，咀嚼通過(guò)咀嚼肌引導(dǎo)夾爪的運(yùn)動(dòng)。力時(shí)牙齒咀嚼食物從咀嚼肌的收縮力，和牙齦在上下牙齒咬的過(guò)程中，起到了緩沖作用。為了滿足強(qiáng)度咀嚼的要求，要達(dá)到這一章強(qiáng)度咀嚼模擬計(jì)劃緩沖的目的。
減震器阻尼彈簧的作品，和力的控制。圖18.2顯示了減震機(jī)構(gòu)裝配圖，總減震器由以下幾部分組成：停止桿硬，傳動(dòng)銷，壓縮彈簧，鋁外殼。
由于咬力的上限是150N，彈簧的壓縮力，以保證不超過(guò)150N，在設(shè)計(jì)硬止動(dòng)桿1的阻尼機(jī)構(gòu)，以確保彈簧的壓縮力不超過(guò)上限。停在一個(gè)插槽硬杠桿發(fā)揮高阻尼的作用。導(dǎo)銷2向上移動(dòng)，并在槽向下，大大減少運(yùn)行4的彈簧振動(dòng)，所述振動(dòng)會(huì)影響彈簧4，為了確保運(yùn)動(dòng)期間穩(wěn)定該彈簧的咬合力，本文將彈簧安裝在鋁制外殼3英寸槽是根據(jù)設(shè)計(jì)壓縮彈簧的長(zhǎng)度尺寸，能夠達(dá)到以下繪制有關(guān)的負(fù)荷150N工作中，彈簧為10mm的壓縮，以確保在導(dǎo)銷的槽的設(shè)計(jì)，可向上一個(gè)移動(dòng)距離為10毫米的切口。此外，彈簧和止動(dòng)桿硬之間可以添加一個(gè)片，以增??加彈簧安裝的負(fù)載，以提供可變咬合力。
5.1 彈簧的設(shè)計(jì)列式算出
彈簧是整體設(shè)計(jì)不可或缺的部分，以下為彈簧的設(shè)計(jì)列式算出步驟[17]。
（1）現(xiàn)選用碳素彈簧鋼絲（GB4357-89C級(jí)）第Ⅲ類彈簧。設(shè)鋼絲直徑d=4mm。
取G=82000MPa，查表得MPa。
MPa
（2）確保并肯定鋼絲直徑
取旋繞比
曲度系數(shù)
絲杠直徑列式算出公式：
（4.2）
其中在本文中所代表的意思是彈簧的工作拉力，這里取N。
各數(shù)據(jù)代入公式（4.3）得：
mm
取d=4mm。
彈簧中徑: mm
查表取D=25mm,,K=1.24mm。
mm
與原值相近。取d=4mm。此時(shí)D=25mm是標(biāo)準(zhǔn)值。
彈簧內(nèi)徑: mm
彈簧外徑: mm
（3）列式算出彈簧剛度
（4.3）
式子中：
在本文中所代表的意思是彈簧的工作拉力，這里取N；
在本文中所代表的意思是與對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，mm；
在本文中所代表的意思是與對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，mm（見(jiàn)圖4.5）。
代入公式得：
N/mm
（4）列式算出彈簧圈數(shù)
（4.4）
代入各數(shù)據(jù)得：
圈
取n=95圈
（6）彈簧初拉力
N
（7） 極限工作應(yīng)力
取
則MPa
（8） 極限工作載荷
N
（9）列式算出彈簧的變形
（4.5）
式子中：
在本文中所代表的意思是變形量；
在本文中所代表的意思是與形變對(duì)應(yīng)的拉力。
將分別代入公式（4.5）得：
mm
mm
（10）特性校核
基本上滿足條件。
（11）列式算出其他結(jié)構(gòu)參數(shù)
（4.6）
（4.7）
式子中：
在本文中所代表的意思是自由長(zhǎng)度；
在本文中所代表的意思是螺旋角；
在本文中所代表的意思是彈簧節(jié)距，mm。
代入數(shù)據(jù)得：
自由長(zhǎng)度：
mm
彈簧變形后長(zhǎng)度：
mm
mm
根據(jù)以上列式算出，選定的有關(guān)參數(shù)為：
材料為碳素彈簧鋼絲，鋼絲直徑為4mm，旋繞比為6.25，彈簧中徑25mm，彈簧右旋，螺旋角為，自由長(zhǎng)度為434mm。
5.2 上牙移動(dòng)平臺(tái)（錐齒輪傳動(dòng)）
在設(shè)備機(jī)構(gòu)咀嚼四個(gè)條帶的上下牙齒倒置安裝，以方便進(jìn)料的食品和食物顆粒的集合。模擬配備有四桿機(jī)構(gòu)的齒在機(jī)器的上部，用于使咀嚼軌跡。四上齒
根據(jù)負(fù)責(zé)收集食物顆粒的聯(lián)動(dòng)。之前的機(jī)器在操作時(shí)，該機(jī)制以四個(gè)條就位時(shí)齒的位置的調(diào)整來(lái)調(diào)整條的大小，上下牙齒，以確保精確的咬合。因此，在齒的設(shè)計(jì)過(guò)程中，以確保該牙齒準(zhǔn)備進(jìn)行調(diào)整。
在這份文件中，通過(guò)傘齒輪調(diào)整齒移動(dòng)平臺(tái)的方式，如圖2.22。在牙齒上的四個(gè)安裝套筒積分調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，四根支承桿與機(jī)器元件可上下滑動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)的功能。在繪圖機(jī)兩側(cè)的兩個(gè)螺紋桿用來(lái)控制牙齒移動(dòng)平臺(tái)的位置，并起到鎖的作用。從
更大的附著于牙齒的標(biāo)簽平坦面，錐齒輪設(shè)計(jì)，一方面，所述穩(wěn)定的調(diào)整時(shí)將影響牙齒的固定板。為了確保增加平行邊緣，傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)中，以獲得一個(gè)平坦光滑的增加。
根據(jù)工作的要求，最在一個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)傳輸斜齒輪的端直，考慮到可能的錐形小齒輪齒根圓的距離從槽的底部距離，從而使拉絲錐形小齒輪一體軸，錐齒輪設(shè)計(jì)獨(dú)立，材料45鋼選擇。因?yàn)檫x擇閉合齒輪硬化，齒輪的齒的磨損和彎曲疲勞失效是失敗的主要形式，因此，這種類型的工具設(shè)計(jì)憑證彎曲疲勞抗力計(jì)算列的設(shè)計(jì)中，必須選擇一個(gè)齒小齒數(shù)，可取17～20[15]。
（a）估算齒輪主要參數(shù)及尺寸
齒數(shù),：
齒數(shù)比，所以我決定選,則。
齒寬系數(shù)：
，取。齒寬系數(shù)不宜取過(guò)大，避免引起小端齒頂過(guò)薄，齒根圓角半徑過(guò)小，應(yīng)力集中過(guò)大。
根據(jù)手冊(cè)[16]，憑據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度列式算出小齒輪大端分度圓直徑和大端模數(shù)：
（3.27）
式子中：
在本文中所代表的意思是齒輪傳遞的扭矩；
在本文中所代表的意思是工況系數(shù)；
在本文中所代表的意思是動(dòng)載系數(shù)；
在本文中所代表的意思是齒寬系數(shù)；
在本文中所代表的意思是試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力；
查手冊(cè)[16]得到，,,MPa。
由于 N·m，,。
將數(shù)據(jù)代入得到小齒輪大端分度圓直徑mm。
大端模數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分度圓模數(shù)，取。
圓錐齒輪主要尺寸列式算出[16]：
（3.28）
（3.29）
（3.30）
（3.31）
（3.32）
（3.33）
（3.34）
式子中：
在本文中所代表的意思是大端分度圓直徑；
、在本文中所代表的意思是節(jié)錐角；
在本文中所代表的意思是錐距；
在本文中所代表的意思是中點(diǎn)分度圓直徑；
在本文中所代表的意思是當(dāng)量齒數(shù)；
在本文中所代表的意思是平均模數(shù)。
齒寬，取mm。
將數(shù)據(jù)代入列式算出得：mm
mm
mm
mm
mm
中點(diǎn)分度圓上的圓周力N。
（b）憑據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核
列式算出接觸用單位齒寬上的載荷
MPa （3.35）
查[16]手冊(cè)，，在本文中所代表的意思是齒向載荷分布系數(shù)，==1.2。
列式算出接觸疲勞應(yīng)力
MPa （3.36）
列式算出齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力
（3.37）
式子中：
在本文中所代表的意思是壽命系數(shù)；
在本文中所代表的意思是潤(rùn)滑劑系數(shù)；
在本文中所代表的意思是齒面光潔度系數(shù)；
在本文中所代表的意思是速度系數(shù)；
在本文中所代表的意思是工作硬化系數(shù)；
在本文中所代表的意思是尺寸系數(shù)。
查手冊(cè)[16]得到，，。
所以，MPa。
列式算出接觸安全系數(shù)
，安全系數(shù)較高。所以，接觸疲勞強(qiáng)度滿足，參數(shù)合理。
（c）憑據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核
列式算出彎曲用單位齒寬上的載荷
MPa
變位系數(shù)
取，則。
應(yīng)力集中校正系數(shù)
由及可查表得，由及可查表得。
齒形系數(shù)
由，據(jù)及可查表得，由及可查表得，而，所以：，。
彎曲列式算出應(yīng)力
根據(jù)公式：
（3.38） （3.39）
將數(shù)據(jù)代入列式算出得：MPa
MPa
取安全系數(shù)
查[16]手冊(cè)，得彎曲疲勞壽命系數(shù)，。
查[16]手冊(cè)，得彎曲疲勞極限為MPa，MPa。
許用應(yīng)力：
（3.40）
（3.41）
將數(shù)據(jù)代入列式算出得：MPa
Mpa
因此、，彎曲疲勞強(qiáng)度滿足，參數(shù)合理[17]。
5.3 軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
考慮到軸的載荷較大，材料選用45,熱處理調(diào)質(zhì)處理,取材料系數(shù)
所以,有該軸的最小軸徑為:
考慮到鍵槽的影響，所以dmin取值為17MM,具體結(jié)構(gòu)如下：
5.4 軸的受力分析及列式算出
軸的受力模型簡(jiǎn)化(見(jiàn)圖7)及受力列式算出
圖 軸的受力分析知：
5.5 軸承的壽命校核
鑒于調(diào)整間隙的方便,軸承均采用正裝.預(yù)設(shè)軸承壽命為3年即12480h.
校核步驟及列式算出結(jié)果見(jiàn)下表:
表1 軸承壽命校核步驟及列式算出結(jié)果
列式算出步驟及內(nèi)容
列式算出結(jié)果
6014
A端
B端
由手冊(cè)查出Cr、C0r及e、Y值
Cr=98.5kN
C0r=86.0kN
e=0.68
列式算出比值Fa/Fr
FaA /FrA
e
確保并肯定X、Y值
XA=1 YA =0
查載荷系數(shù)fP
1.2
列式算出當(dāng)量載荷
P=Fp(XFr+YFa)
PA=5796.24 PB=6759.14
列式算出軸承壽命
763399h
大于
12480h
由列式算出結(jié)果可見(jiàn)軸承6014AC、6007均合格，最終選用軸承6014。
5.6 軸的強(qiáng)度校核
經(jīng)分析知C、D兩處為可能的危險(xiǎn)截面，
現(xiàn)來(lái)校核這兩處的強(qiáng)度：
（1）、合成彎矩
（2）、扭矩T圖
（3）、當(dāng)量彎矩
（4）、校核
由手冊(cè)查材料45的強(qiáng)度參數(shù)
C截面當(dāng)量彎曲應(yīng)力：
由列式算出結(jié)果可見(jiàn)C截面安全。
5.7 各軸鍵、鍵槽的我決定選及其校核
其主要原因減速器耦合連接是靜態(tài)的，所以只需按下控制壓力。
滑輪的關(guān)鍵在于：根據(jù)長(zhǎng)期B8X7選擇鍵軸和輪軸憑據(jù)的直徑，50 GB / T1096的鍵長(zhǎng)
聯(lián)結(jié)處的材料分別為：45鋼（關(guān)鍵），40Cr鋼（軸）
（1）僅次于鍵：根據(jù)軸徑和輪轂軸的長(zhǎng)度選擇證書(shū)密鑰B14X9GB / T1096
材質(zhì)的關(guān)節(jié)：的20Cr（樞紐），45號(hào)鋼（關(guān)鍵），的20Cr（軸）
在這種情況下，關(guān)鍵鏈路合格。
(2)輸出軸處鍵:：根據(jù)軸徑和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的聯(lián)合16x10的長(zhǎng)度長(zhǎng)度100，GB / T1096中選擇憑據(jù)
材料路口分別為：45號(hào)鋼（耦合），45號(hào)鋼（關(guān)鍵），45（樹(shù)）
其中，粘結(jié)強(qiáng)度低，然后壓力資格的憑證進(jìn)行檢查，檢查手冊(cè)中
該鍵聯(lián)結(jié)合格.
6 整機(jī)虛擬裝配
其他機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)一起構(gòu)成了整個(gè)裝置的咀嚼包括用于機(jī)器的能量的傳輸，該機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)角度，減震器的機(jī)構(gòu)，該運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)的移動(dòng)平臺(tái)齒錐齒輪。正如圖所示咀嚼2:42仿真機(jī)器人虛擬樣機(jī)裝配圖中。機(jī)使用一種組裝自上而下的過(guò)程，對(duì)某些部件使用一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，例如磁帶驅(qū)動(dòng)器等的組裝方法。正齒輪和斜齒輪用于機(jī)械的“路線圖”，以確保今年的虛擬樣機(jī)仿真的真實(shí)性。該電機(jī)通過(guò)一個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)傳遞至驅(qū)動(dòng)軸，以四個(gè)條電源后接通，機(jī)器在操作時(shí)，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)6的軌跡被固定到該板的一側(cè)，它們都保持完整。
當(dāng)設(shè)備需要咀嚼不同的食物，咀嚼軌道變化，因?yàn)樗枪潭ǖ乃臈U機(jī)構(gòu)的位置，以確保上部和下部齒可以咬準(zhǔn)確，通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傘齒輪5，使移動(dòng)手機(jī)平臺(tái)上的牙齒或下降。在傘齒輪皮帶變速器的設(shè)計(jì)的目的下部是提高牙齒移動(dòng)的過(guò)程中的穩(wěn)定性的移動(dòng)平臺(tái)上。
總結(jié)與展望
本文總結(jié)了口腔咀嚼模擬機(jī)器人機(jī)械手的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并分析了機(jī)器人仿真咀嚼的性能。
因?yàn)楣P者和一些相關(guān)主題，如傳感器技術(shù)水平有限的，控制技術(shù)還不是很了解，還是有很多問(wèn)題需要解決，還有許多問(wèn)題值得進(jìn)一步研究和進(jìn)一步的研究與展望：
（1）的機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
在設(shè)計(jì)機(jī)器人，包括咀嚼機(jī)器人仿真，模塊化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不同的功能結(jié)構(gòu)已被使用的模塊之間的最佳連接路徑設(shè)計(jì)。然而，該模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程的每一部分，所述參數(shù)計(jì)算為列主要取決于強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度的要求，部件的數(shù)量，使得它對(duì)應(yīng)的尺寸比實(shí)際需求大得多。包括一些非關(guān)鍵的項(xiàng)目的部分是基于在設(shè)計(jì)以前的經(jīng)驗(yàn)，我決定選擇一個(gè)格式。這種設(shè)計(jì)不僅提高了整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量，通過(guò)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，造成資源的浪費(fèi)。
（2）列式算出機(jī)的有限元的分析沒(méi)有做。計(jì)算機(jī)柱有限元軟件深入挖掘，對(duì)機(jī)械強(qiáng)度和武器和分析的剛性部分，你會(huì)得到最佳的結(jié)構(gòu)。這可以被用來(lái)作為研究的后續(xù)的方向。
建立模擬咀嚼自主機(jī)器人控制需要進(jìn)一步研究，以及其技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，路徑規(guī)劃，實(shí)時(shí)技術(shù)，定位和導(dǎo)航技術(shù)的視覺(jué)，多傳感 (3) 口腔咀嚼模擬機(jī)器人自主控制系統(tǒng)的建立有待于進(jìn)一步研究，隨著因特網(wǎng)的無(wú)線通信是若干技術(shù)問(wèn)題，如在研究的各方面。
機(jī)械手在未來(lái)的