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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)
院 系 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 1203
學(xué)生姓名： 楊光
指導(dǎo)教師： 王楠
論文提交日期： 2016 年 5 月 30 日
論文答辯日期： 2016 年 6 月 6 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)
1203班
學(xué)生：楊光
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：
重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)框架、X軸組件、Y軸組件、Z軸組件、工裝夾具以及控制柜，六部分組成， 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：
重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
起止時(shí)間： 2016年2月29日至 2016年6月5日
指導(dǎo)教師： 簽字 2016年 6 月 6 日
摘要
凸輪軸桁架自動(dòng)化系統(tǒng)是工業(yè)制造上不可缺少的一部分，作靈活、運(yùn)動(dòng)慣性小、通用性強(qiáng)、能抓取靠近機(jī)座的工件，并能繞過機(jī)體和工作機(jī)械之間的障礙物進(jìn)行工作，這些優(yōu)點(diǎn)就是桁架機(jī)械手能夠快速良好發(fā)展的根本，機(jī)械手能夠代替人力，更能夠準(zhǔn)確的去完成工作。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動(dòng)化已基本得到解決。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效的辦法；控制機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而生產(chǎn)的。機(jī)械手是能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制使其按照預(yù)定要求輸送制品或操持工具進(jìn)行生產(chǎn)操作的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。通過對(duì)加工中心生產(chǎn)線的加工布局的分析，確定了桁架機(jī)械手輸送的方案，即桁架機(jī)械手輸送缸體的輸送程序，輸送方法和桁架機(jī)械手的結(jié)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)了桁架機(jī)械手在專機(jī)輸送上的應(yīng)用，達(dá)到了快速，柔性輸送缸體的目的，提高了機(jī)床的性能、可靠性和自動(dòng)化程度；從根本上解決加工中心生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍長(zhǎng)的難題。
關(guān)鍵詞：加工中心生產(chǎn)線；桁架自動(dòng)化系統(tǒng)機(jī)械手；伺服驅(qū)動(dòng)；生產(chǎn)節(jié)拍；
Abstract
Truss automation system of mechanical hand is part of the manufacturing industry is indispensable, flexible, motion inertia small, general strong, can grab near the base of the workpiece, and can work around obstacles between the body and the mechanical work, these advantages is the mechanical hand can quickly speed and good development of the fundamental, the mechanical hand to replace human, can be more accurate to complete the work. In the modern industry, the production process of mechanization, automation has become a prominent theme. Automatic continuity of the chemical production process has been basically resolved. Special machine is an effective method for mass production automation; control of machine tools, CNC machine tools, machining centers, automated machinery is an important way to effectively solve the many varieties of small batch production automation. But in addition to cutting itself, there are a large number of loading and unloading, handling, assembly operations, further realizes mechanization, the industry manipulator is to realize the automation of these processes and production. Mechanical hand is able to mimic the part of the human upper limb function can carries on the automatic control of the scheduled in accordance with the requirements of transportation products or tools to maintain the operation of automated production equipment. Truss manipulator delivery scheme is determined through analysis of processing production line processing layout, namely truss manipulator conveying cylinder transportation procedure, conveying method and truss manipulator structure; to realize application in the conveying plane truss manipulator, achieves the quick speed, flexible conveying cylinder and improve the machine performance, reliability and degree of automation; fundamentally solve problems of long production cycle of processing production line.
Keyword: processing production line；automation system; truss manipulator; servo drive; production cycle；
目 錄
引言 1
第一章前言 2
1.1 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)概述件的功用 2
1.2 凸重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的組成及作用 2
1.2.1 各重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的組成 2
1.2.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的作用 2
第二章重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4
2.1 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求 4
2.1.1 X軸橫梁的相關(guān)計(jì)算 4
2.1.2 導(dǎo)軌滑塊承載能力計(jì)算 7
2.1.3移動(dòng)速度計(jì)算 8
2.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 9
2.3 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇 10
2.3.1 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇 10
2.3.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率選擇 11
2.4 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的導(dǎo)軌選擇 13
2.5 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的齒輪齒條選擇 14
第三章重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
3.1 夾手部分基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 23
3.1.1 概述 23
3.1.2 手部的結(jié)構(gòu)和手指形狀的確定 23
3.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的走線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
3.2.1 拖鏈選擇的技術(shù)條件 24
3.2.2 根據(jù)拖鏈選擇設(shè)計(jì)拖鏈槽結(jié)構(gòu) 25
第四章基于solidworks雙Z軸桁架系統(tǒng)的建模及裝配 26
4.1 solidworks軟件建模與裝配概述 26
4.2 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件設(shè)計(jì) 26
4.3 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件裝配 28
第五章CAD繪圖簡(jiǎn)單說明 29
結(jié)論 30
致謝 32
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言
引言
畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是結(jié)束的大學(xué)生在學(xué)校期間,這是一個(gè)綜合考試的知識(shí),也是我們的實(shí)際設(shè)計(jì)過程,模擬真實(shí)的環(huán)境,這使得本專業(yè)設(shè)計(jì)工作我們有一個(gè)更深刻的理解,因此,為未來的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
為了有效地完成畢業(yè)設(shè)計(jì),我們把之前的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,并通過查找大量的資料和其他教科書和參考書,寫這個(gè)夾具設(shè)計(jì)規(guī)范。它通過程序的設(shè)計(jì),進(jìn)一步機(jī)車閥導(dǎo)塊的過程。通過編寫夾具、測(cè)量工具、刀具設(shè)計(jì)規(guī)范,進(jìn)一步說明了設(shè)計(jì)理念,鞏固學(xué)到各種各樣的知識(shí)。這個(gè)設(shè)計(jì)編譯一組批生產(chǎn)過程規(guī)劃。簡(jiǎn)單實(shí)用的夾具設(shè)計(jì)更多的反映了經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)在設(shè)計(jì)中的重要地位。
設(shè)計(jì)工作是一個(gè)細(xì)致、困難、復(fù)雜,涵蓋非常廣泛,它不僅鞏固了所學(xué)的知識(shí),更多的提高和鍛煉我們的綜合能力,如計(jì)算能力、圖形功能。但是因?yàn)槲业膶W(xué)校和水平有限,難免有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤的設(shè)計(jì),請(qǐng)?jiān)谶@里老師評(píng)論。
32
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 前言
第一章前言
1.1 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)概述件的功用
凸桁架式機(jī)器人是一種綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)產(chǎn)品。是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作設(shè)備。隨著國內(nèi)企業(yè)用人成本的不斷增加，桁架式工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)、擺脫單調(diào)重復(fù)的體力勞動(dòng)、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在高溫、有毒場(chǎng)合具有人工無法替代的作用，在機(jī)械加工業(yè)具有廣泛的運(yùn)用，了解和掌握桁架式機(jī)器人的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，對(duì)推動(dòng)我國機(jī)器人的運(yùn)用具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)是一種建立在直角X，Y，Z三坐標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對(duì)工件進(jìn)行工位調(diào)整，或?qū)崿F(xiàn)工件的軌跡運(yùn)動(dòng)等功能的全自動(dòng)工業(yè)設(shè)備。
1.2 凸重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的組成及作用
1.2.1 各重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的組成
重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)框架、X軸組件、Y軸組件、Z軸組件、工裝夾具以及控制柜，六部分組成。
1.2.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的作用
系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度之間的空間夾角為直角。自動(dòng)控制的，可重復(fù)編程，所有的運(yùn)動(dòng)均按程序運(yùn)行。一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、操作工具等組成。靈活，多功能，因操作工具的不同功能也不同?？捎糜趷毫拥沫h(huán)境，可長(zhǎng)期工作，便于操作維修。各個(gè)機(jī)器人行走軸，均可采用滾輪導(dǎo)軌，具有可高速運(yùn)行，安裝調(diào)試方便，適合長(zhǎng)行程應(yīng)用，可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。并且高效，其各軸以極高的速度直線運(yùn)行，可用伺服電機(jī)快速響應(yīng)；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，極小的重復(fù)性誤差，最高可達(dá)0.05mm；高強(qiáng)度，7x24小時(shí)工作，不需要吃飯、睡覺、抽煙等；高精度定位精度可達(dá)0.02mm（基于制作成本原因，可根據(jù)使用工況適當(dāng)放大定位精度）；性價(jià)比高相比關(guān)節(jié)機(jī)器人，其負(fù)載重量大，制作成本低，適合于“中國智造”基本國情；
操作簡(jiǎn)單，基于直角坐標(biāo)體系，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)較為簡(jiǎn)單。重型軸類形狀零件雙Z軸桁架自動(dòng)化系統(tǒng)可以對(duì)重量大的工件進(jìn)行操作，最大限度的提高了桁架自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)于設(shè)計(jì)加工具有重大意義。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第二章重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)書籍的設(shè)計(jì)思想的原始數(shù)據(jù),以確定生產(chǎn)的類型。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范給出根據(jù)車間的工作情況和工件的重量,根據(jù)生產(chǎn)可分為單位生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)、批量生產(chǎn)和批量生產(chǎn)。金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)檢查表15 - 5部分體重48公斤< 100公斤,年產(chǎn)量3000件,屬于批量生產(chǎn)。
2.1雙Z軸桁架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求
2.1.1 X軸橫梁的相關(guān)計(jì)算：
根據(jù)X軸橫梁的布局形式可將橫梁按兩點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)計(jì)算橫梁的相關(guān)參數(shù)，包括：剪切力Q、彎矩M。
1.初始條件：
(1) 橫梁及導(dǎo)軌自身質(zhì)量W1；
(2) 托板及其上的包含Z軸部件的總重量W2；
(3) 抓手自身質(zhì)量W3；
(4) 工件自身質(zhì)量W4；
(5) 重力加速度：g；
2 .橫梁所受外力：
F=W2+W3+W4,方向垂直向下。橫梁不考自重時(shí)計(jì)算示意圖見圖2.1所示:
圖2.1 橫梁不考自重時(shí)計(jì)算示意圖
圖中l(wèi)為橫梁的總有效跨度；
l1: 托板左側(cè)導(dǎo)向滑塊距橫梁左端尺寸；
l2：托板右側(cè)導(dǎo)向滑塊距橫梁右端尺寸；
l3： Z軸托板上兩導(dǎo)向滑塊之間距離；
q外：除橫梁自重之外所有外力所產(chǎn)生的均布載荷，
3.桁架機(jī)器人在外力作用下的設(shè)計(jì)計(jì)算公示表
表2.1 桁架機(jī)器人在外力作用下的設(shè)計(jì)計(jì)算公示
名稱
計(jì)算條件
計(jì)算公式
剪力
0＜x＜l1
Q外=q外l3/l(l2+l3/2)
l1＜x≤(l1+l2)
Q外=q外l3/l(l2+l3/2)-q×(x-l1)
(l1+l3) ﹤x≤l
Q外=-q外l3/l(l1+l3/2)
彎矩
x=l1+l3/l(l2+l3/2)
Mmax外=ql3/l(l2+l3/2)×(l1+(2l2l3+l32))/4l
4.橫梁只考慮自重時(shí)的計(jì)算示意圖
圖2.2 橫梁只考慮自重時(shí)的計(jì)算示意圖
當(dāng)X軸橫梁只考慮自重時(shí)，由橫梁自身質(zhì)量產(chǎn)生的載荷q自沿橫梁全長(zhǎng)作用，q自= w1/l，且均勻分布。
表2.2 桁架機(jī)器人在自重作用下的設(shè)計(jì)計(jì)算公式
名稱
計(jì)算條件
計(jì)算公式
剪力
Q自=q自l/2-q自x
彎矩
x=l/2
Mmax=q自l2/8
橫梁實(shí)際工作中所受作用力是自重和外力共同作用的結(jié)果，是上述兩種狀態(tài)計(jì)算參數(shù)的矢量疊加，見表2.3。
表2.3 橫梁實(shí)際工作中所受作用力是自重和外力共同作用的結(jié)果
名稱
計(jì)算公式
剪力
Q總=Q外+Q自
彎矩
M總Max=M外Max+M自Max
6、橫梁彎矩強(qiáng)度校核
（1）橫梁可以等效為一個(gè)等截面中心對(duì)稱的桿件結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)橫梁截面來說，最大應(yīng)力發(fā)生在彎矩最大的截面上。其值為：
式中：Wz為抗彎截面系數(shù)。
（2）強(qiáng)度條件：產(chǎn)生最大彎矩的截面稱為危險(xiǎn)截面，危險(xiǎn)截面上產(chǎn)生最大應(yīng)力的點(diǎn)稱為危險(xiǎn)點(diǎn)。即：
式中：
[σ]為材料的許用應(yīng)力。
[σ]= σ0/n
σ0為材料的極限應(yīng)力。對(duì)于脆性材料：σ0=σb;對(duì)于塑性材料：σ0=σs。n為安全系數(shù)。對(duì)于脆性材料：n=2.5～3.0；對(duì)于塑性材料：n=1.5～2.0。
（3）橫梁剪切強(qiáng)度校核：最大彎曲剪切應(yīng)力通常發(fā)生在截面中性軸處，該處的正應(yīng)力為零，最大剪切應(yīng)力作用點(diǎn)處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。橫梁是一個(gè)等截面直梁，最大彎曲剪切應(yīng)力發(fā)生在剪力最大的截面上。最大彎曲剪切應(yīng)力不得超過材料在純剪切時(shí)許用剪應(yīng)力。
即：
式中：
Q總max是發(fā)生在截面上的最大剪切力：Smax是所求應(yīng)力點(diǎn)外的面積到中性軸的靜面矩，靜面矩S=應(yīng)力點(diǎn)面積A×應(yīng)力點(diǎn)面積形心對(duì)某軸的標(biāo)矩；
Iz是橫梁截面對(duì)中性軸Z的慣性矩；b是橫梁截面的寬度；
[τ]是材料的剪切許應(yīng)力，它與材料的許用用力[σ]之間，存在如下關(guān)系：
對(duì)于塑性材料：[τ]=0.6～0.8[σ];對(duì)于脆性材料：[τ]=0.8～1.0[σ]
2.1.2 導(dǎo)軌滑塊承載能力計(jì)算：
導(dǎo)軌滑塊是X軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它由兩根導(dǎo)軌和四只滑塊組成。兩導(dǎo)軌固定在橫梁側(cè)面的安裝面上，四只滑塊與托板固定聯(lián)接，托板上裝有X軸驅(qū)動(dòng)部件、Z軸驅(qū)動(dòng)部件、整個(gè)Z軸部件、軌道潤(rùn)滑裝置等。
1. 初始條件：
⑴工件質(zhì)量m1；
⑵托板自身質(zhì)量m2；
⑶托板上負(fù)載的質(zhì)量ms：包括X軸驅(qū)動(dòng)部件、Z軸驅(qū)動(dòng)部件、整個(gè)Z軸部件、軌道潤(rùn)滑裝置等；
⑷重力加速的：g；
2 .計(jì)算模型
見圖2.3所示：
圖2.3 計(jì)算模式
圖中：mg=（m1＋m2＋m3）g：滑塊所受總負(fù)載；
L0：兩滑塊水平方向中心線之間的距離；
L1: 兩導(dǎo)軌垂直方向中心線之間的距離；
L2: 滑塊所受負(fù)載幾何中心與托板水平幾何中心線水平方向的距離；
L3：滑塊所受總負(fù)載幾何中心與導(dǎo)軌幾何中心線前后水平方向的距離；
P1、P2、P3、P4：滑塊1、滑塊2、滑塊3、滑塊4分別所受徑向力見圖2.4
圖2.4 P1T、P2T、P3T、P4T：滑塊1、滑塊2、滑塊3、滑塊分別所受側(cè)向力
表4 計(jì)算公式
名稱
計(jì)算公式
徑向力
P1=P2=-mg.l3/(2.l2)
P3=P4=mg.l3/2l2
側(cè)向力
P1T=P4T=mg/4+mg.l2/(2l0)
P2T=P3T=mg/4-mg.l2/(2l0)
2.1.3移動(dòng)速度計(jì)算
“移動(dòng)速度”是桁架機(jī)器人的主要參數(shù)之一，桁架機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度的快慢直接影響機(jī)器人工作的節(jié)拍，從而決定機(jī)器人的工作效率。
1.工作方式及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)
⑴桁架機(jī)器人的工作方式：
機(jī)器人在某一位置處于靜止?fàn)顟B(tài)；
當(dāng)電氣控制系統(tǒng)接受到某一控制信號(hào)后桁架帶動(dòng)機(jī)械手由靜止?fàn)顟B(tài)開始加速啟動(dòng)；
機(jī)械手按某一運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)到特定位置執(zhí)行特定的運(yùn)動(dòng)。
⑵運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：上述運(yùn)動(dòng)過程可分解三個(gè)部階段
機(jī)械手由靜止到勻速運(yùn)動(dòng)中的加速度階段；
機(jī)械手勻速運(yùn)動(dòng)階段；
機(jī)械手勻速運(yùn)動(dòng)到特定位置停止的減速階段；
2 .初始條件
（1）機(jī)械手開始處于靜止?fàn)顟B(tài)，初始運(yùn)動(dòng)速度V0=0；
（2）機(jī)械手由靜止到勻速運(yùn)動(dòng)過程中的加速度a加；
（3）機(jī)械手由靜止到勻速運(yùn)動(dòng)過程中的加速度時(shí)間t加；
（4）機(jī)械手勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度V,
（5）機(jī)械手由勻速運(yùn)動(dòng)到靜止過程中的加速度a減，
（6）機(jī)械手由勻速運(yùn)動(dòng)到靜止過程中的減速度t減，
3.計(jì)算公式：
加速過程： v=v0+a加t加
減速過程： v=v0-a減t減
2.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力或力矩，直接或經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，來獲取動(dòng)力。電氣驅(qū)動(dòng)主要有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流電機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)以及最近幾年出現(xiàn)的超聲波電機(jī)和HD電動(dòng)機(jī)【10】等幾種。
步進(jìn)電機(jī)是一種用脈沖信號(hào)控制，每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就進(jìn)行回轉(zhuǎn)一定的角度，脈沖數(shù)與角度數(shù)成正比，旋轉(zhuǎn)方向取決于輸入脈沖的順序。步進(jìn)電機(jī)可在很寬的范圍內(nèi)，通過脈沖頻率同步，能夠按照脈沖要求進(jìn)行啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)變速，有較強(qiáng)的阻礙偏離穩(wěn)定的能力。在機(jī)器人中位置控制系統(tǒng)中得到了極大的應(yīng)用。主要有永磁式、反應(yīng)式、永磁感應(yīng)子式三種。
直流伺服電機(jī)是用直流電供電的電動(dòng)機(jī)。其功能是將輸入的受控電壓/電流能量轉(zhuǎn)換為電樞軸上的角位移或角速度輸出。直流伺服電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)均與普通動(dòng)力用直流電機(jī)相同。特點(diǎn)是穩(wěn)定性好、可控性好、響應(yīng)迅速、轉(zhuǎn)矩大。一般有永磁式和電磁式，在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中多采用永磁式直流伺服電機(jī)。
交流伺服電機(jī)的使用情況與直流伺服電機(jī)相同，但交流伺服電機(jī)與直流伺服電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、功率大、過載度能力強(qiáng)、無電刷、維修方便，因而交流伺服電機(jī)是今后機(jī)器人用電流的主流。
低速電機(jī)主要用于系統(tǒng)精度要求高的機(jī)器人。為了提高功率效率比，伺服電機(jī)制成高轉(zhuǎn)速，經(jīng)齒輪減速后帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載。由于齒輪傳動(dòng)存在間隙，系統(tǒng)精度不易提高，若對(duì)功率效率比要求不十分嚴(yán)格，而對(duì)于精度有嚴(yán)格的要求，則最好取消減速齒輪，采用大力矩的低速電機(jī)，配以高分辨力的光電編碼器及高靈敏度的測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。環(huán)形超聲波電動(dòng)機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使用在機(jī)器人的關(guān)節(jié)處，不需齒輪減速，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，因而可大大改善功率重量比，并可利用其中空結(jié)構(gòu)傳遞信息。HD電動(dòng)機(jī)是一種小型大轉(zhuǎn)矩（大推力）的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)可直接與負(fù)載連接，可應(yīng)用在系統(tǒng)定位精度要求高的機(jī)器人產(chǎn)品中。
通過上述對(duì)幾種機(jī)器人常用電機(jī)的分析和比較，綜合考慮本文桁架機(jī)器人臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有較高精度并要求能夠快速啟動(dòng)和制動(dòng)，所以選擇應(yīng)用較為廣泛的步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
2.3 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇
2.3.1 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇
對(duì)于機(jī)械手的抓取操作及其在上料和卸料的時(shí)候，考慮對(duì)其工件的精準(zhǔn)性，所以提供的動(dòng)力源也要運(yùn)行精確，保證加工的產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在保證其質(zhì)量的情況下，快速的完成，為人工師傅們節(jié)約更多的時(shí)間，
根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求
電機(jī)的轉(zhuǎn)移量為
電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速N
根據(jù)設(shè)計(jì)要求的電機(jī)品牌，按照計(jì)算的參數(shù)，選擇合適的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，再結(jié)合轉(zhuǎn)矩等參數(shù)要求，確定具體電機(jī)。
2.3.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率選擇
1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩計(jì)算：
驅(qū)動(dòng)電機(jī)是驅(qū)動(dòng)橫梁上運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)力源，由于桁架機(jī)器人對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度和重復(fù)定位精度有相應(yīng)的要求，驅(qū)動(dòng)電機(jī)均采用伺服電機(jī)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的大小一般由電機(jī)的額定扭矩來決定。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩。
2、 初始條件
（1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)的總載荷量G（托板上所有零件及Z軸自重W2、手爪質(zhì)量W3、工件質(zhì)量W4）。
（2）G=W2 +W3 +W4,
（3）驅(qū)動(dòng)齒輪的直徑D，
（4）電機(jī)中心到上軌道中心距離L1；
（5）電機(jī)中心到軌道中心距離L2；
（6）軌道運(yùn)動(dòng)式的摩擦系數(shù)u
3、 計(jì)算模型
圖2.5 計(jì)算模型
⑴在總載荷G的作用下運(yùn)動(dòng)部件在上下軌道上所受的力可以分解為徑向力和側(cè)向力，運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力是上述兩種力共同作用的結(jié)果，上軌道所受摩擦力F1= u×(P1T+P2T+P1+P2),下導(dǎo)軌上所受的摩擦力F2=u×(P3T+P4T+P3+P4)。上下軌道上所受滑動(dòng)摩擦力的合力與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)作用在齒輪齒側(cè)面分度圓上的傳動(dòng)力大小FRZ相等，方向相反，即：FRZ=F1+F2,運(yùn)動(dòng)部件啟動(dòng)和停止時(shí)由于加速度的存在，運(yùn)動(dòng)部件存在慣性力，加速度時(shí)慣性力與運(yùn)動(dòng)方向相同為正，減少時(shí)慣性力與運(yùn)動(dòng)方向相反為負(fù)
⑵在運(yùn)動(dòng)部件啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件加速度F總=F慣+FRZ,此時(shí)電機(jī)需輸出最大的驅(qū)動(dòng)力才能驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。
⑶電機(jī)輸出功率計(jì)算：
式中：
P：電機(jī)的輸出功率；
v:運(yùn)動(dòng)部件勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；
η：運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率
⑷伺服電機(jī)扭矩的計(jì)算：
式中：
P：電機(jī)的輸出效率；
v: 電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速；
T：電機(jī)的輸出扭矩；
⑸電機(jī)型號(hào)的確定：根據(jù)計(jì)算電機(jī)的輸出扭矩，選擇所需的電機(jī)。
式中：
T額：電機(jī)的額定輸出扭矩；
i：與電機(jī)相連的減速器的減速比；
T：電機(jī)的輸出扭矩；
n：電機(jī)運(yùn)行時(shí)的安全系數(shù)；
2.4 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的導(dǎo)軌選擇
根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的WX和Wy計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P,式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，KN；工作載荷P=0.5(Fz+W);fSL=1.0～3.0(一般運(yùn)行狀況)，3.0～5.0（運(yùn)行時(shí)受沖擊、振動(dòng)）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：
⑴ 選BR直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，E級(jí)精度。查得，fh=1,ft=1,fc=0.81,fa=1,fw=1.
⑵ 工作壽命每天8小時(shí)，連續(xù)工作5年，250/年，額定壽命為：
計(jì)算四滑塊的載荷，工作臺(tái)及其重物約為4000N
計(jì)算需要的動(dòng)載荷Ca
由《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表3-20中選用LY15AL直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，其Ca=606N,C0a=745N
基本參數(shù)如下：
導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷Ca=17500N
依據(jù)使用速度V（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷Ca(KN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln:
額定行程長(zhǎng)度壽命：
,
導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命：
導(dǎo)軌的工作壽命足夠
⑶ 滾動(dòng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整
預(yù)緊可以明顯提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度，預(yù)緊采用過盈配合，裝配時(shí)，滾動(dòng)體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過盈量。
⑷ 潤(rùn)滑與防護(hù)
潤(rùn)滑：采用脂潤(rùn)滑，使用方便，但應(yīng)注意防塵。
防護(hù)裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌，以提高導(dǎo)軌壽命。防護(hù)方式用蓋板式。
2.5 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的齒輪齒條選擇
1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
a.選直齒圓柱齒輪
b．貨叉為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB/0095-88）；
c．材料選擇。選擇齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,齒條材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS;
d．初選齒輪齒數(shù)為Z=20。
2.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
計(jì)算公式為
a.確定公式內(nèi)各參數(shù)的值。
⑴.試選載荷系數(shù)Kt=1.2
⑵.計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
⑶.選齒寬系數(shù)φd=0.45
⑷.查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1//2
⑸ .按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim=600MPa,齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim=550MPa
⑹.取齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)kH=0.90，齒條接觸疲勞壽命系數(shù)KH=0.95
⑺.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1，由公式求得：齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力,齒條的接觸疲勞許用應(yīng)力
a.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
（1） 計(jì)算齒輪的分度圓直徑
（2） 計(jì)算圓周速度
（3） 齒寬
（4） 計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
(5)計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)v=0.05m/s,7級(jí)精度，由圖可查得動(dòng)載荷系數(shù) Kv=1.002
直齒輪，KHα=KFα=1
由表查得使用系數(shù)KA=1.25
由表查得7級(jí)精度，齒輪懸架布置時(shí)，KHβ=1.189
由b/h=3.996,KHβ=1.189,查得KFβ=1.14；故載荷系數(shù)
(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由公式得：
（7）計(jì)算模數(shù)
3.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
彎曲強(qiáng)度的實(shí)際公式為
a. 確定公式內(nèi)各參數(shù)的值
⑴查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa；齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=380MPa
⑵查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.83;齒條的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=0.88；
⑶計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由公式得：
齒輪的許用應(yīng)力
齒條的許用應(yīng)力
⑷計(jì)算載荷系數(shù)K
⑸查取齒形系數(shù)
查得齒輪的齒形系數(shù)YFa=2.80
⑹查取應(yīng)力校正系數(shù)
查得YSa=1.55
⑺計(jì)算
b. 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)成積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.51并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=39.222mm，算出齒輪齒數(shù)z=d/m=39.222/2=20
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.幾何尺寸的計(jì)算
a.計(jì)算分度圓直徑
b計(jì)算齒輪齒條寬度
取齒輪寬度B=17mm,齒條寬度為B=16mm,
c計(jì)算齒頂圓直徑
d 計(jì)算齒根圓直徑
e計(jì)算齒輪齒條的節(jié)距
f計(jì)算齒頂高
g.計(jì)算齒根高
豎直方向運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算
步進(jìn)電機(jī)的選型
計(jì)算所需的轉(zhuǎn)矩：
式中：
Ml—臂轉(zhuǎn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩（N.m）;
M慣—臂轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性轉(zhuǎn)矩（N.m）;
M摩—摩擦所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩（N.m）;
l—臂的長(zhǎng)度（mm）,l=200mm；
ρ—臂材料的密度（kg/m3），ρ=2.7×103kg/m3;
B—臂的外寬（mm），B=180mm;
H—臂的外長(zhǎng)（mm）,H=180mm;
b—臂的內(nèi)寬(mm),b=150mm;
h—臂的內(nèi)高（mm）,h=150mm;
d—旋轉(zhuǎn)中心的偏移量（mm）,d=400mm;
ω—臂擺動(dòng)的角速度（rad/s）;
v—工作速度（m/s）,v=0.6m/s;
t啟—啟動(dòng)時(shí)間（s），t啟=0.5s;
ll—電機(jī)安裝位置，ll=200mm.
設(shè)臂為實(shí)心時(shí)的質(zhì)量為m外，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J外，用臂材料填充臂空心部分所需的質(zhì)量為m內(nèi)；對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J內(nèi)。
代入數(shù)據(jù)得：
同理有：
所以根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)選擇110BYG350DH-SAKRMA 型號(hào)的電機(jī)，
3.選的齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
e．選直齒圓柱齒輪；
f．貨叉為一般工作機(jī)械，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB/0095-88）；
g.材料選擇，材料齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒條材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS;
h.初選齒輪齒數(shù)為Z=20.
4.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
設(shè)計(jì)公式為
c.確定公式內(nèi)各參數(shù)的值。
⑴試選載荷系數(shù)Kt=1.2
⑵計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
⑶選齒寬系數(shù)?d=0.45
⑷查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
⑸按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim=600MPa，齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim=550MPa
⑹取齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KH=0.90,齒條接觸疲勞壽命系數(shù)KH=0.95
⑺計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1，由公式[σH]=kHN/S*σlim求得：齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]=540MPa，齒條的接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]=522.5MPa。
d.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
(1)計(jì)算齒輪的分度圓直徑
(2)計(jì)算圓周速度
(3)齒寬
（4）計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
(5)計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)v=0.05m/s，7級(jí)精度，由圖可查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.002
直齒輪，KHα=KFσ=1
由表查得使用系數(shù)KA=1.25
由表查得7級(jí)精度，齒輪懸臂布置時(shí)，KHβ=1.189
(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由公式的：
(7) 計(jì)算模數(shù)
3.按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
a確定公式內(nèi)各參數(shù)的值
(1)查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=0.83MPa；齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=0.88MPa;
(2)查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.83；齒條的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=0.88;
(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式得：
齒輪的許用應(yīng)力
齒條的許用應(yīng)力
(4)計(jì)算載荷系數(shù)K
(5)查得齒形系數(shù)
查得齒輪的齒形系數(shù)YFa=2.80
(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)
查得YSa=1.55
(7)計(jì)算
b.設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)于計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒根模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.51并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=39.222mm,算出齒輪齒數(shù)
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.幾何尺寸的計(jì)算
a.計(jì)算分度圓直徑
b.計(jì)算齒輪齒條寬度
取齒輪寬度B =17mm,齒條寬度為B=16mm.
a. 計(jì)算齒頂圓直徑
b. 計(jì)算齒根圓直徑
c. 計(jì)算齒輪齒條的節(jié)距
d. 計(jì)算齒頂高
e. 計(jì)算齒根高
齒條齒部彎曲強(qiáng)度的計(jì)算
齒條牙齒的單吃彎曲應(yīng)力：
式中：Fxt—齒條齒面切向力
b—危險(xiǎn)截面處齒長(zhǎng)方向齒寬
h1—齒條計(jì)算齒高
S—危險(xiǎn)截面齒厚
從上面條件計(jì)算出齒條牙齒彎曲應(yīng)力：
上式計(jì)算中只按嚙合的情況計(jì)算的，即所有外力都作用在一個(gè)齒上了，實(shí)際上齒輪齒條的總重系數(shù)是2.63（理論計(jì)算值）,在嚙合 過程中至少有2個(gè)齒同時(shí)參加嚙合，因此每個(gè)齒的彎曲應(yīng)力應(yīng)分別降低一倍。
齒條的材料我選擇是45鋼制造，因此：抗拉強(qiáng)度σb=690N/mm2(沒有考慮熱處理對(duì)強(qiáng)度的影響)。
齒部彎曲安全系數(shù)
因此，齒條設(shè)計(jì)滿足彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。又滿足了齒面接觸強(qiáng)度，符合本次設(shè)計(jì)的具體要求。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第三章重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 夾手部分基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
3.1.1 概述
做零件時(shí), 機(jī)器人的手部是最重要的部件。從其功能和形態(tài)上看，分為工業(yè)機(jī)器人的手部和類人機(jī)器人的手部。目前前者應(yīng)用較多，比較成熟，后者正在發(fā)展中。
工業(yè)機(jī)器人的手部夾持器（亦稱抓取機(jī)構(gòu)）是用來握持工作或工具的部件，由于被握持工件的形狀、尺寸、重量、材料及表面狀態(tài)的不同，其手部結(jié)構(gòu)也是多種多樣的，大部分的手部結(jié)構(gòu)都是根據(jù)特定的工件要求而專門設(shè)計(jì)的，按其握持原理的不同，常用的手部夾持器分為如下兩類：
1. 夾持式，包括內(nèi)撐式和外夾式，常用的還有勾拖式和彈簧式等。
2. 吸附式，包括氣吸式和磁吸式等。
3.1.2 手部的結(jié)構(gòu)和手指形狀的確定
在本系統(tǒng)中，抓重為重型的，我們決定選擇滑槽杠桿支點(diǎn)回轉(zhuǎn)手部。這種結(jié)構(gòu)可通過各桿之間的角度或桿長(zhǎng)，該變握力的大小及指間的開閉角。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，夾持范圍廣，這種手部的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作原理清晰易懂，也是機(jī)器人較常用的結(jié)構(gòu)，這些都合乎教學(xué)演示的要求，缺點(diǎn)是工件直徑誤差會(huì)引起夾持后工件的中心發(fā)生移動(dòng)。指端采用V塊型式，也是機(jī)器人手指形狀較常用的形式，爭(zhēng)取到手部能從腕部方便的裝拆，以提高通用性。
3.2 重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的走線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1 拖鏈選擇的技術(shù)條件
拖鏈?zhǔn)氰旒軝C(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸上通信電纜、氣管、油管、信號(hào)線的固定、連結(jié)和支承的載體，它具有方便、美觀、牢靠、耐磨、低噪音的特點(diǎn)，在桁架機(jī)器人行業(yè)中已廣泛使用。
拖鏈的結(jié)構(gòu)分型及內(nèi)部布線的規(guī)則,工程拖鏈按材質(zhì)分為塑料工程拖鏈和鋼制工程拖鏈。按結(jié)構(gòu)分為橋式工程拖鏈和全封閉式工程拖鏈。
工程塑料拖鏈（塑料工程拖鏈）內(nèi)部高度從10-80(mm)不等，寬度從10-350(mm)不等，根據(jù)您想要保護(hù)的線纜的尺寸和線纜的數(shù)量來確定。拖鏈的使用強(qiáng)度主要和原料中所含的尼龍含量有關(guān)系。所以工程塑料拖鏈又分為普通型工程塑料拖鏈和增強(qiáng)型工程塑料拖鏈。
鋼制工程拖鏈更多地應(yīng)用在海上石油平臺(tái)，鋼鐵廠等一些大型重載機(jī)械上面，材質(zhì)有Q235，430，304等材質(zhì)。鋼制拖鏈型號(hào)有TL65,TL95,TL125,TL225,TL250,TLG75,TLG100,TLG125,TLG180,TLG225,TLG250
當(dāng)使用環(huán)境比較惡劣時(shí)一般選用全封閉式工程拖鏈。
工程拖鏈 拖鏈：外形美觀，重量輕，長(zhǎng)度可任意自行調(diào)整?！⊥湘湹挠猛竞吞攸c(diǎn)：
適合于使用在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，能夠?qū)?nèi)置的電纜、油管、氣管、水管等起到牽引和保護(hù)作用。
拖鏈每節(jié)都能打開，便于安裝和維修。運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音低、耐磨、可高速運(yùn)動(dòng)。
拖鏈已被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、電子設(shè)備、石材機(jī)械、玻璃機(jī)械、門窗機(jī)械、注塑機(jī)、機(jī)械手、起重運(yùn)輸設(shè)備、自動(dòng)化倉庫等。
1、塑料拖鏈需要高速或高頻率運(yùn)行時(shí)要盡量使導(dǎo)線在水平方向上相互分開，拒絕相互疊置，電線、電纜、油管、防爆軟管等較多的時(shí)候建議使用隔離片分開放置。
2、直徑差距較大的導(dǎo)線應(yīng)該分開鋪設(shè)，重量分布平均，必要時(shí)可用隔離條將其分隔。
3、塑料拖鏈能夠使在石油平臺(tái)或鋼廠中的極端應(yīng)用變得非常安全，在這些工況中我們?nèi)匀豢梢越?jīng)常發(fā)現(xiàn)電纜在沒有任何導(dǎo)向或保護(hù)的情況下，松散地懸掛著。特殊的外部和內(nèi)部鏈節(jié)確保塑料拖鏈運(yùn)行筆直，以及快速地裝配，尤其是同鋼質(zhì)拖鏈相比，這個(gè)特點(diǎn)就更為明顯。其次，我們企業(yè)生產(chǎn)的免潤(rùn)滑的工程塑料拖鏈無需任何維護(hù)。最后這款拖鏈還能減輕機(jī)械的重量。我們的塑料拖鏈一般應(yīng)用在機(jī)床機(jī)械等的電纜,油管,氣管,水管,風(fēng)管上,起牽引和保護(hù)作用，
4、正確使用方法能延長(zhǎng)拖鏈的使用壽命，減少使用成本，更能避免機(jī)床出現(xiàn)故障，機(jī)床拖鏈?zhǔn)菣C(jī)械和電纜的保護(hù)神。
3.2.2 根據(jù)拖鏈選擇設(shè)計(jì)拖鏈槽結(jié)構(gòu)
拖鏈導(dǎo)向槽是比拖鏈支架更好的一個(gè)支撐裝置，是解決超長(zhǎng)使用狀態(tài)下一個(gè)很好的選擇，由于其使用安裝方便在目前越來越受到企業(yè)的青睞，在超長(zhǎng)使用的工程塑料拖鏈或者鋼鋁拖鏈都逐漸改變?cè)瓉韺?duì)于支架的的選擇而傾向使用導(dǎo)向槽， 第一：導(dǎo)向槽的組成部分 導(dǎo)向槽由五部分組成：標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的側(cè)導(dǎo)向墻、導(dǎo)向槽連接角鋼、安裝螺絲、底槽、滑行裝置。其中滑行裝置又分為幾種：尼龍輪，鋼滑行板，塑料滑行板。 第二：導(dǎo)向槽的詳細(xì)分類 a、帶尼龍輪的導(dǎo)向槽b、帶鋼滑行板的導(dǎo)向槽c、帶塑料滑行板的導(dǎo)向槽 第三：導(dǎo)向槽的主要優(yōu)點(diǎn) a、建構(gòu)更加的合理，所以在穩(wěn)定性方面更好，使得使用的壽命超長(zhǎng)； b、拆卸方便，可以很據(jù)使用的情況自由裝配，并可以反復(fù)的使用，節(jié)約了時(shí)間和成本； c、減少了對(duì)拖鏈本身之間的摩擦，從而最大程度上保護(hù)了拖鏈，延長(zhǎng)了拖鏈的使用壽命； d、外殼耐腐蝕，對(duì)電纜加上拖鏈起到雙層的保護(hù)，
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 基于solidworks軟件進(jìn)行重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的建模
第四章基于solidworks軟件進(jìn)行重型軸類形狀零件雙Z軸桁架系統(tǒng)的建模及裝配
4.1 solidworks軟件建模與裝配概述
SolidWorks是法國Dassault Systemes旗下美國SolidWorks公司產(chǎn)品。宗旨是使每位設(shè)計(jì)工程師都能在自己的微機(jī)上使用功能強(qiáng)大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系統(tǒng)。
SolidWorks提供了基于特征的、參數(shù)化的實(shí)體建模功能，可以通過特征工具行拉伸、旋轉(zhuǎn)、抽殼、陣列、拉伸切除、掃描、掃描切除、放樣等操作完成零件的建模。建模后的零件，可以生成零件的工程圖，還可以插入裝配體中形成裝配關(guān)系，并且生成數(shù)控代碼，直接進(jìn)行零件加工。
裝配是根據(jù)技術(shù)要求將若干零件接合成部件或?qū)⑷舾蓚€(gè)零件和部件接合成產(chǎn)品的勞動(dòng)過程。裝配是整個(gè)產(chǎn)品制造過程中的后期工作，各部件需正確地裝配，才能形成最終產(chǎn)品。如何使零部件裝配成產(chǎn)品并達(dá)到設(shè)計(jì)所需要的裝配精度，這是裝配工藝要解決的問題。
4.2 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件設(shè)計(jì)
以拖鏈為例，進(jìn)行零件三維圖繪制，首先選取一個(gè)草圖繪制平面，然后畫出引導(dǎo)線，繪制一個(gè)矩形，使矩形沿著引導(dǎo)線掃描見圖4.2
圖4.2 拖鏈
再繪制一個(gè)小矩形，沿著引導(dǎo)線掃描，并與前一個(gè)相切見圖4.3
圖4.3 小矩形
選取拖鏈側(cè)面為草圖平面在兩端繪制兩個(gè)三角形，拉伸與實(shí)體相減見4.4
圖4.4 拖鏈側(cè)面
選取上邊和下邊，分別繪制小矩形，拉伸減去材料，做出裝飾空見圖4.5最后完成設(shè)計(jì)
圖4.5 鏈條
4.3 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件裝配
利用軟件進(jìn)行各個(gè)零部件的裝配，見圖4.6最終形成桁架的設(shè)計(jì)
圖4.6 桁架的設(shè)計(jì)
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 CAD繪圖簡(jiǎn)單說明
第五章CAD繪圖簡(jiǎn)單說明
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范,除了工程制圖的任務(wù)外,還安排了CAD繪圖任務(wù)。要求學(xué)生零件圖和一套裝配圖繪制CAD繪圖方式,打印和規(guī)范。
根據(jù)CAD的做法圖CAD。首先,選擇紙張,然后畫邊框線,繪圖操作的邊框線。在繪畫的過程中,使用不同的線性和顏色,和操作在不同的層,使用大部分的訂單。因?yàn)樗睦L畫過程軟件不再詳細(xì)的描述，請(qǐng)參閱CAD圖紙。在這個(gè)過程中教師和學(xué)生的繪圖和計(jì)算機(jī)房老師的大力幫助。為此,表示由衷的謝意。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論
結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生學(xué)習(xí)是一個(gè)重要環(huán)節(jié),最后它既是一種知識(shí)的綜合考試,同時(shí)為我們提供模擬真實(shí)環(huán)境的設(shè)計(jì)過程,為將來上班奠定了一定的基礎(chǔ)。
此設(shè)計(jì)為重型軸類形狀零件雙Z軸桁架自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了移動(dòng)桁架的各個(gè)結(jié)構(gòu)部分，在全面分析各個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)研究過程中所遇到的各種問題也進(jìn)行了進(jìn)一步研究。
重型軸類形狀零件雙Z軸桁架自動(dòng)化系統(tǒng)具有很大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景的機(jī)器人，在很多重要地方都扮演了很重要的角色，本次設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了包括機(jī)身、夾手、拖鏈、零件、裝配等方面設(shè)計(jì)，主要工作如下：
●通過對(duì)功能和任務(wù)書的分析，首先大體確定了總體設(shè)計(jì)方案。
●接著進(jìn)行了機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
●重要部件的受力和校核。
●電機(jī)的選擇與計(jì)算。
●機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
●主要零件的三維設(shè)計(jì)和裝配。
●主要零件的工程圖繪制。
通過本次設(shè)計(jì)，把大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了綜合的利用起來，對(duì)所學(xué)的知識(shí)加深了印象，同時(shí)也提高了對(duì)知識(shí)的利用能力，但是，本次設(shè)計(jì)也有很多的不足之處，希望老師給予批評(píng)和指正。
本文雖然完成了大部分目標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期結(jié)果，但還有很多的地方需要進(jìn)一步研究，在結(jié)構(gòu)、反饋等很多地方加以改進(jìn)，以滿足不同情況需求。
在設(shè)計(jì)過程中，查閱了很多的資料，在老師和同學(xué)的幫助下，學(xué)到了不少知識(shí)，付出了不少艱辛，但同時(shí)收獲巨大。通過本次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己能力的自信，我相信這對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)都會(huì)有很多的幫助，在設(shè)計(jì)中探索知識(shí)的快樂，遇到問題冷靜思考的專注，雖有不完善的地方，但這次設(shè)計(jì)對(duì)我收獲很大，受益匪淺。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
致謝
本畢設(shè)是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，在這次設(shè)計(jì)中，老師給學(xué)到了了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時(shí)間完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，還使我學(xué)到了很多的經(jīng)驗(yàn)，在這里衷心的感謝老師，同時(shí)我還要感謝這四年教授過和幫助過我的老師們，還有曾經(jīng)幫助過我的同學(xué)們。
經(jīng)過這幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)快到了尾聲，由于實(shí)踐與一些知識(shí)的匱乏，如果沒有老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的支持，恐怕不會(huì)這么順利完成，自開題以來，老師對(duì)于每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了認(rèn)真指導(dǎo)，從資料查閱到具體方案的修改，老師都提出了寶貴的方案