2、动员水平的重要标志。通过工业机器人的设计，本课程有助于我们加深对机械原理、机械设计、材料力学机器人、传动、实体建模、有限元分析等相关内容的理解，提高我们运用这些专业知识的能力。3.本次设计(论文或其他)要求:本次设计(论文或其他)要求:了解工业机器人的设计原理及国内外研发现状；完成工业机器人设计的总体方案设计；完成相关零部件的选型计算、结构强度校核和气动系统设计；精通计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图，相当于a0不少于2.5张； 完成设计说明书的撰写，翻译1份外文文档。接受任务的学生:接受任务的学生:机械94班名称。
3.白五、开工及竣工日期:五、开工及竣工日期:2012年11月12日至2013年5月25日六。设计(论文)指导(或顾问):六。设计(论文)指导(或顾问):指导老师指导老师签名签名签名签名签名签名指导老师教研室主任学科组主任研究所所长签名系主任签名签名摘要2013年11月12日工业机械手是在生产过程中模拟人手动作的机械装置，可以代替人工搬运重物或单项调节，在高粉尘、高温、有毒、易燃、放射性等相对恶劣的工作环境中，机器人可以用来在生产过程中自动抓取和移动工件的自动化设备。
4.它开发了一种基于生产过程机械化和自动化的新型设备。近年来，随着电子技术特别是计算机的广泛应用，机器人开发和生产这一高科技领域已经成为一门迅速发展的新技术，它促进了机器人的发展，使机械手更好地与机械化和自动化相结合。机械手可以代替人类完成危险，降低人类劳动强度，重复枯燥的工作，提高劳动生产率。本设计是关于一个具有三个自由度的圆柱形机械手。使用auto cad软件设计和绘制零件。它包括手爪、前臂、吊杆和底座。清晰合理的设计思路，确定机械手的工作原理，对手爪、气缸、步进电机、轴承进行校核计算，并附上原理图，并协助设定质量、重心、 零件的惯性主轴和惯性力矩。
5、计算，可以大大减少设计过程中繁琐的计算和校核步骤。关键词:机械手、气缸、检查。是在中使用的，是的的。它可以和工作在高、
6、满是灰尘，满是灰尘。是用在中的，它可以移动。这是一种新型的汽车
7、 .在中，使用的。高科技是一个新的趋势。这是。它t
8、他的with and。的和可以工作。它可以和。这是一个需要解决的问题
的一个。它和用auto cad，它，一个手臂，大臂和基地。的和。此外，还有、和
10,.从这，它有些和，轴的和的。它可以在。:，目录摘要。三。iv目录。v 1线程。
11、阐述了本课题的研究内容和意义，国内外发展状况，工业机械手的设计内容，机械手的功能设计，工业机械手的分类和组成，手的设计，机械手的设计参数和运动方案，运动方案，驱动系统和位置检测。器件选择:5 2.2手设计的结构与计算；6 2.2.1机械手的基本要求；6 2.3手力的计算；7 2.3.1夹紧力的计算；7 2.3.2手爪驱动的气缸设计；8 2.3.3手误分析；10 3机械臂的设计；12 3.1机械臂的设计。
12、手臂驱动力的计算。12 3.1.2臂驱动缸的设计。13 3.1.3圆筒壁厚的计算。14 3.1.4气缸的选择。3.1.5检查活塞的稳定性。14 3.1.6检查臂的刚度。15 3.1.7端盖的连接方式和强度计算。15 3.结构及要求:17 3.2.2驱动力的计算:17 3.2.3吊臂驱动油缸的设计:17 3.2.4油缸的选择:18 3.2.5检查活塞的稳定性:18 3.2.6检查吊臂的刚度:19 4驱动系统的设计:20 4.1轴承的设计:20 4.1.1
13、轴承计算:. 20 4.1.3轴承寿命检查:. 21 4.2电机基本情况及选择。4.2.1电动机的选择和计算。预防措施。4.2.3工作原理。4.2.4步进电机的特性。24 4.3谐波减速器。. 2谐波减速器设计。25 4.4腰座结构。26 5摘要。谢谢。参考文献29篇。30附件。31 1引言1.1本研究的内容和意义。机械行业是人的基本部分。工业机械手的设计是一项综合性设计，与机械制造、机电工程等专业相联系。通过这个
14、二次设计提高学生的学习兴趣。机构分析能力，提高了机电一体化机械结构设计的设计能力。学习一些生产中的设计方法。工业机械手是近十年来发展起来的一种高技术自动化产品。这体现了人类的智能和适应能力，机械手能够在各种环境下完成作业的能力，在国民经济发展中发挥着重要作用，前景广阔。近20年来，气动技术的应用领域迅速扩大，特别是在各种生产线上。可编程控制和气动驱动的结合使整个自动化系统更加先进。控制更灵敏，性能更好，更可靠。工业机械手的设计是机械设计、机电一体化、机械制造等专业的重要环节， 而且是在学习了相关专业课程和基础教学课程之后的专业综合设计。培养学生的机械结构设计和分析的综合能力。
15.有效改善。通过这次学习，我掌握了自动化领域的设计技巧。通过这个设计，可以将我们在相关课程(气动技术、机械设计、机械原理、测试技术、危机计算机原理等)中所知道的理论知识进行应用。)，从而巩固和发展，更好地将理论与实践相结合。所以机械手设计是一个比较全面的设计。通过本次设计，培养学生独立分析机械设计的能力，树立正确的设计思想和思维，掌握机电产品的步骤和基本设计方法，为以后的自动化设计打下良好的基础。通过该机械手的设计，学生可以熟练地掌握和应用一些相关知识，如参考资料和范文章结构等。就是学生具备一个设计师应该具备的基本设计技能。一个
16.2国内外发展概况现在国内外发展概况，对于国内的情况来说，大部分的机器人都是应用在各个领域。比如冷加工行业，也有机床。当然，我们在生产过程中会遇到很多困难。例如，复杂的形式和高环境温度都影响生产。但是我们可以提供这项技术来解决困难，使机械手更好地工作。为了获得机械手的能力，我们应该提高其性能和速度。在其他行业和工业部门，随着工业技术的不断提高，机械手的使用范围也逐渐扩大。目前工业上使用的国外机器人很多。美国最早用机械手搬运一些对人体有害的放射性物质。本质上，国外使用的是定位控制机械手， 其没有视觉和触觉反馈。全世界都在积极研究视觉和触觉。
17.上面有反馈的机械手，让他能准确定位工件的位置，准确夹紧工件。为了判断机械手是否抓取工件，她有一个视觉传感器输入三个方向的视觉信息，所以在计算机图形学中进行分析，以确定是否抓取工件。目前主要用于机床、冲床、横机的下料，以及喷漆、点焊。国外开发机器人的趋势是加大力度开发具有一定智能能力的机器人。让它有一定的感知能力，能够反馈外界的变化，做出相应的反应和改变。如果位置稍有偏差，可以自行纠正，但也可以检测出来，强调视觉功能和触觉功能的学习。已经取得了一些成就。世界高端工业机器人，高精度、 高速、多轴和轻量化趋势。满足微米和亚微米定位的要求。
18、精度高，其运行速度可达3m/s的新产品，为实现六轴载重2kg已超过生产系统总重量。更重要的是，机器人手的柔性制造系统和柔性制造单元的结合，从根本上改变了目前系统手工操作的机械制造状态。同时，随着机器人的小型化、微型化，其应用将超越传统机械领域，向电子、生物、生命科学、航空航天等高端产业方向发展。1.3工业机械手设计内容工业机械手设计内容机电一体化技术是集机械工程、传感技术和信息处理技术于一体的综合性技术。虽然机电一体化产品种类繁多，但由于其形式、复杂程度、功能的不同， 做工的机械本体部分是最基本也是不可或缺的因素。工业机械手的设计
19.内容、知识面、深度适中。我们要设计的是拟定总体方案，驱动装置和传动装置的方案。根据选择的自由度和合适的参数，选择合适的手和手腕、手臂和机身结构。完成各部分的计算。工业机械手工作装配图的设计与绘制。气压系统的设计。机械手的运动分析。最后，写说明。1.4机械手设计的作用机械手设计的作用机械手的广泛使用可以概括为:1)建立轴、盘、环的自动线。通常，机械手用于在传送带之间或机床之间转移工件。深井泵厂的自动化生产线在沈阳和大连轴承4轴和5轴加工自动电机线轴等。, 已经成为国产汽车生产线。2)在实现单机自动化方面。各种半自动机床都有夹紧、进给、切削。
20.切、缩、松等负面功能。但是你需要有人来装卸。如果实现自动化，只需要一个人看管机器。现在这方面用的机械手很多。部分国产机器出厂时就配备了机器人，为用户安装机器人提供了条件。3)国内大规模生产3t、5t、10t锻锤转向一个转炉下部，在炉前一定角度放置两个机器人，使物料自动化。总的来说，它对环境的适应能力很强，可以替代对人有害的危险事物和操作。长时间工作对人有害，对机械手没有影响。只要设计合理，材料合理，就可以在高温、有害气体、放射性物质、 消防和其他环境。该机械手耐久性和续航能力强，可以把人从单调的劳动中解放出来。甚至扩展了人的功能，
21.通过适当的维护和检修，他可以实现长时间单调重复的工作，与机械手工作业有很高的准确性，可以避免他认为的操作失误。机械手灵活，能适应产品的变化。因为机械手的运动程序和位置可以非常灵活地改变。因为自由，他还可以提供快速变化的作业内容。它在小批量生产中起着重要的作用。使用机械手可以明显提高劳动生产效率和生产成本。1.5工业机械手的分类及组成工业机械手的分类及组成按规格分类:微型的重量在1kg以下；小重量在10kg以下；中型体重在50kg以下；大的那个的重量在下面。按功能分类:(1)简单的工业机械手。有两个固定的程序， 近年来，可编程控制器被广泛用于形成控制系统。
22.系统。这种机械手主要是气动和液压的，因为这种结构简单价格便宜。用在一些简单的单机搬运工作中就够了，所以工业机械手很多。(2)记忆可再生工业机械手。这种机械手的移动设备是人工拿起的，然后记录原程序记忆，机器人就可以重复上述动作。(3)智能机械手。它由传感器控制，具有视觉、触觉、行走功能和热感觉。按用途分类:专用机械手和通用机械手。独立控制系统，专用机械手，这种机械手对象变量固定，可靠，适合大批量生产，批量生产。该通用机械手工作范围广，通用性强。适合中小批量生产。工业机器人由机构, 驱动器机构和权力机构作文。如图1.1所示
23.图1.1机械手传输机构 执行机构它主要由手爪、手臂、腰座和行走组成。机构平等运动机构作文。力传递机构有多种形式，如滑槽杠杆、连杆杠杆、楔形杠杆、螺母、弹簧、重力等。传输机构臂的主要部件可以有三个自由度，可以使用柱坐标系和直角坐标系。球面坐标系和多关节坐标系，这四种方式。圆柱坐标占用的空间和工作范围比较小，但是惯性大，抓不住物体的底部。直角坐标工作范围下，占用空间大，最重要的是自由度少。球坐标多关节机械手空间小、惯性小、功率小、工作范围小， 也可以抓住底部的物体。唯一的缺点是多关节机械手结构太复杂，很少使用。驱动器机构有气动，液压
24、动力、电动和电机这四种方式。液压输出高，臂力可达90%以上，可实现串行控制，使工业机械手的应用更加广泛。气动式不仅速度快，结构简单，而且成本低。定位精度高，但臂力在300n n以下，因此不同的驱动方式适用于不同的场合。控制机构 驱动器机构执行机构工件位置检测装置的控制系统有连续控制和点控制两种方式。大部分点对点控制是由插销板、可编程控制器和计算机控制的。用磁带或类似物记录程序。它主要控制其坐标的位置，并记录其加速度的特征。这里将设计一个圆柱形机械手， 其简单且易于使用。圆柱形机械手示意图1.2 1手爪2气缸1 3气缸2 4气缸3 5谐波减速器
25、6步进电机图1.2圆柱形机械手简本设计有指导原则。毕业设计的原则是:任务陈述是根本设计目标所要求的具体设计要求，充分考虑了机器人工作环境和过程的具体要求。在满足技术要求的基础上，尽可能多地采用结构简单、标准化、模块化使用的常用元器件和附件，以降低成本，提高可靠性。本着科学、经济和满足生产要求的设计原则，还要考虑毕业设计的特点，充分发挥我们在大学里所学的知识，如机械设计、机械原理、气动、电气传动与控制、电子技术、 自动控制和机械系统仿真。在设计巩固加强的时候，考虑到个人能力水平和大学水平知识的客观实际，要充分发挥个人的积极性，简单性和现实性。
26.设计3。1 2 3 4 5 6 2手部设计2.1机械手设计参数及运动方案2.1.1运动方案机器人对其工作有一个执行。机构它叫爪子。不直接用于夹持工件的手结构是多种多样的，具有不同的材料特性和不同的表面状况。方案设计图2.1图2.1机械设计方案一:在相同转速的情况下，由于旋转角度较小，所需时间较短；但他也有自己的缺点。他的摆臂很长。这样，转轴做旋转运动时转动惯量和不平衡力矩都比较大；可以考虑用配重调节，但会影响整体设计结构，增加整机重量。方案2:使用较小的回转半径可以降低其
27.关节旋转轴的转动惯量和不平衡力矩。在相同转速下，由于旋转角度较大，需要的时间较长，但可以考虑适当提高转速以满足要求。基于这两个方案，我们决定采用第二个方案。设计中的主要参数:(1)抓取重量200n N. (2)最大工作范围:根据所选的运动形式，按最大自由度确定。(3)运动速度:在设计过程中根据实际情况确定。(4)定位精度:采用机械挡块定位。机构，定位精度为3毫米..2.1.2驱动系统和位置检测装置的选择:驱动系统和位置检测装置的选择:(1)驱动系统(2)腰座的旋转运动采用步进电机驱动，可控性更好，定位准确，体积小。(3) 运动的其余部分
28.考虑到气动驱动，具有结构简单、使用方便、成本低廉的优点。(4)工件传送带位置检测装置方案1方案2。(5)行程检测装置采用行程开关和机械停止，是常用的特种机械手，动作少，速度低，使用寿命长，成本相对较低。(6)腰座的角位移一般通过位置感应来检测。结构布局要求:要防止手臂偏位；加强手臂僵硬；改进缓冲装置，提高匹配精度。设计方法:确定总体设计的主要参数，设计机器人的总体结构。质量、密度、体积、重心， 设计过程中各部分的转动惯量和惯性主轴可以大大减少设计过程中复杂的计算和检查程序。根据机械
29.手部之间的关系按以下顺序设计:末端执行器的臂基。2.2手部设计的结构与计算2.2.1机械手的基本要求(1)手部力量要适当，过小则握不住、松脱、脱落。所以结构庞大，不经济，消耗大量能源。(2)手指要有足够的角度开合，同时抓取和退出工件。(3)准确的夹紧精度和准确的相对位置；(4)结构紧凑，重量轻，效率高。(5)还要考虑适应环境的特殊性。比如高温环境，冲击力比较大的环境，腐蚀性比较轻的环境。这个设计是:利用滑槽杠杆式，双支点夹紧物体，利用扭矩原理闭合手柄，托住身体。5本书的基本结构分析。
30.第二次，使用滑槽杆的夹具。图2.2图2.2滑槽的抓手表示支点到对称中心的距离，单位为mm..表示支点到工件中心的距离为ab mm .表示抓手夹紧时滑槽方向与两个支撑点的夹角。表示销钉中心到支点中心的距离为c，在杠杆3向下的力的作用下，销轴会有一个向上的拉力F，滑槽会对销轴施加一个平方力。B 2 1 a c连杆工件图2-3夹持器受力分析:从0f (2.1)21ff，从0yf (2.2) cos2 1 f f力矩等于零，从om (2.3) (2.4) cos a c，将(2.4) 2 Cos2abf中的表达式支持到对称中心。
31.距离以毫米为单位..表示支点到工件中心的距离，单位为mm，表示抓手夹紧时滑槽方向与两个支撑点的夹角。分析表明，当驱动力f不变时，握力随角度的增大而增大，但由于一般角度的原因，杆的行程过大，增加了手的结构，所以最好计算手力= 0 30 0 40 2.3手力的计算2.3.1夹紧力的计算，增加了手指夹紧力工件手的主要设计依据。大小、方向、作用点都要分析计算。一般情况下，需要克服静载荷和运动引起的载荷状态下工件原材料重力产生的惯性力， 从而使工件保持稳定的夹持状态。6手指夹紧工件的夹紧力可按下列公式计算:(2.6)公式321。
32、安全系数，一般取1 . 22 . 0；1 k动载系数，主要考虑惯性力的影响。2 k (2.7) g a 1k2，其中A为重力上升时的最大加速度；g是重力方向向下加速度一般为9.8或1sm/sm/f2f1cf1fn (2.8) max max TV时的最大速度；max v系统达到最高速度所需时间一般为0 . 030 . 5s；Max t定向系数，根据手指和工件的不同位置选取；3 k机械工程手册，0.91.1，取= 1；被抓工件上的3 k 3 k g引力(n)。所有尺寸的手爪都可以达到最高。
33.0.30的响应时间是0.5s求夹紧力，驱动力和驱动缸的大小。N ff (1) Let =1.5 =/s =0.5s工件在重力方向的移动速度为0.1 mm，1 k，max v st，将数据代入式(2-7)中，动载系数= 1.02；取= 1g AK120.10.519.83k .根据公式(2-6)，已知条件1，02.1，5.1 321kkkk = 1.51。= 306.3N所以夹紧力为306.3n n. N f查机械工程手册表56.2-4中的连杆传动和部分结构，根据前面所示机械手2的结构和对照表56.2-4进行选择。
34、取(2.9) 1 f )( 2 n新浪b p-连杆驱动机构效率。-杠杆的倾斜角度。根据驱动力公式计算驱动力；走，走，然后你要开85。0 o 0 30力如下。n 08.1247 85.01306)(50 15021 f)sin(sin N2 nabp)根据计算，夹持器的驱动力为np08.1247 2.3.2夹持器驱动气缸的设计由气缸、端盖、活塞、活塞杆和密封组成。(1)气缸内径的大小表示气缸输出力的大小。活塞在静缸、内缸台面上往复滑动
35，表面粗糙度应该可以达到。Umra 8。0 (2)包括进气系统、排气系统和进气系统。在通气口上方，有些设备的盖子上还有缓冲器。机构。杆侧的端盖具有从活塞向外的密封和防尘密封，以防止泄漏和防止外部灰尘混合槽。杆侧端盖还设有导向套，一方面便于提高气缸的导向精度，另一方面也承受少量侧向载荷，减少活塞杆伸长时的向下弯曲量，从而大大延长气缸的使用寿命。为了减轻导套的重量和防止生锈，通常采用铝合金压铸。(3) 活塞是气缸中受压的一部分。活塞密封圈旨在防止活塞左右两侧出现窜气。活塞环的磨损有明显的作用，减少活塞密封圈的磨损，提高导向性，减少摩擦。耐磨环长度使用
36、聚氨酯、聚四氟乙烯、合成树脂等材料。密封圈的尺寸是决定活塞宽度的必要因素。如果滑动部分过短，容易造成早期卡涩和磨损。铝合金和铸铁常用来制造活塞。(4)活塞杆是气缸中最重要的机械部件。一般情况下，它采用高碳钢和硬铬电镀表面，提高了耐磨性和密封性。7 (5)即使静止部分的密封是静态的，但往复旋转或反复往复运动的部分的密封就是所谓的动密封。单作用是指一端只有一个活塞杆，气体只从一端单向输出，所以输出功率大。弹簧复位的双重作用意味着活塞两侧交替供气， 力从两个方向输出。冲击缸:是一种新型部件。它能将压缩气体的压力转化为活塞来回运动的动能。
37.从而完成工作效果。具有喷嘴和排放口的中盖被添加到冲击气缸。中盖将气缸分为三部分，即储气腔、头腔和尾腔。用途广泛，主要用于冲孔、落料、成型等各种工作。振荡缸从刀片来回振荡，并且交替地供应分成两个腔室的两个腔室，从而使输出轴振荡。工作环境是根据力的大小来确定进一步的推力和拉杆尺寸。如果选择的气缸直径较小，输出力不足，气缸不能正常工作。如果缸径过大，消耗增加、成本高的重型移动设备会造成很大的浪费。在设计中，为了减小气缸的尺寸，我们应该尽量使用增力。机构。(1)一般来说， 采用铸铁缸体。如果完全消除，为了在生活中产生内应力，就必须
38.老化处理后。时效时间太短，加工的气缸在运转过程中会变形。(2)汽缸运行非常复杂，不仅取决于静载荷的重量和安装在汽缸内的各种部件的其他外部和内外气压差，而且还要承受冷态下连接管汽缸的动力作用、汽蒸静定子部分的反作用和汽缸塑性变形引起的泄漏。(3)如果汽缸的负荷增加或减少过快，特别是对于快速启动、停止和暖机的汽缸，工况的变化，温度的变化，以及停止时保温层的过早打开，汽缸和法兰将产生相当大的热变形和热应力。(4) 筒体的焊接或机械应力导致筒体经处理后未经回火即被消除，这将导致筒体在运行过程中产生较大范围残余应力的永久变化。
39.形状。(5)在安装过程中，由于汽缸对侧的维修技术问题，汽水分离器包封了不适当的膨胀间隙，压纸或安装耳膨胀了不适当的间隙，运行后汽缸的变形力大幅度膨胀。(6)如果气缸使用的密封胶质量差、型号不对或含有较多杂质；如果气缸中的密封剂与硬颗粒中的杂质混合，将很难将密封面合在一起。(7)如果气缸螺栓的紧固度不够或螺栓的材料不够坚固。螺栓主要使汽缸结合面的紧密度主要依靠。螺栓的应力将被释放， 并且在启动或停止或增减负荷时产生的热应力和高温会造成环境的情况下，螺栓的预紧力会逐渐减小。强度不足的螺栓材料在长期运行中，在汽缸膨胀力和汽缸热应力的作用下会被拉伸，螺栓会发生塑性变形。
40，紧固力会不足，导致气缸漏气。5根据液压传动和气压传动的气缸外径公式，在公式3 (2.10) 2.24d Pfd中，-驱动力为拉力。2 fn 08.1247 2 pf-负载率。工作压力。p和现在设定的P5之间的关系。0mpa 5。0p-活塞杆直径。一般拿，拿。将每一项带入公式d3。02.0/dd25。0/DD(2.10):MM D D P F D 92)4(5.0105 . 014 . 3 08.4 2622)根据机械设计，取整取整。然后。活塞杆稳定性校准234/ dd core:因为活塞杆在张力下工作，所以不需要。
41，检查一下。抓手气缸如图2.4、图2.4所示。夹持器驱动气压缸。2.3.3手动误差的分析。夹持不同直径的圆棒时，手指的质心或工件的轴线位置会发生变化。实际上，由于不同的工件被夹持的尺寸不同，其轴线的位置也会发生变化。这些变化可视为夹紧误差，将取最大误差来评价夹紧精度。夹持误差由手指在夹持过程中的位置和姿态决定，它将直接影响整个机械手的定位精度。当然，为了提高夹持精度，比较有效的方法之一是可以改变手指结构， 可以更换手或者使用自定位手指。机构 。但是这种手指结构比较复杂。为了使手指工作方便简单，采用固定机械手来夹持物体，但工作环境要求更高。六
42.为了保证手的张开角度为，o 60机械手的夹持范围为。夹紧误差小于3 mm .分析如下:工件平均半径:= 45mm；指长l=，V形夹角cp r 2 6030 0 2120偏转角(2.11) sin cos 1 l rcp由公式(2.1)确定:=69.73 1 cos lsin RCP 1 cos 45根据最佳偏转角:= 69.73计算理论平均值。73 = 45.00mm；因为rrr 1 sin 2) sin (l r l
43.60 (150 132)...所以=1。夹紧误差满足设计要求。3机械手臂的设计3.1机械手臂的设计(1)手臂要承载能力大，刚性好，重量轻。机身和机械臂的承载能力一般取决于其刚度。一般来说，手臂水平或垂直悬挂。那么很明显，当臂的延伸长度更长时，
44.越长，它的刚度就越差，手臂的刚度会随着手臂的伸长或缩短而不断变化。机械臂的刚度对机械臂的运动状态和质量有一定的影响。(2)手臂运动速度要高，惯性要小。机械手手臂的主要运动参数之一是机械手的移动速度，主要反映其生产水平，实际上主要是根据生产节奏来确定的。机器人手的移动速度通常是均匀的。做变速运动的时候，就是手臂起停一段时间的变速运动。一般启动时的加速度和结束时的加速度都不能太大，否则会有冲击和震动的效果。(3)手臂动作要灵活。为了使手臂灵敏地移动， 尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦，减少零件间的摩擦阻力。(4)机器人手臂的结构和尺寸
45、工作区应满足作战任务。(5)合理选择装载臂及其结构的特点，以及由高强度轻质材料制成的手和臂的结构，以减轻臂本身的重量。(6)应该可以减少具有相对于旋转关节的重量和对惯性矩的偏置的臂的旋转运动，这可以减少负载驱动装置的旋转扭矩，从而减少操作的动态负载和冲击，并相应地提高臂的运动速度。3.1.1臂架驱动力的计算臂架整体结构图:图3.1 z1图3.1臂架整体结构臂架在搬运工件时做收缩运动时需要克服摩擦力和惯性力，其驱动力可计算如下:(公斤力)(3.1) gmq叼纸牙气缸类型:-摩擦阻力。包括导轨支架之间的摩擦阻力，
46.活塞与气缸壁和密封件之间的摩擦阻力。然后m f n 465.90f 5。055..0 m 21的活塞和缸壁导轨m m f fff-起动时的惯性力。它的大小是按照下面的公式计算的:g f (3.2)kgf tg vg fg其中:-手臂运动部分的总重量。g气缸导杆夹持器工件n 62.365 8。98.38.926.48.984.8 200气缸导杆夹持器工件注:注:上式中夹持器、导杆和气缸的质量由质量特性得出。其密度为:，取导杆。3 g/cm 85。7毫米36-重力加速度。g臂移动速度。拿着。伏特计
47，/s 2。0v-启动所需的时间，这通常是可取的。现在就拿走。Ts 5。001.0 ts 3。0t原因。N 33.201 3。0 0.2301.55 tg vg fg so。N495.29103.90 gmq FFP 3.1.2动臂驱动缸的设计根据液压传动和气压传动，有3(拉力做功)2 2 4d p f d(3.3):-驱动力是拉力。2f 495.291 2pf-负载率。工作压力。与，假设，的关系。Pp5。0mpa 5。0p-活塞杆直径。d一般拿，拿。3 .02 .0/dd25。0/日
48，mm 44)4(5 . 0105 . 014 . 3 495 . 2914 42622D D P F D根据工业机器人的设计取整。然后10 mm 114/ dd 3.1.3圆筒壁厚的计算根据薄壁圆筒的公式计算:夹爪驱动力选取计算:(3.4)(pa)/(m)2n PD b s:-圆筒内径，。0马克。92d-工作压力的1.5倍，即..1.85先令。1 PPS-气缸材料的许用应力。(pa-气缸材料的抗拉强度。B )(pa选用45钢，查机械设计师手册。-安全系数，一般6 mpa 59。
49，8 b n，如果选中，则计算86 85.43 598/7/n b(m). 1 1085.432 108 . 1 . 0920 2466s PD。(45刚性无缝钢管)mm 4 11 3.1.4气缸类型的选择气缸:活塞式单作用气缸；安装形式:通用；气缸行程:根据所需行程增加；运动速度:设置调速元件，如节流阀；润滑:气缸除了润滑气缸外，还要注意合理润滑的气源注油器入口，根据油量进行调节。根据上面的公式，我们知道在圆柱体中。那么选择的参数如下:4，23，92 DD mm 5)，(mm 63 mm 100)，所以尽力而为吧。
50.考虑到后面下臂的阻力，采用较大的弯曲刚度。d 3.1.5检查活塞的稳定性。根据机械设计取一个安全系数。检查条件:14 10 st n (3.5) st cr n p p n临界力(3.6) 2 l ei pcr其中:弹性模量。活塞杆段惯性矩:gpa 210e (3.7) 64 4 d i和12 434 1012。64 )1036(14.3 64 d i活塞杆的杆长为。0.1 L，所以N976.0.1 1012.3 2 129 2 L EIPCR，所以稳定性安全系数为0，所以相当st 4。
51, 5.291 976.10号杆满足稳定性要求。3.1.6校核前臂的刚度最大弯矩距离Mn 62 . 3650 . 1)8 . 98 . 38 . 926 . 48 . 984 . 8 200(M最大弯曲截面系数9 333 1012.4578 32) 1036 (14.3最大许用应力32 D W臂MPa W M 86.79 1012.578 62.365 9最大弯曲应力查相关手册45第11项，所以
52、钢管与端盖的连接环节采用半环连接的优点是加工和拆装方便，但缺点是环槽的强度被削弱。(2)气缸盖螺栓的计算为了保证连接的紧密性，螺栓间距应适当。0 t表3-1工作压力与螺栓间距的关系表工作压力/MPa/mm0t1.1 .就此而言，危险截面上每个螺栓所承受的拉力为工作载荷和残余预紧力的f s f o和(3.8) os fff公式:工作载荷=螺杆中心所在圆的直径；驱动力；0 dp螺栓数量= (3。
53，10) ZZ000 t d剩余预载荷，；0法秒ff)6。02.0( 0计算:d=90mm，=，p=，螺栓的直径和间距与工作压力有关，如0所示。由表3-1可知，间距应小于8，待测螺钉数为8:将z=代入公式，且=满足要求；8，30 ZD 000 t0t = 794.8n；S f z p d z p 4 2因为，那我就选；s ff)6 . 02 . 0(0 nffs 4 . 3975 . 002 . 11928 . 794 4.3970 sfff根据机械设计螺栓直径。
54.根据强度条件计算(3.11) j f d 4 1中的计算载荷；J. 1容许拉伸应力；n s螺栓材料的屈服点，当材料为45钢时，屈服强度为；S n安全系数，n=1.22.5，其中n = 2；螺纹内径=d1.224s，其中d为螺栓的公称直径，s为螺距。1 d 1 d根据上面的公式86.1549 2.13.1ffj，代入数据:m nf d j 0033。0 352 286.1，则螺栓的公称直径为，并取m12螺栓13。011.0008.0 224..0d 3.2吊臂的结构设计。
55.结构设计3.2.1臂架的结构和要求(1)具有一定的刚度和稳定性；(2)动作灵活，导向套长度不能过短，否则再次提升时可能会卡死，要有导向装置；(3)结构布置应合理，便于拆装，便于维修；动臂整体结构图3.2图3.2动臂整体结构3.2.2驱动力的计算驱动力的计算:起动过程中的惯性力gmq kgf TG VG fg n 474.26 4-导向平台油缸活塞杆导向杆油缸夹持器工件密度为:，导向杆取。3 g/cm 85。7 mm 36臂移动速度；开始所需的时间被占用。米/秒
56, 2.0对2。0t原因。n 17.316 3.00 . 2474.26 tgvgfg n 28.142 f 5.026.0 m 21活塞与缸壁导轨mmfff，所以N45.458 17.142 gmq FFP 3.2.3臂架驱动缸的设计按液压传动和气动传动，有(张力功)22 .2f 45.458 2pf-负载率。工作压力。pp和，假设，的关系。P5。0mpa 5。0p-活塞杆直径。一般拿，拿。
57，d 3.02.0/DD 25.0/ddmm 55)4(5.0105 . 014.3 45.4584 4 2622d d d p f d根据相关书籍，四舍五入后取。然后选择12 mm 144/ dd 3.2.4的气缸我们从上面小臂内的气缸壁厚计算可以看出，(m) 2 s pd和mpa 85.43 598/7 /n b的动臂内驱动力之和比较小，所以动臂内的壁厚比小臂小。根据计算，dp选择了和它一样的圆柱体:mm 5)，(mm 63d mm 100)，所以弯曲刚度要尽量大。考虑到后前臂的阻力d 3.2.5，应校核活塞的稳定性，取安全系数。
58.检查条件:。10 st nst cr n p p n临界力2 l ei pcr其中:弹性模量。Gpa 210e活塞杆段惯性距离。12 434 1012.64 )1036(14.3 64 d i杆长。M 8。因此，n 72 . 0 . 1 1012.3 2 129 2 L ei PCR ST N75 45.458 72中规定的稳定安全系数。为0，所以挺杆满足稳定性要求。第3.2.6节检查吊杆刚度；检查吊杆刚度；最大弯矩距离mn 62.3650。1)8.98.38.926.4 8.98
59, 4.8 200(m最大弯曲截面系数9 333 1012.4578 32 )1036(14。3 32 d w手臂最大许用应力MPa W M 86.79 1012.578 62.365 9 Max查相关手册45刚性弯曲应力为11因为，因此，Max机械手的计算精度和稳定性满足要求对产品的准确放置和工作中的安全起着重要作用。这个机械手可以从左到右和上下移动14度。4驱动系统的设计4.1轴承的设计4.1.1轴承的选择轴承上载荷的大小和方向性质是选择轴承类型的主要依据。由轴承负荷的大小，类型的选择，因为
60.主要元件是滚柱轴承的线接触，应该用来承受较大的载荷，加载后变形较小。并且主要是点接触球轴承承受轻微或中等的应力。根据轴承类型选择纯轴向载荷的方向，一般用于推力轴承。对于较小的纯轴载荷，可采用推力球轴承；对于较大的纯轴向载荷，可以选择推力滚子轴承。如果遇到纯径向力，通常用于深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。当轴承的径向载荷和轴向载荷不太大时，可以选用深沟球轴承，角接触球轴承的接触角较小。轴向载荷较大时，可选用角接触球轴承和圆锥滚子轴承。在内径相同的情况下，直径越小， 滚动体越小，离心力越小，因此更适合在较高的速度下工作。因此，在高速时，可以并行安装同一个轴承。
62、13选用的圆锥滚子轴承:尺寸d: 190尺寸d: 320尺寸t: 78 4.1.2轴承的计算:轴承的计算:已知载荷。N 63。如果夹持器从一个传送带转移到另一个传送带所需的时间是4s，那么速度min/ 5 60/4 360/120 nr就是预计计算寿命(对于连续工作24小时的机器)，基本额定动载荷是h h l (4.1) )( 60 106 p c n lh那么。(n) 10 60 6 h nl pc为滚子轴承的基本额定动载荷C，则3/10n 87.3905 10 63.1733 6 3/10 c表4-1轴承工作温度和温度系统。
63、数关系轴承工作温度/250 300温度系数TF 1 . 000 . 950 . 900 . 850 . 80 0 . 750 . 700 . 60根据表4-1，取温度系数。)100(1英尺轴承工作温度n 87。滚动轴承的等效载荷:ar，0，f r r f为径向载荷，其中轴向载荷，...1733查机械设计，已知不管有没有。rara/或2.1，1YX36...AR载荷的性质为无冲击或轻微冲击，可取载荷系数，故实际等效动载荷为1.1pf..n
64, 4 ...136.2080pfpp12可以使用，因为实际驱动力小于额定动载荷。Pc 4.1.3轴承寿命检查:轴承寿命检查:轴承寿命计算公式如下:)(60 106 p c n LH-轴承额定寿命(h)；h l-等效动荷载，；Pn 4。-寿命指数，用于滚柱轴承；3/10-额定动载荷(n)，c (4.2) p ff ff c tn fh代表寿命系数，取为(滚子轴承，)；H f4 h h l代表温度系数，为()；N f27。1 n fmin/15rn代表温度系数，取为(工作温度)；T f1 t f120表示负。
65、负载系数，取(无影响或轻微影响)；ff 1.1 ff 3/1066)4.2288 31.7928(56010)(6010n 31.7928 4.2288 127 . 11 . 14 HHLH PLC NLC所以符合要求。Hh ll 4.2电动机的基本信息与选择4.2.1电动机的选择与计算(1)电动机有DC电动机和交流电动机两种。这是按电源分类的。在这两种电机中，有单相电机和三相电机。(2)根据电机的结构或工作原理，那么我们把电机分为同步电机和异步电机两种。一样
66.步进电机还可分为永磁同步电机、磁阻同步电机和磁滞同步电机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机分为三相异步电动机、单相异步电动机和屏蔽极异步电动机。单相串励电动机、交流-DC两用电动机和推斥电动机又分为交流换向器电动机。根据结构和工作原理，DC电机可分为无刷DC电机和有刷DC电机。有刷DC电机可分为永磁DC电机和电磁DC电机。电磁DC电机可分为串联DC电机、并联DC电机、他励DC电机和复合DC电机。永磁DC电机分为稀土永磁DC电机、铁氧体永磁DC电机和铝镍钴永磁DC电机。(3) 根据电动机的起动和运行方式，有电容电动机、电容电动机、分相电动机和电容起动电动机。15 (4)电机按用途分类按用途，电机可分为驱动电机和控制电机。驱动电机分为电机、家用电器、电动工具、小型电机和其他通用机械设备(包括各种小型工具、小型机械、医疗器械、电子设备等。).分为电机控制的步进电机和伺服电机。步进电机和伺服电机用于控制。(5)根据转子的结构分类，鼠笼式感应电动机有转子