三自由度搬運機械手之機構設計設計

摘  要

    隨著工業自動化的發展的需要，機械手在工業應用中越來越重要。文章主要敘述了機械手設計及計算過程。首先，本文介紹機械手的作用，機械手的組成和分類，說明了自由度和機械手整體座標的形式。同時，本文給出了這臺機械手的主要性能規格參量以及介紹了搬運機械手的設計理論和方法，全面詳盡的討論了搬運機械手的手部、手臂以及機身等主要部件的結構設計。最后使用軟件對機械手的手部實現了運動仿真。關鍵詞：機械手；運動仿真；機械傳動；  

ABSTRACT

With the needs of the development of industrial automation,...

Key Words: Manipulator; movement stimulation; mechanical transmission

目    錄

第一章  緒  論…………………………………………………………………………1

1.1  前言………………………………………………………………………………1

1.2  工業機械手的簡史………………………………………………………………2

1.3  工業機械手在生產中的應用……………………………………………………3

1.4  機械手的組成……………………………………………………………………4

1.4.1執行機構……………………………………………………………………4

1.4.2驅動系統……………………………………………………………………6

1.4.3控制系統……………………………………………………………………6

1.4.4位置檢測裝置………………………………………………………………6

1.5  工業機械手的分類………………………………………………………………7

1.5.1按用途分……………………………………………………………………7

1.5.2按驅動方式分………………………………………………………………7

1.5.3按控制方式分………………………………………………………………8

1.6  工業機械手的發展趨勢…………………………………………………………9

1.7  工業機械手的自由度和座標型式………………………………………………10

1.8  本文主要研究內容………………………………………………………………12

第二章  方案的確定與比較分析……………………………………………………12

2.1  機械手機械系統的比較與選擇…………………………………………………12

2.2  機械手驅動系統的比較與選擇…………………………………………………15

第三章  驅動源的選擇與設計計算…………………………………………………17

3.1  主要技術參數的確定……………………………………………………………17

3.2  各關節電機的選擇計算…………………………………………………………18

3.2.1   大臂旋轉電機的選擇……………………………………………………19

3.2.2   小臂旋轉電機的選擇……………………………………………………20

第四章  機械手的設計方案…………………………………………………………21

4.1  機械手基本形式的選擇…………………………………………………………21

4.2  設計時考慮的幾個問題…………………………………………………………21

4.3  機械手的主要部件及運動………………………………………………………22

4.4  驅動機構的選擇…………………………………………………………………22

4.5  機械手手爪的設計………………………………………………………………23

4.6  機械手手爪夾持精度的分析……………………………………………………23

第五章  臂部的設計及有關計算……………………………………………………24

    5.1  臂部設計的基本要求……………………………………………………………24

5.2  手臂的典型機構以及結構的選擇………………………………………………25

5.2.1 手臂的典型運動機構………………………………………………………25

5.2.2 手臂運動機構的選擇………………………………………………………25

5.3  手臂直線運動的驅動力計算……………………………………………………25

5.3.1 手臂摩擦力的分析與計算…………………………………………………26

5.3.2 手臂慣性力的計算…………………………………………………………27

5.3.3 連接部分的摩擦阻力………………………………………………………27

第六章   底座的設計計算……………………………………………………………27

6.1  底座的整體設計…………………………………………………………………28

6.2  機身回轉機構的工作原理………………………………………………………28

第七章   各機械部件的設計選擇與校核…………………………………………29

7.1  軸的設計與校核…………………………………………………………………29

7.1.1  大臂旋轉軸的設計………………………………………………………29

7.1.2  大臂軸的強度校核………………………………………………………29

7.2  鍵的選擇與強度的校核…………………………………………………………33

7.2.1大臂旋轉軸鍵聯接處鍵的強度校核………………………………………33

7.2.2小臂旋轉軸鍵聯接處鍵的強度校核………………………………………34

7.3  軸承壽命的校核…………………………………………………………………35

第八章   結論……………………………………………………………………………37

參考文獻……………………………………………………………………………………38

致  謝………………………………………………………………………………………39