摘 要機器人技術是機電一體化產品，碼垛機器人成為一個領先的研究課題。運用在不同領域，如機械，電子，信息理論，人工智能，生物學和計算機，知識等諸多領域的發(fā)展機械接頭端的設計，機器人也導致了這些學科的發(fā)展。碼垛型機器人是一種典型的機電一體化產品，工藝多碼垛運動的一個機械臂運動更多的領域進行合作研究。機械，電子，信息理論，人工智能，知識和生物和計算機許多學科，但其發(fā)展的多機構銜接所需組合碼垛也促成了這些學科的發(fā)展。本文采用在結構設計上的垛機器人，并完成圖紙和零件圖總裝配圖。為機器人模型的要求被分析以估計電機的每個碼垛，充分的設得所需要的轉矩和功率。完成碼垛型機器人的程序設計，總體設計，結構設計，運動學模型操盤分析，檢查，分析機器人模型，設計和生產機器人模型做的過程中強度的關鍵部件，繪制 3D 圖。關鍵詞：機械臂，結構設計，垛機器人，機械臂，電機1AbstractRobotics is a mechatronic products, palletizing robot into a leading research. Used in different fields, such as machinery, electronics, information theory, artificial intelligence, biology and computer knowledge, and many other developments in the field of mechanical coupling end design, the robot also led to the development of these disciplines. Palletizing robot is a typical mechatronic products, processes more than a hot arm palletizing motion movement more areas of collaborative research. Many disciplines mechanics, electronics, information theory, artificial intelligence, knowledge and biological and computer, but the development of its multi-agency convergence desired combination of stacking also contributed to the development of these disciplines.In this paper, the structural design of lightweight gypsum wallboard palletizing robot and complete drawings and part drawings assembly drawing. To require each robot model are analyzed to estimate the motor palletizing, full set was required torque and power. Complete palletizing robot programming, design, structural design, manipulator kinematics model analysis, inspection, analysis robot models, key components design and production process of doing robot model intensity, plotted in Fig. 3D.Keywords: arm, structural design, lightweight gypsum wallboard palletizing robot motor1目 錄摘 要 IIAbstract.11 緒論.31.1 課題的背景、來源及意義.31.2 碼垛機器人的發(fā)展進程及發(fā)展趨勢.31.3 課題的設計內容.42 總體方案設計.52.2 碼垛碼垛機器人工程概述52.3 工業(yè)碼垛碼垛機器人總體設計方案論述52.4 碼垛機器人機械傳動原理62.5 碼垛機器人總體方案設計72.6 本章小結83 碼垛機器人大臂部結構.93.1 大臂部結構設計的基本要求93.2 大臂部結構設計103.3 大臂電機及減速器選型103.4 減速器參數的計算113.5 承載能力的計算.143.5.1 柔輪齒面的接觸強度的計算.143.5.2 柔輪疲勞強度的計算.154 小臂結構設計.204.1 手指的相關設計與計算204.2 手爪結構設計與校核204.3 結構分析214.4 計算分析.224.5 腕部設計234.5.1 手腕偏轉驅動計算.234.5.2 手腕俯仰驅動計算.324.5.3 電動機的設得.324.6 小臂部結構設計334.7 小臂電機及減速器選型334.7.1.傳動結構形式的設得344.7.2.幾何參數的計算354.8 凸輪波發(fā)生器及其薄壁軸承的計算354.8.1 柔輪齒面的接觸強度的計算364.8.2 柔輪疲勞強度的計算364.9 軸結構尺寸設計384.10 軸的受力分析及計算384.11 軸承的壽命校核39總 結.42參考文獻.43致 謝.4431 緒論1.1課題的背景、來源及意義 在過去的幾十年里，經濟的可持續(xù)發(fā)展和中國先進的科學技術，機器人碼垛機，焊接，涂裝，焊接，在碼垛，由涂料行業(yè)的測量，得到了越來越廣泛的應用。這個機器人，但你必須從三維的自由程度，你將能夠實現機器的許多擬人化的操作和功能。工業(yè)機器人是在工業(yè)應用中的機器人，它是一種典型的機電裝置。工具工業(yè)機器人，將在托盤和重新編程的多功能泰國宮機器人管理等材質的一部分使用。這是采用全自動控制，推動人工智能等多學科，傳感器信息，微電子，計算機和組合的最新研究機加工，是精密的機器?；谒^堆棧碼垛技術，它編碼該材料堆，以達到一個單位，這是自動化技術物流一種新技術，層壓板材的響應，堆疊，運輸的特定圖案的堆疊我們想起來，被整合裝卸，儲存等物流活動的單位。傳輸對象，它是要在一個堆棧和零件的形式，以及正常的對象中，除了對象和液體散裝以節(jié)省更多的項目，要，可以節(jié)省空間?？焖俚奈锪?，技術開發(fā)的快速發(fā)展，而且比堆疊技術更廣泛，尤其是在惡劣的環(huán)境中，人為的或困難的局面。包裝該堆棧從機器人操作，工廠環(huán)境和用戶，安全性，和其他對象類型的需求的各個方面，克服這些困難，變得越來越困難的任務，碼垛設備，如這一點，總是，比如我們的軟件，我們努力提高的電流需求改善的靈活性。它是垂直多關節(jié)機器人飲料，特殊功能，并會在其他領域，廣泛碼垛機器人石油，化工，食品加工中使用。在該順序層疊，可以配置其他參數，以滿足要求的包裝材料的包裝盤主類型。機器人碼垛技術是開發(fā)高性能的堆疊技術要求的封裝技術用于自動自動化材料處理稱重，要提出的改進是重要的設備之一。為了防止對彈性變形并碼垛的機器人手臂的損壞，就必須有一定量的剛性和強度的。堆疊手腕高的要求，重量其準確性。為了滿足您的堆疊和產品的機械設計的一部分，機器人碼垛堆放要求的要求，生產線自動化?；诮洕惶讬C械結構的與它的強度，機械，電子，軟件，硬件，和整體堆垛機器人，和分析傳輸系統設計的組合的功能設計。1.2 碼垛機器人的發(fā)展進程及發(fā)展趨勢 80 年代以來，隨著碼垛機器人， “七月”的狀態(tài)下，中國通過“8 5”科技的協助下，經過 10 多年的發(fā)展，中國在機器人技術領域取得了巨大成就。機器人，機器人的開發(fā)過程中，可分為三代。第一個機器人，或 NC 教育播放設備，還是沒有方案的可能，外部環(huán)境，以及內部和外部傳感器的一代，第二代機器人沒有反饋任何東西，你得到的信息你可以。有沒有在人工智能應用在那里，你可以機器人 - 不僅與環(huán)境的強相互作用，網上適應性;第三代機器人，智能，能夠感測與外部環(huán)境的信息傳感器，可以讓你了解。堆垛機器人當前使用主要有以下兩個方面。惡劣和危險的工作環(huán)境條件。有害于企業(yè)的健康要做到這一點，很多人的工作，閃爍，或不會威脅到生命安全的區(qū)域，有什么不適合。例如，匹配新聞管理，采礦，鍛造等。第二個是自動化生產。為了，以便機器人碼垛卸載，在抓取部件等操作，重新取向，以便加載和卸載，可以使用堆疊。機器人的簡單的挑選和地方操作，作業(yè)的機器人導向部分，你必須是太自由，你是為了增加它的靈活性，它需要大量的自由。工業(yè)機器人需要消除不良工作位置，降低勞動成本，提高生產效率，提高產品質量，提高制造過程的靈活性，減少廢物管理，速度更快，成本減少，存貨周轉率和風險。工業(yè)機器人，發(fā)達國家，工業(yè)機器人的進取發(fā)展，創(chuàng)新發(fā)展，目前的發(fā)展是在生產$ 4。兩年銷售階段是高達 10 十億日元巨大的產業(yè)，工業(yè)機器人的世界這是。盡管如此，工業(yè)機器人產業(yè)，我們將繼續(xù)擴大，我們將進入一個新的領域。中國的工業(yè)機器人的應用前景非常廣闊。然而，相對薄弱的工業(yè)基礎，廉價的勞動力，豐富，帶來了工業(yè)機器人的發(fā)展有些困難。沿著中國國情，只是為了推廣，推動產業(yè)機器人的開發(fā)和應用。為了降低成本，提高的重要途徑，以提高機器人的動作速度準確性及模塊化特征標準工業(yè)機器人的可靠性。近幾年，中國將繼續(xù)把重點放在模塊化工業(yè)機器人的發(fā)展。這是通過使用從零件和組件裝配標準化模塊進行。除了各種工業(yè)機器人，伺服馬達，傳感器，手臂，手腕，在體內使用時，它已經被標準化。該機器人操作的復雜性，新的微觀機制日益復雜的工作，以確保自由的新的移動裝備的發(fā)展程度，手臂和手指的發(fā)展是經營環(huán)境的改善，以滿足機器人操作關節(jié)的精確度，需要的是準確的迫切需要。1.3 課題的設計內容 作為這種設計，和設計的主要的內容，是機器人碼垛的研究，1）機器人發(fā)展歷史，了解當前形勢和未來發(fā)展趨勢，把握碼垛機器人的基本組件的機械和結構特性。2）碼垛機器人，我們可以設計的整體方案。最好的選擇使用，比較設計的一部分。該程序后，請檢查所有的設計細節(jié)。的材料，設計臂，應力分析的共同選擇，手腕電機，軸承的設計中，一個耦合的選擇包括，銷連接，選擇檢查軸承，和選擇驅動器系統的螺釘，檢查的軸承;：電機，滾動耦合引導和滑動的選擇。選擇臀部電機，聯軸器，軸承類型。52 總體方案設計2.2 碼垛碼垛機器人工程概述碼垛碼垛機器人是一個技術集成的跨學科，涉及計算機技術和自動化技術的機器，機制，機械，氣動，液壓技術，檢測技術等領域。在科人找出有效解決組合問題綜合工程被稱為“系統工程”。手臂多碼垛運動設計，例如，系統工程，應作為一個綜合的方法來系統設計對外關系的系統，并從整個有機聯系的手臂運動環(huán)境的研究，開發(fā)和應用根據系統的內部部分多接頭。從復雜機械系統，包括一定的規(guī)則的功能系統結合多個子系統，它是一個不可分割的整體。如果你失去了開放的系統，可根據特定的一組。因此，在一個復雜的機械設計，概念啟動機器，系統必須具有以下特征：1.機械系統完整的完整性機械系統由幾個子系統具有不同的整體性能應具有的特定功能。2.作用的子系統之間的有機聯系，包括有機，相互關聯的。3.每個目標系統必須具有明確的目標和系統的功能，結構，功能，目標和手段，決策系統的各個子系統結合起來。4.系統對環(huán)境的適應是適應環(huán)境在某些情況下，我們必須能夠適應變化的外部環(huán)境中。所以，在設計機器人時，不僅要注意碼垛運動系統的部件的整個多部件設計臂應根據視工程系統的角度來看，這取決于一個單一的多碼垛臂的動作的功能要求，子系統，多臂碼垛，合理，產品的性能，需要在多碼垛臂的動作的作業(yè)的所有組件。一般來說，最復雜的行業(yè)手臂碼垛如下：在操作機器，是最大的，單臂多碼垛的運動來完成的任務，式子里，包括基地，手臂，手腕，副作用機構。傳輸系統，式子里，包括幾個傳輸零點電源，控制，驅動系統和伺服驅動系統。所述控制系統包括電子控制裝置的操作，記憶功能（計算機或其它版本控制裝置可編程） ，操作員接口裝置（鍵盤，鼠標等） ，數據處理裝置和各種傳感器，放大離線傳輸，傳感器編程接口設備通信的 I / O 14]內部和外部傳感器和其他設備（一般或特別。特征行業(yè)臂多碼垛運動是普遍的調整，靈活的臂工業(yè)多碼垛運動可有效地用于柔性生產系統關鍵部件的發(fā)送處理單元組件或材料或其它柔性制造系統（例如，機床，鍛壓，焊接，裝配等生產設備） ，輔助設備，控制系統，多碼垛臂運動，各種不同形式的運動系統的組建多聯技術工藝機械行業(yè)其他生產部門。生產，如建筑，開采，生產和輸送臂移動多碼垛是參考系統。2.3 工業(yè)碼垛碼垛機器人總體設計方案論述（一）確定負載設計一種碼垛機器人機械臂，前端負載 30KG。機器人動作范圍高度 1.8 米 水平 1.8米左右，工作效率 180 袋/小時。機械臂由大臂與小臂構成，大臂長 1900mm，小臂長1800mm，要求選擇大臂和小臂的電機功率，設計大、小臂的機械結構。為了保持機構穩(wěn)定性，大臂設計程平行四連桿機構。負載的大小主要取決于由于運動的沿的作用力和夫婦的機械接口上的多碼垛臂的運動的方向。式子里，下臂應該包括端部執(zhí)行器的更碼垛運動（重量） ，和工件的重量或處理對象接縫預定速度和加速度的條件下，產生的慣性力等。該項目的數據參考設計初步估算表明，這一項目可能屬于一個小負荷。（二）驅動系統由于伺服電機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動控制沒有影響的精確控制小臂運動多企業(yè)等特點，因此，該項目采用的是伺服電機。（三）傳動系統動臂多碼垛運動可以緊湊，重量輕，慣性小，傳動鏈條應考慮采取措施縮小差距，提高手臂多的移動和位置創(chuàng)業(yè)精密運動控制。臂傳遞機構機械運動多碼垛通常使用齒輪，蝸桿，滾珠絲杠，皮帶，鏈條傳動，行星齒輪，傳動齒輪和諧波鋼等，由于傳動齒輪具有效率高，準確，結構緊湊，工作可靠，壽命長等優(yōu)點，與大學學習和掌握更扎實的傳輸，所以這個設計設得的旅行。（四）工作范圍操作過程中的工業(yè)手臂動作的工作范圍是多碼垛的多碼垛臂的運動取決于所述扇區(qū)的操作領域和確定的軌跡，用表示的工作空間。形狀和有關該結構的工作空間的大小坐標運動的多碼垛碼垛機器人，其大小和在數量和程度每個臂的自由操縱器公共軸線的長度的變化程度和所設得的碼垛軸的每個角的（五）運動速度每個鉸接機械臂更堅定的臂的最大行程，按照循環(huán)時間來確定每個操作的時間的運動后，可以進一步確定每個動作的速度，單位為米/秒（°）/ s 的，時間每個運動分配考慮在順序地或同時地等進行許多因素，如每個操作序列之間的周期的總時間長度。表做他們的操作時間，操作時間分配之外的運動進行比較，以考慮分配請求有關的過程，它也必須考慮慣性的行程的大小和驅動和控制，定位和精度要求。2.4 碼垛機器人機械傳動原理碼垛碼垛機器人的本體結構組成如圖：圖 2.2 碼垛碼垛機器人本體組成本節(jié)描述的所有以下列方式的組件和功能?；締挝唬夯鶚嫾ǖ鬃?，齒輪傳動件，軸承，步進馬達?；咀饔檬侵С謽嫾?，所述支承構件旋轉臂，承受的工作負載的總重量和碼垛機器人，所述堿必須具有足夠的強度，剛度和負荷能力。此外，該堿也需要一個足夠大的安裝基礎，以確保在工作場所碼垛機器人的穩(wěn)定運行。碼垛機器人臂，通常會導致驅動臂運動（例如，液壓，氣動或一個馬達）和一個驅動源（例如，燃料箱，燃料箱，齒輪齒條機構，連桿機構，螺旋機構或凸輪機構等各種運動臂組成的組件的）手臂大臂和小臂。繁榮的成員如下：動臂和齒輪件，驅動電機。在臂構件：臂，驅動軸，皮帶，定時等，以手腕運動用步進固定臂的電動機驅動的一端。腕部分：包含列表殼體，傳動齒輪和軸，所述機械接口。2.5 碼垛機器人總體方案設計碼垛碼垛機器人的結構形式的機器人形結構，并調整圓柱形結構，球面坐標的結構，該多接頭結構 4。的結構和它們的相應特征中的每一個，如下所述[3]。1.直角坐標結構 運動空間直角坐標機器人，它是那么容易落實到閉環(huán)位置控制的線性運動，由于如圖 2-1（一） ，直角坐標機器人可以達到非常高的位置，實現各有三個其他存在的由垂直的直線運動精度（[ μ]中號步驟） 。然而，直角坐標相對于空間機器人的運動有關的機器人的結構的尺寸，這是比較小的。因此，為了實現恒定的空間運動，大于機器人比其他類型的矩形機器人結構尺寸的組織尺寸坐標。直角坐標機器人的工作區(qū)是矩形空間。直角坐標機器人主要用于組裝和碼垛，直角坐標機器人的業(yè)務，它具有懸臂門，三起重機類型的結構。2.圓柱坐標結構如在圖 2-1（B）中，空間氣缸所示，調整直線運動的運動并實現兩個旋轉運動和機器人。這種機器人的結構相對簡單，并且能夠在精度一般操作的處理中使用。它的工作空間是圓柱形的空間。3.球坐標結構如圖 2-1（c）中，該空間的運動是球形坐標機器人組成的直線運動實現兩個旋轉運動的。這個簡單的機器人結構，成本低，精度不高。它將在主要業(yè)務的處理中使用。他們的工作空間是球形的空間。4. 碼垛型結構如在 2-1（d）所示，為了實現一個空間移動碼垛機器人包括三個旋轉運動。多碼垛機器人的運動是一個靈活，結構緊湊，占地面積小。規(guī)模相對碼垛機器人本體，其相對較大的工作空間。這種碼垛機器人是廣泛焊接，涂裝，碼垛，組裝，以及使其它操作被廣泛用于在這種類型的機器人的，它是在工業(yè)中使用。碼垛型碼垛機器人結構，有水平碼垛型和垂直碼垛型兩種。(a) 直角坐標型 (b) 圓柱坐標型 (c) 球坐標型 (d) 碼垛型圖 2-1 四種碼垛機器人坐標形式根據任務書和具體要求，我們，事實上，設得了碼垛型（D ） 。特定的形狀和特定的要求機器人數控機布局，設計要求兼顧處理工件到 5KG 質量能夠簡化結構，降低只要，由于考慮到會議系統的技術要求的前提下，以改善這種設計的可靠性和具體的成本。大機器人臂的運動范圍和更高的定位精度，用一個腰部轉動自由度六個自由度，以及自由設計的懸臂和臂腕音調的轉動節(jié)距自由前臂，轉動自由度的碼垛機器人。在本文的臂結構的設計要求的尺寸，因此，需要實現一個大俯仰自由，在該臂的詳細設計的旋轉臂機構的自由。2.6 本章小結為了確定解決方案，才能做出最終決定，通過設得多種方案，完成設計的機器人系統，本章后面英寸如，以確定機器人的整體設計，機器人，手臂，手腕，端部的腰部，中詳細做了的設計的各個部分。93 碼垛機器人大臂部結構3.1 大臂部結構設計的基本要求臂部件的主要成分是碼垛機器人。它的作用是支持的手，帶領他們騰出運動。臂移動類型：任意點的運動的空間范圍內的一個手柄部。如果你已經改變了手（方位）合資的態(tài)度，以手臂來實現的自由。因此，我們設計成一般臂的基本要求。1.手臂，能力，需要加載剛度好，重量輕它通常是在臂，不僅彎曲（在一個方向上，而不是僅僅彎曲） ，由反向，由需要設得的高彎曲和橫截面形狀的抗扭剛度。顯然，基本相同的按橫截面，鋼鐵，工程單位重量的面積槽鋼的轉動慣量，比圓形大得多。因此，在碼垛機器人的無縫鋼管，不僅提高了在許多情況下導桿，如工字鋼，或所述臂的剛度，非常減少臂的重量，中空只更確切地說，被用作支撐槽鋼，內置驅動器，因此，清爽使在緊湊，以及傳輸管道的外觀，它可以被放置。2.在臂的速度高時，也有小的慣性在統一的手臂一般，運動，請求啟動和力臂端，移動的減速時間開始，否則，沖擊和振動，加速度和終止請求之前沒有太大的影響為了減少，它已經改變了。為了減小轉動慣量，必須采取以下措施。（A）成分，降低臂的重量以移動使用鋁等輕質高強度材料。（B）以減少手臂運動部件的總體尺寸（C）減少轉彎半徑（D）驅動系統中設有緩沖裝置（3）的運動的臂應該是靈活的。為了減少摩擦和滑動摩擦的運動部件之間的摩擦力盡可能臂滾動代替。（4）位置精度要高。最困難的碼垛轉移機器人控制的位置，精度很差，通常是高直角坐標加上設置裝置，用于碼垛機器人的圓筒形位精度，檢測臂上這意味著位置，可以控制一個更好的位置精度。鑄件尺寸 鑄鋼 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 鋁合金 銅合金 ＜ 200×200 5~8 10~12 3~5 4~10 4~6 8~12 3~5 6~8 3~3.5 4~6 3~5 6~8 在本文中，其它機器人臂的剛度，減少了電機負載的底部接頭，減少了臂的重量，以確保它能夠提高機器人手臂的動態(tài)響應，一方面，薄鋁設計合金構件。鑄造鑄型砂的設計的最小厚度。最小壁厚：具有其鑄造合金，分別不同的鑄造合金鑄造的合適的厚度， “最小厚度可以是”澆鑄，取決于類型的尺寸和合金鑄件，相同是否，見表 4.1 所示：表 4.1 砂型鑄造鑄件最小壁厚計（mm）它簡單地砂鑄造廠的結構設計，一個特殊的鑄造工藝，鑄造結構對應于每個不同的鑄件和特性應根據來設計。在本文中，通過使用鑄鋁外殼手臂。具體尺寸，請參閱總裝圖。3.2 大臂部結構設計大臂殼體采用鑄鋁，方形結構，質量輕，強度大。3.3 大臂電機及減速器選型假設小臂及腕部繞第二碼垛軸的重量：J2=M2L42+M3L52=1×0.0972+4×0.1942=0.16kg.m2大臂速度是 10r/min ，則旋轉開始時的轉矩用以下式表達：：????JT式子里，T - 旋轉開始時轉矩 N.mJ --- 轉動慣量 kg.m2--- 角加速度 rad/s2??使碼垛機器人大臂從 到 需要的用時： 則：0??16/s?st1.0??(3.4)113.47.4.TJ Nmt????????鑒于關于重心的機器人手臂的轉動慣量的摩擦轉矩軸的各個部分的，開始轉動 10N.m起動轉矩，可以假設 2 的安全指數，期望的輸出的諧波減速器最小轉矩為：200×200~500×500 ＞ 500×500 15~20 10~15 12~20 --- --- --- (3.5)設得諧波減mNT.2015201???速器：⑴型號：XB3-50-120 （XB3 型扁平式諧波減速器）額定輸出轉矩：20N.m 減速比：i 1=120 設諧波減速器的的傳遞效率為： ，步進電機應輸出力矩為：%90??(3.6)mNiTout .18509.201????設得 BF 反應式步進電機型號：55BF003靜轉矩：0.686N.m步距角：1.5°3.4 減速器參數的計算剛輪、柔輪的材料都是鍛鋼，小齒輪用 45＃的材質， ，硬度 250HBS。剛輪材料為 45 鋼（調質） ，硬度 220HBS。1.齒數的確定柔輪齒數： 201???iuZr剛輪齒數： ?rg已知模數： ，則m5.0柔輪分度圓直徑： mdrr 1025.鋼輪分度圓直徑： Zg???柔輪齒圈處的厚度： mdZrr 25.101)42075(10)475( 441 ??????重載時，為了增大柔輪的剛性， 允許將 δ 1 計算值增加 20%，即m.2.1??柔輪筒體壁厚： m05.17.01???為了提高柔輪的剛度，取 2輪齒寬度： dBr5輪轂凸緣長度： 取BC5.4~31).0()30~(? 4mC?柔輪筒體長度： LLr 10,28282.18???取輪齒過渡圓角半徑： mr5?為了減少應力集中，以提高柔輪抗疲勞能力，取 r2.嚙合參數的計算由于采用壓力角 的漸開線齒廓，傳動的嚙合參數請看以下式子。?20??因輪齒扭矩的因素，使輪齒間隙減小的值為：（扭轉彈性模數 G=80GPa）GDBMLdjCrrnm?2maxax?式子里，： mN???????3ax 10505nm781.082.1053?W0／m=0.89＋8×10 -5×Zr＋2C nmax／m為了消除在 的情況下進入嚙合的齒頂干涉，則必須使最大側隙 大于由于齒輪maxMmaxnC扭轉減小的側隙 后，還應保證存在有側隙值 。nC0nC式子里，： i)60(140???maxnn?徑向變形系數： mZnrax50 289.????則： Cn 08.)61(40 ????nm 15.71.0ax?徑向變形系數： 962.0.82089.50 ??????柔輪的變位系數：61.304.285.93104.85.3130?????rrZmx剛輪的變位系數：58.3)196.(1.3)(0 ?????mxrg?驗算相對嚙入深度：125.01)962.04.(8.296.04 3??????????rn Zh?如果計算找出的 ，繼續(xù)計算，設得 2。如果出現 ，為了傳遞動力，應適當增加?mn ?mhn值重新計算，使 。nmC1?h柔輪齒根圓直徑：mXChamDrrf 26.10).3501(.210)(2 ??????????式子里，齒頂高系數 ;徑向間隙系數 ?C柔輪齒頂圓直徑：cpnfrar 76.1035.)2.05.1(26.0)(2 ???????式子里， （找到相應表格設出 ）.m相對嚙入深度和輪齒過渡曲線深度系數之和應符合兩個不等式驗算公式。???????1)(2?mchcapnpn即：??????5.12.50)2.5.( 3.0剛輪齒頂圓直徑：mmhDnarg 48.1035.2.5.0962.7.3)()(0 ????????剛輪齒根圓直徑：設出插齒刀齒數 ，插齒刀變位系數 ，插齒刀原始齒形壓力角102?gcZcx，則?20?? 0149.2,937.os,364.tan?????? inv剛輪和插齒刀的制造嚙合角： 07.ta10258.t00 ????? ??ivivzxinvcgc ?找到漸開線函數表和三角函數的表格設出 86.52.cos,.27????cg那么剛輪和插齒刀的制造中心距： mzmAcgcgcg .86.093)12(5.0os2)( ????插齒刀的齒頂圓直徑： hazDca 5.1).()( ?????剛輪齒根圓直徑： DAacgf 36087622?驗算剛輪齒根圓和柔輪齒頂圓的徑向間隙： marfg 15.0)((21???即： 075.1.032.596.0)7.136.05(2 ???????可見沿波發(fā)生器長軸,在剛輪齒根圓與柔輪齒頂圓之間存在徑向間隙。 3.凸輪波發(fā)生器及其薄壁軸承的計算滾珠直徑： nDd)10.~8.(0?柔輪齒圈處的內徑： rm?那么： nrD軸承外環(huán)厚度：由于工藝上的要求，可將外環(huán)做成無滾道的 11011.65.80.4.52ahdm???????軸承內環(huán)厚度： 21.7?內環(huán)滾道深度： 0805.41hdhm????式子里的 是考慮到外環(huán)無滾道而內環(huán)滾道加深量。 10.5軸承內外環(huán)寬度：所用為滾珠軸承，近似等于齒寬 B軸承外環(huán)外徑： 10nrDm?軸承內環(huán)內徑：??20().7876dahdm????為了便于制造，采用雙偏心凸輪波發(fā)生器。則凸輪圓弧半徑： 42TdeR??式子里，ｅ是偏心距： 3.1401.382grdm??????（ ---剛輪分度圓直徑， ---柔輪分度圓直徑）gdrd則凸輪圓弧半徑： 3.1476.837.12TR???凸輪長半軸： .39aem???凸輪短半軸： 37Tbm3.5承載能力的計算3.5.1 柔輪齒面的接觸強度的計算按照在非?？拷彷喼本€的諧波傳動齒輪比特性和剛性輪比的齒數多的齒。因此，通過工作表面的齒側的最大接觸應力，主要的負載能力的實際諧波驅動的限制軟。因此，諧波傳動齒輪齒的軟邊，應符合下列條件的接觸強度。接觸力計算公式： ][tan82jjbkrM??????---輸出轉矩M---柔輪節(jié)圓半徑r---柔輪輪齒寬b---剛輪壓力角?---接觸系數（0.4~0.9）k對于一般雙波傳動，輪齒寬 許用接觸應力:rb2.0?MPj49][??則： ][36.125.0514.3tan8tan8232 jj MPbkr ????????所以滿足齒面的接觸強度要求。3.5.2 柔輪疲勞強度的計算柔輪材料采用 ,調制硬度 229~269。CrMoAl8計算柔輪在反復彈性變形狀態(tài)下工作時所產生的交變應力幅和平均應力為:截面處正應力： 27maDE?????0切應力： Lm???由扭矩產生的剪切應力： ???2mMD?式子里： ）（ GPaEmdDrm 20,5.,10,0???MPapaMa 7.12074.1205.1)01(4.325.55.0 .87187)10(.2.7 633393 623393 ?????? ???????????則： mma .).(5. ???驗算安全系數： )(12aknn???????疲勞極限應力： MPa4501?應力安全系數： ?k )5.314807.3.0(2.07.584121 MPaknsma ???????????式子里，抗拉屈服極限： Pas5?剪切應力集中系數： .2k2][56.273.5.2731.061.042 ?????nn達到疲勞強度要求。軸的計算校核畫軸的受力分析圖，軸的受力圖請見下圖：已知：作用在剛輪上的圓周力NdTF2.94350138.21????徑向力 r .tan.tan0??法相力 NFa 7.132cos.94????1)算出垂直面的支撐反力： NLdarv3.17.8251034.??????? ??NFVrV 6.453.1.341????2)水平面的支撐反力：FtH6.47121?3）F 在支撐點產生的反力：NLKFF 3.167.92.7485.0.121 ?????外力 F 作用方向與傳動的布置有關，在具體位置尚未確定前，可按最不利的情況考慮，見（7）的計算4）繪垂直面的彎矩圖：MNLFMVav .9435.121.20.641'2 ?????? ??5)繪水平面的彎矩圖：HA .10.61?6)F 產生的彎矩圖：NK.285.2.742 ????a-a 截面 F 力產生的彎矩為：MLMA .143.191?7)算出合成彎矩圖：按最壞的狀態(tài)，把 AF與 直接相加2AHV?MA= +MAF=2HV?29.01.+41.1=70.1 N.mM'A= +MAF=2'AHVM?29.0.4?+41.1=62.57 N.m8)算出軸傳遞的轉矩：?TN.mm410358.2?9)算出危險截面的當量轉矩請見下圖，a-a 截面最危險，其當量轉矩為：??22TMae??如認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)應變力，設折合系數 a=0.6，帶入式子得出：??mNae.51758.23601.7222????10）算出危險截面處軸的直徑軸是 45＃鋼材，調質處理，從表格 14-1 找到并設出 δ B=650Mp,從表格 14-3 找到并設出[δ -1b]=60Mpa,則：??mMdbe 8.2601.571.0333 ??????考慮到鍵槽對軸的消弱，將 d 值加大 5%，由此得出：d=22.8*1.05=24mm32mm滿足條件因 a-a 處剖面左側彎矩大，同時作用有轉矩，且有鍵槽，故 a-a 左側為危險截面。它的彎曲截面系數是： ????34 2321025. 506mdtbW?????????抗扭截面系數為：彎曲應力為：????34 232105.2506166dtbT?????????MpaWMb08.5.74?扭切應力為： Tb 9.105.23841????按彎扭合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數 a=0.6 則當量應力為：，????Mpabe721.5 94.0608.54222????????從表格找到并設出 45 鋼，調質處理，抗拉強度極限 b?=640Mpa，則從表格找到并設出軸的許用彎曲應力[δ -1b]=60Mpa, e?[δ -1b],強度滿足要求。204 小臂結構設計4.1 手指的相關設計與計算除了當滿足抓取要求的設計的手中，不僅滿足下列要求。1.，從而使手指抓握的大小適合確定握指（即夾緊力） ，它要么必須做緩慢的工作，以確保它不會脫落，但生產操作或發(fā)送工作過程中，應考慮和振動的重量和慣性力，握太浪費，可能會傷害到工作。2.，它必須確保它是可能的，或者離開工作進入一個手指來平滑伸縮手指容易抓地力，以確保有足夠的夾緊間隔為工件的釋放，其必須足夠大以容納直徑大的開口角的范圍。機動顎足夠大范圍的移動。（3）具有其自身的重量和足夠的強度和剛性的光當由等于慣性力在工件運動，振動，被夾持在的反應的影響，但有足夠的強度和剛度抵抗彎曲或斷裂，需要機器人，結構簡單緊湊，它必須是重量輕，并且手腕的扭轉力矩，以便最小化，并且集中在旋轉手腕軸。（4） ，該操作是快速，靈活，精確，它也有必要容易地交換普遍碼垛機器人這可以根據手，手吸附或把持類應用的手的專用工具（噴槍，扳手，焊接工具）的種類進行劃分。您正在使用的夾式設計，這樣的分析和比較后的手中。手，從而形成結構類型的多樣性，機器人直接抓取把手（或吸附）對象或特殊工具，部件應基于任務的工作的要求來設計，結構，手的大小它是執(zhí)行把持作業(yè)的任務。手可以模仿動作已被安裝在臂的前端。握持手型工件的夾手抓取形狀具有很大的適應性，它已被廣泛使用。這將隨著鋼絲鉗或類似設備移動。二，結構剪輯手柄汽車，傳輸和手指（或腳） ，它意味著它是其它組分。最活塞筒驅動單元。公共傳輸鏈路機構，滑動機構，齒條和小齒輪機構或類似物可以被提及。兩個手指共同手指，并且有許多其它形式的裝置。手指的手指，工件和直接接觸，形狀結構的一部分，或者根據工件的形狀被夾緊。通過模仿手指時，旋轉運動的手的人力資源結構，可分為便攜形式。分析，并在此設計選定的移動齒條 - 小齒輪手的比較。4.2 手爪結構設計與校核手爪類別分為：1.連桿杠桿式手爪夾緊夾具（放松）為該夾持器，連接桿的運動，杠桿發(fā)力由活塞推力放大，夾持器產生杠桿，以便能夠產生大的夾緊力。在一般情況下，它與彈簧結合使用。2.楔塊杠桿式手爪它是在為了實現爬行工作，以實現疏松夾持器，請使用楔和杠桿開啟。3.齒輪齒條式手爪活塞架，這種夾持器，以產生一個夾持器夾緊和松開的行為由齒條驅動齒輪的旋轉驅動。4.滑槽式手爪當活塞向前移動時，推夾持器銷，當活塞已經移動向后夾持器釋放，夾緊力和鉗位操作的結果，并通過合并滑動。大為了應付這種夾持器開口和不同尺寸的關閉行程的對象的抓取。5.杠桿平行氣爪軌比是在夾持導軌摩擦小得多平行移動，因此，不需要能夠保證在兩個手指夾持器平行移動的平行四邊形機構。與特定的工作條件相結合，可使用夾持器的連桿的類型?；钊鶑?，活塞桿端的齒條，以驅動手指以打開或關閉的中間機架和機架風扇。它被設置為通過手指工件的最小孔徑。設計成根據與繩索綁使用 50 毫米設計的最大重量的直徑。A.適當的夾緊力手在工作場所，不會對工件加工表面的損傷，以保證小的變形的一個穩(wěn)定可靠的抓地力，必須具有適當的夾緊力。對于工件的夾緊力剛性差的大小應該被認為是一種安全自鎖裝置應設計成可調笨重的工件。B.有足夠的空間用于打開和關閉操作上，手指張開，閉合位置打開和關閉被稱為范圍內的最大變化量。手指握住手，你將有開閉裝置?？捎玫目扉T角度和表示的長度的指握結束。開口和旋轉手手指閉范圍，在要求的相關的一些因素的手指的開閉范圍C.它是一種結構簡單，重量輕，請在小運動以引導整個液壓碼垛機器人，重把持，影響定位精度，速度和其它性能，結構的結構，不同的重量和體積時。由于在手腕的前沿手，在設計的手工作，它是一種結構簡單，重量輕，必須是一個小的尺寸。D.手指必須有一定的強度和剛度從而饋送兩個的手指的最常用盒之外使用，單作用液壓缸中，當釋放時，根據工件的形狀，液壓操縱夾具，其常閉彈簧夾具夾緊爪的方法。這樣的結構是很容易簡單的制造。汽缸油的右腔室時，油被釋放到工件中，當停止液壓缸右腔室。4.3 結構分析碼垛機器人是最重要的執(zhí)行，并用于容納所述工件的部分。其原理可分為兩類的保持吸附類型，普通手柄，這個主題采用了夾持手。它抽搐，手牽手，你可以把 Puropufukku 和春季。抽搐選題是，它是工業(yè)機器人手的最常見形式。手旋轉致動器可分為平動式及面包的類型。對象背部過渡的特征在于，所述夾持器夾緊，釋放手指旋轉運動時。改變捕獲的直徑的物體，以保持不變的對象的中心位置，如果有必要調整把持位置。翻譯類型平行四指傳動機構，夾持器夾持的功能，用于翻譯，被釋放的對象，相同的手指的手勢。和，旋轉夾緊器作為保持中心向對象的大小被夾緊直徑的變化。翻譯類型是獨立的在特性的變化和時間的工件直徑工件保持夾具，以釋放手指的平移運動，它會繼續(xù)保持在固定的中心。為了便于麻煩固定中心的保持，如圖 4-1，使用翻譯類型，翻譯槽是通過保持手指引導。圖 4-1 手部裝配圖4.4計算分析根據工件體重增加率由于夾緊力的計算的情況下線性和機器人臂以基于狀態(tài)的停止的旋轉運動的組合包括這樣的速度和加速度。工作的加速度按體重而變化，并且。在驅動力的中心線的長度方向機器人手部是 P，讓我們應用于Pη×使用壓力×=氣缸有效橫截面面積。 （沿著手指的移動方向）作用在指尖夾緊力 Q.你的手指，摩擦 μQ，讓我們的工作重量 G =毫克黛咪。拾取單個手指工件被計算，有必要強制問答圖 2-2，創(chuàng)建不對應于式必須建立一個工作，顯示了工件的垂直加速度上升.20Qmga???得 ?代入數據，得 ??.319.8242.50N?:設出活塞桿直徑 d=0.5D,設得油缸工作壓力 P=0.8 1MPa,:???52442.0.8708110.5Fp??????實 際根據表 4.1（JB826-66） ，設出液壓缸內徑為：D=63mm則活塞桿內徑為:D=63 0.5=31.5mm，設出 d=32mm?為了保證手抓張開角為 ，活塞桿運動長度為34mm。06手抓夾持范圍，手指長 100mm,當手抓沒有張開角的時候，如圖 3.2（a）所示，根據機構設計，它的最小夾持半徑 ，當張開 時，如圖 3.2（b）所示，最大夾持半徑1R40?06計算如下：2R0023cos9tg???碼垛機器人的夾持半徑從20-30mm。4.5 腕部設計手腕和手，并支持機械臂連接，改變手的態(tài)度。手腕的設計要求如下。結構緊湊，重量輕，動作靈活，平穩(wěn)，定位精度高，材料強度，高剛度，手臂和碼垛的手結構合理，傳感器和執(zhí)行器和設備的合理布局安裝。4.5.1 手腕偏轉驅動計算腕偏轉來實現偏壓的變化，通過步進電動機的驅動器，它設置在后臂的下方，并隨后通過一個錐齒輪傳動接合兩個鏈條驅動滑輪。從步進電動機驅動的手腕力，需要的扭矩偏轉計算的第一腕部，并計算馬達的輸出轉矩，它計算與步進電機式的驅動器和鏈傳動傘齒輪的設計參數相關聯的尺寸然后，它被確定。1.步進電動機設置腕偏轉，摩擦力矩，以克服的工作負載電阻扭矩和手腕的啟動的轉動慣量。根據轉矩的計算公式 [15]：（3.1）慣負摩總 M??（3.2） 總摩 1.0（3.3）啟慣 tJmgl/?（3.4）啟負負負 ??（3.5） ??lRv.π21??（3.6） lJ負負（3.7） 2123m??（3.8）lv/?式子里， ---手腕偏轉所需力矩（N·m） ；總M---摩擦阻力矩（N·m ） ；摩---負載阻力矩（N·m ） ；負---手腕偏轉啟動時慣性阻力矩（ N·m） ；慣---工件負載對手腕回轉軸線的轉動慣量（kg·m 2） ；負J---手腕部分對回轉軸線的轉動慣量（kg·m 2） ；---手腕偏轉角速度（rad/s） ；?---手腕質量（kg） ；m---負載質量（kg） ；負---啟動時間（ s） ；啟t---手腕部分材料密度（kg/m 3） ；?---手腕部分外徑和內徑（m） ；21,R---手腕的長度（ m） ；l---手腕偏轉末端的線速度（m/s） 。v前面已提到： kg， m/s， m， m， m，5.2?負 8.0v035.1?R025.?12.ls，手腕部分采用的材料假定為鑄鋼，密度 kg/m3。2.0?啟t 187??把數值代到式子算出： ??l21π??2.05.03.4.8.73??kg61r/s7.2.0lv?kg·m2036.152???mJ負負??223Rl??2205.3.7076.1?kg·m23.9???啟負負負 tJglmM/??2.0/67.3.01.5.2?N·m4啟慣 tJl/?./.92.76. 3???N·m24.251.0??總慣負摩總 MMN·m7.?總因為腕部傳動是通過兩級帶輪和一級錐齒輪實現的，所以找到對應書本 [15]得：彈性聯軸器傳動效率： ；9.01?滾子鏈傳動效率： ；62滾動軸承傳動效率： （一對） ；.3?錐齒輪傳動效率： ；97.04??計算得傳動的裝置的總效率： 。8501.a電機在工作中實際要求轉矩： N·m （3.9）3.4/?aiM?總電根據計算得出的手腕偏轉所需力矩，結合 90 系列的五相混合型步進電機的技術數據和矩頻特性曲線，如圖 3.3 和圖 3.4 所示,設得 90BYG5200B-SAKRML-0301 型號的步進電機。圖 3.3 90BYG 步進電機技術數據圖 3.4 90BYG5200B-SAKRML-0301 型步進電機矩頻特性曲線2.設計鏈傳動（a）計算、分配傳動比對照電機的數據，所選步進電機工作轉矩:4.5 N·m，對應的轉速： r/min。130?n由于腕部偏轉的角速度 r/s，已經算出，所以腕部末端偏轉轉速67.12.08?lv?r/min，由此推出總的傳動比 。7.630π2???n 0.27312?ni手腕的偏轉是由極確定和驅動滑輪的鏈條驅動的傘齒輪必須是總比率分配。鑒于滑輪臂的內部空間的大小和結構，設小臂鏈傳動比 ，大臂鏈傳動比 ，錐齒輪傳動比35.1?i 12?i， 。5.13?i 231??ii（b）算出小臂鏈傳動功率kW （3.10） 1.0957.01?nTP（c）設得帶輪的齒數為使小臂中的兩個帶輪結構更加緊湊，設得小帶輪齒數 ，大帶輪齒數71?Z， 、 取奇數，鏈節(jié)數為偶數，可使鏈條和帶輪輪齒磨損均勻。23175.12???Zi 1Z2（d）設得鏈條類型從相關書本 [15]進行鏈傳動計算：kW （3.11） 1.0?PKAdkW （3.12）834.0?Zmm 875.p， （3.13）??a~30?~2?imm， （3.14）930.16?5.1?ippaKZL02?6.7??mm （3.15） 14mm （3.16）5287150/ PL???Apc KZa22????49.034. ???mm （3.17）93?ccaa0.~.mm （3.18）9352???m/s （3.19）6.1687.160??pnZvN （3.20）.43.0VPFt??tAFK25.??N （3.21）5.96.174???式子里，---工況系數 ；AK1?A---主動帶輪齒數系數 ；Z 34.ZK---單排鏈系數 ；PP---中心距計算系數 ；a 29.0a---設計功率（kW） ； d---特定條件下單排鏈條傳遞功率（kW） ； 0---節(jié)距（mm） ； p---初定中心距（ mm） ； 0a---鏈條節(jié)數； pL---鏈條長度（mm） ； ---計算中心距（mm） ； ca---實際中心距（mm） ； ---鏈條速度（ m/s） ； v---有效圓周力（N） ； tF---作用在軸上的力（水平或傾斜傳動） （N） 。 經過上述計算，設得鏈號 10B，節(jié)距 mm 的鏈條。875.1?p（e）算出帶輪主要尺寸根據所選滾子鏈的型號規(guī)格確定一對帶輪基本參數：， ， mm， mm， mm。17?Z23875.1?p6.01d9.1?tP帶輪主要尺寸：（3.22） zp?8sin（3.23）????????da10cot54.（3.24）1df?（3.25）pha27.（3.26）76.04.8cot2??hzdg式子里，---分度圓直徑； d---齒頂圓直徑； a---齒根圓直徑； fd---分度圓弦齒高； ah---齒側凸緣直徑。 g把數值代到式子算出： mm3.86170sin5.1??dmm.23.si2mm931780cot54.87.1???????????admm4.2t2amm46103861?fdmm572??fmm86.7.03.18cot5.1 ?????gmm4940.2317.2?dmm9850??ah（3）設計錐齒輪傳動機器人根據工作要求大多數驅動器直齒錐齒輪的標準設計的腕底取小齒輪齒考慮原來的圈子可以錐形的鍵槽距離 e1.6 米的底部畫，會這么小錐形軸的設計 1 圓錐齒輪單一的設計，材料的選擇 45 號鋼。選擇硬化齒輪，由于齒輪的齒面的封閉和磨損，使該病癥，齒輪的設計的種類的主要形式，彎曲疲勞強度設計計算時彎曲，這是一種疲勞斷裂在，驅動器，宜設出較小的齒數 ， 可取 17～20 [15]。1z（a）估算齒輪主要參數及尺寸齒數 , ：1Z2齒數比 ，所以設得 ,則 。5.1?nu201?Z3025.12??uZ齒寬系數 ：R?，取 。齒寬不能選太大，否則會引起小端齒頂過薄，齒根圓角半徑3~41?R3.0過小，應力集中過大。從相關書本 [16]，基于齒面接觸的疲勞強度小齒輪大端分度圓直徑 和大端模數 ： 1dm