1、精選優質文檔-傾情為你奉上題 目: 通用機械臂機構設計 目錄專心-專注-專業1.緒論1.1 選題背景機械臂是在自動化生產過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發展起來的一門新興技術，它更加促進了機械臂的發展，使得機械臂能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械臂能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產力。機械臂越來越廣泛的得到了應用，在機械行業中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數控機床、

2、組合機床上使用更普遍。目前，機械臂已發展成為柔性制造系統FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機床設備和機械臂共同構成一個柔性加工系統或柔性制造單元，它適應于中、小批量生產，可以節省龐大的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應性很強。當工件變更時，柔性生產系統很容易改變，有利于企業不斷更新適銷對路的品種，提高產品質量，更好地適應市場競爭的需要。而目前我國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規模和產業化水平低，機械臂的研究和開發直接影響到我國自動化生產水平的提高，從經濟上、技術上考慮都是十分必要的。因此，進行機械臂的研究設計是非常有意義的。 1.2 國內外研究現狀和

3、趨勢目前，在國內外各種機器人和機械臂的研究成為科研的熱點，其研究的現狀和大體趨勢如下：A機械結構向模塊化、可重構化發展。例如關節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化；由關節模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機。B工業機器人控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發展，便于標準化、網絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構；大大提高了系統的可靠性、易操作性和可維修性。C機械臂中的傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行決策控制；多傳感器融合配置技術成

4、為智能化機器人的關鍵技術。D關節式、側噴式、頂噴式、龍門式，噴涂機械臂產品標準化、通用化、模塊化、系列化設計；柔性仿形噴涂機器人開發，柔性仿形復合機構開發，仿形伺服軸軌跡規劃研究，控制系統開發； E焊接、搬運、裝配、切割等作業的工業機器人產品的標準化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統動態仿真。總的來說，大體是兩個方向：其一是機器人的智能化，多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復雜的機電控制系統；其二是與生產加工相聯系，滿足相對具體的任務的工業機器人，主要采用性價比高的模塊，在滿足工作要求的基礎上，追求系統的經濟、簡潔、可靠，大量采用工業控制器，市場化、模塊化的元件。1.3機械

5、臂的組成機械臂由執行機構、驅動機構和控制機構三部分組成1.3.1執行機構（1） 手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉型或平動型（多為回轉型，因其結構簡單）。手部多為兩指（也有多指）；根據需要分為外抓式和內抓式兩種；也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸附光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。傳動機構形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。（2） 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調節被抓物體的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應性更強。手腕有獨立的自由度。有回轉運動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設有回轉運

6、動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結構，可以不設腕部，而直接用臂部運動驅動手部搬運工件。目前，應用最為廣泛的手腕回轉運動機構為回轉液壓（氣）缸，它的結構緊湊，靈巧但回轉角度小（一般小于 2700）,并且要求嚴格密封，否則就難保證穩定的輸出扭矩。因此在要求較大回轉角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結構。（3）臂部 手臂部件是機械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動它們做空間運動。臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內任意一點。如果改變手部的姿態（方位），則用腕部的自由度加以實現。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿

7、足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉、升降（或俯仰）運動。手臂的各種運動通常用驅動機構（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構來實現，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復雜。因此，它的結構、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。（4） 行走機構 有的工業機械手帶有行走機構，我國的正處于仿真階段。1.3.2驅動機構驅動機構是工業機械手的重要組成部分。根據動力源的不同, 工業機械手的驅動機構大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅動等四類。采用液壓機構驅動機械手,結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。1.4 設計目的本設計通過對機

8、械設計制造及其自動化專業大學本科四年的所學知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的數控機床上下料機械臂的設計，能夠比較好地體現機械設計制造及其自動化專業畢業生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業精神和態度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠實現理論和實踐的有機結合。目前，在國內很多工廠的生產線上數控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產效率低。為了提高生產加工的工作效率,降低成本,并使生產線發展成為柔性制造系統,適應現代自動化大生產,針對具體生產工藝,利用機器人技術，設計用一臺裝卸機械臂代替人工工作，以提高勞動生產率。本機械臂主要與數控車床（數控銑床，加工中心等）組合最終形成生產線，

9、實現加工過程（上料、加工、下料）的自動化、無人化。目前，我國的制造業正在迅速發展，越來越多的資金流向制造業，越來越多的廠商加入到制造業。本設計能夠應用到加工工廠車間，滿足數控機床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節約加工輔助時間，提高生產效率和生產力。1.5研究內容本文研究了國內外機械臂發展的現狀，通過學習機械臂的工作原理，熟悉了搬運機械手的運動機理。在此基礎上，確定了搬運機械臂的基本系統結構，對搬運機械臂的運動進行了簡單的力學模型分析，完成了機械手機械方面的設計工作（包括傳動部分、執行部分、驅動部分）的設計工作。2.機械臂的總體設計方案2.1 機械臂總體結

10、構的類型機械臂的結構形式主要有直角坐標結構，圓柱坐標結構，球坐標結構，關節型結構四種。各結構形式及其相應的特點，分別介紹如下。直角坐標機械臂結構 直角坐標機械臂的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現的，如圖a2-1.。由于直線運動易于實現全閉環的位置控制，所以，直角坐標機械臂有可能達到很高的位置精度（m級）。但是，這種直角坐標機械臂的運動空間相對機械臂的結構尺寸來講，是比較小的。因此，為了實現一定的運動空間，直角坐標機械臂的結構尺寸要比其他類型的機械臂的結構尺寸大得多。直角坐標機械臂的工作空間為一空間長方體。直角坐標機械臂主要用于裝配作業及搬運作業，直角坐標機械臂有懸臂式，龍門式，天車式三

11、種結構。圓柱坐標機械臂結構圓柱坐標機械臂的空間運動是用一個回轉運動及兩個直線運動來實現的，如圖2-1.b。這種機械臂構造比較簡單，精度還可以，常用于搬運作業。其工作空間是一個圓柱狀的空間。球坐標機械臂結構 球坐標機械臂的空間運動是由兩個回轉運動和一個直線運動來實現的，如圖2-1.c。這種機械臂結構簡單、成本較低，但精度不很高。主要應用于搬運作業。其工作空間是一個類球形的空間。關節型機械臂結構 關節型機械臂的空間運動是由三個回轉運動實現的，如圖2-1.d。關節型機械臂動作靈活，結構緊湊，占地面積小。相對機器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機械臂在工業中應用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作

12、業，都廣泛采用這種類型的機械臂。 關節型機械臂結構，有平面關節型和垂直關節型兩種。圖2-1 四種機械臂坐標形式由要求可知本設計是一個用于搬運的機械臂，要有三自由度的空間位置改變、三自由度的姿態變化，為了滿足設計要求，我們綜合以上幾種坐標形式的不同特點，最終選用平面關節型機械臂結構。2.2機械臂主要部件及其運動在平面關節型機械臂的基本方案選定后，根據設計任務，為了滿足設計要求，本設計關于機械臂具有6個自由度既：手抓張合；腕部翻轉；腕部俯仰；腕部偏轉；手臂升降；小臂回轉；大臂回轉7個主要運動。本設計的機械臂由5個大部件和7個伺服電機組成：（1）手部，采用一個伺服電機，通過機構運動實現手抓的張合。（

13、2）腕部，采用三個伺服電機分別控制腕部的三種回轉形式回轉一定角度。（3）臂部，采用伺服電機來實現手臂伸縮、回轉。（4）機身采用鑄件穩定整個機構。2.3驅動機構選擇驅動機構是工業機械臂的重要組成部分, 工業機械臂的性能價格比在很大程度上取決于驅動方案及其裝置。根據動力源的不同, 工業機械臂的驅動機構大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅動等四類。由于低慣量、大轉矩的交、直流伺服電機及其配套的伺服驅動器（交流變頻器、直流脈沖寬度調制器）的廣泛采用，這類驅動系統在機器人中被大量采用。這類驅動系統不需要能量轉換，使用方便，噪聲較低，控制靈活。大多數電機后面需安裝精密的傳動機構。直流有刷電機不能直接用于要求

14、防爆的工作環境中，成本上也較其他兩種驅動系統高。但因為這類驅動系統優點比較突出，因此在機器人中被廣泛的使用。2.4機械臂技術參數設計技術參數:抓重:100g (夾持式手部)自由度數:6個自由度座標型式:平面關節型工作空間:200×200×200mm手臂運動參數最大運動范圍：大臂回轉：180°小臂回轉：180°手腕伸縮：220mm腕部翻轉：180°腕部俯仰：180°腕部偏轉：180°最大角速度180°/s最大升降速度：300mm/s3.機械臂手部計算3.1手部設計基本要求（1）應具有適當的夾緊力和驅動力。應當考慮到在

15、一定的夾緊力下，不同的傳動機構所需的驅動力大小是不同的。（2）手指應具有一定的張開范圍，手指應該具有足夠的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點所轉過的角度），以便于抓取工件。（3）要求結構緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強度的前提下，盡可能使結構緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負載。（4）應保證手抓的夾持精度。3.2典型手部結構（1）回轉型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。（2）移動型 移動型即兩手指相對支座作往復運動。（3）平面平移型。3.3機械臂手爪的設計計算3.3.1選擇手爪的類型及夾緊裝置本設計是設計搬運機械臂，考慮到所要達到的原始參數：手抓張合角=，夾取重量為100g。常用的工業機械

16、臂手部,按握持工件的原理,分為夾持和吸附兩大類。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體,不適合用于本方案。本設計機械臂采用夾持式手爪,夾持式手爪按運動形式可分為回轉型和平移型。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動,這種手指結構簡單, 適于夾持平板方料, 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置, 其理論夾持誤差零。若采用典型的平移型手指, 驅動力需加在手指移動方向上,這樣會使結構變得復雜且體積龐大。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。通過綜合考慮，本設計選擇二指回轉型手抓，采用齒輪齒條這種結構方式。夾緊裝置選擇常開式夾緊裝置，它在伺服電機的作用下控制機械臂手爪張開、閉和。3.3.2手爪

17、計算下面對其基本結構進行力學分析：齒輪齒條 圖3.1（a）為常見的齒輪齒條手部結構。(a) (b)圖3.1 滑槽杠桿式手部結構、受力分析1手指 2銷軸 3杠桿在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為F，并通過銷軸中心O點，兩手指1的滑槽對銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向點，交和的延長線于A及B。由=0 得 =0 得 由=0 得h （3.1）式中 a手指的回轉支點到對稱中心的距離（mm）. 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉支點的夾角。由分析可知，當驅動力一定時，角增大，則握力也隨之增大，但角過大會導致拉桿行程過大，以及手部結構增大，因此最好=30°-40&

18、#176;3.3.3夾緊力及驅動力計算手指加在工件上的夾緊力，是設計手部的主要依據。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。一般來說，需要克服工件重力所產生的靜載荷以及工件運動狀態變化的慣性力產生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態。手指對工件的夾緊力可按公式計算： （3.2）式中 安全系數，通常1.22.0； 工作情況系數，主要考慮慣性力的影響。可近似按下式估算其中a，重力方向的最大上升加速度； 運載時工件最大上升速度 系統達到最高速度的時間，一般選取0.030.5s 方位系數，根據手指與工件位置不同進行選擇。 G被抓取工件所受重力（N）。A27.5B37.5計算：設a=100mm,b=50mm

19、,<<機械臂達到最高響應時間為0.5s，求夾緊力，驅動力，齒條，齒輪以及電機。(1) 設 =1.02 根據公式，將已知條件帶入： （2）根據驅動力公式得： （3）取由于手爪張開閉合有一定的速度，要求齒條升降的速度在一定范圍內，v30mm/s，所以電機的轉速比較低，可以選取n120r/min。根據公式可以選取西安創聯超聲技術有限公司生產的USM20-1超聲電機。其技術參數如下：P=0.6w n=100r/min 根據公式mm，可以選取的齒條。3.3.4手爪夾持范圍計算 為了保證手抓張開角為，齒條運動長度為34mm。手抓夾持范圍，手指長50mm,當手抓沒有張開角的時候，如圖3.2（a）

20、所示，根據機構設計，它的最小夾持半徑=25，當張開時，如圖3.2（b）所示，最大夾持半徑計算如下：機械臂的夾持半徑從25-50mm（a） (b)圖3.2 手抓張開示意圖3.4機械臂手爪夾持精度計算機械臂的精度設計要求工件定位準確,抓取精度高,重復定位精度和運動穩定性好,并有足夠的抓取能力。機械臂能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機械臂的定位精度（由臂部和腕部等運動部件來決定），而且也于機械臂夾持誤差大小有關。特別是在多品種的中、小批量生產中，為了適應工件尺寸在一定范圍內變化，一定進行機械臂的夾持誤差。圖3.3 手抓夾持誤差分析示意圖該設計以棒料來分析機械臂的夾持誤差精度。機械臂的

21、夾持范圍為50mm-100mm。一般夾持誤差不超過1mm,分析如下：工件的平均半徑：手指長l=50mm,取V型夾角偏轉角按最佳偏轉角確定：計算 當S時帶入有： 夾持誤差滿足設計要求。4.腕部的設計計算4.1腕部設計基本要求（1）力求結構緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔。顯然，腕部的結構、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結構、重量和運轉性能。因此，在腕部設計時，必須力求結構緊湊，重量輕。（2）結構考慮，合理布局腕部作為機械臂的執行機構，又承擔連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。（

22、3）必須考慮工作條件對于本設計，機械臂的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質中，所以對機械臂的腕部沒有太多不利因素。4.2腕部結構4.2.1典型的腕部結構(1) 具有一個自由度的回轉驅動的腕部結構。它具有結構緊湊、靈活等優點而被廣腕部回轉，總力矩M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動慣性所用。回轉角由動片和靜片之間允許回轉的角度來決定（一般小于270°）。(2) 齒條活塞驅動的腕部結構。在要求回轉角大于270°的情況下，可采用齒條活塞驅動的腕部結構。這種結構外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。(3) 具有兩個自由度的回轉驅動的

23、腕部結構。它使腕部具有水平和垂直轉動的兩個自由度。(4) 機-電結合的腕部結構。4.2.2腕部結構和驅動機構選擇本設計要求手腕回轉，夾取工件重量100g，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結構選擇具有三個自由度的翻轉，俯仰，偏轉驅動腕部結構，采用伺服電機驅動。4.3腕部的設計計算選取的電機的計算為代表。根據計算可得電機三的轉矩T1.0N.m，n120r/min根據公式，西安創聯超聲技術有限公司生產的USM系列超聲電機可滿足要求。對于電機伸出軸的運動，對于機身回轉用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個問題。對于本設計，采用一個支點，雙固定，另一支點游動的支撐結構。作為固定支撐的軸承，應能承受雙

24、向軸向載荷，故內外圈在軸向全要固定。本設計采用兩個深溝球軸承，面對面或者背對背的組合結構。這種結構可以承受雙向軸向載荷。4.3.1齒輪計算1）材料：小齒輪選取40 調質 ，大齒輪選取45調質2）齒輪齒數的選擇：根據教材閉式小齒輪齒數一般為20-40，可選取小齒輪齒數Z1=24，則Z2=24×3.37=80.88，取88，由于高速軸轉速較高因此為了傳動平穩選用直齒輪，再者腕部速度也不高故選用7級精度（GB10095-88）。試選 根據資料【1】圖10-30取 3）由資料【1】圖10-26查得 小齒輪傳遞的轉矩T1=7.797 ×，有資料【1】10-1可知道齒寬系數由資料表10

25、-6得材料的彈性影響系數由資料10-21d按齒輪硬度得小齒輪的接觸疲勞強度極限大齒輪的接觸疲勞強度為由資料【1】中式10-13計算應力循環次數h由資料【1】10-19取接觸疲勞壽命系數 4）計算接觸疲勞許用應力取失效概率1% 安全系數S=1由資料【1】式10-12得許用接觸應力則 =10.87mm5）計算圓周速度0.8m/s 6）計算齒寬b和模數7）計算縱向重合度8）計算載荷系數K已知=1 根據v=2.75級精度由資料【1】圖10-8查得=11.1 由資料【1】表10-14查得=1.419由資料表10-13查得=1.30 由資料【1】表10-3查得，所以9）按實際的載荷系數校正所計算的分度圓直

26、徑由資料【1】式10-10a得計算模數10）按齒根彎曲強度設計由資料【1】10-17 得公式 計算載荷系數根據縱向重合度從資料【1】圖10-28查得螺旋角影響系數,安全系數S=1.3。由圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖10-18得計算當量齒數查取齒形系數由資料【1】表10-5查得 查取應力校正系數由資料【1表10-5查得 計算大、小齒輪的的大小并加以比較 大齒輪的大11）計算彎曲疲勞許用應力,對比計算結果，由齒面接觸強度計算的法面模數大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數取=2.0，已經可以滿足彎曲強度，但是為了同時滿足接觸疲勞強度，需根據接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=70.14

27、mm來計算齒數，于是由，則Z2=58（12）幾何尺寸計算中心距 a=19（14）計算大小齒輪的分度圓直徑：（15）計算齒輪寬度，則取同理可以得出電機的基本參數P=5w T=1.0n.m n=100r/min電機的基本參數P=8w T=1.5n.m n=100r/min5.臂部設計以及有關計算手臂部件是機械臂的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。手臂運動應該包括3個運動：回轉、回轉和升降。臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內任意一點。如果改變手部的姿態（方位），則用腕部的自由度加以實現。因此，一般來說臂部應該具備3個自由度才能滿足基本要求，既手臂左

28、右回轉、和升降運動。手臂的各種運動通常用驅動機構和各種傳動機構來實現，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動載荷，而且自身運動較多。因此，它的結構、工作范圍、靈活性等直接影響到機械臂的工作性能。5.1臂部設計的基本要求一、 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕（1） 根據受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。（2） 提高支撐剛度和合理選擇支撐點的距離。（3） 合理布置作用力的位置和方向。（4） 注意簡化結構。（5） 提高配合精度。二、 臂部運動速度要高，慣性要小機械臂手部的運動速度是機械臂的主要參數之一，它反映機械臂的生產水平。對于高速度運動的機械臂，其最大移動速度設

29、計在1000-1500mm/s,最大回轉角速度設計在180°/s以內，大部分平均移動速度為1000mm/s，平均回轉角速度在90°/s。在速度和回轉角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機械臂臂部要盡可能的輕。減少慣量具體有3個途徑：（1） 減少手臂運動件的重量，采用鋁合金材料。（2） 減少臂部運動件的輪廓尺寸。（3） 減少回轉半徑，再安排機械臂動作順序時，先縮后回轉（或先回轉后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進行回轉動作。（4） 驅動系統中設有緩沖裝置。三、手臂動作應該靈活為減少手臂運動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。對于懸

30、臂式的機械臂，其傳動件、導向件和定位件布置合理，使手臂運動盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發生機構卡死（自鎖現象）。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。總結：以上要求是相互制約的，應該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設計出完美的、性能良好的機械臂。5.2手臂的典型機構及其選擇5.2.1手臂的典型機構常見的手臂伸縮機構有以下幾種：（1）雙導桿手臂伸縮機構。（2）手臂的典型運動形式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結構。（3）雙活塞桿液壓崗結構。（4）活塞桿和齒輪齒條

31、機構。5.2.2手臂運動機構選擇通過以上，綜合考慮，本設計選擇電機-軸-齒輪機構，使用電機驅動,電機選取特微電機。通過計算可以選擇出電機，選用西安創聯超聲技術有限公司生產的USM系列超聲電機可滿足要求。根據公式mm，可以選取的齒條。與齒條配合的齒輪計算如下：齒輪的設計（直齒輪）1）材料 ：選取40 調質 齒輪齒數的選擇：根據教材閉式小齒輪齒數一般為20-40，可選取齒輪齒數Z1=24。由于高速軸轉速較高因此為了傳動平穩選用直齒輪，手爪張開閉合速度很慢故選用7級精度（GB10095-88）試選根據資料圖10-30取3）由資料【1】圖10-26查得齒輪傳遞的轉矩T1=由資料 10-1可知道齒寬系數

32、由資料【1】表10-6得材料的彈性影響系數由資料【1】10-21d按齒輪硬度得小齒輪的接觸疲勞強度極限 由資料【1】中式10-13計算應力循環次數由資料10-19取接觸疲勞壽命系數 4）計算接觸疲勞許用應力取失效概率1% 安全系數S=1由資料【1】式10-12得許用接觸應力則 =18.1mm5）計算圓周速度0.7m/s6）計算齒寬b和模數7）計算縱向重合度8）計算載荷系數已知=1 根據v=2.75級精度由資料【1】圖10-8查得=11.1 由資料【1】表10-14查得=1.419由資料【1】表10-13查得=1.30 由資料【1】表10-3查得，所以9）按實際的載荷系數校正所計算的分度圓直徑由

33、資料【1】式10-10a得計算模數按齒根彎曲強度設計由資料10-17 得公式 計算載荷系數根據縱向重合度從資料圖10-28查得影響系數,安全系數S=1.3,由圖10-20c查的齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖10-18得計算當量齒數查取齒形系數由資料表10-5查得 查取應力校正系數由資料表10-5查得計算齒輪的的大小 符合要求5.2.3軸的設計1）軸上的功率 轉速轉矩2）初步確定軸的最小直徑取45號鋼 調制處理15A型鍵槽 L=26mm 3）軸的結構設計1 2 3A.軸段1是與聯軸器相配合的，直徑16軸段1的長度取64mB.軸段2是支撐架相配合的，根據指導書上的相關要求取軸段2的長度為50mm，直徑

34、20mmC.軸段3是與軸承相配合的軸段，根據軸承的相關尺寸取直徑17mm，長度12.8mm，5）軸上零件的周向定位半聯軸器與軸之間用鍵連接按查資料表6-1得（單位：mm） ，軸與齒輪的鍵選，用同時保證了齒輪和軸的良好的對中性所以選擇輪轂和軸的配合為 ，滾動軸承與軸的同向定位為過渡配河來保證，此處軸的尺寸公差為確定軸上的圓角和倒角尺寸參考資料【1】取軸端倒角為1.5x45°，各軸肩的圓角半徑取1.6軸上受力分析并作出受力圖及彎矩圖軸的校核：<60Mp因此所選用的軸安全軸上鍵的校核支撐板相嚙合的軸段上鍵： 14×9×36（平頭鍵）根據教材6-1得校核公式：<

35、;在100-120Mpa之間；與聯軸器向配合鍵為6×6×26（圓頭平鍵）<6機座設計機座是整個機構的載體，為了保持整個機構的平衡，機座一定要設計合理。在本次設計中機座的材料采用HT200，這樣做是為了增加配重，因為整個機械臂的骨架都是采用鋁合金材料，質量較輕，強度大，較重的底座保證了整個機構能夠在工作的狀態下平穩運行。再者HT200材料易得，經濟實惠，容易鑄造而成結論通過此次畢業設計，使我了解了機械臂的很多相關知識。使我也了解了當前國內外在此方面的一些先進生產和制造技術，了解了機械臂設計的一般過程，通過對機械臂的結構設計作了系統的設計，掌握了一定的機械設計方面的基礎。為以后的工作學習創造了一定基礎。本次畢業設計只是對通用機械臂的結構和驅動做了系統的計算設計，設計中沒有涉及到機械臂的控制問題，對這