发布时间 : 星期五 文章自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型更新完毕开始阅读3b83221c591b6bd97f192279168884868762b82e
湖北理工学院 毕业设计（论文）
进电机通过传动装置来控制腕部转动一个很小角度。脉冲接着一个一个的发来，步进电机便一步一步的转动，从而带动手腕转动到所需要的角度。
因此手腕结构为步进电机带动涡轮蜗杆运动的结构：其主要功能是控制手爪的转向，从而使其能准确的抓取零件和放置零件。
运行方式为步进电机带动蜗轮蜗杆转动，继而控制手腕的转动，转到一定的角度
(90°或180°)时电机停止转动，手爪产生自锁，进而完成手腕的转动功能。
4.3 腕部的设计计算
计算条件：夹取工件重量600g左右，回转角度为180°。 4.3.1 蜗轮轴的设计计算 设计计算： （1）选择轴的材料
轴的材料选择为45钢，经调质处理。由机械手册表6-1-1查得：?b?650MPa，
?s?360MPa，??1?270MPa，??1?155MPa
（2）初步确定最小轴径 按表选取A?115
?3P211.9?10?115?3?10.6mm ..................................由机械手册查得 dmin?A3（4.1） n215（3）轴的结构设计
图4.1 蜗轮轴结构图
（4）键的选择与校核
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1、蜗轮连接键
选择普通平键为8?7?20
2T22?7.576?103由机械手册可查得 p1? ??12MPa .......................................（4.2）
D1k1l130?3.5?12由机械手册可查得?pp?100MPa 所以p1??pp 2、轴端连接键
选择普通平键为5?5?20。 2T22?7.576?103由机械手册可查得 p2?（4.3） ??25MPa ......................................
D2k2l216?2.5?15由机械手册可查得?pp?100MPa 所以p2??pp （5）轴的强度校核 其条件为 ?ca??M/W?2?4??T/2W??M2?(?T)2/W????1?....................（4.4）
2其中?ca —— 轴的计算应力，MPa；
M —— 轴所受的弯矩，Nmm M?MH2?MV2； ............................（4.5） T —— 轴所受的扭矩，Nmm； W —— 轴的抗弯截面系数，mm3；
??1 —— 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按表计算
223.45?1.13????0.6*7.576??M???T??ca????4????W??2W?0.145622M2???T?W2?M2???T?0.2d322?0.2*10.63?..........................................................................................................................................（4.6） 即?ca??σ-1?＝270MPa，故所设计的轴安全。 4.3.2 蜗轮齿轮设计 计算条件：
蜗轮轴输出功率为P2?11.9?10?3kW，转速为n?15r/min，负载转矩为
TL?7.576N?m，传动比为i?50。工作寿命为Lh?20000h
设计计算：
1选择材料和加工精度
蜗杆材料选用45钢、蜗轮材料选用ZCuAl10Fe3、加工精度为7级
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1.初选几何参数
z1?1，z2?50
2.计算蜗轮蜗杆传动效率和蜗杆输入转矩
粗算传动效率为??(100?3.5i)%?(100?3.550)%?0.753 ..............................（4.7）
P11.91?9.55??7.576N?m ...........................................（4.8） n15T7.576?0.201N?m ................................................（4.9） 蜗杆输入转矩为 TL?1?i?50?0.753蜗轮输出转矩为T1?9.553.确定许用接触应力?Hp 蜗杆输入功率为PL?TLn00.201?750（4.10） ??15.78w ...................................................
9.559.55滑动速度为vs?6.8m/s、?Hbp?115N/mm2、Zs?0.88
N?60n2Ln?60?15?20000?1.8?107、ZN?0.76 ..............................................（4.11）
?Hp??HbpZsZN?115?0.88?0.76N/mm2?76.912N/mm2 ..................................（4.12）4.求载荷系数K
动载荷系数为K1?1.1、啮合质量系数为K2?0.96、小时载荷率为JC?15%、小时载荷率系数为K3?0.68、环境温度系数为K4?1.37、工作情况系数为K5?1.0 由于不带风扇，K6?1
所以：K?K1K2K3K4K5K6?1.1?0.96?0.68?1.37?1.0?1?0.984 .......................（4.13） 5.计算m和q值
151502151502 m3q?3()KT2?3()?0.984?7.576?4.87mm .......................（4.14）
z2?Hp50?76.912其中取 m3q?5mm，m?2，q?16 7.蜗轮齿面接触强度的校核验算
?H?14783KT2147830.984?7.576 ???71.35??Hp ....................................（4.15）
d2d110032所以接触强度足够。
4.3.3 步进电机选型
计算条件：手腕电机载荷约为85N，蜗轮轴转速为n?15r/min 设计计算：
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手腕转动90?时的时间约为t?1s，
期间做功为W?m1gh2?m2gh2?11.9J ......................................................................（4.16） 蜗轮轴输出功率为P1?涡轮轴转矩为T1?9.55电机轴输出转矩为TL?电机轴输出功率为PL?W11.9J ??11.9?10?3kW ................................................（4.17）
t1sP11.91 ?9.55??7.576N?m ..............................................（4.18）
n15T27.576 ??0.201N?m ..............................................（4.19）
i?50?0.753TLn00.201?750 ??15.78w .............................................（4.20）
9.559.55步距角取???i?0.018??50?0.9?。 ...................................................................（4.21） 静力矩为Tsmax?(2~3)TL?(2~3)?0.201?(0.402~0.603)N?m .........................（4.22） 选用型号为57BYG450C的永磁感应子式步进电机
4.4 手腕部分出图及主要零部件出图
图4.2 手腕三维图
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