濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文-PAGE30-1前言機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的引用。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專(zhuān)用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專(zhuān)用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱(chēng)通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。造型機(jī)主要解決了造型過(guò)程中型砂緊實(shí)和起模工序的機(jī)械化和自動(dòng)化的問(wèn)題。而要澆注一個(gè)鑄型除了緊實(shí)和起模工序外，對(duì)于有箱造型來(lái)說(shuō)，還有許多輔助工序，如翻箱、合箱、壓鐵、澆注、落砂以及砂箱的運(yùn)輸?shù)?。這些輔助工序如果不實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將會(huì)大大增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低生產(chǎn)的效率。在我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)中，隨著機(jī)械工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)鑄件的需要量也越來(lái)越大，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高鑄件質(zhì)量，組成機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)工具線，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)出現(xiàn)了一大批各種形式的機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)線。國(guó)外各種高效率的造型生產(chǎn)線發(fā)展迅速，而且電子計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于自動(dòng)化造型生產(chǎn)線的控制上。所謂造型生產(chǎn)線，就是根據(jù)生產(chǎn)鑄件的工藝要求，將主機(jī)（造型機(jī)）、輔機(jī)（翻箱機(jī)、合箱機(jī)、落箱機(jī)、壓鐵機(jī)、脫分箱機(jī)等）按照一定的工藝流程，用運(yùn)輸設(shè)備（鑄型輸送機(jī)、輥道等）聯(lián)系起來(lái)，并采用一定控制方法來(lái)組成的機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)線。造型生產(chǎn)線的種類(lèi)很多，它們的結(jié)構(gòu)、布置形式、控制方法都視根據(jù)生產(chǎn)工具的實(shí)際情況不同而設(shè)計(jì)的，但一般都由主機(jī)、輔機(jī)和運(yùn)輸設(shè)備組成。造型生產(chǎn)線的布置根據(jù)具體的條件來(lái)確定。按照布置形式和所選用鑄型輸送機(jī)的類(lèi)型不同，造型生產(chǎn)線分為封閉式（環(huán)形）和開(kāi)放式（直線型）兩種。封閉式的造型生產(chǎn)線和開(kāi)放式的造型生產(chǎn)線互相比較之后，他們?cè)谠砩嫌行┎煌?，封閉式的造型生產(chǎn)線是采用連續(xù)式和脈動(dòng)式鑄型輸送機(jī)組成不間斷的環(huán)狀流水線，開(kāi)放式的造型生產(chǎn)線是采用間歇式鑄型輸送機(jī)組成直線布置的流水線，并且他們兩者也有各自的特點(diǎn)：（1）開(kāi)放式的布置對(duì)鑄型來(lái)說(shuō)能形成一個(gè)合適的儲(chǔ)存段和較為靈活的冷卻段，而封閉式的布置較難做到；（2）開(kāi)放式布線較為靈活，受車(chē)間限制較小，而封閉式布線受車(chē)間限制較大；（3）封閉式布置鑄型運(yùn)轉(zhuǎn)少，輔機(jī)類(lèi)型少，對(duì)控制系統(tǒng)較為有利，而開(kāi)放式布置運(yùn)轉(zhuǎn)多，控制系統(tǒng)較復(fù)雜。因此，對(duì)于大量生產(chǎn)、連續(xù)澆注的鑄件來(lái)說(shuō)，不需要鑄型的存儲(chǔ)，所以選擇輔機(jī)少的封閉式環(huán)形線較為合適。而對(duì)于品種多而批量較少、周期性澆注（鑄鋼生產(chǎn)中，由于鋼水是周期性供應(yīng)的，而在澆注時(shí)又要求很快澆完）的鑄件生產(chǎn)，希望有適當(dāng)?shù)蔫T型存儲(chǔ)和不同的型內(nèi)冷卻時(shí)間，用開(kāi)放式直線行布置較為有利。封閉式的環(huán)形線有兩種基本的布置形式，既串聯(lián)式和并聯(lián)式。串聯(lián)式布置的造型生產(chǎn)線是造型機(jī)組沿鑄型輸送機(jī)呈直線布置，造好型的砂箱從主機(jī)到合箱機(jī)之間運(yùn)行的方向和鑄型機(jī)主要運(yùn)行方向平行。并聯(lián)式布置的造型機(jī)生產(chǎn)線是造型機(jī)組垂直于鑄型輸送機(jī)并排布置，造好型的砂箱從主機(jī)到合箱機(jī)之間運(yùn)行的方向和鑄型輸送機(jī)的主要運(yùn)行方向垂直。串聯(lián)式和并聯(lián)式的造型生產(chǎn)線，主、輔機(jī)可以布置在線內(nèi)，也可以布置在線外。布置在線內(nèi)時(shí)，鑄型輸送機(jī)因轉(zhuǎn)變半徑所占面積可以得到利用，但對(duì)更換工藝裝備，運(yùn)送泥芯、設(shè)備檢修和操作人員進(jìn)入不方便；布置在線外時(shí)，則效果與上相反。在鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，需要將源源不斷的輸送過(guò)來(lái)的工件取過(guò)來(lái)，放到一定位置，由于重復(fù)性地進(jìn)行某一動(dòng)作，需要速度一樣，節(jié)奏一樣,而且操作每一個(gè)環(huán)節(jié)不能停止，保持操作的連續(xù)性，如果采用人工操作，不但達(dá)不到預(yù)期的要求，影響生產(chǎn)的效率，還會(huì)因?yàn)檫^(guò)大的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)工人的身心造成傷害。由于以往造型生產(chǎn)線設(shè)備比較繁雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，同時(shí)工作環(huán)境又相當(dāng)惡劣，噪音，粉塵等都會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響，為了改善勞動(dòng)條件，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，社會(huì)急需要一種新的造型生產(chǎn)線的出現(xiàn)。從八十年代發(fā)展起來(lái)的氣流沖擊造型生產(chǎn)線便有了它的發(fā)展空間隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，造型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方式除了廣泛采用氣動(dòng)外，也較多的采用液壓驅(qū)動(dòng)。在控制方面，不僅有氣控和電氣控制的，而且還有電子的。有的造型自動(dòng)線采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。因此，現(xiàn)代化的造型設(shè)備往往是綜合運(yùn)用機(jī)械、氣動(dòng)、液壓、電氣及電子技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)造型過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化并達(dá)到較高的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[1]。2脫分箱機(jī)械手的工作環(huán)境2.1自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線—?dú)饬鳑_擊造型線的簡(jiǎn)介本線采用單機(jī)開(kāi)放式布線形式，主機(jī)位三立柱機(jī)外加砂氣流沖擊造型機(jī)。氣流沖擊造型是八十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型鑄造工藝，這種工藝方法的實(shí)質(zhì)就是利用快速釋放的氣體沖擊波的能量在極短的時(shí)間內(nèi)來(lái)緊實(shí)型砂。這種造型方法與傳統(tǒng)造型方法相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)：(I)在氣流沖擊生產(chǎn)的強(qiáng)大沖擊波和較大的側(cè)壓力作用下，砂型緊實(shí)度高且均勾．砂型平均硬度在85個(gè)硬度單位以上，以利于提商鑄一件尺寸精度和節(jié)約金屬。(2)砂型硬度分布走向臺(tái)理，即離分型面越遠(yuǎn)，緊實(shí)度越低。增加了砂型的透氣性，造出的砂型不用扎氣眼，為澆注臺(tái)格鑄件，減少?gòu)U品創(chuàng)造了條件。(3)生產(chǎn)效率高，適于鑄件批置生產(chǎn)。該線為單主機(jī)組成，現(xiàn)已迭52箱，h的生產(chǎn)能力。(4)對(duì)型砂的濕壓強(qiáng)度和水分要求比較嚴(yán)格，即濕壓強(qiáng)度為0．O9～O．13MPa、水分低于4％。前者太低，砂型易沉箱，后者太高，鑄件質(zhì)量難于保證。(5)造型線工作噪聲在85dB(A)以下。比微震壓實(shí)造型線和震壓造型線的工作噪聲都低，大大改善了勞動(dòng)環(huán)境。(6)電氣控制選用先進(jìn)的進(jìn)口PC控4系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，性能可靠。(7)采用該線比進(jìn)口一條相同規(guī)格的氣流沖擊造型線節(jié)約投資3，4～4／5，并節(jié)省大量外匯。也利于易損件的配套供貨和方便維修(8)全線布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備操作方便，造型機(jī)帶有模叛穿棱機(jī)構(gòu)，可在不停機(jī)的情況下交替造上下型。為完成此工藝，造型生產(chǎn)線上還需要各種輔助機(jī)械，包括有：氣流沖擊造型機(jī)、臺(tái)面清掃機(jī)、落箱機(jī)、銑澆口機(jī)、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、脫箱分箱機(jī)、合箱機(jī)、澆注傾斜機(jī)構(gòu)、輸送滾道、推緩機(jī)構(gòu)、鑄型輸送機(jī)、鱗板機(jī)、落砂機(jī)、翻箱機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)：1砂箱內(nèi)尺寸950×630×250／250毫米2設(shè)計(jì)生產(chǎn)率45整型/小時(shí)3臺(tái)車(chē)規(guī)格1250×986×155毫米4冷卻段排數(shù)1排5下芯段長(zhǎng)度6節(jié)6澆注段長(zhǎng)度9（3）節(jié)（組）7最短冷卻時(shí)間45.3分鐘8供應(yīng)壓力0.55兆帕9工作油壓7.0—8.0兆帕10全線設(shè)備總用電量97.65千瓦10.1液壓站2×30千瓦10.2落砂機(jī)2×3.7千瓦10.3鱗板機(jī)3千瓦10.4過(guò)度車(chē)2×1.5千瓦10.5脫分箱機(jī)2×1.5千瓦10.6翻箱機(jī)2×1.5千瓦10.7銑澆口機(jī)0.75千瓦10.8松砂機(jī)5.5千瓦10.9皮帶機(jī)7.5千瓦10.10電磁鐵3千瓦10.11感應(yīng)開(kāi)關(guān)1.5千瓦11冷卻水用量25立方米／小時(shí)12冷卻水壓力＞0.2兆帕13型砂消耗量29噸／小時(shí)14自由空氣消耗量12立方米／小時(shí)15全線需用砂箱數(shù)52＋0.5付＋1片上箱16全線需用臺(tái)車(chē)數(shù)51節(jié)17全線操作人員8—10人2.2生產(chǎn)線對(duì)脫分箱機(jī)械手的要求脫分箱機(jī)械手是自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線—?dú)饬鳑_擊造型線的重要設(shè)備。結(jié)構(gòu)組成：脫箱分箱機(jī)主要由下列零部件組成：脫箱分箱缸、、機(jī)械手、機(jī)械手缸、增壓缸、帶清掃刷捅頭感應(yīng)開(kāi)關(guān)架、拖車(chē)、緩沖器、限位架、橫梁、立柱、支撐導(dǎo)向桿、箱卡打開(kāi)機(jī)構(gòu)等。機(jī)構(gòu)關(guān)系：脫箱分箱缸裝在拖車(chē)上，活塞桿連接在機(jī)械手上，活塞桿伸縮帶動(dòng)機(jī)械手升降；緩沖器裝在拖車(chē)上，拖車(chē)運(yùn)行至終點(diǎn)，緩沖器同限位架接觸進(jìn)行緩沖；立柱將橫梁架起，從而保證設(shè)備有關(guān)標(biāo)高；增壓缸固定在立柱上，脫箱時(shí)給脫箱分箱增壓；機(jī)械手的伸縮控制機(jī)械手臂的開(kāi)合，以完成抓箱和放箱動(dòng)作。捅頭通過(guò)支撐導(dǎo)向桿與拖車(chē)相連接；機(jī)械手的升降靠支撐導(dǎo)向桿導(dǎo)向；箱卡打開(kāi)機(jī)構(gòu)和機(jī)械手缸裝在機(jī)械手上；橫梁上面裝有導(dǎo)軌，拖車(chē)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)在導(dǎo)軌上移動(dòng)；感應(yīng)開(kāi)關(guān)架上裝有開(kāi)關(guān)，控制機(jī)械手的升降行程；限位架裝在橫梁上，限制拖車(chē)終點(diǎn)位置；原始位置：脫箱分箱機(jī)拖車(chē)在分箱位，機(jī)械手在分開(kāi)箱頂位，機(jī)械手合并抓有上箱，箱卡打開(kāi)液壓缸縮，分箱位只有一片上砂箱被機(jī)械手吊起。為了安全，停機(jī)時(shí)特設(shè)置結(jié)束程序，使得機(jī)械手在最低位并張開(kāi)，分箱位滾道上有上箱：當(dāng)全線聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，特設(shè)置啟動(dòng)程序，使得脫分箱機(jī)恢復(fù)原位。完成功能：脫箱分箱機(jī)把澆注并冷卻了的鑄型移到脫箱位，把砂胎在平鱗板機(jī)的鱗板上，然后將空砂箱移回分箱位進(jìn)行分箱，依次把上下砂箱放在輸送滾道上。所以要求脫分箱機(jī)械手要具有以下性能：準(zhǔn)確的定位機(jī)構(gòu)，以便機(jī)械手能準(zhǔn)確的工作，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量要有足夠的剛度、硬度,使機(jī)械手不會(huì)因變形而失效，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確工作3）機(jī)械手的靈活性要好，能夠明顯的提高工作效率和降低勞動(dòng)成本3脫分箱機(jī)械手設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手的分類(lèi)和組成3.1.1概述能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。3.1.2機(jī)械手的分類(lèi)一：工業(yè)機(jī)械手的種類(lèi)很多，關(guān)于分類(lèi)的問(wèn)題，目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類(lèi)。(一)按用途分機(jī)械手可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種:1、專(zhuān)用機(jī)械手它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專(zhuān)用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大附屬，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手和‘加工中心”批量的自動(dòng)化生產(chǎn)的自動(dòng)換刀機(jī)械手。2、通用機(jī)械手它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。通過(guò)調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和格性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。通用機(jī)械手按其控制定位的方式不同可分為簡(jiǎn)易型和伺服型兩種:簡(jiǎn)易型以“開(kāi)一關(guān)”式控制定位，只能是點(diǎn)位控制:伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，可以點(diǎn)位控制，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類(lèi)型。(二)按驅(qū)動(dòng)方式分1、液壓傳動(dòng)機(jī)械手是以液壓的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過(guò)濾要求嚴(yán)格，成本高。2、氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)來(lái)源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專(zhuān)用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。4、電力傳動(dòng)機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。此類(lèi)機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。(三)按控制方式分1、點(diǎn)位控制它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專(zhuān)用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類(lèi)。2、連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無(wú)限的，整個(gè)移動(dòng)過(guò)程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類(lèi)工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制[4]。（四）按手部運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)機(jī)械手的空間位置一般由六個(gè)自由度來(lái)確定。在現(xiàn)實(shí)中分為四種：1．坐標(biāo)式：它的動(dòng)作范圍是球體的一部分。手臂有上下和水平擺動(dòng)和一個(gè)伸縮動(dòng)作——既極坐標(biāo)的三個(gè)變量（X、B、C），手腕有上下擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)兩個(gè)動(dòng)作等。2．圓柱坐標(biāo)式：與極坐標(biāo)不同的是，手臂不做上下擺動(dòng)，而是垂直平移—既相當(dāng)于圓柱坐標(biāo)的（x、c、z）。3．關(guān)節(jié)式：手臂像人的一樣有肘關(guān)節(jié)，而不是做直線伸縮，故可通過(guò)增加關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度，動(dòng)作比較靈活，便于在狹窄的空間工作。4．直角坐標(biāo)式：手臂在三個(gè)方向上都做直線移動(dòng)（X、Y、Z），用于工作位置成行排列的情況。所有上述這些的機(jī)械手，都具有三個(gè)以上的自由度，能滿(mǎn)足像人手一樣的在空間定位的基本要求。怎樣使手臂做上述這些動(dòng)作呢？歸納起來(lái)不外有直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩種形式。直線運(yùn)動(dòng)可用往返式液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)可用旋轉(zhuǎn)液壓缸、擺動(dòng)液壓缸或往返液壓缸加齒輪、齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)，關(guān)機(jī)的連接形式，也不外是銷(xiāo)軸式、回轉(zhuǎn)式和滑動(dòng)式三種形式?；旧?，每一個(gè)動(dòng)作（每一個(gè)自由度）需要一個(gè)單獨(dú)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這樣配合起來(lái)就能使手臂式手腕像人手一樣靈活的動(dòng)作了。（五）按機(jī)械手的自由度數(shù)目來(lái)分類(lèi)：按上述分析，機(jī)械手為抓取工件需六個(gè)自由度來(lái)定位。但是在實(shí)際應(yīng)用中往往是工件的放置有一定的規(guī)律，所以常常不需要有六個(gè)自由度。具體選幾多少個(gè)自由度，要根據(jù)的具體的需要和可能來(lái)決定。在本設(shè)計(jì)中，由于運(yùn)動(dòng)軌跡較為簡(jiǎn)單，故只需要兩個(gè)自由度。3.1.3機(jī)械手的組成工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)1）手部即直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型，（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單），手部多為二指（也由多指），根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種，也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)和電磁吸盤(pán)。傳力機(jī)構(gòu)形式也很多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式、重力式。2）腕部是聯(lián)接手部和手臂的部件，并可用來(lái)調(diào)整被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊、靈巧，但回轉(zhuǎn)角度小，并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。3）手臂是支撐被抓物體手部、腕部的重要部件，并帶動(dòng)它們做空間運(yùn)動(dòng)，它的主要作用是帶動(dòng)手指去抓取工件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到給定的位置，一般手臂需要三個(gè)給定自由度才能滿(mǎn)足要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)。4）行走機(jī)構(gòu)有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)正處于仿真階段。2.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分，根據(jù)動(dòng)力源的不同大致可分為氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)和機(jī)械式四種。采用液壓機(jī)構(gòu)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，臂力大，尺寸緊湊，控制方便。3.控制機(jī)構(gòu)在機(jī)械手控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種，大多數(shù)用插銷(xiāo)板進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制，也有用PLC進(jìn)行控制，主要控制的是坐標(biāo)位置3.1.4機(jī)械手設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮的問(wèn)題1．被抓取的對(duì)象的分析,（指工件重量、形狀、尺寸、材料種類(lèi)與性質(zhì)等），以便機(jī)械手能夠準(zhǔn)確的工作。然后還需要考慮如何抓取工件，采用怎樣的手抓、手指機(jī)構(gòu)；2．動(dòng)作要求（指機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)、動(dòng)作范圍、單機(jī)或多機(jī)聯(lián)合自動(dòng)等）；3．動(dòng)作速度（指動(dòng)作的速度、速度的變化情況、生產(chǎn)的節(jié)拍、特殊要求等情況）；4．輸出力或輸出力矩（必須考慮機(jī)械效率等因素造成的實(shí)際要求數(shù)值與理論計(jì)算數(shù)值的差異）；5．定位精度（應(yīng)考慮工件送到預(yù)定位置的精度與生產(chǎn)質(zhì)量的要求來(lái)確定定位精度）；6．工作環(huán)境及其他特殊要求（如高溫、低溫、多粉塵、毒氣輻射等），以便選取適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)設(shè)備；7．其他問(wèn)題（如維修、調(diào)整要方便，要安全、節(jié)約等）。下面從抓取機(jī)構(gòu)開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定好各個(gè)部分的主要參數(shù)3.2抓取機(jī)構(gòu)3.2.1概述即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易構(gòu)件，故應(yīng)用較廣泛平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母多，式彈簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盤(pán)等構(gòu)成，它是靠吸附力(如吸盤(pán)內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電吸磁力)吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤(pán)和電磁盤(pán)兩類(lèi)。對(duì)于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤(pán)吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對(duì)于導(dǎo)磁性的環(huán)類(lèi)和帶孔的盤(pán)類(lèi)零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤(pán)吸料。電磁吸盤(pán)的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤(pán)和電磁吸盤(pán)吸料，其吸盤(pán)的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式(如澆鑄機(jī)械手的澆包部分)、托式(如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部)等型式。設(shè)計(jì)手爪抓取機(jī)構(gòu)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。2）手指應(yīng)具有一定的張開(kāi)范圍，以便于抓取工件。3）在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂負(fù)載。4）應(yīng)保證手抓的夾持精度。3.2.2抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在選擇具體的手爪機(jī)構(gòu)以前，我們先介紹一下拉近裝置和當(dāng)量握力。拉緊裝置是使手爪張開(kāi)、合攏的動(dòng)力裝置。它可以由液壓缸或油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用的液壓缸按供油方向分有雙作用液壓缸和單作用液壓缸兩種形式。在單向液壓缸中又分為常開(kāi)式（利用彈簧張開(kāi)卡抓）和常閉式（利用彈簧加緊工件）兩種。按結(jié)構(gòu)形式分，可分為活塞缸，柱塞缸，和伸縮式套筒缸。按缸的特殊用途分，可分為串聯(lián)缸，增壓缸等。拉緊液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算，就是根據(jù)被抓取工件的力平衡條件，確定出拉緊液壓缸應(yīng)具有的驅(qū)動(dòng)力，以便于進(jìn)一步確定拉緊液壓缸的直徑。對(duì)于同一個(gè)工件，在采取不同的手爪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，由于各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)增力倍數(shù)不同，所以拉緊液壓缸上所需要的驅(qū)動(dòng)力也不一樣；在采用相同的手爪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，由于夾持工件的方向不同（如工件水平放置或垂直放置等），手爪的受力狀態(tài)不同，因此，拉緊液壓缸上所需的驅(qū)動(dòng)力也不同。在兩指式抓取機(jī)構(gòu)中，由于驅(qū)動(dòng)力P使一對(duì)平行鉗口在鉗口當(dāng)中對(duì)工件產(chǎn)生兩個(gè)作用力F，若忽略了工件的重量（即相當(dāng)于加緊一個(gè)握力表），這兩個(gè)力大小相等。這兩個(gè)大小相等的力F稱(chēng)為由驅(qū)動(dòng)力P產(chǎn)生的夾緊力或握力。而所謂的當(dāng)量握力，就是指液壓缸拉緊重為G的物體而不使它脫落的最小驅(qū)動(dòng)力，那個(gè)力稱(chēng)為該驅(qū)動(dòng)力方向上的當(dāng)量握力。由于本次設(shè)計(jì)的特殊性，既夾持部件為鑄造砂箱，質(zhì)量較大，僅靠當(dāng)量握力無(wú)法滿(mǎn)足安全要求，故將夾持部位改為卡口形式，將夾持力轉(zhuǎn)化為手臂的拉力。3.3機(jī)械手活動(dòng)部分設(shè)計(jì)3.3.1概述升降液壓缸選擇的是雙作用的行程液壓缸，它的特點(diǎn)是液壓油的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械供的一種裝置。它能由活塞的兩側(cè)輸入壓力油的液壓缸。雙作用液壓缸的執(zhí)行器是液壓運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的主要的輸出設(shè)備，這些執(zhí)行器將液體壓力轉(zhuǎn)換成快速的、可控的線性運(yùn)動(dòng)或力，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載。液壓缸是由前端蓋、后端蓋、節(jié)流閥蓋、活塞桿、缸體、密封件,以及活塞和活塞桿的軸承面，對(duì)于單向作用液壓缸還有復(fù)位用的彈簧。這里的液壓缸是指無(wú)緩沖作用的液壓缸，所謂的雙作用液壓缸是指液壓油可以在液壓缸的兩端進(jìn)入推動(dòng)液壓缸的活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向是借助于轉(zhuǎn)向閥控制液壓油的流向來(lái)控制[4]。其特點(diǎn)是：兩邊進(jìn)油，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形體積?。煌等靠恳簤簩?shí)現(xiàn)，故往復(fù)時(shí)活塞桿均具有較大的推力；由于缸內(nèi)沒(méi)有單向液壓缸的彈簧，減小了液壓缸的長(zhǎng)度；液壓缸的復(fù)位速度是由壓力油流量大小而控制的，因此，活塞桿的推力和引動(dòng)速度在行程中易于控制?；谝陨咸攸c(diǎn)，雙向作用液壓缸多用于短行程及對(duì)活塞桿運(yùn)動(dòng)速度要求不高的場(chǎng)合。3.2.2液壓缸選擇液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的的液壓執(zhí)行元件。液壓缸輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和力。液壓缸的活塞能完成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，輸出有限的直線位移。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。用它來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒(méi)有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和端蓋、活塞和活塞桿、活塞桿密封件等主要部件組成。一、液壓缸的選擇有一定的條件，主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：（1）活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度主要決定與液壓缸進(jìn)導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。如果活塞桿高速的運(yùn)動(dòng)，應(yīng)選用內(nèi)徑大的進(jìn)導(dǎo)管。通常為了得到緩慢的平穩(wěn)的活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或油液阻尼裝置的液壓缸。（2）作用力的大小活塞桿的的推力或拉力應(yīng)根據(jù)外部需要的作用力的大小來(lái)確定。按理論平衡條件所需之力再乘安全系數(shù)n（取n＝1.5－2）。液壓缸容積選擇過(guò)大，不僅使家具龐大，成本高，同時(shí)也浪費(fèi)壓縮空氣。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減少液壓缸的尺寸，液壓缸的作用力和容積。（3）活塞的行程長(zhǎng)度10-20mm的余量。夾具的夾緊機(jī)構(gòu)最好做成可調(diào)節(jié)的。（4）安裝形式除工件作周期性轉(zhuǎn)動(dòng)或連續(xù)的旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用回轉(zhuǎn)液壓缸外，在其他場(chǎng)合，一般選用固定式液壓缸。當(dāng)活塞桿除作直線運(yùn)動(dòng)外又要作較大的圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用軸銷(xiāo)式液壓缸。并根據(jù)安裝位置來(lái)決定固定形式（耳座式、法蘭式）。二、液壓缸主要尺寸的確定1.缸筒內(nèi)徑D液壓缸的缸筒內(nèi)徑D是根據(jù)負(fù)載大小和選定的工作壓力，或運(yùn)動(dòng)速度和輸入流量，經(jīng)有關(guān)計(jì)算之后，再?gòu)臉?biāo)準(zhǔn)中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值而得出的。2.活塞桿直徑d液壓缸的活塞桿直徑d按工作時(shí)的受力情況來(lái)決定。3．設(shè)計(jì)壓力p液壓件的額定壓力是指在指定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下液壓件能長(zhǎng)期正常工作的壓力又稱(chēng)工作壓力。液壓件的工作壓力是指在系統(tǒng)中所承受的壓力，若負(fù)載變化工作壓力的大小也隨之變化。元件的試驗(yàn)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)額定壓力，缸的設(shè)計(jì)壓力的數(shù)值等于額定壓力。若系統(tǒng)的額定壓力已確定，則取系統(tǒng)壓力為設(shè)計(jì)壓力；若系統(tǒng)的額定壓力尚未確定，可參照或類(lèi)比相同的主機(jī)選定缸的設(shè)計(jì)壓力。4.缸筒剛度l液壓缸的缸筒長(zhǎng)度l由最大工作行程決定，一般最好不超過(guò)其內(nèi)徑的20倍。三、液壓缸使用注意問(wèn)題：1）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大載荷，或在受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。2）考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題。缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需要相應(yīng)的措施，但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問(wèn)題。3）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。液壓缸只能一端定位。4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，加工、裝配和維修方便。4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1傳動(dòng)方案確定4.1.1概述在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，傳動(dòng)是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)[5]。工作機(jī)一般都要靠原動(dòng)機(jī)供給一定形式的能量（絕大多數(shù)是機(jī)械能）才能工作。但是，把原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)直接聯(lián)系起來(lái)的情況是很少的，往往在兩者之間加入傳遞動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)情況的傳動(dòng)裝置。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的組成：由若干種不同機(jī)構(gòu)組合而成，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械工藝過(guò)程所需運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。其作用：1.實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)：變速、轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式和使執(zhí)行構(gòu)件協(xié)調(diào)配合工作等運(yùn)動(dòng)要求2.傳遞動(dòng)力：把原動(dòng)機(jī)輸出的功率或轉(zhuǎn)矩傳遞到執(zhí)行構(gòu)件上去，以克服生產(chǎn)阻力。3.運(yùn)動(dòng)操縱與控制：指現(xiàn)代機(jī)械將光、機(jī)、電、液有機(jī)結(jié)合，借助于微機(jī)控制，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械所需的完整的工作過(guò)程。4.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定和步驟設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬定1.擬定機(jī)械傳動(dòng)方案的一般原則1)在無(wú)嚴(yán)格速比要求時(shí)，各分支選用獨(dú)立原動(dòng)機(jī)，這樣可以盡可能縮短運(yùn)動(dòng)鏈，以便降低重量和制造成本、提高效率、減少累計(jì)誤差。2）優(yōu)先選用基本機(jī)構(gòu)，因?yàn)榛緳C(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)方便、技術(shù)成熟。在不滿(mǎn)足要求時(shí)，才考慮變異或組合。3）應(yīng)使機(jī)械有較高的機(jī)械效率4）合理安排不同類(lèi)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的順序轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)（如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等）通常安排運(yùn)動(dòng)鏈的末端，與執(zhí)行機(jī)構(gòu)靠近。而帶傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)一般應(yīng)安排轉(zhuǎn)速較高的運(yùn)動(dòng)鏈的起始端，以減小傳動(dòng)的扭矩，并減小外形尺寸。5）合理分配傳動(dòng)比：（1）每一級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在合理范圍內(nèi)選取；表4.1常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理取值范圍傳動(dòng)機(jī)構(gòu)種類(lèi)平帶V帶摩擦輪齒輪蝸桿鏈圓周速度/(m/s)5~255~3015~2515~12015~3515~40減速比≤5≤8~15≤7~10≤4~8≤80≤6~10最大功率/kw2000750~1200150~250500005503750（2）減速傳動(dòng)時(shí)，按前小后大的原則分配，有利于減小尺寸；6）保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)：為防止倒轉(zhuǎn)可采用自鎖裝置或制動(dòng)器，防止過(guò)載損壞可采用摩擦傳動(dòng)或安全聯(lián)軸器。2.擬定機(jī)械傳動(dòng)方案的方法1)功能分解組合法2)模仿改造法3.機(jī)械傳動(dòng)方案的評(píng)價(jià)1）評(píng)價(jià)指標(biāo)（1）機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量，包括精確性、穩(wěn)定性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性；（2）機(jī)械工作性能，包括運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、傳力性能、承載能力等；（3）機(jī)械的動(dòng)力性能：包括沖擊、振動(dòng)、噪聲、耐磨性能等；（4）機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性：包括設(shè)計(jì)工作量大小、制造成本、維修難易、能耗等（5）機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性：包括復(fù)雜程度、尺寸及重量大小等。2）評(píng)價(jià)方法記分法二、傳動(dòng)系統(tǒng)步驟的設(shè)計(jì)擬定機(jī)械的工作原理：根據(jù)需要制定機(jī)械的總功能，擬定實(shí)現(xiàn)總功能的工作原理和技術(shù)手段，確定機(jī)械所要實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)功能和工藝動(dòng)作，確定各執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合關(guān)系，生產(chǎn)阻力等，確定原動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和功率。機(jī)構(gòu)選型、變異與組合根據(jù)機(jī)械的動(dòng)力與功能要求，合理選擇機(jī)構(gòu)類(lèi)型，擬定機(jī)構(gòu)的組合方案，形成能滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案。繪制機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。4)機(jī)構(gòu)的尺寸綜合根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件和原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以及各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合的要求，確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。5)方案分析根據(jù)機(jī)械的生產(chǎn)阻力或原動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行機(jī)械中力的計(jì)算，作為下一步零件強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。6)方案評(píng)審：通過(guò)對(duì)眾多方案的評(píng)比，選擇最佳方案4.1.3傳動(dòng)的分類(lèi)和傳動(dòng)類(lèi)型的選擇（一）.傳動(dòng)的分類(lèi)根據(jù)工作原理的不同，可將傳動(dòng)分為兩類(lèi)：機(jī)械能不改變?yōu)榱硪环N形式的能的傳動(dòng)—機(jī)械傳動(dòng)（指廣義的機(jī)械傳動(dòng)）；機(jī)械能改變?yōu)殡娔?，或電能改變?yōu)闄C(jī)械能的傳動(dòng)—電傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)又分為摩擦傳動(dòng)、嚙合傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣力傳動(dòng)。電傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣力傳動(dòng)接觸的比較少，要想改動(dòng)對(duì)我們來(lái)說(shuō)更加困難。因此，我們著重從摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)中尋找解決問(wèn)題的方法。摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)的形式很多，又可分為帶傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿及螺旋傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)。（二）傳動(dòng)類(lèi)型的選擇當(dāng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)時(shí)，如傳遞的功率、傳動(dòng)比和工作條件已定，則不同類(lèi)型的傳動(dòng)各有優(yōu)缺點(diǎn)。概括的說(shuō)，選擇傳動(dòng)類(lèi)型時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)確定，其主要指標(biāo)是：效率高，外廓尺寸小，質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)性能良好及符合生產(chǎn)條件（生產(chǎn)的可能性、預(yù)期的生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本）等。（1）功率與效率。各類(lèi)傳動(dòng)所能傳遞的功率取決于其傳動(dòng)原理、承載能力、載荷分布、工作速度、制造精度、機(jī)械效率和發(fā)熱情況等因素。一般來(lái)說(shuō)，嚙合傳動(dòng)功率的能力高于摩擦傳動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)工作時(shí)的發(fā)熱情況較為嚴(yán)重，因而傳遞的功率不宜過(guò)大；摩擦輪傳動(dòng)由于必須具有足夠的預(yù)緊力，故在傳遞同一圓周力時(shí)，其軸所受的壓力要比齒輪傳動(dòng)的大幾倍，因而不宜用于大功率的傳動(dòng)；鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)為了增加傳遞功率的能力，必須增大鏈條和帶的截面積和列數(shù)（根數(shù)），這就要受到載荷不均的限制；齒輪傳動(dòng)在較多的方面優(yōu)于上述各種傳動(dòng)，因而應(yīng)用也最廣。效率是評(píng)定傳遞性能的主要指標(biāo)之一。不斷提高傳動(dòng)的效率，就能減少能量損失，節(jié)約能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。在機(jī)械傳動(dòng)中，功率損失主要是由于軸承摩擦、傳動(dòng)零件間的相對(duì)滑動(dòng)和攪動(dòng)潤(rùn)滑油引起的，同時(shí)其損失的能量絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，如果損失過(guò)大，將會(huì)使工作溫度過(guò)高，潤(rùn)滑油粘度降低，導(dǎo)致各部分零件間磨損加劇。因此，效率低的傳動(dòng)裝置一般不宜用于大功率的傳動(dòng)。還應(yīng)指出，不同的傳動(dòng)形式在傳遞同樣的功率時(shí)，作用在軸上的壓力也不同。這個(gè)力在很大程度上決定著傳動(dòng)的摩擦損失和軸承壽命。摩擦輪傳動(dòng)作用在軸上的壓力最大，帶傳動(dòng)次之，斜齒輪及蝸輪蝸桿傳動(dòng)再次之，鏈傳動(dòng)、直齒和人字齒輪則最小。（2）速度速度是傳動(dòng)的主要運(yùn)動(dòng)特性之一，表示傳動(dòng)方向的參數(shù)是最大圓周速度和最大轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)速度的提高在不同傳動(dòng)類(lèi)型中要受到不同因素的限制。例如動(dòng)力載荷、傳動(dòng)的熱平衡條件、離心力及振動(dòng)穩(wěn)定性等。（3）外廓尺寸、質(zhì)量和成本傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量與功率和速度的大小密切相關(guān)，也與傳動(dòng)零件材料的機(jī)械性能有關(guān)。但當(dāng)這些條件一定時(shí)，傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和質(zhì)量基本上取決于傳動(dòng)的形式。在大傳動(dòng)比的多級(jí)傳動(dòng)中，傳動(dòng)比的分配對(duì)外廓尺寸起著很大的影響。因此，合理分配傳動(dòng)比十分關(guān)鍵。在同樣功率和傳動(dòng)比的條件下，各類(lèi)傳動(dòng)裝置外廓尺寸的差異是很大的。有關(guān)資料表明，在傳動(dòng)比不大的情況下，蝸桿傳動(dòng)的質(zhì)量和外廓尺寸最小。當(dāng)傳動(dòng)比很大時(shí)，雖然蝸桿傳動(dòng)便于實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，但由于蝸輪的增大和軸承尺寸的增大，其外廓尺寸也隨之增大。顯然，這時(shí)采用齒輪傳動(dòng)較為合適。另外，成本也是選擇傳動(dòng)類(lèi)型時(shí)的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[7]。4.1.4脫分箱機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的三種設(shè)計(jì)方案1.方案假設(shè)根據(jù)以上對(duì)選擇傳動(dòng)類(lèi)型的敘述，以及脫分箱機(jī)傳動(dòng)的實(shí)際情況，我設(shè)想了三種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案：方案1：利用電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器帶動(dòng)齒輪在齒條上傳動(dòng)，并通過(guò)感應(yīng)開(kāi)關(guān)控制傳動(dòng)速度來(lái)達(dá)到小車(chē)及砂箱在導(dǎo)軌上水平運(yùn)動(dòng)的目的；方案2：利用液壓傳動(dòng)，在小車(chē)中部設(shè)置一個(gè)液壓缸，通過(guò)液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到小車(chē)及砂箱在導(dǎo)軌上水平運(yùn)動(dòng)的目的；方案3：利用電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪通過(guò)滾子鏈進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)感應(yīng)開(kāi)關(guān)控制傳動(dòng)速度來(lái)達(dá)到小車(chē)及砂箱在導(dǎo)軌上水平運(yùn)動(dòng)的目的。經(jīng)過(guò)分析，我應(yīng)用了第1種方案，因?yàn)閷?duì)于第三種方案——鏈傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，與前面的兩個(gè)方案比較存在著下列缺點(diǎn)：（1）運(yùn)動(dòng)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比：i=w/w=R2cosγ/R1cosβ(4.1)w—主動(dòng)鏈輪等角速度w—從動(dòng)鏈輪角速度R—主動(dòng)鏈輪半徑R—從動(dòng)鏈輪半徑γ—從動(dòng)輪上鉸鏈的線速度方向與水平方向的夾角β—主動(dòng)輪上鉸鏈的線速度方向與水平方向的夾角由上式可知，隨γ角和β角的不斷變化，鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比也是不斷變化的，當(dāng)主動(dòng)鏈輪以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)鏈輪的角速度將周期性的變化；（2）由于鏈傳動(dòng)在工作過(guò)程中，鏈速和從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速都是變化的，因而會(huì)引起變化的慣性力及相應(yīng)的動(dòng)載荷。鏈輪的轉(zhuǎn)速越高，節(jié)距越大，齒數(shù)越少，則慣性力就越大，相應(yīng)的動(dòng)載荷也就越大。同時(shí)，鏈條在垂直方向也在做變速運(yùn)動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)載荷。（3）工作是有噪聲，磨損后嗨易發(fā)生跳齒現(xiàn)象，不宜用在載荷變化很大，高速和急速反向的傳動(dòng)中。而齒輪齒條從動(dòng)的主要特點(diǎn)是：效率高，在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪的傳動(dòng)效率為最高；結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣的條件下，齒輪傳動(dòng)所需要的空間尺寸一般較??；工作可靠，壽命長(zhǎng)；傳動(dòng)比穩(wěn)定，傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。然而我又覺(jué)得相對(duì)于液壓傳動(dòng)的方案來(lái)說(shuō)，它也存在著不足之處：齒輪齒條傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合，同時(shí)機(jī)構(gòu)要比液壓缸要復(fù)雜的多，其運(yùn)行也不如液壓傳動(dòng)平穩(wěn)。由此知第2種方案最為合適[8]。4.2電動(dòng)機(jī)、減速器的選擇4.2.1減速器的類(lèi)型減速器是原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式的傳動(dòng)裝置。用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿(mǎn)足各種工作機(jī)械的需要。在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間用來(lái)提高轉(zhuǎn)速的獨(dú)立的閉式的傳動(dòng)裝置稱(chēng)為增速器。減速器的種類(lèi)很多，按照傳動(dòng)形式不同可分為齒輪、蝸桿和行星減速器；根據(jù)齒輪形狀不同，可分為圓柱、圓錐和圓錐—圓柱減速器；根據(jù)傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速器；根據(jù)傳統(tǒng)的布置形式又可分為展開(kāi)式、同軸式和分流式減速器[9]。根據(jù)本設(shè)計(jì)的工作條件和具體要求，又二級(jí)圓柱齒輪分流式減速器適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜，齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱(chēng)布置，載荷沿齒寬分布均勻，軸承受載均勻，且適用于變載荷的場(chǎng)合，故選之，其傳動(dòng)比。4.2.2電動(dòng)機(jī)的選擇1.類(lèi)型的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型住喲根據(jù)工作機(jī)械餓工作載荷特性，有無(wú)沖擊、過(guò)載情況，調(diào)速范圍，啟動(dòng)制動(dòng)的頻繁程度以及電網(wǎng)供電狀況等。由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，因此當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)能滿(mǎn)足工作機(jī)械要求時(shí)，一般不采用直流電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)一般采用三相交流電源如無(wú)特殊要求均應(yīng)采用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中，以三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，常用的是Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)及正、反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的過(guò)載能力，應(yīng)選用籠型轉(zhuǎn)子或繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式，可根據(jù)防護(hù)要求選擇。2.選擇電動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的功率由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，發(fā)熱大而過(guò)早損壞；功率過(guò)大則成本增加，并且由于功率和功率因數(shù)而造成浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的功率主要由運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過(guò)額定值，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)過(guò)熱，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要的功率Pd按下式計(jì)算[12]：Pd=Pw/η(km)(4.2)式中,Pd為工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率，kw；Pw表為工作機(jī)需要的輸入功率，km；η為電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。工作機(jī)所需工作效率Pw應(yīng)有機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得：Pw=Tnw/(9550ηw)(km)(4.3)或Pw=FV/(1000ηw)(km)(4.4)式中，F(xiàn)為工作機(jī)的生產(chǎn)阻力，N；V為工作機(jī)的線速度，m/s；T為工作機(jī)的阻力鉅，N·M；nw—工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；ηw—工作機(jī)的效率。總效率η為：η=ηηη…ηn（4.5）式中η、η、η、ηn分別為傳動(dòng)裝置中每一傳動(dòng)副（齒輪、蝸桿、帶或鏈）、每對(duì)軸承，每個(gè)聯(lián)軸器的效率。本設(shè)計(jì)中，工作機(jī)的功率率Pw選用Pw=15(kw)；總效率為：η=ηηηηη(4.6)=0.95×0.99×0.99×0.99×0.99=0.91其中，η—開(kāi)式圓柱齒輪—齒條的傳動(dòng)效率；η、η、η—減速器中滾動(dòng)軸承的效率；η—電動(dòng)機(jī)和減速器間聯(lián)軸器的效率。由此可得電動(dòng)機(jī)的功率Pd=Pw/η=15/0.91=16.5(kw)3.選擇電動(dòng)機(jī)同一功率的電動(dòng)機(jī)通常有幾種轉(zhuǎn)速可供選用，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，磁極越少，價(jià)格也越低；但傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要增大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)增多，尺寸及重量增大，從而使成本增加。低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反。因此，應(yīng)全面分析比較其利弊來(lái)選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。對(duì)于Y系列電動(dòng)機(jī)，通常選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min和1000r/min的電動(dòng)機(jī)，如無(wú)特殊需要，不選用同步轉(zhuǎn)速低于750r/min的電動(dòng)機(jī)。經(jīng)以上分析并綜合有關(guān)部門(mén)資料，根據(jù)設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境及其它條件，可選用防滴式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)Y200L1-6型：額定功率18.5kw，滿(mǎn)載時(shí)轉(zhuǎn)速970r/min，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩為1.8N·M，最大轉(zhuǎn)矩/滿(mǎn)載轉(zhuǎn)矩為2.0N·M，質(zhì)量為220kg?？上蛏a(chǎn)同類(lèi)型號(hào)電動(dòng)機(jī)的廠家直接購(gòu)買(mǎi)[14]。4.2.3選購(gòu)減速器因?yàn)橐呀?jīng)確定減速器選用二級(jí)圓柱齒輪分流式減速器，且選定了電動(dòng)機(jī)其傳動(dòng)比，電動(dòng)機(jī)軸輸入功率16.5kw。由這些條件，可以直接選購(gòu)合適的減速器。4.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1.齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，拖車(chē)?yán)谬X輪齒條傳動(dòng)在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，因此齒輪選用直齒圓柱齒輪。2）雖然拖車(chē)在導(dǎo)軌上依靠輪子滾動(dòng)來(lái)運(yùn)動(dòng)，所受的滾動(dòng)摩擦系數(shù)不大，但拖車(chē)和砂箱的質(zhì)量較大，因此齒輪齒條的傳動(dòng)仍然需要較大的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)，又工作速度較低，周?chē)h(huán)境中粉塵含量高，因此選用齒輪材料選擇進(jìn)行過(guò)調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，齒面硬度為達(dá)到250HBS。3）選取精度等級(jí)。初選7級(jí)精度（GB10098—88）。4）選擇齒輪的齒數(shù)。Z=362.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即（4.7）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)：2）計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩因?yàn)辇X輪需傳遞的功率P=15kw，其軸轉(zhuǎn)速經(jīng)電機(jī)帶動(dòng)經(jīng)減速器減速后變?yōu)?0r/m。(4.8)3）選取齒寬系數(shù)=0.7（因齒輪作懸臂處理）；4）查得材料的彈性影響系數(shù)Z=188.0MPa1/2；5）按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=650MPa。6）由式N=60nljLh計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60×90×1×（2×8×120×20）＝2.0736×10(4.9)7）由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù)K=1.458）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式得(4.10)（2）計(jì)算1）試計(jì)算齒輪分度圓直徑，代入的值(4.11)=2.32（1.3×1.59×1.÷0.7×（188.0÷942））=113.67(mm)2）計(jì)算圓周速度vv=πdtN/(60×1000)=π×113.67×90÷(60×1000)（4.12）=0.536(mm/s)3）計(jì)算齒寬bb==0.7×113.67＝79.57（mm）（4.13）4）計(jì)算齒寬與齒高之比b/h模數(shù)mt=d1t/z=113.67÷36＝3.16（mm）（4.14）齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25×3.16=7.11（mm）（4.15）b/h=79.57÷7.11=11.2（4.16）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.536mm/s，7級(jí)精度，由高等教育出版社出版的機(jī)械設(shè)計(jì)第八版課本中表10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)kv=1.03；直齒輪，假設(shè)，查表得；由表10-2查得使用系數(shù)=1；由表10-4查得；由圖10-13查得（由b/h=11.2，=1.20查?。┕瘦d荷系數(shù)=1×1.03×1.1×1.20＝1.36（4.17）6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑得=113.67×(1.36÷1.3)=1114.45(mm)（4.18）7）計(jì)算模數(shù)=114.5÷36=3.17(mm)3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-5)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為(4.19)1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）由圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；（2）由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式得：=480×1÷1.4=342.86（4.20）（4）計(jì)算載荷系數(shù)K=1×1.03×1.1×1.20＝1.36（4.21）（5）查取齒形系數(shù)由表10-5可查得（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得（7）計(jì)算齒輪的=2.44×1.654÷342.86＝0.0118（4.22）2）設(shè)計(jì)計(jì)算（4.23）=3.83對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面列出疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m小于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度所得的模數(shù)3.83，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=4，按接觸強(qiáng)度所得的分度圓直徑，由，取。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪齒條傳動(dòng),既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度,又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并做到了結(jié)構(gòu)緊湊,避免浪費(fèi)。4.幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算分度圓直徑（4.24）2）計(jì)算齒輪寬度（4.25）圓整取B=82(mm).e）驗(yàn)算（4.26），合適4.3.2.齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算因此與齒輪相嚙合的齒條選用直齒，7級(jí)精度，齒條材料為經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，齒面硬度為250HBS。齒條速度在最大時(shí)，由公式（4.27）得（4.28）計(jì)算（4.29）式中v—齒條速度（mm/s）N—齒輪轉(zhuǎn)速（rpm）標(biāo)準(zhǔn)齒條的幾何尺寸如下：取模數(shù)為4mm；壓力角；齒頂高（4.30）齒根高（4.31）齒全高（4.32）本傳動(dòng)采用3根長(zhǎng)度為1米的齒條來(lái)完成拖車(chē)和砂箱的水平運(yùn)動(dòng)過(guò)程。因?yàn)辇X條和齒輪屬于嚙合傳動(dòng)，所以也可以取齒條的齒寬b=82(mm)。為了保證齒輪齒條傳動(dòng)的平穩(wěn)性和可靠性，經(jīng)驗(yàn)可得齒條分度圓到齒條底部的距離為80mm。5總體協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)總體協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)就是完成其它輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[10],然后在協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)之間的連接關(guān)系,特別市機(jī)械手和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的連接關(guān)系,從而使整個(gè)系統(tǒng)更加的合理與協(xié)調(diào)。5.1機(jī)架的設(shè)計(jì)本機(jī)機(jī)架采用相似捅分機(jī)機(jī)架，其橫梁尺寸如下：總長(zhǎng)：5540mm總寬：1600mm單梁寬：240mm厚度：300mm兩者承重對(duì)比表5-1：表5-1脫分箱機(jī)械手與捅箱機(jī)械手承重對(duì)比脫分箱機(jī)械手捅箱機(jī)械手拖車(chē)（kg）11001100機(jī)械手（kg）10001100砂箱（kg）14001200總重（kg35003600由上表可知，脫分箱機(jī)械手與捅箱機(jī)械手對(duì)橫梁重力作用很相似。因此，脫分箱機(jī)械手的機(jī)架可以采用捅箱機(jī)械手的機(jī)架[15]。橫梁尺寸如上，立柱如圖5-1。脫分箱機(jī)械手立柱圖5-1脫分箱機(jī)械手立柱圖5-1脫分箱機(jī)械手立柱5.2銷(xiāo)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在以往的開(kāi)銷(xiāo)機(jī)構(gòu)中，有的采用液壓，有的采用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)本生產(chǎn)線，其本身既有液壓系統(tǒng)也有氣動(dòng)系統(tǒng)。但由于開(kāi)銷(xiāo)時(shí)需用力并不大，且要求動(dòng)作快，因此，選用氣動(dòng)系統(tǒng)[16]。原機(jī)構(gòu)不足之處，待機(jī)狀態(tài)下工作桿長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)。工作行程為。最長(zhǎng)狀態(tài)下為：=550+280=830(mm)。這對(duì)桿的剛度要求較高。為此，為機(jī)構(gòu)加一支架。使其下移，減小，從而減小。支架如圖5-2。圖5-2機(jī)械手支架濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)論文 第三章脫分箱機(jī)械手設(shè)計(jì)5結(jié)論(1)本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了鑄造生產(chǎn)線上脫箱分箱操作的自動(dòng)化，并且此機(jī)械手結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制作成本也比較低廉，與此同時(shí)它大大提高了鑄造的生產(chǎn)率，改善了人工砂箱鑄造的許多不足之處。（2）本設(shè)計(jì)中也存在著一些問(wèn)題，比如運(yùn)用液壓缸控制機(jī)械手的升降，雖然利用液壓控制有許多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在不少問(wèn)題，包括液壓油的泄露問(wèn)題，環(huán)境污染等。還有就是感覺(jué)此機(jī)械手靈活程度不夠，可以多設(shè)置幾個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)更多的操作，包括澆注等等。（3）現(xiàn)在有很多氣動(dòng)式取料機(jī)械手，是否這里的某些液壓機(jī)構(gòu)以及齒輪齒條機(jī)構(gòu)用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)代替，這樣可以降低成本，減少污染和噪聲，并且氣動(dòng)機(jī)構(gòu)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。參考文獻(xiàn)[1]劉靜華，江文琳，付振國(guó).鑄造技術(shù)[M].遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1986:480-486.[2]徐旭東，周菊琪.機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1995:168-205.[3]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社,1987:355-890.[4]謝家瀛．液壓缸手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社,1994:310-412.[5]孫魯安，閡先雄．化學(xué)建材[M]．化學(xué)工業(yè)出版社,2002:260-380.[6]劉新亞．實(shí)用機(jī)械加工工藝[M]．國(guó)防工業(yè)出版社,1999:120-135.[7]濮良玉，紀(jì)明剛．機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M]．高等教育出版社,1994:184-268.[8]陳辛盆，何翔．一種雙腕作業(yè)簡(jiǎn)易機(jī)械手的研究[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2000年10月刊:45-55.[9]東北工學(xué)院．機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M]．冶金工業(yè)出版社,1986:360-378.[10]盧雄輝，易建強(qiáng)，趙冬斌，李新春．移動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與協(xié)調(diào)控制綜述[J]．中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所,2002年12月:16-24.[11]劉靜華，江文琳．工程圖學(xué)及計(jì)算機(jī)繪圖[M]．機(jī)械工業(yè)出版社,2003:15-36.[12]彭勇剛,韋?。貜?fù)控制在機(jī)械手位置伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．機(jī)床與液壓,2006年第10期:36-45.[13]朱錚濤，陳其勇，李揚(yáng)．利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動(dòng)控制[J]．MD制造業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù),2006年第10期:34-39.[14]JaspreetDhupia，BartoszPowalka，ReuvenKatz，A.GalipUlsoy.Dynamicsofthearch-typereconfigurablemachinetool[J]．InternationalJournalofMachineTools&Manufacture47(2007):326–334．[15]JosefAdolfsson，AmosNg,PetterOlofsg_ard,PhilipMoore,JunshengPu,Chi-BiuWong.Designandsimulationofcomponent-basedmanufacturingmachinesystems[J].J.Adolfssonetal,Mechatronics12(2002):1239–1258．[16]M.Kovacic,M.Brezocnik,I.Pahole．ASimpleMethodofContorlofFlexibleMulti-linkManipulator[J]．RoboticsLaboratoryChineseAcademyofScience,2000:36-49．基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專(zhuān)用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)\t"_blan