四自由度棒料搬运机械手_毕业设计(编辑修改稿)

四自由度棒料搬运机械手_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

twJMga 0 ， (9) 式中： w —— 手臂升降启动或制动过程中角速度的变化量，也就是工作的角速度： )/( i n )/( sr a drww   ； (10) t —— 手臂升降启动或制动的时间：本设计 取为 )( st ； 0J —— 手臂升降时各部件对回转轴线的转动惯量 )( 2kgm ， 其中： 0 S l dJ J J J   (13) 式中： sJ —— 丝杆对其转动轴的转动惯量 )( 2kgm ， 其中： 437 .8 1 0smJ D L (11) 式中： mD —— 丝杆的公称直径由前计算得 ( )mDm L —— 丝杆的长度本设计取为 (m) 代入得： 4327 .8 0 .0 2 5 0 .4 5 1 00 .0 0 1 3 7 ( )sJ kg m    lJ —— 升降电机与丝杆间的联轴器的转动惯量 2s J =(kg )m 查机械设计手册 (软件版 ) 得； dJ —— 步进电机转子的转动惯量 ( )dJ kg m 查机电综合设计指导书表 218 得； 12 代入得： J0=JS+Jl+Jd 2 = 0 .0 0 1 3 7 + 0 .0 0 1 8 + 0 .0 0 0 1 7 6 4 = 0 .0 0 3 3 5 ( )k g m 把以上代入 twJMga 0 得： 3 6 .6 4 90 .0 0 3 3 5 0 .3gaM  (12) ( )Nm 其中： /2mfM GfD ； (13) 式中： G—— 手臂的自重约为 200N f—— 丝杆螺母副与丝杆间的摩擦系数 f= 查机械设计手册 (软件版 ) 得 代入得： /2mfM GfD2 0 0 0 .0 8 0 .0 2 5 / 20 .2 ( )Nm   (14) 得： Mc=Mga+Mf ( )Nm 电机与丝杆直接联接所以 i=1； 所以 0 .6 0 9 ( )ip cM M N m   3 6 .6 4 9 ( / )lpw w rad s 上式中： lpw —— 负载峰值转速（ rad/s），如上计算 ： ( / )lp rad s  ； lpM —— 负载峰值力矩（ Nm ），如上计算： ( )ipM N m 电动机的功率计算式： lp lpm MP   (15) 上式中：  —— 计算系数，其中一般  ，本设计中取： 2 ； —— 丝杆传动装置的效率，一般取  ，本设计中取：  ； 13 代入以上数据得： lp lpm MP   (16) 2 0 .6 0 9 3 6 .6 4 9 / 0 .85 5 .8 0 ( )W   根据负载峰值力矩 Mlp≤最大静转矩，选用步矩角为 3 186。 步进电机 75BF003，其最大静转矩为 ，满足负载峰值力矩 Mlp≤最大静转矩的要求 . 电机参数表 2 Table2 Motor parameter table 电机型号 相数 步距角 /（176。 ） 电压 /V 最大静转矩 /N m(Kgf cm) 最高空载启动频 率 /HZ 运行频率 /HZ 转子转动惯量 105 Kg m2 分配方式 质量 /Kg 75BF003 3 3 30 0． 882（ 9） 1250 16000 1． 568 三相六拍 1． 58 机械手底座回转驱动电动机的选择 机械手机身安装在底座上所以底座作旋转时将手臂与机身一起旋转 机械手底座转速： 设计选取为 10 / minr  即旋转 1800的时间为 3s； 回转转矩： c ga fM M M (17) 式中： cM —— 机械手整体相对底座回转轴的 回转力矩 ； fM —— 机械手整体相对底座回转轴的摩擦阻力矩 ； gaM —— 机械手底座在停止（制动）过程中相对与丝杆的惯性力矩 ； 其中： twJMga 0 ， (18) 式中： w —— 底座旋转在启动或制动过程中角速度的变化量，也就是工作角速度： )/(0 4 i n )/(10 sr a drww   ； t —— 底座旋转启动或制动的时间：本设计中 )( st ；  —— fM 与 gaM 的转化系数：  ，本设计中取  14 0J —— 手臂、机身、转轴对底座旋转轴线的转动惯量 )( 2kgm 由于本机械手是一个不规则，不均匀的回转体 ,所以算得在选用电机时相应把最大静转矩要求提高来选择。 222223322221102331213131mkgrmrmrmJ (19) 式中： 1m —— 手臂无气爪边的质量（ kg），本机械手为 kgm 151 ； 2m —— 手臂有气爪边的质量（ kg），本机械手为 kgm 152  ； 其中： 21 mm 手臂的质量，手臂两边都看作长杆来计算转动惯量； 3m —— 机身的质量（ kg），本机械手为 kgm 203  ； 其中： 3m 的转动惯量看作均匀圆柱体来计算； 321 , rrr —— 与 321 , mmm 相对应的长度（ m）。 把以上数据代入得： )( mNMM gaf   (20) )( mNMMM fgac  (21) 底座电机通过谐波减速器连接转动轴，偕波减速器传动比为 i=100。 所以： )( mNiMM clp  (22) 1 . 0 4 7 1 0 0 1 0 4 . 7 ( / )lp i r a d s     上式中： lpw —— 负载峰值转速（ rad/s），如上计算 ： ( / )lp rad s  ； lpM —— 负载峰值力矩（ )( mN ），如上计算： ( )ipM N m 电动机功率的计算 公式式： 15 lp lpm MP   (23) 37 10W 式中： mP —— 步进电动机的功率（ W） ； lp —— 负载峰值转速（ rad/s），由前计算 ： ( / )lp rad s  ； lpM —— 负载峰值力矩（ )( mN ），由前计算： Mlp=（ )( mN ）；  —— 计算系数，其中一般  ， 本设计中取： 2 ；  —— 底座传动装置的效率，估算为  ，本机械手取为： 。 根据负载峰值力矩 Mlp≤最大静转矩，选用步矩角为 3 186。 的步进电机 90BF003，其最大静转矩为 mN ，满足要求。 电机参数表 3 Table3 Motor parameter table 电机型号 相数 步距角 /（176。 ） 电压 /V 最大静转矩 /N m(Kgf cm) 最高空载启动频 率 /HZ 运行频率 /HZ 转子转动惯量 105 Kg m2 分配方式 质量 /Kg 90BF003 3 3 60 1． 96（ 20） 1500 8000 17． 64 三相六拍 4． 2 5 机械手各气动件的设计计算 气爪夹紧力的计算与气爪的选择 气爪夹紧力要求 由设计任务书的要求气爪连工件的重量为 5K。