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精密机械课程设计说明书二自由度机械手 学院 光电学院 班级 测控1302 小组组长 耿华婧 2013010413 小组成员 李庆龄2013010415 马 文 2013010418 孙亚培 2013010420 指导老师 闫光 课设日期 2016.1 前言 机械手工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科，它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的必威体育精装版，机械手的研究、制造和应用水平，是一种机体独立，动作自由度较多，自动化程度高的自动操作机械。机械手的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。从力学的角度分析，物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件，传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2～4个自由度，而通用机械手则多数为3～6个自由度（这里所说的自由度数目，均不包括手指的抓取动作）。我们小组选择设计一个二自由度机械手，通过齿轮和齿条的传动，以及电机旋转的带动作用，实现上下移动和绕轴旋转这两个自由度。具体设计情况见后文。目录一、设计任务及小组分配41.课程设计目的42.主要任务6二、结构设计说明71.初始方案草图72.存在问题及解决方案8三、主要参数计算过程及结果101.各部分材料选择说明102.底座外形尺寸及质量初步估计113.齿轮和直齿条的相关计算124.电机的选择145.联轴器的相关计算166.电机处四个螺栓的计算177.板材右侧及左侧配重的计算17四、其它技术说明18五、改进设想18六、设计小结19一、设计任务及小组分配1.课程设计目的 “精密机械设计基础”课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要 的意义。学生在这个环节中不仅是完成一项指定任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。学生在课程设计中应该定位为设计者。设计者要进行方案筛选论证，要考虑装配关系，考虑结构工艺性，考虑选材。整个设计采用Solidworks完成，从3D建模到2D图纸。我们要求每人拿出至少一张可用于加工的图纸。这样的图纸，仅仅图形表达正确是远远不够的。图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和形位公差，要正确选择材料，要有技术要求。总之，通过课程设计要使学生知道，设计过程包括那些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子。其目的是：具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计的一般设计方法和步骤培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础； （2）掌握正确的设计思想。通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械产品设计，一般其主要过程为：接受）设计任务－（拟定）设计方案－设计计算－绘制装配图－绘制零件图设计过程中需注意以下内容：1）满足使用要求（功能、可靠性及精度要求）2）注意工艺性（结构合理、简单，经济性，外观要求3）熟悉有关规范、标准、手册设计中涉及到的零件材料、结构等，均需按照有关标准选零件的尺寸、公差等亦应符合相关标准；制图也要符合一定的规范。因此在课程设计过程中要求同学学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。2.主要任务在分析功能要求及参考图的基础上：进行方案设计与计算，并绘制方案草图和正式图。包括示平移、升降、抓取等机构的设计、计算及其相互连接，零位设计及其误差估计；典型零件的设计计算，并绘制零件图；编写说明书。总体装配模型如图所示：二、结构设计说明1.初始方案草图简要说明：选用一个有一定高度小桌作为整体的底座，桌面上放一个低速旋转的电机，齿轮套在电机的轴上，电机转动带动齿轮转动。齿轮再带动直齿条的上下移动，从而实现沿上下方向移动的一个自由度。为了对直齿条起固定作用，我们制作一个箱体，并在箱体上开槽固定。直齿条上端和一块板A相固定，直齿条的上下移动带动板A的上下移动。板A上连接一根轴，该轴一端与电机轴用联轴器连接，另一端连接机械手。电机转动带动轴和机械手的转动，从而实现另一个自由度——旋转。整个结构的材料使用Q235钢。2.存在问题及解决方案电机的转速偏高，可能会在传动过程中由于转速太快导致整个装配结构不稳定，直齿条会飞出。我们的解决方案是加一个减速机构，减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮-蜗杆减速器、轴装式减速器、组装式减速器、轴装式减速器、联体式减速器。 我们选择一级圆柱齿轮减速器，即在原来的齿轮和齿条之间再加一个齿数为原齿轮二倍的大齿轮，使传动比为2，从而实现减速。装配的大部分零件位于偏右的位置，可能会由于重心不在中间使得整个装配体向右倾斜。我们的解决方案是在底座的左侧加一块与右侧质量相同的配重块。配重块是用于增加自身重量来保持平衡的重物。直齿条和板A的