期间做功
W?m1gh2?m2gh2?11.9J ..................................................
.......................（4.16） 蜗轮轴输出功率
P1?W11.9J??11.9?10?3kW .............................................t1s......（4.17） 涡轮轴转矩
T1?9.55P11.91?9.55??7.576N?m ........................................n15.........（4.18） 电机轴输出转矩
TL?T27.576??0.201N?m ............................................i?50?0.753.....（4.19） 电机轴输出功率
PL?TLn00.201?750??15.78w ............................................9.559.55....（4.20） 步距角取
???i?0.018??50?0.9?。 ...................................................................（4.21） 静力矩
Tsmax?(2~3)TL?(2~3)?0.201?(0.402~0.603)N?m ..........................
..（4.22）
选用永磁感应子式步进电机57BYG450C
4.4 手腕部分出图及主要零部件出图
图4.2 手腕三维图
图4.3 手腕法兰 图4.4 蜗杆 图4.5 蜗轮 图4.6 蜗轮轴
图4.7 轴端法兰 图4.8 蜗轮蜗杆箱体 图4.9 蜗轮蜗杆箱盖 图4.10 蜗轮轴承盖 图4.11 蜗轮轴承盖开口 图4.12 嵌入式轴承盖 图4.13 嵌入式轴承盖开口
4.5本章小结
本章对机械手手腕的类型及回转装置进行了设计。先对蜗轮蜗杆结构进行设计分析计算设计，对电机进行了选型。然后用Pro/e画出三维图,用AutoCAD画出二维图（二维图见附录）。
。
5 直臂部分的三维设计
臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部应该具备3个自由度才能满足基本要求，既手臂伸缩、左右回转、和升降运动。手臂的各种运动通常用驱动机构和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的静、动载荷，而且自身运动较多。因此，它的结构、工作范围、灵活性等直接影响到机械手的工作性能。
手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工件或工具），并带动它们作空间运动。手臂运动应该包括3个运动：伸缩、回转和升降。本次设计主要讲直臂的升降。
5.1 手臂的结构的选择及其驱动机构
机械手的手臂升降伸缩运动都为直线运动。直线运动的实现一般是气动传动，液压传动以及电动机驱动滚珠丝杠来实现。
我们选用滚珠丝杠结构的手臂，螺母带动丝杠进行升降和平移，采用电机驱动。结构如下图：中间为丝杠，两边为光杆。
运行方式为电机带动锥齿轮，继而带动丝杠螺母，丝杠螺母是固定点，相对的丝杠做上下移动。
5.2 滚珠丝杠设计
（计算部分由小组成员张益完成本人参与讨论和数据修改）
（1）选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠(右旋) 上固定端到螺母间距离(临界长度)
ltop?1056mm
下固定端到螺母间距离(临界长度)ldown?1086mm 设计后丝杠总长lall?1280mm 最大行程 l?1250mm 支承方式为两端固定
定位精度：
?? 由表得，有效行程内目标行程公差eP?47?m，行程变动量Vup?39?m 由表得，任意300mm行程内行程变动量V300p?23?m，2π弧度内行程变动量
V2?p?8?m
丝杠精度为5级，可靠性90%。
（2）计算载荷
手腕手爪部分重量m?15kg
G?mg?15kg?10N/kg?150N（重力加速度取
g?10N/kg） ..........................（5.1）
轴向载荷Fma?150N （3）初算导程：
丝杠螺母转速n?2000r/min，直臂移动速度v?167mm/s
nm?n?2000r/min
初算导程Ph?v/nm?4.99mm，所以取Ph?5mm （4）选工作寿命：Lh?20000h （5）由表得，
'Cam?fwFma(60nmLh)1/3/100fafc?2677.7N， ...............................
..............................（5.2）
式中，查机械手册得，精度系数fa?0.9 查机械手册得，可靠性系数fc?1 查机械手册得，载荷性质系数fw?1.2
查机械手册得，预加载荷系数fe?6.7 所以，Cam?2677.7N
（6）静载计算：由机械手册得，fsFamax?300N，式中
fs?2 ..........................（5.4）
（7）选取滚珠丝杠型号：采用外循环导珠管埋入式CDM 1605-3.5-P5型，。 其中d0?16，d2?13.5，Ph0?5，Ca?11.1kN，Coa?24.6kN 满足承载能力要求。 （8）计算预紧力：FP?1Famax?50N，3Famax?Fam ................................................（5.5） （9）dn值校验
由机械手册得，d0nmax?16?2000?32000?70000，符合要求。 （10）临界转速校核
nc?107fd2/L2c2?2507r/min ...........................................
.........................................（5.6）
式中，查机械手册得，f?21.9 满足转速要求 （11）螺杆强度：
螺杆材料为45钢，调质处理，其许用应力[?p]?60MPa 螺杆当量应力：
?ca?(4F2T14?1502120)?3()?()?3()2?1.13MPa?[?p] ....2323?d20.2d23.14?13.50.2?13.5（5.7）
式中，T1?9.55P1?120N?mm n
机械设计制造及其自动化毕业论文
