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三 运动机构设计
3.1原动机的选择
电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。
电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。 工作机所需工作功率Pw，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：
Pw?TnKw 9550 其中：T——工作机的阻力矩，N?mm ； n——工作机的转速， r/min；
传动装置的总效率?0组成传动装置的各部分运动副效率之积，即?0??1??2??3??n 其中：?1 ?2 ?3分别为皮带、齿轮的传动效率
按推荐的传动比合理范围，取一级传动i=2，二级圆柱直齿轮的传动比i=10-30,总的传动范围为20-60.
经过上网查阅资料，决定选用ZGY20-1.1/4型号电动机（ 转速: 1450r/min 功率:1.1kw）
3.2 传动机构的设计
经过小组讨论与分析，我们决定采用皮带传动和齿轮传动。皮带传动有以下几个优点： 1)可用于两轴中心距离较大的传动。
2)皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小。 3)当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。 4)结构简单、维护方便。
5)由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 6)外廓尺寸大，传动效率低，皮带寿命短。 所以我们决定用皮带传动进行第一级的传动。接下来我们采用圆柱直齿齿轮传动。齿轮传动是应用最多的一种传动形式，它有如下特点： 1)能保证传动比稳定不变。 2)能传递很大的动力。
3)结构紧凑、效率高。
4)制造和安装的精度要求较高。
5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重
通过齿轮传动的多级减速可以达到我们所需要的转速。经过讨论，我们选取标准直齿圆柱齿轮标准传动，压力角取ɑ=20°,模数取m=3,齿顶高系数hɑ*=1,顶隙系数c*= 0.25。因此我们通过皮带传动与齿轮传动的结合达到我们的设计要求。
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3.3上下运动的设计
方案一 圆柱凸轮机构+连杆机构 利用圆柱凸轮实现从动件的停歇和上下运动，再通过连杆，实现手臂的上下摆动
优点：圆筒凸轮结构简单、紧凑，所能承受的力也比盘形凸轮要大 缺点：圆柱凸轮较难设计
方案二 滚子从动件盘型凸轮机构+滑块机构 利用凸轮实现从动件的停歇和上下运动，再通过滑块，实现手臂的上下摆动
滚子从动件盘型凸轮机构+滑块机构
优点：1.凸轮计算简便；2.凸轮结构简单，容易生产 缺点：凸轮和从动件之间有冲击，磨损严重
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经过比较与分析，方案一的圆柱凸轮设计困难，方案二的盘型凸轮设计简便，便于计算分析。 由于该机器手最大的抓重为2kg，重量较小，因此盘型凸轮所承受的力也不会太大，磨损不会 过于严重，综上所述，盘型凸轮完全符合设计要求。经过综合考虑，我们选择方案二最佳。
3.4 左右运动的设计
方案一 不完全齿轮＋连杆机构 利用不完全齿轮控制停歇时间，再通过曲柄遥杆机构实现机械手手臂水平回转120°
不完全齿轮＋连杆机构
优点：1.结构简单，容易加工； 2.连杆机构和齿轮计算简便 缺点：1.四连杆机构有急回特性 2.不完全齿轮有冲击
方案二 不完全齿轮 + 曲柄滑块 + 齿轮齿条机构 齿轮与齿条组成对心式曲柄滑块机构，通过齿轮的转动带动齿条左右移动，从而带动转台齿轮左右移动，使得机械手臂转动120度
不完全齿轮 + 曲柄滑块 + 齿轮齿条机构
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优点：1.不存在急回特性，避免了急回所带来的损坏
2.曲柄滑块机构和齿轮计算简便
缺点：不完全齿轮有冲击
两种方案都是通过不完全齿轮控停歇时间，当机械手臂在上下摆动的时候，使得转台齿轮停止转动。由于机器手的回转角度较大，连杆机构难以满足要求，同时连杆机构具有急回特性，对机构具有损坏。综上所述，选择方案二为最佳。
四 运动方案总述
4.1 运动方案拟定
首先，由电动机提供动力源，通过大小皮带轮的转动，先进行第一轮减速，然后通过定轴轮系继续减速，再通过锥齿轮换向，使得原路分支成两路，为上下摆动与水平回转提供动力。使凸轮转动，从而完成手臂的上下15度的摆动；另一路通过锥齿轮继续传动给不完全齿轮，通过曲柄滑块机构，齿轮齿条的配合以及连在转台上的轴，使的手臂来回转动120度。机构的空间自由度为2，需要两个动力输入，由锥齿轮完成。
4.2 传动机构运动分析
根据运动循环图我们设计电动机经过传动后转速为30r/min,据此我们设计如下减速机构
减速机构简图
1. 皮带轮机构
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皮带轮1直径为144mm，皮带轮2直径为290mm. 2.轮系机构
经过讨论，我们选取模数为3的标准齿轮 m=3 α=20 ha*=1 c*=0.25,材料：45 名称 符号 公式 1，3，5 齿数 分度圆直径 基圆直径 齿顶高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿距 齿厚 槽宽 顶隙 基圆齿距 法向齿距 2.锥齿轮机构
z d db ha da df p s e c pb pn d=mz hb=dcosα ha=ha*m da=d+2ha df=d-2hf P=πm s=p/2 e=p/2 c=c*m pb=pcosα pn=pcosα 20 60 56.38 3 66 52.5 9.42 4.71 4.71 0.75 8.85 8.85 2 80 240 225.53 3 246 232.5 9.42 4.71 4.71 0.75 8.85 8.85 4 60 180 169.14 3 186 172.5 9.42 4.71 4.71 0.75 8.85 8.85 6 40 120 112.76 3 126 112.5 9.42 4.71 4.71 0.75 8.85 8.85
Z=48,m=3 材料45 ha=3 hf=3.75 分度圆锥角 δ=arccotz2/z1=45° 分度圆直径 d=144
齿顶圆直径 da=d+2hacos=148.24 齿根圆直径 df=d-2hfcos=138.70 锥距 R=101.82
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课程设计—热镦挤送料机械手
