平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手設(shè)計(jì)
引 言
平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手是應(yīng)用最廣泛的機(jī)械手類型之一，既可以用于實(shí)際生產(chǎn)，又可以用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究。用于實(shí)際生產(chǎn)，它能夠滿足裝配作業(yè)內(nèi)容改變頻繁的要求；用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，它能夠使人直觀地了解機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成、動(dòng)作原理等，所以開發(fā)設(shè)計(jì)和研究平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手具有最廣泛的實(shí)際意義和應(yīng)用前景。其中比較突出的LM629是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可編程全數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制芯片，它具有32位的位置、速度和加速度寄存器，內(nèi)置PID算法，其參數(shù)可以修改；支持實(shí)時(shí)讀取和設(shè)定速度、加速度以及位置等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，內(nèi)置的梯形圖發(fā)生器能夠自動(dòng)生成速度曲線，平穩(wěn)地加速、減速；支持增量式光電碼盤的4倍頻輸入；芯片的主頻為6MHz和8MHz。
一 機(jī)械手結(jié)構(gòu)
本文設(shè)計(jì)的平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手的實(shí)物照片如圖1所示，其主要包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（分別控制機(jī)械大臂和小臂旋轉(zhuǎn)以及手抓張合）和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)（控制手腕伸縮），圖2為機(jī)械手簡化模型。各關(guān)節(jié)均采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，在機(jī)械大臂和小臂的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上還裝配有增量式光電編碼器，提供半閉環(huán)控制所需的反饋信號(hào)。直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制采用自行開發(fā)的基于LM629和PIC16F877構(gòu)成的多關(guān)節(jié)控制卡，并編制了能滿足運(yùn)動(dòng)控制要求的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的速度、位置以及3關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)控制。由于機(jī)械手3個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的控制系統(tǒng)基本類似，因此在下文中，筆者將以單個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)為例向讀者介紹平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。
圖1機(jī)械手實(shí)物照片
注：1—機(jī)身；2—大臂電機(jī)；3—光電編碼器；4—大臂；5—
小臂電機(jī)6—同步帶；7—光電編碼器；8—小臂；9—手腕升降
電機(jī)；10—手抓電機(jī)；11—手抓。
圖2機(jī)械手簡化模型
二 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1控制系統(tǒng)的工作原理
基于LM629芯片和PIC16F877單片機(jī)構(gòu)成的單個(gè)關(guān)節(jié)直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖3所示。
圖3控制系統(tǒng)原理圖
運(yùn)動(dòng)芯片LM629通過8位數(shù)據(jù)線和6根控制線與單片機(jī)PIC16F877的I/O口相連。單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線向LM629發(fā)送位置或速度命令、設(shè)定PID調(diào)節(jié)參數(shù)，并從LM629中讀取速度、加速度等數(shù)值。LM629輸出的脈寬調(diào)制幅度信號(hào)和方向信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)L298N，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。增量式光電編碼器提供半閉環(huán)控制所需的反饋信號(hào)(A、B、IN),梯形圖發(fā)生器計(jì)算出位置或速度模式下所需控制的運(yùn)動(dòng)軌跡。PIC16F877為LM629提供加速度、速度和目標(biāo)位置量,在每個(gè)采樣周期用這些值來計(jì)算出新的命令和位置給定值,將其作為指令值。由增量式光電編碼器檢測電機(jī)的實(shí)際位置,其輸出信號(hào)經(jīng)過LM629四倍頻后進(jìn)行解碼,形成位置反饋值。指令值與反饋值的差值作為數(shù)字PID校正環(huán)節(jié)的輸入。通過數(shù)字調(diào)節(jié)器PID計(jì)算，LM629輸出脈寬調(diào)制信號(hào)PWMM和方向信號(hào)PWMS用于控制功率芯片L298N,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)到指定的位置。LM629在進(jìn)行位置控制的同時(shí)，還對(duì)速度進(jìn)行控制。LM629在接受到主機(jī)送來的位置信號(hào)后，按梯形圖生成加速、勻速、減速的速度曲線，曲線與坐標(biāo)橫軸所包圍的面積就是指定的位置。PID算法中的比例、積分和微分系數(shù)有時(shí)需要進(jìn)行修改，因此將它們存儲(chǔ)在單片機(jī)的E2PROM中。單片機(jī)和PC機(jī)通過無線發(fā)射和接收模塊進(jìn)行串行通信。
平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手設(shè)計(jì)
班級(jí) 學(xué)號(hào)： 姓名：
指導(dǎo)教師
[摘要] 平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手采用兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)；兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后左右運(yùn)動(dòng)，而移動(dòng)關(guān)節(jié)則實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，其工作空間如工作空間圖，它的縱截面為矩形的回轉(zhuǎn)體，縱截面高為移動(dòng)關(guān)節(jié)的行程長，兩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的大小決定回轉(zhuǎn)體截面的大小、形狀。
關(guān)鍵詞: 機(jī)械手 軸承 汽缸
[Abstract] Selective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints and one move joints , two slew joints control the moving of the front and back left and right . the move joints control the moving of up and down . the work room as work room drawing . the vertical section is a rectangle slew . the high of the vertical section is move joints’ journey ,the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .
Key words: manipulator axletree cylinder
第1章 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)
工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手部分動(dòng)作，按照預(yù)先設(shè)定的程序，軌跡或其他要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動(dòng)化裝置。它在二十世紀(jì)五十年代就已用于生產(chǎn)，是在自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機(jī)械裝置，開始主要用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料和搬運(yùn)工件，完成單機(jī)自動(dòng)化和生產(chǎn)線自動(dòng)化，隨著應(yīng)用范圍的不段擴(kuò)大，現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。實(shí)踐證明它可以代替人手的繁重勞動(dòng)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人又稱SCARA型裝配機(jī)器人，是Selective Compliance Assembly Robot Arm的縮寫，意思是具有選擇柔順性的裝配機(jī)器人手臂。在水平方向有柔順性，在垂直方向有較大的剛性。它結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)零件的插接、裝配中應(yīng)用廣泛。
總體設(shè)計(jì)的任務(wù)：包括進(jìn)行機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，確定主要工作參數(shù)，選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后繪出方案草圖。
1.1 主要技術(shù)參數(shù)見表1-1
表1-1
機(jī)械手類型
平面關(guān)節(jié)型
抓取重量
2.2Kg
自由度
3個(gè)（2個(gè)回轉(zhuǎn)1個(gè)移動(dòng)）
大臂
長700mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角240，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)控制
小臂
長600mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角240，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)控制
移動(dòng)關(guān)節(jié)
氣缸驅(qū)動(dòng) 行程開關(guān)控制
手指
氣缸驅(qū)動(dòng) 行程開關(guān)控制
1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下圖：
圖3.工作空間圖
第2章 手指設(shè)計(jì)
工業(yè)機(jī)械手的手部是用來抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、準(zhǔn)確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機(jī)械手的工作性能，它是工業(yè)機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一
2.1 設(shè)計(jì)時(shí)要注意的問題：
(1) 手指應(yīng)有足夠的夾緊力，為使手指牢靠的夾緊工件，除考慮夾持工件的重力外，還應(yīng)考慮工件在傳送過程中的動(dòng)載荷。
(2) 手指應(yīng)有一定的開閉范圍。其大小不僅與工件的尺寸有關(guān)，而且應(yīng)注意手部接近工件的運(yùn)動(dòng)路線及其方位的影響。
(3) 應(yīng)能保證工件在手指內(nèi)準(zhǔn)確定位。
(4) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊重量輕，以利于腕部和臂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(5) 根據(jù)應(yīng)用條件考慮通用性。
圖4.機(jī)構(gòu)簡圖
2.2 零件的計(jì)算
其中g(shù)取10
取G=23（N） （環(huán)型零件圖）
2.3 手指抓緊力的計(jì)算：
f為手指與工件的靜摩擦系數(shù)，工件材料為40號(hào)鋼，手指為鋼材，查《機(jī)械零件手冊(cè)》 表2-5 f=0.15
所以
取N=40（N）
驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算
（抓取零件圖）
為斜面傾角，，為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，這里為平摩擦傳動(dòng)，
查《機(jī)械零件手冊(cè)》表2-2 這里取 0.85
所以
取p=55(N)
2.3.1活塞手抓重量的估算
r為桿的半徑，h為長度，g取10
2.3.2 汽缸的設(shè)計(jì)
因?yàn)闅鈮汗ぷ鲏毫^低，對(duì)氣動(dòng)組件的材質(zhì)和精度要求較液壓底，無污染，動(dòng)作迅速反映快，維護(hù)簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動(dòng)。
汽缸內(nèi)型選擇，由于行程短，選單作用活塞汽缸，借彈簧復(fù)位。
汽缸的計(jì)算
氣壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算
按《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》公式 13-1
D為汽缸的內(nèi)徑(m)，P為工作壓力（Pa）,為負(fù)載率，負(fù)載率與汽缸工作壓力有關(guān)，取，查《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表13-2 由于汽缸垂直安裝，所以取P=0.3。
按《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表13-3圓整取32mm.
活塞桿直徑d的計(jì)算
一般，此選0.2
mm
按《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表13-4 圓整取8mm
汽缸壁厚的計(jì)算
按《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表13-5查得
彈簧力的F的計(jì)算
第3章 移動(dòng)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1驅(qū)動(dòng)方式的比較
機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓驅(qū)動(dòng)，氣壓驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，和機(jī)械傳動(dòng)四種。一臺(tái)機(jī)械手可以只用一種驅(qū)動(dòng)，也可以用幾種方式聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，各種驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)見表3-1。
3.2汽缸的設(shè)計(jì)
因?yàn)闅鈮汗ぷ鲏毫^低，對(duì)氣動(dòng)組件的材質(zhì)和精度要求較液壓底，無污染，動(dòng)作迅速反映快，維護(hù)簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動(dòng)。
汽缸類型選擇：因?yàn)榛钊谐梯^長，往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以選雙作用單活塞汽缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。
初選活塞桿直徑d=12mm，估算其重量
取5N
取80N
表3-1
比較內(nèi) 容
驅(qū)動(dòng)方式
機(jī)械傳動(dòng)
電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng)
氣壓傳動(dòng)
液壓傳動(dòng)
異步電機(jī)，直流電機(jī)
步進(jìn)或伺服電機(jī)
輸出力 矩
輸出力矩較大
輸出力可較大
輸出力矩較小
氣體壓力小，輸出力矩小，如需輸出力矩較大，結(jié)構(gòu)尺寸過大
液體壓力高，可以獲得較大的輸出力
控制性 能
速度可高，速度和加速度均由機(jī)構(gòu)控制，定位精度高，可與主機(jī)嚴(yán)格同步
控制性能較差，慣性大，步易精確定位
控制性能好，可精確定位，但控制系統(tǒng)復(fù)雜
可高速，氣體壓縮性大，阻力效果差，沖擊較嚴(yán)重，精確定位較困難，低速步易控制
油液壓縮性小，壓力流量均容易控制，可無級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制
體 積
當(dāng)自由度多時(shí)，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，體積液較大
要有減速裝置，體積較大
體積較小
體積較大
在輸出力相同的條件下體積小
維修使 用
維修使用方便
維修使用方便
維修使用較復(fù)雜
維修簡單，能在高溫，粉塵等惡劣環(huán)境中使用，泄漏影響小
維修方便，液體對(duì)溫度變化敏感，油液泄漏易著火
應(yīng)用范 圍
適用于自由度少的專用機(jī)械手，高速低速均能適用
適用于抓取重量大和速度低的專用機(jī)械手
可用于程序復(fù)雜和運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機(jī)械手
中小型專用通用機(jī)械手都有
中小型專用通用機(jī)械手都有，特別時(shí)重型機(jī)械手多用
成 本
結(jié)構(gòu)簡單，成本低，一般工廠可以自己制造
成本低
成本較高
結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本低
液壓元件成本較高，油路也較復(fù)雜
氣壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算
按《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》公式 13-1
D為汽缸的內(nèi)徑(m)，P為工作壓力（Pa）,為負(fù)載率，負(fù)載率與汽缸工作壓力有關(guān)，取，查《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表13-2 由于汽缸垂直安裝，所以取P=0.3。一般，此選0.3
按《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表13-3圓整取40mm.
一般，此選0.3
mm
汽缸壁厚的計(jì)算
按《液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表13-5查得
汽缸重量的計(jì)算
其中：R為汽缸外徑，r為汽缸內(nèi)徑，h為汽缸長度，g取10，為汽缸材料密 度，取25N
第4章 小臂的設(shè)計(jì)
臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支撐手部和腕部，主要用來改變工件的位置。手部在空間的活動(dòng)范圍主要取決于臂部的運(yùn)動(dòng)形式。
4.1 設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題
(1) 剛度要好，要合理選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸，空心桿比實(shí)心桿剛度大的多，常用鋼管做臂部和導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼左支撐板，以保證有足夠的剛度。
(2) 偏重力矩要小，偏重力矩時(shí)指臂部的總重量對(duì)其支撐或回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的力矩。
(3) 重量要輕，慣量要小，為了減輕運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊，除采取緩沖外，力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，以減少慣性力。
(4) 導(dǎo)向性要好。
圖5.機(jī)械手傳動(dòng)原理
4.2 小臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
把小臂的截面設(shè)計(jì)成工字鋼形式，這樣抗彎系數(shù)大，使截面面積小，從而減輕小臂重量，使其經(jīng)濟(jì)、輕巧。
選10號(hào)工字鋼。理論重,小臂長為600mm。
較核：（N）
取75N
其受力如下圖:
F=75+105=180（N）
按《材料力學(xué)》公式5.11
其中h為工字鋼的高度，b為工字鋼的腰寬，Q為所受的力。
所以
所以選10號(hào)工字鋼合適。
4.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
大軸的直徑取20mm，材料為45號(hào)鋼。
受力如下圖:
驗(yàn)算：
F=180N
所以合適
4.4 軸承的選擇
因?yàn)樯陷S承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用圓錐滾子軸承，按《機(jī)械零件手冊(cè)》表9-6－1（GB 297-84）選7304E，d=20mm e=0.3
軸承的校核
因?yàn)榇颂庉S承做低速的擺動(dòng)，所以其失效形式是，接觸應(yīng)力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為：
《機(jī)械設(shè)計(jì)》13-17
其中為當(dāng)量靜載荷，為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條 件。按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-8 作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)軸承,沖擊及不均勻載荷,此處1.5.
上軸承受純徑向載荷,
所以
因此軸承合適.
下軸承受徑向和軸向載荷,
R為徑向載荷
A為軸向載荷
X Y分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13－5查取
因?yàn)?
所以
所以
因此軸承合適
小軸承受力很小，所以不用校核
4.5 軸承摩擦力矩的計(jì)算：
如果 （C為基本額定動(dòng)載荷，P為所受當(dāng)量動(dòng)載荷），可按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 (16.1-13)公式:
估算
其中:為滾動(dòng)軸承摩擦因數(shù)，F(xiàn)為軸承載荷，d為軸承內(nèi)徑。
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 表16.1-29得
，所以也可以用此公式估算
所以
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 表16.1-29得，
，所以也可以用此公式估算
所以
取0.1
4.6 驅(qū)動(dòng)選擇
因?yàn)樗栩?qū)動(dòng)力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，輸出轉(zhuǎn)角無長期積累誤差的步進(jìn)電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)的選擇：步距角要小，要滿足最大靜轉(zhuǎn)矩，因?yàn)檗D(zhuǎn)速低不考慮矩頻特性，按《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-11 BF反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)表查取，
選45BF005，其主要參數(shù)如下：
步矩角1.5度，電壓27伏，最大靜轉(zhuǎn)矩0.196N.M，質(zhì)量0.4kg,外徑45mm,長度58mm,軸徑4mm。
精度驗(yàn)證:能夠滿足精度要求，
為了提高精度，采用一級(jí)齒輪傳動(dòng).5
的齒數(shù)為20，的齒數(shù)為70。
按《機(jī)械原理》表8-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB1357-87）取m=1，取
則
齒輪寬度計(jì)算：
按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7 圓柱齒輪的齒寬度系數(shù)
兩支承相對(duì)小齒輪作對(duì)稱布置取0.9—1.4,此處取1
則
為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯(cuò)位而導(dǎo)致嚙合齒寬減少，要適當(dāng)加寬，所以取24mm。
第5章 大臂的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 大臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
把大臂的截面設(shè)計(jì)成工字鋼形式，這樣抗彎系數(shù)大，使截面面積小，從而減輕小臂重量，使其經(jīng)濟(jì)、輕巧。
選14號(hào)工字鋼。理論重,小臂長為700mm。
較核：（N）
取140N
其受力如圖:
F=75+105+140=320（N）
按《材料力學(xué)》公式5.11
其中h為工字鋼的高度，b為工字鋼的腰寬，Q為所受的力。
所以
所以選10號(hào)工字鋼合適。
5.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
軸的直徑取20mm，材料為45號(hào)鋼。
其受力如下圖:
驗(yàn)算：
F=320N
所以合適
5.3軸承的選擇
大軸軸承的選擇：因?yàn)樯陷S承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用圓錐滾子軸承，按《機(jī)械零件手冊(cè)》表9-6－1（GB 297-84）選7304E，d=20mm e=0.3
軸承的校核
因?yàn)榇颂庉S承做低速的擺動(dòng)，所以其失效形式是，接觸應(yīng)力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為：
《機(jī)械設(shè)計(jì)》13-17
其中為當(dāng)量靜載荷，為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-8 作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)軸承,沖擊及不均勻載荷,此處1.5.
上軸承受純徑向載荷,
所以
因此軸承合適.
下軸承受徑向和軸向載荷,
R為徑向載荷
A為軸向載荷
X Y分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13－5查取
因?yàn)?
所以
所以
因此軸承合適
小軸承受力很小，所以不用教核
5.4 軸承摩擦力矩的計(jì)算
如果 （C為基本額定動(dòng)載荷，P為所受當(dāng)量動(dòng)載荷），可按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 (16.1-13)公式:
估算
其中:為滾動(dòng)軸承摩擦因數(shù)，F(xiàn)為軸承載荷，d為軸承內(nèi)徑。
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 表16.1-29得，
，所以也可以用此公式估算
所以
查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 表16.1-29得，
，所以也可以用此公式估算
所以
取0.1
5.5 伺服系統(tǒng)的選擇
因?yàn)樗栩?qū)動(dòng)力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，輸出轉(zhuǎn)角無長期積累誤差的步進(jìn)電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)的選擇：步距角要小，要滿足最大靜轉(zhuǎn)矩，因?yàn)檗D(zhuǎn)速低不考慮矩頻特性，按《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-11 BF反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)表查取，
選45BF005，其主要參數(shù)如下：
步矩角1.5度，電壓27伏，最大靜轉(zhuǎn)矩0.196N.M，質(zhì)量0.4kg,外徑45mm,長度58mm,軸徑4mm。
精度驗(yàn)證:
所以不能滿足精度要求,不能直接傳動(dòng),要變速機(jī)構(gòu)
在此選用直齒圓柱齒輪
為了提高精度，采用一級(jí)齒輪傳動(dòng).5
的齒數(shù)為20，的齒數(shù)為70。
按《機(jī)械原理》表8-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB1357-87）取m=1，取
則
齒輪寬度計(jì)算：
按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7 圓柱齒輪的齒寬度系數(shù)
兩支承相對(duì)小齒輪作對(duì)稱布置取0.9—1.4,此處取1
則
為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯(cuò)位而導(dǎo)致嚙合齒寬減少，要適當(dāng)加寬，所以取24mm
第6章 機(jī)身的設(shè)計(jì)
機(jī)身是支承臂部的部件，升降，回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等都可以裝在機(jī)身上。
6.1 設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題
(1) 要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。
(2) 運(yùn)動(dòng)要靈活，升降運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)套長度不宜過短，否則可能產(chǎn)生卡死現(xiàn)象；一般要有導(dǎo)向裝置。
(3) 結(jié)構(gòu)布置要合理，便于裝修。
6.2 三個(gè)自由度:
由于此設(shè)計(jì)要求為三個(gè)自由度，所以此處無運(yùn)動(dòng)要求，只用來支承。只要?jiǎng)偠饶軡M足就行了，高度可根據(jù)自動(dòng)線的高低確定。
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鳴 謝
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，令我受益匪淺，首先把我?guī)啄陙硭鶎W(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，使我更深一步了解了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問題。同時(shí)也遇到很多問題，如設(shè)計(jì)綜合考慮不夠周全。但這對(duì)我以后的工作有很大的幫助,今后我會(huì)在工作中不斷的學(xué)習(xí),努力的提高自己的水平。最后感謝學(xué)校、學(xué)院各位老師3年來給我的悉心教育和培養(yǎng)，特別感謝我的導(dǎo)師王雪芳老師給我精心的指導(dǎo)！
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