四自由度抓取平移机器人_毕业设计论文(编辑修改稿)

四自由度抓取平移机器人_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

(*)2/(* 21 vdFT   F 为 螺 旋 副 的 轴 向 载 荷 ， 2T 、 3T 是 断 面 摩 擦 力 矩 ， 忽 略 不 计。 所 以mNdFTT vq *)t a n (*)2/(* 21   由以上计算可得查步进电机手册选用 42BH2A33054 型电机可满足要求。 抓取部分的结构及工作原理说明 如下图： 图 33 抓取装配图 1 手指部件 2圆锥销 3手指固定板 6M5螺栓、螺母、垫片 7手臂板 9M2螺栓 、 M2 垫片 1 12M3 螺栓、螺母、垫片 13步进电机 14保持架 15M2 螺 11 钉 16螺杆 17轴承端盖 18角接触球 轴承 19螺母 工作原理分析： 步进电机正转驱动螺杆运动，从而带动螺母向上运动，使得手指闭合抓取工件，步进电机反转，使得螺杆轴反转，螺母向下运动，手指松开，放开工件。 手臂伸缩部分设计计算 手臂伸缩的计算及电机的选择 手臂 做伸缩运动时所需要的 驱动力为 : 321 PPPP  ,在此将手指部分看成是一个53mm*56mm*50mm 的长方体，则估算所有参与手臂部分伸缩运动零件的总质量为 3Kg.现计算各驱动力如下： (1) 1P 为手臂在运动过程中的惯性力因模型对速度没有严格的要求，可设正常的运动速度 V=，设 秒加速到正常运动速度，设启动加速度 a=,所以NMP *3a*1  总 (2) 2P 为摩擦阻力矩由公式： NgMfP 7 0 5 *3**2*22  总 , f摩擦系数，取 （ 3） 3P 为密封件的驱动力，因本模型对其无严格要求，忽略不计所以： 321 PPPP  =. (4) 在根据结构设计中，螺杆的公称直径为 24mm,即 d=24mm,螺距 p=3mm,牙型角  为 30 度 ，所 以中 径 mmpdd  ，螺纹 头数 n=2,则 当量 摩擦角))2/c o s (/(   fa rctgv ， f摩擦系数，取 . 摩擦角 )*/3*2()*8/*( 2   a r c t gdpna r c t g。 则可知摩擦力和惯性力共同产生的转矩为： NmdPPT v 0 0 0/)t a n (*2/*)( 2211   （ 5） 现在考虑螺杆及其附带零件 产生的惯性矩，螺杆可以看成是直径为 24mm,质量为 1千克光轴，起转动惯量： 221 .* mkgdmJ  ，螺杆角速度： )/(25/2 sradtv   ，启动时间为 秒 时 螺 杆 产 生 的 驱 动 力 矩 为 ：mNtJT *0 7 *12  。 电机的最小驱动力矩： mNTTT *  .则选用型号为 86BH2A80408 步进电机。 12 手臂伸缩装配及原理 则手臂伸缩部分及其手指安装图如下图所示： 图 34手臂装配示意图 1下支板 2步进电机 4M5螺栓、垫片 5上支板 6M4螺钉 8 M3螺栓、垫片 9 轴承端盖 10密封圈 1 1 13 M8螺栓、螺母、垫片 14套筒 15角接触球轴承 16螺杆轴 17手臂 原理说明：电机正转时螺杆转动，使手臂向右 做直线 运动伸长，当电机反转时，驱动螺杆转动 ，使手臂向左做直线运动缩短。 手臂旋转部分设计 臂部回转运动的驱动力应根据启动时产生的惯性力矩与回转支撑处的摩擦力矩来计算 ，且启动过程中不是等加速运动，故最小驱动力比理论上要大一些，即/ ）（ 摩惯驱 MMM  ， 其中 , η传动效率 取 M 惯 启动时的惯性力矩 M 摩 摩擦力矩 J 臂部零部件对其回转轴线的转动惯量 ω 回转部件的角速度 取ω =π /6(弧度 /s) △ t 启动过程时间 取 秒 13 又该模型对润滑无太多要求，所以摩擦力矩可以忽略不计，则 / 惯驱 MM  计算惯性力矩 各部件的重量和距回转轴线的距离 简图如下： 图 35 各部件简化支点图 将各组件的简化质量及离回转轴的距离如上图所示，根据转动惯量公式：22210 2/1  MmRMJJ  ，计算各组件的转动惯量。 如下： 22221211 0 8 2 0*7 0 )901 0 0(*7 0 *  222222222 0 1 0 *2 4 )(*2 4 *  222223233 *)65101(** 222224244 1 6 2 2*3)6574(*3*  22255 0 1 1 5 ** 根据公式的到惯性力矩：mNtJJJJJJM  3 3 **)()t/(* 54321 惯 则实际的驱动力矩： m4 3 3 *  NMM 惯驱。 则根据要求选择型号为 86BH2A80408 型步进电机。 则整个旋转部分和手臂伸缩部分及其抓取部分的安装图如下： 14 图 36 旋转装配图 1 升降台 3M4 螺栓、垫片 4固定架 5步进电机 8M5 螺栓、螺母、垫片 9旋转支柱 10M4 螺钉 11旋转轴 12角接触球轴承 1 14 M16螺母、垫片 1 16M3螺栓、垫片 17端盖 18密封圈 原理分析：电动机转动，带动像旋转轴转动，从而驱使整个手臂和手抓转动。 腰部升降部分与底座的设计 腰部升降设计 将上面整个机身部分 简化则整个上机身及其升降台部分的质量估算为 m=25kg,选用直径 d=36mm 的 梯形 螺杆 ， 螺距 p=3mm, 螺纹头数 n=2. 所 以 螺 杆 的 中 径mmpdd  .螺纹升角   */* 2  dpna rct g  ，螺纹的当量摩擦角 )c o s/(   fa rctgv ，其中 f 为摩擦系数取 ，  是螺纹牙型角取 15 ，则 螺纹升角小于当量摩擦角，该螺杆螺母机构可安全自锁。 则驱动力矩 T 321 TTTq  , 其中 1T 螺旋副摩擦力矩，)t a n (*)2/(* 21 vdFT   F 为 螺 旋 副 的 轴 向 载 荷 ， 2T 、 3T 是 断 面 摩 擦 力 矩 ， 忽 略 不 计。 所 以 15 mNdFTT vq 。