发布时间 : 星期二 文章机器人三自由度灵巧手爪设计_中期报告 (2)更新完毕开始阅读53dc7980b8f67c1cfad6b8a5
河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告
河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告
毕业设计题目：反恐机器人三自由度灵巧手爪设计 专业：机械设计制造及其自动化
学生信息：姓名：王浩宇 学号：105509 班级：机设C105 指导教师信息：教师号 20014 姓名 丁承君 职称 教授 报告提交日期：
1.灵巧机械手总体方案的确定
机械手需要满足的动作要求为，以实现其具有开门、取物等相对灵巧的能力，手指开度不小于50mm，总体重量不超过2kg，要求抓取物体质量3kg。
方案一：
图1.1机械手结构方案一
方案二：
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图1.2机械手结构方案二
方案一与方案二比较：方案一中结构紧凑且运用动力种类单一，有更为广阔的应用型，
但是由于手爪需要抓取3kg的物体，如果在机械运动中超过一倍的加速度，电机将不能满足手爪的设计要求或是机械结构更为繁琐致使机械手超出预定的质量；方案二中机械结构更为简单，动力源有气缸与电机，机械对环境的要求比方案一要高，但是在实际的操作中方案二有较高的稳定性与安全性。 2.主要机构的详细设计
经过多方资料，与结构优缺点比较，因此选择方案二作为本次设计的方案。机械手由三部分组成，手指部分、翻转结构以及旋转结构，通过气缸推动齿轮轴带动手指的齿轮实现手指的张和，翻转结构电机经齿轮变速与固定在手腕的齿轮啮合，实现手部的翻转；电机带动行齿轮轴系实现手部的旋转。 2.1手指结构设计
灵巧机械手设计要求为整体重量不超过2kg，而且手指开度为50mm，因此手指的长度设计为80mm，考虑其工作状态，加速度为一倍重力加速度，因此在手指的选材上选择非金属材料，而且要求具有稳定的工作特性和防腐防老化的性能，综合各个方面要求选择聚丙烯材料，其密度低，工作特性稳定，且具有较高强度。
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图3.1手指 结构
30.91g/cm手指选材：聚丙烯pp，密度为，在-10---100摄氏度一下可稳定工作。
校核：
手指所承受的径向力F
F?3kg?(g?g)?3?20?60N 3.1
重力g?10N?m 已知条件：
手指总长 l = 0.08m 集中载荷 P = 60N 弹性模量 E = 5GPa 截面的轴惯性矩 I?1?10m 纵向作用力 Q = 60 N 剪切面积 A?0.8?10m
许用剪切应力 [τ] = 33MPa
?4?4?5?4 3
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材料弹性模量 E = 5GPa 波松比 μ = 1
计算结果：
悬臂梁一的危险截面B处的: 支座反力
Frb?60N
反力矩
Mb??4.8N 最大剪力
Qb??60N
最大挠度
fa?0.2048?10?4m 最大转角
?a??0.384?10?5?
剪应力 τ = 0.75MPa
剪应变
??0.264?10?4m 0手指一端齿轮模数为1压力角20，齿轮宽12mm。[2]2.2气缸的选择。
由气缸所提供的力为
Fn
Fn?2b/r?F?160/9.5?60?1010N 3.2
安全系数K=1.2
Fn?F?K?1010?1.2?1212N 3.3
气缸选择
根据机械手质量的要求，尽量选择尺寸较小的气缸。 初定气压0.8mpa 气缸内径20mm
A???102?10?6?3.14?10?4mm2 3.4 F?A?P?3.14?0.8?106?251.2N 3.5
选定气压1mpa 气缸内径25mm
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