手推車載式蘋果采摘機(jī)設(shè)計(jì)含proe三維及11張CAD圖

手推車載式蘋果采摘機(jī)設(shè)計(jì)含proe三維及11張CAD圖,車載,蘋果,采摘,設(shè)計(jì),proe,三維,11,十一,cad 設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院 專業(yè) 班級 學(xué)生： 題目： 蘋果采摘機(jī)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）從20XX 年 2 月 日起到 20XX 年 月 日課題的意義及培養(yǎng)目標(biāo)：蘋果采摘機(jī)可以很好的減輕采摘蘋果時(shí)的人工勞動(dòng)及成本，比人工采摘更加高效。因此本設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)替代人工執(zhí)行采摘蘋果工作的一種機(jī)器裝置，在完成蘋果采摘機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過該畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生能將學(xué)到的知識系統(tǒng)化，并得到擴(kuò)大和補(bǔ)充，將理論和實(shí)際結(jié)合起來，使學(xué)生學(xué)會(huì)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的初步能力。 設(shè)計(jì)（論文）所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料：收集國內(nèi)外有關(guān)蘋果或相關(guān)果品采摘機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用狀況，了解其機(jī)構(gòu)形式和控制方式；收集相關(guān)蘋果采摘機(jī)的傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)資料；收集各種采摘機(jī)械手裝置地運(yùn)行方式及其相關(guān)資料。 所需確定的參數(shù)有：蘋果采摘機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、采摘機(jī)械臂機(jī)械手的傳動(dòng)及其行程、采摘速度等 。 課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標(biāo)分析）：了解蘋果采摘機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，設(shè)計(jì)蘋果采摘機(jī)總體方案；完成其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案選擇及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要零部件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)機(jī)械手的準(zhǔn)確抓取和輸送到指定位置控制系統(tǒng)；繪制有關(guān)裝配圖和零件圖，并繪制采摘機(jī)電氣控制原理圖及接線圖；完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫，圖紙及 說明書按照學(xué)校及學(xué)院要求完成。 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學(xué)周為單位）：周 次設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及要求1-3收資，調(diào)研，實(shí)習(xí)安排，熟悉課題 3-4方案論證，掌握設(shè)計(jì)任務(wù)，對可行方案進(jìn)行論證 5-7總體設(shè)計(jì)，確定總體方案，繪制總體原理草圖 8-11部件設(shè)計(jì)，子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及草圖 12-13其他，包括翻譯和其他工作14-15撰寫說明書，繪制圖紙16-準(zhǔn)備答辯，并進(jìn)行預(yù)答辯 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師： 教研室主任： I 摘 要 在國內(nèi)，蘋果采摘由人工來完成，采摘效率低、采摘人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、工 作環(huán)境差。蘋果種植業(yè)的發(fā)展提高了蘋果機(jī)械市場的需求，為了節(jié)約人力物力， 提高果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益，開展采摘器械的研究有重要的意義。蘋果采摘機(jī)是一種 極具研究價(jià)值和應(yīng)用前景的農(nóng)用地面移動(dòng)機(jī)器人，本論文對具有移動(dòng)功能的采 摘機(jī)進(jìn)行了總體技術(shù)的研究，并主要對其車體結(jié)構(gòu)部分、手臂部分、手抓部分 進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 本文首先，通過功能和設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，確立了蘋果采摘機(jī)總體功能構(gòu)架； 接著，對本采摘機(jī)車體結(jié)構(gòu)部分、手臂部分、手抓部分進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與校核； 然后，對其氣動(dòng)及電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；最后采用 AtuoCAD 軟件繪制了蘋果 采摘機(jī)的裝配圖、主要零件圖及電氣控制系統(tǒng)圖。 通過本次設(shè)計(jì)，對大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識在理論結(jié)合實(shí)際的鍛煉下加深了知識 的理解，對今后的工作必定帶來很大幫助。 關(guān)鍵字：蘋果；采摘機(jī)；氣動(dòng)；電氣控制 II Abstract In China, apple harvesting is done manually, with low efficiency, high labor intensity and poor working environment. The development of Apple planting industry has increased the demand of Apple machinery market. In order to save manpower and material resources and improve the economic benefits of fruit growers, it is of great significance to carry out research on harvesting instruments. Apple harvester is a kind of farmland mobile robot with great research value and application prospect. In this paper, the overall technology of the mobile harvester is studied, and its body structure, arm and grasp are designed in detail. Firstly, through the analysis of functions and design tasks, the overall functional framework of Apple picker is established. Then, the structure, arm and grasp parts of the picking locomotive are designed and checked in detail. Then, the pneumatic and electrical control system is designed. Finally, the assembly drawings, main parts drawings and electrical drawings of the apple picker are drawn by using AtuoCAD software. Control system diagram. Through this design, we can deepen the understanding of knowledge under the practice of combining theory with practice, which will certainly bring great help to the future work. Key words: Apple; Harvester; Pneumatic; Electrical Control III 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT.II 第 1 章 緒 論 .1 1.1 研究背景及意義 .1 1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 .1 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) .3 2.1 設(shè)計(jì)要求 .3 2.2 總體方案設(shè)計(jì) .3 2.2.1 驅(qū)動(dòng)方案選擇 .3 2.2.2 移動(dòng)形式的確定 .3 2.2.3 手抓方案設(shè)計(jì) .3 2.2.4 機(jī)械臂、機(jī)身、機(jī)座方案 .3 第 3 章 動(dòng)力及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .5 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .5 3.1.1 扭矩的計(jì)算 .5 3.1.2 啟動(dòng)矩頻特性校核 .6 3.2 回轉(zhuǎn)減速器的選擇 .6 3.3 回轉(zhuǎn)主軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核 .7 3.3.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .7 3.3.2 強(qiáng)度校核計(jì)算 .7 3.3.3 軸上零件的選擇與校核 .9 3.4 氣缸的選擇 .11 3.4.1 安裝方式 .11 3.4.2 作用力大小 .11 3.4.3 活塞行程 .11 3.4.4 汽缸型號選擇 .12 第 4 章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .13 4.1 大臂、小臂的設(shè)計(jì) .13 4.1.1 受力分析 .13 4.1.2 內(nèi)力圖的繪制 .20 4.1.3 寬度、鋼板厚度的選取 .21 4.1.4 危險(xiǎn)截面處高度計(jì)算 .21 4.2 連接銷軸的校核 .22 IV 4.3 抓爪的設(shè)計(jì) .23 4.3.1 手指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .23 4.3.2 手抓支架的設(shè)計(jì) .24 4.4 移動(dòng)小車的設(shè)計(jì) .25 4.5 回轉(zhuǎn)底座的設(shè)計(jì) .25 第 5 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .26 5.1 氣動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖 .26 5.2 PLC 的選擇 .26 5.3 控制方案 .27 5.3.1 工作原理及控制要求 .27 5.3.2 I/0 分配及原理接線圖 .27 總 結(jié) .29 參考文獻(xiàn) .30 致 謝 .31 1 第 1 章 緒 論 1.1 研究背景及意義 果園種植業(yè)的發(fā)展提高了果園機(jī)械市場的需求。在整個(gè)生產(chǎn)中，由采摘果 實(shí)所耗費(fèi)的勞動(dòng)力占據(jù)整個(gè)生產(chǎn)過程的 5070。采摘作業(yè)季節(jié)性相對強(qiáng)， 傳統(tǒng)人工采摘的方式不僅僅易造成果實(shí)損傷。同時(shí)，采摘不及時(shí)將會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì) 上的損失。農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力向其他行業(yè)轉(zhuǎn)移，人員缺乏，隨著老齡化的增長，生產(chǎn) 成本不斷提高，降低了人們的種植積極性，果園種植業(yè)的發(fā)展受到了制約。為 了節(jié)約人力物力，提高果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益，開展采摘器械的研究有重要的意義。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對我大學(xué) 4 年所學(xué)的知識進(jìn)行一次系統(tǒng)的應(yīng)用和鞏固， 對課本知識的重新梳理和完善，將 4 年所學(xué)知識整合起來，融匯貫通，以達(dá)到 經(jīng)過四年的量的積累后通過畢業(yè)設(shè)計(jì)得到質(zhì)的提升的目的。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)， 是我大學(xué)里最具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目，完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使我的綜合能力有很大 的提升，使我以后的工作提供一個(gè)可靠的經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。 1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內(nèi)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、 性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 所以，在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用 范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件， 在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式 機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正 確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn) 型，以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整 個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。 國外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、 橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序 來完成規(guī)定的操作。國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。 使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā) 生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前 已經(jīng)取得一定成績。 蘋果和蔬菜的采摘機(jī)器人的研究始于 20 世紀(jì) 60 年代，在 20 世紀(jì)的美國， 用于收割方法主要是機(jī)械和氣動(dòng)搖晃搖晃風(fēng)格。缺點(diǎn)是蘋果的脆弱性，效率不 高，是不是特別有選擇性的收獲，存在很大的局限性采摘柔軟，新鮮蘋果和蔬 菜方面。但此后，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是在工業(yè)機(jī)器人， 日益成熟的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)，采摘機(jī)器人的研究和技術(shù)開 2 發(fā)得到了快速發(fā)展。目前，日本，荷蘭，法國，英國，意大利，美國，以色列， 西班牙等國相繼推出的蘋果和蔬菜采摘機(jī)器人方面的研究相關(guān)的研究主要橘子， 蘋果，西紅柿，櫻桃西紅柿，蘆筍，黃瓜，甜瓜，葡萄，甘藍(lán)，菊花，草莓， 蘑菇等，但這些收益還沒有真正商業(yè)化經(jīng)營的機(jī)器人。 研究農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域起步相對較晚，但近幾年的快速發(fā)展，也已經(jīng)有很多 的研究。張劍峰，董劍，張志勇，如自適應(yīng)魯棒跟蹤控制算法采摘機(jī)器人設(shè)計(jì); 機(jī)器人視覺傳感器設(shè)計(jì)立體的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，劉兆祥，劉剛，誰撿到了蘋果方 面江蘇大學(xué)蔡健榮三維信息，例如恢復(fù)的障礙，為柑橘采摘機(jī)器人障礙識別技 術(shù)的研究;南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院和奪權(quán)的蘋果和蔬菜研究技術(shù)姬長英王學(xué)林外環(huán) 控制。 在國內(nèi)，蘋果采摘由人工來完成，采摘效率低、采摘人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、工 作環(huán)境差。目前對蘋果采摘機(jī)的報(bào)道比較少，最近國內(nèi)也有一些采摘機(jī)具的專 利，如堅(jiān)果采摘機(jī)，這些專利能在一定程度上減輕采摘人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改變 采摘人員的工作環(huán)境；但大多結(jié)構(gòu)簡單，所以未從根本上解決采摘難度，效率 低等問題。 3 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)替代人工執(zhí)行采摘蘋果工作的一種機(jī)器裝置，在完成蘋果采摘機(jī)機(jī)械 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 2.2 總體方案設(shè)計(jì) 2.2.1 驅(qū)動(dòng)方案選擇 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械式，本次考了為戶外作業(yè)，且要求 靈活輕便，因此選用由蓄電池提供電源的直流電機(jī)及直流電機(jī)帶動(dòng)的壓縮機(jī)組 合的方式，及氣動(dòng)、電動(dòng)組合的方式。 2.2.2 移動(dòng)形式的確定 機(jī)器人的移動(dòng)方式存在有輪式、履帶式及仿足式等，我們在考慮到機(jī)器人 的工作環(huán)境并不會(huì)出現(xiàn)路面狀態(tài)特別差的情況，所以在這里我們可以直接選擇 使用輪式結(jié)構(gòu)來作為機(jī)器人的移動(dòng)方式。 2.2.3 手抓方案設(shè)計(jì) 目前，實(shí)現(xiàn)采摘的主要途徑有以下幾種： （1）采用吸盤牢牢地吸住了蘋果，然后用剪刀等工具切割莖稈這種方法需 要一個(gè)很好的位置來檢測和準(zhǔn)確的調(diào)整端部執(zhí)行器的姿態(tài)，從而增大控制系統(tǒng) 和機(jī)制的復(fù)雜性的困難。 （2）使用剪刀剪開莖，稈這個(gè)方法需要一個(gè)好的位置，以檢測并精確地調(diào) 節(jié)到致動(dòng)器的姿勢的末端，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制機(jī)構(gòu)的難度。 （3）用激光切割，該方法還要求具有良好的檢測稈制成的高要求的視覺系 統(tǒng)中的位置。 （4）人工采摘蘋果，輕輕握住果實(shí)，食指按住稈，然后向上提起，使果柄 與果枝部位從離層斷開，輕輕取出果實(shí)。 蘋果莖脆弱，容易分離，因此通過垂直旋轉(zhuǎn)在手腕上，以模擬人的運(yùn)動(dòng)打 破手柄實(shí)現(xiàn)分離和果柄采摘蘋果或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的模擬人工的方式設(shè)計(jì)。這種方法 簡單，視覺系統(tǒng)要求不高。 根據(jù)采摘蘋果的具體要求，提出了一種蘋果采摘手抓。該執(zhí)行器由手指、 手掌、機(jī)架等組成。手抓有 3 個(gè)手指，3 個(gè)手指圓周對稱布置，即每側(cè)一個(gè)手 指。每個(gè)手指有 6 個(gè)關(guān)節(jié)。在電機(jī)控制下，通過絲桿拉動(dòng)手指下部的拉桿實(shí)現(xiàn) 4 3 個(gè)手指的聯(lián)動(dòng)，以及對不同形狀物體的夾持。 2.2.4 機(jī)械臂、機(jī)身、機(jī)座方案 （1）機(jī)械臂 選用滑塊連桿機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)選用氣壓傳動(dòng)的方式， 靠連桿的伸縮來實(shí)現(xiàn)手臂的彎曲功能，具體可以參考小型機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研 究文獻(xiàn)中所說的設(shè)計(jì)。 （2）機(jī)座和機(jī)身 可以選用固定式機(jī)座類型，腰部回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)身可做 360 度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 提供空間上的旋轉(zhuǎn)自由度，其動(dòng)力靠步進(jìn)電機(jī)供給，并通過機(jī)座內(nèi)部的蝸輪蝸 桿減速器提供減速傳動(dòng)比。 結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 2.3 所示： 圖 2.3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖 由圖 2.3 可以看出通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪減速器 4 的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或者逆時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng)來帶動(dòng)上面的整個(gè)回轉(zhuǎn)臺進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸 1 的收縮 與推出帶動(dòng)大手臂在上下方位上進(jìn)行擺動(dòng)，氣缸 2 的收縮與推出將會(huì)帶動(dòng)小手 臂在前后方位上的擺動(dòng)，而氣缸 3 的收縮與推出則會(huì)帶動(dòng)機(jī)械手手爪的閉合與 張開。這樣的工作過程是為了能夠更好的對機(jī)械手進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，來完成蘋 果的采摘任務(wù)。 5 第 3 章 動(dòng)力及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1.1 扭矩的計(jì)算 伺服電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 是指電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩。伺服電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)maxjM 矩 與最大靜轉(zhuǎn)矩 的關(guān)系是；mpMj maxjp 伺服電機(jī)空載啟動(dòng)是指電機(jī)在沒有外加工作負(fù)載下的啟動(dòng)。伺服電機(jī)所需 空載啟動(dòng)力矩按下式計(jì)算： 0Mkfakq 式中： 空載啟動(dòng)力矩；kqM 空載啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度折算到電機(jī)a 軸上的加速力矩； 空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；kf 由于絲桿預(yù)緊折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；0M 而且初選電機(jī)型號時(shí)，應(yīng)滿足伺服電動(dòng)機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩小于伺服電動(dòng) 機(jī)名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即： maxjpkqM 計(jì)算 的各項(xiàng)力矩如下：kqM 加速力矩 =J2521 /08.iR =1.810 51 6 = 25106.mKg rvnpb4036.1483maxax 2112max 10642)08.0(160 tnJMkq =0.519N/m 空載摩擦力矩 =0.648.02 796.130 iLGfkf mN 附加摩擦力矩 )1(2200iFMYJ = = )9.(48.2mN.1 0kfakq =0.519+0.6+1.222=2.341 =0.95125=23.775maxjqMmN 3.1.2 啟動(dòng)矩頻特性校核 伺服電機(jī)有三種工況：啟動(dòng)、快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、工進(jìn)運(yùn)行。 前面提出的 ，僅僅是指初選電機(jī)后檢查電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)maxjqk 矩是否滿足要求，但是不能保證電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不丟步。因此，還要對啟動(dòng)矩頻特 性進(jìn)行校核。 伺服電機(jī)啟動(dòng)有突跳啟動(dòng)和升速啟動(dòng)。 突跳啟動(dòng)時(shí)加速力矩很大，啟動(dòng)時(shí)丟步是不可避免的。因此很少見。而升 速啟動(dòng)過程中只要升速時(shí)間足夠長，啟動(dòng)過程緩慢，空載力矩 中的加速力kqM 矩 不會(huì)很大。一般不會(huì)發(fā)生丟步現(xiàn)象。kaM 7 3.2 回轉(zhuǎn)減速器的選擇 臂部回轉(zhuǎn)的速度和加速度都不應(yīng)過大,所以減速環(huán)節(jié)就要有較大的傳動(dòng)比, 這里采用蝸輪、蝸桿一級減速,沒有采用多級齒輪減速(其一級減速齒輪太大), 其基本參數(shù)如下: 傳動(dòng)比:i=41 中心距;a=100mm 蝸桿頭數(shù) Z2=1,蝸輪齒數(shù) Z2=Iz1=41 齒形角 =20 模數(shù) m=4 蝸輪變位系數(shù) X2=-0.5 蝸桿軸向齒距 Px=m 蝸桿分度圓直徑 d1=mz1/tan=40(標(biāo)準(zhǔn)值) 蝸輪分度圓直徑:d2=m Z2=2a1-d1-2 X2m=80-18=160 3.3 回轉(zhuǎn)主軸及軸上零件的設(shè)計(jì)與校核 3.3.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）傳動(dòng)軸上的功率 P1,轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 ， ，kwP5.0min/10rnmNT3.10 （2）初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3PdCn 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 11.3，取 ，于是得：12md5.410.231 該處開有鍵槽故軸徑加大 510，且傳動(dòng)軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián) 軸器處的直徑 ，為了與減速器輸出軸直徑保持一致。取 ；1 md341 。mL51 （3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足大帶輪的軸向定位的要求 2 軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸 肩高度 ，取 故取 2 段的直徑 ，長度 。dh07.mh3d39L472 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根 據(jù) ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承d392 6208，故 ， ，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩47l73 高度軸肩高度 ，取 ，因此，取 。dh0.h5.2md4564 齒輪處由于齒輪分度圓直徑 ，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度md91 B=95mm，齒故取 。另考慮到齒輪端面與箱體間距 10mm 以及兩級齒輪間9l 8 位置配比，取 ， 。ml74l6 （4）軸上零件的周向定位 查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面 。mlhb45810 3.3.2 強(qiáng)度校核計(jì)算 （1）求作用在軸上的力 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 NtgFdTntrt 75.68207.184a.90.23Np5. （2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊 中查取 a 值。對于 6208 型深溝球軸承，由手冊中查得 a=18mm。因此，軸的支 撐跨距為 L1=90mm。 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭 矩圖可以看出截面 C 是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面 C 處的 MH、MV 及 M 的 值列于下表。 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F ，NNH143NF126 ，NFNV237156 C 截面 彎矩 M mLNH8532 m MLaNV1432 總彎矩 MV 6858222max 扭矩 T490 9 （3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取 ，6.0 軸的計(jì)算應(yīng)力： MpaWTMca 61.28351.024980684)( 2222 已選定軸的材料為 45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表 15-1 查得 。因此70P- ，故安全。1-ca （4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵 A 型（GB/T 10961979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截 面 ， 。齒輪與軸的配合為 ，滾mlhb45810Mpap10 76Hr 動(dòng)軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為 。m 3.3.3 軸上零件的選擇與校核 （1）軸承 10 根據(jù)前述計(jì)算選用的軸承為 6203 型深溝球軸承。 由滾動(dòng)軸承樣本可查得,軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時(shí),當(dāng)量 載荷可以按下式計(jì)算： 22213418097351.0ANHV NRF0a222231094519.37BNHV378aaFN 計(jì)算動(dòng)量載荷 在設(shè)計(jì)時(shí)選用 6208 深溝球軸承,查手冊知079.2,65.8CkNk 根據(jù) ,查得 143.7iA0.27e80.92251.3BR 查得 所以,XY.7519.37PAN 校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 已知 ,所以280hL336 602.74807. 7.5911nCP kC 故選用該軸承合適。 （2）聯(lián)軸器 根據(jù)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩選擇聯(lián)軸器的類型； 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 950wwczt ztnPTKKTn 式中 理論轉(zhuǎn)矩，N.m 驅(qū)動(dòng)功率，kW 工作轉(zhuǎn)速，r/minn 動(dòng)力機(jī)系數(shù)；電動(dòng)機(jī)取 1.0w 工況系數(shù)，查表可得取 1.25K 啟動(dòng)頻率，查表可得啟動(dòng)頻率 120 時(shí)，可取 1.0z 11 溫度系數(shù)，查表可得，取 1.0tK 公稱轉(zhuǎn)矩，N.m，見各聯(lián)軸器參數(shù)表。nT 代入各數(shù)據(jù)可得： 95013.wwczt ztPKNmn 考慮到電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑是 42mm，主軸端部軸徑為 40mm，兩端的軸徑 不同，且必須滿足 ，最終確定聯(lián)軸器型號為 型無沉孔基本型cT4JM 聯(lián)軸器。 （3）鍵 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 mlhb3678 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 MPaP120 鍵的工作長度 mbl328621 ，合適 PP MadlkT5.485.0.92131 3.4 氣缸的選擇 本設(shè)計(jì)中用到的氣缸是根據(jù)德國 Festo 公司提供的型號選用的 2。 3.4.1 安裝方式 根據(jù)工作要求和條件，選擇雙作用雙耳環(huán)氣缸。 3.4.2 作用力大小 負(fù)載力 F，負(fù)載率 =70%，氣缸輸出力 F 拉=F，F(xiàn) 推=F， 氣體壓力 P=0.6MPa， 由公式 F 拉 = 2d DP （3.6） 和 F 推 = 2d -DP （3.7） 由于 F 拉F 推，T=FR（其中 R 為力臂），在氣缸輸出力計(jì)算時(shí)，選擇 F 拉為代表計(jì)算即可。 3.4.3 活塞行程 12 氣缸的行程由 3.2 節(jié)各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和氣缸的行程要小于它的最大行 程決定。 3.4.4 汽缸型號選擇 （1）大臂驅(qū)動(dòng)氣缸的選擇 關(guān)節(jié)力矩最大值為 Tmax=40 Nm，取 d=0.3D，可得氣缸缸徑為 D=36mm，行程為 160 mm，氣缸型號為 DNG-36-160-PPV-A，氣缸如圖 3.11 所 示。 （2）小臂驅(qū)動(dòng)氣缸的選擇 關(guān)節(jié)力矩最大值為 Tmax=30 Nm，取 d=0.3D，可得氣缸缸徑為 D=36 mm，行程為 160 mm，氣缸型號為 DNG-36-160-PPV-A，氣缸如圖 3.11 所示。 （3）抓爪驅(qū)動(dòng)氣缸的選擇 關(guān)節(jié)力矩最大值為 Tmax=20 Nm，取 d=0.3D，可得氣缸缸徑為 D=32mm，行程為 80 mm，氣缸型號為 DNG-32-80-PPV-A，氣缸如圖 3.11 所示。 圖 3.11DNG-32-80-PPV-A 氣缸 13 第 4 章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 大臂、小臂的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)計(jì)算以小臂為例，大臂設(shè)計(jì)計(jì)算方式類似不一一敘述。 4.1.1 受力分析 取小臂及抓爪為研究對象，如圖 4.1 所示，在該工況下存在的力有：小臂 及抓爪各部件所受到的重力 ；作用在抓爪上的抓取力，包括切向阻力 ，法iG1W 向阻力 ，側(cè)向阻力 。2W3 HK-連桿 HN-擺桿 C-大臂下鉸點(diǎn) A-大臂氣缸下鉸點(diǎn) B-大臂與大臂氣缸的 交點(diǎn) F-大臂上鉸點(diǎn) D-小臂氣缸上鉸點(diǎn) E-小臂氣缸下鉸點(diǎn) G-抓爪氣缸下鉸點(diǎn) Q-抓爪下鉸點(diǎn) K-抓爪上鉸點(diǎn) V-抓爪抓爪 當(dāng)處于以上位置時(shí)，由圖 4.1 知以下的角度關(guān)系。 201min2 根據(jù)前面的已知的角度可求得： = ，由圖 4.1 所示可知，向量 CF 可216 以表示為： 向量 389cos()in(62)CF = 5162i 14 圖 4.1 F 點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算簡圖 由前面的計(jì)算結(jié)果可知， ，26.9ZFC8231DFlm 在 中 =DE90 7.cos0.79E 通過上式可解得 =71.5 同樣在前面我已經(jīng)確定了 在四邊形 CDEF 中FQ =EFC26.90.8.4 由以上的角度關(guān)系可表達(dá)出向量 FV,設(shè)向量 FV 與 X 軸的夾角為 ，則可知：180(36018.450)62 則取正值就是39. 向量 FV= 23()cos1.4in0.l =3580.86 s14 連桿機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比為 r，抓爪氣缸對 N 點(diǎn)的作用力臂為 ； 連桿 HK 對r N 點(diǎn)的作用力臂為 ； 連桿對 Q 點(diǎn)的作用力臂為 ； 抓爪對 Q 點(diǎn)的作用力臂2r 3r ；4r 132243sin5si160823n7.35.8rl mNHKlrm13248.0.66.51ri 則可得此時(shí)抓爪的理論抓取力： 34.810ODFi N 切向阻力 ：1W 抓爪的重心到 Q 點(diǎn)的水平距離為 2r 15 =2r 3cos140.57.82lm 取抓爪為研究對象，如圖 4.3 所示，并對 Q 點(diǎn)取矩，則有： 132 0()QODMFWlGr 代入數(shù)值可得： 51(0.468).4860.5780 51.2N 法向阻力 的求解：2W 小臂及抓爪所受重力對 C 點(diǎn)的力矩有： 12523462()()0.7Ci FMGXGXX4 41 1.730.9.6.)(coscs39.)062cos62i ll l 42 12coscs.o2l l 把 ， ， 的值代入上式得：1l35()0.81CiMGN 到 C 點(diǎn)的距離為 ：1W0r 23coslCFV =148.6839.15cos(6018.450) =2808.89 mm 到 C 點(diǎn)的距離為 ：2W1r1sin389.5sin01.637.4rFVm 法向阻力 決定于大臂氣缸閉鎖力 ，2 F 72651.4()102.3N 取整個(gè)小臂及抓爪為研究對象，則有： 0CM 16 即 11021()CiFeMGWr 把以上求得的數(shù)值全部該式可求得 ：2 N 52. 小臂氣缸作用力 的求解：gP 向量 FQ 在 X 軸上的模量： cos(104.)FNQ = 23.86 = .m 如圖 4.1 所示，取小臂（帶斗和連桿機(jī)構(gòu)）為研究對象，則有： 0CM21323221()0g FNFNPEFWlGXrX 將已知量代入數(shù)值可得： 3 4 42 10.76.480.6.48.(.63.578)0.621.30g 解得： =2.3 NP51 而些時(shí)的小臂閉鎖力為： ，略大于 說明閉鎖力中夠 726523.40(640)12.30N2gP 橫向抓取力 的求解：kW 橫向抓取力 由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器所承受，即 的最大值決定于回轉(zhuǎn)平臺kW 的制動(dòng)力矩，故先要計(jì)算出制動(dòng)力矩。 地面附著力矩 ： M 4350(0.5)G其 中 = .2 = 51.3Nm 由經(jīng)驗(yàn)公式求得回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的最制動(dòng)力矩 ：BM 50.6.820BM 17 550.821.7043BKVMWNmX Q 點(diǎn)作用力與作用力矩 ， ， ， 的求解：QxRyQxMy 取連桿機(jī)構(gòu)為研究對象，如圖 4.2 所示，則有： NH-搖 臂 HK-連 桿 G3-鏟 斗 油 缸 推 力RK-連 桿 的 作 用 力 RN-搖 臂 的 作 用 力 RN G3X YYZ N Q K H RK NH-搖臂 HK-連桿 G3-抓爪氣缸推力 RK-連桿的作用力 RN-搖臂的作用 力 圖 4.2 連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算簡圖20X 即 3222coscoscos0NKPGHRXRHX 0Y 即 3222sinsinsinNKX 其中 765.4101.781PN 2.5GH2.X1.5HX 將這些數(shù)值代入到上式中就可以得到： 51.708cos4.cos57.cos.0NKR ininin15 解上兩式得： 5.31NR51.90K 如圖 4.2 所示，取整個(gè)抓爪為研究對象，以 V 點(diǎn)為新坐標(biāo)的原點(diǎn)，VQ 為 軸，過 V 點(diǎn)與 VQ 垂直的直線為 ，建立 坐標(biāo)，則有：3X3Y3XOY30 18 即 2cos1.50QxkWR 代入數(shù)值得： 50.91cos.0QxR 解得： 56QxN 30Y 即 1sin.5QykRW 代入數(shù)值得： 5504128.91sin.0Qy 解得： .3yN 30YM 即 32 1YkMWlb 代入數(shù)值得： 5530.71.480.21.0Y 解得： .9Nm 3X 即 31 02XbMW 代入數(shù)值得： 53.41280.1X 解得： 50.Nm N 點(diǎn)的作用力與力矩 ， 及 的求解：xRyNM 取曲柄和連桿為研究對象，如圖 4.3 所示：則有： 19 3 K HF NH-搖 臂 HK-連 桿 F3-鏟 斗 油 缸 推 力 NRNyRNx RK-連 桿 沿 HK方 向 的 作 用 力 RNy-搖 臂沒 HK方 向 的 作 用 力 RK NH-搖臂 HK-連桿 F3-抓爪氣缸推力 RK-連桿沿 HK 方向的作用力 RNy-搖臂沒 HK 方向的作用力 圖 4.3 曲柄和連桿的受力圖 20X 即 3cos1.5NxkRP 代入數(shù)值得： 5559cos1.7081.0Nx N 如圖可知： tantan241yFH 同樣根據(jù)圖可知： 3()NkMRPK 代入數(shù)值得： 551.9708.0.Nm F 點(diǎn)作用力與作用力矩的求解： 以小臂為研究對家，進(jìn)行受力分析計(jì)算，以 F 為原點(diǎn)，F(xiàn)N 為 X 軸，以垂直 FN 的 FY 為 Y 軸進(jìn)行分析： 40X 即 2cosFxNxRPER 4Y 即 2sin0FyNyX 另外 25363.81P 代入數(shù)值得： 555.40cos4.012.3810FxR N 20 5553.8410sin4.0213.70FyR N 同樣由圖可知： 292cos.YNxMPlR = 53.8410.07.15023 = 292sin5.ZNyPlR = 3.8410i.70.2413 = 576 則總力矩 M： 2XY = 5252(1.0)(1.3) = N 4.1.2 內(nèi)力圖的繪制 根據(jù)最大彎矩工況所求出的小臂所受到的力和力矩，可以分別繪制出在最 大彎矩工況下內(nèi)力圖。對于最大彎矩工況，小臂的內(nèi)力圖包括橫向力，小臂平 面內(nèi)外的彎矩和剪力；最大彎矩工況下小臂的軸向力 N 圖，如圖 4.4（單位： N） 圖 4.4 最大彎矩工況下小臂 N 圖 最大彎矩工況小臂的 圖，如圖 4.5（單位：N）yQ 21 圖 4.5 最大彎矩工況下小臂 圖yQ 最大彎矩工況下小臂的 圖，如圖 4.6（單位： ）yMNm 圖 4.6 最大彎矩工況下小臂的 yM 由前面的受力分析知，在通過 F 點(diǎn)且與小臂下底板垂直的截面所受到的應(yīng) 力最大，是危險(xiǎn)截面，故首先要對該截面進(jìn)行計(jì)算，然后以此為基礎(chǔ)再求解其 它尺寸。 4.1.3 寬度、鋼板厚度的選取 由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和其它同斗容機(jī)型的測繪，取小臂寬度 280am 厚度一般為 815 mm，初選底板厚度 ，側(cè)板厚度11n 在采摘機(jī)選用的結(jié)構(gòu)鋼材一般選 16Mn，其有足夠的屈服極限和良好的機(jī)械 性能，其屈服極限 ，在小臂中安全系數(shù) ，則小臂的許用應(yīng)350sMPa2.8n 力為： 23501.8sPan 4.1.4 危險(xiǎn)截面處高度計(jì)算 危險(xiǎn)截面的有效面積為 ：2S 22 210(2)(0Shh = 9 = （4.1）62(38)m 該截面對 Z 軸的慣性矩 ZI （4.2） 32010(2)hIhydA = 3220()1h 該截面對 Y 軸的慣性矩 ：.yI 10532910(2)yIhzdA （4.3） = 1053291()2zh 橫截面的總面積 ：1S （4.4）10h 該橫截面受到的最大正應(yīng)力 ：N 5612.3810()FSh （4.5） 該截面受到最大的彎曲正應(yīng)力 ， 。yz 532.10yyMhhII （4.6） 53 32.75.102.7zz zII （4.7） 則截面所受到軸向拉應(yīng)力與彎曲應(yīng)力合成后有： 23 Nyz （4.8） 由于剪應(yīng)力的大小相對于彎矩所產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力要上得多，為簡化計(jì)算， 在計(jì)算中簡應(yīng)力忽略不計(jì)，僅在校核中用，則有： （4.9） 由式 4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9 可解得： 197hm 有了危險(xiǎn)截面的結(jié)構(gòu)尺寸，再結(jié)合前面的基本心尺寸，就可以利用軟件小 臂繪制出。這樣小臂的所有尺寸就已經(jīng)基本確定。 4.2 連接銷軸的校核 銷軸在工作過程中主要受擠壓應(yīng)力的作用，如圖 4.7 所示，在此主要進(jìn)行 擠壓應(yīng)力的校核。銷軸的直徑為 d=20mm，受到的橫向力為 F=600N，計(jì)算銷軸受 到的擠壓應(yīng)力。 圖 4.7銷軸示意圖 由公式 jyjPA 在銷軸中， 331020dhiy =4 42m， axjyP=1090N 代入公 式得： jy = 410 9 =2.5MPa 查表的材料的許用擠壓應(yīng)力為 jy30MPa。 擠壓應(yīng)力 jy遠(yuǎn)小于許用擠壓應(yīng)力，銷軸的強(qiáng)度滿足要求。 4.3 抓爪的設(shè)計(jì) 4.3.1 手指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手指握持力與一個(gè)大的，高負(fù)載能力，良好的通用性，能夠抓住任意形狀， 更寬的應(yīng)用范圍的目的，同時(shí)減少驅(qū)動(dòng)源的數(shù)量，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得簡單， 24 容易控制。 （1）手指數(shù)量 果實(shí)形狀規(guī)則和不規(guī)則的。規(guī)則小果，采摘機(jī)器人使用了兩個(gè)有直接吸搶 果的指尖最線性驅(qū)動(dòng)器。相對的兩個(gè)手指，三個(gè)手指也有一些研究采摘機(jī)器人， 3 指的是機(jī)器人搶蘋果的穩(wěn)定性更好。 （2）手指關(guān)節(jié)數(shù)量 關(guān)節(jié)執(zhí)行器抓取密切相關(guān)的端部效應(yīng)數(shù)量越多關(guān)節(jié)的數(shù)量越多，端自由， 更靈活的抓動(dòng)作，更好的爬的程度。從而增加接頭的數(shù)量同時(shí)增加的驅(qū)動(dòng)裝置 的數(shù)量，驅(qū)動(dòng)器將增加增大控制的數(shù)量的難度，同時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠 性差，從而產(chǎn)生負(fù)面影響。 本文所設(shè)計(jì)的采摘機(jī)器人采摘的使用四連桿機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所欠的手 指驅(qū)動(dòng)的多手指關(guān)節(jié)，并配有一個(gè)力傳感器和橡膠材料，測量夾緊力和摩擦力 增大。 按中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，除三級蘋果外，果實(shí)橫切面最大直 徑要大于或等于 70mm9。這里設(shè)計(jì)機(jī)械手所抓取的蘋果直徑在 50mm150mm 之間，故取蘋果半徑為 25mmR75mm。 （3）手指的材料 手指選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，使用在機(jī)器人很大的影響作用。遵從手的結(jié)構(gòu)尺寸， 手指，同時(shí)保持足夠的光強(qiáng)度和質(zhì)量，系統(tǒng)將雙手尼龍材料的選擇。尼龍具有 很高的機(jī)械強(qiáng)度，耐熱，磨擦系數(shù)低，耐磨損，自潤滑性，吸震性，耐油，耐 弱酸等特點(diǎn)。 圖 3-9 手指結(jié)構(gòu) 4.3.2 手抓支架的設(shè)計(jì) 支架主要是用來安裝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和手掌，小巧的機(jī)身，體積小，重量輕的設(shè) 計(jì)要求。這樣的設(shè)計(jì)是一個(gè)圓柱形主體框架，所述固定底板，中間板，下部主 傳動(dòng)馬達(dá)構(gòu)成的支撐柱的安裝位置。將主手指擋塊的上部。機(jī)架結(jié)構(gòu)如圖 3.4 所示。 25 機(jī)器人可分為棕櫚基和棕櫚基類。手掌可以增加關(guān)于這個(gè)問題的制約，有 棕櫚機(jī)器人具有廣泛的適用性，操作方便的特點(diǎn)。無機(jī)械手可以抓住的對象， 但對象通常祝福規(guī)則的形狀，它的形狀和要求高的對象的大小特征的，無機(jī)械 手的手掌被廣泛應(yīng)用于特殊的保持機(jī)構(gòu)。 圖3-10 機(jī)架結(jié)構(gòu) 4.4 移動(dòng)小車的設(shè)計(jì) 考慮到本次設(shè)計(jì)的蘋果采摘機(jī)械手要求操作靈活方便，利于清潔工作業(yè)， 本次選用手推式平臺四輪小車作為承載平臺，結(jié)構(gòu)如下圖示： 圖 4.9 移動(dòng)小車結(jié)構(gòu)圖 4.5 回轉(zhuǎn)底座的設(shè)計(jì) 進(jìn)行底座結(jié)構(gòu)形式的選擇是一個(gè)較復(fù)雜的過程，對結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件截面和 結(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行仔細(xì)的分析。對結(jié)構(gòu)方案要進(jìn)行技術(shù)經(jīng) 26 濟(jì)比較。由于各種設(shè)備有不同的規(guī)范和要求，制定統(tǒng)一的底座結(jié)構(gòu)選擇方法較 困難。但是，可以利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識提出下列一般的規(guī)則。這些規(guī)則是為了 節(jié)約材料在選擇形式時(shí)應(yīng)遵守的一般規(guī)律。 （1）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況要與材料的性能相適應(yīng)，以便發(fā)揮材料的優(yōu)點(diǎn)。 軸力較彎矩能更充分地利用材料。桿件受軸力作用時(shí)，截面上的材料分布是均 勻的，所有材料都能得到充分利用。但在彎矩作用下截面的應(yīng)力分布是不均勻 的，所以材料的應(yīng)力分布不夠經(jīng)濟(jì)。 （2）結(jié)構(gòu)的作用在于把載荷由施力點(diǎn)傳到基礎(chǔ)。載荷傳遞的路程愈短，結(jié) 構(gòu)使用的材料愈省。 （3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性可以降低內(nèi)力，節(jié)省材料。 綜合考慮機(jī)器的工作時(shí)所受的力，我選用機(jī)體材料 HT150 鑄造底座，力學(xué) 性能： =200MPa, =340MPa.適于制造箱體、底座類零件。bs 第 5 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 氣動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖 圖 5-1 為蘋果采摘機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖，表 5-1 為氣路元件 圖。氣源是由空氣壓縮機(jī)通過快換接頭進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，經(jīng)分水過濾器、調(diào)壓閥、 油霧器這氣動(dòng)三聯(lián)件，進(jìn)入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動(dòng)作15。 27 圖 5-1 四自由度機(jī)械手氣路原理圖 表 5-1 氣路元件圖 序號 型號規(guī)格 名稱 數(shù)量 1 J41F-16 手動(dòng)截止閥 1 2 儲(chǔ)氣缸 1 3 QLPY1 分水濾氣器 1 4 QLPY2 減壓閥 1 5 QLPY3 油霧器 1 6 TK-10 壓力繼電器 1 7 Q22DX-1 二位二通電磁閥 1 811 Q25DC-3 二位五通電磁閥 4 1216 QLA-L3 單向節(jié)流閥 5 1724 TZ-8104 行程開關(guān) 8 5.2 PLC 的選擇 國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，有日本三菱公司