三自由度机械手设计摘要从上面计算可以看出，三钟工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的依据。从数控机床课程设计指导书表查出，当步进电机为五相十拍时最大静力矩按此静力矩从表查出，最大静转距为，大于所需最大静转矩，可作为选定型号。二伸缩机构步进电机的计算及选型等效转动惯量计算计算简图见图。传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下式进行计算式中步进电机转子转动惯量，齿轮，的转动惯量滚珠丝杠转动惯量参考数控机床，初选反应式步进电机，该步进电机转子的转动惯量代入上式考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题。满足惯量匹配的要求。二电机力矩的计算机械手在不同的工况下，所需转动力矩不同，下面分别按各阶段进行计算。快速空载起动力矩。在快速空载起动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下上式中传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量电机最大角加速度电机最大转速运动部件最大快进速度脉冲当量步进电机步距角运动部件从停止起动加速到最大速度所需时间起动加速时间摩擦力矩上式中导轨的摩擦力导轨摩擦系数运动部件总重量齿轮降速比，按计算传动链总效率，般取折算到电机上的摩擦力矩附加摩擦力矩式中滚珠丝杠预加负载，般取，为进给率引力滚珠丝杠导程滚珠丝杠未预紧时的传动效率，般取折算到电机轴上的轴向负载力矩上述三项合计快速起动所需力矩最大负载所需力矩从上面计算可以看出，三钟工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的依据。从数控机床课程设计指导书表查出，当步进电机为三相六拍时最大静力矩按此静力矩从表查出，最大静转距为，大于所需最大静转矩，可作为选定型号。第三节涡轮蜗杆电机的计算及选型电机的计算及选型根据输入转速，选择额定转速为的电作为动力源。电动机功率为式.式中，效率蜗杆传动部分为.，联轴器为.，由此可得。选择电机型号和参数见表.。表.型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量额定转矩额定转矩电机轴直径为。其他参数为电流.，效率.，功率因数，转子转动惯量蜗杆传动的传动比已知机构输入转速，根据机构特性，可知转速为，已选择驱动电机转速为，则选蜗轮蜗杆的传动比为。电机轴与蜗杆处联轴器的选择二联轴器的计算及选型为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器。公称转矩式.由手册查得,故得计算转矩为式.型号的选择从中查得型弹性套柱销联轴器的许用转矩为.，许用最大转速为，轴径为，考虑到联轴器联接的电机轴为，蜗杆联接端为，故适用。联轴器效率为.。型弹性套柱销联轴器参数及外形如图.和表.所示。图.表.型号公称转矩•许用转速轴孔直径轴孔长度质量转动惯量•第五章接近开关及限位开关的选型第节接近开关的工作原理及选型接近开关概述电感式接近开关由三大部分组成振荡器开关电路及放大输出电路。振荡器产生个交变磁场。当金属目标接近这磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的接近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。根据操作原理，接近传感器大致可以分为以下三类利用电磁感应的高频振荡型，使用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。高频振荡型接近传感器的工作原理电感式接近传感器由高频振荡检波放大触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以至停振。振荡器的振荡及停振这二种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。下面为详细介绍通用型接近传感器的工作原理图振荡电路中的线圈如图产生个高频磁场。当目标物接近磁场时，由于电磁感应在目标物中产生个感应电流涡电流。随着目标物接近传感器，感应电流增强，引起振荡电路中的负载加大。然后，振荡减弱直至停止。传感器利用振幅检测电路检测到振荡状态的变化，并输出检测信号。振幅变化的程度随目标物金属种类的不同而不同，因此检测距离也随目标物金属的种类不同而不同。所有金属型传感器的工作原理所有金属型传感器基本上属于高频振荡型。和普通型样，它也有个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时，不论目标物金属种类如何，振荡频率都会提高。传感器检测到这个变化并输出检测信号。有色金属型传感器工作原理有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标物接近传感器时，振荡频率增高当铁类的黑色金属目标物接近传感器时，振荡频率降低。如果振荡频率高于参考频率，传感器输出信号。二主要技术参数二接近开关的选型目前市场上的主要产品有以下几中在本设计中我们选用短圆圆柱电感式接近开关。第二节限位开关的工作原理及选型行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度自动开关门的限位，轿厢的上下限位保护。目前市场上的主要产品及安装尺寸如下在本设计中伸缩机构限位开关我们选用交叉滚轮柱塞型接近开关，提升机构限位开关我们选