步进电机三自由度直角型机械手设计摘要，即从上式可知电机初步满足要求。启动矩频特性校核步进电机启动有升速启动和突跳启动。升速启动是步进电机从静止状态开始逐渐升速，在零时刻，启动频率为零。突跳启动很少使用。在段时间内，按定的升速规律升速。启动结束时，步进电机达到了最高运行速度。从下图中，可查得图矩频特性图纵向空载启动力矩。对应的允许启动频率。步进电机启动频率，所以步进电机不会丢步。运行矩频特性校核步进电机的最高快进运行频率可按下式计算式中为部件最大快进速度为脉冲当量所以，快进力矩的计算公式式中为快进时，折算到电机轴上的摩擦力矩，为附加摩擦力矩。算得从运行矩频特性图中，可知对应的允许快进频率所以所用的电机都满足快速进给运行矩频特性要求。综上所述，所选用的步进电机符合要求，可以使用。基座的计算设计.初选电机为.滚珠丝杠的选择根据电机以及末端执行机构拟使用条件负载重量最大行程快速进给速度加减速时间常数.预期寿命直线运动导程摩擦系数.电机转速设定螺距根据电机最大的转速与快速进给速度计算基本动态额定负载各动作模式下的轴向负载的计算加速时加速度轴向负载匀速时轴向负载减速时轴向负载各动作模式次循环所需的时间螺距为的负载条件根据上述两表所示条件计算轴向均负载与平均转速计算所需基本动态额定负载根据预期寿命，扣除停止时间后的净运行使用寿命预计夹紧前后运动将运行系数带入公式中因此选择丝杠容许屈曲载荷危险速度计算研讨丝杠轴全场与危险速度屈曲载荷最大行程螺母长度余量末端尺寸下面就屈曲载荷进行讨论，设负载作用点间距式中开始引起压曲的负载负载作用点距离杨氏模量丝杠轴最小惯性矩由丝杠的支撑方式决定系数铰支铰支固定铰支选用固定铰支固定自由.式中屈曲载荷安全系数.说明容许轴向负载充分满足使用条件由于电机速度比较慢肯定安全无需校核危险速度最终选型结果适合的滚珠丝杠的形式为支座型号为校核驱动电机传动系统等效转动惯量计算电机转子转动惯量滚珠丝杆的转动惯量的折算手臂上下移动惯量的折算工作台是移动部件，其移动质量折算到滚珠丝杠轴上下移动的惯量可按下式进行计算式中，是丝杆导程为工作台质量。所以联轴器转动惯量系统等效转动惯量验算矩频特性步进电机最大静转矩是指电机的定位转矩，从附件中查得步进电机的名义启动转矩与最大静转矩的关系为查的。所以步进电机空载启动是指电机在没有外加工作负载下的启动。步进电机所需空载启动力矩可按下式计算式中为空载启动力矩为空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度，折算到电机轴上的加速力矩.为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩.有关的各项力矩值计算如下加速力矩式中为传动系统的等效转动惯量为电机的最大角加速度为与运动部件最大快进速度对应的电机最大转速为运动部件从静止启动加速到最大快进速度所需的时间为运动部件最大快进速度为初选步进电机的步距角为脉冲当量步进电机三自由度直角型机械手设计摘要直角坐标机器人机械手类型三自由度直角坐标型抓取重量自由度个个方向的移动机座伸缩运动，前后移动范围，步进电机驱动单片机控制大臂机构伸缩运动，升降范围，步进电机驱动单片机控制小臂机构伸缩运动，伸缩范围，步进电机驱动单片机控制末端执行器气压缸驱动单片机控制.控制系统的设计分析本课题采用单片机对机械手进行控制，初定系列，根据机械手的工作流程编制出单片机程序可能在实际设计过程中会有改动。机械手的工作流程图如图所示。图机械手工作流程图工业机的机械系统设计.工业机器人的运动系统分析机械手的运动，可从该机械手的自由度，工作空间和机械结构类型等三方面来讨论。机械手的运动自由度所谓机械手的运动自由度是指确定个机械手操作位置时所需要的独立运动参数的数目，它是表示机械手动作灵活程度的参数。本设计的机械手具有移动副种运动副，具有手臂伸降，平移，前后往复三自由度,如图所示。图机械手机构简图机械手的工作空间工作空间是指机械手正常运行时，手部参考点能在空间活动的最大范围，是机械手的主要技术参数。机械手的机械结构类型直角坐标型为本设计所采用方案，这种运动形式是通过伸缩平移和升降，共三个自由度组成的运动系统。.装配机械手的执行机构设计末端执行机构设计装配机械手的末端执行机构设计是用来抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的准确迅速和稳定程度都将直接影响到工业装配机械手的工作性能，它是工业装配机械手的关键部件之。.设计时要注意的问题末端执行机构应有足够的夹紧力，为使手指稳定的夹紧工件，除考虑工件在传送过程中的动载荷外，还应考虑工件夹持工件的重力。末端执行机构应有定的开闭范围。应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响，以及工件尺寸的大小。应能保证末端执行机构内的工件能被准确定位。结构尽量紧凑重量轻，以利于接下来的手臂的结构设计。根据使用条件考虑其通用性。.总体的结构设计采用连杆杠杆式夹持器，用小型压缸驱动夹紧，它的结构形式如图所示。连杆杠杆式夹持器采用四连杆机构传递撑紧力，即当气压缸工作时，推动推杆向上运动，使两钳爪向内收拢，从而带动弹性爪夹紧工件。与本设计的零件要求相符，且这种夹持器多用于实心圆柱零件的夹持。图末端执行器其工件重量公斤，形手指的角度ϑ，.，摩擦系数为.。图手爪受力分析图根据手爪类别,计算夹紧力。采用摩擦锁紧方式，故受力分析得式中，工件质量重力加速度动态运动时产生的加速度安全系数型手爪张开的角度气爪夹头与工件的摩擦因素由于手抓与工件材料都采用钢，查表得.其驱动力为所以实际驱动力取传动效率.，并取若被抓取工件的为匀速取时，则所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为。气缸的确定.气缸工作压力的确定由液压传动与气压传动取气缸工作压力.气缸内径和活塞杆直径的确定本课题设计的气缸属于双向作用气缸。单活塞杆双作用气缸是使用最为广泛的种普通气缸。因其只在活塞侧有活塞杆，所以压缩空气作用在活塞两侧的有效面积不等。活塞左行时活塞杆产生推力，活塞右行时活塞杆产生拉力。式中，活塞杆上的推力，活塞杆的拉力，气缸工作时的总阻力，气缸工作压力，活塞直径，活塞杆直径，气缸工作时的总阻力与众多因素有关，如运动部件惯性力密封处摩擦力背压阻力等。以