（终稿）自动防盗门开锁机构设计（全套完整有CAD）

设计计算对比计算结果由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径即模数与齿数的乘积有关，可取由弯曲强度算得的模数.，并就近圆整为标准值，按接触疲劳强度算得的分度圆直径算出小齿轮的齿数小齿轮的齿数，取几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度尺宽系数为为，取值为。

由得，.本章小结本章主要介绍了螺杆和直齿圆柱齿轮的设计过程及其所用的理论依据，是机械手具体零件的细节设计，进而为机械手零件的生产和装配提供可靠保障，是机械手的加工更科学。

开锁机构机械手锥齿轮几何尺寸设计计算.大端模数查机械设计手册取齿形角，齿顶高系数，顶隙系数，大端模数按照弯曲疲劳强度计算.其中，查表得，取，算得查机械设计手册取模数的标准值。

.其他参数可知分度圆直径，锥角距齿宽系数查教材机械设计取齿宽﹤齿顶高齿根高齿顶圆直径，齿根角周节分度圆弧齿厚，当量齿数，端面重合度.本章小结本章主要介绍典型零件锥齿轮的设计过程，进步为锥齿轮的加工制造提供理论基础，为我们进行相关参数修订提供依据。

开锁机构机械手轴设计.初步估算中间轴的最小直径先按式机械设计手册初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为号钢，调质处理，根据机械设计，取得，于是得考虑轴上键槽的削弱，轴径需加大，取。

根据轴向定位的要求确定轴的各段长和直径拟定轴上的零件装配方案，轴上的大部分零件包括齿轮，套筒，轴承和轴承端盖及联轴器几大部分。

由计算可的轴的最小直径为，故轴段的直径为。

考虑到轴承的宽度及轴承轴向定位等，故取轴段的长度。

轴段采用键定位，其尺寸为，由于轴段仅仅是用键来定位的，所以轴段的长度与键的宽度和高度有关，考虑到齿轮轮毂的宽度及轴向定位要求等，。

取安装轴承处的轴段的直径，考虑到定位要求，故轴段的长度为。

轴段的左端是由推力球轴承固定，为了是轴的受力感性较低，还可通过热处理改善其综合性能，价格也比合金钢低廉，因此应用较为广泛，常用号钢。

合金钢则具有更高的机械性能和更好的淬火性能。

因此，在传递大动力，并要求移动机器人操作机械手设计与分析减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。

在般工作温度下碳素钢与合金钢的弹性模量基本相同。

因此，用令金钢代替碳素钢并不能提高轴的刚度。

鉴于此，机械手各传动关节的传动轴选用号钢，应能满足设计的需要。

齿轮系齿轮的主要失效形式有轮齿折断齿面疲劳点蚀齿面磨损齿面胶合和塑性变形。

因此设计齿轮传动，要使齿面具有较高的抗点蚀抗磨损抗胶合和抗塑性变形的能力，齿根则要有较高的抗折断能力。

为此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬，齿芯要韧。

钢材韧性好，耐冲击，容易通过热处理和化学处理来改善其机械性能和提高硬度，是制造齿轮最常用的材料。

锻钢可制成软齿面和硬齿面两种声轮。

软齿面齿轮对于强度速度和精度要求不高的齿轮传动，可采用软齿面齿轮。

软齿面齿轮的齿面硬度低于，热处理方法为调制或正火，常用材料为和等。

加工方法般为热处理后切齿，切制后即为成品，精度等级般为级。

硬齿面齿轮硬齿面齿轮硬度大于。

高速重载及精密机械如精密机床航空发动机等采用硬齿面齿轮传动。

材料通常选用等，经过表面硬化处理，齿面可得到很高的硬度。

加工方法般为先切齿，然后表面硬化处理，最后进行磨齿等精加工，齿轮精度可达级或级，常用的表面硬化处理方法有表面淬火渗碳淬火氮化和氰化等。

机械手的齿轮传动对速度精度强度要求都不高，可以使用软齿面齿轮，材料则选择。

除此之外，还有很多结构件，对它们的性能要求较低，所以尽量选择重量轻价格低廉且符合设计要求的材料。

如机械手的壳体全部采用铸造铝合金，分段铸造而成，末端执行器各零件则采用硬铝合金加工而成。

.本章小结本章主要介绍了机械手设计原理传动，但在手臂的启动和终止瞬间，运动是变化的，为了减少冲击，要求启动时间的加速度和终止前减速度不能太大，否则引起冲击和振动。

为减少转动惯量，应采取以下措施减少手臂运动件的重量，采用铝合金等轻质高强度材料减少手臂运动件的轮廓尺寸减少回转半径驱动系统中设有缓冲装置。

臂动作应灵活，减少手臂运动件之间的摩擦阻力，尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦。

位置精度要高。

般来说，直角和圆柱坐标系机械手位置精度高关节式机械手的位置最难控制，故精度差在手臂上加设定位装置和检测机构，能较好的控制位置精度。

本文设计的机械手臂壳体采用铸铝加工而成，其中方形截面为机械手大臂与小臂的壳体，圆形截面为小臂旋转机构的壳体。

机械手手臂刚性好抗扭能力强重量轻，所有传动机构和驱动装置都置于机械手臂内部，外形简洁，机械手表面还装有缓冲垫，当驱动装置出现故障或供电电池耗尽时，可以起到缓冲作用，避免手臂冲击造成损坏。

大臂外壳所粘贴的橡胶垫，起缓冲垫作用。

小臂与大臂的关节使用圆锥齿轮传动，电动机置于大臂壳体内。

.材料选择机械材料选用原则机械零件材料的选择是机械设计的个重要问题，不同材料制造的零件不但机械性能不同，而且加工工艺和结构形状也有很大差别。

机械零件常用材料有黑色金属有色金属非金属材料和各种复合材料等。

选择材料主要应考虑以下方面的问题使用要求，零件的受载情况和工作状况对零件尺寸和质量的限制零件的重要程度等。

若零件尺寸取决于强度，且尺寸和重量又受到些限制时，应选用强度较高的材料。

静应力下工作的零件，应力分布均匀的拉伸压缩剪切，应选用组织均匀，屈服极限较高的材料应力分布不均匀的弯曲扭转宜采用热处理后在应力较大部位具有较高强度的材料。

在变应力下工作的零件，应选用疲劳强度较高的材料。

零件尺寸取决于接触强度的，应选用可以进行表面强化处理的材料，如调质钢峰碳钢氮化钢。

若零件尺寸取决于刚度，则应选用弹性模量较大的材料。

碳素钢与合金钢的弹性模童相差很小，故选用优质合金钢对提高零件的刚度没有意义。

截面积相同改变零件的形状与结构可使刚度有较大的提高。

滑动摩擦下工作的零件应选用摩擦性能好的材料在高温下工作的零件应选用耐热材料在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料等。

是机械传动中应用最为广泛的类传动，常用的渐开线齿轮传动具有以下些主要特点传动效率高，在常用的机械传动中，齿轮传动的效率是最高的。

级圆柱齿轮传动在正常润滑条件下效率可达到以上，在大功率传动中，高传动效率是十分重要的传动比恒定，齿轮传动具有不变的瞬时传动比，因此齿轮传动可用于圆周速度为以上的高速传动结构紧凑，在同样使用条件下，齿轮传动所需要空间尺寸，比带传动和链传动小得多工作可靠寿命长，齿轮传动在正确安装，良好润滑和正，常维护条件下，具有其他机械传动无法比拟的高可靠性和寿命。

齿轮传动的主要缺点有对齿轮制造安装要求高齿轮制造常用插齿机和滚齿，机等专用机床及专用工具通常的齿轮传动为闭式传动，需要良好的维护保养，因此齿轮传动成本和费用高并且齿轮传动不适合中心距较大的两轴间的动力传递。

蜗杆传动蜗杆传动是种空间齿轮传动，能实现交错角为度的两轴间动力和运动传递。

蜗杆传动与圆柱齿轮传动和圆锥齿轮传动相比具有结构紧凑传动比大士传动平稳和可以自锁等显著特点。

蜗杆传动的主要缺点是齿面摩擦力大，发热量高，传动效率低。

蜗杆传动通常用于中小功率非长时间连续工作的应用场合。

.开锁机构机械手结构作为款日常生活的开锁机械手，为完成抓取目标物，操作机械手必须具有足够的自由度，能够灵活的移动到指定的目标位置来抓取目标物，为此自由度数至少应该在个以上，能够方便的伸长旋转达到不同的姿态，自由度太少将大大限制机械手的工作空间，无法准确抓取目标物。

本文设计的机械手具有个自由度，在性能指标中已经提出。

下面分别是手部腕部和臂部的具体设计。

机械手手部末端执行器结构形式多样，但总的设计都有如下几点基本要求有适当的夹紧力和驱动力，手指握力夹紧力大小要适宜，力量过大则动力消耗多，结构庞大，不经济，甚至会损坏抓取物体力量过小则夹持不住或产生松动脱落。

在确定握力时，除考虑抓取物体重量外，还应考虑操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证夹持安全可靠。

应具有定的开闭范围，手应具有定的开闭角度手指从张开到闭合绕支点所转过的角度或开闭范围对平移型手指从张开到闭合的直线移动距离，以便于抓取或退出物体。

保证抓取物体在手指内的夹持精度，应保证每个被抓取的物体，在手指内都有准确的相对位置。

结构紧凑重量轻效率高，在保证自身刚度强度的前提下，尽可能使结构紧凑重量轻，以利于减轻手臂的负载。

在这里还必须讨论下机械手手指数量的问题，不同的手指数量可以完成的动作动作复杂程度都不通，可以根据机械手必须完成的动作确定机械手所需的最少手指数。

个手指能推滚或滑动小物体，还可用力操纵开关等两个手指除具.开锁机构机械手零件的基本要求及参数机械零件是机械手的基本构成，对机械手设计的最终都是通过零件的设计来实现的，所以设计零件时应满足的要求是从机械手功能要求引申出来的，也是从机器人的经济性能和技术性能来考虑的。

要求在预定的期限内安全可靠的工作，从而保证机械手的各种性能在工作期限能内能够可靠的实现，这就要求机械手的各种零件在工作期限内不能产生各种失效形式，即零件的强度刚度机械性能的稳定性耐磨性和温升性能满作必要的条件，这些条件就是判定零件工作能力的准则。

要尽量的降低零件的设计制造成本，这要求从零件的设计制造等多方面加以考虑，设计时合理的选择零件的材料和毛坯的形式，设计简单合理的零件结构，合理的设定零件的共差等级以及认真考虑零件加工工艺性，另外要尽量考虑选用标准件通用化和系列化的零部件。

任何部机器都由动力机传动装置和工作机器组成，动力机是机械的动力来源，可直接利用自然资源即次资源或二次资源转化为机械能，如水轮机汽轮机液压马达电动机等，工作机是机器的执行机构，传动机构是种中介机构，实现能量的传递和其他作用的装置。

下表是机械手的相关参数表.机械手的基本参数定位精度安装方式地面安装抓起工件重量控制功能自动控制手动控制状态显示指示灯轴回旋轴手腕左右摆动轴手腕俯仰轴手腕回旋.本章小结本章主要介绍了在用于生活中机械手的相关工作需要及参数，工作环境对机械手的尺寸要求，进步为机械手的设计具体方案产生提供指导，使我们能更好的设计机械手。

自动防盗门开锁机构的原理分析方案确定及材料选择.驱动方式目前机械手的驱动方式有液压驱动电器驱动和气压驱动等多种方式，各种启动方式有自己的特点，在工业机器手中液压气压传动较多。

有的机器手才有多种驱动方式并存，机体采用哪种方式要根据工业要求和机器手具体特点而定，比较各种机器手的特点，选择合适的驱动方式。

液压驱动液压驱动的特点有驱动力和驱动力矩较大，臂力可达速度反映较好，因为工作间的反映速度快慢取决于油液的流速和容积变化，所以在不考虑温度对油液体积地影响时，驱动系统的之后几乎没有变化，驱动系统的部件的重量轻惯性小因而他的反应速度快范围大，而且可以无级调速，易使用于各种适用场合平稳，能够使用各种冲击，能够实现各种表较频繁的换向相同的驱动力条件下，液压驱动系统的体积比较小重量轻惯性小定位精度比气动高，但比电器驱动低液压系统的泄露对系统的工作稳定性有定的影响压油中混入气体后，对系统零件的刚度有定的影响，影响系统的定位精度，容易产生爬行压油的粘度对系