買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 摘  要  機(jī)械手在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替 人的繁重勞動(dòng)。可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。  本文在縱觀了近年來(lái)機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械手方面的設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)械手技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，提出了用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和 制的設(shè)計(jì)方案。采用整體化的設(shè)計(jì)思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點(diǎn)并進(jìn)行互補(bǔ)優(yōu)化。對(duì) 玻璃搬運(yùn) 機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。在其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用 氣 壓 驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)中選擇 控制單元來(lái)完成系統(tǒng)功能的初始化、機(jī)械手的移動(dòng)、故障報(bào)警等功能。最后提出了一種簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、理論意義明確的控制策略。  通過(guò)以上部分的工作，得出了經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用型、高可靠型 玻璃搬運(yùn) 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案，對(duì)其他經(jīng)濟(jì)型 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有一定的借鑒價(jià)值。  關(guān)鍵詞 : 機(jī)械手 ； 氣動(dòng)控制 ； 可編程控制器（ ；  自動(dòng)化控制  買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 an in of It do of It of do in to So it is in In by of in of of We by in to of We of of We in in to of s so we a is to  a of LC      文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄  第 1 章  緒論  . 1 究的目的及意義  . 1 械手在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)  . 1 要研究的內(nèi)容  . 2 決的關(guān)鍵問(wèn)題  . 3 第 2 章  執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇  . 4 行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇  . 4 行機(jī)構(gòu)的組成  . 6 行機(jī)構(gòu)各部分的分析與選擇  . 6 部的選擇及計(jì)算  . 6 臂結(jié)構(gòu)的選擇  . 7 向 直動(dòng)氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核  . 8 向氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核  . 13 身回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算  . 16 轉(zhuǎn) 液壓缸所驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算  . 18 壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算  . 18 片和輸出軸間的連接螺釘  . 20 形導(dǎo) 軌的彎曲強(qiáng)度及撓度的校核  . 20 座結(jié)構(gòu)的選擇  . 22 身部位軸承選擇與校核  . 22 行機(jī)構(gòu)的工 作原理  . 23 第 3 章  驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分析與選擇  . 23 動(dòng)系統(tǒng)的分析與選擇  . 24 械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)  . 25 動(dòng)元件選取及工作原理  . 26 源裝置  . 26 行元件  . 27 制元件  . 28 助元件  . 29 空發(fā)生器  . 29 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985  吸盤(pán)  . 29 動(dòng)回路的工作原理  . 30 第 4 章   控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)  . 32 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)  . 33 控制系統(tǒng)的性能要求  . 33 傳感器的選擇  . 34 置檢測(cè)裝置  . 34 覺(jué)傳感器  . 34 制系統(tǒng) 選型及控制原理  . 34 制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的基本原則  . 34 類(lèi)及型號(hào)選擇  . 39 I/O 點(diǎn)數(shù)分配  . 39 部接線圖  . 41 機(jī)械手控制原理  . 42 序設(shè)計(jì)  . 43 總體程序框圖  . 43 初始化及報(bào)警程序  . 45 手動(dòng)控制程序  . 47 自動(dòng)控制程序  . 48 總  結(jié)  . 51 參考文獻(xiàn)  . 52 致  謝  . 53 附錄：英文及翻譯  . 54 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章  緒論  機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作， 在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替 人的繁重勞動(dòng)。可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在 高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下 操作以保護(hù)人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門(mén)。  隨著工業(yè)的高速發(fā)展， 機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí) 的需要，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、用以代替 人的繁重及單調(diào)勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化；并能在 高溫、腐蝕及有毒氣體等 有害 環(huán)境下 操作以保護(hù)人身安全， 被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門(mén)。  可編程控制器 (以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在機(jī)械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用 靠高，故障率低，動(dòng)作精度高等優(yōu)點(diǎn)。適應(yīng)工業(yè)需要，本課 題試圖開(kāi)發(fā)借助必要的精密傳感器，使其能夠按預(yù)定的程序進(jìn)行搬運(yùn)，動(dòng)作靈活多樣，適用于中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用 一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行玻璃搬運(yùn)的自動(dòng)化裝置，可部分代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時(shí)需要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時(shí)，可以允許方便的改動(dòng)或重新設(shè)計(jì)其新部件，而對(duì)于位置改變時(shí)，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用。本設(shè)計(jì)主要完成機(jī)械手的硬件部分與軟件部分設(shè)計(jì)。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。  械手在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)  機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車(chē)制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車(chē)制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。工業(yè)機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng) (計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能 和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。  目前，國(guó)際上的機(jī)械手公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、 下、 二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的  我國(guó)機(jī)械手起步于 20 世紀(jì) 70 年代初期，經(jīng)過(guò) 30 多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了 3個(gè)階段： 70 年代萌芽期， 80 年代的開(kāi)發(fā)期和 90 年代的應(yīng)用化期。在我國(guó)，機(jī)械手市場(chǎng)份額大部分被國(guó)外機(jī)械手企業(yè)占據(jù)著。在國(guó)際強(qiáng)手面前，國(guó)內(nèi)的機(jī)械手企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。如今我國(guó)正從一個(gè)“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)，中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn)，對(duì)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會(huì)加大對(duì)機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會(huì)給機(jī)械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動(dòng)力。  隨著機(jī)械手發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，機(jī)械手已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從傳統(tǒng)的汽車(chē)制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國(guó)防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)械手的應(yīng)用也越來(lái)越多。  在未來(lái)幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械手工作領(lǐng)域，這些技術(shù)會(huì)使機(jī) 械手的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運(yùn)行成本低。據(jù)猜測(cè)，今后機(jī)器人將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災(zāi)、海洋開(kāi)發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。  隨著機(jī)械手技術(shù)的飛速發(fā)展和機(jī)械手應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深化，不僅要求其控制可靠性強(qiáng)、使用靈活性高和操作靈活性好，還要其成本低、可開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。本論文主要研究玻璃搬運(yùn)機(jī)械手以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：  (1)玻璃搬運(yùn)機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇  執(zhí)行系統(tǒng)是由傳動(dòng)部件與機(jī)械構(gòu)件組成，是機(jī)械手賴以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。主要包括機(jī)身、手臂、末端執(zhí)行器 3部分組成，其中 每一部分都可以具有若干的自由度。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是對(duì)機(jī)械手的手部、手臂和機(jī)座進(jìn)行設(shè)計(jì)。  (2)玻璃搬運(yùn)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分析與選擇  驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向執(zhí)行系統(tǒng)各部分提供動(dòng)力的裝置。通過(guò)對(duì)液壓、氣壓、電氣三買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 種驅(qū)動(dòng)方式的比較，本設(shè)計(jì)選擇氣壓驅(qū)動(dòng)的方式。內(nèi)容包括氣動(dòng)元件的選擇及其工作原理、氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)和氣動(dòng)原理圖的繪制。  (3)玻璃搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行系統(tǒng)按規(guī)定的要求和時(shí)序進(jìn)行工作。本機(jī)械手采用可編程控制器（ 機(jī)械手進(jìn)行控制，主要包括對(duì) 感器類(lèi)型進(jìn) 行選擇、 I/控制系統(tǒng)原理圖、自動(dòng)程序梯形圖的繪制等內(nèi)容。  決的關(guān)鍵問(wèn)題  1 解決機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，要求機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、具有一定的代表性。  2 執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)精度的問(wèn)題。  3 機(jī)械手的控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的電路和控制程序，并解決工件和控制         系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。  4 元件的匹配規(guī)則和知識(shí)的獲取及其表達(dá)形式。  5 傳感器的類(lèi)型選擇。  買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 第 2章  執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇  行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇  機(jī)械手的基本型式較多，按手臂的坐標(biāo)型式而言，主要有四種基本型式 ：直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。 下面就各型式機(jī)械手作簡(jiǎn)單的分析對(duì)比：  1、 直角坐標(biāo)式 機(jī)械手  直角坐標(biāo)式機(jī)械手是適合于工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的一種機(jī)械手。它的手臂可作伸縮、左右和上下移動(dòng)，按直角坐標(biāo)形式 X、 Y、 Z 三個(gè)方向的直線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。  其工作范圍可以是一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)或三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)。如在 X、Y、 Z 三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)方向上個(gè)具有 A、 B、 C 三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即構(gòu)成六個(gè)自由度。  直角坐標(biāo)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)：  （ 1）  產(chǎn)量大，節(jié)拍短，能滿足高速的要求；       （ 2）  容易與生產(chǎn)線上的傳送帶和 加工裝配機(jī)械相配合；  （ 3）  適于裝箱類(lèi)、多工序復(fù)雜的工作，定位容易變更；  （ 4）  定位精度高，載重發(fā)生變化是不回影響精度；  （ 5）  易于實(shí)行數(shù)控，可與開(kāi)環(huán)或閉環(huán)數(shù)控機(jī)械配合使用。  缺點(diǎn)：機(jī)械手的作業(yè)范圍較小。  2、 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手  圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手是應(yīng)用最多的一種型式，它適用于搬運(yùn)和測(cè)量工件。具有直觀性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本體占用的空間較小，而動(dòng)作范圍較大等優(yōu)點(diǎn)。  圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的工作范圍可分為：一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，加一個(gè)不在直線運(yùn)動(dòng)所在的平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；二個(gè)直線運(yùn)動(dòng)加一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。  圓柱坐標(biāo)式機(jī)械 手有五個(gè)基本動(dòng)作：  （ 1）  手臂水平回轉(zhuǎn)；  （ 2）  手臂伸縮；  （ 3）  手臂上下；  （ 4）  手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作；  （ 5）  手爪夾緊動(dòng)作。   圓柱式機(jī)械手的特點(diǎn)是在垂直導(dǎo)柱上裝有滑動(dòng)套筒，手臂裝在滑動(dòng)套筒上，手臂可做上下直線運(yùn)動(dòng)和水平面內(nèi)做圓弧狀的左右擺動(dòng)。  買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 3、 球坐標(biāo)式機(jī)械手  球坐標(biāo)式機(jī)械手是一種自由度較多，用途較廣的機(jī)械手。它的工作范圍包括：一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；二個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；二個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)。  球坐標(biāo)式機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)八個(gè)動(dòng)作：  （ 1）  手臂上下動(dòng)作，即俯仰動(dòng)作；  （ 2）  手臂左右動(dòng)作，即回轉(zhuǎn)動(dòng)作；  （ 3）  手 臂前后動(dòng)作，即伸縮動(dòng)作；  （ 4）  手腕上下彎曲；  （ 5）  手腕左右擺動(dòng)；  （ 6）  手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；  （ 7）  手爪夾緊動(dòng)作；  （ 8）  機(jī)械手的整體移動(dòng)。  球坐標(biāo)式機(jī)械手的特點(diǎn)是將手臂裝在樞軸上，樞軸又裝在叉形架上，能在垂直面內(nèi)作圓弧狀上下俯仰動(dòng)作，它的臂可作伸縮，橫向水平擺動(dòng)，還可以上下擺動(dòng)，工作范圍和人的手類(lèi)似。它的特點(diǎn)能能自動(dòng)選擇最合理的動(dòng)作路線。所以工作效率高。另外由于上下擺動(dòng)，它的相對(duì)體積小，動(dòng)作范圍大。  4、 關(guān)節(jié)式機(jī)械手  關(guān)節(jié)式機(jī)械手是一種適用于靠近機(jī)體操作傳動(dòng)型式。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè) 自由度，動(dòng)作比較靈活，適于在狹窄的空間工作。關(guān)節(jié)式機(jī)械手，早在四十年代就在原子能工業(yè)中得到應(yīng)用，隨后在開(kāi)發(fā)海洋中應(yīng)用，有一定的發(fā)展前途。  關(guān)節(jié)式機(jī)械手有大臂和小臂的擺動(dòng)，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。它還具有上肢結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)近似于人手操作的機(jī)能。為具有近似人手的操作機(jī)能，需要研制最合適的結(jié)構(gòu)。  機(jī)械手型式的選擇首先是從滿足它的運(yùn)動(dòng)要求方面進(jìn)行考慮，  然后從機(jī)械手的復(fù) 雜程度以及經(jīng)濟(jì)情況等方面來(lái)考慮。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手主要?jiǎng)幼鳛闄C(jī)械手手臂的左右移動(dòng)，升降移動(dòng)和機(jī)械手的整體旋轉(zhuǎn)。  直角坐標(biāo)式機(jī)械手雖然具備手臂的伸縮上下 、左右直線運(yùn)動(dòng)等動(dòng)作， 但是不具備機(jī)械手整體旋轉(zhuǎn)動(dòng)作， 所以不考慮用直角坐標(biāo)式機(jī)械手。  球坐標(biāo)式機(jī)械手和關(guān)節(jié)式機(jī)械手對(duì)動(dòng)作要求方面足夠滿足要求，但是它們的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，有很多動(dòng)作是不必要的，顯得浪費(fèi)和增加了制造的成本和難度。  圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手 能滿足手臂伸縮、手臂上下、手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作。可以將手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作改換成機(jī)械手的整體轉(zhuǎn)動(dòng)就可以滿足本 設(shè)計(jì) 中 機(jī) 械手的動(dòng)作要求。這樣的修改并沒(méi)有改變機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)，只是 進(jìn)行 了局部變動(dòng)， 使得整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠，所以確定用圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手。  買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 行機(jī)構(gòu)的組成  工業(yè)機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)主要 以下機(jī)械部分組成：  （ 1） 手部   是機(jī)械手直接握持工件或工具的部分。  （ 2） 臂部   是機(jī)械手用來(lái)支持腕部與手部實(shí)現(xiàn)較大的運(yùn)動(dòng)范圍的部件。  （ 3） 立柱   支承手臂并帶動(dòng)它升降、擺動(dòng)和移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。  （ 4） 機(jī)座   是機(jī)械手用來(lái)支撐臂部，并安裝驅(qū)動(dòng)裝置及其他裝置的部分。  行機(jī)構(gòu)各部分的 分析與選擇  手部的選擇及計(jì)算  1 手部形式的確定  手部就是用來(lái)握持工件或工具的部分。由于被握持的工件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面狀態(tài)的不同，手部機(jī)構(gòu)也是多種多樣。常用的手部結(jié)構(gòu)按其握持原理可以分為如下兩類(lèi) : 1）夾持式  夾持式手部的結(jié)構(gòu) 與人手類(lèi)似，是工業(yè)機(jī)械廣泛應(yīng)用的一種手部形式。它主要由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動(dòng)作方向相反。  夾持式手部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：  （ 1） 手指應(yīng)有一定的開(kāi)閉范圍。  （ 2） 手指應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力。  （ 3） 要保證工件在手指內(nèi)的定位精度。  （ 4） 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。  （ 5） 通用性和可換性。  2）氣吸式  氣吸式手部又稱(chēng)為真空吸盤(pán)式手部，它是通過(guò)吸盤(pán)內(nèi)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，利用壓差而將工件吸附，是工業(yè)機(jī)械手常用的一種吸持工件的裝置。它由吸盤(pán)、吸盤(pán)架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，具有結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、不易損傷工件、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)；但要求工件上與吸盤(pán)接觸的部位光滑平整、清潔、被吸附工件材質(zhì)致密，沒(méi)有透氣空隙。主要適應(yīng)于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、紙張及買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 塑料等表面光滑工件的抓取。  氣吸式又可分為：  負(fù)壓吸盤(pán)：真空式、噴氣式、自擠式空氣吸盤(pán)。  磁力吸盤(pán)：永磁吸盤(pán)、電磁吸盤(pán)。  真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附頭的空氣而形成真空，故稱(chēng)真空式。噴氣式吸附的工作原理是當(dāng)壓縮空氣高速進(jìn)入噴嘴時(shí)，由于管路的開(kāi)始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在管路的最小截面處，氣流速度達(dá)到臨界 速度，此時(shí)的氣體受壓，密度加大。在排氣管路中因界面逐漸增大，氣流膨脹減壓而使密度大大下降，致使氣流速度繼續(xù)增高，在吸氣口處形成負(fù)壓。吸附頭與吸氣口連同，故形成真空，以吸住工件。自擠式空氣吸盤(pán)的工作原理是將軟質(zhì)吸盤(pán)按壓在工件的表面，擠出吸盤(pán)內(nèi)的空氣、從而造成真空、吸住工件。磁吸式手是利用工件的導(dǎo)磁性，利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來(lái)吸附材料工件。磁吸式手部不會(huì)破壞被吸附表面質(zhì)量，但是由于被吸工件存在剩磁，吸附頭上常吸附磁性屑，影響正常工作。  通過(guò)以上對(duì)手部的分析真空式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、不損傷工件、使 用方便、不影響機(jī)械手的正常工作等優(yōu)點(diǎn)。而且滿足所設(shè)計(jì)機(jī)械手的要求，所以選用真空式吸盤(pán) 。  手臂結(jié)構(gòu)的選擇  手臂是機(jī)械手的主要部分，是支撐手腕、手指和工件并使它們運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。手臂一般有三個(gè)運(yùn)動(dòng) 伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降。手臂的基本動(dòng)作是將手部移動(dòng)到所需的位置和承受抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量。  1 手臂的組成：  (1)動(dòng)作元件，如油缸、汽缸、齒條、凸輪等是驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件。  (2)導(dǎo)向裝置，是保證手臂的正確方向及承受由工件的重量所產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩。  (3)手臂，起著連接和承受外力的作用。   2 手臂設(shè)計(jì)的要 求：  (1)手臂承載能力大、剛性好、自重輕。  (2)手臂的運(yùn)動(dòng)速度要適當(dāng)，慣性要小。  (3)手臂的動(dòng)作要靈活。  (4)位置精度要高。  (5)通用性要強(qiáng)。  買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 3 手臂的結(jié)構(gòu)  手臂的伸縮和升降運(yùn)動(dòng)一般采用直線油（氣）缸驅(qū)動(dòng)。  手臂作直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，基本上是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向裝置所組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般用油缸、油馬達(dá)加齒輪、齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。往復(fù)直線油（氣）缸可以分為以下幾種。  雙作用單活塞桿油缸 :液壓機(jī)械手中實(shí)現(xiàn)手臂的往復(fù)運(yùn)動(dòng)用得最多的是雙作用單活塞桿油缸?；钊谟蛪合伦麟p向運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)上可以是油缸體固定、活塞桿運(yùn)動(dòng)；也可以是活塞桿固定，而缸體運(yùn)動(dòng)。  雙作用雙活塞桿油缸：當(dāng)需要很大的行程時(shí)，將油缸做的很長(zhǎng)、體積很大，則加工上有困難。如做成伸縮式雙活塞桿油缸，既能滿足行程要求，油缸的體積又小。其缺點(diǎn)是一次行程有兩種速度。  絲桿螺母機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)是易于自鎖，但傳動(dòng)效率低。如采用滾珠絲杠，效率可以提高，但因其較長(zhǎng)，制造比較困難。  本機(jī)械手的手臂有往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，不需要很大的行程，考慮到結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性和設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性， 選用缸體固定活塞桿運(yùn)動(dòng)的雙作用單活塞桿氣缸 。  向直動(dòng)氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核  1. 真空吸盤(pán)的計(jì)算  吸盤(pán)對(duì)于 工件上的 吸 力是設(shè)計(jì)手 部的主要依據(jù)，必須對(duì)其大小、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)， 吸 力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。  吸盤(pán) 對(duì)工件的 吸 力可按下列公式計(jì)算：  N 1 2 3F K K K G(2式中：  1K 安全系數(shù)，由機(jī)械手的工藝及設(shè)計(jì)要求確定 ,通常取    2K 工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，  計(jì)算最大加速度，得出工作情況系數(shù)2K, 20 . 0 2 / 11 1 1 . 0 0 29 . 8aK g ， a 為機(jī)器人搬運(yùn)工件過(guò)程的加速度或減速度的絕對(duì)值（ m/s）；  3K 方位系數(shù)，根據(jù) 吸盤(pán) 與工件形狀以及 吸盤(pán) 與工件位置不同進(jìn)行選定，  吸盤(pán) 與工件位置： 吸盤(pán)垂直 放置  工件垂直放置；  根據(jù)經(jīng)驗(yàn)3 4K 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 G 被抓取工件的重量 為 5得 吸 力 1 2 2F = K K K M G = 1 . 5 1 . 0 0 2 4 5 9 . 8 = 2 9 4 . 6 N ，取整為 295N。  2 縱向直動(dòng)氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核  （ 1）  氣缸內(nèi)徑的確定  表 缸內(nèi)徑 計(jì)算公式                                   項(xiàng)目  計(jì)  算  公  式  缸  徑  雙作用氣缸  推力 F D= D=（ 1D=P=0=           （ 2 F 氣缸的輸出拉力  N；  P 氣缸的工作壓力 照 2348 D=50缸缸徑尺寸系列  表 缸內(nèi)徑                             10 12 6 20 5 32 40 50 63 80 （ 90）  100 （ 110）  25 （ 140）  60 （ 180）  200 （ 220）  250 320 400 500 630  （ 2）活塞桿直徑的確定  買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 由 d=取活塞桿直徑  d=表得 d=28 塞桿直徑系列                          5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 45 56 63 70 83 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400    缸筒長(zhǎng)度的確定  缸筒長(zhǎng)度 S=L+B+30                                           （ 2 活塞厚度 B=0=35于氣缸的行程 L=310所以 S=L+B+30=375 3） 氣缸筒的壁厚的確定  由液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè) 可查氣缸筒的壁厚 可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：                                               ( 2式中     缸筒壁厚（ m）；  D 缸筒內(nèi)徑（ m）；  P 缸筒承受的最大工作壓力（   缸筒材料的許用應(yīng)力（   實(shí)際缸筒壁厚的取值：對(duì)于一般用途氣缸約取計(jì)算值的 7倍；重型氣缸約取計(jì)算值的 20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。  參考液壓與氣壓傳動(dòng) 缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核  我們的缸體的材料選擇 45鋼， =600  = =120 數(shù)  一般取  n=5；   缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 (P 缸筒承受的最大工作壓力（ 當(dāng)工作壓力 p 16 P=工作壓力 p 16 P=此可知工作壓力 6 P=文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11  =02 120=照 下 表 查得 氣缸筒的壁厚圓整取 =7 缸筒 的壁厚                           料  氣缸直徑  50 80 100 125 160 200 250 320 壁厚  鑄鐵  8 10 12 14 16 16 鋼 45 5 7 8 9 9 11 12 鋁合金 12 1214 1417 （ 4）氣缸耗氣量的計(jì)算  Q = 2 2 20 . 0 5 0 . 1 0 . 6 0 . 14 4 4 0 . 9 5 0 . 1 = 439  1 0 /     （ 2 （ 5）氣缸進(jìn)排氣口直徑 d0 v 空氣流經(jīng)進(jìn) 排氣口的速度，可取 v=10 15 ）  選取 v = 12 m/s       （ 2公式                        2                           （ 2 代入數(shù)據(jù)得                    49  1 0212=           （ 2 表 缸進(jìn)排氣口直徑                    文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 氣缸內(nèi)徑 D 進(jìn)排氣口直徑 0d  40 8 50  63 10 80   100   125 15 140   160   180 20 所以取氣缸排氣口直徑為 8   工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（ 3m /s）  取 v=10 25 ）  (6)活塞桿的校核  由于所選活塞桿的長(zhǎng)度 L 10d，所以不但要校核強(qiáng)度校核，還要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇 45鋼。  參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本   由 氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)  穩(wěn)定性校核：  由公式0 2 式中0 活塞桿承受的最大軸向壓力（ N）；  023N  縱向彎曲極限力（ N）；   穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 。綜合考慮選取 2 K 活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，對(duì)于實(shí)心桿 K=d/4 代入數(shù)據(jù)  K =28/4=7于細(xì)長(zhǎng)桿比  85 m   即  22                    （ 2 實(shí)心圓桿：  J = 264d式中        L  氣缸的安裝長(zhǎng)度  ；  m  末端系數(shù)；選擇固定 自由  m = 1/4 E  材料彈性模量，鋼材  E = 1011   J   活塞桿橫截面慣性矩（   買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 d  活塞桿的直徑（ m）；  L  氣缸的安裝長(zhǎng)度為活塞桿的長(zhǎng)度為 375入數(shù)據(jù)得  N 因?yàn)?  0所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件；    （ 2 強(qiáng)度校核：  由公式  d  04                                          （ 2 ， 一般取  n=5；b缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 (45鋼的抗拉強(qiáng)度， =600  = 12   04=   d ，所以強(qiáng)度滿足要求；  綜上所述：活塞桿的穩(wěn)定性和強(qiáng)度滿足要求。  （ 7） 活塞桿導(dǎo)向套：做成一個(gè)套筒，壓入缸筒，靠缸蓋與缸筒得連接壓緊固定，材料選用鑄鐵材料 。  （ 8）活塞與缸體得密封 ：  采用 O 型密封圈密封。選用 徑，截面直徑為    橫向氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核  橫 向 氣缸的工作載荷主要是縱向氣缸和 導(dǎo)軌 的摩擦力 ，取摩擦系數(shù)  =  估算縱向氣缸的重量 =g             （ 2 活塞桿的重量  = 7.9 l=g               （ 2 活塞及缸蓋重量 =8 以橫行氣缸的總載荷為 :   (+5) =    （ 2 F 4 1 . 8F = = 6 9 . 7  6 總                    （ 2 1. 氣缸內(nèi)徑的確定  買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 由表 2 D= 1 . 81 . 2 7 1 . 2 7 4 3 . 9 8P P 0 . 6 0 . 6 1 0 總 （ 2 F 氣缸 的輸出拉力  N；  P 氣缸的工作壓力 照 2348 D=32 由 d=表 2d=10缸筒長(zhǎng)度 S=L+B+20 活塞厚度 B=(=2=23于氣缸的行程 L=800所以 S=L+B+20=843向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度 A: 一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度 A，在  可取 A=(.0)d。  所以 A=20小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H：  根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣缸的最大行程為 L，缸筒直徑為 D，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為： H 0 2代入數(shù)據(jù)  即最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 800 32+20 2=56 塞桿的長(zhǎng)度 l=L+B+A+40=800+23+20+60=903 由液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè) 可查氣缸筒的壁厚 可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： 式中     缸筒壁厚（ m）；  D 缸筒內(nèi)徑（ m）；  P 缸筒承受的最大工作壓力（   缸筒材料的許用應(yīng)力（   實(shí)際缸筒壁厚的取值：對(duì)于一般用途氣缸約取計(jì)算值的 7倍；重型氣缸約取買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 計(jì)算值的 20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。  參考?xì)鈮簜鲃?dòng) 缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核  b = n ,我們的缸體的材料選擇 45鋼， b =600  = =120 一般取  n=5；  b缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 (P 缸筒承受的最大工作壓力（ 當(dāng)工作壓力 p 16 P=工作壓力 p 16 P=此可知工作壓力 6 P= D 0 . 9 3 2 0 . 1 22 2 1 2 0 參照 下 表  氣缸筒的壁厚圓整取 =