買文檔就送您 01339828或 11970985 1 摘要 隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，機械手在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。文章主要敘述了機械手的設(shè)計計算過程 。 首先，本文介紹機械手的作用，機械手的組成和分類，說明了自由度和機械手整體坐標的形式。同時，本文給出了這臺機械手的主要性能規(guī)格參量。 文章中介紹了搬運機械手的設(shè)計理論與方法。全面詳盡的討論了搬運機械手的手部、腕部、手臂以及機身等主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 關(guān)鍵詞 ：機械手 、 運動仿真 、 液壓傳動 、 液壓缸。 買文檔就送您 01339828或 11970985 2 of is in of of of of of be In of of of of as 買文檔就送您 01339828或 11970985 1 目錄 1 緒 論 . 1 前言 . 1 工業(yè)機械手的簡史 . 2 工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 . 3 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線 . 3 在實現(xiàn)單機自動化方面 . 4 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面 . 4 機械手的組成 . 4 執(zhí)行機構(gòu) . 4 驅(qū)動機構(gòu) . 5 控制系統(tǒng)分類 . 5 工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢 . 5 本文主要研究內(nèi)容 . 7 2 機械手的總體設(shè)計方案 . 8 機械手基本形式的選擇 . 8 機械手的主要部件及運動 . 8 驅(qū)動機構(gòu)的選擇 . 9 機械手的技術(shù)參數(shù)列表 . 9 3 手部的設(shè)計 .手部設(shè)計的基本要求 .典型的手部結(jié)構(gòu) .選擇手爪的類型及夾緊裝置 .手部設(shè)計的計算過程 . 手爪的設(shè)計模型與實現(xiàn) . 手爪的力學(xué)分析 . 12 驅(qū)動力的計算及液壓缸基本尺寸的確定 . 12 本章小結(jié) . 15 4 手臂的設(shè)計 . 16 臂部設(shè)計的基本要求 . 16 手臂的典型機構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 . 17 臂部設(shè)計的計算過程 . 17 摩擦力的計算 . 18 買文檔就送您 01339828或 11970985 2 手臂慣性力的計算 . 19 密封裝置的摩擦阻力 . 20 液壓缸工作壓力和基本尺寸的確定 . 20 本章小結(jié) . 22 5 機身的設(shè)計計算 . 23 機身的整體設(shè)計 . 23 機身升降機構(gòu)的設(shè)計與計算 . 24 手臂偏重力矩的計算 . 24 升降不自鎖條件分析計算 . 26 手臂做升降運動的液壓缸驅(qū)動力的計算 . 26 機身回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計與計算 . 29 軸承的選擇分析 . 32 本章小結(jié) . 32 6 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 . 33 液壓系統(tǒng)的工作要求 . 33 液壓系統(tǒng)原理圖 . 33 液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 . 34 本章小結(jié) . 34 7 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 . 35 的結(jié)構(gòu)和原理 . 35 結(jié)構(gòu) . 35 工作原理 . 35 指令系統(tǒng) . 36 控制系統(tǒng)的設(shè)計 . 37 控制系統(tǒng)的功能 . 37 制系統(tǒng)的運行方式 . 37 外部接線圖 . 38 序梯形圖 . 39 總結(jié) . 42 致謝 . 43 參考資料 . 44 附錄 . 45 買文檔就送您 01339828或 11970985 1 1 緒 論 前言 用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為 。機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為 。 工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種 新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 機械手工程。機械手涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手也是工業(yè)機器人的一個重要分支。他的特點是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 機械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識：其一、它能部分 的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機械工業(yè)的 。 機械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機器，他有多個自由度，可以搬運 物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 買文檔就送您 01339828或 11970985 2 工業(yè)機械手的簡史 現(xiàn)代工業(yè)機械手起源于 20 世紀 50 年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化 。 機械手首先是從美國開始研制的。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研 制出第一臺機械手。他的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962 年，美國機械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為 萬能自動 )。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。不少球坐標式通用機械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（ ,專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。 1962 年美國機械鑄造公司也試驗成功一種叫 械手，原意是靈活 搬運。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978 年美國 司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種 有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于 1 毫米。 美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進結(jié)構(gòu)，降低成本。如 司建立了8 年機械手試驗臺，進行各種性能的試驗。準備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺 設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運行時間），由 400 小時提高到 1500 小時，精度可提高到 米。 德國機器制造業(yè)是從 1970 年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國 司還生產(chǎn)一種點焊機械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。 瑞士 司生產(chǎn)一種涂漆機械手，采用示教方法編制程序。瑞典安莎公司采用機械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。 日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自 1969 年從美國引進二種典型機械手后，大力研究機械手的研究。據(jù)報道， 1979 年從事機械手 的研究工作的大專院校、研究單位多達 50 多個。 1976 年個大學(xué)和國家研究部門用在機械手的研究費用 42%。 1979 年日本機械手的產(chǎn)值達 443 億日元，產(chǎn)量為 14535 臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達222 億日元，是 1978 年的二倍。具有記憶功能的機械手產(chǎn)值約為 67 億日元，比 1978 年增買文檔就送您 01339828或 11970985 3 長 50%。智能機械手約為 17 億日元，為 1978 年的 6 倍。截止 1979 年，機械手累計產(chǎn)量達 56900 臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 50% 60%的速度增長。使用機械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。預(yù)計到 1990 年將有 55 萬機器人在工作。 第二代機械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機械手。 第三代機械手（機械人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) 柔性制造單元 (重要一環(huán)。 隨著工業(yè)機器手（機 械人）研究制造和應(yīng)用的擴大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。 工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 機械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛 。 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險的工作。可在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的 5%。從這里可以看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。目前在我國機械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個生產(chǎn)工序；機械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運機械手為研究對象。下面具體說明機械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線 一般都采用 機械手在機床之間傳遞零件。國內(nèi)這類生產(chǎn)線很多，如沈陽永泵廠的深井泵軸承體加工自動線（環(huán)類），大連電機廠的 4 號和 5 號電動機加工自動線（軸類），上海買文檔就送您 01339828或 11970985 4 拖拉機廠的齒坯自動線（盤類）等。 加工箱體類零件的組合機床自動線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機械手的，如上海動力機廠的氣蓋加工自動線轉(zhuǎn)位機械手。 在實現(xiàn)單機自動化方面 各類半自動車床，有自動加緊、進刀、切削、退刀和松開的功能，單仍需人工上下料；裝上機械手，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，一人看管多臺機床。目前，機械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機廠的曲拐自 動車床和座圈自動車床機械手，大連第二車床廠的自動循環(huán)液壓仿行車床機械手，沈陽第三機床廠的 齒機械手，青海第二機床廠的滾銑花鍵機床機械手等。由于這方面的使用已有成功的經(jīng)驗，國內(nèi)一些機床廠已在這類產(chǎn)品出廠是就附上機械手，或為用戶安裝機械手提供條件。如上海第二汽車配件廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機械手（生產(chǎn)線中有兩臺多工位機床）和天津二注塑機有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機械手的自動裝卸工件，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。目前機械手在沖床上應(yīng)用有兩個方面：一是 160t 以上的沖床用機械手的較多。如沈陽低壓開關(guān)廠 200t 環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機械手和天京拖拉機廠 400t 沖床的下料機械手等；其一是用于多工位沖床，用作沖壓件工位間步進輕局技術(shù)研究所制作的 120t 和 40t 多工位沖床機械手等。 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面 模鍛方面，國內(nèi)大批量生產(chǎn)的 3t、 5t、 10t 模鍛錘，其所配的轉(zhuǎn)底爐，用兩只機械手成一定角度布置早爐前，實現(xiàn)進出料自動化。上海柴油機廠、北京內(nèi)燃機廠、洛陽拖拉機廠等已有較成熟的經(jīng)驗。 機械手的組成 工業(yè)機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成 。 執(zhí)行機構(gòu) （ 1） 手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。 （ 2） 傳力機構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 買文檔就送您 01339828或 11970985 5 （ 3） 臂部，手臂部件是機械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變 手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。 手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。 行走機構(gòu) 有的工業(yè)機械手帶有行走機構(gòu)，我國的正處于仿真階段。 驅(qū)動機構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分。 根據(jù)動力源的不同 , 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。采用液壓機構(gòu)驅(qū)動機械手 ,結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。 控制系統(tǒng)分類 在機械手的控制上，有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進行點位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。 工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢 （ 1） 工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機價格不斷下降，平均單機 價格從 91 年的 美元降至 97 年的 美元。 （ 2） 機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機 ;國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。 （ 3） 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化 ;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 買文檔就送您 01339828或 11970985 6 （ 4） 機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺 、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 （ 5） 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。 （ 6） 當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。 （ 7） 機器人化機械開始興起。從 94 年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機器人從 80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人 ;其中有 130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近 30條自動噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊 機器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國外產(chǎn)品 :機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距 ;在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約 200 臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品 進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程 863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人， 6000m 水下無纜機器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種 :在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控買文檔就送您 01339828或 11970985 7 機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大 ，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進行之列 。 本文主要研究內(nèi)容 本文研究了國內(nèi)外機械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機械手的工作原理，熟悉了搬運機械手的運動機理。在此基礎(chǔ)上，確定了搬運機械手的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對裝箱機械手的運動進行了簡單的力學(xué)模型分析，完成了機械手機械結(jié)構(gòu)（包括手臂、手腕、手指部分）、驅(qū)動系統(tǒng)以及控制部分的設(shè)計工作。 買文檔就送您 01339828或 11970985 8 2 機械手的總體設(shè)計方案 本課題是輕型平動搬運機械手的設(shè)計及運動仿真 。本設(shè)計主要任務(wù)是完成機械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計。在本章中對機械手的座標形式、自由度、驅(qū)動機構(gòu)等進行了確定。因此，在機械手的執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)是本次設(shè)計的主要任務(wù)。 機械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài) ,按坐標形式大致可以分為以下 4 種 : (1)直角坐標型機械手 ;(2)圓柱坐標型機械手 ; ( 3)球坐標 (極坐標 )型機械手 ; (4)多關(guān)節(jié)型機機械手。其中圓柱坐標型機械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，因此本設(shè)計采用圓柱坐標 。圖 機四自由度圓柱坐標機械手示意圖。圖中機械手 四自由度如圖所示。 (該圖僅作示意用，機械手非本文設(shè)計機械手 ) 圖 2械手基本形式示意圖 機械手的主要部件及運動 在圓柱坐在圓柱坐標式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，為了滿足設(shè)計要求，買文檔就送您 01339828或 11970985 9 本設(shè)計關(guān)于機械手具有 4 個自由度既：手部回轉(zhuǎn)；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降；手臂伸縮 4 個主要運動。 本設(shè)計機械手主要由 4 個大部件和 5 個液壓缸組成：（ 1）手部，采用一個直線液壓缸，通過機構(gòu)運動實現(xiàn)手抓的張合。（ 2）臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂平動。（ 3）機身，采用一個直線缸和一個回轉(zhuǎn)缸來實現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。（ 4）腕部， 采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸實現(xiàn)手部 180回轉(zhuǎn)。 驅(qū)動機構(gòu)的選擇 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分 , 工業(yè)機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅(qū)動方案及其裝置。根據(jù)動力源的不同 , 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。采用液壓機構(gòu)驅(qū)動機械手 ,結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便，驅(qū)動力大等優(yōu)點。因此，機械手的驅(qū)動方案選擇液壓驅(qū)動。 機械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途：生產(chǎn)線啤酒裝箱 二、設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 1、抓重 :30夾持式手部 ) 2、自由度數(shù) : 4 個自由度 3、坐 標型式 : 圓柱坐標 4、最大工作半徑 :1600臂最大中心高 :1248、手臂運動參數(shù) 伸縮行程 (X): 800縮速度 : 250mm/s 升降行程 (Z): 330降速度 : 60mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 ( ): 0 180 回轉(zhuǎn)速度 : 70 S 2 6、 手腕運動參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 : 0 180 買文檔就送您 01339828或 11970985 10 回轉(zhuǎn)速度 : 90 S 2 7 夾持范圍 : 565 買文檔就送您 01339828或 11970985 11 3 手部的設(shè)計 手部設(shè)計的基本要求 （ 1） 應(yīng)具有適當?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。應(yīng)當考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動機構(gòu)所需的驅(qū)動力大小是不同的。 （ 2） 手指應(yīng)該具有一定的開閉范圍，滿足容易抓取瓶子，且不易使瓶子破碎，在運動過程中瓶子不掉落，瓶間不相互碰撞。 （ 3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在 保證本身剛度、強度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負載。 （ 4） 應(yīng)保證手抓的夾持精度。 （ 5） 應(yīng)考慮通用性和特殊性。 型的手部結(jié)構(gòu) （ 1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。 （ 2） 移動型 移動型即兩手指相對支座作往復(fù)運動。 （ 3） 平面平移型。 擇手爪的類型及夾緊裝置 本設(shè)計是設(shè)計啤酒裝箱的機械手，啤酒瓶（ 350尺寸如圖 3位 。常用的工業(yè)機械手手部 ,按握持工件的原理 ,分為夾持和吸附兩大類。夾持式機械手按運動形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。 平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動 ,這種手指結(jié)構(gòu)簡單 , 適于夾持平板方料 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差零。若采用典型的平移型手指 , 驅(qū)動力需加在手指移動方向上 ,這樣會使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合用于本方案。 本設(shè)計采用三指夾持的方案，這樣既可以夾持穩(wěn)定，同時也能自動對中。 手部設(shè)計的計算過程 手爪的設(shè)計模型與實現(xiàn) 采用 三指夾緊的機械手，這樣可以受力均勻，夾持穩(wěn)定 ， 其大致結(jié)構(gòu)如圖 3示。買文檔就送您 01339828或 11970985 12 工作時手指下半部分套橡膠套，以防止夾持力過大夾碎酒瓶帶來不必要的損失。 圖 酒瓶外觀尺寸 圖 手 抓 手爪的力學(xué)分析 經(jīng) 計算得 其中 F 為活塞桿的作用力， C 為兩節(jié)點間的距離， b 為上節(jié)點到力作用點間的距離。 驅(qū)動力的計算及液壓缸基本尺寸的確定 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 手指對工件的夾緊力可按公式計算： 1 2