買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 編號 無錫 太湖學院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 數(shù)控車床上下工件機械手 信機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱： 講 師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 無錫 太湖學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交 的畢業(yè)設(shè)計（論文） 數(shù)控車床上下工件機械手 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 無錫 太湖學院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書 一、 題目及專題： 1、 題目 數(shù)控車床上下工件機械手 、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 數(shù)控車床要實現(xiàn)自動化，可設(shè)計專門的上下料裝置，但是要實現(xiàn)上下料的柔性化，機械手就是其最好的組合。隨著 機器人學科的發(fā)展，機器人在某些方面可以代替人的工作，特別是一些高強度的工作，甚至還具備了一定的學習功能。數(shù)控車床與機械手的結(jié)合是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的一個選擇，它是實現(xiàn)一個人操作多臺車床，實現(xiàn)生產(chǎn)效率進一步提高的有效途徑。 三、 本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： 原始參數(shù)： 1）抓重 :600g (夾持式手部 ) 2）自由度數(shù) :4 個自由度 3）坐標型式 :直角坐標型 4）橫臂手臂長度 :2180）手臂最大高度 : 6）手腕運動參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 : 0 7）手臂運動參數(shù) 升降行程： 920 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 計要求： 1、總體方案的確定。主要確定機械結(jié)構(gòu)部分和控制部分。 2、機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括手部模塊、腕部模塊、直臂模塊的設(shè)計。 并繪制整體裝配圖。 3、重要部件的設(shè)計，包括直臂導桿氣缸的設(shè)計，多工位動態(tài)精度的實現(xiàn)，防傾覆裝置的設(shè)計等。并繪制導桿氣缸的裝配圖。 4、控制部分的初步設(shè)計。 5、設(shè)計說明書一份。 6、所有非標零件需畫出零件圖。 注：所有圖紙需計算機打印 四、接受任務(wù)學生： 班 姓名 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教研室主任 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 學科組組長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要 本設(shè)計是數(shù)控車床上下工件機械手的設(shè)計，包括總體方案的確定，機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及重要部件的設(shè)計。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和競爭的加劇，對加工效率提出了新的要求，數(shù)控車床工件裝卸自動化就成為當前制造廠家對機床的重要需求之一。為了滿足用戶的需求，當前中國的機床制造廠開始在部分數(shù)控車床上配置工件自動上下料機械手。但如果采用伺服電機驅(qū)動和控制其成本高、結(jié)構(gòu)復雜、速度慢、工作效率較低；如果采用液壓驅(qū)動，其泄漏對數(shù)控要求的清潔環(huán)境造成一定的副面影響。隨著氣動技術(shù)的不斷發(fā)展，氣體驅(qū)動也 能成為機械手的驅(qū)動力量，其成本底，結(jié)構(gòu)簡單，工作效率高，清潔，再加上 制系統(tǒng)實現(xiàn)機電氣一體化控制。 本設(shè)計主要設(shè)計用低成本、高速的氣缸來組成模塊化的氣動機械手，實現(xiàn)數(shù)控車床工件自動裝卸，克服伺服電機應(yīng)用中存在的高成本和低效率的局限。論文完成的主要設(shè)計工作包括以下幾個方面 :(1)設(shè)計了模塊化氣動裝卸機械手的總體結(jié)構(gòu) ;(2)研究了大跨度氣缸的固定支撐形式 ;(3)研究了水平運動氣缸的防側(cè)翻技術(shù) ;(4)研究并實現(xiàn)了氣缸輸出桿高精度柔性調(diào)節(jié)技術(shù) (5)初步設(shè)計了氣動控制回路和 制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 機械手；自 動化；上下料；氣體驅(qū)動 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V is of of of to s of In to of s on of if is If on NC of of a of of LC to of is of to a of in of of (1) of of (2) (3) of (4) 5) LC is 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . . V 目 錄 . 緒論 . 1 言和意義 . 1 業(yè)機械手的簡史 . 1 內(nèi)外研究 現(xiàn)象和趨勢 . 2 計原則 . 3 2 數(shù)控車床上下工件機械手的總體設(shè)計 . 4 術(shù)要求 . 4 械手總體設(shè)計 . 4 行機構(gòu)的選擇 . 4 動機構(gòu)的選擇 . 5 動結(jié)構(gòu)的選擇 . 5 械手的基本形式選擇 . 6 械手直臂部分的主要部件及運動 . 7 械手的技術(shù)參數(shù) . 8 3 各模塊的設(shè)計 . 10 械手手部模塊的設(shè)計 . 10 部設(shè)計基本要求 . 10 型的手部結(jié)構(gòu) . 10 械手手爪的設(shè)計計算 . 10 械手腕部模塊的設(shè)計 . 13 部設(shè)計的基本要求 . 13 部的結(jié)構(gòu)以及選擇 . 14 部的設(shè)計計算 . 15 械手手臂模塊的設(shè)計 . 15 臂的結(jié)構(gòu)的選擇及其驅(qū)動機構(gòu) . 16 珠絲杠設(shè)計 . 16 齒輪及錐齒輪軸的設(shè)計 . 18 機選型 . 21 4 直臂導桿氣缸的設(shè)計 . 22 缸體的設(shè)計 . 22 選氣缸的缸徑 . 22 選氣缸的行程 . 23 缸的類型選擇 . 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 活塞桿直徑 d 的計算 . 23 缸筒壁厚 的計算 . 23 缸輸出拉力的校核 . 24 氣量的計算 . 24 桿機構(gòu)的設(shè)計 . 25 6 結(jié)論與 展望 . 27 致謝 . 28 參考文獻 . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 言和意義 機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產(chǎn)力。機械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機械行業(yè)中它 可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更普遍。它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強。目前我國的工業(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，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設(shè)計是非常有意義的。 目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率 ,降低成本 ,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) ,適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn) ,針對具體生產(chǎn)工藝 ,利用機器人技術(shù)，設(shè)計用一臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。通過對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大學本科四年的所學知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的上下料機械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合。 本機械手主要與數(shù)控車床（數(shù)控銑床，加工中心等）組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料） 的自動化、無人化。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。 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，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品。 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)。 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、麻省理工學院聯(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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 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，國際性學術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學術(shù)交流活動開展很多。 內(nèi)外研究現(xiàn)象和趨勢 目前，在國內(nèi)外各種機器人和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下： （ 1）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。 （ 2）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。 （ 3）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)來進行決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)成為智能化機器人的關(guān)鍵技術(shù)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 （ 5）關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標準化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機器人開發(fā)，柔性仿形復合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； （ 6）焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機器人產(chǎn)品的標準化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。 總的來說，大體是兩個方向：其一是機器人的智能化， 多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復雜的機電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，滿足相對具體的任務(wù)的工業(yè)機器人，主要采用性價比高的模塊，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。 計原則 在設(shè)計之前，必須要有一個指導原則。這次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計原則是：以任務(wù)書所要求的具體設(shè)計要求為根本設(shè)計目標，充分考慮機械手工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標準化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時提高可靠性。 本著科學經(jīng)濟和滿足生產(chǎn)要求的設(shè)計原則，同時也考慮本次設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計的特點，將大學期間所學的知識，如機械設(shè)計、機械原理、液壓、氣動、電氣傳動及控制、傳感器、可編程控制器（ 電子技術(shù)、自動控制、機械系統(tǒng)仿真等知識盡可能多的綜合運用到設(shè)計中，使得經(jīng)過本次設(shè)計對大學階段的知識得到鞏固和強化，同時也考慮個人能力水平和時間的客觀實際，充分發(fā)揮個人能動性，腳踏實地，實事求是的做好本次設(shè)計。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 2 數(shù)控車床上下工件機械手的總體設(shè)計 術(shù)要求 數(shù)控車床要實現(xiàn)自動化，可設(shè)計專門的上下料裝置，但是要實現(xiàn)上下料的柔性 化，機械手就是其最好的組合。隨著機器人學科的發(fā)展，機器人在某些方面可以代替人的工作，特別是一些高強度的工作，甚至還具備了一定的學習功能。數(shù)控車床與機械手的結(jié)合是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的一個選擇，它是實現(xiàn)一個人操作多臺車床，實現(xiàn)生產(chǎn)效率進一步提高的有效途徑。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和競爭的加劇，對加工效率提出了新的要求，數(shù)控車床工件裝卸自動化就成為當前制造廠家對機床的重要需求之一。為了滿足用戶的需求，當前中國的機床制造廠開始在部分數(shù)控車床上配置工件自動上下料機械手。但如果采用伺服電機驅(qū)動和控制其成本高、結(jié)構(gòu)復雜、速度慢、 工作效率較低；如果采用液壓驅(qū)動，其泄漏對數(shù)控要求的清潔環(huán)境造成一定的副面影響。隨著氣動技術(shù)的不斷發(fā)展，氣體驅(qū)動也能成為機械手的驅(qū)動力量，其成本底，結(jié)構(gòu)簡單，工作效率高，清潔，再加上 制系統(tǒng)實現(xiàn)機電氣一體化控制。 本設(shè)計主要設(shè)計用低成本、高速的氣缸來組成模塊化的氣動機械手，實現(xiàn)數(shù)控車床工件自動裝卸，克服伺服電機應(yīng)用中存在的高成本和低效率的局限。論文完成的主要設(shè)計工作包括以下幾個方面 :(1)設(shè)計了模塊化氣動裝卸機械手的總體結(jié)構(gòu)； (2)研究了大跨度氣缸的固定支撐形式； (3)研究了水平運動氣缸的防側(cè)翻技術(shù)； (4)研究并實現(xiàn)了氣缸輸出桿高精度柔性調(diào)節(jié)技術(shù) (5)初步設(shè)計了氣動控制回路和 制系統(tǒng)。 械手總體設(shè)計 行機構(gòu)的選擇 （ 1）手部，是直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型。手部是用來抓取工件的部件，根據(jù)被抓取物件的形狀、尺寸、重量、材料和抓取要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。其中最常用的抓取類型是吸附型和夾持型，吸附型主要是針對于一些正方形表面光滑、輕質(zhì)的工件或物料，夾持型主要是針對圓柱形狀或者是別的一些比較復雜形狀的工件或物料。傳力機構(gòu)形式較多，常用的有：連 桿杠桿式、滑槽杠桿式、斜槭杠桿式、絲杠螺母式、齒輪齒條式、重力式和彈簧式。 （ 2）腕部，即連接手部和臂部的部件，起支撐和改變手部姿態(tài)的作用，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強。手腕有獨立的自由度。有回轉(zhuǎn)運動、左右擺動、上下擺動。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬運工件。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?2700） ,并且 要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 （ 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，一般來說臂買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 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。 1 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。根據(jù)動力源的不同 , 可分為以下四類 : （ 1）氣壓傳動機械手 氣壓機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其特點為：輸出力大、易于保養(yǎng)、動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單成本低。但是由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差、沖擊力大、定位精度一般、抓取力小。 （ 2）液壓傳動機械 手 液壓傳動機械手是以油液壓縮的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其特點為：輸出力大、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、抓取力大。但是這種機械手對密封性要求很高、不易于保養(yǎng)與維護、受到液體本身的屬性影響，不宜在高溫或者低溫的環(huán)境下工作、油的泄漏會導致對其工作性能產(chǎn)生很大的影響、油液過濾要求非常嚴格，成本高。 （ 3）機械驅(qū)動機械手 機械驅(qū)動機械手是由機械傳動機構(gòu)驅(qū)動的機械手，是一種附屬于工作主機的專用機械手，動力是由工作機械提供的。其主要特點為：運動精確，動作頻率大，定位精度高。但是結(jié)構(gòu)較大，保養(yǎng)需 求高。 （ 4）電氣驅(qū)動機械手 電氣驅(qū)動機械手是由電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其特點為：運動速度快，行程長，定位精度高，易于維護、使用方便、節(jié)能環(huán)保。但是其技術(shù)還不夠成熟、結(jié)構(gòu)較復雜、成本也較高。 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。按照各驅(qū)動特點以及機械手的工作環(huán)境采用電氣動驅(qū)動。 2 動結(jié)構(gòu)的選擇 （ 1）齒輪傳動機構(gòu) 在機器人中常用的齒輪傳動機構(gòu)有圓柱齒輪，圓錐齒輪，諧波齒輪，擺線針輪及蝸輪蝸桿傳動等。 （ 2） 諧波齒輪傳動 諧波 齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕，傳動比大（幾十到幾百），傳動精度高、回程誤差小、噪音低、傳動平穩(wěn)，承載能力強、效率高等一系列優(yōu)點。故在工業(yè)機器人系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。諧波齒輪傳動與少齒差行星齒輪傳動十分相似，它是依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對錯齒來傳遞動力與運動的，故諧波齒輪傳動與一般的齒輪傳動具有本質(zhì)上的差別。 （ 3）螺旋傳動 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 螺旋傳動及絲杠螺母，它主要是用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動或?qū)⒅本€運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。螺旋傳動有傳遞能量為主的，如螺旋壓力機、千斤頂?shù)?；有以傳遞運動為主的，如機床工作 臺的進給絲杠。 絲杠螺母傳動分為普通絲杠（滑動摩擦）和滾珠絲杠（滾動摩擦），前者結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低，具有自鎖能力；但是摩擦阻力矩大、傳動效率低（ 30%40%）。后者雖然結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高，但是其最大的優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高（ 92%98%），其運動平穩(wěn)性好，靈活度高。通過預緊，能消除間隙、提高傳動剛度；進給精度和重復定位精度高。使用壽命長；而且同步性好，使用可靠、潤滑簡單，因此滾珠絲杠在機器人中應(yīng)用很多。由于滾珠絲杠傳動返行程不能自鎖；因此在用于垂直方向傳動時，須附加自鎖機構(gòu)或制動裝 置。 （ 4）同步帶傳動 同步帶傳動是綜合了普通帶傳動和鏈輪鏈條傳動優(yōu)點的一種新型傳動，它在帶的工作面及帶輪外周上均制有嚙合齒，通過帶齒與輪齒作嚙合傳動。為保證帶和帶輪作無滑動的同步傳動，齒形帶采用了承載后無彈性變形的高強力材料，無彈性滑動，以保證節(jié)距不變。同步帶具有傳動比準確、傳動效率高（可達 98%）、節(jié)能效果好；能吸振、噪聲低、不需要潤滑；傳動平穩(wěn)，能高速傳動（可達 40m/s）、傳動比可達 10，結(jié)構(gòu)緊湊、維護方便等優(yōu)點，故在機器人中使用很多。其主要缺點是安裝精度要求高、中心距要求嚴格，同時具有一定的蠕變性 。同步帶帶輪齒形有梯形齒形和圓弧齒形。 （ 5）鋼帶傳動 鋼帶傳動的特點是鋼帶與帶輪間接觸面積大，是無間隙傳動、摩擦阻力大，無滑動，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、運行可靠、噪聲低，驅(qū)動力矩大、壽命長，鋼帶無蠕變、傳動效率高。 （ 6）鏈傳動 在機器人中鏈傳動多用于腕傳動上，為了減輕機器人末端的重量，一般都將腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機安裝在小臂后端或大臂關(guān)節(jié)處。由于電機距離被傳動的腕關(guān)節(jié)較遠，故采用精密套筒滾子鏈來傳動。 （ 7）鋼絲繩輪傳動 鋼絲繩輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動剛度大、結(jié)構(gòu)柔軟，成本較低等優(yōu)點。其缺點是帶輪較大、安裝面積大、加速度 不宜太高。 3 根據(jù)實際要求，本設(shè)計主要選取了齒輪傳動和螺旋傳動。 械手的基本形式選擇 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標結(jié)構(gòu)，圓柱坐標結(jié)構(gòu)，球坐標結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種 1。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點，分別介紹如下： (1)直角坐標機器人結(jié)構(gòu) 直角坐標機器人的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現(xiàn)的，如圖 于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標機器人有可能達到很高的位置精度（ m 級）。但是，這種直角坐標機器人的運動空間相對機器人的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。因此，為了實現(xiàn)一定的運動空間，直角坐標機器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 直角坐標機器人的工作空間為一空間長方體。直角坐標機器人主要用于裝配作業(yè)及搬運作業(yè)，直角坐標機器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。 (2)圓柱坐標機器人結(jié)構(gòu) 圓柱坐標機器人的空間運動是用一個回轉(zhuǎn)運動及兩個直線運動來實現(xiàn)的，如圖 種機器人構(gòu)造比較簡單，精度還可以，常用于搬運作業(yè)。其工作空間是一個圓柱狀的空間。 (3) 球坐 標機器人結(jié)構(gòu) 球坐標機器人的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動來實現(xiàn)的，如圖 種機器人結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運作業(yè)。其工作空間是一個類球形的空間。 (4) 關(guān)節(jié)型機器人結(jié)構(gòu) 關(guān)節(jié)型機器人的空間運動是由三個回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的，如圖 節(jié)型機器人動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對機器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機器人。 關(guān)節(jié)型機器人結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種 。 圖 械手基本形式 按照機械手的工作環(huán)境采用直角坐標型機械手，其特點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，定位精度高，比較滿足設(shè)計要求。 械手直臂部分的主要部件及運動 在直角坐標型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，關(guān)于機械手具有 4 個自由度 ,即：手爪張合；手腕回轉(zhuǎn)；直臂升降；橫臂平移 4 個主要運動。 機械手主要由 3 個大部件、 2 個電機和 3 個氣缸組成：（ 1）手部，采用絲桿螺母結(jié)構(gòu)，通過電機帶動實現(xiàn)手抓的張合；（ 2）腕部，采用擺動氣缸帶動手部實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn) 90（ 3）臂部，采用氣缸，實現(xiàn)臂 部的平移和升降，同時還采用錐齒輪和錐齒輪軸的連接，實現(xiàn)臂部的旋轉(zhuǎn)。錐齒輪使用絲桿與軸聯(lián)接，使用電機帶動。 機械手的運動示意圖如圖 示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 圖 動示意圖 械手的技術(shù)參數(shù) 工業(yè)機械手的技術(shù)參數(shù)是說明機械手規(guī)格和性能的具體指標，一般包括以下幾個方面： （ 1）抓重（又稱臂力）：額定抓取重量或稱額定負荷，單位為公斤； （ 2）自由度數(shù)目和坐標形式：整機，手臂和手腕等運動共有幾個自由度，并說明坐標形式； （ 3）定位方式：固定機械擋塊，可調(diào)機械擋塊，行程開關(guān)，電位器及其 他各種位置設(shè)定和檢測裝置； （ 4）驅(qū)動方式：氣動，液動，電動和機械式四種形式； （ 5）手臂運動參數(shù)； （ 6）手腕運動參數(shù)； （ 7）手指夾持范圍和握力； （ 8）定位精度：位置設(shè)定精度和重復定位精度； （ 9）輪廓尺寸：長寬高（毫米）； （ 10）重量：整機重量。 本設(shè)計的主要參數(shù) （ 1）用途：數(shù)控機床自動上下工件 （ 2）設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 1) 抓重 :600g (夾持式手部 ) 2) 自由度數(shù) :4 個自由度 3) 坐標型式 :直角坐標型 4) 橫臂手臂長度 :2180)