【正文】 生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開(kāi)拓都具有一定意義。 其主要目的： 一、 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專(zhuān)業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。 2 二、 培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。 三、 培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。 四、 培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。 本課題的內(nèi)容和要求 （一、）原始數(shù)據(jù)及資料 （ ）原始數(shù)據(jù)： a、 生產(chǎn)綱領(lǐng)： 100000 件（兩班制生產(chǎn)） b、 自由度（四個(gè)自由度） 臂轉(zhuǎn)動(dòng) 180186。 臂上下運(yùn)動(dòng) 500mm 臂伸長(zhǎng)（收縮） 500mm 手部轉(zhuǎn)動(dòng) 177。 180186。 （ ）設(shè)計(jì)要求： a、上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖、各主要零件圖（一套） b、液壓原理圖（ 一張） c、機(jī)械手三維造型 d、動(dòng)作模擬仿真 e、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（一份） （ ）技術(shù)要求 主要參數(shù)的確定： a、坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系 b、臂的運(yùn)動(dòng)行程：伸縮運(yùn)動(dòng) 500mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 180186。 c、運(yùn)動(dòng)速度：使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。 d、控制方式：起止設(shè)定位置。 e、定位精度：177。 。 f、手指握力： 392N g、驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)。 3 （二、）料槽形式及分析動(dòng)作要求 （ ）料槽形式 由于工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體，此種形狀的零件通常采用自重輸送的輸料槽 ,如圖 所示，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需 要其它動(dòng)力源和特殊裝置，所以本課題采用此種輸料槽。 圖 機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖 （ ）動(dòng)作要求分析如圖 所示 動(dòng)作一：送 料 動(dòng)作二：預(yù)夾緊 動(dòng)作三：手臂上升 動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn) 動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng) 動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn) 預(yù)夾緊 手臂上升 手臂旋轉(zhuǎn) 小臂伸長(zhǎng) 手腕旋轉(zhuǎn) 手臂轉(zhuǎn)回 圖 要求分析 4 第二章 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 手部設(shè)計(jì)計(jì)算 一、對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求 有適當(dāng)?shù)膴A緊力 手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。 有足夠的開(kāi)閉范圍 夾持類(lèi)手部的手指都有張開(kāi)和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變化量稱(chēng)為開(kāi)閉范圍。對(duì)于回轉(zhuǎn)型手部手指開(kāi)閉范圍，可用開(kāi)閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開(kāi)閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來(lái)說(shuō)，如工作環(huán)境許可，開(kāi)閉范圍大一些較好，如圖 所示。 圖 機(jī)械手開(kāi)閉示例簡(jiǎn)圖 5 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小 手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。 手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度 其它要求 因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開(kāi)時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方便。 二、拉緊裝置原理 如圖 所 示 【 4】 ：油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開(kāi)工件。 圖 油缸示意圖 右腔推力 為 FP=（π／ 4） D178。P （ ） =（π／ 4） ? 178。? 25?10179。 = 根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為： F1=（ 2b／ a） ?（ cosα′）178。 N′ （ ） 其中 N′ =4?98N=392N，帶入公式 得： F1=（ 2b／ a） ?（ cosα′）178。 N′ =(2?150/50)?（ cos30186。）178。 ? 392 =1764N 則實(shí)際加緊力為 F1實(shí) 際 =PK1K2/η （ ） =1764??6 經(jīng)圓整 F1=3500N 計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng) L,即 L=（ D/2） tgψ （ ） =25179。 tg30186。 = 經(jīng)圓整取 l=25mm 確定“ V”型鉗 爪的 L、β。 取 L/Rcp=3 （ ） 式中： Rcp=P/4=200/4=50 （ ） 由公式（ ）（ ）得： L=3179。 Rcp=150 取“ V”型鉗口的夾角 2α =120186。，則偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定， 查表得： β =22186。39′ 機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度） 【 1】 （ 1） 伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s Vmin=50mm/s （ 2） 上升運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s Vmin=40mm/s （ 3）下降 Vmax=800mm/s Vmin=80mm/s （ 4）回轉(zhuǎn) Wmax=90186。/s Wmin=30186。/s 所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度 V=60mm/s 手部右腔流量 Q=sv （ ） =60π r178。 =60179。 179。 25178。 =179。/s 手部 工作壓強(qiáng) P= F1/S （ ） =3500/= 7 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 要求：回轉(zhuǎn)177。 90186。 角速度 W=45186。/s 以最大負(fù)荷計(jì)算： 當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重 10kg，長(zhǎng)度 l=650mm。如圖 所示。 計(jì)算扭矩 M1〖 4〗 設(shè)重力集中于離手指中心 200mm 處，即扭矩 M1 為： M1=F179。 S （ ） =10179。 179。 =（ N178。 M） F S F 圖 腕部受力簡(jiǎn)圖 油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 M2〖 4〗 F=5kg S=10cm 帶入公式 得 M2=F179。 S=5179。 179。 =（ N178。 M） 擺動(dòng)缸的摩擦力矩 M 摩 〖 4〗 F 摩 =300（ N）（估算值） S=20mm （估算值） M 摩 =F 摩179。 S=6（ N178。 M） 工件 8 擺動(dòng)缸的總摩擦力矩 M〖 4〗 M=M1+M2+M 摩 （ ） =（ N178。 M） T=P179。 b（Φ A1178。Φ mm178。）179。 106/8 （ ） 其中： b— 葉片密度，這里取 b=3cm； Φ A1— 擺動(dòng)缸內(nèi)徑 , 這里取Φ A1=10cm； Φ mm— 轉(zhuǎn)軸直徑 , 這里取Φ mm=3cm。 所以代入（ ）公式 P=8T/b（Φ A1178。Φ mm178。）179。 106 =8179。 179。（ 178。178。）179。 106 = 又因?yàn)? W=8Q/（Φ A1178。Φ mm178。） b 所以 Q=W（Φ A1178。Φ mm178。） b/8 =（π /4）（ 178。178。）179。 =179。 104m179。/s =27ml/s 臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部， 并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動(dòng)、靜載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力較復(fù)雜。 機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。 手臂的伸縮速度為 200m/s 行程 L=500mm 手臂右腔 流量，公式（ ）得： 【 4】 9 Q=sv =200179。π179。 40178。 =1004800mm179。/s