【正文】 3 選擇帶寬： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 則可以得到： 按表 6 58，查 mm（5） 結(jié)果整理1 選用H型同步帶 mm2 帶輪 3 傳送帶中心距近似計(jì)算的： 我們將傳送帶分成十分， 則，我們選擇 。二 用作傳動帶1）傳遞名義功率： P = KW。2) 主動軸轉(zhuǎn)速=從動軸轉(zhuǎn)速 3) 原動機(jī) 異步電動機(jī)4）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 每天24小時(shí)5) 中心距要求： a= 500mm（2）傳送帶的節(jié)距和型號1）計(jì)算設(shè)計(jì)功率 a) 由表661查的載荷的修正系數(shù)b) 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 2） 傳送帶型號和節(jié)距 由 。查圖69節(jié)距代號為H。對應(yīng)節(jié)距為 H ： s 40 3) 確定帶直徑和節(jié)線長1 由表669。H 形帶，帶輪轉(zhuǎn)速 最小齒數(shù) Z = I4 ，取Z=14傳動比 按照標(biāo)準(zhǔn)帶輪齒數(shù)，取小帶輪直徑 4 選擇帶長 = 查表659，同步帶長GB1161689，取 5 傳動中心距： （6） 選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬2 確定基準(zhǔn)額定功率 按照標(biāo)準(zhǔn)帶輪齒數(shù)，取 轉(zhuǎn)速。由表660，內(nèi)插法，H型帶基準(zhǔn)額定功率 。2 確定額定功率A 嚙合齒數(shù) 則： B 帶寬系數(shù) （同步帶基準(zhǔn)帶寬）C 確定額定P 3 選擇帶寬： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 則可以得到： 按表 6 58，查 mm（7） 結(jié)果整理1 選用H型同步帶 mm2 帶輪 3 傳送帶中心距近似計(jì)算的： 第四章 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 引言機(jī)械手是在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。 機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：(1) 機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。(2) 在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3) 可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。（4） 可在危險(xiǎn)場合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。(5） 宇宙及海洋的開發(fā)。(6) 軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。軸承裝卸工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手部分動作，按照預(yù)先設(shè)定的程序Z軌跡或其它要求實(shí)現(xiàn)抓取Z搬運(yùn)工件或操縱工具的自動化裝置。 搬運(yùn)機(jī)械手的組成我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對在線運(yùn)行的軸承的抓取，并將它放到待檢測位置，這個(gè)位置是固定不動的。等檢測結(jié)束之后，由另外一個(gè)機(jī)械手將目標(biāo)搬走，然后由原來的機(jī)械手繼續(xù)放料，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)循環(huán)。因此，由我們的設(shè)計(jì)任務(wù)可以得到，我們的檢測系統(tǒng)中需要兩個(gè)機(jī)械手。他的動作則需要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，升降運(yùn)動，伸縮運(yùn)動，抓取物體。 機(jī)械手的組成 工業(yè)機(jī)械手 機(jī)械手的自由度 由設(shè)計(jì)任務(wù)，我們可以輕松的得到他的自由度為四，即：底座的轉(zhuǎn)動，機(jī)身的升降，臂部的伸縮，手部的抓取。4．3 機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)功能我們的檢測系統(tǒng)中整形機(jī)構(gòu)包括了多關(guān)節(jié)機(jī)械手和控制箱兩部分組成。多關(guān)節(jié)機(jī)械手共有3個(gè)關(guān)節(jié)動作和一個(gè)抓手動作，使用二個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別控制二個(gè)關(guān)節(jié)的動作，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制底盤轉(zhuǎn)動，一個(gè)電機(jī)控制手臂伸縮。二個(gè)油缸控制兩個(gè)關(guān)節(jié)，抓手的抓物動作由油缸控制?？刂葡洳糠钟呻娫?、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊及相應(yīng)的按鈕組成。 以下是此次我們設(shè)計(jì)的機(jī)械手的工作框圖機(jī)械手甲廢品箱機(jī)械手乙XYABDC圖示我們的機(jī)械手動作順序，此為一個(gè)循環(huán)機(jī)械手甲開始動作甲手完成下降、抓取目標(biāo)、上升、將目標(biāo)放到檢測點(diǎn)機(jī)械手乙啟動CCD開始檢測（甲手返回A 上方）———檢測結(jié)束乙完成轉(zhuǎn)動，下降，抓取目標(biāo)，上升，機(jī)械手甲啟動乙繼續(xù)完成轉(zhuǎn)動，下降，放物，上升，縮回B點(diǎn)，序號動作（機(jī)械手甲）時(shí)間(s)1在A點(diǎn)上方下降2抓取目標(biāo)O．23在A點(diǎn)上升4轉(zhuǎn)動到C點(diǎn)上方5下降到C點(diǎn)，6放下目標(biāo)（啟動CCD）7上升到C點(diǎn)上方8轉(zhuǎn)回到A點(diǎn)上方序號動作（機(jī)械手乙）時(shí)間（s）1CCD檢測結(jié)束，發(fā)出啟動機(jī)械手乙指令共需2S2由B上方轉(zhuǎn)動到C點(diǎn)上方3在C點(diǎn)上方下降4抓取目標(biāo)5在C點(diǎn)上升6轉(zhuǎn)動到D點(diǎn)上方7下降到D點(diǎn)，8放下目標(biāo)9上升到D點(diǎn)上方10縮回到B點(diǎn)上方從上面可以看出，機(jī)械手甲動作，到檢測完畢機(jī)械手乙動作并在C點(diǎn)將目標(biāo)抓取到手后機(jī)械手甲開始下一個(gè)動作，完成了一個(gè)循環(huán)。則經(jīng)過以上的計(jì)時(shí)，我們可以知道計(jì)算得到一個(gè)循環(huán)的時(shí)間：甲手從啟動到T=。 CCD攝像機(jī)工作時(shí)間為T2=2s 乙手動抓住目標(biāo)T3=此時(shí)，甲手開始下一個(gè)循環(huán)，也就是說，當(dāng)乙手往起升的時(shí)候，甲手剛好下降。則。總的循環(huán)周期：T= +2+=取T=4s，這就是各個(gè)機(jī)器的循環(huán)周期，也是整個(gè)系統(tǒng)工作的周期。則，從系統(tǒng)開始工作，各個(gè)機(jī)器啟動之后，他們的工作周期都是4s,即：每隔4s鐘動作一個(gè)循環(huán)。 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)我們抓取的目標(biāo)是半徑為r=20mm的軸承，軸承的大小，形狀決定了我們設(shè)計(jì)的手部的大小，形狀。經(jīng)過分析，我們設(shè)計(jì)的手部是手指式手部。我們設(shè)計(jì)的是手指式手部。手指式手部是以手指的張開和閉合來抓持工件，它對抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，故應(yīng)用最廣。機(jī)械手的手部采用油缸控制，缸活塞后退時(shí)抓緊工件，缸活塞前進(jìn)時(shí)松開工件。搬運(yùn)機(jī)械手是按照一定的軌跡實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動，而且，在檢測系統(tǒng)中，有著時(shí)間的限制，因此，要求我們的機(jī)械手工作速度快，運(yùn)動平穩(wěn)，尤其要求定位精度高。因此，必須對設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)進(jìn)行足夠的分析，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，以滿足要求。下面按類別對設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行說明手部：1 其手部抓持工件的迅速，準(zhǔn)確和牢固程度都將直接影響機(jī)械手的工作性能，根據(jù)手部所抓持工件的形狀、尺寸、重量、材料和表面狀況的不同，手部具有多種結(jié)構(gòu)型式。 2 手指要有足夠的加緊力。為使手指夾緊工件，除考慮被抓持工件的重量之外，還應(yīng)該考慮工件在傳遞過程中所產(chǎn)生的動載荷。 3 手指應(yīng)有一定的開閉范圍，其大小不僅與工件尺寸有關(guān)，而且必須注意手部接近工件的運(yùn)動路線及方位的影響。 4 應(yīng)該保證工件在手內(nèi)的準(zhǔn)確定位。5 保證手部有足夠的柔度，軸承是金屬品，而且是對表面質(zhì)量要求很高，在抓取的時(shí)候，不能對工件造成損害。 手指加緊力的計(jì)算式中 ——安全系數(shù)，； ——?jiǎng)虞d荷系數(shù)；此處為1 ——方位系數(shù) G ——被夾持工件的重量。經(jīng)過計(jì)算，機(jī)械手的加緊力為：N=2kgf 臂部的設(shè)計(jì) 臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支撐手部和腕部，主要用來改變工件的位置，手部在空間的活動范圍主要取決于臂部的運(yùn)動形式。臂部設(shè)計(jì)的難點(diǎn)1 剛度要好 要合理的選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸。為了解決這個(gè)問題，在機(jī)械手的臂部，用了鋼管最為他的導(dǎo)向桿。2 偏重力矩要小 在手部的油缸的設(shè)計(jì)中，我們的李很小，所以，用了一個(gè)小的油缸，再臂部的一段，我們安裝了一個(gè)較大的電機(jī)，而且，那一段還可以加鐵塊進(jìn)行重量平衡。 臂部設(shè)計(jì)中，我們用了四根導(dǎo)向柱，用來提到他的導(dǎo)向定位精度。電機(jī)的選取 我們采用了絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)。有一個(gè)電機(jī)經(jīng)過聯(lián)軸器直接帶動絲杠軸，實(shí)現(xiàn)了伸縮運(yùn)動。由于我們的設(shè)計(jì)進(jìn)度要求很高，力比較小，因此選取sl系列伺服電機(jī)。 機(jī)身的設(shè)計(jì)機(jī)身是支撐臂部的部件。升降，回轉(zhuǎn)，和俯仰運(yùn)動機(jī)構(gòu)等都安裝在機(jī)身上。我們采用升降油缸，實(shí)現(xiàn)了升降運(yùn)動。液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，按照以下程序進(jìn)行：a 明確設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行工礦分析。設(shè)計(jì)的依據(jù)有：（1） 主機(jī)的結(jié)構(gòu)、動作循環(huán)和主要技術(shù)要求，如運(yùn)動平穩(wěn)性、動作精度、動作連鎖、自動化程度和效率等。（2） 液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境，如溫度及其變化范圍、潮濕、振動、沖擊、塵砂、腐蝕或者易燃等。（3）其他要求，如對液壓裝置的重量，外形，尺寸，經(jīng)濟(jì)性等。B 擬定液壓系統(tǒng)方案。包括：選定系統(tǒng)的工作壓力，擬定系統(tǒng)的主要回路和綜合考慮其他問題。C 計(jì)算或者選定液壓系統(tǒng)及元件的參數(shù)，包括：液壓執(zhí)行器尺寸和所需流量，泵的規(guī)格和驅(qū)動功率，各種液壓元件的規(guī)格，管道尺寸和油管容量。D 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能。包括：管道和元件的壓力損失，系統(tǒng)地發(fā)熱量和溫升，液壓沖擊。對升降運(yùn)動的油缸計(jì)算如下： 液壓缸工作壓力確定由表可以查的P1=16MPa. 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定單活塞桿液壓缸可簡化為：，P1—液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力Pp=16Mp。P2—液壓缸回油腔背壓力，初算時(shí)按表估計(jì)：P2=~（1+50%~100%），估計(jì)P2=。F—=4000N.Ffc—液壓缸密封處摩擦力,它的精確值不易求得,常用液壓缸的機(jī)械效率 進(jìn)行估算F+Ffc=, —液壓缸的機(jī)械效率，一般 =~，將以上代入 ，=，得到D=74mm。D取80mm，d取50mm.對選定后的液壓缸內(nèi)徑D，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積Amin,即 ， ——流量閥最小穩(wěn)定流量， A==12246mm,Amin=4x106/60/200=,AAmin,說明液壓缸可以保證最小穩(wěn)定速度。液壓缸壁厚和外徑的確定 液壓缸壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的壁厚。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異，一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值D/10圓筒稱為薄壁圓筒，起重運(yùn)輸機(jī)械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按公式：，—液壓缸壁厚（m）。D—液壓缸內(nèi)徑（m）。Py—實(shí)驗(yàn)壓力，~；[]—缸筒材料的許用應(yīng)力。[]=110MPa,[],取20mm。 液壓缸工作行程的確定由表和實(shí)際情況選取400mm。 最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求： L—液壓缸的最大行程，L=400mm；D—液壓缸的內(nèi)徑,D=80mm。. 缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞桿的行程與活塞的寬度之和，缸體外形長度還要考慮到兩端蓋的厚度，一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍，即L1(20~30)X106=3200~4800mm 。7 驗(yàn)算活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性： 由于活塞桿只受軸向載荷，因而采用如下公式進(jìn)行驗(yàn)算：≤[]，其中 F——液壓缸輸出力，[]——活塞桿的許用壓力（Mpa），當(dāng)活塞桿為碳鋼時(shí)，[]=100120（Mpa），取[]=110（Mpa）。由此可以得出： ≤110， 所以活塞桿滿足強(qiáng)度校核。8 校核活塞桿的穩(wěn)定性：活塞缸承受壓縮載荷時(shí)，如果活塞桿的計(jì)算長度與活塞桿的直徑之比大于10時(shí)，需要對活塞桿縱向彎曲強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。本次設(shè)計(jì)中的活塞桿計(jì)算長度與活塞桿直徑之比小于10，故無需進(jìn)行縱向強(qiáng)度計(jì)算。本機(jī)械手，我們較好的解決了偏距問題，應(yīng)該沒有偏心載荷的作用，可以采用等截面的方法來進(jìn)行校核：當(dāng)L/k≥m*時(shí)，臨界載荷為：P=*n*E*J/L*L式中n為末端條件系數(shù)。類型nLC一端固定，一端自由2L1一端固定，一端鉸接2L/21兩端鉸接1L兩端固定4L/2取一端固定。一端自由，即n=m為柔性系數(shù)選用鑄鐵的柔性系數(shù)，即m=70k為活塞桿的回轉(zhuǎn)半徑，本次設(shè)計(jì)的活塞桿為實(shí)心活塞桿，即k==，其中為活塞桿的直徑。L為活塞桿的計(jì)算長度，也就是活塞桿在最大伸出距離時(shí)，活塞桿支點(diǎn)與液壓缸安裝點(diǎn)之間的距離。E為活塞桿的彈性模量，取E=*10Mpa代如以上數(shù)值，可以得到：L/k=596/63/4=≥70*此式成立，故臨界載荷為：P=****10*63**596=*10（N）而本次設(shè)計(jì)的液壓缸最大工作載荷為17263N，可見，液壓缸滿足穩(wěn)定性的要求。注：取液壓缸的機(jī)械效率= 底座的設(shè)計(jì)底座是整個(gè)機(jī)體重量的最終承受者，同時(shí)，機(jī)械手的轉(zhuǎn)動部分就是在在機(jī)作內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)機(jī)身轉(zhuǎn)動時(shí)，為了不影響機(jī)身的油缸內(nèi)不通油，我們運(yùn)用了配油盤。機(jī)身的傳動路線為：電機(jī)軸上裝有第一級帶傳動的小帶輪，通過同步齒形帶原裝在中間軸下方的大帶輪組成第一級傳動，中間軸上方裝有第二級帶傳動的小帶輪，通過同步齒形帶與安裝在配有盤心軸下