【正文】 3 選擇帶寬： 根據設計要求， 則可以得到： 按表 6 58，查 mm（5） 結果整理1 選用H型同步帶 mm2 帶輪 3 傳送帶中心距近似計算的： 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) 主動軸轉速=從動軸轉速 3) 原動機 異步電動機4）運轉時間 每天24小時5) 中心距要求： a= 500mm（2）傳送帶的節(jié)距和型號1）計算設計功率 a) 由表661查的載荷的修正系數b) 計算設計功率 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，帶輪轉速 最小齒數 Z = I4 ，取Z=14傳動比 按照標準帶輪齒數，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） 選擇標準帶寬2 確定基準額定功率 按照標準帶輪齒數，取 轉速。由表660，內插法，H型帶基準額定功率 。2 確定額定功率A 嚙合齒數 則： B 帶寬系數 （同步帶基準帶寬）C 確定額定P 3 選擇帶寬： 根據設計要求， 則可以得到： 按表 6 58，查 mm（7） 結果整理1 選用H型同步帶 mm2 帶輪 3 傳送帶中心距近似計算的： 第四章 機械手的設計 引言機械手是在機械化、自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發(fā)展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。 機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用，例如：(1) 機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。(2) 在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3) 可在勞動條件差，單調重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。（4） 可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。(5） 宇宙及海洋的開發(fā)。(6) 軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。軸承裝卸工業(yè)機械手是一種模仿人手部分動作，按照預先設定的程序Z軌跡或其它要求實現抓取Z搬運工件或操縱工具的自動化裝置。 搬運機械手的組成我們的目標是實現對在線運行的軸承的抓取，并將它放到待檢測位置，這個位置是固定不動的。等檢測結束之后，由另外一個機械手將目標搬走，然后由原來的機械手繼續(xù)放料，實現了一個循環(huán)。因此，由我們的設計任務可以得到，我們的檢測系統(tǒng)中需要兩個機械手。他的動作則需要實現轉動，升降運動，伸縮運動，抓取物體。 機械手的組成 工業(yè)機械手 機械手的自由度 由設計任務，我們可以輕松的得到他的自由度為四，即：底座的轉動，機身的升降，臂部的伸縮，手部的抓取。4．3 機械手的整體設計功能我們的檢測系統(tǒng)中整形機構包括了多關節(jié)機械手和控制箱兩部分組成。多關節(jié)機械手共有3個關節(jié)動作和一個抓手動作，使用二個步進電機分別控制二個關節(jié)的動作，一個步進電機控制底盤轉動，一個電機控制手臂伸縮。二個油缸控制兩個關節(jié)，抓手的抓物動作由油缸控制?？刂葡洳糠钟呻娫础纹瑱C、步進電機驅動模塊及相應的按鈕組成。 以下是此次我們設計的機械手的工作框圖機械手甲廢品箱機械手乙XYABDC圖示我們的機械手動作順序，此為一個循環(huán)機械手甲開始動作甲手完成下降、抓取目標、上升、將目標放到檢測點機械手乙啟動CCD開始檢測（甲手返回A 上方）———檢測結束乙完成轉動，下降，抓取目標，上升，機械手甲啟動乙繼續(xù)完成轉動，下降，放物，上升，縮回B點，序號動作（機械手甲）時間(s)1在A點上方下降2抓取目標O．23在A點上升4轉動到C點上方5下降到C點，6放下目標（啟動CCD）7上升到C點上方8轉回到A點上方序號動作（機械手乙）時間（s）1CCD檢測結束，發(fā)出啟動機械手乙指令共需2S2由B上方轉動到C點上方3在C點上方下降4抓取目標5在C點上升6轉動到D點上方7下降到D點，8放下目標9上升到D點上方10縮回到B點上方從上面可以看出，機械手甲動作，到檢測完畢機械手乙動作并在C點將目標抓取到手后機械手甲開始下一個動作，完成了一個循環(huán)。則經過以上的計時，我們可以知道計算得到一個循環(huán)的時間：甲手從啟動到T=。 CCD攝像機工作時間為T2=2s 乙手動抓住目標T3=此時，甲手開始下一個循環(huán)，也就是說，當乙手往起升的時候，甲手剛好下降。則。總的循環(huán)周期：T= +2+=取T=4s，這就是各個機器的循環(huán)周期，也是整個系統(tǒng)工作的周期。則，從系統(tǒng)開始工作，各個機器啟動之后，他們的工作周期都是4s,即：每隔4s鐘動作一個循環(huán)。 機械手手部的設計我們抓取的目標是半徑為r=20mm的軸承，軸承的大小，形狀決定了我們設計的手部的大小，形狀。經過分析，我們設計的手部是手指式手部。我們設計的是手指式手部。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性，故應用最廣。機械手的手部采用油缸控制，缸活塞后退時抓緊工件，缸活塞前進時松開工件。搬運機械手是按照一定的軌跡實現的運動，而且，在檢測系統(tǒng)中，有著時間的限制，因此，要求我們的機械手工作速度快，運動平穩(wěn)，尤其要求定位精度高。因此，必須對設計中的難點進行足夠的分析，設計合理的結構，以滿足要求。下面按類別對設計難點進行說明手部：1 其手部抓持工件的迅速，準確和牢固程度都將直接影響機械手的工作性能，根據手部所抓持工件的形狀、尺寸、重量、材料和表面狀況的不同，手部具有多種結構型式。 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，還應該考慮工件在傳遞過程中所產生的動載荷。 3 手指應有一定的開閉范圍，其大小不僅與工件尺寸有關，而且必須注意手部接近工件的運動路線及方位的影響。 4 應該保證工件在手內的準確定位。5 保證手部有足夠的柔度，軸承是金屬品，而且是對表面質量要求很高，在抓取的時候，不能對工件造成損害。 手指加緊力的計算式中 ——安全系數，； ——動載荷系數；此處為1 ——方位系數 G ——被夾持工件的重量。經過計算，機械手的加緊力為：N=2kgf 臂部的設計 臂部是機械手的主要執(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動形式。臂部設計的難點1 剛度要好 要合理的選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸。為了解決這個問題，在機械手的臂部，用了鋼管最為他的導向桿。2 偏重力矩要小 在手部的油缸的設計中，我們的李很小，所以，用了一個小的油缸，再臂部的一段，我們安裝了一個較大的電機，而且，那一段還可以加鐵塊進行重量平衡。 臂部設計中，我們用了四根導向柱，用來提到他的導向定位精度。電機的選取 我們采用了絲杠螺母傳動機構。有一個電機經過聯軸器直接帶動絲杠軸，實現了伸縮運動。由于我們的設計進度要求很高，力比較小，因此選取sl系列伺服電機。 機身的設計機身是支撐臂部的部件。升降，回轉，和俯仰運動機構等都安裝在機身上。我們采用升降油缸，實現了升降運動。液壓傳動系統(tǒng)的設計，按照以下程序進行：a 明確設計依據，進行工礦分析。設計的依據有：（1） 主機的結構、動作循環(huán)和主要技術要求，如運動平穩(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，經濟性等。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 計算或者選定液壓系統(tǒng)及元件的參數，包括：液壓執(zhí)行器尺寸和所需流量，泵的規(guī)格和驅動功率，各種液壓元件的規(guī)格，管道尺寸和油管容量。D 驗算液壓系統(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。對升降運動的油缸計算如下： 液壓缸工作壓力確定由表可以查的P1=16MPa. 液壓缸內徑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，初算時可取系統(tǒng)工作壓力Pp=16Mp。P2—液壓缸回油腔背壓力，初算時按表估計：P2=~（1+50%~100%），估計P2=。F—=4000N.Ffc—液壓缸密封處摩擦力,它的精確值不易求得,常用液壓缸的機械效率 進行估算F+Ffc=, —液壓缸的機械效率，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徑D，必須進行最小穩(wěn)定速度的驗算，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度條件來計算。液壓缸壁厚一般指缸筒結構中最薄處的壁厚。從材料力學可知，承受內壓力的圓筒，其內應力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異，一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內徑D與其壁厚的比值D/10圓筒稱為薄壁圓筒，起重運輸機械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結構，其壁厚按公式：，—液壓缸壁厚（m）。D—液壓缸內徑（m）。Py—實驗壓力，~；[]—缸筒材料的許用應力。[]=110MPa,[],取20mm。 液壓缸工作行程的確定由表和實際情況選取400mm。 最小導向長度的確定當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離H稱為最小導向長度。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此，設計時必須保證有一定的最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求： L—液壓缸的最大行程，L=400mm；D—液壓缸的內徑,D=80mm。. 缸體長度的確定液壓缸缸體內部長度應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大于內徑的20~30倍，即L1(20~30)X106=3200~4800mm 。7 驗算活塞桿的強度和穩(wěn)定性： 由于活塞桿只受軸向載荷，因而采用如下公式進行驗算：≤[]，其中 F——液壓缸輸出力，[]——活塞桿的許用壓力（Mpa），當活塞桿為碳鋼時，[]=100120（Mpa），取[]=110（Mpa）。由此可以得出： ≤110， 所以活塞桿滿足強度校核。8 校核活塞桿的穩(wěn)定性：活塞缸承受壓縮載荷時，如果活塞桿的計算長度與活塞桿的直徑之比大于10時，需要對活塞桿縱向彎曲強度進行計算。本次設計中的活塞桿計算長度與活塞桿直徑之比小于10，故無需進行縱向強度計算。本機械手，我們較好的解決了偏距問題，應該沒有偏心載荷的作用，可以采用等截面的方法來進行校核：當L/k≥m*時，臨界載荷為：P=*n*E*J/L*L式中n為末端條件系數。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為柔性系數選用鑄鐵的柔性系數，即m=70k為活塞桿的回轉半徑，本次設計的活塞桿為實心活塞桿，即k==，其中為活塞桿的直徑。L為活塞桿的計算長度，也就是活塞桿在最大伸出距離時，活塞桿支點與液壓缸安裝點之間的距離。E為活塞桿的彈性模量，取E=*10Mpa代如以上數值，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）而本次設計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：取液壓缸的機械效率= 底座的設計底座是整個機體重量的最終承受者，同時，機械手的轉動部分就是在在機作內部實現的。當機身轉動時，為了不影響機身的油缸內不通油，我們運用了配油盤。機身的傳動路線為：電機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