【正文】 ，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。 傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 精品文檔 值得下載 是連接手部和手臂的部件，并可用來(lái)調(diào)整被抓物體的方位（即姿態(tài)）。它可以有上下擺動(dòng)，左右擺動(dòng)和繞自身軸線的回轉(zhuǎn)三個(gè)運(yùn)動(dòng)。如有特殊要求（將軸類零件放在頂尖上，將筒類、盤類零件卡在卡盤上等），手腕還可以有一個(gè)小距離的橫移 。也有的工業(yè)機(jī)械手沒(méi)有腕部自由度。 手臂是支承被抓物、手部、腕部的重要部件。手部的作用是帶動(dòng)手指去抓取物體，并按預(yù)定要求將其搬到預(yù)定的位置。手臂有三個(gè)自由度，可采用直角坐標(biāo)（前后、上下、左右都是直線） ,圓柱坐標(biāo)（前后、上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和左右旋轉(zhuǎn)），球坐標(biāo)（前后伸縮、上下擺動(dòng)和左右旋轉(zhuǎn)）和多關(guān)節(jié)（手臂能任意伸屈）四種方式。 直角坐標(biāo)占空間大，工作范圍小，慣性大，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高，在自由度較少時(shí)使用。圓柱坐標(biāo)占空間較小，工作范圍較大，但慣性也大，且不能抓取底面物體。球坐標(biāo)式和多關(guān)節(jié)式占用空間 小，工作范圍大，慣性小，所需動(dòng)力小，能抓取底面物體，多關(guān)節(jié)還可以繞障礙物選擇途徑，但多關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以也不常用。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 有氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械式四種形式。氣動(dòng)式速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。采用點(diǎn)位控制或機(jī)械擋塊定位時(shí)，有較高的重復(fù)定位精度，但臂力一般在 300N以下。液動(dòng)式的出力大，臂力可達(dá) 1000N 以上，且可用電液伺服機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使工業(yè)機(jī)械手的用途和通用性更廣，定位精度一般在 1mm 范圍內(nèi)。目前常用的是氣動(dòng)和液動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。電動(dòng)式用于小型，機(jī)械式只用于動(dòng)作簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。 控制系統(tǒng) 有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位程序控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，采用凸輪、磁帶磁盤、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特征。 關(guān)節(jié)型機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù) ： 300N 精品文檔 值得下載 ： 4個(gè) ：圓柱坐標(biāo) 運(yùn)動(dòng)名稱 符 號(hào) 行程范圍 速 度 伸 縮 X 400mm 小于 250mm/s 升 降 Z 300mm 小于 70mm/s 回 轉(zhuǎn) ψ 0176。~210176。 小于 90 (176。)/s 運(yùn)動(dòng)名稱 符 號(hào) 行程范圍 速 度 回 轉(zhuǎn) ω 0176。~180176。 小于 90 (176。)/s ：棒料，直徑 50~70mm，長(zhǎng)度 450~1200mm ：電位器設(shè)定，點(diǎn)位控制 ：液壓（中、低壓系統(tǒng)） ： 177。3mm ：可編程控制 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 經(jīng)過(guò)考慮，本設(shè)計(jì)的機(jī)械手設(shè)計(jì)成如下簡(jiǎn)圖形式： 圖 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手 精品文檔 值得下載 3 關(guān)節(jié)型機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 手 部 手部（亦稱抓取機(jī)構(gòu)）是用來(lái)直接握持工件的部件，由于被握持工件的形狀、尺寸大小、重量、材料性能、表面狀況等的不同，所以工業(yè)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)多種多樣，大部分的手部結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件要求而定的。歸結(jié)起來(lái)，常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分成夾持和吸附兩大類。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，這里只討論夾鉗式的手部結(jié)構(gòu)。 夾鉗式手部是由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成的，它對(duì)抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸、盤、套類零件。一般情況下，多采用兩個(gè)手指。驅(qū)動(dòng)裝置為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)源有液壓的、氣動(dòng)的 和電動(dòng)的等幾種形式。常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)往往通過(guò)滑槽、斜楔、齒輪齒條、連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾緊或放松。 平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動(dòng)，適于夾持平板、方料。在夾持直徑不同的圓棒時(shí)，不會(huì)引起中心位置的偏移。但這種手指結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積大，要求加工精度高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，工件是圓盤，所以采用回轉(zhuǎn)型手指，其張開和精品文檔 值得下載 閉合靠手指根部（以樞軸支點(diǎn)為中心）的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。樞軸支點(diǎn)為一個(gè)的，稱為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型；為兩個(gè)支點(diǎn)的，稱為雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型。這種手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀小巧，但夾持不同工件會(huì)產(chǎn)生夾持定位誤差。 本設(shè)計(jì)要求抓取棒料，故采用 夾鉗式手部。 夾緊力的計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力，是計(jì)算手部的主要依據(jù)。必須對(duì)其大小、方向和作用力進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化所產(chǎn)生的載荷（慣性力或慣性力矩），以及工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 手指對(duì)工件的夾緊力可按下式計(jì)算： 式中 K1 —— 安全系數(shù)，通常取 ~。 K2錯(cuò)誤 !未找到引用源。 —— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。錯(cuò)誤 !未找到引用源。 可近似按下式估算 K2=1+ga 其中 a— 運(yùn)載工件時(shí)重力方向的最大上升速度； g— 重力加速度， g ≈ 。 a=響tvmax maxv —— 運(yùn)載工件時(shí)重力方向的最大上升速度； t響 —— 系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間；根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取。一般取 ~。 K3 —— 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與 工件位置不同進(jìn)行選定。 G— 被抓工件所受重力（ N）。 夾緊缸驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 如圖是液壓夾緊裝置。手爪殼和缸殼連成一體，當(dāng)壓力油從液壓缸右邊油管進(jìn)油時(shí)，活塞桿向左移動(dòng)，推動(dòng)手爪閉合；當(dāng)壓力油從液壓缸左邊進(jìn)油時(shí)，拉動(dòng)精品文檔 值得下載 手爪張開。 缸的拉力（或推力）（ N）為： pF ）（拉 22 dD4 ?? ? pF 2D4??推 式中 D— 活塞直徑（ m ） 。 d —— 活塞桿直徑（ m ） 。 p —— 驅(qū)動(dòng)壓力（ aP ）。 圖 液壓缸驅(qū)動(dòng)裝置 兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的夾持誤差分析與計(jì)算 機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件確定），而且也與手指的夾持誤差有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，避免差生手指夾持的定位誤差，必須選用合理的手部機(jī)構(gòu)參數(shù)，從而使夾持誤差控制在 較小的范圍內(nèi)。 圖 兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指 若把工件軸心位置 C 到手爪兩支點(diǎn)連線的垂直距離 CD 以 X 表示，根據(jù)幾何關(guān)精品文檔 值得下載 系有： 對(duì)于兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪（尤其當(dāng) a 值較大時(shí)），偏轉(zhuǎn)角 β 的大小不易按夾持誤差最小的條件確定，主要考慮這樣極易出現(xiàn)在抓取半徑較小時(shí)，兩手爪的 BE和 B′E′ 邊平行，抓不著工件。為了避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，以 ∠BCD=90176。 為條件確定兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪的偏轉(zhuǎn)角，即 β 為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 － a） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 工件平均半徑 取 手指 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為 2 倍的工件平均半徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =2 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =230mm=60mm 取 V 型夾鉗的夾角 2θ=120176。 ，取 a=12mm 則 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 － a） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。=176。 計(jì)算 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =60 錯(cuò)誤 !未找到引用源。= 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =|錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =|| = 因?yàn)轭}目要求定位精度為 177。3mm, 所以設(shè)計(jì)滿足要求。 設(shè)計(jì)結(jié)果： a=12mm 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =60mm 2θ=120176。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 緊缸的計(jì)算 設(shè) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =，工件垂直方精品文檔 值得下載 向的移動(dòng)速度為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，機(jī)械手達(dá)到最高速度的響應(yīng)時(shí)間為， α=45176。 ，則 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =1+錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =1+錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =3= 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 取 η= 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 確定液壓缸直徑 D ∵ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 選取活塞桿直徑 d=，壓力油工作壓力 p=30 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ∴D= 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（ JB1086— 67）選取液壓缸內(nèi)徑為： D=40mm 則活塞桿直徑為： d=40=20mm 腕部 手腕部件設(shè)置于手部和臂部之間，它的作用主要是再臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。 手腕部件具有獨(dú)立的自由度。一般手腕設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求。目前，應(yīng)用最廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度較?。ㄒ话阈∮? 270o），并且要求嚴(yán)格密封，否則就很難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。因此，在要求較大或轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條齒輪傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 精品文檔 值得下載 力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于臂部的最前端，它連同手部的精、動(dòng)載荷均由臂部承受。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。 綜合考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和 運(yùn)動(dòng)的要求以及具有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局。如應(yīng)解決好腕部與臂部和手部的連接，腕部各個(gè)自由度的位置檢測(cè)，管線布置，以及潤(rùn)滑、維修、調(diào)整等問(wèn)題。 必須考慮工條件 對(duì)于高溫作業(yè)和腐蝕性介質(zhì)