【正文】 機(jī)械創(chuàng)新 設(shè)計(jì) 題目 ： 可重構(gòu)液壓機(jī)械手設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院 班 級(jí) 機(jī)工 0910 班 學(xué) 號(hào) 202203130275 姓 名 王旭 摘 要 機(jī)器人的使用在 21 世紀(jì)廣為流傳。 沒(méi)有一個(gè)單一的部門，不使用機(jī)器人系統(tǒng)在開(kāi)展技術(shù)工藝。 機(jī)械手是模仿人類的手部動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓斗和執(zhí)行，這是一個(gè)自動(dòng)裝置。在嚴(yán)峻的環(huán)境造和單調(diào)，頻繁操作機(jī)械臂是用來(lái)代替人，因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。一般情況下，機(jī)械手正四個(gè)部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和檢測(cè)設(shè)備組成，智能機(jī)器人的感覺(jué)系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。 機(jī)械手作為整個(gè)可重構(gòu)液壓機(jī)器人的執(zhí)行部分，擁有重要的意義。研究人員都希望機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，抓取力大，易于控制，擁有較高的控制精度。目前，許多研究者己對(duì)常規(guī)機(jī)械手、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手等作了許多的理論與實(shí)驗(yàn)研究，但目前的機(jī)械手一般機(jī)構(gòu)復(fù)雜、很難控制。因此，如何實(shí)現(xiàn)一種既能簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)與控制，又能較好地取放物體的機(jī)器人手已成為國(guó)內(nèi)外研究者的重要研究課題和主流方向之一。 本設(shè)計(jì)采用液壓轉(zhuǎn)角伺服技術(shù)，這使得機(jī)械手抓 取力得到了很大的提高，同時(shí)也使得整個(gè)機(jī)械手的控制精度有了很大的保證。在設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)液壓轉(zhuǎn)角伺服閥，舵機(jī)，微控制器，編碼器，油道及接口進(jìn)行了集成，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得機(jī)械手滿足了可重構(gòu)性。 整個(gè)機(jī)械手爪通過(guò)齒輪和螺紋傳動(dòng)，增加了傳動(dòng)的平穩(wěn)性和抓取力矩 ,使得抓取平穩(wěn)可靠 。 本文通過(guò)三維建模軟件 Pro/Engineer進(jìn)行伺服閥 與機(jī)械手爪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 與優(yōu)化，運(yùn)動(dòng)仿真，有限元分析 ， 并對(duì)個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的強(qiáng)度校核。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，液壓轉(zhuǎn)角伺服閥響應(yīng)快、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 好 、運(yùn)動(dòng)精度高，帶動(dòng)機(jī)械手手爪抓取力強(qiáng)，抓取精度 高。 關(guān)鍵詞： 可重構(gòu)； 液壓轉(zhuǎn)角伺服閥； 抓取力 目 錄 前言 ...................................................................... 1 1 概述 .................................................................. 2 設(shè)計(jì)題目及參數(shù)要求 ............................................... 2 液壓系統(tǒng)原理圖 ................................................... 2 2 機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理 ......................................................... 3 3 液壓轉(zhuǎn)動(dòng)伺服閥設(shè)計(jì) ..................................................... 4 液壓轉(zhuǎn)角伺服閥原理 ............................................... 4 閥的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) ................................................. 6 缸體的設(shè)計(jì) .................................................. 6 油道設(shè)計(jì) .................................................... 6 軸承的計(jì)算與選用 ............................................ 6 輸入接口模塊設(shè)計(jì) ............................................ 8 端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................ 8 4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................... 9 錐齒輪的設(shè)計(jì)校核 ................................................. 9 確定錐齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) ........................ 9 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) .......................................... 9 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ............................................ 11 滑動(dòng)螺旋的設(shè)計(jì)與校核 ............................................ 13 確定螺桿傳動(dòng)的最小直徑 ..................................... 13 梯形螺紋結(jié)構(gòu)尺寸的確定 ..................................... 13 梯形螺紋結(jié)構(gòu)尺寸校核 ....................................... 14 傳輸軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核 .............................................. 15 5 鍵的校核 .............................................................. 18 輸入軸鍵的校核 .................................................. 19 傳輸軸鍵的校核 .................................................. 19 6 其它零件的選取 ........................................................ 19 六角螺釘 ........................................................ 19 軸端擋圈及螺釘 .................................................. 20 螺栓螺母 ........................................................ 20 7 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真 ...................................................... 20 基于 pro/e 的三維建模 ............................................ 20 運(yùn)動(dòng)仿真 ........................................................ 21 軌跡規(guī)劃方案 .................................................... 22 動(dòng)態(tài)模擬 ........................................................ 23 干涉檢查 ........................................................ 23 8 機(jī)械手抓的靜態(tài)分析 .................................................... 24 機(jī)械手抓的受力分析 .............................................. 24 三維建模靜力分析 ................................................ 24 結(jié)束語(yǔ) ................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ................................................................. 28 前言 機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)器人的能力不斷提高，機(jī)器人應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍正在不斷擴(kuò)展，人們希望機(jī)器人能完成更加復(fù)雜的任務(wù)。通過(guò)重新編程，機(jī)器人能很容易地完成許多不同的 任務(wù)，然而一臺(tái)機(jī)器人能完成任務(wù)的范圍卻受其自身的機(jī)械結(jié)構(gòu)限制。對(duì)于給定任務(wù)，可根據(jù)任務(wù)要求來(lái)選擇機(jī)器人的最佳結(jié)構(gòu)。對(duì)于一些不可預(yù)知的作業(yè)任務(wù)或不斷變化的作業(yè)，就無(wú)法選擇機(jī)器人的最佳結(jié)構(gòu)，需要應(yīng)用許多具有不同運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性的機(jī)器人來(lái)完成作業(yè)任務(wù)，這種做法往往耗資巨大，甚至于不可行。因此，需要使用一種能根據(jù)任務(wù)要求改變自身構(gòu)型的機(jī)器人來(lái)完成不可預(yù)知的作業(yè)任務(wù)?？芍貥?gòu)機(jī)器人的研究正是在此類應(yīng)用背景下開(kāi)始的。 可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)是由一組具有標(biāo)準(zhǔn)連接接口的模塊組成，這些模塊能夠根據(jù)特定的任務(wù)要求而被快速裝配成 不同構(gòu)型的機(jī)器人。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境與任務(wù)是多變的，需要采用能夠快速適應(yīng)任務(wù)的制造系統(tǒng)?？芍貥?gòu)模塊化機(jī)器人的特點(diǎn)恰恰滿足了現(xiàn)代化生產(chǎn)的這種需求，提高了工作效率，降低了成本。 可重構(gòu)液壓機(jī)器人因輸出力矩大精度高而廣泛受到國(guó)內(nèi)外的別是發(fā)達(dá)國(guó)家的關(guān)注 ,可重構(gòu)液壓機(jī)器人的研究目前已經(jīng)成為機(jī)器人研究的一個(gè)重要方向 ,并已取得一些重要的成果。但是目前要想在可重構(gòu)液壓機(jī)器人領(lǐng)域取得重大突破，必須解決一些瓶頸問(wèn)題，如尺寸過(guò)大、運(yùn)動(dòng)不解耦、閥芯控制力矩大且徑向力不平衡等問(wèn)題。液壓伺服技術(shù)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)需減速器就能實(shí)現(xiàn)大力矩傳 動(dòng)、調(diào)速范圍大、單位功率重量?jī)H為電機(jī)的1/易于控制等優(yōu)點(diǎn) ,國(guó)內(nèi)外有多家單位在機(jī)器人液壓伺服技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的研究。 在許多實(shí)際應(yīng)用中，為了適應(yīng)高精度地取放操作對(duì)象，常要求機(jī)器人手具有較高的定位取放能力，以代替人手繁重的復(fù)雜勞動(dòng)。目前，許多研究者己對(duì)常規(guī)機(jī)械手、欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手等作了許多的理論與實(shí)驗(yàn)研究，但目前的機(jī)械手一般機(jī)構(gòu)復(fù)雜、很難