【正文】 手完成各種動作。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應用得更為廣泛。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進一步發(fā)展 ,自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企 業(yè)中的重要支柱 ,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。6 機械手腕部 的設計計算 6 機械手 手部的設計計算 4 設計的目地 本文介紹的是機械手的工作過程，機械手抓取機構(gòu)的設計，以及由 PLC 輸出三路脈 沖，分別驅(qū)動橫軸、豎軸變頻器，控制機械手橫軸和豎軸的精確定位， 從而實現(xiàn)機械手精確運動的功能。 編號 ： 本 科 畢 業(yè) 設 計 題 目 ： 工業(yè)機械手的設計 學 院 ： 專 業(yè) ： 年 級 ： 姓 名 ： 指導教師 ： 完成日期 ： 中文摘要 Ⅰ 機械手是工業(yè)機器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務執(zhí)行機構(gòu)，是機器人的關鍵部件之一。本課題擬開發(fā)的物料搬運機械手可在空間抓放物體 ，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數(shù)。 Ⅰ 英文摘要 Ⅲ 引 言 1 第一章．工業(yè)機械手的概述 2 課題研究的意義 22 第三 章． 小結(jié) 與展望 27 致 謝 同時，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進行操作。在我國，近 幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 由于時間倉促和個人水平限制，我的設計存在著許多還沒來得及解決的問題，希望廣大老師、同學能夠給予批評指正并予以解決。由于與物體接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。 ③ 手 臂：支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。 ⑤ 機座：是機械手的基礎部分。 （ 3）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是機械手的指揮系統(tǒng) ，它控制驅(qū)動系統(tǒng)，讓執(zhí)行機構(gòu) 3 按規(guī)定的要求進行工作，并檢測其正確與否。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。 工業(yè)生產(chǎn) 上應用的機械手，由于使用場合和工作要求的不同，其結(jié)構(gòu)型式亦各不相同，技術(shù)復雜程度也有很大差別。 （ 3） 能自動避開障礙物。 工業(yè)機械手的設計 4 第二章 工業(yè) 機械手的設計 設計目的 畢業(yè)設計是大學生在完成基礎課和專業(yè)課等學習之后進行的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，總的目的是在老師的指導下，使學生通過課程設計，對所學的理論知識進行一次系統(tǒng)的回顧檢查復習和提高，并運用所學的理論知識，通過調(diào)研，設計一個機電控制方面的課題，收到從理論到實踐應用的綜合訓練，培養(yǎng)學生獨立運用所學理論解決具體問題的能力，具體有以下幾點： （ 1） 通過檢索查閱運用有關手冊、標準及參考資料，培養(yǎng)起學生檢索查閱資料、實用資料的方法和能力。 小于 90176。/s 手指夾持范圍：棒料 半 徑 40— 70mm， 棒料 長度 450— 1200mm ，重量 30kg 機械手的工作 過程 機械手的結(jié)構(gòu)和各部分動作示意圖，如 圖 所示。機械手的下降、上升、右移、左移等動作轉(zhuǎn)換，是由相應的限位開關來控制的，而加緊、放松動作的轉(zhuǎn)換是有時間來控制的。 (1)手動工作方式：利用按鈕對機械手每一步動作進行控制。 (3)單周期工作方式：按下啟動按鈕，機械手按工序自動自動完成一個周期的動作，返回原點后停止。按下緊急停車按鈕，機械手停止在當前狀態(tài)。 （ 2） 有足夠的開閉范圍 本機械手手部的 手指有張開和閉合裝置。 （ 4）手指應有一定的強度和剛度 （ 5） 其它要求 對于夾緊機械手，根據(jù)工件的形狀為圓形棒料，因此最常采用的是外卡式兩 指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開時，用單作用式液壓缸。 ［ 6］ 由 ? ?0xF 得 21 FF? ? ?0yF 得?cos21 FF ? ??? 11 FF 由 ? ?0)(FM 得 bFhF N??1 又因為 ?cosah? 所以 NFabF ?2cos2? a — 手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心線的距離 （ mm） ? — 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角 由分析可知，當驅(qū)動力 F 一定時， ? 角增大，則握力 NF 也隨之增大，但 ? 角過大會導致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好 ??? 40~30? 。 maxV —— 運載時工件最大上升速度； 響t — 系統(tǒng)達到最高速度的時間，一般選取 ~ ； 3K — 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇； G — 被抓取工件所受重力； 表 驅(qū)動力與液壓缸工作壓力關系圖 ［ 1］ 作用在活塞上外力 F(N) 液壓缸工作壓力 MPa 作用在活塞上外力 F(N) 液壓缸工作壓力 MPa 5000 ～ 1 20200～ 30000 ～ 5000～ 10000 ～ 30000～ 50000 ～ 10000～ 20200 ～ 50000 ～ 設 ???? 30,80,40 ?mmbmma ,機械手達到最高響應時間為 ， 求夾緊力 NF ，驅(qū)動力 F 和驅(qū)動液壓缸的尺寸。 所以機械手的夾持半徑為 mm60~40 。 機械手的夾持半徑為 mm60~40 ， 一般夾持 誤差不超過 mm1 ,分析如下： 工件的平均半徑： 工業(yè)機械手的設計 10 mmR 502 6040 ???平均 手抓長 mmL 100? ， 取 V 型夾角 ??1202? 偏轉(zhuǎn)角 ? 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： ?????? ?? 50cossincos 1平均1 ?? L R 計算得 mmLR o s60s in100c o ss in0 ??????? ?? 式中 0R — 理論平均半徑 因為 min0max RRR ?? 2222m a x2m a x21 s inc o ss in2s in aLaRLRL ??????? ???? ）（ 222222 i o s60s i n 601002)60s i n 60(100 ?????????? ? 2222m i n2m i n22 s inc o ss in2s in aLaRLRL ??????? ???? ）（ 222222 i o s60s i n 401002)60s i n 40(100 ?????????? a ? 所以 ??? 夾持誤差滿足設計要求。 腕部的結(jié)構(gòu)選擇 腕部的結(jié)構(gòu)有四種，分別為： （ 1） 具有一個自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu) 直接用回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動，實現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運動，因具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點而被廣泛使用。 （ 4） 機 — 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu) 此手腕具有傳動簡單、輕巧等特點，但結(jié)構(gòu)有點復雜。 圓柱體重力 NkgNmkgG 90/?????? ? 因為手抓夾持在工件中間位置，所以工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離為 0，即 e 等于 0， 所以 01 ?? eGM偏 。 式中 ][? — 螺釘材料的許用拉應力 )(MPa ； 1d — 螺釘?shù)闹睆?)(mm ； 機械手臂部設計計算 臂部設計的基本要求 （ 1） 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕 （ 2） 臂部運動速度要高，慣性要小 （ 3） 手臂動作應該靈活 （ 4） 位置精度要高 工業(yè)機械手的設計 16 臂部的結(jié)構(gòu)選擇 常見的手臂伸縮機構(gòu)由以下五種： ［ 5］ （ 1） 雙導向桿手臂伸縮機構(gòu) 手臂的伸縮缸安裝在兩根導向桿之間，由導向桿承受彎曲作用，活塞桿均受拉壓，故受力簡單傳動平穩(wěn)。 （ 5） 活塞桿和齒輪齒條機構(gòu) 手臂的回轉(zhuǎn)運動是通過齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)的，齒條的往復運動帶動與手臂 聯(lián)接的齒輪做往復回轉(zhuǎn)而使手臂左右擺動。 手臂啟動速度 smmv /83?? ， 啟動時間 st ?? ， kgNg /? ， 帶入數(shù)據(jù)得： Ntg vGF 0 00 ??????? 總慣 （ 3） 密F 的計算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設計中，采用 O 型密封圈，當液壓缸工作壓力小于 MPa10 時，液壓缸密封處的總的摩擦 阻力為： 驅(qū)密 FF ? （ 4） 回F 的計算 一般背壓阻力較小，為了計算方便，將其省略。 所以手臂伸縮液壓 缸主要參數(shù)為： 表 手臂伸縮液壓缸主要參數(shù) 液壓缸內(nèi)徑 D 活塞桿直徑 d 工作壓力 p 驅(qū)動力 F 80mm 8mm 1MPa 4720N 機械手手臂 升降機構(gòu)計算 手臂偏重力矩的計算 圖 手臂各部件重心位置圖 根據(jù)實際情況 設 ： NG 300?工件 NG 90?手抓 NG 110?手腕 NG 300?手臂 所以 NG 80030011090300 ?????總 設 mm1500?工件? mm1400?手抓? mm1200?手腕? mm900