【正文】 ....................... 1　選題背景. 1　設(shè)計(jì)目的. 1　發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì). 1第2章 機(jī)械手各部件的設(shè)計(jì). 3. 3　機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類(lèi)型. 3　具體設(shè)計(jì)方案. 4. 4　設(shè)計(jì)要求. 4　驅(qū)動(dòng)方式. 5　典型結(jié)構(gòu). 5　具體設(shè)計(jì)方案. 6. 7　手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求. 7　具體設(shè)計(jì)方案. 7. 8　手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求. 8　具體設(shè)計(jì)方案. 8. 9　腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求. 9　具體設(shè)計(jì)方案. 9. 10　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題. 10　常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式. 10　具體設(shè)計(jì)方案. 11. 12　常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其特點(diǎn). 12　具體設(shè)計(jì)方案. 12. 12　平衡機(jī)構(gòu)的形式. 12　具體設(shè)計(jì)方案. 13第3章 理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算. 14. 14　有關(guān)參數(shù)的計(jì)算. 14　電機(jī)型號(hào)的選擇. 16. 18重點(diǎn)針對(duì)機(jī)械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)以及機(jī)械手控制系統(tǒng)（傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)其控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手；PLC；液壓伺服定位；電液系統(tǒng) 確定液壓系統(tǒng)基本方案. 18 作業(yè)流程. 29 I/O地址分配. 32. 33　控制主程序流程圖. 33　控制程序設(shè)計(jì). 34結(jié)論. 51致謝................................................................52參考文獻(xiàn).......................................................... 53在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手越來(lái)越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)具有重要意義。二．工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，結(jié)構(gòu)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性，而且維修方便。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長(zhǎng)方體，主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度相對(duì)較高，常用于搬運(yùn)作業(yè)。關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。如圖22所示機(jī)械手模擬工作布局圖，根據(jù)實(shí)際操作的需要，該機(jī)械手在工作中需要3種運(yùn)動(dòng),其中手臂的伸縮和立柱升降為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),另一個(gè)為手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此其自由度數(shù)目為3，綜合考慮，應(yīng)選擇圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作范圍相對(duì)較大，且有較高的精度，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。既根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)手爪，在滿(mǎn)足作業(yè)要求的前提下，機(jī)械手手爪還要求體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。通用性是指有限的手爪，可適用于不同的機(jī)械手，這就要求末端執(zhí)行器要有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口（如法蘭），使末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。機(jī)械手夾持器（手爪）的驅(qū)動(dòng)方式主要有三種：這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是用電磁閥來(lái)控制手爪的運(yùn)動(dòng)方向，用氣流調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度。這種手爪，一般采用直流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，并需要減速器以獲得足夠大的驅(qū)動(dòng)力和力矩。機(jī)械手手爪的典型結(jié)構(gòu)有以下五種：利用楔塊與杠桿來(lái)實(shí)現(xiàn)手爪的松、開(kāi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取工件。通常與彈簧聯(lián)合使用。驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)移動(dòng)，通過(guò)活塞桿端部齒條，中間齒條及扇形齒條使手指張開(kāi)或閉合。 手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求１、由于手腕安裝在機(jī)械手末端，因此要求手腕設(shè)計(jì)應(yīng)盡量小巧輕盈，結(jié)構(gòu)緊湊。因此，手腕的自由度數(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際作業(yè)要求來(lái)確定。６、手腕各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)要有限位開(kāi)關(guān)，并設(shè)置硬限位，以防止超限造成機(jī)械損壞。２、為了提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度與控制精度，應(yīng)在保證機(jī)械手手臂有足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。由于機(jī)械手手臂運(yùn)動(dòng)為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，且考慮到搬運(yùn)工件的重量較大（質(zhì)量達(dá)30KG），以及機(jī)械手的動(dòng)態(tài)性能及運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，安全性和較高的剛度要求，因此選擇液壓驅(qū)動(dòng)方式。同時(shí)，因?yàn)榭刂坪途唧w工作的要求，機(jī)械手的手臂的結(jié)構(gòu)不能太大，若僅僅通過(guò)增大液壓缸的直徑來(lái)增大剛度，是不能滿(mǎn)足系統(tǒng)剛度要求的。它是機(jī)械手的第一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，承受了機(jī)械手的全部重量。且腰座要安裝在足夠大的基面，以保證機(jī)械手在工作時(shí)整體安裝的穩(wěn)定性。腰座回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)形式主要有兩種，一是電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，二是通過(guò)擺動(dòng)液壓缸或液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于齒輪傳動(dòng)存在著齒側(cè)間隙，影響傳動(dòng)精度，故僅采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)，采用大的傳動(dòng)比（大于100），同時(shí)為了減小傳動(dòng)誤差，齒輪采用高強(qiáng)度、高硬度的材料，高精度加工制造。３、盡量縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度。但大的阻尼會(huì)使系統(tǒng)誤差增大，精度降低。有傳遞能量為主的，如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋挥幸詡鬟f運(yùn)動(dòng)為主的，如機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠。同時(shí)，為保證在同一驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，其加速度響應(yīng)最大，還要求其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小。同步帶傳動(dòng)是綜合了普通帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的一種新型傳動(dòng)。而其腰座的回轉(zhuǎn)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而電動(dòng)機(jī)不能作為直接驅(qū)動(dòng)元件，因此為取得較大的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)分析比較，選擇圓柱齒輪傳動(dòng)。根據(jù)需要也可將這三種基本類(lèi)型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。具有速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便、價(jià)格低等特點(diǎn)。這類(lèi)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，但大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。而手爪的張開(kāi)和夾緊通過(guò)液壓柱塞缸活塞與中間齒輪和扇形齒輪配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，即手爪在柱塞缸推力作用下通過(guò)活塞桿端部齒條、中間齒輪及扇形齒輪使手指張開(kāi)和閉合。一般在機(jī)械手手臂的不平衡力矩比較小的情況下采用這種平衡機(jī)構(gòu)。活塞式平衡需要配備有專(zhuān)門(mén)的液壓或氣動(dòng)裝置，系統(tǒng)復(fù)雜，因此造價(jià)高，設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都增加了難度，但是平衡效果好。 110BYG550BSAKRMT0301其中 110BYG550BSAKRMA0301型步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線(xiàn)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)。二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)表31：因?yàn)闄C(jī)械手設(shè)計(jì)為圓柱坐標(biāo)形式，且具有3個(gè)自由度，一個(gè)為腰座的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)為手臂的移動(dòng)自由度。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結(jié)合的容積節(jié)流調(diào)速；方向控制是用換向閥或是邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。一般泵的入口要裝粗濾油器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)要求，通過(guò)精濾油器再次過(guò)濾。當(dāng)5DT得電時(shí)，工作液體經(jīng)由節(jié)流閥V5進(jìn)入柱塞缸，實(shí)現(xiàn)手爪的輕緩抓緊；當(dāng)6DT失電時(shí)，工作液體進(jìn)入柱塞缸中，實(shí)現(xiàn)手爪迅速松開(kāi)?？紤]到機(jī)械手的特點(diǎn)，系統(tǒng)的剛度及其穩(wěn)定性是很重要的。而且因?yàn)闄C(jī)械手要求具有一定的柔性，水平液壓缸活塞桿要求具有比較大的工作行程。另一方面，為增大結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，將兩個(gè)導(dǎo)向桿與活塞桿布局成等邊三角形的截面形式，以增大抗彎截面模量，也大大增加了液壓缸的工作剛度。（1）活塞桿直徑的較核1. 控制元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量，在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取各控制元件。當(dāng)選擇升／降按鈕時(shí)，按下啟