【正文】 合于回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型機(jī)械手，因而是一種最常見的配置形式。后者通過兩臂同時(shí)升降、交臂伸縮，實(shí)現(xiàn)一手上料，一手下料，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊。這種配置形式的機(jī)械手也可以做成雙臂的或多臂的，以便同時(shí)為幾臺(tái)機(jī)床服務(wù)。 4）懸掛式 懸掛式配置形式的機(jī)身設(shè)有橫梁，用于懸掛手臂，這種配置形式主要用于直角坐標(biāo)式機(jī)械手。 2. 手臂驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 計(jì)算臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力（包括力矩）時(shí)，要把臂部所受的全部負(fù)荷考慮進(jìn)去。其驅(qū)動(dòng)力應(yīng)克服手臂在前伸啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生 的慣性力、手臂運(yùn)動(dòng)部件與密封裝置的摩擦阻力，以及機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 共 50 頁 回油腔的壓力（即負(fù)壓）。 若手臂回轉(zhuǎn)部件的重心與回轉(zhuǎn)軸線不重合， 則其部件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 20 pgGJeJ ?? 式中， Je —— 回轉(zhuǎn)部件對重心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； p—— 回轉(zhuǎn)部件的重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。 圖（ 14） 由圖可知，當(dāng)手臂與水平線成仰角β 1 和俯角β 2 時(shí)，鉸 接活塞缸的驅(qū)動(dòng)力 P 的作用線與垂直線的夾角 a 在 a1 與 a2 的范圍內(nèi)變化。 各缸的主要尺寸 mm 液壓缸名稱 內(nèi)徑 D 外徑 D0 寬度 b 桿徑 d 厚度δ 長度 l 立柱回轉(zhuǎn)液壓缸 140 210 60 35 手臂俯仰液壓缸 40 50 28 5 265 手臂伸縮液壓缸 80 90 36 5 550 腕部擺動(dòng)液壓缸 110 170 100 30 腕部回轉(zhuǎn)液壓缸 65 100 30 （六） 液壓系統(tǒng)元件的選擇 由于機(jī)械手操作時(shí)各個(gè)液壓缸不同時(shí)工作，手臂伸縮和立柱回轉(zhuǎn)所需的流量最機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁 共 50 頁 大，其余流量均較小，因此選用雙聯(lián)葉片泵，其型號(hào)為 YB6/40，系統(tǒng)壓力為 ，電機(jī)功率為 ，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，并考慮到集中供油、維護(hù)方便等原則，確定液壓系統(tǒng)各元件的型號(hào)如下 ： 溢流閥： YQ6/63； 單向閥： Y10B； 調(diào)速閥： Q63B； 節(jié)流閥： L25B； 換向閥： 34E63B、 22E25B、 24E10B。 圖（ 15） 手臂伸縮液壓缸中流量較大，進(jìn)油壓力也較大，故在定位前采用二位二通電磁閥換接可調(diào)節(jié)流閥，以實(shí)現(xiàn)減速緩沖，如圖（ 16）所示。 回路 采用 O 型機(jī)能的三位四通換向閥，如圖（ 18）所示，滑閥在中間位置時(shí)油口全閉，油路不通，液壓缸鎖緊。當(dāng) 12DT 通油時(shí)，蓄能器和油泵通過 12DT 同時(shí)給油缸供油，手爪夾緊工件。 在這次畢業(yè) 設(shè)計(jì)中，我查閱了許多相關(guān)、相近的技術(shù)資料進(jìn)行原理的確定、方案的比較以及詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)思和總裝、液壓、三維外觀圖的繪制，說明書的編定等過程，可謂是歷盡心血。 在這次設(shè)計(jì)中，我得到了顏竟成教授和其他老師的悉心關(guān)懷和幫助。希望各位老師及同學(xué)給予批評指正，我將不勝感激！ 。特別感謝顏教授不斷地督促、指導(dǎo)以及無私的奉獻(xiàn)，同時(shí)感謝在機(jī)房為我們打印畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資 料而辛苦工作的陳老師、周老師。同時(shí)，也進(jìn)一步加強(qiáng)了自己嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的良好習(xí)慣，這是一次非常有意義的實(shí)踐性的活動(dòng)。 機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁 共 50 頁 圖（ 19） 機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁 共 50 頁 參考文獻(xiàn) 【 1】 成大先 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第三版第 2 卷 化學(xué)工業(yè)出版社 【 2】 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì) 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》新版第 4 卷 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 【 3】 王承義 《機(jī)械手及其應(yīng)用》 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 【 4】 張建民 《工業(yè)機(jī)器人》 北京 北京理工大學(xué)出版社 【 5】 吳振彪 《工業(yè)機(jī)器人》 武漢 華中科技大學(xué)出版社 【 6】 熊有倫 《機(jī)器人技 術(shù)基礎(chǔ)》 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1996 【 7】 吳廣玉 姜復(fù)興 《機(jī)器人工程導(dǎo)論》 黑龍江 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1988 【 8】 張伯鵬 張昆等 《機(jī)器人工程基礎(chǔ)》 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1989 【 9】 孫桓、陳作模 《機(jī)械原理》第六版 北京 高等教育出版社 【 10】于永泗、齊民 《機(jī)械工程材料》 第五版 大連 大連理工大學(xué)出版社 【 11】 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室 《理論力學(xué)》Ⅰ北京 高等教育出版社 【 12】 謝鐵邦 李柱 席宏卓 《互換性與技術(shù)測 量》 武漢 華中科技大學(xué)出版社 【 13】 濮良貴 紀(jì)名剛 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版 北京 高等教育出版社 【 14】何存興、張鐵華 《液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)》 武漢 華中科技大學(xué)出版社 【 15】 諸靜 《機(jī)器人與控制技術(shù)》 杭州 浙江大學(xué)出版社 1991 機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁 共 50 頁 謝 辭 在經(jīng)歷了近四個(gè)月的艱苦奮戰(zhàn)之后，我終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 圖（ 18） 如圖（ 19）所示，采用蓄能器保壓。這種調(diào)速回路，由于回油腔存在背壓，故具有承受負(fù)值負(fù)載的能力。 液壓系統(tǒng)的壓力必須與負(fù)載相適應(yīng)，以節(jié)約動(dòng)力消耗和減少發(fā)熱。 當(dāng)手臂處在俯仰 β 2的位置 OA2 時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩為 )co s( 22 ?? ?? PbM 因?yàn)? ECCO EAEO EAtg ??? 1 2122? 而 ?? ????? 2222 c o sbOCOBCBEA cCO ?1 222 sin ?bBAEC ?? 所以 222 s inc os ???? bcbar ctg ? ?? ???????? ?? ?? 222s i nc osc os ????bcbar c tgPbM 機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 共 50 頁 當(dāng)手臂處在水平位置時(shí)，β =0，驅(qū)動(dòng)力矩為 ?????? ?? c abar ctgPbM c os 手臂俯仰時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)克服手臂部件的重量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩、手臂啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn)副處的摩擦力矩，即 摩慣偏 MMMM ??? 式中， 偏M — — 仰運(yùn)動(dòng)時(shí)手臂部手臂作俯件總質(zhì)量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩，當(dāng)手臂上仰時(shí)為正，下俯時(shí)為負(fù)； 慣M —— 手臂作俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力矩； 摩M —— 手臂作俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)，各運(yùn)動(dòng)副處的摩擦力矩。 由上述可知，要減少驅(qū)動(dòng)力矩，必須減少啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩，應(yīng)盡量減少手臂的懸伸量，盡量使運(yùn)動(dòng)部件的總重心趨近手臂的回轉(zhuǎn)軸線，并將手臂縮回后再進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 2）手臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 驅(qū)動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)的力矩為 M，該力矩應(yīng)與手臂啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩 慣M 以及密封裝置所產(chǎn)生的阻力矩 封M 平衡（略去軸承處的摩擦），因此： 封慣 MMM ?? 式中， 慣M —— 慣性力矩； 封M —— 密封裝置處的摩擦力矩。 1）手臂水平伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 下圖（ 13）所示的為手臂作水平伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力分析。一般情況下，橫梁可 安放在廠房原有的建筑物上。因此，手臂夾持中心的運(yùn)動(dòng)軌跡為一空間曲線。也可在機(jī)座上增設(shè)行走裝置，使機(jī)座能在地面專用軌道上移 動(dòng)。立柱可以安裝在生產(chǎn)線上，為一臺(tái)機(jī)車服務(wù)，也可以在其上加裝行走裝置，為多臺(tái)機(jī)床服務(wù)。 4）其他要求 對于一些在特殊條件下工作的機(jī)械手，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足其他特殊的要求。影響手臂和機(jī)身的精度的因素較多，主要有本身的剛度、手部和腕部與手臂的連接剛度，以及手臂和機(jī)身運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置和定位裝置的精度等。由于機(jī)械手的手臂一般都要懸伸（水平或垂直懸伸），因而手臂和機(jī)身的剛度十分重要。 （四）機(jī)械手的手臂和機(jī)身的設(shè)計(jì) 1. 手臂和機(jī)身結(jié)構(gòu)形式的確定 手臂部件（簡稱臂部或手臂）是機(jī)械手的主要執(zhí)行部分，其作用是 支承手腕及抓取機(jī)構(gòu)（包括被抓取的工件或工具），有時(shí)其他一些裝置如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)裝置也安裝在手臂上。 對于：鍛鋼 ??? =100～ 120 MPa 鑄鋼 ??? =100～ 110 MPa 鋼管 ??? =100～ 110 MPa 鑄鐵 ??? =60 MPa 機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 50 頁 現(xiàn) ??? 選用鑄鐵材料， ??? =60Mpa。 3）工件重心偏置引起的偏重力矩 M 偏 M 偏 =G1e 式中， G1—— 工件重量（ N）； e—— 偏心距。 與回轉(zhuǎn)液壓缸的計(jì)算類似，腕部擺動(dòng)時(shí)也 必須克服三種力矩 —— 摩M 、 偏M 和慣M ，故手腕的擺動(dòng)力矩 M至少應(yīng)為： ）（慣偏摩 mNMMMM ???? 同樣考慮到驅(qū)動(dòng)缸密封摩擦損失等因素，一般將 M 取大一些，可取 ? ? ）（慣偏摩 mNMMM～M ???? 式中， M—— 驅(qū)動(dòng)力矩； M 慣 —— 慣性力矩； 機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 共 50 頁 M 偏 —— 參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量（包括工件、手部及腕部的回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片等）對轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩； M 摩 —— 腕部擺動(dòng)與支承處的摩擦力矩； 以上各力矩的分 析計(jì)算如下： 1）腕部加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩 M 慣 若手部啟動(dòng)時(shí)按等加速運(yùn)動(dòng)，角速度為 w，啟動(dòng)過程所用的時(shí)間為 t? ，啟動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度為 ?? ，則 tJJM ??? ?）（慣 1 或 ????? 221）（慣 JJM 式中， J—— 腕部參與轉(zhuǎn)動(dòng)的各部件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； J1—— 工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ? —— 腕部轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度； t? —— 啟動(dòng)過程所需的時(shí)間，一般為 ～ （ s），這里取 ； ?? —— 啟動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度。 對于：鍛鋼 ??? =100～ 120 MPa 鑄鋼 ??? =100～ 110 MPa 鋼管 ??? =100～ 110 MPa 鑄鐵 ??? =60 MPa 現(xiàn) ??? 選用鑄鐵材料， ??? =60Mpa。 上述驅(qū)動(dòng)力矩 M與壓力 p的關(guān)系式是對應(yīng)與壓力腔的背壓為零時(shí)的情況而言的，若低壓腔有一定的背壓，則 P為工作壓力與背壓 的差值。根據(jù) ? ? 0?? FM A ，得 機(jī)械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 50 頁 112233 lGlGlGlR B ??? 即 Nl lGlGlGR B ?????????? 同理，根據(jù) ? ? 0?? FMB ，得 ? ? ? ? ? ??