【正文】 必然滿足無桿腔的力學要求。 （ 3） 活塞桿的計算校核 ①強度校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強度要求。穩(wěn)定性條件可表示為 。因此，臂部的運動越多，機身的機構(gòu)和受力情況就越復雜。 機身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運動，是機械手的重要組成部分。 （ 2） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu)。手臂的回轉(zhuǎn)運動是通過齒條齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)：齒條的往復運動帶動與手臂連接的齒輪作往復回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接，回轉(zhuǎn)缸的動片與缸體連接，由缸體帶動手臂回轉(zhuǎn)運動。這樣就固定了花鍵軸，也就通過花鍵軸固定了活塞桿?；剞D(zhuǎn)角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設(shè)計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度，為滿足設(shè)計要求，設(shè)計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)2100。 由于參與回轉(zhuǎn)的零件形狀、尺寸和重量各不相同，所以計算 0J 比較復雜，為了簡化計算，可將形狀復雜的形體簡化成幾個簡單形體，分別計算，然后將各值相加，即是復雜零件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。 ? ?2 2 2 2 23 1 2 4 0 ( 0 . 8 3 0 . 0 4 ) / 1 2 2 . 。 ? 回轉(zhuǎn)件的重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。 M M M M? ? ?驅(qū) 回慣 封 慣性力矩的計算 00M J J t?? ??? ?慣 式中 ?? —— 回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量（ rads ），在起動過程中 ? ? =? ； ? t—— 起動過程的時間 (s)。具體結(jié)構(gòu)見下圖?；钊?桿采用空心，內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導向。本設(shè)計機身包括兩個運動，機身的回轉(zhuǎn)和升降。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運動部件較大。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點是能承受較大偏重力矩。 機身的整體設(shè)計 按照設(shè)計要求，機械手要實現(xiàn)手臂 2100的回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)一般設(shè)計在機身處。 29 第五章 機身的設(shè)計計算 機身是直接支撐和驅(qū)動手臂的部件。 221 0 7 6 .4 4 .2 3 1 0 01844P M p a M P ad? ??? ? ? ?? 結(jié)論： 活塞桿的強度足夠。 （ 2） 液壓缸外徑的設(shè)計 本 案液壓缸考慮鑄造結(jié)構(gòu)，考慮到鑄造的最小壁厚要求，故最小不小于 3mm，而驅(qū)動壓力又較低，故厚度不超過 10mm。 ? ? ? ? 估算： 250GN?總， L=,導向支撐 a設(shè)計為 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進行計算 39。 39。 0AM ?? bG L aP?總 得 b GLP a? 總 0Y?? baG P P??總 得 a LaPG a???? ????總 39。 P慣 臂部起動或制動時活塞桿上受到的平均慣性力 (N)。 P P P P P? ? ? ?回摩 密 慣 P摩 摩擦阻力 (N)。 手臂直線運動的驅(qū)動力計算 先進行粗略的估算，或類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關(guān)機構(gòu)的主要尺寸，再進行校核計算，修正設(shè)計。 （ 2） 手臂的典型運動形式有 ：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉(zhuǎn)運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。 三、手臂動作應該靈活 為減少手臂運動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。減少慣量具體有 3個途徑： （ 1） 減少手臂運動件的重量，采用鋁合金材料。 （ 5） 提高配合精度。 臂部設(shè)計的基本要求 一、 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕 （ 1） 根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。m） ② 當知道啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度 ? 時，也可以用下面的公式計算 M 慣： M 慣 =（ J+J 工件）??22 （ Nm） ⑶ 腕部啟動時的慣性阻力矩 M 慣 ① 當知道手腕回轉(zhuǎn)角速度 ? 時，可用下式計算 M 慣 M 慣 =（ J+J 工件） t? （ N m） M 偏 ——參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量（包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸體的動片）對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 （ N178。當回轉(zhuǎn)油缸的兩腔分別通入壓力油時，驅(qū)動動片連同夾緊油缸缸體和指座一同轉(zhuǎn)動，即為手腕的回 20 轉(zhuǎn)運動。 另外，通往手腕油缸的管道盡量從手臂內(nèi)部通過，以便手腕轉(zhuǎn)動時管路不扭轉(zhuǎn)和不外露，使外形整齊。 ,Rmin=25mm ,Rmax=35mm 代入公式計算得 最大定位誤差 △=∣ — ∣ =＜ 故符合要求 . 第三章 腕部 結(jié)構(gòu) 腕部是連接手部與臂部的部件，起支承手部的作用。 179。 50179。為了考慮工件在傳送過程中產(chǎn)生的慣性力、振動以及傳力機構(gòu)效率的影響，其實際的驅(qū)動力 P 實際應按以下公式計算，即： P 實際 =PK1K2/η 式中 η——手部的機械效率，一般取 ~； K1——安全系數(shù)，一般取 ~2 K2——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， K2可近似按下式估計， K2=1+a/g，其中 a 為被抓取工件運動時的最大加速度， g 為重力加速度。~40176。 c——手指的回轉(zhuǎn)支點到 連桿鉸鏈連接點 的距離（毫米） α——工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點連線間的夾角。 作用在拉桿上的驅(qū)動力 3 為 P， 兩連桿 2 對拉桿 反作用力為 P P2，其力的方向 沿連桿兩鉸鏈中心的連線 ， 指向 O 點并與水平方向成 α角，由拉桿的力平衡條件可知 ，即 ∑Fx=0,P1=P2。例如圓柱形工件采用帶 ?V?形面的手指，以便自動定心。 ② 手指間應有一定的開閉角 兩個手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。機械手結(jié)構(gòu)型式不象人手，它的手指形狀也不象人的手指、它沒有手掌，只有自身的運動將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。 速度 小于 90186。 課題的主要 要求 設(shè)計通用圓柱坐標系機械手及控制系統(tǒng)。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用 化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。我國的工業(yè)機器人從 80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目 13 前己基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運 等機器人 。 (6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控 遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (2)機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。 氣壓傳動機械手 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。 (二 )按驅(qū)動方式分 液壓傳動機械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。 11 通用機械手 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。 (四 )位置檢測裝置 控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設(shè)定位置?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動， 并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (二 )驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。 行走機構(gòu) 當工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。 圖 11 機械手手抓結(jié)構(gòu) 手腕 是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 ) 手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。常用的指形有平面的、 V形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 。手指是與物件直接 接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。 圖 21機械手組成方框圖 (一 )執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié) 奏的生產(chǎn) 應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應用。 目前，在國內(nèi)很多工廠的生 產(chǎn)中圓棒料的搬運擺放仍由人工完成，勞動強度大、生產(chǎn)效率低。當工件變更時，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應市場競爭的需要。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動 生產(chǎn)力。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 4 THE DESIGN OF MANIPULATOR FOR THE CLAVATE MATERAL GRABBED THE DEVICE Abstract: With the development of information and science amp。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設(shè)各，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備 .機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置 。 機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。 關(guān)鍵詞： 減輕勞動強度、提高生產(chǎn)率、適應惡劣環(huán)境、自動化、產(chǎn)品質(zhì)量高。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設(shè)各，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備 .機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用 .機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。把機床設(shè)備和機械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應性很強。 設(shè)計目的 本設(shè)計通過對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 夜大 年的所學知識進行整合，完成一個通用形式的普通圓棒料搬運的機械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合。在機械