【正文】 將 電壓 信號轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象 ，動作反應快，過載能力大，調(diào)速范圍寬，低速力 矩大，波動小，運行平穩(wěn)。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。 ： 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動 ,所以啟動力矩極小 ,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實現(xiàn)精確的微進給。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。本次設計選用低壓 200V 電壓。 對于機械 手的抓取操作及其在上料和卸料的時候，考慮到其工作的精準性，所以提供的動力源也要運行精確，保證加工的產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)，在保證其質(zhì)量的情況下，快速的完成，為工人師傅們節(jié)約更多的時間。 所以，滾珠絲桿采用的是 THK 精密滾珠絲桿，其總長為 1160mm，外徑為 40mm，精度可達到 m?5? 伺服電機的選型 伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達到 1/3 以下 ,即達到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的 1/3。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠 被廣泛應用于各種工業(yè)設備和精密儀器。 所以這里用到伺服電機和滾珠絲桿的結(jié)合，能夠保證上下料的精度要求，同時也能保證速度快的要求。同時本設計要求保證較高的精度，四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 帶傳動沒有準確的傳動比，這對工件在上下料時具體的位置要求得不到保證，所以該方案不能滿足設計要求 。 雙軸氣缸的計算 負載力的計算：主要受到各物體的重力和氣缸翻轉(zhuǎn)時受到的離心力，該氣缸所受的重力為前面各元件質(zhì)量的總和： G= 1 2 3(2 )m m m g?? (327) =98N 負載力大小為： f==147N (328) 負載率 ? ： 該轉(zhuǎn)動過程對轉(zhuǎn)動速度要求不高，所以取 ? = 理論輸出力 F： F=f? (329) 第三章 各部分詳細設計 26 = =294N 氣缸的行程 l ： l =200mm 設計缸體內(nèi)表面直徑 D： D=56mm 設計導桿直徑為 1d ： 1d =16mm 設計活塞桿直徑 2d ： 2d =12mm 氣缸壓力 p： P=2 2 24( 76 12 * 2 16 )F? ?? (330) = 所選氣缸壓力值 P ： P=2p (331) = 水平移動裝置的設計 移動裝置的選擇 水平移動裝置的作用是完成機械手在送料過程，將機械手從生產(chǎn)線上抓取的工件送到車床操作臺上加工，水平移動距離為 1000mm。 雙軸氣缸的原理：雙軸氣缸和一般的氣缸的區(qū)別在于其上加了一根導桿，主要用于長行程的場合，由于行程比一般的氣缸的行程長，所以必須加一根導桿做導向作用，這樣就能是活塞桿在長行程的過程不會發(fā)生偏移 ，使導向精度更高，同時也增強了氣缸的強度，能夠承受較大的橫向力矩和負載。 螺釘?shù)倪x?。焊鶕?jù)《畫法幾 何及工程制圖》 附錄表 8 選擇內(nèi)六角頭螺釘（ GB/T ） 螺釘為 M6 12 全螺紋，數(shù)量為 8 個。 兩個氣爪質(zhì)量總計： m1 = 4 kg 連接支座的質(zhì)量為 m2 = 2 kg 所受重力 f =(m1+m2)*g=（ 4+2） *= （ 320） f= 負載力 F=*f= *= （ 321） F= 負載率 ? ： 該轉(zhuǎn)動過程對轉(zhuǎn)動速度要求不高，所以取 ? = 理論輸出力 F1： F1=F? （ 322） = = 齒條受力 F2： 因為輸出力是由于齒條傳遞給齒輪軸，齒輪軸受到圓周力和軸向力，輸出力為圓周力，這里齒條受力估算為 倍圓周力。 齒頂高 ah ah = *ah m *( 1)ah? ah =2mm 齒根高 fh fh = **()ah c m? *( )c ? fh = 齒全高 h h = **(2 )ah c m? h = 齒頂圓直徑 ad ad = *a( +2 )z h m ad =33mm 齒根圓直徑 fd fd = **( 2 2 )az h c m?? fd = 基圓直徑 bd bd = cosda bd = 齒距 p p = m? p = 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 齒厚 s s = m? /2 s = 齒槽寬 e e = m? /2 e = 頂隙 c c = *cm c = 齒條的設計： 考慮到齒條加工難度比齒輪軸小，所以選擇材料比齒輪軸材料強度低，以便磨損齒條，保護齒輪。 齒輪齒條式氣缸的設計 齒輪軸的材料選擇 此次設計屬于精密設計，所選用的齒輪精度比較高，并且齒輪要有較高的強度及其齒面具有較高的硬度，還應進行磨齒及其精加工。 葉片式擺動氣缸體積小，重量最輕，但制造精度要求高，密封困難，泄漏是較大，而且動密封接觸面積大，密封件的摩擦阻力損失較大，輸出效率較低，小于 80℅因此，在應用上受到限制，一般只用在安裝位置受到限制的場合，如夾具的回轉(zhuǎn)，閥門開閉及工作臺轉(zhuǎn)位等。 葉片式氣缸：單葉片式擺動氣缸的結(jié)構(gòu)原理如圖 34 所示口它是由葉片軸轉(zhuǎn)了 (即輸出軸 )、定子、缸體和前后端蓋等部分組成。 負載率 ? ：由于該氣缸的作用只是負責抓取工件，所以屬于低速情況： 取 ? = (38) 理論輸出力： F1= F/? (39) = = 缸徑的計算：氣缸直徑的 設計計算需根據(jù)其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。適用于多塵，多屑的場合。根據(jù)氣缸的潤滑方式，有給油潤滑氣缸和無給油潤滑氣缸，根據(jù)氣缸的選型方法，可知本次機械手上下料設計中氣缸的選擇是關鍵！ 氣爪的設計 氣爪的介紹 氣爪即是氣動手爪，是一種變形氣缸。 理論輸 出力：理論輸出力是指在氣缸處于靜止狀態(tài)下，作用在活塞有效截面積上的氣體產(chǎn)生的壓力或推力。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進氣缸等 氣缸的分類：氣缸可以分為 直線運動往復運動的氣缸、擺動運動的擺動氣缸、氣爪等。 ：這是一種新型元件。 ：僅一端活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。 失效形式 :活塞卡死，不動作 。由于氣動技術本身具備的特性，特別是其優(yōu)點突出，使其在各工業(yè) 自動化部門應用日益廣泛。 ，延遲、失真情況明顯，不便用于需要高速、精確傳遞，信號傳送距離有限。能持續(xù)進行工作，過載工作時能自動減壓 (泄氣 )而停止工作，充氣加壓后可繼續(xù)工作，不會對機構(gòu)產(chǎn)生影響。 ，勞動者不需通過高端培訓即可熟練掌握。氣動技術傳遞信號和能量的介質(zhì)主要是空氣，通過空氣壓縮產(chǎn)生的氣壓進行控制的一門技術，主要是氣動控制和氣壓傳動兩部分內(nèi)容。由于需要在工件在安裝時保證良好的精度和定位要求，所以需要選擇高精度的傳動原件，并且來回行程很長，為了節(jié)約工件在傳送過程中的時間的不必要浪費，所以選擇用私服電機提供動力，滾珠絲桿傳動保證精度和傳送速度！ 根據(jù)以上各部分傳動選擇好的傳動原件，將工件和傳動原件用連接件連接起來就可以保證其運動方式，然后再對各部分進行尺寸，形狀和精度的精確設計，即可完成對數(shù)控車床的上下料要 求！ 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 第三章 各部分詳細設計 由于本次設計主要采用的是氣動元件，在機械手設計的時候選擇的是氣缸。方案二由氣壓提供動力，直接用氣缸就能實現(xiàn)功能，機械手不會變的龐大，氣動本來就很便宜，這也節(jié)約了成本。也可以在中間加一傳動件，比如齒輪傳動，由齒輪的齒數(shù)來控制其旋轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)目的要求。根據(jù)機械手運動的過程，完成具體動作，選擇完成基本運動的傳動件。 6 機械手下移 200mm 7 機械手 2爪夾緊 / 8 車床的頂針退 / 9 車床的夾頭松開 / 10 機械手右移（少量） 6mm 11 機械手上移 200mm 12 機械手翻轉(zhuǎn) 90176。零件壽命、重量、研究費、加工費、維修費都會涉及總體成本，材料價格的高低是選材重要的經(jīng)濟 性指標。 2)工藝性 通過工藝性能分析，對加工形式進行分析設定。 3)在滿足零件設計要求的基礎上，同時考慮到零件制造、加工、裝配的整體工藝路線。產(chǎn)品的質(zhì)量和成本會受到工藝要求的影響。隨著數(shù)控機床向高速高精度方向的不斷發(fā)展，利用機械手代替人工實現(xiàn)自動上下料已成為一種發(fā)展趨勢。精車外圓是在數(shù)控車床中進行，要求機床的轉(zhuǎn)速高，使用雙道具進行車削。在電機運行過程中，電機的氣隙通過設計的很?。庀洞磐ㄔ叫‰姍C的性能越好），一般不大于 毫米，如果轉(zhuǎn)子或者軸承稍有偏心，輕則使氣隙磁通不均勻而影響電機的出力大小及其均勻程度，重則使轉(zhuǎn)子與定子的摩擦，使電機的消耗增加，出力減少，溫度增高，重則不能工作而 燒毀電機。其原因之一是，工業(yè)機械手的性能還不能滿足這些部門的要求，適于機械手工作的范圍很狹小。 這種具有感知能力并能對感知的信息做出反應的工業(yè)機械手稱為智能機械手，它是有發(fā)展前途的。因此，這種機械手就具有以下幾個方面的性能 : 1) 能準確地抓取方位變化的物體。 機械手的技術發(fā)展方向 國內(nèi)外實際上使用的定位控制的機械手，沒有“視覺”和“觸角’反饋。在很大程度上強化了機械手體系的安全性和可靠性，同時也滿足機械手在維修和防護方面的一些便捷性 。本課題著眼于氣動驅(qū)動、自動裝卸的機械手的設計。 出現(xiàn)較早、應用較廣的一種驅(qū)動器是氣動肌肉，具有質(zhì)量輕 、結(jié)構(gòu)簡單、容易控制易等優(yōu)點，在各種機器人中應用廣泛。目前數(shù)控車床中機械手驅(qū)動方式主要是采用伺服電機驅(qū)動，也是相對成熟的驅(qū)動技術，系統(tǒng)在直線、運動、旋轉(zhuǎn)運動時能夠保證定位精度。但由于該方法控制簡單，目前被廣泛使用于專用機械手和通用機械手中。機械手執(zhí)行機構(gòu)使用感應電機、步進電機或直線電機直接馭動運動的。其特點 :附屬于主機之上，由工作機械進行動力傳遞。能持續(xù)進行工作，過載工作時能自動減壓 (泄氣 )而停止土作，充氣加壓后可繼續(xù)工作，不會對機構(gòu)產(chǎn)第一章 緒論 4 生影響。維護修理簡單，勞動者不需通過高端培訓即可熟練掌握。 2)氣壓驅(qū)動機械手。 動方式不同分類： 1)液壓驅(qū)動機械手。 機械手的分類 機械手按用途主要分為三類：第一類為通用機械手，它是一種不依賴于主機的獨立裝置，可以根據(jù)需要編寫控制程序，完成所需的功能，這類機器人有球坐標式、圓柱坐標式和直角坐標式等多種形式，主要由基座、腰關節(jié)、大臂、小臂以及手爪等組成，在三維空間里具有很好的靈活性和通用性，因此具有廣泛的應用，對于該類機器人的研究和應用已經(jīng)頗為成熟，由于其良好的通用性，只要在手爪部位安裝合適的裝置即可完成相應的功能。電動式用于小型，機械式只用于動作簡單的場合。氣動式速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。臀部運動的目的 :把手部送到空間運動范圍內(nèi)的任意一點。如有特殊要求 (將軸類零件放在頂尖上，將筒類、盤類零件卡在卡盤上等 )，手腕還可以有一個小距離的橫移。手爪多為兩指（也有多指 )，根據(jù)需要分為外抓式或內(nèi)抓式兩種，也可用負壓式或真空式的空氣吸盤 (它主要用于吸取冷的，光滑表面的零件或薄板零件 )和電 磁吸盤。伴隨工業(yè)技術及控制理論的不斷發(fā)展，研制了能夠按程序要求獨立的控制機械手，適用范圍廣泛的，簡稱為“通用程控機械手”。自動化工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)線中通過機械手的使用可以大大提高生產(chǎn)率，具有如下特點 : ，大大減輕生產(chǎn)工人的勞動強度 。是上業(yè)企業(yè)提高自動化水平的重要途徑。目前我國的工業(yè)機械手技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)