【正文】 ......................................................................................... 4 機械手基本形式的選擇 ............................................................................ 4 機械手的主要部件及運動 ........................................................................ 4 驅動機構的選擇 ........................................................................................ 4 機械手的技術參數(shù)列表 ........................................................................... 4 二、機械系統(tǒng)設計 ..................................................................................................... 5 機械手手部的設計計算 ...................................................................................... 5 .1 手部設計基本要求 ................................................................................... 5 典型的手部結構 ....................................................................................... 5 機械手手抓的設計計算 ............................................................................ 5 ............................................................ 9 彈簧的設計計算 ...................................................................................... 10 腕部的設計計算 ................................................................................................ 12 腕部設計的基本要求 ............................................................................. 12 典型的腕部結構 ...................................................................................... 13 腕部結構和驅動機構的選擇 ................................................................. 13 腕部的設計計算 ..................................................................................... 13 臂部的設計及有關計算 .................................................................................... 16 臂部設計的基本要求 ............................................................................. 16 手臂的典型機構以及結構的選擇 ......................................................... 17 液壓缸工作壓力和結構的確定 ............................................................. 19 機身的設計計算 ................................................................................................ 20 機身的整體設計 ..................................................................................... 20 機身回轉機構的設計計算 ..................................................................... 21 機身升 降機構的計算 ............................................................................. 24 軸承的選擇分析 ..................................................................................... 26 三、控制系統(tǒng)硬件電路設計 ................................................................................... 26 可編程序控器的簡介 ........................................................................................ 26 PLC 的結構，種類和分類 ............................................................................... 27 FX2n 系列三菱 PLC 特點 ................................................................................ 28 接近開關傳感器 ............................................................................................... 29 I/O 接口簡介 ..................................................................................................... 30 行程開關的介紹 ............................................................................................... 30 行程開關的概念 ..................................................................................... 30 行程開關的作用及原理 ......................................................................... 30 電路的總體設計 ................................................................................................ 31 回路的設計 ............................................................................................ 31 系統(tǒng)輸入 /輸出分布表 ............................................................................ 32 機械手的程序設計 .................................................................................. 33 步進電機的運行控制 ............................................................................. 33 四、參 考 文 獻 .................................................................................................... 34 一、總體方案設計 設計任務 基本要求 : 設計一個多自由度機械手（至少要有三個自由度）將最大重量為 30Kg的工件，由車間的一條流水線搬到別一條線上； 二條流水線的距離為： 1800mm； 工作節(jié)拍為： 50s； 工件：最大直徑為 200mm 的棒料； 總體方案確定 機械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài) ,按坐標形式大致可以分為以下 4 種 : (1)直角坐標型機械 手 。 (4)多關節(jié)型機機械手。圖 機械手基本形式示意 機械手的主要部件及運動 在圓柱坐在圓柱坐標式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設計任務，為了滿足設計要求，本設計關于機械手具有 5 個自由度既：手抓張合；手部回轉；手臂伸縮；手臂回轉；手臂升降 5個主要運動。 驅動機構的選擇 驅動機構是工業(yè)機械手的重要組成部分 , 工業(yè)機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅動方案及其裝置。 機械手的技術參數(shù)列表 一、用途：搬運 :用于 傳送帶 間搬運 二、設計技術參數(shù) : 抓重 :30Kg (夾持式手部 ) 自由度數(shù) :5 個自由度 座標型式 :圓柱座標 最大工作半徑 :1800mm 手臂最大中心高 :1248mm 手臂運動參數(shù) 伸縮行程： 1200mm 伸縮速度： 83mm/s 升降行程： 300mm 升降速度： 67mm/s 回轉范圍 ： 0~180176。 （ 2） 手指應具有一定的張開范圍，手指應該具有足夠的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點所轉過的角度） ? ? ，以便于抓取工件。 （ 2） 移動型 移動型即兩手指相對支座作往復運動。吸附式常用于抓取工件表 面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合用于本方案。 顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。 αααα αα (a) (b) 圖 滑槽杠桿式手部結構、受力分析 1—— 手指 2—— 銷軸 3—— 杠桿 在杠桿 3的作用下，銷軸 2向上的拉力為 F，并通過銷軸中心 O點，兩手指 1的滑槽對銷軸的反作用力為 F1和 F2， 其力的方向垂直于滑槽的中心線 1oo 和 2oo 并指向 o 點，交 1F 和 2F 的延長線于 A及 B。 由分析可知，當驅動力 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，以及手部結構增大，因此最好 ? = 030 ~ 040 。 手指對工件的夾緊力可按公式計算： 1 2 3NF K K K G? （ ） 式中 1K —— 安全系數(shù)，通常 ~； 2k —— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。機械手達到最高響應時間為 ，求夾緊力 NF 和驅動力 F 和 驅動液壓缸的尺寸。特別是在多品種的中、 小批量生產中，為了適應工件尺寸在一定范圍內變化，一定進行機械手的夾持誤差。 彈簧的設計計算 選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。 MAXF KCd ?? 61 6 2 1 1 .1 8 3 81 .6 78 0 0 1 0 mm????? (5). 根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： 38 MAXMAXGdn FC??