【正文】 ......................................................................................... 4 機(jī)械手基本形式的選擇 ............................................................................ 4 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng) ........................................................................ 4 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 ........................................................................................ 4 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 ........................................................................... 4 二、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 5 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................... 5 .1 手部設(shè)計(jì)基本要求 ................................................................................... 5 典型的手部結(jié)構(gòu) ....................................................................................... 5 機(jī)械手手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................ 5 ............................................................ 9 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................... 10 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................................ 12 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 ............................................................................. 12 典型的腕部結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 13 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 ................................................................. 13 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................................................... 13 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算 .................................................................................... 16 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 ............................................................................. 16 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 ......................................................... 17 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 ............................................................. 19 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................................ 20 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) ..................................................................................... 20 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................................... 21 機(jī)身升 降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 ............................................................................. 24 軸承的選擇分析 ..................................................................................... 26 三、控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ................................................................................... 26 可編程序控器的簡介 ........................................................................................ 26 PLC 的結(jié)構(gòu)，種類和分類 ............................................................................... 27 FX2n 系列三菱 PLC 特點(diǎn) ................................................................................ 28 接近開關(guān)傳感器 ............................................................................................... 29 I/O 接口簡介 ..................................................................................................... 30 行程開關(guān)的介紹 ............................................................................................... 30 行程開關(guān)的概念 ..................................................................................... 30 行程開關(guān)的作用及原理 ......................................................................... 30 電路的總體設(shè)計(jì) ................................................................................................ 31 回路的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 31 系統(tǒng)輸入 /輸出分布表 ............................................................................ 32 機(jī)械手的程序設(shè)計(jì) .................................................................................. 33 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行控制 ............................................................................. 33 四、參 考 文 獻(xiàn) .................................................................................................... 34 一、總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 基本要求 : 設(shè)計(jì)一個(gè)多自由度機(jī)械手（至少要有三個(gè)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(jī)械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài) ,按坐標(biāo)形式大致可以分為以下 4 種 : (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械 手 。 (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。圖 機(jī)械手基本形式示意 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng) 在圓柱坐在圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)關(guān)于機(jī)械手具有 5 個(gè)自由度既：手抓張合；手部回轉(zhuǎn)；手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降 5個(gè)主要運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途：搬運(yùn) :用于 傳送帶 間搬運(yùn) 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) : 抓重 :30Kg (夾持式手部 ) 自由度數(shù) :5 個(gè)自由度 座標(biāo)型式 :圓柱座標(biāo) 最大工作半徑 :1800mm 手臂最大中心高 :1248mm 手臂運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)范圍 ： 0~180176。 （ 2） 手指應(yīng)具有一定的張開范圍，手指應(yīng)該具有足夠的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的角度） ? ? ，以便于抓取工件。 （ 2） 移動(dòng)型 移動(dòng)型即兩手指相對(duì)支座作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。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(jié)構(gòu)、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(diǎn)，兩手指 1的滑槽對(duì)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(diǎn)，交 1F 和 2F 的延長線于 A及 B。 由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 F 一定時(shí)， ? 角增大，則握力 NF 也隨之增大，但 ? 角過大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好 ? = 030 ~ 040 。 手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)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(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)時(shí)間為 ，求夾緊力 NF 和驅(qū)動(dòng)力 F 和 驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸。特別是在多品種的中、 小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差。 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)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??