【正文】 ( 3N? ???? 所以 : ?D 4( 1 )2F Ftpn?? ?64 (18 18 7 10 67 )2 16 10????? ( )mm? 查有關(guān)手冊圓整，根據(jù)實(shí)際情況，選取 內(nèi)徑 50D mm? 外徑 =68mm? 其簡圖如下： 38 圖 45 HSG型活塞桿頭外螺紋耳環(huán)連接液壓缸 39 5 腰部和基座 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 腰部和基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的腰部和基座結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 51 基座 圖 52 腰部 腰部和基座之間用回轉(zhuǎn)支撐軸承連接。 (4) 液壓缸輸出力 液壓缸的輸出力 310??PAF (413) 式中： F—液壓缸的輸出力 P—對應(yīng)輸出力的工作壓強(qiáng) 有效 工作截面積分無桿腔和有桿腔： 無桿腔： 21 4AD?? (414) 有桿腔： ? ?222 4 dDA ?? ? (415) 計(jì)算單活塞桿 1A ，計(jì)算的推力是取單活塞桿時液壓缸拉力取 2A (5)液壓缸阻力 FfFiFeF ??? (416) Fe──工作負(fù)載為 0 Ff ──摩擦阻力 3 5 0 0 0 .2 7 0 0F f N N?? ? ? ? (417) 35 Fi──慣性負(fù)載 i=.gtGVF ?? (418) 式中， G為液壓缸所要移動的總重量，取為 3500N； g 為重力加速度， 2/ sm ； v? 為速度變化量，取 ； t? 啟動或制動時間，一般為 ~ ，取 將各值帶入上式，得 iF =357N。 要設(shè)法減小機(jī)械間隙引起的運(yùn)動誤差，提高運(yùn)動的精確性和運(yùn)動剛度。大臂一般安裝在機(jī)座上。時，為機(jī)械手的最大抓取范圍，也是驅(qū)動力最大的時候，此時 NF 和驅(qū)動力 PF 的關(guān)系： 12s in LPN FF L ?? (47) 式中， NF 小臂、手腕、手部和桶裝水全部重力，估為 1500N PF 液壓缸驅(qū)動力 ? 液壓缸與水平方向的夾角 ,最大范圍時為 30176。小臂自身重量較大，還要承受手腕、夾持器和桶裝水的重量，以及在運(yùn)動中產(chǎn)生的動載荷，故其受力情況較復(fù)雜。 （ 4） 伺服電動機(jī)的選取 測定參與手腕轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量 1 20m kg? ,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個半徑 75r mm? 的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量： 221rmJ? 24 220 ?? ? （ ） 兩桶桶裝水的質(zhì)量為 38kg ,質(zhì)量分布于軸線對稱的兩邊，重心到軸線的距離為 135mm，那么轉(zhuǎn)動慣量： 2223r23 8 3 0 .1 3 521 .0 4 ( . )cmJkg m????? 假如工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，對于長 200l mm? 的棒料來說，最大偏心距 1 2e mm? ，其轉(zhuǎn)動慣量為 : 2111220. 12 7 38 0. 00 2( . )J J m ekg m??? ? ?? 慣M tJJ ??? ?)( 1 90(0. 05 62 5 1. 04 ) 6. 2( . )Nm??? 手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為 M偏 ，考慮手腕轉(zhuǎn)動件重心與轉(zhuǎn)動軸線重合， 01?e ，夾持工件一端時工件重心偏離轉(zhuǎn)動軸線3 5e mm? ,則： ?偏M 11eG + 33eG 10 10 0 38 10 0. 00 51. 9( . )Nm? ? ? ? ? ?? 手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為 摩M ，對于薄壁支撐軸承 ? ，1d ， 2d 為手腕轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑， 1 50d mm? , 2 30d mm? , AR , BR 為軸頸 處的 25 支承反力，粗略估計(jì) 500ARN? , NRB 150? 。 手腕轉(zhuǎn)動件和桶裝水的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 M偏 ?偏M 11eG + 33eG (337) 式中 : 3G 手腕轉(zhuǎn)動件的重量 (N)。 23 若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重 合，其轉(zhuǎn)動慣量 1J 為 : gGJJ c 11 ?? 21e (336) 式中 : cJ 桶裝水對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )..( 2scmN ； 1G 桶裝水的 重量 (N)。 其簡圖如下圖： 圖 34 薄壁交叉滾子軸承 實(shí)物圖如下： 22 圖 35 薄壁交叉滾子軸承 （ 3）手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩 手腕的回轉(zhuǎn)、上下擺動均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 .手腕轉(zhuǎn)動時所 需的驅(qū)動力矩可按下式計(jì)算 : M M M M? ? ?驅(qū) 慣 摩 偏 (334) 式中 : 驅(qū)M 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 ( cmN? )。且體積小，驅(qū)動力矩大。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。 PP FFN?? ? ? ? （ 8） 手部液壓缸的選用 液壓缸選取 HSG 型液壓缸，此液壓缸屬于單向作用液壓缸工作壓力為16MPa。 手指對工件的夾緊力可按下列公式計(jì)算： 1 2 3NF K K K G? (327) 式中： 1K —安全系數(shù)，由機(jī)械手的工藝及設(shè)計(jì)要求確定 ,通常取 ——，取； 2K —工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， 計(jì)算最大加速度，得出工作情況系數(shù) 2K , 2 / 11 1 g? ? ? ? ?， a 為機(jī)器人搬運(yùn)工件過程的加速度或減速度的絕對值（ m/s）； 3K —方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同 進(jìn)行選定， 手指與工件位置：手指垂直放置 工件垂直放置； 18 手指與工件形狀：圓弧型指端夾持圓柱型工件， 3 1/fK ? ， f 為摩擦系數(shù)，取 f =，此處粗略計(jì)算 3 2K? G —被抓取工件的重量 求得夾緊力， 1 . 2 1 . 0 0 2 2 3 8 9 . 8 8 9 4NFN? ? ? ? ? ? （ 7） 理論驅(qū)動力 PF 和實(shí)際驅(qū)動力 39。 （ 3） 液壓缸輸出力 液壓缸的輸出力 310??PAF 式中： F—液壓缸的輸出力 P—對應(yīng)輸出力的工作壓強(qiáng) 有效工作截面積分無桿腔和有桿腔： 無桿腔： 21 4AD?? (321) 有桿腔： ? ?222 4 dDA ?? ? (322) 計(jì)算單活塞桿 1A ，計(jì)算的推力是取單活塞桿時液壓缸拉力取 2A （ 4） 液壓缸阻力 FfFiFeF ??? (323) Fe──工作負(fù)載為 0 Ff ──摩擦阻力 NNFf ????? ? (324) Fi──慣性負(fù)載 i=.gtGVF ?? (325) 式中， G為液壓缸所要移動的總重量，取為 1000N； g 為重力加速度， 2/ sm ； v? 為速度變化量，取 ； t? 啟動或制動時間，一般為 ~ ，取 將各值帶入上式，得 iF =102N。 手指應(yīng)有足夠的夾緊力，除考慮夾持工件的重力外，還應(yīng)考慮工件在傳送過程中的動載荷 應(yīng)能保證工件在手指內(nèi)準(zhǔn)確定位。/s 手腕旋轉(zhuǎn) 110176。 手腕伸縮 0176。而影響機(jī)械手動作快慢的主要因素是腰部的旋轉(zhuǎn)、大臂的擺動和小臂的擺動。 為跟上時代步伐，為以后工作打基礎(chǔ)，本次設(shè)計(jì)選用垂直關(guān)節(jié)型機(jī)械手。它的前三個關(guān)節(jié)是轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，腰關(guān)節(jié)繞 z 軸轉(zhuǎn)動，臂的兩個關(guān)節(jié)繞平行于 y 軸的兩軸線轉(zhuǎn)動 ,如圖 24 所示。 球坐標(biāo)型機(jī)械手 球型坐標(biāo)機(jī)械手是通過兩個轉(zhuǎn)動副和一個移動副來實(shí)現(xiàn)手部的空間位置變化。該類機(jī)易于實(shí)現(xiàn)高精度定位，空間軌跡易于求解，但具有相同的操作空間是，機(jī)體占空間較大。位置機(jī)構(gòu)可基本確定操作機(jī)的空間工作范圍，所以前 3 個關(guān)節(jié)通常稱作操作機(jī)的主運(yùn)動。如圖 21 所示的 PUMA 操作機(jī)屬 6自由度開鏈串聯(lián)型。其中，用轉(zhuǎn)動副相連的的關(guān)節(jié)稱轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)（記作 R）；用移動副相連的關(guān)節(jié)則稱移動關(guān)節(jié)（記作 P）。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。它可用于操作環(huán)境惡劣的場合。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m 水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 :在機(jī) 器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距 。 10 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 (3)按控制方式分 點(diǎn)位控制 9 它的運(yùn)動為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動，只能控制運(yùn)動過程中幾個點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動軌跡。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。但是，由于空氣具有 可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30 公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。但對密封裝置要求嚴(yán)格，不然油 的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于 不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。 (1)按使用范圍分 機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種 : 專用機(jī)械手 它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由過程控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 機(jī)座 機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機(jī) 座上，故起支撐和連接的作用。機(jī)械手的立往通常為固定不動的，但因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式 立柱。 手臂可能實(shí)現(xiàn)的 運(yùn)動如下 : 手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動時，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動，都需要有導(dǎo)向裝 置，以保證手指按正確方向運(yùn)動。 用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的對象 形狀、尺寸和重量大小而定。 對于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。回轉(zhuǎn)型手指