【正文】 尺寸設計 氣缸長度設計為 mmb 120? ,氣缸內徑為 mmD 2101 ? ,半徑 R=105mm,軸徑 mmD 402 ? 半徑 mmR 20? ,氣缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間t? ? ,壓強 MPaP ? , 則力矩： 2 )( 22 rRpbM ?? ).(255 2)( 226mN????? 尺寸校核 1．測定參與手臂轉動的部件的質量 kgm 1201 ? ,分析部件的質量分布情況， 質量密度等效分布在一個半徑 mmr 200? 的圓盤上，那么轉動慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） tJM ?? ?.慣 ).(108 mN??? 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定摩擦系數(shù) ?k , 22 慣摩 MkM .? ）（ ? ?? 總驅動力矩 摩慣驅 MMM ?? ）（ ? ?? MM〈驅 ? 設計尺寸滿足使用要求。具體的安裝形式應該根據(jù)本設計的具體結構和抓取物體重量等因素來確定，同時在結構設計和布局上應該盡量減少運動部件的重量和減少對回轉中心的慣量。動片封圈 4把氣腔分隔成兩個 .當壓縮氣體從孔 a進入時，推動輸出軸作逆時 4回轉，則低壓腔的氣從b孔 排出。 17 3e 手腕轉動件的重心到轉動軸線的偏心距 (cm) 當工件的重心與手腕轉動軸線重合時，則 11eG 0? . 手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M ?封M )(2 12 dRdRf BA ? ( cmN? ) 式中 : 1d ， 2d 轉動軸的軸頸直徑 (cm)。 1e 工件的重心到轉動軸線的偏心距 (cm), ? 手腕轉動時的角速度 (弧度 /s)。 封M 手腕回轉缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝 置的摩擦阻力 矩 ( cmN? )。 4. 2手腕的驅動力矩的計算 手腕的回轉、上下和左右擺動均為回轉運動，驅動手腕回轉時的驅動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉動件的中心與轉動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 .圖 41所示為手腕受力的示意圖。 手腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機械手適應復雜的動作要求。根據(jù)力平衡原理，單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為 : zt FFPDF ??? 421 ? 式中 : 1F 活塞桿上的推力， N tF 彈簧反作用力， N zF 氣缸工作時的總阻力， N P 氣缸工作壓力， Pa 彈簧反作用按下式計算 : )1( sGF ft ?? nDGdGf 3141? fG = nDGd31418 式中 : fG 彈簧剛度， N/m 1 彈簧預壓縮量， m s 活塞行程， m 1d 彈簧鋼絲直徑， m 1D 彈簧平均直徑， . n 彈簧有效圈數(shù) . G 彈簧材料剪切模量，一般取 PaG ?? 在設計中，必須考慮負載率 ? 的影響，則 : tFpDF ?? 421 ?? 由以上分析得單向作用氣缸的直徑 : ??p FtFD )(4 1 ?? 代入有關數(shù)據(jù)，可得 ?fGnDGd31418? 4333915)1030(8 )( ??? ??? ?? 14 )/( mN? )1( sGF ft ?? )( 3N? ???? 所以 : ?DpnFtF? )1(4 ?? )(4 ?? ??? )( mm? 查有關手冊圓整，得 mmD 65? 由 ??Dd ,可得活塞桿直徑 : mmDd )( ???? 圓整后，取活塞桿直徑 mmd 18? 校核，按公式 ][)4//( 21 ?? ?dF 有 : ])[/14( ??Fd ? 其中， [? ] MPa120? ， NF 7501 ? 則 : )120/4904( ??? ?d ?? 滿足實際設計要求。 手部驅動力計算 本課題氣動機械手的手部結構如圖 32所示 ， 12 圖 32 齒輪齒條式手部 其工件重量 G=5公斤， V形手指的角度 ?1202 ?? ， mmRmmb 24120 ??? ,摩擦系數(shù)為 ?f (1)根據(jù)手部結構的傳動示意圖，其驅動力為 : Rbp 2? N (2)根據(jù)手指夾持工件的方位 ，可得握力計算公式 : )( ?? ?? tgN )(25 )42560(39。 (三 )保證工件準確定位 為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應的手指形狀。 (一 )具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。當二支點回轉型手指的兩個回轉 支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉型手指 。 . 機械手的技術參數(shù)列表 一、用途 : 用于自動輸送線的上下料。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的伸縮行程定為 600mm,最大工作半徑約為 mm1400 。除了運動速度以外，手臂設計的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。最大回轉速度設計為 s/90? 。 .機械手的主要參數(shù) ，由于是采用氣動方式驅動，因此考慮抓取的物體不應該太重，查閱相關機械手的設計參數(shù)，結合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設計設計抓取的工件質量為 5公斤 。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。 9 .機械手的手腕結構方案設計 考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置 ，因此手腕必須設有回轉運動才可滿足工作的要求。 ．機械手的坐標型式與自由度 按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其坐標型式可分為直角坐標式、 圓柱坐標式、球坐標式和關節(jié)式。設計氣動機械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象(工件 )的作業(yè)技術要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。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 動執(zhí)行機構運動的機械手。 (二 )按驅動方式分 液壓傳動機械手 是以液壓的壓力來驅動執(zhí)行機構運動的機械手。 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?？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。目前工業(yè) 機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 機座 : 6 機座是機械手的基礎部分，機械手執(zhí)行機構的各部件和驅動系統(tǒng)均安裝于機座上 ，故起支撐和連接的作用。機械手的立 I因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。傳力機構型式較多時常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。手指結構取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內孔 )和物件的重量及尺寸。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機構所構成。各系統(tǒng)相互之間的關系如方框圖 21所示。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 .機械手的結構形式開始比較簡單，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。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)和服務性設各，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備 .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。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。改在同步帶輪處裝兩個軸承。為了使離合齒輪能順利的脫開和嚙合，對離合齒上的凸起部分斜面的升角 β≥arct gμν 。當電磁鐵失電時，由于彈簧力的作用，把制動器推開，同時離合器在彈簧力的作用下自動嚙合，手臂恢復原有的運動。 在設計臂關節(jié)結構時，我們用兩個同步齒形帶輪來傳遞動力，而帶輪又與軸和機械式離合器的左半邊相連，這樣，就使軸與左半邊相連的離合器轉動。 畢業(yè)設計（論文） 題目 ： 氣動機械手的設計 學 生 姓 名： 學號： 學 部 （系）： 專 業(yè) 年 級： 機械設計與制造 指 導 教 師： 職稱或學位： 2022 年 10 月 29 日 1 目 錄 摘要 .........................................................3 第一章 前言 ...............................................4 .......................................4 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6 第二章 機械手的設計方案 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 第三章 手部結構設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 第四章 手腕結構設計 ．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 ．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．． 20 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22 第五章 手臂伸縮，升降，回轉氣缸的設計與校核 尺寸設計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 24 5 .1 .3導向裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25 5 .1 .4平衡裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25 尺寸設計與校核 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26． 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．． 26 與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．