【正文】 80 200 250 設(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表 41 設(shè)缸體內(nèi)空半徑 R 110mm，外徑根據(jù)表 32 選擇 121mm,這個(gè)是液壓缸壁最小厚度，考慮到實(shí)際裝配問(wèn)題 后，其外徑為 226mm；動(dòng)片寬度 b 66mm,輸出軸 r 示如圖 所示。 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)自由度。 2 齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 （ 3） 必須考慮工作條件 對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因素。 4 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。 8 .疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算。如圖 所示，計(jì)算如下。 圖 手抓夾持誤差分析示意圖 該設(shè)計(jì)以棒料來(lái)分析機(jī)械手的夾持誤差精度。 設(shè) 根據(jù)公式，將已知條件帶入： （ 2）根 據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得： 1378N （ 3）取 （ 4）確定液壓缸的直徑 D 選取活塞桿直徑 d ,選擇液壓缸壓力油工作壓力 P , 根據(jù)表 （ JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為： D 63mm 則活塞桿內(nèi)徑為 : d ，選取 d 32mm 手抓夾持范圍計(jì)算 為了保證手抓張開(kāi)角為，活塞桿運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度為 34mm?？山瓢聪率焦榔渲衋，重力方向的最大上升加速度； ――運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度 ――系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間，一 ―― 方位系數(shù)，根據(jù)手指與 工件位置不同進(jìn)行選擇。 夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。 手爪的力學(xué)分析 下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：滑槽杠桿 圖 （ a）為常見(jiàn)的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。若采用典型的平移型手指 , 驅(qū)動(dòng)力需加在手指移動(dòng)方向上 ,這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。常用的工業(yè)機(jī)械手手部 ,按握持工件的原理 ,分為夾持和吸附兩大類。 典型的手部結(jié)構(gòu) （ 1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。應(yīng)當(dāng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。根據(jù)動(dòng)力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。 本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要由 4 個(gè)大部件和 5 個(gè)液壓缸組成：（ 1）手部，采用一個(gè)直線液壓缸，通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo)。 機(jī)械手基本形式的選擇 常見(jiàn)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 。 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 本課題是輕型平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基 本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 。 6 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。 3 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 。 工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 1 工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 ，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91 年的 萬(wàn)美元降至 97 年的 萬(wàn)美元。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮? 2700） ,并且要求嚴(yán)格 密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。 （ 2） 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。 機(jī)械手的組成 工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。目前機(jī)械手在沖床上應(yīng)用有兩個(gè)方面：一是 160t 以上的沖床用機(jī)械手的較多。 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面 各類半自動(dòng)車床，有自動(dòng)加緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開(kāi)的功能，單仍需人工上下料；裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，一人看管多臺(tái)機(jī)床。下面具體說(shuō)明機(jī)械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的 5%。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割 、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 50%～ 60%的速度增長(zhǎng)。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá) 222 億日元，是 1978 年的二倍。自 1969 年從美國(guó)引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。德國(guó) KnKa 公司還生產(chǎn)一種 點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 目錄 1 緒論 1 前言 1 工業(yè)機(jī)械手的簡(jiǎn)史 1 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 3 機(jī)械手的組成 4 工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 5 2 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 7 機(jī)械手基本形式的選擇 7 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng) 7 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 8 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 8 3 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 手部設(shè)計(jì)基本要求 9 典型的手部結(jié)構(gòu) 9 機(jī)械手手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算 13 彈簧的 設(shè)計(jì)計(jì)算 14 4 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 17 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 17 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 5 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算 23 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 23 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 24 手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 24 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 27 6 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 29 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 34 軸承的選擇分析 37 7 液壓驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 38 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 8 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40 PLC 的特點(diǎn) 40 PLC 的選擇及 I/O 分配 40 PLC 程序設(shè)計(jì)及仿真 42 結(jié)論 50 致謝 51 參考文獻(xiàn) 52 附錄 53 緒論 前言 用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為機(jī)械手。s design theory and method. The prehensive exhaustive discussion has transported manipulator39。 文章中介紹了搬 運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)理論與方法。機(jī)械手采用液壓傳動(dòng)，使傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠；選用可編程控制器對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行控制，使控制程序簡(jiǎn)單，系統(tǒng)維護(hù)方便。畢業(yè)設(shè)計(jì) 具有五個(gè)自由度的機(jī)械手設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢 業(yè) 論 文 題 目： 具有五個(gè)自由度的機(jī)械手設(shè)計(jì) 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教 授 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā) 年 月 日 共 59 頁(yè) 摘要 隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的需要，機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來(lái)越重要。同時(shí)，本文給出了這臺(tái)機(jī)械手的主要性能規(guī)格參量。機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)手臂的水平伸縮、垂直升降、旋轉(zhuǎn)和抓取等功能，這些動(dòng)作都是可編程控制器控制，用液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手來(lái)完成的。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手；液壓傳動(dòng)；液壓缸； PLC 仿真； Abstract The applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator. The first ， The paper introduces the function,posing and classification of the manipulator,tells out the freedegree and the form of the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use hydraulic drive so the transmission system can be simple and reliable. The manipulator and hydraulic cylinder are detailed introduction in this paper. The movements of mechanical hands are controlled by programmable controller which procedures are simple and the system maintenance can be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the hand’s structure. Manipulator can grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of hand so system is multifunctional. Manipulator overall structure achieves some functions of the level expands and contracts, the vertical fluctuation and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by hydraulic cylinders. This article system elaboration industry manipulator39。 hydraulic power transmission ； Hydraulic cylinder； Programmable logic Controller simulation。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新