畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：三自由度機(jī)械臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 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(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，其驅(qū)動(dòng)力為 : Rbp 2? N (2)根據(jù)手指夾持工件的方位 ，可得握力計(jì)算公式 : )( ?? ?? tgN )(25 )42560(39。 (三 )保證工件準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)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(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的距離縮小到無窮小時(shí)，就變成 了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指 。 三 . 用途 : 用于自動(dòng)輸送線的上下料。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為 mm1400 。除了運(yùn)動(dòng)速度以外，手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為 s/90? 。 二 .基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 主要的基本參數(shù)。 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本 機(jī)械 8 臂機(jī)構(gòu) 采用氣壓傳動(dòng)方式。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。相應(yīng)的 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 具有三個(gè)自由度，為了彌補(bǔ) 升降運(yùn)動(dòng)行程較小的缺點(diǎn)，增加手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而增加一個(gè)手臂上下擺動(dòng)的自由度 。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 .本次設(shè)計(jì)的 機(jī)械臂 機(jī)構(gòu) 是通用氣動(dòng)上下料 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) （如圖 21所示） ，是一種適合于成批或中、小批生產(chǎn)的、可以改變動(dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)備，動(dòng)作強(qiáng)度大和操作單調(diào)頻繁的生產(chǎn)場合。該 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 采用的是 PLC程序控制 系統(tǒng)， 它支配著 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的指令信息 (如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間 )，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。它由 動(dòng)力裝置 、 調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。 立柱 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降 (或俯仰 )運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系 。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時(shí)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。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。 手部 即與物件接觸的部件。 3 圖 11機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的系統(tǒng)工作原理框圖 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的工作原理： 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。為了使通用性更強(qiáng)，手部設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，不僅可以應(yīng)用于夾持式手指來抓取棒料工件，在工業(yè)需要的時(shí)候還可以用氣流負(fù)壓式吸盤來吸取板料工件。雖然氣動(dòng)技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對(duì)于不太復(fù)雜的 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) ，用氣動(dòng)元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動(dòng)機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里，對(duì)氣動(dòng) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。 (6)成本低廉。 (4)能源可儲(chǔ)存。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣，造成壓力明顯降 低和嚴(yán)重污染。其主要特點(diǎn)是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高， 機(jī)械臂機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。 1 三自由度 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 第一章 緒 論 工業(yè)機(jī)械 臂機(jī)構(gòu) 概述 隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。主要作用是完成機(jī)械部 件的搬運(yùn)工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運(yùn)、貨物運(yùn)輸更快捷、便利。 氣壓傳動(dòng) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器 :介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題 . (2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小 (一般不卜澆塞僅為油路的千分之一 )，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。 (3)設(shè)計(jì)出 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括 :手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計(jì)。 機(jī)械 臂機(jī)構(gòu) 的系統(tǒng)工作原理及組成 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的系統(tǒng)工作原理 框圖 如圖 11所示。位置檢測裝置隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置 . (一 )執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。 而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等 )與驅(qū)動(dòng)源 (如液壓、氣壓或電機(jī)等 )相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。 (二 )驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的 。目前 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對(duì) 機(jī)械臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求 。由于本 機(jī)械臂機(jī)構(gòu) 在上下料時(shí)手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱座標(biāo)型式。
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