【正文】 于校核 …………………… 15 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 ……………… 17 尺寸設(shè)計(jì)和校核 ………………………… 17 平衡裝置設(shè)計(jì) …………………………… 18 導(dǎo)向裝置 ………………………………… 18 平衡裝置 ………………………………… 18 手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 ……………… 19 尺寸設(shè)計(jì) ………………………………… 19 尺寸校核 ………………………………… 19 手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 ……………… 20 尺寸設(shè)計(jì) ………………………………… 20 尺寸校核 ………………………………… 20 總結(jié)與感悟 ……………………………………… 21 41 總結(jié) …………………………………………… 21 42 感悟 ………………………………………… 21 1 緒論 機(jī)械手發(fā)展史 機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。 機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。商名為 Unimate（即萬能自動(dòng)）。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。聯(lián)邦德國(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。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。按照不同的分類方式可以把機(jī)械手分成多種類型。 2） 通用機(jī)械手 它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。 (2)按驅(qū)動(dòng)方式分 1） 液壓傳動(dòng)機(jī)械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。 2） 氣壓傳動(dòng)機(jī)械手 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)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。 2） 操作型 機(jī)械手 ：能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。 6） 感覺控制型 機(jī)械手 ：利用傳感器獲取的信息控制 機(jī)械手 的動(dòng)作。 機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。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)。 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。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)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(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)象 (工件 )的作業(yè)技術(shù)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 。當(dāng)給定機(jī)器手結(jié)構(gòu) 尺寸時(shí)，要確定如何確定其工作空間，而當(dāng)給定工作空間時(shí)，則要研究機(jī)械手具有什么樣的結(jié)構(gòu)。 圖 21 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)圖 總體設(shè)計(jì)要求機(jī)械手的尺度規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì)和關(guān)鍵尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)。（ 2）尺度優(yōu)化原則。 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 。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)型。 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)直線缸，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。（ 4）機(jī)身，采用一個(gè)直線缸和一個(gè)回轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。與電氣控制、電子控制結(jié)合，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)和自動(dòng)過載保護(hù)。液壓與氣壓都是以流體（液壓油液或壓縮空氣）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的。相比之下，液壓一般用于低速，重載和低污染的環(huán)境下。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 1 機(jī)械手的最大抓重 是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)抓取的工件質(zhì)量為 5公斤。該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為 。 其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如下： 抓重 :5千克 自由度數(shù) :4個(gè)自由度 坐標(biāo)型式 :圓柱坐標(biāo) 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) :伸縮行程 100mm 伸縮速度 40mm/s 升降行程 150mm 升降速度 100mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) :回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手指夾持范圍 :棒料 : 248。前法蘭式氣缸的特點(diǎn)：它是用螺釘緊固，易于安裝，它的缺點(diǎn)是螺釘所承受的軸向力較大！ 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖 23為該機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。如手臂伸縮氣缸在接近氣缸處安裝兩個(gè)快速排氣閥，可以加快啟動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程上的速度。 為簡(jiǎn)化氣路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器。 夾持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所組成。同理，當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的手指長(zhǎng)度變成無窮長(zhǎng)時(shí)，就成為移動(dòng)型。 (二 )手指間應(yīng)具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指，以便自動(dòng)定心。 本設(shè)計(jì)要求機(jī)械手手爪的最大持重 m=5Kg，根據(jù)具體的工作要求，選擇標(biāo)準(zhǔn)型氣爪，其結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。若被抓取工件的最大加速度取 ga 3? 時(shí)，則 : 412 ??? gaK 所以 )(1563 Np ????實(shí)際 所以?shī)A持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為 N1563 。 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì)和校核 根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 ? 63/63。 導(dǎo)向桿目前 常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計(jì)中才用單導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。 總結(jié)與感悟 41 總結(jié) 本文所設(shè)計(jì)的氣動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，功能比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)比較合理，能夠滿足部分不同形狀的工件的轉(zhuǎn)移、夾取、安裝等功能，方便快捷。 （ 3）機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì) 將旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在底板上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手向左或向右擺動(dòng)。 最后， 由于個(gè)人知識(shí)及能力水平有限，論文中難免會(huì)有一些紕漏或錯(cuò)誤之處， 懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正，不勝感謝！