【正文】 阻 力損失和泄漏較小，不會污染環(huán)境。例如 .在本機械手的氣壓傳動系統(tǒng)原理 圖 中， 頻繁 使用 了 氣缸、二位五通換向闊等元件。他的氣源是空氣壓縮機（排氣壓力大于 ）通過快換街頭進入儲氣罐，經(jīng)分水過濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，移控制氣缸和手部動作 。 彈簧平衡機構，機構簡單、造價低、工作可靠、平衡效果好、易維修，因此應用廣泛。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 3,缸筒壁厚的設計 缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。 (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。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 。 定位精度也是基本參數(shù)之一。該機械手最大移動速度設計為 sm/ 。比如讓化學反應不那么劇烈的物質就叫 緩沖劑 。 氣動機械手各運動軸的制動和定位點到位發(fā)訊，可由編程器發(fā)指令，或由限位開關發(fā)訊。 為了確保氣缸的密封要求，同時又要盡量降低摩 擦力，密封材料要選用橡膠和氟化塑料組合的密封環(huán)。雖然用無潤滑氣缸可以不用油霧器，但是一般情況下，建議也在氣路上裝上油霧器，以減少氣缸摩擦力，增加使用壽命?？刂蒲b置目前多數(shù)選用可編程控制器（ PLC）。與液壓方式相比，氣動方式可在高溫場合使用。 可靠性高，使用壽命長。點焊、弧焊機械手多采用電動驅動系統(tǒng)。直流有刷電機不能直接用于要求防爆的工作環(huán)境中，成本上也較其他兩種驅動系統(tǒng)高。適合于在承載 能力大，慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機械手。通過增設導桿，能顯著提高機械手的運動剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結構、穩(wěn)定性的問題。手爪的具體結構形式如圖 25 所示： 機械手的垂直手臂（大臂）升降和水平手臂（小臂）的伸縮運動都為直線運動。因此，各關節(jié)都應有工作可靠、便于調(diào)整的軸承間隙調(diào)整機構。但 機械手手臂末端工作空間并沒有考慮機械手手腕的空間姿態(tài)要求，如果對機械手手腕的姿態(tài)提出具體的要求，則其手臂末端可實現(xiàn)的空間要小于上述沒有考慮手腕姿態(tài)的工作空間。 機械手的手臂運動（包括腰座的回轉運動），給出了機械手末端執(zhí)行器在其工作空間中的運動位置，而安裝在機械手手臂末端的手腕，則給出了機械手末端執(zhí)行器在其工作空間中的運動姿態(tài)。 因此，要具體問題具體分析，考慮機械手的多種布局，運動方案，選擇滿足要求的最簡單的方案。 這種手爪通過活塞推動齒條，齒條帶動齒輪旋轉，產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動作。 按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其座標型式可分為直角座標式、圓柱座標式、球座標式和關節(jié)式。這種機械手結構簡單、成本較低，但精度不很高。但是，這種直角坐標機械手的運動空間相對機械手的結構尺寸來講，是比較小的。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 第二章 機械手的設計方案 對氣動機械手的基本要求是能快速、準確地拾 放和搬運物件，這就要求它們具有高精度、快速反應、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。傳統(tǒng)觀點認為 :由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難 (尤其在高速情況下，似乎更難想象 )。氣動系統(tǒng)一般只需要 速度。油溫變化時，液體粘度變化，引起運動特性變化。在應用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約 200臺，約占全球已 安裝臺數(shù)的萬分之四。 (5)虛擬現(xiàn)實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的 感覺來操縱機器人。 國內(nèi)外發(fā)展狀況 國外機器人領域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢 : (1)工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機價格不斷下降，平均單機價格從 91年的 97年的 65萬美元。 電力傳動機械手 即有特殊 結構的感應電動機、直線電機或功率 步進電機直接驅動執(zhí)行機構運動的 械手，因為不需要中間的轉換機構，故機械結構簡單。若機械手采用電液伺服驅動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結構簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的 自動化生產(chǎn) 的自動換刀機械手，如自動機床、自動線的上、下料機械手。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。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(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。各系統(tǒng)相互之間的關系如方框圖 21所示。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 本設計通過對機械設計制造及其自動化專業(yè)大學本科四年的所學知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的 多工位沖床 上下料機械手的設計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設計制造及其自動化專業(yè) 畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠實現(xiàn)理論和實踐的有機結合。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術，它更 加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。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。設計了機械手的 手臂結構。 XXXXXX 學院畢業(yè)設計（論文） 多工位沖床專用機械手設計 學 生： 學 號： 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 指導教師： XXXX 學院機械工程學院 二 O 一 O 年六月 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目： 多工位沖床專用機械手設計 系： 機電 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班級： 機自 065 學號： XXXXXXX 學生： XXXXXX 指導教師： XXXXX 接受任務時間 教研室主任 （簽名） 系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1）、 規(guī)格參數(shù) ： 抓重 。 設計出了機械手的氣動系統(tǒng)，繪制了機械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖，對氣壓系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制進行了研究，大大提高了繪圖效率和圖紙質量。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提第一章 緒論 2 高勞動生產(chǎn)力。 目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上 多工位沖床 裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產(chǎn)效率低。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由于應用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側面。 圖 21機械手組成方框圖 第一章 緒論 4 (一 )執(zhí)行機構 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設行走機構。常用的指形有平面的、 V形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 。 行走機構 當工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構可分裝滾輪、軌道等行走機構，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動?？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。 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。 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。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。 (2)機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。 (6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應用戶的要求，“一客戶，一次重新設計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質量、可靠性不穩(wěn)定。 (3)因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。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 。因此，為了實現(xiàn)一定的運動空間，直角坐標機械手的結構尺寸要比其他類型的機械手的結構尺寸大得多。主要應用于搬運作業(yè)。由于本機械手在 工作 時手臂具有 伸縮、橫移和升降 運動，因此，采用 直角 座標型式。 采用平行四邊形機構，因此不需要導軌就可以保證手爪的兩手指保持平行運動，比帶有導軌的平行移動手爪的摩擦 力要小很多。 ，在設計機械手手腕時，應力求減少其重量和體積，結構力求緊湊。機械手手腕是機械手操作機的最末端，它與機械手手臂配合運動，實現(xiàn)安裝在手腕上的末端執(zhí)行器的空間運動軌跡與運動姿態(tài)，完成所需要的作業(yè)動作。 ，應在保證機械手手臂有足夠強度和剛度的條件下，盡可能在結構上、材料上設法減輕手臂的重量。 ，這對減小電機負載和提高機械手手臂運動的響應速度是非常有利的。直線運動的 實現(xiàn)一般是氣動傳動， 氣壓 傳動以及電動機驅動滾珠絲杠來實現(xiàn)。 按照抓取工件的要求，本機械手的手臂有三個自 由度，即手臂的伸縮、 橫移和升降 運動。但是，液壓系統(tǒng)需要進行能量轉換（電能轉換成液壓能），速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動驅動系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)的液體泄露會對環(huán)境產(chǎn)生污染，工作噪音也較高。但因為這類驅動系統(tǒng)優(yōu)點比較突出，因此在機械手中被廣泛的使用。重負荷的任意點位控制的點焊及搬運機械手選用液壓驅動系統(tǒng)。電器元件的有效動作次數(shù)約為百萬次，而 SMC的一般 電磁閥 的壽命大于 3000 萬次，小型閥超過 2 億次。 由于空氣流動損失小， 壓縮空氣 可集中供應，遠距離輸送。在易燃、易爆的場合下可采用氣動邏輯元件組成控制裝置。 氣動閥的種類很多，在工業(yè)機械手的氣動驅 動系統(tǒng)中，常用的閥件有電磁氣閥、節(jié)流調(diào)速閥、減壓閥等。無接觸感應式氣缸目前在氣動系統(tǒng)中已獲得廣泛的應用，這種氣缸在活塞上裝有永久磁鐵的磁環(huán)，通過磁感應，使在氣缸外面安裝的非接觸磁性接近開關動作發(fā)訊，進行位置檢測。根據(jù)要求和條件，如果選用無接觸感應式氣缸，其限位開關是無接觸接近開關，這種開關的反映時間小于 20ms，在機械手中應用比較理想。緩沖的程度不同，可用減緩的百分數(shù)來表達。 平均移動速度為 sm/ 。該機械手的定位精度為 177。同理，當二支點回轉型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指，以便自動定心。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算 : ][2/ ?? pDP? 式中 :6 缸筒壁厚， mm D 氣缸內(nèi)徑 ， mm pP 實驗壓力 ， 取 PPp ? , Pa 材料為 :ZL3,[? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? )( )1032/(1066565mm? ????? 取 ?? ，則缸筒外徑為 : )( mmD ???? 第四章 手臂伸縮、升降、橫移的尺寸設計與校核 28 第 四 章 手臂 伸縮，升降， 橫移 的尺寸 設計 與 校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計 手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產(chǎn)的標準氣缸， 參看此公司生產(chǎn)的各種型號的結構特點，尺寸參數(shù)，結合本設計的實際要求， 氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 ? 100/63，關于此氣缸的資料詳情請參看煙臺氣動元件 。 第四章 手臂伸縮、升降、橫移的尺寸設計與校核 30 活塞式平衡系統(tǒng)有液壓和氣動兩種：液壓平衡系統(tǒng)平衡力大，體積小，有一定的阻尼作用；氣動平衡系統(tǒng)，具有很好的阻尼作用，但體積比較大。 圖 51機械手氣壓系統(tǒng)原理圖 序 號 型 號 規(guī) 格 名