【正文】 （ ） max 38KD Fd? ?? 38 1 . 1 8 4 0 . 0 4 2 1 6 2 1 5 9 8 7 5 6 4 7 93 . 1 4 0 . 0 0 7??? ? ?? 6m a x8 0 0 1 0 1 . 3 3 6 1598756479casS paS pa?? ?? ? ? 結(jié)論：經(jīng)過校核，彈簧適應(yīng)。 圖 圓柱螺旋彈簧的幾何 參數(shù) (1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力 ? ? 800MPa? ? 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 (2).選擇旋繞比 C=8，則 4 1 154 4 6CK C ???? （ ） 4 1 154 4 6CK C ???? ? ?? ?4 8 1 0 .6 1 5 1 .1 8 34 8 4 6??? ? ??? (3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D=42mm，估算彈簧絲直徑 42 5 .2 58Dd m mC? ? ? (4).試算彈簧絲直徑 ? ?39。 手抓夾持范圍，手指長 100mm,當(dāng)手抓沒有張開角的時(shí)候，如圖 （ a） 所示，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小夾持半徑 1R 40? ，當(dāng)張開 060 時(shí)，如圖 （ b） 所示，最 大夾持半徑 2R 計(jì)算如下： 002 10 0 30 40 c os 30 90R tg? ? ? ? ?機(jī)械手的夾持半徑從 40 90mm 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 （ a） (b) 圖 手抓張開示意圖 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算 機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確 ,抓取精度高 ,重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好 ,并有足夠的抓取能 ? ?12力 。必須對(duì)大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。夾緊裝置選擇常開式夾緊裝置，它在彈簧的作用下機(jī)械手手抓閉和，在壓力油作用下，彈簧被壓縮，從而機(jī)械手手指張開。 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，考慮到所要達(dá)到的原始參數(shù)：手抓張合角?? = 060 ，夾取重量為 60Kg。 3 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 3 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 手部設(shè)計(jì)基本要求 （ 1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力。（ 2） 腕部，采用一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí)現(xiàn)手部 回轉(zhuǎn) 0180 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 （ 3）臂部，采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂平動(dòng) 。(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手 。 本章小結(jié) 本章簡(jiǎn)要的介紹了機(jī)械手的基本概念。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(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、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。 (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。 (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 97年的 。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。 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。 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 ??6組 成 。 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。據(jù)資料介紹，美國生產(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%。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。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。自 1969 年從美國引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí)間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái) 設(shè)備可靠性的一種量度。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動(dòng)公司（ Unimaton） ,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 工業(yè)機(jī)械手的簡(jiǎn)史 現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于 20 世紀(jì) 50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化 ??4產(chǎn) 品 。 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它 能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。s design and the movement simulation 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. This article system elaboration industry manipulator39。 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 輕型平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 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)用中越來越重要。 關(guān)鍵詞 ：機(jī)械手；運(yùn)動(dòng)仿真；液壓 傳動(dòng)；液壓缸； 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 The light stable motion transports manipulator39。sQF 預(yù)緊力 N ?啟 轉(zhuǎn)動(dòng)缸起動(dòng)角 度 ? 轉(zhuǎn)動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 rads 1 緒論 1 1 緒論 用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為 ??1機(jī) 械 手 。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，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。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。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)展起來的。如 Unimate 公司建立了 8 年機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。 日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。截止 1979年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá) 56900 臺(tái)。 第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。可在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大 程度上不是連續(xù)的。 加工箱體類零件的組合機(jī)床自動(dòng)線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機(jī)械手的，如上海動(dòng)力機(jī)廠的氣蓋加工自動(dòng)線轉(zhuǎn)位機(jī)械手 。上海柴油機(jī)廠、北京內(nèi)燃機(jī)廠、洛陽拖拉機(jī)廠等已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。 手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速 度特性。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。掌握了機(jī)械仿真的一般過程。 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 。 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，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。下面的設(shè)計(jì)計(jì)算將以次進(jìn)行。 （ 3）平面平移型。 通過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿這種結(jié)構(gòu)方式。 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)。 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 (1) 設(shè)1 ? 2 1 bK a?? = ?= 3 ? 根據(jù)公式，將已知條件帶入： ? NF=? 1. 02 0. 5 58 8 44 9. 8NN? ? ? （ 2）根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得： ? ? 202 1 0 0 c o s 3 0 4 4 9 . 850F ???計(jì) 算=1378N （ 3）取 ?? 1378 16210 .8 5FFN?? ? ?計(jì) 算實(shí) 際 （ 4）確定液壓缸的直徑 D ? ?224F D d p???實(shí) 際 選取活塞桿直徑 d=,選擇液壓缸壓力油工作壓力 P= 1MPa, ? ? ? 524 4 1 6 2 1 0 .5 8 70 .8 1 0 0 .7 51 0 .5Fp ?? ???? ? ??實(shí) 際 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=63?=，選取 d=32mm 手抓夾持范圍計(jì)算 為了保證手抓張開角為 060 ，活塞桿運(yùn)動(dòng)長度為 34mm。如圖 所示，計(jì)算 ? ?13過 程 如下。 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 現(xiàn)在由于本設(shè)計(jì)是在恒定載荷情況下，所以只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 (1) 具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 (4) 機(jī) 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力? ? ? ?2 2 2 22 2 6 1 . 1 1 7 . 3 50 . 0 6 6 0 . 0 5 5 0 . 0 2 2 5MP M p ab R r ?? ? ?? ? ?，選擇 8Mpa 動(dòng)片靜片 圖 腕部液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意 表 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（ JB106867） （ mm） 液壓缸內(nèi)徑 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20 鋼P(yáng) 160Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45 鋼200P Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20