【正文】 2 機(jī)械手水平面的運(yùn)動(dòng)范圍 圖 23 空間轉(zhuǎn)動(dòng)范圍 4． 運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式 運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式是將動(dòng)力源的運(yùn)動(dòng)傳遞到實(shí)現(xiàn)自由度運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，本設(shè)計(jì)中將直線油缸的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞出去，針對(duì)結(jié)構(gòu)的需要和驅(qū)動(dòng)力的大小，各自由度的運(yùn)動(dòng)采用不同的傳遞方式，大臂回轉(zhuǎn)，腕部回轉(zhuǎn)都采用回轉(zhuǎn)油缸，小臂俯仰、小臂伸縮、大臂升降都采用直線油缸。基于以上原因，本設(shè)計(jì)暫不考慮對(duì)于功能模塊的搭載問(wèn)題 ，僅 僅討論并設(shè)計(jì)一種合理可行、盡可能優(yōu)化了的五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手 。 （ 4）通用性好，本搬運(yùn)機(jī)械手在設(shè)計(jì) 過(guò)程中，考慮到其通用性，因此留有 余地，因此除搬運(yùn)外，還可以焊接噴漆等。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染環(huán)境條件上進(jìn)行操作。目前，第二代產(chǎn)品，微機(jī)控制、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型工業(yè)機(jī)械手已成產(chǎn)品。 機(jī)械手自六十年代以來(lái)問(wèn)世以來(lái)，發(fā)展非常迅速。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期頻繁，單調(diào)的 操作，如果沒(méi)有機(jī)械手那么工人的勞動(dòng)強(qiáng)度是很高的，有時(shí)候還要用行車(chē)員工件，生產(chǎn)速度大大延緩，這種情況采用機(jī)械手是很有效的。 （ 3）運(yùn)動(dòng)靈活精確，能夠延伸到人手所不能到達(dá)的空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行工作，而不受外界因素的干擾。 由于本設(shè)計(jì)并沒(méi)有工業(yè)實(shí)際的問(wèn)題的要求，也就是沒(méi)有要功能模塊的具體設(shè)計(jì)，并且，設(shè)計(jì)者所希望的創(chuàng)新性也大過(guò)實(shí)用性。 3． 運(yùn)動(dòng)范圍 關(guān)節(jié) 3 結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)范圍和形狀取決于大臂和小臂的長(zhǎng)度比，本機(jī)械手大臂長(zhǎng) 600mm，小臂長(zhǎng) 800mm，具體范圍見(jiàn)后圖。 — 90176。 (10) 電磁鐵 6通電，小臂伸縮油缸回縮，實(shí)現(xiàn)小臂的軸向定位。 本章小結(jié) 本章對(duì)機(jī)械手的基本參數(shù)進(jìn)行了確定，并且繪制出了總體外觀圖及液壓原理圖，同時(shí)對(duì)液壓原理圖的工作原理進(jìn)行了電磁鐵的動(dòng)作表繪制，對(duì)工作周期做了具體介紹。則重量 m=pv =pπ D2L/4 （ 49） =6kg 取物重 10kg 平均直徑 D=50mm， 則由 G=mg=pvg 所以： L=4m / pπ D2 = 653mm （ 410） 將手部等效為 150mm，直徑為 60mm 的圓柱體，則 m=pv= 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 （ 411） 其中： 2 2 2m122m12J = R + m x 0 . 2 1 .J = + m x = 2 .1 k g . mk g m?22 2 2工 件（ 1 + 3 ）（ 1 3 R ） + 所以： M 0 .01 7 5 J + Jt??慣 工 件 起（ ） = ，擺動(dòng)體重心偏移所需力矩 =m l +m l =10 + = mM??手 手偏 工 件 工 件 （ 412） ： 121121=+= b b3 b rM M MM R PM???封 封 封封CP封公 式 中 ：（ R ） PR （ 413） 腕部擺動(dòng)時(shí)受力圖如下 : 圖 43 腕部擺動(dòng)受力圖 M 0 .01 7 5 J + J t??慣 工 件起（ ）哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 其中 ?? 50b mm? 1 5b mm? 45R mm? 20r mm? 10MPap取 cpR 3 2 .52Rr mm??? 則 1M封 = 2M封 = 12=+M M M封 封 封 = = kgfm （ 414） ： D / 2 22pd / 2= b p d = b /2 ( R r ) pM ?回 回 回 （ 415） 其中：取 p回 =1MP b=60mm R=35mm r= 20mm 則 ： D / 2 22pd / 2= b p d = b /2 ( R r ) pM ?回 回 回 == ： =+M M M M M??驅(qū) 回偏 封 慣 = + + + =14. 19kgf 22 2． 穩(wěn)定性 校核： 條件： kkPP n? （ 52） 其中 kP —— 臨界力 ； kn 取 2~4 ； l?? ?? ? 取 ， L取 40mm ? =d/4 = 5mm 則： l?? ?? =4 2? =60 腕部回轉(zhuǎn)油缸活塞桿校核 在本設(shè)計(jì)中，手爪夾緊油缸腕部等效成一個(gè)圓柱體，由上面的論述可知，該圓柱體重量是 33N。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 結(jié)論 在社會(huì)的發(fā)展中，人類(lèi)追求效率的提高，離不開(kāi)機(jī)器人的幫助，機(jī)械手作為機(jī)器人重要的一部分，關(guān)系著機(jī)器人發(fā)展的步伐快慢。 其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，綜合考慮外形美觀、結(jié)構(gòu)小巧、實(shí)用性、剛度、強(qiáng)度等諸多因素。我將銘記我曾是一名 哈爾濱理工大學(xué)的 學(xué)子，在今后的工作中把 薄厚悠遠(yuǎn) 的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上 受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的。 （ 4） 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 俯仰油缸活塞桿校核 ： 2d /4P??π= MPa 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 查表 15— 1 得到： ? ?=650 aMP? 所以： ?? ??? 活塞桿強(qiáng)度條件滿足。 1． 本機(jī)械手臂上下活動(dòng)的范圍為 30 度，以下為俯仰缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 圖 47 俯仰缸設(shè)計(jì) 1— 底座 2— 大臂 3— 小臂 4— 俯仰缸 1 124L mm? 活塞總長(zhǎng) 2 80L mm? 活塞桿內(nèi)部工作的長(zhǎng)度 3 100L mm? 手臂機(jī)構(gòu)受力圖如下： 如圖 48 手部機(jī)構(gòu)受力圖 設(shè)：驅(qū)動(dòng)力為 P，則經(jīng)過(guò)計(jì)算： oM (F)=0? 32? 400 – ? 124 – ? 80 – P ? 124 =0 P = 所以：取油缸內(nèi)徑為 32mm，活塞直徑為 20mm 缸臂為 ， 缸蓋四顆雙頭螺柱 M6 2. 雙頭螺柱的校核： 0? = `s+?? 式子中： ? — 工作載荷 `s? —— 預(yù)緊力 ? =P驅(qū) / Z = kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ?214j= dQ???合 π 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 ?合 = kgf / 3cm ? ? 3s 2400= = = 1 2 0 0 k g f /c mn2?? 所 以： ? ????合 , 即是取 M8 合格。 =d4PP221實(shí) π（ D ） （ 45） 1 2 3 1 16P120 m m m mPN K K K G K P D m mD? ? ?實(shí)實(shí) 2π （ ）取 為 ， 所 以 d 為 10mm , 壁 厚 取 10 。 在參考了眾多機(jī)械手手部 的結(jié)構(gòu)后，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在設(shè)計(jì)出如上圖的液壓機(jī)械手及其驅(qū)動(dòng)液壓原理裝置。 15176。 （ 2） 調(diào)速范圍大，還可以無(wú)極調(diào)速，適用于不同的工作要求。 2． 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 用來(lái)為各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，是實(shí)現(xiàn)一切運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，有氣動(dòng)、液動(dòng)電動(dòng)和機(jī)械式四種形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，本控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，五個(gè)自由度。 本章小結(jié) 本章介紹了五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)研究背景及其研究現(xiàn)狀，列舉了一些國(guó)家的研究成果，重點(diǎn)講述了機(jī)械手的研究在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用領(lǐng)域，還介紹了機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展前景。 表 11 機(jī)械手在各個(gè)行業(yè)所占比例 （ %） 年份 裝 配 弧焊 噴漆 點(diǎn)焊 樹(shù)脂成型 鍛鑄熱處理 機(jī)械加工 其他 2022 2022 11， 0 2022 機(jī)械手的研究意義及其本身優(yōu)點(diǎn) 機(jī)械手的研究意義 機(jī)械人手技術(shù)是近 30 年來(lái)發(fā)展比較快的一種新技術(shù)，機(jī)械手是一門(mén)新興的的綜合性科學(xué)，他設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造控制工程計(jì)算機(jī)傳感技術(shù)仿真生學(xué)，人工智能等領(lǐng)域 ，工業(yè)機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要設(shè)備，它本身是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品 。 70 年代，美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司的 32 條沖繩自動(dòng)線的 448 臺(tái)沖床，全部采用了機(jī)械手傳送工件。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II 目錄 第 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 課題背景及研究現(xiàn)狀 ................................................................................ 1 機(jī)械手的研究意義及 其本身優(yōu)點(diǎn) ........................................................... 2 機(jī)械手的研究意義 .......................................................................... 2 機(jī)械手本身的優(yōu)點(diǎn) .......................................................................... 2 本章小結(jié) .................................................................................................... 3 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) ........................................................................................ 4 設(shè)計(jì)目標(biāo) .................................................................................................... 4 總體方案分析 ............................................................................................ 4 ........................................................................... 4 ........................................................................... 4 搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)方式 ................................................................ 5 本章小結(jié) .................................................................................................... 7 第 3 章 基本參數(shù)及二維外