【正文】 得 ()式中 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（N）； L——手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（m）,參考上一節(jié)的計(jì)算。6 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。本設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下=，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)。 于是得 式中——每個(gè)螺釘預(yù)緊力；D——?jiǎng)悠耐鈴?；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對(duì)銅取f=螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 或 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得=螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆?螺釘?shù)闹睆竭x擇d=。對(duì)于本設(shè)計(jì)，采用一支點(diǎn)，雙固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。 (2)液壓裝置工作比較平穩(wěn)。液壓件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。 圖 機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖8 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高由于采取了一系列的保證PLC高可靠件的措施，PLC的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)一般可達(dá)3—5萬(wàn)h。在進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，一般不再需要用戶制作其它任何附加裝量，從而使設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)化。此外， 順便說(shuō)明下面程序用到的移位寄存器SHRB，它在順序控制或步進(jìn)控制中，都很方便。在本設(shè)計(jì)中，我完成了總體方案的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，并進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。Kiefner,B ,Virtual collaboration environment for aircraft design,Information Visualisation,2002. International Conference on，1012 July 2002,Page(s):502 507 附 錄主要符號(hào)表 手指夾緊力 ND 彈簧中徑 彈簧內(nèi)徑 彈簧外徑 C 彈簧旋繞比 n 彈簧有效圈數(shù)M 轉(zhuǎn)動(dòng)缸的回轉(zhuǎn)力矩 偏重力臂 mm 偏重力矩 t 螺釘間距 mm 螺釘承受的拉力 N 工作載荷 N 預(yù)緊力 N 轉(zhuǎn)動(dòng)缸起動(dòng)角 度 轉(zhuǎn)動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 。下面的程序在STEP7中編譯完全通過(guò)，無(wú)任何錯(cuò)誤。在此說(shuō)明下本設(shè)計(jì)要用到的TON無(wú)記憶定時(shí)器，按定時(shí)精度有1ms,10ms,100ms三個(gè)等級(jí)，其中1ms的定時(shí)器編號(hào)為T32，T96；10ms的有T33~T36,T97~T100。（3）通用性強(qiáng) 各個(gè)PLC的生產(chǎn)廠家都有其各種系列化產(chǎn)品、各種模塊供用戶選擇。為減少回油阻力，電磁閥回油口可統(tǒng)一接到或部分直接接回油箱，這根據(jù)具體管路設(shè)計(jì)情況及散熱效果而定。 (5)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。在同等功率的情況下，液壓裝置的體積?。亓枯p，結(jié)構(gòu)緊湊。起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差t=。連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位。若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為，則 ()式中 ——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這樣就固定了花鍵軸，也就通過(guò)花鍵軸固定了活塞桿。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)齒條齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動(dòng)。機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手的重要組成部分。對(duì)于桿長(zhǎng)L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算： ()設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳剛，故，活塞直徑d=20mm,L=1360mm,現(xiàn)在進(jìn)行校核。上圖是機(jī)械手的手臂示意圖，本設(shè)計(jì)是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對(duì)稱配置在伸縮崗兩側(cè)。（3） 雙活塞桿液壓崗結(jié)構(gòu)。（2） 減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸。（2） 提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括3個(gè)運(yùn)動(dòng)：伸縮、回轉(zhuǎn)和升降。（3） 啟動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度=，等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。(3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。結(jié)論本設(shè)計(jì)彈簧，因此彈簧穩(wěn)定性合適。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差。 手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算： （）式中 ——安全系數(shù)，； ——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。夾緊裝置選擇常開(kāi)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(kāi)。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=，夾取重量為60Kg。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表一、用途：搬運(yùn):用于車間搬運(yùn)二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):抓重:60Kg (夾持式手部)自由度數(shù):5個(gè)自由度座標(biāo)型式:圓柱座標(biāo)最大工作半徑:1600mm手臂最大中心高:1248mm手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)伸縮行程：1200mm伸縮速度：83mm/s升降行程：300mm升降速度：67mm/s回轉(zhuǎn)范圍:手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)回轉(zhuǎn)范圍: 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。 機(jī)械手基本形式示意在圓柱坐在圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)關(guān)于機(jī)械手具有5個(gè)自由度既：手抓張合；手部回轉(zhuǎn)；手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降5個(gè)主要運(yùn)動(dòng)。因此，在機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，然后通過(guò)ADAMS軟件對(duì)機(jī)械手的手部進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)仿真。在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)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(wàn)分之四。(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(guò)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(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。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(lái)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。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。上海柴油機(jī)廠、北京內(nèi)燃機(jī)廠、洛陽(yáng)拖拉機(jī)廠等已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。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?？稍跈C(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。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(zhǎng)。自1969年從美國(guó)引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)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(guò)程中的任務(wù)。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作。國(guó)內(nèi)這類生產(chǎn)線很多，如沈陽(yáng)永泵廠的深井泵軸承體加工自動(dòng)線（環(huán)類），大連電機(jī)廠的4號(hào)和5號(hào)電動(dòng)機(jī)加工自動(dòng)線（軸類），上海拖拉機(jī)廠的齒坯自動(dòng)線（盤類）等。 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面模鍛方面，國(guó)內(nèi)大批量生產(chǎn)的3t、5t、10t模鍛錘，其所配的轉(zhuǎn)底爐，用兩只機(jī)械手成一定角度布置早爐前，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料自動(dòng)化。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。(4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如:可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品:機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。在本章中對(duì)機(jī)械手的座標(biāo)形式、自由度、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了確定。圖中機(jī)械手的任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B。因此，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案選擇液壓驅(qū)動(dòng)。（3）平面平移型。通過(guò)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。一般來(lái)說(shuō)，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來(lái)決定），而且也于機(jī)械手