【正文】 量大和速度低的專用機械手 可用于程序復雜和運動軌跡要求嚴格的小型通用機械手 中小型專用通用機械手都有 中小型專用通用機械手都有，特別時重型機械手 多用 成 本 結構簡單，成本低，一般工廠可以自己制造 成本低 成本較高 結構簡單，能源方便，成本低 液壓元件成本較高，油路也較復 雜 汽缸的設計 因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材質和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。 校核： G 小臂 =mg= )( N??? ，取 75N F=75+105=180（ N） 15 LFM ?? 1 +G 小臂 2L? ?? + ).(62 mN?? ? ? MPaMPaWyM 1 0 )10( 6 2 32 ????? ? ?? 按《材料力學》公式 hbQ?? 其中 h 為工字鋼的高度， b 為工字鋼的腰寬， Q 為所受的力。 按《機械原理》表 82 標準模數(shù)系列表（ GB135787）取 m=1，取 o20?? )(20xx mmmzd ?? )(7022 mmmzd ?? )(1 mmmhh aa ?? ? )()( ?????? ?? mchh af 齒輪寬度計算： 按《機械設計》表 107 圓柱齒輪的齒寬度系數(shù) d? 兩支承相對小齒輪作對稱布置取 — ,此處取 1 則 mmddb 20xx0xx ????? 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導致嚙合齒寬減少，要適當加寬，所以取 24mm。 軸承摩擦力矩的計算 如果 10?PC （ C 為基本額定動載荷， P 為所受當量動載荷），可按《機械 設計手冊》第二版 ()公式 : FdT ?? 估算， 其中 : F 為軸承載荷， d 為軸承內徑。一般情況下 ,實現(xiàn)臂部的升降、回轉或俯仰等運動的驅動裝置或傳動件都安裝在機身上。 由于本人的知識有限，在設計過程中遇到很多問題，我通過查閱大量的資料積累知識，并且在指導老師幫助和同組成員的共同努力下順利完成了平面關節(jié)型機械手設計。 致謝。只要剛度能滿足就行了，高度可根據自動線的高低確定 。 按《機械原理》表 82 標準模數(shù)系列表（ GB135787）取 m=1，取 o20?? )(20xx mmmzd ?? )(7022 mmmzd ?? )(1 mmmhh aa ?? ? )()( ?????? ?? mchh af 齒輪寬度計算： 按《機械設計》表 107 圓柱齒輪的齒寬度系數(shù) d? 兩支承相對小齒輪作對稱布置取 — ,此處取 1 則 mmddb 20xx0xx ????? 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導致嚙合齒寬減少，要適當加寬，所以取 24mm。 軸的設計計 算 軸的直徑取 20mm，材料為 45 號鋼。 步進電機的選擇：步距角要小，要滿足最大靜轉矩，因為轉速低不考慮矩頻特性，按《機電綜合設計指導》表 211 BF 反應式步進電動機技術參數(shù)表查取， 選 45BF005 步矩角 度，電壓 27 伏，最大靜轉矩 ，質量 ,外徑 45mm,長度 58mm,軸徑 4mm。選 10 號工字鋼。 汽缸內型選擇，由于行程短，選單作用活塞汽缸，借彈簧復位 。手部抓持工件的迅速、準確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機械手的工作性能，它是工業(yè)機械手的關鍵部件之一 設計時要注意的問題： (1) 手指應有足夠的夾緊力，為使手指牢靠的夾緊工件，除考慮夾持工件的重力外，還應考慮工件在傳送過程中的動載荷。 機械手整機可分為機身、大臂、小臂 (含手腕 ) 、手部 4 個部分 (見圖 1) 。 7 (3)、研制能自動編程和自動改變程序的機械手。 (3)、零件部件系列化、通用化、標準化：為了加速擴大機械手的 應用領域，應盡量縮短其設計和制造的周期。由于通用機械手的應用和發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制。機械手在熱加 工其他方面的應用有： 上海躍進電 機廠電機軸中頻熱套機械手，上海汽車配件廠散熱器浸錫機械手，長春第一汽車廠 噸垂直分模平鍛機上下料機械手，大連工礦車輛廠鑄件清砂噴丸機械手 尚在調試中 等等。為了使機械手能夠正確地工作，手臂的三個自由度都需要確地定位 。手臂的內孔裝有傳動軸，可把動作傳給手腕， 以傳動、伸屈手腕、開閉手指。 平面關節(jié)型機器人又稱 SCARA 型裝配機器人，是 Selective Compliance Assembly Robot Arm 的縮寫，意思是具有選擇柔順性的裝配機器人手臂。實踐證明它可以代替人手的繁重勞動，減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率。 （ 1） 執(zhí)行機構（手部） 手部安裝在手臂的前端。手臂的作用是引導手指準確地抓住工件，并運送到所需要的位置上。 第三、 鑄 、鍛 、焊、熱處理等熱加工方面。 專用機械手經過幾十年的發(fā) 展，如今己進入以通用機械手為標志的時代。 (2)、品種多樣化：為了適應不同工作需要，應使機械手的品種多樣化，用機械手代替更多的人的手工勞動，進而實現(xiàn)生產過程的自動化，特別是那此工作比較單一、重復性很大而工作條件又較差和勞動量較大的 1_種 (如熱加工 )，更應該注意設計和使用各種類型的機械手。這種機械手可以從一個工作地點移動到另 一個工作地點。 二、 機械手的總體設計 本機械手共有 6 個關節(jié)動作和 1 個抓手動作 (見圖 1) ,使用 6 臺步進電機分別控制 6 個關 節(jié)的動作。 見表 11 8 表 11 機械手結構設計 機械手類型 平面關節(jié)型 抓取重量 自由度 3 個（ 2 個回轉， 1 個移動） 大臂 長 700mm，回轉運動，回轉角 240，步進電機驅動 單片機控制 小臂 長 600mm，回轉運動，回轉角 240，步進電機驅動 單片機控制 移動關節(jié) 氣缸驅動 行程開關控制 手指 氣缸驅動 行程開關控制 結構特點如下圖所示： 9 10 三、手指設計 工業(yè)機械手的手部是用來抓持工件或工具的部件。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動。 小臂結構的設計 把小臂的截面設計成工 字鋼形式，這樣抗彎系數(shù)大，使截面面積小，從而減輕小臂重量，使其經濟、輕巧。 查表《機械設計手冊》第二版 表 得 ? =， ???PC ，所以也可用此公式估算， 所以， 0 1 0 1 8 2 60 0 1 ?????? FdT ? （ ） 查表《機械設計手冊》第二版 表 得 ? =， 1015018027000 ???PC ,所以也可用此公式估算， 所以， ).(0 0 2 3 8 00 0 1 MNFdT ?????? ? 所以， T 總 =T1+T2=+? () 取 驅動的選擇 16 因為所需驅動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，輸出轉角無長期積累誤差的步進電機。 所以， ? ? M P aM P ahbQ 4 0 3 2 0 33 ??????? ?? ?? ? 所以選 10 號工字鋼合適。 為了提高精度，采用以 及齒輪傳動 i=12zz = Z1 的齒數(shù)為 20， z2 的齒數(shù)為 70。 19 設計的效果說明 由于此設計要求為三個自由度，所以此處無運動要求，只用來支承。然而機遇也意味著挑戰(zhàn)，目前全球各大工業(yè)機器人供應商都已大力開拓中國市場，依靠自身優(yōu)勢，提高自主創(chuàng)新，尋求發(fā)展道路，是中國工業(yè)機器人生產企業(yè)在激烈市場競爭中需面對的問題。本次畢業(yè)設計只對平面關節(jié)型機械手的結構和