【正文】 31 32 32 結(jié)論和展望 參考文獻(xiàn) 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 6 1 緒言 在工業(yè)生產(chǎn)線中，機(jī)械手 具有很廣泛的用途。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。 (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。 2） .計(jì)算及校核方面的不合理，應(yīng)對(duì)的措施：計(jì)算要有相當(dāng)?shù)膰?yán)密性，并且要合理的應(yīng)用公式，不要亂用公式。 1)不論是夾持或是吸附，末端執(zhí) 行器需具有滿足作業(yè)要求的的足夠的夾持力和所需的夾持位置精度。 當(dāng)設(shè)計(jì)機(jī)械式夾持器式，在滿足工件定位精度要求的條件下，盡可能采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)型夾持器 。一般來說，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)。如圖 ，計(jì)算 過程 如下。 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。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點(diǎn)而被廣腕部回轉(zhuǎn)，總力矩 M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動(dòng)慣性所用。 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn) 115176。時(shí)，計(jì)算力矩： （ 1） 手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，高為 220mm，直 徑 120mm， 其重力估算 230 . 0 6 0 . 2 2 7 8 0 0 9 . 8 1 9 0G Kg m N Kg N?? ? ? ? ? ? （ 2） 擦力矩 ?摩。 ? ?2282Qb p dD d M F Z f? ? ?摩 于是得 ? ?224Q bpF D dZfd?? （ ） D—— 動(dòng)片的外徑； 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 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 20 ? ?214QFd??? ?合 （ ） 或 ? ?14 QFd ??? （ ） 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 22()2Q bp D dF Zfd??= 6 220. 06 6 10 ( 0. 11 0. 04 5 )4 4 0. 15 0. 04 5? ?? ? ? =6157N （ ） 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ?? 200MPa?（ ? ） （ ） 螺釘?shù)闹睆? 04 1 .3 0 .0 0 7 1 4QFdm????? （ ） 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M8的開槽盤頭螺釘。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)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，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較多。若 液壓 缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 22 高；且工作頻率高，其載荷率一般取 ~?? ，速度高時(shí)取小值，速度低時(shí)取大值。 4． 活塞桿穩(wěn)定性的計(jì)算： 當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度 dL10? 時(shí)，一般按壓桿穩(wěn)定性來計(jì)算活塞桿直徑。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 26 5 機(jī)械手腰部和基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過安裝在 機(jī) 座上的 旋轉(zhuǎn)液壓缸 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過安裝在轉(zhuǎn)動(dòng) 殼體 上的 液壓 缸實(shí)現(xiàn)手臂的上下移動(dòng)。為防止活塞與缸壁碰撞，活塞行程留有一定的余量。 該 液壓 缸選擇螺紋連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，應(yīng)用較多。 在本設(shè)計(jì)中才用雙導(dǎo)向桿來增加腰部的剛性和導(dǎo)向性。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 33 7 機(jī)械手的 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制 .當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變 PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I/0狀態(tài)表 .該表是一個(gè)專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)區(qū)。 第三階段是程序處理階段。 （ 2） I/0分配 即確定哪些信號(hào)是送到可編程序控制器的，并分配給相應(yīng)的輸入端號(hào)；哪些信號(hào)是由可編程序控制器 送到被控對(duì)象的，并分配相應(yīng)的輸出端號(hào)。這項(xiàng)工作在編程器上進(jìn)行。另外，除抓放外，其余八個(gè)動(dòng)作末端均放置一限位開關(guān)，以檢測(cè)動(dòng)作是否到位，如果某動(dòng)作沒有到位，則出錯(cuò)指示燈亮。使我也了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過程，通過對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的 基礎(chǔ)，也學(xué)會(huì)了使用 ADAMS軟件創(chuàng)建模型，并使用 PLC軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制 。這些問題有時(shí)使得我束手無(wú)措，不過在指導(dǎo)老師幫助和自己的努力下，終于使得我順利完成了設(shè)計(jì)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我有很多收獲，首先把我?guī)啄陙硭鶎W(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，更深一步了解了所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知 識(shí)，獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問題。 （ 2）單動(dòng) 工作方式 從原點(diǎn)開始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按下一次起動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一 步的工作后，自動(dòng)停止。 （ 7）保存程序 調(diào)試通過的程序，可以固化在 EPROM中或保存在磁盤上備用。如果使用圖形編程器 (LCD或 CRT)，則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。 CPU對(duì)用戶程序已掃描處理完畢， 并將運(yùn)算結(jié)果寫入到 I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。為此采用了循環(huán) 掃描的工作方式。它 由液壓油 通過 過濾器，液壓泵，溢流閥，壓力繼電器 ，進(jìn)入各并聯(lián) 液 路上的電磁閥，以控制 液壓 缸和手部動(dòng)作。 4．液壓 缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有法蘭式、腳架式、支座式、鉸軸式。 液壓 缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 查閱機(jī)械手冊(cè)，選擇拉桿式螺栓連接。若 液壓 缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較高；且工作頻率高，其載荷率一般取 ~?? ，速度高時(shí)取小值，速度低時(shí)取大值。 5． 驅(qū)動(dòng)力校核 測(cè)定手爪與手爪 液壓 缸質(zhì)量為 ，估算為 8kg，設(shè)計(jì)加速度 a=1m/s，則慣性力： maF ?慣 （ ） =81=8N 考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) ?k , 慣FkFm .? （ ） = 8= 總受力 mFFF ?? 慣0 （ ） =+6= 10 FF? 所以該 液壓 缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求。一般 液壓 缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于 1/10，其壁厚按薄壁筒公式 （ 49） 計(jì)算 : ][2/ ?? pDP? （ ） 設(shè)計(jì)的伸縮 液壓 缸缸筒材料為 :鋁合金 ZL106, [? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? 568 0 1 .5 4 1 0 / ( 2 3 1 0 )7 ( )mm? ? ? ? ? ?? 取 mm7?? ，則缸筒外徑為 : )(6427501 mmD ???? 。 （ 3）手臂動(dòng)作靈活。本章敘述手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)設(shè)置在機(jī)身處，將在下一章敘述。sQ Q QF F F?? （ ） 工作壓力 P（ Mpa） 螺釘?shù)拈g距 t(mm) 小于 150 小于 120 小于 100 小 于 80 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 19 計(jì)算： 液壓缸工作壓強(qiáng)為 P=1Mpa,所以螺釘間距 t小于 150mm,試選擇 4個(gè)螺釘，4D? =3 .1 4 0 .1 1 / 4 8 6 .3 5??＜ 150, 所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=4個(gè) 危險(xiǎn)截面 222 2 1 45 07 90 88 754S R r m? ? ? ?? ? ? ? （ ） Q PSF Z?所 以 ， （ ） 610 08 20204Q PSFNZ ?? ? ? SF KF? ? （ ） 1 .5 2 0 0 0 3 0 0 0sF K F N? ? ? ? 所以 0 39。 115176。這種結(jié)構(gòu)外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。為了避免這種現(xiàn)象壓縮彈簧的長(zhǎng)細(xì)比 0 74 2 .4 730Hb D? ? ?，本設(shè)計(jì)彈簧是2端自由，根據(jù)下列選取： 當(dāng)兩端固定時(shí)， ? ,當(dāng)一端固定；一端自由時(shí)， ? ；當(dāng)兩端自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， ? 。一般 液壓 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(jì)算 : ][2/ ?? pDP? （ ） 式中 ， ? 缸筒壁厚， mm D 液壓 缸內(nèi)徑， mm pP 液壓 缸試驗(yàn)壓力，一般取 pPp ? （ Pa） p 液壓 缸工作壓力 （ Pa） ][? 缸筒材料許用應(yīng)力（ Pa） 本設(shè)計(jì) 手爪夾緊 液壓 缸缸筒材料采用為 :鋁合金 ZL1060,[? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? 3 6 64 0 1 0 1 . 5 0 . 4 1 0 / ( 2 3 1 0 )4 ( )mm?? ? ? ? ? ? ?? 取 4mm?? ，則缸筒外徑為 : 1 40 4 2 48 ( )D m m? ? ? ? L計(jì)算 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 13 活塞桿的位移量 1 0 tg3 5 1 0 tg 5 6 .1 2 7 mm??? ? ? （ ） 液壓 缸 的活塞 行程與其使用場(chǎng)合及工作機(jī)構(gòu)的行程比有關(guān)。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 10 αααα αα 圖 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析 1—— 手指 2—— 銷軸 3—— 杠桿 PF = 22 cos Nb Fa ? （ ） 式中 ： PF —— 驅(qū)動(dòng)力 NF —— 夾緊力 a—— 手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離 b—— 手指長(zhǎng)度 ? —— 工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角?；剞D(zhuǎn)型手爪又可分為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)和雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，按夾持方式可分為外夾式和內(nèi)撐式，按驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)、液壓和氣