【正文】 零件的速度、加速度和受力等情況。與設(shè)計(jì)一開始所提出的1kg的物體來說，足夠滿足要求。為了使機(jī)械手能夠平穩(wěn)的搬動工件，選擇了ZYE1P20/15的吸盤式電磁鐵，吸盤內(nèi)的磁力由電磁鐵提供。 伸縮液壓缸所需驅(qū)動的力包括夾持器及工件的移動慣性力和系統(tǒng)自身阻力，總的作用力較小，所以選擇系統(tǒng)壓力 P==8bar，則系統(tǒng)最大壓力Pmax==8=12bar，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選擇 CD 型單桿液壓缸，選擇 MS2 型底座安裝形式，如圖 241：圖 241 液壓缸結(jié)構(gòu)以下是選擇液壓缸活塞和活塞桿直徑所需要的一些數(shù)據(jù)，推力：F=R W+RM+RF≈10N,其中 RW為軸向外作用力；R M為慣性力； R F為系統(tǒng)阻力。m所以運(yùn)用這個(gè)旋轉(zhuǎn)氣壓缸是合理的。M 偏=G*e（Nm）式中，M摩——手腕支撐處的摩擦阻力矩(N 一般而言，手臂的回轉(zhuǎn)與升降通常是通過立柱的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，在本次的設(shè)計(jì)中，我們把機(jī)械手的回轉(zhuǎn)和上升都集中在立柱上，由于這次設(shè)計(jì)所采用的材料為鋁合金，而且所要抓取的工件為1kg，所以提升的重量不是太大，于是我們把立柱設(shè)計(jì)為能夠使得大臂進(jìn)行回轉(zhuǎn)和提升整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中，我們把立柱的回轉(zhuǎn)與提升分開，分別由一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣壓缸和一個(gè)伸縮的液壓缸來實(shí)現(xiàn)。而在眾多的結(jié)構(gòu)之中，圓柱坐標(biāo)型成為了比較不錯(cuò)的選擇，即如圖122中b所示。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。（2）模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。目前比較常見的是通過可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC [13]）來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動化控制。如圖 123 為吸附式電磁鐵機(jī)械手在工業(yè)中工作的情況。(4)關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)。圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動，是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動及兩個(gè)直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖l22b。目前國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門， 已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。熱加工是高溫、危險(xiǎn)、笨重的體力勞動，在很早之前，就要求實(shí)現(xiàn)自動化。此次設(shè)計(jì)中機(jī)械手動作固定，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較高，易于拆裝，可用于機(jī)械設(shè)計(jì)和液壓相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的演示和拆裝練習(xí)。本次所設(shè)計(jì)的機(jī)械手，為單臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，對機(jī)械手的要求是搬運(yùn)一個(gè)一千克的鐵塊，從一個(gè)平臺到另一個(gè)平臺，旋轉(zhuǎn)過的角度為 90 度。在工業(yè)生產(chǎn)中間，機(jī)械手可以代替人的繁重勞動，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作，這樣子能夠保護(hù)人身安全，很大程度提高勞動效率和改善工人工作環(huán)境，在很多方面都體現(xiàn)出其不可替代的優(yōu)勢，因而在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,如圖 11 所示，為一般的工業(yè)機(jī)械手在工作時(shí)候的情況。冷加工方面機(jī)械手主要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機(jī)加工時(shí)的上下料和刀具安裝等。工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式，主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)共4種 【4】 。(3)球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)。相對機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮和旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度 [7]。 機(jī)械手的發(fā)展（1）重復(fù)高精度精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度它與驅(qū)動結(jié)構(gòu)的分辨率以及反饋信息息系統(tǒng)準(zhǔn)確度有關(guān)。模塊化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。5 / 31第二章 回轉(zhuǎn)式機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2．1回轉(zhuǎn)式機(jī)械手總結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì) 本次所設(shè)計(jì)的機(jī)械手，為單臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，對機(jī)械手的要求是搬運(yùn)一個(gè)一千克的鐵塊，從一個(gè)平臺到另一個(gè)平臺，旋轉(zhuǎn)過的角度為90度。機(jī)械手的運(yùn)動是以一個(gè)回轉(zhuǎn)和兩個(gè)直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。底座放在地面上，通過螺栓與豎直液壓缸連接，再通過鍵連接把水平的大臂與豎直的液壓缸伸出的活塞桿垂直連接，然后通過支架與大臂的另一端鏈接，小臂上的豎直液壓缸與支架鏈接，最后整個(gè)電磁鐵吸附機(jī)構(gòu)用螺栓連接在小臂上的液壓缸的活塞桿頂端。9 / 31（1） 摩擦阻力矩的計(jì)算。M 慣=*（J 腕+J 手+J 工）*w/t(N而且大臂連接著液壓缸與氣壓缸，在這里，則選取用了鋁合金的作為材料，在尺寸方面，于整體做配合，大臂與小臂和立柱之間，都采用了鍵連接，所以大臂的尺寸如圖231所示：圖 231 大臂尺寸圖（1）關(guān)于大臂與立柱連接的鍵的計(jì)算校核：由于是平鍵連接，且軸的直徑為 15mm，所以我們選擇為鍵寬 b 為 5，鍵高 h 為 5 的鍵，鍵長 L 為 16。圖 242 安全系數(shù)用 proe 軟件建模畫出伸縮液壓缸三維圖，如圖 243：243 伸縮缸結(jié)構(gòu)在液壓伸縮缸選好型后，則要設(shè)計(jì)出連接的支架部分。所以在本次設(shè)計(jì)中，選用了這一型號的電磁鐵。（1）最大系統(tǒng)壓力升降液壓缸所需驅(qū)動的力包括夾持器、工件、伸縮液壓缸的重力以及系統(tǒng)阻力，總作用力較小，所以選擇系統(tǒng)壓力 P==8bar，則系統(tǒng)最大壓 Pmax==8=12bar,（2）結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選擇 CD 型單桿液壓缸，選擇 ME6 型缸底矩形法蘭（3）參數(shù)計(jì)算行程：按系統(tǒng)要求，行程 S=100mm；15 / 31安裝角度：該液壓缸豎直安裝，所以： ；??90?從而確定 D=25mm，d=18mm。運(yùn)動仿真最顯而易見的優(yōu)點(diǎn)是能夠把運(yùn)動情況最直觀和形象地展現(xiàn)出來，能夠讓大家對運(yùn)動機(jī)構(gòu)有一個(gè)具體的認(rèn)識；同時(shí)它給設(shè)計(jì)人員帶來了極大的方便，它可以大大提高設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本。本設(shè)計(jì)中只是單純對機(jī)械手的外形建模和運(yùn)動情況做一個(gè)簡單的模擬，并不涉及到力的作用，所以只需要用到“機(jī)械設(shè)計(jì)”分析功能，機(jī)械手的三維建模如圖 31，其運(yùn)動模擬動畫將在附件中給出。參考文獻(xiàn)[1] [J].機(jī)械工程師,1990,(02):43~44,14.[2]李忠晚 淺析機(jī)械手的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[3]穆亞飛 淺談機(jī)械手在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用 1673—0992(2022)0612801[4]李明 單臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手設(shè)計(jì)[5] [N].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) ,.[6] 司震鵬,曹西京,[J].包裝與食品械,2022,(06):26~30.[7]管永忠 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)探析[8] N. F. Wang,K. to Form GripandMove Manipulators for 2D Workspace[J].ASME, .[9] Micha235。此外，我還要感謝跟我一起奮斗了四年的室友和同學(xué)們，在學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)過程中，正是你們對我的鼓勵(lì)和支持給了我前進(jìn)的力量，感謝你們四年來對我的照顧，感謝我們一起走過的日子！再次感謝所有關(guān)心和幫助過我的人，謝謝你