【正文】 機(jī)械設(shè)計(jì)第八版(2) 摩擦小。其寬選擇20，計(jì)算如下：d=mz=317=51da=d+2ha=51+213=57df=d2hf=5123=齒輪選用45號(hào)鋼或41Cr4制造并經(jīng)調(diào)質(zhì)，表面硬度均應(yīng)在56HRC以上。通常從帶輪端面向兩端展開來確定這些尺寸。帶的圖形如圖53。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過程中齒的干涉。允許線速度可達(dá)50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩M偏 + ()式中: 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量(N)。(三)具有足夠的強(qiáng)度和剛度吸盤除受到被吸附工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。由于玻璃表面較光滑，板厚較薄，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃的抓取、放置、重復(fù)定位精度、提高搬運(yùn)玻璃工件的安全性和可靠性， 我們?cè)O(shè)計(jì)一種新型真空吸附式機(jī)械手，來實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃的精確搬運(yùn)和定位。這種機(jī)器人手臂可以達(dá)到球形體積內(nèi)絕大部分位置，所能達(dá)到區(qū)域的形狀取決于兩個(gè)臂的長(zhǎng)度比例。這種形式的主要特點(diǎn)是：(1)容易想象和計(jì)算。為此，我課題的提出們把上下料機(jī)械手作為我們研究的課題。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器:介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題.（2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。手臂的作用是帶動(dòng)吸盤去吸附物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置。控制系統(tǒng)（PLC）位置檢測(cè)裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（液壓傳動(dòng)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)手部手腕手臂立柱 圖11系統(tǒng)工作原理圖機(jī)械手的工作原理：機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手腕旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，計(jì)算出了手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩。目前，在國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。吸盤是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的吸盤運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成?，F(xiàn)在的機(jī)械手大多采用液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):(1)液壓傳動(dòng)在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等):液壓傳動(dòng)易泄漏，不僅污染工作場(chǎng)地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及正確性。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。這種形式的主要特點(diǎn)是： (1)在三個(gè)直線方向上移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)容易想象。 (2)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封。其中手腕部分2個(gè)自由度，手臂部分1個(gè)自由度，主導(dǎo)軌1個(gè)自由度，橫導(dǎo)軌1個(gè)自由度。吸著響應(yīng)時(shí)間T1和T2可由下式計(jì)算求得。 參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩(). 手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩()。同步帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介同步帶傳動(dòng)（見圖51）時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度20℃―80℃，v50m/s，P300kw,i10,對(duì)于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。同步帶分類同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱為STPD帶)和凹頂拋物線齒（R系列)。則計(jì)算功率為:表52 工作情況系數(shù)表 小帶輪轉(zhuǎn)速初步估計(jì) 選定同步帶帶型和節(jié)距由同步帶選型圖52可以看出，由于在這次設(shè)計(jì)中功率轉(zhuǎn)速都比較小，所以帶的型號(hào)可以任意選取，現(xiàn)在選取H型帶，節(jié)距圖5 2 同步帶選型圖選取主動(dòng)輪齒數(shù)查表52知道小帶輪最小齒數(shù)為14，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為18。帶輪與軸段3：軸段3上安裝帶輪，為便于帶輪的安裝，軸段3的直徑應(yīng)略大于軸段2的直徑，可取軸段3的直徑d=48mm。這也是齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用的 原因之一；與帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)相比，齒輪的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。常用的導(dǎo)軌副種類很多，按其接觸面的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等。同時(shí), 請(qǐng)注意直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)也需要更改為耐高溫的產(chǎn)品。2. 對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可以在多粉塵、易燃、易爆、放射性強(qiáng)等惡劣環(huán)境中工作。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。滿足這些條件的潤(rùn)滑劑如下。系數(shù)(fH)。這樣的部件通常被被稱為導(dǎo)軌副，簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌。齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高　可達(dá)99％。現(xiàn)取軸承軸承型號(hào)為7209C,查軸承手冊(cè)，內(nèi)徑d=45mm，外徑D=85mm，寬度B=19mm，故軸段2的直徑d=45mm。具有合理的齒形角齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。 因此，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強(qiáng)度，保證承線繩不被拉斷。手臂升降運(yùn)動(dòng)是通過齒輪齒條傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，伸縮是通過手臂內(nèi)部的同步帶傳輸實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。 圖41手碗回轉(zhuǎn)時(shí)受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算: 式中: 驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩()。圖33真空發(fā)生器工作原理1—拉瓦爾噴管 2—負(fù)壓腔 3—接收管 4—真空腔吸著相應(yīng)時(shí)間T 是指從供給閥動(dòng)作后到吸盤內(nèi)的真空度達(dá)到吸著所必須的真空度的時(shí)間稱為吸著相應(yīng)時(shí)間。 圖21 工業(yè)機(jī)械手基本結(jié)構(gòu)形式由于本機(jī)械手在上下料時(shí)手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用直角座標(biāo)型式。這種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所形成的軌跡表面是半球面。按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，其座標(biāo)型式可分為直角座標(biāo)式、圓柱座標(biāo)式、球座標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有氣壓傳動(dòng)、 液壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。在本課題中我們采用吸附式手部結(jié)構(gòu)。當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對(duì)路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。 pneumatic。本課題通過應(yīng)用AutoCAD 技術(shù)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣壓傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)，它能實(shí)行自動(dòng)上料運(yùn)動(dòng)。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。(3)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。手部設(shè)計(jì)成吸附式吸盤來吸附工件第二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地搬運(yùn)工件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性。(3)空間定位比較直觀。(2關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)處容易密封防塵。所示圖33為采用這個(gè)發(fā)生器組件的回路，當(dāng)電磁閥2 通電后， 壓縮空氣通過真空發(fā)生器1， 由于氣流的高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生真空， 吸盤7 將工件吸起， 真空開關(guān)5 檢測(cè)真空度發(fā)出信號(hào)， 當(dāng)電磁閥2 斷電， 電磁閥3 通電時(shí)， 真空發(fā)生器1停止工作， 真空消失， 壓縮空氣進(jìn)入真空吸盤7， 將工件與吸盤吹開。第四章 手腕旋轉(zhuǎn)1800結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手腕的自由度手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨(dú)立的自由度，以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)作要求。 摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承，對(duì)于滑動(dòng)軸承。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機(jī)床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)各種類型的機(jī)械傳動(dòng)中。已在食品、汽車、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。圖53同步帶（1）選擇軸材料因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取軸段1的長(zhǎng)度為41mm，軸段2的長(zhǎng)度為56mm，軸段5的長(zhǎng)度為10mm。由于齒輪轉(zhuǎn)速低，是一般的機(jī)械，故選擇7級(jí)精度。在實(shí)際使用時(shí), 直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行中大多伴隨振動(dòng)和沖擊, 因此作用負(fù)荷不斷變化。(