【正文】 勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 機械傳動機械手 即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機械手。 速度調(diào)節(jié)裝置、配流元件、制動裝置的結(jié)構(gòu)簡單，能將速度位置控制到精確值。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 課題的主要任務(wù) 設(shè)計通用 圓柱坐標系 機械手及控制系統(tǒng)。為了考慮工件在傳送過程中產(chǎn)生的慣性力、振動以及傳力機構(gòu)效率的影響，其實際的驅(qū)動力 P 實際應(yīng)按以下公式計算，即： P 實際 =PK1K2/η 式中 η—— 手部的機械效率，一般取 ~； K1—— 安全系數(shù)，一般取 ~2 K2—— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， K2可近似按下式估計， K2=1+a/g，其中 a 為被抓取工件運動時 的最大加速度， g 為重力加速度。m） ⑶ 腕部啟動時的慣性阻力矩 M 慣 ① 當知道手腕回轉(zhuǎn)角速度 ? 時，可用下式計算 M 慣 M 慣 =（ J+J 工件 ）t? （ N （ 2） 減少臂部運動件的輪廓尺寸。因此設(shè)計臂部時一般要注意下述要求： ① 剛度要大 為防止臂部在運動過程中產(chǎn)生過大的變形，手臂的截面形狀的選 擇要合理。 驅(qū)動力與液壓缸工作壓力關(guān)系表 21 （ 1）液壓缸內(nèi)徑 D 計算 ： 當油從無桿腔進入： 2F F 1 πD4P1????驅(qū) 當油從有桿腔進入： ? ?22F? F 2 P d42 π D? ??? ?驅(qū) 液壓缸的有效面積： F PS? 華南 理工大學廣州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 所以 4FπP1ηD? （ 油從無桿腔進入） 24F dπP2ηD ?? （ 油 從有桿腔進入） 式中 F 驅(qū) — 手臂升降液壓缸驅(qū)動力（ N） D— 液壓缸內(nèi)徑（ mm） d— 活塞桿直徑（ mm） η — 液壓缸機械效率，在工程機械中可用耐油橡膠 查表得 η = P— 液壓缸的工作壓力（ MPa） 帶入數(shù)據(jù)得 ：64? F 4 6 0 5 3 . 6π P1 η 3 1 4 0 . 8 1 0 0 . 9 0 077mD ??? ? ? ? ?驅(qū) ﹒﹒ 根據(jù)標準液壓缸內(nèi)徑系列（ JB826— 66），為了更好的滿足要求，選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=75mm 標準液壓缸內(nèi)徑系列表 22（ JB826— 66） 單位 mm （ 2）活塞桿直 徑 d 計算 活塞桿直徑 d 根據(jù)工作壓力選取，當液壓缸的往復速度比 λv 有要求時，則： λv1λvdD ?? 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑表 23 液壓缸工作壓力 P/MPa ≤5 5～ 7 ＞ 7 推薦活塞桿直 d （ ～ .55） D （ ～ ） D 液壓缸往復速度比推薦值表 24 工作壓力 p/MPa ≤10 10～ 20 ＞ 20 往復速度比 λv ～ 2 2 由液壓缸往復比推薦值表可知λ v=,帶入公式則有： 第四章 臂部的結(jié)構(gòu) 23 λv1 75λvdD ??? 1 .3 3 13 7 .61 .3 3 mm? ? 活塞桿直徑系列表 25（ JB826— 66） 根據(jù)活塞桿直徑系列（ JB826— 66），選取活塞桿直徑為： d=40mm 標準液壓缸外徑系列表 26（ JB1068— 67） 根據(jù)標準液壓缸外徑系列表選擇，為了盡可能滿足要求，取液壓缸外徑 D′ =95mm 所以手臂升降液壓缸主要參數(shù)為： 液壓缸內(nèi)徑 D 液壓缸外徑 Dˊ 工作壓力 P 活塞桿直徑 d 驅(qū)動力 F 75mm*9 95 mm 40mm 小結(jié) 機械手臂部結(jié)構(gòu)，主要起到了升降作用。設(shè)計軸的合理結(jié)構(gòu)，要考慮的主要因素如下： 1. 受力合理，扭矩合理分流，彎矩合理分配 2. 盡量減輕質(zhì)量，節(jié)約材料，盡量使用等強度外形尺寸 3. 軸上零部件定位應(yīng)可靠 4. 盡量減少應(yīng)力集中，提高疲勞強度 5. 考慮加工工藝所必需的結(jié)構(gòu)要素 6. 便于裝拆和維修 7. 要求剛度大的軸，要考慮減少變形的措施 8. 在滿足使用要求的條件下，合理確定軸的加工精度和表面粗糙度，合理確定軸與軸上零件的配合性質(zhì) 9. 符合標準零部件及標準尺寸的規(guī)定 輸入軸的設(shè)計 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》第五版 ，可知軸的一般材料如表 521 正火 ≤100 ≤240 610 360 260 150＞100~300 170~271 600 300 240 140＞300~500 580 290 235 135＞500~750 560 280 225 130＞750~100 156~217 540 270 215 125調(diào)質(zhì) ＞100~300 217~255 650 360 270 155彎曲疲勞極限 扭轉(zhuǎn)疲勞極限45正火回火162~217材料牌號 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度/ h b 抗拉強度 屈服點表 55 軸的主要力學性能 底座上使用的是階梯軸，作用是傳動轉(zhuǎn)矩，把諧波減速器傳出的轉(zhuǎn)矩傳動到小齒輪上，軸的上端和諧波減速器的柔輪相連 ,下端由鍵和小齒輪聯(lián)結(jié)。 第五章 底座部分 29 圖 57 諧波 減速器結(jié)構(gòu)示意圖 圖 58 諧波齒輪嚙合過程示意圖 諧波齒輪傳動的工作原理如圖 32 所示，若剛輪 G 為固定件，波發(fā)生器 H 為主動件，柔輪 R 為從動件。 因此機座與手臂的聯(lián)接要有可靠的定位基準面，要有調(diào)整軸承間隙和傳動間隙的調(diào)整機構(gòu)。 由力平衡條件得： FR h=G總 所謂不自鎖的條件為： G 總 ＞ F1 + F2= 2F2 =2FR? 查表得 ?= 即 G 總 =Gˊ 總 + G 回轉(zhuǎn)缸 + G 活塞桿 取 G 回轉(zhuǎn)缸 =200N G 活塞桿 = 500N 因此 G 總 =Gˊ 總 + G 回轉(zhuǎn)缸 + G 活塞桿 =1900N 立柱導套長度大于 330mm 式中 ?— 摩擦系數(shù) h— 立柱導套的長 華南 理工大學廣州學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 手臂升降液壓缸驅(qū)動力的計算 由 手臂升降驅(qū)動力的公式得： F 驅(qū) =F摩 +F慣 +F 回 +F 密177。 手臂運動機構(gòu)的選擇 臂部是機械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支承手部和腕部，并將被抓取的工件傳送到給定位置和方位上，因而一般機械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運動。 （ 4） 注意簡化結(jié)構(gòu)。115176。 α角小時可獲得較大的握力， α=0 的時候使手指閉合到最小位置即為自鎖位置 ， 這時去掉驅(qū)動力，工件也不會自行脫落。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可靠性低于 國外產(chǎn)品 :機器人應(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)與國外比有差距 。 要求水平較高的人員定期的檢查維護。 連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復雜。其主要 特點是 :抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機械傳動。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中一個重要組成部分。.This robot is electrical, hydraulic driven, four degrees of freedom. By Mechanical Design Handbook and related design data, putational design robot shape and some standard parts selection. Drawing using software such as Solidworks and Autocad. Keywords: manipulator the electric type articular Design III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 目 錄 .............................................................................................................................................. III 第一章 緒論 .................................................................................................................................... 1 工業(yè)機械手 ........................................................................................................................ 1 工業(yè)機械手概述 ..................................................................................................... 1 選題背景 ................................................................................................................. 1 設(shè)計目的 ................................................................................................................. 2 機械手的組成與分類 ........................................................................................................ 2 機械手的組成 ......................................................................................................... 2 機械手的分類 ......................................................................................................... 4 工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)特性比較 ............................................................................. 6 國內(nèi)外發(fā)展情況 ................................................................................................................ 6 課題的主要任務(wù) ...............................................................................................................