【正文】 回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動力矩 回密慣驅(qū) MMMM ??? （ 1） 慣M 的計(jì)算 tJJM ???? ?? 00慣 gGJJ c 20 ?總?? 而 12 )3( 22 RlmJc ?? 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)高 mm1500 ， 半徑為 mm60 的圓柱體，圓柱體重量為NG 800?總 ， 設(shè)啟動角速度 srad /??? ， 啟動時(shí)間 st ?? 。 （ 4） 雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu) 活塞桿速度先慢后快，是用短液壓缸實(shí)現(xiàn)大行程的結(jié)構(gòu)。 11 （ 3） 工作條件 對于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對機(jī)械手的腕部沒有太多不利因素。下面對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析： 在杠桿 3 的作用下，銷軸 2 向上的拉力為 F ， 并通過銷軸中心 O 點(diǎn)，兩手指的滑槽對銷軸的反作用力為 1F 和 2F ， 其力的方向垂直于滑槽的中心線 1OO 和 2OO并指向 O 點(diǎn)， 交 1F 和 2F 的延長線于 A 和 B 。 (2)單步工作方式：從原點(diǎn)開始，按照自動工作循環(huán)的步序，每按一次啟動按鈕，機(jī)械手完成一步動作后自動停止。設(shè) 計(jì)中的機(jī)械手各動作由液壓缸驅(qū)動，并有電磁閥控制，技術(shù)指標(biāo)如下： 表 機(jī)械手的技術(shù)指標(biāo) 1 動作 符號 行程范圍 速度 伸縮 X 400mm 小于 250mm∕ s 升降 Z 400mm 小于 70 mm∕ s 回轉(zhuǎn) Φ 0210176。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它具有積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其一，它能部分地代替人工操 作；其二，它能 照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。 圖 機(jī)構(gòu)簡圖 ① 手部：是機(jī)械手與工件接觸的部件。6 機(jī)械手 手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 本文介紹的是機(jī)械手的工作過程，機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及由 PLC 輸出三路脈 沖，分別驅(qū)動橫軸、豎軸變頻器，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位， 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動的功能。 22 第三 章． 小結(jié) 與展望 在我國，近 幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 ⑤ 機(jī)座：是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分。 （ 3） 能自動避開障礙物。機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動作轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而加緊、放松動作的轉(zhuǎn)換是有時(shí)間來控制的。 （ 2） 有足夠的開閉范圍 本機(jī)械手手部的 手指有張開和閉合裝置。 所以機(jī)械手的夾持半徑為 mm60~40 。 圓柱體重力 NkgNmkgG 90/?????? ? 因?yàn)槭肿A持在工件中間位置，所以工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離為 0，即 e 等于 0， 所以 01 ?? eGM偏 。 所以手臂伸縮液壓 缸主要參數(shù)為： 表 手臂伸縮液壓缸主要參數(shù) 液壓缸內(nèi)徑 D 活塞桿直徑 d 工作壓力 p 驅(qū)動力 F 80mm 8mm 1MPa 4720N 機(jī)械手手臂 升降機(jī)構(gòu)計(jì)算 手臂偏重力矩的計(jì)算 圖 手臂各部件重心位置圖 根據(jù)實(shí)際情況 設(shè) ： NG 300?工件 NG 90?手抓 NG 110?手腕 NG 300?手臂 所以 NG 80030011090300 ?????總 設(shè) mm1500?工件? mm1400?手抓? mm1200?手腕? mm900?手臂? mmGGGG GGGG 9 7 8 0 0 0 ???????? ????手臂手腕手抓工件手臂手臂手腕手腕手抓手抓工件工件 ????? 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 20 所以偏轉(zhuǎn)力矩 mNGM ????? 97 2280 0?總偏 式中 ? — 重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離 (mm) 升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件 ［ 7］ 手臂在 總G 的作用下有向下的趨勢，而立柱導(dǎo)套則防止這種趨勢 。 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了機(jī)械手的很多相關(guān)知識，使我也了解了當(dāng)前國內(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，通過對機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的分析，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識，為以后的工作學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。然而利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)合理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價(jià)格方面存在的問題獲得解決，機(jī)械手的應(yīng)用必將飛躍發(fā)展。 式中 f — 摩擦系數(shù) ； h — 立柱導(dǎo)套的長度 ； 手臂升降 驅(qū)動力的計(jì)算 由手臂升降驅(qū)動力的公式得： 總密回慣摩驅(qū) GFFFFF ????? （ 1） 摩F 的計(jì)算 fFF R22?摩 取 ?f 又因?yàn)?NFR ? 所以 NfFF R 5 0 122 2 ?????摩 （ 2） 慣F 的計(jì)算 經(jīng)計(jì)算 tg vGF ??? 總慣 式中 v? — 由靜止加速到常速的變化量 )/( smm 。 表 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸 外徑系列（ JB106867） ［ 1］ 液壓缸外 徑 mm 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20 鋼 P≤ 160MPa 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45 鋼 P≤ 200MPa 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 由于實(shí)際回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力矩 總力矩M ， 即： 總力矩MrRpbM ??? 2 )(22 式中 總力矩M — 手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的總的阻力矩 （ mN? ） ； P— 回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力 （ MPa ） ； R— 缸體內(nèi)孔半徑 （ mm） ； r— 輸出軸半徑 （ mm） ； b — 動片寬度 （ mm） ； 所以 M parRb MP )022 ( )(2 2222 ??? ???? 總力矩 ， 取 MpaP 1? 所以腕部回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為： 表 腕部回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù) 工作壓力 p 缸體內(nèi)徑 R 輸出軸半徑 r 回轉(zhuǎn)力矩 M 動片寬度 B 1MPa 110mm ?m 66mm 液壓缸蓋螺釘計(jì)算 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 14 表 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系 ［ 1］ t 為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓力有關(guān)，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力為： ??? Qss FFF QF 為工作載荷 ， ?QsF 為預(yù)緊力 液壓缸工作壓力為 MPaP 1? ,所以螺釘間距 t 小于 mm150 ,試選擇 8 個(gè)螺釘 mmR 3 ??????? ，所以選擇螺釘數(shù)目合適 8?Z 個(gè) ,危險(xiǎn)截面面積 22222 0 0 7 9 0 8 8 7 mrRS ?????? ?? NZSPF Q 6 ????? ）（ ~??? KKFF s 取 ?K 則 NKFF s 4 8 8 ????? 所以 NFFF Qss ?????? 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ][421??? ??? d FQs合 式中 R — 缸體內(nèi)孔半徑 )(mm ； ][? — 螺釘材料的許用拉應(yīng)力 )(MPa ； 1d — 螺釘螺紋內(nèi)徑 )(mm ； 螺釘材料選擇 235Q ， 取 MPas 240?? ， 則 )~(][ ???? nM P an s??即 mFd Qs 0 0 5 1 4 7 ][ 61 ??? ????? ?? 回轉(zhuǎn)液壓缸蓋螺釘?shù)闹睆竭x擇 mmd 61? 工作壓力 P(MPa) 螺釘?shù)拈g距 t(mm) ～ 150 ～ 120 ～ 100 ～ 80 15 動片和輸出軸間聯(lián)接螺釘計(jì)算 動片和輸出軸間聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位，聯(lián)接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密，當(dāng)油腔通高壓油時(shí)，動片受油壓作用產(chǎn)生一個(gè)合成液壓力矩，克服輸出軸上所受的外載荷力 矩。機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動部件來決定），而且也與機(jī)械手夾持誤差大小有關(guān)，特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)的變化，一定要進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差分析。手指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來說，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好，如 圖 所示： 圖 機(jī)械手手部圖 1銷 2連接桿 3夾持板 （ 3）力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小 手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動速度等性能。為此設(shè)置了一個(gè)光電開關(guān)，以檢測“無工件”信號。 目前，工業(yè)機(jī)械手廣泛應(yīng)用于各種制造行業(yè)中，如電器制造行業(yè)、汽車制造行業(yè)、塑料加工行業(yè)、通用機(jī)械制造行業(yè)以及金屬加工行業(yè)等，都使用了工業(yè)機(jī) 械手。 （ 2）驅(qū)動系統(tǒng)：機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行運(yùn)動的傳動裝置。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺等部件組成。 15 機(jī)械手 手臂升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿 、滑桿 、等機(jī)械器件組成；電氣方面有交流電機(jī)、變頻器、傳感器、等電子器件組成。3 第二章． 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)械手的概述 2 第一章 工業(yè) 機(jī)械手的概述 機(jī)械手的發(fā)展及現(xiàn)狀 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。一般常見的為電器與電子回路控 制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多