【正文】 廠的 Y38 滾齒機(jī)械手，青海第二機(jī)床廠的滾銑花鍵機(jī)床機(jī)械手等。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 .我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“ 863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。（ 2） 腕部，采用一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)（ 3）臂部，采用直線缸來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂平動(dòng) 。吸附式常用于抓取 工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合用于本方案。 G――被抓取工件所受重力（ N）。 對(duì)于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)彈簧的疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算（如果變載荷的作用次數(shù)，或者載荷變化幅度不大時(shí)，可只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算）。 4 機(jī) 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。 得 得 式中 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（ N）； L――手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（ m） ,參考上一節(jié)的計(jì)算 。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。 于是得 式中――每個(gè)螺釘預(yù)緊力； 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 或 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 螺釘材料選擇 Q235，則（） 螺釘?shù)闹睆? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d M14 的開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的 12％左右?？紤]到本機(jī)械手動(dòng)作頻繁，回油流量大， 其中產(chǎn)生的熱量較多，故采用全部要通過(guò)冷卻器冷卻。100ms的有 T37~T63,T101~T255。另外導(dǎo)師們的課題組活躍的學(xué)術(shù)風(fēng)氣、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)與為人上的坦誠(chéng)也深深的感染了我，使我獲得了太多的啟發(fā)，在此特表深深謝意！ 在課題研究的整個(gè)過(guò)程中， xxx 老師一直給予了悉心的指導(dǎo)與幫助。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，把相關(guān)課程（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)，控制工程等）中所獲得的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工程設(shè)計(jì)中來(lái)，使得這些知識(shí)得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識(shí)和生產(chǎn)密切地結(jié)合起來(lái)。 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊，它與被控制對(duì)象的硬件連接方式簡(jiǎn)單、接線少，便于維護(hù)。通過(guò)手動(dòng)控制或壓力繼電器控制兩位兩通閥動(dòng)作使液壓泵卸荷。 本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)角接觸球軸承，面對(duì)面或者背對(duì)背的組合結(jié)構(gòu)。 危險(xiǎn)截面 所以， 所以 螺釘材料選擇 Q235，則（） 螺釘?shù)闹睆? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d M20 的開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘。活塞桿采用空心，內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導(dǎo)向。 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂 1800 的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂 的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的 辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。 5 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算 手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。在要求回轉(zhuǎn)角大于的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 圖 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) 1 .選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力 2 .選擇 旋繞比 C 8，則 （ ） 3 .根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D 42mm，估算彈簧絲直徑 4 .試算彈簧絲直徑 （ ） 5 . 根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： （ ） 選擇標(biāo)準(zhǔn)為，彈簧的總?cè)?shù)圈 6 .最后確定， 7 .對(duì)于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗(yàn)算 對(duì)于壓縮彈簧如果長(zhǎng)度較大時(shí)，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。 必須對(duì)大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。 （ 2） 移動(dòng)型 移動(dòng)型即兩手指相對(duì)支座作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖 是機(jī)械手搬運(yùn)物品示意圖。其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線 站 上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車(chē)制造廠的焊裝線上。 控制系統(tǒng)分類(lèi) 在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。手腕有獨(dú)立的自由度。 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤(pán)類(lèi)、環(huán)類(lèi)）自動(dòng)線 一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳遞零件。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能。 瑞士 RETAB 公司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)械手，采用示教方法編制程序。 工業(yè)機(jī)械手的簡(jiǎn)史 現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于 20世紀(jì) 50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類(lèi)變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化產(chǎn)品。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。文章主要敘述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程 。s hand. Keywords: manipulator。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專(zhuān)用性較強(qiáng)。 1 毫米。預(yù)計(jì)到 1990 年將有 55 萬(wàn)機(jī)器人在工作。目前在我國(guó)機(jī)械手常用于完 成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤(pán)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。 7 機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。 3 球坐標(biāo) 極坐標(biāo) 型機(jī)械手 。 （ 3） 要 求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 由 0 得 0 得 由 0 得 h F （ ） 式中 a――手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱(chēng)中心的距離（ mm） . ――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。 一般夾持誤差不超過(guò) 1mm,分析如下： 工件的平均半徑： 手指長(zhǎng) ,取 V 型夾角 偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 計(jì)算 當(dāng) S 時(shí)帶入有： 夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。 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。連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱(chēng)安裝，并用兩個(gè)定位銷(xiāo)定位。 提高配合精度。 手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 先進(jìn)行粗略的估算，或類(lèi)比 同類(lèi)結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。如上圖所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)。 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬 b 60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為 8Mpa。對(duì)于本設(shè)計(jì)，采用一支點(diǎn)，雙固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。液壓件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。在進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，一般不再需要用戶制作其它任何附加裝量，從而使設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)化。在本設(shè)計(jì)中，我完成了總體方案的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，并進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。也對(duì)這四年來(lái)給予了我各方面極大支持及鼓勵(lì)機(jī)械學(xué)院老師表示感謝。移位寄存器的特點(diǎn)如下： N 要小于 64，具體由程序指定當(dāng) N 0 時(shí)，為正向移位，即從最低位向最高位移位；當(dāng) N 0 時(shí)，為反向移位，即從最高位向最低位移位。 PLC 的向可靠性已受到用戶的普遍認(rèn)可。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)每分鐘 500 次，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)每分鐘 1000 次。 1920mm 所以，回轉(zhuǎn)半徑 3 計(jì)算偏重力矩 升降不自鎖條件分析計(jì)算 手臂在的作用下有向下的趨勢(shì)，而里柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)。 圖 回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。 對(duì)于圓柱面： ――摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)： 鋼對(duì)青銅：取 鋼對(duì)鑄鐵：取 計(jì)算： 導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 ， L ,導(dǎo)向支撐 a 設(shè)計(jì)為 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算 手臂慣性力的計(jì)算 本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)是 V ,在計(jì)算慣性力的時(shí)候 ,設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)速度 V V , 密封裝置的摩 擦阻力 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用 O 型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于 10Mpa。為此，必須計(jì)算使之滿足 不自鎖的條件。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(lái)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。 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩。 4 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。 設(shè) 根據(jù)公式，將已知條件帶入： （ 2）根 據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得： 1378N （ 3）取 （ 4）確定液壓缸的直徑 D 選取活塞桿直徑 d ,選擇液壓缸壓力油工作壓力 P , 根據(jù)表 （ JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為： D 63mm 則活塞桿內(nèi)徑為 : d ，選取 d 32mm 手抓夾持范圍計(jì)算 為了保證手抓張開(kāi)角為，活塞桿運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度為 34mm。若采用典型的平移型手指 , 驅(qū)動(dòng)力需加在手指移動(dòng)方向上 ,這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。根據(jù)動(dòng)力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類(lèi)。 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 本課題是輕型平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真。 3 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。目前機(jī)械手在沖床上應(yīng)用有兩個(gè)方面：一是 160t 以上的沖床用機(jī)械手的較多。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割 、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá) 222 億日元，是 1978 年的二倍。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 文章中介紹了搬 運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)理論與方法。機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)手臂的水平伸縮、垂直升降、旋轉(zhuǎn)和抓取等功能，這些動(dòng)作都是可編程控制器控制，用液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手來(lái)完成的。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲(chǔ)裝置。 1979 年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá) 443 億日元，產(chǎn)量為 14535 臺(tái)。 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 ? 機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。如 上海第二汽車(chē)配件廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機(jī)械手（生產(chǎn)線中有兩臺(tái)多工位機(jī)床）和天津二注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手的自動(dòng)裝卸工件，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。平移型手指的張開(kāi)閉合靠手指的平行移動(dòng) ,這種手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 適于夾持平板方料 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差零。機(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)