【正文】 1080 N? ?? 3， 設(shè)計(jì)加速度 )/(5 sma? ，則慣性力 maG?1 )(400580 N? ?? 4. 考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù) ?k ， 第四章 手臂伸縮、升降、橫移的尺寸設(shè)計(jì)與校核 32 ? )(40 N? ?? ? 總受力 mq GGGG ??? 1 )(1240 40400800 N? ??? 0GGq ? 所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求。 采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。作為通用軟件 ， AutoCAD未提供這些符號(hào)?；钊狡胶庑枰鋫溆袑ｉT(mén)的液壓或氣動(dòng)裝置，系統(tǒng)復(fù)雜，因此造價(jià)高，設(shè)計(jì)、安裝和調(diào) 試都增加了難度，但是平衡效果好。 (四 )具有足夠的強(qiáng)度和剛度 手指除受到 被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)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。 。 本設(shè)計(jì)機(jī)械手 設(shè)計(jì)中的緩沖均采用液壓緩沖器 進(jìn)行緩沖。除了直線氣缸外，機(jī)械手中用得比較多還有有限角擺動(dòng)氣缸，這種擺動(dòng)缸多用于手腕機(jī)構(gòu)上。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大體由以下幾部分組成。 利用空氣的壓縮性，可貯存能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣。 設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇，要根據(jù)機(jī)械手的用途、作業(yè)要求、機(jī)械手的性能規(guī)范、控制功能、維護(hù)的復(fù)雜程度、運(yùn)行的功耗、性價(jià)比以及現(xiàn)有的條件等綜合因素加以考慮。手臂的 橫移、升降 運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在設(shè)計(jì)機(jī)械手的手臂時(shí)，應(yīng)盡可能利用在四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 機(jī)械手上安裝的機(jī)電元器件與裝置的重量來(lái) 減小機(jī)械手手臂的不平衡重量，必要時(shí)還要設(shè)計(jì)平衡機(jī)構(gòu)來(lái)平衡手臂殘余的不平衡重量。 考慮到機(jī)械手的 優(yōu)化 ，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè) 有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) ，應(yīng)根據(jù)作業(yè)需要來(lái)設(shè)計(jì)。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn) 一步確定對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求 。 (4)能源可儲(chǔ)存。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。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) 。其主要特點(diǎn)是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 成本低。 (二 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都沒(méi)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。機(jī)械手越來(lái)越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更普遍。 利用繼電器程序控制器對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，選取了合適的電磁繼電器，根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了繼電器程序控制器的控制方案，畫(huà)出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖，并繪制了繼電器程序控制器的控制程序。同時(shí)，設(shè)計(jì)了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手腕結(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。 機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。 二、以改善勞動(dòng)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(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得 以改善。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。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。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品 :機(jī)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(guó)外比有差距 。 (3)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。 (6)機(jī)械手 的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本機(jī)械手?jǐn)M采用 繼電器 對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，本課題 將繪出繼電器控制電路圖 。 3. 球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu) 球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖 。通常與彈簧聯(lián)合使用。 第二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 14 ，并設(shè)置硬限位，以防止超限造成機(jī)械損壞。 ，以減小機(jī)械間隙所造成的運(yùn)動(dòng)誤差。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)另外增設(shè)了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，小臂增設(shè)了兩個(gè)導(dǎo)桿，與活塞桿一起構(gòu)成等邊三角形的截面形式，盡量增加其剛度；大臂增設(shè)了四個(gè)導(dǎo)桿，成正四邊形布置，為減小質(zhì)量，各個(gè)導(dǎo)桿均采用空心結(jié)構(gòu)。大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動(dòng)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 機(jī)構(gòu)。 氣缸 的動(dòng)作速度一般為 50~500mm/s，比液壓和電氣方式的動(dòng)作速度快。 5mm。氣缸的內(nèi)徑，行程大小可根據(jù)對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析進(jìn)行計(jì)算。凡是使某種事物的變化過(guò)程減慢或減弱進(jìn)行都可以叫緩沖。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī)械手手臂的 參數(shù)： 伸縮行程定為 100mm,橫移行程 為 150mm， 手臂升降行程定為 30mm。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開(kāi)閉幅度的要求。一般在機(jī)械手手臂的不平衡力矩比較小的情況下采用這種平衡機(jī)構(gòu)。 系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù) 化繪制 在使用 AutoCAD繪制氣動(dòng) 原理 圖的時(shí)候 .我們經(jīng)常 需要大量 使用泵、 閥等 符號(hào)。同時(shí)成本低廉。 圖 51機(jī)械手氣壓系統(tǒng)原理圖 序 號(hào) 型 號(hào) 規(guī) 格 名 稱 數(shù) 量 1 QF44 手動(dòng)截止閥 1 2 儲(chǔ)氣罐 2 3 QSL26S1 分水濾氣器 1 第五章 機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 4 QTY20S1 減壓閥 1 5 QTY20S1 油霧器 1 6 YJ1 壓力繼電器 1 7 Q24DH10S1 二位五通電磁滑閥 1 8 Q24D2H10S1 二位五通電磁滑閥 4 9 Q24D3H10S1 二位五通電磁滑閥 1 10 單向節(jié)流閥 2 11 LI25 單向節(jié)流閥 2 12 快速排氣閥 2 13 氣液轉(zhuǎn)換器 1 表 51 氣路元件表 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速 .凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排氣口安裝 節(jié)流阻尼螺釘 進(jìn)行調(diào)速 .這種方法的特點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，效果尚好。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算 : ][2/ ?? pDP? 式中 :6 缸筒壁厚， mm D 氣缸內(nèi)徑 ， mm pP 實(shí)驗(yàn)壓力 ， 取 PPp ? , Pa 材料為 :ZL3,[? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? )( )1032/(1066565mm? ????? 取 ?? ，則缸筒外徑為 : )( mmD ???? 第四章 手臂伸縮、升降、橫移的尺寸設(shè)計(jì)與校核 28 第 四 章 手臂 伸縮，升降， 橫移 的尺寸 設(shè)計(jì) 與 校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì) 手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸， 參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求， 氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 ? 100/63，關(guān)于此氣缸的資料詳情請(qǐng)參看煙臺(tái)氣動(dòng)元件 。同理，當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的手指長(zhǎng)度變成無(wú)窮長(zhǎng)時(shí)，就成為移動(dòng)型。 平均移動(dòng)速度為 sm/ 。根據(jù)要求和條件，如果選用無(wú)接觸感應(yīng)式氣缸，其限位開(kāi)關(guān)是無(wú)接觸接近開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)的反映時(shí)間小于 20ms，在機(jī)械手中應(yīng)用比較理想。 氣動(dòng)閥的種類很多，在工業(yè)機(jī)械手的氣動(dòng)驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)中，常用的閥件有電磁氣閥、節(jié)流調(diào)速閥、減壓閥等。 由于空氣流動(dòng)損失小， 壓縮空氣 可集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送。重負(fù)荷的任意點(diǎn)位控制的點(diǎn)焊及搬運(yùn)機(jī)械手選用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但是，液壓系統(tǒng)需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換（電能轉(zhuǎn)換成液壓能），速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)的液體泄露會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，工作噪音也較高。直線運(yùn)動(dòng)的 實(shí)現(xiàn)一般是氣動(dòng)傳動(dòng)， 氣壓 傳動(dòng)以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ，應(yīng)在保證機(jī)械手手臂有足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。 ，在設(shè)計(jì)機(jī)械手手腕時(shí)，應(yīng)力求減少其重量和體積，結(jié)構(gòu)力求緊湊。由于本機(jī)械手在 工作 時(shí)手臂具有 伸縮、橫移和升降 運(yùn)動(dòng)，因此，采用 直角 座標(biāo)型式。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。 (3)因液壓脈動(dòng)和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。 通用機(jī)械手 它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。 行走機(jī)構(gòu) 當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。 圖 21機(jī)械手組成方框圖 第一章 緒論 4 (一 )執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。 目前，在國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上 多工位沖床 裝卸工件仍由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。 XXXXXX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 多工位沖床專用機(jī)械手設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： XXXX 學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 二 O 一 O 年六月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 多工位沖床專用機(jī)械手設(shè)計(jì) 系： 機(jī)電 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)： 機(jī)自 065 學(xué)號(hào)： XXXXXXX 學(xué)生： XXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXX 接受任務(wù)時(shí)間 教研室主任 （簽名） 系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1）、 規(guī)格參數(shù) ： 抓重 。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備 .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。 本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，完成一個(gè)特定功能、特殊要求的 多工位沖床 上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)，能夠比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)生的理論研究水平，實(shí)踐動(dòng)手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強(qiáng)的針對(duì)性和明確的實(shí)施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖 21所示。機(jī)械手的立 I因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。專用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批量的 自動(dòng)化生產(chǎn) 的自動(dòng)換刀機(jī)械手，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手。 電力傳動(dòng)機(jī)械手 即有特殊 結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率 步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的 械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的 感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。油溫變化時(shí)，液體粘度變化，引起運(yùn)動(dòng)特性變化。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為 :由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動(dòng)伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難 (尤其在高速情況下，似乎更難想象 )。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)