【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過答辯 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)特性深入分析機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，有利于根據(jù)工作條件選擇適宜的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。下面為我們所選工業(yè)機(jī)械手所具有的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在減速較大時(shí)的情形。圖 3 運(yùn)動(dòng)特性曲線Fig .3 Movement characteristic curve按上圖的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手的速度變化呈等加速或不等加速運(yùn)動(dòng)，其減速過程亦分為等減速運(yùn)行和不等減速運(yùn)行，在呈等加速運(yùn)行，而不等減速運(yùn)行時(shí)，由于速度行程短，故有利于提高機(jī)械手的工作速度。特點(diǎn)：速度變化基本上連續(xù)，運(yùn)動(dòng)中不會(huì)產(chǎn)生沖擊，可以滿足高速、平穩(wěn)和定位精度高的要求。 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)特性的分類氣動(dòng)機(jī)械手：氣動(dòng)機(jī)械手的加速或調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用氣路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用氣缸端部節(jié)流緩沖裝置、氣路節(jié)流緩沖回路、液壓緩沖氣等。定位系統(tǒng)采用機(jī)械擋塊或多點(diǎn)定位幾機(jī)構(gòu)定位精度。液壓機(jī)械手：液壓機(jī)械手的加速或調(diào)節(jié)系統(tǒng)油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，控制采用系統(tǒng)油缸端部節(jié)流緩沖裝置及緩沖回路、減壓節(jié)流繼續(xù)能緩沖系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等。定位系統(tǒng)采用關(guān)閉電磁換向閥定位精度、機(jī)械擋塊定位精、伺服系統(tǒng)定位精度度等。電動(dòng)機(jī)械手：電動(dòng)機(jī)械手的加速或調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用電路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用反接制動(dòng)電路、減速電路、凸輪或連桿機(jī)構(gòu)等。定位系統(tǒng)采用電磁制動(dòng)器、脈沖電路定位精度、機(jī)械擋塊定位精度等。機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)械手：機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)械手的加速或調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用凸輪連桿機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)采凸輪曲線和連桿機(jī)構(gòu)。定位系統(tǒng)采用凸輪基圓及凸輪頂點(diǎn)、連桿極限位置。 開關(guān)型機(jī)械手的速度及位置控制用電氣開關(guān)、換向閥、節(jié)流閥和機(jī)械擋塊等來(lái)控制的機(jī)械手稱為開關(guān)型機(jī)械手。其中，機(jī)械擋塊定位是在減速后，驅(qū)動(dòng)壓力將運(yùn)動(dòng)件壓在機(jī)械擋塊上或驅(qū)動(dòng)壓力將活塞壓靠缸蓋而定位，定位精度較高?？煞譃閱吸c(diǎn)定位或多點(diǎn)定位的擋塊機(jī)構(gòu)。 機(jī)械傳動(dòng)型機(jī)械手速度及位置控制為了便于控制機(jī)械手的速度及位置，一些專用機(jī)械手采用凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。特點(diǎn)：工作速度可以提高而且與主機(jī)同步工作而不產(chǎn)生誤動(dòng)作。通過以上論述和比較，選用液壓緩沖器和油缸端部緩沖的方式，定位選用機(jī)械擋塊定位。 機(jī)械手類型確定根據(jù)以上的介紹，通過比較我確定選用電動(dòng)機(jī)械手。這樣選擇的原因主要是根據(jù)精度和成本的原因。由于是個(gè)單獨(dú)的部件大量生產(chǎn)，成本是非常主要的原因，氣動(dòng)和液壓機(jī)械手的制造精度要求非常高，成本也就高，而電動(dòng)機(jī)械手作為發(fā)展得最為完善的機(jī)械手，在精度滿足需要的同時(shí)，成本是最低的，所以選擇了電動(dòng)機(jī)械手。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的選擇 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有：液壓驅(qū)動(dòng)、電壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)四種。一臺(tái)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式，可以只用一種方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，也可采用幾種方式聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓驅(qū)動(dòng)，氣壓驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，和機(jī)械傳動(dòng)四種。一臺(tái)機(jī)械手可以只用一種驅(qū)動(dòng)，也可以幾種方式聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，各種驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)見表1。表1 驅(qū)動(dòng)方式的比較Table 1 Drive way parison比較內(nèi)容驅(qū)動(dòng)方式機(jī)械傳動(dòng)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)氣壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)異步機(jī)，直流電機(jī)步進(jìn)或伺服電機(jī)輸出力矩輸出力矩較大輸出力可較大輸出力矩較小氣體壓力小，輸出力矩小。 液體壓力高，能獲得大的輸出力控制性能速度可高，速度和加速度均由機(jī)構(gòu)控制，定位精度高，可與主機(jī)嚴(yán)格同步?？刂菩阅茌^差，慣性大，步易精確定位?？刂菩阅芎?，可精確定位，但控制系統(tǒng)復(fù)雜可高速，氣體壓縮性大，阻力效果差，沖擊較嚴(yán)重，精確定位較難。 油液壓縮性小，壓力流量均容易控制，可無(wú)級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏。體積當(dāng)自由度多時(shí)，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，體積液較大。要減速裝置，體積較大體積較小體積較大在輸出力相同的條件下體積小。維修使用維修使用方便維修使用方便維修使用較復(fù)雜維修簡(jiǎn)單，能在高溫，惡劣環(huán)境種使用，泄漏影響小。維修方便，液體對(duì)溫度變化敏感，油液泄漏易著火。應(yīng)用范圍適用于自由度少的專用機(jī)械手，高速低速均能適用適用于抓取重量大和速度低的機(jī)械手可用于程序復(fù)雜和運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格的機(jī)械手中小型專用通用機(jī)械手都有。中小型專用通用機(jī)械手都有，特別時(shí)重型機(jī)械手多用。成本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，一般工廠可以自己制造成本低成本較高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能源方便，成本低。液壓元件成本較高，油路也較復(fù)雜?？紤]到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求，我選擇了異步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。 電控系統(tǒng)的選擇機(jī)械手的電控系統(tǒng)有多種類型，除專用機(jī)械手外，大多數(shù)要專門進(jìn)行電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。各控制系統(tǒng)見表2.表2 控制系統(tǒng)的比較Table 2 The control system pare比較內(nèi)容控制系統(tǒng)固定系統(tǒng)可編程序繼電器線路半導(dǎo)體邏輯電路順序控制器示數(shù)再觀成計(jì)算機(jī)動(dòng)作程序容量動(dòng)作程序較少動(dòng)作程序較多動(dòng)作順序一般為16步可擴(kuò)展為32部或更多動(dòng)作程序較多通常為200步可擴(kuò)展更多控制的參數(shù)動(dòng)作程序 動(dòng)作到達(dá)的位置或時(shí)間夾放信息連鎖信息 這些信息固定于線路之中不能任意變動(dòng) 動(dòng)作程序 動(dòng)作到達(dá)的位置或時(shí)間 時(shí)間信息 夾放信息 聯(lián)鎖信息 程序終了信息 動(dòng)作程序 時(shí)間信息 動(dòng)作應(yīng)到達(dá)位置或時(shí)間 夾放信息 聯(lián)鎖信息 運(yùn)動(dòng)速度信息 定位精度信息制造與維護(hù)維護(hù)簡(jiǎn)單方便體積較大，制造簡(jiǎn)單制造簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，體積小一般由專業(yè)廠生產(chǎn)供應(yīng)，需具有一定專業(yè)知識(shí)人員維修線路復(fù)雜，制造，維護(hù)調(diào)整均較困難，需專業(yè)人員維修行程檢測(cè)元件行程開關(guān)，機(jī)械擋塊行程開關(guān)，機(jī)械擋塊行程開關(guān)，電位器電位器，旋轉(zhuǎn)變壓器，光柵等使用壽命壽命低壽命較高壽命較高壽命較高成本便宜較便宜成本較高成本較高使用范圍用于動(dòng)作少，速度低的專用機(jī)械手用于速度快節(jié)拍短的專用機(jī)械手適用于動(dòng)作較多，速度變化多即一般機(jī)械手動(dòng)作多，程序復(fù)雜的高級(jí)通用機(jī)械手適用我們可設(shè)繼電器線路為方案1，半導(dǎo)體邏輯線路為方案2，順序控制器為方案3，示數(shù)再現(xiàn)成計(jì)算器為方案4。表3設(shè)備技術(shù)評(píng)價(jià)得分Table 3 Equipment technical evaluation score設(shè)備的技術(shù)評(píng)價(jià)特性 方案14的分?jǐn)?shù) 1 2 3 4理想的控制通用性范圍制造方便程序容量總分?jǐn)?shù)技術(shù)價(jià)X 2 2 3 3 10 2 2 3 2 9 3 3 2 2 10 3 3 1 2 9 4 4 4 4 16 表4 設(shè)備經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)得分Table 4 Device economic evaluation score設(shè)備的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)特性 方案14的分?jǐn)?shù) 1 2 3 4理想的成本（元件）制造與維護(hù)成本壽命元件耗費(fèi)總分?jǐn)?shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)Y 33 2 2 10 33 3 2 11 22 2 3 9 11 3 3 8 4 4 4 4 16 顯然可以知道方案1比較適合，即采用繼電器線路進(jìn)行控制。4 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手爪部分設(shè)計(jì)機(jī)械手手爪部分的作用是抓住和放開工件，并且要保證在抓刀后的換刀過程中保證刀具不會(huì)從手爪中飛出。目前的加工中心換刀機(jī)械手手爪使用最多的有3種機(jī)械手，分別是單臂單手式機(jī)械手，回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手，雙手式機(jī)械手。單臂單手式機(jī)械手的特點(diǎn)是機(jī)械手只做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，主要用與刀具主軸和刀庫(kù)刀座的軸線平行的場(chǎng)合，機(jī)械手的插、拔刀運(yùn)動(dòng)和傳遞刀具的運(yùn)動(dòng)全都是直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)闆]有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力，因?yàn)闊o(wú)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力，所以機(jī)械手的握刀部分可以比較簡(jiǎn)單，只需要兩個(gè)彈簧卡銷卡住刀柄即可?；剞D(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手的兩手部成180176。，手型種類很多，常見的有固定式雙手、可伸縮式雙手、剪式雙手等。這類的機(jī)械手可以同時(shí)抓住可拔、插位于主軸和刀庫(kù)（或運(yùn)輸裝置）里的刀具，與單臂單手式機(jī)械手相比，可以縮短換刀時(shí)間。這類機(jī)械手應(yīng)用最廣泛，形式也最多。雙手式機(jī)械手的手臂運(yùn)動(dòng)方式有2種，一種是機(jī)械手只做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的，這樣的機(jī)械手有雙手平行式和雙手交叉式，這樣的機(jī)械手可起運(yùn)輸裝置的作用，使用于容量大、距主軸較遠(yuǎn)的。還有一種是機(jī)械手有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。這2種機(jī)械手向刀庫(kù)還回用過的刀具和選用新刀，均可在主軸正在加工時(shí)進(jìn)行，換刀時(shí)間較短。根據(jù)以上的分析，手爪部分的結(jié)構(gòu)我選擇了回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手，而夾刀的部分我選用了鉤手的結(jié)構(gòu)，這樣選擇的原因是鉤手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝拆卸方便，不需要額外的驅(qū)動(dòng)，抓刀方式簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4 鉤手結(jié)構(gòu)示意圖Fig .4 Goushou structure diagram 如圖4所示，當(dāng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，鉤手與刀柄先接觸，由于機(jī)械手繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，刀柄對(duì)頂柱有擠壓作用，頂柱的后面是彈簧，并且定位頂柱沒有鎖定，所以頂柱收縮到機(jī)械手臂內(nèi)，刀柄順利進(jìn)入鉤手內(nèi)，旋轉(zhuǎn)結(jié)結(jié)束，頂柱通過彈簧的彈力恢復(fù)原位，定位頂柱鎖頂，頂柱不能移動(dòng)，卡住刀具，抓刀結(jié)束。刀具重量的范圍，由于溝手結(jié)構(gòu)的刀爪抓刀后，刀具的重量集中在刀爪內(nèi)圈的突起上，頂柱受力不到刀具重量的1/10，所以當(dāng)?shù)蹲ψサ逗螅啥ㄎ豁斨峁┑耐屏h(yuǎn)遠(yuǎn)大于頂柱所受到的力，所以肯定能把刀具固定住，而不用擔(dān)心刀具會(huì)在機(jī)械手旋轉(zhuǎn)的時(shí)候掉下來(lái)。 機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)機(jī)械手工作中運(yùn)動(dòng)速度較高，在結(jié)構(gòu)位置應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，這樣可以提高機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，可以提高機(jī)械手適用的可靠性，并提高使用壽命。 臂部防止