【文章內(nèi)容簡介】 的伸縮，齒輪齒條傳動實現(xiàn)機(jī)械臂的升降。 由于氣壓傳動系統(tǒng)的工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向，因此選用氣壓傳動系統(tǒng)。 用途:用于YKM型注塑機(jī)上下料。 設(shè)計技術(shù)參數(shù):（1）抓重 6公斤 (吸附式手部)（2）自由度數(shù) 5個自由度（3）座標(biāo)型式 直角座標(biāo)（4）手臂最大中心高 1100mm（5）手臂運(yùn)動參數(shù) 伸縮行程 400mm 伸縮速度 300mm/s 升降行程 200mm 升降速度 300mm/s（6）吸盤吸附范圍 工件: 70mm*70mm（7）定位方式 行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等（8）定位精度 （9）緩沖方式 氣壓緩沖器（10）驅(qū)動方式 氣壓傳動第三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)主要由架體、真空吸盤和真空發(fā)生器組件組成， 架體采用剛性連接， 末端可以與機(jī)械手腕部通過機(jī)械接口相連接， 其中真空吸盤是工件抓取的重要元器件， 吸附機(jī)構(gòu)由4 個吸盤組成， 呈矩形布局， 對板件工件形成均衡的吸附力（如圖31）， 其中機(jī)械手設(shè)計的大致構(gòu)型（如圖32）， 機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式為四自由度機(jī)械手， 分別有腕部、小臂、大臂、腰部回轉(zhuǎn)組成， 利用真空泵技術(shù)制成的真空吸附式機(jī)械手是一種高效率， 無污染、定位精度高和經(jīng)濟(jì)可靠的裝配工具， 尤其是在生產(chǎn)成品的裝配、包裝和裝箱工序中更是如此。由于玻璃表面較光滑，板厚較薄，為了實現(xiàn)對玻璃的抓取、放置、重復(fù)定位精度、提高搬運(yùn)玻璃工件的安全性和可靠性， 我們設(shè)計一種新型真空吸附式機(jī)械手，來實現(xiàn)對玻璃的精確搬運(yùn)和定位。圖31真空吸附抓取機(jī)構(gòu)1架體 2真空吸盤 3工件 4真空發(fā)生器組件真空吸附回路由真空供給閥真空破壞閥節(jié)流閥真空開關(guān)真空過濾器6 和真空發(fā)生器1 構(gòu)成真空吸盤控制回路， 當(dāng)需要產(chǎn)生真空時， 電磁閥2 通電， 當(dāng)需要破壞真空時，電磁閥2 斷電， 電磁閥3 通電， 上述真空控制元件可組成合為一體， 組成為一個真空發(fā)生器組件［3］。所示圖33為采用這個發(fā)生器組件的回路，當(dāng)電磁閥2 通電后， 壓縮空氣通過真空發(fā)生器1， 由于氣流的高速運(yùn)動產(chǎn)生真空， 吸盤7 將工件吸起， 真空開關(guān)5 檢測真空度發(fā)出信號， 當(dāng)電磁閥2 斷電， 電磁閥3 通電時， 真空發(fā)生器1停止工作， 真空消失， 壓縮空氣進(jìn)入真空吸盤7， 將工件與吸盤吹開。圖32真空發(fā)生器回路1真空發(fā)生器 2真空共給閥 3真空破壞閥 4節(jié)流閥 5真空開關(guān) 6真空過濾器 7真空吸盤真空吸盤設(shè)計真空吸盤是真空系統(tǒng)的執(zhí)行元件， 它可以舉升、輸送和夾持十幾克至幾十克重的物料， 由于周圍壓力高于真空吸盤和物料表面間的壓力， 故真空吸盤吸附于物料表面， 真空吸盤與真空泵相連， 壓力愈低， 真空吸盤的吸附力愈大。確定真空吸盤的規(guī)格尺寸時，所需吸附力是先決條件， 采用簡單的力學(xué)公式： F=PA 可因通常被吸附物體的重量已知， 故吸盤直徑可通過如下公式計算： φd： 吸盤直徑（mm） p： 真空度（kPa）W： 吸附力（N）n： 吸盤數(shù)量 t： 安全系數(shù)吸盤個數(shù)：n=4真空發(fā)生器設(shè)計真空發(fā)生器是用來產(chǎn)生真空， 結(jié)構(gòu)簡單，體積小， 無可動機(jī)械部件， 安裝和使用很方便，因此應(yīng)用很廣泛， 真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度可達(dá)88kPa， 真空發(fā)生器的工作原理（ 如圖34） 所示。它是由先收縮后擴(kuò)張的拉瓦爾噴管負(fù)壓腔2 和接收管3 等組成， 有供氣口、排氣口和真空口， 當(dāng)供氣口的供氣壓力高于一定值后，噴管射出的超聲速射流。由于氣體的粘性， 高速射流卷吸走負(fù)壓腔內(nèi)的氣體， 使該腔形成很低的真空度， 在真空口A 處接上真空吸盤， 靠真空壓力和吸盤吸取物體。圖33真空發(fā)生器工作原理1—拉瓦爾噴管 2—負(fù)壓腔 3—接收管 4—真空腔吸著相應(yīng)時間T 是指從供給閥動作后到吸盤內(nèi)的真空度達(dá)到吸著所必須的真空度的時間稱為吸著相應(yīng)時間。設(shè)Pv 表示最終真空度， 吸盤內(nèi)的壓力從大氣壓降至真空度達(dá)63%Pv 的到達(dá)時間為T1， 降至真空度達(dá)95%Pv 的到達(dá)時間為T2。吸著響應(yīng)時間T1和T2可由下式計算求得。 吸著響應(yīng)時間吸著響應(yīng)時間T2＝3T1 式中： V—從真空發(fā)生器到吸盤的容積（L）D—配管內(nèi)徑（mm）L—從真空發(fā)生器到吸盤的配管長度（m）Q—是通過真空發(fā)生器的平均吸入流量Q1和通過配管的平均吸入流量Q2中的較小者， 單位為L／min，QL—工件吸著時的漏氣量L／min。因為P ／ Pv=， 由圖35 查得到達(dá)時間T=， 根據(jù)抓取工件的運(yùn)動速度要求吸盤的相應(yīng)時間T 小于1s 可得T1=， 漏氣量QL根據(jù)經(jīng)驗確定QL=5L ／ min。則有 最大吸入流量Qmax=（2～3）Q＝2=（L/min），應(yīng)該選擇最大吸入流量比Qmax還大的真空發(fā)生器。圖34真空影響時間曲線 查SMC 真空發(fā)生器樣本， 選擇ZH10DS060608 其接管方式是快換接頭， 噴嘴口徑是1mm， 供氣口和真空口均是φ6mm， 最大吸入流量是24L/min， 所以平均吸入流量是Q=24=12（L/min）該真空發(fā)生器實際響應(yīng)時間T為： 所以可以滿足運(yùn)動節(jié)拍要求。(一)具有足夠的握力(即夾緊力)在確定吸盤的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。(二)保證工件準(zhǔn)確定位為使吸盤和被吸附工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被吸取工件的形狀，選擇相應(yīng)的吸盤形狀。(三)具有足夠的強(qiáng)度和剛度吸盤除受到被吸附工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，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。(四)考慮被吸附對象的要求根據(jù)機(jī)械手的工作需要，通過比較，我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點兩指回轉(zhuǎn)型。第四章 手腕旋轉(zhuǎn)1800結(jié)構(gòu)設(shè)計 手腕的自由度手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。由于本機(jī)械手吸附的工件是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞x軸和z軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求目前實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，應(yīng)用最多的為回轉(zhuǎn)氣缸，因此我們選用回轉(zhuǎn)氣壓缸。它的結(jié)構(gòu)緊湊，回轉(zhuǎn)角度小于，并且要求嚴(yán)格的密封。 手腕的驅(qū)動力矩的計算手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、。 圖41手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算: 式中: 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩()。 慣性力矩()。 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動片)對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩(). 手腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩()。下面以圖41所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計算:手腕加速運(yùn)動時所產(chǎn)生的慣性力矩M悅?cè)羰滞笃饎舆^程按等加速運(yùn)動，手腕轉(zhuǎn)動時的角速度為，起動過程所用的時間為，則: 式中: 參與手腕轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。 工件對手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量為:式中: 工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量: 工件的重量(N)。 工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm), 手腕轉(zhuǎn)動時的角速度(弧度/s)。 起動過程所需的時間(s)。— 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度(弧度)。手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩M偏 + ()式中: 手腕轉(zhuǎn)動件的重量(N)。 手腕轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm)當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動軸線重合時，則.手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 ()式中: ， 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑(cm)。 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承，對于滑動軸承。, 處的支承反力(N)，可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解，根據(jù),得:同理，根據(jù)(F),得:式中: 的重量(N),— 如圖41所示的長度尺寸(cm).轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析?；剞D(zhuǎn)氣壓缸的驅(qū)動力矩計算氣壓缸的壓力P驅(qū)動力矩M的關(guān)系為: 或 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核（1）尺寸設(shè)計氣壓缸長度設(shè)計為,氣壓缸內(nèi)徑為=96mm,半徑,軸徑=26mm,半徑,氣壓缸運(yùn)行角速度=，加速度時間=, 壓強(qiáng), 則力矩： （2）尺寸校核 ,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量：（）工件的質(zhì)量為6,質(zhì)量分布于長的棒料上，那么轉(zhuǎn)動慣量： 假如工件中心與轉(zhuǎn)動