【正文】 0mm，伸出或縮回的時間為 。其主要尺寸的確定如下： （ 1)缸徑 D 的計算 取 d/D=，依據(jù)公式 (33)，取 P=， ?= 計算，即 mmpF A ??? ?? (2)耗氣量計算 水平缸缸徑 D=32mm，行程 S=70mm。時間 t=，依據(jù)公式 (34)，得： st SQ mD /24 342 10 ???? ? 立柱升降模塊 立柱是安裝在與基座連接的轉(zhuǎn)臺之上，用以支撐手臂并帶動它升降和移動的機構(gòu)。對立柱的設(shè)計要求是堅固，剛性好。 根據(jù)換刀機械手立柱升降氣缸的運動要求，氣缸收縮時承受的外力 F≤ 60N，行程為 100mm，伸出或縮回的時間為 。其主要尺寸的確定如下： (1)缸徑 D 的計算 取 d/D=，依據(jù)公式 (33)取 P=, ?= 計算，即 mmpF A ??? ?? 2)耗氣量計算 缸徑 D=16mm，行程 S=100mm， t=，依據(jù)公式 (34)，得： st SQ mD / 342 10 ???? ? 手臂的回轉(zhuǎn)模塊 擺動氣缸是利用壓縮空氣驅(qū)動輸出軸在一定角度范圍內(nèi)作往復(fù)回轉(zhuǎn)運動的氣動執(zhí)行元件，用于物體的轉(zhuǎn)位、夾緊、閥門的開閉以及機械手的手臂動作等?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 20 擺動氣缸有齒輪齒條式和葉片式兩大類。本機械手臂采用齒輪齒條式擺動氣缸。 表 擺動氣缸的比較 品種 體積 質(zhì)量 改變擺動角 的方法 設(shè)置緩沖裝置 輸出力矩 泄露 擺動角度范圍 最低使用壓力 擺動速度 用于中途停止狀態(tài) 齒輪齒條式 較大 較大 改變內(nèi)部或外部擋塊位置 容易 較大 很小 可較寬 較小 可以低速 可適當(dāng)時間使用 葉片式 較小 較小 調(diào)節(jié)止動塊的位置 內(nèi)部設(shè)置困難 較小 微漏 較窄 較大 不宜低速 不宜長時間使用 基座結(jié)構(gòu)設(shè)計 基座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于基座上，是支撐機械手全部重量的構(gòu)件。對其結(jié)構(gòu)的要求是剛性好、占地面積小、操作維修方便和造型美觀?；Y(jié)構(gòu)從形式上可分為落地式和懸掛式，或分為固定式、可移動式和行走式。無論哪一種形式，機械手工作時基座應(yīng)給予以固定。根據(jù)總體設(shè)計中換刀機械手的設(shè)計要求，本機械手的基座采用落地固定式。 換刀機械手立柱模塊需要一個旋轉(zhuǎn)模塊，擺動氣缸則應(yīng)固定在基座上。如果水平缸、垂直缸和手部機構(gòu)直接安裝到擺動氣缸輸出軸上，機構(gòu)雖然簡單，但擺動氣缸的軸向受力增大，對氣缸的自身要求較高，容易造成擺動氣缸的損壞。同時，機械手本身重心偏離立柱軸線對擺動氣缸轉(zhuǎn)動軸產(chǎn)生傾覆力矩。所以采用一個連接組件，將機械手立柱以上的重量和傾覆力矩由機架來承擔(dān)。該連接組件主要由四個部分組成：雙向推力球軸承、底座、轉(zhuǎn)臺和扣罩，如圖 36 所示，采用雙向推力球軸承可以方便地將 軸承內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)臺連接，外環(huán)用扣罩固定在底座上。另外，推力軸承要選擇公稱尺寸相對較大一些的，這樣可以更好地承受傾覆力矩。 第三章 機械手的機械系統(tǒng)設(shè)計 21 1底座 2擺動氣缸 3雙向推力球軸承 4扣罩 5轉(zhuǎn)臺 圖 36 基座結(jié)構(gòu)圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 22 第 四 章 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文對自動換刀機械手的結(jié)構(gòu)、類型、坐標形式、自由度、驅(qū)動方案以及伺服系統(tǒng)的一些普遍性問題進行了深入的研究，并對機械手的執(zhí)行機構(gòu)進行了設(shè)計?，F(xiàn)對已解決的問題總結(jié)如下： l、根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，即換刀機械手的工作環(huán)境以及工作過程，并依此確定了機械 手坐標形式和自由度以及各關(guān)節(jié)運動參數(shù)。介紹了模塊化設(shè)計原理以及氣動機械手的模塊劃分。對自動換刀機械手進行了總體方案設(shè)計。 對機械手電氣 氣壓伺服系統(tǒng)進行設(shè)計。執(zhí)行機構(gòu)仍使用標準氣缸，與傳統(tǒng)氣壓驅(qū)動不同的是，運用電氣伺服閥實現(xiàn)閉環(huán)的伺服系統(tǒng)控制，由齒輪齒條機構(gòu)檢測到機械手的位移，通過電位器轉(zhuǎn)換成電信號，反饋到電氣伺服閥，控制壓縮空氣的流量，從而控制氣缸的位移量。 總之，本次畢業(yè)設(shè)計不僅從機械手的總體設(shè)計方面，對機械手的劃分類型、構(gòu)成、系統(tǒng)功能設(shè)計以及自由度等方面 做出 了詳細以及明確地設(shè)計。同時，在此之前，還 做了大量的方案，這對設(shè)計過程提供了很大的助力。 通過本次設(shè)計，我對機械手的內(nèi)部構(gòu)造以及運動過程的了解有了進一步的提高。 當(dāng)然，在對機械手設(shè)計的過程中，也用到了很多技術(shù)，典型的技術(shù)就是伺服技術(shù)，這之中不僅包括氣動伺服，還有電氣伺服，這是推動機械手運作的裝置，就好像心臟一般，有著不可或缺的作用！ 與此同時，正如上文機械手的發(fā)展背景所講，隨著時代的發(fā)展，機械手的應(yīng)用越來越普遍，它已成為各個產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，它能代替人們完成很多需要復(fù)雜加工的工序，同時，還能使加工出來的部件更加完美。當(dāng)然，有時需要加工的工種比較 繁重，這時，機械手的應(yīng)用就能最大化的減輕工人的負擔(dān)，最終達到利益的最大化。 所以說機械手使以后的工作更加有效率，是未來機械工業(yè)發(fā)展的趨勢。 展望 本課題在完成機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，進一步設(shè)計了機械手的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。由于時間的限制，一些問題未來得及研究，具體有： 機械手的力控制問題 當(dāng)機械手在空間跟蹤軌跡運動時，可采用位置控制，但當(dāng)末端執(zhí)行器與機械手工作環(huán)境發(fā)生碰撞時，純粹的位置控制已經(jīng)不適用了。如今，一些機械手已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的力控制，如磨削和去毛刺。顯然工業(yè)機械手的下一個大量應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?是在裝配線作業(yè)中執(zhí)行一個或多個零件的裝配任務(wù)。在這種零件裝配任務(wù)中，接觸力的監(jiān)控非常重要。使用機械手完成裝配任務(wù)要求零件之間的位置精度非常高。目前工業(yè)機械手一般不能勝任如此精確的任務(wù)。高精度機械手只能以尺第四章 總結(jié)與展望 23 寸、重量和成本為代價來實現(xiàn)。然而，測量和控制手部產(chǎn)生的接觸力為提高機械手的精度提供了一種有效的方法。 由于使用相對測量方法，機械手和被操作對象的絕對位置誤差不像它們在純位置控制系統(tǒng)中那樣重要了。當(dāng)中等剛度的零件相互作用時，相對位置的微小變化會產(chǎn)生很大的接觸力，因此，了解并控制這些力可以極大地提高有效位置精度 。 機械手運動軌跡的生成 為了進一步提高機械手的通用性，就要解決如何通過人機交互指定機械手通過空間的一條軌跡或路徑。為了使用戶便于對機械手的運動進行描述，不應(yīng)當(dāng)要求用戶必須寫出復(fù)雜的時間和空間的函數(shù)才能指定機械手任務(wù)。相反，應(yīng)該允許用戶通過簡單的描述來指定機械手的期望運動，然后由系統(tǒng)來完成詳細的計算。用戶可能只需要給定末端執(zhí)行器期望的目標位姿，而由系統(tǒng)來確定到達目標的準確路徑、時間歷程和速度曲線等等。此外，如果能簡單地把機械手運動的期望目標點告訴機械手系統(tǒng)，讓系統(tǒng)自行決定所需中間點的位置和數(shù)量，以使機械 手到達目標而不碰到任何障礙，這將是非常方便的。 氣壓伺服技術(shù)的控制理論研究 在氣壓伺服系統(tǒng)方面，因工作介質(zhì)可壓縮性大所造成的輸出剛度低、固有頻率低和響應(yīng)慢等缺點，應(yīng)提高供氣壓力，即向中、高壓供氣發(fā)展；或在氣壓動力回路中實施某種補償方法等，以提高控制精度。在氣壓伺服系統(tǒng)的控制方法上，需廣泛的引入現(xiàn)代控制理論和智能控制等方法。對氣動伺服系統(tǒng)分析不應(yīng)只局限于位置控制的研究分析，對速度的控制及力的控制有待作進一步研究 致 謝 24 致 謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師薛嵐薛老師表示衷心的感謝并致 以崇高的敬意！ 在論文工作中，遇到了很多問題，涉及到排版，格式等等，一直得到薛老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我克服重重困難，并最終完成設(shè)計。薛老師以其淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。再一次向她表示衷心的感謝，感謝她為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 值此論文完成之際，謹向薛老師致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝 ! 在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授 參考文獻 25 參考文獻 1. 陸祥生，楊秀蓮編 .機械手理論及應(yīng)用 .北京：中國鐵道出版社， 1985 2. 機電傳動與控制 (第三版 )/程憲平 主編 — 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021— 9 3. 孫樹棟 .工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ) .西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 4. 孫好章 .基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機械手控制系統(tǒng)的研究 .無錫：江南大學(xué)， 2021 5. 李文明 .曲軸搬運機械手的研究與設(shè)計 .武漢：華中科技大學(xué)， 2021 6. 鄧康一 .氣動機 械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計及伺服控制研究 .西安：西安建筑科技大學(xué)，2021 7. 《工業(yè)機械手編寫設(shè)計基礎(chǔ)》編寫組 .工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ) .天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1979 8. 李超 .氣動通用上下料機械手的研究與開發(fā) [D].西安：陜西科技大學(xué)， 2021 9. 王承義 .機械手及其應(yīng)用 .北京：機械工業(yè)出版社， 1981 10. 戚昌滋，楊紅旗，雷文字 .機械現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué) .北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987 11. 肖瓏 .液壓與氣動傳動技術(shù) .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 12. 李建藩 .氣壓傳動系統(tǒng)動力學(xué) .廣東：華南理工大學(xué)出版社， 1991 13. 天津大學(xué)《工業(yè)機 械手設(shè)計基礎(chǔ)》編寫組 .工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ) .天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1980. 14. 徐灝 . 機械設(shè)計手冊第 5 卷 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1992. 15. 齊進凱 .氣動機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析及控制的研究 [D].上海：東華大學(xué)， 2021 16. 李超 .氣動通用上下料機械手的研究與開發(fā) [D].西安：陜西科技大學(xué)， 2021 17. 加騰 一 郎 .機械手圖冊 .上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1979 18. SMC(中國 )有限公司 .現(xiàn)代實用氣動技術(shù) (第 2 版 ).北京：機械工業(yè)出版社， 2021