【導(dǎo)讀】取、搬運(yùn)工件或工具或進(jìn)行操作的自動(dòng)化裝置，它能部分的代替人的手工勞動(dòng)。較高級(jí)型式的機(jī)械手，還能模擬人的手臂動(dòng)作，完成較復(fù)雜的作業(yè)。動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。來(lái)有較快的發(fā)展，投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用，并且很好的效果。課題主要研究的問(wèn)題是“近距離自動(dòng)移動(dòng)式機(jī)械手臂設(shè)計(jì)——?dú)鈮候?qū)動(dòng)式”。計(jì)包括兩大方面，其中之一是自動(dòng)行走部分，另一部分為手臂的運(yùn)轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)能源——?dú)獗?。行走部分可以采用氣壓馬達(dá)帶動(dòng)兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)。處，用一根軟管將泵與馬達(dá)相連，馬達(dá)安裝在行走裝置中。運(yùn)動(dòng)手臂的直線運(yùn)動(dòng)。用氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用氣壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。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”。

　　

【正文】 660?? = 馬力 經(jīng)考慮我選擇了 HS50A 型號(hào)的活塞式氣馬達(dá)，額定功率為 3馬力，工作氣壓為 p=57 公斤 /厘米 2，額定轉(zhuǎn)速為 1050r/min，額定空氣消耗量為 3米 3/分。 參考書：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P816 表 1291 軸的計(jì)算與校核 （ 1）軸直徑的計(jì) 算 小車輪子的轉(zhuǎn)速 n=30r/min,則軸的轉(zhuǎn)速 n1=n=30r/min,氣壓馬達(dá)的功率 P0=5KW,則 P1= P0?η 0=5?= Kw T1=9550? P1/ n1=9550? d1≥ AnP?3 11 P1—— 軸所傳遞的功率， KW； η 0—— 傳動(dòng)效率； T1—— 軸所傳遞的扭矩， ； d1—— 軸的截面直徑， mm； 軸的材料選用 45 號(hào)鋼，查表得 A=110 代入式中得 d1≥ 則取 d1=60mm 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 28 頁(yè) 共 34 頁(yè) 計(jì)算公式參考：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 P454 （ 2）軸的強(qiáng)度校核 由于傳動(dòng)軸主要是受轉(zhuǎn)矩，所以軸的強(qiáng)度條件為： τ = T1/WT≈ [?106?（ P1/ n1 ） ]/ 3d =≤ [τ ], [τ ]=40 MPa τ —— 周的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， MPa； WT—— 軸的抗扭截面模量， mm3，查表得 對(duì)于實(shí)心圓軸， WT=?3d /16≈ 3d 。 [τ ]—— 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， MPa； 所以 經(jīng)校核 軸滿足強(qiáng)度要求。 計(jì)算公式參考：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 P454 軸承的選擇 由上步計(jì)算得軸的最小直徑為 60mm，則查表得軸承的型號(hào)為 6000。其參數(shù)為： 軸承內(nèi)徑： d=60mm 外徑： D=95mm 軸承寬： B=11mm 參考書：《現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P1249 表 聯(lián)軸器的選擇 馬達(dá)和減速箱之間用 聯(lián)軸器相連。 聯(lián)軸器的名義 扭矩 T=9550nP = 聯(lián) 軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TKT Aca ? 查表得 KA=， 則 TKT Aca ? =?= 參考書：《現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P1092 表 選用 GB584386 減速裝置 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 29 頁(yè) 共 34 頁(yè) 由于氣壓馬達(dá)輸出的 轉(zhuǎn)速比小車運(yùn)動(dòng)要求的速度要大，所以還需要一個(gè)減速裝置。有減速機(jī)的傳動(dòng)比選擇 RV 系列蝸桿減速器 —— NMRV063。 4 機(jī)械手臂的工作原理 氣動(dòng)原理圖 手臂升降氣缸手臂伸縮氣缸手臂回轉(zhuǎn)氣缸手指夾緊氣缸開(kāi)關(guān)快換街頭 儲(chǔ)氣罐分水過(guò)濾器 調(diào)壓閥壓力表油霧器 2 0 1壓力繼電器11 23 47 85 6單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)閥單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)閥24 2 15 1可調(diào)節(jié)流閥空氣壓縮機(jī) 2 0 1 2 0 1單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 30 頁(yè) 共 34 頁(yè) 電磁鐵動(dòng)作程序表 序號(hào)123479101112電磁鐵動(dòng)作1 2 3 4 5 6 7 8手臂上升手臂前伸手指張開(kāi)手指閉合手臂縮回手臂回轉(zhuǎn)手臂前伸手指張開(kāi)手指閉合手臂縮回1314 手臂反轉(zhuǎn)手臂下降5 結(jié)合機(jī)械手氣壓系統(tǒng)圖說(shuō)明其動(dòng)作循環(huán)過(guò)程。 壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)，使機(jī)械手開(kāi)始按程序動(dòng)作。首先，電磁鐵 1DT 通電，壓縮空氣從電磁閥的左邊通道經(jīng)單向節(jié)流閥進(jìn)入手臂升降油缸的上腔，推動(dòng)手臂上升。在 手臂上升到一定位置，碰行程開(kāi)關(guān)，使 1DT 斷電，并發(fā)出信號(hào)使 3DT 通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的左側(cè)，推動(dòng)手臂前伸。在手臂前伸到一定位置，裝在手臂上的碰鐵碰 到 行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使 7DT 通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道進(jìn)入手指夾緊氣缸的左側(cè)，使手指張開(kāi)。在延時(shí)結(jié)束后， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 31 頁(yè) 共 34 頁(yè) 7DT 斷電， 使 8DT 通電， 手指夾緊工件；并同時(shí)發(fā)出信號(hào)使 4DT 通電，壓縮空氣由電磁閥的右邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的右側(cè)，使手臂縮回。當(dāng)手臂上的碰鐵碰 到 行程開(kāi)關(guān)使 4DT 斷電并發(fā)出電信號(hào)，使 5DT 通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的一腔使手臂回轉(zhuǎn) 950。當(dāng)手臂的回轉(zhuǎn)碰鐵碰 到 行程開(kāi)關(guān)使5DT 斷電，并發(fā)出電信號(hào)使 3DT 通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的左側(cè)，推動(dòng)手臂前伸。在手臂前伸到一定位置，裝在手臂上的碰鐵碰 到 行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使 7DT通電，壓縮空氣由電磁閥的左邊通道進(jìn)入手指夾緊氣缸的左側(cè)，使手指張開(kāi)，延時(shí)到 7DT斷電， 使 8DT 通電， 手指閉合，并發(fā)出電信號(hào)使 4DT通電，壓縮空氣由電磁閥的右邊通道經(jīng)快速排氣閥進(jìn)入手臂前后伸縮氣缸的右側(cè)，使手臂縮回。當(dāng)手臂 上的碰鐵碰 到 行程開(kāi)關(guān)使 4DT斷電并發(fā)出電信號(hào)，使 2DT通電進(jìn)行排氣，手臂則靠自重下降。在手臂下降到一定位置，裝在手臂上的碰鐵碰 到行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使 6DT通電，壓縮空氣由電磁閥的右邊通道進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的另一腔使手臂反轉(zhuǎn) 950。機(jī)械手復(fù)位，機(jī)械手的循環(huán)結(jié)束。 機(jī)械手的緩沖和定位 手臂 升降運(yùn)動(dòng) 上升緩沖定位是靠可調(diào)碰鐵觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)而發(fā)出信號(hào)，切斷氣路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下降運(yùn)動(dòng)是采用油缸端部可調(diào)節(jié)流緩沖，活塞與油缸端蓋相碰而定位。 手臂伸縮運(yùn)動(dòng) 手臂伸出有行程開(kāi)關(guān)適時(shí)斷電而切斷油路， 手臂滑行靠慣性緩沖，有死擋塊定位；手臂縮回沒(méi)有定位精度要求，又終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)適時(shí)斷電，由活塞和油缸端蓋相碰而定位。 手臂水平回轉(zhuǎn) 在回轉(zhuǎn)油缸的兩腔安裝單向調(diào)速閥，控制手臂的回轉(zhuǎn)速度。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 32 頁(yè) 共 34 頁(yè) 結(jié) 論 本次近距離自動(dòng)移動(dòng)式機(jī)械手臂 —— 氣壓驅(qū)動(dòng)的畢業(yè)在此告于段落。它靠氣泵驅(qū)動(dòng)小車至指定地點(diǎn)，完成工件的搬運(yùn)。由于本次設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)機(jī)械手，但平時(shí)看到和接觸的大都是液壓的和電氣驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手，雖然氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)總體來(lái)說(shuō)是大同小異的，但有些參數(shù)和計(jì)算還是不同的，所以還是遇到了些困難。在手臂的設(shè)計(jì)中 由于沒(méi)有親眼看到過(guò)真正的機(jī)械手臂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以有些地方不可能考慮得很周全。但總的來(lái)說(shuō)至少自己努力了，也察看了很多關(guān)于這方面的資料，詢問(wèn)了老師終于基本上完成了本次設(shè)計(jì)，心里還是很高興的。剛開(kāi)始做設(shè)計(jì)的時(shí)候有些無(wú)從下手，一時(shí)掌握不到要領(lǐng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索終于有了些頭緒，但自己考慮得很簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)幾次與老師的討論后才發(fā)現(xiàn)還有很多沒(méi)考慮的地方和不足之處，感覺(jué)要搞一個(gè)設(shè)計(jì)還真不是件容易的事。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 33 頁(yè) 共 34 頁(yè) 致 謝 這次設(shè)計(jì)能夠順利完成首先要 感謝呂夏老師的不斷指導(dǎo)，由于自己對(duì)氣壓傳動(dòng)這方面也不太熟悉，剛開(kāi)始都不知何處下手，呂老師給了我們很多啟發(fā)。在做的過(guò)程中又遇到了許多困難，但老師總是不厭其煩的講給我們聽(tīng)，給我們一步一步的分析，使我們了解到了一些考慮欠缺的地方，能夠不斷完善。呂老師還定期給我們察看，使我們可以順利跨入下個(gè)階段。在這里再次感謝呂老師的幫助！ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 34 頁(yè) 共 34 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) 1 曹承志 .電機(jī)、拖動(dòng)與控制學(xué) .第 3版 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2020 2 王庭樹 .機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué) .第 2 版 . 西安：西 安電子科技大學(xué)出版社， 3 孟繁華 .機(jī)器人應(yīng)用技術(shù) .第 1版 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 4 馬香峰 .機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué) .第 1 版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 . 5 趙錫芳 .機(jī)器人動(dòng)力學(xué) .第 1 版 .上海：上海交通大學(xué)出版社， 6 高松海 .遙控機(jī)器人 .第 1版 .北京：原子能出版社， 1981 7 孫耀明 .微型機(jī)算計(jì)在機(jī)器人技術(shù)中的作用 .第 1版 .北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社， 1987 8 路甬祥 .液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè) .第 2 版 .北京：機(jī)械工 業(yè)出版社 .2020 9 陳奎生 .液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng) .第 1版 .武漢：武漢理工大學(xué)出版社， 10 何存興 .張鐵華 .液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng) .第 3版 .武漢：華中理工大學(xué)出版社，1998 11 宋學(xué)義 .袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè) .第 1 版 .重慶：重慶大學(xué)出版社， 1997 12 機(jī)械工業(yè)部 .中小型電機(jī)產(chǎn)品樣本 .第 1版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 13 李發(fā)海 .王巖 .電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) .第 1版 .北京：清華大學(xué)出版社， 1994 14 諸靜 .機(jī)器人與控制技術(shù) .第 1版 .浙江：浙江大學(xué)出版社， 1991 15 熊有倫 .丁漢 .劉恩滄 .機(jī) 器人學(xué) .第 1 版 . 機(jī)械工業(yè)出版社， 1993 16 Takeo of hot dip galvanized steels to concrete:rebarstand its future trend {R}.PYUNG SAN KOREA 5th Asiapacific General Galvanizing Conference,2020. 17 Nash W A. Theory and problems of strength of materials. 2nd York: McGrawHill,1977 18 Gere J M, Timoshenko S P. Mechanics of materials. Second SI Edition. New York: Van Nostrand Reinhold,1984 19 Beer F P, Johnton E R. Mechanics of ed. New York: McGrawHill,1992 20 Aprea C， Mastmllo R． Experimental evaluation of electronic and thermostatic expansion valves performances using R22 and R407C． Applied Thermal Enging， Feb， 2OO2， 22(2)： 205