【導(dǎo)讀】成各式各樣作業(yè)的Mechatronics設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手對(duì)于提高和確保產(chǎn)品質(zhì)量，提升生。產(chǎn)的效率，改善工人的工作條件和快速更新產(chǎn)品起著非常重要的作用。結(jié)合了多們學(xué)科的知識(shí)。包含機(jī)構(gòu)學(xué)、計(jì)算機(jī)、控制論、信息和傳感技術(shù)、人工智能、它是當(dāng)代十分活躍，應(yīng)用非常廣泛的領(lǐng)域。長(zhǎng)時(shí)間工作和工作精度高?？梢哉f(shuō)機(jī)械手是工業(yè)進(jìn)步的產(chǎn)物，它也發(fā)揮了在當(dāng)今工業(yè)的。如今，機(jī)械手工業(yè)已成為世界各國(guó)備受關(guān)注的產(chǎn)業(yè)。將零件從輸送帶的一端送到指定位置的另一端生產(chǎn)線(xiàn)輸送帶上。體的機(jī)械手設(shè)計(jì)要求和進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)和各自由度的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算。

　　

【正文】 ? ?224F D d p???實(shí) 際 （ 34） ? ?624 4 1 8 0 0 .0 2 7 60 .4 1 0 0 .7 51 0 .5FDp ?? ?? ? ?? ? ??實(shí) 際 預(yù)設(shè)活塞桿直徑 d=,氣缸工作壓力 P=,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)氣壓傳動(dòng)分冊(cè)P22125，選取氣壓缸內(nèi)徑為： D=32mm。 可以得出活塞桿內(nèi)徑為 : d==32?=16mm，選取 d=14mm。 （ 3）缸筒壁厚和外徑的設(shè)計(jì) 缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。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??? （ 35） 式中， ? —— 缸筒壁厚， (mm)； D —— 氣缸內(nèi)徑， (mm)； pP —— 氣缸試驗(yàn)壓力，一般取 pPp ? （ Pa）； p —— 氣缸工作壓力 （ Pa） ； ][? —— 缸筒材料許用應(yīng)力（ Pa）。 本設(shè)計(jì)手爪夾緊氣缸缸筒材料采用為 :鋁合金 ZL1060,[? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁 厚為 : / 2[ ]pDP??? 23 3 6 63 2 1 0 1 . 5 0 . 4 1 0 / ( 2 3 1 0 )2 . 4 ( )mm?? ? ? ? ? ? ?? 取 3mm?? ，則缸筒外徑為 : 1 3 2 3 2 3 8 ( )D m m? ? ? ? （ 4）手部活塞桿行程長(zhǎng) L計(jì)算 活塞桿的位移量 S 可推得： S 10 t g35 10 t g 5 7 mm??? ? ? （ 36） 氣缸的活塞行程與其使用場(chǎng)合及工作機(jī)構(gòu)的行程比 有關(guān)。多數(shù)情況下不應(yīng)使用滿(mǎn)行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用于夾緊等機(jī)構(gòu)。為保證夾緊效果，必須按計(jì)算行程多加 mm20~10 的行程余量 [11]。 20 m m? ? ? （ 37） 故氣壓傳動(dòng)手冊(cè)圓整為 27l mm? 。 （ 5）手爪部分總質(zhì)量估算： mmmm? ? ?手 爪 氣 缸 零 件 （ 38） 其中：手爪部分和活塞桿材料采用 45 鋼，缸筒和端蓋連接材料采用鋁合金 ZL106 查相關(guān)手冊(cè)可得， 45 號(hào)鋼密度為 10 kg/m? ； ZL1060 的密度為 10 kg/m? 。 手爪部分總質(zhì)量約為 ： m 1 ? ? ? ? 手爪夾持范圍計(jì)算 為了保證手爪張開(kāi)角為 060 ，活塞桿運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度為 27mm。 24 （ a）手爪最小夾持半徑 （ b）手爪最大夾持半徑 圖 32 手爪張開(kāi)示意圖 手爪夾持范圍的計(jì)算，手指長(zhǎng) 30mm，當(dāng)手抓沒(méi)有張開(kāi)角的時(shí)候，如圖 32（ a） 所示，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小夾持半徑1R=10，當(dāng)張開(kāi) 060 時(shí)，如圖 32（ b） [12]所示，最大夾持半徑 2R 計(jì)算 如下： 002 30 30 10 c os 30 26 m mR tg? ? ? ? 機(jī)械手的夾持半徑從 10~26mm 。 機(jī)械手手爪夾持精度的分析計(jì)算 機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確 ,抓取精度高 ,重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好 ,并有足夠的抓取能力。 機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來(lái)決定），而且也于機(jī)械手夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定要進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差計(jì)算。 βθ 圖 33 手爪夾持誤差分析示意圖 該設(shè)計(jì)以棒料來(lái)分析機(jī)械手的夾持誤差精度。 機(jī)械手的夾持范圍為 10mm~26mm。 一般夾持誤差不超過(guò) 1mm,分析如下： 工件的平均半徑： 10 152cpR ?? ? （ 39） 手指長(zhǎng) 30l mm? ,取 V型夾角 02 120?? 25 偏轉(zhuǎn)角 ? 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 1 1 001 2 .5c o s c o s 6 1si n 3 0 si n 6 0CPRl? ???? ? ?? （ 310） 計(jì)算 ： 0 s in c os 30Rl ??? ? ?00sin 60 cos61 ? （ 311） 當(dāng)MAXR 0 MINRR??時(shí)帶入有： 22 2 2 2 2m a x 2 c os si n a 45 si n si nM AXR Rl l l? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ????? 所以?shī)A持誤差滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇彈簧按照壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。如圖 34 所示，計(jì)算過(guò)程 [13]如下。 圖 34 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) （ 1）選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力 ? ? 800MPa? ? （ 2）選擇旋繞比 C=8，則 4 1 154 4 6CK C ???? （ 312） 4 1 154 4 6CK C ???? ? ?? ?4 8 1 0 .6 1 5 1 .1 8 34 8 4 6??? ? ??? （ 3）根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D=22mm，估算彈簧絲直徑 22 2 .7 5 38Dd m mC? ? ? ? 26 （ 4）試算彈簧絲直徑 ? ?39。 MAXF KCd ?? （ 313） ? ?39。 MAXF KCd ?? 61 8 0 1 .1 8 3 81 .6 2 .38 0 0 1 0 mm????? 取 3mm。 （ 5）根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： 38 MAXMAXGdn FC?? （ 314） 3 3 .58 M A XM A XGdn FC ??? 選擇標(biāo)準(zhǔn)為 3n? ，彈簧的總?cè)?shù)1 5nn? ? ? ? ?圈 （ 6） 最后確定： 22D mm? ， 3d mm? ， 1 22 3 19D D d m m? ? ? ? ?， 2 22 3 25D D d mm? ? ? ? （ 7） 對(duì)于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗(yàn)算 對(duì)于壓縮彈簧如果長(zhǎng)度較大時(shí)，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。為了避免這種現(xiàn)象壓縮彈簧的長(zhǎng)細(xì)比 0 74 612Hb D? ? ?，本設(shè)計(jì)彈簧是 2 端自由，根據(jù)下列選?。? 當(dāng)兩端固定時(shí)， ? ,當(dāng)一端固定；一端自由時(shí)， ? ；當(dāng)兩端自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，? 。 彈簧 ??，因此彈簧穩(wěn)定性合適。 （ 8） 疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算。 對(duì)于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)彈簧的疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算（如果變載荷的作用次數(shù) 310N? ，或者載荷變化幅度不 大時(shí)，可只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算）。 現(xiàn)在由于本設(shè)計(jì)是在恒定載荷情況下，所以只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算。計(jì)算公式： maxcaSSS???? （ 315） sS 選取 ~（力學(xué)性精確能高） max 38KD Fd? ?? （ 316） 27 max 38KD Fd? ?? 38 1 . 1 8 4 0 . 0 2 2 1 8 0 4 4 2 4 2 8 8 7 43 . 1 4 0 . 0 0 3??? ? ?? 6m a x8 0 0 1 0 1 . 8442428874casS paS pa?? ?? ? ? 經(jīng)過(guò)上式校核，彈簧滿(mǎn)足要求。 本章小結(jié) 本章對(duì)機(jī)械手的手部和手爪進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且對(duì)夾緊氣缸進(jìn)行了選取計(jì)算，對(duì)夾持范圍和夾持精度進(jìn)行了計(jì)算，最后對(duì)彈簧強(qiáng)度進(jìn)行了校核，符合使用要求。 28 總 結(jié) 本文完成了機(jī)械手的畢業(yè)設(shè)計(jì)，中間 遇到很多困難，多謝老師指導(dǎo)。當(dāng)我們不理解，不會(huì)做的時(shí)候，指導(dǎo)老師及時(shí)給予我們知識(shí)的補(bǔ)充；顯然那時(shí)的我們更像是一種知識(shí)的灌入狀態(tài)，而畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程則更注重的是自我的鍛煉。我想倘若大學(xué)四年沒(méi)有多次課程設(shè)計(jì)打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，可能我們要完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)就變成困難至極了。因此我在此對(duì)大學(xué)四年帶過(guò)我課程設(shè)計(jì)的所有指導(dǎo)老師誠(chéng)摯的道聲謝謝！ 29 參考文獻(xiàn) [1] 汪愷 . 機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 . . 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Control of a Wearable Robot Using a Power Supply through USB[A].In: 20th Annual Conference of the Robotics Society of Japan Celebrating the RSJ39。s 20th Anniversary[C], Osaka, Japan 30 致 謝 寫(xiě)到這，代表了我的論文也將來(lái)接近尾聲了。是的大學(xué)四年最后一個(gè)課程 —畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此將要接受老師們和同學(xué)們的檢閱，無(wú)論做得好與不好，這個(gè)過(guò)程也是必須要經(jīng)歷的。首先對(duì)所有評(píng)閱的老師們表示感謝，我誠(chéng)意接受你們的教導(dǎo)，也希望能得到你們對(duì)我努力的肯定。 如果說(shuō)課程設(shè)計(jì)是一種體驗(yàn)，那畢業(yè)設(shè)計(jì)可以稱(chēng)得上是一種鍛煉。記得課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，指導(dǎo)老師們都是手把手的帶著我們，每天我們會(huì)在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下在課室里完成任務(wù)。當(dāng)我們不理解，不會(huì)做的時(shí)候，指導(dǎo)老師及時(shí)給予我們知識(shí)的補(bǔ)充；顯然那時(shí)的我們更像是一種知識(shí)的灌入狀態(tài)，而畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程則更注重的是自我的鍛煉。我想倘若大學(xué)四年沒(méi)有多次課程設(shè)計(jì)打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，可能我們要完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)就變成困難至極了。因此我在此對(duì)大學(xué)四年帶過(guò)我課程設(shè)計(jì)的所有指導(dǎo)老師誠(chéng)摯的道聲謝謝！ 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，歷時(shí)半年有余，我翻閱了大量的文獻(xiàn)資料，查閱了 大量的相關(guān)書(shū)籍；從沒(méi)有頭緒到漸漸發(fā)現(xiàn)思路，從不知如何下手到大膽嘗試，從請(qǐng)教指導(dǎo)老師到自己獨(dú)立思考，最終完成了我們這個(gè)課題的設(shè)計(jì)。 我能夠完成除了自身努力外，還得到了指導(dǎo)老師唐可洪老師的細(xì)心指導(dǎo)，劉國(guó)光老師總會(huì)在關(guān)鍵的時(shí)候出現(xiàn)，并會(huì)及時(shí)督促我們的工作，嚴(yán)格要求我們，對(duì)我們每段時(shí)期的工作任務(wù)都認(rèn)真把關(guān)；我想真心感謝給予我指導(dǎo)的 XX 老師。