【導讀】用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為??機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。機械手涉及到力學、機械學、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技。術(shù)等科學領域，是一門跨學科綜合技術(shù)。工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設備。他的特點是可以通過編程來完成各種預期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上。兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和環(huán)境中。顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到很多國。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶。有放射性和污染的場合，應用的更為廣泛。機械手首先是從美國開始研制的。美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進結(jié)構(gòu)，降低成本。日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應用最多的國家。自1969年從美國引進二種典型。年，機械手累計產(chǎn)量達56900臺。第二代機械手正在加緊研制。

　　

【正文】 = ，由于回油背差一般非常的小，故 在這里忽略不計。 經(jīng)過以上的計算 M驅(qū) = 2Nms?? （ 2） 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設計回轉(zhuǎn)缸的靜片和動片寬 b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強為 8Mpa。 d為輸出軸與動片連接處的直徑，設 d=55mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計算： 大學畢業(yè)設計（論文） 33 28MDd??驅(qū)bp () D=135mm 既設計液壓缸的內(nèi)徑為 135mm,根據(jù)表 選 擇液壓缸的基本外徑尺寸 180mm(不是最終尺寸 )，再經(jīng)過配合等條件的考慮。 （ 3） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 根據(jù)表 所示，因為回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為 8Mpa,所以螺釘間距 t 小于 80mm,根據(jù)初步估算， 3 .1 4 1 5 0 4 7 1L D m m?? ? ? ?， 39。t? 471 tZ ?? ,所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目為（一個面 6 個，兩個面是 12個）。 危險截面 = = = SF KF? ? QSF KQ? = = 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ?? 200MPa?（ ? ） 螺釘?shù)闹睆?d= 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M16 的開槽盤頭螺釘。 經(jīng)過 以上的計算，需要螺釘來連接，最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖 所示，內(nèi)徑為 135mm，外徑為 190mm，輸出軸徑為 55mm 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 34 靜片動片連接螺栓液壓缸蓋連接螺釘圖 回轉(zhuǎn)缸的截面圖 （ 4） 動片和輸出軸間的連接螺釘 動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)如圖 。連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。 ? ?2282Qb p dD d M F Zf? ? ?摩 于是得 ? ?224Q bpF D dZfd?? 式中 QF —— 每個螺釘預緊力； D—— 動片的外徑； f—— 被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對銅取 f= 螺釘?shù)膹姸葪l件為 ? ?214QFd??? ?合 大學畢業(yè)設計（論文） 35 或 ? ?14 QFd ??? 帶入有關數(shù)據(jù) 選定 螺釘材料選擇 Q235， 則 ? ? 240?? ? ? ?200MPa（ ? ） 螺釘?shù)闹睆? d= 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M18 的開槽盤頭螺釘。 機身升降機構(gòu)的計算 手臂偏重力矩的計算 圖 手臂各部件重心位置圖 （ 1） 零件重量 G工 件 、 G爪 、 G腕 、 G臂 等。 60KgG ?工 件 現(xiàn)在對機械手手臂做粗略估算： G爪 和 G腕 總共 =33Kg 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 36 Kg?臂 G?總 G工 件 +G爪 +G腕 +G臂 = (2)計算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離 ? 。 ?工 件 =1920mm ?手 和 腕 = ?臂 = G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總 () G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總1650mm? 所以，回轉(zhuǎn)半徑 ?? 1650mm (3) 計算偏重力矩 MG?? 總偏 () MG?? 總偏 1 0 9 . 2 9 . 8 1 . 6 5 0 1 7 6 5K g m N m? ? ? ? ? 升降不自鎖條件分析計算 手臂在 G總 的作用下有向下的趨勢，而里柱導套有防止這種趨勢。 由力的平衡條件有 1RF = 2RF 1RF h=G總 ? 即 1RF = 2RF =Gh?總 所謂的不自鎖條件為： G總 11 2 122 RF F F F f? ? ? 大學畢業(yè)設計（論文） 37 即 G總 2 Gh?總 f 2hf? 取 ? 則 ? () 即 h 手臂做升降運動的液壓缸驅(qū)動力的計算 F F F F F G? ? ? ? ?回慣 摩 密 () 式中 F摩 — — 摩擦阻力，參考圖 12F Ff?摩 取 f= G——零件及工件所受的總重。 （ 1） F慣 的計算 GvF gt?? ?總慣 設定速度為 ? V=4 minm 。起動或制動的時間差 ? t=。G總 近似估算為。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有： = = （ 2） F摩 的計算 12 RF F f?摩 ? 12 RF F f??摩2? ? = （ 3）液壓缸在這里選擇 O型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算 ?密 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 38 最后通過以上計算 當液壓缸向上驅(qū)動時， F=4195N （ 4） 液壓缸的缸徑的確定 : 114 1 .1 3FFD pp? ? ??? 則 mm mm ，考慮到底座的缸體中的活塞桿里要加入花鍵，故選取 90mm 的缸徑，壁厚要適當加厚，且活塞桿的直徑為 65mm 軸承的選擇分析 對于升降缸的運動，對于機身回轉(zhuǎn)用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個問題。對于本設計，采用一支點，雙固定，另 一支點游動的支撐結(jié)構(gòu)。作為固定支撐的軸承，應能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向全要固定。其結(jié)構(gòu)參看本章開始的—— 機身結(jié)構(gòu)示意圖 。 本設計采用兩個角接觸球軸承，面對面或者背對背的組合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以承受雙向軸向載荷。 大學畢業(yè)設計（論文） 39 底座與手臂連接處的螺栓直徑的確定 ，約為 =1092N，則其產(chǎn)生的傾覆力矩 (手臂完全伸出時 ): M= F 每個螺栓承受的載荷均值為 = =1092/4=273N 由于 M 的作用使左邊的兩螺栓受力增大，其值為 = =9009N 所以左邊兩螺栓所承受的最大的工作拉力為： F=273N+9009N=9282N 3. 確定每個螺栓所需的預緊力 F? 保證接合面不滑動的條件為： ( 1) fRKT S?? 其中： R 為橫向載荷，其值為 0 為可靠性系數(shù)取值為 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 40 S 為螺栓相對剛度的倒數(shù)，取值為 1/ 那么每個螺栓所需的預緊力為： 2700 ?? ?? 螺栓的總拉力為 F= 選用 級螺栓，其 =320M 螺栓的安全系數(shù)與其直徑有關，初估直徑為 6~16mm，則安全系數(shù) S 取為 ，得螺栓的許用應力為： = = M 則螺栓直徑 d=CF/ =， C 為螺栓直徑安全系數(shù)查機械設計手冊第三版得知 C=，對計算求得螺栓直徑進行圓整。 所以 可以確定 最終選用的螺栓為M=8mm。 本章小結(jié) 本章對機械手的機身進行了設計，分別對機身的回轉(zhuǎn)機構(gòu)和升降機構(gòu)進行設計計算。同時也計算了升降立柱不自鎖的條件，這是機身設計中不可缺少的部分。 大學畢業(yè)設計（論文） 45 7 結(jié)論 通過此次畢業(yè)設計，使我了解了機械手的很多相關知識。使我也了解了當前國內(nèi)外在此方面的一 些先進生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機械手設計的一般過程，通過對機械手的結(jié)構(gòu)設計作了系統(tǒng)的設計，掌握了一定的機械設計方面的基礎，為以后的工作學習創(chuàng)造了一定基礎。 本次畢業(yè)設計只是對搬運機械手的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動做了系統(tǒng)的計算設計，設計中沒有涉及到機械手的控制問題，對這方面有點模糊，需要在以后的工作學習中了解和掌握。 本次設計的是輕型平動搬運機械手設計，相對于通用機械手，因此，動作固定，結(jié)構(gòu)簡單，同時成本低廉，專用性比較高，可實現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運工作。 采用液壓傳動，液壓出力大，臂力可達 1000N以上，且可用電液伺服機構(gòu) ，實現(xiàn)連續(xù)控制，使機械手用途更廣，定位精度一般非常高，在 1mm內(nèi)。 該機械手選擇配置二指夾持手指，抓取一般棒料。必要時可以更換手抓，抓取箱體等。 由于經(jīng)驗知識水平的局限，設計難免有不到之處，望讀者見量，指正。 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 46 致 謝 本論文的研究工作實在謝苗老師的精心指導下完成的，從論文的選題直至論文完成的各個環(huán)節(jié)都凝結(jié)著謝老師的心血和汗水， 在設計過程中， 謝 老師為我們提 出了許多建設性意見，并與我們共同分析、探討設計思路、過程及結(jié)果 。 正是在 謝 老師的細心教導、大力支持和鼓勵下才使得我們的設計工作得以順利 的完成。在此，我謹向 謝苗 老師表示衷心的感謝！ 由于時間 倉促及本人水平有限，論文中不足之處在所難免 ，懇請各位評委 批評指正 ，最后感謝各位評委對本論文的評審。 大學畢業(yè)設計（論文） 47 參考文獻 [1] 蔡春源，宋純智，曹太文 .新編機械設計手冊［ M］，遼寧 :科學技術(shù)出版社，. [2] 徐浩，邱宣懷，蔡春源，汪愷，余俊 .機械設計手冊［ M］，北京 :機械工業(yè)出版社， 1991. [3] 孟慶鑫，王曉東 .機器人技術(shù)基礎［ M］，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，. [4] 潘沛霖，吳偉光 .機器人撓性手臂結(jié)構(gòu)與設計［ J］，哈爾濱工 業(yè)大學學報， 1991，12 (3)： 167173. [5] 張鐵，謝存禧主編 .機器人學，華南理工大學出版社 ［ M］ ， 2021， 9. [6] 吳廣玉，姜復興主編 .機器人工程導論 ［ M］ ，哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學出版社，1988. [7]崔正昀主編 .機械設計基礎 ［ M］ ,天津： 天津大學出版社， 2021. [8] 談欣柏主編 .大學物理 ［ M］ ，天津：天津大學出版社， 2021. [9] 成大先主編 .機械設計手冊 ［ M］ ，北京：化學工業(yè)出版社， 2021， 76899141， 157160. [10] 加騰一郎主編 .機械手 圖冊 ［ M］ ，上海：上?？茖W技術(shù)出版社， 1979. [11] 蔡自興主編 .機器人學 ［ M］ ，北京：清華大學出版社， 2021. [12] 費仁元，張慧慧主編 .機器人機械設計和分析 ［ J］，哈爾濱工業(yè)大學學報，1991， 9 (3)： 164170. [13] HYUN J of feedback gains for a hydraulic servo system by geic algorithms［ J］， Proceedings of Mechan Engineers， PartⅠ .Journal of Systems￡ Control Engineering， 1998， 212 (5)， 474 6368. [14] ERYILMAZ nonlinear modeling and control of electrohydraulic sysystems［ D］ . University， 2021， 3436. 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 48 附錄 A First, I explain the background robots, robot technology development. It should be said it is a mon scientific and technological development of a prehensive results, for the socioeconomic development of a significant impact on a science and technology. It attributed the development of all countries in the Second World War to strengthen the economic input on strengthening the country39。s economic development. But they also demand the development of the productive forces the inevitable result of human development itself is the inevitable result the