【導(dǎo)讀】用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為??機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技。術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上。兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中。顯著的提高了勞動(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。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(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。機(jī)械手首先是從美國開始研制的。美國還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)二種典型。年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺(tái)。第二代機(jī)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(jì)。 經(jīng)過以上的計(jì)算 M驅(qū) = 2Nms?? （ 2） 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬 b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為 8Mpa。 d為輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，設(shè) d=55mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計(jì)算： 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 28MDd??驅(qū)bp () D=135mm 既設(shè)計(jì)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?jì)算 根據(jù)表 所示，因?yàn)榛剞D(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(gè)面 6 個(gè)，兩個(gè)面是 12個(gè)）。 危險(xiǎn)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(jì)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(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 34 靜片動(dòng)片連接螺栓液壓缸蓋連接螺釘圖 回轉(zhuǎn)缸的截面圖 （ 4） 動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘 動(dòng)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(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。 ? ?2282Qb p dD d M F Zf? ? ?摩 于是得 ? ?224Q bpF D dZfd?? 式中 QF —— 每個(gè)螺釘預(yù)緊力； D—— 動(dòng)片的外徑； f—— 被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對(duì)銅取 f= 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 ? ?214QFd??? ?合 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 或 ? ?14 QFd ??? 帶入有關(guān)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(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 手臂偏重力矩的計(jì)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(duì)機(jī)械手手臂做粗略估算： G爪 和 G腕 總共 =33Kg 屈良鑫 ： 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 36 Kg?臂 G?總 G工 件 +G爪 +G腕 +G臂 = (2)計(jì)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(jì)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(jì)算 手臂在 G總 的作用下有向下的趨勢(shì)，而里柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)。 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 即 G總 2 Gh?總 f 2hf? 取 ? 則 ? () 即 h 手臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)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(jì)算 GvF gt?? ?總慣 設(shè)定速度為 ? V=4 minm 。起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)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(jì)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(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 38 最后通過以上計(jì)算 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)， 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(dāng)加厚，且活塞桿的直徑為 65mm 軸承的選擇分析 對(duì)于升降缸的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于機(jī)身回轉(zhuǎn)用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個(gè)問題。對(duì)于本設(shè)計(jì)，采用一支點(diǎn)，雙固定，另 一支點(diǎn)游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。作為固定支撐的軸承，應(yīng)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(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖 。 本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)角接觸球軸承，面對(duì)面或者背對(duì)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí) ): M= F 每個(gè)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(gè)螺栓所需的預(yù)緊力 F? 保證接合面不滑動(dòng)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(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 40 S 為螺栓相對(duì)剛度的倒數(shù)，取值為 1/ 那么每個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為： 2700 ?? ?? 螺栓的總拉力為 F= 選用 級(jí)螺栓，其 =320M 螺栓的安全系數(shù)與其直徑有關(guān)，初估直徑為 6~16mm，則安全系數(shù) S 取為 ，得螺栓的許用應(yīng)力為： = = M 則螺栓直徑 d=CF/ =， C 為螺栓直徑安全系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版得知 C=，對(duì)計(jì)算求得螺栓直徑進(jìn)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(duì)機(jī)械手的機(jī)身進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分別對(duì)機(jī)身的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。同時(shí)也計(jì)算了升降立柱不自鎖的條件，這是機(jī)身設(shè)計(jì)中不可缺少的部分。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 7 結(jié)論 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了機(jī)械手的很多相關(guān)知識(shí)。使我也了解了當(dāng)前國內(nèi)外在此方面的一 些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過程，通過對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)，為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)做了系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中沒有涉及到機(jī)械手的控制問題，對(duì)這方面有點(diǎn)模糊，需要在以后的工作學(xué)習(xí)中了解和掌握。 本次設(shè)計(jì)的是輕型平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)，相對(duì)于通用機(jī)械手，因此，動(dòng)作固定，結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)成本低廉，專用性比較高，可實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運(yùn)工作。 采用液壓傳動(dòng)，液壓出力大，臂力可達(dá) 1000N以上，且可用電液伺服機(jī)構(gòu) ，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使機(jī)械手用途更廣，定位精度一般非常高，在 1mm內(nèi)。 該機(jī)械手選擇配置二指夾持手指，抓取一般棒料。必要時(shí)可以更換手抓，抓取箱體等。 由于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)水平的局限，設(shè)計(jì)難免有不到之處，望讀者見量，指正。 屈良鑫 ： 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 46 致 謝 本論文的研究工作實(shí)在謝苗老師的精心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題直至論文完成的各個(gè)環(huán)節(jié)都凝結(jié)著謝老師的心血和汗水， 在設(shè)計(jì)過程中， 謝 老師為我們提 出了許多建設(shè)性意見，并與我們共同分析、探討設(shè)計(jì)思路、過程及結(jié)果 。 正是在 謝 老師的細(xì)心教導(dǎo)、大力支持和鼓勵(lì)下才使得我們的設(shè)計(jì)工作得以順利 的完成。在此，我謹(jǐn)向 謝苗 老師表示衷心的感謝！ 由于時(shí)間 倉促及本人水平有限，論文中不足之處在所難免 ，懇請(qǐng)各位評(píng)委 批評(píng)指正 ，最后感謝各位評(píng)委對(duì)本論文的評(píng)審。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 47 參考文獻(xiàn) [1] 蔡春源，宋純智，曹太文 .新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［ M］，遼寧 :科學(xué)技術(shù)出版社，. 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