【導讀】根據(jù)給予的沖壓零件圖和有關技術要求，設計其沖壓工藝方案和沖壓模具。獨立完成設計中的各項內容。通過對零件進行詳細的分析，再通過準確的計算設計并制造出合理的模具。2021年3月10日-3月20日：選定課題交指導老師審批確定設計論文題目；2021年5月8日-5月18日：提交中期檢查報告；做好充分的準備；生產效率又高的模具。2021年5月22日-5月23日：論文答辯。夾持式手部結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10. 手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

　　

【正文】 。 回轉氣缸的驅動力矩計算 在機械手的手腕回轉運動中所采用的回轉缸是單葉片回轉氣缸，它的原理如圖42所示，定片 1與缸體 2固連，動片 3與回轉軸 5固連。動片封圈 4把氣腔分隔成兩個 .當 壓縮氣體從孔 a進入時，推動輸出軸作逆時 4回轉，則低壓腔的氣從 b孔排出。反之，輸出軸作順時針方向回轉。單葉氣缸的壓力 P驅動力矩 M的關系為 : 2 )( 22 rRpbM ?? , 或 )( 2 22 rRb Mp ?? 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 27 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 28 第五章 手臂伸縮、升降、回轉氣缸的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計 手臂伸縮氣缸采用標準氣缸，參看各種型號的結構特點，尺寸參數(shù)，結合本設計的實際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內徑為 ? 100/63： 尺寸校核 ，只需校核氣缸內徑 1D =63mm,半徑 R=足使用要求即可 ,設計使用壓強 MPaP ? , 則驅動力： 2RPF ??? )(1246 26N? ???? 測定手腕質量為 50kg,設計加速度 )/(10 sma? ，則慣性力 maF?1 )(5001050 N? ?? ，設定摩擦系數(shù) ?k , ? )(100 N? ?? ? 總受力 mFFF ?? 10 )(600 100500 N? ?? FF?0 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 29 所以標準 CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅動力要求要求。 氣壓驅動的機械手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線轉動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設計手臂結構時， 應該采用導向裝置。具體的安裝形式應該根據(jù)本設計的具體結構和抓取物體重量等因素來確定，同時在結構設計和布局上應該盡量減少運動部件的重量和減少對回轉中心的慣量。 導向桿目前常采用的裝置有單導向桿，雙導向桿，四導向桿等，在本設計中才用單導向桿來增加手臂的 剛性和導向性。 平衡裝置 在本設計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側加裝平衡裝置，裝置內加放砝碼，砝碼塊的質量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運行參數(shù)視具體情況加以調節(jié)，務求使兩端盡量接近平衡。 手臂升降氣缸的尺寸設計與校核 尺寸設計 氣缸運行長度設計為 l =118mm,氣缸內徑為 1D =110mm,半徑 R=55mm,氣缸運行速度， 加速度時間 t? =,壓強 p=,則驅動力 ``20 . RpG ?? 26 ???? )(3799 N? 尺寸校核 1．測定手腕質量為 80kg,則重力 mgG? )(8001080 N? ?? 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 30 1， 設計加速度 )/(5 sma? ，則慣性力 maG?1 )(400580 N? ?? 3. 考慮活塞等的摩擦力，設定一摩擦系數(shù) ?k ， ? )(40 N? ?? ? 總受力 mq GGGG ??? 1 )(1240 40400800 N? ??? 0GGq ? 所以設計尺寸符合實際使用要求。 手臂回轉氣缸的尺寸設計與校核 尺寸設計 氣缸長度設計為 mmb 120? ,氣缸內徑為 mmD 2101 ? ,半徑 R=105mm,軸徑mmD 402 ? 半徑 mmR 20? ,氣缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間 t? ? ,壓強MPaP ? , 則力矩 ： 2 )( 22 rRpbM ?? ).(255 2)( 226mN????? 尺寸校核 1．測定參與手臂轉動的部件的質量 kgm 1201 ? ,分析部件的質量分布情況， 質量密度等 效分布在一個半徑 mmr 200? 的圓盤上，那么轉動慣量 ： 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 31 221rmJ? 2 2?? ? （ ） tJM ?? ?.慣 ).(108 mN??? 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定摩擦系數(shù) ?k , 慣摩 MkM .? ）（ ? ?? 總驅動力矩 摩慣驅 MMM ?? ）（ ? ?? MM〈驅 ? 設計尺寸滿足使用要求 。 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 32 結 論 本次設計的是氣動 通用機械手，相對于專用機械手，通用機械手的自由度可變，控制程序可調，因此適用面更廣。 采用氣壓傳動，動作迅速，反應靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。工作環(huán)境適應性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會污染環(huán)境。同時成本低廉。 通過對氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制，大大提高了繪圖速度，節(jié)省了大量時間和避免了不必要的重復勞動，同時做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。 機械手采用 PLC控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點，無論是進行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設定 PLC程 序來實現(xiàn)。可以根據(jù)機械手的動作順序修改程序，使機械手的通用性更強。 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 33 參考文獻 [1] 張建民 工業(yè)機器人 北京理工大學出版社 [2] 蔡自興 機器人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略 機器人技術 [3] 金茂青 曲忠萍 張桂華 國外工業(yè)機器人發(fā)展勢態(tài)分析 機器人技術與應用 [4] 王雄耀 近代氣動機器人 (氣動機械手 )的發(fā)展及應用 液壓氣動與密封 [5] 嚴學高 孟正大 機器人原理 東南大學出版社 [6] 機械設計師手冊 機械工業(yè)出版社 [7] 黃錫愷 鄭文偉 機械原理 人民教育出版 社 [8] 成大先 機械設計圖冊 化學工業(yè)出版社 [9] 鄭洪生 氣壓傳動及控制 機械工業(yè)出版社 [10] 吳振順 氣壓傳動與控制 哈爾濱工業(yè)大學出版社 [11] 徐永生 氣壓傳動 機械工業(yè)出版社 [12]傅祥志 機械原理（第二版） 華中科技大學出版社 [13]吳昌林等 機械設計（第二版 華中科技大學出版社 ［ 14］徐鋼濤等 機械設計基礎 高等教育出版社 滄州職業(yè)技術學院學院畢業(yè)論文 34 致謝 本次設計是在我尊敬的導師張軍老師悉心指導下完成的。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和精益求精的工作作風使我 受益匪淺。在此，我首先向導師表示誠摯的感謝，并致以崇高的敬意 ! 本次畢業(yè)設計是大學三年間所學知識的綜合運用，通過這次設計把這三年所學的基礎理論和專業(yè)課程作了一個總結和回顧，加深了對理論的理解，能夠掌握機械設計的全套思路，為即將走上工作崗位和以后的發(fā)展打下了一定的基礎。 在設計過程中，我查閱了大量的圖書資料以及網絡上的資料，包括機械零件、材料力學、液壓控制、幾何量公差與測量、機械制圖、機械手設計基礎等等，尤其是在從對各類設計手冊的查閱中，我的知識面得到了很大的提高；通過對該課題的獨立設計，使我對機械知識有了一 個更加深入的了解，對機械這門學科有了進一步的理解。也使我獨立設計的能里有了極大的提高。 在課題的研究和開發(fā)階段，我得到了機械老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷心的感謝。在本次畢業(yè)設計中，機械與電氣工程學部的各位老師，黃進老師，以及全體同學給與我很大支持和幫助，在此我向他們以及多年來為我的成長付出辛勤勞動的老師們和同學們表示衷心的感謝。在設計過程中，遇到不懂的地方，我也經常與同事、同學進行討論，解決難題。感謝父母 、家人對我的教育，感謝所有關心我的朋友和老師，同時感謝 滄州 職業(yè) 技術 學院的良好的學習環(huán)境是 我避免了很多的彎路。 當然，由于本人設計水平有限、在課程中沒有接觸過機械手的相關課程，實際經驗的不足，以及時間上的限制，在設計中難免存在一些錯誤。懇請老師給予以批評以及指正。 再次表示感謝！ 吉欣東 2021519