【正文】 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? ? ? 即 G總 2 Gh?總 f 2hf? 取 ? 則 ? () ? 當(dāng) ? =1650mm 時(shí)， ? =528mm 因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于 528mm 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。 ? ?2282Qb p dD d M F Z f? ? ?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 或 ? ?14 QFd ??? 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 ? ?224Q bpF D dZfd??= ? ?6 220 . 0 6 8 1 0 0 . 1 5 0 . 0 5 4 0 0 0 04 0 . 1 5 0 . 0 5 NZ ?? ??? ? ? 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ? ? ?200MPa（ ? ） 螺釘?shù)闹睆? ? ?0 64 1 .3 4 1 .3 4 0 0 0 0 0 .0 1 3 53 .1 4 2 0 0 1 0QFdm??? ??? ? ??? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M14的開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘。 危險(xiǎn)截面 222 2 20 . 1 5 0 . 0 5 0 . 0 1 5 74S R r m? ? ? ?? ? ? ? 所以，QF? 20933PS NZ ? SF KF? ? = 20 93 3 31 40 0SF K F N? ? ? 所以0 =20933+ 31400=52333NQF 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ?? 200MPa?（ ? ） 螺釘?shù)闹睆?? ?0 64 1 .3 4 1 .3 5 2 3 3 3 0 .0 2 03 .1 4 2 0 0 1 0QFdm??? ??? ? ??? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M20的開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘。 經(jīng)過(guò)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。 0J —— 手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量（ 2Nms?? ）。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)缸通過(guò)兩個(gè)油孔，一個(gè)進(jìn)油孔，一個(gè)排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。花鍵軸與與升 降缸的下端蓋用鍵來(lái)固定，下短蓋與連接地面的的底座固定。如上圖所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)。 （ 3） 活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線長(zhǎng)，花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮，分析。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。 經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力： 0 .0 3 = 6 2 1 0 NF F F F? ? ?摩 慣 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F=6210N，根據(jù)表 選擇液壓缸的工作壓力 P=2MPa （ 1） 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖 所示 圖 雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔， 21 4DF F p ????? 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中， ? ?222 4DdF F p ?????? 液壓缸的有效面積： 1FS p? 故有 114 1 .1 3FFD pp? ? ??? （無(wú)桿腔） () 214FDdp???? （有桿腔） () F=6210N， 1p = 62 10 pa? ，選擇機(jī)械效率 ? ? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入： 6114 6 2 1 01 . 1 3 1 . 1 3 0 . 0 6 4 6 00 . 9 5 2 1 0FFDmpp???? ? ? ??? 根據(jù)表 41（ JB82666），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇 D=65mm. （ 2） 液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在 7mm，所以該液壓缸的外徑為 79mm. （ 3） 活塞桿的計(jì)算校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。 4 1 .2 7 1 .5 72?? ? ????? ? ????? ? —— 摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)： 鋼對(duì)青銅：取 ? ? 鋼對(duì)鑄鐵：取 ? ? 計(jì)算： 導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 39。 a—— 導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（ m） 。 0AM ?? bG L aF?總 得 b GLF a? 總 0Y?? baG F F??總 得 a LaFG a???? ????總 39。液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算。 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 通過(guò)以上，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng) ,液壓缸選取雙作用液壓缸。 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 常見(jiàn)的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種： （ 1） 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。 （ 4） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。 （ 4） 注意簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。 5 臂部的 設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算 手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。sQ Q QF F F??=+10545=19772N 螺釘材料選擇 Q235， ? ? 240 1601 .5s M P an?? ? ? ?則（ ? ） 螺釘?shù)闹睆? ? ?04 QFd ???? （ ） ? ? 04 QFd ???? 64 1 .3 1 9 7 7 2 0 .0 1 5 93 .1 4 1 6 0 1 0 m?????? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=16mm. 動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘 （ 1） 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)見(jiàn)上圖。 （ 3） 啟動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn) 過(guò)的角度 ??啟 018=，等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ? ?? 。 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù) 夾取工件重量 60Kg ，回轉(zhuǎn) 0180 。 (3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)角由動(dòng)片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定（一般小于 0270 ）。 （ 2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。計(jì)算公式： maxcaSSS???? （ ） sS 選取 （力學(xué)性精確能高） max 38KDFd? ?? （ ） max 38KDFd? ?? 38 1 . 1 8 4 0 . 0 4 2 1 6 2 1 5 9 8 7 5 6 4 7 93 . 1 4 0 . 0 0 7??? ? ?? 6m a x8 0 0 1 0 1 . 3 3 6 1598756479casS paS pa?? ?? ? ? 結(jié)論：經(jīng)過(guò)校核，彈簧適應(yīng)。 結(jié)論本設(shè)計(jì)彈簧 ??，因此彈簧穩(wěn)定性合適。 圖 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 0 .6 1 54 4 6CK C ???? （ ） 4 1 0 .6 1 54 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=42mm，估算彈簧絲直徑 42 5 .2 58Dd m mC? ? ? (4).試算彈簧絲直徑 ? ?39。 機(jī)械手的夾持范圍為 80mm 180mm。 手抓夾持范圍，手 指長(zhǎng) 100mm,當(dāng)手抓沒(méi)有張開(kāi)角的時(shí)候，如圖 （ a）所示，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小夾持半徑 1R 40? ，當(dāng)張開(kāi) 060 時(shí)，如圖 （ b）所示，最 大夾持半徑 2R 計(jì)算如下： 002 10 0 30 40 c os 30 90R tg? ? ? ? ?機(jī)械手的夾持半徑從 40 90mm （ a） (b) 圖 手抓張開(kāi)示意圖 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(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 ? ?12力 。 G—— 被抓取工件所受重力（ N）。必須對(duì)大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。11FF?? 由 01M? ??F =0 得 39。夾緊裝置選擇常開(kāi)式夾緊裝置，它在彈簧的作用下機(jī)械手手抓閉和，在壓力油作用下，彈簧被壓縮，從而機(jī)械手手指張開(kāi)。平移型手指的張開(kāi)閉合靠手指的平行移動(dòng) ,這種手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 適于夾持平板方料 , 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置 , 其理論夾持誤差零。 機(jī)械手手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇手抓的類(lèi)型及夾緊裝置 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，考慮 到所要達(dá)到的原始參數(shù)：手抓張合角?? = 060 ，夾取重量為 60Kg。 （ 4） 應(yīng)保證手抓的夾持精度。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途：搬運(yùn) :用于車(chē)間搬運(yùn) 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) : 抓重 :60Kg (夾持式手部 ) 自由度數(shù) :5個(gè)自由度 座標(biāo)型式 :圓柱座標(biāo) 最大工作半徑 :1600mm 手臂最大中心高 :1248mm 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 伸縮行程： 1200mm 伸縮速度： 83mm/s 升降行程： 300mm 升降速度： 67mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 : 00 180 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 : 00 180 3 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 手部設(shè)計(jì)基本要求 （ 1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手 的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。 圖 機(jī)械手基本形式示意 在圓柱坐在圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案選定后 ，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)關(guān)于機(jī)械手具有 5個(gè)自由度既：手抓張合；手部回轉(zhuǎn)；手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降 5個(gè)主要運(yùn)動(dòng)。 (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。因此，在機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，然后通過(guò) ADAMS 軟件對(duì)機(jī)械手的手部進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)仿真。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)用方面則剛 剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行 列。在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200臺(tái)，約占全球已安裝