【正文】 將機械手的。內部間隙不計；（ 2）各運動副內的摩擦力忽略不計。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 手部模型的建立 由于較復雜的模型在 ADAMS中難以建立 .所以對所建立的模型做如下簡化和假設： （ 1）機械手中所有零部件都認為是剛體。 DADS與 ADAMS同屬機械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件，兩者的原理和功能相似。 (5)有線性系統(tǒng)模態(tài)分析、力輸入運動以及模擬控制系統(tǒng)的能力。 (3)可分析運動學靜定 (對于非完整的束或速度約束一般情況的零自由度 )系統(tǒng)。 (2)利用 ADAMS可模擬大位移的系統(tǒng)。例如可以利用 ADAMS來模擬作用在輪胎上的垂直、轉向、陀螺效應、牽引與制動、力與力矩 ?？梢赃M行分析結果曲線圖的各種編輯。除了可以直接繪制仿真結果曲線以外， ADAMS / Postprocessor還可以對仿真分析曲線進行一些數學和統(tǒng)計計算 。 ADAMS仿真分析結果的后處理，可以通過調用后處理模塊 ADAMS/ Postprocessor來完成。完成樣機分析的準備工作以后， ADAMS/View程序可以自動地調用 ADAMS / Solver模塊，求解樣機模型的靜力學、運動學或動力學問題，完成仿真分析以后再自動地返回 ADAMS / View操作界面。自 ， ADAMS / View采用了齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 Windows風格的操作界面和各種操作習 J慣，使得 ADAMS / 常友好。另外還有一些特殊場合應用的附加程序模塊，例如 :ADAMS/Car(轎車模塊 )、 ADAMS/Rail(機車模塊 )、 ADAMS / Driver(駕駛員模塊 )、 ADAMS / Tire(輪胎模塊 )、 ADAMS/Linear(線性模塊 )、 ADAMS/Flex(柔性模塊 )、 ADAMS/ Controls(控制模塊 )、 ADAMS / FEA(有限元模塊 )、 ADAMS /Hydraulics(液壓模塊 )、 ADAMS / Exchange(接口模塊 )、 Mechanism / Fro(與 Pro / Engineer的接口模塊 )、ADAMS/Animation(高速動畫模塊 )等。為系統(tǒng)參數優(yōu)化提供了一種高效開發(fā)工具。 ADAMS軟件支持并行工程環(huán)境，節(jié)省大量的時間和經費。通過交互的圖形界面和豐富的仿真單元庫，用戶快速地建立系統(tǒng)的模型。在產品開發(fā)過程中，工程師通過應用 ADAMS軟件會收到明顯效果 : (1)分析時間由數月減少為數日； (2)降低工程制造和測試費用； (3)在產品制造出之前，就可以發(fā)現并更正設計錯誤，完善設計方案； (4)在產品開發(fā)過程中，減少所需的物理樣機數量； (5)當進行物理樣機測試有危險、費時和成本高時，可利用虛擬樣機進行分析和仿真； (6)縮短產品的開發(fā)周期。 ADAMS一方面是機械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件的應用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬樣機進行靜力學、運動學和動力學分析。由于 ADAMS具有通用、精確的仿齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 真功能，方便、友好的用戶界面和強大的圖形動畫顯示能力，所以 ADAMS軟件的課程，而將三維 CAD軟件、有限元軟件和虛擬樣機軟件作為機械專業(yè)學生必須了解的工具軟件。國外的一些著名大學也已開設了介紹 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)軟件，是由美國機械動力公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的最優(yōu)秀的機械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件，是世界上最具權威性的，使用范圍最廣的機械系統(tǒng)動力學分析軟件。由于機械系統(tǒng)仿真提供的分析技術能夠滿足真實系統(tǒng)并行工程設計要求 , 通過建立機械系統(tǒng)的模擬樣機 , 使得在物理樣機建造前便可分析 出它們的工作性能 , 因而其日益受到國內外機械領域的重視。其中美國機械動力學公司的 ADAM S 占據了市場的 50% 以上。國外虛擬樣機相關技術軟件的商業(yè)化過程已經完成。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 4. ADAMS 模型的建立與仿真 虛擬樣機技術 （ 1） 虛擬樣機技術的基本概念 虛擬樣機技術是指在產品設計開發(fā)過程中 , 將分散的零部件設計和分析技術 (指在某單一系統(tǒng)中零部件的 CAD 和 FEA 技術 ) 糅合在一起 , 在計算機上創(chuàng)建出產品的整體模型 , 并針對該產品在投入使用后的各種工況進行仿真分析 , 預測產品的整體性能 , 進而改進產品設計、提高產品性能的一種新技術。 手臂回轉氣缸的尺寸設計與校核 （ 1）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 ?? ).(2 55 2)0 ( 226mN????? 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： 2 21rmJ? 2 2?? ? （ ） tJM ?? ?.慣 ).(108 mN??? 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定摩擦系數 ?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。 2 2 1 . 4 1 0 . 1 61 0 7 0 0 . 3 5 9 7 8 . 60 . 1 6LF G Na? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?總摩 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 手臂慣性力的計算 本設計要求手臂平動是 V=5 minm ,在計算慣性力的時候 ,設置啟動時間 ?? ，啟動速度 ? V=V= , GvF gt?? ?總慣 GvFgt?? ?總慣 1 0 7 0 0 .0 8 3 4 5 .59 .8 0 .0 2NS NN K g S???? 手臂伸縮氣缸的選擇 手臂伸縮氣缸采用標準氣缸，查各種型號的結構特點，尺寸參數，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。 對于圓柱面： ? —— 摩擦系數，對于靜摩擦且無潤滑時： 鋼對青銅：取 鋼對鑄鐵：取 計算： 導向桿的材料選擇鋼，導向支撐選擇鑄鐵 39。 39。 2 LaFG a? ????? ????總摩 () 式中 G總 — — 參與運動的零部件所受的總重力（含工件）（ N）； L—— 手臂與運動的零部件的總重量的重心到導向支撐的前端的距離（ m） ,參考上一 節(jié)的計算 。39。下圖是機械手的手臂示意圖 . 圖 35 機械手臂部受力示意圖 計算如下： 由于導向桿對稱配置，兩導向桿受力均衡，可按一個導向桿計算。液壓缸活塞的驅動力的計算。如此反復，繪出最終的結構。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。 手臂動作應該靈活 ， 為減少手臂運動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。注意簡化結構。提高支撐剛度和合理選擇支撐點的距離。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 ?? 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 臂部設計的基本要求 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕 。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。 AR , BR 處的支承反力 (N)，可按手腕轉動軸的受力分析求解， 根據 0?? ）（ FMA ,得 : 33lGlRB ? ? lGlG 122 ? BR ? l lGlGlG 332211 ?? 同理，根據 BM? (F) 0? ,得 : l llGllGllGR A )()()( 332211 ?????? 式中 : 2G 重量 (N) 如圖 41所示的長度尺寸 (cm). 轉缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M封，與選用的密襯裝置的類型有關，應根據具體情況加以分析。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 3e 手腕轉動件的重心到轉動軸線的偏心距 (cm) 當工件的重心與手腕轉動軸線重合時，則 11eG 0? . 手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M ?封M )(2 12 dRdRf BA ? ( cmN? ) 式中 : 1d , 2d 轉動軸的軸頸直徑 (cm)。 ?? 起動過程所轉過的角度 (弧度 )。 1e 工件的重心到轉動軸線的偏心距 (cm), ? 手腕轉動時的角速度 (弧度 /s)。 1J 工件對手腕轉動軸線的轉動慣量 )..( 2scmN `。 偏M 參與轉動的零部件的重量 (包括工件、手部、手腕回轉缸的動片 )對轉動軸線所產生的偏重力矩 ( cmN? )., 封M 手腕回轉缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩( cmN? )。 腕部的驅動力矩計算 手腕的回轉、上下和左右擺動均為回轉運動，驅動手腕回轉時的驅動力矩必須克服手腕起動時所產生的慣性力矩，手腕的轉動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉動件的中心與轉動軸線不重合所產生的偏重力矩 . 圖 34 手腕受力的示意圖 手腕轉動時所需的驅動力矩可按下式計算 : 封摩偏慣驅 MMMMM ???? 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 式中 : 驅M 驅動手腕轉動的驅動力矩 ( cmN? )。由于本機械手抓取的工件是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設一繞 x軸轉動回轉運動才可滿足工作的要求目前實現手腕回轉運動的機構，應用最多的為回轉油 (氣 )缸，因此我們選用回轉氣缸。手抓夾持范圍，手指長 100mm,當手抓沒有張開角的時候，如圖 33（ a）所示，根據機構設計，它的最小夾持半徑1R 40?，當張開 060 時，如圖 33（ b）所示，最 大夾持半徑 計算如下： 002 1 0 0 3 0 4 0 c o s 3 0 9 0R tg? ? ? ? ?機械手的夾持半徑從 圖 33 手抓張開示意圖 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 手腕結構設計 腕部設計 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機械手適應復雜的動作要求。 缸筒壁厚的設計 缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。 氣缸的直徑 本氣缸屬于單向作用氣缸。N tg? ?????? 所以 Rbp 2? N )(245N? (3)實際驅動力 : ? 21KKpp ?實際 因為傳力機構為齒輪齒條傳動，故取 ?? ，并取 ?K 。 通過綜合考慮，本設計選擇 根據機械手的工作需要，通過比較，決定采用 機械手的手部結構是一支點 兩指回轉型 結構。若采用典型的平移型手指 , 驅動力需加在手指移動方向上 ,這樣齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 1 會使結構變得復雜且體積龐大。本機械手采用夾持式手指 ,夾持式機 械手按運動形式可分為回轉型和平移型。常用的機械手手部 ,按握持物品的原理 ,分為夾持和吸附兩大類。 （ 4） 具有足夠的強度和剛度 ， 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，當應盡量使結構簡單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉軸線上，以使手腕的扭轉力矩最小為佳。 （ 3） 保證 準確定位 ，為使手指和被夾持支架保持準確的相對位置，根據被抓取支架 的形狀，選擇相應的手指形狀。手指的開閉角應保證扶手支架 能順利進入或脫開 ，若夾持不同直徑的扶手支架 ，應按最大直徑的工件考慮。 手部設計基本要求 （ 1）機械手 有足夠的握力 (即夾緊力 )，在確定手指的握力時，應考慮在爬樓 過程中所產生的慣性力和振動，以保證 機器人不致產生翻倒 。 圖 31 履帶式行走機構行駛原理 履帶的基本結構和參數 如第二章所述得：驅動鏈輪齒數 Z≈ ，該機器人采用輸送滾子鏈與三角膠帶組合構