【正文】 Kiefner,B ,Virtual collaboration environment for aircraft design,Information Visualisation,2002. International Conference on，1012 July 2002,Page(s):502 507。最后向其他關(guān)心我支持我的老師、朋友、同班同學(xué)一并表示感謝。在此表示由衷的感謝！ 在進(jìn)行機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，和我一起研究探討的舍友表示感謝。另外導(dǎo)師們的課題組活躍的學(xué)術(shù)風(fēng)氣、學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn)與為人上的坦誠(chéng)也深深的感染了作者，使作者獲得了太多的啟發(fā)，在此特表深深謝意！在課題研究的整個(gè)過(guò)程中，沈云波老師一直給予了悉心的指導(dǎo)與幫助。致 謝在本論文的工作中，自始自終得到了西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院沈云波老師的精心指導(dǎo)和親切關(guān)懷。 本次設(shè)計(jì)只對(duì)機(jī)械手的手部進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)模擬仿真，對(duì)虛擬樣機(jī)還只是處于了解階段，做的運(yùn)動(dòng)仿真難免有錯(cuò)誤之處。 該機(jī)械手選擇配置二指夾持手指，抓取一般棒料。 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(jiǎn)單，同時(shí)成本低廉，專(zhuān)用性比較高，可實(shí)現(xiàn)車(chē)間內(nèi)的一些搬運(yùn)工作。為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。8 結(jié)論通過(guò)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)。對(duì)于A(yíng)DAMS建模，在A(yíng)DAMS/View提供有零件庫(kù)，可以創(chuàng)建各種基本的物體。下面分別對(duì)機(jī)械手的活塞桿進(jìn)行力、速度、加速度、位移進(jìn)行曲線(xiàn)輸出。（a）(b)(c)對(duì)機(jī)械手的張開(kāi)進(jìn)行仿真后，可以用曲線(xiàn)的形式輸出仿真結(jié)果。對(duì)于手部的運(yùn)動(dòng)仿真，為避免機(jī)構(gòu)自鎖，應(yīng)考慮活塞桿的實(shí)際運(yùn)動(dòng)范圍，本設(shè)計(jì)中，活塞桿的運(yùn)動(dòng)范圍是34mm。將機(jī)械手的手部抽象出來(lái)，對(duì)其進(jìn)行建模。內(nèi)部間隙不計(jì)；（2）各運(yùn)動(dòng)副內(nèi)的摩擦力忽略不計(jì)。 手部模型的建立：（1）機(jī)械手中所有零部件都認(rèn)為是剛體。DADS與ADAMS同屬機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件，兩者的原理和功能相似。(5)有線(xiàn)性系統(tǒng)模態(tài)分析、力輸入運(yùn)動(dòng)以及模擬控制系統(tǒng)的能力。(3)可分析運(yùn)動(dòng)學(xué)靜定(對(duì)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(lái)模擬作用在輪胎上的垂直、轉(zhuǎn)向、陀螺效應(yīng)、牽引與制動(dòng)、力與力矩?？梢赃M(jìn)行分析結(jié)果曲線(xiàn)圖的各種編輯。除了可以直接繪制仿真結(jié)果曲線(xiàn)以外，ADAMS / Postprocessor還可以對(duì)仿真分析曲線(xiàn)進(jìn)行一些數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)計(jì)算。 ADAMS仿真分析結(jié)果的后處理，可以通過(guò)調(diào)用后處理模塊ADAMS/ Postprocessor來(lái)完成。完成樣機(jī)分析的準(zhǔn)備工作以后，ADAMS/View程序可以自動(dòng)地調(diào)用ADAMS / Solver模塊，求解樣機(jī)模型的靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，完成仿真分析以后再自動(dòng)地返回ADAMS / View操作界面。ADAMS / View采用了Windows風(fēng)格的操作界面和各種操作習(xí)J慣，使得ADAMS / 。另外還有一些特殊場(chǎng)合應(yīng)用的附加程序模塊，例如:ADAMS/Car(轎車(chē)模塊)、ADAMS/Rail(機(jī)車(chē)模塊)、ADAMS / Driver(駕駛員模塊)、ADAMS / Tire(輪胎模塊)、ADAMS/Linear(線(xiàn)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(dòng)畫(huà)模塊)等。為系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化提供了一種高效開(kāi)發(fā)工具。ADAMS軟件支持并行工程環(huán)境，節(jié)省大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。通過(guò)交互的圖形界面和豐富的仿真單元庫(kù)，用戶(hù)快速地建立系統(tǒng)的模型。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，工程師通過(guò)應(yīng)用ADAMS軟件會(huì)收到明顯效果:(1)分析時(shí)間由數(shù)月減少為數(shù)日；(2)降低工程制造和測(cè)試費(fèi)用；(3)在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，完善設(shè)計(jì)方案；(4)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，減少所需的物理樣機(jī)數(shù)量；(5)當(dāng)進(jìn)行物理樣機(jī)測(cè)試有危險(xiǎn)、費(fèi)時(shí)和成本高時(shí)，可利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行分析和仿真；(6)縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。ADAMS一方面是機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件，用戶(hù)可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。由于A(yíng)DAMS具有通用、精確的仿真功能，方便、友好的用戶(hù)界面和強(qiáng)大的圖形動(dòng)畫(huà)顯示能力，所以DAMS軟件的課程，而將三維CAD軟件、有限元軟件和虛擬樣機(jī)軟件作為機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須了解的工具軟件。國(guó)外的一些著名大學(xué)也已開(kāi)設(shè)了介紹 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)軟件，是由美國(guó)機(jī)械動(dòng)力公司(Mechanical Dynamics Inc.)開(kāi)發(fā)的最優(yōu)秀的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件，是世界上最具權(quán)威性的，使用范圍最廣的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件。由于機(jī)械系統(tǒng)仿真提供的分析技術(shù)能夠滿(mǎn)足真實(shí)系統(tǒng)并行工程設(shè)計(jì)要求, 通過(guò)建立機(jī)械系統(tǒng)的模擬樣機(jī), 使得在物理樣機(jī)建造前便可分析出它們的工作性能, 因而其日益受到國(guó)內(nèi)外機(jī)械領(lǐng)域的重視。其中美國(guó)機(jī)械動(dòng)力學(xué)公司的ADAM S 占據(jù)了市場(chǎng)的50% 以上。國(guó)外虛擬樣機(jī)相關(guān)技術(shù)軟件的商業(yè)化過(guò)程已經(jīng)完成。7 ADAMS 模型的建立與仿真　 （1） 虛擬樣機(jī)技術(shù)的基本概念虛擬樣機(jī)技術(shù)是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中, 將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)(指在某單一系統(tǒng)中零部件的CAD 和FEA 技術(shù)) 糅合在一起, 在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建出產(chǎn)品的整體模型, 并針對(duì)該產(chǎn)品在投入使用后的各種工況進(jìn)行仿真分析, 預(yù)測(cè)產(chǎn)品的整體性能, 進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品性能的一種新技術(shù)。 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。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)。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。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：=（2）的計(jì)算 =（3）液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過(guò)近似估算 最后通過(guò)以上計(jì)算 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=6756N 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=6756=6184N 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(wèn)題。（1）的計(jì)算設(shè)定速度為V=4。=1920mm== ()所以，回轉(zhuǎn)半徑(3) 計(jì)算偏重力矩 () 升降不自鎖條件分析計(jì)算手臂在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)。 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、等。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算，需要螺釘來(lái)連接，內(nèi)徑為150mm，外徑為230mm，輸出軸徑為50mm 回轉(zhuǎn)缸的截面圖（4） 動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘。（3） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算，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， ，,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)）。經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算=（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。 ()回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng)1800mm，直徑為60mm的圓柱體，=180，則起動(dòng)角速度=?！直刍剞D(zhuǎn)部件（包括工件）對(duì)回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）。 回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡。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)。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊?；ㄦI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。回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的。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)。分析：經(jīng)過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。（3） 活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線(xiàn)長(zhǎng)，花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。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。機(jī)身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。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。 本章小結(jié)本章設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)，手臂采用雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)，對(duì)驅(qū)動(dòng)的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，并對(duì)液壓缸的基本尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。對(duì)于桿長(zhǎng)L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算： ()設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳剛，故，活塞直徑d=20mm,L=1360mm,現(xiàn)在進(jìn)行校核。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：。 ——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。得 得 ()式中 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（N）； L——手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（m）,參考上一節(jié)的計(jì)算。上圖是機(jī)械手的手臂示意圖，本設(shè)計(jì)是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對(duì)稱(chēng)配置在伸縮崗兩側(cè)。液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)。 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。（3） 雙活塞桿液壓崗結(jié)構(gòu)。 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)。為此，必須計(jì)算使之滿(mǎn)足不自鎖的條件。三、手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。（3） 減少回轉(zhuǎn)半徑，再安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作。減少慣量具體有3個(gè)途徑：（1） 減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金材料。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在內(nèi)，大部分平均移動(dòng)速度為，平均回轉(zhuǎn)角速度在。（5） 提高配合精度。（3） 合理布置作用力的位置和方向。 臂部設(shè)計(jì)的基本要求一、 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕（1） 根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較多。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。本章敘述手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)設(shè)置在機(jī)身處，將在下一章敘述。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。并進(jìn)行的腕部回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算，同時(shí)也計(jì)算了回轉(zhuǎn)缸連接螺釘?shù)闹睆健? 于是得 ()D——?jiǎng)悠耐鈴?；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 ()或 ()