【正文】 在此，謹向 陳 玲 老師致以深深的謝意 ! 在論文 資料收集階段，得到 了校圖書館和系里老師的幫助，在此也致以感謝。在幾個月的論文設計中，陳 老師嚴謹?shù)膶W術作風、治學態(tài)度，求實的工作作風和孜孜不倦的探索創(chuàng)新精神，以及平易近人的師長風范給我造就了良好的設計環(huán)境。 23 致謝 首先衷心感謝我的指導老師 陳玲 老師對我論文的指導與熱 情的幫助。 ， PLC 電子控制；考慮機械手發(fā)展趨勢，最好采用單機械手＋單片機來優(yōu)化整個生產(chǎn)過程。根據(jù)實際工作環(huán)境和造價的要求，對于這一課題，本人認為今后可以按以下幾方面開展。 機械手的設計與開發(fā)涉及多個領域和多個學科。 ：用力學知識對機械手的非標零件進行設計及校核，來驗證其是否可以適應工作要求。 ：利用 CATIA 和 CAD對機械手的整體機械結構以及部分非標零件進行實體設計并裝配。 本課題的設計工作總結如下： ：通過在大學學習期間所學到的知識，對機械手的機械原理進行建摸，再進行各方案比對，選出最佳方案。本文以 鍛壓機 自動上料 機械手為研究課題，提出其各項技術指標，以此基礎進行設計。 = ∴ F 回 = F 封 1+ F 封 2=+= F 回計算， ∵背壓為 0，∴ F 回 =0 F 慣的計算 F 慣 =G 總 ?V/8?t G 總 :參與運動的零件的總動力， ?V 由靜止加速到常速的變化量 ?V=△ t 起動過程中時間取 ～ 取 t= ∴ F 慣 =ma=80 ∴ F=F 慣 +F 摩 +F 回 =+208+= 液壓缸結構尺寸液壓缸內(nèi)徑計算 ： 液壓缸內(nèi)徑計算 雙作用液壓缸機構示意圖 18 油進入無桿腔 F=F1η =P*π d2/4η 油進入有桿腔 F=F2η =P*（ D2d2） /4 工作壓力 P=4Mpa = D— 液壓缸內(nèi)徑 F— 理論推力 d— 活塞桿直徑 ∴ D=（ 4F/π Pη）1/2= 按 機械設計手冊 表 1963 液壓缸內(nèi)徑系列取 D=32mm 由于公稱壓力為 P=4MPa10MPa, ∴取ψ = ψ =v2/v1=A1/A2=π /4D2/[π /4(D2d2)]=D2/D2d2 ψ 液壓缸活塞往復運動時的速比則 d=(D2D2/)1/2= 按表 1963活塞肛直徑系列，取 d=16mm 由于液壓缸的工作時間 t=π D2s/4q S Q=流量 m3/s Q=π D2s/4=π *2**106 m3/s t≥ PD/2p[σ ] t=(4532)/2= P— 液壓缸內(nèi)工作壓力 Pa D— 液壓缸內(nèi)徑 m δ P— 剛體材料許用拉應力 δ P=[δ s]/s s 為安全系數(shù)，推薦在 ～ 5 范圍內(nèi) d 選用，一般取 S=5 由于缸體材料為鍛鋼 δ P=（ 110～ 120） MPa 取δ P=110MPa ∴ t≥ 4*106**110*106= ∴滿足要求 ∵ t/D=1/10 ∴按壁厚公式校核 19 2. 按壁厚公式計算： t ≥ d/2[( δ P+)*1/21]== ∴滿足要求 d(L≤ 10d)時 d≥ (4F1/πδ p)l/2 F1— 活塞桿推力， L— 活塞桿長度 Δ p— 活塞桿材料的許用應力 δ p=δ s/s δ s： 材料屈服極限 s 為安全系數(shù)，取 s=2 δ s=300N/mm2 ∴δ p=150 N/mm2 d≥ (4*)1/2= ∴滿足要求 ∵ L=150mm10d=160mm ∴受壓柱塞式活塞桿無須做壓桿穩(wěn)定性計算 20 回轉液壓缸計算圖 缸體與缸蓋用法蘭連接的螺栓計算合成應力：δ n=δ =KF1/ASZ1PA Z： 螺栓數(shù)量， X=4 AS： 螺栓螺紋部分危險剖面積計算螺紋預緊系數(shù)， ～ ，取 k= ∴δ n=**4=2 由于內(nèi)六角圓柱頭螺紋精度為 級 ∴δ n=2800N/mm2 ∴強度足夠 ： 活塞桿的拉力 ∴ F2=π（ D2d2） p/4=π (22)/4= 活塞桿危險斷面處的合成應力 δ n=δ =Kf2/π d22/4≤δ p d2： 活塞桿危險斷面處的直徑為 d2 =d3=163=13mm K 螺紋預緊系數(shù)：取 K=1 δ p=δ s s s= 21 對于調(diào)質(zhì)硬度 HB=240? 270HBS 的 40Cr 鋼δ s =700MP ， δ p=40MP ∴δ n=**132 /4=25400MP ∴滿足要求 22 總結 機械手設計是一個集機械結構，電子技術，傳感器技術，控制測試技術，液壓與氣壓傳動等多學科統(tǒng)一的綜合系統(tǒng) 機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。=*4*106 *178。 ∴ F 封 1=pπ d1 p工作壓力 , p=4Mpa D： 活塞直徑為 32mm, I： 密封有效長度 . ∴ F 封 2= ∴ I=d0*2kk178。 ∴ Fn=***10*= 手臂的設計計算 (1)左到右的液壓缸的設計計算： (2)液壓缸活塞的驅(qū)動力計算： 水平移動液壓缸受力圖 F=F 摩 +F 密 +F慣 +F 回 F摩 — 摩擦阻力 F密 — 密封裝置處的摩擦阻力； F慣 — 啟動或制動時，活塞桿所受平均慣性力 F回 — 液壓缸回油腔低壓處造成阻力 機械手總重 800N，手臂不參與運動的零部件的總重量的重心到導向支撐前端的距離為 75mm，導向支撐為 15mm。 a=Vmax/t響 Vmax： 運載工件時重力方向上的最大上升速度； t響 :系統(tǒng)達到最高速度的時間，根據(jù)設計參數(shù)，一般取 ～ ；取 t響 = K3： 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進行選定，按工業(yè)機械手設計表 22讀??； K3= G： 被抓取工件所受重力（ N）， G=10kg/N Vmax=π r/t=*178。手指對工件的夾緊力可按下式計算： FN≥ K1*K2*K3*G 式中 K1： 安全系數(shù)，通常取 ～ ；取 K1=； K2： 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。 夾緊力計算： 手指加在工件上的加緊力，是設計手部的重要依據(jù)。采用兩個手指，驅(qū)動裝置為傳動機構提供動力，驅(qū)動源為液壓驅(qū)動裝置。所以，機械手常采用無縫鋼管作為導向桿，用工字鋼或槽鋼作為支撐鋼，這樣既提高了手臂的剛度，又大大減輕了手臂的自重，而且空心的內(nèi)部還可以布置驅(qū)動裝置、傳動裝置以及管道，這樣就使結構緊湊、外形整齊。 設計基本要求： 1)臂部應承載能力大、剛度 好、自重輕臂部通常即受彎曲 (而且不僅是一個方向的彎曲 )，也受扭轉，應選用抗彎和抗扭剛度較高的截面形狀。如果改變手部的姿態(tài) (方位 )，則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。 臂部結構 手臂部件是機械手的主要部件。繞 Z軸轉動稱為左右擺動 :有的甚至是沿 Y軸或 Z軸的橫向移動。手腕的運動形式可以有 :繞 X軸轉動稱為回轉運動 。對于本文的移動機器人，只需要能夠抓住物體，控制物體的位置和取向，兩個手指就能滿足此工作要求，所以在結構上將采用兩指。兩個手指除具有一個手指的功能外，還能抓住物 體并可精確的控制物體的位置和取向 :三個手指除能完成兩個手指完成的功能外，它還有在手中 14 反復抓握物體的功能，如將物體拋入空中并在新的方向抓住物體 。在這里還必須討論一下機械手手指數(shù)量的問題，不同的手指數(shù)量可以完成的動作、動作復雜程度都不通，可以根據(jù)