【正文】 移動(dòng)速度為 1000mm/s 內(nèi)，平均回轉(zhuǎn)角速度為 90/o s 內(nèi)。 ，慣性要小 機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的 生產(chǎn)水平，一般時(shí)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來(lái)決定。 (2)水平放置的手臂，要增加導(dǎo)向桿的剛度，同時(shí)提高其配合精度和相對(duì)位置精度，使導(dǎo)向桿承受部分或者大部分自重 。 (3)合理布置作用力的位置和方向 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體受力情況，設(shè)法使各作用力的變形相互抵消 。所以機(jī)械手常用工字鋼或槽鋼作為支撐板，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(dòng)裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及管道，有利于結(jié)構(gòu)的緊湊，外形整齊。顯然，伸縮臂桿的懸伸長(zhǎng)度愈大，則剛度逾差，而且其剛度隨支 臂桿的伸縮不斷變化，對(duì)于機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)性能，位置精度和負(fù)荷能力等影響 很大。 機(jī)身是固定的，它直接承受和傳動(dòng)手臂的 部件，實(shí)現(xiàn)臂部的回轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由油缸驅(qū)動(dòng)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從背 部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的靜動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力復(fù)雜。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間范圍內(nèi)的任意一點(diǎn) 。 選鍵并校核強(qiáng)度 轉(zhuǎn)軸直徑 d=40mm,由 GB109579選鍵為 b? h=12?8 轉(zhuǎn)軸直徑 d=50mm,由 GB109579選鍵為 b? h=20? 10 鍵校核如下公式 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 p? =2T? 310 /kld? [ p? ]， K—— 接觸面的高度 8 32 .24 [ ] 10 413 .20 8 [ ]p a ppph mmmpk h mm????? ? ???? ? ? ??? 取接方式：靜連接，輕微沖擊，查得 []p? =100aP 所以滿足要求 臂部 計(jì)算與分析 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 手臂部件是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。 22 m) 則擺動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 M M M M? ? ?摩 偏 慣 =(kgf 腕部擺動(dòng)油缸設(shè)計(jì) M M M M? ? ?摩 偏 慣 偏離重心 e的計(jì)算及 M偏 圖 腕部擺動(dòng)油缸設(shè)計(jì)尺寸圖 估計(jì) L=45cm， 121 6 , 4 5 , 5e cm e cm R cm? ? ?， ?桿 12( ) /e m e m e m m? ? ? ? ?桿 件 桿 件 =30cm 克服重心偏置所需的力矩 R r )2pb（ ? M總 () 式中： M總 — 手腕回轉(zhuǎn)總的阻力矩（ N M= 22M摩 ＝ 阻 力 矩 +265 M= ? ?265 2 9 4 .4 k g0 .9 m?? 確定轉(zhuǎn)軸的最小尺寸 ? ， TW －抗扭剖面模量 ? ?3 32 9 4 .4 1 0 0 .2T Td?????， 查得 ? ? 60 aT MP? ? ? ?3 ?? ?驅(qū) ， 15d mm? ， 取轉(zhuǎn)軸直徑 d=40mm。 m） M偏 ＝ 0。 MMMM ? ? ?總 偏 摩 慣 () 因?yàn)槭滞蠡剞D(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ? ?J+J工 件不是很大，手腕起動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也不大，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以將計(jì)算 M偏 ， M摩 適當(dāng)放大，而省略掉 M慣 ，這時(shí) ? ?M M M??總 偏 摩 (1)設(shè)手指，手指驅(qū)動(dòng)油缸及回轉(zhuǎn)油缸轉(zhuǎn)動(dòng)件為一個(gè)等效圓柱體， L=50cm，直徑 D=10cm，則 m=。 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 腕部回轉(zhuǎn)時(shí)，需要克服以下幾種阻力： M摩 從圖 ： M摩 ＝ ? ?1 1 2 22f R D R D? ? ?kgf m? 12DD 軸承直徑（ m） 式中： 12RR －軸承處支反力 ? ?kgf m? ；可靜力學(xué)平衡方程求得。 ，又承擔(dān)聯(lián)接和支承作用，除了保證力和運(yùn)動(dòng)的要求以及具有足夠的強(qiáng)度和剛度外還應(yīng)綜合考慮合理布局腕部和手部的連接、腕部自由度的檢測(cè)和位置檢測(cè)、管線布置以及潤(rùn)滑、維修調(diào)整等問(wèn)題。腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)動(dòng)性能。他的結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，自由度符合設(shè)計(jì)要求，它要求嚴(yán)格密封才能保證穩(wěn)定的輸出轉(zhuǎn)矩。手腕具有獨(dú)立的自由度，此設(shè)計(jì)手腕有繞 X軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿 X軸左右擺動(dòng)兩個(gè)自由度。δ φ 1= Lδ φ 2 即 δ φ 2=lhδ φ 1=ddc?δ φ 1 整理可得 c =FP =)( dcb ad? 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 同樣可求出其它不同手部的輸入 一輸出的比率 ε0 。 a b現(xiàn)以實(shí)例來(lái)分析， 如圖 根據(jù)虛功原理我們可得方程式： 21PV1=FVC1 其中： V0=Va=Lψ ； V1=Rψ 而 ψ —— 杠桿 2 的角速度 ， R—— 扇形齒輪的節(jié)圓半徑， L—— A 點(diǎn)至固定鉸鏈點(diǎn) OR的距離。 11′ 上述分析說(shuō)明這類杠桿機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)就是過(guò)死點(diǎn)位置時(shí)產(chǎn)生自鎖作用。12hh 一般取rPsin2≈ 4~6， 即 r≈ arcsin(81~121)≈ 4176?，F(xiàn)以實(shí)例說(shuō)明手部輸入 輸出力的確定，如圖 C 點(diǎn)的力平衡方程式為： F23= F56=rPsin2 其中： P— 驅(qū)動(dòng)力 (輸入力 ) F2 F56—— 分別為杠桿 2 作用在杠桿 3 和杠桿 5 作用 在杠桿 6 上的力。 手部的主要功用是當(dāng)工件在傳送過(guò)程中抓取和釋放工件，當(dāng)手指牢固地抓緊工件時(shí) ，可把整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)做靜止?fàn)顟B(tài)看待，這時(shí)就可以用傳統(tǒng)的靜力分析方法來(lái)確定各種力的關(guān)系及大小，從而保證機(jī)器人可靠地工作。夾持類最常見(jiàn)的主要有夾鉗式，本設(shè)計(jì)主要考慮夾鉗式手部設(shè)計(jì)。 本章小結(jié) 本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的組成、規(guī)格參數(shù)、設(shè)計(jì)路線等內(nèi)容，這種設(shè)計(jì)的機(jī)械手組成全面，配置合理，能達(dá)到一定的使用要求。 設(shè)計(jì)路線與方案 設(shè)計(jì)步驟 ； ； 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 ； ； 所給規(guī)格，范圍，性能進(jìn)行分析，強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)學(xué)校核 ； ； ； 。 運(yùn)動(dòng)速度 運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要參數(shù)之一，它反 映了機(jī)械手的生產(chǎn)水平，很多機(jī)械手由于速度低限制了它的適用范圍。機(jī)械手抓重的大小對(duì)其他參數(shù)如行程范圍、運(yùn)動(dòng)速度、坐標(biāo)型式和緩沖裝置的設(shè)計(jì)均有影響，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須予以重視。抓重以 10 公斤左右的機(jī)械手為數(shù)最多。 規(guī)格參數(shù) 工業(yè)機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)，是說(shuō)明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指 標(biāo)。 （ 3）行程檢測(cè)裝置 是監(jiān)測(cè)和控制機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)行程（位置）的裝置。 （ 2）行走機(jī)構(gòu) 是為了擴(kuò)大機(jī)械手的使用空間而設(shè)置的。一般包括程序控制部分和行程檢測(cè)反饋部分。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由油缸、閥、油閥和油箱等組成；氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由氣缸、氣閥、空壓機(jī)（或由空氣壓縮機(jī)站直接提供）和儲(chǔ)氣罐等組成；電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由一些電動(dòng)機(jī)、專用電動(dòng)機(jī)等組成。 傳送機(jī)構(gòu)（或稱臂部） 包括手腕、手臂等，主要起改變物件方位和位置的作用。 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 2章 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 工業(yè)機(jī)械手的組成 機(jī)械手的組成一般包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。 本章小結(jié) 本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的概括，工業(yè)機(jī)械手的分類、發(fā)展趨勢(shì) 。具有感覺(jué)功能的機(jī)器人，其工作性能是比較完善的，能夠準(zhǔn)確夾持任一方位的物件，判斷物件重量，越過(guò)障礙物進(jìn)行工作，自動(dòng)測(cè)出夾緊力大小，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)，適用于從事復(fù)雜、精密的操作。 研制具有“視覺(jué)”和“觸覺(jué)”的所謂“智能機(jī)器人” 對(duì)于需用 人工進(jìn)行靈巧操作及需要進(jìn)行判斷的工作場(chǎng)合機(jī)械手很難代替人的勞動(dòng)。組合式機(jī)械手是將一些通用部件根據(jù)作業(yè)要求，選擇必要的能完成預(yù)定機(jī)能的單元部件，以機(jī)座為基礎(chǔ)進(jìn)行組合，配上與其相適應(yīng)的控制部分，即成為能完成特殊要求的機(jī)械手。因此要解決好機(jī)械手的工作平穩(wěn)性和快速 性的要求，除了從解決緩沖定位措施入手外，還應(yīng)發(fā)展?jié)M足機(jī)械手性能要求價(jià)廉的電液伺服閥，將伺服控中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 制系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械手上。 提高工業(yè)機(jī)械手的性能 機(jī)械手的工作性能的優(yōu)劣，決定著它能否正常地應(yīng)用于生產(chǎn)中。 （ 2）連續(xù)軌跡控制 它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無(wú)限的，整個(gè)移動(dòng) 過(guò)程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。 （ 4）電力傳動(dòng)機(jī)械手 即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、 直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、動(dòng)作頻率高，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。 （ 3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手 即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等）驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是介質(zhì)來(lái)源極方便、氣動(dòng)動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。但對(duì)密封裝 置要求嚴(yán)格，不然油的泄露對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。 按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓、氣壓、機(jī)械、電力傳動(dòng)機(jī)械手 （ 1）液壓傳動(dòng)機(jī)械手 是以油液的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。 （ 2）通用機(jī)械手（國(guó)外泛稱工業(yè)機(jī)械人） 是指程序可變的、獨(dú)立的、自動(dòng)化的抓取或操作裝置。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期、頻繁、單調(diào)的操作，采用機(jī)械手是有效的；此外，他能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。但他們都有類似人的手臂、手腕和手的部分動(dòng)作及功能；一般都能按預(yù)定程序，自動(dòng)地、重復(fù)循環(huán)地進(jìn)行工作。機(jī)械手可以在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方向 —— 自動(dòng)上下料機(jī)械手設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 202108108461 性 別： 男 專 業(yè) : 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 批 次： 0809 層 次： 專升本 電子郵箱： 聯(lián)系方式： 學(xué)習(xí)中心： 指導(dǎo)教師： 2021 年 4月 22日 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 目錄 第一章 緒論 ………………………………………………… .4 工業(yè)機(jī)械手概況 ………………………………………… ...4 工業(yè)機(jī)械手的分類 .……………………………………… ..4 工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) …………………………………… .5 本章小結(jié) …………………………………………