【正文】 =M t?慣 工 件 啟（ J+J ） （ 33） 式中 工 件J — 工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )( 2smN ?? ； J — 手腕回轉(zhuǎn)部分對腕部回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )( 2smN ?? ； ? — 手腕回轉(zhuǎn)過程的角速度 )/1( s ； t啟 — 啟動過程 所需的時間 )(s ，一般取 ,此處取 .。 （ 2）克服由于工件重心偏置所需的力矩 偏M 。 1D , 2D — 軸承的直徑（ m）； f — 軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 f =（ — ）；對于滑動軸承 f =。 腕部結(jié)構(gòu)計算 腕部回轉(zhuǎn)時，需要克服的阻力有： （ 1）腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 摩M 。腕部用來和臂部連接，三根油管（一根供手部油管，兩根供腕部回轉(zhuǎn)液壓缸）由手臂內(nèi)通過并經(jīng)腕架分別進入回轉(zhuǎn)液 壓缸和手部驅(qū)動液壓缸。當(dāng)要求任意點定位時，可采用位置檢測元件（如本例為電位器，其軸安裝在件 1左端面的小孔）對所需位置進行檢測并加以反饋控制。旋轉(zhuǎn)角的極限值由動，靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來決定（一般小于 270 ），圖中缸可回轉(zhuǎn) 90? 。從 A— A 剖視圖上可以看到，回轉(zhuǎn)葉片（簡稱動片）用螺釘，銷釘和轉(zhuǎn)軸 10 連接在一起，定片 8則和缸體 9連接。 （ 3）要適應(yīng)工作環(huán)境的要求 對于本設(shè)計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作 介質(zhì)中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。 （ 2）考慮結(jié)構(gòu)，合理布局 14 腕部作為機械手的執(zhí)行機構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還要考慮他的靈活性、平穩(wěn)性和定位精度高等。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、動力載荷和重量，直接影響著臂部的性能、重量和結(jié)構(gòu)。此設(shè)計中要求有繞中軸的回轉(zhuǎn)運動。 由以上各值可得： 2 2 2 221 ( s in c o s ) ( s in ) 5 5 . 9 2 5 4s in A B A BX R l l a m m? ? ??? ? ? ? ? 取值為 56X mm? 。為避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半徑 epR ，以 90BCD??為條件確定兩支點回轉(zhuǎn)型手爪的偏轉(zhuǎn)角 ? ，即下式： 11c o s [ ( ) ]s inepABR a l? ???? 13 其中 2 90a mm? , 86ABl mm? ,V 型鉗的夾角 2 120?? 代入得出： 1 8 0 1c o s [ ( 4 5 ) ] 5 6 . 5 7s in 6 0 8 6? ?? ? ? 則 0 sin c os 86 sin 60 c os 56 .5 7 41 .0 2ABR l m m??? ? ? ? ? 則 min 0 maxR R R??，此時定位誤差為 1? 和 2? 中的最大值。39。只有當(dāng)工件的平均半徑 epR 取為 0R 時，夾持誤差最小。 12 圖 若把工件軸心位置 C到手爪兩支點連線的垂直距離 CD 以 X 表示，根據(jù)幾何關(guān)系有： 22( ) 2 c o ss in s inA B A BRRX l l a???? ? ? ? 簡化為： 2 2 2 221 ( s in c o s ) ( s in )s in A B A BX R l l a? ? ??? ? ? ? 該方程為雙曲線方程，如圖 ： 圖 工件半徑與夾持誤差 ? 關(guān)系曲線 由上圖得，當(dāng)工件半徑為 0R 時， X取最小值 minX ，又從上式可以求出： 0 sin cosABRl ??? ，通常取 2 120?? min sinABXl ?? 若工件的半徑 maxR 變化到 minR 時， X 值的最大變化量，即為夾持誤差，用 ? 表示。 圖 工件直徑為 80mm，尺寸偏差 5mm? ，則 max mm? ， min mm? ， 40epR mm? 。尤其是在中、小批量生產(chǎn)多品種產(chǎn)品時，工件尺寸會在一定范圍內(nèi)變化，從而產(chǎn)生定位誤差，為了避免產(chǎn)生這種誤差，需要注意選用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)，見圖 24，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內(nèi)。取液壓缸行程 S=70mm?？傻牡揭簤焊變?nèi)徑（活塞直徑） D，活塞桿直徑 d,活塞厚 B,缸筒長度 L。 10F KN? ，故選工作壓力 P=1MPa 可根據(jù)公式 )32( ? 計算出液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）： 39。F = N500 ，且 39。 500FN? 設(shè)計方案中夾緊裝置為常開式夾緊裝置，故采用的液壓缸為單作用缸，提供推力： 2= 4F D p?推 )32( ? 式中 D — 活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑） d — 活塞桿直徑 p — 驅(qū)動壓力， 由于 39。 根據(jù)夾緊力和驅(qū)動力之間的關(guān)系式可得： 2 sinN FcF ba? )22( ? 9 式中： c— 滾子至銷軸之間的距離； b— 爪至銷軸之間的距離； a — 楔塊的傾斜角； 代人數(shù)據(jù)可得 Nc abFF N 16s i n862315s i n2 0 ?????? 得出 F 為理論計算值，實際采取的液壓缸驅(qū)動力 39。 上式中 f 代表摩擦系數(shù)， ? 代表 V 型手指半角，此處粗略計算 3 4K? ,如圖 8 圖 機械手開閉示例簡圖 G — 被抓取工件的重量，可根據(jù)任務(wù)書中的參數(shù)被抓取的工件最大為 Kg5 ，本設(shè)計中取其最大值 Kg5 。本設(shè)計采用手 指與工件位置為手指水平放置 ，工件垂直放置；手指與工件形狀為 V 型指端夾持圓柱型工件。 手指對工件的夾緊力可按下列公式計算： GKKKFN 321? （ 21） 式中： 1K — 安全系數(shù)，由機械手的工藝及設(shè)計要求確定 ,通常取 )~( ，本設(shè)計?。? 2K — 工件情況系數(shù)，主要受慣性力的影響，可根據(jù)公式gaK ??12計算出 2K ， 公式中 a 為最大加速度可根據(jù)任務(wù)書中給出的有關(guān)參數(shù)可得 2/ sma ?? ，得到的數(shù)據(jù)代人上述公式可得 ????? gak。 夾持器夾緊裝置設(shè)計 夾持器夾在工件上的夾緊力是設(shè)計手部的主要依據(jù)，所以必須對其大小、方向和作用點進行分析和計算。培養(yǎng)學(xué)生進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。其主要目的： 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。 畢業(yè)設(shè)計 的目的 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓(xùn)練。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 3 目 錄 摘 要 ...................................................................................................................................... 1 ABSTRACT........................................................................................................................... 2 第一章 引言 ....................................................................7 背景及意義 .............................................................................................................. 7 論文選題背景 .............................................................................................. 7 畢業(yè)設(shè)計的目的 ......................................................................................... 7 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和要求 ................................................................................. 8 第 2 章 夾持器的總體設(shè)計 .............................................................................................. 9 夾持器設(shè)計的設(shè)計參數(shù) ........................................................................................... 9 夾持器夾緊裝置設(shè)計 .............................................................................................. 9 夾持器夾緊力計算 ...................................................................................... 9 夾持器驅(qū)動力力計算 ................................................................................ 10 夾持器液壓缸驅(qū)動力計算 .......................................................................... 9 夾持器液壓缸的選用 ............................................................................... 12 夾持器手爪的夾持誤差及分析 ..............................................................................11 第 3 章 夾持器腕部的設(shè)計 ............................................................................................ 13 夾持器腕部設(shè)計的基本要求 ................................................................................ 13 自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的典型腕部結(jié)構(gòu) ................................................................ 14 腕部結(jié)構(gòu)計算 ........................................................................................................ 15 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 ...............................................................................