【正文】 狀。手指的開閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。 (一 )具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳 送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落?；剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應(yīng)用廣泛。當(dāng)二支點回轉(zhuǎn)型手指的兩個回轉(zhuǎn)支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉(zhuǎn)型手指 。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多，如滑槽 杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 . 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù) 列表 一、用途 : 用于自動輸送線的上下料。定位精度也是基本參數(shù)之一。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為 600mm,最大工作半徑約為 mm1400 。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。除了運動 速度以外，手臂設(shè)計的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。平均回轉(zhuǎn)速度為 s/60? 。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計為 s/90? 。而影響機(jī)械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。 .機(jī)械手的主要參數(shù) ，由于是采用氣動方式驅(qū)動，因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設(shè)計設(shè)計抓取的工件質(zhì)量為 5公斤 。 .機(jī)械手的控制方案設(shè)計 考慮到機(jī)械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機(jī)械手進(jìn)行控制。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。 .機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降 (或俯仰 )運動。 9 .機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 考慮到機(jī)械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個自由度，為了彌補(bǔ)升降運動行程較小的缺點，增加手臂擺動機(jī)構(gòu)，從而增加一個手臂上下擺動的自由度 圖 21 機(jī)械手的運動示意圖 .機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時，使用夾持式手部 。 ．機(jī)械手的坐標(biāo)型式 與自由度 按機(jī)械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 .本次設(shè)計的機(jī)械手是通用氣動上下料機(jī)械手，是一種適合于成批或中、小批生產(chǎn)的、可以改變動作程序的自動搬運或操作設(shè)備，勞動強(qiáng)度大和操作單調(diào) 頻繁的生產(chǎn)場合。設(shè)計氣動機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象(工件 )的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計算機(jī)進(jìn)行控制。目前 使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。 (三 )按控制方式分 點位控制 它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動力是由工 作機(jī)械傳遞的。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。 氣壓傳動機(jī)械手 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動的機(jī)械手。但對密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工 7 作。 (二 )按驅(qū)動方式分 液壓傳動機(jī)械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動的機(jī)械手。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。 通用機(jī)械手 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機(jī)械手。 (一 )按用途分 機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種 : 專用機(jī)械手 它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (二 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機(jī)械傳動。 機(jī)座 : 6 機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上 ，故起支撐和連接的作用。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。機(jī)械手的立 I因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到指定的位置 .工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機(jī)等 )相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪 齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。 手部 : 即與物件接觸的部件。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖 21所示。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng) ，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用 .機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率 :可以減輕勞動強(qiáng)度 、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn) 。機(jī)器人并不是 在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備 .機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機(jī)械裝置。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。其余與方案一相同 。改在同步帶輪處裝兩個軸承。這樣手臂才能自動停止和反向動作！ 方案二 此方案在臂關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計上與方案一有所不同。為了使離合齒輪能順利的脫開和嚙合，對離合齒上的凸起部分斜面的升角 β≥arctgμν 。機(jī)械手臂的運動機(jī)械位置是有關(guān)節(jié)處牙嵌離合齒上的突起部分而定。當(dāng)電磁鐵失電時，由于彈簧力的作用，把制動器推開，同時離合器在彈簧力的作用下自動嚙合，手臂恢復(fù)原有的運動。這時，當(dāng)電磁鐵通電時，制動器吸合，這時離合器也分開。 在設(shè)計臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)時，我們用兩個同步齒形帶輪來傳遞動力，而帶輪又與軸和機(jī)械式離合器的左半邊相連，這樣，就使軸與左半邊相連的離合器 轉(zhuǎn)動。電機(jī) 2同樣也是通過諧波減速器減速后，通過一個長軸，把動力傳到底部的小齒輪上，再由小齒輪與大齒輪的嚙合，把動力傳到那豎直的錐齒輪上，又通過錐齒輪之間的嚙合，把動力與運動傳遞到橫軸上，這樣，再通過鍵連接，就能把動力傳到那帶輪上。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目 ： 氣動機(jī)械手的設(shè)計 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 學(xué) 部 （系）： 專 業(yè) 年 級： 機(jī)械設(shè)計與制造 指 導(dǎo) 教 師： 職稱或?qū)W位： 2021 年 10 月 29 日 1 目 錄 摘要 .........................................................3 第一章 前言 機(jī)械手概述 ...............................................4 機(jī)械手的組成和分類 .......................................4 機(jī)械手的組成 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 機(jī)械手的分類 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6 第二章 機(jī)械手的設(shè)計方案 機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．． 8 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 機(jī)械手的驅(qū)動方案設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 機(jī)械手的控制方案設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 機(jī)械手的主要參數(shù) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 第三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 夾持式手部結(jié)構(gòu) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．． 11 手指的形狀和分類 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11 設(shè)計時考慮的幾個問題 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 手部夾緊氣缸的設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 手腕的自由度 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 手腕的驅(qū)動力矩的計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 手腕轉(zhuǎn) 動時所需的驅(qū)動力矩 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22 第五章 手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計與校核 手臂伸縮部分 尺寸設(shè)計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 尺寸設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 尺寸 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 24 5 .1 .3 導(dǎo)向裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25 5 .1 .4 平衡裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25 手臂升降部分 尺寸設(shè)計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26 尺寸設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26． 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26 手臂回轉(zhuǎn)部分尺寸設(shè)計 與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 尺寸設(shè)計 ．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 尺寸 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 2 第六章 機(jī)械手的 PLC控制設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 可編程序控制器的選擇及工作過程 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 可編程序控制器的選擇 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 可編程序控制器的工作過程 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 可編程序控制器的使用步驟 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23 第七章 結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 24 致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．