【正文】 指的夾角 2 120o?? 55ABL ? mm， 2 100C mm? ， 53b mm? ， 53CDL mm? ，滑桿總長 h=170 (3)夾緊力計(jì)算 又由于工件的直徑不影響其軸心的位置即定位誤差為零，手指水平位置夾取水平位置放置的工件。 手部的計(jì)算和分析 （ 1）手部受力分析 圖 手部受力圖 (1) 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 (2) （ 2）手指尺寸初步設(shè)定 由拉桿的力平衡條件： ?? 112sinPP? ? 0xF?? 得 12PP? 39。 (4)要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。 (2)手指應(yīng)具有一定的開閉范圍。 夾鉗式手部是由手指，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成，它對抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸，盤，套類零件，一般情況下多采用兩個(gè)手指。 第 3 章 機(jī)械手各部分的計(jì)算與分析 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 手部 計(jì)算與分析 手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類。 研究方法和措施 使用現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)方法和液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)（四個(gè)自由度，可以繞橫，縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)和上下左右擺動(dòng)）。 規(guī)格參數(shù) 工業(yè)機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)是說明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾個(gè)方面： （又稱臂力）：額定抓取重量或稱額定負(fù)荷，單位為公斤； ：整機(jī)，手臂和手腕等運(yùn)動(dòng)共有幾個(gè)自由度，并說明坐標(biāo)形式； 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 ：固定機(jī)械擋塊，可調(diào)機(jī)械擋塊，行程開關(guān)，電位器及其他各種位置設(shè)定和檢測裝置； ：氣動(dòng)， 液動(dòng)，電動(dòng)和機(jī)械式四種形式； ； ； ； ：位置設(shè)定精度和重復(fù)定位精度； ：長寬高（毫米）； ：整機(jī)重量。 控制系統(tǒng)：有點(diǎn)位控制和連續(xù)控制兩種方式。 ：有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu) 。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到給定位置。 ：是聯(lián)接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物體的方位。 ：直接 與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型。我設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)械手設(shè)備簡單，動(dòng)作靈活，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，穩(wěn)定性好，適于使用。 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、應(yīng)用。 (4)通用性靈活性好，特別是通用機(jī)械手，能適應(yīng)產(chǎn)品品種迅速變化的要求，滿足柔性生產(chǎn)的需要。 (2)機(jī)械手能持久、耐勞、可以把人從單調(diào)的繁重的勞動(dòng)中解放出來，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。 3. 鑄、鍛、焊、熱處理等方面 總的來說，由于工業(yè)機(jī)械手的特點(diǎn)滿足了社會生產(chǎn)的需要，進(jìn)而帶來了經(jīng)濟(jì)效益。 (2)注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手自動(dòng)取料，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)。 工業(yè)機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，還可以歸納為以下的一些方面： 1. 建造旋轉(zhuǎn)零件體自動(dòng)線 方面 建造旋轉(zhuǎn)零件體（軸類、盤類、環(huán)類零件）自動(dòng)線，一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳送工件。 2． 通用機(jī)械手 具有獨(dú)立控制系統(tǒng)，程序可變、動(dòng)作靈敏、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。 4． 智能工業(yè)機(jī)械手（機(jī)器人） 由電子計(jì)算機(jī)控制，通過各種傳感元件等具有視 覺、熱感、觸覺、行走機(jī)構(gòu)等。 3． 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的工業(yè)機(jī)械手 可通過更換穿孔帶或其他記憶介質(zhì)來改變工業(yè)機(jī)械手的動(dòng)作，還可以進(jìn)行多種控制（ DNC）。 這也是采用較多的一種，多為電液伺服驅(qū)動(dòng)。所以，目前這種工業(yè)機(jī)械手?jǐn)?shù)量最多。 這種機(jī)械手多為氣動(dòng)或液動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，改變程序比較容易。 按功能分類： 1． 簡易型工業(yè)機(jī)械手 有固定程序和可變程序兩種。 目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手能搬運(yùn)的重量為 1～ 30公斤。 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 工業(yè)機(jī)械手的分類 現(xiàn)在對工業(yè)機(jī)械手的分類尚無明確標(biāo)準(zhǔn)，一般都從規(guī)格和性能兩方面來分類。 隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其研究和開發(fā)水平獲得了迅猛的發(fā)展并涉及到人類社會生產(chǎn)及生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)加工中的廣 泛應(yīng)用。整個(gè)機(jī)械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè) 置在行走小車上，結(jié)構(gòu)緊湊。根據(jù)作用要求和載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度可調(diào)。 上料機(jī)械手和卸料機(jī)械手相對，其中上料機(jī)械手中的移動(dòng)式搬運(yùn)上料機(jī)械手適用于各種棒料，工件的自動(dòng)搬運(yùn)及上下料工作。經(jīng)濟(jì)性問題當(dāng)然也很重要，采用機(jī)械手來節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看，不一定總是合算的。至于像汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費(fèi)工的工業(yè)部分，機(jī)械手的應(yīng)用情況決不能說是好的。 這種具有感知能力并對感知的信息做出反映的工業(yè)機(jī)械手稱之為“智能機(jī)械手”，它是有發(fā)展前途的。 為防止握力 過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當(dāng)?shù)奈樟?；另一種是直接檢測指部與物件的滑動(dòng)位移，來修正握力。目 前，世界各國正積極研制帶有“視覺”和“觸覺”的工業(yè)機(jī)械手，使它能夠?qū)λト〉墓? 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 件進(jìn)行分辨，能選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進(jìn)而精確地在機(jī)器上定位、定向。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程控制器，各種作業(yè)的實(shí)現(xiàn)可以通過編程實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)式搬運(yùn)上料機(jī)械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，小車行走機(jī)構(gòu)，液壓泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時(shí)具有高溫棒料啟動(dòng)疏料裝置及用于安全防護(hù)用的光電保護(hù)系統(tǒng)。例如鋁型材擠壓成型鋁棒料的搬運(yùn)及高溫材料的自動(dòng)上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑達(dá) 180mm，最大抓握重量可達(dá) 30公斤，最大行走距離為 1200mm。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和 科技的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)將日益完善。在新世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險(xiǎn)的勞動(dòng)環(huán)境都需要用機(jī)器人代替人工。發(fā)達(dá)國家汽 車行業(yè)機(jī)械手應(yīng)用占總保有量百分比為 %～ 53%，年產(chǎn)每萬輛汽車所擁有的機(jī)械手?jǐn)?shù)為（包括整車和零部件）：日本 ，德國 ，法國 臺，英國 ，美國 ，意大利 。影響我國機(jī)械手發(fā)展的關(guān)鍵平臺因素就是其軟件，硬件和機(jī)械結(jié)構(gòu)。但總的看來，我國的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手 4 自由度 關(guān)節(jié)型 液壓驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng) 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract This paper designs automatic loading and unloading manipulator39。液壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用廣泛，傳動(dòng)平穩(wěn)，且易于控制。編號 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 液壓上下料機(jī)械手 Hydraulic Updown Material Manipulator 學(xué) 生 姓 名 于盛博 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號 0851429 指 導(dǎo) 教 師 0851429 分 院 機(jī)電工程分院 2021年 6月 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)自動(dòng)上下料機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)。該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是 4 自由度（ RPRR R— 回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) P— 直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)）關(guān)節(jié)型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，本設(shè)計(jì)選用液壓 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用一般 PLC所具有的位移寄存器和位移指令來編程。s mechanical system. This system may realize 4 degreesof freedom (RPRR R rotation joint P translation joint) the joint manipulator design selects the hydraulic driving system. Thehydraulic driving application is transmission is control is easy . Control systemof this system uses the displacement register and the shift order which general PLC control system of this system can program by using the displacement register and displacement instruction of PLC. Keywords: Manipulator 4 degrees of freedom Joint Hydraulic Driving system Control system 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘要???????????????????????????????? Ⅰ Abstract?????????????????????????????? Ⅱ 第 1 章 緒論 ???????????????????????????? 1 工業(yè)機(jī)械手的概況??????????????????????? 1 工業(yè)機(jī)械手的分類?????????????????? ????? 3 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用??????????????????? 4 本章小結(jié)??????????????????????????? 4 第 2 章 自動(dòng)上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案???????????????? 5 工業(yè)機(jī)械手的組成??????????????????????? 5 工業(yè)機(jī)械手的規(guī)格參數(shù) ???????????????????? 5 設(shè)計(jì)路線與方案???????????????????????? 6 設(shè)計(jì)步驟???? ???????????????????? 6 研究方法和措施????????????????????? 6 本章小結(jié)??????????????????????????? 6 第 3 章 機(jī)械手的計(jì)算與分析 ???????????????????? 6 手部計(jì)算與分析???????????????????????? 7 滑槽杠桿式手部設(shè)計(jì)的基本要求?????????????? 7 手部的計(jì)算和分析???????????????????? 7 腕部的計(jì)算和分析 ?????????????????????? 13 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 ?????????????????? 13 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 ?????????????????? 14 腕部擺動(dòng)油缸的設(shè)計(jì) ?????????????????? 16 選鍵并校核強(qiáng)度 ???????????????????? 18 臂部的計(jì)算和分析 ?????????????????????? 18 臂部設(shè)計(jì)的基本要求?????????????????? 18 手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算???????????????????? 20 機(jī)身的計(jì)算和分析?????????????????????? 28 本章小結(jié)?????????????????????????? 28 第 4 章 液壓系統(tǒng)?????????????????????????? 28 液壓缸??????????????????????????? 28 計(jì)算和選擇液壓元件????????????