【正文】 輪運(yùn)動則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動裝置。 (2)驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 共 26 頁 第 5 頁 械手按規(guī)定的要求運(yùn)動的系統(tǒng)?？刂葡到y(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(yùn)動， 并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息 (如動作順序、運(yùn)動軌跡、運(yùn)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。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。 (4)位置檢測裝置 控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置，并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置 . 機(jī)械手的類型 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。由于直線運(yùn)動易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)器人有可能達(dá)到很高的位置精度（μ m級）。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動空間，直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。這種機(jī)器人構(gòu)造比較簡單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。 （ 4） 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu) 關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動是由三個回轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的，如圖 。相對機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)， 有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。在此基礎(chǔ)上，確定了液壓機(jī)械臂的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對液壓機(jī)械手的運(yùn)動進(jìn)行了簡單的力學(xué)模型分析，完成了機(jī)械手機(jī)械方面的設(shè)計工作（包括執(zhí)行部分、驅(qū)動部分）的設(shè)計工作。掌握制圖軟件的基本技巧。在機(jī)械手的組成上，系 統(tǒng)從執(zhí)行機(jī)構(gòu)、蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 共 26 頁 第 7 頁 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 兩 個方面說明。 2 結(jié)構(gòu)功能分析及設(shè)計方案 機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)分析 工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有四種：直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。由求機(jī)械手的尺寸足夠大。直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。其工作空間是一個圓柱狀的空間。 3）球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動是由兩個回轉(zhuǎn)運(yùn)動和一個直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、 成本較低，但精度不很高，主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。相對機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大，動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。關(guān)節(jié)型機(jī)械手又分為水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。根據(jù)實(shí)際操作的需要，該機(jī)械手在工蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 共 26 頁 第 8 頁 作中總體結(jié)構(gòu)需要 4 種運(yùn)動 , 本次設(shè)計機(jī)械手在上下料時手臂具有升降、伸縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此，采用圓柱座標(biāo)型 式。根據(jù)需要也可將這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。適合于在承載能力大，慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機(jī)械手。適用于中、小負(fù)荷的機(jī)械手中采用。 3）電動驅(qū)動系統(tǒng) 具有使用方便，噪聲較低，控制靈活等特點(diǎn)。 驅(qū)動設(shè)計方案 在分析了具體工作要求后，綜合考慮各個因素，機(jī)械手整體運(yùn)動需要一定的定位控制精度，因此采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 共 26 頁 第 9 頁 小結(jié) 本章簡要的介紹了機(jī)械手系統(tǒng)的 總體結(jié)構(gòu) 、驅(qū)動機(jī)構(gòu) 兩 個方面 。 3 機(jī)械手臂的設(shè)計方案 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 （ 1）、設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 抓重： kg10 自由度數(shù)： 4個自由度 座標(biāo)型式：圓柱座標(biāo) 手臂最小中心高： mm1000 手臂運(yùn)動參數(shù)： 伸縮行程 mm600 伸縮速度 sm/2 升降行程 mm400 升降速度 sm/2 定位精度： 177。直線運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)一般是氣動傳動，液壓傳動以及電動機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)。綜合考慮，兩手臂的驅(qū) 動均選擇液壓驅(qū)動方式，通過液壓缸的直接驅(qū)動，液壓缸既是驅(qū)動元件，又是執(zhí)行運(yùn)動件，不用再設(shè)計另外的執(zhí)行件了；而且液壓缸實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動，控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)計算機(jī)的控制。因此手臂液壓缸的設(shè)計原則是缸的直徑取得大一點(diǎn)（在整體結(jié)構(gòu)允許的情況下），再進(jìn)行強(qiáng)度的較核。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動部件的重量和減少對回轉(zhuǎn)中心的慣量。因此，在設(shè)計時另外增設(shè)了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，伸縮臂增設(shè)了單導(dǎo)向桿，與活塞桿一起構(gòu)成平行，盡量增加其剛度；升降臂增設(shè)了四導(dǎo)向桿，成正四邊形布置。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 23 頁 4 手臂伸縮與升降 液壓缸 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 手臂伸縮液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 手臂伸縮液壓缸的驅(qū)動力計算 伸縮液壓缸活塞驅(qū)動力的計算公式為： 慣回密摩驅(qū) FFFFF ???? (1) 式中 摩F ——— 手臂運(yùn)動時，為運(yùn)動件表面間的摩擦阻力。 回F ——— 液壓缸回油腔低壓油液所造成的摩擦阻力。 （ 1） 摩F 的計算 經(jīng)計算 ）（總摩 a aLGF ??? 2? (2) 式中 總G ——— 參與運(yùn)動的零部件所受的總重量 )(N 。 對于圓柱面： ????? )~()2~4( ??? (3) ? ——— 摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時： 鋼對青銅：取 ~?? 鋼對鑄鐵：取 ~?? 計算： 導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵，設(shè) NG 300?總 ， ????? mmL 450?,導(dǎo)向支撐 mma 80? ，帶入數(shù)據(jù)得 ： Na aLGF 1102)80 804502( ????????? ）（總摩 ? （ 2） 慣F 的計算 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 23 頁 經(jīng)計算 tg vGF ??? 總慣 式中 v? ——— 由靜止加速到常速的變化量 )/( smm 。 手臂啟動 速度 smmv /2021?? ，啟動時間 st ?? ， kgNg /10? ，帶入數(shù)據(jù)得： Ntg vGF 2300 ?? ????? 總慣 （ 3） 密F 的計算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用 O 型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于 MPa10 時，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為： 驅(qū)密 FF ? （ 4） 回F 的計算 一般背壓阻力較小，為了計算方便，將其省略。壁厚 10mm，行程 600mm，活塞直徑 d=40mm。 圖 51雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無桿腔： ??? 4 211 DPFF ??驅(qū) 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 23 頁 當(dāng)油進(jìn)入油桿腔： ???4 )(