【正文】 還要設(shè)置防塵裝置等。機(jī)身可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降 回轉(zhuǎn)和俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因而機(jī)械手的臂部一般具有三個(gè)自由度才能滿(mǎn)足基本要求：即手部的伸縮 左右回轉(zhuǎn)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的是把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。作用是支承腕部和手部（包括工件與工具）。此結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，但回轉(zhuǎn)角度較小，并且要求嚴(yán)格密封，否則就很難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。要求0180176。常用的手部結(jié)構(gòu)有夾鉗式、氣吸式、電磁式以及其他形式。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)手部是用來(lái)直接抓取或握緊（或吸附）工件的部件。這種形式的機(jī)械手具有動(dòng)作靈活，占地面積小而工作范圍大等特點(diǎn)，它適用于沿伸縮方向向外作業(yè)的傳動(dòng)形式。3mm（9）控制方式：PLC控制3設(shè)計(jì)方案的擬定該工業(yè)機(jī)械手的坐標(biāo)形式是球坐標(biāo)式，其臂部的運(yùn)動(dòng)由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)組成，即沿X軸的伸縮，繞Y軸的俯仰和繞Z軸的回轉(zhuǎn)。＜90 186。 /s（4）腕部運(yùn)動(dòng)參數(shù)：表 22運(yùn)動(dòng)名稱(chēng)符號(hào)行程范圍速度回轉(zhuǎn)0 186。45186。＜90 186。球坐標(biāo)式四自由度機(jī)械手項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案2 設(shè)計(jì)參數(shù)球坐標(biāo)式四自由度機(jī)械手設(shè)計(jì) 初始參數(shù)與設(shè)計(jì)要求（1）抓重：100N（2）自由度：4個(gè)（3）臂部運(yùn)動(dòng)參數(shù)：表 21運(yùn)動(dòng)名稱(chēng)符號(hào)行程范圍速度伸縮X350mm＜250mm/s回轉(zhuǎn)φ0 186。210186。 /s回轉(zhuǎn) θ0 186。＜90 186。 180186。 /s（5）手指夾持范圍：棒料，直徑φ40φ60mm，長(zhǎng)度4501200mm（6）定位方式：電位器（或接近開(kāi)關(guān)等）設(shè)定，點(diǎn)位控制（7）驅(qū)動(dòng)方式：液壓（中、低壓系統(tǒng)）（8）定位精度：177。這種機(jī)械手臂部的俯仰運(yùn)動(dòng)能抓取到地面上的物件，為了使手部能夠適應(yīng)被抓取對(duì)象方位的要求，常常設(shè)有手腕上下擺動(dòng)，使其手部保持水平位置或其它狀態(tài)。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，此外，臂部擺角的誤差通過(guò)手臂會(huì)引起手部中心處的誤差放大。由于被抓握工件的形狀、尺寸大小、輕重和材料的性能、表面狀況等不同，工業(yè)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是多種多樣的，大部分的手部結(jié)構(gòu)都是根據(jù)工件的要求而設(shè)計(jì)的。夾鉗式手部設(shè)計(jì)的基本要求（1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力（2） 手指應(yīng)應(yīng)具有一定的開(kāi)閉范圍（3） 應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾緊精度（4） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高（5） 應(yīng)考慮通用性和特殊要求 連接手部與臂部的部件，主要作用是在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改 變或調(diào)整手部在空間的方位，使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)作要求。的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，因此選用具有單自由度的回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。腕部設(shè)計(jì)的基本要求及其自由度：a 力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕b 綜合考慮，合理布局c 必須考慮工作條件 對(duì)于高溫作業(yè)和在腐蝕性介質(zhì)中工作的機(jī)械手，其腕部在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮環(huán)境對(duì)腕部的不良影響 臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。并帶動(dòng)他們作空間運(yùn)動(dòng)。如果改變手部的姿態(tài)則由腕部的自由度實(shí)現(xiàn)。機(jī)身是直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。因而其設(shè)計(jì)與臂部的設(shè)計(jì)經(jīng)常一起考慮。臂部設(shè)計(jì)的基本要求為：a 承載能力大，剛度好，自重輕 b 運(yùn)動(dòng)速度高，慣性小 c 臂部運(yùn)動(dòng)應(yīng)靈活 d 位置精度要高除上面提到的要求外，還要保證機(jī)械手的通用性要好，能適應(yīng)在不同環(huán)境作業(yè)的要求：工藝性要好，便于安裝和加工。這方面的設(shè)計(jì)需要根據(jù)機(jī)械手工作環(huán)境條件進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)為手臂的伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿只受拉壓作用，受力簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，外形整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。根據(jù)課題特點(diǎn)。液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)油缸、閥、油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小、出力大、運(yùn)動(dòng)平緩，可無(wú)級(jí)變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。氣壓驅(qū)動(dòng)所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低。由于空氣的可壓縮性大，很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點(diǎn)位控制，而且潤(rùn)滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。電氣驅(qū)動(dòng)采用的不多。通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī)、直流或交流的伺服電機(jī)、變速箱等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動(dòng)力，出力比較大；缺點(diǎn)是控制響應(yīng)速度比較慢。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用液壓驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，傳遞力矩大，并且控制精度高 PLC控制4 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）如下圖為常見(jiàn)的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。由∑Fx=0 得P1= P2∑Fy=0 得P1=∑Mo1（F）=0 得P1h=Nb因h= 所以P=式中 a—手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱(chēng)中心線的距離（mm）； —工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)連線間的夾角。此處設(shè)計(jì)的機(jī)械手是滑槽杠桿式的。工件的重力G=100N,解得握力N=，b=120mm, a=20mm,代入公式中解得 驅(qū)動(dòng)力P=678N\圖41 (2)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力：式中P——計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)力——手部的機(jī)械效率——安全系數(shù)，一般取為(～2)——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，可近似估算：，其中a為被抓取工件運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大加速度，g為重力加速度()該傳力機(jī)構(gòu)為杠桿式，故取，并取=,假設(shè)被抓取工件的最大加速度a=g時(shí)，那么=2.所以N表41 液壓缸的工作壓力作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa小于5000 50000以上 （3）確定液壓缸的直徑D 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 液壓傳動(dòng)與控制》可知 由于作用在活塞上的外力小于5000N,故選擇液壓缸壓力油工作壓力P=1MPa,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 液壓傳動(dòng)與控制》，選取液壓缸內(nèi)徑為：D=63mm則活塞桿內(nèi)徑為: D==，選取d=32mm機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來(lái)決定），而且也于機(jī)械手夾持誤差大小有關(guān)，為使機(jī)械手能適用于多品種小批量 工件直徑在一定范圍內(nèi)變化的生產(chǎn)中，必須使用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以采用自動(dòng)定心的手部結(jié)構(gòu)來(lái)減少機(jī)械手的調(diào)整工作，從而使加持誤差控制在較小范圍內(nèi)。機(jī)械手的夾持范圍為40mm～60mm一般夾持誤差不超過(guò)1mm,分析如下：工件的平均半徑：手指長(zhǎng),取V型夾角圖43 手抓夾持誤差分析示意圖偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 計(jì)算 因，即和在雙曲線的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的同側(cè)，故其夾持誤差△為： mm夾持誤差△=，因此本設(shè)計(jì)的夾持誤差3mm,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。腕部處于臂部的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。（2）綜合考慮，合理布局。（3）必須考慮工作條件。如果機(jī)械手處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，就應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮環(huán)境對(duì)機(jī)械手腕部的影響。它直接用回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。在要求回轉(zhuǎn)角大于的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。(3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。(4) 機(jī)液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu) 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn)，通過(guò)以上的分析，腕部的結(jié)構(gòu)采用具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)方式采用液壓驅(qū)動(dòng)。所以在腕部與臂部連接處安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸，使腕部具有上下擺動(dòng)的功能。 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算（1）腕部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩力矩可按下式計(jì)算 ——驅(qū)動(dòng)腕部轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩(Nm)——慣性力矩(Nm)——參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量(包括工件 手部 腕部回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩(Nm)——腕部轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩(Nm)——腕部回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與定片 缸徑 端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩(Nm)棒料的計(jì)算采用最大值，夾取棒料直徑60mm，長(zhǎng)度800mm，重量10Kg,因?yàn)橥蟛康纳炜s缸為腕部回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)缸的軸，故將其整體視為一圓柱體，直徑為180mm，其長(zhǎng)為185mm，故估算其重為，另外，工件重為G2 =100N。等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的是把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。因而機(jī)械手的臂部一般具有三個(gè)自由度才能滿(mǎn)足基本要求:即手部的伸縮 回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)。 臂部設(shè)計(jì)的基本要求(1)臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕①根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。③合理布置作用力的位置和方向。(2)臂部要運(yùn)動(dòng)速度高，慣性小。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在內(nèi)，在大部分行程上平均移動(dòng)速度為回轉(zhuǎn)角速度在。減少慣性沖擊的措施有： ①減少臂部運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)度材料②減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸③減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手運(yùn)動(dòng)順序時(shí)，先縮回回轉(zhuǎn)(或先回轉(zhuǎn)后伸)，盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作④驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。為減少臂部運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。為此，必須計(jì)算使之滿(mǎn)足不自鎖的條件。 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 臂部的典型運(yùn)動(dòng)的形式有：直線運(yùn)動(dòng)，如臂部的伸縮，升降和橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如臂部的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；復(fù)合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩直線運(yùn)動(dòng)的組合，兩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合等。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。 ③活塞桿和齒條齒輪結(jié)構(gòu)。（3）臂部做俯仰運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)