【正文】 機器手臂的設計的一般都滿足以下基本要求： 1 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕 2 根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。 4 合理布置作用力的位置和方向。 6 提高配合精度。減少慣量具體有 2個途徑：一是減少手臂運動件的重量，采用鋁合金材料。 綜合考慮機械手臂設計的基本要求，本文設計采用手臂與導軌二合一的設計方式，即手臂與導軌捆綁在一起。本設計要求手臂運動具有較高的精度，較快的移動速度，另外因為本文副臂設計選用的是導軌與手臂二合一的設計方案，所以要求導軌還需具有較強的承載能力，只有滾珠直線導軌能夠符合設計全部要求，所以副臂部分導軌采用滾珠直線導軌。副臂的升降速度參數(shù)為 400mm/s 也就是 24m/min,另外本設計對導軌要求較高，根據(jù)這三點查表 31，表 32，得出的型號為： HGH 30 CA 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 30 頁 表 31 表 32 再根據(jù)下表 33可以計算出導軌的質(zhì)量為： 滑塊的質(zhì)量為： 。根據(jù)查詢表 3 34，初步確定氣缸的直徑為 40mm。 三． 副臂傳動氣缸三維建模 本文設計副臂升降運動的最大行程為 800mm,故副臂驅(qū)動氣缸的最大工作行程為 800mm。 表 35 表 36 手腕與副臂連接結(jié)構(gòu)設計 副臂氣缸連接形式選用 在機械手副臂工作中，運動形式為氣缸活塞桿的直線往復移動，必須避免其它方向的運動，根據(jù)查詢氣缸選擇的連接形式為桿端螺母，如圖 。本文設計的連接裝置零件如圖 所示，三維建模如 所示 圖 連接裝置零件二維圖 圖 連接裝置零件三維圖 組裝效果圖如 所示： 圖 裝配效果圖 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 19 頁 共 30 頁 導軌（副臂）和回轉(zhuǎn)氣缸與連接裝置之間均使用內(nèi)六角螺栓連接，螺栓直徑為 6mm,如圖 。他們的結(jié)構(gòu)直接關系到機械手的工作半徑和使用范圍。 在設計主臂結(jié)構(gòu)時，需要考慮到它與機身，副臂間的連接；與其他構(gòu)件間的安裝；以及盡量減少占用空間等幾個方面。 圖 主臂設計總圖 主臂一共由三部分組成，分別是保持架，連接架和主力板： 保持架：與連接桿一起固定導向桿和主力板； 連接架：與機身連接部件，同時也起到與保持架一樣的作用； 主力板：主力板的長度在一些方面控制了主臂運動的行程同時也將主臂的其他構(gòu)件連接到了一起。 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 20 頁 共 30 頁 圖 圖 圖 圖 圖 圖 主臂運動采用氣缸運動 氣壓驅(qū)動的機械手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設計手臂結(jié)構(gòu)時，應該采用導向裝置。 導向桿目前常采用的裝置有單導向桿，雙導向桿，四導向桿等，在本設計中采用雙導向桿來增加手臂的剛性和導向性 。 二．尺寸校核 ，只需校核氣缸內(nèi)徑 D=40mm,半徑 R=20mm的氣缸的尺寸滿足使 用要求即可 ,設計使用壓強 MPaNGP ? 則驅(qū)動力： 2RPF ??? )(628 26N? ???? 測定手腕與手部副臂以及最大抓取工件質(zhì)量為： .9 0 K g5 .6 3 K g1 K g4 K g KKK ?????? ， 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 共 30 頁 設計加速度 )/(10 sma? , 則慣性力 : maF?1 )( N? ?? ，設定摩擦系數(shù) ?k , ? )( N? ?? ? 總受力 mFFF ?? 10 )( N? ?? 即 FF?0 標準 CG1氣缸的尺寸符合實際使用驅(qū)動力要求要求。氣缸的三維建模如圖 。與副臂氣缸不 同的是主臂氣缸缸體為運動部件，活塞桿相對靜止不動，因此還需選用一個 缸體的連接形式，查詢后選擇前端軸向腳座。材質(zhì)選用鋁合金。 圖 主副臂連接件 圖 主副臂連接件二維圖 機身結(jié)構(gòu)設計 按照設計要求，機械手要實現(xiàn)手臂 90度的回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)一般設計在機身處。 機身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)運動，是機械手的重要組成部分。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點是能承受較大偏重力矩。 2 線性氣缸缸和搖桿機構(gòu)。 3 活塞缸和齒條齒輪機構(gòu)。 本設計考慮到設計難度，安裝難以程度等方面，選用線性氣缸和搖桿機構(gòu)來實現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運動。 圖 機身及機座三維圖 圖 機身二維圖 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 24 頁 共 30 頁 圖 機座二維圖 與主臂連接結(jié)構(gòu)設計 機身與主臂這部分的結(jié)構(gòu)不僅需要承載較大的扭矩壓力還需要實現(xiàn)主臂與機身之間的一個往復擺動運動，這就需要這部分結(jié)構(gòu)為軸狀，那就還要需要一個軸承用來支承。其中優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼使用廣泛， 45鋼最為常用，它調(diào)質(zhì)后具有優(yōu)良的綜合力學性能。高速、重載的軸、受力較大而要求尺寸小的軸以及有特殊要求的軸，要用合金結(jié)構(gòu)鋼。本設計由于不屬于大型機械手，能夠使不需要使用特殊材質(zhì)的鋼材， 45鋼能夠滿足工作要求。 圖 連接軸 圖 連接方式 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 共 30 頁 連接原理為兩軸承支承著軸與機身的連接，軸的一端連接著主臂的連接架，用螺栓固定，無相對轉(zhuǎn)動，另一端連接著搖桿，同樣使用螺栓連接，無相對轉(zhuǎn)動，機械手的往復擺動通過搖桿連接著軸進行傳遞來實現(xiàn)，連接方式如圖 所示。 二．尺寸校核 ，只需校核氣缸內(nèi)徑 D=40mm,半徑 R=20mm的氣缸的尺寸滿足使 用要求即可 ,設計使用壓強 MPaNGP ? 則驅(qū)動力： 2RPF ??? )(628 26N? ???? 搖桿處總扭矩為： .9 0 K g5 .6 3 K g1 K g4 K g KKK ?????? ， 設計加速度 )/(10 sma? , 則慣性力 : maF?1 )( N? ?? 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 共 30 頁 ，設定摩擦系數(shù) ?k , ? )( N? ?? ? 總受力 mFFF ?? 10 )( N? ?? 即 FF?0 標準 CG1氣缸的尺寸符合實際使用驅(qū)動力要求。氣缸與搖桿連接處也有相對的轉(zhuǎn)動，同樣需要設計成可供回轉(zhuǎn)運動的結(jié)構(gòu)，設計結(jié)構(gòu)如圖 。因為本設計的機械手尺寸較小，相對慣性不大，所以緩沖裝置采用油壓緩沖器，如圖 。工作環(huán)境適應性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。同時成本低廉。本設計機械手采用 PLC控制，其可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點，無論是進行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設定 PLC程序來實現(xiàn)。 在注塑行業(yè)，機械手可以使每一模的產(chǎn)品生產(chǎn)時間固定化，同樣的塑化時間，射出時間，保壓時間，冷卻時間，開關模時間，會較大提高產(chǎn)品的成品率。 浙江廣廈建設職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 29 頁 共 30 頁 5 致 謝 本次畢業(yè)設計在指導教師 華國新 的悉心指導下順利的完成了，指導老師在整個畢業(yè)設計期間給予作者很大的幫助和關懷。特別是在設計過程中遇到困難時，老師能給予了很大的幫助，使我渡過難關。 同時感謝 老 師 們 在畢業(yè)設計期間的關懷，以及給予學生的無私的幫助和指導，感謝 你們 在設計期間給作者提出的寶貴意見和建議。感謝我周圍的親人和朋友們對