封焊機(jī)的自動上料機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 封焊機(jī)的自動上料機(jī)構(gòu)設(shè)計 摘要 本文通過對機(jī)械手的組成和分類，及國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r的了解，進(jìn)行了總體方案設(shè)計，確定了機(jī)械手用四自由度和圓柱坐標(biāo)型式。 本機(jī)械手為上料機(jī)械手，為使其通用性加強(qiáng)，故同時設(shè)計了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)和 吸附式手部 結(jié)構(gòu)，可以更換使用。計算出了手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩和回轉(zhuǎn)汽缸的驅(qū)動力矩，確定了相關(guān)尺寸，設(shè)計了機(jī)械手的腕部結(jié)構(gòu)；設(shè)計了機(jī)械手的手臂結(jié)結(jié)構(gòu)；設(shè)計了手臂伸縮，升降用液壓緩沖器和手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器。 關(guān)鍵詞 上料；機(jī)械手；氣缸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 n of of of of to of to of of a by of of of he 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 緒論 . 1 業(yè)機(jī)械手概述 . 1 業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢 . 2 械手的組成和分類 . 3 械手的組成 . 3 械手的分類 . 5 2 機(jī)械手的設(shè)計方案 . 7 械手的坐標(biāo)型式與自由度 . 7 械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 . 7 械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 . 7 械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 . 8 械手的驅(qū)動方案設(shè)計 . 8 械手的控制方案設(shè)計 . 8 械手的主要參數(shù) . 8 . 9 3 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 11 持式手部結(jié)構(gòu) . 11 指的形狀和分類 . 11 計時考慮的幾個問題 . 11 部夾緊氣缸的設(shè)計 . 12 4 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 16 腕的自由度 . 16 4. 2 手腕的驅(qū)動力矩的計算 . 16 腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩 . 16 轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩計算 . 19 5 手臂伸縮、升降、回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核 . 21 臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計 與校核 . 21 臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計 . 21 寸校核 . 21 . 22 衡裝置 . 22 臂升降氣缸的尺寸設(shè)計與校核 . 22 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 寸設(shè)計 . 22 寸校核 . 23 臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核 . 24 寸設(shè)計 . 24 寸校核 . 24 6 結(jié)論 . 26 參考文獻(xiàn) . 27 致 謝 . 28 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 .未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 業(yè)機(jī)械手概述 本課題為封焊機(jī)的自動上料機(jī)構(gòu)設(shè)計，其實就是設(shè)計 一個機(jī)械手代替人手進(jìn)行晶體的上料。現(xiàn)代封焊機(jī)在把晶體底座和晶體帽封焊在一起時大多采用人工上料，人工上料不但速度慢、成本高、費工費時、而且存在一定的安全隱患。生產(chǎn)的需要是最大的更新動力，現(xiàn)設(shè)計一臺工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手，不但可以提升產(chǎn)品的質(zhì)量還可以大大提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，改善工人的工作環(huán)境 機(jī)械手是模仿人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重 要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。他的特點是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識 ：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。 機(jī)械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機(jī)器，他有多 個自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的 程序控制通用機(jī)械手 ，簡稱通用機(jī)械手。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。 業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢 : (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從 91年的 7年的 65萬美元。 (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) ;國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 (3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 ;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力 覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制 ;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 (5)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的 索杰納 機(jī)器人就是這種系統(tǒng) 成功應(yīng)用的最著名實例。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從 94年美國開發(fā)出 虛擬軸機(jī)床 以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機(jī)器人從 80年代 七五 科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下通過 七五 、 八五 科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 ;其中有 130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30條自動噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用 ，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 ： 可靠性低于國外產(chǎn)品 ， 機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距等。 械手的組成和分類 械手的組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。 (1)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu) 。 1) 手部 : 即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手 部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。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。常用的指形有平面的、 手指有外夾式和內(nèi)撐式 ;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物 件的任務(wù)。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。 2)手腕 : 腕部：是機(jī)械手中聯(lián)接手部與臂部主要用來確定手部工作時位置并擴(kuò)大臂部動作范圍的部件?？捎脕碚{(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機(jī)械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動驅(qū)動手部搬運(yùn)工件。 目前，應(yīng)用最為廣泛 的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?270 ） ,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 3) 手臂 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。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(yùn)到指定的位置 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(yùn)動。 4) 立柱 : 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和升降 (或俯仰 )運(yùn)動均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立 時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。 5) 行走機(jī)構(gòu) : 當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時，可在機(jī)座上安滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運(yùn)動則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動裝置。 6)機(jī)座 : 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。 (2)驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分，是為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力的裝置。根據(jù)動力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)大致可分為液壓、氣動、電動和機(jī)械驅(qū)動等四類。 1）液壓式：其驅(qū)動系統(tǒng)由油缸、電磁閥、油泵和油箱等組成。其特點是操作力大、體積小、動作平穩(wěn)、低速性好、耐沖擊耐振動。但漏油對系統(tǒng)的工作性能影響大。與氣壓式相比成本較高。 2）氣壓式：其驅(qū)動系統(tǒng)由氣缸、氣閥、空氣壓縮機(jī)（或由氣壓站直接供給）和儲氣罐等組成。其特 點是氣源方便、維修簡單、易于獲得高速度、成本低、防火防爆、漏氣對環(huán)境無影響。但操作力小、體積大，又由于空氣的壓縮性大、速度不易控制、響應(yīng)慢、動作不平穩(wěn)、有沖擊，臂力一般不超過 300N。 3）電氣式：其驅(qū)動系統(tǒng)一般電電機(jī)驅(qū)動。優(yōu)點是電源方便，信號傳遞運(yùn)算容易、響應(yīng)快、驅(qū)動力較大，適用于中小型工業(yè)機(jī)械手。但是必須使用減速機(jī)構(gòu)（如齒減速器、諧波齒輪減速器等），所需的電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)、 服電機(jī)和服機(jī)電等。 4）機(jī)械式：其驅(qū)動系統(tǒng)由電機(jī)、凸輪、齒輪齒條、連桿等機(jī)械裝置組成，傳動可靠，適用于專一簡單的機(jī)械手。這 種方式結(jié)構(gòu)比較龐大。 號。 (2)控制系統(tǒng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)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?？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。 械手的分類 工業(yè)機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一 的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。 (1)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 : 1) 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。專用機(jī)械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機(jī)械手，如自動機(jī)床、自動線的上、下料機(jī)械手和加工中心。 2) 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。在性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動 系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。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)械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種 :簡易型以 開一關(guān) 式控制定位，只能是點位控制，伺服型可以是點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)控制，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類型 。 (2) 按驅(qū)動方式分 1) 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(yùn)動的機(jī)械手。其主要特點是 :抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。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、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高 。 2) 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(yùn)動的機(jī)械手。其主要特點是 :介質(zhì)李買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。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。 3) 機(jī)械傳動機(jī)械手 即由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等 )驅(qū)動的機(jī)械手。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。它的主要特點是運(yùn)動準(zhǔn)確可靠，用于工作主機(jī)的上、下料。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。 4) 電力傳動機(jī)械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 (3)按控制方式分 1) 點位控制 它的運(yùn)動為空間點到點之間的移動，只能控制運(yùn)動過程中幾個點的位置，不能控制其運(yùn)動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。 2) 連續(xù)軌跡控制 它的運(yùn)動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計算機(jī)進(jìn)行控制。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 2 機(jī)械手的設(shè)計方案 對氣動機(jī)械手的基本要求是能快速、 準(zhǔn)確地拾 就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。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 ;明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求 ;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 ，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(yùn)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。也可用于操作環(huán)境惡劣的生產(chǎn)場合。 械手的坐標(biāo)型式與自由度 按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)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。由于本機(jī)械手在上下料時手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此，采用圓柱座標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個自由度，為了彌補(bǔ)升降運(yùn)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 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 ;當(dāng)工件是板料時，使用氣流負(fù)壓式吸盤。 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(yùn)動才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 運(yùn)動的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 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(yùn)動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫 移。手臂的各種運(yùn)動由氣缸來實現(xiàn)。 械手的驅(qū)動方案設(shè)計 由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采用氣壓傳動方式。 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 (機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動作流程改變時，只需改變 常方便快捷。 械手的主要參數(shù) (1)機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(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 1公斤 (2)基本參數(shù)運(yùn)動速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計速度過低限制了它的使用范圍。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。該機(jī)械手最大移動速度設(shè)計為 最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計為 s/90 。平均移動速度為 平均回轉(zhuǎn)速度為 s/60 。機(jī)械手動作時有啟動、停止過程的加、減 速度存在，用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面，因為平均速度與行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)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。大部分機(jī)械手設(shè)計成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。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。在這種情況下宜采用買文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 自動傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為 600大工作半徑約為 手臂升降行程定為 定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為 。 一 用途 : 用于封焊機(jī)的自動上料 二 設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 1 抓重 : 2 自由度數(shù) :4個自由度 3 坐標(biāo)型式 :圓柱坐標(biāo) 4 最大工作半徑 : 5 手臂最大中心高 : 6 手臂運(yùn)動參數(shù) : 伸縮行程 伸縮速度 00 升降行程 升降速度 50 回轉(zhuǎn)范圍 1800 回轉(zhuǎn)速度 s/90 7 手腕運(yùn)動參數(shù) : 回轉(zhuǎn)范圍 1800 回轉(zhuǎn)速度 s/90 8 定位方式 :行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等 9 定位精度 : 10 驅(qū)動方式 :氣壓傳動 11 控制方式 :點位控制（采用 買文檔就送 您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 圖 械手臂剖視圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 3 手部結(jié)構(gòu)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 :如果有實際需要，還可以換成氣壓吸盤式結(jié)構(gòu)， 持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所組成。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。 指的形狀和分類 夾持式是最常見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型 (或稱直進(jìn)型 )，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。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 ;同理，當(dāng)二支點回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型?；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。移動型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，當(dāng)移動型手指夾 持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不同直徑的工件。 計時考慮的幾個問題 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。 兩手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。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。對于移動型手指只有開閉幅度的要求。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的 相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶 V形面的手指，以便自動定心。 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 根據(jù)機(jī)械手的工作需要，通過比較，我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點 兩指回轉(zhuǎn)型，由于工件多為圓柱形，故手指形狀設(shè)計成 結(jié) 構(gòu)如附圖所示。 部夾緊氣缸的設(shè)計 本課題氣動機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)如圖 圖 輪齒條式手部 其工件重量 G=1公斤， 1202 ， 0 ,摩擦系數(shù)為 10.0f (1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動示意圖，其驅(qū)動力為 : N(買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 (2)根據(jù)手指夾持工件的方位 ，可得握力計算公式 : ( 所以 N )(40 N(3)實際驅(qū)動力 : 21實際(I,因為傳力機(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取 ，并取 K 。若被抓取工件的最大加 速度取 時，則 : 412 ( 所以 )(p 實際所以夾持工件時所需夾緊氣缸的驅(qū)動力為 本氣缸屬于單向作用氣缸。根據(jù)力平衡原理，單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為 : 4 21 (式中 : 1F - 活塞桿上的推力， N 簧反作用力， N 氣缸工作時的總阻力， N P - 氣缸工作壓力， 簧反作用 按下式計算 : )1( (141 (fG=買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 式中 :彈簧剛度， N/m 1 - 彈簧預(yù)壓縮量， m s - 活塞行程， m 1d - 彈簧鋼絲直徑， m 1D - 彈簧平均直徑， . n - 彈簧有效圈數(shù) . G - 彈簧材料剪切模量，一般取 在設(shè)計中，必須考慮負(fù)載率 的影響，則 : 421 (由以上分析得單向作用氣缸的直徑 : (4 1 (入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 fG 4333915)1030(8) )/( )1( ()(N 所以 : 1(4 )( 查有關(guān)手冊圓整，得 0 由 可得活塞桿直徑 : 4) 圓整后，取活塞桿直徑 校核，按公式 )4/( 21 (有 : /14( (其中， ， 501 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 則 : 2 0/4 9 04( d 滿足實際設(shè)計要求。 缸筒直接承受壓縮空氣壓 力，必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算 : 2/ (式中 :6- 缸筒壁厚， - 氣缸內(nèi)徑， mm 驗壓力，取 料為 : =3入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : 2/ (032/(65 取 ， 則缸筒外徑為 : 422201 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 4 手腕結(jié)構(gòu)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(yùn)動才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié) 構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。 （ 1）力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 ,腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔(dān)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。（ 2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。 由于本機(jī)械手抓取的工件是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞 x 軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求目前實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，應(yīng)用最多的為回轉(zhuǎn)油 (氣 )缸，因此我們選用回轉(zhuǎn)氣缸。它的結(jié)構(gòu)緊湊，但回轉(zhuǎn)角度小于 360 ，并且要求嚴(yán)格的密封。 4. 2 手腕的驅(qū)動力矩的計算 腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運(yùn) 動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算 : 封摩偏慣驅(qū) (式中 : 驅(qū)驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 ( ); 慣慣性力矩 ( ); 偏參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量 (包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動片 )對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 ( )., 封手腕回 轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力 矩 ( ); 下面以圖 4析各阻力矩的計算 : 悅 若手腕起動過程按等加速運(yùn)動，手腕轉(zhuǎn)動時的角速度為 ，起動過程所用的時間為 t ，則