機(jī)電一體化專業(yè)-機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)

1、機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容：氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： _保密學(xué)號(hào)： 0903050330學(xué)部（系）：應(yīng)用工程系專業(yè) 年級(jí)： 機(jī)電一體化-機(jī)械設(shè)計(jì)與制造指導(dǎo)教師： _黃2010年6月15 日摘要.3第 一 章 前 言1.1機(jī)械手概述 .41.2機(jī)械手的組成和分類 .41.2.1機(jī) 械 手 的 組 成 41.2.2機(jī) 械 手 的 分 類 6第二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案2.1機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度 82.2機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 82.3機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 92.4機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 92.5機(jī) 械 手 的 驅(qū) 動(dòng) 方 案 設(shè) 計(jì) 92.6機(jī) 械 手 的 控 制 方 案 設(shè) 計(jì) 9

2、2.7機(jī) 械 手 的 主 要 參 數(shù) 92.8機(jī) 械 手 的 技 術(shù) 參 數(shù) 列 表 9第三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1夾 持 式 手 部 結(jié) 構(gòu) 113.1.1手 指 的 形 狀 和 分 類 1 13.1.2設(shè) 計(jì) 時(shí) 考 慮 的 幾 個(gè) 問 題 143.1.3手 部 夾 緊 氣 缸 的 設(shè) 計(jì) 14 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1手 腕 的 自 由 度4.2 算 算 19手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的算 第五章 手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計(jì)與校核5.1 手 臂 伸 縮 部 分 尺核設(shè)計(jì)與 234.2.1手 腕 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) 所 需 的 驅(qū) 動(dòng) 204.2.2回 轉(zhuǎn) 氣 缸 的 驅(qū) 動(dòng) 力 矩 22 255.2手

3、臂 升 降 部 分 尺 寸 設(shè) 計(jì) 與 校 核 265.2.1尺 寸 設(shè)計(jì) 265.2.2尺 寸 校 核 265.3手 臂 回 轉(zhuǎn) 部 分 尺 寸 設(shè) 計(jì) 與 校 核 275.3.1尺 寸 設(shè)計(jì) 275.3.2尺 寸 校 核 27第 六 章 機(jī) 械 手 的 PLC 控 制 設(shè) 計(jì) 276.1可編 程 序控 制 器的 選擇 及工 作過程 276.1.1可 編 程 序 控制 器 的選5.1.223尺寸校245.1.3導(dǎo)向裝 255.1.4平衡裝寸設(shè)尺5.1.1核置置擇 276.1.2可 編 程 序 控 制 器 的 工 作 過 程 276.2可 編 程 序 控 制 器 的 使 用 步 驟 23 第

4、七 章 結(jié) 論 24致 謝 25 參考文 獻(xiàn) 26摘要在設(shè)計(jì)機(jī)械手臂座的時(shí)候，我們用兩個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力。左邊一電機(jī)通過諧 波減速器減速后，通過齒輪來控制手臂的回轉(zhuǎn)，而手臂彎曲動(dòng)作的動(dòng)力，由右 邊一電機(jī)提供。電機(jī) 2同樣也是通過諧波減速器減速后，通過一個(gè)長軸，把動(dòng)力 傳到底部的小齒輪上，再由小齒輪與大齒輪的嚙合，把動(dòng)力傳到那豎直的錐齒 輪上，又通過錐齒輪之間的嚙合，把動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)傳遞到橫軸上，這樣，再通過 鍵連接，就能把動(dòng)力傳到那帶輪上。這樣，帶輪就以一定的速度不停的轉(zhuǎn)，以 給臂關(guān)節(jié)通過同步齒型帶傳遞動(dòng)力。 在設(shè)計(jì)臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，我們用兩個(gè)同步齒形帶輪來傳遞動(dòng)力，而帶輪又與軸和 機(jī)械式離合器的左半邊相

5、連，這樣，就使軸與左半邊相連的離合器轉(zhuǎn)動(dòng)。在右 半邊為一電磁制動(dòng)器，制動(dòng)器的左半邊與離合器的右半邊相連，而且通過盤與 上臂相連。這時(shí)，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，制動(dòng)器吸合，這時(shí)離合器也分開。這樣， 上臂就停止在所要求的位置上了。當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，由于彈簧力的作用，把制 動(dòng)器推開，同時(shí)離合器在彈簧力的作用下自動(dòng)嚙合，手臂恢復(fù)原有的運(yùn)動(dòng)。 注：機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)范圍手其結(jié)構(gòu)的限制，在手臂的運(yùn)動(dòng)到達(dá)結(jié)構(gòu)位置之前， 必須使其自動(dòng)停止。機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)機(jī)械位置是有關(guān)節(jié)處牙嵌離合齒上的突起 部分而定。手臂在極限位置自動(dòng)停止，反向運(yùn)行的條件完全是靠離合齒上的凸 起部分與滑塊的接觸實(shí)現(xiàn)的。為了使離合齒輪能順利的脫開和嚙合，對(duì)離

6、合齒 上的凸起部分斜面的升角arctg yv。只有滿足這個(gè)條件，離合齒上凸起部 分的斜面與滑塊在滑動(dòng)時(shí)才不會(huì)發(fā)生自鎖。這樣手臂才能自動(dòng)停止和反向動(dòng) 作！ 此方案在臂關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上與方案一有所不同。這里設(shè)計(jì)成中心軸不轉(zhuǎn)動(dòng)。 改在同步帶輪處裝兩個(gè)軸承。這樣，帶輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而不會(huì)影響軸，且把離 合器的左半邊加工在帶輪上，這樣，不僅可以縮小空間，而且可以提高強(qiáng)度。其余與方案一相同第一章前言1.1.工業(yè)機(jī)械手概述工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī) （機(jī)械本體 ） 、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝 置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種 作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、

7、變批量的柔性生 產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速 更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu) 學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng) 代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè) 自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是 綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài) 的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡 劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及 非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)

8、制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng) 化設(shè)備. 機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。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”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn) 率: 可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。尤其在高溫、高 壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替 人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊 接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越 廣泛的引用 . 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床 的上下料裝置，是附屬于該

9、機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成 了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)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。1.2 .機(jī)械手的組成和分類1.2.1.機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組 成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1所示?？刂葡到y(tǒng)一亜動(dòng)索統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)*i位置檢測馥置一_機(jī)械手組成方框圖:1-1（一）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，

10、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(dòng)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(shí)， 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、V形面的和曲面的：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

11、式較多時(shí)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:是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 （即姿勢）3、手臂：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(dòng)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 工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū) 動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件（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(dòng)源（如液壓、氣壓或電機(jī)等）相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。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(dòng) 和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立I因工作需要，有時(shí)

12、也可作橫向移動(dòng)，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(shí)，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(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī) 運(yùn)動(dòng)。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng) 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(dòng)系統(tǒng)均安裝 于機(jī)座上 ，故起支撐和連接的作用。（ 二 ） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助 裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。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(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由 程序

13、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(dòng)， 并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息 （ 如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí) 間） ，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作 進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（ 二 ） 控制系統(tǒng) 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(dòng)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。控制系統(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(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息 （ 如動(dòng)作順序、運(yùn)

14、動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速 度及時(shí)間 ） ，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī) 械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。1.2.2 . 機(jī)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(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。（ 一 ） 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(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專 用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價(jià)低等特 點(diǎn)，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)的自動(dòng)換刀機(jī)械手，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線 的上、下料機(jī)械手和加工中心。2

15、、通用機(jī)械手 它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械 手。在性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用， 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)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(dòng)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(diǎn)位控制，伺服型可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)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 。（ 二 ） 按驅(qū)動(dòng)方式分1、液壓傳動(dòng)機(jī)械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是 : 抓重可

16、達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán) 格，不然油的泄漏對(duì)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(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)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(dòng)機(jī)械手 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是 : 介 質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)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

17、塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （ 如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等 ） 驅(qū)動(dòng)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(dòng)力是由工作機(jī)械傳 遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，用于工作主機(jī)的上、下料。動(dòng)作頻 率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。4、電力傳動(dòng)機(jī)械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)的械手，因?yàn)椴恍枰虚g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(dòng)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。（ 三 ） 按控制方式分1、點(diǎn)位控制 它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過程

18、中幾個(gè)點(diǎn)的位 置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)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(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無限的，整 個(gè)移動(dòng)過程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，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(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。第二章機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾 -放和搬運(yùn)物件，這就要求它 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(dòng)定位等特性。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是：充分分析作業(yè)對(duì)象（工件）的作業(yè)技術(shù)要求，

19、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(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對(duì)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(jì)制造過程，兼顧通用性和專用 性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是通用氣動(dòng)上下料機(jī)械 手，是一種適合于成批或中、小批生產(chǎn)的、可以改變動(dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操 作設(shè)備，勞動(dòng)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。2.1機(jī)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(dòng)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

20、于本機(jī)械手在上下料時(shí)手臂具有升 降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱座標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個(gè)自由 度，為了彌補(bǔ)升降運(yùn)動(dòng)行程較小的缺點(diǎn)，增加手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而增加一個(gè)手 臂上下擺動(dòng)的自由度HR*圖2-1機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)示意圖2.2 .機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)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(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng) 工件是棒料時(shí)，使用夾持式手部。當(dāng)工件是板料時(shí)，使用氣流負(fù)壓式吸盤。2.3 .機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)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(dòng)才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。2.4 .機(jī)械手的

21、手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左 右回轉(zhuǎn)和降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的，立柱 的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn)。2.5 .機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)方式。2.6 .機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制 器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。2.7 .機(jī)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

22、用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，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(jì)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的 實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)抓取的工件質(zhì)量為 5公斤2.基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出 了要求，設(shè)計(jì)速度過低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動(dòng)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(dòng)速度設(shè)計(jì)為1.0m/s。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為90 /s。平均移動(dòng)速度為0.8m/s。平均回轉(zhuǎn)速度為60 /s。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、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?yàn)槠骄俣扰c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(dòng)速度以外，手臂

23、設(shè)計(jì)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(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略 有走動(dòng)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 岡性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī) 械手手臂的伸縮行程定為600mm最大工作半徑約為1400mm。手臂升降行程 定為120mm。定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為-1mm 02.8.機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表一、用途：用于自動(dòng)輸送線的上下料。二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：1、抓重：5kg2、自由度數(shù):4個(gè)自由度,X Ir-LJM-卜二-X71j3、坐標(biāo)型式：圓柱坐標(biāo)4、最大工作半徑：1400 mm5、手臂最大中心高：1

24、250mm6、手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)：伸縮行程1200 mm伸縮速度400mm/ s 升降行程120mm 升降速度250mm/ s回轉(zhuǎn)范圍0 -180回轉(zhuǎn)速度90 7 s7、手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍0丄180，回轉(zhuǎn)速度90 7 s8、手指夾持范圍:棒料:80mm- 150mm9、定位方式：行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等10、定位精度：_1mm11、驅(qū)動(dòng)方式：氣壓傳動(dòng)12、控制方式:機(jī)械手臂剖視圖圖2-6第二章在手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)成可更換結(jié)構(gòu)， 當(dāng)工件是棒料時(shí)，使用夾持式手部：如果有實(shí)際需要，還可以換成氣壓吸盤式 結(jié)構(gòu)，3.1夾持式手部結(jié)構(gòu)夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 （ 或手爪

25、） 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。3.1.1手指的形狀和分類 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(dòng)作，手指可分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型 （ 或稱直進(jìn) 型） ，其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn) H J W 疋 EP-4P-4 Vurl*Vurl* HruHru 川亡 MJSII I I LdLEULdLEU的距離縮小到無窮小時(shí)，就變成了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指。同理，當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn) 型

26、手指的手指長度變成無窮長時(shí)，就成為移動(dòng)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(dòng)型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大， 當(dāng)移動(dòng)型手指夾持直徑變化的零件時(shí)不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不同直徑 的工件。3.1.2設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題（ 一 ） 具有足夠的握力 （ 即夾緊力 ） 在確定手指的握力時(shí)，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(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。（ 二 ） 手指間應(yīng)具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個(gè)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(duì)于移動(dòng)型

27、手指只有開閉幅度的要求。（ 三 ） 保證工件準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)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(dòng) 定心。（ 四 ） 具有足夠的強(qiáng)度和剛度 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(dòng)過程中所產(chǎn)生 的慣性力和振動(dòng)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。（ 五 ） 考慮被抓取對(duì)象的要求 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(diǎn) 兩 指回轉(zhuǎn)型，由于工件多為圓柱形，故手指

28、形狀設(shè)計(jì)成 V型，其結(jié)構(gòu)如附圖所示。3.1.3手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)1、手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 本課題氣動(dòng)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)如圖 3-2所示，圖3-2齒輪齒條式手部其工件重量G=5公斤，V形手指的角度2二=120 , b=120mm R =24mm,摩擦系數(shù)為f =0.10(1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，其驅(qū)動(dòng)力為2b .p NR(2)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計(jì)算公式N =0.5tg-)= 0.5 5 tg(60 -5 42)= 25(N)所以 p N =245(N)R(3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力：KEP實(shí)際一 P -1,因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動(dòng)，故取=0.94，并取心=1.5。若被抓取工件的最大加速度取a=

29、3g時(shí)，則：a “ 旦=4gFiGfGdi4一 D13nGf =Gdi438Di n式中：Gf-彈簧剛度，N/m仁彈簧預(yù)壓縮量，m s-活塞行程，md1-彈簧鋼絲直徑，mD1-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 G =79.4 109 Pa在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率的影響，則：F1 十-Ft由以上分析得單向作用氣缸的直徑4(F1 Ft)代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得Gf4Gd9_3 479.4 109 (3.5 10 )8D1 n8 (30 10丁 15- Ft - Fz式中：Fi -活塞桿上的推力，NFt -彈簧反作用力，NFz-氣缸工作時(shí)的總阻力，NP-氣缸工作壓力，Pa 彈

30、簧反作用按下式計(jì)算：Ft =Gf(1 s)= 3677.46(N /m)Ft =Gf(1 s)=3677.46 60 10= 220.6(N)所以：D = 4(F1 Ft) = 4 (49 22.6)Ynpn* 兀漢 0.5x 16二 65.23( mm)查有關(guān)手冊圓整，得D = 65mm由 d /D =0.2 一0.3,可得活塞桿直徑：d =(0.2 _0.3)D =13 -19.5mm圓整后，取活塞桿直徑d =18mm校核，按公式R/(二/4d2)空匚有:d _(4F1/十)0.5其中，二=120MPa，R = 750N則:d _(4 490/二 120)05=2.28 _18滿足實(shí)際設(shè)計(jì)

31、要求。3,缸筒壁厚的設(shè)計(jì)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(jì)算：:=DPp/2；式中:6-缸筒壁厚，mmD -氣缸內(nèi)徑，mmPp-實(shí)驗(yàn)壓力，取Pp =1.5P, Pa材料為:ZL3, - =3MPa代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為：、 = DPp/2&-65 6 105 /(2 3 106)=6.5(mm)?。?= 7.5mm，則缸筒外徑為：Dr = 65 7.5 2 = 80(mm)第四章手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)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(dòng)才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)

32、手 腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。4.1手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(dú)立的自由度，以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)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)。由于本機(jī)械手抓取的工件是水平放置，同時(shí)考慮到通用性，因此給手 腕設(shè)一繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求目前實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)力矩的計(jì)算4.2.1手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動(dòng)均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，

33、驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必 須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力 矩，動(dòng)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(dòng)件的中 心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩圖4-1所示為手腕受力的示意圖。1.工件2.手部3.手腕圖4-1手碗回轉(zhuǎn)時(shí)受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算：M驅(qū)=M慣 M偏 M摩 M封式中：M驅(qū)-驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩（N cm）。M慣-慣性力矩（N cm）。M偏-參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量（包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片）對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩（N cm）.,。M封-手腕回轉(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（N

34、 cm）。下面以圖4-1所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計(jì)算：1、手腕加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩M悅?cè)羰滞笃饎?dòng)過程按等加速運(yùn)動(dòng)，手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為,起動(dòng)過程所用的時(shí)間為 ：t，則：M慣（J Jj（N.cm）Lt式中：J -參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（N.cms2）。Ji-工件對(duì)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（N.cms2）。若工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ji為：,G1 2J1 = J ceig式中：Jc-工件對(duì)過重心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（N.cm.s2）:G1-工件的重量（N）。ei -工件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距（cm）,-手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度（弧度/s）。-t -起動(dòng)過程所需的時(shí)間

35、（s）。.=:起動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度（弧度）。2、 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩M扁M偏二 Ge + G3Q （ N cm）式中：G3-手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量（N）。e3-手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距（cm）當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合時(shí)，則Ge1=0.3、 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩 M封M封f （RAd2 RBd1）（ N cm）2式中：d1 ， d2-轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑（cm）。f -摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承f =0.01，對(duì)于滑動(dòng)軸承f =0.1。RA , RB -處的支承反力（N），可按手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的受力分析求解,GihG2* IG3I 32 2pb(R -r )2

36、Mb(R2 _r2)RBI G3I3 = G2I2 Gil同理，根據(jù) M B(F) =0,得:c Gi(lli)G2(l I2) G3(l3)回轉(zhuǎn)Fig.4-2Fig.4-2 SketchSketch ofof RoutingRouting GasGas VatVat式中；M回轉(zhuǎn)氣虹的驅(qū)朋力拒bfcn)irr_回轉(zhuǎn)氣缸的工作壓力(Wcro),R缸體內(nèi)壁羋徑(cm)fr -輸出軸半徑(cm)ib動(dòng)片寬度(cm),上述鑒動(dòng)力拒和壓力的黃系式是對(duì)于低壓舵背壓為零的情況下而言的。若低壓腔有一定的背壓，則上式中的P應(yīng)代以工柞壓力h與背壓Pz之差。第五章 手臂仲縮、升降、回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核5.1手臂

37、伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核5.1.1手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)手臂伸縮氣缸采用標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié) 合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用CT型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 100/63 :5.1.2尺寸校核1.在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑 D1=63mm半徑R=31.5mr的氣缸的尺寸 滿足使用要求即可,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng)P=0.4MPa,則驅(qū)動(dòng)力：F =P 二R2= 0.4 106 3.14 0.03152= 1246(N)測定手腕質(zhì)量為50kg,設(shè)計(jì)加速度a=10(m/s)，則慣性力F1 = ma=50 10-500(N)2.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) k =0.2,Fm 二 k.

38、R-0.2 500=100(N)二總受力F0 =片+Fm-500100-600(N)F0 : F所以標(biāo)準(zhǔn)CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求要求。5.1.3.導(dǎo)向裝置氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和抓取物 體重量等因素來確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量 和減少對(duì)回轉(zhuǎn)中心的慣量。導(dǎo)向桿目前常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計(jì)中才 用單導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。5.1.4

39、平衡裝置在本設(shè)計(jì)中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一 側(cè)重力矩對(duì)性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝 碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運(yùn)行參數(shù)視具體情況加以調(diào) 節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。5.2手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核5.2.1尺寸設(shè)計(jì)氣缸運(yùn)行長度設(shè)計(jì)為l=118mm氣缸內(nèi)徑為Di=110mm半徑R=55mm氣缸運(yùn)行速度，加速度時(shí)間=t=0.1s,壓強(qiáng)p=0.4MPa,則驅(qū)動(dòng)力G0 = p.iR2-0.4 1063.14 0.0552=3799(N)5.2.2尺寸校核1 測定手腕質(zhì)量為80kg,則重力G = mg=80 10= 800(

40、N)1,設(shè)計(jì)加速度a =5(m/s)，則慣性力G1 二 ma=80 5-400(N)3.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù) k =0.1，Gm =k.G= 0.1 400= 40(N)二總受力 Gq =G + G1 +Gm= 800400 40=1240(N)Gq ： G0所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑r = 200mm的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:5.3手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核5.3.1 尺寸設(shè)計(jì)氣缸長度設(shè)計(jì)為b=120mm,氣缸內(nèi)徑為D 210mm,半徑R=105mm,軸徑D2 = 40mm半徑R = 20mm,氣缸運(yùn)行角速度 =90 / s，加速度時(shí)間：t

41、=0.5s,壓強(qiáng) P 二 0.4MPa ,22貝山矩：Mb（R 一）26 2 20.4 100.12(0.105 -0.020 )- 2= 255(N.m)5.3.2尺寸校核1 測定參與手臂轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量 m1 = 120kg,分析部件的質(zhì)量分2m1r22120 0.102二 0.6 ( kg.m2)90 0.5-108(N.m)考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù)k =0.2,M摩=k.M慣 =0.2 108=5.( N .m)總驅(qū)動(dòng)力矩M驅(qū)-M慣 M摩= 108 5.4= 113.4(N.m)M驅(qū)M設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求的詢問是針對(duì)輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的 。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為壬

42、k卞I狀態(tài)表態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸入狀態(tài)暫存器暫存器件工作正常后，進(jìn)第二階段開機(jī)時(shí)，I 進(jìn)入下一階 !是處理輸入信號(hào)階子的狀 態(tài)在 因此不態(tài)信息送到O,放輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸出狀態(tài)能造成運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行 第三階段是程序處理階段。右込込論I賓甘 沖，可編程序控制器對(duì)用皿序進(jìn)行 孑令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將結(jié)果寫入這個(gè)階段 和有關(guān)扌 中。第四階段是輸出處理階次掃描，并根據(jù)各第六章 機(jī)械手的PLC空制設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制 器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制.當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變 PLC程序即可 實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。6

43、. 1可編程序控制器的選擇及工作過程6.1.1可編程序控制器的選擇目前，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC德國西門子公司的SIMATIC N5系列PC日本OMRO立石)公司的C型、P 型PC等?？紤]到本機(jī)械手的輸入輸出點(diǎn)不多，工作流程較簡單，同時(shí)考慮到 制造成本，因此在本次設(shè)計(jì)中選擇了 OMRON司的C28P型可編程序控制器。6.1.2采用了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程可分為 第一階段是初始化處理。上眼徳一| k暫存器中。此時(shí)將輸入信號(hào)從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路， 驅(qū)動(dòng)輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。然后，CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循

44、環(huán)的掃描周期。6.2機(jī)械手可編程序控制器控制方案第七章 結(jié)論1、本次設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)通用機(jī)械手，相對(duì)于專用機(jī)械手，通用機(jī)械手的自由 度可變，控制程序可調(diào)，因此適用面更廣。2、采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。 工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會(huì)因環(huán)境變化影響傳動(dòng)及控制性能。阻力損失和泄漏較 小，不會(huì)污染環(huán)境。同時(shí)成本低廉。3、通過對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制，大大提高了繪圖速度， 節(jié)省了大量時(shí)間和避免了不必要的重復(fù)勞動(dòng)，同時(shí)做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。4、機(jī)械手采用PLC空制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定 PLC程序來實(shí)現(xiàn)?？梢愿鶕?jù) 機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。參考文獻(xiàn)：1張建民.工業(yè)機(jī)器人 .北京:北京理工大學(xué)出版社， 20072蔡自興.機(jī)器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略 .機(jī)器人技術(shù)， 20033金茂青，曲忠萍，張桂華 . 國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展勢態(tài)分