畢業(yè)設(shè)計(jì)送料機(jī)械手設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、送料機(jī)械手設(shè)計(jì)目錄摘要1第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)11.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的11.2本課題的內(nèi)容和要求2第二章 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1手部設(shè)計(jì)計(jì)算42.2腕部設(shè)計(jì)計(jì)算72.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)8第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖113.1手部抓取缸113.2腕部擺動(dòng)液壓回路123.3小臂伸縮缸液壓回路133.4總體系統(tǒng)圖14第四章 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)154.1電機(jī)的選擇164.2減速器的選擇174.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核17第五章 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性195.1常用的定位方式195.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素195.3機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置20第六章 機(jī)械手的控制21第七章 機(jī)械手的組成與分類227.1機(jī)械手組成2

2、27.2機(jī)械手分類24畢業(yè)設(shè)計(jì)感想25參考資料26送料機(jī)械手設(shè)計(jì)摘要本課題是為普通車床配套而設(shè)計(jì)的上料機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展起著重要作用。因而具有強(qiáng)大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實(shí)踐證明，工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期頻繁、單調(diào)的操作，采用機(jī)械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作

3、，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。本課題通過(guò)應(yīng)用autocad 技術(shù)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)，它能實(shí)行自動(dòng)上料運(yùn)動(dòng)；在安裝工件時(shí)，將工件送入卡盤中的夾緊運(yùn)動(dòng)等。上料機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度是按著滿足生產(chǎn)率的要求來(lái)設(shè)定。關(guān)鍵字 機(jī)械手，autocad 。第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對(duì)學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開(kāi)拓都具有一定意義。其主要目的：一、 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)

4、題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。 二、 培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。三、 培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。四、 培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。1.2本課題的內(nèi)容和要求 （一、）原始數(shù)據(jù)及資料（1、）原始數(shù)據(jù)：a、 生產(chǎn)綱領(lǐng)：100000件（兩班制生產(chǎn)）b、 自由度（四個(gè)自由度）臂轉(zhuǎn)動(dòng)180º臂上下運(yùn)動(dòng) 500mm臂伸長(zhǎng)（收縮）500mm手部轉(zhuǎn)動(dòng) ±180&#

5、186; （2、）設(shè)計(jì)要求：a、上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖、各主要零件圖（一套）b、液壓原理圖（一張）c、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（一份） （3、）技術(shù)要求主要參數(shù)的確定：a、坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系b、臂的運(yùn)動(dòng)行程：伸縮運(yùn)動(dòng)500mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)180º。c、運(yùn)動(dòng)速度：使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。d、控制方式：起止設(shè)定位置。e、定位精度：±0.5mm。f、手指握力：392ng、驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)。（二、）料槽形式及分析動(dòng)作要求（ 1、）料槽形式由于工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體，此種形狀的零件通常采用自重輸送的輸料槽,如圖1.1所示，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要其它動(dòng)力源和特殊裝置，所以本課題

6、采用此種輸料槽。圖1.1機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖（2、）動(dòng)作要求分析如圖1.2所示動(dòng)作一：送 料動(dòng)作二：預(yù)夾緊動(dòng)作三：手臂上升動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn)動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng)動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn) 預(yù)夾緊手臂上升 手臂旋轉(zhuǎn) 小臂伸長(zhǎng) 手腕旋轉(zhuǎn)手臂轉(zhuǎn)回圖1.2 要求分析第二章 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1手部設(shè)計(jì)計(jì)算一、對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。2、有足夠的開(kāi)閉范圍夾持類手部的手指都有張開(kāi)和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變化量稱為開(kāi)閉范圍。對(duì)于回

7、轉(zhuǎn)型手部手指開(kāi)閉范圍，可用開(kāi)閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開(kāi)閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來(lái)說(shuō)，如工作環(huán)境許可，開(kāi)閉范圍大一些較好，如圖2.1所示。圖2.1 機(jī)械手開(kāi)閉示例簡(jiǎn)圖3、力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。4、手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度5、其它要求因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開(kāi)時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造

8、方便。二、拉緊裝置原理如圖2.2所示【4】：油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開(kāi)工件。圖2.2 油缸示意圖1、右腔推力為fp=（4）d²p （2.1）=（4）0.5²2510³=4908.7n2、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為：f1=（2ba）（cos）²n （2.2） 其中 n=498n=392n，帶入公式2.2得：f1=（2ba）（cos）²n =(2150/50)（cos30º）²392 =1764n則實(shí)際加緊力為 f1實(shí)際=pk1k2/ （2.3）=17641.51.1/0.85=34

9、24n經(jīng)圓整f1=3500n3、計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng)l,即l=（d/2）tg （2.4） =25×tg30º =23.1mm經(jīng)圓整取l=25mm4、確定“v”型鉗爪的l、。取l/rcp=3 （2.5）式中： rcp=p/4=200/4=50 （2.6）由公式（2.5）（2.6）得：l=3×rcp=150取“v”型鉗口的夾角2=120º，則偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定，查表得：=22º395、機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度）【1】（1）伸縮運(yùn)動(dòng) vmax=500mm/svmin=50mm/s（2）上升運(yùn)動(dòng) vmax=500mm/svmin=40mm/s（3）下降

10、vmax=800mm/svmin=80mm/s（4）回轉(zhuǎn)wmax=90º/swmin=30º/s所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度v=60mm/s 6、手部右腔流量q=sv （2.7）=60r²=60×3.14×25²=1177.5mm³/s7、手部工作壓強(qiáng)p= f1/s （2.8） =3500/1962.5=1.78mpa2.2腕部設(shè)計(jì)計(jì)算腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。要求：回轉(zhuǎn)±90

11、6; 角速度w=45º/s以最大負(fù)荷計(jì)算：當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，長(zhǎng)度l=650mm。如圖2.3所示。1、計(jì)算扭矩m14設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩m1為：m1=f×s （2.9）=10×9.8×0.2=19.6（n·m） 工件 f s f 圖2.3 腕部受力簡(jiǎn)圖2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩m24f=5kg s=10cm帶入公式2.9得m2=f×s=5×9.8×0.1 =4.9（n·m） 3、擺動(dòng)缸的摩擦力矩m摩4f摩=300（n）（估算

12、值）s=20mm （估算值）m摩=f摩×s=6（n·m）4、擺動(dòng)缸的總摩擦力矩m4m=m1+m2+m摩 （2.10） =30.5（n·m） 5.由公式t=p×b（a1²-mm²）×106/8 （2.11）其中： b葉片密度，這里取b=3cm；a1擺動(dòng)缸內(nèi)徑, 這里取a1=10cm；mm轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取mm=3cm。所以代入（2.11）公式p=8t/b（a1²-mm²）×106=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106=0.89m

13、pa又因?yàn)閣=8q/（a1²-mm²）b所以 q=w（a1²-mm²）b/8 =（/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8 =0.27×10-4m³/s =27ml/s2.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動(dòng)、靜載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力較復(fù)雜。 機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位

14、方式就顯得尤其重要了。手臂的伸縮速度為200m/s行程l=500mm1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】q=sv =200××40² =1004800mm³/s =0.1/10²m³/s =1000ml/s2、手臂右腔工作壓力，公式（2.8） 得：4 p=f/s （2.12）式中：f取工件重和手臂活動(dòng)部件總重，估算 f=10+20=30kg， f摩=1000n。所以代入公式（2.12）得： p=（f+ f摩）/s =（30×9.8+1000）/×40² =0.26mpa3、繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如圖2.

15、4所示：圖2.4機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表4、由初步計(jì)算選液壓泵4所需液壓最高壓力 p=1.78mpa所需液壓最大流量 q=1000ml/s選取cb-d型液壓泵（齒輪泵）此泵工作壓力為10mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量q在3270ml/r之間，可以滿足需要。5、驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸：t=pd（a1²-mm²）m×106/8 （2.13）w=8v/（a1²-mm²）b （2.14）式中：m機(jī)械效率取： 0.850.9v容積效率?。?0.70.95所以代入公式（2.13）得：t=0.89×0.03×（0.1²-0.03

16、78;）×0.85×106/8 =25.8（n·m）t<m=30.5（n·m）代入公式（2.14）得：w=（8×27×10-6）×0.85/（0.1²-0.03²）×0.03 =0.673rad/sw</40.785rad/s因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 p=1mpa 流量 q=35ml/s圓整其他缸的數(shù)值：手部抓取缸工作壓力p=2mpa 流量q=120ml/s小臂伸縮缸工作壓力p=0.25mpa 流量q=1000ml/s 第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖3.1手部抓取缸 圖 3.1手

17、部抓取缸液壓原理圖71、手部抓取缸液壓原理圖如圖3.1所示2、泵的供油壓力p取10mpa，流量q取系統(tǒng)所需最大流量即q=1300ml/s。因此，需裝圖3.1中所示的調(diào)速閥，流量定為7.2l/min，工作壓力p=2mpa。采用： yf-b10b溢流閥 2frm5-20/102調(diào)速閥 23e1-10b二位三通閥3.2腕部擺動(dòng)液壓回路 圖 3.2腕部擺動(dòng)液壓回路71、腕部擺動(dòng)缸液壓原理圖如圖3.2所示2、工作壓力 p=1mpa流量 q=35ml/s采用：2frm5-20/102調(diào)速閥34e1-10b 換向閥yf-b10b 溢流閥3.3小臂伸縮缸液壓回路 圖 3.3小臂伸縮缸液壓回路71、小臂伸縮缸液

18、壓原理圖如圖3.3所示2、工作壓力 p=0.25mpa流量 q=1000ml/s采用： yf-b10b 溢流閥2frm5-20/102 調(diào)速閥23e1-10b二位三通閥3.4總體系統(tǒng)圖 圖 3.4總體系統(tǒng)圖71、總體系統(tǒng)圖如圖3.4所示2、工作過(guò)程 小臂伸長(zhǎng)手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂回轉(zhuǎn)小臂收縮手部放松3、電磁鐵動(dòng)作順序表 元件動(dòng)作1dt2dt3dt4dt5dt小臂伸長(zhǎng)+-手部抓緊+-腕部回轉(zhuǎn)+-+-小臂收縮-手部放松-+-卸荷±±±±圖 3.5總體系統(tǒng)圖4、確電機(jī)規(guī)格：液壓泵選取cb-d型液壓泵，額定壓力p=10mpa，工作流量在3270ml/r之間。選取8

19、0l/min為額定流量的泵，因此：傳動(dòng)功率 n=p×q/ （3.1）式中：=0.8 （經(jīng)驗(yàn)值）所以代入公式（3.1）得： n=10×80×103×106/60×0.8=16.7kn選取電動(dòng)機(jī)jqz-61-2型電動(dòng)機(jī)，額定功率17kw，轉(zhuǎn)速為2940r/min。第四章 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)身的直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜，機(jī)身既可以是固定式的，也可以是行走式的,如圖4.1所示。圖4.1機(jī)身機(jī)座結(jié)

20、構(gòu)圖臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。本課題機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這樣機(jī)械手可以是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見(jiàn)于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)，獲得較大的升降行程。升降過(guò)程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求。4.1電機(jī)的選擇機(jī)身部使用了兩個(gè)電機(jī)，其一是帶動(dòng)臂部的升降運(yùn)動(dòng)；其二是帶動(dòng)機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。帶動(dòng)臂部升降運(yùn)動(dòng)的電機(jī)安裝在肋板上，帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝在混凝土地基上。1、帶動(dòng)臂部升降的電機(jī)：10初

21、選上升速度 v=100mm/s p=6kw所以n=（100/6）×60=1000轉(zhuǎn)/分選擇y90s-4型電機(jī)，屬于籠型異步電動(dòng)機(jī)。采用b級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為ip44，冷卻方式為i（014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為380v，額定功率為50hz。如圖4.1 y90s-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：型號(hào)額定功率kw滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流a轉(zhuǎn)速r/min效率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩y90s-41.12.71400790.786.52.22.2圖4.1 y90s-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)2、帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)：10初選轉(zhuǎn)速 w=60º/s n=1/6轉(zhuǎn)/秒=10轉(zhuǎn)/分由于

22、齒輪 i=3減速器 i=30所以n=10×3×30=900轉(zhuǎn)/分選擇y90l-6型籠型異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用b級(jí)絕緣。外殼防護(hù)等級(jí)為ip44，冷卻方式為i（014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為380v，額定功率為50hz。如圖4.2 y90s-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：圖4.2 y90l-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)4.2減速器的選擇減速器的原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。6初選wd80型圓柱蝸桿減速器。wd為蝸桿下置式一級(jí)傳動(dòng)的阿基米德圓柱蝸桿減速器。蝸桿的材料為38simnmo調(diào)質(zhì)蝸輪的材料為zqa19-4中心矩a=80ms×q=4.0

23、×11 （4.1）傳動(dòng)比i=30傳動(dòng)慣量0.265×10³kg·m²4.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核螺桿是機(jī)械手的主支承件，并傳動(dòng)使手臂上下運(yùn)動(dòng)。螺桿的材料選擇：6從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講并能滿足要求的材料為鑄鐵。螺距 p=6mm 梯形螺紋螺紋的工作高度 h=0.5p （4.2）=3mm螺紋牙底寬度 b=0.65p=0.65×6=3.9mm （4.3）螺桿強(qiáng)度 = s/35 （4.4）=150/35=3050mpa螺紋牙剪切=40彎曲b=45551、當(dāng)量應(yīng)力6 (4.5)式中 t傳遞轉(zhuǎn)矩n·mm螺桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式（4.5）得：=

24、（4×200×9.8/d1²）²+3（200×9.8×0.6/0.2d1³）² = （2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²3050×106=（2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²9002500×1012 =6225025/d14+11236/d169002500×10126225025d12+11236900d16×10126225025×0.0292+112

25、36900×0.0296×1012即16471pa535340pa合格2、剪切強(qiáng)度6z=h/p=160/6 （旋合圈數(shù)） （4.6）=f/d1bz （4.7） =200×9.8/×0.029×3.9×（160/6）×10-3 =206.8×103pa =0.206mpa=40mpa3、彎曲強(qiáng)度6b=3fh/d1b2z =3×200×9.8×3/×2.9×3.92×（160/6） =0.48mpa=45mpa合格第五章 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性5.1常用的定位方

26、式機(jī)械擋塊定位是在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊。當(dāng)機(jī)械手經(jīng)減速運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí)，緊靠擋塊而定位。若定位前已減速，定位時(shí)驅(qū)動(dòng)壓力未撤除，在這種情況下，機(jī)械擋塊定位能達(dá)到較高的重復(fù)精度。一般可高于±0.5mm，若定位時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)油路而去掉工作壓力，這時(shí)機(jī)械手可能被擋塊碰回一個(gè)微小距離，因而定位精度變低。5.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作，實(shí)際上是一個(gè)三維空間的定位問(wèn)題，是若干線量和角量定位的組合。在許多較簡(jiǎn)單情況下，單個(gè)量值可能是主要的。影響單個(gè)線量或角量定位誤差的因素如下：（1、）定位方式不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時(shí)，定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時(shí)的速度等因素有關(guān)

27、。（2、）定位速度定位速度對(duì)定位精度影響很大。這是因?yàn)槎ㄎ凰俣炔煌瑫r(shí)，必須耗散的運(yùn)動(dòng)部件的能量不同。通常，為減小定位誤差應(yīng)合理控制定位速度，如提高緩沖裝置的緩沖性能和緩沖效率，控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使運(yùn)動(dòng)部件適時(shí)減速。（3、）精度機(jī)械手的制造精度和安裝調(diào)速精度對(duì)定位精度有直接影響。（4、）剛度機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度低時(shí)，因易產(chǎn)生振動(dòng)，定位精度一般較低。（5、）運(yùn)動(dòng)件的重量運(yùn)動(dòng)件的重量包括機(jī)械手本身的重量和被抓物的重量。運(yùn)動(dòng)件重量的變化對(duì)定位精度影響較大。通常，運(yùn)動(dòng)件重量增加時(shí)，定位精度降低。因此，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要減小運(yùn)動(dòng)部件本身的重量，而且要考慮工作時(shí)抓重變化的影響。（6、）驅(qū)動(dòng)源液壓、氣壓的壓力波

28、動(dòng)及電壓、油溫、氣溫的波動(dòng)都會(huì)影響機(jī)械手的重復(fù)定位精度。因此，采用必要的穩(wěn)壓及調(diào)節(jié)油溫措施。如用蓄能器穩(wěn)定油壓，用加熱器或冷卻器控制油溫，低速時(shí)，用溫度、壓力補(bǔ)償流量控制閥控制。（7、）控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制、電液比例控制和伺服控制的位置控制精度是個(gè)不相同的。這不僅是因?yàn)楦鞣N控制元件的精度和靈敏度不同，而且也與位置反饋裝置的有無(wú)有關(guān)。本課題所采用的定位精度為機(jī)械擋塊定位5.3機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置緩沖裝置分為內(nèi)緩沖和外緩沖兩種形式。內(nèi)緩沖形式有油缸端部緩沖裝置和緩沖回路等。外緩沖形式有彈性機(jī)械元件和液壓緩沖器。內(nèi)緩沖的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。但有時(shí)安置位置有限；外緩沖的優(yōu)點(diǎn)是安置位置靈活，簡(jiǎn)便，緩沖性能

29、好調(diào)等，但結(jié)構(gòu)較龐大。本課題所采用的緩沖裝置為油缸端部緩沖裝置。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到距油缸端蓋某一距離時(shí)能在活塞與端蓋之間形成一個(gè)緩沖室。利用節(jié)流的原理使緩沖室產(chǎn)生臨時(shí)背壓阻力，以使運(yùn)動(dòng)減速直至停止，而避免硬性沖擊的裝置，稱為油缸端部緩沖裝置。在緩沖行程中，節(jié)流口恒定的，稱為恒節(jié)流式油缸端部緩沖裝置。設(shè)計(jì)油缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時(shí)，amax（最大加速度）、pmax（緩沖腔最大沖擊壓力）和vr（殘余速度）三個(gè)參數(shù)是受工作條件限制的。通常采用的辦法是先選定其中一個(gè)參數(shù)，然后校驗(yàn)其余兩個(gè)參數(shù)。步驟如下： 選擇最大加速度通常，amax值按機(jī)械手類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取，同時(shí)要考慮速度與載荷大小。對(duì)于重載低速機(jī)械手，-

30、 amax取5m/s2以下，對(duì)于輕載高速機(jī)械手，-amax取510 m/s2 計(jì)算沿運(yùn)動(dòng)方向作用在活塞上的外力f水平運(yùn)動(dòng)時(shí)： f=psa-ff （5.1） =0.25×103××3.62-7=138n 計(jì)算殘余速度vrvr=vo/ 1-amaxm/f （5.2） =0.1/0.64=0.15m/s第六章 機(jī)械手的控制控制系統(tǒng)是機(jī)械手的重要組成部分。在某種意義上講，控制系統(tǒng)起著與人腦相似的作用。機(jī)械手的手部、腕部、臂部等的動(dòng)作以及相關(guān)機(jī)械的協(xié)調(diào)動(dòng)作都是通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。主要控制內(nèi)容有動(dòng)作的順序，動(dòng)作的位置與路徑、動(dòng)作的時(shí)間。機(jī)械手要用來(lái)代替人完成某些操作，通常需

31、要具有圖6.1所示的機(jī)能3。實(shí)現(xiàn)上述各種機(jī)能的控制方式有多種多樣。機(jī)械手的程序控制方式可分為兩大類，即固定程序控制方式和可變程序控制方式。本課題所用的是固定程序控制類別的機(jī)械式控制。常用凸輪和杠桿機(jī)構(gòu)來(lái)控制機(jī)械手的動(dòng)作順序、時(shí)間和速度。一般常與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并用，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，壽命較長(zhǎng)，工作比較可靠。適用于控制程序步數(shù)少的專用機(jī)械手。 裝卸工件 狀別識(shí)別 環(huán)境識(shí)別操作機(jī)能檢測(cè)、識(shí)別機(jī)能 控制機(jī)能示教機(jī)能 動(dòng)作控制機(jī)能動(dòng)作順序控制機(jī)能運(yùn)動(dòng)控制機(jī)能圖6.1機(jī)械手的控制機(jī)能第七章 機(jī)械手的組成與分類7.1機(jī)械手組成機(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)組成。9（1、）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括手部、手腕、

32、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)如7.1所示。圖7.1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 手部：是機(jī)械手與工件接觸的部件。由于與物體接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。由于本課題的工件是圓柱狀棒料，所以采用夾持式。由手指和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，手指與工件接觸而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指夾緊力來(lái)完成夾放工件的任務(wù)。 手腕：是聯(lián)接手部和手臂的部件，起調(diào)整或改變工件方位的作用。 手臂：支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。 立柱：是支承手臂的部件。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立柱通常為固定不動(dòng)的。 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，故起支承和聯(lián)接的作用。（2、）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。常用的有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。（3、）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng) ，它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定的要求進(jìn)行工作，并檢測(cè)其正確與否。一般常見(jiàn)的為電器與電子回路控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多。7.2機(jī)械手分類 （1、）根據(jù)所承擔(dān)的作業(yè)的特點(diǎn)，工業(yè)機(jī)械手可分為以下三類： 承擔(dān)搬運(yùn)工作的機(jī)械手：這種機(jī)械手在主要工藝設(shè)備運(yùn)行時(shí)，用來(lái)完成輔助作業(yè)，如裝卸毛坯、工件和工夾具。 生產(chǎn)工業(yè)用機(jī)械手：可用于完成工藝過(guò)程中的主要作業(yè)，如裝配、焊接、涂漆、彎曲、切斷等。 通用工業(yè)機(jī)械手：其用途廣泛，可以