機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計

PAGE24PAGEII分類號密級寧畢業(yè)設(shè)計(論文)碼垛機(jī)器人設(shè)計所在學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級11機(jī)自x班姓名學(xué)號指導(dǎo)老師2015年3月31日PAGE25摘要機(jī)器人碼垛機(jī)非常適合用于柔性包裝流水線，大大縮短了包裝周期時間。體積小、速度快，配有全套輔助設(shè)備（從集成式空氣與信號系統(tǒng)至抓料器）?？膳涮资褂冒b軟件，機(jī)械方面集成簡單，編程更是十分方便。從效率上說，碼垛機(jī)器人不僅能承擔(dān)高負(fù)重，而且速度和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工。關(guān)鍵詞：機(jī)器人，碼垛AbstractTherobotpalletizerisverysuitablefortheflexiblepackagingproductionline,greatlyshortenthecycletimeofpackaging.Withhighprecision,andexcellenttrackingperformanceofconveyorbelt,whetherfixedpositionoperation,ormovementintheoperation,thepickandplaceprecisionarefirst-class.Smallsize,fastspeed,equippedwithafullsetofauxiliaryequipment(fromtheintegratedairandsignalsystemtocatchfeeder).Supportingtheuseofpackagingmachineryintegrationsoftware,simpleprogramming,itisveryconvenient.Fromtheefficiency,palletizingrobotcannotonlybearthehighload,andthespeedandqualityismuchhigherthanthatofartificial.KeyWords:palletizer目錄第一章前言

1.1機(jī)械手概述11.2機(jī)械手組成和分類21.2.1機(jī)械手組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.2.2機(jī)械手分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第二章機(jī)械手設(shè)計方案2.1機(jī)械手坐標(biāo)型式與自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3機(jī)械手手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.4機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5機(jī)械手驅(qū)動方案設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6機(jī)械手控制方案設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.7機(jī)械手主要參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.8機(jī)械手技術(shù)參數(shù)列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11第三章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1夾持式手部結(jié)構(gòu)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．123.1.1手指的形狀和分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.1.2設(shè)計時考慮的幾個問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.3動力設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15第四章手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1手腕自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.2手腕驅(qū)動力矩的計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.2.1手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．174.2.2回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18第五章手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計與校核5.1手臂伸縮部分尺寸設(shè)計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．195.1.1尺寸設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．205.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215.1.3導(dǎo)向裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225.1.4平衡裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2手臂升降部分尺寸設(shè)計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2.1尺寸設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3手臂回轉(zhuǎn)部分尺寸設(shè)計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3.1尺寸設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．245.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25第六章機(jī)械手PLC控制設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1可編程序控制器的選擇及工作過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.1可編程序控制器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.2可編程序控制器的工作過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.2可編程序控制器的使用步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25第七章結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27專業(yè)相關(guān)的資料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27摘要設(shè)計的手臂考慮到工作要求不高，負(fù)荷量也少，所以在設(shè)計中最優(yōu)先的同步電機(jī)驅(qū)動軸電動機(jī)選擇第二，那個底盤動力大馬達(dá)，第二軸力的最初的選擇的馬達(dá)選擇的第3軸力比前兩個比較小馬達(dá)，壓鑄底盤，想模し底盤一定沉重，否則可能會翻車，整個機(jī)器臂板金，一是考慮的鈑金加工簡單，成本低，可塑性強(qiáng)，軸的位置固定旋轉(zhuǎn)，選擇用軸承固定軸承的部件用車床加工。關(guān)于用手指數(shù)控銑床。設(shè)計時第1軸底盤旋轉(zhuǎn)才3個齒輪減速，兩個但是空間和想不允許，4:1：降速，最初和第2共計4:1減速作用，第二第三的配合從1對1轉(zhuǎn)空間為目的的。然后第三個齒輪一些螺絲洞，固定電話。第二軸旋轉(zhuǎn)軸固定底盤轉(zhuǎn)盤上，選擇了，小軸承為軸，驅(qū)動被使用了的最初的齒輪固定電機(jī)直接上升第二的手臂固定齒輪，達(dá)到3：降速。第三部分和第二軸肘軸和同樣的原理只有齒輪設(shè)計上，采用的是3:2的減速配合。極限方案1：正是距離極限開關(guān)，即極限位置觸發(fā)馬達(dá)電源開關(guān)后。極限方案2：終于傳感器控制，本設(shè)計中比較適合的是光耦傳感器，即紅外線發(fā)射信號，物體的運動到極限位置發(fā)射極接收機(jī)的信號傳感器接收后傳控制器、電動機(jī)的停止轉(zhuǎn)動。極限方案三：采用的是硬性限制和擋板沖突限制，機(jī)器臂運動距離手其構(gòu)造限制，手臂的運動服結(jié)構(gòu)位置前，其自動停止，必須讓。簡單方便考慮本設(shè)計直接那個方案。第一章前言1.1機(jī)械手概述：機(jī)械手和手腕能模仿的幾個動作機(jī)能，有一定的程序，搬運抓取物件和操作工具的自動操縱裝置。機(jī)械手最早工業(yè)機(jī)器人，最早是現(xiàn)代機(jī)器人，它可以代替人的繁重的勞動生產(chǎn)機(jī)械化，自動化，有害環(huán)境下的操作是保護(hù)人身安全，廣泛的機(jī)械制造、冶金、電力的孩子，輕工和原子力等部門?，F(xiàn)在的生活，科學(xué)技術(shù)日新月益的進(jìn)展，機(jī)器人和人的手臂的最大的不同是溫柔與堅強(qiáng)。也就是說機(jī)械手的最大優(yōu)點重復(fù)同樣的動作機(jī)器的正常情況下永遠(yuǎn)也不累！機(jī)械手臂也越來越廣泛應(yīng)用，機(jī)械手這幾十年的發(fā)展的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備，工作環(huán)境的精度和工作能力。工業(yè)機(jī)械手機(jī)器人的重要轉(zhuǎn)折。根據(jù)種類的不同，驅(qū)動方式可分為液壓式，氣動式，電動式，機(jī)械式。特征是通過編程結(jié)束了各種各樣的預(yù)期的作業(yè)，結(jié)構(gòu)和功能兼?zhèn)涞娜撕蜋C(jī)械的各自的長處手機(jī)器。1.2機(jī)械手組成和分類1.2.1.機(jī)械手組成機(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。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1所示。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：即物件的接觸的零件。物件的形狀不同而接觸，可分為支持式和吸附式手本課題采用支持式手部構(gòu)造。支持式手部（手手指或指甲）和傳力機(jī)關(guān)構(gòu)成。手指和直接接觸部件的物件，是常用的手指的運動形式旋轉(zhuǎn)型和移動型。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，所以廣泛應(yīng)用。平移型應(yīng)用少，其原因是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但移動型手指支持圓形零部件的時候，工作直徑變化其軸的位置，為了不影響，適當(dāng)?shù)闹С种睆阶兓嚯x大的工作。手指的構(gòu)造來抓住物件的表面形狀，被逮捕的部位（外形和內(nèi)孔）和物件的重量和尺寸。常用的手指形狀的平面，V方面和曲面的：手指有外夾式和內(nèi)支持式；指數(shù)和雙式，多指式和雙手雙和式等。然后傳力機(jī)構(gòu)，手指發(fā)生夾緊力夾物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時常用的：射門杠桿式，連桿杠桿式，斜面杠桿式、齒條和amp；小齒輪式、螺絲螺母彈簧式和重力式等。2，手腕：連接部是手和手腕零件可以使用調(diào)整抓住物件的方位（即姿勢）3，手臂：支承臂被抓的物件，手和手腕重要部件。手臂的作用是手指抓取物件預(yù)定要求搬運到指定的位置。工業(yè)機(jī)械手手腕是通常的驅(qū)動手臂運動的零件（例如缸，汽缸，齒輪齒條機(jī)構(gòu)，鏈接機(jī)構(gòu)，螺旋的機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等）和驅(qū)動源（例如液壓，氣壓和電機(jī)等）合起，手腕動作，實現(xiàn)。4，柱：柱子支承臂零件，柱子也手臂的一部分，手臂的旋轉(zhuǎn)運動和升降（或間距）運動柱有著密切的關(guān)系。機(jī)械手立I的工作需要，有時也橫移動，也就是被稱為移動式柱。5，行車裝置：本工業(yè)機(jī)械手完成的應(yīng)該是遠(yuǎn)程操作，或使用距離擴(kuò)大，機(jī)械基礎(chǔ)不安走盤式機(jī)關(guān)裝運車輪鐵軌等裝置，行駛實現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手機(jī)械運動。盤式布路面和無軌的2種。驅(qū)動滾輪運動又增設(shè)機(jī)械傳動裝置。6，皮帶驅(qū)動：（二）驅(qū)動系統(tǒng)常用的驅(qū)動系統(tǒng)液壓傳動，空氣傳動，機(jī)械傳動?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手規(guī)定要求的運動的系統(tǒng)?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)和電定位（或機(jī)械塊定位）系統(tǒng)構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)，電氣控制和流體控制兩種，它的支配著機(jī)械手規(guī)定的程序運動，（2）的控制系統(tǒng)現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)和電定位（或機(jī)械塊定位）系統(tǒng)構(gòu)成。1.2.2.機(jī)械手分類（1）用途分機(jī)械手可分為專用機(jī)械手與手的2種類通用機(jī)械：1，專用機(jī)械手那是附屬實體，一定的程序獨立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。2，通用機(jī)械手它是一種獨立控制系統(tǒng)的程序的動作，變數(shù)，靈活多樣的機(jī)械手。性能的距離內(nèi)，其變量的行動程序，不同的場合使用調(diào)整，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是一個獨立的。（二）驅(qū)動方式分1，液壓傳動手液壓驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)關(guān)的壓力的運動的機(jī)械手。其主要特點是：幾百公里以上重，傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，動作機(jī)敏。2，氣壓傳動手壓縮空氣的壓力驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)關(guān)的運動的機(jī)械手。3，機(jī)械傳動手即機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)（例如，凸輪，連桿、齒輪機(jī)架或間歇機(jī)構(gòu)等）驅(qū)動的機(jī)械手。它是一種附屬的專用機(jī)械手工的主機(jī)，機(jī)床，其動力傳輸?shù)?。它的主要特點是正確的信賴的工作中使用的運動，主機(jī)上，材料。工作頻率很大，但結(jié)構(gòu)較大，行動程序不可變。4，電力傳動手即特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)，線性馬達(dá)和電力步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)關(guān)從手中的運動機(jī)械，中間的轉(zhuǎn)換器，所以不必，機(jī)械的構(gòu)造簡單。其中的線性馬達(dá)機(jī)器人的運動速度快和距離長，維護(hù)和方便。這個機(jī)器的手還不多，但是有發(fā)展前途。(三)按控制方式分1，時候控制它的運動空間點時間之間的移動，只控制運動過程中一些位置控制不了時，其運動軌跡。若欲望控制的點，必然的增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手。2，連續(xù)軌跡控制其運動軌跡空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定時無限的移動，整個過程控制下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和正確的運動，并且使用距離廣，電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜。這一種工業(yè)機(jī)械手一般小型計算機(jī)控制。機(jī)械手設(shè)計方案機(jī)械手基本要求是快速、準(zhǔn)確地拾-搬運和公寓，在這種情況下，它們的高精度，快速反應(yīng)，有一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及任何位置也自動定位等特性。電器機(jī)械設(shè)計手的原則是：充分分析作業(yè)對象（工作）的工作的技術(shù)要求籌劃最合理的作業(yè)工程和技術(shù)，并滿足系統(tǒng)功能的要求和環(huán)境條件構(gòu)造的形狀和材料的特性，定位精度要求，自由泳，搬運時的力量接受，尺寸和質(zhì)量特性參數(shù)等，并且被確定，機(jī)械手構(gòu)造及運行控制的要求。盡量使用定型的標(biāo)準(zhǔn)模塊，簡化的設(shè)計，制造過程，兼顧通用性和專用性實現(xiàn)的柔性轉(zhuǎn)換程序控制。此次的設(shè)計的機(jī)械手通用氣壓準(zhǔn)備機(jī)械手，是一種適合批及中，少量生產(chǎn)的，不改變能行動程序自動運送和操作設(shè)備，勞動強(qiáng)度和操作單調(diào)2.1．機(jī)械手坐標(biāo)型式與自由度手手臂的不同的機(jī)械運動形式的組合的情況，那個坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)式圓柱座標(biāo)式，球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。這個機(jī)器的手，訓(xùn)練的時候手臂升降，收縮和旋轉(zhuǎn)運動采用，因此，圓柱座標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手3個的自由度，為了彌補(bǔ)升降運動距離小規(guī)模的缺點，手臂增加增加揮桿機(jī)構(gòu)的胳膊的擺動的自由度2.2.機(jī)械手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計為了獲得機(jī)械通用性強(qiáng)，機(jī)械手部結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以變更構(gòu)造，工作是棒時使用支持式手，2.3.機(jī)械手手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計手考慮機(jī)械通用性，又抓住工作水平放置，所以我們必須手臂旋轉(zhuǎn)運動工作要求的。所以，手腕轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)手腕旋轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。2.4.機(jī)械手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計自由泳要求工作，本機(jī)器手腕是3個的自由度，即手臂的伸縮，左右的旋轉(zhuǎn)和降（或間距）運動。手臂的旋轉(zhuǎn)和升降運動通過人的手臂模擬3軸旋轉(zhuǎn)的通過實現(xiàn)的。2.5.機(jī)械手驅(qū)動方案設(shè)計電力驅(qū)動系統(tǒng)的動作而迅速，敏感反應(yīng)，抵抗的損失和泄漏小，簡單，簡單的安裝與維護(hù)成本低，所以手電力驅(qū)動方式機(jī)械。2.6.機(jī)械手控制方案設(shè)計機(jī)械通用性考慮著你的手，同時使用時位控制采用，所以可編程控制器（PLC）機(jī)械控制。機(jī)械手的動作流動變化的時候，PLC程序只改變實現(xiàn)，非常方便。2.7.機(jī)械手的主要參數(shù)一手抓機(jī)器最大重是其規(guī)格的主要參數(shù)，氣壓驅(qū)動方式，所以思考抓取物體太重了，調(diào)查相關(guān)機(jī)器手參數(shù)，結(jié)合的工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設(shè)計工作的質(zhì)量爬泳5公里基本參數(shù)運動速度機(jī)械手主要基本參數(shù)。操作手的節(jié)奏機(jī)械設(shè)計速度速度要求，限制其使用距離低。然后影響機(jī)械手動作速度的主要原因是手臂的伸縮和旋轉(zhuǎn)速度。手機(jī)械的動作時啟動，停止過程的加減速存在，速度距離曲線說明速度特性比較全面的，所以平均速度和日程，已故的平均速度顯示速度的速度更適合速度特性。除了運動速度以外，手臂設(shè)計的基本參數(shù)也伸縮日程和工作半徑。大部分的機(jī)械手設(shè)計成相當(dāng)于人工坐或站著一點點操作的空間里走。大的伸縮日程和工作半徑，必然偏重增大剛性力矩。在這種情況下宜自動傳輸裝置好。統(tǒng)計相比，這個機(jī)器的手腕伸縮最大工作半徑約1800。定位精度也基本參數(shù)的一個。這臺機(jī)械手定位精度。2.8.機(jī)械手技術(shù)參數(shù)列表一、用途:用于自動輸送線的上下料。二、設(shè)計技術(shù)參數(shù):1、抓重:2、自由度數(shù):5個自由度3、坐標(biāo)型式:圓柱坐標(biāo)4、最大工作半徑:1800mm5、手臂最大中心高:1800mm6、手臂運動參數(shù):伸縮距離900mm伸縮速度90°/s升降距離900mm回轉(zhuǎn)距離0到150° 回轉(zhuǎn)速度7、手肘運動參數(shù):回轉(zhuǎn)距離0到270°回轉(zhuǎn)速度8、底盤運動參數(shù)：回轉(zhuǎn)距離0到270°回轉(zhuǎn)速度90°/s9、定位方式:距離開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等10、定位精度:11、驅(qū)動方式:電動傳動12、控制方式:機(jī)械手臂效果圖2-6手部結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1夾持式手部結(jié)構(gòu)支持式是最常見的一種，其中常用的2，式，多指式和雙手雙和式：手指支持工作的部位可分為內(nèi)卡帶（或內(nèi)膨脹式）和外別針式的2種：模仿人手上，手指的活動手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型（或是直線型），其中兩支點回轉(zhuǎn)型基本型式。3.1.1手指的形狀和分類支持式是最常見的一種，其中常用的2，式，多指式和雙手雙和式：手指支持工作的部位可分為內(nèi)卡帶（或內(nèi)膨脹式）和外別針式的2種：模仿人手上，手指的活動手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型（或是直線型），其中兩支點回轉(zhuǎn)型基本型式。3.1.2設(shè)計時考慮的幾個問題（一）具有腳夠的握力（即夾緊力）在確定手指握力，除考慮重量外，還考慮傳送過程中產(chǎn)生性力和振動，保證工件不產(chǎn)生松動。（二）手指間應(yīng)具有一定的開閉角應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對于移動型手指只有開閉幅度度的要求。（三）保證工件準(zhǔn)確定位翻譯圓柱形工件采用帶“V”形方面的手指，以航班自動定心。（四）根據(jù)桌子桌子機(jī)械手工作需求，通過比較，我們采用的桌子桌子機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)是一次轉(zhuǎn)型支點兩指，由于工件多為圓柱形狀，已故的手指形狀設(shè)計成V型，其結(jié)構(gòu)如附圖所示。3.1.3動力設(shè)計1、手部驅(qū)動力計算本課題電機(jī)機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，蝸輪蝸桿參數(shù)受力分析其工件重量G=5公斤，V形手指的角度，,摩擦系數(shù)為(1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動示意圖，其驅(qū)動力為:(2)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計算公式:所以(3)實際驅(qū)動力:I,因為傳力機(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取，并取。若被抓取工件的最大加速度取時，則:所以所以夾持工件時所需夾緊氣缸的驅(qū)動力為。手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1手腕自由度 手臂手和手腕連接部件，其作用的調(diào)整和工作的方向改變的，因此它是獨立的自由度的機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動作求。手臂的自由度的選擇和機(jī)械手通用性，加工技術(shù)要求放下工作方位和定位精度等很多因素有關(guān)。這個機(jī)器的手抓住工作水平，同時考慮放在通用性，所以轉(zhuǎn)動手臂設(shè)置x軸旋轉(zhuǎn)運動工作要求的現(xiàn)在實現(xiàn)手臂旋轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)，應(yīng)用最多的是旋轉(zhuǎn)油（氣）缸，因此我們使用旋轉(zhuǎn)氣缸。它的結(jié)構(gòu)緊湊，旋轉(zhuǎn)角度，并且嚴(yán)格的貼紙。4.2手腕驅(qū)動力矩的計算4.2.1手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩手臂的旋轉(zhuǎn)，上下左右擺動的同時旋轉(zhuǎn)運動，手腕旋轉(zhuǎn)驅(qū)動傳動扭矩必須克服時的手腕啟動時產(chǎn)生的慣性力矩，手腕上的旋轉(zhuǎn)軸與支持加的摩擦阻力力矩，動片內(nèi)徑，定片帽等密封裝置摩擦阻力和旋轉(zhuǎn)力矩件中心旋轉(zhuǎn)軸重疊的偏重力矩.圖4—1顯示的是手腕應(yīng)力的示意圖。圖4-1手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算:式中:-驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩();-慣性力矩();-參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)電機(jī))對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩().,;-手腕回轉(zhuǎn)與定片端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩();下面以圖4-1所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計算:1、手腕加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩M悅?cè)羰滞笃饎舆^程按等加速運動，手腕轉(zhuǎn)動時的角速度為，起動過程所用的時間為，則:式中:-參與手腕轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量;-工件對手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量`。若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量為:式中:-工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量:-工件的重量(N);-工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm),-手腕轉(zhuǎn)動時的角速度(弧度/s);-起動過程所需的時間(s);—起動過程所轉(zhuǎn)過的角度(弧度)。2、手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩M偏+()式中:-手腕轉(zhuǎn)動件的重量(N);-手腕轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm)當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動軸線重合時，則.3、手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩()式中:，-轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑(cm);-摩擦系數(shù)，對于滾動軸承，對于滑動軸承;,-處的支承反力(N)，可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解，根據(jù),得:同理，根據(jù)(F),得:式中:-的重量(N),—如圖4-1所示的長度尺寸(cm).第五章手臂伸縮的尺寸設(shè)計與校核5.1手臂伸縮結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計與校核5.1.1手臂尺寸手臂伸縮為900mms所用電機(jī)為90TDY060-3A:最大功率為70W同步轉(zhuǎn)速為60R/min最大轉(zhuǎn)矩為3600mN.m自重3.2kg轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動距離為270°，設(shè)計思路在0°到270°的2邊各安裝一個距離開關(guān)，或者紅外傳感器。5.2.2尺寸校核長度設(shè)計為=900mm,電機(jī)功率：P=1.732×U×I×cosφ

電機(jī)轉(zhuǎn)矩：T=9549×P/n；

電機(jī)功率轉(zhuǎn)矩=9550*輸出功率/輸出轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)矩=9550*輸出功率/輸出轉(zhuǎn)速

P=T*n/9550

公式推導(dǎo)

電機(jī)功率，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速的關(guān)系

功率=力*速度

P=F*V公式1

轉(zhuǎn)矩(T)=扭力(F)*作用半徑(R)推出F=T/R公式2

1．測定手腕質(zhì)量為10kg,則重力設(shè)計加速度，則慣性力總受力所以設(shè)計尺寸符合實際使用要求。5.3.2尺寸校核1．測定參與手臂轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量：（）考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù),總驅(qū)動力矩設(shè)計尺寸滿足使用要求。機(jī)械手PLC控制設(shè)計6.1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考慮到機(jī)械手通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對機(jī)械手進(jìn)行控制.當(dāng)機(jī)械手動作流程改變時，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。6.1.2可編程序控制器的工作過程可編程控制器實施，通過各種各樣的用戶程序控制完成任務(wù)。因此采用了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程4個階段，可分為。第一階段是初始化處理?？删幊炭刂破鞯妮斎攵俗又苯优c主機(jī)CPU相連，輸入輸出狀態(tài)的詢問，輸入輸出模式寄存器來說。輸入輸出模式寄存器別名I/0狀態(tài)表。這個表的專業(yè)保管輸入輸出狀態(tài)信息的記憶領(lǐng)域。那個保存輸入狀態(tài)信息的內(nèi)存和輸入狀態(tài)寄存器；保管輸出狀態(tài)信息的內(nèi)存和輸出模式寄存器。開機(jī)CPU，首先I/0狀態(tài)表復(fù)位，自我診斷。工作確認(rèn)其硬件正常后，進(jìn)入下一個階段。第二階段，輸入信號處理階段。輸入信號處理階段，CPU對輸入狀態(tài)掃描，各自的輸入端子獲得的狀態(tài)信息送到I/0狀態(tài)表保管。同樣的掃描周期，各自的輸入時的狀態(tài)I/0狀態(tài)表來維持，各自的輸入端子不接受信號的變化的影響所造成的混亂，因此不能運算結(jié)果，這個周期用戶程序的正確執(zhí)行。第三階段程序處理階段。輸入狀態(tài)信息全部的I/0狀態(tài)表后，CPU工作第三階段進(jìn)入。在這一階段，可編程控制器用戶程序順次掃描，各I/0狀態(tài)和關(guān)系運算處理指令進(jìn)行最后的結(jié)果寫入的I/0狀態(tài)表狀態(tài)輸出寄存器。第四階段是輸出處理階段。段CPU對用戶程序是掃描處理完成，運算結(jié)果寫入的I/0狀態(tài)表狀態(tài)寄存器。這個時候的輸入信號輸出模式寄存器中取出，送到輸出閂鎖電路，驅(qū)動功率繼電器線圈的罪，控制設(shè)備的各種各樣的相應(yīng)的動作。然后，CPU執(zhí)行下面循環(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)計的電通用機(jī)械手，對專用機(jī)械手，通用機(jī)械手自由次可變，控制程序可以調(diào)節(jié)，所以更廣泛適用面。2，電力驅(qū)動采用，快，敏感，能實現(xiàn)過負(fù)荷保護(hù)，容易自動控制。作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性好，環(huán)境的變化的影響是不傳動和控制性能。同時成本低廉。3，電力驅(qū)動系統(tǒng)通過工作原理圖的參數(shù)化描繪，大大地描畫速度，節(jié)省了大量的時間和為了避免不必要的重復(fù)勞動，同時做到了圖紙統(tǒng)一。4，機(jī)械手PLC控制，采用信賴性高，靈活改變程序等的長處也進(jìn)行時間控制的距離都控制和混合動力控制，PLC程序設(shè)定。根據(jù)機(jī)械手動作順序程序修改，機(jī)械手通用性強(qiáng)?？偨Y(jié)畢業(yè)設(shè)計也接近尾聲了，也意味我在大學(xué)的生活就要劃上一個句號?；剡^頭來看看自己做設(shè)計的過程，也有很多體會。助推器的助推方案不斷推倒，不斷重建。也讓我對專業(yè)技能有了更深的了解。首先，誠摯感謝我的指導(dǎo)老師。每當(dāng)我有不懂的問題的時候，老師總是耐心為我解答，而且解答地很詳細(xì)，讓我對下一步的工作有了清晰的認(rèn)識。在我沒有頭緒的時候，老師總是適時地提出自己的建議，循循善誘，給我思考的空間，鍛煉了我的專業(yè)思維。老師總是抽出自己的時間來督促我論文的進(jìn)度，這是很無私的。在此，向老師表示崇高的謝意！感謝四年來同學(xué)、老師的陪伴，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴暮蛯氋F的建議，有了他們的支持和鼓勵，才讓我度過了四年充實的大學(xué)生活。參考文獻(xiàn)1.孫桓等主編.機(jī)械原理(第六版).高等教育出版社，20012.馬香峰主編.工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計.冶金工業(yè)出版社,19963.宗光華張慧慧譯.機(jī)器人設(shè)計與控制.科學(xué)出版社，20044.鄭笑級工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，20045.Y.FujimotoandA.kawamura.AutonomousControland3DDynamicSimulationwalkingRobotIncudingEnvironmentalForceInteraction.IEEERobbticsandAutomnationMagzuine,1998,5(2):33～426.劉慶國，劉力編著．計算機(jī)繪圖．高等教育出版社，20037.濮良貴主編，機(jī)械設(shè)計（第八版）.高等教育出版社，20068.馬香峰等編著，工業(yè)機(jī)械手操作機(jī)設(shè)計.冶金工業(yè)出版，19959.日本機(jī)器人學(xué)會編，機(jī)器人技術(shù)手冊.科學(xué)出版社，199610.付京遜、C·S·G李編，機(jī)器人學(xué).中國科學(xué)技術(shù)出版社，1