【機(jī)械手】-氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(完整)

---宋停云與您共享------宋停云與您共享---畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課專題業(yè)名班稱：氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)級：13機(jī)械電子工程指導(dǎo)教名：師：201 年 月---宋停云與您共享------宋停云與您共享---名目摘要 4第一章前言機(jī)械手概述 5機(jī)械手的組成和分類 51.2.1機(jī)械手的組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.2.2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.1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．．．．．．．．．．．．．．．．92.5．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.7．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.8．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．113.1.1．．．．．．．．．．．．．．．．．113.1.2．．．．．．．．．．．．．．．143.1.3．．．．．．．．．．．．．．．．144.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 194.2手腕的驅(qū)動力矩的計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．． 194.2.1手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需的驅(qū)動力矩．．．．．．．．．．．． 204.2.2．．．．．．．．．．．．．．22手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計(jì)與校核5.1235.1.1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.1.2245.1.3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.1.4．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.2265.2.1尺寸設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26．5.2.2265.3275.3.1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．275.3.227---宋停云與您共享------宋停云與您共享---第六章機(jī)械手的PLC把握設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1．．．．．．．．．．．．．276.1.1．．．．．．．．．．．．．．．276.1.2．．．．．．．．．．．．．276.2．．．．．．．．．．．．．．．．23．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2429．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31---宋停云與您共享------宋停云與您共享---摘要在設(shè)計(jì)機(jī)械手臂座的時(shí)候，用兩個(gè)電機(jī)供應(yīng)動力。左邊一電機(jī)通過諧波減速在設(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力，而帶輪又與軸注：機(jī)械手臂的運(yùn)動范圍手其結(jié)構(gòu)的限制，在手臂的運(yùn)動到達(dá)結(jié)構(gòu)位置之前，必方案二此方案在臂關(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。改在同步帶輪處裝兩個(gè)軸承。這樣，帶輪可自由轉(zhuǎn)動，而不會影響軸，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。機(jī)械手臂；極限位置；嚙合；---宋停云與您共享------宋停云與您共享---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)、把握器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動把握、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特殊適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著格外重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、把握論、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)代研究格外活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用狀況，是一個(gè)國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡潔意義上代替人工的勞動，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，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析推斷力氣，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的力氣，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)制造技術(shù)領(lǐng)域不行缺少的自動化設(shè).機(jī)械手的組成和分類.機(jī)械手的組成---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)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，可分為夾持式和吸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)動手臂運(yùn)動的部件(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)動源(如液壓、氣壓或電機(jī)等)相協(xié)作，以實(shí)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)動均與立柱有親熱的聯(lián)系。機(jī)械手的立I因工作需要，有時(shí)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(shí)，可在機(jī)座6---宋停云與您共享------宋停云與您共享---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。(一)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的動力裝置調(diào)整裝置和掛念裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、氣壓傳動、機(jī)械傳動。把握系統(tǒng)是支并記憶人們賜予機(jī)械手的指令信息(如動作挨次、運(yùn)動軌跡、運(yùn)動速度準(zhǔn)時(shí)間)，同時(shí)按其把握系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號。(二)把握系統(tǒng)把握系統(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)械手的把握系統(tǒng)一般由程序把握系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成。把握系統(tǒng)有電氣把握和射流把握兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動，并記憶人們賜予機(jī)械手的指令信息(如動作挨次、運(yùn)動軌跡、運(yùn)動速度準(zhǔn)時(shí)間)，同時(shí)按其把握系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號。.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)動方式和把握系統(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、具有固定程序而無把握系統(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)簡潔、使用牢靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，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)械手它是一種具有把握系統(tǒng)的、程序可變的、動作機(jī)敏多樣的機(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(二)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(diǎn)是:抓重可---宋停云與您共享------宋停云與您共享---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(diǎn)是:介質(zhì)李源極為便利，輸出力小，氣動動作快速，結(jié)構(gòu)簡潔，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303、機(jī)械傳動機(jī)械手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，由于不需要中間的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡潔。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)和使用便利。此類機(jī)械手目前還不多，但有進(jìn)展前途。(三)按把握方式分1、點(diǎn)位把握它的運(yùn)動為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動，只能把握運(yùn)動過程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能把握其運(yùn)動軌跡。若欲把握的點(diǎn)數(shù)多，則必定增加電氣把握系統(tǒng)的簡潔性。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)軌跡把握---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)其次章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案對氣動機(jī)械手的基本要求是能快速、精確?????地拾-放和搬運(yùn)物件，這就要求它頻繁的生產(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)動形式及其組合狀況，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(shí)手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此，接受圓柱座標(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)動行程較小的缺點(diǎn)，增加手臂搖擺機(jī)構(gòu)，從而增加一個(gè)手臂上下?lián)u擺的自由度圖2-1機(jī)械手的運(yùn)動示意圖9---宋停云與您共享------宋停云與您共享---.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。.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，因此手腕必需.機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)依據(jù)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。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動是通過立柱來實(shí)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(shí)現(xiàn)。.機(jī)械手的驅(qū)動方案設(shè)計(jì)由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作快速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手接受氣壓傳動方式。.機(jī)械手的把握方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位把握，因此我們接受可編程序把握器(PLC)對機(jī)械手進(jìn)行把握。當(dāng)機(jī)械手的動作流程轉(zhuǎn)變時(shí)，只需轉(zhuǎn)變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，格外便利快捷。.機(jī)械手的主要參數(shù).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(jì)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(jì)為1.0m/s。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為90/s。平均移動速度為0.8m/s。平均回轉(zhuǎn)速度為60/s。機(jī)械手動作時(shí)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，由于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(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操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑，必定帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種狀況下宜接受自動傳送裝置為好。依據(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。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---2.8.機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表一、用途:用于自動輸送線的上下料。二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):1、抓重:5kg2、自由度數(shù):4個(gè)自由度3、坐標(biāo)型式:圓柱坐標(biāo)4、最大工作半徑:1400mm5、手臂最大中心高:1250mm6、手臂運(yùn)動參數(shù):伸縮行程1200mm伸縮速度400mm/s升降行程120mm升降速度250mm/s回轉(zhuǎn)范圍0180回轉(zhuǎn)速度90/s7、手腕運(yùn)動參數(shù):回轉(zhuǎn)范圍0180回轉(zhuǎn)速度90/s8、手指夾持范圍:棒料:80mm150mm9、定位方式:行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等1011、驅(qū)動方式:氣壓傳動12、把握方式:---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)機(jī)械手臂剖視圖圖2-612---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)第三章 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)夾持式手部結(jié)構(gòu)手指的外形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:按仿照人手手指的動作，手指可分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動型(或稱直進(jìn)型)，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)(二)手指間應(yīng)具有確定的開閉角(三)保證工件精確?????定位為使手指和被夾持工件保持精確?????的相對位置，必需依據(jù)被抓取工件的外形，選擇相應(yīng)的手指外形。例如圓柱形工件接受帶“V”形面的手指，以便自動定心。(四)具有足夠的強(qiáng)度和剛度13---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)(五)考慮被抓取對象的要求V手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)、手部驅(qū)動力計(jì)算本課題氣動機(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120b120mmR24mmf0.10(1)依據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動示意圖，其驅(qū)動力為:2bp NR(2)依據(jù)手指夾持工件的方位 ，可得握力計(jì)算公式:N0.5tg()0.55tg(60542')25(N)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---所以p2bR

N245(N)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---14---宋停云與您共享------宋停云與您共享---(3)實(shí)際驅(qū)動力:KKp p 1 2實(shí)際 I,由于傳力機(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取0.94，并取K 1.5。若被抓取工件1的最大加---宋停云與您共享------宋停云與您共享---速度取a3g時(shí)，則:K2

1

a4g---宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享---p

2451.541563(N)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---實(shí)際 0.94所以夾持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動力為1563N。、氣缸的直徑FD2PFF1 4 t z---宋停云與您共享------宋停云與您共享---式中:F1

-活塞桿上的推力，N---宋停云與您共享------宋停云與您共享---F -彈簧反作用力，NtF-氣缸工作時(shí)的總阻力，NzP-氣缸工作壓力，Pa彈簧反作用按下式計(jì)算:---宋停云與您共享------宋停云與您共享---Gt f

(1s)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---4Gd14f D3n1Gd4G = 1---宋停云與您共享------宋停云與您共享---fGf

8D3n1彈簧剛度，N/m---宋停云與您共享------宋停云與您共享---1-彈簧預(yù)壓縮量，ms-活塞行程，md-彈簧鋼絲直徑，m1D-彈簧平均直徑，.1---宋停云與您共享------宋停云與您共享---n-彈簧有效圈數(shù).G-彈簧材料剪切模量，一般取G79.4109Pa在設(shè)計(jì)中，必需考慮負(fù)載率的影響，則:D2pF F1 4 t4(F4(FFt)p1D---宋停云與您共享------宋停云與您共享---代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得G

Gd4 79.4109(3.5103)4 1 ---宋停云與您共享------宋停云與您共享---f3677.46(N/m)

8D3n1

8(30103)315---宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享---FGt f

(1s)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---3677.4660103220.6(N)4(F1Ft)4(F1Ft)pn4(490220.6)0.510665.23(mm)查有關(guān)手冊圓整，得D65mm由d/D0.20.3d(0.20.3)D1319.5mm---宋停云與您共享------宋停云與您共享---圓整后，取活塞桿直徑d18mm校核，按公式F1

/(/4d2)[]---宋停云與您共享------宋停云與您共享---d(4F1/[])0.5---宋停云與您共享------宋停云與您共享---其中，[120MPaF1

750N---宋停云與您共享------宋停云與您共享---d(4490/120)0.52.2818滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---、缸筒壁厚的設(shè)計(jì)DP /]p式中:6-缸筒壁厚，mmD-氣缸內(nèi)徑，mm---宋停云與您共享------宋停云與您共享---PPp p

1.5P,Pa---宋停云與您共享------宋停云與您共享---材料為:ZL3,[]=3MPa代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為:---宋停云與您共享------宋停云與您共享---DPp

/]---宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享---656105/(23106)6.5(mm)取7.5mm，則缸筒外徑為:D1

657.5280(mm)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)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，因此手腕必需設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。4.1手腕的自由度x軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求目前實(shí)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(jì)算手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需的驅(qū)動力矩---宋停云與您共享------宋停云與您共享---1.工件2.手部3.手腕

圖4-1手碗回轉(zhuǎn)時(shí)受力狀態(tài)18---宋停云與您共享------宋停云與您共享---手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需的驅(qū)動力矩可按下式計(jì)算:M M M M M驅(qū) 慣 偏 摩 封式中:M - 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩(Ncm);驅(qū)M - Ncm);慣M - 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)偏對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩(Ncm).,; M - 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封矩(Ncm);下面以圖4-1所示的手腕受力狀況，分析各阻力矩的計(jì)算:1、手腕加速運(yùn)動時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩M悅時(shí)間為t，則:J）M (N.J）慣 1 tJ-參與手腕轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量(N.cm.s2;J-工件對手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量(N.cm.s2`。1J為:1G1---宋停云與您共享------宋停云與您共享---J J1 c

e2g 1---宋停云與您共享------宋停云與您共享---式中:J -工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量(N2):cG(N);1e -工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm),1-手腕轉(zhuǎn)動時(shí)的角速度(弧度/s);t-起動過程所需的時(shí)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---宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享---M Ge偏 11

+Ge33

(Ncm)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---式中:G-手腕轉(zhuǎn)動件的重量(N);3e-手腕轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm)3---宋停云與您共享------宋停云與您共享---當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動軸線重合時(shí)，則Ge11

0.---宋停云與您共享------宋停云與您共享---3、手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩M封---宋停云與您共享------宋停云與您共享---M f(Rd封 2 A 2

RdB 1

)(Ncm)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---式中:d ，d -轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑(cm);1 2ff0.01f0.1;---宋停云與您共享------宋停云與您共享---R ,RA B

處的支承反力(N)，可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解，---宋停云與您共享------宋停云與您共享---依據(jù)M（F）0,得:A---宋停云與您共享------宋停云與您共享---RlGlB 33

Gl22

Gl1---宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享---GlR 11

Gl22

Gl33---宋停云與您共享------宋停云與您共享---B l---宋停云與您共享------宋停云與您共享---同理，依據(jù)MB

(F)0,得:---宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享---GR 1GA

(ll1

)G2

(ll2l

)G3

(ll)3---宋停云與您共享------宋停云與您共享---G-的重量(N)2---宋停云與您共享------宋停云與您共享---l,l,l1 2

l,—如圖4-1所示的長度尺寸(cm).3---宋停云與您共享------宋停云與您共享---4M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)依據(jù)具體狀況加以分析?；剞D(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩計(jì)算在機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動中所接受的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸，它的原理如圖4-2所示，定片1與缸體2固連，動片3與回轉(zhuǎn)軸5固連。動片封圈4把氣腔分a4P驅(qū)動力矩M的關(guān)系---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---為:pb(R2r2)M2

p

2Mb(R2r2)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---21---宋停云與您共享------宋停云與您共享---第五章手臂伸縮、升降、回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)100/63：---宋停云與您共享------宋停云與您共享---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=31.5mm的氣缸的尺寸---宋停云與您共享------宋停云與您共享---P0.4MPa,則驅(qū)動力：FPR20.41063.140.031521246(N)測定手腕質(zhì)量為50kg,設(shè)計(jì)加速度a10(m/s)，則慣性力Fma15010500(N)2.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù)k0.2,F k.Fm 10.2500100(N)---宋停云與您共享------宋停云與您共享--- F0

FF1 m---宋停云與您共享------宋停云與您共享---500100600(N)F F0所以標(biāo)準(zhǔn)CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動力要求要求。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---.導(dǎo)向裝置氣壓驅(qū)動的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動，以保應(yīng)當(dāng)接受導(dǎo)向裝置。具體的安裝形式應(yīng)當(dāng)依據(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)當(dāng)盡量削減運(yùn)動部件的重量和削減對回轉(zhuǎn)中心的慣量。導(dǎo)向桿目前常接受的裝置有單導(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。平衡裝置、手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核尺寸設(shè)計(jì)氣缸運(yùn)行長度設(shè)計(jì)為l=118mm,氣缸內(nèi)徑為D=110mm,半徑R=55mm,氣1缸運(yùn)行速度，加速度時(shí)間t=0.1s,壓強(qiáng)p=0.4MPa,則驅(qū)動力G R2``00.41063.140.05523799(N)尺寸校核1．測定手腕質(zhì)量為80kg,則重力Gmg8010800(N)1，設(shè)計(jì)加速度a5(m/s)，則慣性力G ma1805400(N)3.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù)k0.1，---宋停云與您共享------宋停云與您共享---G k.Gm 10.140040(N)---宋停云與您共享------宋停云與您共享--- 總受力Gq800400401240(N)

GGG1 m---宋停云與您共享------宋停云與您共享---G Gq 0所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求。手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核---宋停云與您共享------宋停云與您共享---尺寸設(shè)計(jì)氣缸長度設(shè)計(jì)為b120mm,氣缸內(nèi)徑為D1

210mm,半徑R=105mm,---宋停云與您共享------宋停云與您共享---軸徑D 40mm半徑R20mm,氣缸運(yùn)行角速度=90 /s，加速度時(shí)間2t0.5s,壓強(qiáng)P0.4MPa,pb(R2r2)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---M

20.41060.12(0.10520.0202)2---宋停云與您共享------宋停云與您共享---尺寸校核

255(N.m)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---狀況，

1．測定參與手臂轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量m1

120kg,分析部件的質(zhì)量分布---宋停云與您共享------宋停云與您共享---質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑r200mm的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量：m2J 1rm221200.10220.6（kg.m2）M J.慣 t---宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享------宋停云與您共享---0.6

900.5---宋停云與您共享------宋停云與您共享---108(N.m)考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù)k0.2,M k.M摩 慣---宋停云與您共享------宋停云與您共享---總驅(qū)動力矩

0.210854Nm）---宋停云與您共享------宋停云與您共享---M M M驅(qū) 慣 摩1085.41134N）M〈M 設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。驅(qū)---宋停云與您共享------宋停云與您共享---第六章 機(jī)械手的PLC把握設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位把握，因此我們接受可編程序把握器(PLC)對機(jī)械手進(jìn)行把握.當(dāng)機(jī)械手的動作流程轉(zhuǎn)變時(shí)，只需轉(zhuǎn)變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，格外便利快捷。6.1可編程序把握器的選擇及工作過程可編程序把握器的選擇目前，國際上生產(chǎn)可編程序把握器的廠家很多，如三菱公司的F系列PC,德國西門子公司的SIMATICN5系列PC、OMRON(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，工作流程較簡潔，同時(shí)考慮到制造成本，因此在本次設(shè)計(jì)中選擇了OMRON公司的C28P型可編程序把握器?？删幊绦虬盐掌鞯墓ぷ鬟^程可編程序把握器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同把握任務(wù)的。為此接受了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程可分為4個(gè)階段。第一階段是初始化處理。可編程序把握器的輸入端子不是直接與主機(jī)相連，CPU對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為I/0狀態(tài)表.該表是一個(gè)特地存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲器叫輸入狀態(tài)暫存器;存放輸出狀態(tài)信息的存儲器叫輸出狀態(tài)暫存器。開機(jī)時(shí)，CPU首先使I/0狀態(tài)表清零，然后進(jìn)行自診斷。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。其次階段是處理輸入信號階段。在處理輸入信號階段，CPU對輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描，將獲得的各個(gè)輸入端子的狀態(tài)信息送到I/0狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在I/0狀態(tài)表中始終保持不變，不會受到各個(gè)輸入端子信號變化的影響，因此不能造成運(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。當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入I/0狀態(tài)表后，CPU工作進(jìn)入到第三個(gè)階段。在I/0狀態(tài)和有關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最終將結(jié)果寫入I/0狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中。第四階段是輸出處理階段。段CPU對用戶程序已掃描處理完畢，并將運(yùn)算結(jié)果寫入到I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。此時(shí)將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)的掃描周期。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)機(jī)械手可編程序把握器把握方案27---宋停云與您共享------宋停云與您共享---第七章 結(jié)論1、本次設(shè)計(jì)的是氣動通用機(jī)械手，相對于專用機(jī)械手，通用機(jī)械手的自由度可變，把握程序可調(diào)，因此適用面更廣。2、接受氣壓傳動，動作快速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載疼惜，便于自動把握。3、通過對氣壓傳動系統(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)間和避開了不必要的重復(fù)勞動，同時(shí)做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。4、機(jī)械手接受PLC把握，具有牢靠性高、轉(zhuǎn)變程序機(jī)敏等優(yōu)點(diǎn)，無論是進(jìn)行時(shí)間把握還是行程把握或混合把握，都可通過設(shè)定PLC程序來實(shí)現(xiàn)?？梢砸罁?jù)機(jī)械手的動作挨次修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---張建民.工業(yè)機(jī)器人.北京:北京理工高校出版社，2007年蔡自興.機(jī)器人學(xué)的進(jìn)展趨勢和進(jìn)展.機(jī)器人技術(shù)，2003年金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業(yè)機(jī)器人進(jìn)展勢態(tài)分析.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2005年王雄耀.近代氣動機(jī)器人(氣動機(jī)械手)的進(jìn)展及應(yīng)用.液壓氣動與密封，2004年嚴(yán)學(xué)高，孟正大.機(jī)器人原理.南京:東南高校出版社，2003年機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006年黃錫愷，鄭文偉.機(jī)械原理.北京:人民教育出版社，2006年成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社2009年鄭洪生.氣壓傳動及把握.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007年吳振順.氣壓傳動與把握.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)高校出版社，2004年徐永生.氣壓傳動.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002年[12傅祥志，機(jī)械原理（其次版，武漢：華中科技高校出版社，2000年[13吳昌林，機(jī)械設(shè)計(jì)（其次版，武漢：華中科技高校出版社，2001年[14］徐鋼濤，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，北京：高等教育出版社，2008年---宋停云與您共享------宋停云與您共享---致 謝本次設(shè)計(jì)是在我敬重的導(dǎo)師老師悉心指導(dǎo)下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度在設(shè)計(jì)過程中，我查閱了大量的圖書資料以及網(wǎng)絡(luò)上的資料，包括機(jī)械零在課題的爭辯和開發(fā)階段，我得到了機(jī)械與電氣工程學(xué)部老師的大力支持當(dāng)然，由于本人設(shè)計(jì)水平有限、在課程中沒有接觸過機(jī)械手的相關(guān)課程，實(shí)再次表示感謝！---宋停云與您共享------宋停云與您共享---專業(yè)相關(guān)的資料數(shù)控車床主要用來對旋轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行車削、鏜削、鉆削、鉸削、攻絲等工序的加工。一般能自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、圓柱螺紋、槽及端面等工序的切削加工。數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)數(shù)控車床的組成：數(shù)控系統(tǒng)、床身、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)刀架、操作面板和掛念系統(tǒng)等。數(shù)控車床分為立式數(shù)控車床和臥式數(shù)控車床兩種類型。立式數(shù)控車床用于回轉(zhuǎn)直徑較大的盤類零件車削加工。臥式數(shù)控車床用于軸向尺寸較長或小型盤類零件的車削加工。(1)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床：接受步進(jìn)電動機(jī)和單片機(jī)對一般車床的車削進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床(2)一般數(shù)控車床：依據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行特地設(shè)計(jì)，配備通用數(shù)控系xz軸。(3CXZC(XZ)(X、C)或(ZC)C---宋停云與您共享------宋停云與您共享---機(jī)械手的進(jìn)展1、引言21機(jī)械手按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式和機(jī)械式機(jī)械手。按運(yùn)動---宋停云與您共享------宋停云與您共享---軌跡把握方式可分為點(diǎn)位把握和連續(xù)軌跡把握機(jī)械手等3、機(jī)械手的構(gòu)成、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，轉(zhuǎn)變被抓出物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度。為62—3dsp等微把握芯片構(gòu)成，通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要的功能。（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為手部、手臂、軀干；①手部機(jī)械手手部的構(gòu)造系仿照人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)3種。手指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多?？梢罁?jù)夾---宋停云與您共享------宋停云與您共享---②手臂3③軀干軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。（2）驅(qū)動機(jī)構(gòu)4①液壓驅(qū)動式液壓驅(qū)動式機(jī)械手通常由液動機(jī)（各種油缸、油馬達(dá)、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動系統(tǒng)，由驅(qū)動機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通常具有很大的抓舉力，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震驚、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境