通用液壓機械手設(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 摘 要 本次設(shè)計的多功能機械手 為液壓通用機械手， 主要由手爪、手腕、手臂、機身、機座等組成，具備上料、翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)位等多種功能，并按自動線的統(tǒng)一生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領(lǐng)完成以上動作。本機械手機身采用機座式，自動線圍繞機座布置，其坐標(biāo)形式為 圓柱 坐標(biāo)式，具有立柱旋轉(zhuǎn)、手臂伸縮、腕部轉(zhuǎn)動和腕部 擺動 等 4 個自由度；驅(qū)動方式為液壓驅(qū)動 ， 利用油缸、齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用油缸與齒輪、齒條或鏈條實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是 壓力高、體積小，出力大，動作平緩，并能在中間位置停止。本次設(shè)計的機械手能對不同物體完成多種動作。 關(guān)鍵 詞 ： 機械手 ； 圓柱 坐標(biāo) ； 液壓 驅(qū)動 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 he of by a of as in in of so of to of or to of to a in of a of in 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘 要 . I . 錄 . 1 章 緒論 . 1 機械手的基本概念 . 1 機械手的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 . 1 展現(xiàn)狀 . 1 用 . 3 第 2 章 方案的確定 . 7 直角坐標(biāo)型機械手 . 8 圓柱坐標(biāo)式機械手 . 9 球坐標(biāo)式機械手 . 9 關(guān)節(jié)式機械手 . 10 第 3 章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 11 設(shè)計的原始參數(shù) . 11 夾持式手部結(jié)構(gòu) . 11 指的形狀和分類 . 11 計時考慮的幾個問題 . 12 部夾緊油缸的設(shè)計 . 13 第 4 章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 17 手腕的自由度 . 17 手腕的驅(qū)動力矩的計算 . 18 腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩 . 18 腕 回轉(zhuǎn)油缸的驅(qū)動力矩計算 . 21 腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核 . 22 第 5 章 手臂工作油缸的設(shè)計與計算 . 27 手臂伸縮油缸的設(shè)計與校核 . 27 尺寸校核 . 27 導(dǎo)向裝置 . 33 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 平衡裝置 . 33 手臂 升降油缸的設(shè)計與校核 . 33 寸設(shè)計 . 33 寸校核 . 33 手臂回轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計與校核 . 34 寸設(shè)計 . 35 寸校核 . 35 第 6 章 其它零部件的選擇設(shè)計 . 38 油缸的密封 . 38 塞式油缸的泄漏與密封 . 38 轉(zhuǎn)油缸的泄漏與密封 . 42 控制調(diào)節(jié)閥的選擇 . 44 輔助裝置的選擇 . 44 液壓傳動機械手的緩沖與定位 . 45 結(jié)論 . 47 致謝 . 48 參考文獻 . 49 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 of a . 錯誤 !未定義書簽。 未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 to . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 !未定義書簽。 . 錯誤 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機械手的迅速發(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作的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機具進行焊接和裝配。從而大大的改善工人的勞動條件，顯著的提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到各先進工業(yè)國家的重視，投入大量的人工物 力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉壓、噪音以及帶有放射性的污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視 1。 展 現(xiàn)狀 專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入了以通用機械手為標(biāo)志的時代。 通用機械手可以應(yīng)用于更加多的場合，從而節(jié)約了不少的開發(fā)以及設(shè)計的成本。 由于通用機械手的發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制。 通用 機械手涉及的內(nèi)容，不僅包括一般的機械 、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 液壓 、 氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用了一些電子技術(shù) 、 電視技術(shù) 、通訊技術(shù) 、 計算技術(shù) 、 無 線電控制 、 仿生學(xué)等，因此它是一項綜合性較強的技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一技術(shù) 都 很重視。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴大。 雖然在這方面相對于發(fā)達國家還有點落后，但是國內(nèi)現(xiàn)在也越來越感覺到機械手的重要性，國家大力支持相關(guān)的設(shè)計及產(chǎn)品的開發(fā)。在機器人的發(fā)展以及機械手的設(shè)計上也取得了一定的成果，國內(nèi)每年都將舉行機器人大賽，以增加研發(fā)單位的交流與合作。 目前國內(nèi)外的發(fā)展趨勢是： 1 研制有更多自由度的 液壓 機械手 ，這樣機械手就可以變得更加的靈活，從而完成 更加多的動作 。 2 研制帶有行走機構(gòu)的機械手，這種機械手可以從一個工作地點移動到另一個工作地點。 3 研制維修維護方便的通用機械手。 4 研制能自動編制和自動改變程序的 通用 機械手。 5 研制具有一定感觸和一定智力的智能機械手。這種機械手具有各種傳感裝置，并配有計算機。根據(jù)仿生學(xué)的理論，用計算機充當(dāng)其大腦，使它進行思考和記憶。用聽筒和聲敏元件作為耳朵能聽，用揚聲器作為嘴能說話進行應(yīng)答，用熱電偶和電阻應(yīng)變儀作為觸覺和感觸。用滾輪或者雙足式機構(gòu)腳來實現(xiàn)自動移位。這樣的智能機械手可以由人的特殊 語言對其下達命令，布 置任務(wù) ，使自動化生產(chǎn)線成為智能化生產(chǎn)線 。 6 機械手的外觀達到美觀的要求，盡量用最簡單的結(jié)構(gòu)和設(shè)備能完成更加多的動作。 7 研制具有柔性系統(tǒng)的通用機械手 目前，在國外廣泛應(yīng)用的再現(xiàn)式通用機械手，雖然一般也都有記憶裝置，但其程序都是預(yù)先編好的，或由人在工作之前領(lǐng)動一次，而后機械手可以按領(lǐng)動的工作內(nèi)容正確進行再現(xiàn)動作。如果把這種再現(xiàn)式通用機械手稱為第二代機械手的話，那么現(xiàn)在處于研制階段的智能機械手就是第三代了。 現(xiàn)在研究的機械手正在朝著一種可以存儲大量的程序的并且可以改變并重新寫入程序的方向發(fā)展， 而且機械手具有比原來的更多的自由度?，F(xiàn)在國內(nèi)具有越來越強的自主研發(fā)的單位，我相信在不久的將來，我國一定能夠趕上并將且超越發(fā)達國家在機械手乃至整個機械方面處于領(lǐng)先地位。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 機械手的研究意義 隨著 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械手的應(yīng)用也越來越廣泛 。在機械工業(yè) 中，大量應(yīng)用于鑄、鍛、焊、沖、熱處理、機械加工以及裝配等工種 。 在 其他部門， 如 輕工業(yè) 、建筑業(yè)、 國防工業(yè)等工種中也均有應(yīng)用 2。 在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下： 應(yīng)用機械手有利于 在自動生產(chǎn)線中實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸 、刀具的更換、 以及機器的裝配等的自動化程度，從而提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 免人身事故 。 在高溫 、 高壓 、 低溫 、 低壓 、 噪聲 、 臭味 、 有放射性物質(zhì)的環(huán)境場合，用人手直接操作是很危險的甚至是不可能的。而應(yīng)用機械手即可部分或者全部代替人完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 。 應(yīng)用機械手代替人手進行作業(yè)，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時應(yīng)用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一方面。因此，在自動化機床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設(shè)有機械手，以減少人力和更準(zhǔn) 確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍 ， 便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。 一般的機械控制具有更好的穩(wěn)定性，并且控制的精確度更高。 大大提高在生產(chǎn)線的工作的時間，從而能大幅提高勞動的生產(chǎn)率。 用 機械手一半分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它的特點是具備普通機械的物理性之外，還具備使用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機。它起源于原 子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機械手來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外稱為“ 它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動；除少數(shù)外，工作程序 是固定的，因此是專用的。在國外，目前主要是搞第一類通用機械手 3。 機械手首先是從美國開始研制的。 1985 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂。端部裝有電磁 鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962 年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為 萬能自動）。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作存貯裝置。不少球坐標(biāo)式通用機械手都是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 日本式工業(yè)機械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自 1969 年從美國 引進二種典型機械手后，大力從事機械手的研究。據(jù)報導(dǎo)， 1979年從事機械手的研究工作的大專院校、研究單位達 50 多個。 1976 年各 大 學(xué) 和 國 家 研 究 部 門 用 在 機 械 手 的 研 究 經(jīng) 費 約 占 總 研 究 費 用 的42%。 1979 年日本的機械手的產(chǎn)值達 433 億日元，產(chǎn)量為 14535 臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達 222 億日元，是 1978 年的二倍。具有記憶功能的機械手產(chǎn)值約為 67 億日元，比 1978 年增長 50%。智能機械手約為 17 億日元，為 1978 年的 6 倍。截止 1979 年，機械手累計產(chǎn)量達 56900 臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 5060%的速度增長。使用機械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。預(yù)計到 1990 年將有 55 萬機器人在工作。 目前工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人 工進行控制；控制方式則為開環(huán)式，沒有識別能力；改進的方向主要是降低成本和提高精度。下面就國內(nèi)機械工業(yè)、鐵路部門應(yīng)用機械手的簡況，以及國外機械工業(yè)發(fā)展和應(yīng)用機械手的簡況，分別介紹如下。 熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久以來就要求實現(xiàn)自動化。為了實現(xiàn)高效率和工作安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機械手操作。 機械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進一步發(fā)揮鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累的勞動條件。因此，國內(nèi)首先是采用鍛造操作機，裝取料機械手來代替人工操作，減輕勞動 強度。后來在精鍛機上采買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 用機械手，使精短過程自動化，代替人工喂料。 國外對鍛造機械手的研制工作十分重視，如美國采用圓柱坐標(biāo)式機械手在 1300 噸鍛壓機上鍛造齒輪毛坯；瑞典采用 機械手在壓力機上鍛造曲軸；采用 機械手生產(chǎn)大型軸承環(huán)，機械手在兩臺液壓機間傳送軸承環(huán)的坯料。 鍛壓機械手的手指部位必須采用耐熱鋼鍛造，相當(dāng)于 40時用空氣、水噴霧冷卻。機械手外部裝有防熱護罩，內(nèi)部通水冷卻。 機械手在鍛造、熔煉方面的應(yīng)用，國內(nèi)已研制成功壓鑄機上下料機械手，上下箱、合箱、 澆注機械手，以及鑄件表面清理機械手等。有些工廠還將機械手和造型機配合組成鑄造生產(chǎn)自動線，徹底改變了鑄造生產(chǎn)的面貌。 國外對電爐煉鋼過程中采用機械手進行了大量的研究。由于強大電流的干擾，影響了機械手的采用，并由于熔渣和鋼水難以區(qū)別，往往在澆注過程中容易液、渣不分，需研究帶有特殊傳感裝置的機械手，才能實現(xiàn)澆注的機械化和自動化。 冷加工方面機械手主要用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。進而在程序控制、數(shù)字控制等機床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。最近更在加工生 產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，稱為機床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要手段。 國內(nèi)機械工業(yè)、鐵路工業(yè)中首先在單機、專業(yè)上采用機械手上下料、減輕工人勞動強度。如在軸類、螺栓、氣閥和螺撐帽坐等零件的加工機床上配置了機械手，代替人工上下料。在三通閥體、軸瓦、平斜鐵、柴油機搖臂加工生產(chǎn)自動線上采用單臂、雙臂圓柱式機械手，成為聯(lián)接工序、運送工件的重要裝備。并在連桿粗加工自動線上采用數(shù)控機械手，這樣它不僅擔(dān)負(fù)自動線上機床工件的裝卸、運輸，并能發(fā)出指令指揮全線工作。 國外鐵路工業(yè)中應(yīng)用機械手以加工鐵路車軸、輪對等大、中批量零部件。并和機床 設(shè)備共同組成一個綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。 拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)房中體力勞動較多的部門之一，促進了機械手的發(fā)展。目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門。已采用機械手買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清楚石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。采用機械手進行裝配更是目前研制的重點，國外已研究采用攝像機和力的傳感裝置和微型計算機聯(lián)接在一起，能確定零件的方位，達到鑲裝的目的。 綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢 4。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 第 2 章 方案的確定 本畢業(yè)設(shè)計是 通用機械手 ，要求 有較高的定位精度和較高的耐用度 ，其 結(jié)構(gòu)形式方案一般有一下幾種 5： 表 2械手結(jié)構(gòu)選型表 結(jié)構(gòu)形式方案 特點 優(yōu)缺點 結(jié)構(gòu)簡圖 直角坐標(biāo)型 作機的手臂 具 有 三 個 移動關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)軸 線 按 直 角 坐標(biāo)配置 結(jié) 構(gòu) 剛 度較好，控制系統(tǒng)的設(shè)計最為簡單，但其占空間較大，且運動軌跡單一，使用過程中效率較低 圓柱坐標(biāo)型 操作機的手 臂 至 少 有 一個 移 動 關(guān) 節(jié) 和一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其 關(guān) 節(jié) 軸 線 按圓 柱 坐 標(biāo) 系 配置 結(jié) 構(gòu) 剛 度較好，運動所需功率較小，控制難度較小，但運動軌跡簡單，使用過程中效率不高 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 續(xù)表 2 械手結(jié)構(gòu)選型表 結(jié)構(gòu)形式方案 特點 優(yōu)缺點 結(jié)構(gòu)簡圖 球坐標(biāo)型 操作機的手 臂 具 有 兩 個回 轉(zhuǎn) 關(guān) 節(jié) 和 一個移動關(guān)節(jié)，其軸 線 按 極 坐 標(biāo)系配置 結(jié)構(gòu)緊湊，但其控制系統(tǒng)的設(shè)計有一定難度，且機械手臂的剛度不足，機械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 關(guān)節(jié)型 操作機的手 臂 類 似 人 的上肢關(guān)節(jié)動作，具 有 三 個 回 轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 運 動 軌 跡復(fù)雜，結(jié)構(gòu)最為緊湊，但控制系統(tǒng)的設(shè)計難度大，機械手臂的剛度差 直角坐標(biāo)型機械手 直角 坐標(biāo)式機械手是適用于工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的一種機械手。它的手臂可作伸縮，左右和上下移動，按直角坐標(biāo)形式 X、 Y、 Z 三個方向的直線進行運動。 結(jié)構(gòu)簡圖見表 2 其工作范圍可以使一個直線運動；二個直線運動或三個直線運動。 如在 X、 Y、 Z 三個直線運動方向上各具有 A、 B、 C 三個回轉(zhuǎn)運動，即構(gòu)成六個自由度。但在實際上式很少有的。缺點是這種機械手作業(yè)范圍較小。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 圓柱坐標(biāo)式機械手 圓柱坐標(biāo)式機械手是應(yīng)用最多的一種形式，它適用于搬運和測量工作。 具有直觀性好，結(jié)構(gòu)簡單，本體占用的空間小，而動作范圍較大等優(yōu)點。 圓柱坐標(biāo)式機械手由 X、 Z、三個運動組成。它的工作范圍可分為：一個旋轉(zhuǎn)運動，一個直線運動，加一個不在直線運 動所在平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動；二個直線運動加一個旋轉(zhuǎn)運動。 結(jié)構(gòu)簡圖見表 2圓柱坐標(biāo)式機械手有五個基本動作： 1. 手臂水平回轉(zhuǎn)； 2. 手臂伸縮； 3. 手臂上下； 4. 手臂回轉(zhuǎn)動作； 5. 手爪夾緊動作。 圓柱坐標(biāo)式機械手的特征是在垂直導(dǎo)柱上裝有滑動套筒、手臂裝在滑動套筒上，手臂可作上下直線運動 （ Z） 和在水平面內(nèi)做圓弧狀的左右擺動 （ ） 。 據(jù)國外 140 中機械手的統(tǒng)計，圓柱坐標(biāo)式機械手就有 86 種，其中 76 中式具有 X、 Z、三個運動，而具有六個自由度的機械手僅有六種。 本次 設(shè)計方向與該類型機械手特點相符。 球坐標(biāo)式機械手 球坐 標(biāo)式機械手是一種自由度較多，用途較廣的機械手。它是由 X、三個方向的運動組成。結(jié)構(gòu)簡圖見表 2球坐標(biāo)式機械手的工作范圍包括：一個旋轉(zhuǎn)運動；二個旋轉(zhuǎn)運動；二個旋轉(zhuǎn)運動加一個直線運動。 球坐標(biāo)式機械手可實現(xiàn)以下八個動作： 1 手臂上下動作，即俯仰動作； 2 手臂左右動作，即回轉(zhuǎn)動作； 3 手臂前后動作，即伸縮動作； 4 手腕上下彎曲； 5 手腕左右擺動； 6 手腕旋轉(zhuǎn)運動； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 7 手爪夾緊動作； 8 機械手整體移動。 球坐標(biāo)式 機械手的特征是將手臂裝在樞軸上，樞軸又裝在叉形架上，能在垂直面 內(nèi)做圓弧狀上下俯仰 運動，它的臂可作伸縮，橫向水平擺動，工作范圍和人手的動作類似。它的特點是能自動選擇最合理的動作路線。所以工效高。另外由于上下擺動，它的相對體積小，二動作范圍大。 關(guān)節(jié)式機械手 關(guān)節(jié)式機械手是一種適用于靠近機體操作的傳動型式。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可實現(xiàn)多個自由度，動作比較靈活，適于在狹窄空間工作。關(guān)節(jié)式機械手，早在四十 年代 就在原子能工業(yè)中得到應(yīng)用，隨后在開發(fā)海洋中應(yīng)用，有一定的發(fā)展前途。 關(guān)節(jié)式機械手有大臂和小臂的擺動，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運動。關(guān)節(jié)式機械手具有上肢結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)近似于人手操作的機能 。為具有近似人手操作的機能，需要研制最合適的結(jié)構(gòu)。 關(guān)節(jié)式機械手的傳動機構(gòu)采用齒輪、齒條式和擺動式，傳動機構(gòu)采用哪一種型式，主要根據(jù)工件的輕重來決定。 本次 設(shè)計的目標(biāo)是 4 自由度體型小的通用液壓機械手，上述 4種類型機械手中 圓柱坐 標(biāo)機械手體型合適，機構(gòu)適宜，能夠達到設(shè)計要求且結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，所以 選擇圓柱坐標(biāo)式機械手。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第 3 章 手 部 結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結(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) 或電磁式吸盤結(jié)構(gòu)。 手 爪 是機械手直接用下抓 取和握緊 (或吸附 )工件夾持專用工具 (如噴槍。扳子 、 焊接工具 )進行損作的部件。它具有模仿人手動作的功能， 并安裝于機械手手臂的 前端 6。 設(shè)計的原始 參數(shù) 本次 設(shè)計的機械手為 4 自由度機械手，能夠?qū)崿F(xiàn)大臂的升降和旋轉(zhuǎn)，小臂的伸縮和旋轉(zhuǎn)動作。主要設(shè)計參數(shù)如下： 1 手臂力 至少 達 90N 2 自由度數(shù) 4 3、手臂伸縮速度 750 s，手臂升降速度 250mm/s，手臂回轉(zhuǎn)速度 110 s，手腕回轉(zhuǎn)速度 360/s 4、 手臂伸縮行程范圍 0500臂升降行程范圍最大 0200臂 回轉(zhuǎn)行程范圍 0220。 5、驅(qū)動方式 液壓驅(qū)動 夾持式手部結(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 (或稱直進型 )，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 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 7。 計時考慮的幾個問題 1 具有足夠的握力 (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。 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，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形， 但 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。 (1)抓取形狀 手指形狀應(yīng)根據(jù)工件形狀而設(shè)計。如工件為 圓柱形則采用“ V” 形 手指； 圓球狀工件用圓弧形三指手指，方料用平面形手指，細(xì)絲工件用尖指勾形或細(xì)齒鉗爪手指?？傊畱?yīng)根據(jù)工件形狀來選定手指形狀。 (2)抓取部位 抓取 部 位的尺寸盡可能是不變的若加工后尺寸買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 有變化，手指應(yīng)能適 應(yīng)尺寸變化的要求，否則不允許定為抓取部位。對于工件 表面質(zhì)量要求高的，抓取時盡量避開高質(zhì)量表面或在手指上加軟質(zhì)墊片 (如橡皮抱沫塑料石棉襯 墊等 )，以防夾持時損壞工件。 (3)抓取數(shù)量 若用一對手指抓取多個工件，為了不發(fā)生個別工件的松動或脫落現(xiàn)象，在手指上可增加彈性襯墊，如橡皮 、 泡沫 、塑料等 ， 對于較長工件可采用雙指或多指抓取。 手指是專用性較 強 的部件，為適應(yīng)小批量多品種工件的不同形狀和尺寸的要求，可 制成組合式的手指，對于這種手指要求結(jié)構(gòu)簡單， 安裝維修方便 ， 更換 迅速和準(zhǔn)確， 以便擴大機械手的使用范圍 8。 部夾緊 油 缸的設(shè)計 1、手部驅(qū)動力計算 本課題 液壓 機械手的手部結(jié)構(gòu)如圖 3示， 12345678圖 3輪齒條式手部結(jié)構(gòu) 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 1 根據(jù)手指夾持工件的方位 ，可得握力計算公式 9: f 式中： N N G N， 要求抓取重量為 90N ,角度 ,V 形手指的角度 2 =120 f 為摩擦系數(shù) 取 代入式中 9 0 s i n 6 0 3 9 0 . 1N 2 根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的 示意圖 3驅(qū)動力為 : 2理 式中： 為理論驅(qū)動力 ， N b 為夾持物體中心到銷軸的 中心距 ， =60R 銷軸到小齒輪的中心距 =17代入式中 2 6 0 3 9 0 2 7 5 3 理3 實際驅(qū)動力 : 12 理實 際式中 為實際驅(qū)動力 , N 為工作效率 因為傳動機構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取 1k 為 安全系數(shù) 通常取 這里 取1k k 為 工作情況系 數(shù) 若被抓取工件的最大加速度取 時，則 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 20 . 51 1 0 . 5 1 . 5gk g 所以 1 . 5 1 . 52 7 5 3 6 8 8 3 9P 實 際夾持工件時所需夾緊 液壓缸 的驅(qū)動力為 6883N 。 2、 手指夾緊工件時，彈簧變形所產(chǎn)生的彈簧力 （選擇彈簧型號為 38Z彈 式中 為彈簧變形所 產(chǎn)生的彈力 為手指夾緊工件時彈簧的變形量 ， 25 G 彈簧材料的切變模量 1 0 28 1 0 N / d 為使手指松開的復(fù)位彈簧絲直徑 =3C 為彈簧的旋繞比（又稱為彈簧指數(shù) ）2D D d 3 0 3C = 9d d 3 Z 為彈簧的有效圈數(shù) 12Z ； 3 1 0 332 5 1 0 8 1 0 3 1 0P 8 6 1 2 彈3、求夾緊缸的工作壓力 作用在夾緊缸活塞上的機械載荷 P 為： P P P P 彈 封實式中 P 為夾緊活塞上的機械載荷 , N 為實際驅(qū)動力 ,N 為彈簧變形所產(chǎn)生的彈簧力 ,N 為密封處的工作壓力 由于密封裝置的摩擦阻力較工作阻力 （ P P P彈實） 小， 故按照經(jīng)驗取 0 . 0 5 1 （ ）， 取 0 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 計算得 1 . 0 6 1 . 0 6 6 8 8 3 8 6 7 3