注塑機取件機械手的設計【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 注塑機取件機械手的設計 摘 要： 在當今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認同并采用。工業(yè)機器人的技術水平和應用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平，目前，工業(yè)機器人主要承擔著焊接、噴涂、搬運 、取件 以及堆垛等重復性并且勞動強度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。 本文將設計一臺三自由度的工業(yè)機器人，用于給注塑機取出成品。 關鍵詞： 機器人 ； 氣缸 ； 注塑機 ； 結構設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 In to of of to in of in by as an in of on in in as In an be to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘 要 . 1 關鍵詞 . 1 1 前言 . 2 機器人概述 . 2 機器人的歷史、現(xiàn)狀 . 3 機器人發(fā)展趨勢 . 4 2 機械手設計方案 . 4 機械手基本形式的選擇 . 4 直角坐標型機器人 . 4 極坐標型機器人 . 5 圓柱坐標型機器人 . 5 多關節(jié)機器人 . 5 驅動裝置的選擇 . 6 液壓驅動 . 6 氣壓驅動 . 7 電動機驅動 . 7 3 引拔設計 . 8 設計參數(shù) . 8 方案設計 . 8 引拔機構結構設計 . 8 引拔氣缸參數(shù)計算 . 8 附加導向桿機構設計 . 9 4 機械臂的設計 . 10 設計參數(shù) . 10 方案設計 . 10 機械臂氣缸的選用 . 10 預選氣缸的缸徑 . 10 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 預選氣缸行程 . 11 驗算緩沖能力 . 11 活塞桿長度的驗算 . 11 計算氣缸的空氣消費量 . 12 選擇活塞桿端部接頭 . 12 選擇氣缸的品種和安裝形式 . 12 5 橫行的設計 . 12 設計參數(shù) . 12 方案設計 . 12 橫進氣缸的選用 . 13 導軌設計 . 14 6 機械手結構設計 . 14 夾持器設計的基本要求 . 14 夾緊裝置設計 . . 15 夾緊力計算 . 15 驅動力力計算 . 15 氣缸驅動力計算 . 16 選用夾持器氣缸 . 16 手爪的夾持誤差及分析 . 16 楔塊等尺寸的確定 . 19 材料及連接件選擇 . 21 7 氣動順序動作的確定 . 22 8 結論 . 22 參考文獻 . 22 致謝 . 23買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 前言 1 機器人概述 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法；程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。機器人的出現(xiàn)并得到應用，為這些作業(yè)的機械化奠 定了良好的基礎。 “工業(yè)機器人”（ 多數(shù)是指程序可變（編）的獨立的自動抓取、搬運工件、操作工具的裝置（國內(nèi)稱作工業(yè)機器人或通用機器人）。 機器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機器人具有結構簡單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢，但功能較少，適應性較差。目前我國常把具有上述特點的機器人稱為專用機器人，而把工業(yè)機械人稱為通用機器人。 簡而言之，機器人就是用機器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進行加工。 要機器人像人一樣拿取 東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關節(jié)等部分組成的抓取和移動機構 執(zhí)行機構；像肌肉那樣使手臂運動的驅動傳動系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機器人的性能。一般而言，機器人通常就是由執(zhí)行機構、驅動傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如圖 1所示。 執(zhí) 行 機 構機器人控 制 系 統(tǒng)驅 動 - 傳 動 系 統(tǒng)手 部腕 部臂 部腰 部基 座 部 （ 固 定 或 移 動 ）電 、 液 或 氣 驅 動 裝 置單 關 節(jié) 伺 服 控 制 器關 節(jié) 協(xié) 調(diào) 及 其 它 信 息 交 換計 算 機圖 1 機器人的一般組成 he of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 機器人的歷史、現(xiàn)狀 機器人首先是從 美國開始研制的。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機器人。它的結構特點是機體上安裝一回轉長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構，控制系統(tǒng)是示教型的。 日本是工業(yè)機器人發(fā)展最快、應用最多的國家。自 1969年從美國引進兩種典型機器人后，大力從事機器人的研究。 目前工業(yè)機器人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。 第二代機器人正在加緊研制。它設有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器 ，把感覺到的信息進行反饋，使機器人具有感覺機能。 第三代機器人（機器人）則能獨立地完成工作過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) 和柔性制造單元 中的重要一環(huán)。 隨著工業(yè)機器人研究制造和應用領域不斷擴大，國際性學術交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學術交流活動開展很多。國際工業(yè)機器人會議 定每年召開一次會議，討論和研 究機器人的發(fā)展及應用問題。 目前，工業(yè)機器人主要用于裝卸、搬運、焊接、鑄鍛和熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。使用工業(yè)機器人代替人工操作的，主要是在危險作業(yè)（廣義的）、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的環(huán)境。 在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機器人應用較多，發(fā)展較快。目前主要應用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但還不具備傳感反饋能力，不能應付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，就將引起零部件甚至機 器人本身的損壞。 隨著現(xiàn)代化科學技術的飛速發(fā)展和社會的進步，針對于上述各個領域的機器人系統(tǒng)的應用和研究對系統(tǒng)本身也提出越來越多的要求。制造業(yè)要求機器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強大的編程環(huán)境，適應不同的應用場合和多品種、小批量的生產(chǎn)過程。計算機集成制造（ 求機器人系統(tǒng)能和車間中的其它自動化設備集成在一起。研究人員為了提高機器人系統(tǒng)的性能和智能水平，要求機器人系統(tǒng)具有開放結構和集成買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 各種外部傳感器的能力。然而，目前商品化的機器人系統(tǒng)多采用封閉結構的專用控制器，一般采用專用計算機作為上層主控計算機，使 用專用機器人語言作為離線編程工具，采用專用微處理器，并將控制算法固化在 ，這種專用系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。修改封閉系統(tǒng)的代價是非常昂貴的，如果不進行重新設計，多數(shù)情況下技術上是不可能的。解決這些問題的根本辦法是研究和使用具有開放結構的機器人系統(tǒng)。 我國雖然開始研制工業(yè)機器人僅比日本晚 5，但是由于種種原因，工業(yè)機器人技術的發(fā)展比較慢。目前我國已開始有計劃地從國外引進工業(yè)機器人技術，通過引進、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機器人將會獲得快速的發(fā)展。 機器人發(fā)展趨勢 隨著 現(xiàn)代化生產(chǎn)技術的提高，機器人設計生產(chǎn)能力進一步得到加強，尤其當機器人的生產(chǎn)與柔性化制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結合，從而改變目前機械制造的人工操作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。 就目前來看，總的來說現(xiàn)代工業(yè)機器人有以下幾個發(fā)展趨勢： a)提高運動速度和運動精度，減少重量和占用空間，加速機器人功能部件的標準化和模塊化，將機器人的各個機械模塊、控制模塊、檢測模塊組成結構不同的機器人； b)開發(fā)各種新型結構用于不同類型的場合，如開發(fā)微動機構用以保證精度；開發(fā)多關節(jié)多自由度的手臂和手指；開發(fā)各類行走機器 人，以適應不同的場合； c)研制各類傳感器及檢測元器件，如，觸覺、視覺、聽覺、味覺、和測距傳感器等，用傳感器獲得工作對象周圍的外界環(huán)境信息、位置信息、狀態(tài)信息以完成模式識別、狀態(tài)檢測。并采用專家系統(tǒng)進行問題求解、動作規(guī)劃，同時，越來越多的系統(tǒng)采用微機進行控制。 2 機械手 設計方案 機械手基本形式的選擇 2 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài)，按坐標形式大致可以分為以下 4 種，如圖 2 所示：（ 1）直角坐標型機械手；（ 2）圓柱坐標型機械手；（ 3）極坐標型機械手；(4)多關節(jié)型機械手。 直角坐標型機器人 直角坐標型機器人，它在 x,y,z 軸上的運動是獨立的， 3 個關節(jié)都是移動關節(jié)，關節(jié)軸線相互垂直，它主要用于生產(chǎn)設備的上下料，也可用于高精度的裝卸和檢測和作業(yè)。這種形式的主要特點是： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 (1)在三個直線方向上移動，運動容易想象。 (2)計算比較方便。 (3)由于可以兩端支撐，對于給定的結構長度，其剛性最大。 (4)要求保留較大的移動空間，占用空間較大。 (5)要求有較大的平面安裝區(qū)域。 (6)滑動部件表面的密封較困難，容易被污染。 圓柱坐標型機器人 圓柱坐標型機器人， R、 和 中 是手臂的角位置， 這種形式的主要特點是： (1)容易想象和計算。 (2)能夠伸入形腔式機器內(nèi)部。 (3)空間定位比較直觀。 (4)直線驅動部分難以密封、防塵及防御腐蝕物質(zhì)。 (5)手臂端部可以達到的空間受限制，不能到達靠近立柱或地面的空間。 極坐標型機器人 極坐標型機器人又稱為球坐標機器人 ， R， 和為坐標系的坐標。其中是繞手臂支撐底座垂直軸的轉動角，是手臂在鉛垂面內(nèi)的的擺 動角。這種機器人運動所形成的軌跡表面是半球面。其特點是： (1)在中心支架附近的工作范圍較大。 (2)兩個轉動驅動裝置容易密封。 (3)覆蓋工作空間較大。 (4)坐標系較復雜，較難想象和控制。 (5)直線驅動裝置仍存在密封問題。 (6)存在工作死區(qū)。 多關節(jié)機器人 多關節(jié)機器人，它是以其各相鄰運動部件之間的相對角位移作為坐標系的。、和為坐標系的坐標，其中是繞底座鉛垂軸的轉角，是過底座的水平線與第一臂之間的夾角，是第二臂相對于第一臂的 轉角。這種機器人手臂可以達到球形體積內(nèi)絕大部分位置，所能達到區(qū)域的形狀取決于兩個臂的長度比例。其特點是： (1)動作較靈活，工作空間大。 (2關節(jié)驅動處容易密封防塵。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 (3)工作條件要求低，可在水下等環(huán)境中工作。 (4) 適合于電動機驅動。 (5)運動難以想象和控制，計算量較大。 (6)不適于液壓驅動。 直角坐標型 圓柱坐標型 極坐標型 多關節(jié)型 圖 2 工業(yè)機械手基本結構形式 of 課題要求機械手為直角坐標型 . 驅動裝 置 的選擇 2 機器人關節(jié)的驅動方式有液壓式、氣動式、和電動式。下面將三種 驅動方式進行分析比較。 液壓驅動 機器人的驅動系統(tǒng)采用液壓驅動，有以下幾個優(yōu)點： (1)液壓容易達到較高的壓力（常用液壓為 體積較小，可以獲得較大的推力或轉矩； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 (2)液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度； (3)液壓傳動中，力、速度和方向比較容易實現(xiàn)自動控制； (4)液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì)，具有防銹性和自潤滑性能，可以提高機械效率，使用壽命長。 液壓傳動系統(tǒng)的不足之處是： (1)油液的粘度隨溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃爆炸等危險； (2)液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價較高； (3)需要相應的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴格的濾油裝置，否則引起故障。 液壓驅動方式的輸出力和功率更大，能構成伺服機構，常用于大型機器人關節(jié)的驅動。 氣壓驅動 與液壓驅動相比，氣壓驅動的特點是： (1)壓縮空氣粘度小，容易達到高速； (2)利用工廠集中的空氣壓縮站供氣，不必添加動力設備； (3)空氣介質(zhì)對環(huán)境無污染，使用安全，可直接應用于 高溫作業(yè)； (4)氣動元件工作壓力低，故制造要求也比液壓元件低。 它的不足之處是： (1)壓縮空氣常用壓力為 要獲得較大的力，其結構就要相對增大； (2)空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達到準確的位置控制很困難； (3)壓縮空氣的除水問題是一個很重要的問題，處理不當會使鋼類零件生銹，導致機器人失靈。此外，排氣還會造成噪聲污染。 氣動式驅動多用于點位控制、抓取、開關控制和順序控制的機器人。 電動機驅動 電動機驅動可分為普通交、直流電動機驅動，交、直流伺服電動機驅 動和步進電動機驅動。 普通交、直流電動機驅動需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型機器人。伺服電動機和步進輸出力矩相對小，控制性能好，可實現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型機器人。交、直伺服電動機一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進電動機則主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場合。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 由于氣壓驅動氣源容易獲得， 無污染， ,故本設計 確定選用氣壓驅動。 3 引拔設計 設計參數(shù) （ 1）伸縮長度： 160 （ 2）單方向伸縮時間： 1 2S； （ 3）定位誤差： 要有定位措施，定位誤差小于 2 （ 4）前端安裝機械臂連接塊，伸縮終點無剛性沖擊； 方案設計 氣動驅動方案伸縮原理采用單出桿雙作用氣動油缸，手臂 縱向移動 時采用單向調(diào)速閥進行節(jié)流調(diào)速，接近終點時，發(fā)出信號，進行調(diào)速緩沖，靠氣缸行程極限定位，采用附加導向桿防止轉動，采用電液換向閥，控制伸縮方向。 1、引拔 2、小型導向氣缸 3、機械臂連接塊 4、附加導向桿 圖 3 引拔示意圖 引拔機構結構設計 引拔 氣缸參數(shù)計算 預選氣缸的缸徑及缸桶壁厚 ： 根據(jù)氣缸的負載狀態(tài)，確定氣缸的軸向負載力F。 取 = F= W=00=60（ N） （ 3【 6】 根據(jù)負載的運動狀態(tài)，預選氣缸的負載率 。 取 =50% 根據(jù)氣源供氣條件，確定氣缸的使用壓力 p。 5%。 已知 F, 和 p，對雙作用氣缸，預選桿徑與缸徑之比 d/D=式（ 3式（ 3便可選定缸徑 D，缸徑 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 （ 3 6】 0 4 （ 3 6】 %1000 (3 6】 解得 D 考慮到氣缸的行程比較長缸徑 0 。 缸桶壁厚可根據(jù)薄壁筒的計算公式計算： )(122 2 (3【 6】 式中 為缸筒材料的需用應力（ 缸筒壁厚的實際取值，對于一般用途氣缸 約 取計算值的 7倍，再圓整到標準管材尺寸，這里 0 預選氣缸行程 ： 根據(jù)氣缸的操作距離及傳動機構的行程比預選氣缸行程為160 驗算緩沖能力 ： 根據(jù)氣缸的運動狀態(tài)是輸出拉力、負載率 =50%、氣缸的行程 L=160t=氣動手冊 u = 9 查 得氣缸的最大速度 理論基準速度 0u 之比 而求的氣缸的最大速度 630。 查 得 氣缸的負載質(zhì)量 示負載運動的動能 2以該預選缸徑的緩沖能力滿足要求。 活塞桿長度的驗 算 ： 查 氣動手冊 0 系列氣缸活塞桿受軸向壓力而不 失 去穩(wěn)定性的最大行程為 29060滿足要求。 計算氣缸的空氣消費量 該氣缸的空氣消費量為 m i n )/(19)1 0 (0 1 5 2 選擇氣缸的品種和安裝形式 ： 長沙華德液壓氣動有限公司生產(chǎn)的 Q）系列小型導向桿式氣缸 選擇磁性開關：根據(jù)表 10固定的有觸點舌簧型 用直接出線式的接線方式，導線長為 3m。 選擇活塞桿端部聯(lián)結形式：采用螺釘連接。 附加導向桿機構設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 附加導向機構的作用 ： 附加導向機構的作用是保證氣缸缸活塞桿伸出時機械臂連接塊的方向性，提供機構剛度，保證伸縮量的準確性。 導向機構的外形尺寸及材料 ： 導向選擇鋼管導向，鋼管為引拔上的一部分，經(jīng)配合連接而成；機械臂連接塊則在其上滑動且其的引拔端部靠近部分。材料選擇為45號鋼 .，如圖 4所示： 1、導向鋼管 2、端部頂板 3、螺母 圖 4 附加導向桿 引拔范圍控制與調(diào)整 ： 引拔伸縮范圍控制靠行程開關，保證把工件精確地取出。行程開關使用 圖 5 機械臂的設計 設計參數(shù) （ 1）伸縮長度： 550 （ 2）單方向伸縮時間： （ 3）前端安裝機械手，伸縮終點無剛性沖擊； 方案設計 氣動驅動方案伸縮原理 ： 采用單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時采用單向調(diào)速閥進行調(diào)速，接近終點時，發(fā)出信號，進行調(diào)速緩沖，靠氣缸行程極限定位，采用電磁換向閥，控制伸縮方向。 機械臂氣缸的選用 預選氣缸的缸徑 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 根據(jù)氣缸的負載狀態(tài)，確定氣缸的軸向負載力 F。 取 = F= W=00=80（ N） （ 4【 6】 根據(jù)負載的運動狀態(tài)，預選氣缸的負載率 。 取 =50% 根據(jù)氣源供氣條件，確定氣缸的使用壓力 p。 5%。 已知 F, 和 p，對雙作用氣缸，預選桿徑與缸徑之比 d/D=式（ 4式（ 4便可選定缸徑 D，缸徑 (4 6】 0 4（ 4【 6】 %1000 (4 6】 解得 D 考慮到氣缸的行程比較長缸徑 0 。 缸桶壁厚可根據(jù)薄壁筒的計算公式計算： )(122 2 (4【 6】 式中 為缸筒材料的需用應力（ 缸筒壁厚的實際取值，對于一般用途 氣缸 約 取計算值的 7倍，再圓整到標準管材尺寸，這里 0 預選氣缸行程 根據(jù)氣缸的操作距離及傳動機構的行程比預選氣缸行程為 550 驗算緩沖能力 根據(jù)氣缸的運動狀態(tài)是輸出拉力、負載率 =50%、氣缸的行程 L=550氣缸的動作時間 t=2s, 由氣動手冊 查得氣缸的理論基準速度0u= 查 得氣缸的最大速度而求的氣缸的最大速度75。 查的氣缸的負載質(zhì)量 示負載運動的動能 2u 小于氣缸允許吸收的最大能量，所以該預選缸徑的緩沖能力滿足要求。 活塞桿長度的驗算 查 氣動手冊 關于 0 氣缸活塞桿受軸向壓力而不是去穩(wěn)定性的最大行程買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 為 60050滿足要求。 計算氣缸的空氣消費量 該氣缸的空氣消費量為 m i n )/(12)1 0 (0 1 5 2 選擇活塞桿端部接頭 選擇活塞桿的端部接頭，因需要避免工件與活塞桿的軸向偏心而得出采用法蘭型。 選擇氣缸的品種和安裝形式 安裝形式為前端法蘭式 圖 6 缸 橫行的設計 設計參數(shù) （ 1）橫行長度： 1000 （ 2）單方向伸縮時間： （ 3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于 2 （ 4）缸體與引拔連接推動引拔左右移動，伸縮終點無剛性沖擊； 方案設計 氣動驅動方案伸縮原理： 因為橫行長度達到了 1000考慮采用 采用無桿氣缸驅動 。無桿氣缸沒有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接實現(xiàn)往復運動。這種氣缸最大優(yōu)點是節(jié)省安裝空間，特別適用于小缸徑長行程的場合。 結構設計：基體部分做成肋板形式與基座相連，減少橫行部分的總體質(zhì)量，橫行面上 采用導軌 形式， 進行橫向定位并承受機械手重量，采用 三位五通電磁 換向閥，控制橫進方向。如圖 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 1、無桿氣缸 2、導軌 3、基座 圖 7 橫行基座 7 橫進氣缸的選用 本次橫進氣缸預選 根據(jù)導向精度、最大允許負載和最大允許力矩選用無桿氣缸的系列和缸徑。 最大允許負載和最大允許力矩與導向型式、受力姿勢、活塞運動和缸徑有關。 由于考慮氣缸不能承受大的集中載荷，故在氣缸兩側設立 2個導軌代替氣缸承受機械臂的 質(zhì)量，故氣缸的承受載荷不予慮。 因為橫進系統(tǒng)的額定最大行程為 1000據(jù) 1 由于氣缸的推力 知重物的質(zhì)量約為 1600N，導軌的摩擦系數(shù) f 以 1 6 0 0 預選氣缸缸徑為 ，因為氣缸的工作壓力為 查的本氣缸的理論輸出力為 220N，滿足系統(tǒng)要求。 表 1 0 10 5050005006 16 5050007000 20 10015000015005 25 10015000015002 32 10020000015000 40 1002000001500文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 8 理論輸出力圖 of 定該行程的氣缸為 導軌設計 鋼 :一般用尋軌： 45 鋼、 40求高的導軌，常采用 202015鋼等，滲碳淬硬到 5662削加工后淬硬深度不低于 兩條導軌一條采用矩形截面一條采用三角形截面，在橫向定位的同時也降低安裝精度。 6 機械手結構設計 夾持器設計的基本要求 （ 1）應具有適當?shù)膴A緊力和驅動力； （ 2）手指應具有一定的開閉范圍； （ 3）應保證工件在手指內(nèi)的夾持精度； （ 4）要求結構緊湊，重量輕，效率高； （ 5）應考慮通用性和特殊要求。 設計參數(shù)及要求 （ 1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊 放松； （ 2）所要抓緊的工件直徑為 80松時的兩抓的最大距離為 110s ， 1夾持速度 20mm/s； （ 3）工件的材質(zhì)為 2 （ 4）夾持器有足夠的夾持力； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 （ 5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。由氣缸提供動力。 夾緊裝置設計 . 夾緊力計算 手指 夾 在工件上的夾緊力是設計手部的主要依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點進行分析、計算。一般來說， 夾 緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣 性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的 夾 緊狀態(tài)。 手指對工件的夾緊力可按下列公式計算： 321 （ 6 4】 式中： 1K 安全系數(shù)，由機械手的工藝及設計要求確定 ,通常取 2K 工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， 計算最大加速度，得出工作情況系數(shù) 2K , a 為機器人搬運工件過程的加速度或減速度的絕對值（ m/s）； 3K 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進行選定， 手指與工件位置：手指垂直放置 工件水平放置； 手指與工件形狀： V 型指端夾持圓柱型工件， ， f 為摩擦系數(shù)， 為 V 型手指半角，此處粗略計算 43 K, G 被抓取工件的重量 求得夾緊力 3 ，取整為120N。 驅動 力計算 根據(jù)驅動力和夾緊力之間的關系式： N 6【 4】 式中： c 滾子至銷軸之間的距離； b 爪至銷軸之 間的距離； a 楔塊的傾斜角 可得 6s i s i ，得出 際采取的氣缸驅動力 F 要大于理論計算值，考慮手爪的機械效率 ，一般取 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 此處取 ： 6 氣缸驅動 力計算 設計方案中壓縮彈簧使爪牙張開，故為常開式夾緊裝置，氣缸為單作用缸，提供推力： 4推 （ 6 4】 式中 D 活塞直徑 d 活塞桿直徑 p 驅動壓力， 推 ,工作壓力 P=據(jù)公式計算可得 氣缸內(nèi)徑： 644 根據(jù)氣 動 設計手冊，圓整后取 D=16 活塞行程，當抓取 80手爪從張開 1200快向前移動大約 40氣缸行程 S=40 選用夾持器氣缸 2 長沙華德液壓 氣動有限公司 所 生產(chǎn) 的 以選取這個氣缸。 表 2 徑 行程 16 5 16 10 16 15 16 20 16 30 16 40 手爪的夾持誤差及分析 4 機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決 于 機械手定位精度（由臂部和腕部等運動部件確定），而且也與手指的夾持誤差大小有關。特別是在多品種的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 中、小批量生產(chǎn)中，為了適應工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，避免產(chǎn)生手指夾持的定位誤差，需要注意選用合理的手部結構參數(shù)，見圖 9，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內(nèi)。在機械加工中，通常情況使手爪的夾持誤差不超過 1，手部的最終誤差取決與手部裝置加工精度和控制系統(tǒng)補償能力。 2 圖 9 夾持誤差圖 件直徑為 80寸偏差 5，則 m 2 m m ， m 7 m m ， 40。 本設計為楔塊杠桿式回轉型夾持器，屬于兩支點回轉型手指夾持，如圖 10 圖 10 楔塊杠桿式夾持器 把工件軸心位置 表示，根據(jù)幾何關系有： 22( ) 2 c o ss i n s i A l l a 簡化為： 2 2 2 221 ( s i n c o s ) ( s i n )s i n A B A l l a 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 該方程為雙曲線方程，如圖 11： 圖 11 工件半徑與夾持誤差 關系曲線 of 上圖得，當工件半徑為 0R 時， 又從上式可以求出： 0 s i n c o ，通常取 2 120 , m in s 若工件的半徑 化到 ， 為夾持誤差，用 表示。 在設計中，希望按給定的 確定手爪各部分尺寸，為了減少夾持誤差，一方面可加長手指長度，但手指過長，使其結構增大；另一方面可選取合適的偏轉角 ，使夾持誤差最小，這時的偏轉角稱為最佳偏轉角。只有當工件的平 均半徑 為 0R 時，夾持誤差最小。此時最佳偏轉角的選擇對于兩支點回轉型手爪（尤其當 偏轉角 的大小不易按夾持誤差最小的條件確定，主要考慮這樣極易出現(xiàn)在抓取半徑較小時，兩手爪的 平行，抓不著工件。為避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半 徑 以 90為條件確定兩支點回轉型手爪的偏轉角 ，即下式： 1 1c o s ( ) s i 其中 2 90a , 86,V 型鉗的夾角 2 120 代入得 出： 1 8 0 1c o s ( 4 5 ) 5 6 . 5 7s i n 6 0 8 6 則 0 s i n c o s 8 6 s i n 6 0 c o s 5 6 . 5 7 4 1 . 0 2l m m 則 m m a R ，此時定位誤差為 1 和 2 中的最大值。 2 2 2 2 2 2m a xm i ) 2 c o s s i ns i n s i A B A l a l a 買