畢業(yè)設(shè)計---上下料機(jī)械手設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　第一章 機(jī)械手設(shè)計任務(wù)書2</p><p>　　第二章 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計5</p><p>　　2.1手部設(shè)計計算5</p><p>　　2.2腕部設(shè)計計算8&l

2、t;/p><p>　　2.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計9</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計及草圖12</p><p>　　3.1手部抓取缸12</p><p>　　3.2腕部擺動液壓回路13</p><p>　　3.3小臂伸縮缸液壓回路14</p><p>　　3.4總體系統(tǒng)圖15<

3、;/p><p>　　第四章 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計17</p><p>　　4.1電機(jī)的選擇17</p><p>　　4.2減速器的選擇19</p><p>　　19第五章 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性21</p><p>　　5.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素21</p><p>　　5.3機(jī)械手運(yùn)動

4、的緩沖裝置22</p><p>　　第六章 機(jī)械手的控制23</p><p>　　第七章 機(jī)械手的組成與分類24</p><p>　　7.1機(jī)械手組成24</p><p>　　7.2機(jī)械手分類25</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計感想26</b></p><p&

5、gt;<b>　　參考資料27</b></p><p>　　柔性制造系統(tǒng)上下料機(jī)械手設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題是為普通車床配套而設(shè)計的上料機(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)行操作的自動化技術(shù)設(shè)備，對實現(xiàn)工

6、業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(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。實踐證明，工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。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，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。</p><p>

7、;　　本課題通過應(yīng)用AutoCAD 技術(shù)對機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和液壓傳動原理設(shè)計，它能實行自動上料運(yùn)動；在安裝工件時，將工件送入卡盤中的夾緊運(yùn)動等。上料機(jī)械手的運(yùn)動速度是按著滿足生產(chǎn)率的要求來設(shè)定。</p><p>　　關(guān)鍵字 機(jī)械手，AutoCAD 。</p><p>　　第一章 機(jī)械手設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　1.1畢業(yè)設(shè)計目的<

8、/b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。</p><p><b>　　其主要目的：</b></p><p>　　培養(yǎng)學(xué)

9、生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。 </p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書進(jìn)行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研

10、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。</p><p>　　1.2本課題的內(nèi)容和要求</p><p>　?。ㄒ?、）原始數(shù)據(jù)及資料</p><p><b>　?。?、）原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　生產(chǎn)綱領(lǐng)：100000件（兩班制生產(chǎn)）</p><p&

11、gt;　　自由度（四個自由度）</p><p><b>　　臂轉(zhuǎn)動180º</b></p><p>　　臂上下運(yùn)動 500mm</p><p>　　臂伸長（收縮）500mm</p><p>　　手部轉(zhuǎn)動 ±180º</p><p><b>　

12、?。?、）設(shè)計要求：</b></p><p>　　a、上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖、各主要零件圖（一套）</p><p>　　b、液壓原理圖（一張）</p><p>　　c、設(shè)計計算說明書（一份） </p><p><b>　　3、）技術(shù)要求</b></p><p><b>

13、　　主要參數(shù)的確定：</b></p><p>　　a、坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系</p><p>　　b、臂的運(yùn)動行程：伸縮運(yùn)動500mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動180º。</p><p>　　c、運(yùn)動速度：使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。</p><p>　　d、控制方式：起止設(shè)定位置。</p><p>　　e、定

14、位精度：±0.5mm。</p><p>　　f、手指握力：392N</p><p>　　g、驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動。</p><p>　?。ǘ?、）料槽形式及分析動作要求</p><p><b>　?。?1、）料槽形式</b></p><p>　　由于工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體，此種形狀的零件通

15、常采用自重輸送的輸料槽,如圖1.1所示，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要其它動力源和特殊裝置，所以本課題采用此種輸料槽。</p><p>　　圖1.1機(jī)械手安裝簡易圖</p><p>　?。?、）動作要求分析如圖1.2所示</p><p><b>　　動作一：送 料</b></p><p><b>　　動作二：預(yù)夾緊&

16、lt;/b></p><p><b>　　動作三：手臂上升</b></p><p><b>　　動作四：手臂旋轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　動作五：小臂伸長</b></p><p><b>　　動作六：手腕旋轉(zhuǎn)</b></p>

17、<p><b>　　預(yù)夾緊</b></p><p><b>　　手臂上升</b></p><p><b>　　手臂旋轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　小臂伸長 </b></p><p><b>　　手腕旋轉(zhuǎn)</b>&

18、lt;/p><p><b>　　手臂轉(zhuǎn)回</b></p><p><b>　　圖1.2 要求分析</b></p><p>　　第二章 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　2.1手部設(shè)計計算</b></p><p>　　一、對手部設(shè)計的要求</p&

19、gt;<p><b>　　1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力</b></p><p>　　手部在工作時，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。對于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計得可以調(diào)節(jié)，對于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。</p><p>　　2、有足夠的開閉范圍</p><p>　　夾持類手部的手指都有

20、張開和閉合裝置。工作時，一個手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。對于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長度表示。手指開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，一般來說，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 機(jī)械手開閉示例簡圖</p><p>　　3、力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小</p>&l

21、t;p>　　手部處于腕部的最前端，工作時運(yùn)動狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動速度等性能。因此，在設(shè)計手部時，必須力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小。</p><p>　　4、手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度</p><p><b>　　5、其它要求</b></p><p>　　因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形

22、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，松開時，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡單，制造方便。</p><p><b>　　二、拉緊裝置原理</b></p><p>　　如圖2.2所示【4】：油缸右腔停止進(jìn)油時，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時松開工件。</p><p>　　圖2.2 油缸示意圖</p><p

23、><b>　　1、右腔推力為</b></p><p>　　FP=（π／4）D²P （2.1）</p><p>　　=（π／4）0.5²2510³</p><p><b>　　=4908.7N</b></p><p>　

24、　2、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計算公式為：</p><p>　　F1=（2b／a）（cosα′）²N′ （2.2）</p><p>　　其中 N′=498N=392N，帶入公式2.2得：</p><p>　　F1=（2b／a）（cosα′）²N′</p><p>　　=(2150/50)（c

25、os30º）²392</p><p><b>　　=1764N</b></p><p>　　則實際加緊力為 F1實際=PK1K2/η （2.3）</p><p>　　=17641.51.1/0.85=3424N</p><p>　　經(jīng)圓整F1=3500

26、N</p><p>　　3、計算手部活塞桿行程長L,即</p><p>　　L=（D/2）tgψ （2.4）</p><p><b>　　=25×tg30º</b></p><p><b>　　=23.1mm</b></p

27、><p>　　經(jīng)圓整取l=25mm</p><p>　　4、確定“V”型鉗爪的L、β。</p><p>　　取L/Rcp=3 （2.5）</p><p>　　式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）</p>&

28、lt;p>　　由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150</p><p>　　取“V”型鉗口的夾角2α=120º，則偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來確定，</p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b>　　β=22º39′</b></p><p

29、>　　5、機(jī)械運(yùn)動范圍（速度）【1】</p><p>　?。?）伸縮運(yùn)動 Vmax=500mm/s</p><p>　　Vmin=50mm/s</p><p>　?。?）上升運(yùn)動 Vmax=500mm/s</p><p>　　Vmin=40mm/s</p><p>　　（3）下降Vmax=800mm/s</

30、p><p>　　Vmin=80mm/s</p><p>　?。?）回轉(zhuǎn)Wmax=90º/s</p><p>　　Wmin=30º/s</p><p>　　所以取手部驅(qū)動活塞速度V=60mm/s </p><p><b>　　6、手部右腔流量</b></p><p

31、>　　Q=sv （2.7）</p><p><b>　　=60πr²</b></p><p>　　=60×3.14×25²</p><p>　　=1177.5mm³/s</p><p><b>　　7、手部工作

32、壓強(qiáng)</b></p><p>　　P= F1/S （2.8）</p><p>　　=3500/1962.5=1.78Mpa</p><p><b>　　2.2腕部設(shè)計計算</b></p><p>　　腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動主要用來改變被夾物體的方位，它動作

33、靈活，轉(zhuǎn)動慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個自由度，可采用具有一個活動度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　要求：回轉(zhuǎn)±90º</b></p><p>　　角速度W=45º/s</p><p><b>　　以最大負(fù)荷計算：</b></p><p>　　當(dāng)

34、工件處于水平位置時，擺動缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，長度l=650mm。如圖2.3所示。</p><p>　　1、計算扭矩M1〖4〗</p><p>　　設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩M1為：</p><p>　　M1=F×S （2.9）</p>

35、<p>　　=10×9.8×0.2=19.6（N·M）</p><p><b>　　F</b></p><p><b>　　S</b></p><p><b>　　F</b></p><p>　　圖2.3 腕部受力簡圖</p>

36、<p>　　2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2〖4〗</p><p>　　F=5kg S=10cm</p><p><b>　　帶入公式2.9得</b></p><p>　　M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M） </p><p>　

37、　3、擺動缸的摩擦力矩M摩〖4〗</p><p>　　F摩=300（N）（估算值）</p><p>　　S=20mm （估算值）</p><p>　　M摩=F摩×S=6（N·M）</p><p>　　4、擺動缸的總摩擦力矩M〖4〗</p><p>　　M=M1+M2+M摩

38、 （2.10）</p><p>　　=30.5（N·M） </p><p><b>　　5.由公式</b></p><p>　　T=P×b（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）×106/8 （2.11）</p><p>

39、;　　其中： b—葉片密度，這里取b=3cm；</p><p>　　ΦA(chǔ)1—擺動缸內(nèi)徑, 這里取ΦA(chǔ)1=10cm；</p><p>　　Φmm—轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取Φmm=3cm。</p><p>　　所以代入（2.11）公式</p><p>　　P=8T/b（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）×106</p>&

40、lt;p>　　=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106</p><p><b>　　=0.89Mpa</b></p><p><b>　　又因為</b></p><p>　　W=8Q/（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b</p>

41、<p><b>　　所以 </b></p><p>　　Q=W（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b/8</p><p>　　=（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8</p><p>　　=0.27×10-4m³/s</p><p><b

42、>　　=27ml/s</b></p><p>　　2.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　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，并帶動它們在空間運(yùn)動。</p><p>　　臂部運(yùn)動的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動范圍內(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、靜載荷，而且自身運(yùn)動又較多，故受力較復(fù)

43、雜。 </p><p>　　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)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。</p><p>　　手臂的伸縮速度為200m/s</p><p><b>　　行程L=500mm</b></p><p>　　1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】</p>&

44、lt;p><b>　　Q=sv</b></p><p>　　=200×π×40²</p><p>　　=1004800mm³/s</p><p>　　=0.1/10²m³/s</p><p><b>　　=1000ml/s</b>&l

45、t;/p><p>　　2、手臂右腔工作壓力，公式（2.8） 得：〖4〗 </p><p>　　P=F/S （2.12）</p><p>　　式中：F——取工件重和手臂活動部件總重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。</p><p>　　所以代入公式（2.12）得： <

46、/p><p>　　P=（F+ F摩）/S</p><p>　　=（30×9.8+1000）/π×40²</p><p><b>　　=0.26Mpa</b></p><p>　　3、繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表</p

47、><p>　　4、由初步計算選液壓泵〖4〗</p><p>　　所需液壓最高壓力 </p><p><b>　　P=1.78Mpa</b></p><p>　　所需液壓最大流量 </p><p>　　Q=1000ml/s</p><p>　　選取

48、CB-D型液壓泵（齒輪泵）</p><p>　　此泵工作壓力為10Mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，可以滿足需要。</p><p>　　5、驗算腕部擺動缸：</p><p>　　T=PD（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）ηm×106/8 （2.13）</p><p>

49、　　W=8θηv/（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b （2.14）</p><p>　　式中：Ηm—機(jī)械效率?。?0.85～0.9</p><p>　　Ηv—容積效率?。?0.7～0.95</p><p>　　所以代入公式（2.13）得：</p><p>　　T=0.89×0.03&

50、#215;（0.1²-0.03²）×0.85×106/8</p><p>　　=25.8（N·M）</p><p>　　T<M=30.5（N·M）</p><p>　　代入公式（2.14）得：</p><p>　　W=（8×27×10-6）×0.8

51、5/（0.1²-0.03²）×0.03</p><p>　　=0.673rad/s</p><p>　　W<π/4≈0.785rad/s</p><p>　　因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa</p><p>　　流量 Q=35ml/s</p><p><b>　　

52、圓整其他缸的數(shù)值：</b></p><p>　　手部抓取缸工作壓力PⅠ=2Mpa </p><p>　　流量QⅠ=120ml/s</p><p>　　小臂伸縮缸工作壓力PⅠ=0.25Mpa </p><p>　　流量QⅠ=1000ml/s</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計及草圖&

53、lt;/p><p><b>　　3.1手部抓取缸</b></p><p>　　圖 3.1手部抓取缸液壓原理圖〖7〗</p><p>　　1、手部抓取缸液壓原理圖如圖3.1所示</p><p>　　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。</p><p>　　因此

54、，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。</p><p>　　采用： </p><p>　　YF-B10B溢流閥</p><p>　　2FRM5-20/102調(diào)速閥</p><p>　　23E1-10B二位三通閥</p><p>　　3.2腕部擺動

55、液壓回路</p><p>　　圖 3.2腕部擺動液壓回路〖7〗</p><p>　　1、腕部擺動缸液壓原理圖如圖3.2所示</p><p>　　2、工作壓力 P=1Mpa</p><p>　　流量 Q=35ml/s</p><p><b>　　采用：</b></p>&l

56、t;p>　　2FRM5-20/102調(diào)速閥</p><p>　　34E1-10B 換向閥</p><p>　　YF-B10B 溢流閥</p><p>　　3.3小臂伸縮缸液壓回路</p><p>　　圖 3.3小臂伸縮缸液壓回路〖7〗</p><p>　　1、小臂伸縮缸液壓原理圖如圖3.3所示&

57、lt;/p><p>　　2、工作壓力 P=0.25Mpa</p><p>　　流量 Q=1000ml/s</p><p>　　采用： </p><p>　　YF-B10B 溢流閥</p><p>　　2FRM5-20/102 調(diào)速閥</p><

58、;p>　　23E1-10B二位三通閥</p><p><b>　　3.4總體系統(tǒng)圖</b></p><p>　　圖 3.4總體系統(tǒng)圖〖7〗</p><p>　　1、總體系統(tǒng)圖如圖3.4所示</p><p><b>　　2、工作過程</b></p><p>　　小臂伸長→

59、手部抓緊→腕部回轉(zhuǎn)→小臂回轉(zhuǎn)→小臂收縮→手部放松</p><p>　　3、電磁鐵動作順序表</p><p>　　圖 3.5總體系統(tǒng)圖</p><p><b>　　4、確電機(jī)規(guī)格：</b></p><p>　　液壓泵選取CB-D型液壓泵，額定壓力P=10Mpa，工作流量在32～70ml/r之間。選取80L/min為額定流量

60、的泵，</p><p>　　因此：傳動功率 N=P×Q/η （3.1）</p><p>　　式中：η=0.8 （經(jīng)驗值）</p><p>　　所以代入公式（3.1）得：</p><p>　　N=10×80×103×106/60×0.8<

61、/p><p><b>　　=16.7KN</b></p><p>　　選取電動機(jī)JQZ-61-2型電動機(jī)，額定功率17KW，</p><p>　　轉(zhuǎn)速為2940r/min。</p><p>　　第四章 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　機(jī)身的直接支承和傳動手臂的部件。一般實現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯

62、仰等運(yùn)動的驅(qū)動裝置或傳動件都安裝在機(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。</p><p>　　圖4.1機(jī)身機(jī)座結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　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

63、搬動，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動，獲得較大的升降行程。升降過程由電動機(jī)帶動螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動。手臂的回轉(zhuǎn)由電動機(jī)帶動減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求。</p><p><b>　　4.1電機(jī)的選擇</b></p><p>　　機(jī)身部使用了兩個電機(jī)，其一是帶動

64、臂部的升降運(yùn)動；其二是帶動機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。帶動臂部升降運(yùn)動的電機(jī)安裝在肋板上，帶動機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝在混凝土地基上。</p><p>　　1、帶動臂部升降的電機(jī)：〖10〗</p><p>　　初選上升速度 V=100mm/s</p><p><b>　　P=6KW</b></p><p>　　所以n=（100/6）

65、15;60=1000轉(zhuǎn)/分</p><p>　　選擇Y90S-4型電機(jī)，屬于籠型異步電動機(jī)。采用B級絕緣，外殼防護(hù)等級為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。</p><p>　　如圖4.1 Y90S-4電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：</p><p>　　圖4.1 Y90S-4電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p

66、>　　2、帶動機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)：〖10〗</p><p>　　初選轉(zhuǎn)速 W=60º/s</p><p><b>　　n=1/6轉(zhuǎn)/秒</b></p><p><b>　　=10轉(zhuǎn)/分</b></p><p><b>　　由于齒輪 i=3</b></p>

67、;<p>　　減速器 i=30</p><p>　　所以n=10×3×30=900轉(zhuǎn)/分</p><p>　　選擇Y90L-6型籠型異步電動機(jī)</p><p>　　電動機(jī)采用B級絕緣。外殼防護(hù)等級為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。</p><p>

68、　　如圖4.2 Y90S-6電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：</p><p>　　圖4.2 Y90L-6電動機(jī)技術(shù)</p><p><b>　　4.2減速器的選擇</b></p><p>　　減速器的原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置。用來降低轉(zhuǎn)速和增</p><p>　　轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要?！?〗</p>&l

69、t;p>　　初選WD80型圓柱蝸桿減速器。</p><p>　　WD為蝸桿下置式一級傳動的阿基米德圓柱蝸桿減速器。</p><p>　　蝸桿的材料為38siMnMo調(diào)質(zhì)</p><p>　　蝸輪的材料為ZQA19-4</p><p><b>　　中心矩a=80</b></p><p>　　M

70、s×q=4.0×11 （4.1）</p><p><b>　　傳動比I=30</b></p><p>　　傳動慣量0.265×10ˉ³kg·m²</p><p>　　4.3螺柱的設(shè)計與校核</p>&

71、lt;p>　　螺桿是機(jī)械手的主支承件，并傳動使手臂上下運(yùn)動。</p><p>　　螺桿的材料選擇：〖6〗</p><p>　　從經(jīng)濟(jì)角度來講并能滿足要求的材料為鑄鐵。</p><p>　　螺距 P=6mm 梯形螺紋</p><p>　　螺紋的工作高度 h=0.5P （

72、4.2）</p><p><b>　　=3mm</b></p><p>　　螺紋牙底寬度 b=0.65P=0.65×6=3.9mm （4.3）</p><p>　　螺桿強(qiáng)度 [σ]= σs/3～5 （4.4）</p><p>

73、<b>　　=150/3～5</b></p><p><b>　　=30～50Mpa</b></p><p>　　螺紋牙剪切[τ]=40</p><p>　　彎曲[σb]=45～55</p><p><b>　　1、當(dāng)量應(yīng)力〖6〗</b></p><p>

74、;<b>　　(4.5)</b></p><p>　　式中 T——傳遞轉(zhuǎn)矩N·mm</p><p>　　[σ]——螺桿材料的許用應(yīng)力 </p><p>　　所以代入公式（4.5）得：</p><p>　　σ= （4×200×9.8/πd1²）²+3（200×

75、;9.8×0.6/0.2d1³）² </p><p>　　= （2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²≤30～50×106</p><p>　　=（2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²≤900～2500×1012</p>

76、<p>　　=6225025/d14+11236/d16≤900～2500×1012</p><p>　　6225025d12+11236≤900d16×1012</p><p>　　6225025×0.0292+11236≤900×0.0296×1012</p><p>　　即16471pa＜5353

77、40pa</p><p><b>　　合格</b></p><p><b>　　2、剪切強(qiáng)度〖6〗</b></p><p>　　Z=H/P=160/6 （旋合圈數(shù)） （4.6）</p><p>　　τ=F/πd1bz （4.7）&l

78、t;/p><p>　　=200×9.8/π×0.029×3.9×（160/6）×10-3</p><p>　　=206.8×103pa</p><p>　　=0.206Mpa＜[τ]=40Mpa</p><p><b>　　3、彎曲強(qiáng)度〖6〗</b></p&g

79、t;<p>　　σb=3Fh/πd1b2z</p><p>　　=3×200×9.8×3/π×2.9×3.92×（160/6）</p><p>　　=0.48Mpa＜[σ]=45Mpa</p><p><b>　　合格</b></p><p>　　

80、第五章 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性</p><p>　　5.1常用的定位方式</p><p>　　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，緊靠擋塊而定位。</p><p>　　若定位前已減速，定位時驅(qū)動壓力未撤除，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</p><p>　　±0.5mm，若定位

81、時關(guān)閉驅(qū)動油路而去掉工作壓力，這時機(jī)械手可能被擋塊碰回一個微小距離，因而定位精度變低。</p><p>　　5.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素</p><p>　　機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作，實際上是一個三維空間的定位問題，是若干線量和角量定位的組合。在許多較簡單情況下，單個量值可能是主要的。影響單個線量或角量定位誤差的因素如下：</p><p><b>　?。?

82、、）定位方式</b></p><p>　　不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時，定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時的速度等因素有關(guān)。</p><p><b>　?。?、）定位速度</b></p><p>　　定位速度對定位精度影響很大。這是因為定位速度不同時，必須耗散的運(yùn)動部件的能量不同。通常，為減小定位誤差應(yīng)合理控制定位速度

83、，如提高緩沖裝置的緩沖性能和緩沖效率，控制驅(qū)動系統(tǒng)使運(yùn)動部件適時減速。</p><p><b>　?。?、）精度</b></p><p>　　機(jī)械手的制造精度和安裝調(diào)速精度對定位精度有直接影響。</p><p><b>　?。?、）剛度</b></p><p>　　機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度低時

84、，因易產(chǎn)生振動，定位精度一般較低。</p><p>　　（5、）運(yùn)動件的重量</p><p>　　運(yùn)動件的重量包括機(jī)械手本身的重量和被抓物的重量。</p><p>　　運(yùn)動件重量的變化對定位精度影響較大。通常，運(yùn)動件重量增加時，定位精度降低。因此，設(shè)計時不僅要減小運(yùn)動部件本身的重量，而且要考慮工作時抓重變化的影響。</p><p><b

85、>　?。?qū)動源</b></p><p>　　液壓、氣壓的壓力波動及電壓、油溫、氣溫的波動都會影響機(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，用溫度、壓力補(bǔ)償流量控制閥控制。</p><p><b>　　（7、）控制系統(tǒng)</b></p><p>　　開關(guān)控制、電

86、液比例控制和伺服控制的位置控制精度是個不相同的。這不僅是因為各種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有關(guān)。</p><p>　　本課題所采用的定位精度為機(jī)械擋塊定位</p><p>　　5.3機(jī)械手運(yùn)動的緩沖裝置</p><p>　　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。

87、內(nèi)緩沖的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，緊湊。但有時安置位置有限；外緩沖的優(yōu)點(diǎn)是安置位置靈活，簡便，緩沖性能好調(diào)等，但結(jié)構(gòu)較龐大。</p><p>　　本課題所采用的緩沖裝置為油缸端部緩沖裝置。</p><p>　　當(dāng)活塞運(yùn)動到距油缸端蓋某一距離時能在活塞與端蓋之間形成一個緩沖室。利用節(jié)流的原理使緩沖室產(chǎn)生臨時背壓阻力，以使運(yùn)動減速直至停止，而避免硬性沖擊的裝置，稱為油缸端部緩沖裝置。</p>

88、<p>　　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。</p><p>　　設(shè)計油缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時，amax（最大加速度）、Pmax（緩沖腔最大沖擊壓力）和Vr（殘余速度）三個參數(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參數(shù)，然后校驗其余兩個參數(shù)。步驟如下：</p><p><b>　　選擇最大加速度</b></p&

89、gt;<p>　　通常，amax值按機(jī)械手類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取，同時要考慮速度與載荷大小。對于重載低速機(jī)械手，- amax取5m/s2以下，對于輕載高速機(jī)械手，-amax取5～10 m/s2</p><p>　?、?計算沿運(yùn)動方向作用在活塞上的外力F</p><p>　　水平運(yùn)動時： F=PSA-Ff

90、（5.1）</p><p>　　=0.25×103×π×3.62-7</p><p><b>　　=138N</b></p><p>　?、?計算殘余速度Vr</p><p>　　Vr=VO/ 1-amaxm/F （5.2）</p&g

91、t;<p>　　=0.1/0.64=0.15m/s</p><p><b>　　機(jī)械手的控制</b></p><p>　　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、臂部等的動作以及相關(guān)機(jī)械的協(xié)調(diào)動作都是通過控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。主要控制內(nèi)容有動作的順序，動作的位置與路徑、動作的時間。</p>

92、;<p>　　機(jī)械手要用來代替人完成某些操作，通常需要具有圖6.1所示的機(jī)能〖3〗。</p><p>　　實現(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。</p><p>　　本課題所用的是固定程序控制類別的機(jī)械式控制。</p><p>　　常用凸輪和杠桿機(jī)構(gòu)來控制機(jī)械手的動作順序、時間和速

93、度。一般常與驅(qū)動機(jī)構(gòu)并用，因此結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，壽命較長，工作比較可靠。適用于控制程序步數(shù)少的專用機(jī)械手。</p><p>　　圖6.1機(jī)械手的控制機(jī)能</p><p>　　第七章 機(jī)械手的組成與分類</p><p><b>　　7.1機(jī)械手組成</b></p><p>　　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)組成

94、?！?〗</p><p>　?。?、）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)如7.1所示。</p><p><b>　　圖7.1機(jī)構(gòu)簡圖</b></p><p>　　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

95、指與工件接觸而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指夾緊力來完成夾放工件的任務(wù)。</p><p>　　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。</p><p>　　手臂：支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。</p><p>　　立柱：是支承手臂的部件。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和升降運(yùn)動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的。</p><

96、p>　　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，故起支承和聯(lián)接的作用。</p><p>　?。?、）驅(qū)動系統(tǒng)：機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行運(yùn)動的傳動裝置。常用的有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機(jī)械傳動等四種形式。</p><p>　?。?、）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，并檢測其正確與否。一般常

97、見的為電器與電子回路控制，計算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多。</p><p><b>　　7.2機(jī)械手分類</b></p><p>　?。?、）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：</p><p>　　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，用來完成輔助作業(yè)，如裝卸毛坯、工件和工夾具。</p><p>

98、;　　生產(chǎn)工業(yè)用機(jī)械手：可用于完成工藝過程中的主要作業(yè)，如裝配、焊接、涂漆、彎曲、切斷等。</p><p>　　通用工業(yè)機(jī)械手：其用途廣泛，可以完成各種工藝作業(yè)。</p><p><b>　　（2、）按功能分類</b></p><p>　　專用機(jī)械手：它是附屬于主機(jī)的具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(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)

99、構(gòu)簡單，實用可靠和造價低等特點(diǎn)，適用于大批大量的自動化生產(chǎn)，如自動機(jī)床，自動線的上、下料機(jī)械手和“加工中心”附屬的自動換刀機(jī)械手。</p><p>　　通用機(jī)械手：又稱工業(yè)機(jī)器人。它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。具有程序可變、工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于不斷變換品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。</p><p>　　示教再現(xiàn)機(jī)械手：采用示教法編程的通用機(jī)械手。所謂示教，即由

100、人通過手動控制，“拎著”機(jī)械手做一遍操作示范，完成全部動作后，其儲存裝置即能記憶下來。機(jī)械手可按示范操作的程序行程進(jìn)行重復(fù)的再現(xiàn)工作。</p><p>　?。?、）按驅(qū)動方式分</p><p><b>　　液壓傳動機(jī)械手</b></p><p><b>　　氣壓傳動機(jī)械手</b></p><p>&

101、lt;b>　　機(jī)械傳動機(jī)械手</b></p><p>　?。?、）按控制方式分</p><p>　　固定程序機(jī)械手：控制系統(tǒng)是一個固定程序的控制器。程序簡單，程序數(shù)少，而且是固定的，行程可調(diào)但不能任意點(diǎn)定位。</p><p>　　可編程序機(jī)械手：控制系統(tǒng)是一個可變程序控制器。其程序可按需要編排，行程能很方便改變。</p><p&

102、gt;<b>　　畢業(yè)設(shè)計感想</b></p><p>　　兩個月的畢業(yè)設(shè)計轉(zhuǎn)眼間就到了掃尾階段，在這兩個月的設(shè)計學(xué)習(xí)過程中，我取得了長足的進(jìn)步。</p><p>　　我的畢業(yè)設(shè)計的課題是機(jī)械手的設(shè)計，這是一個我以前所沒有接觸的。我對它來說完全是一個陌生者，經(jīng)過指導(dǎo)老師的幫助和對參考資料的拜讀，我已經(jīng)對機(jī)械手有了一定的了解[2]。</p><p&g

103、t;　　機(jī)械自動化作為工業(yè)發(fā)展的一個方向，它有著廣闊的市場，屬于實際需要去研制的一種項目。機(jī)械手能模仿人體上肢的某些動作，就需要有一定的靈敏度，對設(shè)計的要求較高。通過這次設(shè)計，提高了我分析和解決問題的能力，擴(kuò)寬和深化了學(xué)過的知識，掌握了設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機(jī)身材料、國家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊等工具書的能力。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是對未來工作的一種模擬。</p><p>

104、　　通過這次設(shè)計，我對未來所從事的工作充滿了信心！</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、《機(jī)械設(shè)計手冊3》 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編</p><p>　　2、《機(jī)械設(shè)計手冊4》 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編</p><p>　　3、《機(jī)械設(shè)計手冊5》 機(jī)械工業(yè)出版社,徐灝主編</p&g

105、t;<p>　　4、《工業(yè)機(jī)器人》 北京理工大學(xué)出版社,張建民著</p><p>　　5、《工業(yè)機(jī)械手-機(jī)械結(jié)構(gòu)上》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　《工業(yè)機(jī)械手》編寫組</p><p>　　6、《機(jī)床設(shè)計手冊3》,部件、機(jī)構(gòu)及總體設(shè)計 機(jī)械工業(yè)出版</p><p>　　《機(jī)床設(shè)計手冊》編寫組</p>

106、<p>　　7、《液壓傳動》 機(jī)械工業(yè)出版社,丁樹模主編</p><p>　　8、《機(jī)械制圖》 大連理工大學(xué)工程畫教教研室 </p><p><b>　　高等教育出版社</b></p><p>　　9、《畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書》 青島海洋出版社 </p><p>　　李恒權(quán)、朱明臣、王德云主編</p>