機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)74送料機(jī)械手設(shè)計(jì)

目錄 摘要 . 1 第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) . 1 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 . 1 1.2 本課題的內(nèi)容和要求 . 2 第二章 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 3 2.1 手部設(shè)計(jì)計(jì)算 . 3 2.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 . 6 2.3 臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 8 第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖 . 10 3.1 手部抓取缸 . 11 3.2 腕部擺動(dòng)液壓回路 . 12 3.3 小臂伸縮缸液壓回路 . 13 3.4 總體系統(tǒng)圖 . 14 第四章 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 15 4.1 電機(jī)的選擇 . 16 4.2 減速器的選擇 . 17 4.3 螺柱的設(shè)計(jì)與校核 . 17 第五章 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性 . 19 5.1 常用的定位方式 . 19 5.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 . 19 5.3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 . 20 第六章 機(jī)械手的控制 . 21 第七章 機(jī)械手的組成與分類 . 22 7.1 機(jī)械手組成 . 22 7.2 機(jī)械手分類 . 24 畢業(yè)設(shè)計(jì)感想 . 25 參考資料 . 26 1 送料機(jī)械手設(shè)計(jì) 摘要 本課題是為普通車床配套而設(shè)計(jì)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(dòng)化技術(shù)設(shè)備，對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，推動(dòng)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(shí)踐證明，工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)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(zhǎng)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。 關(guān)鍵字 機(jī)械手， AutoCAD 第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對(duì)學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開(kāi)拓都具有一定意義。 其主要目的： 一、 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú) 立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。 二、 培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。 三、 培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。 四、 培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，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。 2 1.2 本課題的內(nèi)容和要求 （一、）原始數(shù)據(jù)及資料 （ 1、）原始數(shù)據(jù)： a、 生產(chǎn)綱領(lǐng)： 100000 件（兩班制生產(chǎn)） b、 自由度（四個(gè)自由度） 臂轉(zhuǎn)動(dòng) 180 臂上下運(yùn)動(dòng) 500mm 臂伸長(zhǎng)（收縮） 500mm 手部轉(zhuǎn)動(dòng) 180 （ 2、）設(shè)計(jì)要求： a、上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖、各主要零件圖（一套） b、液壓原理圖（一張） c、動(dòng)作模擬仿真 d、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（一份） （ 3、）技術(shù)要求 主要參數(shù)的確定： a、坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系 b、臂的運(yùn)動(dòng)行程：伸縮運(yùn)動(dòng) 500mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 180。 c、運(yùn)動(dòng)速度：使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。 d、控制方式：起止設(shè)定位置。 e、定位精度： 0.5mm。 f、手指握力： 392N g、驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)。 （二、 ）料槽形式及分析動(dòng)作要求 （ 1、）料槽形式 由于工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體，此種形狀的零件通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(jiǎn)單，不需要其它動(dòng)力源和特殊裝置，所以本課題采用此種輸料槽。 3 圖 1.1 機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖 （ 2、）動(dòng)作要求分析如圖 1.2 所示 動(dòng)作一：送 料 動(dòng)作二：預(yù)夾緊 動(dòng)作三：手臂上升 動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn) 動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng) 動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn) 預(yù)夾緊 手臂上升 手臂旋轉(zhuǎn) 小臂伸長(zhǎng) 手腕旋轉(zhuǎn) 手臂轉(zhuǎn)回 圖 1.2 要求分析 第二章 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 手部設(shè)計(jì)計(jì)算 4 一、對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求 1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力 手部在工作時(shí)，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(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。 2、有足夠的開(kāi)閉范圍 夾持類手部的手指都有張開(kāi)和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變化量稱為開(kāi)閉范圍。對(duì)于回轉(zhuǎn)型手部手指開(kāi)閉范圍，可用開(kāi) 閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開(kāi)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(lái)說(shuō)，如工作環(huán)境許可，開(kāi)閉范圍大一些較好，如圖 2.1 所示。 圖 2.1 機(jī)械手開(kāi)閉示例簡(jiǎn)圖 3、力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小 手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。 5 4、手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度 5、其它要求 因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù) 工件的形狀，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(kāi)時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方便。 二、拉緊裝置原理 如圖 2.2 所示 【 4】 ：油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開(kāi)工件。 圖 2.2 油缸示意圖 1、右腔推力 為 FP=（ 4） DP （ 2.1） =（ 4） 0.5 25 10 =4908.7N 2、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為： F1=（ 2b a） （ cos） N （ 2.2） 其中 N =4 98N=392N，帶入公式 2.2 得： F1=（ 2b a） （ cos） N =(2 150/50) （ cos30） 392 =1764N 則實(shí)際加緊力為 F1 實(shí)際 =PK1K2/ （ 2.3） =1764 1.5 1.1/0.85=3424N 經(jīng)圓整 F1=3500N 3、計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng) L,即 L=（ D/2） tg （ 2.4） 6 =25 tg30 =23.1mm 經(jīng)圓整取 l=25mm 4、確定“ V”型鉗爪的 L、。 取 L/Rcp=3 （ 2.5） 式中： Rcp=P/4=200/4=50 （ 2.6） 由公式（ 2.5）（ 2.6）得： L=3 Rcp=150 取“ V”型鉗口的夾角 2 =120，則偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定， 查表得： =2239 5、機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度） 【 1】 （ 1） 伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s Vmin=50mm/s （ 2） 上升運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s Vmin=40mm/s （ 3）下降 Vmax=800mm/s Vmin=80mm/s （ 4）回轉(zhuǎn) Wmax=90/s Wmin=30/s 所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度 V=60mm/s 6、手部右腔流量 Q=sv （ 2.7） =60 r =60 3.14 25 =1177.5mm/s 7、 手部 工作壓強(qiáng) P= F1/S （ 2.8） =3500/1962.5=1.78Mpa 2.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活7 動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 要求：回轉(zhuǎn) 90 角速度 W=45/s 以最大負(fù)荷計(jì)算： 當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重 10kg，長(zhǎng)度 l=650mm。如圖 2.3 所 示。 1、計(jì)算扭矩 M1 4 設(shè)重力集中于離手指中心 200mm 處，即扭矩 M1 為： M1=F S （ 2.9） =10 9.8 0.2=19.6（ N M） F S F 圖 2.3 腕部受力簡(jiǎn)圖 2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 M2 4 F=5kg S=10cm 帶入公式 2.9 得 M2=F S=5 9.8 0.1 =4.9（ N M） 3、擺動(dòng)缸的摩擦力矩 M 摩 4 F 摩 =300（ N）（估算值） S=20mm （估算值） M 摩 =F 摩 S=6（ N M） 4、 擺動(dòng)缸的總摩擦力矩 M 4 M=M1+M2+M 摩 （ 2.10） =30.5（ N M） 5.由公式 工件 8 T=P b（ A1- mm） 106/8 （ 2.11） 其中： b 葉片密度，這里取 b=3cm； A1 擺動(dòng)缸內(nèi)徑 , 這里取 A1=10cm； mm 轉(zhuǎn)軸直徑 , 這里取 mm=3cm。 所以代入（ 2.11）公式 P=8T/b（ A1- mm） 106 =8 30.5/0.03（ 0.1-0.03） 106 =0.89Mpa 又因?yàn)?W=8Q/（ A1- mm） b 所以 Q=W（ A1- mm） b/8 =（ /4）（ 0.1-0.03） 0.03/8 =0.27 10-4m/s =27ml/s 2.3 臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)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(dòng)、靜載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力較復(fù)雜。 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。 手臂的伸縮速度為 200m/s 行程 L=500mm 1、手臂右腔 流量， 公式（ 2.7）得： 【 4】 Q=sv =200 40 =1004800mm/s =0.1/10m/s 9 =1000ml/s 2、手臂右腔 工作壓力，公式（ 2.8） 得： 4 P=F/S （ 2.12） 式中： F 取工件重和手臂活動(dòng)部件總重，估算 F=10+20=30kg， F 摩 =1000N。 所以代入公式（ 2.12）得： P=（ F+ F 摩） /S =（ 30 9.8+1000） / 40 =0.26Mpa 3、繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如圖 2.4 所示： 圖 2.4 機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表 4、由初步計(jì)算選液壓泵 4 所需液壓最高壓力 P=1.78Mpa 所需液壓最大流量 Q=1000ml/s 選取 CB-D 型液壓泵（齒輪泵） 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。 5、驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸： T=PD（ A1- mm） m 106/8 （ 2.13） W=8 v/（ A1- mm） b （ 2.14） 式中： m 機(jī)械效率?。?0.85 0.9 v 容積效率?。?0.7 0.95 所以代入公式（ 2.13）得： 10 T=0.89 0.03（ 0.1-0.03） 0.85 106/8 =25.8（ N M） TM=30.5（ N M） 代入公式（ 2.14）得： W=（ 8 27 10-6） 0.85/（ 0.1-0.03） 0.03 =0.673rad/s W /4 0.785rad/s 因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s 圓整其他缸的數(shù)值： 手部抓取缸工作壓力 P =2Mpa 流量 Q =120ml/s 小臂伸縮缸工作壓力 P =0.25Mpa 流量 Q =1000ml/s 第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖 11 3.1 手部抓取缸 圖 3.1 手部抓取缸液壓原理圖 7 1、手部抓取缸液壓原理圖如圖 3.1 所示 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。 因此，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。 采用： YF-B10B 溢流閥 2FRM5-20/102 調(diào)速閥 23E1-10B 二位三通閥 12 3.2 腕部擺動(dòng)液壓回路 4圖 3.2 腕部擺動(dòng)液壓回路 7 1、 腕部擺動(dòng) 缸液壓原理圖如圖 3.2 所示 2、工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s 采用： 2FRM5-20/102 調(diào)速閥 34E1-10B 換向閥 YF-B10B 溢流閥 13 3.3 小臂伸縮缸液壓回路 臂部伸縮缸52圖 3.3 小臂伸縮缸液壓回路 7 1、小臂伸縮缸液壓原理圖如圖 3.3 所示 2、工作壓力 P=0.25Mpa 流量 Q=1000ml/s 采用： YF-B10B 溢流閥 2FRM5-20/102 調(diào)速閥 23E1-10B 二位三通閥 14 3.4 總體系統(tǒng)圖 圖 3.4 總體系統(tǒng)圖 7 1、 總體系統(tǒng)圖如圖 3.4 所示 2、工作過(guò)程 小臂伸長(zhǎng)手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂回轉(zhuǎn)小臂收縮手部放松 3、電磁鐵動(dòng)作順序表 元件 動(dòng)作 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 小臂伸長(zhǎng) + + - - 手部抓緊 + - - - 腕部回轉(zhuǎn) + - + - 小臂收縮 - - - - 手部放松 - + - - 卸荷 圖 3.5 總體系統(tǒng)圖 15 4、確電機(jī)規(guī)格： 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 為額定流量的泵， 因此：傳動(dòng)功率 N=P Q/ （ 3.1） 式中： =0.8 （經(jīng)驗(yàn)值） 所以代入公式（ 3.1）得： N=10 80 103 106/60 0.8 =16.7KN 選取電動(dòng)機(jī) JQZ-61-2 型電動(dòng)機(jī)，額定功率 17KW， 轉(zhuǎn)速為 2940r/min。 第四章 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)身的直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、 回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)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(dòng)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。 圖 4.1 機(jī)身機(jī)座結(jié)構(gòu)圖 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)16 身設(shè)計(jì)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，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見(jiàn)于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)，獲得較大的升降行程。升降過(guò)程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由 螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求。 4.1 電機(jī)的選擇 機(jī)身部使用了兩個(gè)電機(jī)，其一是帶動(dòng)臂部的升降運(yùn)動(dòng)；其二是帶動(dòng)機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。帶動(dòng)臂部升降運(yùn)動(dòng)的電機(jī)安裝在肋板上，帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝在混凝土地基上。 1、帶動(dòng)臂部升降的電機(jī)： 10 初選上升速度 V=100mm/s P=6KW 所以 n=（ 100/6） 60=1000 轉(zhuǎn) /分 選擇 Y90S-4 型電機(jī)，屬于籠型異步電動(dòng)機(jī)。采用 B 級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)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。 如圖 4.1 Y90S-4 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示： 型號(hào) 額定功率KW 滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 電流 A 轉(zhuǎn)速r/min 效率 % 功率因素 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y90S-4 1.1 2.7 1400 79 0.78 6.5 2.2 2.2 圖 4.1 Y90S-4 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 2、帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)： 10 初選轉(zhuǎn)速 W=60/s n=1/6 轉(zhuǎn) /秒 =10 轉(zhuǎn) /分 由于齒輪 i=3 減速器 i=30 17 所以 n=10 3 30=900 轉(zhuǎn) /分 選擇 Y90L-6 型籠型異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)采用 B 級(jí)絕緣。外殼防護(hù)等級(jí)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。 如圖 4.2 Y90S-6 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示： 圖 4.2 Y90L-6 電動(dòng)機(jī)技術(shù) 4.2 減速器的選擇 減速器的原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增 轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。 6 初選 WD80 型圓柱蝸桿減速器。 WD 為蝸桿下置式一級(jí)傳動(dòng)的阿基米德圓柱蝸桿減速器。 蝸桿的材料為 38siMnMo 調(diào)質(zhì) 蝸輪的材料為 ZQA19-4 中心矩 a=80 Ms q=4.0 11 （ 4.1） 傳動(dòng)比 I=30 傳動(dòng)慣量 0.265 10 kg m 4.3 螺柱的設(shè)計(jì)與校核 螺桿是機(jī)械手的主支承件，并傳動(dòng)使手臂上下運(yùn)動(dòng)。 螺桿的材料選擇： 6 從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講并能滿足要求的材料為鑄鐵。 螺距 P=6mm 梯形螺紋 18 螺紋的工作高度 h=0.5P （ 4.2） =3mm 螺紋牙底寬度 b=0.65P=0.65 6=3.9mm （ 4.3） 螺桿強(qiáng)度 = s/3 5 （ 4.4） =150/3 5 =30 50Mpa 螺紋牙剪切 =40 彎曲 b=45 55 1、當(dāng)量應(yīng)力 6 231221 2.034 dTdF (4.5) 式中 T 傳遞轉(zhuǎn)矩 N mm 螺桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式（ 4.5） 得： = （ 4 200 9.8/ d1） +3（ 200 9.8 0.6/0.2d1） = （ 2495/ d1） +3（ 61.2/ d1） 30 50 106 =（ 2495/ d1） +3（ 61.2/ d1） 900 2500 1012 =6225025/d14+11236/d16 900 2500 1012 6225025d12+11236 900d16 1012 6225025 0.0292+11236 900 0.0296 1012 即 16471pa 535340pa 合格 2、剪切強(qiáng)度 6 Z=H/P=160/6 （旋合圈數(shù)） （ 4.6） =F/ d1bz （ 4.7） =200 9.8/ 0.029 3.9（ 160/6） 10-3 =206.8 103pa =0.206Mpa =40Mpa 3、彎曲強(qiáng)度 6 b=3Fh/ d1b2z 19 =3 200 9.8 3/ 2.9 3.92（ 160/6） =0.48Mpa =45Mpa 合格 第五章 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性 5.1 常用的定位方式 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(shí)，緊靠擋塊而定位。 若定位前已減速，定位時(shí)驅(qū)動(dòng)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 0.5mm，若定位時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)油路而去掉工作壓力，這時(shí)機(jī)械手可能被擋塊碰回一個(gè)微小距離，因而定位精度變低。 5.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作，實(shí)際上是一個(gè)三維空間的定位問(wèn)題，是若干線量和角量定位的組合。在許多較簡(jiǎn)單情況下，單個(gè)量值可能是主要的。影響單個(gè)線量或角量定位誤差的因素如下： （ 1、）定位方式 不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時(shí)，定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時(shí)的速度等因素有關(guān)。 （ 2、）定位速度 定位速度對(duì)定位精度影響很大。這是因?yàn)槎ㄎ凰俣炔煌瑫r(shí)，必須耗散的運(yùn)動(dòng)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，如提高緩沖裝置的緩沖性能和緩沖效率，控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使運(yùn)動(dòng) 部件適時(shí)減速。 （ 3、）精度 機(jī)械手的制造精度和安裝調(diào)速精度對(duì)定位精度有直接影響。 （ 4、）剛度 機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度低時(shí)，因易產(chǎn)生振動(dòng)，定位精度一般較低。 20 （ 5、）運(yùn)動(dòng)件的重量 運(yùn)動(dòng)件的重量包括機(jī)械手本身的重量和被抓物的重量。 運(yùn)動(dòng)件重量的變化對(duì)定位精度影響較大。通常，運(yùn)動(dòng)件重量增加時(shí)，定位精度降低。因此，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要減小運(yùn)動(dòng)部件本身的重量，而且要考慮工作時(shí)抓重變化的影響。 （ 6、）驅(qū)動(dòng)源 液壓、氣壓的壓力波動(dòng)及電壓、油溫、氣溫的波動(dòng)都會(huì)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(shí)，用溫度、壓力補(bǔ)償流量控制閥控制。 （ 7、）控制系統(tǒng) 開(kāi)關(guān)控制、電液比例控制和伺服控制的位置控制精度是個(gè)不相同的。這不僅是因?yàn)楦鞣N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(wú)有關(guān)。 本課題所采用的定位精度為機(jī)械擋塊定位 5.3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 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。內(nèi)緩沖的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。但有時(shí)安置位置有限；外緩沖的優(yōu)點(diǎn)是安置位置靈活， 簡(jiǎn)便，緩沖性能好調(diào)等，但結(jié)構(gòu)較龐大。 本課題所采用的緩沖裝置為油缸端部緩沖裝置。 當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到距油缸端蓋某一距離時(shí)能在活塞與端蓋之間形成一個(gè)緩沖室。利用節(jié)流的原理使緩沖室產(chǎn)生臨時(shí)背壓阻力，以使運(yùn)動(dòng)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。 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。 設(shè)計(jì)油缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時(shí)， amax（最大加速度）、 Pmax（緩沖腔最大沖擊壓力）和 Vr（殘余速度）三個(gè)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(gè)參數(shù)，然后校驗(yàn)其余兩個(gè)參數(shù)。步驟如下 ： 選擇最大加速度 通常， amax值按機(jī)械手類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取，同時(shí)要考慮速度與載荷大小。對(duì)于重載低速機(jī)械手， - amax取 5m/s2 以下，對(duì)于輕載高速機(jī)械手， -amax取 5 10 m/s2 計(jì)算沿運(yùn)動(dòng)方向作用在活塞上的外力 F 21 水平運(yùn)動(dòng)時(shí)： F=PSA-Ff （ 5.1） =0.25 103 3.62-7 =138N 計(jì)算 殘余速度 Vr Vr=VO/ 1-amaxm/F （ 5.2） =0.1/0.64=0.15m/s 第六章 機(jī)械手的控制 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(dòng)作以及相關(guān)機(jī)械的協(xié)調(diào)動(dòng)作都是通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。主要控制內(nèi)容有動(dòng)作的順序，動(dòng)作的位置與路徑、動(dòng)作的時(shí)間。 機(jī)械手要用來(lái)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 。 實(shí)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。 本課題所用的是固定程序控制類別的機(jī)械式控制。 常用凸輪和杠桿機(jī)構(gòu)來(lái)控制機(jī)械手的動(dòng)作順序、時(shí)間和速度。一般常與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并用，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，壽命較長(zhǎng)，工作比較可靠。適用于控制程序步數(shù)少的專用機(jī)械手。 22 圖 6.1 機(jī)械手的控制 機(jī)能 第七章 機(jī)械手的組成與分類 7.1 機(jī)械手組成 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。 9 （ 1、）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。 裝卸工件 狀別識(shí)別 環(huán)境識(shí)別 操作機(jī)能 檢測(cè)、識(shí)別機(jī)能 控制機(jī)能 示教機(jī)能 動(dòng)作控制機(jī)能 動(dòng)作順序控制機(jī)能 運(yùn)動(dòng)控制機(jī)能 23 圖 7.1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 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，手指與工件接觸而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指夾緊力來(lái)完成夾放工件的任務(wù)。 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。 手臂：支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。 立柱：是支承手臂的部件。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)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(dòng)的。 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(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支承和聯(lián)接的作用。 （ 2、）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。常用的有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。 （ 3、）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(dòng)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(cè)其正確與否。一般常見(jiàn)的為電器與電子回路控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多。 24 7.2 機(jī)械手分類 （ 1、）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： 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(shí)，用來(lái)完成輔助作業(yè)，如裝卸毛坯、工件和工夾具。 生產(chǎn)工業(yè)用機(jī)械手：可用于完成工藝過(guò)程中的主要作業(yè)，如裝配、焊接、涂漆、彎曲、切斷等。 通用工業(yè)機(jī)械手：其用途廣泛，可以完