畢業(yè)設(shè)計(jì)送料機(jī)械手設(shè)計(jì)說明書

1、畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）說明書設(shè)計(jì)題目： 送料機(jī)械手 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 08機(jī)電（1）班 姓 名： 何沙沙 學(xué) 號(hào)： G082308 指導(dǎo)教師： 黃曉萍 年 月 目錄摘要1第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的11.2本課題的內(nèi)容和要求2第二章 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1電機(jī)的選擇42.2減速器的選擇62.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核6第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖73.1手部抓取缸73.2腕部擺動(dòng)液壓回路83.3小臂伸縮缸液壓回路103.4總體系統(tǒng)圖11第四章抓取機(jī)構(gòu).124.1手部設(shè)計(jì)計(jì)算124.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算154.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)17第五章 機(jī)械手的定位與平

2、穩(wěn)性195.1常用的定位方式195.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素195.3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227.1機(jī)械手組成227.2機(jī)械手分類24參考資料26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。

3、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。本課題通過應(yīng)用AutoCAD 技術(shù)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)，它能實(shí)行自動(dòng)上料運(yùn)動(dòng)；在安裝工件時(shí)，將工件送入卡盤中的夾緊運(yùn)動(dòng)等。上料機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度是按著滿足生產(chǎn)率的要求來設(shè)定。第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書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)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對(duì)

4、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。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)工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(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。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

5、由度（四個(gè)自由度）臂轉(zhuǎn)動(dòng)180º臂上下運(yùn)動(dòng) 500mm臂伸長(zhǎng)（收縮）500mm手部轉(zhuǎn)動(dòng) ±180º （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、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（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)180º。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：392Ng、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

6、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。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 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

7、以是行走式的,如圖2.1所示。圖2.1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)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。2.1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

8、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2.1 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-41.12.71400790.786.52.22.2圖2.1 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&

9、#186;/s n=1/6轉(zhuǎn)/秒=10轉(zhuǎn)/分由于齒輪 i=3減速器 i=30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2.2 Y90S-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：圖2.2 Y90L-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)2.2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ZQA

10、19-4中心矩a=80Ms×q=4.0×11 （2.1）傳動(dòng)比I=30傳動(dòng)慣量0.265×10³kg·m²4.3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)角度來講并能滿足要求的材料為鑄鐵。螺距 P=6mm 梯形螺紋螺紋的工作高度 h=0.5P （2.2）=3mm螺紋牙底寬度 b=0.65P=0.65×6=3.9mm （2.3）螺桿強(qiáng)度 = s/35 （2.4）=150/35=3050Mpa螺紋牙剪切=40彎曲b=45551、當(dāng)量應(yīng)力6 (2.5)式中 T傳遞轉(zhuǎn)矩N·mm螺

11、桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式（2.5）得：= （4×200×9.8/d1²）²+3（200×9.8×0.6/0.2d1³）² = （2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²3050×106=（2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²9002500×1012 =6225025/d14+11236/d169002500×10126225025d12+11236900d16×101

12、26225025×0.0292+11236900×0.0296×1012即16471pa535340pa合格2、剪切強(qiáng)度6Z=H/P=160/6 （旋合圈數(shù)） （2.6）=F/d1bz （2.7） =200×9.8/×0.029×3.9×（160/6）×10-3 =206.8×103pa =0.206Mpa=40Mpa3、彎曲強(qiáng)度6b=3Fh/d1b2z =3×200×9.8×3/×2.9×3.92×（160/6） =0.48Mpa=45Mpa合

13、格第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖3.1手部抓取缸 圖 3.1手部抓取缸液壓原理圖71、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3.2腕部擺動(dòng)液壓回路 圖 3.2腕部擺動(dòng)液壓回路71、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3.3小臂

14、伸縮缸液壓回路 圖 3.3小臂伸縮缸液壓回路71、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3.4總體系統(tǒng)圖 圖 3.4總體系統(tǒng)圖71、總體系統(tǒng)圖如圖3.4所示2、工作過程 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1DT2DT3DT4DT5DT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4、確電機(jī)規(guī)格：液壓泵選取CB-D型液壓泵，

15、額定壓力P=10Mpa，工作流量在3270ml/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 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1手部設(shè)計(jì)計(jì)算一、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)

16、考慮采用自鎖安全裝置。2、有足夠的開閉范圍夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。對(duì)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(zhǎng)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4.1所示。 1.手指 2.銷軸 3.拉桿 4.指座圖4.1 機(jī)械手開閉示例簡(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。4、手

17、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4.2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)松開工件。圖4.2 油缸示意圖1、右腔推力為FP=（4）D²P （4.1）=（4）0.5²2510³=4908.7N2、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=（2ba）（cos）²N （4.2） 其中 N=498N=392N，帶入公式2.2得：F1=（2ba）（cos）

18、8;N =(2150/50)（cos30º）²392 =1764N則實(shí)際加緊力為 F1實(shí)際=PK1K2/ （4.3）=17641.51.1/0.85=3424N經(jīng)圓整F1=3500N3、計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng)L,即L=（D/2）tg （4.4） =25×tg30º =23.1mm經(jīng)圓整取l=25mm4、確定“V”型鉗爪的L、。取L/Rcp=3 （4.5）式中： Rcp=P/4=200/4=50 （4.6）由公式（4.5）（4.6）得：L=3×Rcp=150取“V”型鉗口的夾角2=120º，則偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角來確定，查表得：=22

19、86;395、機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度）【1】（1）伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/sVmin=50mm/s（2）上升運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/sVmin=40mm/s（3）下降Vmax=800mm/sVmin=80mm/s（4）回轉(zhuǎn)Wmax=90º/sWmin=30º/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 （4.7）=60r²=60×3.14×25²=1177.5mm³/s7、手部工作壓強(qiáng)P= F1/S （4.8） =3500/1962.5=1.78Mpa4.2腕部設(shè)計(jì)計(jì)算腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部

20、件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來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)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。要求：回轉(zhuǎn)±90º 角速度W=45º/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4.3所示。1、計(jì)算扭矩M14設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩M1為：M1=F×S （4.9）=10×9.8×0.2=19.6（N·M） 工件 F S F 圖4.3 腕部受力簡(jiǎn)圖2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M24F=5kg

21、 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4F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M4M=M1+M2+M摩 （4.10） =30.5（N·M） 5.由公式T=P×b（A1²-mm²）×106/8 （4.11）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（

22、A1²-mm²）×106=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106=0.89Mpa又因?yàn)閃=8Q/（A1²-mm²）b所以 Q=W（A1²-mm²）b/8 =（/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8 =0.27×10-4m³/s =27ml/s4.3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

23、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=500mm1、手臂右腔流量，公式（4.7）得：【4】Q=sv =200××40² =1004800mm³/s =0.1/10²m³/s =1000ml/s2、手臂右腔工作壓力，公式（4.8） 得：4 P=F/S （4.12）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=1000

24、N。所以代入公式（4.12）得： P=（F+ F摩）/S =（30×9.8+1000）/×40² =0.26Mpa3、繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如圖4.4所示：圖4.4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3270ml/r之間，可以滿足需要。5、驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸：T=PD（A1²-mm²）m×106/8 （4.13）W=8v/（A1²-mm²）b （4.14）

25、式中：m機(jī)械效率?。?0.850.9v容積效率取： 0.70.95所以代入公式（2.13）得：T=0.89×0.03×（0.1²-0.03²）×0.85×106/8 =25.8（N·M）T<M=30.5（N·M）代入公式（4.14）得：W=（8×27×10-6）×0.85/（0.1²-0.03²）×0.03 =0.673rad/sW</40.785rad/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

26、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

27、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。（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

28、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

29、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

30、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510 m/s2 計(jì)算沿運(yùn)動(dòng)方向作用在活塞上的外力F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VrVr=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、

31、腕部、臂部等的動(dòng)作以及相關(guān)機(jī)械的協(xié)調(diào)動(dòng)作都是通過控制系統(tǒng)來實(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。 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

32、運(yùn)動(dòng)控制機(jī)能圖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。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)則通過手指夾緊力來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