夾持機械手設(shè)計中期

1、西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告題目：機械手夾持器設(shè)計系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 導 師 撰寫內(nèi)容要求（可加頁）： 1. 設(shè)計（論文）進展狀況1.1夾持器設(shè)計的設(shè)計參數(shù) 采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊放松 （1）所要抓緊的工件直徑為60-80mm ； （2）放松時的兩抓的最大距離為150mm； （3）1s抓緊，夾持速度10-20mm/s； （4）工件的最大重量為5kg，材質(zhì)為45#鋼。1.2 夾持器夾緊裝置設(shè)計1.2.1夾持器夾緊力計算 夾持器夾在工件上的夾緊力是設(shè)計手部的主要依據(jù)，所以必須對其大小、方向和作用點進行分析和計算。一般來說，加緊力必須克服工件本身

2、重力所產(chǎn)生的慣性力或慣性力矩來使工件保持穩(wěn)定的加緊狀態(tài)。手指對工件的夾緊力可按下列公式計算： （1-1）式中：安全系數(shù)，由機械手的工藝及設(shè)計要求確定,通常取，本設(shè)計取1.6； 工件情況系數(shù)，主要受慣性力的影響，可根據(jù)公式計算出， 公式中為最大加速度可根據(jù)任務(wù)書中給出的有關(guān)參數(shù)可得，得到的數(shù)據(jù)代人上述公式可得。 方位系數(shù)，可根據(jù)手指與工件位置和工件形狀不同進行選定。本設(shè)計采用手指與工件位置為手指水平放置 ，工件垂直放置；手指與工件形狀為型指端夾持圓柱型工件。所以可根據(jù)公式計算出。上式中代表摩擦系數(shù)，代表型手指半角，此處粗略計算,如圖1.1圖1.1 機械手開閉示例簡圖 被抓取工件的重量，可根據(jù)任務(wù)

3、書中的參數(shù)被抓取的工件最大為，本設(shè)計中取其最大值。把上述有關(guān)數(shù)據(jù)代人上式（21）的公式中可以求得夾持器的夾緊力，取。1.2.2夾持器驅(qū)動力力計算根據(jù)夾緊力和驅(qū)動力之間的關(guān)系式可得： 式中：c滾子至銷軸之間的距離； b爪至銷軸之間的距離； 楔塊的傾斜角；代人數(shù)據(jù)可得得出為理論計算值，實際采取的液壓缸驅(qū)動力要大于理論計算值，考慮手爪的機械效率，一般取0.80.9，此處取0.88，則： ，取1.2.3夾持器液壓缸驅(qū)動力計算設(shè)計方案中夾緊裝置為常開式夾緊裝置，故采用的液壓缸為單作用缸，提供推力： 式中 活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑） 活塞桿直徑 驅(qū)動壓力，由于,已知液壓缸驅(qū)動力=，且由于，故選工作壓力P=1M

4、Pa 可根據(jù)公式計算出液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）：根據(jù)液壓設(shè)計手冊,見表2.1?？傻牡揭簤焊變?nèi)徑（活塞直徑）D，活塞桿直徑d,活塞厚 B,缸筒長度 L。表1.1 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB826-66）（mm） 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250由表可得D=32 mm活塞桿直徑 d=0.5D=0.532mm=16mm活塞厚 B=(0.61.0)D 取B=0.8D=0.832mm=25.6mm,取26mm.缸筒長度 L(2030)D 取L為123mm活塞行程，當抓取80mm工件

5、時，即手爪從張開150mm減小到80mm，楔快向前移動大約70mm。取液壓缸行程S=70mm。液壓缸流量計算：放松時流量夾緊時流量1.2.4 夾持器液壓缸的選用選擇一種型號為：MOB-B-32-83-FB的輕型拉桿液壓缸 其結(jié)構(gòu)簡圖，外形尺寸及技術(shù)參數(shù)如下：表1.2夾持器液壓缸技術(shù)參數(shù)工作壓力使用溫度范圍允許最大速度效率傳動介質(zhì)缸徑受壓面積()速度比無桿腔有桿腔1MPa+300 m/s90%常規(guī)礦物液壓油32mm12.58.61.45 工件 F S F 圖2.3 腕部受力簡圖1.3夾持器手爪的夾持誤差及分析機械手的定位精度（由臂部和腕部等運動部件確定）和手指的夾持誤差的大小決定了夾持器能否按照

6、任務(wù)要求來夾持工件和把工件送到指定的位置。尤其是在中、小批量生產(chǎn)多品種產(chǎn)品時，工件尺寸會在一定范圍內(nèi)變化，從而產(chǎn)生定位誤差，為了避免產(chǎn)生這種誤差，需要注意選用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)，見圖2-4，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內(nèi)。在機械加工中，一般情況下夾持誤差不會超過，而手部的最終誤差取決于控制系統(tǒng)補償能力手部裝置和以及加工精度。圖 2.4工件直徑為80mm，尺寸偏差，則，。 本設(shè)計為楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器，屬于兩支點回轉(zhuǎn)型手指夾持，如圖2.5。圖2.5若把工件軸心位置C到手爪兩支點連線的垂直距離CD以X表示，根據(jù)幾何關(guān)系有：簡化為： 該方程為雙曲線方程，如圖2.6： 圖2.6 工件半徑與夾持誤差

7、關(guān)系曲線由上圖得，當工件半徑為時，X取最小值，又從上式可以求出：，通常取若工件的半徑變化到時，X值的最大變化量，即為夾持誤差，用表示。在設(shè)計中，希望按給定的和來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(jié)構(gòu)增大；另一方面可選取合適的偏轉(zhuǎn)角，使夾持誤差最小，這時的偏轉(zhuǎn)角稱為最佳偏轉(zhuǎn)角。只有當工件的平均半徑取為時，夾持誤差最小。此時最佳偏轉(zhuǎn)角的選擇對于兩支點回轉(zhuǎn)型手爪（尤其當a值較大時），偏轉(zhuǎn)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，兩手爪的和邊平行，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，以為條件確定兩支點回轉(zhuǎn)

8、型手爪的偏轉(zhuǎn)角，即下式： 其中,型鉗的夾角代入得出： 則 則，此時定位誤差為和中的最大值。分別代入得：，所以，夾持誤差滿足設(shè)計要求。由以上各值可得：取值為。2. 存在問題及解決措施題目的綜合訓練比較強，涉及知識面廣，重點在于培養(yǎng)工程思想及意識，理論聯(lián)系實際，提高初步設(shè)計能力。設(shè)計要求在保證其原有性能的前提下，盡可能地提高其特色即性能價格比。并且要求該機械手具有較小的體積，簡單的結(jié)構(gòu)和低廉的價格，以及造型美觀的外形，各調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)計要方便人體接近方便工具的使用。其難點在于結(jié)合實際，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計. 在設(shè)計過程中，本人綜合運用了四年來所學到的專業(yè)知識，感覺到自己專業(yè)知識中某方面的欠缺，通過再次的復習，明顯感覺到了知識的增長，我們從中學到了很多的知識，也體會到了畢業(yè)設(shè)計的綜合性，結(jié)合輔導老師的指導與自己的專業(yè)知識和生產(chǎn)實踐，才能較為完整地完成此次設(shè)計任務(wù)。