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購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 學 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 班 級： 姓 名 ： 學 院： 專 業(yè)： 題 目： 縫紉機針擺動機械手的設計 指導教師： 職稱 : 職稱 : 20**年 **月 **日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 摘 要 工業(yè)機械手是六十年代發(fā)展起來的一門新技術。是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分。它是一種按一定程序，能自動搬運和操作的機械裝置，并且能夠代替人們的部分勞動，具有人的部分功能，而又沒有人工操作的一些弱點。 工業(yè)機械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手。第二類是需要人工操作的，稱為操作機。第三類是專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外稱為“ 工作程序一般是固定的，因此是專用的。工業(yè)機械手也便屬于此類，近幾年來工業(yè)機械手發(fā)展很快。本次畢業(yè)設計就是在用于對縫紉機針的拋光，在拋光自動線上用擺動機械手，這一傳送設備來代替人工的勞作。 工業(yè)機械手應用較多，發(fā)展較快?，F(xiàn)在的機械手都具有了某種傳感能力，觸覺功能即是在機械手上安裝反饋控制裝置。更主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結合，能根本上機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。從經(jīng)濟方面看，工業(yè)機械手能夠提高生產率，保證產品質量，降低廢品率，提高基本裝置的載荷能力；從技術 方面看，操作機的使用與小批量生產中增長的產品質量及自動化生產有關。在大批生產中自動化程度最高，但在小批量生產中自動化程度次之。 綜上所述 ,有效地應用機械手 , 是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。 關鍵詞 ： 機械手；液壓驅動 ；自動線 ；柔性系統(tǒng) 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 he is a in It is a in an in of It is to be of s, is in to be is is a on or to of to of is is so it is to of in is in to on to In is it is to a of is to on in is of be By of to By of of to it is in is in in in In it is to 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 目 錄 中文摘要 ??????????????????????????????Ⅰ 英文摘要 ??????????????????????????????Ⅱ 緒論 ???????????????????????????????? 1 1 工業(yè)機械手的簡介 么是工業(yè)機械手 ??????????????????????? 2 業(yè)機械手的發(fā)展簡史 ????????????? ???????? 2 業(yè)機械手的應用簡況及應用的意義 ??????????????? 4 2 機械手的組成和分類 ??????????????? ????????? 7 ??????????????????????? 7 ??????????????????????? 7 ??????????????????????? 8 ?????????????????? ?????? 8 ??? ??????????????????? 8 ???????????????????? 8 ????????????? ??????????? 9 3 設計方案的擬訂 業(yè)機械手總體設計原則 ??????????????????? ? 10 械手總體設計目的 ?????????????????????? 10 ???????????????????????? ?? 11 械手的管路配置 ???????????????????? ??? 11 ???????????????? ?? 12 4 縫紉機針擺動機械手慨況 ????????????????? ? 13 ???????????????????????? ?? 13 ????????????????????? ?? 13 ???????????????????? 14 5 手臂俯仰部分機構的設計 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 ????????????????????????? 15 計要求 ???????????????????????? 15 臂擺動機構 ????????????????????????? 17 ????????????????? 17 ???????????????? 18 6 手臂回轉部分的設計 臂回轉部分機構 ??????????????????????? 20 ?????????????????? 20 轉油缸螺栓直徑校核 ?????? ??????????????? 22 7 機械手手腕回轉部分設計 ?????????????????????? 24 ?????????????????? 24 ???????????????????????? 25 ????????????????????? 26 ???????????????????? 26 ?????????????????????2 7 ?????????????????????2 7 ?????????????????????2 7 8 液壓系統(tǒng)的工作原理 ?????????????????????????? 28 9 什么是自動線 ????????????????????? 30 ???????????????????????? 30 ???????????????????? 30 10 機械手 的可靠性及經(jīng)濟效果 ??????????????????????? 32 ?????????????????????????? 32 結束語 參考文獻 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 緒 論 工業(yè)機械手是一種新型的自動化操作裝置。它可以根據(jù)作業(yè)的要求，按照預先確定的程序搬運物體、裝卸零件以及操持噴槍、焊把等工具去完成一定的作業(yè)。因此它可在繁重、高溫和多粉塵等勞動條件較差的作業(yè)中，部分地代替人工操作。 工業(yè)機械手首先在機床上應用是作為設備的一個附屬裝置，用以上下料。隨著電子技術的發(fā)展已 逐步成為一個獨立的自動化裝置，并擴大應用到鑄造、加工、焊接、組裝和噴漆等作業(yè)中。機械制造工業(yè)中笨重的體力勞動作業(yè)較多，迫切需要進行技術改造。而機械手的研制和應用將是改善生產勞動條件，提高產品質量和效率的有效手段之一。也是新技術革命的主要內容。 這次的設計便是為了更快速的作業(yè)。而在縫紉機針拋光自動線上，用機械手來代替手工拋光的操作，縫紉機針在各擺動機械手指間，根據(jù)拋光工藝過程，依次調頭、傳遞并進行拋光作業(yè)。通過擺動機械手在拋光自動線上的擺動，手臂回轉、手腕回轉與夾持運動來完成縫紉機針的上下料運動，以達 到拋光作業(yè)的目的。 充值后就可以下載此設計說明書（不包含 我這里還有相應的 帶：外文翻譯）和 計 17張圖紙）。需要全套資料的朋友請 加 1： 1459919609或 2：1969043202， 需要其他設計題目直接聯(lián)系?。。? 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 1 工業(yè)機械手的簡介 么是工業(yè)機械手 工業(yè)機械手是一種能按給定的程序或要求 ,自動地完成物件 (如材料，工件，零件或工具等 )傳送或操作作業(yè)的機械裝置 ,它能部分地代替人的手工勞動 還能模擬人的手臂動作 ,完成較復雜的作業(yè) 操作機（操作工具）。機器，特別是機床的裝卸，操作過程之間工件的傳送，工件的儲存和取出，焊接，鍛造，壓制，噴漆和其它許多工藝操作過程等，這些表面看來程序不復雜，通常不需要有特別技能的工人，但卻要由人的手和手臂結合運動過程操作。 工業(yè)機械手是自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術，并已成為現(xiàn)代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要的組成部分。這種新技術發(fā)展很快，逐漸形成一門新興的學科 —— 機械手工程。從以濟方面看，工業(yè)機械手能夠提高生產率，保證產品質量，降低廢品率，提 高基本裝置的載荷能力。從技術方面看，操作機的使用與小批量生產中增長的產品質量及自動化生產有關。在大批生產者中自動化程度最高，在成批或小批量生產中自動化程度次之，例如數(shù)控機床，在輔助操作時自動化程度最差。 業(yè)機械手的發(fā)展簡史 機械手首先是從美國開始研制的。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出了第一臺機械手。它的結構是：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。 1962 年美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為 萬能自動） 。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉、俯仰、伸縮，用液壓驅動；控制系統(tǒng)用磁鼓作存貯裝置。不少球坐標式通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立了萬能自動公司，專門生產工業(yè)機械手。 1962 年美國機械鑄造公司也實驗成功一種叫 械手，愿意為靈活搬運。該機械手的中央立柱可以回轉；臂可以回轉、升降、伸縮、采用液壓驅動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎。 1978 年美國 司和斯坦福大學、麻省理工學院聯(lián)合研制 一種 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于 ± 1毫米。日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應用最多的國家。自 1969年從美國引進兩種典型的機械手后，大力從事機械手的研究。目前，日本的機械手產量占世界首位。在日本使用機械手最多的是汽車行業(yè)，其次是電機、電器。工業(yè)機械手分為三代。第一代為：主要依靠人工控制，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。第二代機械手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，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。第三代機械手則能獨立地完成工作過程的任務。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) 柔性制造單元 著工業(yè)機械手（機器人）研究制造和應用的擴大，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)機械手會議 定每年召開一次會議，討論和研究機械手的發(fā)展和應用問題?，F(xiàn)在 專用機械手以過幾十年的發(fā)展 ,如今已進入以通用機械手為標志的時代 進而促進了智能機器人 的研制 不僅包括一般的機械 ,液壓 ,氣動等基礎知識 ,而且還應用一些電子技術 ,電視技術 ,通訊技術 ,計算技術 ,無線電控制 ,仿生學和假肢工藝等 ,因此它是一項綜合性較強的新技術 十年來， 這項技術革新的研究和發(fā)展一直比較活躍，設計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應用領域在不斷地擴大。 早在四十年代， 隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關節(jié)式的第一代機械手。五十 ~六十年代即制成了傳送和裝卸工伯的通用機械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。這種機械手也稱第二代機械 手。 一九六八 ~一九七 0 年，又相繼把通用機械手用于汽車身的點焊和沖壓生產自動線上，亦即使第二代機械手這一新技術進入了應用階段。七十年機械手可以說是處于技術發(fā)展階段。根據(jù)部分統(tǒng)計，機械手的大致情況如下： 目前圓柱坐標式的較多；插銷板或凸輪程序的較多；機械式手指抓取方式的較多；存貯步數(shù)為 10~49 的較多；液壓驅動的較多；臂力小于 30 公斤的較多；手臂 4 個自由度的較多；作業(yè)空間為 1~10 米立方的較多；線速度小于 1000 毫米 /秒的較多 ；角速度小于 180 度 /秒的較多；定位精度小于 3 毫米的較多。從控制方式來看，點位控制 占 90%左右，而連續(xù)軌跡控制占 10%左右。國外自一九七 0 年以來， 已召開過幾次國際機械手會議（幾乎每年召開一次）。有的國家（如日本）還成立了機器人協(xié)會。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 機械工業(yè)中，應用機械手的主要目的，一是解決生產過程自動化，二是改善勞動條件，降低勞動強度，提高勞動生產率和降低產品成本。因此要求機械手成本低，品種多樣化，零件，部件系列化，通用化，標準化，性能穩(wěn)定可靠。 (1) 降低機械手的成本 為了擴大機械手的使用范圍，必須降低機械手的成本。據(jù)統(tǒng)計，機械手電氣控制裝置所占成本的比重較大。如六十年代有的機械手其電控裝置的成 本占全部成本的 75%，現(xiàn)在已下降到 35%。 (2) 品種多樣化 為了適應不同工作的需要，就使機械手的品種多樣化，用機械手代替更多的人的手工勞動，進而實現(xiàn)生產過程的自動化。特別是那些工作比較單一，重復性很大而工作條件又較差和勞動量較大的工種（如熱加工），更就注意設計和使用各種類型的機械手。 (3) 零件，部件系列化，通用化，標準化，為了加速擴大機械手的應用領域，應盡量縮短其設計和制造的周期。這樣， 就要求機械手的某種零件（如手指的指型等），部件（如手部，臂間等），系列化，通用化，標準化。然后，即可根據(jù)具體工作 的需要，將這些零件，部件（或再相應地增加一些其它零件，部件）進行組合，組成所需要的機械手。當然，這樣的機械手還應保證組合 方便，一旦工作變更時，就能迅速而順利地生新組合。 (4) 產品性能應準確可靠 機械手重要技術指標之一，就是其性能應穩(wěn)定可靠?？纱耍笤O計合理，元件穩(wěn)定，制造精確。 目前，在國外廣泛應用的“再現(xiàn)式”通用機械手，雖然一般也都具有記憶裝置，但其程序都是預先編好的，或在其工作之前由人，領動一次，而后機械手即可按領動的工作內容自行正確地完成再現(xiàn)協(xié)作。如果把這種再現(xiàn)式通用機械手稱為第二代機械手的話 ，那么現(xiàn)在處于研制階段的智能機器人就是第三代了。 業(yè)機械手的應用簡況及應用的意義 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產過程的機械化，自動化已成為突出的主題。程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械有效地解決多品種小批量生產自動化的重要辦法。但是還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。據(jù)資料介紹，美國生產的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產；金屬加工生產的批量中有四分之三在 50 件以 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 下，零件真正在機床上加工時間僅占零件生產時間的 5%。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實 現(xiàn)這些工序的自動化而產生的。從一些資料上可見：美國偏重于毛坯生產，日本偏重于機械加工。隨著機械手技術的發(fā)展，應用的對象還會有所變化。 下面是在國內機械工業(yè)應用機械手的簡況，以及國外機械工業(yè)發(fā)展和應用簡況。一：熱加工方面的應用，機械手在鑄造、熔煉方面的應用，國內已研制成功壓鑄機上下料機械手，上下箱、合箱、澆注機械手，以及鑄件表面清理機械手等。有些工廠還將機械手和造型機配合組成鑄造生產自動線，徹底改變了鑄造生產的面貌。國外對電爐煉鋼過程中采用機械手進行大量的研究。二：冷加工方面，冷加工機械手主要用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具的安裝等。進而在程序控制、數(shù)字控制等機床上應用，成為設備的一個組成部分。最近更在加工生產線、自動線上應用，成為機床、設備上下工序聯(lián)接的重要手段。國內機械工業(yè)、鐵路工業(yè)中首先在單機、專機上采用機械手上下料，減輕工人勞動強度。如在軸類、螺栓、氣閥等零件的加工機床上配置了機械手，代替人工上下料。在三通閥體、軸瓦、平斜鐵、柴油機搖臂加工自動線上采用單臂、雙臂圓柱式機械手，成為聯(lián)接工序、運送工件的重要設備。并在連桿粗加工自動線上采用數(shù)控機械手，這樣它不僅擔負自動線上機 床工件的裝卸、運輸，并能發(fā)出指令指揮全線工作。三：拆裝修方面，拆裝修是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動較多的部門之一，促進了機械手的發(fā)展。 現(xiàn)今隨著科學技術的發(fā)展 ,機械手也越來越多地被應用 鑄 ,鍛 ,焊 ,鉚 ,沖壓 ,熱處理 ,機械加工 ,裝配 ,檢驗 ,噴漆 ,電鍍等工和都有應用于的實例 如輕工業(yè) ,建筑業(yè) ,國防工業(yè)等工作中也均有所應用 . 在機械工業(yè)中 ,應用機械手的意義可以概括如下 : （ 1）可以提高生產過程的自動化程度 . 應用機械手 ,有利于實現(xiàn)材料的傳送 ,裝卸 ,刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度 ,從而可 以提高勞動生產率和降低生產成本 . （ 2）可以改善勞動條件 ,避免人身事故 . 在高溫 ,高壓 ,低溫 ,低壓 ,有灰塵 ,噪聲 ,臭味 ,有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中 ,用人手直接操作是有危險或根本不可能的 使勞動條件得以改善 . 在一些簡單 ,重復 ,特別是較笨重的操作中 ,以機械手人代替人手進行工作 ,可以避免 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故 . （ 3）可以減少人力 ,并便于有節(jié)奏地生產 就用機械手代替人手進行工作 , 這是直接減少人力的一個側面 ,同時由于應用機械手可以 連續(xù)地工作 ,這是減少人力的另一個側面 在自動化機床和綜合加工自動線上 ,目前幾乎都設有機械手 ,以減少人力和更準確地控制生產的節(jié)拍 ,便于有節(jié)奏地進行生產 . 綜上所述 ,有效地應用機械手 , 是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢 . 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 2 機械手的組成、分類 機械手的組成 機械手主要由執(zhí)行機構、驅動機構、控制系統(tǒng)三大部分組成。 行機構 執(zhí)行機構包括手部，腕部，臂部，立柱，和基體等構件組成 : (1) 手部 —— （或稱抓取機構）手部是夾持工件的構件。它由手 爪和夾緊裝置兩部分組成。手爪有夾緊和松開動作。夾持式手爪的形式與人的手指相仿。主要起抓取和放置物件的作用。機械手手部的構造系模仿人的手指，分為無關節(jié)、固定關節(jié)和自由關節(jié)三種，手指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多。 (2) 腕部 —— 是聯(lián)接手部和臂部的構件，起支撐手部的作用。它可以有俯仰，左右擺動和回轉三個運動。特殊情況可以增加一個橫向移動。有的機械手沒有手腕動作。 (3) 臂部 —— 是支撐手部，腕部的構件。機械手的臂部是為取代人的手臂而研究設計的，但它卻達不到象人臂的靈巧和適應功能。因此，只 有把結構簡化，把運動軌跡分為沿三坐標軸線方向往復移動和繞三坐標軸線進行回轉。 (4) 立柱 —— 是支撐手臂等構件的。一般機械手的立柱為固定不動的，也有的因工作需要立柱作橫向移動，此種稱可移動式立柱。 驅動部分 驅動部分是驅動臂部，腕部，手部的動力源，常用的有液壓，氣壓，電力和機械式等四種形式。 （ 1） 液壓驅動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸，油馬達加齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、油馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條等實現(xiàn)回轉運動。液壓驅動的優(yōu)點是壓力高、體積小，出力大， 動作平緩，可無級變速，自鎖方便并能在中間位置停止。缺點是需配置壓力源，系統(tǒng)復雜，成本較高。 （ 2） 氣壓驅動所采用的元件為氣壓缸、氣壓達、氣閥等，一般采用 4~6 個大氣壓，個別的達到 8~10 個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便，維護簡單，成本低。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 （ 3） 電氣驅動采用的不多，電氣驅動的優(yōu)點是動力源簡單；維護、使用方便。驅動機構和控制系統(tǒng)可以采用同一型式的動力，出力比較大；缺點是控制響應速度比較慢。 （ 4） 機械驅動只用于動 作固定的場合。一般用凸輪連桿機構實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作確實可靠，工作速度高，成本低，缺點是不易于調整。 控制部分 控制部分是機械手動作的指揮系統(tǒng)，由它來控制動作的順序（程序），位置和時間（甚至速度與加速度）等。機械手的控制分為點位控制和連續(xù)軌跡控制兩種，目前以點位控制的占 98%以上?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存貯，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手進行工作。 機械手的分類 按用途分類 1. 專用機械手：專用機械手是專一為一 定設備服務的，簡單、實用，目前在生產中運用比較廣泛。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)。如用來抓取和傳送工件。它的工作程序是固定的，也可根據(jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適用多種作業(yè)的需要。 2. 通用機械手：通用機械手是在專用機械手的基礎上發(fā)展起來的。它能對不同的物件完成多種動作，具有相當?shù)耐ㄓ眯浴Ｋ且环N能獨立工作的自動化裝置。它的動作程序可以按照工作需要來改變，大都是采用順序控制系統(tǒng)。通用機械手又分簡易型、示教型、示教再現(xiàn)型和智能機械手、操作式機械手等幾種。工業(yè)機械手便屬于通用機械手。 按控制型式分類 1. 點位控制型機械手：點位控制型機械手的運動軌跡是空間兩個點之間的聯(lián)接。控制點數(shù)愈多，性能愈好。它基本能滿足于各種要求，結構簡單。絕大部分機械手是點位控制型。 2. 連續(xù)軌跡控制型機械手：這種機械手的運動軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它在三維空間中作極其復雜的動作，工作性能完善，但控制部分比較復雜。控制方式分開關式和伺服式兩種。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 機械手的參數(shù) 機械手的參數(shù)有規(guī)格參數(shù)和基本參數(shù)以及其他參數(shù)。 規(guī)格參數(shù)有： 1. 主參數(shù)：抓重（臂力） —— 額定抓取重量或稱額定負荷，單位為公斤。 2. 自由度數(shù)目和坐標 型式：整機、手臂及腕部共有幾個自由度。 3. 定位方式：固定機械擋塊，可調機械擋塊，行程開關，電位器及其他各種位置設定和檢測裝置；各自由度設定的位置數(shù)目或位置信息用量（多少點）；點位控制或連續(xù)軌跡控制。 4. 驅動方式：液壓、氣壓、電動和機械 基本參數(shù)有行程；速度；定位精度；程序編制方法和程序容量；受信、發(fā)信數(shù)目；控制系統(tǒng)動力。 其他參數(shù)有驅動源；手抓部分；輪廓尺寸；重量。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 3 設計方案的擬定 業(yè)機械手總體設計的原則 總體設計的任務，包括進行機械手的運動設計，確定主要工作 參數(shù)，選擇驅動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，整機結構設計，最后繪出方案草圖，總體設計之后要進行各部件的強度，剛度，驅動力的計算。 運動設計及確定主要參數(shù)：運動設計是結構設計的基礎，它包括選用機械手的運動形式和確定自由度數(shù)。通用機械手是為了滿足不同的生產上的要求，通常是 5~6 個自由度，采用作業(yè)范圍較大的園柱坐標和求坐標的運動形式。專用機械手一般運動簡單只要2~3 個自由度就能滿足特定的工藝要求。專用機械手的運動設計應根據(jù)生產條件滿足條件的與動形式，力求合理。最少的自由度數(shù)，達到機械手機構最簡單。機械手的運動取決于生產工藝，主 機和料道的空間位置和工件在料道上的方位。專用機械手的運動設計要求采用多種方案進行比較的方法，對自由度數(shù)，運動路程的長短，定位點數(shù)目等全面分析。自由度數(shù)少，運動路程短，定位點少可使用的機械手結構簡單。運動速度低，機械手的運動易穩(wěn)定，定位準確。設計的具體步驟如下： （ 1） 按生產條件和要求選定工藝操作路線。 （ 2） 根據(jù)工藝操作路線選擇最合適的臂部運動形式。 （ 3） 將機械手的運動分解為各個獨立的自由度。 （ 4） 畫出機械手運動簡圖，進行方案比較。 確定主要參數(shù)：抓取重量是機械手設計的重要措施，在用機械手抓取重量就是工件的重量。通用機械手的抓 取重量是在規(guī)定的運動速度下，能抓取的工件重量的最大值，它是根據(jù)通用機械手使用范圍來確定的。必要時除規(guī)定出標準運動速度的抓取重量之外，可給出。 業(yè)機械手總體設計的目的 機械手總體設計的目的是根據(jù)生產的具體要求進行總體方案設計，以選擇和確定其型式，基本參數(shù)，控制方式，驅動方式和結構形式。 目前，工業(yè)機械手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。第二代機械手設有微型電子計算機控制系統(tǒng)，能把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。現(xiàn)在，都在加緊 研制智能 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 機器人也就是第三代機械手。 藝要求 機械手是實現(xiàn)生產過程自動化，提高勞動生產率的一種有力工具。若要使用權一個生產過程自動化，需要對各種機械化，自動化裝置進行綜合的動手術和經(jīng)濟分析，確定使用機械手是否合適。設計人員要熟悉工藝要求，深入實際調查研究，吸取工人的合理化建議，參加具體工藝實踐。 一般的工藝要求有 : (1) 生產工藝和各種機械設備由于 生產特點不同，對機械手提出的要求也不同。如全切機床和自動線，加熱淚盈眶爐，壓力機，鑄造生產線，裝焊生產線等機械設備對機械手的運動形式和范圍 ，機型，安裝位置，運動速度等提出的要求。此外，對于熱加工工藝本身的特點，例如高溫，粉塵，有害氣體及高速頻繁工作等，對機械手的設計提出了一些特殊的要求。又如在熱處理和鍛造時，機械手要深入爐內或直接抓取高溫的工件，因此認真考慮防熱及冷卻問題是很重要的。 (2) 輸送料裝置和儲料裝置決定了工件在上料前和下料后在空間所處的位置和狀態(tài)。而這種位置和狀態(tài)對機械手的結構形式的確定有直接的影響。幫在制定設計方案時，必須對這些要求給予充分的注意。 (3) 工作現(xiàn)場的善對機械手的機型有直接的具體要求。 若機械手用于機床上下料， 而且場地許可，可選擇地面固定式；若受場地面積限制，而且是固定程序的專用機械手，可把機械手放置在機械設備上；若需要擴大機械手運動范圍或利用一臺機械手進行多機床管理，則可選擇地面軌道式或懸掛式。 (4) 對機械手通用性的要求 不同的生產特點對機械手通用性所提出的要求是不同的。在大量生產時，例如在組合機床自動線上，往往只需將機械手固定在一定位置進行一種工件的上下料，這時只需專用機械手便函可滿足要求。在成批生產時，需要在某些設備上加工幾種類似零件，因而需要對工作順序，位置及抓取機構有一定的可適應能力，這時需設計簡易 通用機械手來滿足這種要求；在中小批生產時，機械手要在一定的范圍內適應不同的工作要求，需要迅速而方便地變更工作程序和運動軌跡，有時甚至要進行電視遙控或者需要機械手本身具有相適應癥的能力，這些就需要用通用機械手來滿足這些要求。 械手的管路布置 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 管路布置是結構設計的重要問題，機械手常用的管路為油路，氣管，水管及電氣線路，管路布置的基本要求是：牢固，整齊，便于維修。 常用的管路布置方法為機械手常采用內部走管，多用缸壁和活塞桿鉆孔通油，通氣。在導向桿中裝伸縮管通油，在立柱中鉆孔安裝回轉配油盤等。機械手 的機構形式不同內部走路的形式各異 控系統(tǒng)的選擇及定位方法 機械手電控系統(tǒng)有各種內型，除專用機械手外，多數(shù)要專門進行電控系統(tǒng)的設計，本次設計是專用機械手，采用的是電子程序控制。 定位方法是確定機械手各個運動機構的起始位置和最終停止位置的方法，稱為機械手的定位方法。機械手的定位方法分為以下幾種： 1． 機械定位方式：這種方式是用固定擋扳與限位開關配給或機制動器定位。這種定位方式結構比叫簡單，定位精度（重復定位精度）較高，用途較廣。但機械磨損較快，因此使用壽命短。 2． 數(shù)控定位方式：它是以數(shù)字代表行程，即一定的 數(shù)字代表一定的行程位置。當達到規(guī)定的數(shù)值時，便達到規(guī)定的位置，其定位精度不太高。 3． 用電位計設定位置和檢測：采用這種定位方式，既可在固定的位置上進行定位，又可通過在需要的位置上增設電位計的方法增加定位點數(shù)，可實現(xiàn)多點定位。 而本次設計的定位方式為 ： 手臂回轉的兩端點位置（即 0~180 度）用死擋鐵定位；手臂俯仰的兩面三刀端點位置用活塞與端蓋相碰定位。手腕回轉的兩端點位置用動片和定片相碰定位。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 4 縫紉機針擺動機械手的概況 紉機針擺動機械手的用途 縫紉機針擺動機械手的用途是在縫紉機 針的拋光自動線上，用四臺機械手代替手工拋光的操作。 格參數(shù) 抓針數(shù)量： 70~80 只 自由度數(shù)： 3 個 座標型式： 類似球座標 手臂回轉范圍： 0~180 度 手臂回轉速度： 90 度 /秒 手臂俯仰范圍： 0~30 度 手腕回轉范圍： 0~180 度 定位方式 ： 手臂回轉的兩端點位置（即 0~180 度）用死擋鐵定位；手臂俯仰的兩面三刀端點位置用活塞與端蓋相碰定位。手腕回轉的兩端點位置用動片和定片相碰定位。 緩沖方式： 手臂回轉用單向可調節(jié)流緩沖閥和油缸端 部緩沖；手臂信仰和手腕回轉用油缸端部節(jié)流緩沖。 驅動方式： 液壓，它是在機械手中液壓驅動是用的最多的方式。 控制方式： 電子程序控制 紉機針擺動機械手的配置及工作原理 擺動機械手在拋光自動線上的配置是由震動式順針機，上料工作臺 ，機械手，拋光輪（四臺）和裝針斗（四臺）組成。每臺機械手分別由電子程序控制器根據(jù)機械手動作要求所編制的程序，依次控制液壓系統(tǒng)的電磁換向閥，從而使機械手進行各種動作。 自動 線操作過程如下：機械手 1 在上料位置，工人將要拋光的針整齊后送到待夾料位置，發(fā)訊啟動，手 1 的手指將針夾住，然后手臂順時針回轉 90 度 到拋光輪位置（此時拋光輪旋轉并左右移動），手臂上下擺動一次，手腕 回轉 180 度，手臂再上下擺動一次，手臂順時針再回轉 90 度，手 1 和手 2 同到換夾針位置，手 2 先將縫紉機針夾住再發(fā)訊號， 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 手 1 手指才松開，并開始時復原動作，即手臂反時針回轉 180 度，同時手腕反向回轉 180度，到達上料位置等待下個工作循環(huán)，手 2 重復著上述動作?？p紉機針就在各機械手間依次調頭，傳遞，拋光，當手 4 拋光完了其手臂轉到 下料位置 時手指松開，將拋光好的針卸到裝針斗中。至此，第一組拋光工序結束。如圖 示 圖 自動線工作原理圖 紉機針擺動機械手的組成部分 該擺動機械手由手臂上下擺動部分，手臂回轉部分，手腕回轉及夾持式手部，單向可調節(jié)流緩沖閥，機械手運動方向控制閥和電氣控制裝置等組成。手臂上下擺動（即俯仰）系采用一只雙作用油缸來實現(xiàn)?；钊麠U上端連接在手臂上，連接點到手臂擺動點之間有一定距離，因此，當活塞桿上下運動時，手臂就形成個杠桿而上下擺動。 手臂左右回轉系采用回轉油缸來實現(xiàn)。手臂回轉有三個停止 位置，即上料點，（起點），工作點，下料點（終點）。三個停止位置的檢測是通過永久磁鐵和干黃管來達到的手腕回轉是由回轉油缸實現(xiàn)的。手指的夾緊動作是由一個單作用油缸通過活塞桿外夾式手部帶動手指而夾緊縫紉機針的。手指夾緊程度可以調節(jié)。單向可調節(jié)流緩沖閥，能實現(xiàn)手臂回轉運動的緩沖。由油路分配板、二位四通電磁閥、二位三通電磁閥和三位四通電磁閥，組成機械手運動方向的控制裝置。機械手的動作程序由電子程序控制器進行控制。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 5 機械手手臂俯仰部分的設計 臂的組成 手臂是機械手的主要部分，它是支承手腕、手指和工件并使它們運動的機構。 臂部一般有下列幾部分組成： （ 1） 動作元件：如直線缸，回轉缸，齒條齒輪，連桿凸輪等，它是驅動手臂運動的元件。動作元件與驅動相配合，就能實現(xiàn)手臂的各種運動。 （ 2） 導向裝置：手臂在靜止狀態(tài)，要承受由夾持工件重量所產生的彎曲力，以及由于載荷不平衡而產生的扭轉力矩，在運動時又有一個慣性力。為保證手爪的正確位置和動作元件不受較大的彎曲力，手臂必須設置導向裝置。 （ 3） 臂：手臂上的動作元件，導向裝置和其他裝置都要安裝在臂上，起支承，連接和承受 外力的作用。所以要求手臂具有足夠的剛性，以免承重后發(fā)生變形產生顫動。 （ 4） 其他裝置：如管路，冷嘲熱諷卻裝置，位置檢測機構等。 臂的設計要求 臂部設計首先要實現(xiàn)所要求的運動，為了實現(xiàn)這些運動，需要滿足下列幾項基本要求。 （ 1） 臂部應承載能力大，剛性好，自重輕 手臂的剛性直接影響到手臂抓取工件時動作的平穩(wěn)性、運動的速度和的定位精度。如剛性差則會引起手臂在垂直平面內的彎曲變形和水平面內的側向扭轉變形，手臂就要產生振動，或動作時工件卡死無法工作。為此，手臂一般都采用剛性較好的導向桿來加大手 臂的剛性，各支承、連接桿的剛性也要有一定的要求，以保證能承受所需要的驅動力 根據(jù)上述要求，地設計手臂時，要對其進行撓度計算，其變形量應小于許可變形量。 我們知道懸臂梁的撓度計算公式為： Y=?????????????????????? 中： Y—— 撓度； E—— 彈性模數(shù)； Q—— 載荷； J—— 慣性矩； 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 L—— 懸臂長。 從上式可知，撓度與載荷，懸臂長成正比，而與彈性模數(shù)，慣性矩成反比。在 值已確定的情況下，只有增大 ，才能減少梁的彎曲變形，所以，為了提高剛度，從材質上考慮意 義不大，主要應選用慣性矩大的梁。在截面積和單位重量基本相同的情況下，鋼管，工字鋼和槽鋼的慣性矩要比無縫鋼大得多，所以，機械手中常用無縫鋼管作導向桿，用工字鋼或槽鋼作支撐板。這樣既提高了手臂的剛度，又大大減輕了手臂的自重。 （ 2） 手臂的運動速度要高，慣性要小 機械手的運動速度一般是根據(jù)產品的生產節(jié)拍要求來決定的，但不宜盲目地追求高速度。 手臂由靜止狀態(tài)達到正常的運動速度 —— 啟動，以及由常減速到停止不動 —— 制動，速度的變化過程為速度特性曲線。 手臂自重輕，其啟動停止的平穩(wěn)性就好。 （ 3） 手臂動作要靈活 要使 手臂運動輕快靈活，手臂的結構必須緊湊小巧，或運動臂上加滾動軸承或采用滾珠導軌。對于懸臂式的機械手手臂上零部件的布置要合理，以減少回轉升降支承中心的偏重力矩。不然，會引起手臂振動，嚴重時會使手臂與立柱卡住別壞。 （ 4）位置精度要高 機械手要獲得較高的位置精度，除采用先進的控制方法外，在結構上還要注意以下幾點： 1．手臂的剛性好，偏重小，慣性力小，則位置精度就容易控制，所以設計手臂時要周密考慮和計算； 2．還要合理的選擇機械手的坐標形式，一般說來，直角和圓柱坐標式機械手位置精度較高；關節(jié)式機械手的位置最難控制， 精度差； 3．在手臂上加設定位裝置和自動檢測機構，來控制手臂運動的位置精度；還要減少或消除各傳動，嚙合件的間隙。 （ 5）機械手的通用性要好，以適應多種作業(yè)的要求；工藝性要好。 手臂要便于加工和安裝；用于熱加工機械手，還要考慮熱輻射的影響，手臂要長些，使用權驅動部分遠離熱源，并裝上冷卻裝置；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機械手，還要設 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖 紙 置防塵裝置等。 上面這些要求，往往是互相影響和互相制約的，設計時應全面分析各方面因素，綜合考慮。 臂擺動結構 臂上下擺動機構簡介 球坐標式的機械手臂部在垂直面內作上 下擺動運動；圓柱坐標式的機械手臂部在垂直面內做上下升降運動。在機械手相同高度的情況下，球坐標式臂部的作業(yè)范圍要大的多。所以，坐標形式為球坐標式。 球坐標式的機械手，其臂部上下擺動機構，通常是用雙作用油缸的活塞桿端部與聯(lián)接圈用鉸鏈連接，并通過連接圈與手臂固定聯(lián)接油缸下端蓋與油缸支座鉸鏈聯(lián)接。當壓力油分別進到雙作用油缸的上下兩油腔時，使活塞上下運動，通過聯(lián)接圈使手臂繞擺動支點做上下擺動?；钊舷逻\動到兩端時，靠活塞兩端的三角形節(jié)流槽和缸蓋相碰而定位。 確定油缸工作壓力及工作面積。 油缸的工作壓力 力 的內徑 D= 21/4 ???????????????????? 式中： D—— 油缸的直徑 P—— 油缸阻力 油缸工作壓力 d—— 活塞桿直徑 由上式可看出， D和 為未知數(shù)，一個方程式不能求出兩個未知數(shù)。此時，可根據(jù)人作壓力與阻力的關系表初步定出油缸工作壓力 當阻力小于 500 公斤時，油缸工作壓力小于 8平方厘米。當阻力在小于 500缸工作壓力在 15平方厘米范圍，阻力在小于 1000，油缸工作壓力在小于 25平方厘米范圍。當阻力小于 2000斤時，油缸工作壓力在小于 35斤 /平方厘米。當阻力小于 3000-50