連桿式裝箱機(jī)械手的研制【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 班 級(jí)： 姓 名 ： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 題 目： 連桿式裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì) 導(dǎo)教師： 職稱 : 職稱 : 20**年 **月 **日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買 設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題 目 連桿式裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 職 稱 教 研 室 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)與要求 任務(wù)與要求 機(jī)械手是近幾十年來自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型，高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。在生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛用于自動(dòng)化生產(chǎn)線中，它是一種類似人體上肢的部分動(dòng)能，能按照要求傳送 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)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步發(fā)展有重要作用。在生產(chǎn)線上裝卸工件一般有工人完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低。為了提高生產(chǎn)線的工作效率，降低成本，使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)，適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化大生產(chǎn)的需要，利用機(jī)器人技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)線上裝卸機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，以提高自動(dòng)化作業(yè)程度。具體要求如下： 了解 工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械手的發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；完成機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建立該機(jī)械手模型；應(yīng)用軟件繪制所設(shè)計(jì)機(jī)械手的裝配圖；撰寫論文； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)程 起止時(shí)間 工作內(nèi) 容 第 1~2 周 3~4 周 5~6 周 7 周 8~9 周 10 周 11 周 12 周 （借）閱資料，學(xué)習(xí)連桿式裝箱機(jī)械手結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論和知識(shí)，了解所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，撰寫開題報(bào)告。 對(duì)機(jī)械 手各部分零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 用 相關(guān)繪圖軟件繪制機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖以及重要零件圖。 撰寫畢業(yè)論文。 論文定稿 整理資料準(zhǔn)備答辯。 答辯。 開始日期 2012 完成日期 2012 教研室主任（簽字） 系主任（簽字） 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買 設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 西安文理 學(xué) 院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題 目 連桿式裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè) 名稱 指導(dǎo)教師 開題時(shí)間 班 級(jí) 一、 選題目的和意義 裝箱機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù) ,并巳成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分 ,機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)同，當(dāng)下我國(guó)許多行業(yè)盡管仍屬于勞動(dòng)力密集型，機(jī)械手的使用卻已經(jīng)越來越普及。我國(guó)在機(jī)械手方面的研究工作卻剛剛起步，進(jìn)行這個(gè)裝箱機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅可以鞏固我們已學(xué)的專業(yè)知識(shí)，擴(kuò)展我們的知識(shí)面和專業(yè)面，可以加強(qiáng)對(duì)自己的思維訓(xùn)練和能力培養(yǎng)，還可以填補(bǔ)空白，提高生產(chǎn)效率，很大的現(xiàn) 實(shí)意義。 二、 主要研究?jī)?nèi)容 1. 了解機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，應(yīng)用場(chǎng)所。 機(jī)械手主要有手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、和控制機(jī)構(gòu)三大部分組成。手部是用來抓吃工件的部件，根據(jù)被抓吃工件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式稱為機(jī)械手的自由度。能模仿人手和臂的一些動(dòng)作用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能再有害環(huán)境下操作以保 護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕功和原子能等部門。 2. 了解及掌握，工業(yè)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制裝置） 手部 既直接與工件接觸的部分， 一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單），夾持對(duì)象是 10 小型家電整箱 。根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸本課題選用內(nèi)抓式手部；傳力機(jī)構(gòu)為連桿杠桿式 工作 任務(wù)：機(jī)械手抓取 對(duì)象 ，提高 200 時(shí)針轉(zhuǎn) 90°，前進(jìn) 600下工件，回到原位置。 抓取 對(duì)象 外形：工件為 立方體 ，工件體積為 抓取對(duì)象 重量： 10力機(jī)構(gòu)較多，常用的是；滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式、重力式。 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買 設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。 目前，應(yīng)用最為廣泛 的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度小 。 并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 臂部 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。 手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常 用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。 行走機(jī)構(gòu) 有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)的正處于仿真階段，本課題的機(jī)械手不具有行走功驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。按照動(dòng)力源分為液壓、氣壓 、 電動(dòng) 驅(qū)動(dòng)三 大類，根據(jù)需要，也可以將這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 液壓驅(qū)動(dòng) 油壓高，可獲得較大的輸出功率， 直接驅(qū)動(dòng) 使用于重型、低速驅(qū)動(dòng)。壓力、流量以控制，反應(yīng)靈敏，可無級(jí)調(diào)速，能實(shí)現(xiàn)速度、位置的精絕控制，傳動(dòng)平穩(wěn)。但管路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。 氣壓驅(qū)動(dòng) 氣壓較低，輸出功率小，當(dāng)輸出功率增大時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸將增大，只適用中小型、低速驅(qū)動(dòng)。氣源方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，效率低。 電動(dòng)驅(qū)動(dòng) 交直流普通電動(dòng)機(jī)適用于抓起重量較大而速度低的中重型驅(qū)動(dòng)。輸出力大，成本低。步進(jìn)、伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力較小，伺服電動(dòng)機(jī)的可大一些，適用于運(yùn)動(dòng)控制，要求嚴(yán)格的中小型驅(qū)動(dòng)。但成本高。 3. 制定機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 （ 1）了解被加持對(duì)象的基 本結(jié)構(gòu)和機(jī)械手的工作行程。 定位、抓起、提升、旋轉(zhuǎn)、伸長(zhǎng)、下降、放松、升高、縮短、旋轉(zhuǎn)、下降 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買 設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （ 2）設(shè)計(jì)手抓，手腕，手臂等的基本結(jié)構(gòu) 4. 方案實(shí)施 設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核等等 5 繪制機(jī)械手的裝配圖 6. 撰寫論文 指導(dǎo)教師意見及建議： 簽字 ： 年 月 日 教研室審核意見： 簽字 ： 年 月 日 注：此表前三項(xiàng)由學(xué)生填寫后，交指導(dǎo)教師簽署意見，經(jīng)教研室審批后，才能開題。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買 設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 題 目 連桿式裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 檢查時(shí)間 班 級(jí) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 進(jìn) 展 情 況 通過對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)的相關(guān)資料的學(xué)習(xí)，以及對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的了解，現(xiàn)基本完成以下設(shè)計(jì)工作： 4. 對(duì)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)，工作原理 ，應(yīng)用場(chǎng)所有一定了解。 5. 對(duì)工業(yè)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制裝置）有所了解及掌握。 6. 被加持對(duì)象的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)械手的工作行程有一定的認(rèn)識(shí)。 7. 完成手腕、手抓基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算。 下一步設(shè)計(jì)工作內(nèi)容連桿式裝箱機(jī)械手手臂基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和 手腕、手臂、手抓基本結(jié)構(gòu)的校核以及機(jī)械手裝配圖的繪制。 指 導(dǎo) 教 師 意 見 2 能夠與老師保持正常指導(dǎo)關(guān)系 . 綜上所述 ,同意按照設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行后續(xù)工作 . 簽字 ： 年 月 日 教研室意見 簽字 ： 年 月 日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買 設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 摘要： 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。主要敘述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算過程。本文比較全面地討論了工業(yè)機(jī)械手的手部和腕部、手臂伸縮機(jī)構(gòu)以及上升和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并在最后做了一些液壓控制方面的設(shè)計(jì)，繪制了液壓系統(tǒng)圖等。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成 為一門新興的學(xué)科 ——機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù) 關(guān)鍵字 ： 機(jī)械手 ;氣動(dòng) ;自由度； 充值后就可以下載此設(shè)計(jì)說明書（不包含 紙）。我這里還有相應(yīng)的 明書（附帶：任務(wù)書、開題報(bào)告、中期報(bào)告、外文翻譯）和 紙（共計(jì) 1 張圖紙）及答辯 要全套資料的朋友請(qǐng) 加 1： 1459919609 或 2：1969043202， 需要其他設(shè)計(jì)題目直接聯(lián)系?。。? 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買 設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 is in as a is an of of of up of . of is a of a in is an a of is a 安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 目 錄 第一章 緒論 ............................................................................................................................................ 1 械手的基本概念 ...................................................................................................................... 2 內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r ..................................................................................................................... 2 械手特點(diǎn)、研究意義 .............................................................................................................. 3 械手的特點(diǎn) ................................................................................................................ 3 械手的研究意義 ......................................................................................................... 3 械手的組成 .............................................................................................................................. 4 械手的組成 ................................................................................................................. 4 計(jì)任務(wù)介紹及意義 .................................................................................................................. 4 第二章 機(jī)械手總體結(jié) 構(gòu)的確定 ............................................................................................................ 5 械手的運(yùn)動(dòng)自由度 ................................................................................................................. 5 作空間的確定 ......................................................................................................................... 5 定負(fù)載的確定 .......................................................................................................................... 5 械手結(jié)構(gòu)形式的確定 .............................................................................................................. 5 動(dòng)速度 ...................................................................................................................................... 6 位精度 ..................................................................................................................................... 7 械手的技術(shù)參數(shù)列表 ............................................................................................................. 7 械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 7 第三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................................................ 9 持式手部結(jié)構(gòu) .......................................................................................................................... 9 指的形狀和分類 ......................................................................................................... 9 計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題 ................................................................................................. 9 部夾緊氣缸設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 10 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................................................ 15 腕的自由度 ........................................................................................................................... 15 腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 ........................................................................................................... 15 轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 ........................................................................................... 17 腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸 ...................................................................................................... 17 第五章 手臂伸縮，升降，尺寸設(shè)計(jì)與校核 ........................................................................................ 18 臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 ............................................................................................ 18 向氣缸的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 20 向裝置 .................................................................................................................................... 22 衡裝置 ................................................................................................................................... 22 第六章 總結(jié) .......................................................................................................................................... 23 第七章 致謝 .......................................................................................................................................... 24 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................. 25西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 第一章 緒論 械手的基本概念 機(jī)械手，屬工業(yè)機(jī)器人的范疇，機(jī)器人學(xué)是近幾十年來迅速發(fā)展起來的一門綜合學(xué)科。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動(dòng)控制以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，體現(xiàn)了光機(jī)電一體化技術(shù)的最新成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國(guó)科技界跟蹤國(guó)際高技術(shù)發(fā)展的重要課題。 “機(jī)械手 ”（ 多數(shù)指附屬于主機(jī)、程序固定的自動(dòng)抓取、操作裝置（國(guó)內(nèi)一般稱作機(jī)械手或?qū)Ｓ脵C(jī)械手）。 一個(gè)完整的氣壓系統(tǒng)是由以下幾部分組成的： (1)能源部分。包括泵裝置和蓄能器， 它們能夠輸出氣體，把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能，并儲(chǔ)存起來。 (2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。是氣缸、氣動(dòng)機(jī)等，它們用來帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件，將氣體壓力能轉(zhuǎn)變成使部件運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。 (3)控制部分。是各種液壓閥，用于控制流體的壓力、流量和流動(dòng)方向，從而控制執(zhí)行部件的作用力、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向，也可以用來卸載，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等 。 (4)輔助部分。是系統(tǒng)中除了上述三部分以外的所有其他元件，如油箱、壓力表、管路等。 液壓系統(tǒng)中機(jī)械手主要實(shí)現(xiàn)的輔助功能： (1)機(jī)械手的伸、縮、回轉(zhuǎn)和工件的松開和拉緊動(dòng) 作等。 (2)工件的自動(dòng)松開、夾緊。 (3)工作臺(tái)的松開夾緊、交換工作臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)作。 (4)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)部件平衡。如機(jī)械手軸箱的重力平衡、機(jī)械手的平衡裝置等。 (5)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)和離合器的控制、齒輪撥又換擋等。 (6)機(jī)械手的自動(dòng)開關(guān)。 液壓系統(tǒng)在機(jī)械手中所起的作用是通過電一氣轉(zhuǎn)換元件把控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，對(duì)氣壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、位置和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)械手的手臂按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)作。氣壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下采用直線氣壓缸或擺動(dòng)氣壓缸，用于實(shí)現(xiàn)手 臂的伸縮、升降以及手腕的回轉(zhuǎn)。 內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入了以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。通用機(jī)械手可以應(yīng)用于更加多的場(chǎng)合，從而節(jié)約了不少的開發(fā)以及設(shè)計(jì)的成本。由于通用機(jī)械手的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。通用機(jī)械手涉及的內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)，而且還應(yīng)用了一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)展這一技術(shù)都很重視。幾十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷的修改， 品種在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴(kuò)大。雖然在這方面相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還有點(diǎn)落后，但是國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也越來越感覺到機(jī)械手的重要性，國(guó)家大力支持相關(guān)的設(shè)計(jì)及產(chǎn)品的開發(fā)。在機(jī)器人的發(fā)展以及機(jī)械手的設(shè)計(jì)上也取得了一定的成果，國(guó)內(nèi)每年都將舉行機(jī)器人大賽，以增加研發(fā)單位的交流與合作。 目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)是： 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) (1)研制有更多自由度的液壓機(jī)械手，這樣機(jī)械手就可以變得更加的靈活，從而完成更加多的動(dòng)作。 (2)研制帶有行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械手，這種機(jī)械手可以從一個(gè)工作地點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)工作地點(diǎn)。 (3)研制維修維護(hù)方便的通用機(jī)械手。 (4)研制能自動(dòng)編制和自動(dòng)改變程序的通用機(jī)械手。 (5)研制具有一定感觸和一定智力的智能機(jī)械手。這種機(jī)械手具有各種傳感裝置，并配有計(jì)算機(jī)。根據(jù)仿生學(xué)的理論，用計(jì)算機(jī)充當(dāng)其大腦，使它進(jìn)行思考和記憶。用聽筒和聲敏元件作為耳朵能聽，用揚(yáng)聲器作為嘴能說話進(jìn)行應(yīng)答，用熱電偶和電阻應(yīng)變儀作為觸覺和感觸。用滾輪或者雙足式機(jī)構(gòu)腳來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移位。這樣的智能機(jī)械手可以由人的特殊語(yǔ)言對(duì)其下達(dá)命令，布置任務(wù)，使自動(dòng)化生產(chǎn)線成為智能化生產(chǎn)線。 (6)機(jī)械手的外觀達(dá)到美觀的要求，盡量用最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和設(shè)備能完成更加多的動(dòng)作。 (7)研制具有柔 性系統(tǒng)的通用機(jī)械手 目前，在國(guó)外廣泛應(yīng)用的再現(xiàn)式通用機(jī)械手，雖然一般也都有記憶裝置，但其程序都是預(yù)先編好的，或由人在工作之前領(lǐng)動(dòng)一次，而后機(jī)械手可以按領(lǐng)動(dòng)的工作內(nèi)容正確進(jìn)行再現(xiàn)動(dòng)作。如果把這種再現(xiàn)式通用機(jī)械手稱為第二代機(jī)械手的話，那么現(xiàn)在處于研制階段的智能機(jī)械手就是第三代了。現(xiàn)在研究的機(jī)械手正在朝著一種可以存儲(chǔ)大量的程序的并且可以改變并重新寫入程序的方向發(fā)展，而且機(jī)械手具有比原來的更多的自由度?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)具有越來越強(qiáng)的自主研發(fā)的單位，我相信在不久的將來，我國(guó)一定能夠趕上并將且超越發(fā)達(dá)國(guó)家在機(jī)械手乃至整個(gè)機(jī)械方 面處于領(lǐng)先地位。 械手特點(diǎn)、研究意義 械手的特點(diǎn) (1)通用性 機(jī)器人的通用性指具有執(zhí)行不同功能和完成多樣簡(jiǎn)單任務(wù)的實(shí)際能力；通用性也意味著，機(jī)器人是可變的幾何結(jié)構(gòu)。或者說在機(jī)械結(jié)構(gòu)上允許機(jī)器人執(zhí)行不同的任務(wù)或以不同的方式完成同一工作。 (2)適應(yīng)性 機(jī)器人的適應(yīng)性是指具有對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)能力，及機(jī)器人能夠自主執(zhí)行實(shí)現(xiàn)經(jīng)規(guī)劃的中間任務(wù)，而不管執(zhí)行過程中所發(fā)生的沒有預(yù)計(jì)到的環(huán)境變化。 械手的研究意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用也越來越廣泛。在機(jī)械工業(yè)中 ，大量應(yīng)用于鑄、鍛、焊、沖、熱處理、機(jī)械加工以及裝配等工種。在其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工種中也均有應(yīng)用。 在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下： (1)可以提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度。 (2)應(yīng)用機(jī)械手有利于在自動(dòng)生產(chǎn)線中實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換、以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 (3)可以改善勞動(dòng)條件，避免人身事故。 應(yīng)用機(jī)械手在高溫、高壓、低溫、低壓、噪聲、臭味、有放射性物質(zhì)的環(huán)境場(chǎng)合可部分或者西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 全部代替人完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。 (4)可以減少人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行作業(yè)，這是直接減少人力的一個(gè)重要方面。 (5)運(yùn)用機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)，而大大提高在生產(chǎn)線的工作的時(shí)間，從而能大幅提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率。 綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。 械手的組成 械手的組成 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)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖 1示。 圖 1械手的組成示意圖 計(jì)任務(wù)介 紹及意義 通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，提高分析和解決問題能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，專業(yè)課程設(shè)計(jì)是建立在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課的基礎(chǔ)的，是學(xué)生根據(jù)所學(xué)課程進(jìn)行的工程基本訓(xùn)練，課程設(shè)計(jì)的意義在于： (1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行機(jī)電控制系統(tǒng)（產(chǎn)品）的初步設(shè)計(jì)工作，并結(jié)合設(shè)計(jì)或試驗(yàn)研究課題進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大知 識(shí)領(lǐng)域。 (2)培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書籍以及編寫技術(shù)文件的能力，提高計(jì)算、繪圖等基本技能。 (3)培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般程序方法， 進(jìn)行工程師基本素質(zhì)的訓(xùn)練。 (4)樹立正確的設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。 控制系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 位置檢測(cè)裝置 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 第二章 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的確定 械手的運(yùn)動(dòng)自由度 物體上任何一點(diǎn)都與坐標(biāo)軸的正交集合有關(guān)。物體能夠?qū)ψ鴺?biāo)系進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為自由度（ of 自由度是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)，三維空間需要 6個(gè)自由度。物體所能進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)有沿著坐標(biāo)軸的三個(gè)平移自由度和繞坐標(biāo)軸的三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。 一般固定程序的機(jī)械手，動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，自由度數(shù)較少。工業(yè)機(jī)器人自由度數(shù)較多，動(dòng)作靈活性和通用性較大。一般說 來，機(jī)器人靠近機(jī)座的 3 個(gè)自由度是用來實(shí)現(xiàn)手臂末端的空間位置的，再用幾個(gè)自由度來定出末端執(zhí)行器的方位； 7 個(gè)以上的自由度是冗余自由度，是用來躲避障礙物的。 自由度的選擇也與生產(chǎn)要求有關(guān)，若批量大，操作可靠性要求高，運(yùn)行速度快，周圍設(shè)備構(gòu)成比較復(fù)雜，工件質(zhì)量輕時(shí)，機(jī)械手的自由度數(shù)可少；如果要便于產(chǎn)品更換，增加柔性，則機(jī)械手的自由度要多一些。 計(jì)算機(jī)械手的自由度時(shí)，末端執(zhí)行器的夾持器動(dòng)作是不計(jì)入的，因?yàn)檫@個(gè)動(dòng)作不改變工件的位置和姿態(tài)。在滿足機(jī)械手工作要求前提下，為簡(jiǎn)化機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和控制，應(yīng)使自由度數(shù)最少。 本設(shè)計(jì) 的通用機(jī)械手的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，自由度選擇為四個(gè)。分別為大臂回轉(zhuǎn)、大臂升降、小臂回轉(zhuǎn)和小臂伸縮。分別由大臂回轉(zhuǎn)油缸、大臂升降油缸、小臂回轉(zhuǎn)油缸和小臂伸縮油缸控制。 作空間的確定 工作空間是指機(jī)械手正常工作時(shí)，手腕參考點(diǎn)在空間活動(dòng)的最大范圍，依據(jù)機(jī)械手工作范圍和運(yùn)動(dòng)軌跡確定。工作空間大小不僅與機(jī)器人各桿件尺寸有關(guān)，而且也與它的總體構(gòu)形有關(guān)。在工作空間內(nèi)要考慮桿件自身的干涉，防止與作業(yè)環(huán)境發(fā)生碰撞。此外在工作空間內(nèi)某些位置，機(jī)械手不可能達(dá)到預(yù)定的速度，甚至不能在某些方向上運(yùn)動(dòng)，即所謂工作空間的奇異性。 本機(jī)械手的工作空間要求為：手臂伸縮行程范圍 0~500臂升降行程范圍最大 0～300臂回轉(zhuǎn)行程范圍 0o~240o。 定負(fù)載的確定 承載能力說明機(jī)械手搬運(yùn)重物的能力，負(fù)載大小主要考慮機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)軸上的受力和力矩，末端執(zhí)行器的重量，抓取工件的重量，以及由運(yùn)動(dòng)速度變化而產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩。 本設(shè)計(jì)要求能夾持重量為 100慮末端執(zhí)行器的重量及各運(yùn)動(dòng)軸上的受力和力矩，以及考慮足夠的安全系數(shù)，初步確定設(shè)計(jì)負(fù)載為 1500N。 械手結(jié)構(gòu)形式的確定 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是通用機(jī)械手，要求有 較高的定位精度和較高的耐用度，其結(jié)構(gòu)形式方案一般有以下幾種 : 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 表 2械手結(jié)構(gòu)選型表 【 7】 結(jié)構(gòu)形式方案 特點(diǎn) 優(yōu)缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1 直角坐標(biāo)型 作機(jī)的手臂具有三個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)軸線按直角坐標(biāo)配置 結(jié)構(gòu)剛度較好，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最為簡(jiǎn)單，但其占空間較大，且運(yùn)動(dòng)軌跡單一，使用過程中效率較低 2 圓柱坐標(biāo)型 操作機(jī)的手臂至少有一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)軸線按圓柱坐標(biāo)系配置 結(jié)構(gòu)剛度較好，運(yùn)動(dòng)所需功率較小，控制難度較小，但運(yùn)動(dòng)軌跡簡(jiǎn)單，使用過程中效率不高 3 球坐標(biāo)型 操作機(jī)的手臂具有兩 個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，其軸線按極坐標(biāo)系配置 結(jié)構(gòu)緊湊，但其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一定難度，且機(jī)械手臂的剛度不足，機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 4 關(guān)節(jié)型 操作機(jī)的手臂類似人的上肢關(guān)節(jié)動(dòng)作，具有三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜，結(jié)構(gòu)最為緊湊，但控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度大，機(jī)械手臂的剛度差 動(dòng)速度 機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)速度是其主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)之一。它反映了機(jī)器人手臂的作業(yè)水平，運(yùn)動(dòng)速度的快慢與它的驅(qū)動(dòng)方式、定位方式、抓去質(zhì)量大小和行程距離有關(guān)，作業(yè)機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性和定位精度等要求來確定。 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 目前 ，工業(yè)機(jī)器人的最大直線運(yùn)行速度大部分為 1000mm/s 左右；最大回轉(zhuǎn)速度 110o/s 左右。在本次設(shè)計(jì)中選定手臂伸縮速度 500 s，手臂升降速度 300mm/s，手臂回轉(zhuǎn)速度 90o／ s，手腕回轉(zhuǎn)速度 180o/s，驅(qū)動(dòng)方式為電 作為機(jī)器人規(guī)格參數(shù)的運(yùn)動(dòng)速度是指全程的平均速度，實(shí)際使用速度可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 位精度 定位精度是衡量機(jī)器人工作質(zhì)量的又一項(xiàng)重要指標(biāo)，一般所說的定位精度是指重復(fù)精度，與抓取質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度、定 前，專用機(jī)械手采用固定擋塊定定位精度取決于位置控制方式及機(jī)器人本體部件的結(jié)構(gòu)剛度與精度位方式可達(dá)到較高的定位精度（采用行程開關(guān)、電位計(jì)等電器元件控制的位置精度相對(duì)較低，大約為 1? 服控制系統(tǒng)的機(jī)器人是一種位置跟蹤系統(tǒng)，即使在高速重載的情況下，也可不發(fā)生劇烈的沖擊和振動(dòng)，因此可獲得較高的定位精度，重復(fù)定位精度最高可達(dá)到 械手的技術(shù)參數(shù)列表 1、抓重： 10 公斤 2、自由度數(shù)： 4 個(gè)自由度 3、座標(biāo)型式： 圓柱座標(biāo) 4、最大工作半徑： 1500、手臂最大中心高： 1380、手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)：縮行程 600縮速度 500mm/s，升降行程 200 升降速度 300mm/s，回轉(zhuǎn)范圍 00 速度 900/s 7、手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍 00速度 1800/s 8、手指夾持范圍：片料 :面積不大于 0. 5 ㎡ 9、定位精度：士 0. 50、緩沖方式：液壓緩沖器 11、傳動(dòng)方式：氣壓傳動(dòng) 械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)氣缸結(jié)構(gòu)的要求一是重量盡量輕，以達(dá)到動(dòng)作靈活、運(yùn) 動(dòng)速度高、 節(jié)約材料和動(dòng)力，同時(shí)減少運(yùn)動(dòng)的沖擊，二是要有足夠的剛度以保證運(yùn)動(dòng)精度和定位精度 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 圖 2缸設(shè)計(jì)流程圖 單活塞桿氣缸是各類氣缸中應(yīng)用最廣的一種氣缸。由于它只在活塞的一端有活塞桿，活塞兩側(cè)承受氣壓作用 的面積不等，因而活塞桿伸出時(shí)的推力大于退回時(shí)的拉力。雙活塞桿氣缸活塞兩側(cè)都有活塞桿，兩側(cè)受氣壓作用的面積相等， 活塞桿伸出時(shí)的推力和退回時(shí)的拉力相等。 單作用氣缸是由一側(cè)氣口供給氣壓驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，依靠彈簧力、外力或自重等作用返回；而雙作用氣缸是由兩側(cè)供氣口交替供給氣壓使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 第三章 手部結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時(shí)，使用夾持式手部。如果有實(shí)際需要，還可以換成氣壓吸盤式結(jié)構(gòu)或電磁式吸盤結(jié)構(gòu)。手爪是機(jī)械手直接用下抓取和握緊 (或吸附 )工件夾持專用工具 (如噴槍。扳子、焊接工具 )進(jìn)行操作的部件。它具有模仿人手動(dòng)作的功能，并安裝于機(jī)械手手臂的前端，所示為齒輪齒條式手部結(jié)構(gòu)。其手指夾緊工件是由夾緊氣缸中的齒條活塞桿在壓縮空氣作用下右移，經(jīng)齒條推動(dòng)齒輪并帶動(dòng)扇形齒輪回轉(zhuǎn)，因手指與扇形齒輪固結(jié)為一體，所以兩個(gè)手指同時(shí)回轉(zhuǎn)而夾緊工件。由于采用單向作用油缸，故靠彈簧復(fù)位，使手指張開。手部結(jié)構(gòu)中的齒輪齒條屬于傳力機(jī)構(gòu) 。 持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所組成。其傳力形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 指的形狀和分類 夾持式是最常見的一種，其 中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動(dòng)作，手指可分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型 (或稱直進(jìn)型 )，其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的距離縮小到無窮小時(shí)，就變成了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指 ;同理，當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的手指長(zhǎng)度變成無窮長(zhǎng)時(shí)，就成為移動(dòng)型。回轉(zhuǎn)型手指開閉角較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，應(yīng)用廣泛。移動(dòng)型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，當(dāng)移動(dòng)型手指夾持直徑變化時(shí)不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不同直徑的工件。 計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題 (1)具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。 (2)手指間應(yīng)具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開閉幅度的要求。 (3)保證工件準(zhǔn)確定位 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇 相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶 “V”形面的手指，以便自動(dòng)定心。 (4)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 (5)應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求 ○1抓取形狀 手指形狀應(yīng)根據(jù)工件形狀而設(shè)計(jì)。如工件為圓柱形．則采用 “V”形手指；圓球狀工件用圓弧形三指手 指，方料用平面形手指，細(xì)絲工件用尖指勾形或細(xì)齒鉗爪手指?？傊畱?yīng)根據(jù)工件形狀來選定手指形狀。 ○2抓取部位 抓取部位的尺寸盡可能是不變的．若加工后尺寸有變化，手指應(yīng)能適應(yīng)尺寸變化的要求，否則不允許定為抓取部位。對(duì)于工件表面質(zhì)量要求高的，抓取時(shí)盡量避開高質(zhì)量表面或在手指上加軟質(zhì)墊片 (如橡皮．抱沫塑料．石棉襯墊等 )，以防夾持時(shí)損壞工件。 ○3抓取數(shù)量 若用一對(duì)手指抓取多個(gè)工件，為了不發(fā)生個(gè)別工件的松動(dòng)或脫落現(xiàn)象，在手指上可增加彈性襯墊 ，如橡皮、泡沫、塑料等 ，對(duì)于較長(zhǎng)工件可采用雙指或多指抓取。 (6)應(yīng)考慮手指的多用性 手指是專用性較強(qiáng)的部件，為適應(yīng)小批量多品種工件的不同形狀和尺寸的要求，可制成組合式的手指，對(duì)于這種手指要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便，更換迅速和準(zhǔn)確，以便擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍。 部夾緊氣缸設(shè)計(jì) (1)手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。必須對(duì)其大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來說，夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化所產(chǎn)生的載荷 (慣性力或 慣性力矩 )，以使工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 手指對(duì)工件的夾緊力可按下式計(jì)算： (公式 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ——安全系數(shù)，通常取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，可用下式估算 (公式 其中 a——運(yùn)載工件時(shí)重力方向的最大升加速度 g——重力加速度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定。 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) (公式 f——摩擦系數(shù) G——選取工件所受的重力（ N） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 將已知條件代入得： 圖 械手夾持器 （ 1） 氣缸的內(nèi)徑 根據(jù)手指的幾何關(guān)系得： 由設(shè)計(jì)任務(wù)可以知道，要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載大小位 100慮到氣缸未 加載時(shí)實(shí)際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率 β： 由《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》表 11取 β=表 3缸的載率 阻性負(fù)載（靜負(fù)載） 慣性負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) ＜ 100s 100～ 500s ＞ 500s β=據(jù)氣缸的結(jié)構(gòu)得： D－活塞直徑， m m 誤 !未找到引用源。 N 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (公式 估算時(shí)取 d=誤 !未找到引用源。 =40N, P=誤 !未找到引用源。 。代入上式得： 按照 2348準(zhǔn)進(jìn)行圓整，取 D=36 3缸內(nèi)徑尺寸系列（摘自 2348(280) 10 50 (140) 320 12 63 160 (360) 16 80 (180) 400 20 (90) 200 (450) 25 100 (220) 500 32 (110) 250 注：括號(hào)內(nèi)的公稱壓力值為非優(yōu)先采用值 （ 2） 活塞桿直徑 由 d=取活塞桿直徑 d=25 3缸筒壁厚 氣缸缸筒內(nèi)徑 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 材料 50 80 100 125 160 200 250 壁厚 鑄鐵 7 8 10 10 12 14 16 無縫鋼管 5 6 7 7 8 8 10 鋁合金 8～ 12 12～ 14 14～ 17 表 3缸活塞桿外徑尺寸系列（摘自 2348(4) 缸筒長(zhǎng)度的確定： 缸筒長(zhǎng)度 S=L+B+20 L 為活塞行程； B 為活塞厚度 活塞厚度 B=(誤 !未找到引用源。 = 誤 !未找到引用源。 80=16于氣缸的行程 L=200所以 S=L+B+20=236 5） 氣缸筒的壁 厚的確定 : 由《液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)》知：一般氣缸缸筒與內(nèi)徑之比 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，其壁厚通常按薄壁筒公式計(jì)算 慮機(jī)械加工工藝性，往往將缸筒壁厚適當(dāng)加厚，且盡量選用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑和壁厚的鋼管與鋁合金管。下圖所列缸筒壁厚可供參考。 假設(shè)所選材料為無縫鋼管，則由表知 (6)氣缸的進(jìn)、排氣口計(jì)算 通常氣缸的進(jìn)、排氣口的直徑大小與氣缸速度有關(guān)，根據(jù) 缸的進(jìn)、排氣口的直徑見下表（ 準(zhǔn)規(guī)定） 氣缸直徑 32 40 50 63 80 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 氣口尺寸 汽缸直徑 100 125 150 200 250 氣口尺寸 汽缸直徑 320 氣口尺寸 查此表可知，氣缸的進(jìn)、排氣口的規(guī)格為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 西安文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而