畢業(yè)論文-機(jī)械手夾持器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，生產(chǎn)效率較低、勞動(dòng)強(qiáng)度很大。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率，降低成本，并使生產(chǎn)線建設(shè)成為柔性制造系統(tǒng)，適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化大生產(chǎn)需要，本文通過(guò)利用機(jī)器人技術(shù)，將裝卸機(jī)械手代替人工，從而來(lái)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 </p><p>　　本機(jī)械手主要與數(shù)控加工設(shè)

2、備組合形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程（上料、下料、加工）的自動(dòng)化與無(wú)人化。本設(shè)計(jì)充分考慮機(jī)械手工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。</p><p>　　液壓控制系統(tǒng)是由機(jī)械、電氣、液壓和微機(jī)控制等元件綜合構(gòu)成的工業(yè)自</p><p>　　動(dòng)化系統(tǒng)，是機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的一種重要形式，是機(jī)械與控制的

3、重要結(jié)合點(diǎn)，經(jīng)</p><p>　　常出現(xiàn)在生產(chǎn)線和各種自動(dòng)化設(shè)備中。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手；夾持器；液壓系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Today, many domestic factory production lines, CNC machine lo

4、ading and unloading the work piece are still manipulated manually and intensive labor, production efficiency is low. In order to improve the efficiency of the production process, reduce costs, turn production line into a

5、 flexible manufacturing system and meet the needs of modern automated large-scale production, this paper will replace the manual handling with robot, and thus improve labor productivity through the use of robot technolo&

6、lt;/p><p>　　The manipulator is mainly to implement automation which related to CNC machining equipment, hand combined to form production lines. It is designed to take full account of the robot work environment

7、and process specific requirements. To meet process requirements, simplify the structure and use the standardized, modular components common element as far as possible.</p><p>　　Hydraulic control system is th

8、e integrated industrial automation system which composed of mechanical, electrical, hydraulic and computer control devices. It is an important part in mechanical transmission and is often used in a variety of automated p

9、roduction lines and equipments.</p><p>　　Keywords: manipulator; gripper; the hydraulic system</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　論文選題背景及意義</b></p><p&g

10、t;　　用于再現(xiàn)人手功能的技術(shù)裝置稱為機(jī)械手。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。</p><p>　　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

11、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)。</p><p>　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織給出的定義：“一種自動(dòng)操作控制可編程機(jī)械臂，在移動(dòng)中完成各種基本操作工作的稱為工業(yè)機(jī)器人”[3]。通過(guò)計(jì)算機(jī)可編程序來(lái)執(zhí)行搬運(yùn)多種物件材料、工件工具、或?qū)Ｓ昧慵b置的多功能機(jī)械手(manipulator)來(lái)完成各項(xiàng)任務(wù)綜合體稱為機(jī)器人，它是美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（U.S．RIA）給出的定義[1]。工業(yè)機(jī)器人較適合這個(gè)定義。日本機(jī)器

12、人工業(yè)協(xié)會(huì)(JIRA)的定義：用來(lái)替代人類勞動(dòng)的機(jī)械臂，通過(guò)記憶體元件和末端執(zhí)行器(end effector)的自動(dòng)控制，使它自動(dòng)移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)完成各種工作的總和稱為工業(yè)機(jī)器人[2]。一種可以較好的模擬人手功能的機(jī)械電子裝置稱為機(jī)器人，這是我國(guó)對(duì)機(jī)器人的定義。作者指出：機(jī)械手在程序固定情況下只能簡(jiǎn)單裝置在自動(dòng)機(jī)或自動(dòng)線上使用，做一些較簡(jiǎn)單的搬運(yùn)物件、抓取原件。機(jī)械手與機(jī)器人，動(dòng)作程序的變化都是通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)；它們主要區(qū)別是工業(yè)機(jī)器人具有獨(dú)立的

13、控制系統(tǒng)，共同的特征決定了它的定義，是一種多學(xué)科集于一體的自動(dòng)化設(shè)備，主要由計(jì)算機(jī)信息科學(xué)、傳感技術(shù)科學(xué)、控制科學(xué)、機(jī)構(gòu)科學(xué)等組成。</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)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。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有

14、著廣泛的發(fā)展空間。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的第一次迅猛發(fā)展是在第二次世界大戰(zhàn)，最早應(yīng)用在美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手研究，時(shí)間大約是在上世紀(jì)40 年代，它是一種主從型的控制系統(tǒng)。1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手?？刂葡到y(tǒng)有別于40 年代的主從型而是示教型的；1962 年，美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)

15、上，研制出一種更新興的機(jī)械手，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓做儲(chǔ)存裝置。這個(gè)機(jī)械手對(duì)機(jī)械手的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義，日后的不少球面坐標(biāo)式機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的；同一年該公司和普曼公司合并成重組為萬(wàn)能制動(dòng)公司，專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 1962 年美國(guó)機(jī)械鑄造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫 Versatran 機(jī)械手，原意是靈活搬運(yùn)，可做點(diǎn)位和軌跡控制。雖然上述的2 種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外機(jī)

16、械手發(fā)展的重要基礎(chǔ)。在機(jī)械手得到一定程度的發(fā)展后，從60 年代后期起，噴漆、弧焊工業(yè)機(jī)器人相繼在生產(chǎn)中開(kāi)始應(yīng)用。1978 年美國(guó) Unimate 公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制出一種Unimation—Vic.arm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算</p><p>　　我國(guó)工業(yè)機(jī)械手的研究與開(kāi)發(fā)起步較晚，比歐美要晚30年左右，起步于上世紀(jì)70 年代，1972 年我國(guó)第一臺(tái)機(jī)械手在上海開(kāi)發(fā)成功，隨之全國(guó)各省都

17、開(kāi)始研制和應(yīng)用機(jī)械手。從第七個(gè)五年計(jì)劃（1986～1990 年）開(kāi)始，我國(guó)政府大大加大了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的重視程度，并且為此項(xiàng)目投入大量的資金，在眾多學(xué)者及研究人員的參與下，研究開(kāi)發(fā)并且制造了一系列的工業(yè)機(jī)器人，其中有由北京機(jī)械自動(dòng)化研究所設(shè)計(jì)制造的噴涂機(jī)器人，廣州機(jī)床研究所和北京機(jī)床研究所合作設(shè)計(jì)制造的點(diǎn)焊機(jī)器人，大連機(jī)床研究所設(shè)計(jì)制造的氬弧焊機(jī)器人，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)制造的裝卸載機(jī)器人等等。值得注意的是，這些機(jī)器人的控制器，都是由中國(guó)科學(xué)

18、院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所和北京科技大學(xué)機(jī)器人研究所開(kāi)發(fā)的。與此同時(shí)，一系列的機(jī)器人關(guān)鍵部件也被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如機(jī)器人專用軸承，減震齒輪，直流伺服電機(jī)，編碼器等等。</p><p>　　隨著機(jī)械手的發(fā)展，人們也對(duì)機(jī)械手的應(yīng)用提出了更高的要求，一是重復(fù)高精度，精度是指機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置密切相關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。顯然，重復(fù)精度比精度更重要；二是模

19、塊化，有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱為簡(jiǎn)單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承，使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的

20、功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向；三是無(wú)給油化，無(wú)給油化是個(gè)新提出的概念，主要是為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染要求，不加潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問(wèn)世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料）的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件，不僅</p><p><b>　　論文的主要工作</b></p>

21、<p>　　在全面學(xué)習(xí)和了解掌握夾持機(jī)構(gòu)相關(guān)知識(shí)，查閱相關(guān)參考資料的基礎(chǔ)上對(duì)工業(yè)機(jī)器人夾持器機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀有了充分而全面的了解，-設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了腕部和夾持器的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　夾持器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　夾持器的研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　機(jī)器人操作機(jī)在作業(yè)時(shí)的裝

22、置為機(jī)器人夾持器工具與所需工件直接接觸的過(guò)程。夾持器的性能的好壞很大程度上影響了機(jī)器人作用和效率的發(fā)揮。一方面為了在各種復(fù)雜的作業(yè)中，使機(jī)器人能像人一般有效地進(jìn)行開(kāi)展工作，就一定要有一個(gè)動(dòng)作敏捷與運(yùn)動(dòng)靈活的夾持器，另一方面為能提高操作中的安全、穩(wěn)定性，在機(jī)器人抓取時(shí)，要求實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的夾持與操作；夾持器因在變外載情況下[10]。因此，在同時(shí)滿足矛盾的兩方面要求最大限度時(shí)，夾持器的設(shè)計(jì)才能夠更合理，需要深入細(xì)致的對(duì)其進(jìn)行研究。 夾持器的主要作

23、用是握持物體的主要部件。由于物件被握持中出現(xiàn)的各種不同情況，如：材料結(jié)構(gòu)、材料性能、形體大小、表面情況、份量輕重等的不一，促使夾持器的結(jié)構(gòu)不能單一，應(yīng)該有多種多樣的。每一種夾持器的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)形態(tài)不完全一致，并且工作原理也會(huì)出現(xiàn)不一樣。總結(jié)起來(lái)，按照抓取和夾持的操作物件中的方式區(qū)別，夾持器可分為下面兩種[11-12]：</p><p>　　1、仿人抓取式夾持器 </p><p>　　人手抓取

24、物件時(shí)候都是從雙邊或者多邊抓取，夾持器從物件外部的兩側(cè)或多側(cè)實(shí)現(xiàn)抓取，這樣的指夾持器是屬于模擬人手的抓取，即是仿人抓取式夾持器。 </p><p>　　手指式、夾鉗式夾持器，這兩種夾持器均為仿人抓取中演變出來(lái)的夾持器。有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的手指式夾持器，基本能實(shí)現(xiàn)繁雜、難度較高的動(dòng)作，均為模仿人的手指關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)多自由度操作中運(yùn)用了多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。夾鉗式夾持器，都只有單一關(guān)節(jié)的手指夾持器，不是與人手一摸一樣。它用單個(gè)驅(qū)動(dòng)器

25、裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)張合動(dòng)作中由兩個(gè)或多個(gè)手指。大多數(shù)夾鉗式夾持器用在現(xiàn)在工業(yè)設(shè)計(jì)中，因?yàn)楸阌诰S護(hù)，而且成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。</p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置與手指構(gòu)成了夾鉗式的夾持器。因?yàn)槭种傅慕Y(jié)構(gòu)與張開(kāi)、閉合動(dòng)作不同，可分成平移型和回轉(zhuǎn)型兩種夾持器。平移型夾持器在實(shí)現(xiàn)相對(duì)平行移動(dòng)中是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩個(gè)手指實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉動(dòng)作的?；剞D(zhuǎn)型夾持器在實(shí)現(xiàn)繞支點(diǎn)回轉(zhuǎn)中是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)手指實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉動(dòng)作的。前者平移型夾持器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)

26、單、適應(yīng)性較強(qiáng)、動(dòng)作較靈活，這種多數(shù)屬于自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)中。</p><p>　　手指式夾持器，它有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，多數(shù)還處于科學(xué)研制階段。它主要完成復(fù)雜精細(xì)裝配或者在微密的小空間操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)繁雜的抓取動(dòng)作和精密靈巧操作。必須能夠模仿人手在靈巧地抓取不同材質(zhì)、形狀的物體中的各個(gè)動(dòng)作和關(guān)節(jié)活動(dòng)要求。</p><p>　　2、非仿人抓取式夾持器[13]</p>

27、;<p>　　末端執(zhí)行器是非仿人抓取式的夾持器。人手不能實(shí)現(xiàn)的抓取方式一般由它來(lái)完成的，對(duì)特殊的物理現(xiàn)象和特定的物體形狀進(jìn)行抓取時(shí)多數(shù)采用單邊抓取。用磁吸式和氣吸式夾持器來(lái)對(duì)待特殊的物理現(xiàn)象，利用中心塞式，漲縮環(huán)式夾持器來(lái)對(duì)待特定的物體形狀。</p><p>　　由進(jìn)排氣系統(tǒng)、吸盤、吸盤架組成了氣吸式夾持器。根據(jù)物件與吸盤作用后負(fù)壓內(nèi)腔或形成真空的不同方法，氣吸式夾持器可分三種：噴吸式——利用負(fù)壓噴

28、嘴抽出內(nèi)腔空氣而形成負(fù)壓腔；擠氣式——吸盤變形后靠外力擠出內(nèi)腔空氣的方法使形成負(fù)壓腔；真空式——吸盤內(nèi)腔在真空泵系統(tǒng)專門抽氣后形成真空。它具有方便可靠、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、質(zhì)量較輕等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛運(yùn)用于板材、紙張、塑料、薄壁零件和玻璃器皿等的夾取工作，有良好的使用效果。</p><p>　　用電磁鐵磁或永久磁鐵來(lái)吸持物件的都叫吸式夾持器，它一般用來(lái)吸取有磁性材料的物件，吸附中不僅不會(huì)破壞物件的表面，而且會(huì)產(chǎn)生較大的吸

29、附力，所以對(duì)表面光整要求不高的物件，或有通孔、通槽在表面的物件照樣可以吸持。對(duì)不能有剩磁的物件被吸持后通常要進(jìn)行的物件退磁工序。對(duì)溫度超過(guò) 723°C 以后的鋼、鐵等磁性材料制造的物件就會(huì)失去磁性，因而無(wú)法在高溫時(shí)使用磁吸式夾持器。電磁鐵夾持器和永久磁鐵夾持器均為磁吸式夾持器。</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人終端是焊鉗、噴槍，手部除焊接、噴涂等的專用工具外，機(jī)器人的夾持器工作主要在醫(yī)療服務(wù)、裝配、搬運(yùn)等

30、工種，當(dāng)前主要研究機(jī)械夾持器的有以下幾個(gè)方面[14-16]：</p><p>　　1、簡(jiǎn)單的機(jī)械夾持器 </p><p>　　目前使用廣泛機(jī)械夾持器，因其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、造價(jià)相對(duì)低廉，但是它只適合外形規(guī)則的物件抓取，范圍應(yīng)用有限。</p><p><b>　　2、系列夾持器 </b></p><p>　　對(duì)抓取外形變化比較

31、大、種類比較多的夾持器主要是機(jī)械夾持器，它運(yùn)用場(chǎng)所較為廣泛。操作過(guò)程中可依據(jù)對(duì)象的變化而選擇不同的夾持器，這是它在機(jī)器人中的優(yōu)點(diǎn)，避免了因?yàn)樽ト?duì)象的變化要更換機(jī)器人終端設(shè)備的麻煩。但是增加了機(jī)器人腕部的負(fù)荷和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)成為了它不足的地方。</p><p><b>　　3、柔性?shī)A持器</b></p><p>　　這類夾持器沒(méi)有固定不變的夾持形心的特點(diǎn)在操作過(guò)程中，形狀

32、變化較大的物件需要抓取比較適合，但對(duì)精確控制或者空間位置要求較高的對(duì)象抓取就不適合了。因此在實(shí)際裝配操作應(yīng)用中的局限性體現(xiàn)了不適合此類機(jī)器人的。</p><p>　　4、仿人靈巧夾持器 </p><p>　　跟人手相似的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的夾持器，在抓取物體時(shí)通過(guò)多個(gè)可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)的動(dòng)作來(lái)完成，做有限度的移、轉(zhuǎn)動(dòng)作在相應(yīng)的空間里，它在進(jìn)行操作同時(shí)可以調(diào)整物體的位置。在作業(yè)操作中，小范圍的調(diào)整是

33、有利于提高機(jī)器人操作的準(zhǔn)確性。因而，我國(guó)尚處于研制階段的仿人靈巧夾持器，雖然它控制系統(tǒng)與機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，但是這類夾持器有十分廣闊應(yīng)用前景。三指九關(guān)節(jié)靈巧手的機(jī)器人是北京航空航天大學(xué)研究所研制出來(lái)，靠遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)九個(gè)電機(jī)并通過(guò)鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。它能完成精密裝配工作和復(fù)雜細(xì)微的空間操作，在抓取不同類別形狀，不同類別材質(zhì)的物體。專家鑒定認(rèn)為，該項(xiàng)成果基本上達(dá)到了國(guó)際多指靈巧手研究的先進(jìn)水平，國(guó)內(nèi)更是具有領(lǐng)先科技水平。</p>

34、;<p><b>　　5、智能型夾持器 </b></p><p>　　日本機(jī)械實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研制出能在沒(méi)有光線中探測(cè)物體的形狀，這種機(jī)器人有較強(qiáng)識(shí)別能力的手指，它識(shí)別物體形狀大小的能力相當(dāng)于用手的觸摸一般效果。同樣，日本東芝公司研制的機(jī)器人手，是一種能夠非常精確的接觸抓住物體，因它有一種觸覺(jué)傳感器裝在機(jī)器人的手指上。目前我們還不能離開(kāi)人的干預(yù)、摒棄作用，在智能化機(jī)器人發(fā)展的過(guò)程中。

35、</p><p>　　總而言之，雖然在研究的機(jī)械夾持器種類較多，但技術(shù)上還有很多地方需要進(jìn)一步研究更新，使技術(shù)開(kāi)發(fā)逐步趨向成熟。</p><p><b>　　夾持器設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　夾持器的設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　要有足夠的夾持力和所需的夾持精度； <

36、/p><p>　　它是連接在手上，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量輕小，以減輕手臂的負(fù)荷。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　所需要夾緊的工件直徑為 80mmm。放松動(dòng)作時(shí)兩爪間最大距離為100-120mm。抓持速度為 20m/s，夾持器從運(yùn)輸車上抓取待加工的坯料送到加工機(jī)械上及把加工好的工件送回到運(yùn)輸車上。工件重量約

37、 0.5kg，材質(zhì)：45#鋼。夾緊動(dòng)作平穩(wěn)，起動(dòng)和終止無(wú)剛性沖擊，由運(yùn)動(dòng)分析及所需夾持力得到機(jī)構(gòu)各部分尺寸。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，考慮到所要達(dá)到的原始參數(shù)：手抓張合角，夾取重量為0.5Kg。常用的工業(yè)機(jī)械手手部,按握持工件的原理,分為夾持和吸附兩大類。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀

38、物體,不適合用于本方案。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用夾持式手指,夾持式機(jī)械手按運(yùn)動(dòng)形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型手指的張開(kāi)閉合靠手指的平行移動(dòng),這種手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 適于夾持平板方料, 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置, 其理論夾持誤差零。若采用典型的平移型手指, 驅(qū)動(dòng)力需加在手指移動(dòng)方向上,這樣會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。顯然是不合適的，因此不選擇這種類型。</p><p>　

39、　通過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿這種結(jié)構(gòu)方式。夾緊裝置選擇常開(kāi)式夾緊裝置。</p><p>　　手爪的作用及設(shè)計(jì)手爪的要求</p><p>　　手爪是機(jī)械手用來(lái)抓取并握緊工件用的。它抓取工件的迅速，靈活，準(zhǔn)確和牢靠程度，直接影響到機(jī)械手的性能，是機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一。為此，設(shè)計(jì)手爪時(shí)應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　手爪應(yīng)有足夠的夾緊力，除

40、工件的重力外，還要能不使工件在傳送過(guò)程中因慣性力和振動(dòng)而松動(dòng)或脫落。</p><p>　　夾持范圍要大，卡爪的開(kāi)閉角度（卡爪張開(kāi)或閉合時(shí)兩個(gè)極限位置所擺動(dòng)的角度）應(yīng)能適應(yīng)夾持較大的直徑范圍。</p><p>　　夾持精度要高，即要求工件在卡爪內(nèi)定位準(zhǔn)確，又不夾壞工件表面，一般須根據(jù)工件的形狀選擇相應(yīng)的卡爪。如圓柱形工件多采用V形槽的卡爪來(lái)定位；對(duì)于易擦傷表面的工件，卡爪上應(yīng)鑲軟質(zhì)墊片等。&

41、lt;/p><p>　　夾持動(dòng)作要迅速，靈活。</p><p>　　手爪還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，剛性好，自重輕，易磨損處應(yīng)能更換，在手腕或手臂上安裝要方便，更換要迅速或能自動(dòng)更換。</p><p><b>　　手爪的類型</b></p><p>　　機(jī)械卡爪式：根據(jù)手爪的動(dòng)作可分為回轉(zhuǎn)型和平移型；根據(jù)手指的數(shù)量可分為雙指和多指；

42、根據(jù)夾持工件的方法又可分為外卡式和內(nèi)漲式。</p><p>　　真空吸盤式：有真空泵式和氣流負(fù)壓式。</p><p><b>　　電磁吸盤式。</b></p><p><b>　　手爪的力學(xué)分析</b></p><p>　　下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：滑槽杠桿 圖2-1（a）為常見(jiàn)的滑槽

43、杠桿式手部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1——手指 2——銷軸 3——杠桿</p><p>　　圖2-1 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)和受力分析</p><p>　　在杠桿3的作用下，銷軸[GB/T882-2000]2向上的拉力為F，并通過(guò)銷軸中心O點(diǎn)，兩手指1的滑槽對(duì)銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向o點(diǎn)，交和的延長(zhǎng)線于A及B。</p&

44、gt;<p><b>　　由 </b></p><p><b>　　由 </b></p><p>　　式中 a ——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離（mm）</p><p>　　——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角</p><p>　　由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力F一定

45、時(shí)， 角增大，則握力也隨之增大，但 角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過(guò)大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好。</p><p>　　夾緊力計(jì)算及驅(qū)動(dòng)力計(jì)算</p><p>　　手指加在工件上的夾緊力，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。</p><p>　　手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算：</p><p&

46、gt;　　式中 -----安全系數(shù)，通常1.2～2.0；</p><p>　　-----工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響?？山瓢聪率焦浪悖?lt;/p><p>　　其中a為重力方向的最大上升加速度： = ，</p><p>　　-----運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度；</p><p>　　-----系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間，一般選取0.003～0

47、.5s</p><p>　　-----方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇。</p><p>　　G-----被抓取工件所受重力（N）。</p><p>　　表2-1 液壓缸的工作壓力</p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　設(shè)a=100mm，b=50mm，，機(jī)械手達(dá)到

48、最高響應(yīng)時(shí)間為0.5s，求夾緊力和驅(qū)動(dòng)力F 和驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸。</p><p><b>　　(1)設(shè)</b></p><p>　　根據(jù)公式，將已知條件代入公式（2.2）得；</p><p><b>　　夾緊力：</b></p><p>　?。?）根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得：</p><p

49、><b>　　(3)取</b></p><p><b>　　手爪夾持范圍計(jì)算</b></p><p>　　為了保證手抓張開(kāi)角為，活塞桿運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度為34mm。手抓夾持范圍，手指夾持有效長(zhǎng)度為100mm,當(dāng)手抓沒(méi)有張開(kāi)角的時(shí)候，如圖2-2（a）所示，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小夾持半徑，當(dāng)張開(kāi)時(shí)，如圖2-2（b）所示，最大夾持半徑計(jì)算如下：</p

50、><p>　　圖2-2 手爪張開(kāi)示意圖</p><p><b>　　誤差分析</b></p><p>　　機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅與機(jī)械手的定位精度有關(guān)，而且也與手指的夾持誤差大小有關(guān)?，F(xiàn)對(duì)平移型和回轉(zhuǎn)型夾持器的優(yōu)缺點(diǎn)及定位誤差進(jìn)行分析。</p><p><b>　　普通平移型夾持器<

51、/b></p><p>　　普通的平移型夾持器，工件的直徑的變化不影響其軸心的位置（圖 2-3），即對(duì)于不同直徑的工件其定位誤差?=0。但是傳統(tǒng)的平移型夾持器通常由平行四邊形機(jī)構(gòu)、螺桿副直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)或凸輪副直線平動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量和體積較大且精度低。</p><p><b>　　2. 回轉(zhuǎn)型夾持器</b></p><p>　　機(jī)

52、械手回轉(zhuǎn)型夾持器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，因此應(yīng)用廣泛。但是回轉(zhuǎn)型夾持器與工件的接觸點(diǎn)呈弧形變化，夾持誤差隨工件尺寸變化而變化，定位精度差。下面以兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型鉗爪（圖 2-4）夾持圓柱形工件為例，分析其定位誤差。</p><p>　　1—鉗爪體 2—工件</p><p>　　圖2-3平移型夾持器手指示意圖 圖2-4兩支爪回轉(zhuǎn)型鉗爪</p><p>　　

53、如圖 2-4所示，設(shè) AB 長(zhǎng)度為l ，鉗口夾角為2θ ，兩支點(diǎn)的距離為 2a，圓柱形工件半徑為 R，偏轉(zhuǎn)角為 β ，設(shè)工件中心到手指兩支點(diǎn)連線中點(diǎn)O的距離為 x,則：</p><p>　　隨工件尺寸變化而變化，為了保證在抓取半徑較小的工件時(shí)能夠抓住工件，偏轉(zhuǎn)角常按被抓取工件的平均半徑和使得為條件來(lái)確定，那么：</p><p><b>　　式中，。</b></p

54、><p>　　為方便討論，對(duì)式（2.3）進(jìn)行整理，得：</p><p>　　對(duì)于式（2.5）中，根號(hào)下的式子為關(guān)于參數(shù)R的拋物線，因此可以討論x的最值問(wèn)題以及其定位誤差：</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，x有最小值</b></p><p>　　當(dāng)或時(shí)，定位誤差為：</p><p>　　(3) 當(dāng)時(shí)，

55、定位誤差取和中的最大值，其中的值可由下面的公式求得：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　若被抓取的工件半徑，則，，根據(jù)公式（2.7）可以計(jì)算其定位誤差：</p><p>　　通過(guò)上述計(jì)算可知，當(dāng)工件尺寸變化時(shí)兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型鉗爪有較大的定

56、位誤差。</p><p><b>　　手腕的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　手腕的概述</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)器人的腕部是臂部和手部的連接部件，手部在工作過(guò)程中不僅其靈活性得到了很好的改進(jìn)，而且工作范圍比之前更大一些，這些優(yōu)點(diǎn)都是在空間上改進(jìn)或者調(diào)解其方向得到的，不容忽視的是，以上的工作是以手腕臂部的

57、運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的[1]。</p><p>　　手腕應(yīng)具有獨(dú)立的自由度，以滿足機(jī)器人手部完成復(fù)雜的姿態(tài)。腕部實(shí)際所具有的自由度應(yīng)根據(jù)機(jī)器人的工作性能要求來(lái)確定。在多數(shù)情況下，要確定手部的作業(yè)方位，使手部處于空間任意方位，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸 X,Y,Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有回轉(zhuǎn)（）、俯仰（）和擺動(dòng)（）三個(gè)自由度，如圖 3-1 所示[2]。</p><p>　　當(dāng)有特殊使用要求時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)小

58、距離的橫移運(yùn)動(dòng)。手腕的自由度越多，結(jié)構(gòu)和控制越復(fù)雜。因此，在決定手腕的自由度數(shù)目時(shí)應(yīng)根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)要求。在大多數(shù)的情況下，機(jī)器人手腕具有 1-2 個(gè)自由度就可以滿足作業(yè)的要求。</p><p>　　因?yàn)槭滞笫前惭b在手臂的末端，所以手腕的大小和重量是手腕設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題，希望能采用緊湊的結(jié)構(gòu)，合理的自由度[3]。</p><p>　　1—手臂 2—機(jī)械接口</p>&

59、lt;p>　　圖3-1手腕的自由度</p><p><b>　　腕部的典型結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu)形式大多數(shù)都相互類似，有的采用回轉(zhuǎn)缸或活塞缸直接驅(qū)動(dòng)。但有一些是通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置，鏈輪鏈條以及同步皮帶傳動(dòng)的。</p><p>　　典型的腕部結(jié)構(gòu)有以下幾種：</p><p>　　具有一個(gè)

60、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)、齒條缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)、可翻轉(zhuǎn)的腕部結(jié)構(gòu)、復(fù)合缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　具有回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)、具有回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p>　　具有回轉(zhuǎn)和橫移運(yùn)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p&g

61、t;　　具有多個(gè)自由度的機(jī)械傳動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　柔順手腕。</b></p><p><b>　　手腕確定</b></p><p>　　因?yàn)楣ぜ菑囊粋€(gè)地點(diǎn)搬運(yùn)到另一個(gè)地點(diǎn)，動(dòng)作并不復(fù)雜，所以一個(gè)自由度的手腕是一個(gè)很好選擇。</p><p><b>　　液壓缸的設(shè)計(jì)&

62、lt;/b></p><p><b>　　液壓缸的設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　液壓缸一般來(lái)說(shuō)是標(biāo)準(zhǔn)件，但有時(shí)也需要自行設(shè)計(jì)。本節(jié)主要介紹液壓缸主要尺寸的計(jì)算及強(qiáng)度，剛度的驗(yàn)算方法。 </p><p>　　液壓缸的設(shè)計(jì)是在對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析、負(fù)載計(jì)算和確定了其工作壓力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型，再

63、按負(fù)載和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，必要時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑 D、缸的長(zhǎng)度 L、活塞桿直徑 d。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來(lái)確定上述參數(shù)。 </p><p>　　液壓缸要承受的負(fù)載包括有效工作負(fù)載、摩擦阻力和慣性力等。液壓缸的工作壓力按負(fù)載確定。對(duì)于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，采用的

64、壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，液壓缸的工作壓力可按負(fù)載大小及液壓設(shè)備類型參考表4-1、表 4-2 來(lái)確定。</p><p>　　表4-1液壓缸的公稱壓力（單位：MPa，GB 79 38-87）</p><p>　　表4-2各類液壓設(shè)備常用的工作壓力（單位：MPa）</p><p>　　液壓缸的典型結(jié)構(gòu)舉例： </p><p>　　圖 4-1 所示的

65、是一個(gè)較常用的雙作用單活塞桿液壓缸。它是由缸底 20、缸筒 10、缸蓋兼導(dǎo)向套 9、活塞 11 和活塞桿 18 組成。缸筒一端與缸底焊接，另一端缸蓋(導(dǎo)向套)與缸筒用卡鍵 6、套 5 和彈簧擋圈 4 固定，以便拆裝檢修，兩端設(shè)有油口 A 和 B。活塞 11 與活塞桿 18 利用卡鍵 15、卡鍵帽 16 和彈簧擋圈 17 連在一起。活塞與缸孔的密封采用的是一對(duì) Y 形聚氨酯密封圈 12，由于活塞與缸孔有一定間隙，采用由尼龍 1010 制成

66、的耐磨環(huán)(又叫支承環(huán))13 定心導(dǎo)向。桿 18 和活塞 11 的內(nèi)孔由密封圈 14 密封。較長(zhǎng)的導(dǎo)向套 9 則可保證活塞桿不偏離中心，導(dǎo)向套外徑由 O 形圈 7 密封，而其內(nèi)孔則由 Y 形密封圈 8 和防塵圈 3 分別防止油外漏和灰塵帶入缸內(nèi)。缸與桿端銷孔與外界連接，銷孔內(nèi)有尼龍襯套抗磨。</p><p>　　圖4-1雙作用單活塞桿液壓缸</p><p>　　1-耳環(huán) 2-螺母 3-防塵圈

67、 4、17-彈簧擋圈 5-套 6、15-卡鍵</p><p>　　7、14-O型密封圈 8、12-Y型密封圈 9-缸蓋兼導(dǎo)向套 10-缸筒</p><p>　　11-活塞 13-耐磨環(huán) 16-卡鍵帽 18-活塞桿 19-襯套 20-缸底</p><p><b>　　液壓驅(qū)動(dòng)力</b></p><p>　?。?）根據(jù)驅(qū)動(dòng)力

68、公式得：</p><p><b>　　(2)取</b></p><p>　?。?）確定液壓缸的內(nèi)徑D</p><p>　　選取活塞桿直徑d=0.5D，選擇液壓缸壓力油工作壓力P=0.8-1Mpa,</p><p>　　根據(jù)表4-1（JB826-66），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=10mm，但為了擴(kuò)大機(jī)械手的工作范圍，選取液壓缸

69、內(nèi)徑D=16mm</p><p><b>　　則活塞桿直徑為：</b></p><p><b>　　活塞壁的厚度</b></p><p><b>　　活塞厚 </b></p><p>　　所以取 B=60mm</p><p><b>　　活塞

70、行程</b></p><p>　　夾持器桿件運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如圖 4-2 所示。</p><p>　　圖4-2夾持器桿件運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖</p><p>　　OD 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 到 OB 位置，OA=OD=100，，所以，</p><p>　　即手爪最大抓取直徑 2BE=167mm</p><p>　　同理：

71、 </p><p>　　所以當(dāng)2BE相接觸時(shí)，即2BE=0時(shí)，CD轉(zhuǎn)移距離為30mm，轉(zhuǎn)角為</p><p><b>　　取</b></p><p>　　當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)18度時(shí)，BE=52.6mm</p><p>　　手爪間的最大間距為 2BE=105mm</p><p>&l

72、t;b>　　所以工件直徑為 </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　所以選取行程S=25，標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，經(jīng)校核液壓缸行程滿足要求。</p><p>　　抓取d=80mm的工件時(shí)：</p><p>　　抓取工件前兩爪處于最大距離時(shí)</p><p>

73、;<b>　　校核此時(shí)缸徑：</b></p><p><b>　　故缸徑合適。</b></p><p><b>　　液壓缸的流量</b></p><p><b>　　夾緊器夾緊時(shí)：</b></p><p><b>　　放松時(shí)： </b>

74、;</p><p><b>　　缸筒壁厚 </b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　底厚： </b></p><p>　　故h=8mm，液壓桿行程示意圖如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3液壓桿行程示意圖

75、</p><p><b>　　液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　油泵的選擇</b></p><p>　　液壓泵是液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液動(dòng)力元件，它是每個(gè)液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件，合理的選擇液壓泵對(duì)于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要。

76、</p><p>　　選擇液壓泵的原則是：根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的要求，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號(hào)。 表 5-1 列出了液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的主要性能。</p><p>　　表5-1液壓系統(tǒng)常用液壓泵的性能比較</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，由于各類液壓泵各自突出的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)、功用和動(dòng)轉(zhuǎn)方式各不相同，因此

77、應(yīng)根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選擇合適的液壓泵。一般在機(jī)床液壓系統(tǒng)中，往往選用雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵；而在筑路機(jī)械、港口機(jī)械以及小型工程機(jī)械中往往選擇抗污染能力較強(qiáng)的齒輪泵；在負(fù)載大、功率大的場(chǎng)合往往選擇柱塞泵。 </p><p>　　應(yīng)實(shí)際要求需要，選用 YBX 型“限壓式變量泵”。限壓式變量泵具有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)壓力在達(dá)到最大工作壓力前系統(tǒng)工作流量保持最大；系統(tǒng)壓力達(dá)到最大工作壓力時(shí)系統(tǒng)工作流量迅速降低，以實(shí)現(xiàn)功

78、率保護(hù)；執(zhí)行元件速度受負(fù)荷影響；可實(shí)現(xiàn)最大輸出功率限制；空載運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)最低功耗，即零壓力零排量。</p><p><b>　　確定流量</b></p><p><b>　　兩個(gè)液壓缸流量為</b></p><p>　?。?）夾持器液壓缸 </p><p>　　(2) 回轉(zhuǎn)液壓缸 &l

79、t;/p><p>　?。?）伸縮臂液壓缸 </p><p>　　(4) 升降臂液壓缸 </p><p><b>　　(K取1.1)</b></p><p><b>　　確定泵的動(dòng)力</b></p><p>　　各缸分別為 （1）夾持器液壓缸 </p>

80、<p>　　(2) 回轉(zhuǎn)液壓缸 </p><p>　　(3) 伸縮臂液壓缸 </p><p>　　(4) 升降臂液壓缸 </p><p>　　所以泵的額定壓力可取</p><p><b>　　選擇泵的型號(hào)為</b></p><p><b>　　表5-2技術(shù)規(guī)格為<

81、;/b></p><p><b>　　油泵電機(jī)的選擇</b></p><p>　　——液壓泵的總效率（取0.85）</p><p>　　所以選擇電機(jī)型號(hào):Y90L-4</p><p><b>　　表5-3電機(jī)參數(shù)</b></p><p><b>　　液壓元件的

82、選擇</b></p><p>　　序號(hào) 名稱 Q 規(guī)格 </p><p>　?。?）變量液壓泵 20.8 YBX—16 </p><p>　?。?）節(jié)流閥 15 AQF3—10CB </p><p>　　（3）液控單向閥

83、 0.4 SLPB2—30※ </p><p>　　（4）過(guò)濾器 20.8 XU—CJ25X40 </p><p>　?。?）電液換向閥（伸） 15 340YF—30—10B—Z </p><p>　?。?）電液換向閥（夾） 23.4 YF—30—10B—Z </p&

84、gt;<p>　?。?）電液換向閥（回） 17.34 YF—30—10B—Z </p><p>　?。?）電液換向閥（升） 8 YF—30—10B—Z </p><p>　?。?）卸荷閥 （溢流閥） 20.8 </p><p>　　（10）二位二通換向閥 </p><p>　?。?1）壓力傳感

85、器 </p><p><b>　　（12）行程開(kāi)關(guān)</b></p><p><b>　　輔助元件選擇</b></p><p>　　供油管尺寸參考所接元件接口尺寸選擇</p><p>　　參考所接元件接口尺寸，供油管采用塑料油管。</p><p><b>　　郵箱的選

86、擇</b></p><p>　　U——郵箱有效容積（L）</p><p>　　M——系數(shù)，對(duì)中壓系統(tǒng)取 5min</p><p><b>　　——液壓泵流量（）</b></p><p><b>　　系統(tǒng)液壓圖</b></p><p>　　詳細(xì)D=W=G圖=紙：三

87、二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六</p><p>　　全 套 資 料 低 拾10快起</p><p>　　圖5-1是液壓回路結(jié)構(gòu)圖，它在Fluid SIM-P軟件中獲取下面的元件組合而成，是由手閥、溢流閥、液壓泵、液控單向閥、節(jié)流閥、電液換向閥和各類液壓缸等組成。溢流閥在工件到達(dá)后停止卸荷，節(jié)流閥設(shè)置參數(shù)控制液壓速度。本液壓結(jié)構(gòu)中設(shè)置有三位四通電磁換向閥，用以控制液流的方向，做好標(biāo)記的每

88、個(gè)電磁閥的線圈用以控制。根據(jù)實(shí)際設(shè)置每個(gè)液壓缸情況參數(shù)，磁性開(kāi)關(guān)的放置是由液壓缸行程決定的。</p><p>　　圖5-1液壓系統(tǒng)控制原理圖</p><p><b>　　電磁鐵動(dòng)作順序表</b></p><p>　　對(duì)以上液壓系統(tǒng)控制圖中的電磁鐵的動(dòng)作順序制定動(dòng)作順序表如表 5-4 所示，其中，“+”表示電磁鐵得電。伸縮臂、夾持器等就實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的

89、動(dòng)作。</p><p>　　表5-4電磁鐵動(dòng)作順序表</p><p>　　液壓控制原理圖的步驟說(shuō)明</p><p>　　開(kāi)始工作后，啟動(dòng)電機(jī)，待到液壓系統(tǒng)啟動(dòng)，在工件來(lái)之前，溢流閥處于卸荷狀態(tài)。 （1）工件到達(dá)后，溢流閥停止卸荷,同時(shí) YV6 得電，電液閥右位工作，有桿腔進(jìn)油，升降臂下降。 </p><p>　　（2）下降到終點(diǎn)，壓下行程開(kāi)關(guān)

90、斷開(kāi)升降臂進(jìn)油路，YV6 斷電，同時(shí) YV1 得電，夾緊工件，這時(shí)液壓缸有桿腔壓力升高，使壓力傳感器 SA1 發(fā)出信號(hào) YV5 得電，同時(shí) YV1 失電。 </p><p>　?。?）YV5 得電，升降臂上升，上升節(jié)流閥可用作單向調(diào)節(jié)，用以節(jié)省時(shí)間。 </p><p>　　（4）上升到終了時(shí)，在行程開(kāi)關(guān) SA5，發(fā)出電信號(hào)，YV5 失電，YV7 得電，上升油路關(guān)閉，開(kāi)始打開(kāi)右回轉(zhuǎn)油路，底座

91、快速右轉(zhuǎn)，由節(jié)流閥調(diào)節(jié)速度。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)動(dòng)快到右限位時(shí)，壓下行程開(kāi)關(guān) YV7 失電，行程節(jié)流閥工作，底座慢速回轉(zhuǎn)到終點(diǎn)。 </p><p>　　（6）此時(shí) YV3 得電，伸縮臂無(wú)桿腔進(jìn)油，伸縮臂伸出使工件運(yùn)動(dòng)到工作臺(tái)上方。 </p><p>　?。?）伸縮臂伸到終了時(shí)，壓下行程開(kāi)關(guān)，使其發(fā)出信號(hào) YV2 得電，夾持器松開(kāi)，工件放到工作臺(tái)上。 &l

92、t;/p><p>　?。?）延時(shí)后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使 YV2 失電，YV4 得電，伸縮臂縮回。 </p><p>　?。?）伸縮臂縮回后壓下行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào)使機(jī)床開(kāi)始加工工件，溢流閥工作，系統(tǒng)卸荷。 </p><p>　　（10）工件加工完畢后，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)溢流閥停止卸荷，YV3 得電，伸縮臂伸出。 </p><p>　?。?1）伸到指定

93、位置時(shí)，壓下行程開(kāi)關(guān)，YV3 失電 YV1 得電，夾持器夾持工件，夾緊后壓力傳感器發(fā)出信號(hào) YV4 得電。 </p><p>　　（12）伸縮臂把工件取回。 </p><p>　?。?3）伸縮臂縮回到指定位置壓下行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào) YV8 得電底座快速回 轉(zhuǎn)，由節(jié)流閥調(diào)速。 </p><p>　　（14）快到限定位置時(shí)，使行程節(jié)流閥 YV8 失電，靠慣性緩沖至終止位

94、置。 </p><p>　?。?5）底座至終點(diǎn)后，壓下行程開(kāi)關(guān) YV6 得電，升降臂下降。 </p><p>　?。?6）下降終了時(shí)刻，壓下行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使 YV6 失電，YV2 得電，夾持器右位工作，夾持器松開(kāi)，把工件放回傳送帶。 </p><p>　　(17)延時(shí)后，YV2 失電，YV5 得電，升降臂上升，同時(shí)發(fā)出信號(hào)使傳送帶把工件帶走。 </p&g

95、t;<p>　　(18)升降臂升到原來(lái)的位置后，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)，等待下一次循環(huán)。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是關(guān)于機(jī)械手的腕部和夾持器部分，其腕部采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行起來(lái)結(jié)構(gòu)緊湊合理，性能可靠，質(zhì)量?jī)?yōu)良，操作簡(jiǎn)單方便，噪音低；夾持器部分采用滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)，使其運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，能夠更好的滿足使

96、用者的要求。希望能在結(jié)合工廠實(shí)際需要的機(jī)械手設(shè)計(jì)中得到專家的進(jìn)一步指導(dǎo)幫助，設(shè)計(jì)出更精確化、多樣化的機(jī)械手，設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的手臂，使它能有更多方位的自由度伸展運(yùn)動(dòng)，能為社會(huì)創(chuàng)造出相應(yīng)的財(cái)富。</p><p>　　由于作者時(shí)間有限，知識(shí)匱乏，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)少，設(shè)計(jì)過(guò)程中必然存在著錯(cuò)誤和不足，敬請(qǐng)廣大老師和同學(xué)批評(píng)指正。</p><p><b>　　致 謝</b></

97、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]蔡自興.機(jī)器人學(xué).北京:清華大學(xué)出版社，2000.09 </p><p>　　[2]徐元昌.工業(yè)機(jī)器人.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999.08 </p><p>　　[3]自動(dòng)化博覽記者.工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀淺談.自動(dòng)化博覽，2007，4:54-55 <

98、/p><p>　　[4]趙錫芳.機(jī)器人動(dòng)力學(xué).上海:上海交通大學(xué)出版社，1992.12 </p><p>　　[5]王雄耀．近代氣動(dòng)機(jī)器人（氣動(dòng)機(jī)械手）的發(fā)展及應(yīng)用．液壓與密封，1999，5:13-17 </p><p>　　[6]夏鯤等. 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用研究.廣西輕工業(yè)，2008，8:63-64 </p><p>　　[7]張建民著.

99、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二版）.北京:高教出版社,2001.8 </p><p>　　[8]劉杰等編著.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì).北京:冶金工業(yè)版社,2003 </p><p>　　[9]張伯鵬，張昆，徐家球編著.機(jī)器人工程基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989，43-56 </p><p>　　[10]天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組編，工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，

100、天津：天津科學(xué)出版社，1980，20-80 </p><p>　　[11]《工業(yè)機(jī)械手》編寫組，工業(yè)機(jī)械手—機(jī)械結(jié)構(gòu)，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1978，38-120 </p><p>　　[12]吳振彪主編，工業(yè)機(jī)器人，武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001，52-71 </p><p>　　[13]白井良明(日)編著，機(jī)器人工程，北京：科學(xué)出版社、OHM 社，20

101、01，9-29 </p><p>　　[14]張遠(yuǎn)沂、張興國(guó)，機(jī)器人末端執(zhí)行器的系統(tǒng)研究，機(jī)械制造，1997(9)：9-11 </p><p>　　[15]李瑞琴、薄瑞峰，裝配機(jī)器人夾持器庫(kù)的設(shè)計(jì)，華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，20(4)：368-370 </p><p>　　[16]張鐵，謝存禧.機(jī)器人學(xué).華南理工大學(xué)出版社第一版. 5~87.</p>