1、摘要機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序軌跡極其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取，搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化裝置。其主要特點(diǎn)是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本，它代替人工操作，大大提高生產(chǎn)的安全性，同時(shí)能更好的保證產(chǎn)品精度和質(zhì)量。目前數(shù)控鏜銑床基本上是人工上下料，即使在生產(chǎn)線上也少有用到機(jī)械手進(jìn)行上下料操作，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是用于數(shù)控鏜銑床加工工件時(shí)進(jìn)行上料下料的工作。尤其適合與自動(dòng)生產(chǎn)線上，對(duì)生產(chǎn)效率的提高和加工質(zhì)量的保證有著重要的意義。關(guān)鍵詞：機(jī)械手 傳動(dòng) 上下料AbstractIs a kind of robot arm to simulate the part of the movement o

2、f people, according to the scheduled program tracks very other requirements to achieve crawl, porters, or speaking parts of the automated installation tool to do. Its main characteristic is to increase labor productivity and reduce costs, which instead of manual operation, greatly enhance the safety

3、 of production, while better able to ensure product accuracy and quality. CNC milling and boring machine is basically the current upper and lower artificial materials, even in the production line and very few materials used in mechanical hand up and down operation, the design of this robot is used f

4、or CNC milling and boring machine workpiece material when loading the next task. In particular, suitable for use with automatic production line, production efficiency and quality assurance process has important significance. Key words: mechanical hand drive up and down materials 目 錄1 總體設(shè)計(jì)11.1 基本技術(shù)參數(shù)

5、11.2 機(jī)械手結(jié)構(gòu)類型選擇11.3 驅(qū)動(dòng)方式的選擇12 傳動(dòng)設(shè)計(jì)32.1 傳動(dòng)原理32.2 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算33 主要零件校核44 體驗(yàn)4參考文獻(xiàn)61 總體設(shè)計(jì)1.1 基本技術(shù)參數(shù)根據(jù)題目要求，本次設(shè)計(jì)為數(shù)控鏜銑床上下料用的機(jī)械手，加工零件的最大尺寸為100mm×100mm×200mm，零件最大質(zhì)量10kg。 1.2 機(jī)械手結(jié)構(gòu)類型選擇大多數(shù)的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和尺寸都是根據(jù)不同作業(yè)任務(wù)要求來設(shè)計(jì)的，有許多不同的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)其用途和結(jié)構(gòu)不同，可分為機(jī)械式夾、吸附式和專用工具。數(shù)控鏜銑床加工零件比較復(fù)雜，用吸附式不易精確定位，故采用機(jī)械式。機(jī)械式機(jī)械手多為雙指手爪式，有多種典型的結(jié)

6、構(gòu)：1） 楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)機(jī)械手，這種機(jī)械手由于楔塊斜面和滾子間為滾動(dòng)摩擦，摩擦力小，活動(dòng)靈活，且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但夾緊力小，適用于輕載場(chǎng)合。2） 滑槽杠桿式回轉(zhuǎn)機(jī)械手，這種機(jī)械手在夾緊力增大時(shí)，將加大桿的行程和滑槽的長(zhǎng)度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸的加大。3） 連桿杠桿式回轉(zhuǎn)機(jī)械手，這種機(jī)械手的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生較大的夾緊力，其缺點(diǎn)是鉗爪的張開角較小，工件尺寸的誤差對(duì)夾緊力的影響較大。此外，還有齒條平行連桿式平移型機(jī)械手，左右旋絲杠平移型機(jī)械手和內(nèi)撐連桿杠桿式機(jī)械手等。根據(jù)數(shù)控機(jī)床加工要求的穩(wěn)定性及定位的精確性，選用連桿杠桿式回轉(zhuǎn)機(jī)械手。1.3 驅(qū)動(dòng)方式的選擇設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí),選擇哪一類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),要根據(jù)機(jī)械手的用途,作業(yè)要

7、求,機(jī)械手的性能,規(guī)范,控制功能,維護(hù)的復(fù)雜程度,運(yùn)行的功耗,性能與價(jià)格比以及現(xiàn)有的條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,綜合上述各因數(shù),充分論證其合理性,可行性,經(jīng)濟(jì)性及可靠性后進(jìn)行最終的選擇。一般情況下機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇大致按照如下原則進(jìn)行選擇：a.物料搬運(yùn)用有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人，重負(fù)載用液壓驅(qū)動(dòng)，中等載荷可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輕載荷可選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。b.用于點(diǎn)焊和弧焊及噴涂作業(yè)的機(jī)械手，要求具有任意點(diǎn)位和軌跡控制功能，需采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，需采用液壓驅(qū)動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方能滿足要求。按照動(dòng)力源分為液壓、氣壓和電動(dòng)三大類，根據(jù)需要，也可以

8、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) 液壓技術(shù)比較成熟，具有動(dòng)力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的機(jī)械手。氣壓驅(qū)動(dòng) 具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便價(jià)格低等特點(diǎn)，適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中。難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)械手中，在上下料和沖壓機(jī)械手中應(yīng)用較多。電動(dòng)驅(qū)動(dòng) 隨著低慣量、直流伺服電機(jī)及配套的伺服驅(qū)動(dòng)器的廣泛采用，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被大量選用。目前廣泛采用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的比較如下表：表1 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案比較特性輸出功率和使用范圍控制性能和安全性結(jié)構(gòu)性能安裝和維護(hù)要求效率和制造成本氣壓驅(qū)動(dòng)輸出功率小，適用于小型、快速驅(qū)

9、動(dòng)壓縮性大，對(duì)速度、位置精確控制困難。有噪音結(jié)構(gòu)易于標(biāo)準(zhǔn)化。易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng).安裝要求不高，能在惡劣環(huán)境工作，維護(hù)方便效率低，（為0.150.2），氣源方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低液壓驅(qū)動(dòng)輸出功率大，適用于重型，低速驅(qū)動(dòng)器易控制，反應(yīng)靈敏，可無級(jí)調(diào)速、能實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制，傳動(dòng)平穩(wěn)。易于標(biāo)準(zhǔn)化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，密封問題顯得重要安裝要求高要配置液壓元設(shè)備，安裝面積大，維護(hù)要求較高效率中等為0.30.6，管路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高交直流普通電動(dòng)機(jī)適用于中、重型機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)，輸出力大控制性能差，慣性大，不易精確定位，對(duì)環(huán)境無影響已標(biāo)準(zhǔn)化，需減速裝置，傳動(dòng)體積較大安裝維修方便成本低，步進(jìn)伺服電動(dòng)機(jī)輸出力較小

10、、適用于運(yùn)動(dòng)控制要求嚴(yán)格的中、小型機(jī)器人控制性能好，控制靈活性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制，對(duì)環(huán)境無影響體積小，需減速裝置維修使用較復(fù)雜成本較高，綜合考慮以上驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)以及工作要求，以及機(jī)械手本身的工作條件，選擇液壓驅(qū)動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)方式。2 傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)原理作出其傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖，如圖1桿在液壓缸的作用下上下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致角的變化，同時(shí)，擺動(dòng)連桿擺動(dòng)，兩鉗爪之間的距離就發(fā)生變化，當(dāng)有工件時(shí)，桿向下運(yùn)動(dòng)，L減小，壓緊工件，從而達(dá)到夾緊的目的。2.2 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算令?yuàn)A緊力為FN，液壓驅(qū)動(dòng)力為FP，擺動(dòng)連桿上部分長(zhǎng)為c，下部分長(zhǎng)為b，則由四桿機(jī)構(gòu)之間的幾何關(guān)系可得FN與FP之間的計(jì)算公式為：FN

11、=FPc/（2btan）由給定零件尺寸，可知L=100mm，此時(shí)=45o 圖1欲使零件夾緊，得保證摩擦力大于其重力，查參考文獻(xiàn)2表4.2-6得：零件與鉗爪直之間的摩擦因數(shù)為0.15，已知零件重量為10kg，則：FN=10×FP=×2×b×tanc×2×120×tan45o1503 主要零件校核有機(jī)械手結(jié)構(gòu)可知，機(jī)械手抓取零件時(shí)，主要有兩個(gè)銷軸承擔(dān)，而且該銷軸與擺動(dòng)連桿形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，所以，選用45鋼作調(diào)質(zhì)處理。有參考文獻(xiàn)2表8-1查得：B=637Mpa，S=353Mpa，-1=2685Mpa，-1=155Mpa，=0.2，=0.

12、1.根據(jù)結(jié)構(gòu)，初步選取銷軸的軸徑為14mm。由于沒有扭矩的作用，所以按照彎矩計(jì)算校核。由結(jié)構(gòu)圖可知，銷軸與連桿緊密配合，其所受最大彎矩為W=10×10×120=12000N·mm，最大剪應(yīng)力Max=12000×143pab-1=59Mpa所以，銷軸安全。4 體驗(yàn)在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)械手被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。本文是對(duì)鏜銑床用下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)，要完成設(shè)計(jì)需要了解下料機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)過程，需對(duì)手爪夾緊進(jìn)行分析、計(jì)算，最終確定其尺寸。除此以外還簡(jiǎn)要要說明了上下料機(jī)械手的液壓驅(qū)動(dòng)選擇和驅(qū)動(dòng)力計(jì)算。這些包括了3年半來所學(xué)大部分知識(shí)。在設(shè)計(jì)初期，遇到了很多的困難，

13、比如對(duì)下料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)不熟悉，運(yùn)動(dòng)過程不了解，也由于對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的部分遺忘，因此不知道從哪里開始設(shè)計(jì)，后來通過查閱參考文獻(xiàn)和老師、同學(xué)的幫助，逐步熟悉了下料機(jī)械手的原理，對(duì)其結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)過程有了新的認(rèn)識(shí)，因此能夠基本完成本次設(shè)計(jì)。但是由于自己的能力有限，還存在很多不完善的地方需要改進(jìn)。同時(shí)通過這次設(shè)計(jì)，也使我發(fā)現(xiàn)自身的知識(shí)理論體系還需要大大的提高，對(duì)已學(xué)的知識(shí)遺忘較多，在今后的學(xué)習(xí)工作中我將會(huì)更好的完善自己的知識(shí)，作一名合格的設(shè)計(jì)人員。參考文獻(xiàn)1 馮興安，黃玉美，關(guān)慧貞.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2 鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.沈陽：東北大學(xué)出版社，2000.3 吳宗澤, 羅勝國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：高等教育出版社,1999.4 李允文. 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)M