1、摘要機械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序軌跡極其它要求，實現抓取，搬運工件或操做工具的自動化裝置。其主要特點是提高勞動生產率和降低成本，它代替人工操作，大大提高生產的安全性，同時能更好的保證產品精度和質量。目前數控鏜銑床基本上是人工上下料，即使在生產線上也少有用到機械手進行上下料操作，本次設計的機械手是用于數控鏜銑床加工工件時進行上料下料的工作。尤其適合與自動生產線上，對生產效率的提高和加工質量的保證有著重要的意義。關鍵詞：機械手 傳動 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 總體設計11.1 基本技術參數

5、11.2 機械手結構類型選擇11.3 驅動方式的選擇12 傳動設計32.1 傳動原理32.2 驅動力的計算33 主要零件校核44 體驗4參考文獻61 總體設計1.1 基本技術參數根據題目要求，本次設計為數控鏜銑床上下料用的機械手，加工零件的最大尺寸為100mm×100mm×200mm，零件最大質量10kg。 1.2 機械手結構類型選擇大多數的機械手的結構和尺寸都是根據不同作業任務要求來設計的，有許多不同的結構形式。根據其用途和結構不同，可分為機械式夾、吸附式和專用工具。數控鏜銑床加工零件比較復雜，用吸附式不易精確定位，故采用機械式。機械式機械手多為雙指手爪式，有多種典型的結

6、構：1） 楔塊杠桿式回轉機械手，這種機械手由于楔塊斜面和滾子間為滾動摩擦，摩擦力小，活動靈活，且機構簡單，但夾緊力小，適用于輕載場合。2） 滑槽杠桿式回轉機械手，這種機械手在夾緊力增大時，將加大桿的行程和滑槽的長度，導致結構尺寸的加大。3） 連桿杠桿式回轉機械手，這種機械手的結構可以產生較大的夾緊力，其缺點是鉗爪的張開角較小，工件尺寸的誤差對夾緊力的影響較大。此外，還有齒條平行連桿式平移型機械手，左右旋絲杠平移型機械手和內撐連桿杠桿式機械手等。根據數控機床加工要求的穩定性及定位的精確性，選用連桿杠桿式回轉機械手。1.3 驅動方式的選擇設計機械手時,選擇哪一類驅動系統,要根據機械手的用途,作業要

7、求,機械手的性能,規范,控制功能,維護的復雜程度,運行的功耗,性能與價格比以及現有的條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅動系統特點的基礎上,綜合上述各因數,充分論證其合理性,可行性,經濟性及可靠性后進行最終的選擇。一般情況下機器人驅動系統的選擇大致按照如下原則進行選擇：a.物料搬運用有限點位控制的程序控制機器人，重負載用液壓驅動，中等載荷可選用電動驅動系統，輕載荷可選用氣動驅動系統。沖壓機器人多用氣動驅動系統。b.用于點焊和弧焊及噴涂作業的機械手，要求具有任意點位和軌跡控制功能，需采用伺服驅動系統，需采用液壓驅動或電動驅動系統方能滿足要求。按照動力源分為液壓、氣壓和電動三大類，根據需要，也可以

8、將這三種基本類型組合成復合式的驅動系統。液壓驅動 液壓技術比較成熟，具有動力大、力慣量比大、快速響應高、易于實現直接驅動等特點，適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環境中工作的機械手。氣壓驅動 具有速度快、系統結構簡單、維修方便價格低等特點，適用于中小負載的系統中。難于實現伺服控制，多用于程序控制的機械手中，在上下料和沖壓機械手中應用較多。電動驅動 隨著低慣量、直流伺服電機及配套的伺服驅動器的廣泛采用，這種驅動系統被大量選用。目前廣泛采用的驅動系統的比較如下表：表1 機械手驅動方案比較特性輸出功率和使用范圍控制性能和安全性結構性能安裝和維護要求效率和制造成本氣壓驅動輸出功率小，適用于小型、快速驅

9、動壓縮性大，對速度、位置精確控制困難。有噪音結構易于標準化。易實現直接驅動.安裝要求不高，能在惡劣環境工作，維護方便效率低，（為0.150.2），氣源方便，結構簡單，成本低液壓驅動輸出功率大，適用于重型，低速驅動器易控制，反應靈敏，可無級調速、能實現速度、位置的精確控制，傳動平穩。易于標準化，易實現直接驅動，密封問題顯得重要安裝要求高要配置液壓元設備，安裝面積大，維護要求較高效率中等為0.30.6，管路結構較復雜，成本高交直流普通電動機適用于中、重型機器人的驅動，輸出力大控制性能差，慣性大，不易精確定位，對環境無影響已標準化，需減速裝置，傳動體積較大安裝維修方便成本低，步進伺服電動機輸出力較小

10、、適用于運動控制要求嚴格的中、小型機器人控制性能好，控制靈活性強，可實現速度、位置的精確控制，對環境無影響體積小，需減速裝置維修使用較復雜成本較高，綜合考慮以上驅動系統的優缺點以及工作要求，以及機械手本身的工作條件，選擇液壓驅動作為驅動方式。2 傳動設計2.1 傳動原理作出其傳動原理簡圖，如圖1桿在液壓缸的作用下上下運動，導致角的變化，同時，擺動連桿擺動，兩鉗爪之間的距離就發生變化，當有工件時，桿向下運動，L減小，壓緊工件，從而達到夾緊的目的。2.2 驅動力的計算令夾緊力為FN，液壓驅動力為FP，擺動連桿上部分長為c，下部分長為b，則由四桿機構之間的幾何關系可得FN與FP之間的計算公式為：FN

11、=FPc/（2btan）由給定零件尺寸，可知L=100mm，此時=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2表4.2-6得：零件與鉗爪直之間的摩擦因數為0.15，已知零件重量為10kg，則：FN=10×FP=×2×b×tanc×2×120×tan45o1503 主要零件校核有機械手結構可知，機械手抓取零件時，主要有兩個銷軸承擔，而且該銷軸與擺動連桿形成轉動副，所以，選用45鋼作調質處理。有參考文獻2表8-1查得：B=637Mpa，S=353Mpa，-1=2685Mpa，-1=155Mpa，=0.2，=0.

12、1.根據結構，初步選取銷軸的軸徑為14mm。由于沒有扭矩的作用，所以按照彎矩計算校核。由結構圖可知，銷軸與連桿緊密配合，其所受最大彎矩為W=10×10×120=12000N·mm，最大剪應力Max=12000×143pab-1=59Mpa所以，銷軸安全。4 體驗在現代生產中，機械手被廣泛的應用于各個行業。本文是對鏜銑床用下料機械手的設計，要完成設計需要了解下料機械手的總體結構，運動過程，需對手爪夾緊進行分析、計算，最終確定其尺寸。除此以外還簡要要說明了上下料機械手的液壓驅動選擇和驅動力計算。這些包括了3年半來所學大部分知識。在設計初期，遇到了很多的困難，

13、比如對下料機械手的結構不熟悉，運動過程不了解，也由于對以前所學知識的部分遺忘，因此不知道從哪里開始設計，后來通過查閱參考文獻和老師、同學的幫助，逐步熟悉了下料機械手的原理，對其結構，運動過程有了新的認識，因此能夠基本完成本次設計。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。同時通過這次設計，也使我發現自身的知識理論體系還需要大大的提高，對已學的知識遺忘較多，在今后的學習工作中我將會更好的完善自己的知識，作一名合格的設計人員。參考文獻1 馮興安，黃玉美，關慧貞.機械制造裝備設計M.北京：機械工業出版社，2005.2 鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波。機械設計課程設計M.沈陽：東北大學出版社，2000.3 吳宗澤, 羅勝國.機械設計課程設計手冊M.北京：高等教育出版社,1999.4 李允文. 工業機械手設計M