1、機械手技術(shù)概述機械手附就足模仿人手的動柞，來褂助人hERH人部井勞別的機械TA.fi種可以程序化進打搬運工杵.操縱王具井完成各種作業(yè)的自動応裝置.它一腔由手爪、于腕、手臂*立社和驅(qū)動系統(tǒng)一機電控制系統(tǒng)等部分組成(如圖1,7所示人手爪能抓放物品或操縱I：具，手腕能冋轉(zhuǎn)和擺動，于勒能伸曙、俯仰利回轉(zhuǎn).立杜能輪升降、錠轉(zhuǎn)*所以它能龍成類似于人手的某竺動作。人們根據(jù)工柞的需姿給機械手電控系統(tǒng)編好稈序后，機威于就按殊編訂好的坯序周血亙始的II動搬運物品威進行其地柞業(yè)。圖17機植手示蕙圖Fig1.7Manipulatorsketchmap機械手的組成機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)剛系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位賈檢測裝閡

2、等所組成卩人各系統(tǒng)相互之聞的關(guān)系如方框圖】點所示.圖1,8機橄豐的組成方框圖Fg.18Frameofmanipulatorcomposing(-)ftlT機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)主要包松手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還噌設(shè)了桿走機構(gòu).1手部手部，顧名思義，即與工件接觸的部件.根據(jù)與物件接觸的形式不同，可將其分為夾持式和吸附式手部兩種“忙夾持式手部是由手指（或手爪）和傳力機構(gòu)所構(gòu)成的.手指足與物件II接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用范圍廣泛.平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復雜，但平移型手捋夾持圓形零件時，工件宜徑變化不會影響其軸心的位罟，因此適宜夾

3、待立徑變化范出較大的工件。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它主要足靠吸附力（如吸盤內(nèi)形成負壓或產(chǎn)生電磁力）來吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部帶有負壓吸盤和電磁盤兩類。2. 手腕手腕是用來連接手部和手協(xié)的工部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位（即姿勢），該部位通常設(shè)有擺動缸，使構(gòu)件可以進行回轉(zhuǎn)或俯仰等。3. 手骨手臂是支承被抓物件、手部和手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到梢定的位童.工業(yè)機械手的手杵通常由馳動手臂運動的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等）與驅(qū)動源（如液壓、氣壓或電機等）相配合，以實現(xiàn)手骨的各種運動.護向裝賈結(jié)構(gòu)形式，常用的冇:

4、單圓柱、雙圓柱、卩q圓柱和v形槽、燕尾楷等導向型式.4. 立柱立林足支承手臂的部件，立柱也可以是T-臂的-部分，手宵的回轉(zhuǎn)運動和升降（或俯仰）運動均與立柱有密切的聯(lián)系.機械手的立柱通常足固定不動的，但有時因工作需要，也可作橫向移動，即稱為可移式立柱.5. 行走機構(gòu)當工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范國時，可在機朋上安裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動.滾輪式行走機構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置.6. 機匪機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座h.其主要起支撐和連接的作用。（二）馳動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是由驅(qū)動工

5、業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝賈、調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、控制氣壓傳動、電力傳動和機械傳動等四種形式。（三）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)-般山程序控制系統(tǒng)和電氣定位（或機械擋塊定位）系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令倍息（如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間），同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必娶時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號.（四）位置檢測裝賈位霄檢測較置用來控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位賈，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的

6、實際位買反饋給控制系統(tǒng).并與設(shè)定的位置進行比較.然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到極先設(shè)定的位胃.機械手的分類工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范田、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等分類方法進行分類（一）按用途分：機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種：1專用機械手它是附屬于主機、代冇固定程序但沒有獨立控制系統(tǒng)的機械裝賈專用機械手具有動作少、工作對敦單-、結(jié)構(gòu)簡單、使用町集和造價低等特點，適用于大批fit的自動化生產(chǎn)，如自動機床、自動線的上、下料機械手和“加工中心”附屬的自動換刀機械手等.2. 通用機械手它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可

7、變的、動作靈潔多樣的機械手。在性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)轅可在不同場合下使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都杲獨立的。通用機械手的工作范圍大、定位精度髙、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量的自動化生產(chǎn).（二）按馳動方式分：1. 液壓傳動機械手液壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)進行運動的機械乎。其主要特點是：抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝直耍求嚴格，不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在髙溫、低溫下工作.若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械乎的通用性擴大，但是電液何眼閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本髙。2.

8、 氣壓傳動機械手氣壓傳動機械手主要是利用壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)疔機構(gòu)運動的機械手.其主嬰特點是：介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低.但是,由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重-般只在30公斤以下，在同樣的抓塑條件下它比液壓機械乎的結(jié)構(gòu)大，所以比較適用于島速、輕載、髙溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作.本文所采用的機械即為氣壓傳動機械手.3. 機械傳動機械手機械傳動機械手是由機械傳動機構(gòu)（如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等）執(zhí)行驅(qū)動的機械手。它只是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力由工作機械進行傳遞。它的主耍特點是動作準佛可靠，運動

9、頻率髙但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變.常被用于工作主機的上、下料.4. 電力傳動機械手電力傳動機械手是具有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、亢線電動機或功率步進電機立接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手.由于不需耍中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)比較簡單X中貢線電機機械手的運動速度快且行程長.維護和便用足來非常方便。此類機械手目前使用不多，但非常具有發(fā)展前途。（三）按控制方式分：1. 點位控制它的運動為空間點到點之何的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡.若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復雜性。日詢使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。2. 連續(xù)軌跡控制它的運動軌跡為竊間的任歳連續(xù)曲線，其特點是

10、設(shè)定點為無限的.整個移動過程處于控制Z下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復雜。這類機械手一般采用小型計算機進行控制。§1.5選題意義及主要研究內(nèi)容選題意義裝配式凸輪軸足近20年來發(fā)展起來的新型寒部件它以傳統(tǒng)整體凸輪軸無可比擬的優(yōu)點，正在被越來越多的汽車制造廠家所應(yīng)用，并帶來了顯著的經(jīng)濟效益.其加工技術(shù)符合精益生產(chǎn)原則，是高精度、高效率、低成本、高柔性的先進生產(chǎn)技術(shù).它不僅是凸輪軸制造技術(shù)的發(fā)展和升級，而且可以満足發(fā)動機性能高、結(jié)構(gòu)緊湊等要求.尤其在強調(diào)減少尾氣污染、保護環(huán)境的今天，制造這種髙性能、低污染發(fā)動機的裝配式凸輪軸就顯得更為迫切.由于目前國內(nèi)企業(yè)自主

11、研發(fā)的凸輪軸裝配生產(chǎn)線仍處于空白階段，研究自動裝配生產(chǎn)線也就顯得十分第要。本文設(shè)計的自動上料系統(tǒng)是凸輪軸裝配自動化生產(chǎn)線的輩要裝置，因此它的設(shè)計對于凸輪軸滾花裝配的普及具有非常重要的現(xiàn)實意義.本課聽的研究目的在于結(jié)合實際工況壞境，對芯軸的自動上料系統(tǒng)進行設(shè)計，并對其運動進行分析.通過采用虛擬技術(shù)及傳統(tǒng)理論經(jīng)驗設(shè)計相結(jié)合，建立上料機械手的三維實體模型，利用仿真軟件模擬其實際運動狀態(tài)，驗證方案的可行性；分析機構(gòu)本身的特點，進行強度校核和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而進一步提高上料系統(tǒng)的整體性能和效率,降低生產(chǎn)成本，縮短設(shè)計周期.本文采用慮擬樣機技術(shù)進行自動上料系統(tǒng)的設(shè)計，并進行運動學和動力學仿其，一方面解決了一定

12、的丁程實際問題：另一方面，也是希望通過這一部分的研究項目，在使用虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域進廳產(chǎn)品開發(fā)的嘗試.積累相應(yīng)的經(jīng)驗，為產(chǎn)品的設(shè)計及開發(fā)提供更藥的保證。論文研究的主要內(nèi)容論文上要研究裝配式凸輪軸芯軸自動上料系統(tǒng)的設(shè)計及其仿真，其主要內(nèi)容如下:1. 確定機械手的總體設(shè)計方案確定機械手的總體設(shè)計思想，完成夾持方案分析、比較及優(yōu)化，確定機械手的主要參數(shù)和工步間時間分配.2. 機械于各執(zhí)行部分的設(shè)計針對現(xiàn)有問題提出較合理的設(shè)計方案，完成機械部分的設(shè)計選里，包括氣爪、伸縮氣缸、升降氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、機架等機構(gòu)模塊，完成機械手的3D模型設(shè)計.3. 上料機械手上料過程的動力學仿真利用CATIA軟件對機械乎的各零部件進行3D建模，在此基礎(chǔ)上通過適當?shù)?/p>