PAGEPAGE復(fù)旦大學(xué)畢業(yè)論文專業(yè)：機(jī)械制造專業(yè)入學(xué)時間：畢業(yè)時間：序機(jī)械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962年美國機(jī)械制造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于±1毫米。聯(lián)邦德國機(jī)械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。聯(lián)邦德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，至1977年底，其中一半是國產(chǎn)，一半是進(jìn)口。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化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。1.1機(jī)械手的分類機(jī)械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定的操作。它的特點是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工才做的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機(jī)來進(jìn)行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是用專用機(jī)械手，主要附屬于自動機(jī)床或自動線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。這種機(jī)械手在國外稱為“MechanicalHand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在國外，目前主要是搞第一類通用機(jī)械手，國外稱為機(jī)器人。本課題所做的機(jī)械手是屬于第三類機(jī)械手。1、簡史機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962年美國機(jī)械制造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于±1毫米。聯(lián)邦德國機(jī)械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。聯(lián)邦德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，至1977年底，其中一半是國產(chǎn)，一半是進(jìn)口。目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機(jī)械手具有感覺機(jī)能。第三代機(jī)械手則能獨立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)。2、應(yīng)用簡況現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化，自動化已成為突出的主題。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。因此，裝卸、搬運等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。有資料統(tǒng)計：美國偏重于毛坯生產(chǎn)，日本偏重于機(jī)械加工。隨著機(jī)械手技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用的對象還會有所改變。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。國內(nèi)機(jī)械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中首先在單機(jī)、專機(jī)上采用機(jī)械手上下料，減輕工人的勞動強(qiáng)度。國外鐵路工業(yè)中應(yīng)用機(jī)械手以加工鐵路車軸、輪等大、中批零件。并和機(jī)床共同組成一個綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。采用機(jī)械手進(jìn)行裝配更始目前研究的重點，國外已研究采用攝象機(jī)和力傳感裝置和微型計算機(jī)連在一起，能確定零件的方位達(dá)到鑲裝的目的。3、發(fā)展趨勢目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同類型的加緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的基加緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計制造，有便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計算機(jī)連用，逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。在國外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。此外，國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及微型計算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號，然后送給計算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指內(nèi)的敏感元件來控制，達(dá)到自動調(diào)整握力的大小。總之，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.2機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。其組成及相互關(guān)系如下圖：1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如圖1.2-1所示)圖1.2-1（1）手部手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動軸，可把動作傳給手腕，以轉(zhuǎn)動、伸屈手腕，開閉手指。本課所指的機(jī)械手僅需開閉手指。機(jī)械手手部的機(jī)構(gòu)系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)，固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指和四指等，其中以二指用的最多?？梢愿鶕?jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作需要。本課所做的機(jī)械手采用二指形狀。（2）手臂手臂有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分本課所做的機(jī)械手的手臂采用無關(guān)節(jié)臂手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確的抓住工件，并運送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確的工作，手臂的三個自由度都需要精確的定位。本課題所做的機(jī)械手在手臂的上升、下降、前伸、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三個方向的定位均采用行程開關(guān)控制，以保證定位的精度。總括機(jī)械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此，它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線油缸、擺動油缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服油馬達(dá)、直流伺服馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)等。軀干是安裝手臂、動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動。其中以液壓氣動用的最多，占90%以上，電動、機(jī)械驅(qū)動用的較少。液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。一般采用4-6個大氣壓，個別的達(dá)到8-10個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便，維護(hù)簡單，成本低。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。為了減少停機(jī)時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖機(jī)構(gòu)。電氣驅(qū)動采用的不多?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機(jī)作為動力，用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運動則用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動機(jī)。通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī)、直流或交流的伺服電機(jī)、變速箱等。電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡單，維護(hù)，使用方便。驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動力，出力比較大；缺點是控制響應(yīng)速度比較慢。機(jī)械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作確實可靠，速度高，成本低；缺點是不易調(diào)整。本課題所做的機(jī)械手采用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)手臂的上升、下降方面。采用手臂的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、手臂的夾緊、放松方面。3、控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素，包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間和加速度等?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。1.3應(yīng)用機(jī)械手的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來越多的地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實理。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(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：一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度應(yīng)用機(jī)械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。二、以改善勞動條件，避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。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。第二章總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成2.1原始數(shù)據(jù)負(fù)載重量：10kg重復(fù)定位精度：±1mm自由度：3（Z的移動，R軸的平動，θ軸的轉(zhuǎn)動）Z：大臂的升降R：大臂的伸縮θ：腰軸各軸最大運動速度：Z軸上下：200mm/sθ軸回轉(zhuǎn)：30°/sR軸伸縮：200mm/s各軸最大運動范圍：Z軸上下：550mmθ軸回轉(zhuǎn)：90°R軸伸縮：400mm2.2工作要求：機(jī)械手的工藝流程：機(jī)械手原位→機(jī)械手前伸→機(jī)械手上升→機(jī)械手抓取并夾緊→機(jī)械手后退→機(jī)械手前進(jìn)（小車）→小車停止→機(jī)械手左轉(zhuǎn)90°→機(jī)械手前伸→機(jī)械手松開→機(jī)械手后退（小車）→機(jī)械手下降→機(jī)械手右轉(zhuǎn)90°→小車后退→退至原位機(jī)構(gòu)簡圖2.3系統(tǒng)組成本基械手系統(tǒng)由機(jī)體，傳送機(jī)構(gòu)，動力源和控制裝置四部分組成。其中機(jī)體由小車及本體等部分組成；傳送機(jī)構(gòu)主要由伸縮臂及抓緊機(jī)構(gòu)所組成；動力源由液壓驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動兩種形式構(gòu)成控制裝置主要由自動控制和手動控制兩部分組成。2.4總體技術(shù)方案畢業(yè)設(shè)計的目的就是要把我們所學(xué)的比較分散的知識綜合起來，并進(jìn)行靈活運用。現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是機(jī)電一體化，因此，我們的畢業(yè)設(shè)計是要我們將“機(jī)”、“電”、“液”三者合并起來?！皺C(jī)”即是指機(jī)械，機(jī)械手的動作過程可以分五部分，即機(jī)械手的上升下降、機(jī)械手的前伸后縮、機(jī)械手的加緊放松、機(jī)械手的左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、小車的前進(jìn)后退。這五部分中我們靠機(jī)械完成機(jī)械手的上升下降動作，即本課題所做的機(jī)械手采用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)手臂的上升、下降方面。滾珠螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲桿傳動是帶動滾珠沿螺紋軌道滾動。滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或者其他直線運動副相比，有以下特點：1）傳動效率高一般滾珠絲杠副的傳動效率達(dá)85%-98%，為滑動絲杠副的3-4倍。2）運動平穩(wěn)滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與工作摩擦力矩差別很小。啟動時無沖擊，低速時無爬行。3）能源預(yù)緊預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。同時增加的摩擦力矩相對不大。4）工作壽命長滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲杠副的4-10倍以上.5）定位精度和重復(fù)定位精度高由于滾珠絲杠副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊進(jìn)行預(yù)拉伸的補償?shù)呐蛎?，因此，可以達(dá)到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。6）同步性好用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的運動部件?？梢缘玫捷^好的同步運動。7）可靠性高潤滑密封裝置結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。8）不自鎖用于垂直運動，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。9）經(jīng)濟(jì)性差，成本高由于結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，故制造成本高價格往往以mm計。經(jīng)過計算，選擇如下：電動機(jī)型號：Y802-2功率：1.1W絲杠型號：Tr40×72.4.1動作分析工業(yè)機(jī)械手的機(jī)械機(jī)構(gòu)是指它的執(zhí)行系統(tǒng)，是機(jī)械手抓持工件、進(jìn)行操作及各種運動的機(jī)械部件。機(jī)械部件主要包括手部，手臂前后伸縮部分，手臂上下升降部分腰轉(zhuǎn)部分以及機(jī)座和行走機(jī)構(gòu)。2.4.2手部手部：包括杠桿手指，單向作用式握緊油缸等。其工作原理：物體進(jìn)入手指后，拉桿手油缸作用，通過拉桿帶動杠桿手指回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)握緊或松開動作。1)手臂的前后伸縮部分手臂的前后伸縮部分由直線油缸帶動實現(xiàn)。當(dāng)直線油缸工作時通過活塞桿行程的變化，完成手臂的伸縮運動。2)手臂的上下升降部分手臂的上下升降部分是由電動機(jī)、絲桿傳動副、立柱等部分組成。當(dāng)電動機(jī)工作時，通過聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動絲桿，由于絲桿螺母周受到立柱的徑向轉(zhuǎn)動限制，使得螺母及手臂架只能作上下運動。3)腰轉(zhuǎn)部分腰轉(zhuǎn)部分主要由轉(zhuǎn)盤和回轉(zhuǎn)油缸組成。當(dāng)壓力油進(jìn)入回轉(zhuǎn)油缸時，回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，通過活塞桿的伸縮帶動轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機(jī)械手的左右轉(zhuǎn)動，4)行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)主要是由電動機(jī)、齒輪、帶輪等組成。當(dāng)電動機(jī)工作時，通過齒輪、帶輪的傳動，帶動小車的輪子轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)行走。第三章機(jī)械手的液壓部分“機(jī)、電、液”中的“液”即指液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)相對于機(jī)械傳動來說，是一門新興的技術(shù)。人類使用水力機(jī)械及液壓技術(shù)雖然已有很長的歷史，但是液壓技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中得以應(yīng)用并取得迅速發(fā)展則是本世紀(jì)，特別是第二次世界大戰(zhàn)以來的事。由于液壓傳動具有許多突出的優(yōu)點，因而目前已廣泛的應(yīng)用在工、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、交通運輸、路地行走設(shè)備、船舶控制、火炮控制、飛機(jī)、導(dǎo)彈等各方面。3.1液壓系統(tǒng)的工作原理所謂液壓系統(tǒng)就是以液體為介質(zhì)，依靠運動者的液體的壓力能來傳遞力的。液壓系統(tǒng)工作是，液壓泵把電動機(jī)傳來的回轉(zhuǎn)式機(jī)械能轉(zhuǎn)變成油液的壓力能：油液被輸送到液壓缸（或液壓馬達(dá)）后，又由液壓缸（或液壓馬達(dá)）把油液的壓力能變?yōu)橹本€式（或回轉(zhuǎn)式）的機(jī)械能輸出。液壓系統(tǒng)中的油液在受調(diào)節(jié)、控制的狀態(tài)下進(jìn)行工作的因此液壓傳動和液壓控制在這個意義上來說難以截然分開。液壓系統(tǒng)必須滿足起執(zhí)行元件在力和速度方面的要求。3.2液壓傳動的工作特性液壓系統(tǒng)工作是，外界負(fù)載越大（在有效承壓面積一定的前提下）所需要的壓力也越大，反之亦然。因此液壓系統(tǒng)的由壓力（簡稱系統(tǒng)的壓力，下同）大小取決于外界負(fù)載。負(fù)載大，系統(tǒng)壓力大；負(fù)載小，系統(tǒng)壓力小；負(fù)載為零，系統(tǒng)壓力為零。另外，活塞或工作臺的運動速度（簡稱系統(tǒng)的速度，下同）取決于單位時間通過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大（在有效承壓面積一定的前提下）系統(tǒng)的速度越快，反之亦然。流量為零，系統(tǒng)的速度亦為零。液壓系統(tǒng)的壓力和外在負(fù)載，，速度和流量的這兩個關(guān)系稱作液壓傳動的兩個工作特性。3.3液壓系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)由以下五個部分組成：1）動力元件它是將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置。液壓泵即為動力元件。2）執(zhí)行元件它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，以驅(qū)動部件。液壓缸和液壓馬達(dá)即為執(zhí)行元件。3）控制調(diào)節(jié)元件控制調(diào)節(jié)元件是指各種閥類元件，它們的作用是控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作運動。4）輔助元件輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、流量表等。5）工作介質(zhì)在液壓系統(tǒng)中使用液壓油（通常為礦物油）。3.4液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點液壓系統(tǒng)與機(jī)械、電力等傳動相比。有以下特點：1）能方便的進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。2）體積小，、重量輕、功率大。一方面，在相同輸出功率的前提下，其體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏，這對于液壓自動控制系統(tǒng)有重要的意義。另一方面，在體積或重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或推力（如萬噸水壓力等）。3）控制和調(diào)節(jié)簡單、方便、省力，易實現(xiàn)自動化控制和過載保護(hù)。4）可實現(xiàn)無間隙傳動，運動平穩(wěn)。5）因為傳動介質(zhì)為油液，故液體元件有自我潤滑作用，使用壽命長。6）液壓元件實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計、制造和推廣使用。7）可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達(dá)直接帶動負(fù)載，從而失去了中間的減速裝置，使傳動簡化。液壓傳動的主要缺點：1）漏由于作為傳動介質(zhì)的液體是在一定的壓力下，有時是在較高的壓力下工作的，因此在有相對運動的表面間不可避免要產(chǎn)生泄漏。同時，由于油液并不是不可以壓縮的，油管等也回產(chǎn)生彈性變形，所以液壓傳動不宜用在傳動比要求較嚴(yán)格的場合。2）震液壓傳動中的“液壓沖擊和空穴現(xiàn)象”會產(chǎn)生很大的震動和噪聲。3）熱在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，由于存在機(jī)械摩擦、壓力損失、泄漏損失，因而易使油液發(fā)熱，總效率降低，故液壓傳動不宜遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)動。4）液壓傳動性能對溫度比較敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動裝置對油液的污染也較敏感，故要求有良好的過濾設(shè)施。5）液壓元件加工要求高一般情況下又要求有獨立的能源（如液壓泵站），這些可能使產(chǎn)品成本提高。6）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)鼓故障時不宜追查原因，不宜迅速排除。綜上所述，液壓傳動由于其優(yōu)點比較突出，故在工、農(nóng)業(yè)各個部門獲得廣泛的應(yīng)用。它的某些缺點隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。由于液壓傳動相對于機(jī)械傳動有以上幾個突出的優(yōu)點，所以確定機(jī)械手的前伸后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、夾緊放松著三部分動作用液壓傳動來實現(xiàn)。第四章回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1回轉(zhuǎn)裝置的組成回轉(zhuǎn)裝置主要由執(zhí)行件、傳遞件、驅(qū)動件及控制系統(tǒng)四大部分組成。4.1.1執(zhí)行件本設(shè)計選用的是回轉(zhuǎn)臺與傳遞件——鏈輪共用的一個長平鍵的心軸。驅(qū)動件驅(qū)動傳遞件——鏈輪傳動，鏈輪通過共用件將回轉(zhuǎn)運動直接傳遞給與心軸件聯(lián)接的回轉(zhuǎn)臺，并使之旋轉(zhuǎn)。4.1.2傳遞件本課題中機(jī)械手要求作間歇往復(fù)回轉(zhuǎn)運動，因此，考慮采用回轉(zhuǎn)曲線傳動?；剞D(zhuǎn)傳動可分為齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動。齒輪傳動雖然效率高，工作可靠，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，圓周速度及功率范圍廣，但制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無過載保護(hù)，低精度時噪聲大。由于本課題中機(jī)械手回轉(zhuǎn)精度要求不高，因此，不予考慮。鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，工作可靠，具有準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高，在傳動相同功率的情況下，結(jié)構(gòu)較為緊湊，鏈條張緊力小，作用于鏈輪軸的力也較小，故鏈傳動能夠在低速重載的條件下使用。與齒輪傳動相比，鏈傳動制造和安裝精度要求較低鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比，傳動平穩(wěn)性較差，工作時有沖擊和噪聲，磨損后易發(fā)生跳齒，傳動中有周期性的重載荷和嚙合沖擊，不適合載荷變化很大和急速反向轉(zhuǎn)動的場合。帶傳動是一種應(yīng)用很廣的機(jī)械傳動，雖然結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，傳動平穩(wěn)，無需潤滑，制造和安裝精度要求不高，噪聲小，能緩沖吸震，有過載保護(hù)作用。同步帶傳動是一種嚙合型帶傳動。它具有齒輪傳動和摩擦帶傳動的特點。還具有傳遞功率大，傳動比準(zhǔn)確等特點。故多用于要求傳動平穩(wěn)，傳動精度較高的場合。因此回轉(zhuǎn)裝置中的運動傳遞本設(shè)計使用同步帶傳動。4.1.3驅(qū)動件驅(qū)動件主要有四種：氣動驅(qū)動、電氣驅(qū)動、機(jī)械驅(qū)動和液壓驅(qū)動。其中以液壓、氣動用的最多，占90%以上；電動、機(jī)械驅(qū)動用的較少。氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。一般采用4-6個大氣壓，個別的達(dá)到8-10個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便，維護(hù)簡單，成本低。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。為了減少停機(jī)時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖機(jī)構(gòu)。氣驅(qū)動采用的不多?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機(jī)作為動力，用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運動則用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動機(jī)。通用機(jī)械手則考慮采用同一種形式的動力，出力比較大；缺點是控制響應(yīng)速度比較慢。機(jī)械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作確實可靠，速度高，成本低；缺點是不易調(diào)整液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。本課題設(shè)計采用液壓驅(qū)動。利用液壓缸帶動帶動鏈輪、鏈條實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。設(shè)計配有液壓總站，與回轉(zhuǎn)裝置并排置于小車之上。4.1.4控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素，包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間和加速度等?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。本課題采用電機(jī)驅(qū)動。利用電動機(jī)帶動帶輪、帶輪傳動通過齒輪和軸的公用件實現(xiàn)小車的行走運動。第五章機(jī)械傳動方案的設(shè)計與計算5.1小車的主要組成部分1、驅(qū)動系統(tǒng)采用步進(jìn)電動機(jī)帶動同步帶與帶輪驅(qū)動小車沿導(dǎo)軌作徑向往復(fù)運動。2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)交換工作臺的送出采用液壓送出方式，交換工作臺應(yīng)沿相應(yīng)的軌道送出。3、控制部分采用PLC可編程控制器來實現(xiàn)小車各個運動狀態(tài)的控制。其小車示意圖如圖5.1-1所示圖5.1-15.2同步帶傳動方式優(yōu)缺點（一）優(yōu)點1、傳動比準(zhǔn)確，同步帶是嚙合傳動，工作時無滑動。2、傳動效率高，效率可達(dá)96%，與V帶相比可節(jié)能10%以上。3、傳動平穩(wěn)，能吸收振動，噪聲小。4、使用范圍廣，傳動比可達(dá)10，且?guī)л喼睆奖萔帶小得多，也不需要大的張緊力，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)高速大50m/s，傳遞功率300KW5、傳動比準(zhǔn)確，對軸及軸承的壓力小，耐油耐磨性好，允許采用較小的帶輪直徑，較短的中心距和較大是速比。6、維護(hù)保養(yǎng)方便，能在高溫，灰塵、水及、腐蝕，介質(zhì)的惡劣環(huán)境中工作，不需潤滑。（二）缺點：1、安裝要求高。要求二帶輪軸線平行。同步在與二帶輪軸線垂直的平面內(nèi)運行。帶輪中心距要求較嚴(yán)格。安裝不當(dāng)易發(fā)生干涉，爬齒，跳齒等現(xiàn)象。2、帶與帶輪的制造工藝比較復(fù)雜，成本受批量影響。5.3驅(qū)動動力源步進(jìn)電動機(jī)是一種把脈沖信號變換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，也可以說是一種機(jī)械式的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每輸入一個脈沖，步進(jìn)電動機(jī)就前進(jìn)一步，因此稱作脈沖電動機(jī)，步進(jìn)電動機(jī)的種類繁多，主要分三大類：反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)、機(jī)床磁式步進(jìn)電動機(jī)以及永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，本是合計采用反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，因為其結(jié)構(gòu)簡單，是應(yīng)用最廣泛的一種。步進(jìn)電動機(jī)能成為現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)重要的執(zhí)行元件。是因為步進(jìn)電動機(jī)本身也在不斷發(fā)展，性能也在不斷完善。其優(yōu)點如下：1、可直接實現(xiàn)數(shù)字控制。2、控制性能好3、無接觸式元件，沒有電刷和轉(zhuǎn)換器，運行平穩(wěn)可靠，在步進(jìn)電動機(jī)的負(fù)載范圍內(nèi)，步距值不受電源電壓的大小，負(fù)載大小，波形及周圍環(huán)境溫度變換的影響，抗干擾能力強(qiáng)，能保持運行轉(zhuǎn)速。4、誤差不長期積累。5、反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)在一相繞組通電的情況下，具有自鎖能力，永磁式步進(jìn)電動機(jī)在不通電的情況下也能保持轉(zhuǎn)矩。5.4機(jī)械傳動方案的設(shè)計計算本設(shè)計采用一級傳動，傳動比為1.5本設(shè)計計算參照<<實用機(jī)械設(shè)計手冊>>(下冊機(jī)械工業(yè)出版社出版)中的第十章鏈傳動和帶傳動中第五節(jié)多楔帶和同步帶傳動中的同步帶傳動章節(jié)。5.4.1設(shè)計數(shù)據(jù)確定因為設(shè)計車速為3km/h，考慮到實際車速有±50%的誤差，所以實際最高車速應(yīng)為4.5km/h折算成米/秒應(yīng)為1.25m/sV車=1.25m/s據(jù)實際工作要求取車輪直徑為130mm因為車速為1.25m/s所以車速也應(yīng)等于輪子的切向速度因為V=dn/60×1000V—車輪切向速度V=1.25m/sd—車輪直徑d=130mmn—車輪轉(zhuǎn)速所以經(jīng)計算得n=60×1000V/d=60×1000×1.25/3.14×130=184rpm因為車輪轉(zhuǎn)速也等于驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速所以n轉(zhuǎn)驅(qū)=n=184rpmn轉(zhuǎn)驅(qū)=184rpm因為T=9.55×P驅(qū)/nT—驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T=9NMP驅(qū)—驅(qū)動軸功率n—驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速n=184rpm所以經(jīng)計算得9×=9.55××P驅(qū)/184P驅(qū)=0.2KM因為ī=n電/n驅(qū)n驅(qū)—驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速n驅(qū)=184rpmn電—電機(jī)軸轉(zhuǎn)速ī—傳動比所以計算得n電=ī.n電驅(qū)n電=1.5×184=276rpm記n電=276rpm因為驅(qū)動軸轉(zhuǎn)驅(qū)為9N.m所以據(jù)實際工作要求選用型號為130BF001相數(shù)為5相，步距角為0.75°電壓為12/80V相電流為10A最大轉(zhuǎn)距為9.31N.m空載起動頻率為3000步/S，空載運行頻率為16000步/S的反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)因為T電=9.55×P電/n電T電—電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩T電=9.31n.mn電—電機(jī)軸轉(zhuǎn)速n電=276rpmP電—電機(jī)功率所以計算得P電=T電×n電/9.55×=9.31××276/9.55×=0.26kmP電=0.26km因為總=帶·聯(lián)·滾總—總的傳動效率帶—同步帶的傳動效率帶=0.98聯(lián)—聯(lián)軸器的傳動效率聯(lián)=0.99滾—滾動軸承的傳動效率滾=0.99所以總=0.98×0.99×0.99=0.99總=0.99因為P驅(qū)=P實電×總P驅(qū)——驅(qū)動軸功率P驅(qū)=0.2Kw總——總機(jī)械傳動功率總=0.99P實電—電動機(jī)實際功率所以計算得P實電=P驅(qū)/總=0.2/0.99=0.21kwP實電=0.21kw因為P實電〈P電所以符合工作要求5.4.2同步帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算1）求出設(shè)計功率因為Pd=Pm·K。Pd—設(shè)計功率Pm—名義傳遞功率也就是電動機(jī)功率PP=0.26kwK。—載荷修正系數(shù)《實用機(jī)械設(shè)計手冊》（下）表10.5-9載荷修正系數(shù)K。取1.8又因為傳動裝置未及張緊裝置和系統(tǒng)為減速運動所以其附加修正系數(shù)為零所以Pd=1.8×0.26=0.5kw2）、選擇帶的節(jié)距因為Pd=0.5kwn電=276rpm=n1—小帶輪轉(zhuǎn)速查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》（下）圖10.5-4查得同步帶的節(jié)距代號為H，對應(yīng)的節(jié)距Pd=12.7mm3）、確定帶輪直徑和帶節(jié)線長查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》表10.5-8得H型帶，小帶輪轉(zhuǎn)速n1=276rpm小于900rpm所以小帶輪最少齒數(shù)Z1應(yīng)為14Z1取22因為ⅰ=Z2/Z1ⅰ—傳動比ⅰ=1.5Z2—大帶輪齒數(shù)Z1—小帶輪齒數(shù)Z1=22所以ⅰ=Z1·ⅰ=1.5×22=33查《機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》表3-11大帶輪齒數(shù)Z2取標(biāo)準(zhǔn)值32Z2=32小帶輪節(jié)圓直徑因為ｄ1=Pb·Z1/Pb——同步帶節(jié)距Pb=12.7mmZ1—小帶輪齒數(shù)Z1=22所以計算得d1=12.7×22/3.14=88.94mmd1=88.94mm同理可得大帶輪節(jié)圓直徑d2=129.36mmd2=129.36mm選擇帶長LP初定中心距a因為0.7(d2＋d1)＜a＜2(d2＋d1)d2—大帶輪節(jié)圓直徑d2=129.36mmd1—小帶輪節(jié)圓直徑d1=88.94mm所以152.81＜a＜436.6a取420mma=420mm因為Lp=2aCOS＋(d2＋d1)/2＋(d2－d1)/180定角因為=arcsin(d2－d1/2a)所以=arcsin(129.36－88.94/2×420)=3所以a=420mm=3所以Lp=2×420×COS3＋(129.36＋88.94)/2＋×3（129.36-88.94）/180=839＋343＋2=1184mm節(jié)線長Lp=1184mm查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》（下）表10.5-5取整后選用長度代號為510Lp=1295.4mm齒數(shù)Zb=102的同步帶4)、傳動中心距a的確定因為M=Pb/8(2Zb-Z1-Z2)M—修正系數(shù)Pb—同步帶節(jié)距Pb=12.7mmZb—同步帶齒數(shù)Zb=102Z1—大帶輪齒數(shù)Z1=22Z2—小帶輪齒數(shù)Z2=32所以計算得M=12.7/8(21×102-22-32)=238.125M=238.125mm因為a=M+≈238.125＋=476mma=476mm所以節(jié)線長Lp=1295.4mm傳動中心距a=476mm5)、選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬確定小帶輪齒數(shù)Z1=22小帶輪轉(zhuǎn)速n1=184rpm查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》(下)表10.5-17用差值法計算得H型帶的基準(zhǔn)額定功率P。=2.7Kw確定實際帶寬bs因為bs≥bs。（Pd/k2·P。）bs?！獦?biāo)準(zhǔn)帶寬查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》(下)表10.5-4bs。=76.2mmPd—設(shè)計功率Pd=0.5kwK2—嚙合齒數(shù)系數(shù)K2據(jù)實際工作要求K2=1所以bs≥76.2(0.5/1×2.7)=17.4查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》表10.5-4bs取標(biāo)準(zhǔn)為25.4mm其標(biāo)準(zhǔn)寬度代號為100寬度極限偏差為bs=25.4mm確定帶寬系數(shù)Kw因為Kw=(bs/bs。)所以Kw=（25.4/76.2）=0.29Kw=0.29確定額定功率P因為P=K2·Kw·P。K2—嚙合齒數(shù)系數(shù)k2=1Kw—帶寬系數(shù)kw=0.29P?！鶞?zhǔn)額定功率P。=2.7kw所以計算得P=0.29×2.7=0.77kw因為P＞Pd所以滿足設(shè)計要求帶的圓周速度V的確定因為V=Pb·Z1n1/60×1000Pb—帶的節(jié)距Pb=12.7mmZ1—小帶輪齒數(shù)Z1=22n1－小帶輪轉(zhuǎn)速n1=276r/mm所以計算得V=12.7×22×276/60×1000=1.3m/s工作能力驗算因為P=(K2·kw·Ta-bs·m·v/bs。)V×10K2—嚙合齒數(shù)系數(shù)K2=1Kw—帶寬系數(shù)Kw=0.29Ta—許用工作拉力查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》表10.5-9Ta=2100.85Nm—單位長度質(zhì)量查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》表10.5-9m=0.448㎏/m所以P=〔1×(25.4/76.2)×2100.85-25.4×0.448×1.3/76.2〕×1.3/1000=0.78因為P＞Pd所以額定功率大于設(shè)計功率故帶的傳動能力足夠。最小軸徑的確定因為dmin≥A修正系數(shù)查《簡用機(jī)械設(shè)計手冊》表14-13軸的材料為45鋼A為118P—傳遞功率為0.26kwn—驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為184r/mm所以dmin≥A=118=13mmd取30mm6)結(jié)果整理選用H型同步帶Pb=12.7mmLp=1295.4mmBs=25.4mm小帶輪Z=22d=88.94mm大帶輪Z=32d=129.36mm傳動的中心距a=476mm帶的長度帶號為510寬度帶號為100其余查《實用機(jī)械設(shè)計手冊》表10.5-20表10.5-10最小軸徑為30mm第六章零件加工編程6．1數(shù)控車床加工程序編制基礎(chǔ)數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔以及鉸孔等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工程序，提高加工精度和生產(chǎn)效率，特別適合于復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加工。由于數(shù)控車床的加工對象多為回轉(zhuǎn)體，一般使用通用三爪卡盤夾具。數(shù)控車床的編程特點：①加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系應(yīng)于機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)方向一致，X軸對應(yīng)徑向，Z軸對應(yīng)軸向，C軸（主軸）的運動方向則以從機(jī)床尾架向主軸看，逆時針為+C向，順時針為-C向。②直徑編程方式采用直徑尺寸編程與零件圖樣中的尺寸標(biāo)注一致，這樣可避免尺寸換算過程中可能造成的錯誤，給編程帶來很大方便。③進(jìn)刀和退刀方式切削起點的確定與工件毛坯余量大小有關(guān)，應(yīng)以刀具快速走到該點時刀尖不與工件發(fā)生碰撞為原則。S功能（1）恒線速切削G96S～其中S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度，單位為m/min.(2)恒線速取消G97S～其中S后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如S未指定，將保留G96的最終值。T功能編程格式T～其中T后面通常有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號碼。但也有T后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。M功能M00：程序暫停；M3：主軸順時針旋轉(zhuǎn)；M04：主軸逆時針旋轉(zhuǎn)；M05：主軸旋轉(zhuǎn)停止；M08：冷卻液開；M09：冷卻液關(guān)；M30：程序停止，程序復(fù)位到起始位置。G功能G00快速點定位；G01直線插補指令；G02為按指定進(jìn)給速度的順時針圓弧插補；G03為按指定進(jìn)給速度的逆時針圓弧插補；G04暫停；G90外圓切削循環(huán)；G94端面切削循環(huán)；G96恒線速切削；G97恒線速切削；G76為螺紋切削循環(huán)。刀具半徑補償指令在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補償功能。其中G41為左偏刀具半徑補償，G42為右偏刀具半徑補償，G40是撤消刀具半徑補償指令。子程序的調(diào)用：M01表示段落結(jié)束選擇停止；M02段落結(jié)束不回程序開頭；M03主軸順時針旋轉(zhuǎn)；M04主軸逆時針旋轉(zhuǎn)；M05主軸停止；M07切削液打開成霧狀；M08切削液打開成水柱狀；M09切削液關(guān)閉；M30鍛煉結(jié)束回程序開頭；M98P～其中：P表示子程序調(diào)用情況。P后共有8位數(shù)字，前四位為調(diào)用次數(shù)，省略時為調(diào)用一次；后四位為所調(diào)用的子程序號。M99表示子程序結(jié)束，并返回到調(diào)用子程序的主程序中。確定走刀路線和安排加工順序應(yīng)注意以下幾點：1、尋求最短加工路線；2、最終輪廓一次走刀完成；3、選擇合理的切入切出方向。6．2程序編制圖見附表二1）加工時所用刀具一號車刀：端面車刀二號車刀：外圓車刀（刀尖圓弧R0.2）三號車刀：割刀（刀寬5）四號車刀：鏜刀五號車刀：中心鉆（直徑6）六號車刀：麻花鉆（直徑28）七號車刀：外圓車刀（反刀）八號車刀：30度螺紋車刀2）程序O0046G28U0W0；G00T0100；G00T0101；G97M03S1200；M08；G00Z2.X90.；G00Z0.；G01X-1.H0.08；G00Z2.；G28U0W0；M01；N2G00T0200；G00T0202；G97M03S1300；G71P10Q50U0.5W0.02D1.5F0.08；N10G00Z1.X90.；N20G01Z0.X86.3F0.06；N30A135.X88.3；N40Z-57.；N50X90.；G00Z2.；G00Z2.；G28U0W0；M01；N5G00T0500；G00T0505；G97M03S1200；G00Z2.X0.；G01Z-2.F0.08；G00Z2.；G28U0W0；M01；G00T0600；G00T0606；G97M03S700；G00Z2.X0.；G01Z-10.F0.05；G00W-3.；G00Z-8.；G01Z-20.；G00W-3.；G00Z-18.；G01Z30.；GOOW-5.；G00Z-28.；G01Z-40.；G00W-5.；G00Z-38.；G01Z-50.；G00W-5.；G00Z-48.；G01Z-60.；G00Z2.；G28U0W0；M01；N4G00T0400；GOOT0404；G97M03S1000；G71P10Q80U0.5W0.02D1.2F0.08；N10G00Z1.X37.；N20G01Z0.X37.；N30A195.X35.；N40Z-25.；N50X32.；N60A225.X28.；N70W-4.；N80X26.；G28U0W0；M01；N3GOOT0300；GOOT0303；G97M03S700；G00X90.Z-42.7；G01X86.8F0.05；G00X90.；W4.5.；G01X71.；G00X90.；G00W-4.5.；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X71.；G00X90.；W-2.9；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X86.8；G00X90.；G28U0W0；M01；N7G00T0700；G00T0707；G97M03S1300；G00X90.Z-28.3；GOOX73.；G01X70.；G01Z-16.3；G01X84.15；G01W6.35；G01X90.；G28U0W0；G00T0200；G00T0202；G00X90.Z-26.3；G00X73.；G01X70.；G01Z-38.7；G01X84.15；G01W-6.35；G01X90.；G28U0W0；G00T0300；G00T0303；G97M03S600；GOOZ-56.；G01X29.；G00X90.；G28U0W0；M01；M05；M09；M30；O0146G28U0W0；G00T0100；G00T0101；G97M03S1200；M08；G00Z2.X90.；G00Z0.；G01X-1.F0.08；G00Z2.；G28U0W0；M01；N2G00T0200；G00T0202；G97M03S1300；G00Z2.X86.3；G01Z0X86.3；G01A135.X88.3；G01Z-0.5；G01X89.；G00Z2.；G28U0W0；N4G00T0400；G00T0404；G97M03S1000；G00X32.；G01Z0.X30.F0.06；G01A225.X28.4；G01Z-33.；G01X26.；G00Z2.；G28U0W0；M01；N8G00T0800；G00T0808；G97M03S1200；G00Z3.X27.；G92X28.4Z-33.F1.5；28.6；X28.8；X29.；X29.2；X29.4；X29.6；X29.8；X29.9；X30.；G00Z3.；G28U0W0；M01；M05；M09；M30；在本次操作中,我采用了型號為CL-15的臥式大連大力機(jī)床并采用了日本安川系統(tǒng)進(jìn)行加工。我之所以采用該機(jī)床是因為零件對精度要求較高,回轉(zhuǎn)直徑較大,所以我選用該機(jī)床進(jìn)行加工?？偨Y(jié)與展望此次我們做的畢業(yè)設(shè)計是工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計，通過3個多月努力，設(shè)計終于順利完成。這次設(shè)計給了我們一個很好的機(jī)會，使我們了解了設(shè)計工作的基本流程和設(shè)計的方法以及理念。在此次的畢業(yè)設(shè)計中，我們遇到了許多以前從未遇到過的問題，但過通過指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和我們的努力，這些問題都得到了很好的解決。雖然我們設(shè)計的只是個簡單機(jī)械手行走小車，但需要完成行走，抓取，翻轉(zhuǎn)等功能，對應(yīng)分別要有行走機(jī)構(gòu)，抓取機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等來實現(xiàn)。通過這些機(jī)構(gòu)的設(shè)計，使理論知識與實際相結(jié)合，鞏固和深化了所學(xué)過的專業(yè)理論知識。由于此次設(shè)計是次創(chuàng)新設(shè)計，為了設(shè)計的行走小車具有合理的結(jié)構(gòu)和更高的性能，我們不斷學(xué)習(xí)和修改。自學(xué)了許多相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，求教了多位專業(yè)老師，上網(wǎng)或查閱大量相關(guān)資料。畢業(yè)設(shè)計過程中，我們在獨立完成的同時也進(jìn)一步加強(qiáng)了團(tuán)隊協(xié)作精神，并取得了一定的成績。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我相信在以后的學(xué)習(xí)和工作過程中，一定可以好好的解決問題，提高自己的能力，較快地適應(yīng)工作和社會激烈的競爭。設(shè)計小結(jié)在本設(shè)計的開題論證、課題研究、論文撰寫和論文審校整個過程中，我學(xué)到許多新知識，但是也發(fā)現(xiàn)了不少存在的問題。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，能否看懂圖紙是關(guān)鍵，要了解圖紙上所標(biāo)注的是何含義，有何作用。在這次編制工藝過程中，也犯了不少原本可以避免的錯誤，但在老師的精心指導(dǎo)下，逐漸糾正了這些錯誤，也說明了繪圖時規(guī)范性。編制工序?qū)ξ襾碚f，還處于理論方面的知識，在實踐中還是有所欠缺的。當(dāng)拿到一張零件圖紙后，卻不知該從何下手了。如何定基準(zhǔn)。加工的工藝路線也前后矛盾。加工時所用的刀具，測量時所需測量工具等等。都不清楚，使我感到十分困惑。但是在學(xué)校技工培訓(xùn)和在威浮有限公司實習(xí)期間已對各個方面都有了一定的認(rèn)識。這次畢業(yè)設(shè)計是我們在學(xué)校的最后一次課。它將我們平時所學(xué)相互結(jié)合起來，為我們將來進(jìn)入工作做準(zhǔn)備。它讓我們了解了更多的新知識。感謝老師、系領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)校的關(guān)心和指導(dǎo)，在設(shè)計過程中，結(jié)合工作體會和經(jīng)歷，為我完成設(shè)計給予了極大的幫助，為我們上了最后一次重要的課程。致謝在本設(shè)計的開題論證、課題研究、論文撰寫和論文審校整個過程中，得到了XXX老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，使得本設(shè)計得以順利完成，其中飽含了XXX老師的汗水和心血。老師敏銳的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)踏實的治學(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識、精益求精的工作作風(fēng)、誨人不倦的育人精神，將永遠(yuǎn)銘記在學(xué)生心中，使學(xué)生終生受益。在此我們向魏昌洲老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。同時也感謝班主任XXX老師在這三年來對我們的虛心的教導(dǎo)。感謝學(xué)校給我們提供設(shè)計場地，和系領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和指導(dǎo)，在設(shè)計過程中，結(jié)合工作體會和經(jīng)歷，提出了許多建設(shè)性的觀點，為我完成設(shè)計給予了極大的幫助。感謝機(jī)電工程系的領(lǐng)導(dǎo)和老師對我的關(guān)心和幫助。再次感謝所有支持和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)們。參考文獻(xiàn)1、楊黎明.機(jī)械零件設(shè)計手冊.第一版.國防工業(yè)出版社,1986,122、吳宗澤.機(jī)械設(shè)計.第一版.中央廣播電視大學(xué)出版社,1998,23、盧頌峰.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊.第一版.中央廣播電視大學(xué)出版社,1998,44、非標(biāo)準(zhǔn)零件手冊.第三版.國防工業(yè)出版社5、液壓與氣動傳動.機(jī)械工業(yè)出版社6、機(jī)械手及其應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社7、液壓元件樣本.機(jī)械工業(yè)出版社8、楊長能,張興毅.可編程序控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用.第一版.重慶大學(xué)出版社,1992,19、左建民.液壓與氣壓傳動.第二版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999,510、孫燕華.AutoCAD2000機(jī)械制圖.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,911、顧京.數(shù)控加工編程及操作.北京:高等教育出版社,2003,912、陳立德.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書.第二版.北京:高等教育出版社,2004,613、金大鷹.機(jī)械制圖.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001,714、柴鵬飛.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004,8目錄1前言 11.1工業(yè)機(jī)器人簡介 11.2世界機(jī)器人的發(fā)展 11.3我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 21.4本設(shè)計的內(nèi)容和目的 31.4.1臂力的確定 31.4.2工作范圍的確定 31.4.3確定運動速度 31.4.4手臂的配置形式 41.4.5位置檢測裝置的選擇 41.4.6驅(qū)動與控制方式的選擇 42手部結(jié)構(gòu) 52.1概述 52.2設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個問題 52.3驅(qū)動力的計算 52.4兩支點回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析 73腕部的結(jié)構(gòu) 83.1概述 83.2腕部的結(jié)構(gòu)形式 93.3手腕驅(qū)動力矩的計算 94臂部的結(jié)構(gòu) 114.1概述 114.2手臂直線運動機(jī)構(gòu) 124.2.1手臂伸縮運動 124.2.2導(dǎo)向裝置 134.2.3手臂的升降運動 144.5臂部運動驅(qū)動力計算 144.5.1臂水平伸縮運動驅(qū)動力的計算 154.5.2臂垂直升降運動驅(qū)動力的計算 164.5.3臂部回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動力矩的計算 165液壓系統(tǒng)的設(shè)計 175.1液壓系統(tǒng)簡介 175.2液壓系統(tǒng)的組成 175.3機(jī)械手液壓系統(tǒng)的控制回路 175.3.1壓力控制回路 185.3.2速度控制回路 185.3.3方向控制回路 195.4機(jī)械手的液壓傳動系統(tǒng) 195.4.1上料機(jī)械手的動作順序 195.4.2自動上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理介紹 205.5機(jī)械手液壓系統(tǒng)的簡單計算 225.5.1雙作用單桿活塞油缸 225.5.2無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸） 255.5.3單葉片回轉(zhuǎn)油缸 265.5.4油泵的選擇 275.5.5確定油泵電動機(jī)功率N 286結(jié)束語 29致謝 30參考文獻(xiàn) 311前言1.1工業(yè)機(jī)器人簡介幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動中解脫出來。如古希臘神話《阿魯哥探險船》中的青銅巨人泰洛斯（Taloas)，猶太傳說中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時刻激勵著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實，早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動木人和一些簡單的機(jī)械偶人。到了近代，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人問世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。1.2世界機(jī)器人的發(fā)展國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢：（1）.工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從91年的10．3萬美元降至97年的6．5萬美元。（2）.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。（3）．工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。（4）．機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。（5）．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。（6）．當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。（7）．機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。1.3我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動力，而我國勞動力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國國情。這是一種誤解。在我國，社會主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長處。它不僅能為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國的宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機(jī)器人；其中有130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”1.4本設(shè)計的內(nèi)容和目的1.4.1臂力的確定目前使用的機(jī)械手臂的臂力范圍較大，國內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械手的臂力最小為0.15N，最大為8000N。本液壓機(jī)械手的臂力為N臂=1650（N），安全系數(shù)K一般可在1.5~3，本機(jī)械手臂取安全系數(shù)K=2，定位精度為±1mm。1.4.2工作范圍的確定機(jī)械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運動的軌跡來確定。一個操作運動的軌跡是幾個動作的合成，在確定的工作范圍時，可將軌跡分解成單個的動作，由單個動作的行程確定機(jī)械手的最大行程。本機(jī)械手的動作范圍確定如下：手腕回轉(zhuǎn)角度±115°手臂伸長量150mm手臂回轉(zhuǎn)角度±115°手臂升降行程170mm手臂水平運動行程100mm1.4.3確定運動速度機(jī)械手各動作的最大行程確定之后，可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作拍節(jié)分配每個動作的時間，進(jìn)而確定各動作的運動速度。工業(yè)機(jī)器人抓取手臂要完成整個工作過程，需完成夾緊工件、手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)，平移等一系列的動作，這些動作都應(yīng)該在工作拍節(jié)規(guī)定的時間內(nèi)完成，具體時間的分配取決于很多因素，根據(jù)各種因素反復(fù)考慮，對分配的方案進(jìn)行比較，才能確定。機(jī)械手的總動作時間應(yīng)小于或等于工作拍節(jié)，如果兩個動作同時進(jìn)行，要按時間長的計算，分配各動作時間應(yīng)考慮以下要求：=1\*GB3①給定的運動時間應(yīng)大于電氣、液壓元件的執(zhí)行時間；=2\*GB3②伸縮運動的速度要大于回轉(zhuǎn)運動的速度，因為回轉(zhuǎn)運動的慣性一般大于伸縮運動的慣性。在滿足工作拍節(jié)要求的條件下，應(yīng)盡量選取較底的運動速度。機(jī)械手的運動速度與臂力、行程、驅(qū)動方式、緩沖方式、定位方式都有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。=3\*GB3③在工作拍節(jié)短、動作多的情況下，常使幾個動作同時進(jìn)行。為此驅(qū)動系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動作的同步。本機(jī)械手的各運動速度如下：手腕回轉(zhuǎn)速度V腕回=40°/s手臂伸縮速度V臂伸=50mm/s手臂回轉(zhuǎn)速度V臂回=40°/s手臂升降速度V臂升=50mm/s立柱水平運動速度V柱移=50mm/s手指夾緊油缸的運動速度V夾=50mm/s1.4.4手臂的配置形式機(jī)械手臂配置形式基本上反映了它的總體布局。運動要求、操作環(huán)境、工作對象的不同，手臂的配置形式也不盡相同。本機(jī)械手采用機(jī)座式。機(jī)座式結(jié)構(gòu)多為工業(yè)機(jī)器人所采用，機(jī)座上可以裝上獨立的控制裝置，便于搬運與安放，機(jī)座底部也可以安裝行走機(jī)構(gòu)，已擴(kuò)大其活動范圍，它分為手臂配置在機(jī)座頂部與手臂配置在機(jī)座立柱上兩種形式，本機(jī)械手采用手臂配置在機(jī)座立柱上的形式。手臂配置在機(jī)座立柱上的機(jī)械手多為圓柱坐標(biāo)型，它有升降、伸縮與回轉(zhuǎn)運動，工作范圍較大。1.4.5位置檢測裝置的選擇機(jī)械手常用的位置檢測方式有三種：行程開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式。本機(jī)械手采用行程開關(guān)式。利用行程開關(guān)檢測位置，精度低，故一般與機(jī)械擋塊聯(lián)合應(yīng)用。在機(jī)械手中，用行程開關(guān)與機(jī)械擋塊檢測定位既精度高又簡單實用可靠，故應(yīng)用也是最多的。1.4.6驅(qū)動與控制方式的選擇機(jī)械手的驅(qū)動與控制方式是根據(jù)它們的特點結(jié)合生產(chǎn)工藝的要求來選擇的，要盡量選擇控制性能好、體積小、維修方便、成本底的方式?？刂葡到y(tǒng)也有不同的類型。除一些專用機(jī)械手外，大多數(shù)機(jī)械手均需進(jìn)行專門的控制系統(tǒng)的設(shè)