液壓拋光機械手的結構設計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u23322液壓拋光機械手的結構設計案例綜述 1135871.1手臂回轉運動裝置設計 119971.2機械手手臂俯仰運動機構設計 3274921.2.1手臂的設計要求 3297591.2.2手臂上下擺動機構簡介 5107481.3手腕回轉及手指夾緊機構的設計 757101.1.1手腕的定義及作用 7280111.1.2手腕回轉和夾持式手部的結構 714801.1.3手部要求 81.1手臂回轉運動裝置設計如圖3-1所示為手臂回轉運動裝置組成。1.底板2.立柱1.磁鐵安裝盤4.油路分配器5.連接套6.回轉油缸7.定位擋板8.轉軸9.聯接圈10.配油盤11.上蓋板12.右路分配辦13、14.電磁閥15.永久磁鐵16.干簧管圖3-1手臂回轉機構立柱與地板緊密連接，立柱上設有磁性安裝板、油路分配器和連接帽，并用螺釘連接。柱的上端通過后聯軸器與紡紗筒的支撐軸連接，紡紗筒的紡紗部分用螺釘與紡紗體連接，下端蓋與連接軸連接，上端蓋與紡紗軸連接，紡紗輪上端裝有油盤與連接環相連，連接環與臂相連。在配油系統的左端安裝一個配油板，配油板上裝有兩位四通電磁閥、三位四通電磁閥和兩位四通電磁閥，前面裝有二通三通電磁閥。通過電磁閥。旋轉缸的缸體上裝有兩個單向可調的流量閥。在上端蓋的相應位置安裝有兩個定位擋塊。永磁體安裝在磁性安裝板上在0o、90o和180o三個位置安裝三干簧管。壓力油由底板下的管道供應，壓力油通過油路分配器流向四個電磁閥的排油口。如果電子控制系統發送信號來控制三個電磁閥的方向，則定位四通電磁閥、壓力油。通過單向流閥的排油管，臂轉動油缸的一個中空空間，使運動件和缸體一起轉動。旋轉缸上端蓋、轉軸、配油板、連接環帶動臂轉動，下端蓋帶動連接套、配油板、磁性固定板一起轉動。永磁體移動到每個干簧片開關的頂部，使簧片開關閉合，發出位置信號，位置由電子控制裝置控制。由于兩個手臂都處于上下料的位置(有時也叫為替換夾針位置),因此兩個手臂必須正確地對齊,以便兩機械手的手指才能夠同時夾持著一臺縫紉機中的針,并且與其相夾緊密,從而促進這兩個部分的位置都在此處。精度要求高,流量控制閥可采用單側自動調節,配合定位杠實現自動節流及緩沖定位。臂在拋光時位于(90°)。由于定位精度不高,時間控制被接管。三位四通電磁閥由電控系統關閉,實現"0"型功能,雖然定位精度不高,但能滿足拋光工藝的要求。回轉式油缸氣缸蓋上的固定螺釘承受著在工作時所需要的拉伸和扭矩張力。螺栓的直徑大小可按以下公式進行校核：d（3-1）如果F是氣缸活塞負載，，Z是固定螺釘的數量Z=8；k是假定的螺紋拉伸系數。，取。為材料的屈服極限，；為材料的許用應力，由許用應力定義可得所以。設計中采用的螺栓直徑，滿足強度要求。1.2機械手手臂俯仰運動機構設計1.2.1手臂的設計要求手臂設計首先要實現必要的運動。為了實現這些運動，必須滿足以下基本要求。手臂的位置應該有較高的承重、良好的剛度和較輕的重量。機械臂的高低和剛度間接地影響了機械臂在抓取工件過程中的工況臺、移動速度及定位精準。如果機械剛度不良,會直接造成臂在機械的垂直表面上彎曲,在機械的水平表面上會產生橫向或縱方扭轉的變形,臂振動或者是工件卡住而無法正常工作。因此,臂通常需要采用更硬的引導桿來大大增加臂的機械剛度,每個支撐和滑輪桿的剛度也必須設定一定的要求,以確保其能夠承受所需的驅動力。根據上述要求,應當精確地計算出該臂的彎曲程度,其中彎曲程度應該是小于允許變形的重量。得到了知道一個懸臂梁的撓度在下列方程中的計算公式：（3-2）式中Y為懸臂梁的撓度；E為材料彈性模數；Q為懸臂梁所受載荷；J為懸臂梁的慣性矩；L為懸臂梁的長度。為了提高梁彎曲的措施，當Q和L值已確定時，則只能通過增加彎曲EJ值來減少支座的彎曲。因此，為了增加剛度，應選擇具有較大彎曲剛度的構件。在橫截面的面積與單位重量之間基本一致的條件下,鋼管、工字鋼及槽鋼的旋轉慣量要超過無縫鋼管。因此,在現代機械手中,經常會采用無縫鋼管來當成一個導向桿，這不但提高了該手臂剛度,也大大降低了該的臂力和重量。手臂的動作必須靈活。為了快速、靈活地塑造手臂的運動,臂身結構應該是緊湊、小巧,或者在運動手臂上方安裝有滾柱軸承或者是滾珠傳遞導軌。自由支撐機械臂上零件布置位置適宜,以減小樞軸重心的扭矩。嚴重的情況下,手臂和立柱會保持懸掛狀態而無法進行工作。手臂的位置控制精度比傳統的機械手需要大量地獲得更高的位置控制精度,除了采用先進的操作控制技術外,在其結構上我們還要特別注意以下幾點：（1）手臂剛度好，重量輕，慣性小。位置精度易于控制。因此，在建造臂架時應仔細考慮和計算。（2）機械手的坐標也應合理選擇。一般來講,直角和角度橢圓兩種坐標式的兩種機械手在其坐標位置上的坐標準確性比較高;然而關節式式的機械手在其坐標位置上最難被準確控制,精度較低。（3）增加調節裝置和自動檢測機構，控制臂運動的位置精度，減小或消除齒輪的間隙。機械手的通用性要好，便于加工和安裝，以適應多種作業的要求，工藝性要好。例如在高溫環境中工作的機械手，考慮到機械手熱穩定因素手臂要盡可能設計的足夠長并加裝散熱裝置，從而使驅動部分的溫度保持在安全閾值之內，又或者在塵土飛揚環境中工作的機械手，還需考慮防塵措施等。所以機械手臂的設計應考慮相應工作環境等因素的影響。1.2.2手臂上下擺動機構簡介球坐標機械臂在垂直面上下運動，柱坐標機械臂在垂直面上下運動，在機械手高度相同的情況下，球坐標機械臂的工作范圍要大得多。因此，坐標形式是球坐標公式。對于雙作用缸的機械手,通常是在雙作用缸活塞端與連接環之間通過連接臂上下回轉機構,缸的下端蓋是由連接環緊密地連接并與臂緊密地連接,缸固位也是互相連接的。當壓力油進入雙作用油缸的下油腔時，活塞向上運動此時連接圈帶動手臂向上運動。當壓力又進入上油腔時，活塞向下運動此時連接圈帶動手臂向下運動。當活塞運動到油缸兩端時，活塞環的節流槽與油缸蓋上的凹孔形成壓力緩沖，從而實現定位。當一個活塞壓力節流油分別用于進入雙驅動作用油泵氣缸的活塞上下兩個油缸分室時,活塞臂上下油室移動,活塞臂經過一個聯合軸向環繞一個活塞支點的方向擺動,當一個活塞上下油室移動到油缸兩端時,活塞聯合環兩端的一個環狀三角形壓力節流槽和壓力油缸蓋的一個凹槽小孔相互組合后就形成了壓力節流器和緩沖器,活塞與壓力氣缸蓋一旦發生了劇烈碰撞就不可能準確定位。機構設計如軟件圖3-2所示。專用的緩沖機械手和通用簡易型的兩種通用緩沖機械手常見的兩種緩沖驅動方式,可大體上進行劃分分別為內驅動緩沖與外驅動緩沖。內部新緩沖主要內容是介紹指如何在緩沖驅動控制系統內部同時設置一個新的緩沖驅動環節,例如在整個油路中部就需要同時設置一個新的緩沖驅動回路,緩沖驅動元件,在整個油缸內部中則需要同時設置一個新的緩沖驅動機構。大多數沒有采用內部液壓緩沖驅動器的機械手都通常是直接使用內部液壓緩沖。外部的緩沖器就是指那些在一個驅動機構系統之外需要安裝一個額外緩沖器的驅動機構。1.聯接圈2.活塞桿1.活塞油缸4.支承圈圖3-2手臂俯仰機構端部緩沖器的主要缺陷在于緩沖室非常小,節流空隙無法對其作出適當的調整;由于緩沖器的壓縮室內橫切斷的截面比較小,用于對其進行壓縮的氣體輸送油量也比較少,所產生的能夠被其他氣體吸收得到的沖擊特性能量也比較少;由于節流的間隙不大,它們可以自動調,就會導致我們無法控制合理的降低減速;當使用端部來進行緩沖,活塞的引擎起動力會逐漸地變小,引擎起動的時間會因此而延長。1.3手腕回轉及手指夾緊機構的設計1.1.1手腕的定義及作用手腕關節連接了手指和手臂，它可以使手指從不同的方向夾緊工件或者松開工件，使機械手更加靈活。手腕運動的特點是手腕的三個動作，即轉動、轉動和轉動（擺動）以及左右擺動，即三個自由度。最常用的是手腕的旋轉運動，上上下下都可以通過手臂來實現，簡化了手腕的結構。手腕的三個自由度用于調整工件（或刀具）的方向。由于手腕安裝在手臂的前端，因此手腕運動的精度是一個綜合的定位精度，直接受手臂的定位精度和剛度的影響。工作中手腕手臂相互配合運動。手臂對工件做往復移動和定位存在三個自由度而手腕對工件方向的調整也存在三個自由度。手腕結構的話需要緊湊一些，但是自身的重量需保證足夠力量的前提下相對輕一些。手指和手腕機構往往要同時考慮，兩者均可采用擺動油缸兼顧其作用。這樣不僅結構緊湊了，重量還相對較輕了。1.1.2手腕回轉和夾持式手部的結構圖3-3所示是一種用于手腕回轉和夾持型手部。圖3-3顯示了機器人的手腕和把手。用手臂來支撐旋轉器和機械手。手腕旋轉半徑氣缸的殼體經端蓋連接于臂部,使其擰緊,旋轉筒運動件緊密地連接于旋轉軸上,運動通過轉軸右端的后聯軸器傳遞到夾緊缸和夾緊缸頂蓋。當壓力油流經兩位四通（用于手腕旋轉）和兩位三通（用于手指夾緊）時，兩個電磁路閥和油管通過油管導向旋轉柱和配油槽，油孔與油管相連。手臂上的油孔將壓力油導入手腕的旋轉油缸，使手腕旋轉180度左右。氣缸端部接受單向節流緩沖器，定子和動板碰撞時定位。將配油盤上的壓力油孔連接到手臂上的壓力油孔,將壓力油引導入手的夾緊在油缸左腔，壓下錐形活塞桿，使其擺動把縫紉機的針和橡膠墊連接起來。夾緊氣缸的活塞桿被彈簧復位,在各個氣缸的綜合作用下可以松開一只手指。1.手臂2.腕轉軸1.手臂間轉油缸4.定心套5.手指夾緊油缸6.支撐套7.夾緊缸端蓋8.活塞套9.手指做套10.調整座11.調節螺桿12.手指圖3-3手指夾緊和手腕回轉圖1.1.3手部要求（1）被夾子的手指夾持物體的大小、形狀、重量、材料以及其約束和移動程度(夾持物體)決定了被夾子的手指大小、形狀、數量、類型、配置和移動。這些反過來又直接決定了手指的握持功能(也就是可以用手握持的大小和手指極限的尺寸;手指限制和抓取物體;夾持精度,定位精度等)。（2）把手的尺寸要合適。如果把手太大，就需要更大的電動機來帶動，這樣算下來會投資的更多，會損壞物體。如果夾點太小，便會出現無法檢測到物體的現象。在通常的情況下,機械手使用時所需要的握持力大約應該為一個物體自身重量的兩三倍。而