學(xué)生姓名畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　設(shè)計(jì)題目 注塑機(jī)專用機(jī)械手的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>

2、　　指導(dǎo)教師 王圣英 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) </p><p>　　年 級(jí) 2013級(jí) </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　注塑機(jī)專用機(jī)械手是能夠模仿人體上肢及上下手臂手腕手部的部分功能，可以對(duì)其進(jìn)行

3、自動(dòng)控制使其按照預(yù)定要求輸送制品或操持工具進(jìn)行生產(chǎn)操作的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。注塑機(jī)機(jī)械手是為注塑生產(chǎn)自動(dòng)化專門配備的機(jī)械，它可以在減輕繁重的體力勞動(dòng)、改善勞動(dòng)條件和安全生產(chǎn)、提高注塑成型機(jī)的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、降低生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)的競爭力等方面起到及其重要的作用。</p><p>　　文中首先總結(jié)了注塑機(jī)機(jī)械手國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其發(fā)展前景及方向，確定了機(jī)械手的研究類型與機(jī)械設(shè)計(jì)方案。本文的重點(diǎn)是

4、斜臂式注塑機(jī)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電氣控制部分除控制原理外暫不做設(shè)計(jì)。</p><p>　　由于注塑機(jī)專用機(jī)械手能夠大幅度的提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，能夠穩(wěn)定和提高注塑產(chǎn)品的質(zhì)量，避免因人為操作失誤而造成的損失。因此，注塑機(jī)械手在注塑生產(chǎn)中的作用變得越來越重要。目前國內(nèi)的機(jī)械手類型比較簡單，且大都用于取件。隨著注塑成型工業(yè)的發(fā)展，以后將越來越多的機(jī)械手用于上料、混合、自動(dòng)裝卸模具、回收廢料等各個(gè)工序上，而且朝著

5、智能化方向發(fā)展。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；氣動(dòng)；AutoCAD</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　2 注塑機(jī)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.1注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)

6、分析3</p><p>　　2.1.1注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)內(nèi)容3</p><p>　　2.1.2注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　2.2注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.2.1機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度3</p><p>　　2.2.2 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)4</p>

7、<p>　　2.2.3 機(jī)械手手腕部分方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.2.4機(jī)械手副臂部分方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.5機(jī)械手主臂部分方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.6機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.7機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2

8、.8機(jī)械手的定位方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.9機(jī)械手的主要參數(shù)5</p><p>　　2.2.10機(jī)械手運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)分析6</p><p>　　3 注塑機(jī)機(jī)械手的組成部分9</p><p>　　3.1手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1.1手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模9</p><

9、;p>　　3.1.2氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算10</p><p>　　3.2手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2.1手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模11</p><p>　　3.2.2手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算11</p><p>　　3.3副臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.3.1副臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模12&l

10、t;/p><p>　　3.3.2副臂氣缸選用以及驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算15</p><p>　　3.4手腕與副臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.4.1副臂氣缸連接形式選用17</p><p>　　3.4.2手腕與副臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.5主臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19</p><p&g

11、t;　　3.5.1主臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模19</p><p>　　3.5.2主臂氣缸選用以及驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算20</p><p>　　3.6主副臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.6.1主臂氣缸連接形式選用21</p><p>　　3.6.2副臂與主臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.7機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)

12、計(jì)22</p><p>　　3.7.1機(jī)身的整體設(shè)計(jì)與三維建模22</p><p>　　3.7.2機(jī)身與主臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.7.3機(jī)身氣缸選用以及驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算25</p><p><b>　　4 結(jié) 論28</b></p><p><b>　　5 致

13、謝29</b></p><p><b>　　6參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始

14、比較簡單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。</p><p>　　機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡

15、劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用</p><p>　　機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如圖1.1所示。</p><p>　　圖 1.1 機(jī)械手組成關(guān)系圖</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括

16、手部、手腕、手臂和機(jī)身等部件。手部:即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手，在本課題中我采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手腕:是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位。手臂:手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置.工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如氣缸、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)與

17、驅(qū)動(dòng)源(如液壓、氣壓或電機(jī)等)相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。立柱:立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)座:機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、 氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。<

18、;/p><p>　　控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)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(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p>

19、;<p>　　位置檢測(cè)裝置是控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)。</p><p>　　2 注塑機(jī)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　?。ū驹O(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)。在本章中對(duì)機(jī)械手的坐標(biāo)形式、自由度、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了確定。）</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要用于注塑機(jī)生產(chǎn)流水線，因此需要配套的機(jī)械

20、手能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確地拾-放零件，這就要求它們具有很高精度、并且能夠快速反應(yīng)、能夠耐熱、有一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度以及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是:充分分析作業(yè)對(duì)象(注塑件)的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并且滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件;明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求;盡量選用定型的標(biāo)

21、準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和專用性，并且能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制.本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是注塑機(jī)專用氣動(dòng)取料機(jī)械手，是一種適合于成批或中批生產(chǎn)的、可以改變動(dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)備，操作單調(diào)頻繁反復(fù)的生產(chǎn)場合。也可用于操作環(huán)境惡劣的生產(chǎn)場合。</p><p>　　2.1注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析</p><p>　　2.1.1注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>

22、;　　設(shè)計(jì)要完成以下內(nèi)容：</p><p>　　1、擬定整體方案，特別是機(jī)械本體的各零件有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)出機(jī)械手的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括手部、手臂、機(jī)身等部件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　3、各部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　4、傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇與設(shè)定，包括氣動(dòng)原件的選取，氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)。</p>

23、<p>　　2.1.2注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　于專用于注塑機(jī)的機(jī)械手，需要結(jié)合注塑機(jī)的工作原理、注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)、特性、注塑件的形狀質(zhì)量等方面綜合考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)于機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要其完整、合理、美觀。</p><p>　　2.2注塑機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.2.1機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度</p>&l

24、t;p>　　按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機(jī)械手在取件放件時(shí)手臂具有升降、回轉(zhuǎn)、收縮及平移運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱坐標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手具有四個(gè)自由度，為了彌補(bǔ)升降運(yùn)動(dòng)行程較小的缺點(diǎn)，增加手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而增加一個(gè)手臂左右擺動(dòng)的自由度。如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)示意圖</p><p&g

25、t;　　2.2.2 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　為了能夠使機(jī)械手的通用性更強(qiáng),滿足夾持不同尺寸和形狀的工作要求，本設(shè)計(jì)把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可以更換結(jié)構(gòu)。就是可以用夾持式手指來夾取工件，又可以負(fù)壓式吸盤來吸取工件，但在一般情況下都采用的是夾持式手部，本文設(shè)計(jì)所選用的為市場上最為常見的水口夾。如圖2.2所示</p><p><b>　　圖2.2 機(jī)械夾頭<

26、;/b></p><p>　　2.2.3 機(jī)械手手腕部分方案設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)手腕時(shí)考慮到機(jī)械手的通用性，以及由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才能夠滿足工作的要求。因此，本設(shè)計(jì)將手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)也就是爪旋機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為小型回轉(zhuǎn)氣缸。如圖2.3所示：</p><p><b>　　圖2.3 回轉(zhuǎn)氣缸<

27、/b></p><p>　　2.2.4機(jī)械手副臂部分方案設(shè)計(jì)</p><p>　　按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的主副臂有三個(gè)自由度，即手臂的前后移動(dòng)、左右回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。手臂的前后移動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)是通過滑動(dòng)導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)的，手臂的回轉(zhuǎn)通過曲柄機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。不過手臂三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)均由氣缸來實(shí)現(xiàn)。手臂結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 主副臂結(jié)構(gòu)原理圖&

28、lt;/p><p>　　2.2.5機(jī)械手主臂部分方案設(shè)計(jì)</p><p>　　主臂的主要自由度是臂身的回轉(zhuǎn)和副臂與主臂之前的前后相對(duì)移動(dòng)。臂身回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過氣缸驅(qū)動(dòng)曲柄帶動(dòng)主臂從而實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.2.6機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選用主要從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及其工作特性兩方面考慮，為了簡

29、化機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，故本設(shè)計(jì)選用氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。氣動(dòng)系統(tǒng)有反應(yīng)迅速、動(dòng)作靈敏、在運(yùn)行過程中很清潔、介質(zhì)（空氣）具有較大的壓縮比、有較好的保護(hù)作用等優(yōu)點(diǎn)。另外由于近些年隨著氣動(dòng)元器件進(jìn)步較快，標(biāo)準(zhǔn)化日益普及、可靠性越來越強(qiáng)，氣動(dòng)系統(tǒng)的采購與安裝均較便利。</p><p>　　2.2.7機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制

30、器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。另外為了滿足工作需求，機(jī)械手將設(shè)置手動(dòng)工作方式和自動(dòng)控制方式。（本文在PLC控制線路結(jié)構(gòu)方面不做設(shè)計(jì)，只介紹控制原理）</p><p>　　2.2.8機(jī)械手的定位方案設(shè)計(jì)</p><p>　　定位方法有點(diǎn)位控制或連續(xù)軌跡控制方式，本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)位控制方式。</p><p>

31、;　　2.2.9機(jī)械手的主要參數(shù)</p><p>　　機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合注塑機(jī)生產(chǎn)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)抓取的工件質(zhì)量為3Kg。</p><p>　　基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過低限制了它的使用范圍?？傮w速度根據(jù)注塑機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中注塑出

32、模的速度來確定。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為200mm/s 。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為60°/s 。平均移動(dòng)速度為200m/s 。平均回轉(zhuǎn)速度為60°/s 。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、停止過程的加、減速度存在，用速度一行程曲線來說明速度特性較全面，因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)動(dòng)速度以外，手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部

33、分機(jī)械手設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為400mm,最大工作半徑約1000mm。手臂升降行程定為800mm。定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為 。詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</p><p>　?。?）機(jī)械手各動(dòng)作最大行程：</p><p&g

34、t;　　機(jī)械手手指的最大夾取角度為 60度；</p><p>　　機(jī)械手手腕最大旋轉(zhuǎn)角度為 90度；</p><p>　　械手手臂的伸縮（升降）最大行程為 800mm；</p><p>　　機(jī)械手手臂最大擺動(dòng)角度為 90度；</p><p>　　機(jī)械手手臂最大平移行程為 400mm　</p><p>　?。?）機(jī)械手各

35、運(yùn)動(dòng)速度：</p><p>　　手指夾緊速度 40°/s </p><p>　　平均回轉(zhuǎn)速度 60°/s</p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)速度 60°/s</p><p>　　手臂平均移動(dòng)速度 400mm/s 手臂平均升降速度 400mm/s</p><p>　?。ㄋ性O(shè)計(jì)參數(shù)均參照現(xiàn)市場

36、已有的注塑機(jī)斜臂式機(jī)械手的主要參數(shù)）</p><p>　　2.2.10機(jī)械手運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)分析</p><p>　　一．機(jī)械手結(jié)構(gòu)構(gòu)成三維圖2.5及二維圖紙2.6如下所示</p><p>　　圖2.5 注塑機(jī)斜臂式單臂機(jī)械手結(jié)構(gòu)構(gòu)成三維圖</p><p>　　圖2.6 注塑機(jī)斜臂式單臂機(jī)械手結(jié)構(gòu)構(gòu)成二維圖</p><p>

37、<b>　　二．運(yùn)動(dòng)過程分析</b></p><p>　　機(jī)械手完成一次夾持動(dòng)作有以下運(yùn)動(dòng)：</p><p>　　1.副臂在主臂上往前平移，靠近工件，至工件正上方；</p><p>　　2.手夾從原點(diǎn)在機(jī)械手副臂上做下降運(yùn)動(dòng)；夾持工件；</p><p>　　3.手夾在主臂上往后平移；</p><p&g

38、t;　　4.手夾在副臂上做上升運(yùn)動(dòng)；</p><p>　　5.副臂在主臂上往后平移至放料區(qū)域同一平面；</p><p>　　6.主臂在機(jī)身上正方向旋轉(zhuǎn)45度；</p><p>　　7.手夾在副臂上做下降運(yùn)動(dòng)至距放料平臺(tái)100mm。</p><p>　　8.手腕在副臂上正方向旋轉(zhuǎn)90度；</p><p>　　9.手夾張開

39、，放下工件；</p><p>　　10.手臂手夾原路返回至原始位置。</p><p>　　3 注塑機(jī)機(jī)械手的組成部分</p><p><b>　　3.1手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)注塑件是棱狀時(shí)，使用夾持式手部:如果有實(shí)際需要，還可以換成氣壓吸

40、盤式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.1.1手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模</p><p>　　夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所組成。本文設(shè)計(jì)采用的夾持式手部（俗稱水口夾),用于夾注塑件和水口。其工作原理為：通過氣缸帶動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，活塞桿連接圓錐銷，水口片中部分已被擋板用插銷固定，水口片可以以銷作為軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，水口片下端有一滾筒，圓錐銷擠壓滾筒使水口片旋轉(zhuǎn)而夾住工件。本設(shè)計(jì)在手部部分不重

41、新設(shè)計(jì)而是選購市場上已有的成品機(jī)械手部，根據(jù)之前機(jī)械手手部參數(shù)的設(shè)定值3Kg，據(jù)此選用市場上型號(hào)為1615S的水口夾。如圖3.1所示；三維建模圖如3.2所示；結(jié)構(gòu)圖如3.3所示：</p><p>　　圖3.1水口夾 圖3.2三維建模</p><p><b>　　圖3.3二維結(jié)構(gòu)圖</b></p><p

42、>　　3.1.2氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算</p><p>　　經(jīng)查的型號(hào)1615S水口夾的結(jié)構(gòu)部分尺寸為：缸徑：16mm；行程15mm； 外觀尺寸：20mmx32mmx145mm。夾鉗受力分析圖如3.4所示：</p><p><b>　　圖3.4夾鉗受力圖</b></p><p>　　為使手部能夠穩(wěn)定的工作，夾持工件和水口，手指需要具有足夠的握力(

43、即夾緊力)。在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。手部為氣缸驅(qū)動(dòng)，那就需要給氣缸提供一定的氣壓。 </p><p>　　型號(hào)為1615S的水口夾的最大夾力為3Kg，也就是說鉗板夾緊工件的最大輸出夾緊力F3為： F3 = 3 x 9.8 = 29.4N</p><p>　　據(jù)此可以計(jì)算出氣缸活塞桿的推力即

44、圓錐銷所需最大推力F1為:</p><p>　　F1 = F3x58.3xsin66/21xsin76</p><p><b>　　=76.8N</b></p><p>　　則驅(qū)動(dòng)氣缸所需的氣壓F 為：</p><p>　　P = F/S = 76.8/3.14 x 8 x 8 = 0.38Mp</p>

45、<p>　　據(jù)此我們選用調(diào)壓范圍為1至0.5Mp的氣壓閥，如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 可調(diào)氣壓閥</p><p><b>　　3.2手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的

46、機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。</p><p>　　3.2.1手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模</p><p>　　手腕就是連接手臂和手部的部件，手腕的作用就是改變或調(diào)整工件的方位，因此它需要獨(dú)立的自由度，以方便使機(jī)械手適應(yīng)比較復(fù)雜的動(dòng)作要求。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝的要求、工件擺放方位和定位精度等許多因素相關(guān)。由于本機(jī)械手抓取的工件是水平放置，同時(shí)考慮到通用性，因此給手腕設(shè)定一繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)

47、動(dòng)才可滿足工作的需求，目前用來實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，應(yīng)用最多的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)就是回轉(zhuǎn)氣缸，因此我們就選用回轉(zhuǎn)氣缸。它的結(jié)構(gòu)比較緊湊，但回轉(zhuǎn)角度小，并且需求嚴(yán)格的密封。本設(shè)計(jì)所選用的回轉(zhuǎn)氣缸為市場上與1615S水口夾相匹配的回轉(zhuǎn)氣缸。如圖3.6所示：</p><p>　　圖3.6 回轉(zhuǎn)氣缸與水口夾組合</p><p><b>　　圖3.7 三維建模</b></p>

48、;<p>　　3.2.2手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算</p><p>　　在機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所采用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸，它的原理如圖4-2所示，定片1與缸體2固連，動(dòng)片3與回轉(zhuǎn)軸5固連。動(dòng)片封圈4把氣腔分隔成兩個(gè).當(dāng)壓縮氣體從孔a進(jìn)入時(shí)，推動(dòng)輸出軸作逆時(shí)4回轉(zhuǎn)，則低壓腔的氣從b孔排出。反之，輸出軸作順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)。單葉氣缸的壓力P驅(qū)動(dòng)力矩M的關(guān)系如圖3.8所示：</p><p&

49、gt;　　圖3.8 回轉(zhuǎn)氣缸筒圖</p><p>　　M-回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩 p-回轉(zhuǎn)氣缸的工作壓力 R-缸體內(nèi)壁半徑 r-輸出軸半徑 b-動(dòng)片寬度</p><p>　　上述驅(qū)動(dòng)力矩和壓力的關(guān)系式是對(duì)于低壓腔背壓為零的情況下而言的。若低壓腔有一定的背壓，則上式中的p應(yīng)代以工作壓力p1與背壓p2只差。</p><p><b>　　, 或 </b>

50、;</p><p>　　根據(jù)商家提供的數(shù)據(jù)可知手部即1615S水口夾的總質(zhì)量為1Kg,最大可夾持3Kg的工件。也就是手腕以下最大總重量 G max = 1Kg + 3Kg = 4Kg 。本設(shè)計(jì)采用的旋轉(zhuǎn) 氣缸為90度型，故最大回轉(zhuǎn)角度為90度。</p><p>　　腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩。重力：G =4 x 9.8/Kg = 39.2N </p><p><

51、b>　　3.3副臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。手臂運(yùn)動(dòng)應(yīng)該包括3個(gè)運(yùn)動(dòng)：伸縮（平移）、回轉(zhuǎn)和升降。本章敘述副手臂的升降運(yùn)動(dòng)，手臂的伸縮（平移）設(shè)置在主手臂，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)設(shè)置在機(jī)身處。</p><p>　　3.3.1副臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模</p>&l

52、t;p>　　一、 機(jī)器手臂的設(shè)計(jì)的一般都滿足以下基本要求：</p><p>　　1 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕</p><p>　　2根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。</p><p>　　3提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離。</p><p>　　4合理布置作用力的位置和方向。</p><p>&

53、lt;b>　　5注意簡化結(jié)構(gòu)。</b></p><p><b>　　6提高配合精度。</b></p><p>　　在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。減少慣量具體有2個(gè)途徑：一是減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金材料。二是減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸。</p><p

54、>　　綜合考慮機(jī)械手臂設(shè)計(jì)的基本要求，本文設(shè)計(jì)采用手臂與導(dǎo)軌二合一的設(shè)計(jì)方式，即手臂與導(dǎo)軌捆綁在一起。</p><p><b>　　二、軌的選擇</b></p><p>　　副臂的運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線升降運(yùn)動(dòng)，因此采用直線導(dǎo)軌，常用的用于工業(yè)的直線導(dǎo)軌包括滾珠直線導(dǎo)軌、滾柱直線導(dǎo)軌、滾珠直線圓導(dǎo)軌、滾輪直線導(dǎo)軌。本設(shè)計(jì)要求手臂運(yùn)動(dòng)具有較高的精度，較快的移動(dòng)速度，另外因

55、為本文副臂設(shè)計(jì)選用的是導(dǎo)軌與手臂二合一的設(shè)計(jì)方案，所以要求導(dǎo)軌還需具有較強(qiáng)的承載能力，只有滾珠直線導(dǎo)軌能夠符合設(shè)計(jì)全部要求，所以副臂部分導(dǎo)軌采用滾珠直線導(dǎo)軌。</p><p><b>　　如圖3.9所示：</b></p><p>　　圖3.9 滾珠直線導(dǎo)軌 圖3.10 上銀導(dǎo)軌HG系列</p><p>　　三、滾珠直線導(dǎo)

56、軌的選用</p><p>　　目前市場上比較常見的導(dǎo)軌制造商有上銀導(dǎo)軌、固安捷導(dǎo)軌等，本設(shè)計(jì)采用的導(dǎo)軌為上銀導(dǎo)軌HG系列如圖3.10所示：</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要設(shè)計(jì)參數(shù)，副臂的伸縮（升降）最大行程為 800mm，即有效長度800mm，導(dǎo)軌的選用長度時(shí)一般比有效長度大100mm左右，也就是900mm左右。副臂的升降速度參數(shù)為400mm/s也就是24m/min,另外本設(shè)計(jì)對(duì)

57、導(dǎo)軌要求較高，根據(jù)這三點(diǎn)查表3-1，表3-2，得出的型號(hào)為：HGH 30 CA</p><p><b>　　表3-1</b></p><p><b>　　表3-2</b></p><p>　　再根據(jù)下表3-3可以計(jì)算出導(dǎo)軌的質(zhì)量為： 6.06Kg/M X 0.9M = 5.63Kg</p><p>

58、　　滑塊的質(zhì)量為：0.90Kg。</p><p><b>　　圖3.11</b></p><p><b>　　四、導(dǎo)軌三維建模</b></p><p>　　導(dǎo)軌CAD二維圖如3.12所示；三維圖如3.13所示：</p><p>　　圖3.12 二維圖 圖3.13 滾珠直線

59、導(dǎo)軌三維圖</p><p>　　3.3.2副臂氣缸選用以及驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算</p><p>　　一．手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　手臂伸縮氣缸采用標(biāo)準(zhǔn)氣缸，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，副臂氣缸需要有800mm的有效行程以及400mm/s的移動(dòng)速度，要求體積盡可能地小，參看各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸選用SMC公司的CG1型氣缸，為單桿雙作用氣

60、缸。根據(jù)查詢表3-3、3-4，初步確定氣缸的直徑為40mm。</p><p><b>　　表3-3</b></p><p><b>　　表3-4</b></p><p><b>　　二．尺寸校核</b></p><p>　　1.在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑D=40mm,半徑R

61、=20mm的氣缸的尺寸滿足使用要求即可,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng),</p><p><b>　　則驅(qū)動(dòng)力：</b></p><p>　　測(cè)定手腕與手部副臂以及最大抓取工件質(zhì)量為：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)加速度,</b></p><p><b>　　則慣性力: </b></p

62、><p><b>　　總受力</b></p><p>　　即標(biāo)準(zhǔn)CG1氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求要求。</p><p>　　副臂傳動(dòng)氣缸三維建模</p><p>　　本文設(shè)計(jì)副臂升降運(yùn)動(dòng)的最大行程為800mm,故副臂驅(qū)動(dòng)氣缸的最大工作行程為800mm。氣缸的三維建模如圖3.13所示：</p><p&

63、gt;　　圖3.14 副臂氣缸三維圖 圖3.15 副臂氣缸二維圖</p><p>　　四．副臂氣缸質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　根據(jù)查詢氣缸質(zhì)量比對(duì)表3-5、3-6，可以計(jì)算出副臂氣缸的質(zhì)量。</p><p><b>　　表3-5</b></p><p><b>　　表3-6<

64、/b></p><p>　　3.4手腕與副臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1副臂氣缸連接形式選用</p><p>　　在機(jī)械手副臂工作中，運(yùn)動(dòng)形式為氣缸活塞桿的直線往復(fù)移動(dòng)，必須避免其它方向的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)查詢氣缸選擇的連接形式為桿端螺母，如圖3.15所示。</p><p>　　圖3.15 氣缸連接方式圖</p>

65、<p>　　3.4.2手腕與副臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　副臂與手腕之間為兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件回轉(zhuǎn)氣缸與導(dǎo)軌，故需要設(shè)計(jì)一裝置用于兩者之間的連接。本文設(shè)計(jì)的連接裝置零件如圖3.16所示，三維建模如3.17所示</p><p>　　圖3.16 連接裝置零件二維圖</p><p>　　圖3.17 連接裝置零件三維圖</p><p>　　

66、組裝效果圖如3.18所示：</p><p>　　圖3.18 裝配效果圖</p><p>　　導(dǎo)軌（副臂）和回轉(zhuǎn)氣缸與連接裝置之間均使用內(nèi)六角螺栓連接，螺栓直徑為6mm,如圖3.19所示。</p><p>　　圖3.19 螺栓連接圖</p><p><b>　　3.5主臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p&

67、gt;　　主臂與副臂是整個(gè)機(jī)械手最主要也是最重要的傳動(dòng)和支承部件。他們的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到機(jī)械手的工作半徑和使用范圍。</p><p>　　3.5.1主臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模</p><p>　　在設(shè)計(jì)主臂時(shí)，最重要的幾點(diǎn)就是臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕，所以首先需要考慮的就是使用什么材質(zhì)，查詢手臂常用材質(zhì)表發(fā)現(xiàn)在手臂需承受的力不是很大的情況下，鋁合金是最好的選擇，因此本文主臂設(shè)計(jì)選用鋁合金

68、材質(zhì)，各部件之間的連接零件也同樣選用鋁合金材質(zhì)。</p><p>　　在設(shè)計(jì)主臂結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮到它與機(jī)身，副臂間的連接；與其他構(gòu)件間的安裝；以及盡量減少占用空間等幾個(gè)方面?？傇O(shè)計(jì)圖如圖3.20所示。</p><p>　　圖3.20 主臂設(shè)計(jì)總圖</p><p>　　主臂一共由三部分組成，分別是保持架，連接架和主力板：</p><p>　　保

69、持架：與連接桿一起固定導(dǎo)向桿和主力板；</p><p>　　連接架：與機(jī)身連接部件，同時(shí)也起到與保持架一樣的作用；</p><p>　　主力板：主力板的長度在一些方面控制了主臂運(yùn)動(dòng)的行程同時(shí)也將主臂的其他構(gòu)件連接到了一起。主臂移動(dòng)的最大行程為400mm，為了便于其他構(gòu)件和感應(yīng)控制元件的安裝，主力板設(shè)計(jì)最大尺寸為500mm。</p><p>　　圖3.21主力板

70、 圖3.22連接架</p><p>　　圖3.23保持架圖 圖3.24導(dǎo)桿圖</p><p>　　主臂運(yùn)動(dòng)采用氣缸運(yùn)動(dòng)氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來

71、確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少對(duì)回轉(zhuǎn)中心的慣量。</p><p>　　導(dǎo)向桿目前常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計(jì)中采用雙導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。</p><p>　　3.5.2主臂氣缸選用以及驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算</p><p>　　一．手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　主臂部分的

72、氣缸同樣選用SMC公司的CG1型單桿雙作用氣缸，初步確定氣缸的直徑為40mm。</p><p><b>　　二．尺寸校核</b></p><p>　　1.在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑D=40mm,半徑R=20mm的氣缸的尺寸滿足使</p><p>　　用要求即可,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng)</p><p><b>　　則驅(qū)

73、動(dòng)力：</b></p><p>　　測(cè)定手腕與手部副臂以及最大抓取工件質(zhì)量為： ，</p><p><b>　　設(shè)計(jì)加速度,</b></p><p><b>　　則慣性力: </b></p><p>　　2.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù),</p><p&

74、gt;<b>　　總受力</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)CG1氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求要求。</p><p>　　三.主臂傳動(dòng)氣缸三維建模</p><p>　　主臂的氣缸主要負(fù)責(zé)機(jī)械手平行移動(dòng)，本文設(shè)計(jì)機(jī)械手手臂最大平移行程為 400mm，故副臂驅(qū)動(dòng)

75、氣缸的最大工作行程為400mm。氣缸的三維建模如圖3.25所示。</p><p>　　圖3.25標(biāo)準(zhǔn)CG1氣缸</p><p>　　3.6主副臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.6.1主臂氣缸連接形式選用</p><p>　　在機(jī)械手主臂工作中，運(yùn)動(dòng)形式為氣缸活塞桿的直線往復(fù)移動(dòng)，必須避免其它方向的運(yùn)動(dòng)，與副臂氣缸一樣選擇的連接形式為桿端

76、螺母，如圖3.15所示。與副臂氣缸不同的是主臂氣缸缸體為運(yùn)動(dòng)部件，活塞桿相對(duì)靜止不動(dòng)，因此還需選用一個(gè)缸體的連接形式，查詢后選擇前端軸向腳座。如圖3.26所示</p><p><b>　　圖3.26軸向腳座</b></p><p>　　3.6.2副臂與主臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　副臂與主臂的連接結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它需要固定副臂導(dǎo)軌，主臂導(dǎo)

77、桿，限位開關(guān)，緩沖器以及主臂氣缸等機(jī)構(gòu)。材質(zhì)選用鋁合金。其結(jié)構(gòu)圖如3.27所示。</p><p>　　圖3.27 主副臂連接件</p><p>　　圖3.28 主副臂連接件二維圖</p><p><b>　　3.7機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.7.1機(jī)身的整體設(shè)計(jì)與三維建模</p><

78、p>　　按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂90度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮，分析。</p><p>　　機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手的重要組成部分。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：</p><p>　　1回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線長，花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大

79、。</p><p>　　2線性氣缸缸和搖桿機(jī)構(gòu)。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過線性氣缸驅(qū)動(dòng)搖桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，搖桿的往復(fù)擺動(dòng)帶動(dòng)手臂中心軸做往復(fù)回轉(zhuǎn)。</p><p>　　3活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動(dòng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)考慮到設(shè)計(jì)難度，安裝難以程度等方面，選用線性氣缸和搖桿

80、機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手臂機(jī)身選用GY-4590型鋁型材，整體機(jī)身三維圖如圖3.29所示。</p><p>　　圖3.29 機(jī)身及機(jī)座三維圖</p><p>　　圖3.30 機(jī)身二維圖</p><p>　　圖3.31 機(jī)座二維圖</p><p>　　3.7.2機(jī)身與主臂連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)身與主臂

81、這部分的結(jié)構(gòu)不僅需要承載較大的扭矩壓力還需要實(shí)現(xiàn)主臂與機(jī)身之間的一個(gè)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這就需要這部分結(jié)構(gòu)為軸狀，那就還要需要一個(gè)軸承用來支承。。</p><p>　　一般大多數(shù)軸即承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，多處于變應(yīng)力條件下工作，因此軸的材料應(yīng)具有較好的強(qiáng)度和韌性，用于滑動(dòng)軸承時(shí)，還要具有較好的耐磨性。其中優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼使用廣泛，45鋼最為常用，它調(diào)質(zhì)后具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。不太重要的軸也可用Q235、Q275等普通碳素

82、結(jié)構(gòu)鋼。高速、重載的軸、受力較大而要求尺寸小的軸以及有特殊要求的軸，要用合金結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用日趨增多。本設(shè)計(jì)由于不屬于大型機(jī)械手，能夠使不需要使用特殊材質(zhì)的鋼材，45鋼能夠滿足工作要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.32所示 。</p><p>　　圖3.32 連接軸 圖3.33 連接方式</p><p>　　連接原理為兩軸承支承著軸與機(jī)

83、身的連接，軸的一端連接著主臂的連接架，用螺栓固定，無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端連接著搖桿，同樣使用螺栓連接，無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手的往復(fù)擺動(dòng)通過搖桿連接著軸進(jìn)行傳遞來實(shí)現(xiàn)，連接方式如圖3.33所示。</p><p>　　圖3.34 搖桿二維圖</p><p>　　3.7.3機(jī)身氣缸選用以及驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算</p><p>　　一．機(jī)身伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)</p><

84、p>　　機(jī)身部分的氣缸同樣選用SMC公司的CG1型單桿雙作用氣缸，初步確定氣缸的直徑為40mm。</p><p><b>　　二．尺寸校核</b></p><p>　　1.在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑D=40mm,半徑R=20mm的氣缸的尺寸滿足使</p><p>　　用要求即可,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng)</p><p>&

85、lt;b>　　則驅(qū)動(dòng)力：</b></p><p><b>　　搖桿處總扭矩為：，</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)加速度,</b></p><p><b>　　則慣性力: </b></p><p>　　2.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù),</p

86、><p><b>　　總受力</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)CG1氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求。</p><p>　　機(jī)身氣缸需要驅(qū)動(dòng)搖桿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以氣缸尾部不可以緊固，需做成可回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3.35所示。氣缸與搖桿連接處也有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣需

87、要設(shè)計(jì)成可供回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3.36所示。</p><p>　　圖3.35 氣缸尾部結(jié)構(gòu) 圖3.36 氣缸頭部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3.37 氣缸連接方式圖</p><p>　　最后本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的所有驅(qū)動(dòng)部件均為氣缸，氣缸由于它的結(jié)構(gòu)特性，運(yùn)動(dòng)速度較快，存在一定的慣性，特別是連接在較大質(zhì)量的機(jī)構(gòu)時(shí)在運(yùn)動(dòng)停止的一瞬間慣性更大，這樣不僅

88、會(huì)減少氣缸的使用壽命還會(huì)導(dǎo)致其它機(jī)構(gòu)的損壞，所以需要安裝緩沖裝置進(jìn)行保護(hù)。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的機(jī)械手尺寸較小，相對(duì)慣性不大，所以緩沖裝置采用油壓緩沖器，如圖3.38所示。</p><p><b>　　圖3.38 緩沖器</b></p><p><b>　　4 結(jié) 論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的是注塑機(jī)專用斜臂式單臂機(jī)械

89、手，本設(shè)計(jì)的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)裝置均為氣缸采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會(huì)因環(huán)境變化影響傳動(dòng)及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會(huì)污染環(huán)境。同時(shí)成本低廉。主臂和大部分連接件均采用鋁合金材質(zhì)，大大減少了機(jī)器手整體重量，具有很高的經(jīng)濟(jì)型。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用PLC控制，其可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定PLC程序來實(shí)現(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程

90、序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。</p><p>　　在注塑行業(yè)，機(jī)械手可以使每一模的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間固定化，同樣的塑化時(shí)間，射出時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，開關(guān)模時(shí)間，會(huì)較大提高產(chǎn)品的成品率。通過使用機(jī)械手，可大大減少工人成本，減少勞動(dòng)強(qiáng)度， 所以設(shè)計(jì)機(jī)械手是很有必要的，相信通過這次設(shè)計(jì)，我一定會(huì)在以后的工作崗位中有更好的發(fā)揮。</p><p><b>　　5 致 謝</b>&

91、lt;/p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在指導(dǎo)教師華國新的悉心指導(dǎo)下順利的完成了，指導(dǎo)老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予作者很大的幫助和關(guān)懷。老師們那種嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，使學(xué)生受益匪淺。特別是在設(shè)計(jì)過程中遇到困難時(shí)，老師能給予了很大的幫助，使我渡過難關(guān)。老師對(duì)待學(xué)生與工作的態(tài)度值得學(xué)生學(xué)習(xí)，在這里對(duì)指導(dǎo)老師表示最衷心的感謝，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的指導(dǎo)將使作者受益終生。</p><p>　

92、　同時(shí)感謝老師們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)期間的關(guān)懷，以及給予學(xué)生的無私的幫助和指導(dǎo)，感謝你們?cè)谠O(shè)計(jì)期間給作者提出的寶貴意見和建議。</p><p>　　感謝我的導(dǎo)師和同學(xué)們?cè)谡n題研究中給予我的指導(dǎo)與幫助。感謝我周圍的親人和朋友們對(duì)我的關(guān)心。最后，向熱心評(píng)審論文和參加答辯的老師們致以最衷心的感謝！</p><p><b>　　6參考文獻(xiàn)</b></p><p>

93、;　　[1] 鄭洪生.氣壓傳動(dòng)及控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.4</p><p>　　[2]李超.氣動(dòng)通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā).陜西科技大學(xué).2003.8</p><p>　　[3]徐鋼濤等.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社.2008.6</p><p>　　[4]王雄耀.近代氣動(dòng)機(jī)器人氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展及應(yīng)用.2004.2</p><