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1、精品学习资源毕业设计（论文）题目：气动机械手的设计学 生 姓 名：刘江 学号： 学 部 （系）：机 电 工 程 系专 业 年 级： 机械设计与制造指 导 教 师：职称或学位：2021年 10月 29日目 录摘要3欢迎下载精品学习资源第一章前言1.1 机械手概述41.2 机械手的组成和分类41.2.1 机械手的组成41.2.2 机械手的分类 6其次章 机械手的设计方案2.1 机械手的坐标型式与自由度82.2 机械手的手部结构方案设计82.3 机械手的手腕结构方案设计92.4 机械手的手臂结构方案设计92.5 机械手的驱动方案设计 92.6 机械手的控制方案设计 92.7 机械手的主要参数 92.
2、8 机械手的技术参数列表 9第三章 手部结构设计3.1 夹持式手部结构 113.1.1 手指的形状和分类113.1.2 设计时考虑的几个问题143.1.3 手部夹紧气缸的设计14第四章 手腕结构设计4.1 手腕的自由度 19欢迎下载精品学习资源4.2 手腕的驱动力矩的运算 194.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩204.2.2 回转气缸的驱动力矩运算22第五章 手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核5.1 手臂伸缩部分尺寸设计与校核235.1.1 尺寸设计 235.1.2 尺寸校核 245.1.3导向装置 255.1.4平衡装置 255.2 手臂升降部分尺寸设计与校核265.2.1 尺寸设计 2
3、65.2.2 尺寸校核 265.3 手臂回转部分尺寸设计与校核275.3.1 尺寸设计 275.3.2 尺寸校核 27第六章机械手的PLC控制设计 276.1 可编程序控制器的选择及工作过程276.1.1 可编程序控制器的挑选27欢迎下载精品学习资源6.1.2 可编程序控制器的工作过程276.2 可编程序控制器的使用步骤23第七章结论24致谢29参考文献30专业相关的资料 31摘 要在设计机械手臂座的时候，用两个电机供应动力；左边一电机通过谐波减 速器减速后，通过齿轮来掌握手臂的回转，而手臂弯曲动作的动力，由右边一 电机供应；电机 2同样也是通过谐波减速器减速后，通过一个长轴，把动力传究竟部的
4、小齿轮上，再由小齿轮与大齿轮的啮合，把动力传到那竖直的锥齿轮上，又通过锥齿轮之间的啮合，把动力与运动传递到横轴上，这样，再通过键连接，就能把动力传到那带轮上；这样，带轮就以肯定的速度不停的转，以给臂关节通过同步齿型带传递动力；在设计臂关节结构时，我们用两个同步齿形带轮来传递动力，而带轮又与轴和机械式离合器的左半边相连，这样，就使轴与左半边相连的离合器转动；在右半边为一电磁制动器，制动器的左半边与离合器的右半边相连，而且通过盘与上臂相连；这时，当电磁铁通电时，制动器吸合，这时离合器也分开；这样， 上臂就停止在所要求的位置上了；当电磁铁失电时，由于弹簧力的作用，把制动器推开，同时离合器在弹簧力的作
5、用下自动啮合，手臂复原原有的运动； 注：机械手臂的运动范畴手其结构的限制，在手臂的运动到达结构位置之前， 必需使其自动停止；机械手臂的运动机械位置是有关节处牙嵌离合齿上的突起部分而定；手臂在极限位置自动停止，反向运行的条件完全是靠离合齿上的凸起部分与滑块的接触实现的；为了使离合齿轮能顺当的脱开和啮合，对离合齿上的凸起部分斜面的升角 arctg ；只有满意这个条件，离合齿上凸起部分的斜面与滑块在滑动时才不会发生自锁；这样手臂才能自动停止和反向动 作！方案二此方案在臂关节的结构设计上与方案一有所不同；这里设计成中心轴不转动；改在同步带轮处装两个轴承；这样，带轮可自由转动，而不会影响轴，且把离欢迎下
6、载精品学习资源合器的左半边加工在带轮上，这样，不仅可以缩小空间，而且可以提高强度；其余与方案一相同；关键词：机械手臂；极限位置；啮合；第一章前言1.1.工业机械手概述工业机器人由操作机 机械本体 、掌握器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动掌握、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备；特殊适合于多品种、变批量的柔性生 产；它对稳固、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着特别重要的作用；机器人技术是综合了运算机、掌握论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代争论特别活跃，应用日益广泛的领域；机器
7、人应用情形，是一个国家工业自动化水平的重要标志；机器人并不是在简洁意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判定才能，又有机器可长时间连续工作、精确度高、抗恶劣环境的才能，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不行缺少的自动化设备. 机械手是仿照着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置；在工业生产中应用的机械手被称为 “工业机械手”；生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率: 可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安
8、全生产；特殊在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大；因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用 . 机械手的结构形式开头比较简洁，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手；随着工业技术的进展，制成了能够独立的按程序掌握实现重复操作，适用范畴比较广的“程序掌握通用机械手”，简称通用机械手；由于通用机械手能很快的转变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用；欢迎下载精品学习资源1.2 .机械手的组成和分类
9、1.2.1. 机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、掌握系统以及位置检测装置等所组成；各系统相互之间的关系如方框图 2-1 所示；机械手组成方框图 :1-1 一 执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的仍增设行走机构；1、手部:即与物件接触的部件；由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸 附式手在本课题中我们采纳夹持式手部结构；夹持式手部由手指 或手爪 和传力机构所构成；手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型；回转型手指结构简洁，制造简洁，故应用较广泛；平移型应用较少，其缘由是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时， 工件直径变化不影响其轴心的位置，因此
10、相宜夹持直径变化范畴大的工件；手指结构取决于被抓取物件的表面外形、被抓部位 是外廓或是内孔 和物件的重量及尺寸；常用的指形有平面的、 V形面的和曲面的 : 手指有外夹式和内撑式；指数有双指式、多指式和双手双指式等；而传力机构就通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务；传力机构型式较多常常用的有 :滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等；2、手腕:是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位 即姿态 3、手臂:手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件；手臂的作用是带动手指 去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置. 工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的
11、部件 如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等 与驱动源 如液压、气压或电机等 相协作，以实现手臂的各种运动；4、立柱:立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降 或俯仰 运动均与立柱有亲密的联系；机械手的立I 因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱；5、行走机构 :当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范畴时，可在机座欢迎下载精品学习资源上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动；滚轮式布为有轨的和无轨的两种；驱动滚轮运动就应另外增设机械传动装置；6、机座:机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部
12、件和驱动系统均安装于机座上 ，故起支撑和连接的作用； 二 驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调剂装置和帮助 装置组成；常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动；掌握系统是支 配着工业机械手按规定的要求运动的系统；目前工业机械手的掌握系统一般由 程序掌握系统和电气定位 或机械挡块定位 系统组成；掌握系统有电气掌握和射流掌握两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们赐予机械手的指令信息 如动作次序、运动轨迹、运动速度准时间 ，同时按其掌握系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号； 二 掌握系统掌握系统是支配着
13、工业机械手按规定的要求运动的系统；目前工业机 械手的掌握系统一般由程序掌握系统和电气定位 或机械挡块定位 系统组成；掌握系统有电气掌握和射流掌握两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们赐予机械手的指令信息 如动作次序、运动轨迹、运动速度准时间 ，同时按其掌握系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号；1.2.2 .机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范畴、驱动方式和掌握系统等进行分类； 一 按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种: 1、专用机械手它是附属于主机的、具
14、有固定程序而无独立掌握系统的机械装置；专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简洁、使用牢靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和加工中心；2、通用机械手它是一种具有独立掌握系统的、程序可变的、动作敏捷多样的机械手；在性能范畴内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用， 驱动系统和掌握系统是独立的；通用机械手的工作范畴大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产；通用机械手按其掌握定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种: 简易型以“开一关”式掌握定位，只能是点位掌握，伺服型可以是点位的，也可以实现连续掌握，
15、伺服型具有伺服系统定位掌握系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型 ； 二 按驱动方式分1、液压传动机械手欢迎下载精品学习资源是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手；其主要特点是 : 抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏；但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作；如机械手采纳电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹掌握，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格， 成本高；2、气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手；其主要特点是: 介质李源极为便利，输出力小，气动动作快速，结构简洁，成本低；但
16、是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳固性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在 30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温顺粉尘大的环境中进行工作；3、机械传动机械手即由机械传动机构 如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等 驱动的机械手；它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的；它的主要特点是运动精确牢靠，用于工作主机的上、下料；动作频率大，但结构较大，动作程序不行变；4、电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，由于不需要中间的转换机构，故机械结构简洁；其中直线电机机械手的运动速
17、度快和行程长，爱护和使用便利；此类机械手目前仍不 多，但有进展前途； 三 按掌握方式分1、点位掌握它的运动为空间点到点之间的移动，只能掌握运动过程中几个点的位置，不能掌握其运动轨迹；如欲掌握的点数多，就必定增加电气掌握系统的复杂性；目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类；2、连续轨迹掌握它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于掌握之下，可以实现平稳和精确的运动，并且使用范畴广，但电气掌握系统复杂；这类工业机械手一般采纳小型运算机进行掌握；欢迎下载精品学习资源其次章机械手的设计方案对气动机械手的基本要求是能快速、精确地拾- 放和搬运物件，这就要求它们具有高精度
18、、快速反应、肯定的承载才能、足够的工作空间和敏捷的自由度及在任意位置都能自动定位等特性；设计气动机械手的原就是: 充分分析作业对象 工件 的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满意系统功能要求和环境条件；明确工件的结构外形和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行掌握的要求；尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用 性，并能实现柔性转换和编程掌握 . 本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以转变动作程序的自动搬运或操作设备，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合；也可用于操作环
19、境恶劣的生产场合；2.1 机械手的坐标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情形，其坐标型式可分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式；由于本机械手在上下料时手臂具有升 降、收缩及回转运动，因此，采纳圆柱座标型式；相应的机械手具有三个自由度，为了补偿升降运动行程较小的缺点，增加手臂摇摆机构，从而增加一个手臂上下摇摆的自由度图2-1机械手的运动示意图2.2 .机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部；当工件是板料时，使用气流负压式吸盘；2.3 .机械手的手腕结构方案设计欢迎下载精品学习资源考虑到机械手的通用性
20、，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必需设有回转运动才可满意工作的要求；因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸；2.4 .机械手的手臂结构方案设计依据抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降 或俯仰 运动；手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移；手臂的各种运动由气缸来实现；2.5 .机械手的驱动方案设计由于气压传动系统的动作快速，反应灵敏，阻力缺失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采纳气压传动方式；2.6 .机械手的掌握方案设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位掌握，因此我们采纳可编程序掌握器PLC 对机械手进行
21、掌握；当机械手的动作流程转变时，只需转变PLC程序即可实现，特别便利快捷；2.7 .机械手的主要参数1. 机械手的最大抓重是其规格的主参数，由于是采纳气动方式驱动，因此考虑抓取的物体不应当太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情形，本设计设计抓取的工件质量为 5公斤2. 基本参数运动速度是机械手主要的基本参数；操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范畴；而影响机械手动作快慢的主要欢迎下载精品学习资源因素是手臂伸缩及回转的速度；该机械手最大移动速度设计为1.0m/s ；最欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源大回转速度设计为90 / s ；平均移动速度为0.8m
22、/ s ；平均回转速度为欢迎下载精品学习资源60 / s ；机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在，用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，由于平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性；除了运动速度以外，手臂设计的基本参数仍有伸缩行程和工作半径；大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间；过大的伸缩行程和工作半径，必定带来偏重力矩增大而刚性降低；在这种情形下宜采纳自动传送装置为好；依据统计和比较，该机欢迎下载精品学习资源械手手臂的伸缩行程定为 600mm最,大工作半径约为1400 mm ；手臂升降行程欢迎下载精品学习资源定为120mm ；定位精度也是
23、基本参数之一；该机械手的定位精度为1mm ；2.8.机械手的技术参数列表一、用途 :用于自动输送线的上下料；二、设计技术参数 :欢迎下载精品学习资源1、抓重:5kg欢迎下载精品学习资源2、自由度数 :4 个自由度3、坐标型式 : 圆柱坐标4、最大工作半径 : 1400 mm欢迎下载精品学习资源5、手臂最大中心高 : 1250 mm6、手臂运动参数 :伸缩行程 1200 mm伸缩速度 400 mm / s升降行程 120mm升降速度 250 mm / s回转范畴 0180回转速度 90 / s欢迎下载精品学习资源7、手腕运动参数 :回转范畴 0180欢迎下载精品学习资源回转速度 90 / s欢迎
24、下载精品学习资源8、手指夹持范畴 : 棒料:80mm150mm欢迎下载精品学习资源9、定位方式 : 行程开关或可调机械挡块等欢迎下载精品学习资源10、定位精度 :1mm欢迎下载精品学习资源11、驱动方式 : 气压传动12、掌握方式 :机械手臂剖视图图2-6第三章手部结构设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构， 当工件是棒料时，使用夹持式手部 : 假如有实际需要，仍可以换成气压吸盘式结构，3.1 夹持式手部结构夹持式手部结构由手指 或手爪 和传力机构所组成；其传力结构形式比较多，如滑槽 杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等；欢迎下载精品学习资源3.1.1 手指的
25、外形和分类夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式: 按手指夹持工件的部位又可分为内卡式 或内涨式 和外夹式两种 : 按仿照人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型 或称直进型 ，其中以二支点回转型为基本型式；当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指；同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型；回转型手指开闭角较小， 结构简洁，制造简洁，应用广泛；移动型应用较少，其结构比较复杂巨大， 当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件；3.1.2 设计时考虑的几个问题 一 具有
26、足够的握力 即夹紧力 在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，仍应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落； 二 手指间应具有肯定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角；手指的开闭角应保证工件能顺当进入或脱开，如夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑；对于移动型手指只有开闭幅度的要求； 三 保证工件精确定位为使手指和被夹持工件保持精确的相对位置，必需依据被抓取工件的形状，挑选相应的手指外形；例如圆柱形工件采纳带“V”形面的手指，以便自动定心； 四 具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，仍受到机械手在运动过程中所产生的惯
27、性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简洁紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳； 五 考虑被抓取对象的要求依据机械手的工作需要，通过比较，我们采纳的机械手的手部结构是一支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指外形设计成V型，其结构如附图所示；3.1.3 手部夹紧气缸的设计1、手部驱动力运算本课题气动机械手的手部结构如图 3-2 所示，欢迎下载精品学习资源图3-2 齿轮齿条式手部其工件重量 G=5公斤，欢迎下载精品学习资源V形手指的角度 2120 ， b120 mmR24mm , 摩擦系数为 f0.10欢迎下载精品学习资
28、源(1) 依据手部结构的传动示意图，其驱动力为:p2b N R(2) 依据手指夹持工件的方位，可得握力运算公式 :N0.5tg 欢迎下载精品学习资源0.55tg605 42 欢迎下载精品学习资源25 N欢迎下载精品学习资源所以 p2b NR245 N 欢迎下载精品学习资源(3) 实际驱动力 :欢迎下载精品学习资源p实际p K 1K 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I, 由于传力机构为齿轮齿条传动，故取的最大加0 .94 ，并取 K 11.5 ；如被抓取工件欢迎下载精品学习资源速度取a3ga时，就: K 214g欢迎下载精品学习资源所以 p实际2451.541563 N 欢迎下载精品学
29、习资源0.94所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为2、气缸的直径1563 N ；欢迎下载精品学习资源本气缸属于单向作用气缸；依据力平稳原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必需克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:欢迎下载精品学习资源2FFFD P1tz4式中:F1 - 活塞杆上的推力， NFt -弹簧反作用力， NFz -气缸工作时的总阻力， NP -气缸工作压力， Pa弹簧反作用按下式运算 :FtGf 1s4Gd1Gf3D1 n欢迎下载精品学习资源Gf =4Gd 138D1 n欢迎下载精品学习资源式中: Gf -弹簧刚度， N/m1-弹簧预压缩量， m s-活塞行程， md1
30、-弹簧钢丝直径， m欢迎下载精品学习资源D1 -弹簧平均直径， . n -弹簧有效圈数 .G -弹簧材料剪切模量，一般取G79.4109 Pa欢迎下载精品学习资源在设计中，必需考虑负载率的影响，就 :D 2 pF1Ft4由以上分析得单向作用气缸的直径 :欢迎下载精品学习资源D4 F1Ft p4Gd934欢迎下载精品学习资源代入有关数据，可得 G179.4103.510欢迎下载精品学习资源f38D1 n83010 3 315欢迎下载精品学习资源3677.46N / mFtG f 1s欢迎下载精品学习资源3677.4660220.6N 10 3欢迎下载精品学习资源所以: D4F 1pnFt4 49
31、00.5220.6106欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源65.23 mm查有关手册圆整，得D65mm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源由d / D0.20.3 , 可得活塞杆直径 : d0.20.3 D1319.5mm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源圆整后，取活塞杆直径d18mm 校核，按公式F1 / 4d 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源有: d4F1/ 0. 5欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源其中， 120 MPa， F1750N欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源就: d4490 /120 0.5欢迎下载精品学习资源2.2818满意实际设计要求
32、；3, 缸筒壁厚的设计缸筒直接承担压缩空气压力，必需有肯定厚度；一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于 1/10 ，其壁厚可按薄壁筒公式运算 :DPp / 2式中:6-缸筒壁厚， mmD -气缸内径， mmPp -试验压力，取 Pp1.5P , Pa材料为:ZL3,=3MPa代入己知数据，就壁厚为 :DPp / 2欢迎下载精品学习资源656105/ 23 106 欢迎下载精品学习资源6.5 mm欢迎下载精品学习资源取7.5mm ，就缸筒外径为 : D1657.5280mm欢迎下载精品学习资源第四章手腕结构设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必需设有回转运动才可满意工作
33、的要求；因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸；4.1手腕的自由度手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或转变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求；手腕自由度的选欢迎下载精品学习资源用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等很多因素有关；由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕 x轴转动回转运动才可满意工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转油 气 缸，因此我们选用回转气缸；它的结构紧凑，但回转角度小于 360 ，并且要求严格的密封；4. 2 手腕的驱动力矩的运算4.2.1 手腕转动时
34、所需的驱动力矩手腕的回转、上下和左右摇摆均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必需克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力 矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩. 图4-1 所示为手腕受力的示意图；1. 工件2. 手部3. 手腕图4-1 手碗回转时受力状态手腕转动时所需的驱动力矩可按下式运算:M 驱M 惯M 偏M 摩M 封欢迎下载精品学习资源式中:M 驱 -驱动手腕转动的驱动力矩 Ncm ；欢迎下载精品学习资源M 惯 -惯性力矩 Ncm ；M 偏 -参加转动的零部件的重量 包括工件、手部、手腕回转缸的动片
35、 对转动轴线所产生的偏重力矩 Ncm .,； M 封 -手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩 Ncm ；下面以图 4-1 所示的手腕受力情形，分析各阻力矩的运算:欢迎下载精品学习资源1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩 M悦如手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为，起动过程所用的时间为 t ，就:欢迎下载精品学习资源M 惯 （ JJ1） N.cmt欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源式中: J -参加手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量 N.cm.s2 ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源J1 -工件对手腕转动轴线的转动惯量N.cm.s2 ；欢迎下载精品学习
36、资源如工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量J1 为:2G1J1J ce1g欢迎下载精品学习资源式中:Jc -工件对过重心轴线的转动惯量N.cm.s2 :欢迎下载精品学习资源G1 -工件的重量 N ；e1 -工件的重心到转动轴线的偏心距cm,-手腕转动时的角速度 弧度/s ；t -起动过程所需的时间 s ；起动过程所转过的角度 弧度 ；2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M偏欢迎下载精品学习资源M 偏G1e1+ G3e3 Ncm 欢迎下载精品学习资源式中:G3 -手腕转动件的重量 N ；e3 -手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距 cm当工件的重心与手腕转动轴线重合时，就G1e10 .3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩M 封欢迎下载精品学习资源封A2Mf R d 2RB d1 Ncm 欢迎下载精品学习资源式中: d1， d2 -转动轴的轴颈直径 cm ；欢迎下载精品学习资源f -摩擦系数，对于滚动轴承 f0.01 ，对于滑动轴承 f0.1 ；欢迎下载精品学习资源RA , RB