物料搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙和文檔）,物料,搬運(yùn),機(jī)械手,設(shè)計(jì),全套,cad,圖紙,以及,文檔
普通機(jī)床物料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)
題目名稱：普通機(jī)床物料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)
所在學(xué)院：
專業(yè)（班級(jí)）：
學(xué)生姓名：
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摘 要
隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)水平的發(fā)展的自動(dòng)化，機(jī)器人的使用率越來(lái)越大，機(jī)械手也得到了工業(yè)生產(chǎn)的大量普及，它們被運(yùn)用到了電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)、機(jī)械的加工與成型產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)等的流水線上, 它們不僅能夠提高運(yùn)輸被運(yùn)物的效率而且還可以節(jié)約地球上珍貴的能源，減低認(rèn)為操作帶來(lái)的失誤和成本，使現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求得到滿足。通過(guò)老師的悉心教導(dǎo)和自己查閱文獻(xiàn)，在本文中對(duì)物料搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行了總體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出了直角坐標(biāo)形式的搬運(yùn)機(jī)械手。使機(jī)械手的能夠完成機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手臂的伸縮和升降；根據(jù)機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手部夾持機(jī)構(gòu)，并完成了二維圖紙的工作量，并且對(duì)機(jī)械手的電動(dòng)機(jī)和減速器的型號(hào)進(jìn)行了選擇；對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)系統(tǒng)選用了兩個(gè)電機(jī)，在底座上的電機(jī)為機(jī)身的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，另一個(gè)電機(jī)為手臂的升降提供動(dòng)力；并完成了整體的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制了機(jī)械液壓系統(tǒng)工作原理圖。
關(guān)鍵詞： 機(jī)械手； 液壓伺服定位； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 數(shù)控機(jī)床
ABSTRACT
With the development of automation in the industrial industry, the utilization rate of robots is getting larger and larger, and robots are also widely used in industrial production. they have been applied to the assembly lines of electronic equipment industry, automobile industry, food industry, machining and forming industry of machinery, pharmaceutical industry and so on. they can not only improve the efficiency of transporting transported goods, but also save precious energy on earth, reduce errors and costs caused by operation, and meet the development requirements of modern economy. Through the teacher's careful teaching and consulting the literature, this paper designs the overall mechanism of the material handling robot, and designs the handling robot in the form of right-angle coordinates. The manipulator can complete the rotation of the machine body, the extension and lifting of the manipulator; According to the technical parameters of the manipulator, the hand clamping mechanism of the manipulator is designed, and the workload of two-dimensional drawings is completed, and the models of the manipulator's motor and reducer are selected. The mechanical transmission system and drive system are designed, wherein the drive system comprises a hydraulic system and a motor system, and the motor system selects two motors, the motor on the base provides power for the rotation of the machine body, and the other motor provides power for the lifting of the arm. And completed the design and calculation of the overall hydraulic system, and drew the working principle diagram of the mechanical hydraulic system.
Key words: Manipulator；Hydraulic servo control；Drive system；Numerical control machine tools
II
目 錄
1 .緒論 1
1.1本課題的目的和意義 1
1.2 機(jī)械手國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3 設(shè)計(jì)要求 2
2. 機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì) 3
2.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型 3
2.2機(jī)械手基本技術(shù)參數(shù)的確定 3
2.3設(shè)計(jì)方案 4
2.4驅(qū)動(dòng)方式的選擇 5
2.5 機(jī)械手總裝圖 5
3. 機(jī)械手各部件設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.1 機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.4機(jī)身和底座的設(shè)計(jì) 12
4. 機(jī)械手液壓原理圖設(shè)計(jì) 16
4.1手部抓取液壓回路 16
4.2腕部轉(zhuǎn)動(dòng)液壓回路 16
4.3小臂伸縮液壓回路 16
4.4總體系統(tǒng)圖 17
5. 電機(jī)和減速器的選擇 19
5.1電機(jī)的選擇 19
5.2減速器的選擇 20
5.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核 20
6. 機(jī)械手的定位緩沖裝置 22
6.1常用的定位方式 22
6.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 22
6.3機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 23
7. 總結(jié)與展望 24
參考文獻(xiàn) 25
附錄1：譯文 26
附錄2：英文原文 30
1. 緒論
1.1本課題的目的和意義
機(jī)械手設(shè)計(jì)是完成技術(shù)基礎(chǔ)課和相關(guān)專業(yè)課后的專業(yè)課程的綜合應(yīng)用，通過(guò)設(shè)計(jì)，我們?cè)鰪?qiáng)了分析和整合機(jī)構(gòu)的能力，以及制定設(shè)計(jì)能力和機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，初步掌握了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的設(shè)計(jì)方法。
（1）通過(guò)設(shè)計(jì)，為了在實(shí)踐中應(yīng)用課程中學(xué)到的理論知識(shí)（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等），對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行了鞏固，并且把理論與實(shí)踐的結(jié)合。因此，機(jī)械手設(shè)計(jì)是一門綜合性的專業(yè)設(shè)計(jì)，它涉及到基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程。（2）機(jī)械手設(shè)計(jì)是我們的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)的完整的機(jī)電一體化整機(jī)設(shè)計(jì)。通過(guò)培養(yǎng)自主完成整機(jī)設(shè)計(jì)的能力，掌握機(jī)電一體化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法和步驟，為我的未來(lái)的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
目的：未來(lái)，人類將在某些嚴(yán)苛的場(chǎng)合進(jìn)行生產(chǎn)，或者用于精簡(jiǎn)操作，操縱者會(huì)回報(bào)工作以挽救人的力量。意義：由于機(jī)械手在生活中的廣泛使用，人類的生產(chǎn)率得到了極大的提高，我們的工作環(huán)境也得到了改善，讓人類的生活變得越來(lái)越智能化。
1.2 機(jī)械手國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 機(jī)械手的國(guó)內(nèi)進(jìn)展
目前在一些機(jī)種方面，例如：弧焊機(jī)械人、搬運(yùn)機(jī)械人、裝配機(jī)械人、點(diǎn)焊機(jī)械人、噴涂機(jī)械人、特種機(jī)械人等基本掌握了機(jī)械手的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件和關(guān)鍵技術(shù)的編寫，也掌握了全套弧焊自動(dòng)化、自動(dòng)化噴漆線及其周邊配套設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)和自動(dòng)通信；在基礎(chǔ)部件方面，機(jī)械人焊接電源、諧波減速器、自動(dòng)焊縫跟蹤裝置也取得了突破。從技術(shù)方面來(lái)看，中國(guó)已經(jīng)為中國(guó)機(jī)械手技術(shù)的自主開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
1.2.2 機(jī)械手的國(guó)外進(jìn)展
近年來(lái)，國(guó)外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域出現(xiàn)了一些發(fā)展趨勢(shì)。雖然機(jī)械手的性能得到了大幅度的提高，但是它們的價(jià)格卻在持續(xù)的下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)可重構(gòu)和模塊化；控制系統(tǒng)朝向開(kāi)放的基于PLC的控制器發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從排練和仿真演變成了過(guò)程控制。
1.2.3 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)
目前，各種機(jī)械手和機(jī)器人的研制已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家的研究熱點(diǎn)：
1．機(jī)械手的結(jié)構(gòu)會(huì)向著模塊化前進(jìn)。例如：關(guān)節(jié)模塊中伺服電機(jī)、減速器、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；機(jī)械手的機(jī)器會(huì)從關(guān)節(jié)模塊和鏈接模塊以重新組織的方式來(lái)構(gòu)造。
2．工業(yè)機(jī)器人將向由PC機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)放型方向進(jìn)取。設(shè)備的集成度提高，控制柜的體積慢慢變小，擁有模塊化結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)的可靠性會(huì)隨之提高、易于操性和有可維修性。
3．機(jī)器人將采用傳感器。裝配和焊接機(jī)器人也采用傳感器，例如：視覺(jué)和力傳感器，而遙控機(jī)器人利用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器融合技術(shù)進(jìn)行決策控制；智能化機(jī)器人將采用多傳感器融合配置的關(guān)鍵技術(shù)。
4．機(jī)械手將開(kāi)發(fā)柔性仿形涂繪機(jī)器人，開(kāi)發(fā)柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)，將對(duì)仿形伺服軸軌跡的規(guī)劃進(jìn)行研究。
5．工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品將進(jìn)行離線教學(xué)編程和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。
綜上所述，大體是兩個(gè)方向：其一是機(jī)器人的模塊化化，多傳感器、多控制器，先進(jìn)的控制算法和復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng)的智能化；其次是生產(chǎn)和加工相聯(lián)系，以滿足相對(duì)具體的任務(wù)；在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，簡(jiǎn)潔性，可靠性，大量采用工業(yè)控制器市場(chǎng)化、模塊化的元件。
1.3 設(shè)計(jì)要求
1．根據(jù)設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)及底座、機(jī)身的設(shè)計(jì)，選擇驅(qū)動(dòng)方式；
2．根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作，進(jìn)行液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)；
3．描述出機(jī)械手常用的緩沖定位裝置。
2. 機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)
2.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型
工業(yè)機(jī)器人有直角坐標(biāo)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)和圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)這四大類。
1．直角坐標(biāo)型式機(jī)器人結(jié)構(gòu)
直角坐標(biāo)機(jī)器人還有一個(gè)名字叫笛卡爾坐標(biāo)機(jī)器人，直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)器人有可能達(dá)到很高的位置精度（μm級(jí)）。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。
直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間為一空間長(zhǎng)方體。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。
2．圓柱坐標(biāo)型式機(jī)器人結(jié)構(gòu)
圓柱坐標(biāo)型式機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種機(jī)器人構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。
3．球坐標(biāo)型式機(jī)器人結(jié)構(gòu)
球坐標(biāo)型式機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。
4．關(guān)節(jié)型式機(jī)器人結(jié)構(gòu)
多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)器人。
關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。
2.2機(jī)械手基本技術(shù)參數(shù)的確定
搬運(yùn)機(jī)械手的基礎(chǔ)技術(shù)參數(shù)是機(jī)械手的機(jī)能以及規(guī)格的數(shù)值：
1．臂力
本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手所需要的臂力為30kg。
2．機(jī)器人的結(jié)構(gòu)的形式和自由度的數(shù)目
本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手所采用的坐標(biāo)的形式為圓柱坐標(biāo)的形式，其中它還包含了四個(gè)自由度，他們包含著：手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)、手臂的升降運(yùn)動(dòng)以及機(jī)身帶動(dòng)手臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3．機(jī)械手的手指的夾持范圍
本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手夾持的圓柱形棒料工件，夾持范圍為60~100mm。
4．控制方式
由PLC控制。
5．定位精度
本次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手定位精度是±1 mm。
6．機(jī)械手行程范圍和工作速度
如表2-1
表2-1 機(jī)械手的行程范圍和工作速度
機(jī)構(gòu)的名稱
行程的范圍
工作的速度
手部夾緊
25mm
50mm/s
腕部回轉(zhuǎn)
±90°
90°/s
臂部伸縮
500mm
200mm
臂部升降
500mm
100mm/s
機(jī)身旋轉(zhuǎn)
±180°
60°/s
2.3設(shè)計(jì)方案
機(jī)械手設(shè)計(jì)方案采用圓柱坐標(biāo)機(jī)器人；結(jié)構(gòu)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。
圖2-1 機(jī)械手工作原理圖
在本次設(shè)計(jì)中，被運(yùn)輸物體的重量有30KG，而且有50mm長(zhǎng)，考慮到數(shù)控機(jī)床布局的具體形式及對(duì)機(jī)械手的具體要求，在符合系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)以減低成本并提高產(chǎn)品的可靠性。機(jī)械手工作原理如圖2-1所示。
2.4驅(qū)動(dòng)方式的選擇
1.液壓驅(qū)動(dòng)
機(jī)械手的手部的開(kāi)閉、手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及手臂的伸縮動(dòng)作都采用了液壓驅(qū)動(dòng)。
2.電機(jī)驅(qū)動(dòng)
在機(jī)器手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，常用的電機(jī)類型包括步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)及交流
伺服電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)可直接將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角，每輸入一個(gè)電脈沖，步進(jìn)電機(jī)就
回轉(zhuǎn)一定的角度，其回轉(zhuǎn)角度大小與脈沖數(shù)成正比，旋轉(zhuǎn)方向取決于輸入脈沖的
順序。步進(jìn)電機(jī)可在很寬的范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖的頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)快
速起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)，有較強(qiáng)的阻礙偏離穩(wěn)定的能力。在機(jī)器人無(wú)位置反饋的位
置控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
直流伺服電機(jī)在機(jī)器人中應(yīng)用也很廣泛，它常用于直接帶動(dòng)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)關(guān)
節(jié)手臂運(yùn)動(dòng)。直流伺服電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)與一般動(dòng)力用直流電機(jī)相同。
按激磁方式直流伺服電機(jī)可分為永磁式、他激式、串激式和并激式等。在機(jī)械手
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中多采用永磁式直流伺服電機(jī)。
交流伺服電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用情況與直流伺服電機(jī)相同，但交流伺服電機(jī)
與直流伺服電機(jī)相比，其無(wú)電刷、功率大、過(guò)載能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好，因而交
流伺服電機(jī)是今后機(jī)械手用電機(jī)的發(fā)展方向。
機(jī)械手的手臂的升降運(yùn)動(dòng)還有機(jī)身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)均是選用了這種方式。
2.5 機(jī)械手總裝圖
圖2-2機(jī)械手裝配圖
3. 機(jī)械手各部件設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
F
+
圖3-1 滑槽杠桿式手部構(gòu)造、受力剖析
1——手指2——銷軸3——杠桿
1.如圖3-1所示
由FX=0 得 (3-1)
由FY=0 得 (3-2)
由MO1F=0 得 (3-3)
h=a/cosα (3-4)
F=2bacos2α?Fn (3-5)
式中：——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心線點(diǎn)的距離，取a=50mm；
b——夾緊力作用點(diǎn)與回轉(zhuǎn)支點(diǎn)間的距離，取b=50mm；
——夾緊工件時(shí)，兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)與手指的滑槽方向的夾角，取α=30°。
Fn——為手指握力，查握力計(jì)算公式得Fn=0.5G。
所以計(jì)算得Fn=0.5G=0.5mg=0.5×30×0.98=147N
所以由手部的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式(3-5)經(jīng)過(guò)計(jì)算得：F=220.5N
F實(shí)際=F?k1?k2/η (3-6)
算式中的F是理想驅(qū)動(dòng)力；
k1=1.5；安全系數(shù)；
k2=1+ag；工作情況系數(shù)；取k2=1.2；
工作效率取η=0.9
所以 F實(shí)際=441N (3-7)
2.如圖所示：
圖3-2
取油缸內(nèi)徑d=50mm，手部夾緊速度v=50mm/s；
供油壓力:
P=F實(shí)際S=F實(shí)際π4?d2 (3-8)
經(jīng)計(jì)算得： P=441π4?502=0.22MPa (3-9)
3.活塞桿工作運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度L,即
L=（D/2）tgψ （3-10）
式中D=50mm，φ=30°得出L=23.1mm
L=25mm（圓整）
4.計(jì)算兩個(gè)爪子的L、β：
取 L/RCP=3 （3-11）
式中： Rcp=P/4=200/4=50 （3-12）
由公式（3-11）（3-12）得：L=3×RCP=150
兩爪的夾角2α=120o，
查表得知：
β=22o39'（按最佳偏向角計(jì)算）
5. 手部右腔流量
Q=S?v=π4d2?v=π4×502×50=98.2ml/s （3-13）
6.驗(yàn)算定位誤差
由題可知 R最大加持半徑=50mm R最小夾持半徑=30mm
Rcp=（R1+R2）/2 （3-14）
Rcp=40mm
查表得知定位誤差為1.2mm，m=2，LAB=mRcp=40×2=80mm （3-15）
查表得最佳的偏轉(zhuǎn)角是βc=54°44’
所以定位誤差為：
?=lAB 2+(R1sinθ)2-lABR1sinθcosβC-lABsinβc=1.01mm (3-16)
3.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算
腕部是連接手和手臂的部件。
要求：±90°的回轉(zhuǎn)區(qū)間以及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)速度ω=45o/s
用最大負(fù)荷計(jì)算：要使擺動(dòng)缸的工件的扭矩達(dá)到最大值，必須要平放工件。工件總重10kg，長(zhǎng)度l=650mm。如圖3-3所示。
3.2.1計(jì)算扭矩M1
設(shè)重力集齊在離手指中央200mm處，即扭矩M1為：
M1=F×S （3-17） M1=mg×0.2=19.6（N·M） m=10kg
F
S
F
圖3-3
3.2.2油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2
F=5kg S=10cm
代入公式2.9得
M2=F×S=5×9.8×0.1 =2.6（N·M）
3.2.3擺動(dòng)缸的摩擦力矩M摩
M摩=S?F摩=0.02×50=0.1MN?m
3.2.4擺動(dòng)缸的總摩擦力矩M
M=0.19+2.6+0.1=2.89N?m （3-18）
3.2.5油缸壓力P
由公式
T=P×b（?A12-Φmm2）×106/8 （3-19）
其中： b—葉片密度，這里取b=2cm；
P—油壓；T—驅(qū)動(dòng)力矩；
?C—擺動(dòng)缸內(nèi)徑, 這里取?A1=9.5cm；
?B—轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取?mm=3cm。
所以代入（3-19）公式
P=8T/b（?C2-?B2）×106 (3-20)
=8×2.89/0.02×（0.952-0.032）×106=0.128Mpa
3.2.6 計(jì)算流量Q
ω=8Q÷b?C2-?B2 （3-21）
Q=0.125b?C2-?B2?ω
ω=π4,b=0.02，得出Q=31.9ml/s
3.3臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
手臂的出現(xiàn)讓機(jī)械手活動(dòng)起來(lái)更為靈活，所以操作時(shí)它是最重要的部件。它可以支持住手腕和手的重量，并使它們?cè)诳臻g中來(lái)去自由的活動(dòng)。手部的位置精度越高，則機(jī)械手的精度越高。
手臂伸縮的速度為200m/s
行程L=500mm
1. 流經(jīng)手臂的流量
Q=sv （3-25）
=200π×402
≈1050ml
2.手臂右腔工作壓力，公式得：
P=F/S （3-24）
式中：F為液壓缸活塞驅(qū)動(dòng)力，
F摩=μ’G2L+aa=1890N。 （3-25）
其中μ‘為當(dāng)量摩擦系數(shù)，去μ’=0.42；
G運(yùn)動(dòng)部件所承重，取500N；
L為手臂重心到端點(diǎn)的距離，為180mm
F慣=G??νg??t=102N （3-26）
?ν為速度變化量，為0.2m/s；
?t是啟動(dòng)的過(guò)程所用的時(shí)間，取0.01~0.5s,本次取0.1s；
F密=0.03F
F=F摩+F慣+F回+F密=2053.6N （3-27）
所以代入公式（3-24）得：
P=F/S=2053.6/π×402=0.41MPa
3.由初步計(jì)算選液壓泵
所需液壓最高壓力 P=0.41MPa
所需液壓最大流量 Q=1005ml/s
選擇CB-D型液壓泵（齒輪泵）他的參數(shù)如表3-1所示，
此泵工作壓力P為10MPa，轉(zhuǎn)速n為1800r/min，可以滿足需要。
型號(hào)
排量ml/r
壓力MPa
壓力MPa
轉(zhuǎn)速r/min
轉(zhuǎn)速r/min
容積效率%
CB-D
32-70
10（min）
14（max）
1800
2400
90
表3-1 CB-D型液壓泵參數(shù)
4.選取電機(jī)
根據(jù)CB-D液壓泵的Pmax確定電機(jī)功率：
Pmax=14×70×2400÷60÷0.9=43.6KW
所以這個(gè)機(jī)械手選擇Y200M-2型電機(jī)（JB/T 9616-1999），他的額定的功率是45KW。轉(zhuǎn)速為2970r/min。
5.驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸：
T=PDηm（?A12-Φmm2）×106×0.125 （3-28）
ω=8θηv/b（?A12-Φmm2） （3-29）
式中：ηm為機(jī)械效率，取值在0.85到0.90之間
ηv為容積效率，取值在0.70到0.95之間
所以代入公式（3-28）得：
T=0.89×0.03×（0.12-0.032）×0.85×106/8 （3-30）
=25.8（N·M）
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