【毕业设计】关节型机械手毕业设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

的拉力或推力为拉推式中活塞直径活塞杆直径驱动压力。

图液压缸驱动装置两支点回转型手指的夹持误差分析与计算机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手定位精度由臂部和腕部等运动部件确定，而且也与手指的夹持误差有关。

特别是在多品种的中小批量生产中，为了适应工件尺寸在定范围内变化，避免差生手指夹持的定位误差，必须选用合理的手部机构参数，从而使夹持误差控制在较小的范围内。

图两支点回转型手指若把工件轴心位置到手爪两支点连线的垂直距离以表示，根据几何关系有对于两支点回转型手爪尤其当值较大时，偏转角的大小不易按夹持误差最小的条件确定，主要考虑这样极易出现在抓取半径较小时，两手爪的和边平行，抓不着工件。

为了避免上述情况，通常按手爪抓取工件的平均半径，以为条件确定两支点回转型手爪的偏转角，即为工件平均半径取手指为倍的工件平均半径取型夹钳的夹角，取则计算因为题目要求定位精度为，所以设计满足要求。

设计结果紧缸的计算设工件垂直方向的移动速度为，机械手达到最高速度的响应时间为，则驱动力计算取η确定液压缸直径选取活塞杆直径，压力油工作压力根据液压缸内径系列选取液压缸内径为则活塞杆直径为腕部手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是再臂部运动的基础上进步改变或调整手部在空间的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变得更灵巧，适应性更强。

手腕部件具有的自由度。

般手腕设有回转运动或再增加个上下摆动即可满足工作要求。

目前，应用最广泛的手腕回转运动机构为回转液压气缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度较小般小于，并且要求严格密封，否则就很难保证稳定的输出扭矩。

因此，在要求较大或转角的情况下，采用齿条齿轮传动或链轮以及轮系结构。

腕部设计的基本要求力求结构紧凑重量轻腕部处于臂部的最前端，它连同手部的精动载荷均由臂部承受。

显然，腕部的结构重量和动力载荷，直接影响着臂部的结构重量和运转性能。

因此，在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。

综合考虑，合理布局腕部作为机械手的执行机构，有承担连接和支撑作用，除保证力和运动的要求以及具有足够的强度刚度外，还应综合考虑，合理布局。

如应解决好腕部与臂部和手部的连接，腕部各个自由度的位置检测，管线布置，以及润滑维修调整等问题。

必须考虑工条件对于高温作业和腐蚀性介质中工作的机械手，其腕部在设计是应充分估计环境对腕部的不良影响如热膨胀压力油的粘度恶化燃点，有关材料及电控元件的耐热性等。

根据以上几点，结合设计要求，设计出腕部的结构如图。

其为典型腕部结构中具有个自由度的回转缸驱动的腕部结构。

直接用回转液压气缸驱动实现腕部的回转运动，因具有结构紧凑灵活等优点而被广泛采用。

图用个回转液压缸实现腕部旋转的结构回转液压缸手爪驱动液压缸左进油管手部油管右进油管固定叶片回转轴回转叶片缸体图所示的为腕部结构，采用个回转液压缸，实现腕部的旋转运动。

从剖视图上可以看出，回转叶片简称动片用螺钉销钉和转轴连接在起，定片则和缸体连接。

压力油分别由油孔进出油腔，实现手部的旋转。

旋转角的极限值由动片定片之间允许回转的角度来决定般小于，图示液压缸可以回转。

图示手部的开闭动作采用单作用液压缸，只需个油管。

通向手部驱动液压缸的油管是从回转缸壁通过，然后通过个环槽结构包围手部夹紧缸，腕部回转时，不论在哪个方位油路仍可保证畅通，这种布置可使油管既不外露，又不受扭转。

腕部用来和臂部连接，三根油管根供手部油管，两根供腕部回转液压缸由手臂内通过并经腕部回转缸壁分别进入回转液压缸和手部驱动液压缸。

腕部回转力矩的计算腕部回转时，需要克服以下几种阻力。

腕部回转支承处的摩擦力矩般为了简化计算，取阻力矩克服由于工件重心偏置所需的力矩式中工件重心到手腕回转轴线的垂直距离。

克服启动惯性所需的力矩启动过程近似等加速运动，根据手腕回转的角速度及启动所用时间，按下式计算或者根据腕部角速度及启动过程转过的角度启按下式式中工件工件对手腕回转轴线的转动惯量手腕回转部分对腕部回转轴线的转动惯量手腕回转过程的角速度启启动过程中所需时间，般取启动过程所转过的角度。

手腕回转所需的驱动力矩相当于上述三项之和。

如果手腕回转部分的转动惯量不是很大时，手腕启动过程所产生的惯性力矩也不大，为了简化计算可以将计算力矩适当放大，而省略掉，这时具体计算过程如下设手爪手爪驱动液压缸及回转液压缸转动件为个等效圆柱体，高为，直径为，其所受重力为。

摩擦阻力矩启动过程所转过属于非伺服控制机械手，在只有简单搬运动作业功能的机械手中，常常采用简单的逻辑控制装置或编程控制，对机械手实现有限位的控制。

这类机械手的液压系统设计与其它液压机械设计所考虑的问题大致相同，只是在以下方面须加以重视。

液压缸设计在确保密封性的前提下，尽量选用橡胶与氟化塑料组合的密封件，以减少摩擦阻力，提高液压缸的寿命。

定位点的缓冲与制动因机械手手臂的运动惯量较大，在定位点前要加缓冲与制动机构或锁紧装置。

对惯性较大的运动轴和接近机械手末端的腕部运动轴的液压缸两侧，最好加设安全保护装置，防止因碰撞过载损坏机械结构。

液压系统传动方案的确定各液压缸的换压回路为便于机械手的自动控制，如采用可编程序控制器或微机进行控制，从总体方案设计中可知系统系统的压力和流量都不高，因此般都选用电磁换向阀回路，以获得较好的自动化程度和经济效益。

液压机械手般采用单泵或双泵供油，手臂伸缩手臂俯仰手臂旋转等机构采用并联供油，这样可有效降低系统的供油压力，此时为了保证多缸运动的系统互不干扰，实现同步或非同步运动，换向阀需采用中位型换向阀。

合本设计方案，所有液压缸都采用型电磁换向阀，如图所示图伸缩缸，升降缸，回转缸调速方案整个液压系统只用单泵或双泵工作，各液压缸所需的流量相差较大，各液压缸都用液压泵的全流量工作是无法满足设计要求的。

尽管有的液压缸是单速度工作，但也需要进行节流调速，用以保证液压缸的平稳运行。

各缸可选择进油路或回油路节流调速，因为系统为中低压系统，般适宜选用节流阀调速。

在般情况下，机械手的各个部位是分别动作的，手臂回转缸手腕回转缸和夹紧缸所需的流量较为接近，手臂伸缩缸的流量较大，这两组缸所需的流量相差较大，这样可以选择单泵供油系统，也可选择双泵供油系统，本设计选择单泵供油系统。

单泵供油系统要以所有液压缸中需流量最大的来选择泵的流量。

优点是系统较为简单，所需的元件较少，经济性好。

图单泵供油系统减速缓冲回路通用工业机械手要求可变行程，在液压缸的起动和停止的过程中都需要缓冲。

如图所示采用个二位二通电磁换向阀和个节流阀形成缓冲回路。

当液压缸运动到希望点时，由位置检测装置发信号给主机，然后主机控制电磁阀通电切断二位二通的通路，液压缸的回路改经节流阀回油箱，增大的回油路的阻力，使液压缸速度减慢，防止冲击达到缓冲目的，这种回路也适用于摆动缸。

图回油节流缓冲回路液压系统的合成在上述主要液压回路选好后，再加上其它功用的辅助油路如卸荷测压等油路，就可以进行合并，完善为完整的液压系统，并编制液压系统动作循环及电磁铁动作顺序表。

完整的液压原理图和电磁铁动作顺序表如下所示图完整的液压原理图表电磁铁动作顺序表电磁铁手臂伸缩伸出伸出缓冲缩回缩回缓冲手臂回转正转正转缓冲反转反转缓冲手臂升降伸出伸出缓冲缩回缩回缓冲手腕回转正转正转缓冲反转反转缓冲手爪夹紧松开原位卸荷机械手的可编程控制工业机械手的电器控制系统相当于人的大脑，它指挥机械手的动作，并协调机械手与生产系统之间的关系。

机械手的工作顺序应达到的位置，如手臂上下移动伸缩回转及摆动手腕上下左右摆动和回转手指的开闭动作，以及各个动作的时间速度等，都是在控制系统的指挥下，通过每运动部件沿各坐标轴的动作按照预先整定好的程序来实现的。

不论自动电气控制装置复杂程度如何，对于生产线及各种功能的机械手来说，般都要求电气控制系统按照预先规定的动作程序进行顺序控制。

随着工业生产的不断发展以及工业机械手技术的不断成熟，可编程控制器被广泛应用，它的优点是运行稳定编程方法简单易学功能强，性能价格比高硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强无触点面配线，可靠性高，抗干扰能力强系统的设计安装调试工作量少维修工作量小，维修方便，体积小，能耗低。

所以该机械手采用控制。

输入输出触点的分配行程开关的分配推动手臂回转的回转液压缸手臂正转限位手臂反转限位推动手臂升降的直动液压缸手臂上升限位手臂下降限位推动手臂伸缩的直动液压缸手臂伸出限位手臂缩回限位推动手腕回转的回转液压缸手腕正转限位手腕反转限位推动手爪夹紧的直动液压缸手爪松的夹紧缸开由结构限位限位，故不需要限位开关手动按钮的分配手臂回转控制手臂正转手臂反转手臂回转缓冲手臂升降控制手臂上升手臂下降手臂升降缓冲手臂伸缩控制手臂伸出手臂缩回手臂伸缩缓冲手腕回转控制手腕正转手腕反转手腕回转缓冲手爪夹紧控制手爪夹紧手爪松开其他启动回原点连续点位控制停止输入输出继电器的分配输入输出元件号均用八进制数表示，上述每个行程开关和手动按钮都对应个输入继电器，则输入触点分配如下按顺序对应。

按顺序对应。

输出触点分配如下每个电磁阀对应个输出继电器，则按顺序对应。

外部接线图根据触点数目，此处选用型可编程控制器，外部接线图如图所示图外部接线图控制面板设计此面板提供了个人机交互的界面，当该机械手需要调试和维修的时候就会用到它。

当然，当生产线有暂停的时候，也需要人为的停止和起动。

所有的手动按钮都要设定在控制面板上。

图控制面板图状态控制图该机械手在每个周期内需要完成上料进入下工位翻转工件回到原点个主要步骤，如图所示图状态流程简图将每个主要步骤拆开来，可以得到状态流程详图，如图所示图状态流程详图梯形图根据状态流程详图和外部接线图得出如下所示梯形图图梯形图结论经过两个多月的马拉松式的紧张设计，随着这份说明书的收笔也即将告捷。

回想起设计的过程，酸甜酸苦辣言难尽。

虽然时间的紧迫和就业的压力始终徘徊在设计的过程中，但毕竟收获的喜悦还是胜过了工作的幸劳。

非常庆幸能在毕业之际交上份令自己满意的答卷。

本次毕业设计课题内容覆盖面广。

涉及到机械等主干课程，通过认真实习调查分析研究查阅大量参考资料，顺利地完成了此次的毕业设计。

这次的设计中，我也发现自己在基础课和专业课上存在的缺陷，在周老师的悉心