1、“.....分析比较并择优选取。考虑到机械手的作业特点,即要求其动作灵活有较大的工作空间且要求结构紧凑占用空间小等特点,故选用关节型机械手。这类机械手般由个肩关节和个肘关节进行定位,由个或个腕关节进行定向。其中,个肩关节绕铅直轴旋转,另个肩关节实现俯仰。这两个肩关节轴线正交。肘关节平行于第二个肩关节轴线,如图所示。这种构形动作灵活工作空间大在作业时空间内手臂的干涉最小结构紧凑占地面积小关节上相对运动部位容易密封防尘。但是这类机械手运动学比较复杂,运动学的反解比较困难确定末端杆件的姿态不够直观,且在进行控制时,计算量比较大。图常见的运动方式.搬运机械手驱动与控制系统分析驱动方式的选择机械手常用的驱动方式主要有液压驱动气压驱动和电机驱动三种基本形式。液压驱动的特点是功率大结构简单,可省去减速装置,响应快,精度较高。但是需要有液压源......”。
2、“.....气压驱动的能源结构都比较简单,但与液压驱动相比,功率较小,速度不易控制,精度不高。电机传动能源简单,机构速度变化范围大,效率高,速度和位置精度都很高,使用方便,噪声低,控制灵活。起初,我先选择电动机的传动结构,但是考虑到机械手的升降运动运用纯机械结构并不能达到理想传动效果。而机械手臂旋转如若使用气压或者液压传动,就必须带有旋转气压或者旋转液压缸,相对来说结构较为复杂,不利于设计。故改良方案,将驱动方式分成两个部分。其中,机械臂的回转采用电机传动的驱动方式,通过电机带动齿轮链进行旋转传动而机械臂的伸缩升降和机械手抓的抓取,都采用气压驱动方式。控制系统的选择这里选择用控制的控制系统。搬运机械手机械结构设计与计算.搬运机械手手爪设计设计时考虑的几个问题.具有足够的夹紧力在确定手爪的握力时,除考虑工件重量外,还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动......”。
3、“......手爪间应具有定的开闭角两手爪张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手爪的开闭角。手爪的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开,若夹持不同直径的工件,应按最大直径的工件考虑。对于移动型手爪只有开闭幅度的要求。.保证工件准确定位为使手爪和被夹持工件保持准确的相对位置,必须根据被抓取工件的形状,选择相应的手爪形状。考虑被抓取对象的要求,手爪形状设计成型。.具有足够的强度和刚度手爪除受到被夹持工件的反作用力外,还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响,要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形,应当尽量使结构简单紧凑,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。.搬运机械手手臂设计机械手臂,在我的设计中,涉及到三个自由度升降伸缩旋转。水平手臂作伸缩用,而垂直手臂则有两部分组成。与底座连接部分为机械臂旋转部分......”。
4、“.....通过气压驱动控制机械臂的升降。所以,我将机械手臂的设计分为三个步骤,先完成垂直臂的设计,再完成水平臂的设计。伸缩机械臂的设计.尺寸校核在校核尺寸时,只需校核气压缸内径,半径的气压缸的尺寸满足使用要求即可,设计使用压强,则驱动力分析计算伸缩手臂加速度如下图所示将其分为三段,分别为加速状态,匀速状态和减速状态。切运动距离为,所以有公式又有加速度公式测定手臂质量为,加速度,则惯性力考虑活塞等的摩擦力,设定摩擦系数,总受力所以气压缸的尺寸符合实际使用驱动力要求。升降机械臂的设计.尺寸设计气压缸运行长度设计为,气压缸内径为,半径,压强.,则驱动力.尺寸校核测定手臂质量为,则重力分析计算伸缩手臂加速度如下图所示将其分为三段,分别为加速状态,匀速状态和减速状态。切运动距离为,所以有公式又有加速度公式则惯性力为考虑活塞等的摩擦力,设定摩擦系数......”。
5、“.....则摩擦力为零。但在实际操作中,不能达到此效果,所以设定偏斜角度为。所以重力在机械臂面上有个分力对机械臂侧面产生压力,故产生了摩擦力。则有公式总受力所以设计尺寸符合实际使用要求。旋转机械臂的设计如图所示,旋转机械臂固定在底座上。对于其传动方式,我选择了齿形带传动。通过电动机带动齿轮,经由齿形带传动,达到让齿轮转动的效果。同时,旋转臂与齿轮通过键连接达到旋转臂转动效果。图齿轮链传动原理图齿轮带的传动比计算公式为齿轮带的平均速度为.手部设计计算对手部设计的要求有适当的夹紧力手部在工作时,应具有适当的夹紧力,以保证夹持稳定可靠,变形小,且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节,对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。有足够的开闭范围根据工件外圆大小,夹持的大小直径必须大于。夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时......”。
6、“.....对于回转型手部手指开闭范围,可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关,如工件的形状和尺寸,手指的形状和尺寸,般来说,如工作环境许可,开闭范围大些较好,如图所示。图机械手机构开闭示例简图力求结构简单,重量轻,体积小手部处于腕部的最前端,工作时运动状态多变,其结构,重量和体积直接影响整个机械手机构的结构,抓重,定位精度,运动速度等性能。因此,在设计手部时,必须力求结构简单,重量轻,体积小。手指应有定的强度和刚度其它要求因此送料,夹紧机械手机构,根据工件的形状,采用最常用的外卡式两指钳爪,夹紧方式用常闭史弹簧夹紧,松开时,用单作用式液压缸。此种结构较为简单,制造方便。拉紧装置如图所示油缸右腔停止进油时,弹簧力夹紧工件,油缸右腔进油时松开工件。图油缸示意图右腔推力为设定活塞的直径,系统压力.根据钳爪夹持的方位,查出当量夹紧力计算公式为其中,带入公式......”。
7、“.....经圆整由公式得.计算手部活塞杆行程长,即.经圆整取确定型钳爪的。取式中由公式得取型钳口的夹角,则偏转角按最佳偏转角来确定,查表得机械运动范围速度伸缩运动上升运动下降回转所以取手部驱动活塞速度手部右腔流量手部工作压强.腕部设计计算腕部是联结手部和臂部的部件,腕部运动主要用来改变被夹物体的方位,它动作灵活,转动惯性小。本课题腕部具有回转这个自由度,可采用具有个活动度的回转缸驱动的腕部结构。要求回转角速度以最大负荷计算当工件处于水平位置时,摆动缸的工件扭矩最大,采用估算法,工件重,长度。如图所示。计算扭矩设重力集中于离手指中心处,即扭矩为.•图腕部受力简图油缸伸缩及其配件的估算扭矩带入公式.得.•摆动缸的摩擦力矩估算值估算值•摆动缸的总摩擦力矩.•由公式其中叶片密度,这里取摆动缸内径,这里取转轴直径,这里取。所以代入公式.又因为所以......”。
8、“.....机械手机构的运动速度和操作室根据油的流量与压力来确定,因而只要控制油的流量和压力,就可以控制机械手机构的运动速度和操作力,油压压力般在公斤厘米范围内,最大臂力可达公斤以上。主要优点液压执行元件马达和油缸结构紧凑,重量轻,功率小。可通过液压油带走大量热能,保证机械的正常运行,并由于液压油的润滑作用,可延长元件的使用寿命。液压元件有直线位移式和旋转式二种,适用范围较广,其控制速度的区间也比较宽。只要通过阀和泵的调节就能实现开环和闭环的控制系统。响应速度比较快,能高速启动,制动和反向,无后滞现象。其力矩惯量比也较大,因而其加速度能力较强。液压元件于其他驱动元件相比,刚度较大,位置误差小,定位精度高,而且耐振动等。缺点液压控制需要套液压系统,不像电力容易获得,而且价格较贵。油温有上限,并难以保持不漏,比较脏,易于使阀和执行元件堵塞。控制系统比较复杂......”。
9、“.....检测,放大,测试和补偿功能不如电子,机电装置灵活简便。总体系统图图总体系统图总体系统图如图所示,工作过程小臂伸长手部抓紧腕部回转小臂回转小臂收缩手部放松电磁铁动作顺序表表总体系统图元件动作小臂伸长手部抓紧腕部回转小臂收缩手部放松卸荷确电机规格液压泵选取型液压泵,额定压力,工作流量在之间。选取为额定流量的泵,因此传动功率式中η.经验值所以代入公式得选取电动机型电动机,额定功率,转速为。.机身结构的设计机身是直接支承和传动手臂的部件。般实现臂部的升降回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上,或者就直接构成机身的躯干与底座相连。因此,臂部的运动愈多,机身的结构和受力情况就愈复杂,机身既可以是固定式的,也可以是行走式的臂部和机身的配置形式基本上反映了机械手机构的总体布局。本课题机械手机构的机身设计成机座式,这样机械手机构可以是独立的......”。
[定稿]3个自由度搬运机械手的设计说明书.doc
CAD-搬运机械手.dwg
(CAD图纸)
CAD-机械手电路 梯形图 接线图.dwg
(CAD图纸)
CAD-手腕.dwg
(CAD图纸)
CAD-腰部传动大齿轮.dwg
(CAD图纸)
CAD-腰部传动小齿轮.dwg
(CAD图纸)