进行挠度计算，其变形量应小于许可变形量。我们知道悬臂梁应当指出机械手的手臂结构不是悬臂梁的挠度计算公式为式中挠度弹性模数载荷惯性矩悬臂长。从上式可知，挠度与载荷悬臂长成正比，而与弹性模数惯性矩成反比。在与值已确定的情况下，只有增大值，才能减少梁的弯曲变形，而碳钢和合金钢的值差别不大，在之间。所以，为了提高刚度，从材质上考虑意义不大，主要应选用惯性矩大的梁。现把几种常用梁的惯性矩列表比较如下见表。从表可知，在截面积和单位重量基本相同的情况下，钢管工字钢和槽钢的惯性矩要比圆钢大得多，所以，机械手中常用无缝钢管作导向杆，用工字钢或槽钢作支撑板。这样既提高了手臂的刚度，又大大减轻了手臂的自重。名称截面形状截面积每米重量惯性矩为圆钢的几倍圆钢钢管工字钢号断面槽钢号断面表几种常用梁的惯性矩比较以种截面为例为了加大刚性，还应该采取以下措施在设计臂部时，元件越多，间隙越大，刚性就越低因此应尽可能使结构简单。要全面分析各尺寸链，在要求高的部位合理确定补偿环，以减少重要部位的间隙，从而提高刚性。全面分析手臂的受力情况，合理分配给手臂的各个部件，避免不利的受力情况出现水平放置的手臂，要增加导向杆的刚度，同时提高其配合和相对位置精度，使导向杆承受部分或大部分自重和抓取重量提高活塞和刚体内部配合精度，可以提高手臂在前伸缩时的刚性。．臂部运动速度要高，惯性要小机械手的运动速度般是根据生产节拍的要求来决定的。确定了生图手臂运动过程曲线产节拍和行程范围，就确定了手臂的运动速度或角速度。在般情况下，手臂的移动和回转均要求匀速运动和为常数，但在手臂的起动和终止的瞬间，运动是变化的。为了减少冲击，要求起动时间的加速度和终止前的减速度不能太大，否则引起冲击和振动。手臂的运动过程曲线如图所示。图中所示的点为起动位置点为开始缓冲位置点为行程终点和为起动时间和为制动缓冲时间和为运动周期。图所示，为机械手的运动部分到达行取．确定油缸直径因为选取活塞杆直径.，压力油工作压力，所以根据油缸内径系列取油缸内径为则活塞杆直径为.腕部设计腕部是连接手部和臂部的构件，它有独立的自由度，使机械手适应复杂动作的要求。腕部的动作有绕轴运动称为回转绕轴运动称为俯仰绕轴运动称为左右摆动还可有沿轴方向移动的自由度。腕部的设计要求．腕部自由度的选取在臂部运动的范围内，当可以满足抓取工件和传送工件等要求时，应尽可能不设计腕部的运动。这样，则可使机械手结构简单制造方便和成本降低。根据抓取对象和机械手的坐标形式的需要，可增加腕部的自由度。如腕部的回转运动，这是在手爪夹持工件后，需要翻转角度，或者机械手从个工位转到另个工位时，需要工件翻转。若是采用臂部回转则使机械手的稳定性降低，因为，臂部长度大，回转时少有偏心特别是高速回转时，使机械手的离心力增加，臂部振动加大，影响定位精度。因此，应设计腕部的回转。若机械手是球坐标形式，腕部应设计具有俯仰运动，以保证手爪处于水平位置，不影响手爪的工作。还要根据加工工艺的要求，设计腕部在轴方向的移动运动。如机械手将工件送到工位后，需要把工件定位夹紧，为使机床运动简化，而要求腕部沿轴方向做少量的移位的运动。如用顶尖支承的轴类零件，在用机械手取下工件时，为脱离主轴顶尖而需要有腕部的横移运动。总之，腕部自由度的选取应在臂部自由度确定以后，再根据工件的料道位置工艺要求应用范围及制造成本等方面的综合分析，以确定最佳的方案，确定出腕部合适的自由度数。．腕部的动作要灵活自重要轻在设计腕部结构时，应力求结构简单紧凑，减轻结构的重量。机械手配合机器运转，腕部的动作时间往往在几秒钟以内，甚至不超过秒，所以腕部定要灵活，在保证构件的强度和刚度的条件下，回转件尽量采用滚动轴承或滚柱，减少阻力，降低摩擦。．腕部运动位置要准确手腕的回转俯仰与左右摆动等运动位置都要求准确，除对零部件配合精度严格要求以外，要采取措施消除传动部件之间的间隙。根据需要可设置位置检测元件，来控制手腕的准确位置。腕部的结构．腕部回转运动结构用回转缸实现小于的回转运动用回转缸的结构实现腕部的回转，图是其图手腕回转结构图应用的例。图中件号为回转油缸的动片，它的回转带动两手爪驱使工件翻转或。应用回转缸手部的结构手爪的类型大致分为下列三种．夹持式手爪根据手爪的动作可分为回转型和平移型根据手指的数量可分为双指式和多指式根据夹持工件的方法又可分为外卡式和内胀式两种。．吸附式手爪分为真空吸盘式和电磁吸盘式两种。真空吸盘式又可分为真空泵式和气流负压式。．带视觉或触觉的手爪。根据所设计课题的要求，该机械手是用于生产线上下料的，其抓取的工件是外圆件，所以可以不考虑吸附式手爪和带视觉或触觉的手爪。所以重点在于夹持式手图杠杆滑槽式手爪结构爪。下面介绍些常用的夹持式手爪结构。．杠杆滑槽式手抓结构图是其种杠杆滑槽式手爪结构，它通过活塞杆的销推动手爪使之张开，活塞向右移动使手爪闭合。图也是种杠杆滑槽式手爪结构，其原理同图样，只是工件形状不同手爪夹持部分改变相应形状。图是适用于夹持模锻或铸造的毛坯的杠杆滑槽式手爪结构。毛坯上的拔模斜度往往造成夹紧后在移动过程中从手爪中甩掉，所以增加了块背板，并用平头螺钉压住，调整合理的间隙，使其手爪只能按夹紧的方向运动而不致扭动。在背板上安装三个弹性定位销，以保证工件的稳定图夹持菱形工件定位，在手爪上安装的形活动钳口，可根据夹持不同直径的工件进行更换。杠杆滑槽式手爪结构应用的比较多，其特点是结构简单动作灵活手爪开闭角度大夹持工件范围较大。．连杆式手爪结构图是其种连杆手爪结构，它有两副手爪，分别抓在已加工的两个轴颈上，手爪的夹紧与松开，由油缸和杠杆机构带动，杠杆连接于活塞杆末端，当活塞上下运动时通过杠杆的作用驱使手爪夹紧与松开，以便完成抓取动作，工件在手爪内可以自由摆动，借其本身重心位置，使弯头总是向下方。图杠杆滑槽式手爪结构图连杆式手爪结构图是抓取两个工件的连杆式手爪结构，设计应用单向活塞以简化油路。图示位置为夹紧状态，靠弹簧松开工件。图是为抓取短台阶式圆形零件而设计的连杆式手爪结构，为了减少由于偏重力矩而引起夹紧不稳的情况，在手爪上设计了个支持小圆柱形台阶的托板。图抓取两个工件的连杆式手爪结构图连杆式手爪结构图是为既可抓取大直径的工件，又可以抓取小直径的圆柱形工件而设计的双活塞连杆式手爪结构。从图中看出，活塞的运动在抓取不同直径的工件时是不样的。当抓取小直径工件时，活塞是向下夹紧，向上是松开，如图机械手工作时根据这些信息对机械手的执行机构按程序发出控制指令，必要时还可以多机械手的动作进行监测，当动作错误或发生故障时可发出警告信号。四行程位置检测装置行程位置检测装置的作用是控制机械手每个运动的运动位置，或将运动系统的位置反馈给控制系统，再由控制系统进行调节，使机械手实现位置精度的要求。五辅助装置．基体是机械手的基础部分。机械手的执行机构各部件，驱动系统都安装在基体上，它起支撑作用。．油箱用来储存油和供油的装置，并使油散热和杂质沉淀。．气缸贮存压缩空气。.机械手的自由度与坐标形式机械手的运动可分为整机运动本体运动臂部运动腕部运动每个运动坐标称为自由度。个机械手有几个运动就叫有几个自由度。手爪的抓取动作指的是手爪的夹紧和松开不计在自由度数目内。．整机运动是指整个机械手作为个整体运动，如整机行走。．本体运动是指机械手的本体部分运动，如本体横向运动整个手臂沿坐标轴的移动，可参看图。．臂部运动臂部般有三个自由度，即臂部直线运动回转运动和上下摆动运动。它分四种坐标形式，即图四种坐标形式示意图直角坐标式用表示，机械手的臂部可做前后左右升降三个移动，如图所示。这种坐标形式直观性好，结构简单，但惯性较大，占用的空间也较大，般多安装在架空的梁上。圆柱坐标式用表示，见图，它有二个移动伸缩和升降和个转动。这种坐标直观性较好，结构简单，所占空间较小，动作范围较大，是应用最多的种。球坐标式用表示，见图，它有个移动手臂伸缩和两个转动左右回转和上下摆动。这种坐标形式结构较复杂，但惯性不大，本体所占的空间较小，动作范围比圆柱坐标式更大，在通用机械手中应用较多。多关节式用表示，见图，它有三个转动左右旋转两个关节旋转。这种坐标形式运动件的惯性较小，本体占空间不大，而动作范围大，并且可以绕过障碍物抓区工件，但是其结构复杂，位置精度难于控制，故应用比较少。．腕部运动基本上有三个自由度，如图所示。绕轴的运动叫回转运动绕轴转动叫俯仰运动绕轴运动叫左右摆动。这些装置在国外得到相当重视，到七十年代，其品种和数量都有很大的发展，并且研制出了各种具有感觉器官的工业机器人。我所设计的是生产线用上料机械手。是为精锻机设计的配套自动送取锻料设备。属于圆柱坐标式，全液压驱动机械手，具有手臂升降，收缩，回转和手腕回转个自由度，执行机构由手部,手腕，手臂伸缩机构，手臂升降机构，手臂回转机构组成。它开始工作是被加热的坯料由运输车送到上料位置后，自动上料机械手将热坯料搬运到立式精锻机上锻打，其成品锻件由下料机械手从立式精锻机上取下并送到转换机械手上，转换机械手先把锻件翻转成水平位置，由炳烷切割装置将两端切齐，切割完毕，转换机械手的手臂再水平回转，将锻件水平放置到下料运输装置上，运送到车间外面的料仓库进行冷却。自动上料机械手在此精锻生产线上可以完成取料喂料和变换工位等动作。其配置如图。自动上料机械手配置示意图工业机械手的概述．工业机械手的分类工业机械手目前在国内是专用机械手和通用机械手的统称。专用机械手是指附属于主机动作程序固定，般没有独立控制系统，只做专门用途的自动抓取或操作装置。通用机械手国外泛称工业机器人是指程序可变的独立的自动化的抓取或操作装置。目前多机械手尚无明确的分类标准，全国各地区尚未统，我们按目前应用比较多的两方面进行分类按搬运的工件重量或称臂力分类．小型的臂力在公斤以下．中型的臂力在公斤以内．大型的臂力在公斤以上。目前大多数的工业机械手其搬运重量为中型的。二按机能分类．简易型通用机械手有固定程序和可变程序两种。固定程序由挡块或凸轮转鼓控制可变程序用插销板来给定程序。这种机械手多为气动或液压驱动，结构简单，成本较低，改变程序较容易。只适用于程序较简单的点位控制，实现重复性操作作为般单机服务的搬运工作也完全够。目前这种机械手的数量最多。．示教再现型通用机械手这种机械手由人工通过示教装置领动遍，或者预先操作给定遍，称为示教。它由磁鼓或磁带磁芯把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序，重复地进行循环动作。这种机械手多为电液伺服控制。与前者比较，这种机械手可有较多的自由度，有可能实现连续轨迹控制，能进行程序较复杂的作业，通用性较大。立式,精锻机,自动,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸摘要随着科学技术的发展，人类社会进入了个以自动化和电子技术为标志的新时代。自动化机械大量应用于工业工程中，其中工业机械手的应用最为广泛。工业机械手是种模仿人手动作的机器，可以取代很多的人工操作，并可以取得更高的效率。本论文介绍了用于夹持外圆件的上下料机械手的设计。它采用液压驱动，点位程序控制，动作平稳，控制方便。本论文主要阐述该机械手的升降和回转的设计和计算。首先从机械手的基础知识介绍有关机械手的组成分类腕部及臂部设计液压控制的多种方案，再从本次设计所要求的功能原理设计开始，对于不同的方案加以比较和论证，从中可确定出最优方案，并采用其方案，在对其的结构设计的基础上，对其驱动力和驱动力力矩进行计算。着重阐述了