（毕业设计全套）平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计（打包下载）

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••由得•••。

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•••在江麓机械厂的实地测绘，要进行改造的机械手机构简图如上图所示。

为个七杆二自由度机械手。

其各部件的尺寸如下杆件杆件二杆件三杆件四杆件五此机械手的尺寸恰能满足回转半径和提升工件高度.的要求，所以在这次设计过程中不做改动。

由图计算其他尺寸图中虚线所示位置就是当机械手将工件举到最高时候的位置，实线所示的位置就是机械手在地面高度抓取工件的位置。

设计手臂在这两个位置时，杆件与水平所成的角度都为。

则长度等于，长度也为，长度等于，产度等于，长度等于，所以确定等于。

即为大臂升降油缸的行程取.机械手总体方案的比较除了上图所看到的方案，还有种设计的方案，即将伸缩油缸和回转油缸放置在同个立柱中，但是如果这样放置，个是装配时十分不方便，二个是在机械手夹持工件进行回转时，回转中心将更加远离回转油缸的中心，那样对支撑轴的扭矩将增大，且对立柱的弯曲应力更大，机械手的寿命将缩短。

所以，我们设计的是将伸缩油缸和液压站用支撑板固定在远离工件的立柱的另侧，这样，当机械手回转时，回转中心将比较靠近回转油缸的回转中心，这样，即减少了支撑轴的弯曲应力，又可以使的机械手在装配和设置油管路线时更加方便。

横向扩展下，本人联想到资料中海港的集装箱的起吊手臂，它在空间运行的时候，保证了集装箱的水平放置，那样手臂的设计将更加复杂。

本人设计的机械手，在空间的运动位置是不定的，如果要改进，则需要在横向伸缩的导杆中加入个伸缩油缸，用来精确控制工件被夹取后在空间中的运动位置。

.机构杆件的受力校核分析支撑杆的受力校核当机械手将工件抬举到最大高度的时候，支撑杆的受弯曲力矩最大。

此时的受力分析如图机械手的构件部分都设计成为空心圆钢杆，其外径为，内径为，查表得到它的，.此时受到的压力为工件和前端杆件的重量，约为。

此时杆和杆的轴力分别为.压强度校核.所以杆杆的应力分别为.由此可见手臂的杆件都满足强度要求，整个结构强度都是满足要求的。

导轨滑杆的强度检验导轨滑杆是放置在大臂顶部的构件，它承受了各机构杆件和工件对其的压力，其受力状况如下其中长度等于长度等于。

长度等于。

，它的为.计算支反力并做梁的弯矩图根据梁的平衡条件，求得梁的支撑反力为作出梁的弯矩图如图所示由图可见，梁上最大的弯矩为.强度校核梁的截面和截面为危险截面。

因此对截面进行校核.。

根据轴的力平衡条件，得.所以•.活塞杆直径选用。

。

进行压杆稳定性验算。

活塞杆由钢制成长度，直径，最大压力.，规定稳定安全系数为。

校核稳定性活塞杆简化成两端铰支杆，截面为圆形柔度为柔度。

所以不能用欧拉公式计算临界压力。

若用直线公式，由表查的优质钢的和分别为，.。

。

可见活塞杆的柔度介于和之间，是中等柔度压杆。

由直线公式求出临界压力为。

活塞杆的安全系数为。

所以满足稳定性要求。

大手臂系统温升的验算在整个机械手的工作循环中，上升阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑上升时的发热量。

般情况下，上升时发热量最大，因为液压系统提供的能量很大部分用来化为机械手的构件的势能，由于限压试变量泵在流量不同时，下率相差极大，所以分别计算最大，最小时的发热量，然后加以比较，取数值大者进行分析。

当时.此时泵的效率为.，泵的出口压力为.，则有此时的功率损失为.当时总效率.则.设计手臂时注意的问题手臂应该刚度大，重量轻我们设计的机械手悬伸长度比较长，若手臂的刚度不够，则会导致手臂弯曲变形过大，就会引起手臂的定位不竟准，而且也直接影响活塞杆大手臂运动的灵活性。

另外，手臂在起动或制动的过程中受到惯性力或者惯性力矩的作用，手臂将会发生颤动，由于手臂的颤动，也回影响手臂的定位精度，除了采用可靠的定位装置外，应对手臂结构有定的刚度要求，才能保证手臂的准确工作和定的定位精度。

手臂悬伸的弯曲变形主要与手臂的抓取重量手臂结构本身的材料截面形状以及几何尺寸等有关。

在相同的条件下，工字形截面梁的弯曲刚度比圆截面要大倍空心管的弯曲刚度为实心轴的倍。

而且，工字形梁和空心梁的重量比能承受同样弯曲刚度的实心轴要轻的多，所以，在本次设计中，我们采用的是工字形的梁臂结构。

它承受垂直方向的载荷能力大，而且手臂结构简单轻巧。

二.应使手臂运动速度快惯性大手臂的运动速度是由形成大小生产节拍的时间和运动平稳性及抓重大小来决定的。

般情况下，我们设计的好艘比的移动和回转速度均为等速运动即和为常数，但是在手臂启动和制动的过程中，它的运动为加速和减速运动。

理想状态下，机械手在运动到形成终点的时候，加速度为零，所以停止的瞬间没有惯性冲击，这是最理想的状态。

但是因为加速度是变化的，手臂非等速运动，设计时就复杂的多。

其运动曲线如图所示由于制造设计的复杂性，我们放弃了理想中机械手的最佳运动方案。

而采取了般的设计。

为了减少惯性冲击，我们采取了以下的措施手臂架选用铝合金这种轻质材料来制造，以减轻手臂运动件的重量。

尽量缩短了手臂悬伸部分的长的，使手臂未伸出时的总重量的重心尽量靠近立柱，以减小回转半径，此外对编制程序时，应该尽量先缩回后再回转或在较小的前伸位置下进行回转，以减小惯性力矩。

减小手臂运动件的轮廓尺寸，使其结构紧凑。

在驱动系统中增设缓冲装置，使运动减速缓冲。

四应使手臂传动准确导向性好为了能准确的传递工件和保证传动的平稳，我们设计了导向和支承装置，以保证手指的正确方向，并增强手臂的刚性。

五输油管道的布置应合理机械手的各工作油缸彼此在空间作相对的直线运动或回转运动，要求结构紧凑外观整齐动作灵活，因此对各工作油缸的输油管道不止应给予足够的重视，尤其是接近工作对象的手腕和手指夹紧缸，在外部用很多的软管向油缸输入压力油，虽然软管安装和维修比较方便，但是它会影响机械手的运动，并且容易损伤，而且对外观的整齐有影响。

所以，我们对机械手的输油管道的布置，采用了从液压操纵板引出油管，通到油路分配板处集中输入，然后根据结构特点在缸壁或活塞杆等内部钻孔形成管道，并采用回转接头和伸缩油管，将压力油输往运动部分的油缸，从而保证手臂的外形结构简单整齐美观，但是工艺性方面就受到了定的影响。

总结参考文献罗迎社主编.材料力学.武汉理工大学出版社，.唐增宝，何永然，刘安俊主编.机械设计课程设计.华中理工大学出版社，.成大先主编.机械设计手册联接与紧固.北京化学工业出版社，.曹玉平，阎祥安主编.液压传动与控制.天津大学出版社，.毛谦德，李振清主编.袖珍机械设计手册.机械工业出版社，.黄靖远，龚贱霞，贾延林主编.机械设计学.机械工业出版社，.陆祥生，杨秀莲主编.机械手理论及应用.中国铁道出版社，.符萎主编.机构设计学.湖南大学出版社，.天津大学编写组编.工业机械手设计基础.天津科学技术出版社，.机械设计手册编委会.机械设计手册第二卷.北京机械工业出版社，.孙恒，陈作模主编.机械原理.第六版.北京高等教育出版社，.纪名刚主编.机械设计.北京高等教育出版社，.成大先主编.机械设计手册单行本.气压传动.北京化学工业工业出版社，