畢業(yè)設(shè)計（論文）-取料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計-四自由度多用途氣動機(jī)器人

第一章引言1.1工業(yè)機(jī)械手概述工業(yè)機(jī)器人的組成部分有機(jī)械自身，控制器，伺服驅(qū)動系統(tǒng)還有檢測傳感部分，可以仿照人手進(jìn)行工作，控制是自動化的，能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編寫，在三維空間里面進(jìn)行工作，機(jī)械手實(shí)際上是機(jī)電自動一體化的機(jī)器。他可以將產(chǎn)品質(zhì)量變得更好，更穩(wěn)定，并且生產(chǎn)效率還高，將勞動條件變得更好，對于產(chǎn)品的更新?lián)Q代也有很多的幫助。一個國家工業(yè)水準(zhǔn)如何，從機(jī)器人的使用狀況就能看出來。在生產(chǎn)里面使用機(jī)械手，可以將自動化水準(zhǔn)變高，對于使用者勞動強(qiáng)度沒有那么大，確保加工出來產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)能夠安全進(jìn)行，特別是在一些非常惡劣的狀況下，比方說溫度很高，壓力很高，有毒的地方，機(jī)械手都可以代替人類去完成任務(wù)，所以在現(xiàn)實(shí)中使用還是非常有意義的。所以，現(xiàn)在很多行業(yè)都開始使用機(jī)械手，最開始的時候機(jī)械手結(jié)構(gòu)很簡單，工作專一性非常強(qiáng)，裝在某個機(jī)床上只能進(jìn)行上料，下料的工作，是依附于機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)的一部分?，F(xiàn)在工業(yè)技術(shù)發(fā)展這么快，能夠獨(dú)立于程序，對工作進(jìn)行完成，這種機(jī)械手能夠使用的范圍很大，叫他通用機(jī)械手。因為這種機(jī)械手可以將工作程序改變，適應(yīng)性很好，現(xiàn)在生產(chǎn)批量不多，并且產(chǎn)品品種不停更換的時候會用它。氣壓傳動機(jī)械手，他對空氣進(jìn)行壓縮，帶動執(zhí)行裝置進(jìn)行運(yùn)動。它的特征是：需要的介質(zhì)尋找非常便利，輸出力不大，啟動很快，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，花的錢也比較少。不過，因為空氣能夠進(jìn)行壓縮，工作的時候穩(wěn)定性不好，沖擊很大，還有起源的壓力沒有多大，抓取重量最多只能是三十公斤，一樣的抓重條件下，它的結(jié)構(gòu)跟液壓機(jī)械手對比，還是要大很多的，正常工作的環(huán)境只能是速度更快，載荷更輕，溫度更高，并且粉塵比較大的地方。氣動技術(shù)的好處有:(1)尋找介質(zhì)，還有處理介質(zhì)非常便利。進(jìn)行氣壓傳動的時候，工作壓力很小，提取工作需要的介質(zhì)非常簡單，之后將空氣排入進(jìn)去，處理起來很便利，不需要專門安排回收的裝置，很干凈，也不會在管道里面堵起來的狀況。(2)損失的阻力還有出現(xiàn)泄漏的狀況不多，運(yùn)輸壓縮空氣的時候，損失的阻力沒有多大，空氣可以集中起來提供，距離很遠(yuǎn)也能進(jìn)行運(yùn)輸，就算是漏到外面，也不可能像液壓傳動，會導(dǎo)致壓力明顯的降低，另外對環(huán)境也不會造成污染。(3)動作很快，反應(yīng)也很快。啟動系統(tǒng)要想將需要的壓力還有速度都建立起來，只需要0.02s-0.3s就行了。氣動系統(tǒng)過載也會進(jìn)行保護(hù)的，自動化控制方便實(shí)現(xiàn)。(4)能夠保存能源。可以在儲氣罐里面將壓縮空氣保存進(jìn)去，所以一旦有斷電的狀況出現(xiàn)，機(jī)器還有正在進(jìn)行工作也不會突然停下來。(5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在一些非常惡劣的工作環(huán)境里面，比方說易燃易爆，輻射強(qiáng)的地方，將氣壓傳動還有控制系統(tǒng)來對比機(jī)械，電器還有液壓的系統(tǒng)，明顯好很多，并且它也不會受到周邊溫度的影響。(6)前期的投入少。因為氣體系統(tǒng)工作的壓力不高，所以氣動零配件對于材質(zhì)還有生產(chǎn)精度要求自然就沒有那么高，加工起來簡單，花的錢也就少。之前大家都覺得：因為氣體能夠被壓縮，那么在氣動伺服系統(tǒng)里面，想要定位精準(zhǔn)的話難度大，特別是速度很快的時候，更沒法實(shí)現(xiàn)。還有起源進(jìn)行工作壓力不大，抓舉時候力氣很小。盡管在機(jī)器人的驅(qū)動里面，氣動現(xiàn)在大家都可以接受，機(jī)械手要是簡單的話，控制系統(tǒng)基本上都開始用氣動零件了，只是氣動的發(fā)展之前說的不多，所以在工業(yè)自動化的發(fā)展中，氣動機(jī)械手還有氣動機(jī)器人究竟實(shí)用性怎么樣，現(xiàn)在大家還是心里有擔(dān)憂的。1.2氣動機(jī)械手的設(shè)計要求1.2.1課題的設(shè)計要求這篇論文要做的事情有：(1)機(jī)械手通用的，跟專用型的進(jìn)行對比，它的使用范圍更大。(2)對機(jī)械手的坐標(biāo)型式還有自由度來進(jìn)行確定。(3)將機(jī)械手每一個執(zhí)行部分設(shè)計出來，有機(jī)械手，機(jī)械手腕，機(jī)械手臂等。要想通用性更好，設(shè)計機(jī)械手的時候，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是可以更換的，不光能夠?qū)Π袅线M(jìn)行抓取，有的時候還能夠更換成吸盤裝置，對板料進(jìn)行吸取。(4)設(shè)計氣壓傳動系統(tǒng)論文對機(jī)械手的氣壓傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，主要是用哪些氣動零部件，氣動回路如何，將氣動的原理圖紙給畫出來。1.3機(jī)械手的系統(tǒng)工作原理及組成機(jī)械手的工作原理：通過PLC來進(jìn)行控制，傳動用的氣壓，這樣就可以讓機(jī)械手去按照事先的規(guī)定完成任務(wù)，順序，運(yùn)動軌跡，速度，還有時間這些都是事先設(shè)定好的，執(zhí)行裝置受到控制部分發(fā)來的信息，有需要的話還要監(jiān)視機(jī)械手的動作，一旦動作有不對，或者是出現(xiàn)故障的話，就要進(jìn)行報警。機(jī)械手有位置檢測裝置，任何時候都可以將執(zhí)行部分具體的地點(diǎn)告訴控制系統(tǒng)，將這個位置跟設(shè)定的地點(diǎn)進(jìn)行對比，之后控制系統(tǒng)就會進(jìn)行更正，那么執(zhí)行裝置的精度才能夠滿足要求，達(dá)到預(yù)期設(shè)定的要求。(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)這個部分有手，手腕，手臂還有立柱等，有的機(jī)械手還加裝了行走裝置。1、手部也就是跟抓取物品接觸的零部件，因為跟東西接觸的樣子不一樣，有夾持式的，還有吸附式的。論文里面的機(jī)械手是夾持式的。夾持式手爪它的組成有手指還有傳力部分。跟抓取的物品進(jìn)行接觸的就是機(jī)械手指，用的比較多的機(jī)械手指有回轉(zhuǎn)型的，還有平移型的。手指要是回轉(zhuǎn)型，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，生產(chǎn)起來簡單，花的錢少，所以用的很多。平移的這種類型用的很少，是因為這種結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，花的錢也多，這樣的機(jī)械手指抓取圓形物品的時候，東西的直徑有改變對于軸心所處地點(diǎn)不會改變，所以可以用來抓取直徑改變比較大的物品。手指是什么樣的結(jié)構(gòu)就在于抓取物件的面是什么樣子，抓的這個地方還有抓的這個東西有多大，有多重。手指會有夾緊力產(chǎn)生，通過它將物品進(jìn)行夾放。用的比較多的傳力裝置有：滑槽杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式等。2、手腕用來對機(jī)械手還有機(jī)械手臂進(jìn)行連接的，能夠?qū)ψト∥锲返奈恢眠M(jìn)行修正，那樣就會在正確的地點(diǎn)上。3、手臂被抓取的物品，機(jī)械手，還有機(jī)械手腕都是通過機(jī)械手臂來支承的。手臂可以帶著機(jī)械手指對物品來進(jìn)行抓取，根據(jù)之前設(shè)定好的地點(diǎn)，將物品搬運(yùn)到哪里去。工業(yè)上的機(jī)械手臂，在驅(qū)動手臂運(yùn)動的零部件配合動力源之后，這樣機(jī)械手臂不管多復(fù)雜的動作都能實(shí)現(xiàn)。4、立柱對機(jī)械手臂進(jìn)行支承的零件是立柱，它跟機(jī)械手臂可以看成一個整體，機(jī)械手臂進(jìn)行回轉(zhuǎn)還有升降的時候，都跟立柱的關(guān)系很大。因為工作的需要，立柱能夠在橫向上進(jìn)行移動，也叫做可移式立柱。5、機(jī)座對機(jī)械手來說，機(jī)座是基礎(chǔ)部分，在機(jī)座上安裝機(jī)械手的執(zhí)行零部件還有驅(qū)動系統(tǒng)，它能夠進(jìn)到支撐還有連接的作用。(二)驅(qū)動系統(tǒng)這個部分可以讓機(jī)械手動作起來，它的組成有動力部分，調(diào)節(jié)部分還有輔助部分。用的比較多的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓的，氣壓的還有機(jī)械的。

第二章機(jī)械手的整體設(shè)計方案機(jī)械手是氣動的，需要它能夠很快，很準(zhǔn)的對物品進(jìn)行搬運(yùn)，所以它的精度要求很高，反應(yīng)速度很快，對系統(tǒng)要求能夠滿足之后，將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，樣子，還有材料特征都進(jìn)行確定，定位一定要精準(zhǔn)，在對貨品進(jìn)行抓取，搬運(yùn)的時候受到的力有哪些，尺寸是多少，質(zhì)量怎么樣等，這樣就可以將機(jī)械手的結(jié)構(gòu)定下來，并且將運(yùn)行控制要求給定下來，使用定型的標(biāo)準(zhǔn)件，那么設(shè)計加工就很簡單了，不光要通用還要專用，這樣可以進(jìn)行柔性轉(zhuǎn)換，還能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編制，讓成本沒有那么高。論文設(shè)計的機(jī)械手是通用的，圖紙2-1里面展示，生產(chǎn)批量不多的可以用，能夠?qū)幼鞒绦蚋淖儯梢宰约哼M(jìn)行搬運(yùn)，操作環(huán)境要是很差的話可以拿來使用。圖2-1機(jī)械手的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)2.1機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度機(jī)械手臂運(yùn)動狀況不一樣，組合狀況不同，它的坐標(biāo)能分成直角的，圓柱座的，球坐標(biāo)的還有關(guān)節(jié)式的。因為論文里面機(jī)械手對料要上還要下，所以它要能夠升降，收縮還有回轉(zhuǎn)。所以坐標(biāo)用的是圓柱坐標(biāo)的。對應(yīng)的機(jī)械手自由度有三個，要想機(jī)械手在進(jìn)行升降的時候，行程沒有太大的缺陷，加裝手臂擺動裝置，這樣手臂多了一個自由度，能夠進(jìn)行上下擺動。圖2-2機(jī)械手的運(yùn)動示意圖2.2機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計要想機(jī)械手更加通用，那么設(shè)計它手的結(jié)構(gòu)的時候要能夠更換，需要抓取的是棒料，那么手部用夾持式的，要是板料的話，用氣流負(fù)壓式吸盤。2.3機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計因為是通用機(jī)械手，還有抓取的物品是放在水平面上的，那么手腕要能夠回轉(zhuǎn)運(yùn)動才行，那么設(shè)計手腕的時候，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是回轉(zhuǎn)的，所以要用回轉(zhuǎn)氣缸才能實(shí)現(xiàn)這個動作。2.4機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計根據(jù)對物品抓取的要求，這個機(jī)械手自由度有三個，手臂伸縮，向左向右回轉(zhuǎn)，手臂升降。在立柱的幫助下機(jī)械手臂能夠進(jìn)行回轉(zhuǎn)還有升降，立柱進(jìn)行橫向移動其實(shí)就是機(jī)械手臂橫移。通過氣缸能夠讓機(jī)械手臂實(shí)現(xiàn)各種動作。2.5機(jī)械手的驅(qū)動方案設(shè)計因為氣壓傳動部分動作很快，反應(yīng)也很快，損失的阻力不大，泄漏也不大，占據(jù)面積不大，花銷不多。那么這個機(jī)械手傳動用的是氣壓。2.6機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)=1\*CHINESENUM3一.主參數(shù)：對機(jī)械手來說主參數(shù)就是它抓取物品最大重量，驅(qū)動是氣動，所以抓取的物品太重不行，對他的設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，加上實(shí)際生產(chǎn)時候的需求，設(shè)計論文機(jī)械手抓取物品的重是5kg。=2\*CHINESENUM3二.基本參數(shù)：對機(jī)械手來說，基本數(shù)據(jù)是運(yùn)動速度。對于機(jī)械手的速度來說，操作節(jié)拍對它的要求更高，設(shè)計的速度要是太慢的話，那它能用的區(qū)間就小。2-3圖里面畫的就是，對機(jī)械手動作快慢有影響的是機(jī)械手臂進(jìn)行伸縮還有回轉(zhuǎn)。這個機(jī)械手移動最快的速度是每秒一米，回轉(zhuǎn)最快速度是。移動時候速度的平均值?；剞D(zhuǎn)速度的平均值。機(jī)械手有時候開啟，有時候停止，有時候加速度，有時候減速帶，也就是速度多快多慢對于速度特征更加滿足。除了運(yùn)動速度來說，設(shè)計機(jī)械手臂的數(shù)據(jù)，伸縮距離多少，另外工作半徑是多少。很多機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計的時候，就看做是人坐著工作，或者是站著工作，要保留一定空間讓它操作。伸縮距離太大，還有工作半徑，那么偏重力矩就會變大，并且剛性變差。這個時候傳送裝置還是用自動化的。按照統(tǒng)計進(jìn)行對比，這個機(jī)械手臂伸縮距離在600mm,工作時候最大半徑在。機(jī)械手臂升降距離在。基本數(shù)據(jù)還有一個是定位精度，論文里面機(jī)械手定位精度是。=3\*CHINESENUM3三.用途:在自動運(yùn)輸線上對物料進(jìn)行上料，還有下料。=4\*CHINESENUM3四．設(shè)計技術(shù)參數(shù):1、抓取物品的重2、自由度數(shù)自由度有四個3、座標(biāo)圓柱座標(biāo)4、工作半徑的最大值5、手臂中心高度的最大值6、手臂運(yùn)動數(shù)據(jù)伸縮距離伸縮快慢升降距離升降快慢回轉(zhuǎn)區(qū)間回轉(zhuǎn)快慢7、手腕動的數(shù)據(jù)回轉(zhuǎn)區(qū)間回轉(zhuǎn)快慢8、手指抓取的區(qū)間棒料:9、定位的辦法行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等10、定位精度11、驅(qū)動辦法氣壓傳動12、控制辦法PLC圖2-3機(jī)械手的工作范圍

第三章夾持式手部結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)械手是夾持式的，它的組成有機(jī)械手指還有傳力部分。它的傳力結(jié)構(gòu)很多，比方說滑槽杠桿式，齒輪齒條式等等。3.1手指的形狀和分類見得最多就是夾持式，手指有兩個的，多個手指的，還有雙手雙指的，按照夾持物品的地點(diǎn)不一樣，分成內(nèi)卡式的，還有外夾式的；從對人手指的模仿來進(jìn)行劃分，有一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型的，還有兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，還有移動型，在這個里面基本類型是二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型的，在這種類型的機(jī)械手指上支點(diǎn)之間的距離變得非常小的時候，手指就變成一個支點(diǎn)；一樣的道理，這兩個支點(diǎn)手指的長變得很長的話，那就成為移動型的。手指是回轉(zhuǎn)型的，開閉角不大，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，生產(chǎn)起來簡單，用的地方很多。移動型用的不多，它的結(jié)構(gòu)很大也很復(fù)雜，在抓取的物品直徑有改變，對它軸心的地點(diǎn)沒有改變，這樣抓取的物品直徑不一樣也行。3.2設(shè)計時考慮的幾個問題(一)要有很大的夾緊力對手指的夾緊力進(jìn)行確定的時候，不光要注意物品的重量，還要注意在進(jìn)行運(yùn)送的時候出現(xiàn)的慣性力還有振動，那么在傳送物品的時候，不能有松動或者是脫落出現(xiàn)。(二)手指跟手指中間的開閉角要一定機(jī)械手指的開比較就是他們打開還有關(guān)閉時候極限地點(diǎn)行程的角度，這個角度要能夠確保產(chǎn)品順利的被抓取住，或者是松下來，要是抓取物品直徑不一樣，那么考慮的話按照最大直徑來進(jìn)行。手指要是移動型的，那么只需要對開閉的幅度進(jìn)行考慮。(三)保證工件準(zhǔn)確定位要想機(jī)械手指跟抓取物品之間處的地點(diǎn)正確，那么按照抓取物品的樣子，選用適合的手指。比方說物品要是圓柱型的話，手指應(yīng)該是V型的，這樣自動定心就能實(shí)現(xiàn)了，位置也對。(四)強(qiáng)度，剛度都要滿足要求機(jī)械手指抓取物品，不光會有反作用力還有摩擦力作用在上面，它在運(yùn)動的時候，還會有慣性力，振動作用在上面，那么對于強(qiáng)度，剛度都有很高的要求，避免機(jī)械手指出現(xiàn)折斷或者是彎曲變形的狀況出現(xiàn)。機(jī)械手指的結(jié)構(gòu)盡可能簡單點(diǎn)，結(jié)構(gòu)也要緊湊些，自身重量不大，機(jī)動性不錯，讓機(jī)械手的中心在機(jī)械手腕回轉(zhuǎn)軸線的上面，那么機(jī)械手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最好是最小的。(五)對抓取物品的要求進(jìn)行思考因為機(jī)械手工作有一定要求，進(jìn)行對比，用的機(jī)械手是一個支點(diǎn)的，兩指回轉(zhuǎn)類型的，抓取的物品大部分是圓柱形狀的，設(shè)計機(jī)械手指的時候，設(shè)計成V字形狀的，3-1里面就是它的結(jié)構(gòu)。3.3手部夾緊氣缸的設(shè)計1、算機(jī)械手部的驅(qū)動力3-2圖紙里面就是論文設(shè)計的機(jī)械手的手部：圖3-2齒輪齒條式手部抓取物品的重，手指是V型的，它的角度是，,摩擦系數(shù)為(1)按照機(jī)械手部的結(jié)構(gòu)圖紙，將它的驅(qū)動力算出來:(2)按照對物品進(jìn)行抓取的位置，將夾緊力算出來:就有(3)真正的驅(qū)動力算出來:1、傳動裝置用的是齒輪齒條，所以確定，跟著確定。要是要抓取物品的時候最快加速度是，那么說:計算對物品進(jìn)行夾緊的時候，需要的夾緊氣缸，它的驅(qū)動力就是。2、氣缸的直徑這個氣缸是單向作用的，按照力平衡，這種氣缸輸出的推力一定要比彈簧的反作用力還有活塞工作時候阻力的總數(shù)還要大，式子就是:-活塞桿上的推力N-彈簧反作用力N-氣缸進(jìn)行工作阻力的總數(shù)N-氣缸進(jìn)行工作的時候壓力大小Pa用底下的式子算出來彈簧的反作用力:Gf=式子里面設(shè)計的時候，一定要對負(fù)載率進(jìn)行思考，那么按照前面的分析，單向作用氣缸的直徑就能知道:把數(shù)值放到里面算那么說:翻查資料對數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整，就有已經(jīng)知道,那就可以知道活塞桿的直徑:進(jìn)行圓整之后，確定活塞桿直徑是對它進(jìn)行校核，用式子那么說:這個里面，[]，那么說:對設(shè)計要求是完全符合的。3、設(shè)計缸筒壁的厚度有壓縮空氣的壓力作用在缸筒上，那么說厚度肯定存在，正常氣缸筒壁的厚比上里面直徑，數(shù)值要比1/10還要小，用下面的式子將壁厚算出來:6-缸筒壁的厚度mm-氣缸里面的直徑mm用的材質(zhì)是:ZL3,[]將已經(jīng)知道的數(shù)值放到里面算，那么壁的厚度就知道:確定，那么缸筒外面的直徑是:

第四章手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1手腕的自由度對機(jī)械手還有機(jī)械手臂連接用的是機(jī)械手腕，他可以進(jìn)行調(diào)整，并且將物品的方位改變掉，它的自由度是獨(dú)立的，那么整個機(jī)械手完成多復(fù)雜的動作都可以。手腕自由度有哪幾個跟機(jī)械手是否通用，生產(chǎn)工藝的需要，產(chǎn)品擺放地點(diǎn)還有定位精度等有很大關(guān)聯(lián)。因為這個機(jī)械手抓取物品擺放在水平面上，另外還要注意通用性，所以安排這個手腕能夠繞著X軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作，這樣工作要求才能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在最多用回轉(zhuǎn)缸來讓手腕進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作，論文里面用回轉(zhuǎn)氣缸，結(jié)構(gòu)非常緊湊，回轉(zhuǎn)角度達(dá)不到360°，對于密封性要求很高。4.2手腕的驅(qū)動力矩的計算4.2.1手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩回轉(zhuǎn)動作表現(xiàn)在手腕的回轉(zhuǎn)，手腕的上下動作，手腕的左右動作。要想讓手腕進(jìn)行回轉(zhuǎn)，那么驅(qū)動力矩對于開啟時候出現(xiàn)的慣性力矩要能夠克服，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合的話，會有偏重力矩出現(xiàn)。4-1圖紙里面就是手腕承受的力。1.工件2.手部3.手腕圖4-1手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài)用下面式子將手腕轉(zhuǎn)動時候的驅(qū)動力矩算出來:-能夠帶動手腕進(jìn)行轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩();-慣性力矩();-進(jìn)行轉(zhuǎn)動的零部件的重量對于轉(zhuǎn)動軸線可以出現(xiàn)多大的偏重力矩().-手腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等這些地方密封部分產(chǎn)生多大摩擦力矩();4-1里面就使作用在手腕上的力，將每個阻力矩給算出來:1、手腕運(yùn)動加速，出現(xiàn)的慣性力矩要是手腕啟動的時候，運(yùn)動是等加速的，那么轉(zhuǎn)動角速度就是，啟動需要的時間是那么:-實(shí)現(xiàn)手腕轉(zhuǎn)動零部件跟轉(zhuǎn)動軸線之間的轉(zhuǎn)動慣量;-物品相對于手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。要是物品的中心跟轉(zhuǎn)動軸線沒有重合的話，它的轉(zhuǎn)動慣量就是:-物品從重心軸線經(jīng)過的轉(zhuǎn)動慣量:-物品有多重(N);-從物品的重心到轉(zhuǎn)動軸線，出現(xiàn)的偏心距(cm),-手腕轉(zhuǎn)動的時候，它的角速度(弧度/s);-啟動要花多長時間(s);—啟動時候轉(zhuǎn)動多大角度(弧度)。2、手腕轉(zhuǎn)動零件跟產(chǎn)品的偏重對于轉(zhuǎn)動軸線出現(xiàn)的偏重力矩M偏+()-手腕上轉(zhuǎn)動零件的重(N);-手腕轉(zhuǎn)動零件的重心到轉(zhuǎn)動軸線之間的偏心距(cm)在抓取物品的重心跟手腕轉(zhuǎn)動時候的軸線重合起來，那么.3、手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸這個地方摩擦阻力矩()，-轉(zhuǎn)動軸軸頸這個地方的直徑(cm);-摩擦系數(shù)，要是滾動軸承，要是滑動軸承;,-代表支承反力(N)，從手腕轉(zhuǎn)動軸受到的力進(jìn)行分析和計算可，已經(jīng)知曉,就有:一樣的道理，按照(F),就有:4、轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等地方密封部分摩擦力阻力矩，跟使用的密封裝置屬于哪一種有關(guān)聯(lián)，分析的話按照具體狀況進(jìn)行。4.2.2回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩計算機(jī)械手進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動，它用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片式的，4-2里面是它工作原理，定片1連接缸體2，動片3連接回轉(zhuǎn)軸5，氣腔被動片分圈4分成兩部分，孔a這個地方有壓縮空氣進(jìn)去，輸出軸被帶著進(jìn)行逆時針轉(zhuǎn)動，那么低壓腔里面的氣從b孔這個地方出來。反過來，輸出軸回轉(zhuǎn)是順時針的話，單葉氣缸的壓力跟驅(qū)動力矩之間的關(guān)系式:或4.2.3手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核1.設(shè)計尺寸設(shè)計氣缸的長是,氣缸里面的直徑是=96mm,半徑,軸的直徑是,半徑,氣缸工作時候角速度=，加速度需要時長=0.1s,壓強(qiáng),將力矩算出來：2.校核尺寸（1）將幫著實(shí)現(xiàn)手腕轉(zhuǎn)動的零部件的質(zhì)量確定,按照它質(zhì)量的布局，這些質(zhì)量在一個圓盤上等效分布，這個圓盤的半徑是，將轉(zhuǎn)動慣量算出來：（）抓取的物品重5,質(zhì)量在棒料上分布，這個棒料長是，將轉(zhuǎn)動慣量算出來：如果物品的中心線沒有重合轉(zhuǎn)動軸線，棒料長是，偏心距的最大值，它的轉(zhuǎn)動慣量就是:（2）手腕轉(zhuǎn)動零件跟物品的偏重相對于轉(zhuǎn)動軸線就會有偏重力矩出現(xiàn)，是M偏，因為機(jī)械手腕轉(zhuǎn)動零件的重心重合轉(zhuǎn)動軸線，夾緊物品一頭的時候，物品的重心偏離轉(zhuǎn)動軸,那么：+（3）在軸頸這個地方，手腕轉(zhuǎn)動軸產(chǎn)生的摩擦阻力矩，軸承要是滾動的，軸承要是滑動的=0.1，，代表手腕轉(zhuǎn)動軸上軸頸這個地方直徑，,,,代表軸頸這個地方支承反力，粗略計算,,4．回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等這些密封地方的摩擦阻力矩，跟使用的哪一種密封裝置有關(guān)系，按照具體狀況進(jìn)行分析，在這里應(yīng)該=3，3設(shè)計的大小對于用的要求能夠滿足，非常安全。

第五章手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核5.1手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計與校核5.1.1手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計機(jī)械手臂的伸縮氣缸用的是標(biāo)準(zhǔn)的，煙臺廠家生產(chǎn)的，再加上這次設(shè)計的真正需要，氣缸型號CTA，內(nèi)徑確定100/63，對于這個氣缸的詳細(xì)數(shù)據(jù)看這家公司的介紹就行。5.1.2尺寸校核1.對尺寸進(jìn)行校核，只需要對氣缸內(nèi)徑進(jìn)行校核,半徑，氣缸的大小符合用的需要，用的時候壓強(qiáng),那么驅(qū)動力是：2．手腕質(zhì)量測量出來50kg,加速度是，將慣性力算出來：3.因為活塞等會有摩擦力，假設(shè)摩擦系數(shù)是,總共承受的力選用的氣缸CTA對于驅(qū)動力的要求能夠滿足。5.1.3導(dǎo)向裝置機(jī)械手臂驅(qū)動是氣動，在它進(jìn)行伸縮的時候，為了避免機(jī)械手臂圍繞著軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，機(jī)械手指能夠指向正確的地方，并且不會有很大的彎曲力矩作用在活塞桿上，這樣手臂的剛性就變大了，對機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，安排導(dǎo)向裝置在上面。安裝時候具體的結(jié)構(gòu)要按照論文里面設(shè)計的構(gòu)造還有抓取物品有多重等，并且設(shè)計結(jié)構(gòu)，設(shè)計格局的時候，最好少用點(diǎn)運(yùn)動零部件，那么重量就可以變輕，這樣對于回轉(zhuǎn)中心的慣量就變少了。論文里面導(dǎo)向桿用的是單的，這樣手臂的剛性會變好，導(dǎo)向性也更強(qiáng)。5.1.4平衡裝置論文里面，要想讓機(jī)械手臂兩頭跟重力矩品狀況靠近一點(diǎn)，將手爪一邊的重力矩影響變少一些，所以加裝平衡裝置在伸縮氣缸的一邊，擺放砝碼在裝置里面，砝碼有多重按照抓取物料多重，還有氣缸運(yùn)行數(shù)據(jù)來進(jìn)行調(diào)整，一定要讓手臂兩頭盡量平衡些。5.2手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計與校核5.2.1尺寸設(shè)計氣缸運(yùn)行的長是=118mm,氣缸里面直徑是=110mm,半徑R=55mm,氣缸進(jìn)行加速度需要的時間=0.1s,壓強(qiáng)p=0.4MPa,那么將驅(qū)動力算出來：5.2.2尺寸校核1．測出來手腕重是80kg,那么重力：2．假設(shè)加速度是，那么慣性力就是：3.因為活塞等會有摩擦力，假設(shè)摩擦系數(shù)是，總共承受的力那么設(shè)計的大小對于真正用的時候要求能夠滿足。5.3手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核5.3.1尺寸設(shè)計設(shè)計氣缸的長是,氣缸里面直徑是,半徑R=105mm,軸徑半徑,氣缸工作起來角速度=，加速度時間0.5s,壓強(qiáng),將力矩算出來：5.3.2尺寸校核1．測出來跟手臂一起轉(zhuǎn)動的零部件重,對零部件質(zhì)量布局狀況進(jìn)行分析，圓盤半徑是，質(zhì)量在它上面等效布局，將轉(zhuǎn)動慣量計算出來：（）軸承，油封的中間會有摩擦力出現(xiàn)，假設(shè)摩擦系數(shù)是,驅(qū)動力矩的總值是：對于設(shè)計要求完全能夠滿足。

第六章氣動系統(tǒng)設(shè)計氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖如下：6-1圖里面展示的機(jī)械手氣壓傳動系統(tǒng)如何工作的。通過空氣壓縮機(jī)，在快換接頭的作用下，進(jìn)到儲氣罐里面，從分水這里到過濾器，調(diào)壓閥，油霧器，進(jìn)到每一個并聯(lián)氣路上的電磁閥上，這樣可以對氣缸還有機(jī)械手的動作