机械手夹持器毕业设计论文及装配图论文

  手抓、手抓驱动液压缸及回转液压缸转动件等效为一个圆柱体，高为200mm，直径90mm，其重力估算：

  如图3.3，定片1与缸体2固连，动片3与转轴5固连，当a,b口分别进出油时，动片带动转轴回转，达到手腕回转的目的。

  液压控制管理系统设计要满足伸缩臂动作逻辑要求，液压缸及其控制元件的选择要满足伸缩臂动力要求和运动时间要求，具体设计计算参考《液压传动与控制》等相关教材。由于伸缩臂做间歇式往复运动，有较大的冲击，设计时要考虑缓冲措施，可从液压回路设计上考虑，也可从液压件结构上考虑。

  腕部作为机械手的执行机构，又承担连接和支撑作用，除保证力和运动的要求外，要有足够的强度、刚度外，还应考虑，合理地布局，解决好腕部与臂部和手部的连接。

  对于本设计，机械手的工作条件是在工作场合中搬运加工的棒料，因此不太受环境影响，没有处在高温和腐蚀性的工作介质中，所以对机械手的腕部没太多不利因素。

  采用单出杆双作用液压油缸，手臂伸出时采用单向调速阀进行回油节流调速，接近终点时，发出信号，进行调速缓冲（也可采用缓冲油缸），靠油缸行程极限定位，采用导向杆导向防止转动，采用电液换向阀，控制伸缩方向。（图4.1）

  当斜楔从松开位置向下移动至夹紧位置时，沿两斜面对称中心线方向的驱动行程为L，此时对应的杠杆手指由 位置转到 位置，其驱动行程可用下式表示：

  可得 ，得出 为理论计算值，实际采取的液压缸驱动力 要大于理论计算值，考虑手爪的机械效率 ，一般取0.8～0.9，此处取0.88，则：

  设计方案中压缩弹簧使爪牙张开，故为常开式夹紧装置，液压缸为单作用缸，提供推力：

  （2）所要抓紧的工件直径为80mm放松时的两抓的最大距离为110-120mm/s，1s抓紧,夹持速度20mm/s；

  手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要是根据，必须对其大小、方向、作用点做多元化的分析、计算。一般来说，加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷（惯性力或惯性力矩）以使工件保持可靠的加紧状态。

  启动过程近似等加速运动，根据手腕回转的角速度 及启动过程转过的角度 按下式计算：

  在设计中，希望按给定的Rmax和Rmin来确定手爪各部分尺寸，为减少夹持误差，一方面可加长手指长度，但手指过长，使其结构增大；另一方面可选取合适的偏转角 ，使夹持误差最小，这时的偏转角称为最佳偏转角。只有当工件的平均半径取为Ro时，夹持误差最小。此时最佳偏转角的选择对于两支点回转型手爪（尤其当a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。为避免上面讲述的情况，通常按手爪抓取工件的平均半径Rap，以 为条件确定两支点回转型手爪的偏转角 ，即下式：

  c：液压缸伸出杆带动导向杆同时伸出300mm，伸出长度较大，设计、制造和安装时要考虑液压缸与导向杆的平行度要求。

  d：导向杆可采用直线导轨或直线导轴。直线导轨可选用外购件，直接从生产厂商的有关联的资料中获得所需参数（网上查询直线导轨、直线导轴）。采用直线导轴时可自行设计，并且要考虑导向杆的润滑，润滑方式参考有关手册设计。

  型号为：MOB-B-32-83-FB，结构简图，外观尺寸及技术参数如下：

  如图3.1所示，采用一个回转液压缸，实现腕部的旋转运动。从A—A剖视图上能够正常的看到，回转叶片（简称动片）用螺钉，销钉和转轴10连接在一起，定片8则和缸体9连接。压力油分别由油孔5.7进出油腔，实现手部12的旋转。旋转角的极限值由动，静片之间允许回转的角度来决定（一般小于 ），图中缸可回转 。腕部旋转位置控制问题，可采用机械挡块定位。当要求任意点定位时，可采用位置检测元件（如本例为电位器，其轴安装在件1左端面的小孔）对所需位置做检测并加以反馈控制。

  机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决与机械手定位精度（由臂部和腕部等运动部件确定），而且也与手指的夹持误差大小有关。尤其是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一些范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，必须要格外注意选用合理的手部结构参数，见图2-4，从而使夹持误差控制在较小的范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过0.02mm，手部的最终误差取决与手部装置加工精度和控制管理系统补偿能力。

  由上图得，当工件半径为60时，X取最小值，又从上式可以求出：Xmin=97.85mm通常取：

  可靠性是指产品在规定的工作条件下，在预定常规使用的寿命期内能完成规定功能的概率。

  工业机械手可自动完成预定工作，大范围的应用在自动化生产线上，因此要求机械手工作必须可靠。设计时要进行可靠性分析。

  按规范要求，采取适当的保护措施，确保操作人员的人身安全，这是任何设计都一定要考虑的，是必不可少的。在程序设计中要考虑因故障造成的突然工作中断，如机构卡死、工件不到位、突然断电等情况，要设置报警装置。

  设计机械手伸缩臂，底板固定在大臂上，前端法兰安装机械手，完成直线）功能性的要求

  机械手伸缩臂安装在升降大臂上，前端安装夹持器，按控制管理系统的指令，完成工件的自动换位工作。伸缩要平稳灵活，动作快捷，定位准确，工作协调。

  为简化计算，取0.1，如图3.1所示，其中，G2为工件重量，G1为手部重量，G3为手腕转动件重量。

  活塞行程，当抓取80mm工件时，即手爪从张开120mm减小到80mm，楔快向前移动大约40mm。取液压缸行程S=40mm。

  手腕部件设置在手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进一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。手腕部件具有独立的自由度，此设计中要求有绕中轴的回转运动。

  腕部处于手臂的最前端，它连同手部的静、动载荷均由臂部承担。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，必须力求结构紧密相连，重量轻。

  图3.4为回转液压缸的进油腔压力油液，作用在动片上的合成液压力矩即驱动力矩

  图示手部的开闭动作采用单作用液压缸，只需一个油管。通向手部驱动液压缸的油管是从回转中心通过，腕部回转时，油路认可保证畅通，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（一根供手部油管，两根供腕部回转液压缸）由手臂内通过并经腕架分别进入回转液压缸和手部驱动液压缸。本设计的基本要求手腕回转平稳，综合以上的分析考虑到各种各样的因素，腕部结构选择具有一个自由度的回转驱动腕部结构，采取了液压驱动，参考上图典型结构。

  液压缸的工作负载R是指工作机构在满负荷情况下，以一定加速度启动时对液压缸产生的总阻力，即：

  楔块与活塞杆采用螺纹连接，基本尺寸为公称直径12mm，螺距p=1，旋合长度为10mm。

  上图中表示的连接中，每个螺钉在危险截面上承受的拉力为：工作拉力与残余预紧力之和

  液压缸工作压强为P=1Mpa,所以螺钉间距 小于150mm,试选择2个螺钉，，此处连接要求有密封性，故k取（1.5-1.8），取K=1.6。