【JX15-53】【三轴龙门机械手设计】（CAD+SW+论文）
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JX15-53
三轴龙门机械手设计
【JX15-53】【三轴龙门机械手设计】CAD+SW+论文
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【JX15-53】【三轴龙门机械手设计】（CAD+SW+论文）,JX15-53,三轴龙门机械手设计,【JX15-53】【三轴龙门机械手设计】CAD+SW+论文
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任务书反面：课题来源企业项目课题的目的、意义 本课题来源于亚龙YL-221型自动化柔性生产系统项目，该机械加工自主创新实训系统模拟了实际工业生产系统，根据生产机械加工的不同阶段设置了多个工作站：自动存取型高架仓库、搬运机械手站、直线输送机站、90度转弯输送机站、综合机械加工站、装配站、工件码堆站。 本课题将设计一个三轴龙门机械手，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，以及对工件的安全抓紧和释放，将仓库出库的工件搬运到生产线的输送带上。通过本课题的研究，学生不仅可以了解自动生产线的工作过程，还可以深入了解其组成部分的内部结构设计。希望学生通过本课题设计，能充分运用已学习的基础知识和专业知识，设计出可行、优化的装置，并完成机械装配图，重要零件的加工图，在毕业设计说明书中，选用合理的动力元件，计算设计零件的合理尺寸，体现合理的设计思路，综合应用机械原理和设计、工程制图，以及现代制造理念。要求课题的技术要求： 工件形状：5050mm的铝制圆柱体；或5050mm的塑料圆柱体。 定位精度：1mm ； 运动速度：2m/min； 工作范围：X:800mm, Y:1000mm, Z:240mm； 工作要求：X、Y轴引动器用于机械手在水平方向上的精确定位，Z轴引动器则完成对工件提起或放下操作，机械手爪则完成对工件抓紧或释放操作。课题工作量要求： 设计计算说明书1.5万字以上；完成总装图，A0图纸1张；完成零、部件图等合计A0图纸1张。课题主要内容及进度课题主要内容：收集、研读国内外柔性生产系统龙门机械手的设计技术资料，特别是结构设计方面的资料；根据技术要求拟定设计方案，包括整体结构，机械传动方案；设计详细结构，画出总装配图、部件图并完成相应的设计计算；挑选部分典型零件设计零件工作图；撰写设计计算说明书。工作进度：2014.12 调研，查找相关资料2015.01 开题，拟定课题总体方案2015.02 修改、完善开题报告2015.03-2015.04 设计计算，初步完成总装图、部件图和零件图2015.05-2015.06 完善图纸，撰写设计说明书，准备答辩。以上各项由指导教师填写（请用钢笔填写）摘 要工业机器手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。本课题将设计一个三轴龙门机械手，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，以及对工件的安全抓紧和释放，将仓库出库的工件搬运到生产线的输送带上。关键词：机器人；效率；龙门；三轴IIIAbstractIndustrial machine by hand CaoZuoJi (mechanical body)， controller， servo drive system and detection sensor， which is a kind of copy operation， automatic control， can repeat programming in 3 d space， can finish all kinds of assignments electromechanical integration of the automatic production equipment. Particularly suitable for many varieties， change of flexible production batch. It to help stabilize， improve product quality， raise efficiency in production， improve working conditions and product rapid renewal plays a very important role. Production application manipulator can be used to increase production of automation level， can reduce labor intensity， ensure the quality of products， and realize safe production of the manipulator structure form began comparing simple， general manipulator can quickly change working procedures， good daptability， so it continues to transform the production of medium and small batch production of a wide range of references.Key Words: a manipulator，Efficiency; Simple; adaptability目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 机器人概述11.2 机器人的历史、现状21.3 机器人发展趋势3第2章 机械手总体设计方案42.1机械手基本形式的选择42.1.1直角坐标系机器人42.1.2圆柱坐标系机器人42.1.3极坐标系机器人42.1.4多关节机器人52.2驱动装置的选择62.2.1液压驱动62.2.2气压驱动72.2.3电动机驱动7第3章 三轴机械手的总体方案设计83.1设计参数83.2方案设计83.2.1 X轴方案设计93.2.2 Y轴方案设计93.2.3 Z轴方案设计103.2.4 机械手爪方案设计11第4章 三轴龙门机械手结构设计134.1 X轴设计134.1.1 最大工作载荷的计算134.1.2 齿轮齿条结构设计计算134.1.3 步进电机减速箱的选用154.2 Y轴设计154.3 Z轴设计17第5章 机械手结构设计235.1夹持器设计的基本要求235.2 夹紧装置设计235.2.1 夹紧力计算235.2.2 驱动力计算245.2.3 气缸驱动力计算245.2.4 选用夹持器气缸255.2.5 手爪的夹持误差及分析255.2.6 材料及连接件选择28结论29参考文献30致 谢31第1章 绪论1.1 机器人概述在现代工业中，机械化和自动化的生产过程中已成为一个突出的主题。生产过程的自动化化学连续性已基本得到解决。但在机械行业，加工，装配等生产是不连续的。专用机是一种有效的方式来大规模生产自动化，程控机床，数控机床，加工中心等自动化机械是有效地解决了多品种小批量的生产自动化的重要途径。但在凿除本身，也有很多装卸，搬运，装配作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。机器人是一种机体功能，程序自动固定装置的上部。机器人具有结构简单，成本低，易维护等优势，但功能较少，适应性差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。总之，机器人是用机器代替人手，将工件从所述位置指定的作业移到某个位置，或按照以操纵工件加工用的工作要求。 机器人拿起东西，最简单的是具有相似的基本条件，手段，抓住并移动手腕的机构，手臂，关节等部位 - 执行机构，如肌肉的驱动臂运动 - 传输;像指挥和控制大脑系统的手部动作。这些系统的性能将决定机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动传动系统和控制系统这三部分组成，如图1所示。图1 机器人的一般组成1.2 机器人的历史、现状机器人首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。它的结构特点是机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。 目前工业机器人大部分还属于第一代，主要依靠手动控制；相比，开环控制模式，没有承认；改善方向主要是降低成本，提高精度。 第二代机器人正在加紧制定。它有一个微电脑控制系统，具有视觉，触觉能力，甚至听，思考的能力。研究各种传感器的安装，把感觉到的信息进行反馈，使机器人具有感觉机能。 第三代机器人（机器人）能够独立工作，以完成该过程的任务。它保持与电脑和电视设备的接触，并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC是一个重要的组成部分。随着工业机器人拓展国际学术交流活动的研究和应用都非常活跃，欧洲和美国等国家进行学术交流很多。国际机器人产业ISIR会议决定召开一次年会，讨论开发和应用问题和研究机器人。目前，主要的工业机器人装卸，搬运，焊接，铸造，锻造和热处理等，无论数量，品种和性能不能满足工业生产发展的需要。而是采用一种工业机器人，主要是在危险的操作（宽），多尘的手动操作的，隔热，隔音，并且工作环境不适合窄的空间，例如手动操作。在国外机械制造，工业机器人使用较多，发展较快。目前应用于机床，锻压机下料，以及点焊，喷漆等工作，也可以完成提前开发所需遵循的操作程序，但没有感觉反馈能力，无法应付外界世界的变化。如果出现某些偏差时，机器人会损坏部件，甚至本身。随着科学技术和社会，研究应用在这些领域的现代进步的机器人系统，以系统的快速发展本身也提出了更多的要求。制造要求机器人系统具有更大的灵活性和更强大的编程环境，以适应不同的应用和多品种，小批量的生产过程。计算机集成制造（CIM）的机器人系统需要能源等自动化设备在车间内进行整合。研究人员的水平，以提高性能和智能机器人系统，该机器人需要一个开放系统架构和各种外部传感器集成的能力。然而，多机器人系统的商业化，目前使用的专用控制器封闭结构，通常使用专用的计算机作为上主计算机，使用专用的离线机器人编程语言作为一种工具，使用一个专用的微处理器和控制算法固化在EPROM这种专用系统很难（或不可能）整合外部硬件和软件。封闭系统改装费用是非常昂贵的，如果不重新设计，在大多数情况下，它在技术上是不可能的。解决这些问题的根本途径是学习和使用机器人系统具有开放式体系结构。我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。1.3 机器人发展趋势随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。 就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势： a)提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； b)开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合；c)研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。9第2章 机械手总体设计方案2.1机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可以分为以下4种，如图2所示：（1）直角坐标型机械手；（2）圆柱坐标型机械手；（3）极坐标型机械手；(4)多关节型机械手。2.1.1直角坐标系机器人直角坐标型机器人，它在x，y，z轴上的运动是独立的，3个关节都是移动关节，关节轴线相互垂直，它主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装卸和检测和作业。这种形式的主要特点是： (1)在三个直线方向上移动，运动容易想象。 (2)计算比较方便。 (3)由于可以两端支撑，对于给定的结构长度，其刚性最大。 (4)要求保留较大的移动空间，占用空间较大。 (5)要求有较大的平面安装区域。(6)滑动部件表面的密封较困难，容易被污染。2.1.2圆柱坐标系机器人圆柱坐标型机器人，R、和x为坐标系的三个坐标，其中R是手臂的径向长度，是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。这种形式的主要特点是：(1)容易想象和计算。(2)能够伸入形腔式机器内部。(3)空间定位比较直观。(4)直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀物质。(5)手臂端部可以达到的空间受限制，不能到达靠近立柱或地面的空间。2.1.3极坐标系机器人极坐标型机器人又称为球坐标机器人，R，和为坐标系的坐标。其中是绕手臂支撑底座垂直轴的转动角，是手臂在铅垂面内的的摆动角。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。其特点是： (1)在中心支架附近的工作范围较大。 (2)两个转动驱动装置容易密封。 (3)覆盖工作空间较大。 (4)坐标系较复杂，较难想象和控制。 (5)直线驱动装置仍存在密封问题。(6)存在工作死区。2.1.4多关节机器人多关节机器人，它是以其各相邻运动部件之间的相对角位移作为坐标系的。、和为坐标系的坐标，其中是绕底座铅垂轴的转角，是过底座的水平线与第一臂之间的夹角，是第二臂相对于第一臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置，所能达到区域的形状取决于两个臂的长度比例。其特点是：(1)动作较灵活，工作空间大。(2关节驱动处容易密封防尘。(3)工作条件要求低，可在水下等环境中工作。(4) 适合于电动机驱动。(5)运动难以想象和控制，计算量较大。(6)不适于液压驱动。 直角坐标型 圆柱坐标型 极坐标型 多关节型 图2 工业机械手基本结构形式本课题要求机械手为直角坐标型。2.2驱动装置的选择机器人关节的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1液压驱动机器人的驱动系统采用液压驱动，有几个优点：（1）容易实现高水压（水压一般为2.56.3MPa的），体积小，可能会更好推力或扭矩；（2）介质的液压系统的压缩性小，平滑和可靠，并能获得更高的位置精度；（3）液压传动，功率，速度和方向是比较容易实现自动控制；（4）液压系统采用油作为介质，具有防锈性和自润滑性能，能提高机械效率，使用寿命长。不足的液压系统有：（1）油品粘度随温度变化，影响工作性能，高温燃烧爆炸可能造成的危险；（2）液体难以克服的，液压元件的泄漏，需要更高的精度和质量，成本较高；（3）需要相应的供应体系，特别是电液伺服系统需要严格过滤的设备，否则故障。液压驱动模式下的输出功率和更大的权力，可以构成一个伺服机构，大型机器人关节驱动器常用。2.2.2气压驱动与液压传动相比，气压传动的特点是：（1）压缩空气粘度小，容易实现高速；（2）利用压缩空气工厂集中的加油站没有加电设备；（3）空气介质对环境的污染，使用安全，可直接应用到高温作业；（4）气动元件的工作压力低，它也比液压元件的制造要求低。它的缺点是：（1）空气压力用0.40.6MPa的，以获得一个较大的力，就必须相对地增加的结构；（2）压缩空气大，表面光滑，可怜的速度控制很难实现精确的位置控制难度大；（3）压缩空气是一个非常重要的问题，处理不当级钢铁机件会生锈，造成机是人类的失败。此外，排气也能引起噪声污染。用于位置控制，采集，开关控制和顺序控制机器人气动驱动器。2.2.3电动机驱动电机驱动，可分为普通交流和直流马达驱动，交流和直流伺服电机驱动器和步进电机驱动器。 通用的交，直流马达驱动器需要减速装置，输出扭矩大，但控制性能较差，惯性，适合中型或重型机器人。伺服和步进电机的输出力矩比较小，良好的控制性能，可实现精确控制速度和位置，适合中小型机器人。交流伺服电机一般用于直接闭环控制系统中，步进电机是主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度并不重要。 第3章 三轴机械手的总体方案设计本课题来源于亚龙YL-221型自动化柔性生产系统项目，该机械加工自主创新实训系统模拟了实际工业生产系统，根据生产机械加工的不同阶段设置了多个工作站：自动存取型高架仓库、搬运机械手站、直线输送机站、90度转弯输送机站、综合机械加工站、装配站、工件码堆站。本课题将设计一个三轴龙门机械手，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，以及对工件的安全抓紧和释放，将仓库出库的工件搬运到生产线的输送带上。3.1设计参数机械手即为三轴。确定为X轴、Y轴、Z轴。X轴为水平方向有效行程为800mm，Y轴为水平面上垂直于X轴的方向有单效行程为1000mm，Z轴为竖直方向垂直于XY轴，有效行程为240mm。工件形状：5050mm的铝制圆柱体；或5050mm的塑料圆柱体。 定位精度：1mm ； 运动速度：2m/min；工作要求：X、Y轴引动器用于机械手在水平方向上的精确定位，Z轴引动器则完成对工件提起或放下操作，机械手爪则完成对工件抓紧或释放操作。3.2方案设计本次设计的三轴龙门机械手总体方案结构图如下所示：该机械手采用直角坐标系，X轴采用齿轮齿条传动方式，Y轴采用同步带传动方式，Z轴采用滚珠丝杠副传动。现将各轴的驱动方案详细说明如下：图3-1 三轴龙门机械手总体结构图3.2.1 X轴方案设计需要完整图纸及论文，请联系QQ545675353，另接定做毕业设计摘 要工业机器手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。本课题将设计一个三轴龙门机械手，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，以及对工件的安全抓紧和释放，将仓库出库的工件搬运到生产线的输送带上。关键词：机器人；效率；龙门；三轴IIIAbstractIndustrial machine by hand CaoZuoJi (mechanical body)，controller，servo drive system and detection sensor，which is a kind of copy operation，automatic control，can repeat programming in 3 d space，can finish all kinds of assignments electromechanical integration of the automatic production equipment. Particularly suitable for many varieties，change of flexible production batch. It to help stabilize，improve product quality，raise efficiency in production，improve working conditions and product rapid renewal plays a very important role. Production application manipulator can be used to increase production of automation level，can reduce labor intensity，ensure the quality of products，and realize safe production of the manipulator structure form began comparing simple，general manipulator can quickly change working procedures，good daptability，so it continues to transform the production of medium and small batch production of a wide range of references.Key Words: a manipulator，Efficiency; Simple; adaptability目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 机器人概述11.2 机器人的历史、现状21.3 机器人发展趋势3第2章 机械手总体设计方案42.1机械手基本形式的选择42.1.1直角坐标系机器人42.1.2圆柱坐标系机器人42.1.3极坐标系机器人42.1.4多关节机器人52.2驱动装置的选择62.2.1液压驱动62.2.2气压驱动72.2.3电动机驱动7第3章 三轴机械手的总体方案设计83.1设计参数83.2方案设计83.2.1 X轴方案设计93.2.2 Y轴方案设计93.2.3 Z轴方案设计103.2.4 机械手爪方案设计11第4章 三轴龙门机械手结构设计134.1 X轴设计134.1.1 最大工作载荷的计算134.1.2 齿轮齿条结构设计计算134.1.3 步进电机减速箱的选用154.2 Y轴设计154.3 Z轴设计17第5章 机械手结构设计235.1夹持器设计的基本要求235.2 夹紧装置设计235.2.1 夹紧力计算235.2.2 驱动力计算245.2.3 气缸驱动力计算245.2.4 选用夹持器气缸255.2.5 手爪的夹持误差及分析255.2.6 材料及连接件选择28结论29参考文献30致 谢31第1章 绪论1.1 机器人概述在现代工业中，机械化和自动化的生产过程中已成为一个突出的主题。生产过程的自动化化学连续性已基本得到解决。但在机械行业，加工，装配等生产是不连续的。专用机是一种有效的方式来大规模生产自动化，程控机床，数控机床，加工中心等自动化机械是有效地解决了多品种小批量的生产自动化的重要途径。但在凿除本身，也有很多装卸，搬运，装配作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。机器人是一种机体功能，程序自动固定装置的上部。机器人具有结构简单，成本低，易维护等优势，但功能较少，适应性差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。总之，机器人是用机器代替人手，将工件从所述位置指定的作业移到某个位置，或按照以操纵工件加工用的工作要求。 机器人拿起东西，最简单的是具有相似的基本条件，手段，抓住并移动手腕的机构，手臂，关节等部位 - 执行机构，如肌肉的驱动臂运动 - 传输;像指挥和控制大脑系统的手部动作。这些系统的性能将决定机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动传动系统和控制系统这三部分组成，如图1所示。图1 机器人的一般组成1.2 机器人的历史、现状机器人首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。它的结构特点是机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。 目前工业机器人大部分还属于第一代，主要依靠手动控制；相比，开环控制模式，没有承认；改善方向主要是降低成本，提高精度。 第二代机器人正在加紧制定。它有一个微电脑控制系统，具有视觉，触觉能力，甚至听，思考的能力。研究各种传感器的安装，把感觉到的信息进行反馈，使机器人具有感觉机能。 第三代机器人（机器人）能够独立工作，以完成该过程的任务。它保持与电脑和电视设备的接触，并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC是一个重要的组成部分。随着工业机器人拓展国际学术交流活动的研究和应用都非常活跃，欧洲和美国等国家进行学术交流很多。国际机器人产业ISIR会议决定召开一次年会，讨论开发和应用问题和研究机器人。目前，主要的工业机器人装卸，搬运，焊接，铸造，锻造和热处理等，无论数量，品种和性能不能满足工业生产发展的需要。而是采用一种工业机器人，主要是在危险的操作（宽），多尘的手动操作的，隔热，隔音，并且工作环境不适合窄的空间，例如手动操作。在国外机械制造，工业机器人使用较多，发展较快。目前应用于机床，锻压机下料，以及点焊，喷漆等工作，也可以完成提前开发所需遵循的操作程序，但没有感觉反馈能力，无法应付外界世界的变化。如果出现某些偏差时，机器人会损坏部件，甚至本身。随着科学技术和社会，研究应用在这些领域的现代进步的机器人系统，以系统的快速发展本身也提出了更多的要求。制造要求机器人系统具有更大的灵活性和更强大的编程环境，以适应不同的应用和多品种，小批量的生产过程。计算机集成制造（CIM）的机器人系统需要能源等自动化设备在车间内进行整合。研究人员的水平，以提高性能和智能机器人系统，该机器人需要一个开放系统架构和各种外部传感器集成的能力。然而，多机器人系统的商业化，目前使用的专用控制器封闭结构，通常使用专用的计算机作为上主计算机，使用专用的离线机器人编程语言作为一种工具，使用一个专用的微处理器和控制算法固化在EPROM这种专用系统很难（或不可能）整合外部硬件和软件。封闭系统改装费用是非常昂贵的，如果不重新设计，在大多数情况下，它在技术上是不可能的。解决这些问题的根本途径是学习和使用机器人系统具有开放式体系结构。我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。1.3 机器人发展趋势随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。 就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势： a)提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； b)开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合；c)研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。31第2章 机械手总体设计方案2.1机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可以分为以下4种，如图2所示：（1）直角坐标型机械手；（2）圆柱坐标型机械手；（3）极坐标型机械手；(4)多关节型机械手。2.1.1直角坐标系机器人直角坐标型机器人，它在x，y，z轴上的运动是独立的，3个关节都是移动关节，关节轴线相互垂直，它主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装卸和检测和作业。这种形式的主要特点是： (1)在三个直线方向上移动，运动容易想象。 (2)计算比较方便。 (3)由于可以两端支撑，对于给定的结构长度，其刚性最大。 (4)要求保留较大的移动空间，占用空间较大。 (5)要求有较大的平面安装区域。(6)滑动部件表面的密封较困难，容易被污染。2.1.2圆柱坐标系机器人圆柱坐标型机器人，R、和x为坐标系的三个坐标，其中R是手臂的径向长度，是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。这种形式的主要特点是：(1)容易想象和计算。(2)能够伸入形腔式机器内部。(3)空间定位比较直观。(4)直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀物质。(5)手臂端部可以达到的空间受限制，不能到达靠近立柱或地面的空间。2.1.3极坐标系机器人极坐标型机器人又称为球坐标机器人，R，和为坐标系的坐标。其中是绕手臂支撑底座垂直轴的转动角，是手臂在铅垂面内的的摆动角。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。其特点是： (1)在中心支架附近的工作范围较大。 (2)两个转动驱动装置容易密封。 (3)覆盖工作空间较大。 (4)坐标系较复杂，较难想象和控制。 (5)直线驱动装置仍存在密封问题。(6)存在工作死区。2.1.4多关节机器人多关节机器人，它是以其各相邻运动部件之间的相对角位移作为坐标系的。、和为坐标系的坐标，其中是绕底座铅垂轴的转角，是过底座的水平线与第一臂之间的夹角，是第二臂相对于第一臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置，所能达到区域的形状取决于两个臂的长度比例。其特点是：(1)动作较灵活，工作空间大。(2关节驱动处容易密封防尘。(3)工作条件要求低，可在水下等环境中工作。(4) 适合于电动机驱动。(5)运动难以想象和控制，计算量较大。(6)不适于液压驱动。 直角坐标型 圆柱坐标型 极坐标型 多关节型 图2 工业机械手基本结构形式本课题要求机械手为直角坐标型。2.2驱动装置的选择机器人关节的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1液压驱动机器人的驱动系统采用液压驱动，有几个优点：（1）容易实现高水压（水压一般为2.56.3MPa的），体积小，可能会更好推力或扭矩；（2）介质的液压系统的压缩性小，平滑和可靠，并能获得更高的位置精度；（3）液压传动，功率，速度和方向是比较容易实现自动控制；（4）液压系统采用油作为介质，具有防锈性和自润滑性能，能提高机械效率，使用寿命长。不足的液压系统有：（1）油品粘度随温度变化，影响工作性能，高温燃烧爆炸可能造成的危险；（2）液体难以克服的，液压元件的泄漏，需要更高的精度和质量，成本较高；（3）需要相应的供应体系，特别是电液伺服系统需要严格过滤的设备，否则故障。液压驱动模式下的输出功率和更大的权力，可以构成一个伺服机构，大型机器人关节驱动器常用。2.2.2气压驱动与液压传动相比，气压传动的特点是：（1）压缩空气粘度小，容易实现高速；（2）利用压缩空气工厂集中的加油站没有加电设备；（3）空气介质对环境的污染，使用安全，可直接应用到高温作业；（4）气动元件的工作压力低，它也比液压元件的制造要求低。它的缺点是：（1）空气压力用0.40.6MPa的，以获得一个较大的力，就必须相对地增加的结构；（2）压缩空气大，表面光滑，可怜的速度控制很难实现精确的位置控制难度大；（3）压缩空气是一个非常重要的问题，处理不当级钢铁机件会生锈，造成机是人类的失败。此外，排气也能引起噪声污染。用于位置控制，采集，开关控制和顺序控制机器人气动驱动器。2.2.3电动机驱动电机驱动，可分为普通交流和直流马达驱动，交流和直流伺服电机驱动器和步进电机驱动器。 通用的交，直流马达驱动器需要减速装置，输出扭矩大，但控制性能较差，惯性，适合中型或重型机器人。伺服和步进电机的输出力矩比较小，良好的控制性能，可实现精确控制速度和位置，适合中小型机器人。交流伺服电机一般用于直接闭环控制系统中，步进电机是主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度并不重要。 第3章 三轴机械手的总体方案设计本课题来源于亚龙YL-221型自动化柔性生产系统项目，该机械加工自主创新实训系统模拟了实际工业生产系统，根据生产机械加工的不同阶段设置了多个工作站：自动存取型高架仓库、搬运机械手站、直线输送机站、90度转弯输送机站、综合机械加工站、装配站、工件码堆站。本课题将设计一个三轴龙门机械手，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，以及对工件的安全抓紧和释放，将仓库出库的工件搬运到生产线的输送带上。3.1设计参数机械手即为三轴。确定为X轴、Y轴、Z轴。X轴为水平方向有效行程为800mm，Y轴为水平面上垂直于X轴的方向有单效行程为1000mm，Z轴为竖直方向垂直于XY轴，有效行程为240mm。工件形状：5050mm的铝制圆柱体；或5050mm的塑料圆柱体。 定位精度：1mm ； 运动速度：2m/min；工作要求：X、Y轴引动器用于机械手在水平方向上的精确定位，Z轴引动器则完成对工件提起或放下操作，机械手爪则完成对工件抓紧或释放操作。3.2方案设计本次设计的三轴龙门机械手总体方案结构图如下所示：该机械手采用直角坐标系，X轴采用齿轮齿条传动方式，Y轴采用同步带传动方式，Z轴采用滚珠丝杠副传动。现将各轴的驱动方案详细说明如下：图3-1 三轴龙门机械手总体结构图3.2.1 X轴方案设计X轴采用齿轮齿条传动形式，齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递率可达到数十万千瓦，圆周速度可达200m/s。以渐开线齿轮传动较为常用。齿轮传动主要有以下特点：1）.效率高2）.结构紧凑3）.工作可靠4）.传动比稳定。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。齿轮的失效形式有以下几种：1.齿轮折断。2.齿面磨损。3.齿面点蚀。4.齿面胶合。5.塑性变形。除此之外，还可能出现过热、侵蚀、电蚀和由于不同原因产生的多种腐蚀与裂纹等等。根据上述失效形式可知，所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须有足够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效。因此，针对各种失效都应确立相应的设计准则。通常只按保证齿根弯曲疲劳强度既保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。3.2.2 Y轴方案设计由于Y轴的行程较长，又考虑到成本决定采用同步皮带传动。为了方便编程和控制系统的分辨率较高可用1：1的传动比。Y轴传动方案如图3-1所示。图3-2 Y轴传动示意图图同步带传动通过传动带内表面上等距分布的横向齿和带轮上的相应齿槽的啮合来传递运动。与摩擦型带传动比较，同步带传动的带轮和传动带之间没有相对滑动，能够保证严格的传动比。但同步带传动对中心距及其尺寸稳定性要求较高。同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步带传动由于带与带轮是靠啮合传递运动和动力，故带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。同步带通常以钢丝绳或玻璃纤维绳为抗拉体，氯丁橡胶或聚氨酯为基体，这种带薄而且轻，故可用于较高速度。传动时的线速度可达50m/s，传动比可达10，效率可达98%。传动噪声比带传动、链传动和齿轮传动小，耐磨性好，不需油润滑，寿命比摩擦带长。其主要缺点是制造和安装精度要求较高，中心距要求较严格。所以同步带广泛应用于要求传动比准确的中、小功率传动中。3.2.3 Z轴方案设计Z轴与XY轴不同，行程较短且精度要求更高，故结构也完不一样。传动用高精度的研磨滚珠丝杆可达到精度。电机用弹性联轴器与滚珠丝杆连接，滚珠丝杆装配易出现蛇形摆动。做用宽度较宽的直线导轨或两条直线滑轨来起导向和平稳丝杆螺母的作用。传动示意图如下：图3-3 传动示意图丝杆与滑轨之间的连接是丝杠是否移动顺畅和是否达到精度要求的主要原因。因此他们之间的配合相当重要，连接块的厚度必须保持在+0.02之内。丝杆与滑块之间的连接示意图图3-4 连接示意简图3.2.4 机械手爪方案设计机械手抓取材料方式有很多，可以是电磁式的吸料，或真空式的吸料，可以直接用气爪夹起，也可以有机械方式夹起。夹持工件为5050mm的铝制圆柱体；此次设计主要是机械式的夹起。根据设计要求设计出的手部结构如图所示：图3-5手部结构图图中为手指对工件的夹紧力，F为夹紧缸活塞杆的推力。第4章 三轴龙门机械手结构设计4.1 X轴设计4.1.1 最大工作载荷的计算假设该三轴龙门机械手的总重量定为25kg，取安全系数2倍，则齿轮齿条副的最大工作载荷：。4.1.2 齿轮齿条结构设计计算1.齿轮齿条材料选择：齿条材料的种类很多，在选择过程中应考虑的因素也很多，主要以以下几点作为参考原则：a. 齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。b. 应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。c. 正火碳钢，不论毛坯制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度冲击工作下的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。d. 金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为3050HBS或者更多。钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度，故适用于来制造齿轮。由于该齿轮承受载荷比较大，应采用硬齿面（硬度350HBS），故选取合金钢，以满足强度要求，进行设计计算。2.各系数的确定：计算齿轮强度用的载荷系数K，包括使用系数、动载系数、齿间载荷分配系数及齿向载荷分配系数，即1）使用系数是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加载荷影响的系数。该齿轮传动的载荷状态为轻微冲击，工作机器为机床工作台，所以使用系数取1.35。2）动载系数齿轮传动不可避免地会有制造及装配误差，轮齿受载后还要产生弹性变形，对于直齿轮传动，轮齿在啮合过程中，不论是有双对齿啮合过渡到单对齿啮合，或是有单对吃啮合过渡到双对齿啮合的期间，由于啮合齿对的刚度变化，也要引起动载荷。为了计及动载荷的影响，引入了动载系数，由于速度v很小，取1.0。3）齿间载荷分配系数一对相互啮合的斜齿（或直齿）圆柱齿轮，有两对（或多对）齿同时工作时，则载荷应分配在这两对（或多对）齿上。对于直齿轮及修形齿轮，取。4）齿轮载荷分布系数当轴承相对于齿轮做不对称配置时，受载前，轴无弯曲变形，齿轮啮合正常，两个节圆柱恰好相切；受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮也就随之偏斜，这就使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。计算齿轮强度时，为了计及齿面上载荷沿接触线分布不均匀的现象，通常以系数来表征齿面上载荷分布不均匀的程度对齿轮强度的影响。根据机械设计表10-4取。综上所述，最终确定齿轮系数=1.35111.37=1.83.齿轮传动的设计计算：我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为=20。为使齿轮免于根切，对于=20的标准直齿轮，应取z17，这里取z=20。由于齿轮做悬臂布置，取=0.6。齿轮的设计计算公式：开式齿轮磨损系数，（机械设计手册（3卷）14-134）将1式、2式及各参数代入计算公式得：解得：；取m=1 齿面接触疲劳强度计算公式：由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以，为弹性影响系数，单位，其数值查机械设计表，取=189.8。计算，试求齿轮分度圆直径：=通过模数计算得：m=1，z=17 所以分度圆直径d=117=17mm计算齿宽 =0.617=10mm齿高 h=2.25m=2.251=2.25mm最终确定齿轮数据：模数m=1，齿数z=17，分度圆直径d=17mm，齿高h=2.25mm，齿宽b=10mm。根据齿轮齿条进给公式：，则小齿轮转速4.1.3 步进电机减速箱的选用为了满足脉冲当量的的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也为了使齿轮和工作台的转动惯量折算到电动机轴上尽可能的小，今在步进电动机的输出轴上安装一套齿轮机减速，采用一级减速，步进电动机的输出轴与齿轮相连，进给齿轮与大齿轮相连。已知平移单元的脉冲当量=0.005mm/脉冲，小齿轮转一圈所产生的进给距离，初选步进电动机的步距角=0.36。根据式（3-12），算得减速比：=（0.3653.38）/（3600.005）10本设计选用深圳维科特电机有限公司生产的57PG1440-010型行星减速步进电机。齿数比为1：10，转矩。4.2 Y轴设计同步轮选用传动如下图4-1 传动示意图由于同步皮带需要张紧和为了装配方便。故一个同步轮做成可以调节即可。固定方式可做成如下结构。初步确定中心距为1222mm，为了平稳可用两条直线滑轨支持，同步带位于两条滑轨之间。两条导轨中心距为100。滑轨选用示间图如下：图4-2 示间图每台机器都要整机复位，选用一个欧姆龙的槽形光电感应器和不锈钢割制的1.5厚的感应片就可满足复位要求为了防止撞机和滑块滑出滑轨故在导轨一端做一个用聚氨酯做成的那限位装置。由于Y轴要带动整个Z轴移动，上边所做的同步轮可调节机构可能会出现同步轮移动，造成同步带没有张紧，影响操作精度。可用螺栓加螺母来定位。结构如图下图4-3 定位结构图4.3 Z轴设计升降运动(Z轴方向)采用滚珠丝杠传动。（1）滚珠丝杠副具有传动效率高，运动平稳，精度高，经久耐用，同步性好等特点，因此满足设计要求。根据任务书要求，本次设计的三轴龙门机械手滚珠丝杆行程为240mm，最大速度V2m/min，加速时间t为0.5s，步进电机转速1250r/min，导向面摩擦系数为0.003，步进电机转动惯量Jm为0.8N.M，丝杠传动精度0.03mm，额定工作寿命时间Lh为10000h。（2）丝杠导程精度的选择+ 0.3mm定位精度的C7，滚珠丝杠的精度水平，针对实验室环境和经济的要求，对滚珠丝杠的选择。（3）滚珠丝杠的导程及长度选择由表2-3可知，电机转速为1250r/min，将升降关节的直线运动速度定为3m/min时，滚珠丝杠的导程为，查现代机床设计手册，因此必须选择5mm。另外，行程长度（有效）为240mm，加上两端末端长度15mm，螺母假定长度为60mm，加上其他结构余量，所以可得丝杠长度为350mm。（4）丝杠直径的选择可知，由丝杠的长度及导程P=5mm，可选得丝杠直径为20mm。（5）最大轴向负荷的计算加速度： 各状态下的受力情况如表 3-1所示表3-1 各个状态的受力情况表作用在滚珠丝杆上的最大轴向负载为：。计算载荷求解：根据表3-2所示：选取，。表3-2 求解载荷的参数表（6）支撑方式的选择由于丝杠行程240mm，最高速度3m/min，所以丝杠轴的支撑方式选择固定-支撑方式。（7）额定动载荷计算计算寿命： = （8）滚珠丝杠副选择按滚珠丝杠副的额定动载荷等于或稍大于的原则，选THK轧制无预压型滚珠丝杠BTK2005-2.6，Ca=6KN。BTK2005-2.6的参数主要为：丝杠轴外径d=20mm，导程P=5mm，钢球中心直径dp=20.5mm，沟槽谷径d1=17.2mm，基本额定载荷Ca =6KN，C0a=16.5KN， 刚性K=150N/m；螺旋升角为3.64。（9）滚珠丝杠的刚度验算导程的变形量，取决于工作载荷F和转矩T，因为两者的共同作用，使得导程发生一定程度上的偏移，因而在实际过程中，取，这样能保证在最不利的情况下预测最大的导程变形量。所以有：pp 式（2-23）中，A为丝杠截面积，；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切变模量，对钢G=83.3GPa； 在式（2-24）中，为平均工作负载，表示摩擦系数，T表示转矩，取摩擦系数为0.0025，则=840； 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为 通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的1/2，即： ，该丝杠满足刚度要求。（10）效率验算滚珠丝杠副的传动效率为: 要求在 90%95%之间，所以所选的丝杠副合格。（11）滚珠丝杠副的使用及注意事项在本文中，总体上垂直放置在小臂螺母，荷载为径向载荷，还要承受轴向载荷的一小部分（轴承深沟球轴承的选择），但径向力，重要时刻会产生在螺杆的接触面应力集中，生活利用损伤造成的永久性，所以，在选择中应避免较大的零件重量和惯性。滚珠丝杠应注意以下几点：丝杠轴的支撑方式选择固定支撑，结合本设计的设计要求，在螺杆的两端用以支撑的深沟球轴承，深沟球轴承主要承受径向载荷，本设计中主要集中在径向负荷，以满足设计要求。在实际的生产制造，深沟球轴承成对安装，轴承的过程中，一般采用反装方式，具有轴承的优点可以实现所需的间隙和预紧力水平；支承刚度较好；螺杆轴的热膨胀有足够的间隙可以调整，有效地防止轴向运动；动态。考虑螺杆的设计是垂直放置的，较大，长度较长，工作负荷，对刚度的要求比较大，所以抗加载方式的选择。各自的承受极限轴的轴向运动两端的自由度方向，对轴承预紧的处理，首先应考虑工作温度，当工作温度太高，由于轴承与端盖之间的轴向间隙很小，所以除了受热畸变，条件下的轴，还必须考虑预留的间隙的大小，如果太大，导线会影响下轴的轴向力。因此，对双支点单向固定支架的选择，基本结构相似，如图4-4所示。图4-4 采用深沟球轴承的双支点各单向固定轴承的选型：根据载荷的方向选择轴承类型时，要注意轴向载荷和径向载荷承受的主次关系，结合设计的轴承，主要承受径向载荷，轴向载荷和较小，深沟球轴承可以满足设计要求。当只承受径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可以承受轴向负荷，深沟球轴承摩擦系数小，极限转速也很高。从机械设计手册，根据螺旋轴的直径确定轴承的基本尺寸，由前表明，丝杠轴直径为20mm，可以选择6003型轴承的代码（新代码）的深沟球轴承，基本尺寸见表4-1。滚动轴承的检查：由于滚动轴承应力引起的失效形式（坑），应做相应的维修和保护。润滑能减少摩擦，热，振动和防止锈蚀的作用，最大的作用是可以降低轴承寿命的接触应力，这也是一个很大的安全。对于轴承的寿命，定义为一个轴承，环相对于革命的其他轴承的寿命。现在检查本设计采用深沟球轴承。首先确定径向负荷和径向负荷的轴承承受。表4-1 6003深沟球轴承参数表由表4-1可知，6003型的深沟球轴承的基本额定动载荷为；基本额定静载荷为；所以，轴承所承受的径向载荷为=49.8=39.2N；轴承所承受的轴向负载为=16.2N。考虑到在实际应用中的轴承，往往同时承受径向载荷和轴向载荷，因此在生命的计算，必须有实际的负载和确定基本额定动载荷载荷条件相一致的当量动载荷，首先确定当量动载荷。载荷系数的选择，可由表4-2得到。表4-2 当量动载荷P的载荷系数查机械手册得X=1，Y=1.65；查表 2-9 得=1.1。所以当量动载荷为： 由基本额定动载荷与当量动载荷可确定滚动轴承的寿命，由前可知，轴承转速n=500r/min，寿命系数取=3。则根据寿命公式： 可见，选用的轴承能满足丝杠轴的高精度运动要求。滚珠丝杠的选型：选择丝杠轴直径：20mm；导程：5mm的公称型号为BTK2005-2.6的轧制滚珠丝杠。第5章 机械手结构设计5.1夹持器设计的基本要求图（5-1）所示的是机械手的一般结构： 图5-1 滑槽杠杆式手部1.液压缸2.拉杆轴 3.手爪关节座 4. 手爪手部是机械手直接用于抓取和握紧工件或夹持专用工具进行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安装于机械手手臂的前端。机械手结构型式不象人手，它的手指形状也不象人的手指、，它没有手掌，只有自身的运动将物体包住，因此，手部结构及型式根据它的使用场合和被夹持工件的形状，尺寸，重量，材质以及被抓取部位等的不同而设计各种类型的手部结构，它一般可分为钳爪式，气吸式，电磁式和其他型式。钳爪式手部结构由手指和传力机构组成。其传力机构形式比较多，如滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等，这里采用滑槽杠杆式。（1）应具有适当的夹紧力和驱动力；（2）手指应具有一定的开闭范围；（3）应保证工件在手指内的夹持精度；（4）要求结构紧凑，重量轻，效率高；（5）应考虑通用性和特殊要求。设计参数及要求（1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧放松；（2）所要抓紧的工件直径为5050mm的铝制圆柱体，放松时的两抓的最大距离为60-80mm/s ，1s抓紧，夹持速度20mm/s；（3）工件的材质为铝；（4）夹持器有足够的夹持力；（5）夹持器靠法兰联接在手臂上。由气缸提供动力。5.2 夹紧装置设计5.2.1 夹紧力计算手指夹在工件夹紧力主要是根据手的设计，必须为它的大小，方向，作用点的计算分析。一般情况下，夹紧力必须在工作负载所产生的引力（惯性力和惯性力矩）加以克服，以保持可靠的工件夹紧状态。 根据下面的公式手指工件的夹紧力计算： （5-1）【4】式中：安全系数，机器人工艺，并确定设计要求。通常取1.22.0，取1.5；系数工件的情况下，主要考虑惯性力的影响，计算最大加速度派生作品系数，a为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的绝对值（m/s）；取向系数，根据手指的形状和手指与工件和工件位置来选择不同的手指和工件的位置是：手指垂直工件水平；手指与工件形状： 型指端夹持圆柱型工件，为摩擦系数，为型手指半角，此处粗略计算, G被抓取工件的重量求得夹紧力，取整为120N。5.2.2 驱动力计算根据驱动力和夹紧力之间的关系式： （5-2）【4】 式中：c滚子至销轴之间的距离；b爪至销轴之间的距离；楔块的倾斜角可得，得出F为理论计算值，实际采取的气缸驱动力要大于理论计算值，考虑手爪的机械效率，一般取0.80.9，此处取0.88，则： ，取5.2.3 气缸驱动力计算设计方案中压缩弹簧使爪牙张开，故为常开式夹紧装置，气缸为单作用缸，提供推力： （5-3）【4】式中 活塞直径 活塞杆直径 驱动压力，工作压力 据公式计算可得气缸内径：根据气动设计手册，圆整后取D=16mm。活塞行程，当抓取50mm工件时，即手爪从张开80mm减小到50mm，楔快向前移动大约30mm。取气缸行程S=30mm。5.2.4 选用夹持器气缸长沙华德液压气动有限公司所生产的QCG薄型气缸QGD16-40刚好满足条件，所以选取这个气缸。表5-1 QCG薄型气缸安装尺寸图缸径行程165mm1610mm1615mm1620mm1630mm1640mm5.2.5 手爪的夹持误差及分析机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手定位精度（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。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，需要注意选用合理的手部结构参数，见图5-1，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
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