悬挂式工业装卸机械手设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 编号 20120852147 本科生毕业 设计 悬挂式工业装卸机械手设计 f 生姓名 专 业 学 号 指导教师 学 院 2012 年 6 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 机械手也被称为自动手，能模仿人手和臂 部 的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具。 随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章 主要叙述了机械手的设计计算过程。 首先，本文介绍了机械手的作用，机械手的组成并进行结构方案设计，同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。而后文中全面详尽的讨论了悬挂式工业机械手的手爪、腕部、手臂等主要部件的结构设计，并对臂部平移机构的强度、刚度进行了校核，对腕部驱动力进行了计算。 关键词 ： 悬挂式 工业机械手 设计计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is as of to of of is is of it of it of of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 绪论 . 错误 !未定义书签。 机械手 综述 . 1 机械手 国内外发展现况 . 1 第一章 机械手的发展方向 . .械手的技术发展方向 . 2 械手的研究意义 . 2 械手的设计目的 . 3 第二章 总体布局设计 . 4 械手的工作原理 . 4 本设计参数 . 5 构方案分析 . 6 第三章 臂部的设计及有关计算 . 8 部设计的基本要求 . 8 臂的典型机构以及结构的选择 . 9 臂的典型运动机构 . 9 臂运动机构的选择 . 9 臂回转运动的驱动力计算 . 9 臂平移机构的强度、刚度校核 . 9 臂机构设计 . 11 第四章 腕部的设计及有关计算 . 12 部设计的基本要求 . 12 部的结构以及选择 . 12 型的腕部结构 . 12 部结构和驱动机构的选择 . 12 部的设计计算 . 12 部设计考虑的参数 . 12 部的驱动力矩计算 . 13 部的机构设计 . 15 第五章 机械手手爪的结构设计 . 16 械手末端执行器的设计要求 . 16 器人夹持器的运动和驱动方式 . 16 器人夹持器的典型结构 . 17 计具体采用方案 . 17 第六章 工艺规程编制 . 19 件分析 . 19 定工艺路线 . .艺卡片 . 20 定工艺方案的原则及注意的问题 . 23 第七章 机械手控制系统中的应用 . 25 7.1 况及在机械手中的应用 (这里以日本三菱 30解 ) . 25 械手动作过程 . 27 械手操作方式 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 序设计 . 30 械手的结构 . 电气控制的设计 . 操作面板及动作说明 .形图的总体设计 . 各部分梯形图的设计 .论 . 论 . 43 参考文献 . 45 致 谢 . 46 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 机械手 综述 机械手也被称为自动手，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械 化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手主要由手 部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有 6 个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有 2 3 个自由度。 机械手因其较高灵活性和 通用性，在生活、制造等各个领域中都扮演着极其重要的角色，它能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手 国内外发展现况 机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用 机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统 (计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。 我国机械手起步于 20 世纪 70 年代初期，经过 30 多年发展，大致经历了 3 个阶段： 70 年代萌芽期， 80 年代的开发期和 90 年代的应用化期。在我国，机械手市场份额大部分被国外机械手企业占据着。在国际强手面前，国内的机械手企业面临着相当大的竞争压力。如今我国正从一个 “制造大国 ”向 “制造强国 ”迈进，中国制造业 面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给机械手产业发展注入新的动力 【 1】 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第一章 机械手的发展方向 械手的技术发展方向 目前国内工业机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。因此，国内主要是逐步扩大机械手应用范围，重点发展铸锻、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通 用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典 型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的 作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元 【 2】 。 在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规 定的操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的发展趋势是大 力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差时，即能更正，并自行检测，重点是研究 视觉功能和触觉功能。视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距 离传感器）以及卫星计算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件，通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展，机械手的装配作业的能力将进一步提高。到 1995 年，全世界约有 50%的汽车由机械手装配。现今机械手的发展更主要的是将 机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态 【 3】 。 械手的研究意义 随着现代工业技术发展，工业自动化技术越来越高，工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等，对于机械手的研究国内外的水平不一，但代表当今最先进的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 技术在日本，他的自动化，人性化令人叹为观止，致谢技术依赖于控制理论、新材料科学，它是融合各种尖端技术的现代机器 、我国也陆续在工业中有所应用，对于自动控制，柔性制造系统中应用更为广泛，但我国的自动化水平有待提高，只相当于世界先进技术在 80 年代的水平。随着工业现代化的发展，机械手技术也随之提高，发展的趋势是工作强度高，灵活性强，准确可靠，可以自动检测并下达动作命令，融入先进的人工智能，使人只作平时简单的维护，这也是现代工厂的发展趋势 【 4】 。 械手的设计目的 工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生 的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。通过这一环节要求达到： （ 1）通过设计，把握有关课程（机构分析与综合、机械原理、机械设计、液压与气压传动技术、自动控制理论、测试技术、数控技术、微型计算机原理及应用、自动化机械设计等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，是这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。因此，工业机械手的设计是有关专业基础课和专业课以后的综合性的专业课程设计。 （ 2）工业机械手设计是机械设计及制造专业和机械 电子工程专业的学生一次比较完整的机电一体化的整机设计。通过设计，培养学生独立的机械整机设计能力，树立正确的设计思路，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。 （ 3）通过设计，使学生能熟练地应用有关参考资料、计算图表、手册、图册及规范，熟悉有关国家标准和部分标准，以完成一个工业技术人员在机械整机设计方面所必须具备的基本技能训练。 （ 4）由于机械手设计工作量比较大，为使学生在短时间内得到完整训练，同学以小组为单位，分工合作共同完成此次机械手设计任务，这样既节省了时间，有解决了 量大，时间紧的矛盾，同时最大限度的培养了学生分工协作完成大型设计的能力 【 5】 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二章 总体布局设计 械手的工作原理 机械手的系统工作原理框图如图 2示 图 2机械手的系统工作原理框图 机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在 序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视， 当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置 【 6】 。 (一 )执行机构 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 1、手部 即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指 (或手爪 )和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易 ，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 被抓部位 (是外廓或是内孔 )和物件的重量及尺寸。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有 :滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 2、手腕 是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位 (即姿势 ) 3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。 手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件 (如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等 )与驱动源 (如液压、气压或电机等 )相配合，以实现手臂的各种运动 【 7】 。 4、机座 机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。 (二 )驱动系统 驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的。它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。 (三 )控制系统 控制系 统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位 (或机械挡块定位 )系统组成。该机械手采用的是 序控制系统，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息 (如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间 )，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号 【 8】 。 (四 )位置检测装置 控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过 控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。 本设计参数 根据本次机械手的应用场合和实地的应用要求，其主要的设计参数要求如下： （ 1） 承载能力： 160 2） 自由度数： 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 （ 3） 手腕摆动： 90 （ 4） 夹持器转动： 0.6 m s （ 5） 最大位移：小车水平位移（ 15850 滑板垂直位移（ 590 构方案分析 悬挂式工业机器人用于金属切削机床和加工旋转体机床组组成的柔性自动成套设备上，悬挂式工业机器人可完成机床上所有必要的操作，从贮存箱中抓取毛坯和卸下在机床上加工好的零件，传输毛坯或零件 到机床上或贮存箱中，安装毛坯到机床上，安放零件到贮存箱接收空箱中。而且，毛坯和零件必须以定向形式存放在贮存箱中 【 9】 。 图 2构形式 1 结构 1 中机械手支承系统安装在立柱上，沿门架的导轨移动有专用液压驱动装置的小车。采用弹性液压和电气管路以传递能量到液压驱动装置和工业机器人电控信号。在小车的侧面上装着滑板，它由液压驱动装置相对其机体在垂直方向移动。在滑板上安装手臂机构，带液压驱动装置的转动型。在手臂的下部安装手腕，它可借专用平移机构保持在空间的一定姿态，平移机构与手臂摆动驱动装置一起工作。在手臂的头部 中，由标准化支架固定着可换夹持装置，它装有专用电接触传感器， 以 确定毛坯或零件与夹持器的接触力矩。有被加工的毛坯型式来确定夹持器的结构：工业机械手用于轴类零件 【 10】 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2构形式 2 结构 2 中机械手支承系统安装在立柱上，小车沿着其导轨移动，小车上装有专用液压驱动装置，用电气管路传递能量到液压驱动装置和工业机器人电控信号。滑板装在小车侧面，它由液压驱动装置相对机体在垂直方向上移动。手臂机构安装在滑板上，可与滑板一起移动。手腕安装在手臂下部，它可由专用液压驱动装置相对于水平轴转动。在手臂的头部，由标准化 支架固定着可换夹持装置，它装有专用电接触传感器以确定毛坯或零件与夹持器的接触力矩。在结构 2 中的夹持器主要用于夹持法兰件。 接下来我们以结构 1 来分析机械手的各个部件 【 11】 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第三章 臂部的设计及有关计算 手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工件或工具），并带动它们作空间运动。手臂运动包括 2 个运动：回转和升降，这样保证机械手可以顺利完成它的工作，拿到要求范围内所需物件。 臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则 用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部应该具备 2 个自由度能满足基本要求，既手臂回转和升降运动。手臂的各种运动通常用驱动机构和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的静、动载荷，而且自身运动较多。因此，它的结构、工作范围、灵活性等直接影响到机械手的工作性能 【 12】 。 部设计的基本要求 一、 臂部应承载能力大、刚度好、自重轻 根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸。 提高支撑刚度和合理选择支撑点的距离。 合理布置作用力的位置和方向。 注意简化结构。 提高配合精度。 二、 臂部运动速度要高，惯性要小 机械手手部的运动速度是机械手的主要参数之一，它反映机械手的生产水平。对于高速度运动的机械手，其最大移动速度设计在 1000 1500mm/s,最大回转角速度设计在 180/s 内，大部分平均移动速度为 1000mm/s，平均回转角速度在 90/s。在速度和回转角速度一定的情况下，减小自身重量是减小惯性的最有效，最直接的办法，因此，机械手臂部要尽可能的轻。减少惯量具体有 3 个途径： （ 1） 减少手臂运动件的重量，采用铝合金材料。 （ 2） 减少臂部运动件的轮廓尺寸。 （ 3） 减少回转半径 ，再 安排机械手动作顺序时，先缩后回转（或先回转后伸缩），尽可能在较小的前伸位置下进行回转动作。 （ 4） 驱动系统中设有缓冲装置。 三、 手臂动作应该灵活 为减少手臂运动之间的摩擦阻力，尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦。对于悬挂式的机械手，其传动件、导向件和定位件布置合理，使手臂运动尽可能平衡，以减少对升降支撑轴线的偏心力矩，特别要防止发生机构卡死（自锁现象）。为此，必须计算使之满足不自锁的条件 【 13】 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 臂的典型机构以及结构的选择 臂的典型运动机构 常见的手臂升降机构有以下几种： （ 1）按 照升降机构的不同分：剪叉式、升缩式、套筒式、升缩臂式、折臂式、平移式。 （ 2）按移动的方法不同分：固定式、拖拉式、自行式、车载式、可驾驶式。 臂运动机构的选择 通过以上，综合考虑，本设计选择平移机构，使用液压驱动 ,液压缸选取双作用液压缸。 臂回转运动的驱动力计算 先进行粗略的估算，或类比同类结构，根据运动参数初步确定有关机构的主要尺寸，再进行校核计算，修正设计。如此反复，绘出最终的结构。 做水平机构升降运动的液压缸的驱动力根据液压缸运动时所克服的摩擦、惯性等几个方面的阻力，来 确定液压缸所需要的驱动力。液压缸活塞的驱动力的计算。 F=F 摩 +F 密 +F 回 +F 惯 式中 F 摩 摩擦阻力。手臂运动时，为运动表面间的摩擦阻力； F 密 密封装置处的摩擦阻力； F 回 液压缸回油腔底压油液所造成的阻力； F 惯 起动或制动时，活塞杆所受平均惯性力； 臂平移机构的强度、刚度校核 分析： 平移机构的强度、刚度的校核，要选取极限位置，以保证其他位置上的强度、刚度都满足要求。下图是机械手臂部极限位置受力示意图，此时弯曲应力最大且挠度最大，于是我们在此位置校核平移机构的弯曲强度和刚度。 我们选择材料为45 号钢，已知其许用弯曲强度是 100用最大挠度是 性模量E=210移机构的长度设为 1180径为 40重为 160： 图 3械手臂部受力示意 计算如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 1 弯曲强度校核 由于导向杆有两个且两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。 由： 式中 最大 弯曲应力； 最大弯矩； A杆的截面面积； 许用弯曲应力； 令手腕及手抓部分的重量为 20 g=10 m/ 180/1000 （ 1600+200 ） /2 （ = 1062 Nm A= 2401000 2= （ a100 （ 即 所以满足要求。 2 刚度校核 已知 45 号钢的弹性模量 E=210 ： 464， 3m 式中 I惯性矩； E弹性模量； 最大挠度； 计算可得： 3m （ = 341 6 0 0 2 0 0 1 . 1 8 6 42 3 2 1 0 0 . 0 42 = 所以满足要求 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 臂机构设计 图 3挂式机械手手臂机构 如图 3示，手臂机体 1 由两个管焊制而成，在其上部和下部安装有轴颈，上轴颈 2 和机体 1 刚性连接，并装在滚动轴承中，而滚动轴承安装在固定于滑板的支架 3 中。在一 个上轴颈上装有凸轮 4，它作用在控制手臂的极限位置和中间位置的开关 5 上，在固定于滑板上的支架 3 上安装转动接头 6，用以将液压管线引到手臂机构上，下轴颈 7 装在手臂机体 1 的滚动轴承上。手腕 8 固定在这些轴颈上，其中一个轴颈 7 带有花键，通过花键将平移机构 9 的直线移动转变为头部 8 的旋转运动。这样，在手臂任意位置上，头部将保持垂直定向。在手臂机体 1 下部安装转动接头 10，以引导液压管线到头部机构上 【 14】 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第四章 腕部的设计及有关计算 部设计的基本要求 (1) 力求结构紧凑、重量轻 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，必须力求结构紧凑，重量轻 【 15】 。 (2) 结构考虑，合理布局 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，还应综合考虑，合理布局，解决好腕部与臂部和手部的连接。 (3) 必须考虑工作条件 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 的腕部没有太多不利因素。 部的结构以及选择 型的腕部结构 (1) 具有一个自由度的回转驱动的腕部结构。它具有结构紧凑、灵活等优点而被广腕部回转，总力矩 M，需要克服以下几种阻力：克服启动惯性所用。回转角由动片和静片之间允许回转的角度来决定（一般小于 270）。 (2) 齿条活塞驱动的腕部结构。在要求回转角大于 270的情况下，可采用齿条活塞驱动的腕部结构。这种结构外形尺寸较大，一般适用于悬挂式臂部。 (3) 具有两个自由度的回转驱动的腕部结构。它使腕部具有水平和垂直转动的两个自由 度。 (4) 机 16】 。 部结构和驱动机构的选择 本设计要求手腕回转 90，综合以上的分析考虑到各种因素，腕部结构选择具有一个自由度的回转驱动腕部结构，采用液压驱动。 部的设计计算 部设计考虑的参数 夹取工件重量 160回转 90。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 部的驱动力矩计算 腕部回转时，需要克服以下几种阻力 一、腕部回转支承处得摩擦力矩 M 摩 R 1 1 R 2 21= F D + F （ ）（ 式中： 轴承处支反力（ N），可由静力平衡方程求得； 轴承直径（ m）； f轴承的摩擦系数，对于滚动轴承 f=于滑动轴承f= 为简化计算，取 M 摩 =阻力矩 二、克服由于工件重心偏移所需力矩 M 偏 （ M 偏 = 式中： e工件重心到手腕回转轴线的垂直距离（ m） 三、克服启动惯性所需力矩 M 惯 启动过程近似等加速运动，根据手腕回转的角速度 及启动所需时间 t 启 ，按下式：= J + J 惯 工 件启（ ）或者根据腕部角速度 及启动过程转过的角速度 启 按下式： 2= J + 惯 工 件 启（ ）（ 式中： J 工件 工件对手腕回转轴线的转动惯量（ Nm J手腕回转部分对 腕部回转轴线的转动惯量（ Nm 手腕回转过程的角速度（ 1/s）； t 启 启动过程中所需时间（ s），一般取 0.3 s； 启 启动过程所转过的角度（ 结构 1 的机械手部主要抓取轴类件，轴类件的转动惯量为： 2 12 （ 手腕回转所需的驱动力矩相当于上述三项之和： = M + M + 偏 惯摩 如果手腕回转部分的转动惯量（ J+ J 工件 ）不是很大时，手腕启动过程所产生的惯性力矩也不大，为了简化计算可以将计算力矩 M 偏 、 M 摩 适当放大，而省略掉 这时 = 1 . 1 M + 偏摩（ ） （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 我们取夹取棒料直径 100度 1000量 160手部回转 90时，计算 力矩： （ 1）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220径 120重力估算： 230 . 0 6 0 . 2 2 7 8 0 0 9 . 8 1 9 0G K g m N K g N （ （ 2） 简化计算可知摩擦力矩 M 摩 （ 3） 启动过程所转过的角度 启 18=速转动角速度 =10s。 22M J J 惯 工 件启 查取转动惯量公式有： 2 2 2 21 1 1 9 0 0 . 0 6 0 . 0 3 4 22 2 9 . 8 R N m s N m g （ 2 2 2 2 21 1 1 6 0 9 . 83 1 3 0 . 0 5 1 3 . 4 3 31 2 1 2 9 . 8GJ l R N m 工 件 （ 代入： 22 . 6 1 60 . 0 3 4 2 1 3 . 4 3 3 1 4 72 0 . 3 1 4M N m 惯（ 0 . 1M M M M M 惯 摩 惯 147 1 6 3 . 3 30 . 9M N m 由此可见结构 1 的机械手部分抓取物件需要的总力矩为 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 部的机构设计 图 4挂式工业机械手手腕机构 如图 4示为悬挂式工业 机械手的手腕机构，其用铰链连接在手臂下端轴端上，夹持装置的支架 1 与头部心轴 2 的连接，以及夹持器尾杆 3 与液压缸 5 的活塞杆 4 的连接，都是依靠机构 6 和 7 来完成的。压紧作用是档夹持器支架 1 和尾杆 3 相对心轴 9 连续转动 90角时，凸起部进入支架法兰的楔形槽中，为松开支架1，必须手动向上退出定位器。心轴的转动由液压缸 10 来实现，它的活塞杆 齿条与齿轮 12 相啮合，齿轮和心轴刚性连接。心轴的角位置由行程换向开关 9 来控制 【 17】 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 第五章 机械手手爪的结构设计 械手末端执行器的设计要求 机器人末端执行器是安装在机器人手腕上用来进行某种操作或作业的附加装置。机器人末端执行器的种类很多，以适应机器人的不同作业及操作要求。末端执行器可分为搬运用、加工用和测量用等。 搬运用末端执行