150吨冷挤压装卸料机械手的设计【11张图/18200字】【优秀机械毕业设计论文】
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说明书一份,57页,18200字左右.
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图纸共11张:
A0-卸料手臂.dwg
A0-装料手臂.dwg
A1-卸料机座.dwg
A1-装料机座.dwg
A2-气液缸.dwg
A3-气动系统原理图.dwg
A3-卸料机械手示意图.dwg
A3-装料机械手示意图.dwg
A3-装料手部.dwg
A3-装卸料机械手动作示意图.dwg
A3-锥齿轮.dwg
目 录
中文摘要........................................ ........................Ⅰ
Abstract................................................................Ⅱ
1 绪论
1.1 研究背景....................... .............. ........................1
1.2 本课题研究目的及意义 ................. ... .............................3
1.3 本课题的研究内容.............................. ... ....................5
2 工业机械手的总体设计
2.1 工业机器人的组成及各部分关系概述.................. ........... .......7
2.1.1 执行机构.......................... ......................... ......8
2.1.2 驱动机构............................ ...... .......................8
2.1.3 控制系统.................. ...... ................. .............9
2.2 工业机器人的主要技术参数................. .......... ..................9
3 工业机器人的机械系统设计
3.1 手部设计计算................................................... ......9
3.1.1 手部结构设计......…...............................................10
3.1.2 手部的计算和分析........................................... ...... 11
3.2 臂部设计计算.......................................... ...............21
3.2.1 机械手手臂的设计要求......................... ....................21
3.2.2 设计具体采用方案.................... .............................22
3.2.3伸缩运动油缸直径的确定.............. ..............................23
3.3 手臂回摆运动油缸的设计计算.............. ...........................24
3.3.1回转液压缸的选型..................... ............... ............24
3.3.2 回转缸驱动力矩的计算............... .............................25
3.3.3 齿轮的计算........ ............ ................................27
3.3.4 齿条的设计和计算........ ............................... ........28
3.3.5 齿条活塞液压缸主要几何尺寸的确定.................................29
4 液压系统设计
4.1 液压系统的组成................ ...................... ...............31
4.2 液压系统的特点..................... ................................32
4.3 拟定液压系统..........................................................33
4.4 液压系统控制元件的选型.................................................33
4.5 液压控制原理及过程说明............. .................................36
4.6 油缸泄露问题与密封装置.................................................38
4.7 管路布置...............................................................39
5 PLC控制系统设计
结论........................................................................37
致谢................................ .......................….............39
参考文献.......................... .......................................40
- 内容简介：
-
目 录 中文摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 绪论 究背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 课题研究目的及意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 课题的研究内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 工业机械手的总体设计 工业机器人的组成及各部分关系概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 行机构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 动机构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 制系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 业机器人的主要技术参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3 工业机器人的机械系统设计 手部设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 部结构设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 部的计算和分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 部设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 械手手臂的设计要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 计具体采用方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 缩运动油缸直径的确定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 臂回摆运动油缸的设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 转液压缸的选型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 回转缸驱动力矩的计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 齿轮的计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 齿条的设计和计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 齿条活塞液压缸主要几何尺寸的确定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4 液压系统设计 液压系统的组成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 液压系统的特点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 拟定液压系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 液压系统控制元件的选型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 液压控制原理及过程说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 油缸泄露问题与密封装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 管路布置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5 制系统设计 结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . As if by in of of it is to of a In to be in in f as ), of by to in as in As a up of as to as in in It in be to is of of A of in at of In of of is in of as a is by of of on of is at in of as a In to in be in of 0111241by 10 (in of a is a a in 500 of in of is a of in as in An is in of in of is at 300 to be a 00 400 to a of in is to It is to on of on C) by a is to of to to of is by as of of is as on of to a on of In to we of on of in At of ), at it no on of of of is to At of on of to is to to a in be be a in it a of a is to it is it in a in or be to of to to pf to is to be of of of is is so it at is to of is It a is of be to is so is it at It a of is it to of of be of be to to be a of or To be a of at , to to is to of of to to in of of of to of of of ) of as be to on of or as as to at be at In of a as or or is (b) (c) of (d) e) It be to a of be by of in of in to as is in of of on on of 制造工程与技术 及 机械加工 切削加工性 好的 切削加工性 指的是好的表面光洁度和完整性，长的刀具寿命，低切削力和功率需求。至于切屑控制，细长而卷曲的切屑，如果 没有及时清理，就会在切削区缠绕，严重影响切削工序。 由于 切削 工序的复杂性，因此很难建立一个定量确定一种材料 切削加工性 的关系式。在制造厂里，刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是 切削加工性 中最重要的影响因素。尽管 切削性能指数使用的并不多 ，但基本的 切削性能指数在下面的材料中仍然被使用。 钢的切削加工性 因为钢是最重要的工程材料之一（如第 5 章所示），所以它的 切削加工性 已经被广泛地研究过。通过加入铅和硫磺，可以使钢的 切削 加工性得到大幅度地提高。从而得到了所谓的 高速切削钢 。 二次硫化钢和二次磷化钢 硫在钢中形成硫化锰夹 杂物（第二相粒子），这些夹杂物在第一剪切区形成应力集中元。其结果是使切屑容易断开而变小，从而改善了 切削 加工性。这些夹杂物的大小、形状、分布和集中程度显著的影响 切削 加工性。化学元素如碲和硒，其化学性质与硫类似，在二次硫化钢中起杂质改性作用。 钢中的磷有两个主要的作用。第一它加强铁素体，增加硬度。越硬的钢，就会对切屑的形成和表面光洁度越有利。需要注意的是软钢是很难加工的，因为软钢加工容易产生积削瘤而且表面光洁度差。第二个作用是硬度增加会引起短切屑的形成而不是连续细长的切屑的形成，因此提高 切削 加工性。 铅钢 钢中高含量的铅在硫化锰杂质尖端析出。在非二次硫化钢中，铅呈细小而分散的颗粒。铅在铁、铜、铝和它们的合金中是不能溶解的。由于它的低抗剪强度，铅在切削时充当固体润滑剂，被涂在刀具和切屑的分界处。这一特性已经被证实 刀具横向表面的切屑上有高浓度的铅存在。 当温度足够高时 例如，在高的切削速度和进刀速度下 铅在刀具前直接熔化，并且充当液体润滑剂。除了这个作用外，铅还可以降低第一剪切区中的剪应力，减小切削力和降低功率消耗。铅能用于各种型号的钢，例如 1011241等。 铅钢由型号中第二和第三数码中的字母 L 识别（例如， 10（需要注意的是在不锈钢中，字母 L 指的是低碳，这是提高不锈钢耐腐蚀性的先决条件）。 然而，因为铅是众所周知的毒素和污染物，因此在钢的使用中存在着严重的环境隐患（在钢产品中每年大约有 4500 吨的铅消耗）。于是，消除铅在钢中使用是一个必然的趋势（无铅钢）。铋和锡现正作为最可能替代钢中铅的物质而被人们所研究。 脱氧钙钢 一个重要的发展是脱氧钙钢，在脱氧钙钢中可以形成硅酸钙的氧化物片。这些片状物，可以减小第二剪切区中的应力，降低刀具和切屑分界处的摩擦和 磨损。温度也相应地降低。于是，这种钢产生更小的月牙洼磨损，特别是在高速切削时更是如此。 不锈钢 通常奥氏体钢很难进行切削加工。振动可能是一个问题，这必需要求机床有足够的刚度。然而，铁素体不锈钢有很好的切削加工性。马氏体钢易磨蚀，易于形成积屑瘤，并且要求刀具材料有高的热硬性和耐月牙洼磨损性。经沉淀硬化的不锈钢强度高、磨蚀性强，因此要求刀具材料硬度高而耐磨。 钢中其它元素对切削加工性能的影响 钢中铝和 硅元素 的存在总是有害的，因为这些元素结合氧会生成氧化铝和硅酸盐，而氧化铝和硅酸盐硬度高且具有磨蚀性。这些 化合物会加快刀具磨损，降低切削加工性。因此生产和使用净化钢是非常必要的。 根据它们的构成，碳和锰在钢的切削加工性方面有各种不同的影响。低碳钢（少于 碳）容易形成积屑瘤而使毛坯的表面光洁度很低。铸钢的切削加工性和锻钢的大致相同，但铸钢更容易磨蚀。工具钢和模具钢很难用于切削加工，通常是在切削加工之前进行退火处理。大多数钢的切削加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料变硬而减少积屑瘤的形成。 其它合金元素，例如镍、铬、钼和钒，能改善钢的特性，而通常会钢减小切削加工性。硼的影响可以忽视。气态元素比如氢和 氮在钢的特性方面有特别有害的影响。氧已经被证明了在硫化锰夹杂物的纵横比方面有很强的影响。含氧量越高，纵横比越低且切削加工性越好。 在选择各种元素以改善切削加工性时，我们应该考虑这些元素对已加工零件在使用中的性能和强度的不利影响。例如，当温度升高时，铅会使钢变脆（液态金属的脆化， 热缩性 ，见 ），尽管其在室温下对机械性能没有影响。 由于硫化铁的构成，硫元素能严重的降低钢的热加工性，除非有足够的锰元素来防止这种结构的形成。在室温下，二次硫化钢的机械性能取决于变形的硫化锰夹杂物的定位（各向异性）。二次磷化钢具有更小的延展性，被单独生成来提高切削加工性。 其它不同金属的切削加工性 尽管越软的材料更易于生成积屑瘤而导致很差的表面光洁度，但铝通常很容易进行切削加工。这需要高的切削速度，高的前角和后角。铸铝合金和高含量硅的锻铝合金可能具有磨蚀性，它们要求刀具材料硬度更高。在加工铝材料的工件时尺寸公差控制可能会是一个难题，这是因为它具有高热膨胀系数 和相对较低的弹性模数。 铍和铸铁相似。由于它更具磨蚀性和毒性，于是它需要在可控环境下进行加工。 灰铸铁通常是可进行切削加工的，但也有磨蚀性。铸件中的游离碳化物降低它们的切削加工性，容易导致刀具破裂或裂口，因此它需要具有强韧性的刀具。在刀具具有足够硬度的情况下球墨铸铁和可锻铸铁是可加工的。 钴基合金有磨蚀性和高度的加工硬化性。这要求刀具必须锋利而且具有耐蚀性，并且在加工时进给速度要低。 铸铜合金是很容易进行切削加工的，与此相反的是锻铜因为容易产生积屑瘤而很难进行切削加工。黄铜易进行切削加工，特别是在添加了一定 量铅的情况下更容易。而青铜比黄铜更难进行切削加工。 镁是很容易加工的，加工后的镁件具有很好的表面光洁性而且使加工零件的刀具寿命更长。然而，因为镁极易氧化而燃烧（这种元素易燃），因此我们应该要特别小心的使用它。 钼 有很好的延展性和加工硬化性，因此加工后它的表面光洁性很差。所以锋利的刀具是很很有必要的。 镍基合金具有加工硬化性和磨蚀性，且在高温下非常坚硬。它的切削加工性和不锈钢相似。 钽具有非常好的加工硬化性，延展性和柔性。加工后零件的表面光洁性很差且刀具磨损非常大。 钛和钛的合金导热系数很低 (的确，是所有金属 中最低的 )，因此在加工时会引起明显的温度升高和还会产生积屑瘤。它们是很难进行切削加工的。 钨易脆，坚硬，且具有磨蚀性，因此尽管它的性能在高温下能大幅提高，但它的切削加工性仍很低。 锆切削加工性很好。然而，因为有爆炸和起火的危险，锆在加工时要求切削液冷却性能非常好。 各种材料的机加工性 石墨具有磨蚀性。它要求刀具硬度高、锋利和具有一定的耐蚀性。 热塑性塑料通常热导性都很差且弹性模数小、软化温度低。因此，加工热塑性塑料时要求刀具具有正前角（以此降低切削力），较大的后角，较小的切削和进给深度，相对较高的切削速度和 适当的工件支承。另外还要求刀具应当足够锋利。 切削区外部的冷却也是很必要的，这可以防止切屑变的有黏性而粘在刀具上。实现冷却通常是利用空气流，汽雾或水溶性油。在切削加工时，可能会产生残余应力。为了减小这些应力，已加工的部分需要在 （ ）的温度范围内进行一段时间的退火，然后缓慢而均一地冷却到室温。 热固性塑料在切削时易脆，并且对热梯度很敏感。它的切削加工性能和热塑性塑料的基本相同。 由于有纤维状切屑的存在，加固塑料具有很强的磨蚀性而且很难进行切削加工。切屑的撕裂、拉长和边界分层是非常严重的几个问题。它能导致组件 的承载能力大大下降。而且，这些材料的切削加工需要对加工碎屑进行仔细清理，从而避免接触而吸入纤维。 随着纳米陶瓷（见 ）的发展和适当的参量处理的选择，例如塑性切削（见 ），陶瓷器的切削加工性能已大大地提高了。 金属基复合材料和陶瓷基复合材料很难进行切削加工，它们依赖于独立部件的特性，也就是包括基质材料在内纤维或金属须的增强。 热辅助加工 有些在室温下很难进行切削加工的金属和其合金在高温下却能更容易地进行加工。在热辅助加工时（高温切削），热源 一个火源，感应线圈，高能束流（例如雷射或电子 束），或等离子弧 被集中在切削刀具前的一块区域内。作用是：（ a）降低切削力。（ b）增加刀具寿命。（ c）减少切削刀具材料使用成本。（ d）提高材料切除率。（ e）减少振动。 也许很难在工件内加热和保持均一的温度分布。而且高温可能会对工件的最初微观结构产生不利的影响。尽管加工陶瓷（如氮化硅）实验在进行中，但高温切削仍大多数应用在高强度金属及其合金的加工中。 小结 切削加工性 通常从以下几个方面来定义： 已切削部分的 表面粗糙度，刀具的寿命，切削力和切削功率的需求以及切屑的控制。材料的切削加工性能不仅取决于其固有特性和 微观结构，也取决于工艺参数的适当选择与控制。 1 绪论 论文研究的目的 随着世界经济和技术的发展，人类活动领域的不断扩大，机器人应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，也从制造领域转向非制造领域，各种各样的机器人产品随之出现。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。伴随着人类文明的进步，由机器人代替人完成危险、恶劣环境下的作业是社会发展的必然趋势，世界上许多国家都在积极进行特种机器人的开发研究工作。机器的产生本身已经大大提高了劳动生产率和产品的质量。随着机器人的产生和大量应用，很多 领域，已经是许多单一、重复的机械工作由机器人 (或者说是机械手 )来完成。如 :用于飞机、轮船、大型油罐、高层建筑等的日本的清洗机器人 ;用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查等的美国的 罗斯的 国的 用于军事领域的美国的 主导航车、 自主地面战车，法国的自主式快速运动侦察车 (德国 炸物处理机器人等等。 如果说 20世纪 90 年代机床创新的最大成就是发明并联机床的话，那么当今工业机器人在机床上的应用已成为发展 的一大趋向。 2005年 9月，在汉诺威机床展览会（ ，工业机器人在机床上的应用非常抢眼，而且应用的领域也在扩大。德国 司的一台新品 配了两台 台机器人负责工件的上下料，另一台则负责工件在机床主轴上的装取。 德国 们展出的两台机床，一台是 速加工中心，主轴转速 40000r/责对零件进行粗加工，另一台 成对零件的精加工。这两台机床之间，就 是由工业机器人自动搬运零件的。 瑞士 一台设计独特的新颖机床。车头箱可在顶梁导轨上纵向运动，也可作 面刀架设于机床正前方，可以上下运动。而 把毛坯放进主轴的弹簧夹头内，加工完又将其取回。 意大利意沃乐公司的一台修边、倒角 器人装置特别引人注目。该机器人可以对主轴上的零件修边和去毛刺，甚至机器人可以加装动力头，用刀具对零件进行加工。机器人已从传统的搬运、喷漆、焊接工作范围扩展到了金属切削及抛光领域。 随着社会的 不断发展和进步，势必劳动力的成本将越来越高，对环保及安全的要求将越来越严，所以工业机器人的应用前景广阔。随着现代科技的迅猛发展，机器人技术已广泛应用于人类社会的各个领域。在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具。机器人的应用是一个国家工业自动化水平的重要标志。 机械手的国内外发展状况 世界工业机器人继续保持快速增长态势 。 据国际机器人联盟（ 2006 年5月发布的 “2006 世界机器人调查 ” 显示， 2005年世界新安装工业机器人 121000台，比 2004年的 97000 台增长 25%。这是继 2003年工业机器人安装数量重回增长态势后的重大突破， 2005年也成为近 15 年来世界工业机器人新安装台数最多的年份，比上一个峰值 2000年的 99000 台增长 22000台。 图 1： 1991各年世界新安装工业机器人台数 据国际机器人联盟统 计局预测，截至 2005 年底，全世界在运行中的工业机器人共有 914000台，比 2004年增加 8%。其中，有 50%来源于亚洲地区；欧洲和美洲分别占 1/3和 16%；而澳大利亚和非洲地区大概占 1%的比例。 图 2： 2005年亚洲地区各主要行业对工业机器人需求比例分布图 资料来源： 006 1954 年，美国的 沃尔 (出一个关于工业机器人的技术方案，随后注册成为专利。 1960 年推出了工业机器人的实验样机。 1961 年定名为 第一台工业机器人，用于模铸生产。与此同时，美国 品名为” 并以“ 商品广告投入市场。随后，工业机器人开始在美国工业生产中得到了大力发展和广泛应用。 厄恩斯特 1962 年介绍了带有传感器的计算机控制机械手的研究情况，麦卡锡于 1958 年和他在人工智能实验室的同事报告了有手、眼和耳 (即机械手、电视摄像机和拟音器 )的机器人开发情况。皮泊也在1968 年研究了计算机控制的机械手的运动问题。这时，其它国家 (特别是日本 )也开始认识到工业机器人的潜力。日本是机器人发展最快、应用最多的国家，日本的丰田、川崎、安川以及 公司自 1967 年起，开始引进或自主开发工业机器人技术。到 80 年代，工业机器人在日本工业中被厂泛应用。据报到，到1984年底，安川公司的 993年已处于世界首位。日本已拥有工业机器人六万七千台，数量占世界首位。苏联从六、七十年代开始开发应用机器人， 1963 年成功的研究出第一台焊接机器人， 1972 年研制成功监控式具有传感器的机器人，并用于海洋考察。到 1975 年，苏联己初步打下了设计和制造机器人的基础。此外好多国家都有活跃的研究机构，进行了大量的研究，取得了很大的成果。诸如瑞典、德国、意大利等，也都在大力发展工业机器人的研究开发和生产技术，并己拥有了各自的名牌产品。 国内的机器人研究开发工作始于 70年代初，到现在已经历了 20多年的历程。前 10年处于基层的自发状态，发展比较缓慢。后 10年国家有关部门开始重视，发展比较快。特别“七五”期间国家纪委在工业机器人方面安排两件重大举措示范工程中心，后来斥资 5800 万元在沈阳建立机器人“机器人技术国家工程研究中心”和“智能机器人中心” ;其二是组织了有高校、机械工业部及科学院参加的关于工业机器人的科技攻关，才取得了明显的进步。 在机器人技术方面 :诸如机器人机构学、动力学分析与综合的研究、机器人的控制算法及机器人汇编语言的研究、机器人内、外部传感器的研究开发、具有多传感器控制系统的研究、离线 编程技术、遥控机器人的控制技术等均取得了一些可喜的成果，并获得了一些应用。 在机器人的单元技术和基础元部件的开发方面 :诸如直流伺服电机及其驱动系统、测速发电机、光电编码器、液压、气动元部件、滚珠丝杠、直线滚动导轨、谐波减速器、 速器、十字交叉滚子轴承、薄壁轴承等均开发出一些样机或产品，但这些元部件距批量使用还有一段距离。 在机器人控制装置的研制方面：已开发出具有双 计算机的档次也逐渐生级。机器人手己开发出点焊、弧焊、喷涂、搬运、装配等多种型号。此外还开 发了一些特种机器人，如 下机器人、移动遥控机器人、主从机器人等，多数己达到实用化水平。 有关机器人的周边设备，如与机器人配用的焊机、焊钳及焊接控制器、走丝机构、喷涂设备以及其他执行机构等，有的已形成产品，有的根据作业任务的需要而单独设计应用。 机器人的应用工程方面 :目前国内己建立了多条弧焊机器人生产线、装配机器人生产线、喷涂生产线和焊装生产线，这些基本上为摩托车或汽车制造业而建立的。 在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人，产生以上差距，有关专家认为主要是 我国没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本较多，而且质量、可靠性不稳定。 近年来我国的机器人自动化技术也取得了长足的发展，但是与世界发达国家相比，还有一定的差距，如可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。我国目前从事机器人研发和应用工程的单位相对较少，工业机器人的拥有量远远不能满足需求量，长期大量依靠从国外引进。 机器人倒水 处理危险品 工业机械手的技术发展方向 国内外实际上使用的定位控制的机械手，没有“视角”和“触角”反馈。目前，世界各国正积极研制带有“视角”和“触角”的工业机械手，使它能对所抓取的工件进行分辨，选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确的在机器中定位、定向。 为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工件。 为防止握力过大引起物件损坏或握力过小引起物件滑落下 来，一般采用两种方法：一是检测把握物体手臂的变形，以决定适当的握力；另一种是直接检测指部与物件的滑动位移，来修正握力。 因此，这种机械手就具有以下几个方面的性能： 1、能准确地抓住方位变化的物体 2、能判断对象的重量 3、能自动避开障碍物 4、抓空或抓力不足时能检测出来 这种具有感知能力并能对感知的信息作出反应的工业机械手称为智能机械手，它是具有发展前途的。 现在，工业机械手的使用范围只限于在简单重复的操作方面节省人力，其效用是代替人从事繁重的工作和危险的 工作，在恶劣环境下尤其明显。至于在汽车工业和电子工业之类的费工的工业部门，机械手的应用情况决不能说是很好的。虽然这些工业部门工时不足的问题很尖锐，但采用机械手只限于一小部分工序。其原因之一是，工业机械手的性能还不满足这些部门的要求，适于机械手工作的范围很狭小。另外，经济性问题当然也很重要，采用机械手来节约人力从经济上看不一定总是合算的。然而，利用机械手或类似机械设备节省人力和实现生产合理化的要求，今后还会持续增长，只要技术方面和价格方面存在的问题获得解决，机械手的应用必将会飞跃发展。 机器人的基本 结构及其分类 工业机器人系统由三大部分六个子系统组成。 三大部分是：机械部分，传感部分，控制部分。六个子系统是：驱动系统，机械结构系统，感受系统，机器人 环境交互系统，人机交互系统，控制系统。 机器人作为典型的机电一体化产品，其控制方式经历了三代发展：第一代是示教再现式可编程机器人，具有记忆、存储功能，能按照作者在示教阶段给出的轨迹重复进行特定的作业过程，但对周围环境基本上没有感知和环境信息反馈控制的能力。随着传感器技术包括视觉传感器、非视觉传感器 (力觉、触觉、接近觉等 )以及信息处理技术的发展，出现了第二代 机器人一 具有感觉功能的自适应机器人，在获取作业环境和作业对象的部分有关信息的基础上，能够进行一定的适时处理、按照固定的逻辑发出动作命。第三代是智能机器人，该种机器人不仅具有第二代机器人更完善的环境感知功能，而且具有逻辑思维、学习、判断和决策功能，可根据作业要求和环境信息自主的进行工作，该机器人目前正处于研制和开发过程中，预计到 21世纪初期将进入普及阶段。 尽管机器人的外观、形状和功能各异，但他们的主要构成基本上是一致的，从控制观点上讲，机器人系统可分为四部分：人机接口、控制系统、驱动系统和执行机构。另外， 随着传感器技术的发展，机器人又增加了对外部环境感知的传感器装置以及传感信号的采集处理系统和各种通信接口 (包括人机通信 )，使机器人具有一定的适应外部环境变化的能力。根据机器人基本结构和控制功能特点，将机器人系统分为以下几类，如图 1. 1所示 按动力源的不同机器人又分为 :电气驱动、液压驱动、气动驱动三种。液压驱动的特点是功率大，气动驱动存在冲击力大，精度难以控制等缺点，而电气驱动具有控制方便、 着电机制造技术、可控硅技术以及大功率晶体管等技术的提高，电气驱动方式所占的比例日渐增多。 按 机械结构坐标形式将机器人分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、水平多关节型和关节型等几种。直角坐标型机器人具有结构简单、易于实现高定位精度、空间轨迹易于求解、三个关节的运动相互独立，其间没有祸合，不影响末端手爪的姿态，不产生奇异状态，运动和控制都比较简单，但机体所占空间体积大，动作范围小，操作灵活性差。圆柱坐标型和球坐标型机器人占地面积小，动作范围大，在空间中定位比较直观，但存在移动关节不容易保护的问题。 应快，最适用于在垂直方向上完成零件的装配作业。关节型机器人虽然 运动学分析比较复杂，控制难度大，但与其他形式的机器人相比较操作灵活性强，因而其应用日益广泛。 论文主要研究内容 随着机器人技术的迅速发展和应用领域的不断深化，不但要求机器人控制可靠性强、。使用灵活性高和操作方便性好，还要求降低生产成本，开发经济性强的机器人系统更具有现实意义。 本课题的意义首先在于它具有非常强的实际针对性，对该物料抓取机械手的成品机的产业化研究有直接的指导作用。该机械手改善工人的劳动环境，降低了工人的劳动强度，大大提高了劳动生产率。 结合物料抓取机械手的特点和性能，本论文主要研究以 下几个方面的问题 : 本课题的研究内容 ： 一、 机械手驱动系统的设计 设计机械手时 ,选择哪一类驱动系统，按动力源的不同机器人又分为 :电气驱动、液压驱动、气动驱动三种。 装料机械手：手臂的前后伸缩和坯料的松开采用气动驱动；手臂转动采用气液联合驱动。 卸料机械手：手臂伸缩和工件握紧松开采用气动驱动。 二、机械手运动机构的结构设计 机械结构按坐标形式主要有直角坐标型、球坐标型、圆柱坐标型、 和关节型等。 装料机械手系统设计为 3自由度；卸料机械手系统设计为 1自由度。 装料机械手自由度的分布情况为：手臂伸缩和 转动，手腕转动。 卸料机械手自由度的分布情况为：手臂伸缩。 三、手部的结构设计 由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。 当被夹持工件是圆柱刀柄时，使用夹持式手部 ;当该机械手做其他用途，被夹持工件是板料时，可使用气流负压式吸盘，本课题工件为圆柱体工件，所以手部采用夹持式。 2 机械手总体方案概述 引言 机器人是典型的机电一体化产品，合理分配机械、电子、硬件、软件各部分所承担的任务和功能，对提高系统的整体性能、结构简化、成本降低起着举足轻重的作用。因此，对物料抓取机械手采用系统的 观点进行整体功能分析，可以实现结构优化，是实现经济性、灵活性和高可靠性系统设计的重要环节和关键步骤。 机械手结构设计的基本要求，包括对机器整机的设计要求和对组成零件的设计要求两个方面，两者相互联系、相互影响。 1)对机器整机设计的基本要求 对机器使用功能方面的要求：实现预定的使用功能是机械设计的最基本的要求，好的使用性能指标是设计的主要目标。另外操作使用方便、工作安全可靠、体积小、重量轻、效率高、外形美观、噪声低等往往也是机械设计时所要求的。 对机器经济性的要求 :机器的经济性体现在设计、制造和使用的全 过程中，在设计机器时要全面综合的进行考虑。设计的经济性体现为合理的功能定位、实现使用功能要求的最简单的技术途径和最简单合理的结构。 2)对零件设计的基本要求 机械零件是组成机器的基本单元，对机器的设计要求最终都是通过零件的设计来实现的，所以设计零件时应满足的要求是从设计机器的要求中引伸出来的，即也应从保证满足机器的使用功能要求和经济性要求两方面考虑。 要求在预定的工作期限内正常可靠的工作，从而保证机器的各种功能的正常实现。另外要尽量采用标准化、系列化和通用化的零部件。 机械手任务要求 该机 械手为 160 吨冷挤压机装卸料机械手。臂力 求装料机械手装料后，挤压加工，卸料机械手进行卸料。 装料机械手的动作顺序是：待定工位等候 0（同时手腕改变坯料的空间方位） 500。手臂的前后伸缩和坯料的松开采用气动驱动；手臂转动采用气液联合驱动， 卸料机械手动作顺序：卸料工位等候 手指夹紧坯料 手臂缩回卸料工位。手臂伸缩和工件握 紧松开采用气动驱动， 机械手结构设计 机械结构是物料抓取机械手最终的执行机构，是机器人赖以实现各种运动的实体，机械结构的布局、类型、传动方式以及驱动系统的设计直接关系着机器人的工作性能。 以下是几种常见的上下料机械手结构形式： 机器人的机械结构按坐标形式主要有直角坐标型、球坐标型、圆柱坐标型、 直角坐标型机器人操作臂的优点是结构简单、刚度高，三个关节的运动相互独立，其间没有祸合，不影响末端手爪的姿态，不产生奇异状态，运动和控制都比较简单 ;缺点是占地面积大，动 作范围小，操作灵活性差。 球坐标机器人和圆柱坐标机器人占地面积小，工作空间较大，在空间中的定位也比较直观，但是它们的移动关节不容易防护，极坐标型机器人也存在移动关节不易防护的问题，它们多用于一些特殊的作业环境。 应快，最适用于在垂直方向完成零件的装配作业。 关节型机器人操作臂的优点是结构紧凑，占地面积小，动作灵活，在作业空间内手臂的干涉最小，工作空间大 ;缺点是进行控制时计算量比较大，确定末端执行部件的位姿不直观。 针对该物料抓取机械手，为了使它具有一定的操作灵活性和 较好的使用性能，在结构设计上采用圆柱坐标型。装料机械手系统设计为 3自由度；卸料机械手系统设计为 1自由度。如简图： 装料机械手自由度的分布情况为：手臂伸缩和转动，手腕转动 卸料机械手自由度的分布情况为：手臂伸缩 机械手主要参数的确定 1、坐标形式和自由度 坐标形式为圆柱坐标式 , 装料机械手系统设计为 3自由度；卸料机械手系统设计为 1自由度。 2、工作行程 装料机械手 卸料机械手 最大工作半径 1000 1000臂最大中心高 1500 1500臂伸缩行程 250 180腕回转范围 0 3、运动速度 直线运动速度 ： 装料机械手手臂伸缩行程 L=250动时间 t=1s,在则手臂伸缩速度为： v=L/t=s 回转运动速度：定为 35 /s 卸料机械手手臂伸缩行程 L=180动时间 t=1s,在 则手臂伸缩速度为： v=L/t=s 4、驱动方式 装料机械手驱动方式采用气压与气液驱动方式。卸料机械手驱动方式采用气压驱动方式，由于机械手操作时各缸不同时工作，手臂伸缩缸所需的流量较大，其余各缸所需的流量具有均较小；压力继电器控制压力，安全阀保持压力。 5、定位精度 定位采用机械挡块定位，定位精度为 16、控制方式 采用 影响机械手平稳性及定位精度的因素 机械手速度突变 ,加 (减 )速度不连续 ,会产生巨大惯 性冲击力 ,致使工件滑移 ,部件松动 ,零件破裂 大的减速度使手臂往复振动 ,直接降低定位精度 应根据机械手的运动特性 ,选择适宜的控制系统 ,使加(减 )速度按所需的运动规律变化 在保证刚度前提下减轻机械手运动件的重量 . 零件结构刚性低 ,配合间隙大及整机固有频率低时 ,受较小惯性冲击就发生振动 ,不但降低定位精度 ,而且降低机械手寿命 提高机械手固有频率及承受惯性载荷的能力 . 常用定位方法中电气开关定位的精度最低 电控系统误差 ,阀类泄露 ,检测元件失灵 ,挡块偏移等都会降低定位精度 . 液压 ,气压 ,电压及油温波动都会降低平稳性及定位精度 ,必要时 ,用蓄能器 ,稳压器等稳定压力 2 机械手的手部设计 手部的分类及其结构形式 手部设计时应该注意的问题： （ 1） 手指需有足够的夹紧力。 （ 2） 手指应有一定的开闭角度范围，其大小应满足工件尺寸变化的需要。 （ 3） 应能保证工件的准确定位。 （ 4） 结构尽量紧凑、减轻重量， 以利于臂部设计。 手部的结构与分类： 手部就是与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。 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。 吸附式手部分为空气负压吸盘和电磁吸盘两种。空气负压吸盘对所吸附的工件的材质不限，但要 求工件表面较平整。空气负压吸盘按形成负压的方法分为挤气式，气流负压喷嘴式，真空泵式。电磁吸盘结构简单，但仅适用吸附磁性工件，并应注意被吸附的工件有剩余磁性的问题。电磁吸盘按结构形式分为固定式和转动式。由于被夹持工件是圆柱形，故把机械手的手部结构使用夹持式手部，装料机械手手部采用弹性夹紧，卸料机械手采用齿条传动夹紧 手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位 (是外廓或是内孔 )和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、 V 形面的和曲面的 :手指有外夹式和内撑式 ;指数有双指式、多指式和双手双指式等。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。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。 手指夹紧力的计算 手部的计算与分析 装料机械手的手部 卸料机械手的手部 一 紧力（握力）的确定 : 本设计中装料机械手和卸料机械手手爪在夹持工件时，都是手指在水平位置上夹持垂直放置的工件，其夹握力分析简图如下 装料机械手夹握力分析简图 卸料机械手夹握力分析简图 N= 式中， N 夹持工件时所需要 的握力； m= v= =f G 工件的重量， G =10 = f 摩擦系数，取 f = 本设计一方面采用较宽手指，另一方面在手指内侧粘结波涛形的橡胶垫，如图 此 f 处取 将上述数值代入得 N= 虑到工件在传送过程中还会产生惯性力，振动以及受到传力机构效率等得影响，故实际握力还应按下式计算： 12* 实 式中， 手部的机械效率，一般 = 安全系数，一般取 2; 工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，按下式估算： 1+ 其中， 若取 = a=0， 1，则 12* 实 =* 为这个机械手手指完全靠摩擦力去夹紧工件，则每个手指需要承受 的握力2= 压出气缸主要尺寸的确定 装料机械手是通过压出气缸压出工件，如下图： 压出前 f tt压出前： 构成直角三角形： a=74*=68出后： 根据余弦定理： = 34*2 7434222 可求得 b= 52塞杆行程为 86出缸 转动 30 1、驱动力计算 根据驱动力公式 : （ N） 其中，由于手臂运动从静止开始，所以 v=v。 摩攘系数 :设计气缸材料为 塞材料为 45钢，查有关手册可知 f= 质量计算 :压出工件部分主要由压出杆，连接杆及相关的固定元件组成。可估其质 量 ， 同 时 测 量 设 计 的 有 关 尺 寸 ， 得 知 其 质 量 为 2 接 触 面积 :S=06 2*10 *06 =04 (N) =04 +2* 16 10) 1 414FD p121考虑安全因素，应乘以安全系数 K=装料机械手料时 :F=N) 2、气缸的直径 根据双作用气缸的计算公式 : 其中 :活塞杆伸出时的推力， N 活塞杆缩入时的拉力 , N d 活塞直径， P 气缸工作压力， 于装料机械手 代入有关数据，得 :当推力做功时 =4* *1*105* = 4.8(取 D=20 满足条件。 3、活塞杆直径的计算 24 d=(,假设取 d=8核如下 :(按纵向弯曲极限力计算 ) 气缸承受纵向推力达到极限力 后，活塞杆会产生轴向弯曲，出现不稳定现象。因此，必须使推力负载 (气缸工作负载 F，与工作总阻力 F:之和 )小于极限力 该极限力与气缸的安装方式、活塞杆直径及行程有关。有关公式为 : 式中 :L 活塞杆计算长度， m K 活塞杆横截面回转半径 活塞杆横截面积 . f 材料强度实验值，对钢取 f= 107 Pa a 系数，对钢 a=1/5000 对于装料机械手 12124 D p 2 2 代入有关数据，得 : = 23323710*410*505000/1110*4*0*= 284(N) 推力负载为 : 代入有关数据，得 : /4*06*(20*10=) 5 d 有总体设计可知 l=110mm,d=12m， 所以这里只对杆进行强度的校核。 42 F 驱动力（ N） d 活塞杆直径（ m） 材料的许用应力（ 碳钢取 =100 12042 ，一般应进行稳定性校核。该手臂活塞杆， *1， *c =力角为 20度角 211 = 52 =40 齿顶高 *m=根高 21 分度圆直径 54 97 *54=42 4=81 m 2z =2=63 齿顶圆直径 81c 111 ff 63 222 ff 距 R= 2221 = 12221 根角 Rh 2f 顶锥角 5211 +2 =52 3822 f +2 =40 根锥角 5211 =50 3822 =36 顶隙 c =c* *m=度圆齿厚 S= 2m = 2 宽 B 3R = 621 5 手臂设计 手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工件或工具），并带动它们作空间运动。 臂部运动的 目的：把手部送到空间运动范围内的任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。 臂部设计时应注意的问题： （ 1）刚度要好 手臂的截面形状选择要合理，常用钢管作手臂和导向杆，用工字钢和槽钢作支承板，以保证有足够的刚度。 （ 2）偏重力矩要小 所谓偏重力矩指臂部的重量对其支承回转轴所产生的矩。 （ 3）重量要轻，惯量要小 由于机械手在高速情况下经常起停和换向，为了减 少冲击，必须有缓冲装置。 （ 4）导向性要好 为了防止手臂在直移运动中沿运动轴线不发生相对转动，以保证手部的正确方向，必须有导向 装置。其结构应根据手臂的安装形式，抓取重量和运动行程等因素来确定。 臂部的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既直接承受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动又较多，故受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度等直接影响机械手的工作性能。 装料机械手的总体设计可知该臂部分两部分：齿轮齿条实现的是手臂旋转，伸缩缸实现的是手臂伸缩，锥齿轮传动实现的是手部回转 90度。 手臂回转缸分析和设计 手臂的左右转动运动是由气液缸 的活塞杆齿条带动扇形齿轮和转臂完成的，在手臂转动的同时，由于手臂的转动，使与固定的扇齿轮啮合的行星扇齿轮通过手轴使手部回转 90 度角，改变工件的空间方位（抓取时工件轴线呈水平状态，放置时要求工件轴线为垂直状态），以满足放入模具的方向要求。在这里，为了克服手臂运动速度大，惯性冲击较大的缺点而采用了气液联合驱动和端部缓冲的结构，可见下图 齿轮齿条式， 它把齿条的直线运动转换成为齿轮的回转运动，带动大手臂回转工作 驱动力的计算 驱动力矩的计算公式： 总M = 摩M + 偏M + 惯M （ 1） 回转装置摩擦力矩的计算 因为大手臂回转工作时，它是靠滚动轴承支撑的，其摩擦力矩较小，在这里简单计算为： 摩M =M ； （ 2） 回转装置偏心力矩的计算 由公式： 偏M = 式中 e 工件重心到手臂回转轴线的垂直距离 1G = G + 臂G = （ 105 ） 有 偏M = 800=m （ 3） 回转装置惯性力矩的计算 惯M = 00 式中 0J 手臂回转部件（包括工件）对回转轴线的转动惯量； 手臂回转过程中的角速度 , =50 1s =s ； t启动过程中所需要的时间，在这里取 t = 若手臂回转零件的重心与回转周的距离为 e ，则： 0J =21 式中 回转零件对重心轴线的转动惯量，按圆形管 均质零件计算 22221 则有： 0J = 21 = 22 5 0 5 0 121 =m 2s 惯M = 00 = =此可以计算得： M = 偏M + 惯M = 总M = 齿轮齿条的设计和计算 查机械设计手册表 x 按插值法计算： 3 8 x 齿轮齿条主要几何参数的计算： （ 1）圆直径与齿条运动的关系 由于此液压摆动缸是中小型液压系统，故其直线运动速度 6 0 ，则： 9616000n （ 2）小齿轮分度圆直 径计算扇形齿轮分度圆直径。 11d 4=96算扇形齿轮齿顶圆直径 a 1 1 a 1 ad d 2 h m z h （ +2 ） = 64+2*1） =991 ，模数 小齿轮齿数 641 Z （ 3）齿轮齿顶高：小齿轮 ( 11 齿条 12 （ 4）齿根高： 齿轮 )( 11 齿条 (2 （ 5）齿轮中心线到齿条中心线的距离 （ 6）齿距： n （ 7）齿条齿数： （ 8）齿厚 按结构而定，我们选择齿宽为 b=10取齿条切齿部分长度 L=166 6)( 圆整整后取齿条齿数 2Z =36 （ 8）齿条切齿部分精确长度： n 2 ，圆整后取长度 L=168 9）基圆直径 b o o （ 10）齿轮圆压力角 r c c r c c 11）齿轮齿条啮合的重合度的计算 端面重合度： )20t a t a 4)t a n( t a 11 0B 总重合度： r 当量齿数： 无 三， 齿条活塞气缸主要几何尺寸的确定 (1) 驱动载荷的计算 活 塞 传 动 载 荷 主 要 来 自 于 小 齿 轮 轴 向 力 ，F t (2) 初选气缸工作压力 由于此液压传动装置属于中小型系列，由机械设计手册表 种机械常用系统工作压力初选工作压力 p= (3) 气缸缸内、外径尺寸的确定 活塞的有效作用直径 D，必需满足其气缸驱动力矩的要求： 241 D p 即有 t 2 2 744 f t手臂伸缩驱动力的计 算 在单杆活塞气缸中，由于气缸的两腔有效工作面积不相等，所以左右两边的驱动力和压力之间的关系式不一样。当压力油 (或压缩空气 )输入工作腔时，驱使手臂前伸 (或缩回 )，其驱动力应克服手臂在前伸 (或缩回 )起动 时所产生的惯性力，手臂运动件表面之间的密封装置处的摩擦阻力，以及回油腔压力 (即背压 )所造成的阻力。 在单杆活塞气缸中，由于气缸的两腔有效工作面积不相等，所以左右两边的驱动力和压力之间的关系式不一样。当压力油 (或压缩空气 )输入工作腔时，驱使手臂前伸 (或缩回 )，其驱动力应克服手臂在前伸 (或缩回 )起动时所产生的惯性力，手臂运动件表面之间的密封装置处的摩擦阻力，以及回油腔压力 (即背压 )所造成的阻力。 因此，驱动力计算公式为 20: P 驱 = P 惯 +P 摩 +P 封 +P 背 N （ 式中 : 手伶在起动过程中的惯性力 (N); 摩擦阻力 (包括导向装置和活塞与缸壁之间的摩擦阻力 )(N); 密封装置处的摩擦阻力 (N)，用不同形状的密封圈密封，其摩擦阻力不同。 P 背 气缸非工作腔压力 (即背压 )所造成的阻力 (N)，若非工作腔与油箱或大气相连时，则 0。 驱动力计算 根据手臂伸缩运动的驱动力公式 : （ N） 其中，由于手臂运动从静止开始，所以 v=v。 摩攘系 数 :设计气缸材料为 塞材料为 45钢，查有关手册可知 f= 质量计算 :装料机械手手臂伸缩部分主要由手臂伸缩气缸、手轴，压出气缸、手爪及相关的固定元件组成。卸料机械手伸缩部分主要是由伸缩气缸，夹紧气缸，拉杆，手爪及相关的固定元件组成，气缸为标准气缸，根据中国烟台气动元件厂的产品样本可估其质量，同时测量设计的有关尺寸，得知伸缩部分夹紧物体时其质量为 7料机械手 S= 对于装料机械手时 :7*10 *N) f tt14FD p14FD p= * 250 10) 对于卸料机械手时 :5 *10* (N) =1+5*180 1019(N) 考虑安全因素，应乘以安全系数 K=装料机械手料时 :F=N) 卸料机械手时 :F=19*) 伸缩气缸尺寸的确定 1、气缸的直径 根据双作用气缸的计算公式 : 其中 :活塞杆伸出时的推力， N 活塞杆缩入时的拉力 , N d 活塞直径， P 气缸工作压力， 于装料机械手 代入有关数据，得 :当推力做功时 =4* *1*105* = 37.3(取 D=56满足条件。 对于卸料机
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