机械手设计 毕业设计论文

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1、机械手设计（一）夹持器1.1夹持器设计的基本要求（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；（3）工件的材质为5kg，材质为45#钢；（4）夹持器有足够的夹持力；（5）夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。1.2夹持器结构设计1.1.1夹紧装置设计.1.1.1.1夹紧力计算手指

2、加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据，必须对其大小、方向、作用点进行分析、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。手指对工件的夹紧力可按下列公式计算：2-1式中：—安全系数，由机械手的工艺及设计要求确定,通常取1.2——2.0，取1.5；—工件情况系数，主要考虑惯性力的影响，计算最大加速度，得出工作情况系数,，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）；—方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定，手指与工件位置：手指水平放置工件垂直放置；手指与工件形状：型指端夹持圆柱型工件，，为摩

3、擦系数，为型手指半角，此处粗略计算,如图2.1图1.1—被抓取工件的重量求得夹紧力，，取整为177N。1.1.1.2驱动力力计算根据驱动力和夹紧力之间的关系式：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：，取1.1.1.3液压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，液压缸为单作用缸，提供推力：式中——活塞直径——活塞杆直径——驱动压力，,已知液压缸驱动力，且由于，故选工作压力P=1MPa据公式计算可得液压

4、缸内径：根据液压设计手册,见表2.1，圆整后取D=32mm。表1.1液压缸的内径系列（JB826-66）（mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250活塞杆直径d=0.5D=0.5×40mm=16mm活塞厚B=(0.6～1.0)D取B=0.8d=0.7×32mm=22.4mm,取23mm.缸筒长度L≤(20～30)D取L为123mm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。液压缸流量计算：放松时流量夹紧时流量1.1.1.

5、4选用夹持器液压缸温州中冶液压气动有限公司所生产的轻型拉杆液压缸型号为：MOB-B-32-83-FB，结构简图，外形尺寸及技术参数如下：表1.2夹持器液压缸技术参数工作压力使用温度范围允许最大速度效率传动介质缸径受压面积()速度比无杆腔有杆腔1MPa～+300m/s90%常规矿物液压油32mm12.58.61.45图1.2结构简图图1.3外形尺寸1.1.2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。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

6、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，手部的最终误差取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。图1.4工件直径为80mm，尺寸偏差，则，，。本设计为楔块杠杆式回转型夹持器，属于两支点回转型手指夹持，如图2.5。图1.5若把工件轴心位置C到手爪两支点连线的垂直距离CD以X表示，根据几何关系有：简化为：该方程为双曲线方程，如图2.6：图1.6工件半径与夹持误差关系曲线由上图得，当工件半径为时，X取最小值，又从上式可以求出：，通常取若工件的半径变化到时，X值的最大变化量，即

7、为夹持误差，用表示。在设计中，希望按给定的和来确定手爪各部分尺寸，为了减少夹持误差，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。为避免上述情况，通常按手爪抓取工件的平均半径，以为条件确定两支点回转型手爪的偏转角，即下式