工业机械手设计(机械系统设计).ppt

工业机械手系统设计 小组成员 XXX、XXX、XXX、XXX 题目和主要技术参数： 技术参数： 　　 Dof=4；Mmax=5kg；=10r/min；=10m/min 　　 最大工作半径:1600mm 手臂最大中心高:1200mm 　　 手臂运动参数: 　　 伸缩行程：1200mm 升降行程：300mm 回转范围: 0~180° 手腕运动参数:回转范围0~180° 机械手的主要部件及运动： 机械手主要由4个大部件和5个液压缸组成： 手部：采用一个直线液压缸，通过机构运动实现 手抓的张合。 腕部：采用一个回转液压缸实现手部回转180° 臂部：采用直线缸来实现手臂平动1.2m。 机身：采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂 升降和回转。 驱动机构的选择： 根据动力源的不同, 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。 液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便，驱动力大等优点。 因此，本系统的驱动方案选择液压驱动。 机械手的手部设计： 手部设计基本要求： （1） 应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。 （2） 手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角度），以便于抓取工件。 （3） 要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。 （4） 应保证手抓的夹持精度。 典型的手部结构： 　（1） 回转型 包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。 　（2） 移动型 移动型即两手指相对支座作往复运动。 　（3）平面平移型。 机械手的腕部设计： 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。 （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。 典型的腕部结构： (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）。 (2) 齿条活塞驱动的腕部结构。在要求回转角大于的情况下，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-液结合的腕部结构。 机械手的臂部设计： 臂部设计的基本要求 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 减少惯量具体途径： 减少手臂运动件的重量，采用铝合金材料。 减少臂部运动件的轮廓尺寸。 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。 驱动系统中设有缓冲装置。 手臂的典型运动机构： 双导杆手臂伸缩机构。 　　手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的双层液压缸空心结构。 双活塞杆液压缸结构。 活塞杆和齿轮齿条机构。 机械手支撑系统设计（机身设计）： 　　机身是直接支撑和驱动手臂的部件。一般实现手臂的回转和升降运动，这些运动的传动机构都安在机身上，或者直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动越多，机身的机构和受力情况就越复杂。机身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空轨道运动。 机身的整体设计： 　　　　按照设计要求，机械手要实现手臂180度的回转运动，实现手臂的回转运动机构一般设计在机身处。为了设计出合理的运动机构，就要综合考虑，分析。 机身承载着手臂，做回转，升降运动，是机械手的重要组成部分。