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1、上海理工大學(xué)高等學(xué)歷教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒 論 1.1工業(yè)機(jī)械手的定義 工業(yè)機(jī)械手誕生于20世紀(jì)60年代,在20世紀(jì)90年代得到迅速發(fā)展,是最先產(chǎn)業(yè)化的機(jī)械手技術(shù)。它是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)模化生產(chǎn),解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。在我國,工業(yè)機(jī)械手的真正使用到現(xiàn)在已經(jīng)接近20多年了,已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)、引進(jìn)到自主開發(fā)的轉(zhuǎn)變,促進(jìn)了我國制造業(yè)、勘探業(yè)等行業(yè)的發(fā)展。 機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝

2、置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。 當(dāng)代柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的建立和廣泛應(yīng)用，取決于作為科技進(jìn)步的催化劑的機(jī)床制造、機(jī)械手技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、儀器制造等技術(shù)的加速發(fā)展。工業(yè)機(jī)械手是多品種的經(jīng)常更換產(chǎn)品的生產(chǎn)過程自動(dòng)化的通用手段。在機(jī)械制造中，工業(yè)機(jī)械手

3、既有效地用于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)組成工藝裝備的基本工序中，也有效地用于輔助操作中。工業(yè)機(jī)械手與傳統(tǒng)自動(dòng)化手段不同之處，首先在于它在各種生產(chǎn)功能上的通用性和重新調(diào)整的柔性。在柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中，工業(yè)機(jī)械手廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、鍛壓機(jī)床、鑄造機(jī)械和倉儲(chǔ)設(shè)備上，以完成傳送裝備和其它操作。工業(yè)機(jī)械手和基本工藝裝備、輔助手段以及控制裝置一起形成各種不同形式的機(jī)械手技術(shù)綜合體—柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)模塊。 機(jī)械手是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表，是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密

4、切相關(guān)。一方面，機(jī)械手在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來越廣闊，其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強(qiáng)，并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展；另一方面，機(jī)械手向著非制造業(yè)應(yīng)用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展，并將服務(wù)于人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。 在理論上，隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展，人類活動(dòng)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)械手應(yīng)有正迅速向社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，也從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機(jī)械手產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。SA700單軸伺服機(jī)械手的設(shè)計(jì)，不但在技術(shù)上可以追蹤機(jī)械手的發(fā)展趨勢，而且還可以填補(bǔ)工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用的空白，促進(jìn)我國工業(yè)機(jī)械手的技術(shù)水平的提高和產(chǎn)業(yè)化水平的發(fā)展。 本次設(shè)計(jì)是根據(jù)對(duì)工業(yè)三自由度機(jī)械

5、手的總體結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和探討，進(jìn)行三自由度工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵在于三軸（臂）的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 工業(yè)機(jī)械手的定義為：一種能夠自動(dòng)定位控制，可重復(fù)編程的，多功能的，多自由度的操作機(jī)。工業(yè)機(jī)械手是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)械手以來，機(jī)械手技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動(dòng)化工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)化工具。 機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序軌跡極其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取，搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化

6、裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機(jī)械手稱做操作機(jī)械手。 智能機(jī)械手是機(jī)械手的發(fā)展方向，它具有智能系統(tǒng)，主要是感覺裝置、視覺裝置和語言識(shí)別裝置等。具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)械手，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)械手。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。 1.2工業(yè)機(jī)械手的組成 工業(yè)機(jī)械手一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)組成。如圖1-1所示。目前，具有人工智能系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)械手即智能機(jī)械手還處于研究實(shí)圖1-1 機(jī)

7、械手的一般組成 驗(yàn)階段。而應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的多數(shù)是那些具有執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)械手。 要機(jī)械手像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu)——執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)械手的性能。 對(duì)于現(xiàn)代智能機(jī)械手而言，還具有智能系統(tǒng)，主要是感覺裝置、視覺裝置和語言識(shí)別裝置等。目前研究主要集中在賦予機(jī)械手“眼睛”，使它能識(shí)別物體和躲避障礙物，以及機(jī)械手的觸覺裝置。機(jī)械手的這些組成部分并不是各自獨(dú)立的，或者說并不是簡單的疊加在一起，從而構(gòu)成一個(gè)機(jī)械手的。要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手

8、所期望實(shí)現(xiàn)的功能，機(jī)械手的各部分之間必然還存在著相互關(guān)聯(lián)、相互影響和相互制約。它們之間的相互關(guān)系如圖1-2 所示。 圖1-2 機(jī)械手各組成部分之間的關(guān)系 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械手賴以完成工作任務(wù)的實(shí)體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供機(jī)械手各關(guān)節(jié)所需要的動(dòng)力，傳動(dòng)系統(tǒng)則將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為滿足機(jī)械手各關(guān)節(jié)力矩和運(yùn)動(dòng)所要求的驅(qū)動(dòng)力或力矩。有的文獻(xiàn)則把機(jī)械手分為機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。其中的機(jī)械系統(tǒng)又叫操作機(jī)(Manipulator)，相當(dāng)

9、于本文中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。 第2章 工業(yè)機(jī)械手的理論設(shè)計(jì) 2.1機(jī)械手的特點(diǎn)分析 機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序軌跡極其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取，搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機(jī)器手稱做操作機(jī)械手。 機(jī)械手的特點(diǎn)： （1） 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng) 能代替人從事危險(xiǎn)，有害的工作。在長時(shí)間工作對(duì)人體有害的場所，機(jī)械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫，異常壓力和有害氣體，粉塵，放射線作用下，以及沖壓，滅等危險(xiǎn)環(huán)

10、境中勝任工作。 （2） 機(jī)械手能持久，耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。 （3） 由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。 （4） 機(jī)械手特點(diǎn)是通過用工業(yè)機(jī)械手的通用性，靈活性好，能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化，以滿足柔性生產(chǎn)的需要。 2.2機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析 1.機(jī)械手概念： 工業(yè)應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、運(yùn)動(dòng)自由度建成空間直角關(guān)系、多用途的操作機(jī)。他能夠搬運(yùn)物體、操作工具，以完成各種作業(yè)。關(guān)于機(jī)械手的定義隨著科技的不斷發(fā)展，在不斷的完善. 2.機(jī)械手的特點(diǎn)： 自由度

11、運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度之間的空間夾角為直角； 自動(dòng)控制的，可重復(fù)編程，所有的運(yùn)動(dòng)均按程序運(yùn)行； 一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、操作工具等組成。 靈活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 高可靠性、高速度、高精度。 可用于惡劣的環(huán)境，可長期工作，便于操作維修。 3.機(jī)械手的應(yīng)用： 因末端操作工具的不同，機(jī)械手可以非常方便的用作各種自動(dòng)化設(shè)備，完成如焊接、搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂、目標(biāo)跟隨、排爆等一系列工作。特別適用于多品種、便批量的柔性化作業(yè)，對(duì)于穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代

12、起著十分重要的作用。隨著機(jī)械手的應(yīng)用越來越廣泛，機(jī)械手的設(shè)計(jì)工作日益顯得重要。成功的設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)械手涉及到很多方面的工作，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、伺服控制等等。 4.機(jī)械手設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 機(jī)械手的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作，工作量很大，涉及的知識(shí)面很多，往往需要多人完成。 機(jī)械手設(shè)計(jì)是面向客戶的設(shè)計(jì)，不是閉門造車。設(shè)計(jì)者需要經(jīng)常和用戶在一起，不停分析用戶要求，尋求解決方案。 機(jī)械手設(shè)計(jì)是面向加工的設(shè)計(jì)，再好的設(shè)計(jì)，如果工廠不能加工出產(chǎn)品，設(shè)計(jì)也是失敗的，設(shè)計(jì)者需要掌握大量的加工工藝及加工手段。 機(jī)械手設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷完善的過程。 5.機(jī)械手設(shè)計(jì)流程： 使用要求的分析：每一個(gè)機(jī)械手都是根據(jù)特定的

13、要求的產(chǎn)生而設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)的第一步就是要將使用要求分析清楚，確定設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的參數(shù)，包括： 機(jī)械手的定位精度，重復(fù)定位精度； 機(jī)械手的負(fù)載大小，負(fù)載特性； 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的自由度數(shù)量，每自由度的運(yùn)動(dòng)行程； 機(jī)械手的工作周期或運(yùn)動(dòng)速度，加減速特性； 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡，動(dòng)作的關(guān)聯(lián)； 機(jī)械手的工作環(huán)境、安裝方式； 機(jī)械手的運(yùn)行工作制、運(yùn)行壽命； 6.設(shè)備壽命校核 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)整臺(tái)設(shè)備進(jìn)行壽命計(jì)算，核心元件的壽命到要計(jì)算，如機(jī)械手軌道的壽命，減速機(jī)的壽命，伺服電機(jī)的壽命等。 機(jī)械手的運(yùn)行壽命與運(yùn)行速度、負(fù)載大小、結(jié)構(gòu)形式、工作環(huán)境、工作制等有關(guān)。 如果發(fā)現(xiàn)機(jī)械手

14、的運(yùn)行壽命太短，需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)。 以上為一個(gè)機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)方法，至于控制系統(tǒng)部分這里不加說明。 第3章 全自動(dòng)上管機(jī)械手的設(shè)計(jì) 3.1機(jī)械手的設(shè)計(jì)目的與作用 通過不斷學(xué)習(xí)和對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)于機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)有了一定的認(rèn)識(shí)，開始進(jìn)行一種用于節(jié)能燈烤管涂膜機(jī)全自動(dòng)上管的機(jī)械手的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的這個(gè)機(jī)械手臂的作用是將傳送帶上送達(dá)的工件規(guī)律的準(zhǔn)確的逐個(gè)送到指定的位置，這個(gè)位置位于傳送帶的側(cè)上方，是一個(gè)一定長度的插頭，工件會(huì)套上插頭并被帶走進(jìn)入下一道烘烤工序，所以工件在最后還要有一個(gè)套上的動(dòng)作。 3.2機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡分析與整體思路 經(jīng)過以上3.1的考慮

15、，我們?cè)O(shè)計(jì)工件的軌跡分為兩段，先是一個(gè)逆時(shí)針的角度旋轉(zhuǎn)，到達(dá)插頭的延伸線上后再進(jìn)行一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，直到到達(dá)終點(diǎn)。如圖3-2-1 機(jī)械手的夾取動(dòng)作可以直接用一個(gè)平行氣缸配合零件來完成，最后的直線運(yùn)動(dòng)可以直接用一個(gè)直線氣缸配合零件完成，中間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮到其穩(wěn)定性決定用電機(jī)變速后帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)帶動(dòng)齒條齒輪的方法來實(shí)現(xiàn)。 于是得出的設(shè)計(jì)方案是電機(jī)傳動(dòng)凸輪，凸輪傳動(dòng)齒條，齒條傳動(dòng)齒輪，齒輪 圖3-1運(yùn)動(dòng)軌跡 帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)，直線氣缸帶動(dòng)手臂上下直線移動(dòng)，平行氣缸帶動(dòng)夾板夾取工件。 機(jī)械手臂材料的選取 與一般機(jī)械設(shè)備相比，機(jī)械手結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是十分重要的，這是材料選擇的出發(fā)點(diǎn)

16、。材料選擇的基本要求是：強(qiáng)度高、彈性模量大、重量輕、阻尼大、材料價(jià)格低。這里只要采用普通的碳素結(jié)構(gòu)鋼就可以了。 3.3機(jī)械手臂部分設(shè)計(jì)與分析 由于節(jié)能燈烤管涂膜需要在近200℃高溫的工作條件下進(jìn)行，采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)不合適，所以這次改為氣缸和機(jī)械驅(qū)動(dòng)，利用凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其傳送過程，氣缸推送達(dá)到其夾取和入位的目的。 理論原理設(shè)計(jì)： 1如圖3-3-2組合手臂主視圖、圖3-3組合手臂俯視圖所示：凸輪的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生固定循環(huán)的勢力差變動(dòng)，通過搖臂的傳動(dòng)將勢力差轉(zhuǎn)換為上下運(yùn)動(dòng)，搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)，然后氣缸的推動(dòng)達(dá)到傳送燈管的作用，而平行氣缸則是達(dá)到夾取燈管的作用，通過以上動(dòng)作的組合便

17、可以完成需要的工作過程。 2其中還設(shè)計(jì)到旋轉(zhuǎn)角度，傳送距離，以及夾取的強(qiáng)度預(yù)算問題： （1）旋轉(zhuǎn)角度：旋轉(zhuǎn)角度則為凸輪來控制，通過計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度給傳動(dòng)臂（圖3-3）帶來的上下位移的距離，然后經(jīng)過搖臂的縮放，調(diào)整到凸輪適合的勢差范圍，對(duì)凸輪進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。 （2）傳送距離：則為對(duì)氣缸的選取，首先對(duì)推動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算，摩擦力加上負(fù)載重量乘以120%為選取氣缸基準(zhǔn)力，挑選適合的氣缸。 （3）夾取的強(qiáng)度：在夾具上有調(diào)節(jié)空檔大小的功能，若夾取過緊了，可以調(diào)整螺絲將其放松，夾取過松，可以調(diào)整螺絲使其內(nèi)移變緊。 圖3-2組合手臂主視圖 圖3-3組合手臂旋轉(zhuǎn)圖 圖3-4組合手臂俯視圖

18、 3.4機(jī)械手臂部分零件詳解 3.4.1工件（燈管） 本機(jī)械手需要移動(dòng)的工件為直徑70MM的節(jié)能燈燈管，俯視圖為圓形，屬于非常輕的工件，所以整體機(jī)械臂所需要產(chǎn)生的力也很小。 3.4.2夾板 夾板分為左右兩塊，內(nèi)壁黏貼一層塑膠以減小與工件接觸時(shí)的沖擊力且能增加移動(dòng)工件時(shí)的摩擦力。夾板內(nèi)壁為圓形，工件也是圓形，左右契合工件的形狀，各以兩枚螺絲與夾座調(diào)位二連接。 圖3-5夾板 3.4.3夾座調(diào)位 夾座調(diào)位由左右兩部分組成，每一邊又由夾座調(diào)位一和夾座調(diào)位二組成，金屬材質(zhì)，其中夾座調(diào)位二與夾板連接，夾座調(diào)位一與平行氣缸連接。 夾座調(diào)位一上有五個(gè)螺孔，配合夾座調(diào)位二可進(jìn)行五檔

19、的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為0到32MM，左右最大可以進(jìn)行64MM的調(diào)節(jié)，配合夾板的圓形內(nèi)壁（內(nèi)壁頂點(diǎn)到夾座調(diào)位內(nèi)面的距離為9MM），最后可以得到的最大范圍為82MM，最小范圍為18MM，以更好的適應(yīng)不同規(guī)格工件的大小。 圖3-6夾座調(diào)位一二 3.4.4平行氣缸 加工手臂與平行氣缸的鏈接部分最大要進(jìn)行50MM的位移，平行氣缸的直徑為35MM，所以我們選擇的氣缸型號(hào)為SDA35X70,比較適合這個(gè)位移，且因?yàn)橛锌ú鄣南拗疲槐負(fù)?dān)心會(huì)超出我們所需的位移。 3.4.5平行氣缸座 平行氣缸座的主要作用就是固定平行氣缸，金屬材質(zhì)，通過內(nèi)嵌式螺母與滑塊連接，值得一提的是平行

20、氣缸座的底部是一個(gè)可調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)，底部是一個(gè)長度20MM的卡槽，所以整個(gè)平行氣缸到夾板這一部分可以進(jìn)行一個(gè)長度20MM的前后調(diào)節(jié)，這樣可以更好的切合機(jī)械手臂與工件之間的位置。 3.4.6夾動(dòng)手臂 夾動(dòng)手臂是整個(gè)機(jī)械臂非常重要的一個(gè)部件，它左邊連接著夾具主載模塊，中間通過一個(gè)魚眼接頭連接直行氣缸，右端夾座移動(dòng)軸承夾，以左端為支點(diǎn)，氣缸產(chǎn)生的上升力通過夾動(dòng)手臂傳達(dá)給夾座移動(dòng)軸承架，從而提升整個(gè)夾具。 夾動(dòng)手臂的左端是一個(gè)長度20MM的卡槽，與夾座移動(dòng)軸承架連接，當(dāng)夾板抬升時(shí)，從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)抬升高度為100MM，在此過程中，夾動(dòng)手臂進(jìn)行的是一個(gè)逆時(shí)針的圓弧動(dòng)作，而滑塊進(jìn)行的是一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，

21、所以兩者連接點(diǎn)之間的距離會(huì)發(fā)生一個(gè)變化，當(dāng)夾動(dòng)手臂處于最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)，左端支點(diǎn)到右端連接點(diǎn)最遠(yuǎn)距離為170MM，處于中間時(shí)最近距離為163MM，中間的移動(dòng)距離為7MM，所以長度20MM的卡槽完全可以提供足夠的空間，通過CAD測量可以知道旋轉(zhuǎn)的角度為34.1度。 圖3-7夾動(dòng)手臂 3.4.7滑軌滑塊 機(jī)械手臂的上升依靠滑塊和滑軌來確定上升下滑的軌跡，滑軌和滑塊通過內(nèi)嵌的螺絲與機(jī)械手臂結(jié)合在一起。通過這個(gè)組合可以更好的增加機(jī)械手臂上升下滑動(dòng)作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。且由于是在固定的軌跡內(nèi)移動(dòng)所以也不用擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)出軌的現(xiàn)象。當(dāng)機(jī)械手臂移動(dòng)到最大距離時(shí)就無法再移動(dòng)了。 氣缸固定導(dǎo)軌連接板 氣

22、缸固定導(dǎo)軌連接板是整個(gè)機(jī)械手比的一個(gè)中間連接部分，它右邊是夾具部分，左邊部分則是整個(gè)直行氣缸及其支架框， 3.4.8氣缸支架框 氣缸支架框并不是一個(gè)一體成型的框，它是由多個(gè)部件組成的，機(jī)械手臂使用的直行氣缸并不是一個(gè)完全固定死的結(jié)構(gòu)，它的下端是可以左右輕微的擺動(dòng)，上端與夾動(dòng)手臂是用魚眼接頭連接，這個(gè)結(jié)構(gòu)是為了防止氣缸可能出現(xiàn)的偏移，下端的組成由氣缸旋轉(zhuǎn)座，氣缸旋轉(zhuǎn)插銷，氣缸旋轉(zhuǎn)架組成（詳見零件圖擦粉機(jī)A-25，A-7，A-8） 圖3-8氣缸支架框 3.4.9連接直角板 連接直角板連接整個(gè)氣缸支架框和夾具主載模塊，考慮到氣缸出現(xiàn)問題后的維護(hù)與修理，所以支架框和主載模塊并沒有做成

23、一體式結(jié)構(gòu)，且主載模塊部分的表面要求沒有前面的部分那么高，所以表面粗糙度和加工工藝都相對(duì)較低。 3.4.10配重塊 為了維持整個(gè)機(jī)械手臂的平衡，同時(shí)可以減小機(jī)械手臂擺動(dòng)時(shí)所需的動(dòng)力，所以在機(jī)械手臂的最后加上了配重塊這一部分，配重塊就類似于砝碼，通過增加數(shù)量以達(dá)到一個(gè)最好的平衡，且能適應(yīng)不同型號(hào)產(chǎn)品的重量。 3.5機(jī)械手臂傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與分析 3.5.1凸輪的設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)使它獲得一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)．凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，廣泛用于各種自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械裝置中。 凸輪機(jī)構(gòu)

24、通常由兩部份動(dòng)件組成，即凸輪與從動(dòng)子(follower)，兩者均固定于座架上。凸輪裝置是相當(dāng)多變化的，故幾乎所有任意動(dòng)作均可經(jīng)由此一機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。 凸輪可以定義為一個(gè)具有曲面或曲槽之機(jī)件，利用其擺動(dòng)或回轉(zhuǎn)，可以使另一組件—從動(dòng)子提供預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)子之路徑大部限制在一個(gè)滑槽內(nèi)，以獲得往覆運(yùn)動(dòng)。在其回復(fù)的行程中，有時(shí)依靠其本身之重量，但有些機(jī)構(gòu)為獲得確切的動(dòng)作，常以彈簧作為回復(fù)之力，有些則利用導(dǎo)槽,使其在特定的路徑上運(yùn)動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)利用凸輪在自身旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶來的勢力差來實(shí)現(xiàn)傳送燈管的目的。凸輪被固定在基座上由電機(jī)變速后帶動(dòng)，這里選用的電機(jī)的轉(zhuǎn)速是1400轉(zhuǎn)/分鐘，通過1:80的減速機(jī)減速后轉(zhuǎn)

25、速為17轉(zhuǎn)/分鐘，擺臂一端通過二級(jí)掛腳座連接到基座上，可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一端通過強(qiáng)力彈簧與基座連接，擺臂中間的小輪為從動(dòng)子，緊密貼合凸輪，之所以用到這個(gè)小輪做從動(dòng)子是為了減小凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的摩擦力，減小磨損，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)子，擺臂通過從動(dòng)子與凸輪連接也被帶動(dòng)，于是杠桿向下運(yùn)動(dòng)，又因?yàn)閺椈捎幸粋€(gè)向上的力，所以凸輪轉(zhuǎn)到半徑小的部分是擺臂又會(huì)向上回升，始終貼合凸輪，擺臂的尾部通過魚眼接頭與另一根擺臂連接，當(dāng)擺臂上下不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)帶動(dòng)后面的次級(jí)擺臂上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)搖臂左右旋轉(zhuǎn)，搖臂再通過連接桿就可以帶動(dòng)齒條左右移動(dòng)了，為了增加齒條的穩(wěn)定性，為連接桿做了一個(gè)固定的導(dǎo)軌，這樣可以避免可能的偏斜，且傳動(dòng)部件

26、之間都是用了魚眼接頭作為連接，增加了靈活性，也可以預(yù)防因力量偏斜而產(chǎn)生的折斷扭曲。齒條與齒輪契合，當(dāng)齒條左右移動(dòng)的時(shí)候齒輪就可以轉(zhuǎn)動(dòng)了，齒輪是和整個(gè)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)主軸連接在一起的，這樣就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)了。 凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時(shí)，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。 圖3-9傳動(dòng)部分 圖3-9凸輪 3.5.2齒輪齒條部分 齒輪分度圓直徑為67.5 MM，齒數(shù)45齒 ，模數(shù)Z=1.5 。 齒條需要的移動(dòng)為47.1MM，可使得機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)80度，

27、 （計(jì)算原理：圓周=67.53.14=211.95 45齒每個(gè)齒的弧度=圓周/45 每個(gè)齒的角度是360/45=8度 80度就是10個(gè)齒 所以齒條移動(dòng)距離為10倍的圓周/45≈47.1MM 齒條上放置18-20個(gè)齒足夠）。 擺臂比例：1級(jí)擺臂比例為1比2.35 2級(jí)擺臂比例為1比1 擺臂有微調(diào)機(jī)構(gòu) 圖3-10齒輪齒條 3.5.3直線氣缸部分的傳動(dòng) 直線氣缸通過直線氣缸框與整個(gè)機(jī)械手臂固定連接，通過魚眼接頭和搖臂中間位置連接，搖臂部分左端與主載模塊連接可以旋轉(zhuǎn)，右端通過夾座移動(dòng)軸承夾與滑塊連接，在滑軌上進(jìn)行上下移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，上下

28、移動(dòng)的手臂部分連同工件的重量約為1.5千克，需要的上升力為1.59.8=14.7因?yàn)檫@個(gè)搖臂有一個(gè)杠桿原理，所以我們需要兩倍的力，即為14.72=29.4N的力，之所以講搖臂這樣設(shè)計(jì)是為了達(dá)到一個(gè)減小氣缸移動(dòng)距離的效果，手臂上升的距離為100MM，而氣缸的距離只需要50MM就可以了，氣缸的直徑為35MM，根據(jù)P=F/S可得氣缸所需要的壓強(qiáng)。根據(jù)行程和壓力，我們選擇的直線氣缸為SDA3570直線氣缸，這種氣缸可以直接購買到成品。 SDA氣缸：引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中通過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。

29、 SDA氣缸結(jié)構(gòu)：氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成。 缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小 端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu) 塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈。 活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。 回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。 SDA氣缸工作原理：根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸

30、不能正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。 3.5.4電機(jī)的選擇 如果電動(dòng)機(jī)功率選得過大．就會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象．其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高(見表)，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利。而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率，必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較： (1)對(duì)于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率(即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)Pl(kw)，可按下式計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的功率 P(kw)： P=P1/n1n2 式中n1為生產(chǎn)機(jī)械的效率；n2為電動(dòng)機(jī)的效率。即傳動(dòng)效率。 按上式

31、求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。因此．所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。 例：某生產(chǎn)機(jī)械的功率為3．95kw．機(jī)械效率為70％、如果選用效率為0．8的電動(dòng)機(jī)，試求該電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為多少 kw? 解:P=P1/ n1n2=3.95/0.7*0.8=7.1kw 由于沒有7．1kw這—規(guī)格．所以選用7．5kw的電動(dòng)機(jī)。 (2)短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī)．與功率相同的連續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī)相比．最大轉(zhuǎn)矩大，重量小，價(jià)格低。因此，在條件許可時(shí)，應(yīng)盡量選用短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī)。 (3)對(duì)于斷續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī)，其功率的選擇、要根據(jù)負(fù)載持續(xù)率的大小，選用專門用于斷續(xù)運(yùn)行方式的電動(dòng)

32、機(jī)。負(fù)載持續(xù)串Fs％的計(jì)算公式為 FS％＝tg/(tg+to)100％ 式中tg為工作時(shí)間，t。為停止時(shí)間min；tg十to為工作周期時(shí)間min。 此外．也可用類比法來選擇電動(dòng)機(jī)的功率。所謂類比法。 就是與類似生產(chǎn)機(jī)械所用電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行對(duì)比。具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電動(dòng)機(jī)，然后選用相近功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試車。試車的目的是驗(yàn)證所選電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械是否匹配。驗(yàn)證的方法是：使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，用鉗形電流表測量電動(dòng)機(jī)的工作電流，將測得的電流與該電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流進(jìn)行對(duì)比。如果電功機(jī)的實(shí)際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定電流上下相差不大．則表明所選

33、電動(dòng)機(jī)的功率合適。如果電動(dòng) 機(jī)的實(shí)際工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流低70％左右．則表明電動(dòng)機(jī)的功率選得過大(即“大馬拉小車”應(yīng)調(diào)換功率 較小的電動(dòng)機(jī)。如果測得的電動(dòng)機(jī)工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流大40％以上．則表明電動(dòng)機(jī)的功率選得過小(即"小馬拉大車")，應(yīng)調(diào)換功率較大的電動(dòng)機(jī) 3.6機(jī)械手零件在加工、設(shè)計(jì)過程中存在的問題及解決方法 1.凸輪加工方面存在的問題：在滾動(dòng)面上光滑度有很高的要求，在加工時(shí)由于線切割的走刀速度過快，導(dǎo)致滾動(dòng)面不平滑，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手臂抖動(dòng)的現(xiàn)象，從而無法達(dá)到平滑傳送的目的。 解決的方法：在凸輪加工時(shí)，注意線切割的走刀速度，以及在線切割控制軟件上繪制凸輪時(shí)輪

34、廓的連接方式，應(yīng)該采用光滑的圓弧鏈接法進(jìn)行連接，就可以避免以上情況的發(fā)生。 2.零件加工方面存在的問題：由于加工人員的經(jīng)驗(yàn)不足，未能將零部件尺寸嚴(yán)格控制在公差范圍之內(nèi)，導(dǎo)致裝配時(shí)有配合要求的零部件無法達(dá)到預(yù)期運(yùn)動(dòng)效果。例如：圖3-4、圖3-5，零部件之間有間隙配合，需要有相對(duì)的調(diào)節(jié)空間，可以移動(dòng)，第一次加工由于未能加工到公差范圍之內(nèi)，導(dǎo)致裝配時(shí)卡死現(xiàn)象，無法進(jìn)行距離調(diào)節(jié)。 解決方法：零件加工牽扯到加工工藝問題，只要符合相應(yīng)的加工工藝，就可以解決以上問題。在生產(chǎn)過程中，直接改變?cè)牧希ɑ蛎鳎┬螤睢⒊叽?、位置和性能，使之變?yōu)槌善坊虬氤善返倪^程，稱為工藝過程，它是生產(chǎn)過程的主要部分。工藝過程又

35、可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、機(jī)械加工、裝配等類別。機(jī)械制造工藝過程一般是指零件的機(jī)械加工工藝過程和機(jī)器的裝配工藝過程的總和，其他過程則稱為輔助過程，例如檢驗(yàn)、清洗、油封、包裝、轉(zhuǎn)運(yùn)、保管、動(dòng)力供應(yīng)、設(shè)備維護(hù)等。用切削的方法逐步改變毛坯或半成品的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為合格的零件所進(jìn)行的工藝過程，稱為機(jī)械加工工藝過程。在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械加工工藝過程是最主要的工藝過程。未注尺寸公差按 GB/T1804-m 制造，未注位置公差按 GB/T1184-K 制造。 3.7機(jī)械手臂總圖配合與技術(shù)要求 3.7.1機(jī)械手臂配合 將以上各部分組裝之后就得到了我們的全自動(dòng)上管機(jī)械手，

36、這里設(shè)計(jì)的全自動(dòng)上管機(jī)械手并不要求非常嚴(yán)格的準(zhǔn)確性，裝配的過程中允許一定的誤差，因?yàn)樽詈蟮穆潼c(diǎn)是可以調(diào)節(jié)的，但是這里的全自動(dòng)上管機(jī)械手必須有極高的穩(wěn)定性，保證每一次的落點(diǎn)都在同一個(gè)位置，這也是為什么我們要選用凸輪帶動(dòng)手臂而不是直接用氣缸帶動(dòng)手臂的原因，氣缸具有一定的不穩(wěn)定性，如果氣缸內(nèi)的氣體壓力過大手臂不能收回氣過小手臂不能伸出，都會(huì)有撞機(jī)器的危險(xiǎn)，這個(gè)后果是很嚴(yán)重的，相對(duì)來說如果只是撞工件后果還是很小的，且氣缸出問題的概率也不大，所以手臂上還是采用了一個(gè)直行氣缸和平行氣缸，這樣既保證了全自動(dòng)上管機(jī)械手的穩(wěn)定性又簡化了他的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡單便于操作。 在全自動(dòng)上管機(jī)械手臂上很多地方都是采用的間隙

37、配合，他們多是松動(dòng)的活動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如坐臺(tái)和搖臂之間的連接，齒輪和主軸之間的連接，主軸和主載模塊之間的連接，主載模塊和搖臂之間的連接，這些都是間隙配合，他們都是需要活動(dòng)的，還有帶動(dòng)齒條的軸與軸套之間也是有相對(duì)間隙的，軸套的作用就是穩(wěn)定軸的活動(dòng)，限制軸的活動(dòng)，且因?yàn)槭亲笥乙恢蹦Σ恋?，所以軸套內(nèi)壁的光潔度要求很高。 凸輪和從動(dòng)子之間是要求緊密配合的，凸輪傳動(dòng)是帶動(dòng)從動(dòng)子的，但是從動(dòng)子不會(huì)自動(dòng)往上恢復(fù)，所以必須要有一個(gè)彈簧來提供拉伸力，保證從動(dòng)子始終適和凸輪精密連接在一起的 其他還有一些零件之間是要求配合固定的，比如主軸和主載模塊，主載模塊通過松緊螺絲來達(dá)到固定主軸的目的，齒輪要套上主軸所以他們也是

38、間隙配合，但是齒輪要與主軸實(shí)現(xiàn)同步就必須固定在一起，所以通過齒輪上的孔用螺絲與主軸連接，實(shí)現(xiàn)固定，同步。 傳送帶上是有著固定的位置擺放工件的，所以每個(gè)工件傳送過來時(shí)他們之間的間隙是很均勻固定的，這樣才能保證機(jī)械手臂每次按照固定的時(shí)間落下時(shí)能夠準(zhǔn)確的套住工件，且傳送帶傳送工件的有停頓間隙的，這樣才能保證機(jī)械手臂有足夠的時(shí)間套取工件。 最后工件到達(dá)的終點(diǎn)是烤管機(jī)的接頭，在這里工件進(jìn)入下一道工序開始燒烤，烤管機(jī)的接頭比工件內(nèi)徑小，所以和機(jī)械手臂相反，這里工件是套在接頭上的，接頭的長度約為100MM，這也是為什么我們最后還要進(jìn)行一個(gè)100MM的直線運(yùn)動(dòng)，套上接頭之后接頭也有一個(gè)裝置用于固定工件，他

39、們還需要考慮到燒烤時(shí)高溫的問題，不過這些就是下一道工序的設(shè)計(jì)了，這里我們就不多說了。另外，烤管機(jī)的接頭位置并不是固定死的，他也是可以調(diào)節(jié)的，所以我們的全自動(dòng)上管機(jī)械手如果在組裝完成之后發(fā)現(xiàn)有些許的偏差那完全是不用擔(dān)心的，只需要調(diào)整最后的落點(diǎn)即烤管機(jī)接頭就可以了。 值得一提的是整套大的設(shè)配叫做擦粉機(jī)，是節(jié)能燈管生產(chǎn)線上非常重要的工序，整臺(tái)設(shè)備的所有部件加起來是很大的一個(gè)工作臺(tái)面，這里的全自動(dòng)上管機(jī)械手只是他的一小部分，就如同我們的手臂對(duì)于我們整個(gè)人一樣，不算大卻缺一不可，除了機(jī)械手臂的前半部分在工作臺(tái)面的邊緣，且因?yàn)樽饔玫年P(guān)系比較明顯，其他的部分都是隱藏在工作臺(tái)面之下的，在封閉完好的情況下是不

40、外露的，這樣也可以保證人員的安全性，也可以保證設(shè)備內(nèi)部不會(huì)受到其他雜志的影響，從而保證設(shè)備的可靠性。 設(shè)備的電機(jī)位于工作臺(tái)面的最底部，最中心處，他不僅僅是全自動(dòng)上管機(jī)械手的動(dòng)力來源同時(shí)也是整個(gè)擦粉機(jī)其他部件的動(dòng)力來源，這里電機(jī)通過變速箱進(jìn)行調(diào)速來達(dá)到我們所要求的速度，再通過斜齒輪與凸輪背后的斜齒輪連接，從而帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)為整個(gè)全自動(dòng)上管機(jī)械手是考慮到平衡性的，我們?cè)谑直凵霞由狭伺渲貕K以達(dá)到機(jī)械手臂的平衡，來減小手臂上舉時(shí)所需要的力，且各軸以左右平移居多，所以帶動(dòng)凸輪所需要的力并不是很大，對(duì)于電機(jī)要求的動(dòng)力并不是很大，只要達(dá)到基本的要求即可。 3.7.2裝配圖技術(shù)要求 1.各密封

41、件裝配前必須浸透油。 2.裝配滾動(dòng)軸承允許采用機(jī)油加熱進(jìn)行熱裝，油的溫度不得超過100℃。 3.齒輪箱裝配后應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝規(guī)定進(jìn)行空載試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有沖擊、噪聲，溫升和滲漏不得超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 4.齒輪裝配后，齒面的接觸斑點(diǎn)和側(cè)隙應(yīng)符合GB10095和GB11365的規(guī)定。 5.裝配液壓系統(tǒng)時(shí)允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進(jìn)入系統(tǒng)中。 6.進(jìn)入裝配的零件及部件（包括外購件、外協(xié)件），均必須具有檢驗(yàn)部門的合格證方能進(jìn)行裝配。 7.零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。 8.裝配前應(yīng)對(duì)零、部件的主要配

42、合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關(guān)精度進(jìn)行復(fù)查。 9.裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。 10.螺釘、螺栓和螺母緊固時(shí)，嚴(yán)禁打擊或使用不合適的旋具和扳手。緊固后螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部不得損壞。 11.規(guī)定擰緊力矩要求的緊固件，必須采用力矩扳手，并按規(guī)定的擰緊力矩緊固。 12.同一零件用多件螺釘（螺栓）緊固時(shí)，各螺釘（螺栓）需交叉、對(duì)稱、逐步、均勻擰緊。 13.圓錐銷裝配時(shí)應(yīng)與孔應(yīng)進(jìn)行涂色檢查，其接觸率不應(yīng)小于配合長度的60%，并應(yīng)均勻分布。 14.平鍵與軸上鍵槽兩側(cè)面應(yīng)均勻接觸，其配合面不得有間隙。 15.花鍵裝配同時(shí)接觸的齒面數(shù)不少于2/3，接觸

43、率在鍵齒的長度和高度方向不得低于50%。 16.滑動(dòng)配合的平鍵（或花鍵）裝配后，相配件移動(dòng)自如，不得有松緊不均現(xiàn)象。 17.粘接后應(yīng)清除流出的多余粘接劑。 18.軸承外圈與開式軸承座及軸承蓋的半圓孔不準(zhǔn)有卡住現(xiàn)象。 19.軸承外圈與開式軸承座及軸承蓋的半圓孔應(yīng)接觸良好，用涂色檢查時(shí)，與軸承座在對(duì)稱于中心線120、與軸承蓋在對(duì)稱于中心線90的范圍 內(nèi)應(yīng)均勻接觸。在上述范圍內(nèi)用塞尺檢查時(shí)，0.03mm的塞尺不得塞入外 圈寬度的1/3。 20.軸承外圈裝配后與定位端軸承蓋端面應(yīng)接觸均勻。 21.滾動(dòng)軸承裝好后用手轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、平穩(wěn)。 22.上下軸瓦的結(jié)合面要緊密

44、貼和，用0.05mm塞尺檢查不入。 23.用定位銷固定軸瓦時(shí)，應(yīng)在保證瓦口面和端面與相關(guān)軸承孔的開合面和端面包持平齊狀態(tài)下鉆鉸、配銷。銷打入后不得松動(dòng)。 24.球面軸承的軸承體與軸承座應(yīng)均勻接觸，用涂色法檢查，其接觸不應(yīng)小于70%。 25.合金軸承襯表面成黃色時(shí)不準(zhǔn)使用，在規(guī)定的接觸角內(nèi)不準(zhǔn)有離核現(xiàn)象 ，在接觸角外的離核面積不得大于非接觸區(qū)總面積的10%。 26.齒輪（蝸輪）基準(zhǔn)端面與軸肩（或定位套端面）應(yīng)貼合，用0.05mm塞尺檢查不入。并應(yīng)保證齒輪基準(zhǔn)端面與軸線的垂直度要求。 27.齒輪箱與蓋的結(jié)合面應(yīng)接觸良好。 28.組裝前嚴(yán)格檢查并清除零件加工時(shí)殘留的

45、銳角、毛刺和異物。保證密封件裝入時(shí)不被擦傷。 歸納一下，大約有以下方面的基本技術(shù)要求，以供參考（具體數(shù)值，具體條款由設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際情況定）： １.一般技術(shù)要求： 零件去除氧化皮。 零件加工表面上，不應(yīng)有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷。 去除毛刺飛邊。 ２.熱處理要求： 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，HRC50～55。 零件進(jìn)行高頻淬火，350～370℃回火，HRC40～45。 滲碳深度0.3mm。 進(jìn)行高溫時(shí)效處理。 ３.公差要求： 未注形狀公差應(yīng)符合GB1184-80的要求。 未注長度尺寸允許偏差0.5mm。 鑄件公差帶對(duì)稱于毛坯鑄件基本尺寸配置。 ４.零件棱角： 未注

46、圓角半徑R5。 未注倒角均為245。 銳角倒鈍。 ５.裝配要求： 各密封件裝配前必須浸透油。 裝配滾動(dòng)軸承允許采用機(jī)油加熱進(jìn)行熱裝，油的溫度不得超過100℃。 齒輪箱裝配后應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝規(guī)定進(jìn)行空載試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有沖擊、噪聲，溫升和滲漏不得超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 齒輪裝配后，齒面的接觸斑點(diǎn)和側(cè)隙應(yīng)符合GB10095和GB11365的規(guī)定。 裝配液壓系統(tǒng)時(shí)允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進(jìn)入系統(tǒng)中。 進(jìn)入裝配的零件及部件（包括外購件、外協(xié)件），均必須具有檢驗(yàn)部門的合格證方能進(jìn)行裝配。 零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污

47、、著色劑和灰塵等。 裝配前應(yīng)對(duì)零、部件的主要配合尺寸，特別是過盈配合尺寸及相關(guān)精度進(jìn)行復(fù)查。 裝配過程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。 螺釘、螺栓和螺母緊固時(shí)，嚴(yán)禁打擊或使用不合適的旋具和扳手。緊固后螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部不得損壞。 規(guī)定擰緊力矩要求的緊固件，必須采用力矩扳手，并按規(guī)定的擰緊力矩緊固。 同一零件用多件螺釘（螺栓）緊固時(shí)，各螺釘（螺栓）需交叉、對(duì)稱、逐步、均勻擰緊。 圓錐銷裝配時(shí)應(yīng)與孔應(yīng)進(jìn)行涂色檢查，其接觸率不應(yīng)小于配合長度的60%，并應(yīng)均勻分布。 平鍵與軸上鍵槽兩側(cè)面應(yīng)均勻接觸，其配合面不得有間隙。 花鍵裝配同時(shí)接觸的齒面數(shù)不少于2/3

48、，接觸率在鍵齒的長度和高度方向不得低于50%。 滑動(dòng)配合的平鍵（或花鍵）裝配后，相配件移動(dòng)自如，不得有松緊不均現(xiàn)象。 粘接后應(yīng)清除流出的多余粘接劑。 軸承外圈與開式軸承座及軸承蓋的半圓孔不準(zhǔn)有卡住現(xiàn)象。 軸承外圈與開式軸承座及軸承蓋的半圓孔應(yīng)接觸良好，用涂色檢查時(shí)，與軸承座在對(duì)稱于中心線120、與軸承蓋在對(duì)稱于中心線90的范圍內(nèi)應(yīng)均勻接觸。在上述范圍內(nèi)用塞尺檢查時(shí)，0.03mm的塞尺不得塞入外圈寬度的1/3。 軸承外圈裝配后與定位端軸承蓋端面應(yīng)接觸均勻。 滾動(dòng)軸承裝好后用手轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、平穩(wěn)。 上下軸瓦的結(jié)合面要緊密貼和，用0.05mm塞尺檢查不入。 用定位

49、銷固定軸瓦時(shí)，應(yīng)在保證瓦口面和端面與相關(guān)軸承孔的開合面和端面包持平齊狀態(tài)下鉆鉸、配銷。銷打入后不得松動(dòng)。 球面軸承的軸承體與軸承座應(yīng)均勻接觸，用涂色法檢查，其接觸不應(yīng)小于70%。 合金軸承襯表面成黃色時(shí)不準(zhǔn)使用，在規(guī)定的接觸角內(nèi)不準(zhǔn)有離核現(xiàn)象，在接觸角外的離核面積不得大于非接觸區(qū)總面積的10%。 齒輪（蝸輪）基準(zhǔn)端面與軸肩（或定位套端面）應(yīng)貼合，用0.05mm塞尺檢查不入。并應(yīng)保證齒輪基準(zhǔn)端面與軸線的垂直度要求。 齒輪箱與蓋的結(jié)合面應(yīng)接觸良好。 3.7.3總圖 下面附上整個(gè)全自動(dòng)上管機(jī)械手的總圖。 圖3-11總圖 小 結(jié) 本設(shè)計(jì)通過

50、對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)本科所學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，完成一個(gè)輔助生產(chǎn)線上按特定要求傳遞工件的機(jī)械手的的設(shè)計(jì)，比較好地體現(xiàn)理論學(xué)習(xí)水平、實(shí)踐動(dòng)手能力，具有較強(qiáng)的針對(duì)性和明確的實(shí)施目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。 本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)有這么幾點(diǎn)，機(jī)械手臂要求很高的穩(wěn)定性，原本的設(shè)計(jì)思路是直接以三個(gè)氣缸來控制機(jī)械手，但是最后在方老師的指導(dǎo)下，考慮到以氣缸的穩(wěn)定性來帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手臂壓力太大，所以改變思路選用了凸輪來控制。另外一點(diǎn)是主軸與主載模塊，主軸與齒輪之間原本的設(shè)計(jì)只是以螺絲來固定，可靠性比較差，后在方老師的指導(dǎo)下添加上了鍵，大大提高了機(jī)械手臂的可靠性以及穩(wěn)定性。 全自動(dòng)上管機(jī)械手有很多優(yōu)點(diǎn)，它結(jié)構(gòu)簡

51、單，易于控制，大量采用標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化的通用原件，易于修理維護(hù)，而且很多細(xì)節(jié)的地方都做了可調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)，使得它能夠適應(yīng)各種尺寸的變化。為了確保機(jī)械手的穩(wěn)定性特意選擇了凸輪帶動(dòng)齒條再帶動(dòng)齒輪的傳動(dòng)模式，大大提高了全自動(dòng)上管機(jī)械手的可靠性，全自動(dòng)機(jī)械手的簡單，穩(wěn)定使得他實(shí)現(xiàn)了從傳送帶到設(shè)備之間的全自動(dòng)化，大大節(jié)省了人力成本，提高了工作的效率和穩(wěn)定。在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，全自動(dòng)機(jī)械手采用了相對(duì)簡單的結(jié)構(gòu)和控制, 從而大大地降低了制造成本。 通過近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，收集資料、設(shè)計(jì)方案，比較方案，論證方案，分析計(jì)算，最后還有工程圖紙的繪制以及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫等各個(gè)環(huán)節(jié)，使我對(duì)本科階段的知識(shí)有了一個(gè)

52、整體的深層次的理解，同時(shí)對(duì)工程的理解更加深刻。由于時(shí)間和個(gè)人知識(shí)及能力水平有限，論文中難免會(huì)有一些紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 參 考 文 獻(xiàn) [1]方建.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).第一版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.12 [2]黃真.并聯(lián)機(jī)械手機(jī)構(gòu)學(xué)理論及控制．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1-3 [3]李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.718 [4]陸祥生, 楊秀蓮．機(jī)械手—理論及應(yīng)用．北京：中國鐵道出版社，2005.11-12 [5]張培仁.機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)與算法.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008.10-01 [6]葉偉昌，林崗.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1-1 [7]何祖舜，蔡君亮.機(jī)械設(shè)計(jì)與工藝手冊(cè).寧夏：寧夏人民出版社，2009. [8]王建明，自動(dòng)線與工業(yè)機(jī)械手技術(shù) 天津：天津大學(xué)出版社, 2009.01-01 25