机械机械手夹持器毕业设计论文及装配图带CAD图纸.zip

机械手夹持器设计 2.1 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。 2.2 夹持器结构设计 2.2.1 夹紧装置设计. 2.2.1.1 夹紧力计算 手指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： 2-1123NFKG 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；1K —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2 况系数 , ，a 为机器人搬运工件过程的加速度或减速度0.2/11.98ag 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，3K 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，V ， 为摩擦系数， 为 型手指半角，此处粗略计算 ,如图 2.130.5sinffV34K 图 2.1 —被抓取工件的重量G 求得夹紧力 ， ，取整为NF123.5102439.8176.5NKMgN 177N。 2.2.1.2 驱动力力计算 根据驱动力和夹紧力之间的关系式： 2sinNFcba 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a 可得 ，得出 为理论 2sin17286sin195.34NFba Nc F 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 ，'F 一般取 0.8～0.9，此处取 0.88，则： ，取'195.2.7608N'50F 2.2.1.3 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： 2=4FDp推 式中 ——活塞直径D ——活塞杆直径d ——驱动压力，p ,已知液压缸驱动力 ，且'F推 'F'501NK 由于 ，故选工作压力 P=1MPa '10KN 据公式计算可得液压缸内径： '452.313.1FDmp 根据液压设计手册,见表 2.1，圆整后取 D=32mm。 表 2.1 液压缸的内径系列（JB826-66） （mm） 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 11 0 125 130 140 160 180 200 250 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 SdDQ)(42 612316010.724/minqVAL 夹紧时流量 2261 3010.95/min4SqVADL 2.2.1.4 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 2.2 夹持器液压缸技术参数 图 2.2 结构简图 受压面积( )2cm工作 压力 使用温 度范围 允许最 大速度 效 率 传动介 质 缸径 无杆腔 有杆腔 速度比 1MPa ～+108300 m/s 90 % 常规矿 物液压 油 32 mm 12.5 8.6 1.45 图 2.3 外形尺寸 2.2.2 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1m 取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。 图 2.4 工件直径为 80mm，尺寸偏差 ，则 ，5max42.5Rm ， 。min37.5R40epR 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 2.5 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： 22()cossininABABRXlla 简化为： 2221(i)(sin)iABABlla 该方程为双曲线方程，如图 2.6： 图 2.6 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：0RminX ，通常取sincoABl210mi 若工件的半径 变化到 时，X 值的最大变化量，即为夹持误差，用 表示。axRin  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，maxiR 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 epR 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0R 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BE' 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 ，epR90CD  即下式： 1cos[()]inepABal 其中 , , 型钳的夹角290am86ABlV210 代入得出： 10cos[(45)]6.7in8  则 0sin86cs.1.02ABRl m  则 ，此时定位误差为 和 中的最大值。minax1222 2maxin1()cossinsiABABABRllla2222minin() isABABABlll 分别代入得： ，10.256m20.148m 所以， ，夹持误差满足设计要求。. 由以上各值可得： 2221(sinco)(sin)5.924sinABABXRllam 取值为 。5