設計機械手需要考慮哪些因素

『壹』 助力機械臂的設計要求有哪些

1、機械臂組成質量，抄內部結構是機械臂襲使用壽命和設計的關鍵，好的配置和好的組件質量是產品的的關鍵，這個應該是企業選擇的重點。

2、機械臂速度：機械臂的工作速度是表示效率，如果機械臂的工作速度達不到生產要求，那麼效率降低會影響到企業的生產計劃，在范圍內的速度是機械臂的基本作用之一。

3、機器結構：機械結構是對生產需求的設計，如果機械臂的設計不能滿足生產需求，將會帶來很大的困擾，比如抓取式裝箱機械臂，它的主要的工作就是對產品進行自動收集、整理以及裝箱，所以在購買此類機械臂之前要確認好結構設計上能不能滿足需求，同時要滿足以後的改進需求。

4、系統：與其他機械設備一樣，機械臂也是有控制操作系統的，這個是大部分機械臂都有的，一般情況下系統是設備穩定工作的必要因素，如果功能強大它能在使用過程中發現很多問題，並能進行設備和操作保護，好的系統也是選擇的關鍵。

『貳』 設計自動化機械手要哪些條件

自動化專業行業就業領域相關聯的行業在藉助市場經濟的搞活和對外開放程度的加深，也獲得了飛速發展。民航、鐵路、金融、通信系統、稅務、海關等部門的自動化程度越來越高，科研院所、高科技公司也藉助強大的人才優勢，發展迅猛。未來隨著自動化技術應用領域的日益拓展，對這一專業人才的需求將會不斷增加，自動化專業的畢業生也將藉助這一技術的廣泛應用而在社會生活的各個領域、經濟發展的各個環節找到發揮自己專長的理想位置。
本專業畢業生有著廣闊的就業渠道，因為自動化技術的應用廣泛，其就業領域也五花八門。正因為如此，有些同學在擇業時容易產生「皇帝的女兒不愁嫁」的心理，認為自己的自動化專業緊俏，社會需求量大，工作單位可以隨自己挑。盡管學生就業實行的是「雙向」選擇的政策，你選用人單位，但用人單位也在選你。所以千萬不要表現出一種「老子天下第一」的神情，自我感覺很了不起，這樣只會引起用人單位的反感甚至最終不錄用你。謙虛、踏實、穩重是本專業畢業生在擇業時的第一選擇。根據近幾年畢業生就業的情況看，他們的工作都非常理想，收入狀況也頗為樂觀。
自動化專業一直以來是社會急需的人才。包括電氣自動化、鐵路、化工等諸多領域。
自動化工程師——從事自動化系統的維護、優化等工作；
自動化設計師——從事自動化系統的設計和開發；
軟體工程師——處理自動化系統中相關的軟體的設計和開發。
還可以從事教學和相關的研究工作。
就業方向
主要從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研製開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域的工作。自動化就業面很廣泛，一般可以選擇自動化以及自動化儀表公司，如西門子，E+H，ABB等公司；可以選擇到化工廠、醫葯、食品製造等企業中進行生產過程的自動控制；可以選擇自動機器人方向的研究；可以向數據採集、挖掘，模式識別等方面發展；當然也可以深入高科技領域，比如航天航空器控制的研究製造等等。
國外現狀
國外自動化技術的發展趨勢是系統化、柔性化、集成化和智能化。自動化技術不斷提高光電子、自動化控制系統、傳統製造等行業的技術水平和市場競爭力，它與光電子、計算機、信息技術的融合和創新，不斷創造和形成新的行業經濟增長點，同時不斷提供新的行業發展的管理戰略哲理。
如並行工程（CE）、敏捷製造（AM）等。數控技術於模塊化、網路化、多媒體和智能化；CAD/CAM系統面向產品的整個生命周期；自動控制內容發展到對產品質量的在線監測與控制，設備運行狀態的動態監測、診斷和事故處理、生產狀態的監控和設備之間的協調控制與連鎖保護，以及廠級管理決策與控制等；系統網路普遍以通用計算機網路為基礎；自動化控制產品正向著成套化、系列化、多品種方向發展；以自動控制技術、數據通信技術、圖象顯示技術為一體的綜合性系統裝置成為國外工業過程式控制制的主導產品，現場匯流排成為自動化控制技術發展的第一熱點；可編程式控制制器（PLC）與工業控制系統（DCS）的實現功能越來越接近，價格也逐步接近，國外自動控制與儀器儀表領域的前沿廠商已推出了類似PCS（Process Control System）的產品。
世界自動化產業發展勢頭迅猛。感測器技術、開放式工業過程自動化系統、現場匯流排技術等自動化技術已形成一定的產業規模，其中90年代感測器在美國、日本的市場總銷售額已超過100億美元。
涉及范圍
從深度來看——以工業生產為例，小到一個普通的設備電機，大到企業的整個加工、製造系統乃至企業的整個生產過程。
從廣度來看——涉及第二產業工業自動化、第一產業農業自動化、第三產業服務自動化（如辦公自動化、樓宇自動化、商務自動化、交通自動化等等），涉及的系統可有人造系統（如機器系統、交通系統、電力系統、軍事系統）和自然系統（如生命系統、生態系統），涉及的過程有生產過程、管理過程、決策過程等等。

『叄』 注塑機專用機械手都有哪些設計要點

注塑機專用機械手的設計要點：
一、手部
注塑機專用機械手的手部是用來直接抓取注塑製品的部件。由於注塑製品的形狀，大小，重量及表面特徵等方面存在著差異，因此注塑機械手的手部有多種形式，一般可分為夾持式和吸附式兩種。夾持式手部的主要形式為夾鉗式，常用於抓取不易破碎或變形的製品，它對所抓取的製品的形狀有較大的適應性。夾持式手部由手指，傳動機構和驅動裝置組成。
對於夾持式手部，進行設計選用時主要考慮以下幾點。
（1）手部應具有適應的夾緊力和驅動。
（2）手指應具有足夠的開關范圍。
（3）手指對製品應具有一定的夾持精度。
（4）手部對製品應具有一定的適應能力，且要求手部能耐受注塑製品剛從模腔中取出時的高溫及腐蝕性。
二、驅動系統
注塑用機械手的驅動系統一般可分為氣壓驅動和電力驅動等兩類，也可以根據工作要求採用上述兩種類型的組合系統來完成驅動。
在設計選用驅動系統時應注意以下幾點。
（1）根據機械手的負載量來確定驅動系統的類型，一般來說，重負載的可選擇電力驅動系統，輕負載的可選擇氣壓驅動系統。
（2）對於作點位控制的注塑機械手多採用氣壓驅動系統。
（3）對於需要採用伺服控制的機械手多採用電力驅動系統。
三、控制系統
注塑用機械手的所有動作都在控制系統的指揮下完成，尤其是機械手與注塑機的協調工作關系，更是要依賴控制系統來達到。在控制系統的指揮下，機械手按照預定的工作程序完成各個動作，從而將注塑生產出的製品從模具中取出並傳送到指定地點或下一個生產工序中，並向模腔中噴灑脫模劑。在設計時，應根據注塑機的性能，機械手的作業條件和要求，製品的形狀和重量等來確定控制系統。
一般來說，設計或選用控制系統應遵循以下一些要點。
（1）應確保機械手有足夠的定位精度；
（2）應注意機械手與注塑機的動作配合協調，確保機械手抓取製品離開模具後，注塑機和機械手能夠各自繼續進行動作，從而減少時間浪費；
（3）應注意控制機械手的運行速度，即要使機械手能夠滿足注塑成型最短周期的要求，有要考慮是否會產生慣性沖擊和振動；
（4）應考慮控制系統的費用與實際工作要求之前的平衡關系。
自由度：通常把傳送機構的運動稱為傳送機構的自由度。人從手指到肩部共有27個自由度。而如將機械手的手臂也製成這樣多的自由度，既困難又不必要。從力學的角度分析，物件在空間只有6個自由度。因此為抓取和傳送在空間不同位置和方位物件，傳送機構也應具有6個自由度。常用的機械手傳送機構的自由度還多為少於6個的。一般的專用機械手只有2～4個自由度，而通用機械手則多數為3～6個自由度（這里所說的自由度數目，均不包括手指的抓取動作）。
機械手的每一個自由度是由其操作機的獨立驅動關節來實現的。所以在應用中，關節和自由度在表達機械手的運動靈活性方面是意義相通的。又由於關節在實際構造上是由回轉或移動的軸來完成的，所以又習慣稱之為軸。因此，就有了6自由度、6關節或6軸機械手的命名方法。它們都說明這一機械手的操作有6個獨立驅動的關節結構，能在其工作空間中實現抓取物件的任意位置和姿態。
四、工作步驟：
注塑用機械手在抓取製品及噴灑脫模劑時一般採用如下的工作步驟：機械手手臂下降並引發注塑機開模-注塑機頂出注塑製品並向機械手發出。
頂出信號—機械手伸入模腔中抓取製品-機械手向模腔噴灑脫模劑—機械手上升離開模腔—機械手向注塑機發出閉模信號並引發注塑機閉模—。
機械手移動到指定位置處放下製品—機械手回復到原位準備進行下一次動作。

『肆』 影響機械手的承重的因素

一般而言有這幾個因素：承載量面積、容積，材質的強度、剛度、疲勞極限，結構的靜定系數、抗傾覆系數。
決定承重力的要素很多。一般而言有這幾個因素：承載量面積、容積，材質的強度、剛度、疲勞極限，結構的靜定系數、抗傾覆系數。承重能力是指這個重力是一定的、不變的。（也就是說結構_身自重荷載即豎向活荷載，就是說重力荷載，不包括水平荷載）一般單一材料物體的承載力，跟材料本身的結構、材質、形狀、溫度、壓強都有關系。

『伍』 如何選擇機械手

買機械手，千萬別被業務員忽悠！

注塑行業作為一個勞動密集型的行業。在近幾年，隨著我國的人工工資水平較快增長，而機械手價格越來越有性價比。機械手的投資成本基本上可實現一年左右收回投資，機械手正在更多的工廠得到普及。
如何選擇合適的機械手呢？從事注塑行業多年的客戶，大多有能力判斷並選擇合適的機械手配合注塑機。但是在某些狀況下，客戶可能需要廠商的協助才能決定採用哪一個規格的機械手，甚至客戶可能只有某種構想，然後詢問廠商否能實現自動化生產，或是哪一種機械手號型比較適合。

此外，某些特殊產品可能需要搭配特殊裝置如模內動作、模外工裝、自動化流水線等，才能更有效率地生產。

由此可見，如何決定合適的機械手方案，是一個極為重要的問題。只要的簡單了解以下幾點，就能讓你對采購時有個初步判斷。以下資訊提供給讀者參考。
首先，了解什麼是：X、Y和Z軸。
X軸一般定義為引撥行程。通常與產品厚度有關。
Y軸一般定義為垂直上下行程，是安裝在注塑機上，下降到取產品高度所決定的。
Z軸一般定義為橫向來回移動軸，橫向行程的大小是注塑機側邊將部件放下。

珠海可為KWHIII-900P三軸高速系列機械手示意圖

通常影響機械手選擇的重要因素包括注塑機型號大小、模具結構，產品大小或形狀、產品重量等，因此，在進行選擇前必須先收集或了解下列資訊：

序號

機械手參數

涉及參數

備注

1

上下行程（Y）

模板中心高度，產品外尺寸等

拿得到

2

引撥行程(x)

模具大小、結構，產品大小等

取得出

3

橫走行程（Z）

安全門高度、模板中心到傳送帶距離等

放得下

4

提重

產品重量

夠力拿

5

空循環周期

注塑生產周期

拿得快

6

模內佔用時間

用機械手和不用機械手對生產周期的影響

不費時

7

雙臂或單臂

模具是三板選雙臂PR，兩板選單臂P

8

單截式或雙截

車間或天車高度

9

選幾軸機械手

模具內的產品取出是否要做模內動作

在獲得以上資訊後，即可按照下列步驟來選擇合適的射出機：

1、選對型才能拿得到: 由注塑機型號大小所決定。
由於注塑機有非常多的種類，因此一開始要先正確判斷該注塑機配多大的機械手。下表是注塑機型號與機械手型號匹配表。

注塑機型號

機械手型號

備注

60T~180T

650斜臂機

機械手後面的數字通常表示Y軸的下降距離。例如：

KWIII-800PR

KW：表示為廠家名(珠海可為)。

III：表示為三軸式結構。

800：表示為下降高度為800mm。

P：表示為主臂。

R：表示為付臂。

KWIII-800PR型號解讀：是珠海可為公司的三軸機械手，有主臂和付臂，下降高度為800mm。適合用於200T~350T的注塑機使用。

註：不同廠商的注塑機型號外觀尺寸有所不同，本表只作參考，不作標准。

150T~250T

750斜臂機

60T~150T

600#單截

60T~160T

600#雙截

160T~180T

700#單截

160T~200T

700#雙截

200T~350T

800#雙截

320T~450T

900#雙截

350T~480T

1000#雙截

480T~580T

1100#雙截

580T~680T

1200#雙截

680T~820T

1300#雙截

800T~1000T

1500#雙截

1000T

1600P牛頭式

1500T

1800P牛頭式

1800T

2000P牛頭式

2500T

2500P牛頭式

2、取得出：由模具及產品形態尺寸判定的。
機械手取出方式一般有：
「吸」「夾」
「抱」「組合型」等等。
注意：並不是每種模具結構都能用機械手取出。
能否取得出要模具的脫模情況而定，同時要考慮產品的大小能否從哥林柱間距中取出。

3、放得下：由安全門高度及成品大小判定是否足以讓成品取出。
各注塑機品牌的安全門高度是不一樣的，就要求機械手的加高座要與注塑機配套。否則，會出現產品拿不出的情況。
產品尺寸過大，無法直接橫出時，是否有空間讓產品翻轉橫出要作考慮。

4、夠力拿：由產品的重量也是決定機械手的型號的因素。
機械手的最大荷重是指包括夾具、抱具、吸盤架等特殊冶具和產品重量在一起的總重量。機械手的選型時，要特別注意產品冶具的重量不以超過機器參數規定的80%，否則，機械手比較容易損壞，影響機器的使用壽命。

5、拿得快: 選伺服電機比氣缸動作要快許多。
l 一軸機械手的X和Y軸動作是由氣缸完成，Z軸動由伺服電機完成。
l 兩軸機械手的X軸動作是同氣缸完成，Y\Z軸由伺服電機完成。
l 三軸機械手的X、Y、Z軸方向動作都由伺服電機完成。
相對氣缸結構，伺服電機在動作的速度、位置精度和耐用性方面要優勝許多。對生產速度、位置精度和耐用性有要求的最好採用伺服結構的機械手。

6、不費時：主要指模內佔用時間（取物時間）要短。
模內佔用時間：指不用機械手時全自動生產周期與用機械手後的全自動生產周期之差。
例如：
在快餐盒生產中，一般高速注塑機不用機械手全自動生產的周期在4.5秒左右。如果用了機械手之後周期變成5秒。那麼，該機械手的模內佔用時間為0.5秒。
5秒相對4.5秒時間上增加了10%，意味著產量減少10%，是相當可怕的事情。
這時候應選用模內時間佔用少的品牌機械手。
7、選雙臂或單臂：模具是三板選雙臂PR，兩板選單臂P。
8、選單截式或雙截：看天車或車間高度，要有空間裝機械手和取產品時不能接觸上方物體。
9、選幾軸機械手：
對生產速度、位置精度和耐用性有要求的，最好採用三軸伺服的機械手。
對注塑產品取出或放入要在模具內作動作的，可在機械手冶具部加伺服電機控制，可選用四軸或五軸機械手。
10、牛頭式全開放機械手：主要應用在1000T以上的注塑機中。特點是機械手上升空間不受限制，可取出較大型的產品。
11、模外工裝：有冷卻，剪水口，沖孔，定形，貼標，堆疊，自動上料，金屬鑲件等等不同的模外冶具可完成。

看完本文。希望對廣大機械手從業人員或客商有所幫

『陸』 選擇注塑機機械手需要考慮哪些方面

我們可以先考慮幾個基本要素

『柒』 進行機械設計與製造要考慮的因素有哪些

機械設計製造及其自動化對其他技術領域起著支撐性作用，成為國民經濟各行業的基礎。機械工業的發展也必將帶動其他技術及行業的發展。

機械設計與製造是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械，即做出優化設計。

優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低製造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。

設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，製造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。

機械設計製造及其自動化專業涉及機械行業中的設計製造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等諸多的方向，是社會需求很大的一個行業。具體研究的內容有，開發低公害汽車發動機、提供機械性能的鋁合金和形狀記憶合金的新材料、研究提高汽車渦輪增壓發動機性能與開發減震降噪的機械等許多課題。隨著我國現代化建設的需要，在航天、造船、采礦等工業領域的發展，機械製造和自動化更加需要長足的發展，並且存在極大的發展空間。

『捌』 沖壓機械手設計前要考慮哪些因素

1.產品的尺寸范圍，如方料：長，寬，高。圓料：直徑，厚（提供圖紙或實物）
2.產品的材質
3.最大產品重量，就在沖壓機械手的手抓最大能夠多重的產品
4.加工方法和工序數量，如單工序、復合工序或連續加工等
5.原材料送料方式：卷材或片材 有沒其他特殊狀況說明
6.產品沖壓工藝順序：落料、拉伸、沖孔、翻邊、整形、切邊、翻轉
7.有無配置沖床：有或無，沖床型號，噸位，生產廠家，沖床台，油壓機台
沖壓自動化加工系統按加工材料形態不同，又可分為使用連續材料系統（如卷料、帶料）和使用單個材料系統（如一定尺寸的板材、半成品和其他二次加工用材料）兩類。

『玖』 畢業設計關於兩指機械手設計方案

加分發給你，先給你個頭看看目錄
摘要 1
第一章 機械手設計任務書 1
1.1畢業設計目的 1
1.2本課題的內容和要求 2
第二章 抓取機構設計 4
2.1手部設計計算 4
2.2腕部設計計算 7
2.3臂伸縮機構設計 8
第三章 液壓系統原理設計及草圖 11
3.1手部抓取缸 11
3.2腕部擺動液壓迴路 12
3.3小臂伸縮缸液壓迴路 13
3.4總體系統圖 14
第四章 機身機座的結構設計 15
4.1電機的選擇 16
4.2減速器的選擇 17
4.3螺柱的設計與校核 17
第五章 機械手的定位與平穩性 19
5.1常用的定位方式 19
5.2影響平穩性和定位精度的因素 19
5.3機械手運動的緩沖裝置 20
第六章 機械手的控制 21
第七章 機械手的組成與分類 22
7.1機械手組成 22
7.2機械手分類 24
第八章 機械手Solidworks三維造型 25
8.1上手爪造型 26
8.2螺栓的繪制 30
畢業設計感想 35
參考資料 36

送料機械手設計及Solidworks運動模擬

摘要
本課題是為普通車床配套而設計的上料機械手。工業機械手是工業生產的必然產物，它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術設備，對實現工業生產自動化，推動工業生產的進一步發展起著重要作用。因而具有強大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實踐證明，工業機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率和自動化水平。工業生產中經常出現的笨重工件的搬運和長期頻繁、單調的操作，採用機械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環境條件下進行操作，更顯示其優越性，有著廣闊的發展前途。
本課題通過應用AutoCAD 技術對機械手進行結構設計和液壓傳動原理設計，運用Solidworks技術對上料機械手進行三維實體造型，並進行了運動模擬，使其能將基本的運動更具體的展現在人們面前。它能實行自動上料運動；在安裝工件時，將工件送入卡盤中的夾緊運動等。上料機械手的運動速度是按著滿足生產率的要求來設定。

關鍵字 機械手，AutoCAD，Solidworks 。

第一章 機械手設計任務書

1.1畢業設計目的
畢業設計是學生完成本專業教學計劃的最後一個極為重要的實踐性教學環節，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業范圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關技術工作和未來事業的開拓都具有一定意義。
其主要目的：
培養學生綜合分析和解決本專業的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。
培養學生樹立正確的設計思想，設計構思和創新思維，掌握工程設計的一般程序規范和方法。
培養學生樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標准等手冊、圖冊工具書進行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力。
培養學生進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態度，工作作風和工作方法。

1.2本課題的內容和要求

（一、）原始數據及資料
（1、）原始數據：
生產綱領：100000件（兩班制生產）
自由度（四個自由度）
臂轉動180º
臂上下運動 500mm
臂伸長（收縮）500mm
手部轉動 ±180º
（2、）設計要求：
a、上料機械手結構設計圖、裝配圖、各主要零件圖（一套）
b、液壓原理圖（一張）
c、機械手三維造型
d、動作模擬模擬
e、設計計算說明書（一份）
（3、）技術要求
主要參數的確定：
a、坐標形式：直角坐標系
b、臂的運動行程：伸縮運動500mm，回轉運動180º。
c、運動速度：使生產率滿足生產綱領的要求即可。
d、控制方式：起止設定位置。
e、定位精度：±0.5mm。
f、手指握力：392N
g、驅動方式：液壓驅動。
（二、）料槽形式及分析動作要求
（ 1、）料槽形式
由於工件的形狀屬於小型回轉體，此種形狀的零件通常採用自重輸送的輸料槽,如圖1.1所示，該裝置結構簡單，不需要其它動力源和特殊裝置，所以本課題採用此種輸料槽。

圖1.1機械手安裝簡易圖
（2、）動作要求分析如圖1.2所示
動作一：送 料
動作二：預夾緊
動作三：手臂上升
動作四：手臂旋轉
動作五：小臂伸長
動作六：手腕旋轉
預夾緊
手臂上升
手臂旋轉
小臂伸長
手腕旋轉
手臂轉回
圖1.2 要求分析
第二章 抓取機構設計

2.1手部設計計算

一、對手部設計的要求
1、有適當的夾緊力
手部在工作時，應具有適當的夾緊力，以保證夾持穩定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對於剛性很差的工件夾緊力大小應該設計得可以調節，對於笨重的工件應考慮採用自鎖安全裝置。
2、有足夠的開閉范圍
夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置。工作時，一個手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。對於回轉型手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長度表示。手指開閉范圍的要求與許多因素有關，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來說，如工作環境許可，開閉范圍大一些較好，如圖2.1所示。

圖2.1 機械手開閉示例簡圖

3、力求結構簡單，重量輕，體積小
手部處於腕部的最前端，工作時運動狀態多變，其結構，重量和體積直接影響整個機械手的結構，抓重，定位精度，運動速度等性能。因此，在設計手部時，必須力求結構簡單，重量輕，體積小。
4、手指應有一定的強度和剛度
5、其它要求
因此送料，夾緊機械手，根據工件的形狀，採用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開時，用單作用式液壓缸。此種結構較為簡單，製造方便。
二、拉緊裝置原理
如圖2.2所示【4】：油缸右腔停止進油時，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進油時松開工件。

圖2.2 油缸示意圖
1、右腔推力為
FP=（π／4）D²P （2.1）
=（π／4）0.5²2510³
=4908.7N
2、根據鉗爪夾持的方位，查出當量夾緊力計算公式為：
F1=（2b／a）（cosα′）²N′ （2.2）
其中 N′=498N=392N，帶入公式2.2得：
F1=（2b／a）（cosα′）²N′
=(2150/50)（cos30º）²392
=1764N
則實際加緊力為 F1實際=PK1K2/η （2.3）
=17641.51.1/0.85=3424N

經圓整F1=3500N
3、計算手部活塞桿行程長L,即
L=（D/2）tgψ （2.4）
=25×tg30º
=23.1mm
經圓整取l=25mm
4、確定「V」型鉗爪的L、β。
取L/Rcp=3 （2.5）
式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）
由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150
取「V」型鉗口的夾角2α=120º，則偏轉角β按最佳偏轉角來確定，
查表得：
β=22º39′
5、機械運動范圍（速度）【1】
（1）伸縮運動 Vmax=500mm/s
Vmin=50mm/s
（2）上升運動 Vmax=500mm/s
Vmin=40mm/s
（3）下降Vmax=800mm/s
Vmin=80mm/s
（4）回轉Wmax=90º/s
Wmin=30º/s
所以取手部驅動活塞速度V=60mm/s
6、手部右腔流量
Q=sv （2.7）
=60πr²
=60×3.14×25²
=1177.5mm³/s
7、手部工作壓強
P= F1/S （2.8）
=3500/1962.5=1.78Mpa
2.2腕部設計計算

腕部是聯結手部和臂部的部件，腕部運動主要用來改變被夾物體的方位，它動作靈活，轉動慣性小。本課題腕部具有回轉這一個自由度，可採用具有一個活動度的回轉缸驅動的腕部結構。
要求：回轉±90º
角速度W=45º/s
以最大負荷計算：
當工件處於水平位置時，擺動缸的工件扭矩最大，採用估演算法，工件重10kg，長度l=650mm。如圖2.3所示。
1、計算扭矩M1〖4〗
設重力集中於離手指中心200mm處，即扭矩M1為：
M1=F×S （2.9）
=10×9.8×0.2=19.6（N·M）

F

S
F
圖2.3 腕部受力簡圖
2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2〖4〗
F=5kg S=10cm
帶入公式2.9得
M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M）
3、擺動缸的摩擦力矩M摩〖4〗
F摩=300（N）（估算值）
S=20mm （估算值）
M摩=F摩×S=6（N·M）
4、擺動缸的總摩擦力矩M〖4〗
M=M1+M2+M摩 （2.10）
=30.5（N·M）
5.由公式
T=P×b（ΦA1²-Φmm²）×106/8 （2.11）
其中： b—葉片密度，這里取b=3cm；
ΦA1—擺動缸內徑, 這里取ΦA1=10cm；
Φmm—轉軸直徑, 這里取Φmm=3cm。
所以代入（2.11）公式
P=8T/b（ΦA1²-Φmm²）×106
=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106
=0.89Mpa
又因為
W=8Q/（ΦA1²-Φmm²）b
所以
Q=W（ΦA1²-Φmm²）b/8
=（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8
=0.27×10-4m³/s
=27ml/s

2.3臂伸縮機構設計

手臂是機械手的主要執行部件。它的作用是支撐腕部和手部，並帶動它們在空間運動。
臂部運動的目的，一般是把手部送達空間運動范圍內的任意點上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動、靜載荷，而且自身運動又較多，故受力較復雜。
機械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。
手臂的伸縮速度為200m/s
行程L=500mm
1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】
Q=sv
=200×π×40²
=1004800mm³/s
=0.1/10²m³/s
=1000ml/s
2、手臂右腔工作壓力，公式（2.8） 得：〖4〗
P=F/S （2.12）
式中：F——取工件重和手臂活動部件總重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。
所以代入公式（2.12）得：
P=（F+ F摩）/S
=（30×9.8+1000）/π×40²
=0.26Mpa
3、繪制機構工作參數表如圖2.4所示：

圖2.4機構工作參數表
4、由初步計算選液壓泵〖4〗
所需液壓最高壓力
P=1.78Mpa
所需液壓最大流量
Q=1000ml/s
選取CB-D型液壓泵（齒輪泵）
此泵工作壓力為10Mpa，轉速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，可以滿足需要。
5、驗算腕部擺動缸：
T=PD（ΦA1²-Φmm²）ηm×106/8 （2.13）
W=8θηv/（ΦA1²-Φmm²）b （2.14）
式中：Ηm—機械效率取： 0.85～0.9
Ηv—容積效率取： 0.7～0.95
所以代入公式（2.13）得：
T=0.89×0.03×（0.1²-0.03²）×0.85×106/8
=25.8（N·M）
T<M=30.5（N·M）
代入公式（2.14）得：
W=（8×27×10-6）×0.85/（0.1²-0.03²）×0.03
=0.673rad/s
W<π/4≈0.785rad/s
因此，取腕部回轉油缸工作壓力 P=1Mpa
流量 Q=35ml/s
圓整其他缸的數值：
手部抓取缸工作壓力PⅠ=2Mpa
流量QⅠ=120ml/s
小臂伸縮缸工作壓力PⅠ=0.25Mpa
流量QⅠ=1000ml/s

第三章 液壓系統原理設計及草圖

3.1手部抓取缸

圖 3.1手部抓取缸液壓原理圖〖7〗

1、手部抓取缸液壓原理圖如圖3.1所示
2、泵的供油壓力P取10Mpa，流量Q取系統所需最大流量即Q=1300ml/s。
因此，需裝圖3.1中所示的調速閥，流量定為7.2L/min，工作壓力P=2Mpa。
採用：
YF-B10B溢流閥
2FRM5-20/102調速閥
23E1-10B二位三通閥

『拾』 機械手臂的設計要求

1、手臂應承載能力大、剛性好、自重輕
手臂的剛性直接影響到手臂抓取工件時動作的平穩性、運動的速度和定位精度。如剛性差則會引起手臂在垂直平面內的彎曲變形和水平面內側向扭轉變形，手臂就要產生振動，或動作時工件卡死無法工作。為此，手臂一般都採用剛性較好的導向桿來加大手臂的剛度，各支承、連接件的剛性也要有一定的要求，以保證能承受所需要的驅動力。
2、手臂的運動速度要適當，慣性要小
機械手的運動速度一般是根據產品的生產節拍要求來決定的，但不宜盲目追求高速度。
手臂由靜止狀態達到正常的運動速度為啟動，由常速減到停止不動為制動，速度的變化過程為速度特性曲線。
手臂自重輕，其啟動和停止的平穩性就好。
3、手臂動作要靈活
手臂的結構要緊湊小巧，才能做手臂運動輕快、靈活。在運動臂上加裝滾動軸承或採用滾珠導軌也能使手臂運動輕快、平穩。此外，對了懸臂式的機械手，還要考慮零件在手臂上布置，就是要計算手臂移動零件時的重量對回轉、升降、支撐中心的偏重力矩。偏重力矩對手臂運動很不利，偏重力矩過大，會引起手臂的振動，在升降時還會發生一種沉頭現象，還會影響運動的靈活性，嚴重時手臂與立柱會卡死。所以在設計手臂時要盡量使手臂重心通過回轉中心，或離回轉中心要盡量接近，以減少偏力矩。對於雙臂同時操作的機械手，則應使兩臂的布置盡量對稱於中心，以達到平衡。

4、位置精度高
機械手要獲得較高的位置精度，除採用先進的控制方法外，在結構上還注意以下幾個問題：
（1）機械手的剛度、偏重力矩、慣性力及緩沖效果都直接影響手臂的位置精度。
（2）加設定位裝置和行程檢測機構。
（3）合理選擇機械手的坐標形式。直角坐標式機械手的位置精度較高，其結構和運動都比較簡單、誤差也小。而回轉運動產生的誤差是放大時的尺寸誤差，當轉角位置一定時，手臂伸出越長，其誤差越大；關節式機械手因其結構復雜，手端的定位由各部關節相互轉角來確定，其誤差是積累誤差，因而精度較差，其位置精度也更難保證。
5、通用性強，能適應多種作業；工藝性好，便於維修調整
以上這幾項要求，有時往往相互矛盾，剛性好、載重大，結構往往粗大、導向桿也多，增加手臂自重；轉動慣量增加，沖擊力就大，位置精度就低。因此，在設計手臂時，須根據機械手抓取重量、自由度數、工作范圍、運動速度及機械手的整體布局和工作條件等各種因素綜合考慮，以達到動作準確、可靠、靈活、結構緊湊、剛度大、自重小，從而保證一定的位置精度和適應快速動作。此外，對於熱加工的機械手，還要考慮熱輻射，手臂要較長，以遠離熱源，並須裝有冷卻裝置。對於粉塵作業的機械手還要添裝防塵設施。