西南科技大学应用型自学考试毕业设计（论文）
2.2 上下料机械手的工作原理
上下料机械手是一种专用的工业机械手，其执行程序一般是固化好的，或只能进行简单编程，所以机械手的动作是固定的，一种机械手只能供送一种或有限的几种物品，程序控制系统相对比较简单。
供送料机械手可看做是一种无料槽、滑道的供送料机构，它在一个位置（料槽）抓取物品（工件），然后将其搬运到另一个位置。其基本动作是：上料时，先由料槽中取出工件，带着工件到指定工位，将其放在工位上，返回；卸料时则从工位上取下工件，带走，放到料箱中。上料时一般有位置及方位要求，而卸料时一般无严格要求，所以上料是关键。
要完成上述动作，上下料机械手的手爪必须到达两点（取料点—料槽；放料点—加工工位），这可通过机械手的手臂来实现。手爪必须做两个动作（抓取料和放下料），这可通过机械手的手爪闭合、张开来实现。方位要求一般通过机械手的手腕来满足供送料要求的运动，轨迹应该是：直线下降—直线升起—平面圆弧摆动—直线下降。 2.3 规格参数的选择
工业机械手的规格参数是说明机械手规格和性能的具体指标，一般包括以下几个方面：
（1）抓重（又称臂力）：额定抓取重量或称额定负荷，单位为公斤，本次设计要求抓重为25kg。
（2）自由度数目：本次设计整机四个自由度，手臂三个自由度，手腕两个自由度。
（3）定位方式：有固定机械挡块，可调机械挡块，行程开关，电位器及其他各种位置设定和检测装置，本次设计选固定机械挡块定位。
（4）驱动方式：有气动，液动，电动和机械式四种形式，本次设计选择液压驱动。
（5）手臂运动参数：臂部上仰60度、下俯30度、回转220度。 （6）手腕运动参数：腕部回转顺逆各180度。 （7）手指夹持范围和握力：工件直径d<100mm。 （8）定位精度：位置设定精度和重复定位精度。
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（9）轮廓尺寸：长×宽×高（毫米）为445.75×223.15×459.5mm。 2.4 设计路线与方案 2.4.1 机械手的总体设计方案
本课题是自动上下料机械手的设计，本设计主要任务是完成机械手的结构方面设计，以及液压系统方面的简单设计。在本章中对机械手的坐标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。因此机械手的执行机构、驱动机构是本次设计的主要任务。
2.4.2 设计步骤
（1）查阅相关资料；
（2）确定研究技术路线与方案构思； （3）结构和运动学分析；
（4）根据所给技术参数进行计算；
（5）按所给规格，范围，性能进行分析，强度和运动学校核； （6）绘制工作装配图草图； （7）绘制总图及零件图等； （8）总结问题进行分析和解决。 2.4.3 研究方法和措施
使用现在机械设计方法和液压传动技术进行设计，采用关节式坐标（四个自由度，可以绕横，纵轴转动和上下左右摆动）。
液压驱动即是以油液的压力来驱动执行机构。抓重能力大，结构小巧轻便，传动平稳，动作灵便，可无级调速，进行连续轨迹控制，易于实现直接驱动。但因油的泄露对工作性能影响较大，故它对密封装置要求严格，且不宜在高温或低温下工作。
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3 机械手各部分的计算与分析
3.1 手部计算与分析
手部按其夹持工件的原理，大致可分为夹持和吸附两大类。夹持类最常见的主要有夹钳式，本设计主要考虑夹钳式手部设计。
夹钳式手部是由手指，传动机构和驱动装置三部分组成，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴，盘，套类零件，一般情况下多采用两个手指。手部示意图如下：
图3-1 手部示意图
3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求
（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。 3.1.2 手部的计算和分析 （1）手部受力分析
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图3-2 手部受力图(1)
图3-3 手部受力图(2)
（2）手指尺寸初步设定 由拉杆的力平衡条件：
P1?P 2sin?1x?F
6
?0
p1cos?1=p2cos?2
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得 P1?P2
P'1?P1
由
?M(F)?0得
'P1h?NLAB
h?ccos? p?b*tg?*N
又由工件的平均半径： Rcp?50?25?37.mm5 2初取V型手指的夹角2??120o，LAB?55mm，2C?100mm，b?53mm，
LCD?53mm，滑杆总长h=170mm
（3）夹紧力计算
又由于工件的直径不影响其轴心的位置即定位误差为零，手指水平位置夹取水平位置放置的工件。
由参考文献[2]中表2-1查得：
N＝0.5G=0.5×25=12.5kg （3—1）
又因为：
P?2bNcos2? （3—2） c当?取最小值时，则增力比较大，手指走到最小行程时则有?min , ?min ?30o
又因为：
p理?2bNcos2amin?19.88kg （3—3） c P实?P理k1k2? （3—4）
取安全系数k1?1.5，工作情况系数k2?1.5,传动机构的机械效率??0.9 P实＝19.88×1.5×1.5?50kg
0.9手指夹紧时：夹紧缸活塞移动范围L＝130mm，其动作时间t=1.5s（由机械手的动作节拍时间得之），所以夹紧活塞移动得平均速度v为：
l13v???8.67cms
t1.5
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