平面关节型机械手设计

设计要求

一、通过设计平面关节型机械手，培养综合运用所学知识，分析问题和解决问题的能力。

有关资料：上下料搬运机械手，3个自由度，平面关节型；需要搬运的工件：环类零件，内孔直径50mm；高150mm,厚10mm,（只能从内孔夹持工件），材料40钢，将工件从一条输送线搬运到与之平行的另一条输送线上，（两输送线距离为2.5m,高度差0.4m）。

要求：设计方案和计算正确，叙述清楚，图纸符合规范。翻译一篇有关外文资料。

二、图纸：

1.机械手机构简图

2.工作空间投影图

3.机械手传动原理图

4.机械手装配图

5.零件图

三、实习：

1.本校机械实验室组装各类机械手模型。

2.学习工业机械人设计方面知识。

四、参考书：

1. 《工业机器人设计》周伯英机械工业出版社 1995

2. 《机器人机械设计》龚振帮电子工业出版社 1995

3. 《机构设计》（日）藤森洋三机械工业出版社 1990

4. 《机械手图册》（日）加藤一郎上海科技出版社 1989

5. 《机械设计图册》（5）成大先化学工业出版社 1999

五、进度：

3月24日到4月25日实习，拟订设计方案

4月264日到5月3日机械手传动原理图

5月4日到5月17日机械手装配图

5月18日到5月24日零件图

5月25日到6月1日写说明书

平面关节型机械手设计

[摘要]平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间如工作空间图，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。关键词:机械手轴承汽缸

[Abstract]Selective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints and one move joints , two slew joints control the moving of the front and back left and right . the move joints control the moving of up and down . the work room as work room drawing . the vertical section is a rectangle slew . the high of the vertical section is move joints’journey ,the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .

Key words:manipulator axletree cylinder

第1章机械手总体设计

工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。它在二十世纪五十年代就已用于生产，是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置，开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化，随着应用范围的不段扩大，现在用来夹持工具和完成一定的作业。实践证明它可以代替人手的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。

平面关节型机器人又称SCARA型装配机器人，是Selective Compliance Assembly Robot Arm的缩写，意思是具有选择柔顺性的装配机器人手臂。在水平方向有柔顺性，在垂直方向有较大的刚性。它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配，如在电子工业零件的插接、装配中应用广泛。

总体设计的任务：包括进行机械手的运动设计，确定主要工作参数，选择驱动系统和电控系统，整体结构设计，最后绘出方案草图。

1.1 主要技术参数见表1-1

表1-1

机械手类型平面关节型

抓取重量 2.2Kg

自由度3个（2个回转1个移动）

大臂长700mm，回转运动，回转角240，步进电机驱动单片机控制小臂长600mm，回转运动，回转角240，步进电机驱动单片机控制移动关节气缸驱动行程开关控制

手指气缸驱动行程开关控制

1.2 结构特点如下图：

第2章手指设计

工业机械手的手部是用来抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一。

2.1 设计时要注意的问题：

(1) 手指应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。

(2) 手指应有一定的开闭范围。其大小不仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。 (3) 应能保证工件在手指内准确定位。

(4) 结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。 (5) 根据应用条件考虑通用性。 2.2 零件的计算

)(0428.221010282600

7800)(282600150)2535(14.3)(9

32222kg vg mg G v

m mm h r R V =⨯⨯

=====⨯-⨯=-=ρρπ

其中g 取10

取G=23（N ） 2.3 紧力的计算：

2.3.1 G fN ≥4

f 为手指与工件的静摩擦系数，工件材料为40号钢，手指为钢材，查《机械零件手册》 表2-5 f=0.15

所以 33.3815

.04234≈⨯=≥

f G N 取N=40（N ）

驱动力的计算 η

α1

4N

tg P =