机械创新设计说明书

科技创新与竞赛大作业题目：机械手夹持器设计组员：20121803320%20121803319%班级：采矿工程1203矿业工程系2015年6月1机械手夹持器设计一、夹持器设计的基本要求1、功能方面：（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）应考虑通用性和特殊要求。2、结构方面：（1）结构新颖；（2）结构简单、紧凑，重量轻，效率高。3、材料方面：（1）材料耐磨性好；（2）价格便宜。4、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）所要抓紧的工件最大直径为80mm，质量3kg。二、夹持器方案1、夹持器原理方案设想：（1）单（多）铰链杆（2）连杆机构（3）杠杆机构2（4）螺杆机构（5）齿轮齿条机构2、夹持器动力源形式：(1）液压；（2）气压；（3）电力机械（螺杆传动、齿轮传动）。各动力源优点如下：a.液压传动的优点：结构紧凑，重量轻，调速度性能好，运转平稳、可靠，功率密度大，能自行润滑，易实现复杂控制。b.气压传动的优点：结构简单，维护使用方便，成本低，工作寿命长，工作介质（压缩空气）的传输简单，且易获得。C.电力机械的优点：使用和控制方便；工作效率高，无烟尘、气味，噪声小；运行可靠，价格低廉，结构牢固。3、最终方案根据工件要求，被夹持物体体积较小，重量较轻，选择电机驱动足够提供夹持力。而液压和气动虽然可提供较大动力源，但是没有电3机驱动简单、方便。而且电机拆装方便，价格低廉。因此，综上所述，动力源选择电机驱动。方案如上图所示，该夹持器采用齿轮啮合原理，通过电机驱动齿轮轴使两啮合齿轮转动，从而带动夹持手指作张合运动。三、夹持器装置设计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。4手指对工件的夹紧力可按下列公式计算：123NFKKKG式中：1K—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。2K—工件情况系数，主要考虑惯性力的影响，计算最大加速度，得出工作情况系数2K,20.02/1111.0029.8aKg，a为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的绝对值（m/s）；3K—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，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：V型指端夹持圆柱型工件，30.5sinKf，f为摩擦系数，为V型手指半角，此处粗略计算34K,如图1.1图1.1G—被抓取工件的重量求得夹紧力NF，1231.51.002439.8176.75NFKKKMgN，取整为177N。四、夹持器三维造型截图56