機械手設計的案例
并聯康復治療機械手的設計與仿真研究
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【課程設計】非標機械設計——機械手設計
但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結構大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環境中進行工作。
例如無桿氣缸的使用就使得這種類型的機械手在結構處理上和機械傳動機械手有極大的相似特點，所不同的是，這種類型的機械手只能實現兩個點的位置控制，且抓重力很小。
3、機械傳動機械手
即由機械傳動機構(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、直線導軌、絲桿等)驅動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠，動作頻率大，但結構較大，動作程序不可變。它常被用于工作主機的上、下料。
這種類型的機械手是目前使用最為廣泛的一種，我們根據使用的具體特點有以下兩個大類：
1）齒輪、齒條加直線導軌組合。
2）線性模組組合。
4、電力傳動機械手
即有特殊結構的感應電機、直線電機或功率步進電機直接驅動執行機構運動的機械手，因為不需要中間的轉換機構，故機械結構簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發展前途。
就我個人而言，我使用和設計最多的是專用機械傳動機械手，也就是配合數控加工機床使用的，利用齒輪、齒條、直線導軌組合傳動的機械手，這種類型的機械手的設計，我會在后續的文章中詳細介紹。
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展開 基于Solidthinking Inspire的重型機械手優化設計研究
本案例載體源自筆者碩士研究生期間從事研發的隧道重型機械手，該機械手作為隧道噴漿支護噴漿機器人的全自動化的核心操作機構，該機械手在工程使用的一年過程中，頻繁的啟停時，運動，噴漿工作等復雜工況，各機械手關節運動性能仍均正常，說明機械手各關節設計存在較大的冗余度，在國家車輛行業節能減排的驅使下，輕量化設計技術不斷發展，因此對于該機械手進行輕量化優化分析很有必要，本案列運用ADAMS和Inspire對機械手的運動學與動力學模型和臂架的有限元模型進行建模以及拓撲優化分析。
1. 基于Adams的運動學與動力學建模與仿真
在該重型機械手進行輕量化分析前，需要對機械手的工況進行綜合考慮，分析出各關節最危險的工況，在對其進行其加載分析。為了分析噴漿機在不同姿態工作時的受力情況，利用動力學分析仿真軟件ADAMS對機械手系統進行仿真。 從creo中建立好的機械臂裝配CAD模型導入Adams中，定義各構件質量信息、各運動副的約束以及附加混凝管道重力,得到Adams運動學與動力學模型。
Adams運動學與動力學模型
仿真工況描述：機械手從初始位置向上揚起水平位置，然后大臂伸縮臂走水平位移2m。（初始位置為大臂處于上仰位姿，伸縮臂縮到最短位置），小臂伸縮臂走水平位移2m,小臂從初始位置60°回轉到-180°，由于該機械手各關節結構復雜，本文主要研究三臂輕量化工作，因為三臂是大臂與小臂的連接關節，承受著大臂和小臂給予的復雜載荷。通過測量三臂各個鉸點運動副的受力，可得其在工況運動過程中的x、y、z方向受力情況（如下圖）。
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機械設計根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。
機械設計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】機械結構優化設計之裝配工藝設計注意事項，總結的夠全夠專！
裝配工藝設計注意事項：
注意事項
不好的設計
改進后的設計
1.盡可能使裝配操作分開
(1)便于分解為組件，以便實現包括預裝配和終了裝配的裝配分級
(2)分解成若干裝配單元，便于平行作業，縮短裝配周期，又便于維修
圖示電動絞車，將減速器輸出軸與卷筒軸分開，用聯軸器聯接，二者就可各自單獨組裝，簡化了裝配，避免了長軸加工，并便于減速器的標準化、系列化
改進前軸承孔徑小于齒輪外徑，必須在箱內裝配齒輪；改進后，軸上各零件可先行組裝，后裝入箱內，既提高了工效，又便于維修
(3)轉塔車床加速行程軸一端安裝在機身上的箱體內，不便裝配；改進后將加速行程軸用聯軸器聯接，箱體成為單獨的裝配單元
(4)將傳動齒輪預先組成單獨的齒輪箱，然后裝入箱體，便于調整和裝配（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
(5)裝配組可分開進行試驗，首先在變型設計時應如此
在整個機器中進行動平衡
轉子單獨進行動平衡
(6)力求不進行單個零件試驗而對裝配組件或產品進行功能試驗
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【機械設計】機械設計制造中常用的動密封形式，一起來看呀！
二、機械密封
機封總是由旋轉部件（黃色部分）和靜止部件（橙色部分）兩大部分組成，兩相對運動的動，靜環面成為密封的主密封面。
機械密封亦稱端面密封，按國家有關標準定義為：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動，而構成的防止流體泄漏的裝置。
三、干氣密封
干氣密封即“干運轉氣體密封”是將開槽密封技術用于氣體密封的一種新型軸端密封，屬于非接觸密封。
特點：
密封性能好，壽命長，不需密封油系統，功率消耗少，操作簡單及運行維護費用低。干氣密封作為不需任何密封端面冷卻和潤滑用油的無維修密封系統，正取代浮環密封和迷宮密封而成為石化行業高速離心壓縮機軸封的主體密封。
適用場合：
離心式壓縮機等高速等高速流體機械，適用于少量工藝氣泄漏到大氣中無危害的工況，如空壓機，氮壓機等。
展開 【機械設計】機械設計三百個禁忌，全部理解后你就是大神
提高精度的結構設計
1. 盡量不采用不符合阿貝原則的結構方案
2. 避免磨損量產生誤差的互相疊加
3. 避免加工誤差與磨損量互相疊加
4. 導軌的驅動力作用點，應作用在兩導軌摩擦力的壓力中心上，使兩條導軌摩擦力產生的力矩互相平衡
5. 對于要求精度較高的導軌，不宜用少量滾珠支持
6. 要求運動精度的減速傳動鏈中，最后一級傳動比應該取最大值
7. 測量用螺旋的螺母扣數不宜太少
8. 必須嚴格限制螺旋軸承的軸向竄動
9. 避免軸承精度的不合理搭配
10. 避免軸承徑向振擺的不合理配置
11. 避免緊定螺釘影響滾動導軌的精度
12. 當推桿與導路之間間隙太大時，宜采用正弦機構，不宜采用正切機構
13. 正弦機構精度比正切機構高
考慮人機學的結構設計問題
1．合理選定操作姿勢
2．設備的工作臺高度與人體尺寸比例應采用合理數值
3．合理安置調整環節以加強設備的適用性
4．機械的操縱、控制與顯示裝置應安排在操作者面前最合理的位置
5．顯示裝置采用合理的形式”
6．儀表盤上的刻字應清楚易讀
7．旋鈕大小、形狀要合理
8．按鍵應便于操作
9．操作手柄所需的力和手的活動范圍不宜過大
10．手柄形狀便于操作與發力
11．合理設計坐椅的尺寸和形狀
12．合理設計坐椅的材料和彈性
13．不得在工作環境有過大的噪聲
14．操作場地光照度不得太低
考慮發熱、腐蝕、噪聲等問題的結構設計
1. 避免采用低效率的機械結構
2. 潤滑油箱尺寸應足夠大
3.
展開 【機械設計】想要做好機械設計，請從畫好一張零件圖開始
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展開 【機械設計】一個巧妙的握手機構，超經典的機械設計！
不同的是，插扣是倒鉤與卡槽分體設計，而該機構是對稱式設計。
試想一下，我們將插扣的兩邊都沿中間線切開，然后各拿出一半來組成一個新的零件，就會形成一種新的機構，兩側對稱，同時能實現插扣的功能（上述方法直接拼接會有問題，但是稍微改動一下結構，思路是可行的）。
通過上述分割再組合的方法，可以獲得對稱的插扣結構。在此基礎上繼續改進，將彈性插扣的彈性件改為剛性的材料，通過伸縮機構實現插件的伸縮，一般經常用到的件有拉簧，壓簧；重型機構中常用的有氣動、液動等機構。
通過上面這一系列改進，結合這個思路去改進，創新，相信我們也能做出很多巧妙的機構。機械設計就是這樣一門學科，基本原理是不變的（這也是機械沒什么大發展得原因），變得只是形式，是表象，是根據不同的應用需求下的不同選擇。
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【機械設計】自動化設備開發系列講義——機械的一般設計程序及要求
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5.2 人機工程
人機工程主要研究人與機器相互關系的規律．它所要解決的是從適合人的使用角度向設計人員提供必要的數據和要求，從而使機器、工具、環境適應人的各種活動的生理和心理要求，對提高工作效率、保障安全、維護健康起著重要作用．人機工程研究的基本總是可以歸納為：１０分析控制系統中人體的功能與系統中其它成分的聯系方式，研究人體活動的準確性、速度和可靠性，并解決人機之間功能分配問題；２）研究人對于被控對象狀態的情報信息的接受過程，即研究人的感覺輸入；３）分析人的信息加工存儲和決策的形成過程；４）研究人的操縱活動，即人的運動輸出，其中心總是是人體結構及其調節機理．
在機床、汽車、儀表等機械產品造型設計中，為了取得人機的協調、操作迅速準確和理想的視覺效果，在動用美學法則來塑造產品形象時，必須考慮到人的生理、心理特點何與操作系統結合，使期符合人體功能的要求．例如在設計一個儀表柜時，在遵循排列整、均衡原則的同時，必須以操作者的手操作方便、迅速、準確為依據，以及根據人的眼睛對橫向排列比縱向排列辨別能力更準確的特點等進行設計，選擇操縱指示裝置、儀表的合理形式與布局，并把重要的儀表放置在人的視線容易看到的醒目的部位．同時，操縱指示裝置、儀表的高低位置等，要按人體結構的尺寸來決定選擇范圍，過高或過低都會使操作者感到不便，易于疲勞，長期使用影響健康．
展開 機械結構可靠性設計與傳統安全系數法機械設計的關系
在機械結構的傳統設計中，產品的設計者主要從滿足產品使用要求和保證機械性能要求出發進行產品設計。在滿足這兩方面要求的同時，必須利用工程設計經驗，使產品盡可能可靠，這種設計不能回答所涉及產品的可靠程度或發生故障概率是多少。
當設計者不能確定設計變量和參數時，為了保證所設計的產品的結構安全可靠，一般情況下在設計中引入一個大于1的安全系數，試圖一次來保證機械產品不會發生故障。所以傳統設計方法一般也稱“安全系數法”。
安全系數法的基本思想是：機械結構在承受外載荷后，計算得到的應力應該小于該結構材料的許用應力。
在傳統設計中，只要安全系數大于某一根據實際使用經驗規定的數值就認為是安全的。但安全系數本身就實質而言，仍是一個“未知”的系數。安全系數的概念本身包含著一些無法定量表示的影響因素。不同的設計者由于經驗的差異，其設計的結果有可能偏于保守或危險，前者會導致結構尺寸過大，重量過重，費用增加，后者則可能使產品故障頻繁，甚至產生嚴重“機毀人亡”后果。
從可靠性角度考慮，影響機械產品故障的各種因素可概括為“應力”和“強度”。“應力”大于“強度”時，故障發生。應力包括各種環境因素，例如：溫度、適度、腐蝕、粒子輻射等。應力使一個受多種因素影響的隨機變量，具有一定的分布規律。受材料的譏刺惡性能、工藝環節的波動和加工精度等的影響，強度也是具有一定分布規律的隨機變量。在這種情況下，研究機械結構的可靠性問題就是機械概率可靠性設計。
一概率論和樹立統計位理論基礎的可靠性設計方法比常規的安全系數法更合理，可靠性設計能得到所要求的恰如其分的設計，能得到較小的零件尺寸、體積和重量，從而節省原材料、加工時間，可以是所設計的零件具有可預測的壽命和失效概率，而安全系數則不能。
展開 【機械制圖】機械設計中的尺寸標注，看懂復雜機械圖紙！
零件上的機械加工結構
? 退刀槽和砂輪越程槽
在零件切削加工時，為了便于退出刀具及保證裝配時相關零件的接觸面靠緊，在被加工表面臺階處應預先加工出退刀槽或砂輪越程槽。
車削外圓時的退刀槽，其尺寸一般可按"槽寬×直徑"或"槽寬×槽深"方式標注。磨削外圓或磨削外圓和端面時的砂輪越程槽。
? 鉆孔結構
用鉆頭鉆出的盲孔，在底部有一個120°的錐角，鉆孔深度指的是圓柱部分的深度，不包括錐坑。在階梯形鉆孔的過渡處，也存在錐角120°圓臺，其畫法及尺寸注法。
用鉆頭鉆孔時，要求鉆頭軸線盡量垂直于被鉆孔的端面，以保證鉆孔準確和避免鉆頭折斷。三種鉆孔端面的正確結構。
? 凸臺和凹坑
零件上與其他零件的接觸面，一般都要加工。為了減少加工面積，并保證零件表面之間有良好的接觸，常常在鑄件上設計出凸臺，凹坑。螺栓連接的支撐面凸臺或支撐面凹坑的形式；為了減少加工面積，而做成凹槽結構。
3. 常見零件結構
? 軸套類零件
這類零件一般有軸、襯套等零件，在視圖表達時，只要畫出一個基本視圖再加上適當的斷面圖和尺寸標注，就可以把它的主要形狀特征以及局部結構表達出來了。為了便于加工時看圖，軸線一般按水平放置進行投影，最好選擇軸線為側垂線的位置。
在標注軸套類零件的尺寸時，常以它的軸線作為徑向尺寸基準。由此注出圖中所示的Ф14 、Ф11（見A-A斷面）等。這樣就把設計上的要求和加工時的工藝基準（軸類零件在車床上加工時，兩端用頂針頂住軸的中心孔）統一起來了。而長度方向的基準常選用重要的端面、接觸面（軸肩）或加工面等。
展開 【機械設計】機械設計禁忌案例，圖解帶說明，一看就懂，推薦收藏！
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