高位码垛机抓手张开机构的运动学分析

程相文，王 成，周 勇，殷海桐

(华北理工大学 机械工程学院，河北 唐山 063200)

0 引言

伴随着国家工业生产技术的快速发展，市场竞争也越来越激烈，在提高生产效率的同时尽可能地压缩产品的开发周期成为了各行各业共同追求的目标[1]。使用机器进行产品的搬运和码垛已经在众多工业生产领域得到了广泛地应用，极大地提高了工业生产效率，节省了大量的人力及财力，也在一定程度上降低了工作人员在作业期间遭遇事故的风险[2]。随着生产步伐的加快和生产规模的不断扩大，工业生产对码垛机的工作效率、负载能力、机构稳定性等性能提出了更高的要求，对码垛机的结构设计和可靠性也提出新的挑战。在此行业背景下，本文对负载50 kg、码垛的对象为袋装饲料的GW型自动码垛机抓手进行了运动学分析。

1 三维模型的建立

首先，运用Creo三维建模软件建立码垛机抓手张开机构的三维模型，如图1所示。

1-机架；2-平衡连接杆；3-拐臂Ⅱ；4-气缸；5-拐臂Ⅰ

抓手张开机构动作过程中，由张开气缸提供驱动力，驱动反转四连杆机构，实现抓手机构的张开与闭合。其中反转四杆机构由拐臂Ⅰ、拐臂Ⅱ、平衡连接杆和机架构成。

2 抓手张开机构运动学分析

采用解析法[3]对夹持机构对称性进行较为精确的数值分析。首先建立抓手张开机构运动简图，如图2所示，其中拐臂Ⅰ简化为三副构件EAC，拐臂Ⅱ简化为三副构件DBF，平衡连接杆简化为杆件EF，气缸套筒简化为CG，活塞杆简化为GD，AB为机架。经计算，机构的自由度为1，在气缸的驱动下，具有确定的运动轨迹。……