（全套CAD）曲軸搬運機械手畢業設計（終稿）㊣精品文檔值得下載

動的單循環的機械手等。

實踐證明，工業機械手可以代替人的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率和生產自動化水平。

工業生產中經常出現的笨重工件的搬運和長期，頻繁，單調的操作，采用機械手是有效的此外，它還能在高溫，低溫，深水，宇宙，放射性和其他有毒，污染環境條件下進行操作，更顯示其優越性，有著廣闊的發展前途。

.設計問題的提出在生產實踐中，常常需要將上料加工卸料等工序進行合理的安排，組成條自動流水加工線。

但在流水線上加工時，需要許多工人搬運工件，有時勞動強度較大。

當生產效率很高時，為了減少工人數量，改善工人的勞動條件，提高勞動生產率這就需要使自動線上工件搬運自動化。

于是針對這問題就提出了要研制種搬運機械手來代替工人實現工件的搬運上線，并且能滿足定位和重復定位精度。

用搬運機械手來代替工人搬運工件可以減輕工人的勞動強度，減少自動線上的工人數目，同時也提高了生產效率并且精度也得到了保障。

而事實上，在生產領域真正用來加工的時間般不大于整個生產時間的，大部分時間是用在了工件的搬運裝夾等輔助工序上。

從這個方面可以看出研制種自動化搬運機械手的迫切性和重要性。

第章機械手的總體設計.機械手的組成及各部分關系概述機械手由三大部分機械部分傳感部分控制部分六個子系統驅動系統機械結構系統感受系統機器人環境交互系統人機交互系統控制系統組成。

機械結構系統機器人的機械結構又主要包括末端操作器手腕手臂機身立柱。

驅動系統驅動器是把從動力源獲得的能量變換成機械能，使機器人各關節工作的裝置，常見的驅動形式有步進電機驅動直流電機驅動交流電機驅動液壓驅動氣壓驅動以及近些年出現的些特殊的新型驅動例如超聲波驅動磁致伸縮驅動靜電驅動等。

控制系統機器人的控制方式多種多樣，根據作業任務不同，主要可分為點位控制方式連續軌跡控制方式力力矩控制方式和智能控制方式。

.機械手的設計分析設計要求生產線上搬運工件原由人工完成，勞動強度大生產效率低。

為了提高生產線的工作效率，降低成本，使生產線發展成為柔性制造系統，適應現代自動化大生產，針對具體生產工藝，利用機器人技術，設計用臺搬運機械手代替人工工作。

該機械手能完成如下的動作循環手臂前伸手指夾緊抓料手臂上升手臂縮回機身回轉度手腕回轉度手臂下降手臂前伸手指松開手臂縮回機身回轉復位手腕回轉復位待料。

總體設計任務分析結構形式的設計機械手常見的運動形式有直曲軸，搬運，機械手，畢業設計，全套，圖紙機械設計制造及其自動化摘要隨著科學技術的發展和自動化生產線在企業產品生產中的廣泛應用，機械手作為自動化生產線的重要組成部分也得到了長足的發展和進步。

尤其是隨著機械結構的優化，氣動液壓技術的成熟，控制元件的發展和控制方式的不斷改進和創新，機械手的動作精確性控制靈活性和工作可靠性得到了明顯的改善。

機械手的出現在減輕工人勞動強度和難度提高工作效率和質量降低生產成本上做出了突出貢獻，機械手的發展在企業的發展和創收上起到了舉足輕重的作用。

本課題是個機電結合較為緊密的實用性項目，文中對的應用機械結構的設計控制方法的選擇等方面進行了必要的探討。

最后，總結了全文，指出了機械手的改進措施應用前景和發展方向。

關鍵字機械手，液壓驅動，可編程控制，目錄第章緒論.工業機器人機械手的概述工業機器人的發展工業機器人的分類工業機械手的應用.設計問題的提出第章機械手的總體設計.機械手的組成及各部分關系概述.機械手的設計分析設計要求總體設計任務分析總體方案擬定第章機械手結構的設計分析.末端操作器的設計分析末端操作器的概述末端操作器結構的設計分析.手腕的設計分析.手臂的設計分析.機身和機座的設計分析第章機械手各部件的載荷計算.設計要求分析.手指夾緊機構的設計手指夾緊機構載荷的計算.手臂伸縮機構載荷的計算.手臂俯仰機構載荷的計算.手腕擺動機構載荷力矩的計算.機身擺動機構載荷力矩的計算.初選系統工作壓力第章機械手各部件結構尺寸計算及校核.手指夾緊機構結構尺寸的確定.手腕擺動機構的確定.機身擺動機構的確定.強度校核.彎曲穩定性校核第章液壓系統的設計.液壓缸或液壓馬達所需流量的確定.液壓缸或液壓馬達主要零件的結構材料及技術要求缸體缸蓋活塞活塞桿液壓缸的緩沖裝置液壓缸的排氣裝置.制定基本方案基本回路的選擇.液壓元件的選擇液壓泵的選擇液壓泵所需電機功率的確定液壓閥的選擇液壓輔助元件的選擇原則油箱容量的確定液壓原理圖結論參考文獻致謝附錄圖紙列表第章緒論.工業機器人機械手的概述工業機器人的發展年，美國人.在他申請的專利“”中，首次提出了“工業機器人”的概念。

年，被譽為“工業機器人之父”的.創建了世界上第個機器人公司公司，并參與設計了第臺機器人。

與此同時，另家美國公司業開始研制工業機器人，即機器人，它主要用于機器之間的物料搬運。

年月，在伊利諾斯工學院召開了全美第屆工業機器人會議。

日本機器人的發展，經過了世紀年代的搖籃期年代的實用化時期以及年代的普及提高期個基本階段。

在年，日本東京機械貿易公司首次從美國公司引進機器人。

般取。

經過計算可得如下結果.機身擺動機構載荷力矩的計算臂部回轉運動驅動力矩，應根據啟動時產生的慣性力矩與回轉部件支承處的摩擦力矩來計算。

回轉動時，由于起動過程中不是等加速運動，所以最大驅動力矩比理論上平均值大些，計算時般取.倍。

計算時還要考慮液壓馬達的機械效率，驅動力矩按下式計算式中摩擦力矩包括各支承處的摩擦力矩起動時慣性力矩，般按下式計算其中臂部對其回轉軸線的轉動慣量速度變化量回轉運動起動或制動所需的時間，般為。

對輕載低速運動部件取小值，對重載高速部件取大值，行走機械般取。

在計算臂部部件的轉動慣量時，可將形狀復雜的零件簡化為幾個形狀簡單的零件，分別求出各簡單零件的轉動慣量。

若零部件沿臂部伸縮運動方向上的軸向尺寸與其重心到回轉軸線的距離比值不超過二分之時，般可把它當作質點來計算，這樣簡化計算的誤差不超過。

經過計算可得如下結果.初選系統工作壓力壓力的選擇要根據載荷大小和設備類型而定。

還要考慮執行元件的裝配空間經濟條件及元件供應情況等的限制。

在載荷定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執行元件的結構尺寸，對些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經濟反之，壓力選得太高，對泵缸閥等元件的材質密封制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。

般來說，對于固定的尺寸不太受限制的設備，壓力選低些，行走機械重載設備壓力要選得高些。

選擇可參考下兩表表按載荷選擇工作壓力載荷工作壓力.時，導向套滑動面長度。

為了減少加工難度，般液壓缸缸筒長度不應大于內徑的倍。

根據以上原則并聯系實際工況取夾緊液壓缸缸筒長度。

缸筒是液壓缸中最重要的零件，它承受液體作用的壓力，其臂厚需進行計算。

活塞桿受軸向壓縮負載時，為避免發生縱向彎曲，還要進行壓桿穩定性驗算。

中高壓缸般用無縫鋼管作缸筒，大多數屬薄壁微，即時，其最薄處的壁厚用材料力學薄壁圓筒公式計算壁厚，即式中缸筒內最高工作壓力缸筒材料的許用應力，由下式可計算式中材料的抗拉強度，查機械手冊得安全系數，當時般取當時，稱為厚壁筒，高壓缸的缸筒大都屬于此類。

計算可得夾緊液壓缸壁厚。

.手臂伸縮機構結構尺寸的確定手臂伸縮機構采用的雙作用活塞缸，由上章已知其載荷力大小。

考慮本機械手工作要求的特殊情況，本設計采用懸臂式四自由度的機械手，簡圖下所示圖機械手結構簡圖自由度具體分配如下手臂回轉自由度。

擬采用擺動油缸來實現，擺動缸的動片與缸體相連接，通過油液帶動葉片轉動，與之相連的缸體也發生轉動，從而實現機身的回轉。

其行程角度靠擋塊和限位行程開關來調整。

手臂俯仰自由度。

機器人的手臂俯仰運動，般采用活塞油氣與連桿機構聯用來實現。

設計中擬采用單活塞桿液壓缸來實現，缸體采用尾部耳環與機身連接，而其活塞桿的伸出端則與手臂通過鉸鏈相連。

其行程大小靠擋塊和限位行程開關來調整。

手臂伸縮自由度。

由于油缸或氣缸的體積小，質量輕，因而在機器人手臂結構中應用較多。

設計中擬采用單活塞桿液壓缸來實現，其伸縮行程大小靠擋塊和限位行程開關來調整。

手腕回轉自由度。

擬采用擺動液壓缸來實現。

當注入壓力油時，油壓推動動片連同轉軸起回轉。

因為動片是固定在轉軸上的，故動片轉動時，轉軸也隨著其起轉。

而末端操作器與轉軸是固定在起的，故轉軸轉手部便起轉，從而實現手腕的回轉運動。

其行程角度靠擋塊和限位行程開關來調整。

第章機械手結構的設計分析.末端操作器的設計分析末端操作器的概述工業機器人的末端操作器是機器人直接用于抓取握緊吸附專用工具等進行操作的部件，根據被操作工件的形狀尺寸重量材質及表面形態各有不同，其形式也多種多樣，大部分末端操作器的結構是根據特定的工件專門加工的，常用的有四類夾鉗式取料手吸附式取料手專用操作器及轉換器仿生多指靈巧手。

夾鉗式取料手是工業機器人最常用的種末端操作器形式，在流水線上應用廣泛。

它般由手指驅動機構傳動機構連接與支承元件組成，工作機理類似于常用的手鉗。

吸附式取料手靠吸附力取料，根據吸附力的不同分為氣吸附和磁吸附兩種。

吸附式取料手應用于大平面單面接觸無法抓取易碎玻璃磁盤微小不易抓取的物體。

因為專用操作器及轉換器和仿生多指靈巧手的技術難度及成本要求都比較高，故在此不多做介紹。

末端操作器結構的設計分析根據發動機曲軸結構特點，本次設計的機械手的末端操作器宜采用夾鉗式取坐標型圓柱坐標型球坐標極坐標型關節型回轉坐標型平面關節型五種。

圓柱坐標型是由三個自由度組成的運動系統，工作空間為圓柱形，它與直角坐標型比較，在相同的空間條件下，機體所占體積小，而運動范圍大。

直角坐標型，其運動部分的三個相互垂直的直線組成，其工作空間為長方體，它在各個軸向的移動距離可在坐標軸上直接讀出，直觀性強，易于位置和姿態的編程計算，定位精度高，結構簡單，但機體所占空間大，靈活性較差。

球坐標型，它由兩個轉動和個直線組成，即個回轉，個俯仰和個伸縮，其工作空間圖形唯球體，它可以做上下俯仰動作并能夠抓取地面上的東西或較低位置的工件，具有結構緊湊工作范圍大的特點，但是結構比較復雜。

關節型，這種機器人的手臂與人體上肢類似，其前三個自由度都是回轉關節，這種機器人般由和大小臂組成，立柱與大臂間形成肘關節，可使大臂作回轉運動和使大臂作俯仰運動，小臂作俯仰擺動，其特點是工作空間范圍大，動作靈活，通用性強，能抓取靠近機座的工件。

平面關節型，采用兩個回轉關節和個移動關節，兩個回轉關節控制前后左右運動，而移動關節控制上下運動。

這種機器人在水平方向上有柔順度，在垂直方向上有較大的剛度，它結構簡單，動作靈活，多用于裝配作業中，特別適合中小規格零件的插接裝配。