1、優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料，歡迎F戟借簽！!畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書設(shè)計（論文）題目：立式精鍛機自動上料機械手設(shè)計系：機械工程學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計制造及門動化班級：學(xué)號:學(xué)生：指導(dǎo)教師：接受任務(wù)時間：2011-3-1教研室主任 （簽名） 系主任 （簽名）1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求1）、設(shè)計內(nèi)容：機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配圖12張（A0）,零件圖8張，設(shè)計說明書1份（40頁以上）。2）、設(shè)計要求：（1）、規(guī)格參數(shù)：抓重:60公斤；自由度數(shù):4個；座標型式:圓柱座標；最大工作半徑：1700毫米；手 臂最大中心高:2300亳米：手臂運動參數(shù):手臂伸縮范圍，0500毫米；手臀伸縮速度, 伸出176亳米

2、/秒，縮回233亳米/秒：手臂升降范圍，0600毫米；手劈升降速度，上 升102豪米/秒，下降152毫米/秒；手臂回轉(zhuǎn)范圍，0200 （實際使用為95 ）；手 臂回轉(zhuǎn)速度，63 /秒：手腕運動參數(shù)：手腕回轉(zhuǎn)范圍，0180 ；手腕回轉(zhuǎn)速度， 201 /秒；手指夾持范圍：030-0120 米：驅(qū)動方式：液壓（2）、全部設(shè)計圖紙用AutoCAD繪制2. 指定査閱的主要參考文獻及說明（1）機械零件設(shè)計手冊（2）工業(yè)機械手圖冊（3）機械設(shè)計手冊（4）液壓傳動（5）其他相關(guān)參考資料3. 進度安排設(shè)計（論文）各階段名稱起止H期1査閱相關(guān)參考資料，完成開題報告2010.3.12010.3.152機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計

3、2010.3.162010.4.153完成AutoCAD零件圖、裝配圖20104162010.5.154編寫設(shè)計說明書2010.5.162010.5.255畢業(yè)設(shè)計（論文）的修改、答辯的準備2010.5.262010.6.1摘 要機械手的出現(xiàn)是隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)人工的操作越來越不能滿足工業(yè)生 產(chǎn)的要求，因而設(shè)計出了機械手去替代人工做一些危險的工作。這篇論文洋細介紹了立 式精鍛機自動上料機械手的組成、結(jié)構(gòu)特點和工作過程。機械手主要是執(zhí)行部份、驅(qū)動 部分和控制部分組成。執(zhí)行部分包括機械手的手部、機械手的手臂、機械手的升降和回 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。本文對以上各機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算以及校核方法作了具體的

4、描述和分析，實 現(xiàn)了機械手四個自由度、行程以及強度各方面的要求。對于驅(qū)動部分，選擇了液壓驅(qū)動 的驅(qū)動方式，對液壓系統(tǒng)進行設(shè)計和對液壓系統(tǒng)的傳動方式進行設(shè)計，最后選擇合適的 液壓元件并確定液壓系統(tǒng)，通過上述部分設(shè)計，設(shè)計出了立式精鍛機自動上料機械手， 達到本次設(shè)計的要求。關(guān)鍵詞：立式精鍛機；自動上料機械手；結(jié)構(gòu)設(shè)計；液壓驅(qū)動優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料，歡迎完整借鑒！!AbstractThe appearance of mampulatoi is developed tlie industry tecluiology. When people find that the nianufactuie by

5、manual labor can not satisfy the demands of die industiy produce, so the manipulator was designed to do something dangerous in stead of human. This paper iutioduces the main function, the stiuctiue featxue and the composition of automatic feeding manipulator of venical forging maclune in detail. The

6、 composition of the mecliamcal industry machinery includes three pans: the mechanical part, the drive pan and the the control part. The mechanical part mainly includes the hand of the mampulatoi, the ann of the mampulatoi and the fluctuation and rotation stincture of the manipulatoi. The paper has m

7、ade the concreted description and analysis on the geaeial design process aud the calculated method of the manipulatoi. Aclueves the fbui-fieedomsjoute and some other aspects of the mampulatoi. Regardmg the drive part, the author selects the hydraulic drive styleqiid then carries on the design calcul

8、ation to the liydiaulic system and cames on tlie design to the hydiaulic transmission way, finally choose appiopnate hydraulic pressure part, and then define hydiaulic system. Tluough the above parts of designs, tlie authoi designs a hydiaulic automatic feeding manipulatoi of vertical forging maclii

9、ne to achieve the design goal.Key words： Vertical forging macliiiie： Automatic feeding mampulatoi： Stmctuie design： Hydraulic diive. IAbstract 11第一章緒論11.1機械手的基本概念I(lǐng)1. 2機械手的分類及簡史I1.2.1機械手的分類11.2.2機械手的簡史31.3機械手的應(yīng)用簡況41.4機械手的發(fā)展趨勢41.5機械手的組成51.5.1執(zhí)行機構(gòu)51.5.2驅(qū)動機構(gòu)61.5.3控制系統(tǒng)61.6應(yīng)用機械手的意義6第二章機械手總體方案設(shè)計72.1機械手的設(shè)計參

10、數(shù)72. 2機械手的座標型式與自由度選擇82.3機械手的總體結(jié)構(gòu)92.4機械手的動作順序92.5機械手的工作過程10第三章機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計123.1機械辭部設(shè)計123. 1. 1手部設(shè)計要求123. 1.2手部結(jié)構(gòu)設(shè)計123. 1. 3手部設(shè)計計算133. 2手腕和夾緊機構(gòu)設(shè)計143. 2.1手腕設(shè)計要求143. 2. 2手腕和夾緊油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計153.2.3手腕和夾緊油缸的設(shè)計計算153.3手臂伸縮機構(gòu)設(shè)計193. 3.1手臂伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計193.3.2手臂伸縮油缸設(shè)計計算203.4手臂回轉(zhuǎn)油缸設(shè)計233. 4.1手臂回轉(zhuǎn)油缸結(jié)構(gòu)233. 4.2手臂回轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計計算233.5中間座部件結(jié)構(gòu)設(shè)計2

11、43.6手皆回轉(zhuǎn)定位油缸253.7手臂升啲構(gòu)263. 7.1手臂升降機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計263.7.2手臂升降機構(gòu)的設(shè)計計算27第四章 機械手的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計294.1各種驅(qū)動類型的特點304. 2機械手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇原則304. 3 雌系統(tǒng)簡介304.3.1 液壓系統(tǒng)的工作原理304.3.2液圧傳動的工作特性304.3.3 液壓系統(tǒng)的組成314.3.4 液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點314.3.5液圧傳動的主要缺點314.4自動上料機械手液壓系統(tǒng)324.5液壓元件的密封354. 5.1密封件的作用及其意義354. 5.2密封件和密封裝置的設(shè)計選用36第五章機械手的緩沖和定位375.1機械手緩沖和定位的主要方法38

12、5.2立式精鍛機自動上料機械手的緩沖和定位38總結(jié)40參考文獻41致謝42優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料，歡迎F戟借簽！!第一章緒論機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的 產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提 供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的 影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標志。因 此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手的是工 業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可

13、通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造 和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確 性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程 中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的硏制和生產(chǎn)己成為高技術(shù)鄰域內(nèi)， 迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實 現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不 斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此， 機械手己受到許多部門的重視，并

14、越來越廣泛地得到了應(yīng)用。機械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計 算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自 由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。1.1機械手的基本概念機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。機械手是一種能 模擬人的手臂的部分動作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操 縱工具的自動化裝置。我國國家標準(GB/T 12643-90)對機械手的定義：“具有和人手臂 相似的動作功能，可在空間抓放物體，或進行其它操作的機械裝置。1.2機械

15、手的分類及簡史工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此 暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。1.2.1機械手的分類(一)按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種：1、專用機械手它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有 動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化 生產(chǎn)的自動換刀機械手，如自動機床、自動線的上、下料機械手和“加工中心，2、通用機械手它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。格性能范圍 內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)

16、是獨立的。 通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批 量自動化的生產(chǎn)。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡 易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制：可以是點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌跡 控制，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型。（二）按驅(qū)動方式分1、液壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是:抓重可達幾百公斤 以上、傳動平穏、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄漏對機械 手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動 系統(tǒng)，可實現(xiàn)連

17、續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度髙， 油液過濾要求嚴格，成本高。2、氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是:介質(zhì)李源極為 方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特 性，工作速度的穏定性較差，沖擊大，而且氣源圧力較低，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(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的 環(huán)境中進行工作。3、機械傳動機械手即由機械傳動機構(gòu)（如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等）驅(qū)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

18、動 準確可靠，用于工作主機的上、下料。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。4、電力傳動機械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械 手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡単。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(fā)展前途。（三）按控制方式分1、點位控制它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制 其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然増加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用 和通用工業(yè)機械手均屬于此類。2、連續(xù)軌跡控制它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移

19、動過程處 于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這 類工業(yè)機械手一般釆用小型計算機進行控制。1.2.2機械手的簡史機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手 它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是 示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上乂試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械 手。商名為Unimate （即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、 用液壓驅(qū)動：控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置不少球坐標通用機械手就是在這個基礎(chǔ)上 發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立

20、萬能自動公司，專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。1962年美國機械制造公司也實驗成功一種叫Veu-rsatran機械手。該機械手的中央 立柱可以回轉(zhuǎn)、升降釆用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在 六十年代初，但都是國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種 Inimate-Vicarm型工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤 差小于 1毫米。聯(lián)邦徳國機械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機械手,主要用于起重運輸、 焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。聯(lián)邦徳國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊機械手，釆用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。口本是工業(yè)機械

21、手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進兩種機械手 后大力從事機械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機械手，至1977年底，其中一半是國產(chǎn)，一半是 進口。目前，工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進行控制；改進的方向主要 是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力, 甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機械手具有感覺機 能。第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持 聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造単元FMC中的重要一環(huán)。1.3機械手的應(yīng)用簡況現(xiàn)代工業(yè)中

22、，生產(chǎn)過程的機械化，自動化己成為突出的主題。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過 程的自動化己基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。因此， 裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。有資料統(tǒng)計：美國偏重于毛坯生產(chǎn)，日本偏重于機械加工。隨著機械手技術(shù)的發(fā)展, 應(yīng)用的對象還會有所改變。機械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動 條件。國內(nèi)機械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中首先在單機、專機上釆用機械手上下料，減輕工人的 勞動強度。國外鐵路工業(yè)中應(yīng)用機械手以加工鐵路車軸、輪等大、屮批零件。并和機床共同組 成一個綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)。采用機械手進行裝

23、配更始目前研充的重點，國外己研究采用攝象機和力傳感裝置和 微型計算機連在一起，能確定零件的方位達到鑲裝的目的。1.4機械手的發(fā)展趨勢目前工業(yè)機械手主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能 方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞 動強度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機械手，有條件的 還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。將機械手各運動構(gòu)件，如 伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu)以及根據(jù)不同類型的加緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通 用機構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的基加緊機

24、構(gòu)，即可組成不同用途的 機械手。既便于設(shè)計制造，有便于更換工件，擴大應(yīng)用范圍。同時要提高速度，減少沖 擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。此外還應(yīng)大力研咒伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并 考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。在國外機械制造業(yè)中工業(yè)機械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機床、橫鍛壓 力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操 作。此外，國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的 傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時，即能更正 并自行檢測，重

25、點是研究視覺功能和觸覺功能。目前己經(jīng)取得一定成績。視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及微型 計算機。工作是電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后送給計算機，以便分析物體 的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機械手進行工作。觸覺功能即是在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手首先伸出手指尋 找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。 手的抓力大小通過裝在手指內(nèi)的敏感元件來控制，達到自動調(diào)整握力的大小。總之，隨 著傳感技術(shù)的發(fā)展機械手裝配作業(yè)的能力也將進一步提高。更重要的是將機械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根

26、本改變目前機 械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.5機械手的組成機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。1.5.1執(zhí)行機構(gòu)（1）手部手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動軸，可把動作傳給手腕，以轉(zhuǎn)動、伸 屈手腕，開閉手指。本課所指的機械手僅需開閉手指。機械手手部的機構(gòu)系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)，固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指 的數(shù)量乂可以分為二指、三指和四指等，其中以二指用的最多。可以根據(jù)夾持對象的形 狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作需要。本課所做的機械手采用二指形狀。（2）手臂手臂有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分本課所做的機械手的手臂采用無關(guān)節(jié)臂手臂的作用是引導(dǎo)手指準確的抓住工件

27、，并運送到所需要的位置上。為了使機械手 能夠正確的工作，手臂的三個自由度都需要精確的定位。本課題所做的機械手在手臂的升降、伸縮、回轉(zhuǎn)三個方向的定位均采用行程開關(guān)控 制，以保證定位的精度。總括機械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此，它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要是直 線油缸、擺動油缸、電液脈沖馬達、伺服油馬達、直流伺服馬達和步進馬達等。1.5.2驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。其中以液壓氣 動用的最多，占90%以上，電動、機械驅(qū)動用的較少。液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達加上齒 輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸

28、與齒條、齒輪或鏈條、鏈 輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變 速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達、氣閥等。一般采用4-6個大氣壓，個 別的達到8-10個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便，維護簡單，成本低。缺點是出力小， 體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且 潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。為了減少停機時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機構(gòu)或緩沖機構(gòu)。電氣驅(qū)動采用的不多。現(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機作為動力，用大減速比減速器來驅(qū) 動執(zhí)行機構(gòu)：直線運動則用

29、電動機帶動稅杠螺母機構(gòu)；有的采用直線電動機。通用機械 手則考慮用步進電機、直流或交流的伺服電機、變速箱等。電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡單，維護，使用方便。驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng) 一形式的動力，出力比較大；缺點是控制響應(yīng)速度比較慢。機械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動 作確實可靠，速度高，成本低：缺點是不易調(diào)整。1.5.3控制系統(tǒng)機械手控制系統(tǒng)的要素，包括工作順序、到達位置、動作時間和加速度等。控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計釆用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲, 然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手進行工作。1.6應(yīng)用機械手的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械手

30、也越來越多的地被應(yīng)用。在機械工業(yè)中，鑄、焊、伽、 沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實理。其他部 門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下：1.以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。2. 以改善勞動條件，避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以 及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機械手即 可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，

31、使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免 由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3. 可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)應(yīng)用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手 可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線 上，目前凡乎都沒有機械手，以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進 行工作生產(chǎn)。綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。第二章機械手總體方案設(shè)計2. 1機械手的設(shè)計參數(shù)優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料,歡迎F載借簽！!抓重：60kg;自由度數(shù)：4個；坐標形式：圓柱坐標

32、；最大工作半徑：1700毫米；手臂最大中心高：2300毫米：手臂運動參數(shù)；手臂伸縮范圍：0飛00亳米手臂伸縮速度：伸出176毫米每秒；縮回233毫米每秒；手臂升降范圍：0、600亳米：手臂升降速度：上升102亳米每秒：下降152毫米每秒；手臂回轉(zhuǎn)范圍：00、200。（實際使用為95）；手臂回轉(zhuǎn)速度：630每秒；手腕運動參數(shù)：手腕回轉(zhuǎn)范圍:080：手腕回轉(zhuǎn)速度：201。每秒：手指夾持范圍：中30-中120亳米：緩沖方式及定位方式：手臂伸縮：伸出時由行程開關(guān)適時切斷油路，手臂緩沖，縮回時由行程開關(guān)控制返 回終了位置。手臂升降：上升時是靠可調(diào)碰鐵觸動行程開關(guān)而發(fā)信，使電液換向閥變?yōu)椤啊！毙?滑閥機能

33、，切斷油路而實現(xiàn)緩沖定位，下降時靠油缸端部節(jié)流緩沖，由行程開關(guān)控制終 了位置。手臂回轉(zhuǎn)：采用行程節(jié)流閥（雙向使用）減速緩沖，用定位油缸驅(qū)動定位銷而定位。手腕回轉(zhuǎn)：采用行程開關(guān)發(fā)信，切斷油路滑行緩沖，死擋塊定位。驅(qū)動方式：液壓控制方式：點位程序控制2.2機械手的座標型式與自由度選擇按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其座標型式可分為直角座標式、圓柱 座標式、球座標式和關(guān)節(jié)式。由于本機械手在上下料時手臂具有升降、伸縮及回轉(zhuǎn)運動, 因此，采用圓柱座標型式。相應(yīng)的機械手具有三個自由度，為了滿足送料需要，增加手腕回轉(zhuǎn)運動。所以本機械手有手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)四個自由度。2- 3機械手的總體結(jié)

34、構(gòu)本機械手系統(tǒng)由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。執(zhí)行系統(tǒng)包括手部、手臂、 手腕。驅(qū)動系統(tǒng)包括動力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。控制系統(tǒng)由程序控制系統(tǒng) 和電氣系統(tǒng)組成。機械手的結(jié)構(gòu)見圖如圖2-1：圖2-1機械手結(jié)構(gòu)見圖1、機座2、手臂升降機構(gòu)3、手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)4、手臂伸縮機構(gòu)5、手腕回轉(zhuǎn)機構(gòu)6、手部運動簡圖如圖2.2所示：圖2-2機械手運動簡圖該結(jié)構(gòu)采用圓柱式坐標，其運動系包含了兩個直線運動和兩個回轉(zhuǎn)運動，這種坐標 形式的機械手占地面積小而且活動范圍大，結(jié)構(gòu)比較簡單，并且能夠達到較髙的定位精 度。2.4機械手的動作順序待料（即起始位置。手指閉合，待夾料立放）一插定位銷一手臂前伸一手指張開一 手

35、指夾料f手臂上伸f手臂縮回f手腕回轉(zhuǎn)180-拔定位銷一手臂回轉(zhuǎn)95-插定位銷 手臂前伸一手臂中停一（此時，立式精鍛機卡頭下降一卡頭夾料一大泵卸荷）一手指松 開（此時，立式精鍛機卡頭夾著料上升）一手指閉合一手臂縮回一手臂下降一手腕反轉(zhuǎn) （手腕復(fù)位）一拔定位銷一手臂反轉(zhuǎn)（上料機械手復(fù)位）一待料卸荷（一個循環(huán)結(jié)束）2. 5機械手的工作過程立式精鍛機和自動上料機械手等的配置如圖2-3所示。被加熱的坯料由運輸車2送 到上料位置后，自動上料機械手3將熱坯料搬運到立式精鍛機1上鍛打，其成品鍛件由 下料機械手4送立式精鍛機上取下并送到轉(zhuǎn)換機械手5上，轉(zhuǎn)換機械手先把鍛件翻轉(zhuǎn) 90成水平位置，由丙烷切割裝置6將兩

36、端切齊，切割完畢，轉(zhuǎn)換機械手5的手臂再水 平M轉(zhuǎn)87，將鍛件水平放置到下料運輸裝置7上，運送到車間外面的料倉處進行冷卻。 自動上料機械手3在此精鍛生產(chǎn)線上可以完成取料、喂料和變換工位等動作。優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料，歡迎完整借鑒！!由地哉爐詢必圖2-3機械手的工作流程圖優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料,歡迎完載借鑒！!第三章機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計3. 1機械手手部設(shè)計3.L1手部設(shè)計要求1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證央持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工 件的己加工表而。對于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計得可以調(diào)節(jié)，對于笨重的工 件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。2、有足夠的開閉范圍夾持類手部的手指都

37、有張開和閉合裝置。工作時，一個手指開閉位置以最大變化量 稱為開閉范圍。對于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長度表示。手 指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來 說，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好。3、力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小手部處于腕部的最前端，工作時運動狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個 機械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運動速度等性能。因此，在設(shè)計手部時，必須力求結(jié) 構(gòu)簡單，重量輕，體積小。4、手指應(yīng)有一定的強度和剛度5、其它要求因此送料，夾緊機械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方 式用雙作用檔案活塞油缸。此

38、種結(jié)構(gòu)較為簡単，制造方便。3.1.2手部結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計采用的是滑槽杠桿夾持式手部，其手部是由手指、傳動機構(gòu)、驅(qū)動裝置組 成。對抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性。可以抓取軸、盤、套類零件。采用兩個 手指。驅(qū)動裝置為傳動機構(gòu)提供動力，驅(qū)動源釆用液壓的，通過滑槽實現(xiàn)手指的張開與 閉合。手部結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料，歡趣完載借鑒！!圖3-1手部結(jié)構(gòu)手部結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，它主要由手架1,軸環(huán)2,拉緊軸3,左指座4,手指5,右指座6等組成。它屬于滑槽杠桿夾持式手部。手指的開閉是靠軸環(huán)2帶動拉緊軸3做 往復(fù)運動而實現(xiàn)的。軸環(huán)與夾緊油缸活塞拉桿釵鏈連接，由活塞拉桿輸入驅(qū)動力，通過 手部去

39、夾持鍛坯。圖中“張開”表示手指處于最大張開位置，此時夾緊油缸活塞拉桿處 于最前端位置。在手指座端部裝有手指，它能繞手指軸轉(zhuǎn)動，以便鍛坯直徑變小后，手 指夾持鍛坯時使其中心位置的變化盡量最小。3.1.3手部設(shè)計計算1、確定“V”型鉗爪的L、Po取 Z/X=2. 5(31)式中：Rop二成心+ *皿）2(15+60)2=37. 5mm由公式(3.1) (3.2)得:L=2. 5XIU=93. 75mm取“V”型鉗口的夾角2 0=120。，則偏轉(zhuǎn)角8按工業(yè)機械手設(shè)計表2-3來確定,查表得:尸=69豎92、握力的計算依據(jù)手指握緊工件時所需的力稱為握力（即夾緊力），一般來說，手指握力需克服工件重力所產(chǎn)生

40、的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化時所產(chǎn)生的載荷（慣性力或慣性力矩），使以及夾持工并設(shè)兩力大(3-2)(3-3)得工件保持良好的夾緊狀態(tài)。握力的大小與被夾持工件的重量、重心位置、 件的范圍有關(guān)，我們把握力假想為作用在手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi), 小相等，方向相反，用F表示，可按下式計算:Fn = K.K2Kfi其中、Ki：安全系數(shù)，通常取1. 2-2. 0K2:工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，可近似按下式估算K2=l + a/g其中、重力方向運動最大加速度0=1丄/知Vm3X :重力方向的最大速度，響：系統(tǒng)達到最高速度的時間，一般取0.03s-0.5sg：重力加速度g=9. 8m/sK3：方位

41、系數(shù)根據(jù)手指形狀及工件方位按工業(yè)機械手設(shè)計表2-2選取K3=0.5sin。/ a4G：被抓取工件重力3、握力的計算% = KgKG=K、x(l+./g)x(O.5sin0/)= L5x（l+ 0152 1x4x60x9,80.25x9.8=3739.68N3. 2手腕和夾緊機構(gòu)設(shè)計3.2.1手腕設(shè)計要求1、力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕腕部處于臂部的最前端，連接手部的靜動載荷均有臂部承受。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、 重量、靜動載荷直接影響臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能。因此，設(shè)計腕部時必須力求結(jié) 構(gòu)緊湊，重量輕。2、綜合考慮、合理布局腕部作為機械手的執(zhí)行機構(gòu)，乂承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運動的要求以及 具有足夠

42、的強度和剛度以外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局。如何讓解決好腕部與手部、臂部的連接，腕部自由度的位置檢測，管線布置以及潤滑、維修、調(diào)整等問題。優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料,歡迎完載借鑒！!3、考慮工作條件對于高溫作業(yè)和腐蝕性介質(zhì)中工作的機械手，在設(shè)計應(yīng)考慮其工作環(huán)境對腕部的不 良影響。3.2.2手腕和夾緊油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮到機械手的工作過程中手部要有回轉(zhuǎn)運動，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運動才可滿 足工作的要求。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸。夾緊油缸為手指的張開、閉合提供動力。其結(jié)構(gòu)如下圖3-2圖3-2手腕和夾緊油缸手腕夾緊油缸由支承座1、夾緊油缸2、手腕回轉(zhuǎn)油缸3、轉(zhuǎn)套4、活塞拉桿5

43、、隔離 套6和轉(zhuǎn)軸7組成。夾緊油缸裝在支承座上，支承座與手臂伸縮機構(gòu)的中間架體用螺釘 連接，當(dāng)壓力油分別進入夾緊油缸的有桿腔和無桿腔時，就推動活塞拉桿作往復(fù)運動輸 出動力，作為夾持式手部的動力源。手腕回轉(zhuǎn)油紅3的兩油孔分別進壓力油時，推動回轉(zhuǎn)油缸動片連同轉(zhuǎn)套4 一起回轉(zhuǎn), 轉(zhuǎn)套的端部通過牙嵌式聯(lián)軸器把回轉(zhuǎn)運動傳遞到軸7,轉(zhuǎn)軸端部的法蘭盤與手部用螺釘 連接，故回轉(zhuǎn)油缸3的動片和轉(zhuǎn)套4的回轉(zhuǎn)運動傳遞到軸7,實現(xiàn)手腕的回轉(zhuǎn)。手腕回轉(zhuǎn)油缸擺角可達230度，實際使用為180度，其位置檢測由行程開關(guān)實現(xiàn)， 并由擋塊定位。為了使手部夾持熱工件的手指遠離油缸，采用隔離套6,減少了熱鍛件 的熱量對油液的影響，以

44、保證油缸的正常工作和密封。3.2.3手腕和夾緊油II的設(shè)計計算1、夾緊油缸的設(shè)計計算夾緊油缸作為作為機械手手指的動力源，為手指的張開、閉合提供動力。因此要具 有一定的推動能力，這里選用的是雙作用単桿活塞油缸，當(dāng)壓力油分別進入油缸的有桿 腔和無桿腔時，推動活塞往復(fù)運動，從而帶動機械手手指的開閉。當(dāng)油液進入油缸有桿 腔時，活塞桿帶動手指張開，當(dāng)油液從無桿腔進油時，活塞桿帶動手指閉合。(1)理論驅(qū)動力F計算的計算(34)匚 2b 、匚 r it a=cos- avaOxOA= cos2 35.4x3739.6867.5二 6634.33N(2)實際驅(qū)動力F m的計算取傳遞效率J =0.85(3-5)

45、(3)油缸內(nèi)徑D的計算根據(jù)上面的計算可知，手指的開閉實際所需驅(qū)動力尸實際=7805. 1 N ,此驅(qū)動力由 油液推動活塞帶動活塞桿提供，所以有：(3-6)F實際=! Wp(37)根據(jù)工業(yè)機械手設(shè)計表4-2選取油液壓力p=2. 2MPaD2 = 4F實院/幾p4x7805.13.14x2.2x10得油缸內(nèi)徑D =67.23nun根據(jù)工業(yè)機械手設(shè)計表4-3選擇油缸內(nèi)徑D=70mmo(4)液壓缸外徑計算對于低壓缸，16,應(yīng)按薄壁公式計算:0(3-8)液壓缸釆用無縫鋼管，査表可得15d= 15 x 35 =525nim活塞桿材料為碳鋼，炙=350Mpa, /=210Mpa, f=210Gpa,碳鋼的c

46、t =100-120A/pa ,活塞桿的受力：F 7805.1 ”， u 1b= = =8. lMpaaAx3.14x35:44所以活塞桿的強度滿足要求。活塞桿穏定性校核：特定柔度值S 壽3.14屬;=86柔度財白甕544(3 12)(3-13)(344)因為/4,故不能用歐拉公式計算臨界壓力，由材料力學(xué)表ioi可知，優(yōu)質(zhì)碳鋼的 a=461Mpa, b二2. 568Mpa,所以有:;ag 46L350 ” , b 2.568(3-15)由此可見活塞桿滿足久V義M盼即(3-24)M = pb（：-I-） = ；*2 4x 10。x 0.03x（-0. 022） 95.68得 R=5 5niin.

47、 HU 是油缸內(nèi)徑 D= 11 Oiiuii o（6）回轉(zhuǎn)油缸外徑計算對于手腕回轉(zhuǎn)油缸，16,應(yīng)按薄壁公式計算：d（3-30）液壓缸采用無縫鋼管，査表可得b=100Mpap。1.3x105 xO.OSfMd : . = =0.05nmi2a2x100x106優(yōu)秀完整畢業(yè)設(shè)計資料，歡迎F戟借簽！!查閱機械設(shè)計手冊液壓傳動，選取液壓缸外徑DA = 100111111對油缸的壁厚校核：（3-31）“(F1M)(0. 4x801.3x100： )xQ i3 =R.一F100-80由此可見工作壓力遠小于油缸的g,故滿足工作要求。4、活塞桿尺寸的計算活塞桿直徑d二0. 5D二40mm活塞桿的強度校核：活塞桿的材料為45鋼，桿長L約大于桿直徑的15倍，所以：桿長 L15d= 15x40 =600iiiiii活塞桿 材料為 碳鋼，q=35OMpa , （7b=210Mpa , E=210Gpa ,碳鋼