机电论文-机械手设计.doc

毕业综合训练 （报告、设计说明书） 论文题目 专业班级： 课题名称： 机械手设计 指导教师： 学生姓名： 完成日期： 目录 一、 摘要 1 二、 前言 2 三、 正文 3 四、 结论 24 五、 感谢 25 六、 参考文献 26 摘要 机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，机械手虽然目前还不如然手那样灵活，但它具有不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。 通过对机电一体化专业大学专科三年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。重点针对机械手的手脘、手臂等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了详细的设计。同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。 关键词：机械手；液压系统；气动系统 前言 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 在工业生产过程中，尤其在自动流水线上，零件的加工和搬运都可能用到机械手。 正文 一.设计任务书 设计内容： 1、械手机构总体方案设计 2、手架的结构设计 3、液压、气压或电气系统设计 机械手动作要求是：手架能作任何角度的伸缩和转动。 各动作由液压、气压驱动，电磁阀控制。 手架承重不小于10kg。 二.设计任务分析以及总体方案 机械手是一种模仿人手部分动作,按照预先设定的程序、轨迹或其它要求，实现抓取、搬运工件或者操纵工具的自动化装置。 2.1机械手设计原则 总体设计的任务：包括执行系统、驱动系统、控制系统的设计及参数计算。总体设计后要进行各部件的强度、刚度、驱动力验算。 1、运动设计及确定主要要求 手架能作任何角度的伸缩和转动 2、驱动方式：液压、气压驱动 该机械手是独立的自动化机械装置。 3、通用性高，机械手结构比较复杂。手臂可作前后伸缩、上下升降和水平左右摆动三个动作，手臂可以绕Z轴转动360度 4、按驱动方式分为联合驱动，电力驱动，液压驱动。 5、按臂力大小来说是中型机械手。 2.2机械手分类 1.按驱动方式分：液压式、气动式、机械式 2.按适用范围分：专用机械手、通用机械手 3.按运动轨迹控制方式分：点位控制、连续轨迹控制 4.按臂部的运动形式分：直角坐标式、圆柱坐标式、球座坐标式、关节式 2.3机械手主要组成： 机械手主要是由执行系统，驱动系统，控制系统三大部分组成。 1、执行部分 执行系统是机械手的机械传动结构部分。它包括手、手腕、手臂和机座等部件。 2、驱动系统 驱动系统是驱动执行系统的动力装置。驱动系统有液压驱动，气压驱动，电力驱动和机械驱动等方式。 3、控制系统 控制系统是支配执行系统按规定程序动作得到电气控制装置。控制系统所控制的因素包括执行系统各部的动作、动作顺序、位置、时间和速度等。 2.4结构布置要求及平稳性与定位精度 机械手工作中运动速度较高，在结构布置上应保证运动平稳，这样可提高机械手使用的可靠性，并可延长使用寿命，在结构上要注意以下几点： 1） 臂部要防止偏重 通常臂部处于悬臂的工作状态，在设计臂部、手部结构时要尽量使其总的重心在支撑中心，防止对支撑中心的偏重。偏重将会产生附加的弯矩引起立柱和导向的变形，工作中引起导向装置不均匀的磨损。在回转运动中偏重对回转轴附加有动压力，其方向不断的变化，特别是高速及速度突然变化时更为明显，这将引起机械手的振动，严重时会造成卡死。防止偏重过大可采取的措施如下： a.减轻手部重量，并尽量减少偏心载荷。 b.合理分布臂部上各部件重量和增加平衡重，使臂部平衡。 c.机械手在结构上无法避免偏重，则应加强导向支撑，尽力减轻偏重对运动的影响。 2） 加强臂部刚度 选取臂部结构时要注意各个方向的刚度。提高臂部刚度是减少手部颤动的关键，有利于提高定位精度。臂部