汽車工業(yè)用裝裝卸機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

《汽車工業(yè)用裝裝卸機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車工業(yè)用裝裝卸機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】（69頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 汽車工業(yè)用裝裝卸機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 院 、 系： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 系 主 任： 年 月 日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 專業(yè)： 任務(wù)起止時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 汽車工業(yè)用裝裝卸機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作 內(nèi)容： 1、 完成選題，下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 （第 1） 2、 查閱、收集、資料，了解曲軸搬運(yùn)機(jī)械手及其發(fā)展的現(xiàn)狀，完成開(kāi)題報(bào)告（第 3） 3、 基本設(shè)計(jì)出發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸搬運(yùn)機(jī)械手的主要功能的總體框架，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程有初步、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)，總體思路基本明確 （第 5） 4、 完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，完成圖紙繪制 （第 9） 5、 上交所有畢業(yè)設(shè)計(jì)材料，做答辯準(zhǔn)備 （第 1） 資料： 孟慶鑫 M]爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 導(dǎo)教師意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 系主任意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 教務(wù)處制表 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi) 題 報(bào) 告 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 **年 * 月 * 日 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 課題題目及 來(lái)源： 題目：汽車工業(yè)用裝裝卸機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 來(lái)源：“機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”企業(yè)合作項(xiàng)目（指導(dǎo)教師制定題目） 課題研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 課題研究意義 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 —— 機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī) 器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 在生產(chǎn)實(shí)踐中，常常需要將上料、加工、卸料等工序進(jìn)行合理的安排，組成一條自動(dòng)流水加工線。但在流水線上加工時(shí)，搬運(yùn)工作由人工完成，不可避免地存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)安全難以保障、定位精度不高等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率和單位的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)生產(chǎn)效率很高時(shí)，為了減少工人數(shù)量，改善工人的勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率這就需要使自動(dòng)線上工件搬運(yùn)自動(dòng)化。于是針對(duì)這一問(wèn)題就提出了要研制一種搬運(yùn)機(jī)械手來(lái)代替工人實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)上線 ,并且能滿足定位和重復(fù)定位精度。用搬運(yùn)機(jī)械手來(lái)代替工人搬運(yùn)工件可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少自動(dòng)線上的工人數(shù)目，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率并且精度也得到了保障。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有 130 多臺(tái)噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線 上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人以應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的差距，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，品種規(guī)模多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量可靠性也不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 國(guó)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外 在機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展較快，近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì) : (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 2001 年的 美元降至 2007 年的 65萬(wàn)美元。 (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) ;國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。 (3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 ;器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制 ;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與 機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從 94 年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部 分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 ;其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品 :機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距 ;在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“ 一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“ 863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m 水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開(kāi)發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 :在機(jī)器人視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等基礎(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上開(kāi)展了不少工作，有 了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 課題研究的主要內(nèi)容和方法，預(yù)期目標(biāo)及研究過(guò)程中 研究步驟、方法及措施 ： 研究?jī)?nèi)容 研究?jī)?nèi)容： 根據(jù)給定的工況條件和基本要求，從機(jī)械原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行具體的分析和設(shè)計(jì)。 對(duì)機(jī)械手的傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)等主要部件進(jìn)行選型和校核，并結(jié)合原理圖等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作方法和原理進(jìn)行描述。應(yīng)該機(jī)械手有兩個(gè)自由度，均為移動(dòng)自由度，綜合機(jī)械手的工作載荷和工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)機(jī)械手布局以及定位精度的具體要求，手臂運(yùn)動(dòng)均為直線運(yùn)動(dòng)，液壓部分采用采用單活塞桿液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)大綱 第一．引言 機(jī)械手的概念；機(jī)械手的簡(jiǎn)史；機(jī)械手的組成；機(jī)械手的生產(chǎn)應(yīng)用簡(jiǎn)述 第二．機(jī)械手的設(shè)計(jì) 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)；機(jī)械手的手部設(shè)計(jì)；機(jī)械手的手臂設(shè)計(jì)；機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三．液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 確定液壓系統(tǒng)基本方案；擬 定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路；液壓源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；繪制液壓系統(tǒng)圖；確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)；選擇液壓元件；液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 第四．機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；機(jī)械手的作業(yè)流程；機(jī)械手操作面板布置；控制器的選型；控制系統(tǒng)原理分析； 部接線設(shè)計(jì) 第五．總結(jié)與展望，最后結(jié)束。 解決的問(wèn)題 機(jī) 械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓 住 工件 或工具 的部件，根據(jù)被抓 住工件 的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式 。 機(jī)械手配件運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被 抓持物件的位置和姿勢(shì) 。 本文應(yīng)解決該曲軸搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)部件，液壓部分以及電路控制部件設(shè)計(jì)。 預(yù)期目標(biāo) 對(duì)汽車曲軸的生產(chǎn)常常需要將上料、加工、卸料等工序進(jìn)行合理的安排，組成一條自動(dòng)流水加工線。 設(shè)計(jì)中 采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手具有結(jié) 具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，尺寸緊湊 ， 重量輕 ， 控制方便，驅(qū)動(dòng)力大等特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)中 擬用的 氣控制與液壓系統(tǒng)結(jié)合，技術(shù)成熟，易于實(shí)現(xiàn)，且保證了工件搬運(yùn)過(guò)程中的快、準(zhǔn)、穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 研究步驟、方法及措施 第一階段：準(zhǔn)備階段：了解工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀和發(fā)展，查閱課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，擬訂設(shè)計(jì)思路 。 第二階段：設(shè)計(jì)階段：確定總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)課題給定的工況條件和基本要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定主要參數(shù)，對(duì)所得數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析、處理，對(duì)機(jī)械手系統(tǒng)的傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)等主要部件進(jìn)行選型和校核。 第三階段：制圖階段：整理各類資料和數(shù)據(jù)，利用 圖，分別做出系統(tǒng)的總裝圖及各部件的裝配圖和零件圖。 第四階段：總結(jié)階段：撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，檢查圖紙，準(zhǔn)備答辯。 課題研究所需的參考文獻(xiàn)： ［ 1］孫桓，陳作模，葛文杰．機(jī)械原理．北京：高等教育出版社， 2006 ［ 2］濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社， 2006 ［ 3］徐福玲，陳堯明．液壓與氣壓傳動(dòng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 ［ 4］劉鴻文．材料力學(xué)．北京：高等教育出版社， 2004 ［ 5］張世昌，李旦，高航．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社， 2007 ［ 6］毛平淮．互換性與測(cè)試技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2006 ［ 7］杜志俊．工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 ［ 8］朱世強(qiáng)，王宣銀．機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用．杭州：浙江大學(xué)出版社， 2006 ［ 9］原魁．工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)．中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所， 2007 ［ 10］萩原方彥（日）．機(jī) 械實(shí)用手冊(cè)．科學(xué)出版社， 2007 年第 2 版 ［ 11］周恩濤，周士昌．液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制．中國(guó)機(jī)械工程第 12 卷第 4 期， 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2001． 4 ［ 12］張新聚，曹慧琴，楊雪．程控通用機(jī)器人的設(shè)計(jì)．液壓與氣動(dòng) 2007 年第 2 期， 2007 ［ 13］陳愛(ài)珍．日本工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀．機(jī)械工程師 2008 年第 7 期， 2008 ［ 14］工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀淺談．自動(dòng)化博覽 2007 年 4 月刊， 2007． 4 ［ 15］趙臣，王剛．我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告．機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 16］ . . 9 17］ D. A 導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽字 ： 指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)審核意見(jiàn)： 組長(zhǎng)簽字： 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 I 汽車工業(yè)用裝裝卸機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì) 如今，隨著工業(yè)技術(shù)幾十年的發(fā)展，機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，它可以代替工人來(lái)進(jìn)行各種循環(huán)單調(diào)，危險(xiǎn)，以及高疲勞強(qiáng)度的工作，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)作業(yè)中的安全隱患。 機(jī) 械手主要由手 部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓 住 工件 或工具 的部件，根據(jù)被抓 住工件 的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式 。 機(jī)械手配件運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。 本文介紹了過(guò)對(duì)曲軸搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，詳細(xì)討論了機(jī)械手的手抓、手臂、機(jī)身等主要部件的設(shè)計(jì)與選擇，并給出了所需要的參數(shù)和計(jì)算。 最后通過(guò)本次設(shè)計(jì)，將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了鞏固和應(yīng)用，提高了動(dòng)手和動(dòng)腦的能力。 關(guān)鍵詞 機(jī)械手；液壓驅(qū)動(dòng)；液壓缸； 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 is in a of it so as to to of is of is to or to of is a of of or to of of of of we of of 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 i 目 錄 摘 要 ....................................................... I ....................................................... 1 章 緒論 ................................................... 1 械手的概念 ............................................ 1 械手的簡(jiǎn)史 ............................................ 1 械手的組成 ............................................ 2 行機(jī)構(gòu) ........................................... 2 動(dòng)機(jī)構(gòu) ........................................... 2 制機(jī)構(gòu) ........................................... 2 械手的生產(chǎn)應(yīng)用簡(jiǎn)述 .................................... 2 第 2 章 機(jī)械手的設(shè)計(jì) ........................................... 4 械手的總體設(shè)計(jì) ........................................ 4 械手的總體結(jié)構(gòu)類型 ............................... 4 械手的總體設(shè)計(jì) ................................... 5 械手的手部設(shè)計(jì) ........................................ 5 部概述 ........................................... 5 部的設(shè)計(jì)方案 ..................................... 6 械手的手臂設(shè)計(jì) ........................................ 7 臂概述 ........................................... 7 臂的設(shè)計(jì) ......................................... 8 械手的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................... 9 動(dòng)系統(tǒng)概述 ....................................... 9 動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則 ................................. 9 器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ................................ 10 動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 ................................ 10 第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................... 11 定液壓系統(tǒng)基本方案 ................................... 11 定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 ........................... 12 壓源系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................................... 12 制液壓系統(tǒng)圖 ......................................... 12 定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) ................................. 13 擇液壓元件 ........................................... 17 壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 ..................................... 18 第 4 章 機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................................. 19 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................. 19 械手的作業(yè)流程 ....................................... 19 械手操作面板布置 ..................................... 20 制器的選型 ........................................... 20 制系統(tǒng)原理分析 ....................................... 21 部接線設(shè)計(jì) ........................................ 22 結(jié)論 ...................................................... 23 致謝 ...................................................... 24 參考文獻(xiàn) ...................................................... 25 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1 第 1章 緒論 械手的概念 機(jī)械手是指用于再現(xiàn)人手功能的技術(shù)裝置。機(jī)械手是模仿著 人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 —— 機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成 各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到很多國(guó)家的重視，投入大量的人力物力來(lái)研究和應(yīng)用。 尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的 引用。 械手的簡(jiǎn)史 機(jī)械手首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。 1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。 1962 年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為 萬(wàn)能自動(dòng) )。同年該公司和普魯曼公司 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2 合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司（ ,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 1962 年美國(guó)機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫 械手，原意是靈活搬運(yùn)。 1978 年美國(guó) 司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種工業(yè)機(jī)械手 ，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于± 1 毫米。 第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺(jué)和視覺(jué)機(jī)械手。 第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。 械手的組成 機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。 行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手臂和軀干。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動(dòng)、 開(kāi)閉手指。機(jī)械手手部的構(gòu)造系統(tǒng)模仿人的手指，分為無(wú)關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多?？筛鶕?jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的三個(gè)自由度都需要精確地定位?？傊?，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服液壓馬達(dá)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。軀干是安裝手 臂、動(dòng)力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)架。本設(shè)計(jì)采用二指的構(gòu)造，直線液壓缸。 動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。根據(jù)動(dòng)力源的不同 , 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。 制機(jī)構(gòu) 在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。 械手 的生產(chǎn)應(yīng)用簡(jiǎn)述 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3 機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬運(yùn)、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作?？稍跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。工業(yè)機(jī)械手是為實(shí)現(xiàn)這些工序而產(chǎn)生的。目前機(jī)械手常用于工業(yè)中快速抓取工件并將工件轉(zhuǎn)移到下一個(gè)生產(chǎn)工序。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為設(shè)計(jì)對(duì)象。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 4 第 2章 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 械手的總體設(shè)計(jì) 械手的總體結(jié)構(gòu)類型 工業(yè)機(jī)械手有很多種分類方法，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，比如可以按機(jī)械手的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系提點(diǎn)分類，或者按機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式分類，也可以按機(jī)械手的用途分類。在這里我們按工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分類。 工業(yè)機(jī)械手按結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系特點(diǎn)可以分為直角坐標(biāo)型，圓柱坐標(biāo)型，球坐標(biāo)型，關(guān)節(jié)型四種。如圖 示。 圖 業(yè)機(jī)械手按結(jié)構(gòu)坐標(biāo)分類 1 直角坐標(biāo)型 直角坐標(biāo)型也稱為笛卡爾坐標(biāo)型或臺(tái)架型。這種 機(jī)器人有三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的位置，通常還帶有附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在 X,Y,Z 軸上的運(yùn)動(dòng)式獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此進(jìn)行計(jì)算機(jī)操作控制簡(jiǎn)單；他可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，剛性最大；他的進(jìn)度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度。 2 圓柱坐標(biāo)型 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人有兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)有兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，在附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，工作范圍可以擴(kuò)大且計(jì)算簡(jiǎn)單；直 線部分可以采用液壓驅(qū)動(dòng)，可以輸出較大的動(dòng)力。 3 球坐標(biāo)型 球坐標(biāo)機(jī)器人采用球坐標(biāo)系，它用一個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再用一個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 中心軸旋轉(zhuǎn)，在中心支架附近的工作范圍很大，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封，覆蓋工作空間較大。 4 關(guān)節(jié)型 關(guān)節(jié)型機(jī)器人的關(guān)節(jié)全部可以旋轉(zhuǎn)，類似于人的手臂，他是工業(yè)機(jī)器人中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，工作范圍較復(fù)雜。 械手的總體設(shè)計(jì) 圖 械手工作布局圖 在本設(shè)計(jì)中， 因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求搬運(yùn)的工件的質(zhì)量要求為 20搬運(yùn)直線距離為 1000慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。該機(jī)械手在工作中只需要做直線運(yùn)動(dòng) ,其中手臂的升降和梁的平移為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng) ,機(jī)械手自由度數(shù)目取為 2，坐標(biāo)形式選擇直角坐標(biāo)形式，即 X 軸 Y 軸兩個(gè)移動(dòng)自由度，其特點(diǎn)是 :結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 ,且有較高的定位準(zhǔn)確度。機(jī)械手工作布局圖如圖 示。 械手的手部設(shè)計(jì) 部概述 工業(yè)機(jī)器人的手部稱為末端操作器，是機(jī)器人直接用于抓取、握緊、吸附專用工具進(jìn)行操作的部件，他能夠模仿人手的動(dòng)作，是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，安裝于機(jī)器人手臂的前端。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，被操作的工件的形狀、尺寸、重量、材料以及表面狀態(tài)各不相同，所以工業(yè) 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6 機(jī)器人末端操作器是多種多樣的，大部分末端操作器的結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件專門加工的，常用的有以下幾種： 1， 夾鉗式取料手。 2， 吸附式取料手。 3， 專用操作器及轉(zhuǎn)換器。 4， 仿生多指靈巧手。 部的設(shè)計(jì)方案 由于本設(shè)計(jì)所搬運(yùn)的是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，所以選用夾鉗式取料手。 夾鉗式取料手是工業(yè)機(jī)器人最常用的一種末端操作器形式，在裝配流水線上用的較為廣泛。它一般由手指（手抓）、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、連接與支撐元件組成，工作機(jī)理類似于常用的手鉗。 指的設(shè)計(jì)方案 手指是夾鉗式取料手直接與工件接觸的部件。手部松開(kāi)和夾緊工件是通過(guò)手指的張開(kāi)與閉合實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人的手部一般有兩個(gè)手指，個(gè)別有三個(gè)或多個(gè)手指，它們的結(jié)構(gòu)形式通常取決于被夾持工件的形狀和特性。指端的形狀有 V 型指，平面指、尖指等。 由于本設(shè)計(jì)被夾持的工件形狀為圓柱體，所以選用 V 型指，其特點(diǎn)是加持平穩(wěn)可靠，加持誤差小。如圖 示。 動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是向手指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)加緊和松開(kāi)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)根據(jù)手指開(kāi)合的動(dòng)作特點(diǎn)，分為回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型。 本設(shè)計(jì)采用回轉(zhuǎn)型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖 示。驅(qū)動(dòng)桿與連桿由銷連接，當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則通過(guò)兩岸推動(dòng)兩桿手指各繞其支點(diǎn)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使手指松開(kāi)或閉合。該機(jī)構(gòu)的活動(dòng)環(huán)節(jié)較多，所以定位精度會(huì)差一些。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 7 圖 械手手指 圖 械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 械手的手臂設(shè)計(jì) 臂概述 手臂是機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)中重要的部件，它的作用是將被抓取的工件運(yùn)送到指定的位置上，因而一般機(jī)器人手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 8 回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以，它不僅僅承受被抓工件的重量，而且承受末端執(zhí)行器和手臂自身的重量。手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度都直接影響機(jī)器人的工作性能。在進(jìn)行機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循下述原則； ；相互垂直的軸應(yīng)盡可能相交于一點(diǎn)，這樣可以使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆運(yùn)算簡(jiǎn)化，有利于機(jī)器人的控制。 作空間的形狀和大小與機(jī)器人手臂的長(zhǎng)度，手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍有密切的關(guān)系。但機(jī)器人手臂末端工作空間并沒(méi)有考慮機(jī)器人手腕的空間姿態(tài)要求，如果對(duì)機(jī)器人手腕的姿態(tài)提出具體的要求，則其手臂末端可實(shí)現(xiàn)的空間要小于上述沒(méi)有考慮手腕姿態(tài)的工作空間。 在保證機(jī)器人手臂有足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。力求選 用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料，通常選用高強(qiáng)度鋁合金制造機(jī)器人手臂。目前，在國(guó)外，也在研究用碳纖維復(fù)合材料制造機(jī)器人手臂。碳纖維復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度高，抗振性好，比重?。ㄆ浔戎叵喈?dāng)于鋼的 1/4，相當(dāng)于鋁合金的 2/3），但是，其價(jià)格昂貴，且在性能穩(wěn)定性及制造復(fù)雜形狀工件的工藝上尚存在問(wèn)題，故還未能在生產(chǎn)實(shí)際中推廣應(yīng)用。目前比較有效的辦法是用有限元法進(jìn)行機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在保證所需強(qiáng)度與剛度的情況下，減輕機(jī)器人手臂的重量。 減小機(jī)械間隙所造成的運(yùn)動(dòng)誤差。因此，各關(guān)節(jié)都應(yīng)有工作可靠 、便于調(diào)整的軸承間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 對(duì)減小電機(jī)負(fù)載和提高機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)速度是非常有利的。在設(shè)計(jì)機(jī)器人的手臂時(shí)，應(yīng)盡可能利用在機(jī)器人上安裝的機(jī)電元器件與裝置的重量來(lái)減小機(jī)器人手臂的不平衡重量，必要時(shí)還要設(shè)計(jì)平衡機(jī)構(gòu)來(lái)平衡手臂殘余的不平衡重量。 及驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其它元件的安裝。 臂的設(shè)計(jì) 機(jī)械手的垂直手臂（小臂）升降和水平手臂（大臂）的伸縮運(yùn)動(dòng)都為直線運(yùn)動(dòng)。 直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)一般是氣動(dòng)傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)?？紤]到搬運(yùn)工件的重量較大，考慮加工工件的質(zhì)量達(dá) 20中型重量，同時(shí)考慮到機(jī)械手的動(dòng)態(tài)性能及運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，安全性，對(duì)手臂的剛度有較高的要求。綜合考慮，兩手臂的驅(qū)動(dòng)均選擇液壓驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)液壓缸的直接驅(qū)動(dòng)，液壓缸既是驅(qū)動(dòng)元件，又是執(zhí)行運(yùn)動(dòng)件，不用再設(shè)計(jì)另外的執(zhí)行件了；而且液壓缸實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，控制簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的控制。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 9 因?yàn)橐簤合到y(tǒng)能提供很大的驅(qū)動(dòng)力，因此在驅(qū)動(dòng)力和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度都是比較容易實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵是機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和剛度的滿足。因 此手臂液壓缸的設(shè)計(jì)原則是缸的直徑取得大一點(diǎn)（在整體結(jié)構(gòu)允許的情況下），再進(jìn)行強(qiáng)度的較核。 同時(shí)，因?yàn)榭刂坪途唧w工作的要求，機(jī)械手的手臂的結(jié)構(gòu)不能太大，若僅僅通過(guò)增大液壓缸的缸徑來(lái)增大剛度，是不能滿足系統(tǒng)剛度要求的。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)另外增設(shè)了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，小臂增設(shè)了兩個(gè)導(dǎo)桿，盡量增加其剛度。通過(guò)增設(shè)導(dǎo)桿，能顯著提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的問(wèn)題。 械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 動(dòng)系統(tǒng)概述 工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按動(dòng)力源可以分為液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)三大類。根據(jù)需要也可以將這三種基 本類型組合成一個(gè)復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這三類基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下。 由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，它具有動(dòng)力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。適合于在承載能力大，慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機(jī)器人。但是，液壓系統(tǒng)需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換（電能轉(zhuǎn)換成液壓能），速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)的液體泄露會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，工作噪音也較高。 具有速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便、價(jià)格低等特點(diǎn)。適用于中、小負(fù)荷的機(jī)器人中 采用。但是因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)器人中，如在上、下料和沖壓機(jī)器人中應(yīng)用較多。 由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩的交、直流伺服電機(jī)及其配套的伺服驅(qū)動(dòng)器（交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器）的廣泛采用，這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)器人中被大量采用。這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，使用方便，噪聲較低，控制靈活。大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。直流有刷電機(jī)不能直接用于要求防爆的工作環(huán)境中，成本上也較其他兩種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高。但因?yàn)檫@類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)比較突出，因此在機(jī)器人中被廣泛的使用。 動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則 設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇，要根據(jù)機(jī)器人的用途、作業(yè)要求、機(jī)器人的性能規(guī)范、控制功能、維護(hù)的復(fù)雜程度、運(yùn)行的功耗、性價(jià)比以及現(xiàn)有的條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合上 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 10 述各因素，充分論證其合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性后進(jìn)行最終的選擇。一般情況下： 括上下料）使用的有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人，重負(fù)荷的選擇液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，中等負(fù)荷的可選電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輕負(fù)荷的可選氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 求具有 點(diǎn)位和軌跡控制功能，需采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。只有采用液壓或電動(dòng)伺服系統(tǒng)才能滿足要求。點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人多采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。重負(fù)荷的任意點(diǎn)位控制的點(diǎn)焊及搬運(yùn)機(jī)器人選用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)自 1962 年在世界上第一臺(tái)機(jī)器人中應(yīng)用到現(xiàn)在，已在工業(yè)機(jī)器人中獲得了廣泛的應(yīng)用。目前，雖然在中等負(fù)荷以下的工業(yè)機(jī)器人中大量采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，但是在簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)型、重型的工業(yè)機(jī)器人和噴涂機(jī)器人中采用液壓系統(tǒng)的還仍然占有很大的比例。 液壓系統(tǒng)在機(jī)器人中所起的作用是通過(guò)電 號(hào)進(jìn)行功率放大，對(duì)液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、位置、和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)器人手臂按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)作。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸或擺動(dòng)馬達(dá)，連續(xù)回轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)用得很少。在工業(yè)機(jī)器人中，中、小功率的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用節(jié)流調(diào)速的為多，大功率的用容積調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)特性好，但是效率低。容積調(diào)速系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)特性不如前者，但效率高。 動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 具體到本設(shè)計(jì)，在分析了具體工作要求后，綜合考慮各個(gè)因素。機(jī)械手的手臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)全部采用液壓缸；而手爪通過(guò)液壓柱塞缸活塞與中間驅(qū)動(dòng)桿配 合來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，即手爪在柱塞缸推力作用下推動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿，通過(guò)端部銷連接到手指進(jìn)行松開(kāi)和夾緊。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 11 第 3章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 定液壓系統(tǒng)基本方案 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸和液壓馬達(dá)，前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)表 3 表 3壓缸與液壓馬達(dá)的特點(diǎn)與適用場(chǎng)合 名 稱 特 點(diǎn) 適 用 場(chǎng) 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙向工作的往復(fù)場(chǎng)合 單活塞桿液壓缸 有效工作面積大、 雙向不對(duì)稱 往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn) 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單 向工作，靠重力或其它外力返回 擺動(dòng)缸 單葉片式小于 360 雙葉片式小于 180 小于 360 的擺動(dòng)； 小于 180 的擺動(dòng) 齒輪馬達(dá) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜 高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 葉片馬達(dá) 體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 高速低轉(zhuǎn)矩、動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 擺線齒輪馬達(dá) 體積小、輸出轉(zhuǎn)局大 低速、小功率大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軸向柱塞馬達(dá) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬 大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 徑向柱塞馬達(dá) 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出轉(zhuǎn)矩大 低速大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 本設(shè)計(jì)因?yàn)闄C(jī)械手的形式為直角坐標(biāo)形式，具有兩個(gè)自由度，均為移動(dòng)自由度。同 時(shí)考慮機(jī)械手的工作載荷和工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)機(jī)械手布局以及定位精度的具體要求，以及計(jì)算機(jī)的控制的因素，手臂運(yùn)動(dòng)均為直線運(yùn)動(dòng)。因此，機(jī)械手的手臂都采用單活塞桿液壓缸，來(lái)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 12 定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 液壓執(zhí)行元件確定后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是液壓回路的核心問(wèn)題。 方向控制是用換向閥或是邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，通過(guò)換向閥的有機(jī)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的系統(tǒng)，多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流 量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結(jié)合的容積節(jié)流調(diào)速。 本設(shè)計(jì)的方向控制采用電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，而速度的控制主要采用節(jié)流調(diào)速，主要方式是采用比較簡(jiǎn)單的節(jié)流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。 壓源系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多用變量泵供油，用安全閥來(lái)限定系統(tǒng)的最高壓力。 油 液的凈化裝置是液壓源中不可缺的元件。一般泵的入口要裝粗濾油器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)要求，通過(guò)精濾油器再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過(guò)濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處的環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)采用定量泵供油，由溢流閥 確定系統(tǒng)壓力。為了保證液壓油的潔凈，避免液壓油帶入污染物，故在油泵的入口安裝粗過(guò)濾器，而在油泵的出口安裝精過(guò)濾器對(duì)循環(huán)的液壓油進(jìn)行凈化。 制液壓系統(tǒng)圖 本機(jī)械手的液壓系統(tǒng)圖如圖 示， 它擁有垂直手臂的上升、下降，水平伸 縮缸 /的前伸、后縮，以及執(zhí)行手爪的夾緊、張開(kāi)三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 其中，液壓泵是由三相交流異步電動(dòng)機(jī) M 拖動(dòng)；系統(tǒng)壓力由溢流閥 1得失電決定了動(dòng)力源的投入與摘除。 考慮到手爪的工作要求輕緩抓取、迅速松開(kāi)，系統(tǒng)采用了節(jié)流效果不等的兩個(gè)單向節(jié)流閥。當(dāng) 5電時(shí)，工作液體經(jīng)由節(jié)流閥 入柱塞缸，實(shí)現(xiàn)手爪的輕緩抓緊；當(dāng) 6電時(shí)，工作液體進(jìn)入柱塞缸中，實(shí)現(xiàn)手爪的迅速松開(kāi)。 另外，由于機(jī)械手垂直升降液壓缸在工作時(shí)其下降方向與負(fù)荷重力作用 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 13 方向一致，下降時(shí)有使運(yùn)動(dòng)速度加快的趨勢(shì)，為使運(yùn)動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)，同 時(shí)盡量減小沖擊、振動(dòng)，保證系統(tǒng)的安全性，采用 成的平衡回路向升降油缸下腔提供一定的排油背壓，以平衡重力負(fù)載。 執(zhí)行手爪柱塞缸垂直升降缸水平伸縮缸感應(yīng)式位移傳感器電液伺服閥圖 械手的液壓系統(tǒng)原理圖 定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，他們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷，流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。 根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況液壓缸所受的總機(jī)械載荷為 ????（ 3 式中 ， 為水平方向無(wú)外載荷，故為 0； 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 14 （ 1）???（ 3 式中， G 為 100 g 2/81.9 v? t? 般為 取 各值帶入上式，得：（ 2）1??（ 3 式中，