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（终稿）数控车床上下工件机械手设计（全套完整有CAD）

手臂最大高度.手臂运动参数升降行程升降速度手腕运动参数回转范围各模块的设计.机械手手部模块的设计手部设计基本要求应当具备适当的加紧力和驱动力。应当考虑到在定的加紧力下，不同的传动机构所需的加紧力不同。手指应具有定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度手指从张开到闭合绕支点所转过的角度，以便于抓取工件。要求结构紧凑重量轻效率高，在保证本身刚度强度的前提下，尽可能使结构紧凑重量轻，以利于减轻手臂的负载。要便于安装和维修，易于实现计算机控制。用计算机控制最方便的是电气式执行机构。因此，机械手手部设计的主流是电气式，其次是液压式和气压式在驱动接口中需要增加电液或电气变换环节。应保证手抓的夹持精度。典型的手部结构楔块杠杆式手爪利用楔块与杠杆来实现手爪的松开，来实现抓取工件。滑槽式手爪当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹紧力，当活塞向后运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应抓取大小不同的物体。连杆杠杆式手爪这种手爪在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧放松运动，由于杠杆的力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。通常与弹簧联合使用。齿轮齿条式手爪这种手爪通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与松开动作。平行杠杆式手爪采用平行四边形机构，因此不需要导轨就可以保证手爪的两手指保持平行运动，比带有导轨的平行移动手爪的摩擦力要小很多。机械手手爪的设计计算.选择手爪的类型及夹紧装置本设计是设计抓取圆柱形物块的机械手。常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。吸附式常用于抓取工件表面平整面积较大的板状物体,不适合用于本方案。本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。平移型手指的张开闭合靠手均制有啮合齿，通过带齿与轮齿作啮合传动。为保证带和带轮作无滑动的同步传动，齿形带采用了承载后无弹性变形的高强力材料，无弹性滑动，以保证节距不变。同步带具有传动比准确传动效率高可达节能效果好能吸振噪声低不需要润滑传动平稳，能高速传动可达传动比可达，结构紧凑维护方便等优点，故在机器人中使用很多。其主要缺点是安装精度要求高中心距要求严格，同时具有定的蠕变性。同步带带轮齿形有梯形齿形和圆弧齿形。钢带传动钢带传动的特点是钢带与带轮间接触面积大，是无间隙传动摩擦阻力大，无滑动，结构简单紧凑运行可靠噪声低，驱动力矩大寿命长，钢带无蠕变传动效率高。链传动在机器人中链传动多用于腕传动上，为了减轻机器人末端的重量，般都将腕关节驱动电机安装在小臂后端或大臂关节处。由于电机距离被传动的腕关节较远，故采用精密套筒滚子链来传动。钢丝绳轮传动钢丝绳轮传动具有结构简单传动刚度大结构柔软，成本较低等优点。其缺点是带轮较大安装面积大加速度不宜太高。根据实际要求，本设计主要选取了齿轮传动和螺旋传动。机械手的基本形式选择工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度级。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。直角坐标机器人的工作空间为空间长方体。直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用个回转运动及两个直线运动来实现的，如图。这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动左右摆动上下摆动。般腕部设有回转运动再增加个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压气缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小般小于,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。臂部，手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部包括工作或夹具，并带动他们做空间运动。臂部运动的目的把手部送到空间运动范围内任意点。如果改变手部的姿态方位，则用腕部的自由度加以实现。因此，般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩左右旋转升降或俯仰运动。手臂的各种运动通常用驱动机构如液压缸或者气缸和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部手部和工件的静动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构工作范围灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。驱动机构的选择驱动机构是工业机械手的重要组成部分。根据动力源的不同,可分为以下四类气压传动机械手气压机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其特点为输出力大易于保养动作迅速结构简单成本低。但是由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差冲击力大定位精度般抓取力小。液压传动机械手液压传动机械手是以油液压缩的压力来驱动执行机构运动的机械手。其特点为输出力大传动平稳结构紧凑动作灵敏抓取力大。但是这种机械手对密封性要求很高不易于保养与维护受到液体本身的属性影响，不宜在高温或者低温的环境下工作油的泄漏会导致对其工作性能产生很大的影响油液过滤要求非常严格，成本高。机械驱动机械手机第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉触觉能力，甚至听想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。第三代机械手机械人则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中重要环。随着工业机器手机械人研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。.国内外研究现象和趋势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机。工业机器人控制系统向基于机的开放型控制器方向发展，便于标准化网络化器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性。机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置速度加速度等传感器外，装配焊接机器人还应用了视觉力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。关节式侧喷式顶喷式龙门式喷涂机器人产品标准化通用化模块化系列化设计柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发焊接搬运装配切割等作业的工业机器人产品的标准化通用化模块化系列化研究以及离线示教编程和系统动态仿真。总的来说，大体是两个方向其是机器人的智能化，多传感器多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济简洁可靠，大量采用工业控制器，市场化模块化的元件。.设计原则在设计之前，必须要有个指导原则。这次毕业设计的设计原则是以任务书所要求的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑机械手工作的环境和工艺流程的具体要求。在满足工艺要求的基础上，尽可能的使结构简练，尽可能采用标准化模块化的通用元配件，以降低成用的水平和国外比还有定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成个特定功能特殊要求的上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。本机械手主要与数控车床数控铣床，加工中心等组合最终形成生产线，实现加工过程上料加工下料的自动化无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。.工业机械手的简史现代工业机械手起源于世纪年代初，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。机械手首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机械手。他的结构是机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构。年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成台数控示教再现型机械手。商名为即万能自动。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转俯仰，用液压驱动控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。年美国机械铸造公司也试验成功种叫机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转升降伸缩采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。数控车床,上下,工件,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸摘要本设计是数控车床上下工件机械手的设计，包括总体方案的确定，机械结构的设计以及重要部件的设计。随着现代工业的发展和竞争的加剧，对加工效率提出了新的要求，数控车床工件装卸自动化就成为当前制造厂家对机床的重要需求之。为了满足用户的需求，当前中国的机床制造厂开始在部分数控车床上配置工件自动上下料机械手。但如果采用伺服电机驱动和控制其成本高结构复杂速度慢工作效率较低如果采用液压驱动，其泄漏对数控要求的清洁环境造成定的副面影响。随着气动技术的不断发展，气体驱动也能成为机械手的驱动力量，其成本底，结构简单，工作效率高，清洁，再加上控制系统实现机电气体化控制。本设计主要设计用低成本高速的气缸来组成模块化的气动机械手，实现数控车床工件自动装卸，克服伺服电机应用中存在的高成本和低效率的局限。论文完成的主要设计工作包括以下几个方面设计了模块化气动装卸机械手的总体结构研究了大跨度气缸的固定支撑形式研究了水平运动气缸的防侧翻技术研究并实现了气缸输出杆高精度柔性调节技术初步设计了气动控制回路和控制系统。关键词机械手自动化上下料气体驱工业机械手的简史.国内外研究现象和趋势.设计原则数控车床上下工件机械手的总体设计.技术要求.机械手总体设计执行机构的选择驱动机构的选择传动结构的选择机械手的基本形式选择机械手直臂部分的主要部件及运动机械手的技术参数各模块的设计.机械手手部模块的设计手部设计基本要求典型的手部结构机械手手爪的设计计算.机械手腕部模块的设计腕部设计的基本要求腕部的结构以及选择腕部的设计计算.机械手手臂模块的设计手臂的结构的选择及其驱