【毕业设计】关节型机械手的机构毕业设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

质量，同时避免人为。

机械臂尤其是常见的工业机器人的通用性，柔韧性好，能更好地适应不断变化的产品品种，满足柔性生产的需要。

可以显著提高生产力并降低成本。

机械手的总体设计关节型机械手的组成工业机械手是由执行机构液压驱动系统组成的。

执行机构的自由度实现形式主要如下腰部的升降如图所示腰部升降液压缸的工作原理如下液压油从缸底盖右下端的油管进入油腔中，给予定的油压使得活塞和活塞杆以定的速度向上运动从而推动机械手的臂部腕部和手部的整体上下运动。

回程过程时由右侧缸盖上方的油管充入定量的液压油使活塞和活塞杆整体下降。

由图可知，此机械手腰部的升降距离就由这个空腔的垂直高度决定。

腰部的回转如图所示腰部回转液压缸的工作原理如下此图中表示的腰部的回转运动是由回转液压缸来实现的。

由图可知，标号为处的液压缸动片由键同回转轴固定在起。

此时当液压油从左油孔进油时就会产生定的油压，由于动片与回转轴是固定的，所以油缸就产生了相对的转动同时也带动整个臂部旋转。

同样的，当油从右油孔进入时油压就会使缸体及臂部向相反的方向转动。

手臂的伸缩如图所示工作时，液压油从左侧缸体下部的油孔进入，回转轴通过螺纹与缓冲套连在起，由于两边缓冲套轴肩的轴向定位以及缸筒的周向约束，活塞和活塞杆就被连在起。

当活塞杆左端受到油压时，活塞杆与活塞就会起向右边伸展运动。

左侧的回油路可以在回程过程中起到维持液压油流速及油压的作用。

回程时油从左侧的油孔进入油腔。

其中的缓冲节流阀可以在往返过程中控制油腔中的油量以维持活塞杆伸缩的速度。

手腕的回转如图所示手腕部回转液压缸的原理与腰部的回转相似。

区别在于这里是缸体固定，动片和回转轴在油压的作用下完成回转动作。

油路的分布也有所不同。

手爪的抓取如图所示手爪的抓取闭合左侧的油管进油产生油压推动活塞渐而推动弹簧压缩使得楔块向右直线运动，类似凸轮机构样让两手爪闭合抓取物料。

在搬运过程中保持定的油压让手爪处的弹簧处于拉伸状态。

当要卸料时就在油孔端减小油量使油压降低让弹簧都缓慢的恢复到初始位置完成下料动作。

执行机构手爪部分也就是机械手直接与件料接触的部分，采用两指式的回转型的手爪，因其结构简单易懂。

手爪的外形采用向内抓取的方式，并截面为梯形的手指使棒料在机械手搬运过程中更加平稳牢靠。

在传力机构方面采用液压动力及弹簧的伸缩来实现。

通过控制油量渐而影响油压来实现整个抓取动作的完成手腕部分是连接手爪部分和手臂的部件，主要需要完成的就是手腕的回转动作。

手腕部分主要由回转液压缸组成。

在设计过程中还把手爪部分所需要的液压传力机构的油路设计在回转轴内并设计合理的回程。

设计时需要在油缸上开设有两个油孔来实现液压回转功能手臂部分手臂是用来支持手腕及手爪各种运动以及具有伸缩功能的部分。

本文的手臂只有个部分和个自由度。

采用圆柱坐标式。

在伸缩过程中的传力机构也是液压缸，并利用了如缓冲节流阀等机构来实现对手臂运动的速度控制。

腰部腰部是连接手臂和底座的部分，需要支撑起整个手臂的重量。

这里我有点小偷懒就把腰部和手臂部焊接在起了。

腰部能够实现两个自由度，腰部的回转以及腰部的升降。

腰部的回转与腕部的回转十分相似。

驱动机构该机械手的驱动机构主要采用液压缸驱动模式。

采用液压缸的方式来驱动的驱动力范围跨度大，成本也较低。

主要就是有升降液压缸回转液压缸等。

在合理安排液压油路的同时也增设了缓冲节流阀等来控制液压油速圆柱坐标式机械手运动简图本设计的机械手设计成如下简图形式图圆柱坐标式机械手关节型机械手机械系统设计手部手爪部分是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状尺寸大小重量材料性能表面状况等的不同，所以工业机械手的手部结构多种多样，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而定的。

归结起来，常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分成夹持和吸附两大类。

夹紧力的计算手指加在工件上的夹紧力，是计算手部的主要依据。

必须对其大小方向和作用力进行分析计算。

般来说，夹紧力必须克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化所产生的载荷惯性力或惯性力矩，以及工件保持可靠的夹紧状态。

手指对工件的夹紧力可按下式计算式中安全系数，通常取工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。

可近似按下式估算其中运载工件时重力方向的最大上升速度重力加速度响运载工件时重力方向的最大上升速度响系统达到最高速度的时间根据设计参数选取。

般取。

方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定。

被抓工件所受重力。

夹紧缸驱动力计算如图是液压夹紧装置。

手爪壳和缸壳连成体，当压力油从液压缸右边油管进油时，活塞杆向左移动，推动手爪闭合当压力油从液压缸左边进油时，拉动手爪张开。

缸的拉力或推力为拉推式中活塞直径活塞杆直径驱动压力。

图液压缸驱动装置腕部手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是连接手爪部分以及手臂部分，关键是他应具有大约度的回转能力。

手腕部件具有个的自由度。

般手腕设有回转运动或再增加个上下摆动即可满足工作要求并且要求严格密封，否则就很难保证稳定的输出扭矩。

因此，在要求较大或转角的情况下，应用齿轮传动来实现。

腕部设计的基本要求力求结构紧凑重量轻腕部处于臂部的最前端，它连同克服由于工件重心偏置所需的力矩式中工件重心到手腕回转轴线的垂直距离。

克服启动惯性所需的力矩启动过程近似等加速运动，根据手腕回转的角速度及启动所用时间，按下式计算或者根据腕部角速度及启动过程转过的角度启按下式式中工件工件对手腕回转轴线的转动惯量手腕回转部分对腕部回转轴线的转动惯量手腕回转过程的角速度启启动过程中所需时间，般取启动过程所转过的角度。

手腕回转所需的驱动力矩相当于上述三项之和。

手腕回转缸的设计计算回转液压缸所产生的驱动力矩必须大于总的阻力距，为了使该机械手具有更好的通用性，以及与相应的机构尺寸相吻合，设回转的基本尺寸如下回转缸内径输出轴与动片连接处的直径动片宽度回转液压缸的工作压力因为，所以是符合要求的。

臂部手臂部件是机械手的主要支持手腕运动的部分。

它的作用是支承腕部和手部包括工件或工具，并带动它们作空间运动。

臂部运动的目的利用自身的伸缩自由度来搬运物料并支撑物料的拿起与放下。

臂部的自由度主要由伸缩液压缸来实现。

从臂部的受力情况分析，它在工作中既直接承受腕部手部和工件的静动载荷，而且自身运动又较多，故受力复杂。

因此，它的结构工作范围灵活性以及抓重大小和定位精度等直接影响机械手的工作性能。

机械手的总体设计可知该臂部分两部分回转缸伸缩缸回转缸实现的是手臂旋转，伸缩缸实现的是手臂升降，俯仰缸实现的是手臂的俯仰。

手臂伸缩液压缸作水平伸缩直线运动液压缸的驱动力式中摩擦阻力。

手臂运动时，为运动件表面的摩擦阻力。

若是导向装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。

密封装置处的摩擦阻力。

液压缸回油腔低压油液所造成的阻力。

启动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。

的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据具体情况进行估算。

图水平移动液压缸受力图图为双导向杆导向，其导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩缸的两侧，启动时，导向装置的摩擦阻力较大，计算如下由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按个导向杆计算。

得得式中参与运动的零部件所受的总重力含工作重力手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离导向支承的长度当量摩擦系数，其值与导向支承的截面形状有关。

对于圆柱面摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时钢对青铜取钢对铸铁取取，设手爪手爪驱动液压缸及回转液压缸所受重力为，手臂伸缩液压缸所受重力为，则，则的计算不断密封圈其摩擦阻力不同，此处选用形密封圈。

式中摩擦系数，密封处的工作压力密封处的直径沿轴向的密封长度，相当于唇部的宽度。

根据活塞杆的直径选形密封圈型号为，内径为，唇部宽度为，设密封处工作压力为，则的计算般背压阻力较小，可按，此处忽略不计。

的计算式中参与运动的零部件所受的总重力包括工件重量重力加速度，取由静止加速到常速的变化量启动过程时间，般取。

已知，取手臂作水平直线运动液压缸的驱动力为手臂作升降运动的液压缸驱动力式中摩擦阻力，如下图所示。

，取零部件及工件所受总重力。

其他阻力的计算与上相同，省略。

注意，须按计算不自锁的条件。

图手臂各部件重心位置图伸缩液压缸的结构尺寸液压缸内径的计算图双作用液压缸示意图如图所示，当油进入无杆腔当油进入有杆腔液压缸的有效面积固有无杆腔有杆腔式中驱动力液压缸的工作压力活塞杆直径液压缸内径液压缸机械效率，在工程机械中用耐油橡胶可取。

由总体设计知，手臂在收缩是液压油进入的有杆腔，取，则由于前面的手部和腕部的液压缸内径都选的是，为了使该机械手具有更好的通用性，这里也取。

液压缸壁厚计算初选壁厚，则因为时属于中等壁厚，所以该壁厚属于中等壁厚，计算公式为式中液压缸内工作压力强度系数当为无缝钢管时让管壁公差及侵蚀的附加厚度，般圆整到标准壁厚值液压缸内径。

该钢臂为无缝钢管，则所以选取的壁厚满足条件。

取标准液压缸外径为，则壁厚为。

塞杆的计算活塞杆的尺寸要满足活塞或液压缸运动的要求和强度的要求。

对于杆长大于直径的倍即的活塞杆还必须具有足够的稳定性。

按强度条件决定活塞杆直径所以是满足要求的。

活塞杆的稳定性校核当活塞杆时，般应进行稳定性校核。

因为此处活塞杆长度为，直径为，所以这里不用进行活塞杆的稳定性校核。

手臂回转液压缸手臂回转液压缸结构设计此工作原理采用个回转液压缸实现旋转运动。

标号为处的液压缸动片由键同回转轴固定在起。

此时当液压油从左油孔进油时就会产生定的油压，由于动片与回转轴是固定的，所以油缸就产生了相对的转动同时也带动整个臂部旋转。

同样的，当油从右油孔进入时油压就会使缸体及臂部向相反的方向转动。

手臂回转时，需要克服以下几种阻力回转处的摩擦阻力，般为了简化计算，取启动惯性所需的力矩式中手臂回转部分对轴线的转动惯量工件对回转轴线处的转动惯量手臂回转过程的角速度启动过程所转过的角度结论两个多月的痛并快乐即将步入尾声，我也快要离开这有着四年美好回忆的地方。

回想起设计的过程各色各位，以后定会让我回味无穷的。

虽然时间的紧迫和就业的压力始终徘徊在设计的过程中，但我还是坚持下来了，我相信坚持就是胜利。

本次毕业设计课题内容覆盖面广。

涉及到机械等