【30页】【毕业论文】汽车工业用装装卸机械手结构毕业设计说明书.doc文档推荐下载

根据动力源的不同，工业机械手的驱动机构大致可分为液压气动电动和机械驱动等四类。

采用液压机构驱动机械手，结构简单尺寸紧凑重量轻控制方便。

目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。

年美国公司和斯坦福大学麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于毫米。

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。

它设有微型电子计算机控制系统，装配作业，定位误差可小于毫米。

第二代机械手正在加紧研制。

部分内容简介，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。

年美国公司和斯坦福大学麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于毫米。

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。

机械手的组成机械手由执行机构驱动机构和控制机构三部分组成。

执行机构执行机构包括手部手臂和躯干。

手部装在手臂前端，可以转动开闭手指。

机械手手部的构造系统模仿人的手指，分为无关节固定关节和自由关节三种。

手指的数量又可以分为二指三指四指等，其中以二指用得最多。

可根据夾持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要。

手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位置上。

为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都需要精确地定位。

总之，机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采用的执行机构主要是直线液压缸摆动液压缸电液脉冲马达伺服液压马达交流伺服电动机直流伺服电动机和步进电动机等。

躯干是安装手臂动力源和各种执行机构的机架。

本设计采用二指的构造，直线液压缸。

驱动机构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，工业机械手的驱动机构大致可分为液压气动电动和机械驱动等四类。

采用液压机构驱动机械手，结构简单尺寸紧凑重量轻控制方便。

控制机构在机械手的控制上，有点动控制和连续控制两种方式。

大多数用插销板进行点位控制，也有采用可编程序控制器控制微型计算机控制，采用凸轮磁盘磁带穿孔卡等记录程序。

主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。

机械手的生产应用简述机械手是工业自动控制领域中经常遇到的种控制对象。

机械手可以完成许多工作，如搬运装配切割喷染等等，应用非常广泛。

在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。

各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。

可在机械工业中，加工装配等生产很大程度上不是连续的。

工业机械手是为实现这些工序而产生的。

目前机械手常用于工业中快速抓取工件并将工件转移到下个生产工序。

本文以能够实现这类工作的搬运机械手为设计对象。

第章机械手的设计机械手的总体设计机械手的总体结构类型工业机械手有很多种分类方法，目前还没有统的分类标准，比如可以按机械手的结构坐标系提点分类，或者按机械手的驱动方式分类，也可以按机械手的用途分类。

在这里我们按工业机器人的结构坐标系特点来进行分类。

工业机械手按结构坐标系特点可以分为直角坐标型，圆柱坐标型，球坐标型，关节型四种。

如图所示。

图工业机械手按结构坐标分类直角坐标型直角坐标型也称为笛卡尔坐标型或台架型。

这种机器人有三个线性关节组成，这三个关节用来确定末端操作器的位置，通常还带有附加的旋转关节用来确定末端操作器的姿态。

这种机器人在轴上的运动式的，运动方程可处理，且方程是线性的，因此进行计算机操作控制简单他可以两端支撑，对于给定的结构长度，刚性最大他的进度和位置分辨率不随工作场合而变化，容易达到高精度。

圆柱坐标型圆柱坐标机器人有两个滑动关节有两个滑动关节和个旋转关节来确定部件的位置，在附加个旋转关节来确定部件的姿态。

这种机器人可以绕中心轴旋转个角，工作范围可以扩大且计算简单直线部分可以采用液压驱动，可以输出较大的动力。

球坐标型球坐标机器人采用球坐标系，它用个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置，再用个附加的旋转关节确定部件的姿态。

这种机器人可以绕中心轴旋转，在中心支架附近的工作范围很大，两个转动驱动装置容易密封，覆盖工作空间较大。

关节型关节型机器人的关节全部可以旋转，类似于人的手臂，他是工业机器人中最常见的结构，工作范围较复杂。

机械手的总体设计图机械手工作布局图在本设计中，因为设计要求搬运的工件的质量要求为，且搬运直线距离为，考虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本提高可靠度。

该机械手在工作中只需要做直线运动，其中手臂的升降和梁的平移为两个直线运动，机械手自由度数目取为，坐标形式选择直角坐标形式，即轴轴两个移动自由度，其特点是结构比较简单，且有较高的定位准确度。

机械手工作布局图如图所示。

机械手的手部设计手部概述工业机器人的手部称为末端操作器，是机器人直接用于抓取握紧吸附专用工具进行操作的部件，他能够模仿人手的动作，是最重要的执行机构，安装于机器人手臂的前端。

工业机器人发展到现在，应用范围越来越广泛，被操作的工件的形状尺寸重量材料以及表面状态各不相同，所以工业机器人末端操作器是多种多样的，大部分末端操作器的结构是根据特定的工件专门加工的，常用的有以下几种，夹钳式取料手。

，吸附式取料手。

，专用操作器及转换器。

，仿生多指灵巧手。

手部的设计方案由于本设计所搬运的是发动机曲轴，所以选用夹钳式取料手。

夹钳式取料手是工业机器人最常用的种末端操作器形式，在装配流水线上用的较为广泛。

它般由手指手抓驱动机构连接与支撑元件组成，工作机理类似于常用的手钳。

手指的设计方案手，载荷性质为弯矩，使其产生弯曲变形。

而且因为机械手要求具有定的柔性，水平液压缸活塞杆要求具有比较大的工作行程。

同时具有比较大的弯矩和比较长的行程，这对液压缸的稳定性和刚度问题有较高的要求。

表垂直液压缸参数缸内径壁厚杆直径行程工作压力因为垂直液压缸所承受的载荷方式既有定的轴向载荷，又存在着比较大的倾覆力矩由加工工件的重力引起的。

作为液压执行元件，满足此处的驱动力要求是轻而易举的，要解决的关键问题仍然是它的结构设计能否有足够的刚度来抗倾覆。

这里同样采用了导向杆机构，围绕垂直升降液压缸设置两根导杆，较好的解决了这问题。

液压缸强度的较核缸筒壁厚的较核当时，液压缸壁厚的较核公式如下式中，为缸筒内径为缸筒试验压力，当液压缸的额定压力时，取为为缸筒材料的许用应力，，为材料抗拉强度，经查相关资料取为，为安全系数，此处取带入数据计算，上式成立。

因此液压缸壁厚强度满足要求。

活塞杆直径的较核活塞杆直径的较核公式为式中，为活塞杆上作用力为活塞杆材料的许用应力，此处带入数据，进行计算需要上式成立，因此活塞杆的强度能满足工作要求。

选择液压元件液压缸的选择。

通过计算和分析，最后决定选择轴向地脚型液压缸。

如图所示。

图轴向地脚型液压缸控制元件的选择根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取各控制元件。

这部分在考虑具体的作业时根据详细的要求再结合具体情况进行详细，这里暂从略。

油管及其他辅助装置的选择查阅设计手册，选择油管公称通径外径壁厚参数液压泵出口流量以计，选取液压泵吸油管稍微粗些，选择其余都选为确定油箱的容量般取泵流量的倍，这里取为倍，有效容积为液压系统性能的验算绘制液压系统图后，进行压力损失验算。

因为该液压系统比较简单，该项验算从略。

本系统采用液压回路简单，效率比较高，功率小，发热少，油箱容量取得较大，因此，不再进行温升验算。

第章机械手控制系统的设计机械手控制系统硬件设计机械手的动作有水平手臂的伸缩，垂直手臂的升降，以及执行手爪的加紧与松开。

其中，垂直升降和水平伸缩有液压实现驱动。

而液压缸又由相应的电磁阀控制。

其中，升降分别由双线圈的两位电磁阀控制，例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。

只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升而当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。

而水平方向的伸缩主要由电液伺服阀伺服驱动器感应式位移传感器构成的回路进行调节控制。

而执行手爪的加紧与放松，通过柱塞缸与齿轮来实现。

柱塞液压缸由单线圈的电磁阀夹紧电磁阀来控制，当线圈不通电时，柱塞液压缸不工作，当线圈通电时，柱塞液压缸工作冲程，手爪闭合，柱塞液压缸工作回程，手爪张开。

机械手的作业流程机械手的作业动作流程如图所示原点水平前伸竖直下降夹紧竖直上升水平前伸竖直下降松开竖直上升水平后缩图发动机曲轴搬运机械手工作流程图从原点开始，按下启动键，水平液压缸开始前伸并进行伺服定位，前伸到位后，停止前伸下降电磁阀通电，同时手爪柱塞缸电磁阀也通电，机械手下降，同时张开手爪，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止，同时手爪夹紧，抓住工件上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止水平液压缸开始前伸并进行伺服定位，前伸到位后，停止前伸接着下降电磁阀通电，机械手下降，下降到位后，碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止机械手松开手爪，准备离开接着上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止机械手开始水平定位后缩机械手回到原