工业机械手机构设计论文.doc在线文档共19页

工，食品和药品的包装精密仪器和军事工业等。

现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。

车身在每个工序的移动车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位点焊机焊头的快速接近减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。

高频率的点焊力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之。

从第七个五年计划开始，我国型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。

联邦德国机器制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业联邦德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制日本是工业机器人发展最快，应用国家最多的国家，自年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之。

前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用于机械化自动化程序较低繁重单调有害于健康的辅助性工作。

年我国第台机械手开发于上海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。

较低繁重单调有害于健康的辅助性工作。

上工业机械手应用最多的国家之。

前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用于机械化自动化程序部分内容简介型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。

联邦德国机器制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业联邦德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制日本是工业机器人发展最快，应用国家最多的国家，自年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之。

前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用于机械化自动化程序较低繁重单调有害于健康的辅助性工作。

我国工业机械手的研究与开发始于世纪年代。

年我国第台机械手开发于上海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。

从第七个五年计划开始，我国政府将工业机器人的发展列入其中，并且为此项目投入大量的资金，研究开发并且制造了系列的工业机器人，有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人，广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人，沈阳工业大学设计制造的装卸载机器人等等。

这些机器人的控制器，都是由中国科学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的，同时系列的机器人关键部件也被开发出来，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机，编码器，等。

我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。

在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，研制出示教式机械手计算机控制机械手和组合式机械手等。

可以将机械手各运动构件，如伸缩摆动升降横移俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。

气动机械手的应用现状由于气压传动系统使用安全可靠，可以在高温震动易燃易爆多尘埃强磁辐射等恶劣环境下工作。

而气动机械手作为机械手的种，它具有结构简单重量轻动作迅速平稳可靠节能和不污染环境容易实现无级调速易实现过载保护易实现复杂的动作等优点。

所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业半导体及家电行业化肥和化工，食品和药品的包装精密仪器和军事工业等。

现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。

车身在每个工序的移动车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位点焊机焊头的快速接近减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。

高频率的点焊力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之。

在彩电冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不形状不同的气缸气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将般气爪很难抓起的显像管纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置。

对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的气缸。

气动机械手用于对食品行业的粉状粒状块状物料的自动计量包装用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。

如酒油漆灌装气动机械手自动加盖安装和拧紧气动机械手，牛奶盒装箱气动机械手等。

气动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。

其主要特点是输出力小，气动动作迅速，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，冲击大，而且气源压力较低，抓重般在公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作。

气动技术有以下优点介质提取和处理方便。

气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，般不需设置回收管道和容器介质清洁，管道不易堵，不存在介质变质及补充的问题阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小，空气便于集中供应和远距离输送。

外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。

动作迅速，反应灵敏。

气动系统般只需要即可建立起所需的压力和速度。

气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。

能源可储存。

压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。

工作环境适应性好。

在易燃易爆多尘埃强磁强辐射振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。

成本低廉。

由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。

传统观点认为由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难尤其在高速情况下，似乎更难想象。

此外气源工作压力较低，抓举力较小。

虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元统中，气动手爪常应用中搬运传送工件机构中抓取拾放物品。

气动手爪的开闭般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与手爪相连的曲柄连杆滚轮或齿条等机构，驱动各个手爪同步做开闭运动。

手臂伸缩气缸的尺寸设计与验算手臂部惯性力的计算手部总重量手部。

伸缩导杆重量选取外径，内径，长度的无缝钢管作伸缩导杆共根。

导杆导杆后连接板重量导杆后连接板所以总重量为手臂惯手部导杆导杆后连接板那么手臂惯手臂惯手臂伸缩时产生的惯性力为惯手臂式中起动或制动时间差，取起动或制动的速度差，取。

那么惯手臂手臂部摩擦力的计算由于手臂伸出时，伸缩导杆所受作用力最大，根据其受力简图图计算。

图受力简图图中工件自重，手指部分及夹紧气缸的重量，导杆重量，导杆后连接板重量。

列方程伸缩运动时，摩擦系数，当被联接件为钢或铸铁件，且为干燥的加工表面时，取得摩摩手臂部驱动力根据伸缩气缸运动时所需克服的摩擦力及惯性力等几方面的阻力，来确定伸缩气缸的所需的驱动力。

考虑到除导杆与导杆座之间的摩擦外，还有气缸杆与密封环间的摩擦，故增加安全系数，取。

驱惯摩摩实际η其中，安全系数，般取取。

η机械效率，般取取η滚动摩擦。

实际确定气缸直径实际空气选择标准型气缸缸径为型号。

由，可得活塞杆直径。

取。

手臂伸缩气缸的结构和工作原理这个气缸为单活塞杆双作用气缸，它由钢筒活塞活塞杆前端盖后端盖及密封件等组成。

双作用气缸内部被活塞分为两个腔。

有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。

当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。

若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。

气缸作用力的验算气缸空气因为气缸驱，所以，选择气缸合适。

导杆弯曲应力验算式中工件自重手指部分夹紧气缸及导杆重量折合为，由于手臂共有根伸缩导杆作导向，所以作用在每根导杆的合力为。

导杆的长度。

钢的，故安全。

摆动气缸的计算手臂伸出状态时，偏重力矩手臂总手臂配伸偏配重手臂总手臂的转动惯量查资料可知，按长方体进行验算。

手臂总手臂手臂摆动回转力矩的计算克服启动惯性所需的力矩惯惯手臂臂摆动回转所属的总力矩总由于手臂部与立柱联接使用导承连接，所生的摩擦力矩摩不大，为了简化计算可以将惯适当放大，而省略掉摩，这时总惯。

那么，总惯。

查相关资料，选用缸径为型气缸。

如图在时，转矩为，大于总安全。

图摆动气缸此型号的气缸质量，则摆动气缸。

升降部分的计算升降气缸的选择导杆惯性力的计算总手臂总摆动气缸惯总总导杆驱动力的计算根据升降气缸惯性力及自重等几方面的阻力，来确定升降气缸的所需的驱动力。

考虑到气缸杆与密封环间的摩擦，故增加安全系数，取。

驱惯总确定气缸直径驱空气选择标准型气缸缸径为型号。

气缸作用力的验算气缸空气因为气缸驱，所以，选择气缸合适，这个气缸的重量为。

升降导杆的重量升降导杆外径，内径，长导杆导杆导杆升降导杆的校核当手臂伸出到最大范围时，回转中心弯矩最大，由两条导杆同时承受，因伸偏伸偏钢正火，所以升降导杆安全。

机械手气动控制系统的设计机械手的控制要求为了便于生产加工维修调整设置的工作方式选择开关。

分为手动和自动操作，其中自动操作中包括了单步单周期连续手动操作包括手动和回原位的操作。

手动操作供维修用，即用按钮对机械手的每步动作单独控制。

例如，当选择手动操作时，按下上升下降按钮，机械手在满足条件情况下即执行相应的动作，其它动作以此类推。

该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选择开关放在返回原位，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放置自动工作方式下。

若自动工作状态解除，则硬件工作方式选择开关放置于手从操作位置。

气压驱动系统设计气