基于控制四自由度气动式机械手设计摘要行力学分析滑槽杠杆，如图为常见的滑槽杠杆式手部结构。图滑槽杠杆式手部结构受力分析手指销轴杠杆式中驱动力夹紧力手指的回转支点到对称中心的距离手指长度工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角。由分析可知，当驱动力定时，角增大，则夹紧力也随之增大，但角过大会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此最好。夹紧力及驱动力的计算手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小方向和作用点进行分析计算。般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。手指对工件的夹紧力可按公式计算式中安全系数，通常轴向力形手抓的开合角工件和手抓间的摩擦系数计算设，求夹紧力和驱动力。设根据公式，将已知条件带入得根据驱动力公式得由于实际采用的气压缸驱动力大于计算，把手抓的机械效率考虑在内，般取。取.夹紧气缸的设计主要尺寸的确定气缸工作压力的确定由表取气缸工作压力表气压负载常用的工作压力负载工作压力.气缸内径和活塞杆直径的确定可由下式推算出气压缸的内径预设活塞杆直径.,气缸工作压力.,根据机械设计手册气压传动分册，选取气压缸内径为。可以得出活塞杆内径为，选取。缸筒壁厚和外径的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有定厚度。般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于，其壁厚可按薄壁筒公式计算式中，缸筒壁厚，气缸内径，气缸试验压力，般取气缸工作压力缸筒材料许用应力。本设计手爪夹紧气缸缸筒材料采用为铝合金,代入己知数据，则壁厚为取，则缸筒外径为手部活塞杆行程长计算活塞杆的位移量可推得气缸的活塞行程与其使用场合及工作机构的行程比有关。多数情况下不应使用满行程，以免活塞与缸盖相碰撞，尤其用于夹紧等机构。为保证夹紧效果，必须按计算行程多加的行程余量。故气压传动手册圆整为。手爪部分总质量估算其中手爪部分和活塞杆材料采用钢，缸筒和端盖连接材料采用铝合金查相关手册可得，号钢密度为的密度为。手爪部分总质量约为.手爪夹持范围计算为了保证手爪张开角为，活塞杆运动长度为。手爪最小夹持半径手爪最大夹持半径图手爪张开示意图手爪夹持范围的计算，手指长，当手抓没有张开角的时候，如图所示，根据机构设计，它的最小夹持半径，当张开时，如图所示，最大夹持半径计算如下机械手的夹持半径从。.机械手手爪夹持精度的分析计算机械手的精度设计要求工件定位准确,抓取精度高,重复定位精度和运动稳定性好,并有足够的抓取能力。机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手的定位精度由臂部和腕部等运动部件来决定，而且也于机械手夹持误差大小有关。特别是在多品种的中小批量生产中，为了适应工件尺寸在定范围内变化，定要进行机械手的夹持误差计算。图手爪夹持误差分析示意图该设计以棒料来分析机械手的夹持误差精度。机械手的夹持范围为。般夹持误差不超过,分析如下工件的平均半径手指长,取型夹角偏转角按最佳偏转角确定计算当时带入有所以夹持误差满足设计要求。.弹簧的设计计算选择弹簧按照压缩条件，选择圆柱压缩弹簧。如图所示，计算过程如下。图圆柱螺旋弹簧的几何参数选择硅锰弹簧钢，查取许用切应力选择旋绕比，则基于控制四自由度气动式机械手设计摘要基于控制,节制,自由度,气动式,机械手,毕业设计,全套,图纸摘要随着科技的发展，机械手在工业领域得到越来越广泛的运用，它可以帮助人们完成危险重复的体力劳动，大大提高生产效率。本课题对机械手的手爪手腕手臂腰部和机座部分进行了设计，确定机械手采用圆柱坐标式。手爪的张合，手臂和腰部的伸缩，机座和手腕的旋转都采用气缸驱动。此机械手可以运用于工业流水线上，完成把指定物件从个地方运送至另地方的任务。机械手的系统控制由可编程序控制器完成，按照机械手的动作流程，完成了相应的接线图和程序编制。关键词机械手，工业领域，气缸，可编程序控制器目录绪论.机械手的概述.机械手的发展史.气动技术及气动机械手的发展过程.机械手未来的发展趋势.本课题研究内容.课题研究的意义机械手的总体设计方案.机械手的工作原理及系统组成.机械手基本形式的选择.驱动机构的选择.机械手详细设计参数.本章小结机械手手部结构设计及计算.手部结构.机械手手爪设计计算.夹紧气缸的设计.手爪夹持范围计算.机械手手爪夹持精度的分析计算.弹簧的设计计算.本章小结腕部的设计计算.腕部设计的基本要求.腕部的结构以及选择.腕部的驱动力矩计算.腕部工作压力的计算.气压缸盖螺钉的计算.动片和输出轴间的连接螺钉.本章小结机械手手臂机构的设计.手臂的设计要求.伸缩气压缸的设计.导向装置.本章小结机械手腰部和基座结构设计及计算.结构设计.控制手臂上下移动的腰部气缸的设计.导向装置.平衡装置.机身回转机构的计算.本章小结机械手的控制系统设计.气压传动系统工作原理图.可编程序控制器的选择及工作过程.可编程序控制器的使用步骤.机械手可编程序控制器控制方案.本章小结结论参考文献致谢绪论计算机技术的不断进步和发展使机器人技术的发展次次达到个新水平。上至太空船宇宙飞船下至微型机器人深海开发，机器人技术已拓展到全球经济发展的诸多领域，成为高科技中极为重要的组成部分。人类文明的发展，科技的进步已和机器人的研究应用产生了密不可分的关系。人类社会的发展已离不开机器人技术，而机器人技术的进步又对推动科技发展起着不可替代的作用。.机械手的概述机械手也被称为自动手，能模仿人手和臂部的些动作功能，可以按固定程序抓取搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造冶金电子轻工和原子能等部门。机械手主要由手部运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓取工件或工具的部件，根据被抓持物件的形状尺寸重量材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动摆动移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降伸缩旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。般专用机械手有个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式气动式电动式机械式机械手按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进步发展锻造设备的生产能力，改善热累等劳动条件。.机械手的发展史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。它的结构是机体上安装个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成台数控示教再现型机械手。商名为即万能自动。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转俯仰伸缩用液压驱动控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标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。年美国机械制造公司也实验成功种叫机械手。该机械手的中央立柱可以回转升降采用液压驱动控制系统也是示教再