（答辩稿）气动通用上下料机械手（CAD图纸+DOC论文）

手臂回转行程范围定为应大于，否则需安装多只手臂，又由于该机械手设计成手臂安装范围可调，从而扩大了它的使用范围。

手臂升降行程定为。

定位精度也是基本参数之。

该机械手的定位精度为土.。

.机械手的技术参数列表用途用于吨以上冲床上下料。

二设计技术参数抓重公斤夹持式手部公斤气流负压式吸盘自由度数个自由度座标型式圆柱座标最大工作半径手臂最大中心高手臂运动参数伸缩行程伸缩速度升降行程升降速度回转范围回转速度手腕运动参数回转范围回转速度手指夹持范围棒料片料面积不大于.定位精度士.缓冲方式液压缓冲器传动方式气压传动控制方式点位程序控制采用手部结构设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。

.夹持式手部结构夹持式手部结构由手指或手爪和传力机构所组成。

其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式斜楔杠杆式齿轮齿条式弹簧杠杆式等。

手指的形状和分类夹持式是最常见的种，其中常用的有两指式多指式和双手双指式按手指夹持工件的部位又可分为内卡式或内涨式和外夹式两种按模仿人手手指的动作，手指可分为支点回转型，二支点回转型和移动型或称直进型，其中以二支点回转型为基本型式。

当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了支点回转型手指同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。

回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。

移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。

设计时考虑的几个问题具有足够的握力即夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

二手指间应具有定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。

手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。

对于移动型手指只有开闭幅度的要求。

三保证工件准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。

例如圆柱形工件采用带形面的手指，以便自动定心。

四具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。

五考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成型，其结构如附图所示。

手部夹紧气缸的设计手部驱动力计算本课题气动机械手的手部结构如图.所示，其工件重量，形手指的角度，摩擦系数为.。

图.齿轮齿条式手部根据手部结构的传动示意图，其驱动力为根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式所以实际驱动力因为传力机构为齿轮齿条传动，故取η.，并取.。

若被抓取工件的最大加速度取时，则所以所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为。

气缸的直径本气缸属于单向作用气缸。

根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为式中活塞杆上的推力，弹簧反作用力，气缸工作时的总阻力，气缸工作压力，弹簧反作用按下式计算式中弹簧刚度，弹簧预压缩量，活塞行程，弹簧钢丝直径，弹簧平均直径，.弹簧外径，弹簧有效圈数弹簧材料剪切模量，般取.在设计中，必须考虑负载率η的影响，则由以上分析得单向作用气缸的直径代入有关数据，可得所以查有关手册圆整，得由，可得活塞杆直径.圆整后，取活塞杆直径校核，按公式，则气动通用上下料机械手摘要气动，通用，上下，机械手，自由度，毕业设计，全套，图纸目录绪论.机械手概述.机械手的组成和分类机械手的组成机械手的分类.国内外发展状况.课题的提出及主要任务课题的提出课题的主要任务机械手的设计方案.机械手的座标型式与自由度.机械手的手部结构方案设计.机械手的手腕结构方案设计.机械手的手臂结构方案设计.机械手的驱动方案设计.机械手的控制方案设计.机械手的主要参数.机械手的技术参数列表手部结构设计.夹持式手部结构手指的形状和分类设计时考虑的几个问题手部夹紧气缸的设计.气流负压式吸盘手腕结构设计.手腕的自由度.手腕的驱动力矩的计算手腕转动时所需的驱动力矩手臂结构设计.手臂伸缩与手腕回转部分结构设计导向装置手臂伸缩驱动力的计.手臂升降和回转部分结构设计.手臂伸缩气缸的设计.手臂伸缩升降用液压缓冲器.手臂回转用液压缓冲器结论参考文献致谢绪论.机械手概述工业机器人由操作机机械本体控制器伺服驱动系统和检测传感装置构成，是种仿人操作，自动控制可重复编程能在三维空间完成各种作业的机电体化自动化生产设备。

特别适合于多品种变批量的柔性生产。

它对稳定提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机控制论机构学信息和传感技术人工智能仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

机器人应用情况，是个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作精确度高抗恶劣环境的能力，从种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序轨迹和要求实现自动抓取搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。

生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率可以减轻劳动强度保证产品质量实现安全生产尤其在高温高压低温低压粉尘易爆有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。

因此，在机械加工冲压铸锻焊接热处理电镀喷漆装配以及轻工业交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。

机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。

随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。

由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

.机械手的组成和分类机械手的组成机械手主要由执行机构驱动系统控制系统以及位置检测装置等所组成。

各系统相互之间的关系如方框图.所示。

图.机械手的组成方框图执行机构包括手部手腕手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

手部即与物件接触的部件。

由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。

夹持式手部由手指或手爪和传力机构所构成。

手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。

回转型手指结构简单，制造容易构件，故应用较广泛平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。

手指结构取决于被抓取物件的表面形状被抓部位是外廓或是内孔和物件的重量及尺寸。

常用的指形有平面的形面的和曲面的手指有外夹式和内撑式指数有双指式多指式和双手双指式等。

而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。

传力机构型式较常用的有滑槽杠杆式连杆杠杆式斜面杠杆式齿轮齿条式丝杠螺母多，式弹簧式和重力式等。

附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力如吸盘内形成负压或产生电吸磁力吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。

对于轻小片状零件光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。

造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。

对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。

电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。

用负压吸盘和电磁吸盘吸料，其吸盘的形状数量吸附力大小，根据被吸附的物件形状尺寸和重量大小而定。

此外，根据