（终稿）换刀机械手设计（全套完整有CAD）

可以得到较好的同步运动。

可靠性高润滑密封装置结构简单，维修方便。

不自锁用于垂直运动，必须在系统中附加自锁或制动装置。

经济性差，成本高由于结构工艺复杂，故制造成本高价格往往以计。

经过计算，选择如下电动机型号功率.丝杠型号工业机械手的机械机构是指它的执行系统，是机械手抓持工件进行操作及各种运动的机械部件。

机械部件主要包括手部，手臂前后伸缩部分，手臂上下升降部分腰转部分以及机座和行走机构。

.腕部结构的设计腕部设计的基本要求力求结构紧凑重量轻腕部处于手臂的最前端，它连同手部的静动载荷均由臂部承担。

显然，腕部的结构重量和动力载荷，直接影响着臂部的结构重量和运转性能。

因此，在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。

结构考虑，合理布局腕部作为机械手的执行机构，又承担连接和支撑作用，除保证力和运动的要求外，要有足够的强度刚度外，还应综合考虑，合理布局，解决好腕部与臂部和手部的连接。

必须考虑工作条件对于本设计，机械手的工作条件是在工作场合中搬运加工的棒料，因此不太受环境影响，没有处在高温和腐蚀性的工作介质中，所以对机械手的腕部没有太多不利因素。

腕部的结构以及选择.典型的腕部结构具有个自由度的回转驱动的腕部结构。

它具有结构紧凑灵活等优点而被广腕部回转，总力矩，需要克服以下几种阻力克服启动惯性所用。

回转角由动片和静片之间允许回转的角度来决定般小于。

齿条活塞驱动的腕部结构。

在要求回转角大于的情况下，可采用齿条活塞驱动的腕部结构。

这种结构外形尺寸较大，般适用于悬挂式臂部。

具有两个自由度的回转驱动的腕部结构。

它使腕部具有水平和垂直转动的两个自由度。

机液结合的腕部结构。

.腕部结构和驱动机构的选择本设计要求手腕回转，综合以上的分析考虑到各种因素，腕部结构选择具有个自由度的回转驱动腕部结构，采用液压驱动。

腕部的设计计算.腕部设计考虑的参数夹取工件重量，回转。

.腕部的驱动力矩计算腕部的驱动力矩需要的力矩。

腕部回转支撑处的摩擦力矩。

夹取棒料直径，长度，重量，当手部回转时，计算力矩手抓手抓驱动液压缸及回转液压缸转动件等效为个圆柱体，高为，直径，其重力估算.擦力矩。

启动过程所转过的角度.，等速转动角速度。

查取转动惯量公式有代入.腕部驱动力的计算设定腕部的部分尺寸根据表设缸体内空半径，外径根据表选择，这个是液压缸壁最小厚度，考虑到实际装配问题后，其外径为动片宽度的角度，以便于抓取工件。

要求结构紧凑重量轻效率高，在保证本身刚度强度的前提下，尽可能使结构紧凑重量轻，以利于减轻手臂的负载。

应保证手抓的夹持精度。

典型的手部结构回转型包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。

移动型移动型即两手指相对支座作往复运动。

平面平移型。

机械手手抓的设计计算.选择手抓的类型及夹紧装置本设计是设计平动搬运机械手的设计，考虑到所要达到的原始参数手抓张合角，夹取重量为。

常用的工业机械手手部，按握持工件的原理，分为夹持和吸附两大类。

吸附式常用于抓取工件表面平整面积较大的板状物体，不适合用于本方案。

本设计机械手采用夹持式手指，夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动，这种手指结构简单，适于夹持平板方料，且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置，其理论夹持误差零。

若采用典型的平移型手指，驱动力需加在手指移动方向上，这样会使结构变得复杂且体积庞大。

显然是不合适的，因此不选择这种类型。

通过综合考虑，本设计选择二指回转型手抓，采用滑槽杠杆这种结构方式。

夹紧装置选择常开式夹紧装置，它在弹簧的作用下机械手手抓闭和，在压力油作用下，弹簧被压缩，从而机械手手指张开。

.手抓的力学分析下面对其基本结构进行力学分析滑槽杠杆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在杠杆的作用下，销轴向上的拉力为，并通过销轴中心点，两手指的滑槽对销轴的反作用力为和，其力的方向垂直于滑槽的中心线和并指向点，交和的延长线于及。

由得得由得.式中手指的回转支点到对称中心的距离.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，则握力也随之增大，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，通常工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。

可近似按下式估其中，重力方向的最大上升加速度运载时工件最大上升速度系统达到最高速度的时间，般选取方位系数，根据手指与工件位置不同进行选择。

被抓取工件所受重力。

液压缸的工作压力作用在活塞上外力液压缸工作压力作用在活塞上外力液压缸工作压力小于以上计算设机械手达到最高响应时间为.，求夹紧力和驱动力和驱动液压缸的尺寸。

设.根据公式，将已知条件带入.根据驱动力公式得取确定液压缸的直径选取活塞杆直径.，选择液压缸压力油工作压力.，根据表.，选取液压缸内径为则活塞杆内径为，选取我国虽然开始研制机械手仅比日本晚年，但由于种种原因，机械手的技术发展比较慢。

但目前已引起了有关方面的极大关注。

除了引进消化仿制外，已经具备了定的独立设计和研制能力。

在年新疆维吾尔自治区成立年大庆站展览馆展出了由新疆机械局研制的跳舞机器人阿依古丽。

在年地十六届广交会上，成都电讯工程学院研制的第三代仿人机器人成蓉小姐已经用汉语或英语向来宾问好，并能简要的介绍的展览产品及回答简单问话。

西北电讯工程学院研制的微机控制示教再现式机器人西电号，也于年月在陕西省科技贸易大会上进行了表演。

此外，清华大学自动化系研制的具有视觉手眼系统，北京钢铁学院研制的焊接机器人，均已达到了较高的水平。

同时，在机器人学科中的视觉听觉语音合成触觉计算控制以及人工智能诸领域研究，也取得了定的进展。

近几年来的成就表明，我国机器人技术已经迈出了可喜的步。

相信在不久的将来，我们定回赶上世界各国前进的步伐。

.工业机械手在生产中的应用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，如搬物装配切割喷染等等，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。

据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有是小批量生产金属加工生产批量中有四分之三在件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的。

从这里可以看出，装卸搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。

目前在我国机械手常用于完成的工作有注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下个生产工序机械手加工行业中用于取料送料浇铸行业中用于提取高温熔液等等。

本文以能够实现这类工作的搬运机械手为研究对象。

下面具体说明机械手在工业方面的应用。

建造旋转零件转轴盘类环类自动线般都采用机械手在机床之间传递零件。

国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线环类，大连电机厂的号和号电动机加工自动线轴类，上海拖拉机厂的齿坯自动线盘类等。

加工箱体类零件的组合机床自动线，般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手。

在实现单机自动化方面各类半自动车床，有自动加紧进刀切削退刀和松开的功能，单仍需人工上下料装上机械手，可实现全自动化生产，人看管多台机床。

目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二车床厂的自动循环液压仿行车床机械手，沈阳第三机床厂的滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。

由于这方面的使用已有成功的经验，国内些机床厂已在这类产品出厂是就附上机械手，或为用户安装机械手提供条件。

如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手生产线中有两台多工位机床和天津二注塑机有加料合模成型分模等自动工作循环，装上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。

目前机械手在冲床上应用有两个方面是以上的冲床用机械手的较多。

如沈阳低压开关厂环类冲床磁力起重器壳体下料机械手和天京拖拉机厂冲床的下料机械手等其是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进轻局技术研究所制作的和多工位冲床机械手等。

有四种液压驱动气压驱动电气驱动和机械驱动。

其中以液压气动用的最多，占以上，电动机械驱动用的较少。

液压驱动主要是通过油缸阀油泵和油箱等实现传动。

它利用油缸马达加上齿轮齿条实现直线运动利用摆动油缸马达与减速器油缸与齿条齿轮或链条链轮等实现回转运动。

液压驱动的优点是压力高体积小出力大运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。

缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。

气压驱动所采用的元件为气压缸气压马达气阀等。

般采用个大气压，个别的达到个大气压。

它的优点是气源方便，维护简单，成本低。

缺点是出力小，体积大。

由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。

为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。

电气驱动采用的不多。

现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构有的采用直线电动机。

通用机械手则考虑用步进电机直流或交流的伺服电机变速箱等。

电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。

驱动机构和控制系统可以采用统形式的动力，出力比较大缺点是控制响应速度比较慢。

机械驱动只用于固定的场合。

般用凸轮连杆机构实现规定的动作。

它的优点是动作确实可靠，速度高，成本低缺点是不易调整。

本课题所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升下降方面。

采用手臂的左转右转手臂的夹紧放松方面。

控制系统机械手控制系统的要素，包括工作顺序到达位置动作时间和加速度等。

控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。

它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。

.应用机械手的意义随着科学技术的发展，机械手也越来越多的地被应用。

在机械工业中，铸焊铆冲压热处理机械加工装配检验喷漆电镀等工种都有应用的实理。

其他部门，如轻工业建筑业国防工业等工作中也均有所应用。

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送工件的装卸刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

二以改善劳动条件，避免人身事故在高温高压低温低压有灰尘噪声臭味有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。

在些简单重复，特