有特殊要求的可增加手腕左右摆动或沿轴方向的横向移动。手腕自由度的选用与机械手的通用性加工工艺要求工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设绕轴转动回转运动才可满足工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转油缸，我们选用的是回转油缸，它的结构紧凑，并且要求严格的密封。.手腕的驱动力矩的计算手腕转动时所需的驱动力矩手腕的回转上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径定片端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图所示为手腕受力的示意图。.工件.手部.手腕图手碗回转时受力状态图手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算式中驱动手腕转动的驱动力矩，惯性力矩，参与转动的零部件的重量包括工件手部手腕回转缸的动片对转动轴线所产生的偏重力矩，手腕回转缸的动片与定片缸径端盖等处密封装置的摩擦阻力矩，下面以图所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算手腕加速运动时所产生的惯性力矩若手腕起动过程按等加速运动，则式中参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量，工件对手腕转动轴线的转动惯量，。手腕转动时的角速度，弧度起动过程所用的时间，若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量为式中工件对过重心轴线的转动惯量，工件的重量，工件的重心到转动轴线的偏心距,手腕转动时的角速度，弧度起动过程所需的时间，起动过程所转过的角度，弧度手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩偏，式中手腕转动件的重量，手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距，当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则。手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩，式中，转动轴的轴颈直径，摩擦系数，对于滚动轴承，对于滑动轴承,处的支承反力可按手腕转动轴的受力分析求解，根据,得同理，根据,得式中手部的重量，如图所示的长度尺寸，手腕回转油缸的驱动力矩计算在机械手的手腕回转运动中所采用的回转缸是单叶片回转油缸，它的原理如图所示，定片与缸体固连，动片与回转轴固连。动片封圈把油腔分隔成两个.当压缩油从孔进入时，推动输出轴作逆时针方向回转，则低压腔的油从孔排出。反之，输出轴作顺时针方向回转。单叶片回转油缸的压力和驱动力矩的关系为,或定片缸体动片动片风圈回转轴进油口出油口图回转油缸简图手腕回转缸的尺寸及其校核.尺寸设计设计油缸内径为,半径,轴径,半径,油缸运行角速度，加速度时间，回转油缸的工作压力为，动片宽度为。由公式计算力矩力矩.尺寸校核．测定参与手腕转动的部件的质量,分析部件的质量分布情况，质量密度等效分布在个半径的圆盘上，那么转动惯量手爪是机械手直接用下抓取和握紧或吸附工件夹持专用工具如喷枪。扳子焊接工具进行损作的部件。它具有模仿人手动作的功能并安装于机械手手臂的前端。.设计的原始参数本次设计的机械手为自由度机械手，能够实现大臂的升降和旋转，小臂的伸缩和旋转动作。主要设计参数如下．手臂力至少达．自由度数手臂伸缩速度，手臂升降速度，手臂回转速度，手腕回转速度手臂伸缩行程范围，手臂升降行程范围最大，手臂回转行程范围。驱动方式液压驱动.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。.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。.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。.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，但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。.工铁路车轴轮对等大中批量零部件。并和机床设备共同组成个综合的数控加工系统。.拆修装方面拆修装是铁路工业系统房中体力劳动较多的部门之，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂机务段等部门。已采用机械手拆装三通阀钩舌分解制动缸装卸轴箱组装轮对清楚石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。采用机械手进行装配更是目前研制的重点，国外已研究采用摄像机和力的传感装置和微型计算机联接在起，能确定零件的方位，达到镶装的目的。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。第章方案的确定本毕业设计是通用机械手，要求有较高的定位精度和较高的耐用度，其结构形式方案般有下几种表机械手结构选型表结构形式方案特点优缺点结构简图直角坐标型作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单，使用过程中效率较低圆柱坐标型操作机的手臂至少有个移动关节和个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高续表机械手结构选型表结构形式方案特点优缺点结构简图球坐标型操作机的手臂具有两个回转关节和个移动关节，其轴线按极坐标系配置结构紧凑，但其控制系统的设计有定难度，且机械手臂的刚度不足，机械结构较为复杂关节型操作机的手臂类似人的上肢关节动作，具有三个回转关节运动轨迹复杂，结构最为紧凑，但控制系统的设计难度大，机械手臂的刚度差.直角坐标型机械手直角坐标式机械手是适用于工作位置成行排列或与传送带配合使用的种机械手。它的手臂可作伸缩，左右和上下移动，按直角坐标形式三个方向的直线进行运动。结构简图见表。其工作范围可以使个直线运动二个直线运动或三个直线运动。如在三个直线运动方向上各具有三个回转运动，即构成六个自由度。但在实际上式很少有的。缺点是这种机械手作业范围较小。.圆柱坐标式机械手圆柱坐标式机械手是应用最多的种形式，它适用于搬运和测量工作。具有直观性好，结构简单，本体占用的空间小，而动作范围较大等优点。圆柱坐标式机械手由三个运动组成。它的工作范围可分为个旋转运动，个直线运动，加个不在直线运动所在平面内的旋转运动二个直线运动加个旋转运动。结构简图见表.圆柱坐标式机械手有五个基本动作.手臂水平回转.手臂伸缩.手臂上下.手臂回转动作.手爪夹紧动作。第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为“”，它是为主机服务的，由主机驱动除少数外，工作程序是固定的，因此是专用的。在国外，目前主要是搞第类通用机械手。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回转长臂。端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。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。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转俯仰伸缩，用液压驱动控制系统用磁鼓作存贮装置。不少球坐标式通用机械手都是在这个基础上发展起来的。日本式工业机械手发展最快应用最多的国家。自年从美国引进二种典型机械手后，大力从事机械手的研究。据报导，年从事机械手的研究工作的大专院校研究单位达多个。年各大学和国家研究部门用在机械手的研究经费约占总研究费用的。年日本的机械手的产值达亿日元，产量为台。其中固定程序和可变程序约占半，达亿日元，是年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为亿日元，比年增长。智能机械手约为亿日元，为年的倍。截止年，机械手累计产量达台。在数量上已占世界首位，约占，并以每年的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机电器。预计到年将有万机器人在工作。目前工业机械手大部分还属于第代，主要依靠人工进行控制控制方式则为开环式，没有识别能力改进的方向主要是降低成本和提高精度。下面就国内机械工业铁路部门应用机发展现状专用机械手经过几十年的发展，如今已进入了以通用机械手为标志的时代。通用机械手可以应用于更加多的场合，从而节约了不少的开发以及设计的成本。由于通用机械手的发展，进而促进了智能机器人的研制。通用机械手涉及的内容，不仅包括般的机械液压气动等基础知识，而且还应用了些电子技术电视技术通讯技术计算技术无线电控制仿生学等，因此它是项综合性较强的技术。目前国内外对发展这技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展直比较活跃，设计在不断的修改，品种在不断的增加，应用领域在不断的扩大。虽然在这方面相对于发达国家还有点落后，但是国内现在也越来越感觉到机械手的重要性，国家大力支持相关的设计及产品的开发。在机器人的发展以及机械手的设计上也取得了定的成果，国内每年都将举行机器人大赛，以增加研发单位的交流与合作。目前国内外的发展趋势是．研制有更多自由度的液压机械手，这样机械手就可以变得更加的灵活，从而完成更加多的动作。．研制带有行走机构的机械手，这种机械手可以从个工作地点移动到另个工作地点。．研制维修维护方便的通用机械手。．研制能自动编制和自动改变程序的通用机械手。．研制具有定感触和定智力的智能机械手。这种机械手具有各种传感装置，并配有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当其大脑，使它进行思考和记忆。用听筒和声敏元件作为耳朵能听，用扬声器作为嘴能说话进行应答，用热电偶和电阻应变仪作为触觉和感触。用滚轮或者双足式机构脚来实现自动移位。这样的智能机械手可以由人的特殊语言对其下达命令，布置任务，使自动化生产线成为智能化生产线。．机械手的外观达到美观的要求，尽量用最简单的结构和设备能完成更加多的动作。．研制具有柔性系统的通用机械手目前，在国外广泛应用的再现式通用机械手，虽然般也都有记忆装置，但其程序都是预先编好的，或由人在工作之前领动次，而后机械手可以按领动的工作内容正确进行再现动作。如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的话，那么现在处于研制阶段的智能机械手就是第三代了。现在研究的机械手正在朝着种可以存储大量的程序的并通用,液压,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸摘要本次设计的多功能机械手为液压通用机械手，主要由手爪手腕手臂机身机座等组成，具备上料翻转和转位等多种功能，并按自动线的统生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为圆柱坐标式，具有立柱旋转手臂伸缩腕部转动和腕部摆动等个自由度驱动方式为液压驱动，利用油缸齿轮齿条实现直线运动利用油缸与齿轮齿条或链条实现回转运动。液压驱动的优点是压力高体积小，出力大，动作平缓，并能在中间位置停止。本次设计的机械手能对不同物