A0-机械手装配图.dwg
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A2-手臂1.dwg
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A3-导向杆.dwg
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A3-固定块.dwg
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A3-横梁.dwg
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A3-壳体.dwg
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A3-立柱.dwg
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A3-手臂2.dwg
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A4-V型块.dwg
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A4-连杆1.dwg
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A4-连杆2.dwg
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A4-连接块1.dwg
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A4-连接块2.dwg
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A4-连接块3.dwg
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A4-驱动杆.dwg
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A4-手指.dwg
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汽车工业用装装卸机械手结构设计开题报告.doc
汽车工业用装装卸机械手结构设计说明书.doc
任务书.doc
在保证所需强度与刚度的情况下，减轻机器人手臂的重量。
.机器人各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。
因此，各关节都应有工作可靠便于调整的轴承间隙调整机构。
.机器人的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡，这对减小电机负载和提高机器人手臂运动的响应速度是非常有利的。
在设计机器人的手臂时，应尽可能利用在机器人上安装的机电元器件与装置的重量来减小机器人手臂的不平衡重量，必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。
.机器人手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有定缓冲能力的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。
手臂的设计机械手的垂直手臂小臂升降和水平手臂大臂的伸缩运动都为直线运动。
直线运动的实现般是气动传动，液压传动以及电动机驱动滚珠丝杠来实现。
考虑到搬运工件的重量较大，考虑加工工件的质量达，属中型重量，同时考虑到机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性，对手臂的刚度有较高的要求。
综合考虑，两手臂的驱动均选择液压驱动方式，通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，不用再设计另外的执行件了而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。
因为液压系统能提供很大的驱动力，因此在驱动力和结构的强度都是比较容易实现的，关键是机械手运动的稳定性和刚度的满足。
因此手臂液压缸的设计原则是缸的直径取得大点在整体结构允许的情况下，再进行强度的较核。
同时，因为控制和具体工作的要求，机械手的手臂的结构不能太大，若仅仅通过增大液压缸的缸径来增大刚度，是不能满足系统刚度要求的。
因此，在设计时另外增设了导杆机构，小臂增设了两个导杆，尽量增加其刚度。
通过增设导杆，能显著提高机械手的运动刚度和稳定性，比较好的解决了结构稳定性的问题。
.机械手的驱动系统设计驱动系统概述工业机器人的驱动系统，按动力源可以分为液压气动和电动三大类。
根据需要也可以将这三种基本类型组合成个复合式的驱动系统。
这三类基本驱动系统的主要特点如下。
.液压驱动系统由于液压技术是种比较成熟的技术，它具有动力大力或力矩与惯量比大快速响应高易于实现直接驱动等特点。
适合于在承载能力大，惯量大以及在防火防爆的环境中工作的机器人。
但是，液压系统需要进行能量转换电能转换成液压能，速度控制多数情况下采用节流调速，效率比电动驱动系统低，液压系统的液体泄露会对环境产生污染，工作噪音也较高。
.气动驱动系统具有速度快，系统结构简单，维修方便价格低等特点。
适用于中小负荷的机器人中采用。
但是因难于实现伺服控制，多用于程序控制的机器人中，如在上下料和冲压机器人中应用较多。
.电动驱动系统由于低惯量大转矩的交直流伺服电机及其配套的伺服驱动器交流变频器直流脉冲宽度调制器的广泛采用，这类驱动系统在机器人中被大量采用。
这类驱动系统不需要能量转换，使用方便，噪声较低，控制灵活。
大多数电机后面需安装精密的传动机构。
直流有刷电机不能直接用于要求防爆的工作环境中，成本上也较其他两种驱动系统高。
但因为这类驱动系统优点比较突出，因此在机器人中被广泛的使用。
驱动系统的选择原则设计机器人时，驱动系统的选择，要根据机器人的用途作业要求机器人的性能规范控制功能维护的复杂程度运行的功耗性价比以及现有的条件等综合因素加以考虑。
在注意各类驱动系统特点的基础上，综合上述各因素，充分论证其合理性可行性经济性及可靠性后进行最终的选择。
般情况下.物料搬运包括上下料使用的有限点位控制的程序控制机器人，重负荷的选择液压驱动系统，中等负荷的可选电机驱动系统，轻负荷的可选气动驱动系统。
冲压机器人多采用气动驱动系统。
.用于点焊和弧焊及喷涂作业的机器人，要求具有点位和轨迹控制功能，需采用伺服驱动系统。
只有采用液压或电动伺服系统才能满足要求。
点焊弧焊机器人多采用电动驱动系统。
重负荷的任意点位控制的点焊及搬运机器人选用液压驱动系统。
机器人液压驱动系统液压系统自年在世界上第台机器人中应用到现在，已在工业机器人中获得了广泛的应用。
目前，虽然在中等负荷以下的工业机器人中大量采用电机驱动系统，但是在简易经济型重型的工业机器人和喷涂机器人中采用液压系统的还仍然占有很大的比例。
液压系统在机器人中所起的作用是通过电液转换元件把控制信号进行功率放大，对液压动力机构进行方向位置和速度的控制，进而控制机器人手臂按给定的运动规律动作。
液压动力机构多数情况下采用直线液压缸或摆动马达，连续回转的液压马达用得很少。
在工业机器人中，中小功率的液压驱动系统用节流调速的为多，大功率的用容积调速系统。
节流调速系统，动态特性好，但是效率低。
容积调速系统，动态特性不如前者，但效率高。
驱动系统的设计方案具体到本设计，在分析了具体工作要求后，综合考虑各个因素。
机械手的手臂驱动系统全部采用液压缸而手爪通过液压柱塞缸活塞与中间驱动杆配合来实现控制，即手爪在柱塞缸推力作用下推动驱动杆，通过端部销连接到手指进行松开和夹紧。
第章液压系统设计与计算.确定液压系统基本方案液压执行元件大体分为液压缸和液压马达，前者实现直线运动，后者实现回转运动。
二者的特点及适用场合见表表液压缸与液压马达的特点与适用场合名称特点适用场合双活塞杆液压缸双向对称双向工作的往复场合单活塞杆液压缸有效工作面积大双向不对称往返不对称的直线运动，差动连接可实现快进柱塞缸结构简单单向工作，靠重力或其它外力返回摆动缸单叶片式小于双叶片式小于小于的摆动小于的摆动齿轮马达结构简单价格便宜高转速低转矩的回转运动叶片马达体积小转动惯量小高速低转矩动作灵敏的回转运动摆线齿轮马达体积小输出转局大低速小功率大转矩的回转运动轴向柱塞马达运动平稳转矩大转速范围宽大转矩的回转运动径向柱塞马达转速低，结构复杂，输出转矩大低速大转矩回转运动本设计因为机械手的形式为直角坐标形式，具有两个自由度，均为移动自由度。
同时考虑机械手的工作载荷和工作现场环境对机械手布局以及定位精度的具体要求，以及计算机的控制的因素，手臂运动均为直线运动。
因此，机械手的手臂都采用单活塞杆液压缸，来实现直线往复运动。
.拟定液压执行元件运动控制回路液压执行元件确定后，其运动方向和运动速度的控制是液压回路的核心问题。
方向控制是用换向阀或是逻辑控制单元来实现。
对于般中小流量的液压系统，通过换向阀的有机组合来实现所要求的动作。
对高压大流量的系统，多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。
相应的调速方式有节流调速容积调速以及二者结合的容积节流调速。
本设计的方向控制采用电磁换向阀来实现，而速度的控制主要采用节流调速，主要方式是采用比较简单的节流阀来实现。
.液压源系统的设计液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。
节流调速系统般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。
容积调速系统多用变量泵供油，用安全阀来限定系统的最高压力。
油液的净化装置是液压源中不可缺的元件。
般泵的入口要装粗滤油器，进入系统的油液根据要求，通过精滤油器再次过滤。
为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤器。
根据液压设备所处的环境及对温升的要求，还要考虑加热冷却等措施。
本设计的液压系统采用定量泵供油，由溢流阀来确定系统压力。
为了保证液压油的洁净，避免液压油带入污染物，故在油泵的入口安装粗过滤器，而在油泵的出口安装精过滤器对循环的液压油进行净化。
.绘制液压系统图本机械手的液压系统图如图.所示，它拥有垂直手臂的上升下降，水平伸缩缸的前伸后缩，以及执行手爪的夹紧张开三个执行机构。
其中，液压泵是由三相交流异步电动机拖动系统压力由溢流阀调定的得失电决定了动力源的投入与摘除。
考虑到手爪的工作要求轻缓抓取迅速松开，系统采用了节流效果不等的两个单向节流阀。
当得电时，工作液体经由节流阀进入柱塞缸，实现手爪的轻缓抓紧当失电时，工作液体进入柱塞缸中，实现手爪的迅速松开。
另外，由于机械手垂直升降液压缸在工作时其下降方向与负荷重力作用方向致，下降时有使运动速度加快的趋势，为使运动过程的平稳，同时尽量减小冲击振动，保证系统的安全性，采用构成的平衡回路向升降油缸下腔提供定的排油背压，以平衡重力负载。
图.机械手的液压系统原理图.确定液压系统的主要参数液压系统的主要参数是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。
压力决定于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
.计算液压缸的总机械载荷根据机构的工作情况液压缸所受的总机械载荷为式中，为外加的载荷，因为水平方向无外载荷，故为为活塞上所受的惯性力为密封阻力为导向装置的摩擦阻力为回油被压形成的阻力的计算式中，为液压缸所要移动的总重量，取为为重力加速度，为速度变化量启动或制动时间，般为，取.将各值带入上式，得.的计算式中，克服液压缸密封件摩擦阻力所需空载压力，如该液压缸工作压力，查相关手册取.为进油工作腔有效面积启动时运动时的计算机械手水平方向上有两个导杆，内导杆和外导套之间的摩擦力为式中，为机械手和所操作工件的总重量，取为为摩擦系数，取.带入数据计算得的计算回油背压形成的阻力按下式计算式中，为回油背压，般为，取.
（优秀毕业全套设计）汽车工业用装装卸机械手结构设计
