机电体化系统设计课程设计指导书.北京机械工业出版社.机械设计实用手册.北京化学工业出版社，.胡凤兰.互换性与技术测量基础.北京高等教育出版社，.何铭新,钱可强.机械制图.北京高等教育出版社，.姚敏娟,辛绍杰,王冬梅,赵爽.机械设计课程设计.上海上海电机学院自编教材.濮良贵,纪名刚.机械设计第八版.北京高等教育出版社，.天津大学工业机械手设计基础编写组.工业机械手设计基础.天津天津科学技术出版社，.成大仙.机械设计实用手册.单行本.气压传动.北京化学工业出版社，.廖长辉.系列编程及应用.北京机械工业出版社，.致谢在此次设计过程中，非常感谢周俊妩老师和宋又廉老师的帮助，在我遇到问题的时候给我指点，给予了我很多的帮助和指导。对待工作时老师用自己严谨的教学态度以及敬业的工作作风让我在旁收获很多。在此，我想向老师表达自己最诚挚的感谢。通过老师的帮助，我完成这次的毕业设计。虽然还存在很多的不足，但我相信这次的设计对我以后的工作会有很大的帮助。在这次毕业设计中，我学会了自己总结，把我几年来所学的知识进行了了次系统的梳理，加强了所学的知识的巩固，培养了我综合运用的能力，同时也学会如何利用现有的资源，包括图书馆，网络，使自己能够掌握更多的信息。并且在同学讨论中使我学会如何更好高效地与同学共同探讨。在课题的研究初期和设计阶段，我得到了来自老师和同学的很多的帮助，在此我表示深切的感谢。在生活上和工作中，感谢路陪我走来的父母，在我熬夜的时候给我支持和鼓励，感谢在毕业设计过程中帮助过我的老师和朋友，同时也非常感谢上海电机学院在四年来我的教育，以及很好的学习环境让我愉悦的度过了自己美好的四年大学生活。!.!响气缸的性能和使用寿命，正确设计，选择和使用密封装置，对保证气缸正常工作非常重要。对密封元件的要求如下密封性好，耐磨磨损，使用寿命长。稳定性好，不易膨胀和收缩，难于溶解，不易老化及软化。摩擦力小。密封件表面平光滑，无气泡杂志凹凸等缺陷。被密封表面粗糙度对密封远见的使用寿命有重要影响，表面粗糙度应在左右。结构简单，成本低。密封元件的材料耐油橡胶聚氨酯夹织物橡胶聚氯乙烯灰铸铁或耐磨铸铁活塞环和铬鞣牛皮等。密封元件的形状型密封圈型小型型型型和型密封圈以及金属活塞环等。型密封圈工作可靠，静摩擦因数大，活塞的结构比较简单，目前使用的范围较广，但其使用寿命比其他几种稍低些。对于动密封，小型密封圈应用较广，它的摩擦应属较其他几种小，磨损后又自补偿功能，使用寿命比其他高。因此本次设计使用型密封圈。气缸的安装连接结构根据安装位置和工作要求不同可有法兰式脚架式支座式铰轴式。由于结构需要，该气缸用法兰式安装连接。.气吸附式吸盘的设计气吸附式吸盘是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差而工作的。那形成压力差的方法，可分为真空吸附气流负压气吸挤压排气负压气吸式等几种。气吸式与夹钳式手部相比，具有结构简单，重量轻，表面吸附力分布均匀等优点，对于薄片状的搬运更有其优越性如板材纸张玻璃等物体，广泛应用于非金属材料或者不可有剩磁的材料的吸附。但要求所吸附物体表面较平整光滑无孔无凹槽。在本机械手中，采用气流负压吸盘。.橡胶吸盘.心套.透气螺钉.支承杆.喷嘴.喷嘴套图可调喷射式负压吸盘结构气流负压吸附吸盘如图所示。气流负压吸附吸盘是利用流体力学的原理，当需要取物时，压缩空气高速流经喷嘴时，其出口处的气压低于吸盘腔内的气压，于是腔内的气体被高速气流带走而形成负压，完成取物动作当需要释放时，切断压缩空气即可。这种吸盘需要压缩空气，工厂里较易得到，所以成本较低。机械手的手腕结构设计.手腕的自由度腕部是连接手部和臂部，用于改变和调整手部在空中的方位。通过臂部与腕部的配合，即可完成物件的传送，又可在传送过程中根据需要改变物件的方位。手腕部件具有独立的自由度。由于本机械手考虑到通用性，因此给手腕设绕轴转动回转运动来满足工作的要求。目前应用最广泛的手腕回转运动是回转气缸，因此选用回转气缸。它的结构紧凑，灵巧但回转角度较小般小于，并且要求严格密封，否则就很难保证稳定的输出转矩。.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转动为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服启动惯性所需的力矩，克服由于工件重心偏执所需的力矩，手腕回转支承处的摩擦力矩。图手腕结构图手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算式中手腕转动时所需的驱动力矩，单位克服启动惯性所需的力矩，单位克服由于工件重心偏执所需的力矩，单位手腕回转支承处的摩擦力矩，单位以下为手腕受力情况，分析各阻力矩的计算克服启动惯性所需的力矩启动过程近似等加速运动，根据手腕转动时的角速度为，起动过程所用的时间为，则式中手腕转动部分对手腕回转轴线的转动惯量，单位工件对手腕转动轴线的转动惯量，单位如果工件的重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，单位工件的重量，单位工件的中心到转动轴线的偏心距，单位手腕转动时的角速度它主要实现的动作包括提抓弧焊焊具自动装配用工具喷漆用喷枪喷水加工工具和加热喷灯等。利用不同的工具安装能够简化机械结构，减轻机械本身重量使工作更可靠。手指作为和物件直接接触的部件，手部对工件的松开和夹紧，都是通过手指的张合来实现的。.手指的形状和分类手指结构取决于被抓取工件表面形状被抓部位和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面形面和曲面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，按其握持工件的工作原理，可分为夹持式和吸附式。夹持式按工作部位不同，又可分为内撑式和外夹式。吸附式可分为气吸式和磁吸式。传动机构是通过向手指传递运动和动力，实现夹紧和松开动作的机构。根据手指开合的动作特点分为回转型和平移型。回转型传动机构结构简单，制造容易，得到广泛应用。回转型分为支点回转和多支点回转。根据手爪夹紧是摆动还是平动，分为摆动回转型和平动回转型。回转型手部，其手指就是对杠杆，般再同斜锲滑槽连杆齿轮蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构，用以改变传动比和运动方向等。平移型夹钳式手部是通过手指的指面做直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平行平面的工件如冰箱。但其结构较复杂，不如回转型手部应用广泛。平移型在传动机构方面，可分为直线往复移动机构和平面平行移动机构。.设计时考虑的几个问题应具有适当的夹紧力和驱动力手指握力大小要适宜，力量过大则动力消耗大，结构庞大，不经济，甚至会损坏工件，力量过小则夹持不住或产生松动脱落。在确定我历史，除考虑工件重量外，还应考虑传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件安全可靠。手指具有定的开闭范围手指应具有足够的开闭角度手指从张开到闭合绕支点所转过的角度或开闭距离对平移型手指从张开到闭合的直线移动距离，以便于持取或退出工件。应保证工件在手指内的夹持精度应保证每个被加持的工件，在手指内都有准确的相对位置，这对些有防伪要求的场合更为重要。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。应考虑通用性和特殊要求般情况下，手部多为专用的，为了扩大它的适用范围，可以考虑他的通用化程度，以适应夹持不同的尺寸和形状的工件需要，通常采用改变手指的方法。.手部夹紧气缸的设计手部驱动力计算本此设计气动机械手的手部结构如图所示。图齿轮齿条式手部工件重量，形手指的角度摩擦系数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，可得握力计算公式式中安全系数，取.工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可近似估算为式中运载工件时重力方向的最大上升加速度重力加速度，.取时，因此方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同选取即被抓取工件所受重力，单位所以，因为传动机构为齿轮齿条传动，故取夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为。气缸的直径气缸工作压力的确定由液压传动与气压传动表取气缸工作压力负载工作压力.表气压负载常用的工作压力气缸内径和活塞杆直径的确定本气缸属于单作用气缸。单作用气缸的特点是仅端进排气，结构简单，耗气量小。用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活用以及军事领域用机器人。今后，机器人技术不论在研究生产及应用上都将有个高速的发展，并将形成个庞大的机器人产业。机械手最早产生于美国，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，控制系统是示教型。我国机械手学研究起步晚，但进步快。近年来我国的机械手自动化技术取得了长足发展，但是与世界发达国家比较，仍有定的差距。当前我国的机械手生产都是应用户的要求，“个客户，次重新设计”，品种规格多批量小零部件通用化程度低供货周期长成本也不低，而且质量可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化通用化模块化设计，积极推进产业化进程，使其实现通用性。现在工业机械手的发展趋势越来越多的趋向智能化，通用化发展，但我国的技术和应用规模与世界发达国家相比差距还是很大，这是我们更迫切的需要生产和设计本土化的通用型工业机械手以满足庞大工业市场的需求。从三代机器人发展过程中，从另个方面，我们对机器人从应用的角度进行了分类，比如说工业机器人，它包括点焊弧焊喷漆搬运码垛，在工业现场中工作的这种机器人，我们统称为工业机器人，那么从不同的应用中，到水下去作业的叫水下机器人，到空间作业的叫做空间机器人，同时又存在农业林业牧业，对医疗机器人叫医用机器人，还包括娱乐机器人，建筑和居室上用的机器人，所以从应用分类，它包括从行业应用角度，也可以进行这样简单的分类。目前国内外主要应用的机器人有工业机器人，极限作业机器人和服务机器人。服务机器人的应用随着社会需求的不断扩大，随之出现了包括些国家开发像高层建筑的清洗机器人，汽车加油机器人，导盲机器人，导游礼仪机器人，家务机器人，表演娱乐机器人。.课题的来源主要目的课题的提出本课题来源于企业实际生产中的应用，随着我国老龄化的提前到来，在全国各地出现了缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，本设计的目的就是设计个气动搬运机械手，应用于工业自动化生产线，把工业产品从条生产搬运带另外条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。课题的主要任务随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。本课题设计的机械手，它采用气动驱动，控制。气动机械手作为机械手的种，它具有结构简单重量轻动作迅速平稳可靠节能和不污染环境等优点。气动机械手的发展和应用，将会大大提高自动化生产的效率，而通用型的设计能够满足多种不同用途的需求，真正实现机多用的生产需求。此次设计的机械手是通用气动上下料机械手，采用圆柱坐标型，自由度为个，基本满足在上下料中对位置的要求。本课题是对机械手的部分进行设计，包括手部，手腕，手臂的机械结构，并通过计算进行校核。在驱动方面，采用气动的驱动方式，并绘出气动原理图控制的方面，将采用的控制方法，要选取合适的型号，根据机械手的工作流程编制出程序，并画出梯形图。机械手的总体设计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