,杜君文.机械制造装备设计.第版.北京机械工业出版社,朱灯林姜涛王安麟等.柔性机械手结构控制融合设计.上海张建民.工业机器人.北京北京理工大学出版社，萨福德美.高级机器人手册.第版.上海上海翻译出版公司，马香峰.工业机器人的操作机设计.第版.北京冶金工业出版社，何发昌,邵远.多功能机器人的原理及应用.第版.北京高等教育出版社，孟繁华.机器人应用技术.第版.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，机械设计手册第五卷第四十二篇工业机器人.北京机械工业出版社,王启义.机械制造装备设计.第版.北京冶金工业出版社，李应考虑被抓取对象的要求抓取形状手指形状应根据工件形状而设计。如工件为圆柱形．则采用形手指圆球状工件用圆弧形三指手指，方料用平面形手指，细丝工件用尖指勾形或细齿钳爪手指。总之应根据工件形状来选定手指形状。抓取部位抓取部位的尺寸尽可能是不变的．若加工后尺寸有变化，手指应能适应尺寸变化的要求，否则不允许定为抓取部位。对于工件表面质量要求高的，抓取时尽量避开高质量表面或在手指上加软质垫片如橡皮．抱沫塑料．石棉衬垫等，以防夹持时损坏工件。抓取数量若用对手指抓取多个工件，为了不发生个别工件的松动或脱落现象，在手指上可增加弹性衬垫，如橡皮泡沫塑料等，对于较长工件可采用双指或多指抓取。.应考虑手指的多用性手指是专用性较强的部件，为适应小批量多品种工件的不同形状和尺寸的要求，可制成组合式的手指，对于这种手指要求结构简单，安装维修方便，更换迅速和准确，以便扩大机械手的使用范围。手部夹紧油缸的设计手部驱动力计算本课题液压机械手的手部结构如图所示，夹持器齿条活塞杆小齿轮销套筒销轴压力弹簧法兰图齿轮齿条式手部结构图．根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式式中为夹持工件的握力，为工件重量要求抓取重量为为手指夹角的,角度,形手指的角度为摩擦系数取代入式中．根据手部结构的示意图，其驱动力为式中为理论驱动力，为夹持物体中心到销轴的中心距，销轴到小齿轮的中心距代入式中．实际驱动力式中为实际驱动力,为工作效率因为传动机构为齿轮齿条传动，故取为安全系数通常取.这里取为工作情况系数若被抓取工件的最大加速度取时，则所以夹持工件时所需夹紧液压缸的驱动力为。手指夹紧工件时，弹簧变形所产生的弹簧力选择弹簧型号为式中为弹簧变形所产生的弹力为手指夹紧工件时弹簧的变形量弹簧材料的切变模量为使手指松开的复位弹簧丝直径为弹簧的旋绕比又称为弹簧指数为弹簧的有效圈数求夹紧缸的工作压力作用在夹紧缸活塞上的机械载荷为式中为夹紧活塞上的机械载荷,为实际驱动力,为弹簧变形所产生的弹簧力,为密封处的工作压力由于密封装置的摩擦阻力较工作阻力小，故按照经验取，取计算得因作用在活塞上的合成液压力即驱动力与机械载荷相平衡，故夹紧缸的工作压力为式中为夹紧缸直径，从结构设计得知，所以第章手腕结构设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转油缸。.手腕的自由度手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。如图所示的手腕运动有绕轴转动称回转运动，绕轴转动称为上下摆动或俯仰，绕轴转动称为左右摆动，沿轴方向的横向移动或沿轴方向纵向移动。因此手腕最多具有四个独立运动即四个自由度。圆柱坐标式机械手的特征是在垂直导柱上装有滑动套筒手臂装在滑动套筒上，手臂可作上下直线运动和在水平面内做圆弧状的左右摆动。据国外中机械手的统计，圆柱坐标式机械手就有种，其中中式具有三个运动，而具有六个自由度的机械手仅有六种。本次设计方向与该类型机械手特点相符。.球坐标式机械手球坐标式机械手是种自由度较多，用途较广的机械手。它是由三个方向的运动组成。结构简图见表。球坐标式机械手的工作范围包括个旋转运动二个旋转运动二个旋转运动加个直线运动。球坐标式机械手可实现以下八个动作．手臂上下动作，即俯仰动作．手臂左右动作，即回转动作．手臂前后动作，即伸缩动作．手腕上下弯曲．手腕左右摆动．手腕旋转运动．手爪夹紧动作．机械手整体移动。球坐标式机械手的特征是将手臂装在枢轴上，枢轴又装在叉形架上，能在垂直面内做圆弧状上下俯仰运动，它的臂可作伸缩，横向水平摆动，工作范围和人手的动作类似。它的特点是能自动选择最合理的动作路线。所以工效高。另外由于上下摆动，它的相对体积小，二动作范围大。.关节式机械手关节式机械手是种适用于靠近机体操作的传动型式。它像人手样有肘关节，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄空间工作。关节式机械手，早在四十年代就在原子能工业中得到应用，随后在开发海洋中应用，有定的发展前途。关节式机械手有大臂和小臂的摆动，以及肘关节和肩关节的运动。关节式机械手具有上肢结构，可实现近似于人手操作的机能。为具有近似人手操作的机能，需要研制最合适的结构。关节式机械手的传动机构采用齿轮齿条式和摆动式，传动机构采用哪种型式，主要根据工件的轻重来决定。本次设计的目标是自由度体型小的通用液压机械手，上述种类型机械手中圆柱坐标机械手体型合适，机构适宜，能够达到设计要求且结构不复杂，所以选择圆柱坐标式机械手。第章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。如果有实际需要，还可以换成气压吸盘式结构或电磁式吸盘结构。手的简况，以及国外机械工业发展和应用机械手的简况，分别介绍如下。.热加工方面的应用热加工是高温危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了实现高效率和工作安全，尤其对于大件少量低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。机械手在锻造工业中的应用能进步发挥锻造设备的生产能力，改善热累的劳动条件。因此，国内首先是采用锻造操作机，装取料机械手来代替人工操作，减轻劳动强度。后来在精锻机上采用机械手，使精短过程自动化，代替人工喂料。国外对锻造机械手的研制工作十分重视，如美国采用圆柱坐标式机械手在吨锻压机上锻造齿轮毛坯瑞典采用型机械手在压力机上锻造曲轴采用型机械手生产大型轴承环，机械手在两台液压机间传送轴承环的坯料。锻压机械手的手指部位必须采用耐热钢锻造，相当于的材料。同时用空气水喷雾冷却。机械手外部装有防热护罩，内部通水冷却。机械手在锻造熔炼方面的应用，国内已研制成功压铸机上下料机械手，上下箱合箱浇注机械手，以及铸件表面清理机械手等。有些工厂还将机械手和造型机配合组成铸造生产自动线，彻底改变了铸造生产的面貌。国外对电炉炼钢过程中采用机械手进行了大量的研究。由于强大电流的干扰，影响了机械手的采用，并由于熔渣和钢水难以区别，往往在浇注过程中容易液渣不分，需研究带有特殊传感装置的机械手，才能实现浇注的机械化和自动化。.冷加工方面冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类盘类和箱体类零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制数字控制等机床上应用，成为设备的个组成部分。最近更在加工生产线自动线上应用，称为机床设备上下工序联接的重要手段。国内机械工业铁路工业中首先在单机专业上采用机械手上下料减轻工人劳动强度。如在轴类螺栓气阀和螺撑帽坐等零件的加工机床上配置了机械手，代替人工上下料。在三通阀体轴瓦平斜铁柴油机摇臂加工生产自动线上采用单臂双臂圆柱式机械手，成为联接工序运送工件的重要装备。并在连杆粗加工自动线上采用数控机械手，这样它不仅担负自动线上机床工件的装卸运输，并能发出指令指挥全线工作。国外铁路工业中应用机械手以加且可以改变并重新写入程序的方向发展，而且机械手具有比原来的更多的自由度。现在国内具有越来越强的自主研发的单位，我相信在不久的将来，我国定能够赶上并将且超越发达国家在机械手乃至整个机械方面处于领先地位。机械手的研究意义随着现代科学技术的发展，机械手的应用也越来越广泛。在机械工业中，大量应用于铸锻焊冲热处理机械加工以及装配等工种。在其他部门，如轻工业建筑业国防工业等工种中也均有应用。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下.可以提高生产过程的自动化程度。应用机械手有利于在自动生产线中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程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。.可以改善劳动条件，避免人身事故。在高温高压低温低压噪声臭味有放射性物质的环境场合，用人手直接操作是很危险的甚至是不可能的。而应用机械手即可部分或者全部代替人完成作业，使劳动条件得以改善。.可以减少人力，并便于有节奏的生产。应用机械手代替人手进行作业，这是直接减少人力的个侧面，同时应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另方面。因此，在自动化机床和综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的生产。.用液压系统来控制机械手，比般的机械控制具有更好的稳定性，并且控制的精确度更高。.运用机械手可以实现连续的生产，而大大提高在生产线的工作的时间，从而能大幅提高劳动的生产率。应用机械手半分为三类。第类是不需要人工操作的通用机械手。它是种独立的不附属于主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它的特点是具备普通机械的物理性之外，还具备使用机械记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机械手来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这范畴。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体完成多种动作。关键词机械手圆柱坐标液压驱动.机械手的发展现状及应用发展现状应用第章方案的确定.直角坐标型机械手.圆柱坐标式机械手.球坐标式机械手.关节式机械手第章手部结构设计.设计的原始参数.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油缸的设计第章手腕结构设计.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腕回转油缸的驱动力矩计算手腕回转缸的尺寸及其校核第章手臂工作油缸的设计与计算.手臂伸缩油缸的设计与校核尺寸校核导向装置平衡装置.手臂升降油缸的设计与校核尺寸设计尺寸校核.手臂回转油缸的设计与校核尺寸设计尺寸校核第章其它零部件的选择设计.油缸的密封活塞式油缸的泄漏与密封回转油缸的泄漏与密封.控制调节阀的选择.辅助装置的选择.液压传动机械手的缓冲与定位结论致谢第章绪论.机械手的基本概念液压通用机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的门综合学科。它集中了机械工程电子工程计算机科学自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之，也是我国科技界跟踪国际高技术