（完稿）凸轮轴加工自动线机械手毕业设计（CAD全套）

极坐标式机械手手臂可以沿直角坐标轴的方向运动，还可以绕轴和轴转动，亦手臂可前后伸缩，上下摆动，左右移动。

采用此种坐标形式工作范围大，占地空间小，定位精度差，应用少。

关节式机械手这种机械手的臂部可分为大臂和小臂，其中大臂和小臂的连接以及大臂和机体的连接均为关节式连接，亦小臂对大臂可绕肘部上下摆动定角度，大臂可绕肩部摆动定角度，手臂可以左右转动定角度。

采用此种坐标形式工作范围大，占地空间小，定位精度差，应用较小。

圆柱坐标戏式机械手这种机械手的运动由两个直线运动和个回转运动组合而成，手臂沿方向的移动，还有手臂的水平回转。

此种机械手工作范围教大，灵活程度教高，占地面积小，结构比较简单，定位进度高，应用比较广泛，多为通用型。

因此本次设计我选用直角坐标系机械手。

机械手方案简图如下运动符号四机械手各组成部件设计计算抓取机械设计.抓取机械机构的基本要求要有足够的夹紧力，在确定手指的握力时，除考虑工件的重量外还应考虑在传送或操作中所产生的惯性和震动，以保证工件不致产生松动或脱落要有足够的开合度，手指的开合度应保证工件能顺利的进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑要保证工件在手爪中的准确位置，为使手指和被夹持的工件的反作用力外，还受到机械手在运动中所产生的惯性力和振动的影响要求是有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，但尽量使结构简单现各运动的驱动。

它的主要作用是将工件按预定的程序自动地搬运到需要的位置，或者保持工具进行工作。

机械手是利用控制整个系统实现各种运动的自动化控制，且能用于教学演示。

二机械手的目的意义机械手是模仿人手的动作，生产中应用机械手可以提高自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度，保证产品质量，实现安全生产，尤其在恶劣的劳动条件下，它代替人作业的意义更加重大。

因此，在机械加工中得到越来越广泛的应用。

目的是，我们对机械手的设计步骤有定的平衡了解也能基本掌握机械设计的方法综合运用学过的理论知识全面复习绘图技巧，并较好的运用于毕业设计绘图上。

通过这次设计，使我了解到，自动控制的对象主要是单机或个生产过程，智能控制则包括控制对象及整个工作环境或整个生产过程自动控制的目标是使在系统控制的个状态下，尽量消除环境对系统的影响，智能控制关心的使最终状态或现行状态是否合乎要求。

因此，要充分考虑环境的影响自动控制的学习来源重要是对象的状态的反馈，所以智能控制需要个庞大的数据库自动控制理论着重描述对象的数学模型，然后，通过各种控制算法进行控制，以达到目的，智能控制着重直接控制经验。

三设计的指导思想，应达到的技术性能要求结构简单设计为三自由度的机械手臂，运动形式简单，可以把手臂设计成为沿导向装置运动，直接选用标准规格的液压缸和内胀式机械手爪，无须另行设计。

外观不要有手臂堵塞外形设计尽量要求安装方便，各非标准件加工方便。

因此，不必设计成套形式，管道也不必安排在手臂内部，可以采用软管直接连接。

本次设计的手臂不要光用于工业生产，因此，对各部件的加工精度及安装要求不高，可以在通用机床上加工完成。

三设计方案论证机械手设计的原始数据.组成结构机械手主要由执行机构驱动系统以及位置检测等装置组成。

各系统的关系如图控制系统驱动系统执行系统抓取工件位置检测.执行机构包括手臂手腕手部和立柱等部件，有的还增设行走机构。

手部即与物体接触的部件，由物体接触的形式又可分为夹持式和吸附式手部。

手腕是连接手腕和手臂的比肩，起改变工件的空间位置的作用。

手臂支撑手腕和手臂的部件以改变工件的空间位置。

立柱支撑手臂的部件，手臂的各部分运动均与立柱有密切的关系。

行走机构为完成远距离的操作和扩大使用范围，可增设滚轮行走机构。

机座它是机械手的基础部件，机械手执行机构的各部分和驱动系统均安装在机座上，起支撑和联结作用。

.驱动机构机械手臂的驱动系统是驱动执行机构运动的出动装置，常用的有液压传动气压传动电力传动和机械传动。

.控制系统有电力控制和射流控制两种，般常见的为电力控制，这是机械手的重要组成部分，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息，同时按其控制系统的信息，对执行机构发出指令，必要时，对机械手的动作进行控制，当动作有错误时，发出警报信号。

.位置检测装置控制机械手执行机械的运动位置并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置比较，然后控制系统进行调整，从而使执行机构定的精度达到预定位置。

二机械手的运动方案论证.机械手的运动形式坐标形式确定按机械手的运动坐标型可分直角坐标系式机械手圆柱坐标系式机械手极坐标式机械手关节式机械手。

直角坐标式机械手臂部可以沿直角坐标轴三个方向移动，亦臂部可以前后伸缩，左右移动，上下升降。

采用此种坐标形工作范围小，占地空间大，定位精度好，应用较多，适用于空间布置或与自动线配合。

极坐标式机械手手臂可以沿直角坐标轴的方向运动，还可以绕轴和轴转动，亦手臂可前后伸缩，上下摆动，左右移动。

采用此种坐标形式工作范围大，占地空间小，定位精度差，应用少。

关节式机械手这种机械手的臂部可分为大臂和小臂，其中大臂和小臂的连接以及大臂和机体的连接均为关节式连接，亦小臂对大臂可绕肘部上下摆动定角度，大臂可绕肩部摆动定角度，手臂可以左右转动定角度。

采用此种坐标形式工作范围大，占地空间小，定位精度差，应用较小。

圆柱坐标戏式机械手这种机械手的运动由两个直线运动和个回转运动组合而成，手臂沿方向的移动，还有手臂的水平回转。

此种机械手工作范围教大，灵活程度教高，占地面积小，结构比较简单，定位进度高，应用比较广泛，多为通用型。

因此本次设计我选用直角坐标系机械手。

机械手方案简图如下运动符号四机械手各组成部件设计计算抓取机械设计.抓取机械机构的基本要求要有足够的夹紧力，在确定手指的握力时，除考虑工件的重量外还应考虑在传送或操作中所产生的惯性和震动，以保证工件不致产生松动或脱落要有足够的开合度，手指的开合度应保证工件能顺利的进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑要保证工件在手爪中的准确位置，为使手指和被夹持的工件的反作用力外，还受到机械手在运动中所产生的惯性力和振动的影响要求是有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，但尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的重心在手腕的回转轴线上以使手腕的扭转力矩最小为佳。

保证结构紧凑，重量要轻，便于更换应考虑手指的多用性，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手指。

手爪的类型可分成指爪式和吸盘式手爪式又分外夹式和内胀式。

手爪即与物体接触的部分，由于与物体接触的形式分为夹持式和吸附式手部。

钳式手部结构由手指传力。

机构所组成其传力形式比较多，如滑槽杠杆式连杠杆式斜契杠杆式弹簧杠杆式等结构形式按手指夹持工件的部分又可以分为内卡式和外卡式模仿人手指的动作，手指可以分为支点回转型二支点回转型和移动型，其中以二支点回转型为例，而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，就变成支点回转型手指。

同理，当二支点回转型手指的手指长度变为无穷长时，就变为移动型。

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，但移动型手指夹持变化的零件时不影响其轴心的位置，其使用于不同直径的工件。

手爪的定位误差分析如图所示为偏转角，当满足上式角时，误差最小。

.手爪夹紧力的计算本次设计中采用外夹式手爪，如下图所示手爪夹紧力的计算作用在单个手指上的作用力.根据抓重大小来安排装配手指的方法。

计算式抓重夹紧方位系数惯性力影响系数安全系数取.加速度工件随手爪运动时产生重力加速度取平钳口水平位置放，水平位置夹时钳口水平位置放，水平位置夹时平钳口垂直放，水平夹时水平放，垂直位置夹时钳口水平放，垂直位置夹时平钳口垂直夹，垂直放时水平位置夹悬臂工件.手爪的驱动装置的选择与驱动力计算目前机械手常用的驱动方式如前所述，也有其他特殊的驱动方式，如步进电机驱动直线电机驱动，但应用不多。

所有方式中，最常用的为液压气动驱动方式，下面仅对这两种方式进行比较选择。

液压驱动液压驱动的主要优点是功率大，结构简单，可省去减速装置，能直接与被动的杆件相连响应快，伺服驱动具有较高的精度，目前多用于机器人系统。

气压驱动气压驱动的能源结构都比较简单，但与液压驱动相比，同体积条件下，功率较小固压底，且速度不易控制。

活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，增加手臂的刚性，在设计手臂的结构时，必须采用适当的导向装置，它根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取等重要因素加以确定同时在结构设计和布局上，应尽量减少运动部件上的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。

单导向杆采用单导向杆的结构通常比较简单，另外增加手臂的刚性和导向性，但由于要考虑结构的对称性，否则手臂会在运动是发生转动，造成手臂的转位误差，由于本次设计对手臂周向回转有定的要求，因此单导向的导向装置不宜采用。

双导向杆为了手臂受力均衡，往往采用双导向杆，它可以配置在手臂伸缩的液压缸两侧，并兼顾手部和油路的管道外形比较整齐，对伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支撑架，以提高导向杆的刚性。

在本次结构设计中，对机械手的外形要求比较低。

因此，采用双导向结构。

为了加工方便且不影响机械手的使用要求，把导向杆设置为外置式。

四导向杆对抓取较大的手臂采用四导向杆，以加强刚性，在本次设计中，由于机械手臂的质量中心不于几何中心重合，易发生翻转变形，影响机械手的正常工作，考虑到传动的平稳性，但由于为实验装置且四导向杆质量太大，所以不宜采用。

其他形式的导向装置除上述几种的导向装置外，还有的机械手根据工作条件和实际可能，选用燕尾型的滑枕进行导向，导向性好，工作平稳。

此外，也采用花键轴，导向套大直径套筒加导向键导向，以及带型