臂回转运动时在启动制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。导向装置结构形式，常用的有单圆柱双圆柱四圆柱和形槽燕尾槽等导向型式。立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的部分，手臂的回转运动和升降或俯仰运动均与立柱有密切的联系。机械手的立往通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安装滚轮轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式行走机构可分为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。二驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源控制调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动气压传动电力传动和机械传动等四中形式。三控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统般由程序控制系统和电气定位或机械挡块定位系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，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如动作顺序运动轨迹运动速度及时间，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。四位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以定的精度达到设定位置。机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统的分类标准，在此暂按使用范围驱动方式和控制系统等进行分类。按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种专用机械手它是附属于主机的具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少工作对象单结构简单使用可靠和造价低等特点，适用于大附属，如自动机床自动线的上下料机械手和加工中心”批量的自动化生产的自动换刀机械手。通用机械手它是种具有独立控制系统的程序可变的动作灵活多样的机械手。气动,通用,上下,机械手,自由度,毕业设计,全套,图纸目录绪论.机械手概述.机械手的组成和分类机械手的组成机械手的分类.国内外发展状况.课题的提出及主要任务课题的提出课题的主要任务机械手的设计方案.机械手的座标型式与自由度.机械手的手部结构方案设计.机械手的手腕结构方案设计.机械手的手臂结构方案设计.机械手的驱动方案设计.机械手的控制方案设计.机械手的主要参数.机械手的技术参数列表手部结构设计.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气缸的设计.气流负压式吸盘手腕结构设计.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臂结构设计.手臂伸缩与手腕回转部分结构设计导向装置手臂伸缩驱动力的计.手臂升降和回转部分结构设计.手臂伸缩气缸的设计.手臂伸缩升降用液压缓冲器.手臂回转用液压缓冲器结论参考文献致谢绪论.机械手概述工业机器人由操作机机械本体控制器伺服驱动系统和检测传感装置构成，是种仿人操作，自动控制可重复编程能在三维空间完成各种作业的机电体化自动化生产设备。特别适合于多品种变批量的柔性生产。它对稳定提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机控制论机构学信息和传感技术人工智能仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作精确度高抗恶劣环境的能力，从种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序轨迹和要求实现自动抓取搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的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高温高压低温低压粉尘易爆有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工冲压铸锻焊接热处理电镀喷漆装配以及轻工业交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。.采用的机械手的手部结构是支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成型，其结构如附图所示。手部夹紧气缸的设计手部驱动力计算本课题气动机械手的手部结构如图.所示，其工件重量，形手指的角度,摩擦系数为.。图.齿轮齿条式手部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，可得握力计算公式所以实际驱动力因为传力机构为齿轮齿条传动，故取η.，并取.。若被抓取工件的最大加速度取时，则所以所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为。气缸的直径本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为式中活塞杆上的推力，弹簧反作用力，气缸工作时的总阻力,气缸工作压力，弹簧反作用按下式计算式中弹簧刚度，弹簧预压缩量，活塞行程，弹簧钢丝直径，弹簧平均直径，.弹簧外径，弹簧有效圈数弹簧材料剪切模量，般取.在设计中，必须考虑负载率η的影响，则由以上分析得单向作用气缸的直径代入有关数据，可得所以查有关手册圆整，得由，可得活塞杆直径.圆整后，取活塞杆直径校核，按公式,则.满足设计要求。缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有定厚度。般气缸缸筒壁厚与内径比小或等于，其壁厚可按薄壁筒公式计算式中缸筒壁厚，气缸内径，实验压力，取.,材料为,代入己知数据，则壁厚为.取.，则缸筒外径为.。.气流负压式吸盘气流负压式吸盘是利用吸盘即用橡胶或软性塑料制成皮腕内形成负压将工件吸住。它适用于搬运些薄片形状的工件，如薄铁片板材纸张以及薄壁易碎的玻璃器皿弧形壳体零件等，尤其是玻璃器皿及非金属薄片，吸附效果更为明显。气流负压式与钳爪式手部相比较，气流负压式手部具有结构简单，重量轻，表面吸附力分布均匀，但要求所吸附表面平整光滑无孔和无油。按形成负压或真空的方法，气流负压式手部可分为真空式气流负压式和挤压排气式吸盘。在本机械手中，拟采用喷射式气流负压吸盘。图.喷射气流原理图喷射式气流负压吸盘的工作原理如图.所示，根据流体力学，气体在稳定流动状态下，单位时间内气体经过喷嘴的每开发出直接遥控机器人双臂协调控制机器人爬壁机器人管道机器人等机种在机器人视觉力觉触觉声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术遥控加局部自主系统遥控机器人智能装配机器人机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。.课题的提出及主要任务课题的提出随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这方面可以减轻工人的劳动强度，另方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我们把上下料机械手作为我们研究的课题。现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点液压传动在工作过程中常有较多的能量损失摩擦损失泄露损失等液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高且使用维护需要较高技术水平。鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动，气动技术有以下优点介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，般不需设置回收管道和容器介质清洁，管道不易堵塞不存在介质变质及补充的问题。阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小般仅为油路的千分之，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。动作迅速，反应灵敏。气动系统般只需要即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。工作环境适应性好。在易燃易爆多尘埃强磁强辐射振动等恶劣通过调整可在不同场合使用，驱动系统和格性能范围内，其动作程序是可变的，控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大定位精度高通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种简易型以“开关”式控制定位，只能是点位控制伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以点位控制，也可以实现连续轨迹控制，般的伺服型通用机械手属于数控类型。二按驱动方式分液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是抓重可达几百公斤以上传动平稳结构紧凑动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是介质来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重般在公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作。机械传动机械手即由机械传动机构如凸轮连杆齿轮和齿条间歇机构等驱动的机械手。它是种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它主要特点是运动准确可靠，动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。它常被用于工作主机的上下料。电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。三按控制方式分点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。机械手的组成和分类机