（全套CAD）自动上下料机械手毕业设计（终稿）

轿车半轴加工上料机械手设计在综合多种机械手的设计原理和设计思想，根据轿车半轴加工的特点提出的，有定的理论基础，设计水平和应用价值。

.工业机械手的分类现在对工业机械手的分类尚无明确标准，般都从规格和性能两方面来分类。

按规格所搬运工件的重量分类.微型的搬运重量在公斤以下.小型的搬运重量在公斤以下.中型的搬运重量在公斤以下.大型的搬运重量在公斤以上。

目前大多数工业机械手能搬运的重量为公斤。

最小的为.公斤，最大的已达到公斤。

按功能分类．简易型工业机械手有固定程序和可变程序两种。

固定程序有凸轮转鼓和挡块转鼓控制可变程序可插销板或顺序转动控制来给定程序。

这种机械手多为气动或液动，结构简单，改变程序比较容易。

只使用在程序较简单的点位控制，但作为般单机服务的搬运作业已足够。

所以，目前这种工业机械手数量最多。

．记忆再现型工业机械手这种工业机械手由人工通过实验装置传动遍，由磁带或磁鼓把程序记录下来，此机械手就自动按记忆的程序重复进行循环动作。

这也是采用较多的种，多为电液伺服驱动。

与前者比较有较多的自由度，能进行程序较复杂的作业，通用性较广。

．计算机数字控制的工业机械手可通过更换穿孔带或其他记忆介质来改变工业机械手的动作，还可以进行多种控制。

技术还可以是可编程序控制或普通的微机计算机。

．智能工业机械手机器人由电子计算机控制，通过各种传感元件等具有视觉热感触觉行走机构等。

按自动，上下，机械手，毕业设计，全套，图纸第章绪论.工业机械手概况工业机械手是人类创造的种机器，更是人类创造的项伟大奇迹，其研究开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从年代七五科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过七五，八五科技攻关，目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，控制系统硬件和软件设计技术，运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有多台喷漆机器人在二十余家企业的近条自动喷漆生产线站上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。

但总的看来，我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有定距离。

如可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。

影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。

目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第位占.，电器制造业第二位占.，化工第三位占.。

发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为.，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为包括整车和零部件日本.台，德国.台，法国.台，英国.台，美国.台，意大利.台。

世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。

在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。

随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。

机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。

上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。

例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达，最大抓握重量可达公斤，最大行走距离为。

根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。

移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。

整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。

电气控制系根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸臂部和机身既受弯曲而且不仅是个方向的弯曲也受扭转，应选用抗弯和抗扭刚度较高的截面形状。

所以机械手常用工字钢或槽钢作为支撑板，这样既提高了手臂的刚度，又大大减轻了手臂的自重，而且空心的内部还可以布置驱动装置，传动机构以及管道，有利于结构的紧凑，外形整齐。

高支承刚度和选择支承间的距离臂部和机身的变形量不仅与本身刚度有关，而且同支撑的刚度和支撑件间距离有很大关系，要提高刚度，除从支座的结构形状，底板的刚度以及支座与底版的连接刚度等方面考虑外，特别注意提高配合面间的接触刚度。

合理布置作用力的位置和方向在结构设计时，应结合具体受力情况，设法使各作用力的变形相互抵消。

设计臂部时，元件越多，间隙越大，刚性就越低，因此应尽可能使结构简单，要全面分析各尺寸链，在要求高的部位合理，确定调整补偿环节，以及减少重要不见的间隙，从而提高刚度。

水平放置的手臂，要增加导向杆的刚度，同时提高其配合精度和相对位置精度，使导向杆承受部分或者大部分自重。

提高活塞和刚体内径配合精度，以提高手臂俯仰的刚度。

.臂部运动速度要高，惯性要小机械手臂的运动速度是机械手主要参数之，它反映机械手的生产水平，般时根据生产节拍的要求来决定。

在般情况，手臂回转俯仰均要求均速运动，和为常数，但在手臂的启动和终止瞬间，运动是变化的，为了减少冲击，要求启动时间的加速度和终止前的加速度不能太大，否则引起冲击和振动。

对于告诉运动的机械手，其最大移动速度设计在，最大回转角速度设计在内，在大部分行程距离上平均移动速度为内，平均回转角速度为内。

为减少转动惯量的措施减少手臂运动件的重量，采用铝合金等轻质高强度材料。

减少手臂运动件的尺寸轮廓。

减少回转半径，在安排机械手动作顺序时，先缩后回转或先回转后伸，尽可能在前伸位置下进行回转动作，并且驱动系统中设有缓冲装置。

.手臂动作应灵活为减少手臂运动件之间的摩擦阻力，尽可能用滑动摩擦代替滑动摩擦。

对于悬臂式的机械手，其传动件，导向件和定位件布置应合理，使手臂运动过程尽可能平衡，以减少对升降支撑轴线的偏心力矩，特别要防止发生“卡死”的现象自锁现象。

为此，必须计算使之满足不自锁的条件。

持类最常见的主要有夹钳式，本设计主要考虑夹钳式手部设计。

夹钳式手部是由手指，传动机构和驱动装置三部分组成，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴，盘，套类零件，般情况下多采用两个手指。

滑槽杠杆式手部设计的基本要求应具有适当的夹紧力和驱动力。

手指应具有定的开闭范围。

应保证工件在手指内的夹持精度。

要求结构紧凑，重量轻，效率高。

应考虑通用性和特殊要求。

手部的计算和分析手部受力分析图.手部受力图图.手部受力图手指尺寸初步设定由拉杆的力平衡条件得由得又由工件的平均半径初取型手指的夹角滑杆总长夹紧力计算又由于工件的直径不影响其轴心的位置即定位误差为零，手指水平位置夹取水平位置放置的工件。

由工业机械手设计基础表查得.又因为.当取最小值时，则增力比较大，手指走到最小行程时则有则又因为.取安全系数，工作情况系数传动机构的机械效率.手指夹紧时夹紧缸活塞移动范围，其动作时间.由机械手的动作节拍时间得之，所以夹紧活塞移动得平均速度为运动部件得总重估算夹紧力与驱动力的关系由于结构左右对称，在驱动力的作用下，每滑槽杠杆受力相等图.夹紧力与驱动力的关系图在不计摩擦力的情况下，为夹紧状态得倾斜角夹紧工件半径为为例根据各力对回转支点的力矩平衡条件，同样在不计摩擦力的情况下，为杠杆动力臂，即驱动销对滑槽杠杆作用力对支点的垂直距离。

又因为则当夹紧半径为的工件时，则动作特性和传动特点定位到最大行程时，则取又因为，滑槽杠杆手指最大开闭角为滑槽倾斜角的变化范围可以为可见机构传动比将在下列范围内变化，所以开始所初步取的，与均符合要求。

确定夹紧油缸外径驱动杆行程与手指开闭范围关系分别为手指夹紧工件范围值时，滑槽相对于两支点连接的倾斜角。

机构效率考虑到机构效率，传力比的公式应力.又因为，夹紧力，工作负载即为重物重力。

导轨摩擦阻力负载，对于平导轨垂直于导轨的工作负载，。

用途分．专用机械手附属于主机的，具有固定程序而无独立控制系统的机械装置，这种工业机械工作对象不变，手动比较简单，结构简单，使用可靠，施用于大批量生产自动线或专机作为自动上下料用。

．通用机械手具有独立控制系统，程序可变动作灵敏动作灵活多样的机械手。

通用机械手的工作范围大，定位精度高，通用性强，使用于工件经常变换的中小批量自动化生产。

.工业机械手在工业生产中的应用工业机械手在生产中的应用非常广泛，还可以归纳为以下的些方面.建造旋转零件体自动线方面建造旋转零件体轴类盘类环类零件自动线，般都采用机械手在机床之间传送工件。

.在实现单机自动化方面各类半自动车床，有自行夹紧进刀切削退刀和松开的功能，但仍需人工上下料，装上机械手，可实现全自动化生产。

注塑机有加料合模成型分模等自动工作循环，装上机械手自动取料，可实现全自动生产。

冲床有自动上下冲压循环，机械手上下料可实现冲压上产自动化。

.铸锻焊热处理等方面总的来说，由于工业机械手的特点满足了社会生产的需要，进而带来了经济效益。

其特点对环境的适应性强，能代替人从事危险，有害的操作，在长时间对人体有害的场所，机械手不受影响。

机械手能持久耐劳可以把人从单调的繁重的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。

动作准确，可保证稳定和提高产品的质量，同时可避免人为操作的错误。

通用性灵活性好，特别是通用机械手，能适应产品品种迅速变化的要求，满足柔性生产的需要。

采用机械手能明显的提高劳动生产率和降低成本。

.本章小结本章介绍了工业机械手的概括，工业机械手的分类应用。

工业机械手在国民生产中有广泛的应用，许多机械设备都用到工业机械手，它是近代自动控制领域内出现的种新型的技术装备。

我设计的工业机械手设备简单，动作灵活，经济实用，稳定性好，适于使用。

第章工业机械手的设计方案.工业机械手的组成工业机械手是由执行机构，驱动机构和控制部分所组成，各部分关系如下框图图.工业机械手各部分关系图执行机构执行机构包括抓取部分手部腕部臂部和行走机构等运动部件所组成。

系统采用可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。

国内外实际使用的多是定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。

目前，世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能够对所抓取的工件进行分辨，能选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确地在机器上定位定向。

为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工件。

为防止握力过大引起物件损坏或握力过小引起物件滑落下来，般采用两种方法是检测把握物体手臂的变形，以决定适当的握力另种是直接检测指部与物件的滑动位移，来修正握力。

因此，这种机械手就具有以下几个方面的性能能准确地抓住方位变化的物体能判断对象的重量能自动避开障碍物抓空或抓力不足时能检测出来。

这种具有感知能力并对感知的信息做出反映的工业机械手称之为“智能机械手”，它是有发展前途的。

现在，工业机械手的使用范围只限于在简单重复的操作方面节省人力，其效用是代替从事繁重的工作，危险的工作，单调重复的工作，恶劣环境下的工作方面尤其明显。

至于像汽车工业和电子工业之类的费工的工业部分，机械手的应用情况决不能说是好的。

虽然这些工业部门工时不足的问题尖锐，但采用机械手只限于小部分工序，其原因是，工业机械手的性能还不能满足这些部门的要求，适于机械手工作的范围很狭小，这是主要原因。

经济性问题当然也很重要，采用