量地近，以减少偏重力矩。为减少转动惯量可减少手臂运动件的轮廓尺寸减少回转半径，在安排机械手动作顺序时，先缩后回转或先回转后伸，尽可能在较小的前伸位置进行回转动作在驱动系统中设有缓冲装置。.机身和机座的设计分析机身，又称为立柱，是支撑手臂的部件，并能辅助实现手臂的升降回转或俯仰运动。它是机器人的基础部分，起支承作用。对固定机器人，直接连接在地面基础上，对移动式机器人，则安装在移动机构上。机器人机座可分为固定式和行走式两种，般工业机器人的机座为固定式。固定式机器人的机身直接连接在地面基础上，也可以固定在机身上。此处要求机械手的工作范围比较小，故设计为固定式机器人，机身与机座用螺柱连接，机座用螺栓固定在地面基础上。机身设计要求刚度和强度大，稳定性好运动灵活，导套不宜过短，避免卡死驱动方式适宜，结构布置合理。第章机械手各部件的载荷计算.设计要求分析本课题设计的曲轴搬运机械手采用关节型坐标系全液压驱动，具有手臂伸缩俯仰回转和手腕回转四个自由度，以及手指的抓取动作。执行机构相应由手部抓取机构手腕回转机构手臂伸缩机构手臂俯仰机构手臂回转机构和各定位装置等组成，每部分均由液压缸驱动与控制。它完成的动作循环为手臂前伸手指夹紧抓料手臂上升手臂缩回机身回转度手腕回转度手臂下降手臂前伸手指松开手臂缩回机身回转复位手腕回转复位待料。.手指夹紧机构的设计设计中采用四指形结构，指面光滑，避免工件被夹持部位的表面受损。手指的驱动采用弹簧复位单活塞杆单作用液压缸，传动机构采用斜楔杠杆式复合回转传动，并在杠杆上装有张紧弹簧，以保证手指夹紧驱动液压缸的复位。手指厚度根据需要夹持的工件设定，形指合拢后的的尺寸为工件被夹持部位直径的外接正六边形，保证了机械手工作时的可靠性。手指夹紧机构载荷的计算手指加在工件上的夹紧力，是设计手部结构的主要依据。夹紧力必须克服工件重力所产生的载荷以及工件运动状态变化所产生的载荷惯性力或惯性力矩，以使工件保持可靠的夹紧状态。手指对工件的夹紧力计算式中安全系数，通常取工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可估算料手。夹钳式取料手的手指的结构形式通常取决于被夹持工件的形状和特性。其中形指般用于夹持圆柱形工件，具有夹持平稳可靠，夹持误差小等特点。.手腕的设计分析机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件，它的作用是调节或改变工件方位，因而它具有独立的自由度，以使机器人末端操作器适应复杂的动作要求。此处手腕需实现手部的翻转动作,腕部结构主要体现在手部相对于臂部的旋转运动上。.手臂的设计分析手臂是机器人执行机构中重要的部件，它的作用是将被抓取的工件运动到给定的位置上。手臂的结构要紧凑小巧，才能使手臂运动轻快灵活。手臂般有伸缩运动左右回转运动升降或俯仰运动三个自由度。在般情况，手臂的伸缩和回转俯仰均要求匀速运动，但在手臂的起动和终止瞬间，运动是变化的，为了减少冲击，要求起动时间的加速度和终止前速度不能太大，否则引起冲击和振动。伸缩运动般采用直线液压缸驱动，俯仰运动大多采用伸缩单作用单活塞杆驱动，而回转运动则大多用回转缸或齿条缸来实现。本设计采用单作用单活塞杆缸来实现手臂的伸缩。为了增加手臂的刚性，防止手臂在伸缩运动时绕轴线转动或产生变形，手臂的伸缩机构需设置导向装置，或设计方形花键等形式的臂杆。根据手臂的结构抓重等因素，为了使抓取时不产生偏重力矩使抓取可靠，本设计中采用四根导向柱的臂伸缩结构。这种结构的特点是行程长，抓重大，而工件不规则时还可以防止产生过大的偏重力矩。简图如下图四导向杆式手臂机构简图从图中可以比较清楚地看到手臂伸缩油缸结构及导向杆的安放方式以及手臂与其他部件的连接点。手臂俯仰运动采用单作用单活塞杆缸来驱动。直线油缸的缸底与机身通过铰链相连，而油缸活塞杆的伸出端则与臂部铰接，这样当压力油进个油缸时就驱动活塞杆往复运动，通过活塞杆的运动就使与其相连的手臂形成了俯仰的运动。由于俯仰油缸是采用底部耳环摆动式直线缸，所以在活塞杆往复运动的同时，缸体可在平面内摆动。采用摆动马达来实现手臂的回转。摆动马达布置在机身上部，手臂部件用销轴与回转缸体上的耳叉连接，作为手臂俯仰运动的支点。回转缸的转轴和机身固定连接，摆动缸的动片与缸体相连，当摆动缸进压力油时，通过叶片的带动，缸体随之转动，从而实现机身的回转。对于悬臂式的机械手，还要考虑零件在手臂上的布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转升降支承中心的偏重力矩。同时，液压传动装置的重量轻，体积紧凑，可实现无级变速，调速范围大。运动件的惯性小，能够频繁顺序换向，传动工作平稳，系统容易实现缓冲吸着震，并能自动防止过载。与电气配合，容易实现动作和操作自动化，与微电子技术和计算机配合，能够实现各种自动控制工作。液压元件基本已经上系列化通用化和标准化，利于技术的应用提高工效，降低成本。容易达到较高的单位面积压力，较小的体积可获得较大的出力推力或转距。液压系统介质的可压缩性小，工作较平稳，可靠，并可实现较高的位置精度。液压传动中，力，速度和方向比较容易实现自动控制。液压装置采用油液做介质，具有防锈性和自润滑效能，可以提高机械效率，使用寿命长。综上，本次设计采用液压驱动。控制方式的选择点位控制方式连续轨迹控制方式力力矩控制方式智能控制方式。点位控制的特点是只控制工业机器人末端执行机构在作业空间中些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器人快速准确地实现相邻各点之间的运动，而对达到目标点的运动轨迹不做任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需时间。由于其控制方式易于实现，常应用于上下料搬运点焊等工业机器人。连续轨迹控制的特点是连续的控制工业机器人末端执行器在作业空间的位姿，要求其严格按照预定的轨迹和速度在定的精度要求内运动，而且速度可控，轨迹光滑且运动平稳。这种控制方式的主要技术指标是工业机器人末端操作器位姿的轨迹跟踪精度及平稳性。常用于弧焊喷漆去毛边和检测作业机器人。力力矩控制方式常用于准确定位并要求使用适度的力或力矩来完成装配抓放物体等工作。智能控制方式是通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库相应做出决策。采用智能控制技术的机器人具有较强的环境适应性及自学能力，技术难度及成本要求都比较高。综上，本次设计采用点位控制。另外该机械手的动作是有顺序要求的，控制系统采用控制机械手实现设计要求的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产率。综合上述，此次采用电液伺服点位控制，可以很好的完成自动线工作。总体方案拟定因为本机械手工作范围大，位置精度要求高。曲轴,搬运,机械手,毕业设计,全套,图纸机械设计制造及其自动化摘要随着科学技术的发展和自动化生产线在企业产品生产中的广泛应用，机械手作为自动化生产线的重要组成部分也得到了长足的发展和进步。尤其是随着机械结构的优化，气动液压技术的成熟，控制元件的发展和控制方式的不断改进和创新，机械手的动作精确性控制灵活性和工作可靠性得到了明显的改善。机械手的出现在减轻工人劳动强度和难度提高工作效率和质量降低生产成本上做出了突出贡献，机械手的发展在企业的发展和创收上起到了举足轻重的作用。本课题是个机电结合较为紧密的实用性项目，文中对的应用机械结构的设计控制方法的选择等方面进行了必要的探讨。最后，总结了全文，指出了机械手的改进措施应用前景和发展方向。关键字机械手，液压驱动，可编程控制,目录第章绪论.工业机器人机械手的概述工业机器人的发展工业机器人的分类工业机械手的应用.设计问题的提出第章机械手的总体设计.机械手的组成及各部分关系概述.机械手的设计分析设计要求总体设计任务分析总体方案拟定第章机械手结构的设计分析.末端操作器的设计分析末端操作器的概述末端操作器结构的设计分析.手腕的设计分析.手臂的设计分析.机身和机座的设计分析第章机械手各部件的载荷计算.设计要求分析.手指夹紧机构的设计手指夹紧机构载荷的计算.手臂伸缩机构载荷的计算.手臂俯仰机构载荷的计算.手腕摆动机构载荷力矩的计算.机身摆动机构载荷力矩的计算.初选系统工作压力第章机械手各部件结构尺寸计算及校核.手指夹紧机构结构尺寸的确定.手腕摆动机构的确定.机身摆动机构的确定.强度校核.弯曲稳定性校核第章液压系统的设计.液压缸或液压马达所需流量的确定.液压缸或液压马达主要零件的结构材料及技术要求缸体缸盖活塞活塞杆液压缸的缓冲装置液压缸的排气装置.制定基本方案基本回路的选择.液压元件的选择液压泵的选择液压泵所需电机功率的确定液压阀的选择液压辅助元件的选择原则油箱容量的确定液压原理图结论参考文献致谢附录图纸列表第章绪论.工业机器人机械手的概述工业机器人的发展年，美国人.在他申请的专利“”中，首次提出了“工业机器人”的概念。年，被誉为“工业机器人之父”的.创建了世界上第个机器人公司公司，并参与设计了第台机器人。与此同时，另家美国公司业开始研制工业机器人，即机器人，它主要用于机器之间的物料搬运。年月，在伊利诺斯工学院召开了全美第届工业机器人会议。日本机器人的发展，经过了世纪年代的摇篮期年代的实用化时期以及年代的普及提高期个基本阶段。在年，日本东京机械贸易公司首次从美国公司引进机器人。年，日本川崎重工业公司与美国公司缔结国际技术合作协议，引进机器人，年实现国产化。从此日本进入了开发和应用机器人技术时期。年，机器人技术在日本取得了极大的成功与普及。现在日本人呢拥有的工业机器人的台数约占世界总台数的，而且其制造技术也处于领先地位。我国工业机器人起步于世纪年代初期，年我国开始研制自己的工业机器人。经过几十年的发展，大致经历了三个阶段年代的萌芽期年代的开发期和年代的适用化期。现在，国家更重视机器人工业的发展，也有越来越多的企业和科研人员投入到机器人的开发研究中。目前，我国研制的工业机器人已经达到了工业应用水平。我国机器人技术研究主要体现在以下五个方面是示教再现型工业机器人二是智能机器人三是机器人化机械四是以机器人为基础的重组装配系统五是多传感器信息融合与配置技术。工业机器人的分类表机器人分类表分类名称简要解释操作型机器人能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统程控型机器人按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作示教再现型机器人通过引导或其他方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行工作数控型机器人不必使机器人动作，通过数值语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业感觉控制型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作适应控制型机器人机器人能适应环境变化，控制自身的行为学习控制型机器人机器人能“体会”工作经验，具有定的学习能力，并能将所“学”的经济用于工作中智能机器人以人工智能决定其行为的机器人关于机器人如何分类，国际上没有制定统的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。般的分类方式如上表。工业机械手的应用工业机械手是伴随工业生产和科学技术的发展，特别是电子计算机的广泛应用而迅速发展起来的门新兴技术装备。它综合应用了机械，电子，自动控制等先进技术以及物理，生物等学科的基础知识，以实现机械化与自动化的有机结合而广泛应用在工业生产的各个部门。工业机械手是工业生产发展中的必然产物。它是种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件和握持工具进行操作的自动化技术装备。这种新颖技术装备的出现和应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进步发展起着重要作用，因而具有强大的生命