（图纸+论文）模切机上下料机械手结构设计（全套完整）

惯性力机械手的手臂在启停时，活塞杆上受到的平均惯性力可近似计算如下其中参与运动零件的总重速度变化量，如果机械手由静止直接加速到速度，则。

启动时间，般为所以由上面的活塞杆受力，通过公式来计算活塞直径.根据计算，且从实际出发，取.计算油缸内径由，推出即由液压传动书中查的.所以查机械设计手册取直径。

臂厚为.垂直升降油缸的计算由于升降油缸没有特殊要求，故选取同样材料。

由计算伸缩油缸的过程，举同样的原理对升降油缸进行计算计算活塞杆的直径.由强度条件计算直径.计算油缸的内径.查机械设计手册取内径，臂厚为。

选择适当的油缸工作压力是个非常重要的问题，过高或过低都达不到工作的要求，从速度和工作载荷出发，选取油压为.。

.腕部回转力矩的计算腕部回转支撑处的摩擦力矩式中轴承处支撑反力，可由静力平衡求得轴承直径轴承的摩擦系数，对于滚动轴承对于滑动机座的结构与机械手的总体布置有关，对专用机械手而言，传动和控制部分通常是单独布置，故机座比较简单或不设机座。

对通用机械手而言，传动部分布置在机架内部或后下方，控制部分则布置在机座的后上方或单独布置个控制箱。

送纸机械手手臂需要个旋转模块，摆动气缸就要固定在机座上。

如果水平缸垂直缸和手部机构直接安装到摆动气缸的输出轴上，机构虽然简单，但摆动气缸的轴向受力增大，对气缸的自身要求较高，并易造成摆动气缸的损坏。

同时，机械手本身重心偏离立柱轴线以及各气缸运动产生的冲击都形成作用在摆动气缸转动轴上的倾覆力矩，所以采用个连接组件，将机械手立柱以上的重量和倾覆力矩由机架来承担。

连接组件主要由四部分组成双向推力球轴承底座转台和扣罩。

如图.所示。

选择双向推力球轴承而不是单向的，因为机座与转台在轴向上无法直接连接。

采用双向推力球轴承就可以方便的将轴承内环与转台连接，外环用罩扣固定在底座上。

另外，推力球轴承应选择公称尺寸较大些的，这样可以更好的承受倾覆力矩。

底座摆动气缸双向推力球轴承扣罩转台图.机座结构图.工作原理送纸机械手的结构主要由机座立柱水平手臂垂直手臂电磁阀和吸盘等组成。

其中机座采用摆动气缸进行驱动，手臂及吸盘采用单活塞杆双作用气缸驱动。

机械手的动作基本有伸缩升降左右旋转吸物和放物等动作。

其结构原理如图.所示。

其动作顺序为初始位置右旋前伸气缸下降吸物料上升收缩左旋气缸下降放物料上升回到初始位置。

机械手的动作在整个过程中都是连续可循环的。

.机构简图根据前面机械手各部分的设计，可做出机械手大体结构简图，如图.所示，大图见图。

右旋限位开关左旋限位开关回缩限位开关前伸限位开关上升限位开关下降限位开关摆动气缸前伸回缩气缸上升下降气缸真空吸盘图.执行机构简图第章执行机构设计.臂部伸缩油缸的设计计算确定活塞杆的材料由机械手设计手册有关活塞的介绍，决定取磁力吸盘永磁吸盘电磁吸盘。

真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附头的空气而形成真空，故称真空式。

喷气式吸附的工作原理是当压缩空气高速进入喷嘴时，由于管路的开始段截面积是逐渐收缩的，所以气流速度逐渐增大，在管路的最小截面处，气流速度达到临界速度，此时的气体受压，密度加大。

在排气管路中因界面逐渐增大，气流膨胀减压而使密度大大下降，致使气流速度继续增高，在吸气口处形成负压。

吸附头与吸气口连同，故形成真空，以吸住工件。

自挤式空气吸盘的工作原理是将软质吸盘按压在工件的表面，挤出吸盘内的空气从而造成真空吸住工件。

磁吸式手是利用工件的导磁性，利用永久磁铁或电磁铁通电后产生的磁力来吸附材料工件。

磁吸式手部不会破坏被吸附表面质量，但是由于被吸工件存在剩磁，吸附头上常吸附磁性屑，影响正常工作。

通过以上对手部的分析真空式具有结构简单质量轻不损伤工件使用方便不影响机械手的正常工作等优点。

而且满足所设计机械手的要求，所以选用真空式吸盘。

真空吸盘机构如图.所示。

图.吸盘机构图手臂结构的选择手臂是机械手的主要部分，是支撑手腕手指和工件并使它们运动的机构。

手臂般有三个运动伸缩旋转和升降。

手臂的基本动作是将手部移动到所需的位置和承受抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量。

手臂的组成动作元件，如油缸汽缸齿条凸轮等是驱动手臂运动的部件。

导向装置，是保证手臂的正确方向及承受由工件的重量所产生的弯曲和扭转力矩。

手臂，起着连接和承受外力的作用。

手臂设计的要求手臂承载能力大刚性好自重轻。

手臂的运动速度要适当，惯性要小。

手臂的动作要灵活。

位置精度要高。

通用性要模切机，上下，机械手，结构设计，毕业设计，全套，图纸目录摘要第章绪言.研究的目的及意义.机械手在国内外现状和发展趋势.主要研究的内容.解决的关键问题第章总体设计.执行机构的选择.执行机构的组成.各部分的分析与选择手部的选择手臂结构的选择机座结构的选择.工作原理.机构简图.手部的设计.气动元件选取及工作原理气源装置执行元件控制元件辅助元件真空发生器吸盘.气动回路的工作原理总结致谢参考文献摘要机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

可以实现生产的机械化和自动化，能在高温腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造冶金电子轻工业和原子能等部门。

本设计主要完成送纸机械手的机械部件的设计。

主要包括执行系统驱动系统的设计。

执行系统是由传动部件与机械构件组成，是机械手赖以实现各种运动的实体。

主要包括机身手臂末端执行器部分组成。

机械手的结构主要由机座立柱水平手臂垂直手臂电磁阀和吸盘等组成。

真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附头的空气而形成真空，故称真空式。

喷气式吸附的工作原理是当压缩空气高速进入喷嘴时，由于管路的开始段截面积是逐渐收缩的，所以气流速度逐渐增大，在管路的最小截面处，气流速度达到临界速度，此时的气体受压，密度加大。

关键字送纸机械手真空吸盘气动控制液压控制执行系统驱动系统和机械手应用领域的不断深化，不仅要求其控制可靠性强使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低可开发经济性强。

本论文主要研究送纸机械手以下几个方面的内容送纸机械手执行系统的分析与选择执行系统是由传动部件与机械构件组成，是机械手赖以实现各种运动的实体。

主要包括机身手臂末端执行器部分组成，其中每部分都可以具有若干的自由度。

执行系统的设计主要是对机械手的手部手臂和机座进行设计。

送纸机械手驱动系统的分析与选择驱动系统是向执行系统各部分提供动力的装置。

通过对液压气压电气三种驱动方式的比较，本设计选择气压驱动的方式。

内容包括气动元件的选择及其工作原理气动回路的设计和气动原理图的绘制。

.解决的关键问题解决机械手机械结构的设计问题，要求机械手结构简单经济具有定的代表性。

执行部件的运动精度的问题。

第章总体设计.总体初步设计总体设计是把组成机器的各个部件进行合理布置，协调他们在结构上的性能及参数上的关系。

他是在原理方案确定后，按照设计任务书的要求对原理方案设计确定的工作原理与组成部分进行总图规划。

.选择机型本机械手是真空吸盘送纸机械手。

.确定总体性能参数总体运动参数外扩尺寸总体运动参数臂部工作速度，移动均为腕部回转总体动力参数臂部液压油压强总体布局及各部件的结构形式总体布局及部件结构形式见装配图。

这里我们强调的是结构设计中应注意的基本原理任务分配原理自补偿原理力传递原理变形协调原理力平衡原理等强度原理稳定原理降低噪音原理。

机械手的执行结构是机械手赖以实现各种运动的实体。

执行机构的布局类型直接影响到机械手的工作性能。

.执行机构的选择机械手的基本型式较多，按手臂的坐标型式而言，主要有四种基本型式直角坐标式圆柱坐标式球坐标式和关节式。

下面就各型式机械手作简单的分析对比直角坐标式机械手直角坐标式机械手是适合于工作位置成行排列或与传送带配合使用的种机械手。

它的手臂可作伸缩左右和上下移动，按直角坐标形式三个方向的直线进行运动。

其工作范围可以是个直线运动两个直线运动或三个直线运动。

如在三个直线运动方向上个具有三个回转运动，即构成六个自由度。

直角坐标式机械手的优点产量大，节拍短，能满足高速的要求容易与生产线上的传送带和加工装配机械相配合适于装箱类多工序复杂的工作，定位容易变更定位精度高，载重发生变化是不回影响精度易于实行数控，可与开环或闭环数控机械配合使用。

缺点机械手的作业范围较小。

圆柱坐标式机械手圆柱坐标式机械手是应用最多的种型式，它适用于搬运和测量工件。

具有直观性好，结构简单，本体占用的空间较小，而动作范围较大等优点。

圆柱坐标式机械手的工作范围可分为个旋转运动，个直线运动，加个不在直线运动所在的平面内的旋转运动二个直线运动加个旋转运动。

圆柱坐标式机械手有五个基本动作手臂水平回转手臂伸缩手臂上下手臂回转动作手爪夹紧动作。

圆柱式机械手的特点是在垂直导柱上装有滑动套筒，手臂装在滑动套筒上，手臂可做上下直线运动和水平面内做圆弧状的左右摆动。

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的整体移动。

球坐标式机械手的特点是将手臂装在枢轴上，枢轴又装在叉形架上，能在垂直面内作圆弧状上下俯仰动作，它的臂可作伸缩，横向水平摆动，还可以上下摆动，工作范围和人的手类似。

它的特点能能自动选择最合理的动作路线。

所以工作效率高。

另外由于上下摆动，它的相对体积小，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传动型式。

它像人手样有肘关节，可以实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄的空间工作。

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。

它还具有上肢结构，可实现近似于人手操作的机能。

为具有近似人手的操作机能，需要研制最合适的结构。

机械手型式的选择首先是从满足它的运动要求方面进行考虑，然后从机械手的复杂程度以及经济情况等方面来考虑。

本设计中的机械手主要动作为机械手手臂的左右移动，升降移动和机械手的整体旋转。

直角坐标式机械手虽然具备手臂的伸缩上下左右直线运动等动作，但是不具备机械手整体旋转动作，所以不考虑用直角坐标式机械手。

球坐标式机械手和关节式机械手对动作要求方面足够满足要求，但是它们的结构都比较复杂，有很多动作是不必要的，显得浪费和增加了制造的成本和难度。

圆柱坐标式机械手能满足手臂伸缩手臂上下手臂回转动等动作。

可以将手臂回转动作改换成机械手的整体转动就可以满足本设计中机械手的动作要求。

这样的修改并没有改变机械手的总体结构，只是进行了局部变动，使得整个系统经济实惠，所以确定用圆柱坐标式机械手。

.执行机构的组成工业机械手的执行系统主要以下机械部分组成手部是机械手直接握持工件或工具的部分。

臂部是机械手用来支