（图纸+论文）液压机械手的设计（全套完整）

．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制。

．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。

．机器人化机械开始兴起。

从年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

我国工业机器人的发展有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不定符合我国国情。

这是种误解。

在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。

它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发海洋开发核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。

偏重力矩要小所谓偏重力矩就是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的静力矩。

为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分的重量，以减少偏重力矩和整个手臂对回转轴的转动惯量。

运动要平稳定位精度要高由于臂部运动速度越高重量越大，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动即不平稳，定位精度也不会高。

故应尽量减少小臂部运动部分的重量，使结构紧凑重量轻，同时要采取定的缓冲措施。

.手臂直线运动机构机械手手臂的伸缩升降及横向移动均属于直线运动，而实现手臂往复直线运动的机构形式比较多，常用的有活塞油气缸活塞缸和齿轮齿条机构丝杆螺母机构以及活塞缸和连杆机构。

手臂伸缩运动这里实现直线往复运动是采用液压驱动的活塞油缸。

由于活塞油缸的体积小重量轻，因而在机械手的手臂机构中应用比较多。

如下图所示为双导向杆手臂的伸缩结构。

手臂和手腕是通过连接板安装在升降油缸的上端，当双作用油缸的两腔分别通入压力油时，则推动活塞杆即手臂作往复直线运动。

导向杆在导向套内移动，以防止手臂伸缩时的转动并兼做手腕回转缸及手部的夹紧油缸用的输油管道。

由于手臂的伸缩油缸安装在两导向杆之间，由导向杆承受弯曲作用，活塞杆只受拉压作用，故受力简单，传动平稳，外形整齐美观，结构紧凑。

可用于抓重大行程较长的场合。

图.双导向杆手臂的伸缩结构导向装置液压驱动的机械手手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩的作用，以增加手臂的刚性，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，具体的结构和抓取重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。

目前采用的导向装置有单导向杆双导向杆四导向杆和其他的导向装置，本机械手采用的是双导向杆导向机构。

双导向杆配置在手臂伸缩油缸两侧，并兼做手部和手腕油路的管道。

对于伸缩行程大的手臂，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承架，以提高导向杆的刚性。

如图.所示，对于伸缩行程大的手臂，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承架，以提高导向杆的刚性。

如图.所示，在导向杆的尾端用支承架将两个导向杆连接起来，支承架的两侧安装两个滚动轴承，当导向杆随同伸缩缸的活塞杆起移动时，支承架上的滚动轴承就在支承板的支承面上滚动。

导向杆滚动轴承支承板支承架图.双导向杆手臂结构手臂的升降运动如图.手臂的升降运动机构。

力矩的计算驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径定片端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动的重心与轴线不重合所产生的偏重力矩。

手腕转动时所需要的驱动力矩可按下式计算.式中驱驱动手腕转动的驱动力矩惯惯性力矩.偏参与转动的零部件的重量包括工件手部手腕回转缸体的动片对转动轴线所产生的偏重力矩.摩手腕转动轴与支承孔处的摩擦力矩.图.腕部回转力矩计算图摩擦阻力矩摩.式中轴承的摩擦系数，滚动轴承取.，滑动轴承取.轴承支承反力轴承直径由设计知时.得工件重心偏置力矩引起的偏置力矩偏.式中工件重量偏心距即工件重心到碗回转中心线的垂直距离，当工件重心与手腕回转中心线重合时，偏为零当.，时腕部启动时的惯性阻力矩惯当知道手腕回转角速度时，可用下式计算惯.式中手腕回转角速度手腕启动过程中所用时间，假定启动过程中近为加速运动手腕回转部件对回转轴线的转动惯量•工件工件对手腕回转轴线的转动惯量•按已知计算得.，工件.，.，故惯.•当知道启动过程所转过的角度时，也可以用下面的公式计算惯.式中启动过程所转过的角度手腕回转角速度。

考虑到驱动缸密封摩擦损失等因素，般将取大些，可取本章小结本章描述了腕部结构和手腕驱动力矩的计算臂部的结构.臂部概述臂部是机械手的主要执行部件，其作用是支承手部和腕部，并将被抓取的工件传送到给定位置和方位上，因而般机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩左右回转和升降运动。

手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的。

立柱的横向移动即为手臂的横向移动。

手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现，因此，它不仅仅承受被抓取工件的重量，而且承受手部手腕和手臂自身的重量。

手臂的结构工作范围灵活性以及抓重大小即臂力和定位精度等都直接影响机械手的工作性能，所以必须根据机械手的抓取重量运动形式自由度数运动速度及其定位精度的要求来设计手臂的结构型式。

同时，设计时必须考虑到手臂的受力情况油缸及导向装置的布置内部管路与手腕的连接形式等因素。

因此设计臂部时般要注意下述要求刚度要大为防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂的截面形状的选择要合理。

弓字形截面弯曲刚度般比圆截面大空心管的弯曲刚度和扭曲刚度都比实心轴大得多。

所以常用钢管作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢作支承板。

导向性要好为防止手臂在直线移动中，沿运动轴线发生相对运动，或设置导向装置，或设计方形花键等形式的臂杆。

运动速度和手臂的配置形式。

确定本机械手的检测装置和驱动控制方式，是系统可以正常运行。

手部结构.概述手部是机械手直接用于抓取和握紧工件或夹持专用工具进行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安装于机械手手臂的前端。

机械手结构型式不象人手，它的手指形状也不象人的手指，它没有手掌，只有自身的运动将物体包住，因此，手部结构及型式根据它的使用场合和被夹持工件的形状，尺寸，重量，材质以及被抓取部位等的不同而设计各种类型的手部结构，它般可分为钳爪式，气吸式，电磁式和其他型式。

钳爪式手部结构由手指和传力机构组成。

其传力机构形式比较多，如滑槽杠杆式连杆杠杆式斜楔杠杆式齿轮齿条式弹簧杠杆式等，这里采用滑槽杠杆式。

.设计时应考虑的几个问题应具有足够的握力即夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

手指间应有定的开闭角两个手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。

手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。

若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。

应保证工件的准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。

例如圆柱形工件采用带形面的手指，以便自动定心。

应具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。

应考虑被抓取对象的要求应根据抓取工件的形状抓取部位和抓取数量的不同，来设计和确定手指的形状。

.驱动力的计算.手指.销轴.拉杆.指座图.杠杆式手部受力分析如图所示为滑槽式手部结构。

在拉杆作用下销轴向上的拉力为，并通过销轴中心点，两手指的滑槽对销轴的反作用力为，其力的方向垂直于滑槽中心线和并指向点，和的延长线交于及，由于和均为直角三角形，故。

根据销轴的力平衡条件，即，.销轴对手指的作用力为。

手指握紧工件时所需的力称为握力即夹紧力，假想握力作用在过手指与工件接触面的对称平面内，并设两力的大小相等，方向相反，以表示。

由手指的力矩平衡条件，即得因为所以.式中手指的回转支点到对称中心线的距离毫米。

工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点连线间的夹角。

液压，机械手，设计，毕业设计，全套，图纸液压机械手是模仿人的手部动作，按照给定的程序轨迹通过液压系统实现抓取和搬运操作的自动装置。

本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图液压系统图。

机械手的机械结构采用油缸螺杆导向筒等机械器件组成在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横移采用横向移动油缸通过控制电磁阀的开关来控制机械手进行相应的动作循环，当按下连续停止按钮后，机械手在完成个动作循环后停止运动。

本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。

可以改善劳动条件，避免人身事故。

可以减少人力，并便于有节奏的生产。

关键词机械手液压控制回手的发展现状及应用世界机器人发展状况我国工业机器人的发展.本课题达到的要求液压机械手主要结构的机械设计.臂力的确定.确定工作范围.确定运动速度.手臂的配置形式.位置检测装置的选择.驱动与控制方式的选择.本章小结手部结构.概述.设计时应考虑的几个问题.驱动力的计算.两支点回转式钳爪的定位误差的分析.本章小结腕部的结构.概述.腕部的结构形式.手腕驱动力矩的计算.本章小结臂部的结构.臂部概述.手臂直线运动机构手臂伸缩运动导向装置手臂的升降运动.手臂回转运动.手臂的横向移动.臂部运动驱动力计算臂水平伸缩运动驱动力的计算臂垂直升降运动驱动力的计算臂部回转运动驱动力矩的计算液压系统的设计.液压系统简介.液压系统的组成.机械手液压系统的控制回路压力控制回路速度控制回路方向控制回路.机械手的液压传动系统上料机械手的动作顺序自动上料机械手液压系统原理介绍.机械手液压系统的简单计算.双作用单杆活塞油缸.无杆活塞油缸亦称齿条活塞油缸单叶片回转油缸油泵的选择确定油泵电动机功率结论致谢附录绪论.机械手的基本概念的研究内容和意义机械手的基本概念液压机械手，从本质上来说是属于工业机器人的范围的，机器人问题是最近几十年的热门研究课题。

它包括了机械工程计算机科学电子工程和自动控制以及人工智能等多种学科，体现了机电体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的范围之，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。

“机械手”大部分是指附属于主机程序固定的自动抓取操作装置我国般称作机械手或专用机械手。

比如自动生产线自