【機(jī)械類】搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與控制電路設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)+說(shuō)明書+15張圖紙】
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搬運(yùn)
機(jī)械手
機(jī)構(gòu)
控制電路
設(shè)計(jì)
- 資源描述：
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搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì)
摘要
機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用于按固定程序抓取、搬運(yùn)物體或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可以代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和機(jī)械化，能在有害環(huán)境下操作以保證人的安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。在工業(yè)部門中應(yīng)用的機(jī)械手稱為工業(yè)機(jī)械手。
工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。它的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。
設(shè)計(jì)包含了機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制電路設(shè)計(jì)，其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這方面包含了機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)、腕部結(jié)構(gòu)、臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及機(jī)身的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在控制電路設(shè)計(jì)這方面包含了液壓驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)、器件的選擇設(shè)計(jì)、PLC可編程自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)《搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與控制電路設(shè)計(jì)》非常適合作為機(jī)械電子工程這門專業(yè)大學(xué)四年的一個(gè)總結(jié)。因?yàn)槠渲邪藱C(jī)械設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)，是機(jī)械與電子的結(jié)合體，能充分體現(xiàn)這門專業(yè)的內(nèi)涵。
關(guān)鍵詞：機(jī)械手；手部；腕部；臂部；機(jī)身；液壓；電路
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與控制電路設(shè)計(jì) （英文）： 院 別： 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 摘要 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用于按固定程序抓取、搬運(yùn)物體或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可以代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和機(jī)械化，能在有害環(huán)境下操作以保證人的安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。在工業(yè)部門中應(yīng)用的機(jī)械手稱為工業(yè)機(jī)械手。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn) 的一項(xiàng)新技術(shù) ， 是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備 。 涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù) 。它 的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 設(shè)計(jì)包含了機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制電路設(shè)計(jì)，其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這方面包含了機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)、腕部結(jié)構(gòu)、臂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及機(jī)身的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 在 控制電路設(shè)計(jì)這方面包含了液壓驅(qū) 動(dòng)控制設(shè)計(jì)、 器件 的選擇設(shè)計(jì)、 編程自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與控制電路設(shè)計(jì)非常適合作為機(jī)械電子工程這門專業(yè)大學(xué)四年的一個(gè)總結(jié)。因?yàn)槠渲邪藱C(jī)械設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)，是機(jī)械與電子的結(jié)合體，能充分體現(xiàn)這門專業(yè)的內(nèi)涵。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械手；手部；腕部；臂部；機(jī)身；液壓；電路 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) is a of to he of to in to a to or to It to to of so it is in In in of is is in of a in is a of is an It is by a of to in of to in to in a of a of a of is in a of 運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 目錄 第一章 緒論 . 1 械手的研究概況 . 1 械手發(fā)展方向 . 1 業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 . 2 設(shè)計(jì)中研究的主要內(nèi)容 . 3 第二章 搬運(yùn)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 . 4 械手的組成 . 4 械手基本結(jié)構(gòu)的選擇 . 4 械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu) . 4 械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) . 4 械手的控制方式選擇 . 5 械手的技術(shù)參數(shù)列表 . 5 第三章 搬運(yùn)機(jī)械手手臂各部件的設(shè)計(jì) . 6 械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 6 部設(shè)計(jì)基本要求 . 6 部機(jī)構(gòu)的選擇 . 6 抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 6 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 17 部設(shè)計(jì)基本要求 . 17 部機(jī)構(gòu)的選擇 . 17 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 18 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 24 部設(shè)計(jì)基本要求 . 24 部機(jī)構(gòu)方案的選擇 . 25 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 27 第四章 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 40 身的總體設(shè)計(jì) . 40 身的升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 . 41 臂偏重力矩的計(jì)算 . 41 降導(dǎo)向立柱不自鎖條件分析計(jì)算 . 42 身升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 . 43 臂升降液壓缸參數(shù)計(jì)算 . 44 身的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 . 49 身回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 . 49 身 回轉(zhuǎn)液壓 缸主要參數(shù) . 51 身回轉(zhuǎn)液壓缸螺釘?shù)挠?jì)算 . 52 片與輸出軸間的連接螺釘計(jì)算 . 53 身回轉(zhuǎn)液壓缸筒的壁厚校核 . 54 接板的設(shè)計(jì) . 55 接板的介紹及作用 . 55 第五章 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與控制電路的設(shè)計(jì) . 57 動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 . 57 動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 . 57 動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 58 功能設(shè)計(jì)分析 . 58 壓泵的確定與所需功率計(jì)算 . 59 制電路設(shè)計(jì) . 66 參考文獻(xiàn) . 67 致謝 . 68 附錄 A . 69 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 械手的 研究概況 機(jī)械手是一種模擬人手操作的自動(dòng)機(jī)械?？砂?人們所設(shè)計(jì)的 固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操持工具完成某些特定操作。 在工業(yè)生產(chǎn)生活中應(yīng)用 機(jī)械手可以代替人從事單調(diào)、重復(fù)或繁重的體力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動(dòng)條件，保證人身安全， 更能提高生產(chǎn)效率， 因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié) 構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個(gè)自由度 。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù) 。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有 2 3 個(gè)自由度。 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方 式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。 械手 發(fā)展方向 現(xiàn)階段關(guān)于機(jī)械手的研究發(fā)展方向大體主要往重復(fù)高精度、模塊化、機(jī)電一體化等方向上升級(jí)。 （ 1） 重復(fù)高精度 精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度 , 它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次 , 機(jī)械手 到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要 , 如果一個(gè)機(jī)器人定位不夠精確 , 通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差 , 這個(gè)誤差 2 是可以預(yù)測(cè)的 , 因此可以通過(guò)編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍 , 它通過(guò)一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來(lái)測(cè)定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展 ,機(jī)械手的重復(fù)精度將越來(lái)越高 , 它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊 , 如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。 （ 2） 模塊化 有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械手稱為簡(jiǎn)單的傳輸技術(shù) , 而把模塊化拼裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置 , 使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。模塊化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能 , 擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍 , 是機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。 （ 3） 機(jī)電一體化 由“可編程序控制器 - 傳感器 - 液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面 ， 發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件 , 使液壓技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制” ， 省配線的復(fù)合集成系統(tǒng) , 不僅減少配線、配管和元件 , 而且拆裝簡(jiǎn)單 , 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今 , 電磁閥的線圈功率 越來(lái)越小 , 而 由 接控制線圈變得越來(lái)越可能。 業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 國(guó)內(nèi)外機(jī)械工業(yè)中機(jī)械手主要應(yīng)用于以下幾方面： （ 1）熱加工方面的應(yīng)用。 熱加工是高溫、危險(xiǎn)的笨重體力勞動(dòng)，很久以來(lái)就要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對(duì)于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作 （ 2）冷加工方面的應(yīng)用。 冷加工方面機(jī)械手主要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機(jī)加工時(shí)的上下料和刀具安裝等。進(jìn)而在程序控 制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個(gè)組成部分。最近更在加工生產(chǎn)線、自動(dòng)線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。 （ 3）拆修裝方面的應(yīng)用。 拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動(dòng)較多的部門之一，促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門，已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動(dòng)缸、裝卸軸搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 3 箱、組裝輪對(duì)、清除石棉等，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以對(duì)客車內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)噴漆，以改善勞動(dòng)條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。 設(shè)計(jì)中研究的主要內(nèi)容 本畢業(yè)設(shè)計(jì)搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與電路控制設(shè)計(jì)主要研究包括機(jī)械手機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：機(jī)械手搬運(yùn)最大物重： 30徑為： 100 以下尺寸的圓形棒料。物品移動(dòng)范圍為半徑為 扇形區(qū)域，高度變化范圍為： 要求設(shè)計(jì)壽命 10 年。完成機(jī)體和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)，并完成指定零件的零件圖設(shè)計(jì)。進(jìn)行必要零部件的受力分析與強(qiáng)度驗(yàn)算；繪制總裝圖和相關(guān)零件圖。必要時(shí)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)力分析。在以上給定參數(shù)條件下，設(shè)計(jì)出應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)元件最多，體 積最小、機(jī)構(gòu)最為合理、強(qiáng)度足夠，基本能交付工程實(shí)際的設(shè)計(jì)資料。 4 第二章 搬運(yùn)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 械手的組成 機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)三大部分組成。 械手基本結(jié)構(gòu)的選擇 機(jī)械手按其基本結(jié)構(gòu)可分為：直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式、平面坐標(biāo)式、柔軟臂式、冗余自由度式、模塊式等多種結(jié)構(gòu)。由于本設(shè)計(jì)搬運(yùn)機(jī)械手大多用于生產(chǎn)線上物料的上下搬運(yùn)，所以所要求的自由度不高，只有機(jī)身的上下運(yùn)動(dòng)，手臂的伸縮及平面轉(zhuǎn)動(dòng)，腕部的翻轉(zhuǎn)。結(jié)合上面多種結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì) 將采用圓柱坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)。圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位精度較高，占地面積小等特點(diǎn)。 械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括以下幾部分： （ 1）末端操作（執(zhí)行）器：又稱手部，是在手腕上配置的操作機(jī)構(gòu)，有時(shí)也稱手抓。是操作機(jī)直接執(zhí)行工作的裝置，并可設(shè)置夾持器、工具、傳感器等，是工業(yè)機(jī)器人直接與工作對(duì)象接觸以完成作業(yè)的機(jī)構(gòu)。 （ 2）手腕：是支乘和調(diào)整末端執(zhí)行器姿態(tài)的部件，連接手部與臂部的部分。主要用來(lái)確定和改變末端執(zhí)行器的方向；改變產(chǎn)品的空間方向；將作業(yè)載荷傳遞到手臂；擴(kuò)大手臂的移動(dòng)范圍。 （ 3） 手臂：是連接機(jī)身與手腕的部分，用于支乘和調(diào)整手腕與末端執(zhí)行器位置的部件，由操作機(jī)的動(dòng)力關(guān)節(jié)與連接桿件等構(gòu)成。主要作用是改變手部的空間位置，滿足機(jī)器手的作業(yè)空間，并將各種載荷傳遞到機(jī)座。 （ 4）機(jī)身：也稱機(jī)座，是工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中相對(duì)固定并承受相應(yīng)的力的基礎(chǔ)部件，起支乘作用。分為移動(dòng)式與固定式兩類，對(duì)固定機(jī)器人，直接連接在地面基礎(chǔ)上；對(duì)移動(dòng)式機(jī)器人，則安裝在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，可以擴(kuò)大機(jī)器人的活動(dòng)范圍。 械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 根據(jù)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源不同，工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣壓、電搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 5 動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。 四種驅(qū)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，由于液壓驅(qū)動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在本設(shè)計(jì)中將采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。 械手的控制方式選擇 機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素，包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間和加速度等?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用 作順序控制。它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。 械手的技術(shù)參數(shù)列表 最大抓去物重： 30由度數(shù)： 4 個(gè)自由度（手抓張合、手部回轉(zhuǎn)、手臂伸縮、手臂回轉(zhuǎn)、手臂升降） 坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)式 抓取物料最大直徑： 100 以下尺寸的圓形棒料 物品移動(dòng)范圍：半徑為 扇形區(qū)域 高度變化范圍： 用壽命： 10 年 6 第三章 搬運(yùn)機(jī)械手手臂各部件的設(shè)計(jì) 械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 部設(shè)計(jì)基本要求 （ 1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力?？紤]到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。 （ 2） 應(yīng)考慮到手抓抓取物料時(shí)是否會(huì)損壞物料便面精度或使物料發(fā)生變形。 （ 3） 手指應(yīng)具有一定的張開范圍，手指應(yīng)該具有足夠的開閉 角度（手指從張開到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度） ，以便于抓取工件。 （ 4） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 （ 5） 應(yīng)保證手抓的夾持精度。 部機(jī)構(gòu)的選擇 手部結(jié)構(gòu)根據(jù)手抓開合的動(dòng)作特點(diǎn)分為 回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型 兩類。其中回轉(zhuǎn)型又分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)和多支點(diǎn)回轉(zhuǎn)；根據(jù)手抓夾緊是擺動(dòng)還是平動(dòng)，又分為擺動(dòng)回轉(zhuǎn)型和平動(dòng)回轉(zhuǎn)型。 夾鉗式手部 中較多的是回轉(zhuǎn)型手部，一般有單作用斜楔式回轉(zhuǎn)型手部、滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型手部、雙支點(diǎn)連杠杠桿手部、齒條齒輪杠桿式手部等。 平移型夾鉗式手部大致可分為直線往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)和平面平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩種類型。但由于平移型夾鉗式手部是通過(guò)手指的指面作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或平面移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)張開或閉合動(dòng)作，常用于夾持具有平行平面的工件（如箱體），其結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜，不如回轉(zhuǎn)型手部應(yīng)用廣泛。 綜上其述本設(shè)計(jì)中將采用最結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，最常用的滑槽式杠桿會(huì)裝型手部機(jī)構(gòu)。 抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 抓結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析 下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析： 滑槽杠桿受力圖如下搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 7 圖 滑槽杠桿時(shí)手部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、受力分析 圖中在杠桿的作用下，銷軸向上的拉力為 F，并通過(guò)銷軸中心點(diǎn) O 點(diǎn)，兩手指的滑槽對(duì)銷軸的反作用為 1F 和 2F ，其力的方向沿滑槽的中心線 1 2指向 O 點(diǎn)。 則可得： 0 得 21 （ 0 得 FF （ 1 （ 001 （F）M（ 得 （ ah 所以手抓的驅(qū)動(dòng)力： 8 2c o （ 式中 a 手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心 的距離（ 工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角 由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 F 一定時(shí)， 角增大，則握力 隨之增大，但 角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過(guò)大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好 = 030 040 ，本設(shè)計(jì)中將設(shè) 30 。 這種手部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有動(dòng)作靈活，手指開閉角度打等特點(diǎn)。 緊力與驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 鉗抓式手部夾緊力的計(jì)算必須根據(jù)手指和工件的形狀、手指夾持工件時(shí)不同的方位進(jìn)行具體分析，由工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中表 2 1 所列出的不同形狀的手指與工件在 不同方位夾持式的夾緊力計(jì)算公式： 圖 夾緊力計(jì)算公式 由于本設(shè)計(jì)中時(shí)采用手指水平位置移動(dòng)夾緊，工件水平放置，手指形狀為 V 型指型夾持圓形棒料的形式，常用的 V 型塊角有 90 和 120 兩種，本設(shè)計(jì)中選取 V 型塊角 120 。由上表可知： （ 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 9 式中 G 為所夾持工件的重量 0 01030G （ 即： 03 0 （ 驅(qū)動(dòng)力： 30c o o 2N （ 為了考慮工件在傳送過(guò)程中產(chǎn)生的慣性力、振動(dòng)以及船里機(jī)構(gòu)效率的影響，其實(shí)際的驅(qū)動(dòng)力： 21實(shí)（ 式中 手部的機(jī)械效率，一般取 （ = 安全系數(shù)，一般為 （ 2） = 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， 可近似按以下估計(jì)， ，其中 為被抓取工件運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大加速度 ， 為重力加速度（ ） 為運(yùn)載工件的最大速度，設(shè) m/0 為系統(tǒng)達(dá)到的最高響應(yīng)時(shí)間，一般取 （ ，設(shè) 0 即 02189 501012 . ./（ 由于手指長(zhǎng) b 與手指寬 a 尚未確定，無(wú)法確定驅(qū)動(dòng)力大小，又由于 b 與 a 關(guān)系到手指的夾持精度，所以需先進(jìn)行夾持定位 精度分析。 械手手抓夾持精度的分析計(jì)算 機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決與機(jī)械手定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件確定），而且也與手指的夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，避免產(chǎn)生手指夾持的定位誤差，需要注意選用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)。 10 如下圖所示： 圖 手抓夾持精度圖 鉗口與鉗爪的連接點(diǎn) E 為鉸鏈聯(lián)結(jié) ,如圖示幾何關(guān)系 ,若設(shè)鉗爪對(duì)稱中心 O 到工件中心 O的距離為 x,則 x= 22 )s （ 當(dāng)工件直徑變化時(shí) ,x 的變化量即為 夾持精度（ 定位誤差 ） ,設(shè)工件半徑 R 由 ,其最大定位誤差為 = 22 s a x a) - 22 )s ( （ 其中本設(shè)計(jì)中所要求的是夾持 下的圓形棒料，由于夾持精度 50000 缸工作壓力P/0 速比 2 2 由上表可得本設(shè)計(jì)中的速比為： 331. 壓缸缸筒內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 a、 液壓缸缸筒內(nèi)徑 D 可按下式計(jì)算得： 14311431 5 0 044 （ 式中： 500 ， 查表 取液壓缸缸筒內(nèi)徑為： 0 b、 活塞桿直徑 d 可按下式計(jì)算得： 245033113311 （ 由表 查 活塞桿直徑為： 5 大工作行程和最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 液壓缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度是指當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離，若導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，式液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，從而影響液壓缸的穩(wěn)定性。對(duì)于一般液壓缸的 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足下列要 求： 025020500220 （ 式中 L 為最大工作行程 一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 A，在缸筒 D80，取缸筒內(nèi)徑 D 的 ，搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 29 活塞寬度 B 取缸筒內(nèi)徑 D 的 ，為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度而過(guò)分的增大導(dǎo)向套長(zhǎng)度和活塞寬度都是不適宜的，最好的辦法是在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔離套 K，其長(zhǎng)度C 由所需的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度決定。采用導(dǎo)向套不僅能保證最小導(dǎo)向長(zhǎng) 度，而且還能擴(kuò)大導(dǎo)向套及活塞的通用性。如下圖所示： 圖 向長(zhǎng)度 導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 05080 （ 活塞寬度 05080 （ 隔離套長(zhǎng)度 522 （ 筒壁厚和外徑計(jì)算 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表選擇，為了盡可能滿足要求 ， 由下表可選取液壓缸外 徑為 602D ，即伸縮液壓缸的壁厚為 30 表 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表 （ 67） 液壓缸內(nèi)徑 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20 鋼60 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45 鋼00 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 計(jì)算缸筒壁厚的合成應(yīng)力和厚度時(shí)必須考慮不同的比值 /D 和材質(zhì)，采用不同的強(qiáng)度計(jì)算公式。 當(dāng) 10/D 時(shí)，為薄壁 2 當(dāng) 10/D 時(shí)，為厚壁 （ 式中 D 缸筒直徑 缸筒試驗(yàn)應(yīng)力，當(dāng)缸的額定壓力 時(shí)取，所以 缸筒材料的許用應(yīng)力， n/b ，b為材料的抗拉強(qiáng)度， n 為安全系數(shù)，一般取 n=5,缸筒材料選用 35 號(hào)鋼，其抗拉強(qiáng)度查表得 ， 108n/b 。 將數(shù)據(jù)代入公式得缸筒壁厚： 3 4 82 P y （ （ 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 31 符合要求。所以取 缸筒壁厚 ，為厚壁。 缸筒外徑為： 010502 （ 底參數(shù)計(jì)算及校核 缸底材料選擇材料選用 35 號(hào)鋼，其抗拉強(qiáng)度查表得 y 95210851505050 （ 所以 缸底厚度 取 壓缸穩(wěn)定性和活塞桿強(qiáng)度校核 （ 1） 油缸穩(wěn)定性的計(jì)算 因?yàn)橛透椎墓ぷ餍谐梯^大，則在油缸活塞桿全部伸出時(shí)，計(jì)算油缸受最大作用力壓縮時(shí)油缸的穩(wěn)定性。 假設(shè)油缸的活塞桿的推力為 F，油缸穩(wěn)定的極限應(yīng)力為油缸穩(wěn)定性的條件為 121 （ 式中：1先算出12值從下表 查出相對(duì)應(yīng)的值，然后再計(jì)算 值。 32 圖 512 臨界力的計(jì)算圖 64411 （ 644412 （ 式中： 1d 為活塞桿直徑 、 1D 為缸體外徑、 D 為缸體內(nèi)徑。 其中 1 9 1 6 564 25143644411 （ 3 7 9 2 0 964 506014364444412 （ 所以 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 33 取 512 圖 壓缸縱向彎曲 2J 、 1J 為長(zhǎng)度 2l 、 1l 上的斷面慣性矩。 查 512 由 112 001 l 查上表得 581（其中， 1l 活塞桿頭部至油缸 A 點(diǎn)處的距離 2l :缸體尾部至油缸 A 點(diǎn)處的距離） 所以： 6 4 4 7 1 0 6 01 9 1 6 558 2121 （ 6 4 4 7 1 0 6 01 5 0 0 即油缸的穩(wěn)定性是滿足條件。 （ 2）活塞桿強(qiáng)度的驗(yàn)算 因?yàn)榛钊麠U長(zhǎng) 500l ，活塞桿直徑 25d ，即 1020 細(xì)長(zhǎng)桿，其活塞桿 34 強(qiáng)度需同時(shí)考慮壓縮和彎曲。 判別最大撓度點(diǎn)位置 x 之值可由式計(jì)算：12式中 1E 活塞桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼材 M P 11 10121012 1J 活塞桿截面慣性矩 所以 l.（ 短行程液壓缸的活塞桿，在工作中主要承受軸向壓縮（或拉伸）載荷，故可近似地按中心受 壓（或受拉）進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，即 ）d（2124（ 式中 d 活塞桿外徑 1d 空心活塞桿內(nèi)徑，對(duì)于實(shí)心活塞桿 01d F 液壓缸的最大推力 （ 500 ） 活塞桿的壓（或拉）應(yīng)力 活塞桿材料的許用應(yīng)力， n/s ，其中常取 ，活塞桿材料選用 45 號(hào)鋼，其屈服極限為 s 355 即 62 5 3413 5 5 ./（ 所以 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制電路設(shè)計(jì) 35 ）d（ 滿足條件要求。 接零件的強(qiáng)度計(jì)算 首先確定油缸 缸筒與缸蓋采用螺紋連接，鋼筒與缸底采用焊接方式，此種方式能夠使液壓缸緊湊牢固。 （ 1）缸筒與缸底焊縫的強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)接焊縫的應(yīng)力及強(qiáng)度條件為： 224 （ 式中 F 液壓缸的最大推力 缸筒外徑 2d 焊接內(nèi)徑 焊接效率，取 焊接的許用應(yīng)力。 b ，采用 條時(shí)， 104200 ，取安全系數(shù) 433 所以 M P 5 0 044 2222 （ M P b 1 0 544 2 0 （ 其中 符合條件 。 （ 2）缸筒與 缸蓋的螺紋連接強(qiáng)度計(jì)算 36 缸筒螺紋處的強(qiáng)度計(jì)算： 螺紋處的拉應(yīng)力： 221 （ 螺紋處的剪應(yīng)力： 441 10140 （ 合成應(yīng)力及強(qiáng)度條件為： n 22 3（ 式中： F 油缸的最大推力 D 缸筒內(nèi)徑 0d 螺紋外徑 1d 螺紋內(nèi)徑，當(dāng)采用普通螺紋時(shí) （ 時(shí)， 1d 可近似按下式計(jì)算，2101 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 院 別 機(jī)電學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械電子工程 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 題 目 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與控制電路設(shè)計(jì) 論文（設(shè)計(jì)）的主要任務(wù)與具體要求 （有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要提出主要技術(shù)指標(biāo)要求） 進(jìn)行生產(chǎn)線用搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與控制電路設(shè)計(jì)。包括主要機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：機(jī)械手搬運(yùn)最大物重： 30徑為： 100 以下尺寸的圓形棒料。物品移動(dòng)范圍為半徑為 扇形區(qū)域，高度變化范圍為： 力裝置 自定。如選用液壓系統(tǒng)，要設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)圖和相應(yīng)電氣控制系統(tǒng)。要求設(shè)計(jì)壽命 10 年 。完成機(jī)體和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)，并完成指定零件的零件圖設(shè)計(jì)。進(jìn)行必要零部件的受力分析與強(qiáng)度驗(yàn)算；繪制總裝圖和相關(guān)零件圖。必要時(shí)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)力分析。在以上給定參數(shù)條件下，設(shè)計(jì)出應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)元件最多，體積最小、機(jī)構(gòu)最為合理、強(qiáng)度足夠，基本能交付工程實(shí)際的設(shè)計(jì)資料。 完成文獻(xiàn)資料收集，分析研究和綜述，撰寫開題報(bào)告。完成總體設(shè)計(jì)說(shuō)明書或論文撰寫。 要求設(shè)計(jì)學(xué)生具有綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能；具有查閱科技文獻(xiàn)資料、使用各種標(biāo)準(zhǔn) 、手冊(cè)以及獨(dú)立設(shè)計(jì)工作能力；具有較強(qiáng)的 圖能力，具有機(jī)械制造方面的基本知識(shí)；善于應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料。在綜合訓(xùn)練過(guò)程中鍛煉工程應(yīng)用能力，啟發(fā)創(chuàng)新思維。融會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在充分分析，研究，探討，綜合的基礎(chǔ)上完成畢業(yè)答辯。 進(jìn)度安排 （包括時(shí)間劃分和各階段主要工作內(nèi)容） 2011 年 12 月 15 日 2011 年 12 月 31 日下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)； 2012 年 2 月 20 日 2012 年 3 月 10 日收集設(shè)計(jì)資料，熟悉相關(guān)知識(shí)，規(guī)范；進(jìn)行設(shè)計(jì)問(wèn)題分析和構(gòu)思，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告，開題； 2012 年 3 月 11 日 3 月 24 日， 完 成傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和傳動(dòng)路線擬定，傳動(dòng)過(guò)程動(dòng)力設(shè)計(jì)； 2012 年 3 月 25 日 4 月 1 日，完成機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算，驗(yàn)證方案合理性； 2012 年 4 月 2 日 4 月 9 日，完成傳動(dòng)草圖設(shè)計(jì)， 2012 年 4 月 10 日 4 月 18 日，完成傳動(dòng)與支撐總裝草圖； 2012 年 4 月 19 日 4 月 26 日，進(jìn)行指定零件圖設(shè)計(jì)；進(jìn)行元件強(qiáng)度驗(yàn)算； 2012 年 4 月 27 日 5 月 4 日，完成總裝配圖繪制； 2012 年 5 月 5 日 5 月 12 日，完成指定零件圖繪制，進(jìn)行必要的優(yōu)化和應(yīng)力分析； 2012 年 5 月 13 日 5 月 18 日，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書或論文整理與撰寫，交畢業(yè) 設(shè)計(jì)資料，評(píng)定成績(jī)； 2012 年 5 月 19 日 5 月 20 日，最后整理資料，準(zhǔn)備答辯問(wèn)題，答辯； 主要參考文獻(xiàn) 進(jìn)度安排 （包括時(shí)間劃分和各階段主要工作內(nèi)容） 2011 年 12 月 15 日 2011 年 12 月 31 日下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)； 2012 年 2 月 20 日 2012 年 3 月 10 日收集設(shè)計(jì)資料，熟悉相關(guān)知識(shí)，規(guī)范；進(jìn)行設(shè)計(jì)問(wèn)題分析和構(gòu)思，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告，開題； 2012 年 3 月 11 日 3 月 24 日， 完成傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和傳動(dòng)路線擬定，傳動(dòng)過(guò)程動(dòng)力設(shè)計(jì)； 2012 年 3 月 25 日 4 月 1 日，完成機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算，驗(yàn)證方案合理性； 2012 年 4 月 2 日 4 月 9 日，完成傳動(dòng)草圖設(shè)計(jì)， 2012 年 4 月 10 日 4 月 18 日，完成傳動(dòng)與支撐總裝草圖； 2012 年 4 月 19 日 4 月 26 日，進(jìn)行指定零件圖設(shè)計(jì)；進(jìn)行元件強(qiáng)度驗(yàn)算； 2012 年 4 月 27 日 5 月 4 日，完成總裝配圖繪制； 2012 年 5 月 5 日 5 月 12 日，完成指定零件圖繪制，進(jìn)行必要的優(yōu)化和應(yīng)力分析； 2012 年 5 月 13 日 5 月 18 日，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書或論文整理與撰寫，交畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，評(píng)定成績(jī)； 2012 年 5 月 19 日 5 月 20 日，最后整理資料，準(zhǔn)備答辯問(wèn)題，答辯； 注：畢業(yè)設(shè)計(jì)期間（ 每 2 周以系為單位對(duì)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行檢查，每個(gè)學(xué)生準(zhǔn)備 資料，自述 5 分鐘，指導(dǎo)教師提問(wèn)并指導(dǎo)相關(guān)問(wèn)題。 時(shí)間初定為： 3月 22 日； 4 月 5 日； 4 月 19 日； 5 月 10 日。 參加設(shè)計(jì)的學(xué)生必須到場(chǎng)。 指導(dǎo)教師簽名 系（教研室）審核意見(jiàn) 任務(wù)接受人（簽名） 年 月 日 審核人簽名： 年 月 日 年 月 日 備注 ： 1、本任務(wù)書一式三份，由指導(dǎo)教師填寫相關(guān)欄目，經(jīng)系審核同意后，系、指導(dǎo)教師和學(xué)生各執(zhí)一份。 2、本任務(wù)書須裝入學(xué) 生的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）檔案袋存檔。 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目：搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與控制電路設(shè)計(jì) 院 校： 專 業(yè)： 機(jī) 械 電子工程 年 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 1 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 院別 機(jī)電學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械電子工程 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 聯(lián)系方式 題目 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu) 與控制電路設(shè)計(jì) 開題申請(qǐng)：（ 包括選題的意義與目的、文獻(xiàn)綜述、研究現(xiàn)狀、創(chuàng)新思路、論文提綱、進(jìn)度安排、參考文獻(xiàn)等。 ） 一、 選題的意義與目的 意義： 機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用于按固定程序抓取、搬運(yùn)物體或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可以代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和機(jī)械化，能在有害環(huán)境下操作以保證人的安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。在工業(yè)部門中應(yīng)用的機(jī)械手稱為工業(yè)機(jī)械手。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這 種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一它能部分 的代替人工操作；其二它能按照生產(chǎn)工藝的要求遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到很多國(guó)家的重視，投入大量的人力物力來(lái)研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的 廣泛應(yīng)用 。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器， 它 有多個(gè)自由度，可以搬 運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立 2 的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 選擇搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與電路控制設(shè)計(jì)這個(gè)課題作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)我的專業(yè) 機(jī)械電子工程，四年里所學(xué)的關(guān)于機(jī)械與電子的專業(yè)知識(shí)能夠進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)，因?yàn)檫@個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及里機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與電路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 是 實(shí)際綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練；是一次全面的鍛煉和設(shè)計(jì)實(shí)踐；是工程技術(shù)的具體應(yīng)用；是能力提高的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 。 目的： 代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；能制作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì) 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)與電路控制設(shè)計(jì)，對(duì)大學(xué)四年知識(shí)的總結(jié)，使自己在踏入社會(huì)就業(yè)，對(duì)機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)領(lǐng)域能更加容易上手，鞏固自己的知識(shí)。 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及相關(guān)文獻(xiàn)綜述 目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī) 床加工，鑄鍛，熱處理等方面，數(shù)量，品種，性能方面都不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，因此，國(guó)內(nèi)主要擴(kuò)大機(jī)械手運(yùn)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛，熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在 運(yùn)用專業(yè)機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手，計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷的修改，品種在不斷的增加，運(yùn)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。 在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手運(yùn)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床，摸鍛壓機(jī)的上下料，以及 點(diǎn)焊，噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件機(jī)械手本身的損害。為此，國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界的條件的變化，做出相應(yīng)的變更。 三、 創(chuàng)新思路 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要 手抓、手腕、手臂、和機(jī)身組成， 包括由兩個(gè) 液壓回轉(zhuǎn)缸和三個(gè)液壓伸縮缸，采用液壓驅(qū)動(dòng)方案控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，用 電磁閥控制的液壓 缸 來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升 、下降 、伸縮、翻轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)及夾緊工件的動(dòng)作 ， 采用可 編程序控制器對(duì)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 。該設(shè) 3 計(jì)將實(shí)現(xiàn)對(duì)直徑 100 以下尺寸 、重高達(dá) 30圓形棒料 在 移動(dòng)范圍半徑為 扇形區(qū)域，高度變化范圍為： 區(qū)域內(nèi)進(jìn)行可編程控制搬運(yùn) 。 四、論文提綱 論文摘要 前言 第一章 緒論 械手的 研究概況 械手 發(fā)展方向 業(yè)機(jī)械在生產(chǎn)中的應(yīng)用 設(shè)計(jì)中研究的主要內(nèi)容 第二章 搬運(yùn)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 械手的組成 械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 械手的 控制方式選擇 械手的技術(shù)參數(shù)列表 械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 部設(shè)計(jì)基本要求 部機(jī)構(gòu)的選擇 抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 部設(shè)計(jì)基本要求 部機(jī)構(gòu)的選擇 部的設(shè)計(jì)計(jì)算 部
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