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1、通用机械臂设计说明书 导读：就爱阅读网友为您分享以下“通用机械臂设计说明书”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。 1.5研究内容 本文研究了国内外机械臂发展的现状，通过学习机械臂的工作原理，熟悉了搬运机械手的运动机理。在此基础上，确定了搬运机械臂的基本系统结构，对搬运机械臂的运动进行了简单的力学模型分析，
2、完成了机械手机械方面的设计工作（包括传动部分、执行部分、驱动部分）的设计工作。 2.机械臂的总体设计方案 2.1 机械臂总体结构的类型 机械臂的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。 直角坐标机械臂结构 直角坐标机械臂的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图a2-1.。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机械臂有可能达到很高的位置精度（m级）。但是，这种直角坐标机械臂的运动空间相对机械臂的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机械臂的结构尺寸要比其他类型的机械臂的结构尺寸
3、大得多。 直角坐标机械臂的工作空间为一空间长方体。直角坐标机械臂主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机械臂有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。 圆柱坐标机械臂结构 圆柱坐标机械臂的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，如图2-1.b。这种机械臂构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空 4 间是一个圆柱状的空间。 球坐标机械臂结构 球坐标机械臂的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，如图2-1.c。这种机械臂结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。 关节型机械臂结构 关节型机械臂的空间运动是由三个回转运动实现的，如图2-1.
4、d。关节型机械臂动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。此种机械臂在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机械臂。 关节型机械臂结构，有平面关节型和垂直关节型两种。 图2-1 四种机械臂坐标形式 由要求可知本设计是一个用于搬运的机械臂，要有三自由度的空间位置改变、三自由度的姿态变化，为了满足设计要求，我们综合以上几种坐标形式的不同特点，最终选用平面关节型机械臂结构。 2.2机械臂主要部件及其运动 在平面关节型机械臂的基本方案选定后，根据设计任务，为了满足设计要求，本设计关于机械臂具有6个自由度既：手抓张合；腕部翻转；腕部俯仰；腕部
5、偏转；手臂升降；小臂回转；大臂回转7个主要运动。 本设计的机械臂由5个大部件和7个伺服电机组成：（1）手部，采用一个伺服 5 电机，通过机构运动实现手抓的张合。（2）腕部，采用三个伺服电机分别控制腕部的三种回转形式回转一定角度。（3）臂部，采用伺服电机来实现手臂伸缩、回转。（4）机身采用铸件稳定整个机构。 2.3驱动机构选择 驱动机构是工业机械臂的重要组成部分, 工业机械臂的性能价格比在很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的不同, 工业机械臂的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。由于低惯量、大转矩的交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器（交流变频器、直流脉冲宽度调制器）的
6、广泛采用，这类驱动系统在机器人中被大量采用。这类驱动系统不需要能量转换，使用方便，噪声较低，控制灵活。大多数电机后面需安装精密的传动机构。直流有刷电机不能直接用于要求防爆的工作环境中，成本上也较其他两种驱动系统高。但因为这类驱动系统优点比较突出，因此在机器人中被广泛的使用。 2.4机械臂技术参数 设计技术参数: 抓重:100g (夹持式手部) 自由度数:6个自由度 座标型式:平面关节型 工作空间:200200200mm 手臂运动参数 最大运动范围： 大臂回转：180 小臂回转：180 手腕伸缩：220mm 腕部翻转：180 腕部俯仰：180 腕部偏转：180 最大角速度180/s 6 最大升降
7、速度：300mm/s 3.机械臂手部计算 3.1手部设计基本要求 （1）应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。 （2）手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角度）?，以便于抓取工件。 （3）要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。 （4）应保证手抓的夹持精度。 3.2典型手部结构 （1）回转型 包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。 （2）移动型 移动型即两手指相对支座作往复运动。 （3）平面平移型。 3.3机械臂手爪的设计计算
8、3.3.1选择手爪的类型及夹紧装置 本设计是设计搬运机械臂，考虑到所要达到的原始参数：手抓张合角?=600，夹取重量为100g。常用的工业机械臂手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。本设计机械臂采用夹持式手爪,夹持式手爪按运动形式可分为回转型和平移型。平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单, 适于夹持平板方料, 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置, 其理论夹持误差零。若采用典型的平移型手指, 驱动力需加在手指移动方向上,这样会使结 7 构变得复杂且体积庞大。显然是不合适的，因此不选择这种类型。 通过
9、综合考虑，本设计选择二指回转型手抓，采用齿轮齿条这种结构方式。夹紧装置选择常开式夹紧装置，它在伺服电机的作用下控制机械臂手爪张开、闭和。 3.3.2手爪计算 下面对其基本结构进行力学分析：齿轮齿条 图3.1（a）为常见的齿轮齿条手部结构。 在杠杆3的作用下，销轴2向上的拉力为F，并通过销轴中心O点，两手指1的滑槽对销轴的反作用力为F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心线oo1和oo2并指向o点，交F1和F2的延长线于A及B。 由?Fx=0 得 F1?F2 (a) (b) 图3.1 滑槽杠杆式手部结构、受力分析 1手指 2销轴 3杠杆 ?Fy=0 得 F1?F 2cos? F1?F1 8 题 目
10、: 通用机械臂机构设计 目录 1.绪论. 1 1.1 选题背景. 1 1.2 国内外研究现状和趋势. 1 1.3机械臂的组成 . 2 1.4 设计目的. 3 1.5研究内容 . 4 2.机械臂的总体设计方案. 4 2.1 机械臂总体结构的类型. 4 2.2机械臂主要部件及其运动 . 5 2.3驱动机构选择 . 6 2.4机械臂技术参数 . 6 3.机械臂手部计算. 7 3.1手部设计基本要求 . 7 3.2典型手部结构 . 7 3.3机械臂手爪的设计计算 . 7 4.腕部的设计计算. 12 4.1腕部设计基本要求 . 12 4.2腕部结构 . 13 4.3腕部的设计计算 . 13 5.臂部设计
11、以及有关计算. 17 5.1臂部设计的基本要求 . 18 5.2手臂的典型机构及其选择 . 19 6机座设计 . 24 结论. 24 参考文献. 25 II 1.绪论 1.1 选题背景 机械臂是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械臂的发展，使得机械臂能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械臂能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械臂越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机
