《毕业设计（论文）-气动机械手设计（全套图纸三维）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-气动机械手设计（全套图纸三维）.doc（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、编号： 桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计(论文)题 目： 气动机械手 院 （系）： 机电系 专 业： 机械设计制造及自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究2015年 5月 1日摘 要机械手是在在机械化、自动化生产过程中发展的一种新型装置,使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置。机械手能代替人类、重复枯燥完成危险工作，提高劳动生产力,减轻人劳动强度。该装置涵盖了位置控制技术可编程控制技术、检测技术等。本课题拟开发的物料气动机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，根据工件的变化及运动流程的要
2、求随时更改相关参数,可代替人工在高温危险区进行作业，。关键词：机械手, 气动机械手，抓取，提升全套图纸，加15389370645AbstractThe manipulator is a new device developed in the mechanization, automation of the production process, a grasping and moving the workpiece function automation device use. Manipulator can be boring to do dangerous work instead of
3、humans, improve labor productivity, reduce labor intensity. The device includes position control technology and programmable control technology, detection technology. This paper intends to develop material pneumatic manipulator can grasp up in space objects, flexible movement, any changes to the rel
4、evant parameters according to the changing and the movement process requirements, it may replace human work in high risk areaKeywords: manipulator, pneumatic manipulator, grab, lifting目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪论11.1 课题背景及目的11.2 机械手的定义11.3 气动机械手概念11.4 气动机械手的组成21.5 气动机械手的应用21.6 课题研究的背景和意义21.7 国内外气动
5、机械手的研究31.8 气动机械手的应用3第2章 气动机械手设计要求与方案52.1 气动机械手设计要求52.2 基本设计思路52.2.1 系统分析52.2.2 总体设计框图52.2.3 气动机械手的基本参数62.3 气动机械手结构设计62.4 机械手材料的选择72.5机械臂的运动方式72.6 气动机械手驱动方式的选择82.7 动作要求分析82.8 气动机械手结构及驱动系统选型9第3章 系统各主要组成部分设计103.1夹持器结构设计与校核103.1.1夹持器种类103.1.2夹持器设计计算113.1.3夹持器校核123.2升降方向设计计算123.2.1 初步确系统压力123.2.2 升降气缸计算1
6、33.2.3 活塞杆的计算校核153.2.4 气缸工作行程的确定163.2.5 活塞的设计173.2.6 导向套的设计与计算173.2.7 端盖和缸底的计算校核183.2.7 缸体长度的确定193.2.8 缓冲装置的设计193.2.9 气缸的选型193.3 水平方向设计计算213.3.1 水平方向计算213.3.2 气缸的选型213.4底座回转机构设计计算233.4.1 回转部位负载计算校核233.4.2 马达的选型253.5机身结构的设计校核263.5.1 马达的选择263.5.2 螺柱的设计与校核273.5.3 机座的机械结构283.6气动机械手的定位及平稳性确定293.6.1常用的定位方
7、式293.6.2影响平稳性和定位精度的因素293.6.3气动机械手运动的缓冲装置30第4章 气动驱动系统设计324.1手部抓取缸324.2 腕部摆动气动回路334.3小臂伸缩缸气动回路344.4总体系统图35第5章 上位机控制控制系统设计375.1系统控制算法设计385.2 机械手控制系统的硬件部分405.3 机械手控制系统的软件部分41总 结42参考文献43致 谢44 第1章 绪论1.1 课题背景及目的毕业设计是机械设计制造及其自动化专业在校学习的最后一个环节，是对四年大学学习的继续深化和检验，即有实践性又有综合性，是其他单一课程所不能替代的，通过毕业设计更能提高综合训练能力，为即将走向工作
8、岗位，提高实际工作能力起到十分重要的作用。以达到如下目的：（1）综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，提高分析解决实际问题的能力。（2）接受工程师必须的综合训练，提高实际工作能力。如调查研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力；制订设计或试验方案的能力；设计、计算和绘图能力；总结提高撰写论文的能力。（3）检验综合素质与实践能力。1.2 机械手的定义目前，工业机械手的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机械手协会给工业机械手下的定义：工业机械手是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。1.3 气
9、动机械手概念气动机械手（Robot）是自动执行工作的机器装置。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。 气动机械手是近50年才迅速发展起来的一种有代表性的、机械和电子控制系统组成的、自动化程度高的生产工具。在生产制造业中，工业气动机械手技术得到广泛的应用。它自动化程度高，对改善劳动条件，确保产品质量和提升工作效率，起到非常重要的作用。可以说他是现代工业的一种技术革命。1.4 气动机械手的组成执行系统一般包括手部、腕部、臂部、机身机座等，其中最主要是运动系统。气动机械手主要由执行系统、驱动系统及控制系统三部分组成。手部是夹
10、紧（或吸附、托持）与松开工件或工具 的部件，由手指（或吸盘），驱动元件和传动元件等组成。时间、速度和加速度等参数。气动机械手与主机及其它有关装置之间的联系3。1.5 气动机械手的应用按气动机械手布局形式分可分为：架空式气动机械手、附机式气动机械手、落地式气动机械手三种。此外，还有安装在自动线料道上或料道旁，实现工件上、下料、传递转位、转向等用途的气动机械手，他们具有运动单一、结构简单，位置灵活及精度一般要求较低的特点。 气动机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置3。1.6 课题研究的背景和意义由于现代科技
11、的发展，无论是在工业生产中还是人类日常生活，气动机械手技术都得到广泛的应用。研究智能类人气动机械手是近年科学家一致致力于的方向。类人气动机械手是以人类模型的，它能仿照人类各种动作和具有人类的外部特征。未来气动机械手管家将不是梦。按气动机械手结构的不同，气动机械手又可以分很多种。轮式移动气动机械手、履带气动机械手、机器手、步行气动机械手等等。值得一提的是步行气动机械手，他是近年来类人机器研究的重要成果。它的移动方式跟大多数动物一样甚至可以跟人类一下。这是一种很复杂的自动化程度很高的运动。相对于传统的轮式和履带气动机械手，他对环境的适应性更强。能在很小的空间作业，在不平的道路上如履平地，上下楼梯等
12、等。 将来不久，这项技术会得到非常广泛应用。 在气动机械手研究、制作中，运用电脑对设计出来的气动机械手进行仿真是一项非常重要的过程。气动机械手仿真包含零件建模，零件装配，最后进行运动仿真。通过仿真，设计员可以很直观的观察到各个机构的运动状况，知道有没有出现干涉；可以清楚知道各个部件的受力情况，得出各种模拟数据。这种方法大大节约了研制时间和成本。 1.7 国内外气动机械手的研究工业气动机械手在日本应用的历史非常悠久。在七十年代时工业气动机械手首先得到应用，然后经过十年的发展，在八十年代的时候工业气动机械手已经得到普及。相应的他们工业年产值也得到了快速提高。1980年达到一千亿日元，到1990年提
13、高到六千亿日元。在2004年时已达到了一万八千五百亿日元。可见工业气动机械手在提高生产效益方面的重要性。 在国际方面，各个国家已经意识到工业气动机械手的重要性。所以工业气动机械手的订单急速上升。在2003年的订单量相对于2002年增长了百分之10。此后工业气动机械手的需求量仍然不断上升。从2001年到2006年全球订单增长多达90000多台。平均年增长为7%。国际气动机械手的发展方向: 气动机械手涉及到非常多学科的知识和领域。包括：计算机、电子、控制、人工智能、传感器、通讯与网络、控制、机械等等。气动机械手的发展离不开上述学科的发展。正是由于各个学科的相互影响和综合集成，才能制造出自动化程度高
14、的及其人。随着科学技术的进步，气动机械手在应用得范围越来越广泛；技术也越来越得到调高，功能更加强大。现在很对气动机械手的研究都往小型化发展。气动机械手将会更多的进入到人们的日常生活中去。总体的发展趋势是模块化、标准化、更加智能化。工业气动机械手的广泛应用，对提升产品的质量与产能、保障人员安全，改善劳动环境，降低劳动的强度，提高生产效率，节约原材料消耗以及降低生产成本，起着一个十分重要的作用。工业气动机械手的广泛应用体现以人为本的原则，它的出现让人们的生活更加便利和美好。1.8 气动机械手的应用气动机械手产业是在计算机、继汽车之后出现的又一种新的大型高技术产业。现代，气动机械手产业市场前景发展很好。从二十世纪起，世界气动机械手产业一直稳步增长。到了二十世纪九十年代，气动机械手产品发展快速增长，年增长率平均在百分之十上下。2004年创记录达到百分之二十。在亚洲气动机械手需求量更多，年增长率高达百分之四十三。经历40多年的发展，工业气动机械手应用到很多领域中去了。气动机械手在制造业中应用的最广泛。如在焊接、热处理、表面涂覆、机械加工、装配、检测和仓库堆垛毛、坯制造(冲压、压铸、锻造等)等等作业中，气动机械手替代了人工作业，并使得生产效益大大提高。第2章 气动机械手设计要求与方案
