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1、1焦 作 大 学毕 业 设 计题目 液压传动机械手的结构设计 系别 机电工程学院 专业 机械制造与自动化专业 班级 1001086 班 姓名 刘笑笑 学号 100108643 指导教师 刘敬平 日期 2012 年 11 月 机电工程学院毕业设计1设计任务书设计题目：液压传动机械手的结构设计设计要求：1. 总装配图以及部分结构图至少五个图（折合为两张 A1 图纸）2. 结构设计论文（5000 字以上）设计进度要求：第一周：选择毕业设计课题第二周 第三周：查阅相关资料，了解机械手结构原理及其相关数据第四周 第五周：书写设计论文第六周：检查各项数据及论文第七周 第八周：画装配图指导教师（签名）： 机
2、电工程学院毕业设计2摘 要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，并绘制必要的装配图，机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成，采用液压驱动。主要结构为：手部结构、腕部结构、臂部结构。本设计只是液压机械手的结构部分，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。关键词： 机械手，臂部结构，腕部结构，手部结构机电工程学院毕业设计3目 录1 机械手参数确定- （1）1.1 臂力的确定- （1）1.2 工作范围的确定- （1）1.3 确定运动
3、速度- （1）1.4 手臂的配置形式- （2）1.5 位置检测装置的选择- （2）1.6 驱动与控制方式的选择- （3）2 手部结构-（4） 2.1 概述-（4）2.2 设计时应考虑的几个问题-（4）2.3 驱动力的计算 -（5）2.4 两支点回转式钳爪的定位误差的分析-（8）3 腕部的结构-（10）3.1 概述-（10）3.2 腕部的结构形式-（10）3.3 手腕驱动力矩的计算-（11）4 臂部的结构-（14）4.1 概述-（14）4.2 手臂直线运动机构-（14）4.2.1 手臂伸缩运动-（15）4.2.2 导向装置-（15）4.2.3 手臂的升降运动-（16）4.3 手臂回转运动-（17
4、）4.4 手臂的横向移动-（17）4.5 臂部运动驱动力计算-（18）4.5.1 臂水平伸缩运动驱动力的计算- （18）4.5.2 臂垂直升降运动驱动力的计算- （19）4.5.3 臂部回转运动驱动力矩的计算-（19）5 致谢 -（21）机电工程学院毕业设计46 参考文献-（221.机械手参数确定1.1 臂力的确定目前使用的机械手的臂力范围较大，国内现有的机械手的臂力最小为 0.15N，最大为 8000N。本液压机械手的臂力为 N 臂 =1650（N） ，安全系数 K 一般可在 1.53，本机械手取安全系数 K=2。定位精度为 1mm。1.2 工作范围的确定机械手的工作范围根据工艺要求和操作运
5、动的轨迹来确定。一个操作运动的轨迹是几个动作的合成，在确定的工作范围时，可将轨迹分解成单个的动作，由单个动作的行程确定机械手的最大行程。本机械手的动作范围确定如下：手腕回转角度115手臂伸长量 150mm手臂回转角度115手臂升降行程 170mm手臂水平运动行程 100mm1.3 确定运动速度机械手各动作的最大行程确定之后，可根据生产需要的工作拍节分配每个动作的时间，进而确定各动作的运动速度。液压上料机械手要完成整个上料过程，需完成夹紧工件、手臂升降、伸缩、回转，平移等一系列的动作，这些动作都应该在工作拍节规定的时间内完成，具体时间的分配取决于很多因素，根据各种因素反复考虑，对分配的方案进行比
6、较，才能确定。机械手的总动作时间应小于或等于工作拍节，如果两个动作同时进行，要按时间长的计算，分配各动作时间应考虑以下要求：机电工程学院毕业设计2 给定的运动时间应大于电气、液压元件的执行时间； 伸缩运动的速度要大于回转运动的速度，因为回转运动的惯性一般大于伸缩运动的惯性。在满足工作拍节要求的条件下，应尽量选取较底的运动速度。机械手的运动速度与臂力、行程、驱动方式、缓冲方式、定位方式都有很大关系，应根据具体情况加以确定。 在工作拍节短、动作多的情况下，常使几个动作同时进行。为此驱动系统要采取相应的措施，以保证动作的同步。液压上料机械手的各运动速度如下：手腕回转速度 V 腕回 = 40/s手臂伸
7、缩速度 V 臂伸 = 50 mm/s手臂回转速度 V 臂回 = 40/s手臂升降速度 V 臂升 = 50 mm/s立柱水平运动速度 V 柱移 = 50 mm/s手指夹紧油缸的运动速度 V 夹 = 50 mm/s1.4 手臂的配置形式机械手的手臂配置形式基本上反映了它的总体布局。运动要求、操作环境、工作对象的不同，手臂的配置形式也不尽相同。本机械手采用机座式。机座式结构多为工业机器人所采用，机座上可以装上独立的控制装置，便于搬运与安放，机座底部也可以安装行走机构，已扩大其活动范围，它分为手臂配置在机座顶部与手臂配置在机座立柱上两种形式，本机械手采用手臂配置在机座立柱上的形式。手臂配置在机座立柱上的机械手多为圆柱坐标型，它有升降、伸缩与回转运动，工作范围较大。1.5 位置检测装置的选择机械手常用的位置检测方式有三种：行程开关式、模拟式和数字式。本机械手采用行程开关式。利用行程开关检测位置，精度低，故一般与机械挡块联合应用。在机械手机电工程学院毕业设计3中，用行程开关与机械挡块检测定位既精度高又简单实用可靠，故应用也是最多的。1.6 驱动与控制方式的选择机械手的驱动与控制方式是根据它们的特点结合生产工艺的要求来选择的，要尽量选择控制性能好、体
