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1、华厦学院毕业设计（论文）题目气动装配机械手机构设计姓名林增辉陈新张可学号 130352359 130352139 130352320专业班级机电一体化一班指导教师卢月红系别信息与机电工程系完成日期2015 年 11 月 21 日I摘要机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高生产效率、 改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。机械手主要由手部、 运动机构和控制系统三大部分组成。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；
2、按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面和专业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效率，很大的现实意义。关键词： 气动机械手；研究方向；发展趋势II目录第一章绪 论 .11.1机械手国内外发展现状 . .11.2气动机械手的应用现状 . .21.3气动技术有以下优点 . .31.4气动机械手研究的目的、意义 . .41.5发展前景及方向 . .41.6设计时要解决的几个问题 . .61.6.1具有足够的握力 ( 夹紧力 ) .61.6.2手指
3、间应具有一定的开闭角 .61.6.3保证工件准确定位 .61.6.4具有足够的强度和刚度 .61.6.5考虑被抓取对象的要求 .71.7气动机械手的设计要求 . .71.8机械手的系统工作原理及组成 . .71.8.1机械手的系统工作原理框图 .71.8.2执行机构 .81.8.3驱动系统 .91.8.4控制系统 .91.8.5位置检测装置 .9第二章 机械手的整体设计方案 .102.1机械手的坐标型式与自由度 . .112.2机械手的手部结构方案设计 . .122.3机械手的手腕结构方案设计 . .122.4机械手的手臂结构方案设计 . .12第三章手部结构设计以及气缸设计、校核 .133.
4、1手部夹紧气缸的设计 . .133.2确定气缸直径 . .143.3气缸作用力的计算及校核 . .143.4缸筒壁厚的设计 . .153.5气缸的基本组成部分及工作原理 .16III3.6计算手部与工件总重量.16第四章手臂伸缩气缸的尺寸设计与验算174.1手臂部惯性力的计算.174.2手臂部摩擦力的计算.174.3手臂部驱动力 .184.4确定气缸直径 .194.5手臂伸缩气缸的结构和工作原理194.6气缸作用力的验算（应取有杆腔的活塞面积进行计算）204.7导杆弯曲应力验算.20第五章配重的选取215.1各部件重量计算 .215.2计算偏重力臂 225.3偏重力矩 M缩偏 、M伸偏235.
5、4配重的计算 .23第六章摆动气缸的计算246.1手臂伸出状态时，偏重力矩246.2 手臂的转动惯量J .246.3手臂摆动回转力矩的计算.24第七章升降部分的计算267.1升降气缸的选择 .267.2升降导杆的重量 .267.3升降导杆的校核 .27第八章机械手气动控制系统的设计288.1机械手的控制要求.288.2气压驱动系统设计.28结 论 .30参考文献 .31附录 .32致谢 .33IV第一章绪 论1.1机械手国内外发展现状工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的 手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境
6、中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。 工业机械手与数控加工中心， 自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统， 实现生产自动化。 随着生产的发展， 功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40 年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手研究，它是一种主从型的控制系统。1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是： 机体上安装一回转长臂， 端部装有电磁铁的工件抓放机构
7、，控制系统是示教型的； 1962 年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教再现型机械手。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动； 控制系统用磁鼓做储存装置。 不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；同年该公司和普曼公司合并成为万能制动公司， 专门生产工业机械手。 1962 年美国机械铸造公司也实验成功一种叫 Versatran 机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制：该机械手的中央立柱可以回转、升降、伸缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这2 种机械手出现在六十年代初，但都是国外机械手发展的基础。从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人
8、相继在生产中开始应用。1978 年美国 Unimate 公司和斯坦福大学、 麻省理工学院联合研制出一种Unimation Vic.arm 型工业机械手， 装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。联邦德国机器制造业是从1970 年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业：联邦德国Kuka 公司还生产一种点焊机械手， 采用关节式结构和程序控制； 日本是工业机器人发展最快， 应用国家最多的国家，自 1969 年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用1于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助性工作。我国工业机械手的研究与开发始于20 世纪 70 年代。 1972 年我国第一台机械手开发于上海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划（ 1986-1990）开始，我国政府将工业机器人的发展列入其中， 并且为此项目投入大量的资金， 研究开发并且制造了一系列的工业机器人， 有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人， 广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人， 大连机床研究所设计制造的氩弧焊
