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1、摘要在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大的改善了工人的劳动条件， 显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，本设计通过 对机械手各主要组成部分（手部、手腕、手臂和机身等）分析，从而确定各主要 组成部分的结构，在此基础上对机械手进行设计计算，从而确定装配总图。通过 此次机械手设计，掌握相关机械手设计的主要步骤，对于 CAD/CAM 软件应用方 面有了进一步的提高。关键词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构The Design of Industry ManipulatorAbstractIn the mechanical manufacturing indust
2、ry, the manipulator has been widely applied, thus the big improvement workers work condition, the remarkable enhancement labor productivity, sped up realizes the industrial production mechanization and the automated step, this design through to the manipulator each main constituent (hand, skill, arm
3、 and fuselage and so on) analyzes, thus determined each main constituent the structure, carries on the design calculation in this foundation to the manipulator, thus determination assembly assembly drawing.Designs through this manipulator, the grasping correlation manipulator designs the main step,
4、had the further enhancement regarding the CAD/CAM software application aspect.Keywords: Manipulator, design, hand, skill, arm, fuselage, structure目录1 绪论 12 机械手设计要求13 机械手总体设计方案 13.1 机械手的组成 13.1.1 执行机构 13.1.2 驱动机构 23.1.3 控制机构 23.2 机械手在生产中的应用23.3 机械手的主要特点 23.4 机械手的技术发展方向 33.5 机械手坐标形式与自由度选择 43.5.1 机械手坐标
5、形式选择 43.5.2 机械手自由度选择 43.6 机械手的规格参数 43.7 机械手手部设计计算53.7.1 手部设计基本要求 53.7.2 手部力学分析 53.7.3 夹紧力与驱动力的计算 73.7.4 手抓夹持范围计算 93.7.5 手抓夹持精度的分析计算 93.8 机械手腕部设计计算103.8.1 腕部设计基本要求 103.8.2 腕部的结构选择 103.8.3 腕部回转力矩计算 113.8.4 腕部工作压力计算 133.8.5 液压缸盖螺钉计算 143.8.6 动片和输出轴联接螺钉计算 153.9 机械手臂部设计计算 153.9.1 臂部设计基本要求 153.9.2 臂部的结构选择
6、163.9.3 手臂伸缩驱动力计算 163.9.4 手臂伸缩液压缸参数计算 183.10 机身升降机构计算193.10.1 手臂偏重力矩计算193.10.2 升降导向立柱不自锁条件213.10.3 手臂升降驱动力计算213.10.4 手臂升降液压缸参数计算223.11 机身回转机构计算 233.11.1 手臂回转液压缸驱动力矩计算233.11.2 手臂回转液压缸参数计算243.11.3 液压缸盖螺钉计算243.11.4 动片和输出轴间联接螺钉计算254 机械手装配总图265 结论27致谢27参考文献281 绪论工业机械手设计是机械制造、机械设计等方面的一个重要的教学环节，是学 完技术基础课及有
7、关专业课以后的一次综合设计，通过这一环节把有关课程中所 获得的理论知识在实际中综合的加以应用，使这些知识能够得到巩固和发展，并 使理论知识和生产密切的结合起来，通过设计培养学生独立思考能力，树立正确 的设计思想，掌握机械产品设计的基本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的 基础。2 机械手设计要求要求本设计能鲜明体现设计构思，并在规定的时间内完成以下工作：1）拟定机械手的整体设计方案，特别是机械手各主要组成部分的方案。2）根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构。3）各主要部件（手部、腕部、臂部）的设计计算。4）工业机械手装配图的绘制。5）编写设计计算说明书。3 机械手总
8、体设计方案3.1 机械手的组成工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。3.1.1 执行机构1）手部 即直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型，（多为回转型， 因其结构简单），手部多为二指（也由多指），根据需要分为外抓式和内抓式两种， 也可以用负压式或真空式的空气吸盘和电磁吸盘。传力机构形式也很多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条式、 丝杠螺母式、弹簧式、重力式。2）腕部 是联接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓物体的方位，以扩大 机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压缸，它的结构紧凑、灵 巧，但回转角度小，并
9、且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭矩。3）手臂 是支撑被抓物体手部、腕部的重要部件，并带动它们做空间运动， 它的主要作用是带动手指去抓取工件，并按预定要求将其搬运到给定的位置，一 般手臂需要三个给定自由度才能满足要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降运动。4）行走机构 有的工业机械手带有行走机构，我国正处于仿真阶段。3.1.2 驱动机构驱动机构是工业机械手的重要组成部分，根据动力源的不同大致可分为气 动、液压、电动和机械式四种。采用液压机构速度快，结构简单，成本低，臂力 大，尺寸紧凑，控制方便。3.1.3 控制机构在机械手控制上，有点动控制和连续控制两种，大多数用插销板进行点动 控制，也有用 PLC 进行控制，主要控制的是坐标位置。3.2 机械手在生产中的作用机械手在工业生产中的应用极为广泛，可以归纳为以下几个方面：1）建造旋转体零件（轴类、盘类、环类）自动线。2）在实现单机自动化方面：a 各类半自动车床，有自动夹紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，仍需 人工上下料，装上机械手，可实现自动生产，一人看管多台机床。b 注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手自动装 卸工件，可实现自动生产。c 冲床有自动上下料冲压循环，装上机械手上下料，可实现冲压生产自动 化。3.3 机械手的主要特点1）对环境的适应性强，能代替人从事危险、有害的操作，在长时
