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1、摘 要本次设计的多功能机械手为液压通用机械手，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为圆柱坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、腕部转动和腕部摆动等4个自由度；驱动方式为液压驱动，利用油缸、齿轮、齿条实现直线运动；利用油缸与齿轮、齿条或链条实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小，出力大，动作平缓，并能在中间位置停止。本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。关键词： 机械手；圆柱坐标；液压驱动 50 AbstractThe design of multi-m
2、anipulator hydraulic manipulator general, mainly by the gripper, wrist, arm, body, base etc., with the material, flip, and a variety of functions such as translocation, in accordance with the unified automated production line beat and production program have done so. This machine adopts the base-typ
3、e mobile phone, automatic wire around the base layout, its coordinates in the form of cylindrical coordinate type, with column rotation, arm stretching, wrist rotation and wrist swing and so four degrees of freedom; drive mode for the hydraulic drive, use fuel tank, gear, rack to achieve linear moti
4、on， use of tanks and gear, rack or chain to achieve rotary motion. Hydraulic drive has the advantage of high pressure, small size, contribute to a large, gentle movement and can stop in the middle. The design of the robot can complete a variety of different objects in action.Keywords: mechanical han
5、d; cylindrical coordinate; fluid power drive目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 机械手的基本概念11.2 机械手的发展现状及应用11.2.1 发展现状11.2.2 应用3第2章 方案的确定72.1 直角坐标型机械手82.2 圆柱坐标式机械手92.3 球坐标式机械手92.4 关节式机械手10第3章 手部结构设计113.1 设计的原始参数113.2 夹持式手部结构113.2.1 手指的形状和分类113.2.2 设计时考虑的几个问题123.2.3 手部夹紧油缸的设计13第4章 手腕结构设计174.1 手腕的自由度174.2
6、手腕的驱动力矩的计算184.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩184.2.2 手腕回转油缸的驱动力矩计算214.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核22第5章 手臂工作油缸的设计与计算275.1 手臂伸缩油缸的设计与校核275.1.2 尺寸校核275.1.3 导向装置335.1.4 平衡装置335.2 手臂升降油缸的设计与校核335.2.1 尺寸设计335.2.2 尺寸校核335.3 手臂回转油缸的设计与校核345.3.1 尺寸设计355.3.2 尺寸校核35第6章 其它零部件的选择设计386.1 油缸的密封386.1.1 活塞式油缸的泄漏与密封386.1.2 回转油缸的泄漏与密封426.2 控制调
7、节阀的选择446.3 辅助装置的选择446.4 液压传动机械手的缓冲与定位45结论47致谢48参考文献49CONTENTSAbstractIChapter 1 Introduction11.1 The basic concept of a robot11.2 Manipulator Development and Application11.2.1 Development Status11.2.2 Application3Chapter 2 program to determine72.1 Cartesian coordinate type robot82.2 Cylindrical coor
8、dinate manipulator92.3 Spherical manipulator92.4 Joint Manipulator10Chapter 3 Design of hand113.1 The original design parameters113.2 Clamp-type structure of the hand113.2.1 Finger shape and classification113.2.2 Some consideration for the design problem123.2.3 Hand clamping cylinder design13Chapter
9、 4 Structural Design of the wrist174.1 degrees of freedom wrist174.2 Calculation of torque of the wrist184.2.1 Wrist rotation torque required184.2.2 Wrist rotation torque of cylinder calculation214.2.3 Wrist rotation cylinder and check the size of22Chapter 5 Arm cylinder design and calculation work2
10、75.1 Telescopic arm design and checking the size of fuel tanks275.1.2 Size Check275.1.3 Oriented devices335.1.4 Balance device335.2 Arm lift cylinder design and checking the size of335.2.1 Dimension Design335.2.2 Size Check335.3 Rotary arm design and checking the size of fuel tanks345.3.1 Dimension
11、Design355.3.2 Size Check35Chapter 6 Other parts of the selection of design386.1 Cylinder seal386.1.1 Piston cylinder leak in the seal386.1.2 Rotating cylinder leakage and seal426.2 Control Valve Selection446.3 The choice of auxiliary devices446.4 Hydraulic manipulator and positioning cushion45Conclu
12、sion47Express thanks48References49 第1章 绪论1.1 机械手的基本概念 液压通用机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。“机械手”（Machanical Hand）：多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动机的上下料，加工中心的自动换到的自动化装置。1.
13、2 机械手的发展现状及应用机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识；其一、它能部分代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工作的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大的改善工人的劳动条件，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。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人工物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉压、噪音以及带有放射性的污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视1。1.2.1 发展现状专用机械手经过几十年的发展，如今已进入
14、了以通用机械手为标志的时代。通用机械手可以应用于更加多的场合，从而节约了不少的开发以及设计的成本。由于通用机械手的发展，进而促进了智能机器人的研制。通用机械手涉及的内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用了一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学等，因此它是一项综合性较强的技术。目前国内外对发展这一技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种在不断的增加，应用领域在不断的扩大。虽然在这方面相对于发达国家还有点落后，但是国内现在也越来越感觉到机械手的重要性，国家大力支持相关的设计及产品的开发。在机器人的发展以及机械手的设
15、计上也取得了一定的成果，国内每年都将举行机器人大赛，以增加研发单位的交流与合作。目前国内外的发展趋势是：1研制有更多自由度的液压机械手，这样机械手就可以变得更加的灵活，从而完成更加多的动作。2研制带有行走机构的机械手，这种机械手可以从一个工作地点移动到另一个工作地点。3研制维修维护方便的通用机械手。4研制能自动编制和自动改变程序的通用机械手。5研制具有一定感触和一定智力的智能机械手。这种机械手具有各种传感装置，并配有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当其大脑，使它进行思考和记忆。用听筒和声敏元件作为耳朵能听，用扬声器作为嘴能说话进行应答，用热电偶和电阻应变仪作为触觉和感触。用滚轮或者双足式机构脚来实现自动移位。这样的智能机械手可以由人的特殊语言对其下达命令，布置任务，使自动化生产线成为智能化生产线。 6机械手的外观达到美观的要求，尽量用最简单的结
