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1、摘要工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的机械加工作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。机械手有着加工的准确性和在恶劣环境中完成作业的能力,因此机械手在国民经济领域有着广泛的发展空间。本次码垛机器人手臂及抓取部分的设计，是根据给定的要求，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，完成搬运机械手的理论方案的设计，并绘制必要的零部件图，其中包括机器装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现、传动方案的设计；solidworks三维建模设计，对其力学分析与结构分析关键词
2、：机械手 直角坐标 码垛 solidworksABSTRACTIndustrial manipulator is developed in recent decades as a high-tech automated production equipment, it is also an important branch of industrial robots. They are the characteristics that can be programmed to accomplish various desired machining operations, both in str
3、ucture and performance advantages of their own people and machines, especially embodied in the persons intelligence and adaptability. Manipulator has a processing accuracy and operation in harsh environments the ability to complete, so the field of mechanical hand in the national economy has a broad
4、 development space.The project of arm and capture part of the palletizing robot is according to the requirements of a given, composite use the basictheory . basic knowledge and correability and train of thought of arm, according to regulation actions ordlated machinery project subject knowledge, com
5、plete the design of rectangular coordinates of palletizing robot arm and capture part, and protract necessary spare part drawing ,consist of principle scheme design and draw up; realize of principle scheme、 project of pass on a message scheme; analyze and realize of hinge skill、 project gap of main
6、structure; project account explain.Key Words: manipulator；Cartesian coordinates；Palletizing solidworks 目录第一章 绪论51.1工业机器人简介51.2世界机器人的发展61.3我国工业机器人的发展81.4 工业机械手在生产中的应用91.5 本课题的研究意义：101.6本课题的内容11第二章 系统方案及功能原理设计122.1 设计任务分析122.1.1 产品功能分析122.1.2 码垛机的技术要求122.1.3 运动要求分析132.2机械手的夹持装置的选择132.3 驱动机构的选择132.4 机械
7、手参数列表132.5 机械手的总功能142.6 机械手的功能分析142.6.1 动力装置选择162.6.2 传动装置设计162.7 传动系统方案及评价162.8 本章小结18第三章 机械手手部的设计计算193.1手部设计基本要求193.2 典型的手部结构193.3 机械手手爪的设计计算193.3.1选择手爪的类型及夹紧装置193.3.2 手爪的力学分析203.3.3 夹紧力及驱动力的计算213.3.4 手爪夹持范围计算223.3.5夹持手指设计233.3.6 齿轮及齿条设计253.4 轴的设计263.5 液压缸的设计263.6 solidworks建模简介283.7 本章小结30第四章 机械手
8、机械系统主要零部件强度校核计算314.1 齿条的计算与校核314.2 齿轮的校核与计算344.2.1.设计对象与已知参数：344.2.2.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数354.2.3.齿轮受力分析354.2.4. 几何尺寸计算394.3推杆的强度校核40第五章 设计总结41参考文献42致 谢43附录A译文.错误!未定义书签。附录B 原文错误!未定义书签。4.3推杆的强度校核40第五章 设计总结41参考文献42致 谢43第一章 绪论1.1工业机器人简介 几千年前人类就希望能够制造出一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来，以及高工作效率。早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单
9、的机械偶人。到了近代，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手,机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分,这种新技术发展很快,逐渐成为一门新兴的学科机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液
10、压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的机械加工作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。机械手有着加工的准确性和在恶劣环境中完成作业的能力,因此机械手在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；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件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配,从而大大的改善了工人的劳
11、动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而,受到很多国家的重视,投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展,并且取得一定的效果,受到机械工业的广泛应用。机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器,他有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断
12、变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用【1】。 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。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。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而足综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生
13、产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。1.2世界机器人的发展 现代工业机械手起源于20世纪50年代初,是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一个回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的。1962年,美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手,商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔,臂回转,俯仰,用液压驱动；控制系统用磁鼓存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发
14、展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手,原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转,臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动,控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-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,定位误差可小于1毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性,改进结构,降低成本。如Unimate公司建立了8年机械
15、手试验台,进行各种性能的试验,准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度,它给出在第一次故障前的平均运行时间）,由400小时提高到1500小时,精度可提高到0.1mm。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。德国KnKa公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制。瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手,采用示教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后,大力研究机械手的研究。据报道,1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年200个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半,达222亿日元,是1978年的二倍。具有记忆功
