平面关节型机械手设计说明书

毕业设计说明书平面关节型机械手设计学生姓名学号系别专业班级指导教师填写日期-I-平面关节型机械手设计摘要在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已经成为突出主题。在机械工业中，加工、装配等环节中运用的机械手已经越来越普遍。它可降低工人的劳动强度，提高生产效率和质量。平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间如工作空间图，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。它在二十世纪五十年代就已用于生产，是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置，开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化，随着应用范围的不段扩大，现在用来夹持工具和完成一定的作业。实践证明它可以代替人手的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。关键字：机械手；轴承；气缸目录-II-摘要..............................................................I前言................................................................1第一章概论.....................................................2第一节机械手简史...............................................2第二节机械手发展概况...........................................2第三节机械手的发展趋势.........................................3第四节机械手的组成、分类及型式.................................4上部分机械手的组成............................................4下部分机械手的分类及型式......................................4第五节机械手的应用及应用误区...................................8上部分机械手的应用............................................8下部分机械手应用误区..........................................9第二章机械手工作原理及设计思想................................11第三章机械手设计..............................................12第一节手指设计..............................................13第二节设计时要注意的问题......................................13第三节零件的设计..............................................13第四节移动关节的设计.........................................16第五节驱动方式的比较..........................................16第六节气缸的设计..............................................17第四章机械手臂部的设计及有关计算计............................18第一节小臂的设计..............................................18第二节设计时注意的问题........................................18第三节小臂结构的设计..........................................18第四节轴的设计................................................19第五节轴承的选择..............................................19第六节轴承摩擦力矩的设计......................................20第七节驱动选择................................................21第二部分大臂的设计计算.........................................22第一节结构的设计..............................................22第二节轴的设计计算............................................22第三节轴承的选择..............................................23第四节轴承摩擦力矩的计算......................................24第五节伺服系统的选择..........................................24第五章机身的设计..............................................26小结...............................................................27参考文献...........................................................28致谢..............................................................28-1-前言用于再现人手的的功能的技术装置称为。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。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。工业机械手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。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，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。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，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。-2-第一章概论第一节机械手简史进入信息时代，科学技术高速发展的今天，传统产业，特别是传统的机械加工_行业面临着一场严峻的挑战。它要生存要发展就必须要进行一场深刻的变革。机械加工自动化技术就越来越受到各方面的关在机械加工中提高自动化程度几乎成了有识之士的共识。近几年它在机械加工中的应用出现了日新月异的可喜局面，它将对提高注来产品质量、提高工作效率、节约能源、降低生产成本、减少消耗、增加企业的竞争力，缩小同发达国家的差距等都将起到重要的作用。机械加工自动化是机械加工行业发展的必然趋势。实现机械加工自动化的程度代表着该行业的技术发展水平和先进的档次。它将在机械加工行业引起一场革命，使该行业驶入快车道而迅猛发展，因为它不再为人工操作的诸多不便而困扰。机械加工自动化的实质就是利用机械装置来代替人，来完成人的工作(劳动)。把人从繁重、单调、恶劣的环境中解放出来。它能长时间、不知疲倦地按人们的意愿工作。机械加工自动化的重要环节一一机械手己被人们研究了几十年，也应用了几十年，并得到了飞速的发展，它己经被应用到人类生活的各个方面，它已经成了人类的好朋友，伴随它的发展，它将对人类的生产、生活做出更大的贡献。第二节机械手发展概况在二十世纪四十年代，随着原子能工业的发展己出现了模拟关节式的第一代机械手。五十——六十年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示数再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手,如尤尼曼特(Unimate)机械手，即属这种类型。一九六八一一九七O年，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，即使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。七十年代机械手可以说是处于技术发展阶段。专用机械手经过几十年的发展，如今己进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通用技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因-3-此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外发展这一新技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域在不断地扩大。国外自一九七O年以来，己召开过数次国际机械手会议(几乎每年召开一次)。有的国家(如日本)还成立了机器人协会。对机械手的一般要求：机械上业中，应用机械手的主要目的，一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条件，降低劳动强度，提高劳动生产率和降低成本。因此要求机械手成本低，品种多样化，零件、部件系列化、通用化、标准化、性能稳定可靠。一、降低机械手的成本：为了扩大机械手的使用范围，必须降低机械手的成本。二、品种多样化：为了适应不同工作需要，应使机械手的品种多样化，用机械手代替更多的人的手工劳动，进而实现生产过程的自动化，特别是那此工作比较单一、重复性很大而工作条件又较差和劳动量较大的1_种(如热加工)，更应该注意设计和使用各种类型的机械手。三、零件部件系列化、通用化、标准化：为了加速扩大机械手的应用领域，应尽量缩短其设计和制造的周期。这样，就要求机械手的某种零件(如手指的指型等)、部件〔如手部、臂部等)系列化、通用化、标准化。然后，即可根据具体工作的需要，将这些零件、部件(或相应地增加一些其它零件部件)进行组合，组成所需要的机械手。当然，这样的机械手还应保证组合方便，一旦工作变更时，就能迅速而顺利地重新组合。四、产品性能应准确可靠：机械手的重要技术指标之一，就是其性能稳定可靠为此，要求设计合理、元件稳定、制造精确。第三节机械手的发展趋势一、研制有更多自由度的机械手。二、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。三、研制能自动编程和自动改变程序的机械手。四、研制具有一定“感触”和“智力”的智能机器人。这种机器人，具有各-4-种传感装置，并配备有计算机。根据仿生学的理论，