程控通用机械手的结构设计

目录

中文摘要

I

Abstract ....................................................................................................................... II

1 绪论 (1)

1.1前言 (1)

1.2 工业机械手的简史 (1)

1.3工业机械手在生产中的应用 (3)

1.3.1 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线 (3)

1.3.2 在实现单机自动化方面 (3)

1.3.3 铸、锻、焊热处理等热加工方面 (4)

1.4 机械手的组成 (4)

1.4.1 执行机构 (4)

1.4.2 驱动机构 (5)

1.4.3 控制系统分类 (5)

1.5工业机械手的发展趋势 (5)

1.6 本文主要研究内容 (6)

1.7 本章小结 (6)

2 机械手的总体设计方案 (7)

2.1 机械手基本形式的选择 (7)

2.2机械手的主要部件及运动 (7)

2.3驱动机构的选择 (8)

2.4 机械手的技术参数列表 (8)

2.5 本章小结 (8)

3 机械手手部的设计计算 (10)

3.1 手部设计基本要求 (10)

3.2 典型的手部结构 (10)

3.3机械手手抓的设计计算 (10)

3.3.1选择手抓的类型及夹紧装置 (10)

3.3.2 手抓的力学分析 (11)

3.3.3 夹紧力及驱动力的计算 (12)

3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)

3.5 本章小结 (16)

4 臂部的结构及有关计算 (17)

4.1 概述 (17)

4.2 手部直线运动机构 (17)

4.2.1 手臂伸缩运动 (18)

4.2.2手臂的升降运动 (18)

4.3臂部运动驱动力计算 (19)

4.3.1 臂部垂直升降运动驱动力的计算 (19)

4.3.2 臂部水平伸缩运动驱动力的计算 (26)

4.4 本章小结 (35)

5 Pro/ENGINEER三维设计 (36)

5.1 Pro/ENGINEER建模Pro/ENGINEER简介 (36)

5.2典型零件的建模 (37)

5.3机械手建模图片 (37)

结论 (36)

参考文献 (38)

致谢 (38)

摘要

本次设计的程控通用机械手根据规定的动作顺序，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，完成对机械手的设计，对机械手的工作原理，结构使用范围，特点参数选择等方面进行了阐述。其中机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；采用圆柱坐标，四个自由度，为X轴的移动和转动，Z轴的转动和移动；机械手的抓重30Kg；此程控通用机械手主要是在几台机器间进行搬运和装卸工件机械手的动作主要采用液压系统；机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸；本设计主要对手部进行了设计和计算，手腕回转采用回转油缸，手臂的后部采用了滚轮，这样可以承受较大的偏重，立柱也采用了油缸，机械手的升降采用升降油缸，可抓取重量较大的工件。还有一个特点是：可根据生产的需要改变机械手的动作程序；

关键词：机械手；液压传动；液压缸；

Abstract

The design of program control manipulator movements under the provisions of the order ，use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design，and drawing the necessary assembly30Kg, hydraulic system map, PLC control system diagram . Manipulator mechanical structure using tanks, screw ,guide tubes and other mechanical device component ；In the hydraulic drive bodies，manipulator arm stretching using telescopic tank，rotating column of tanks used rack ，manipulator movements using tank movements ;The PLC control circuit use the type of FX2N PLC .When pressed for commencement ，can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations，and can grasp the larger workpieces .

KeyWords: manipulati r;fluid driv e;hydraulic cylinde r;

1绪论

1.1前言

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。在工业生产中应用机械手。

的机械手被称为工业]1[

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，受到机械工业的重视。

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。

简史

1.2工业机械手的]2[

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产品。

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。