五自由度液压搬运机械手”设计

五自由度液压搬运机械手设计

目录

第1章绪论 (1)

1.1课题背景及研究现状 (1)

1.2 机械手的研究意义及其本身优点 (2)

1.2.1 机械手的研究意义 (2)

1.2.2 机械手本身的优点 (2)

1.3本章小结 (3)

第2章总体方案设计 (4)

2.1设计目标 (4)

2.2总体方案分析 (4)

2.2.1搬运机械手的组成 (4)

2.2.2三大系统设计分析 (4)

2.3搬运机械手的运动及驱动方式 (5)

2.4本章小结 (7)

第3章基本参数及二维外观图 (8)

3.1基本参数 (8)

3.2总体外观图 (8)

3.2.1外观图简图 (8)

3.2.2液压原理设计图截图 (9)

3.3本章小结 (10)

第4章各部分的具体计算 (11)

4.1 手部夹持器的计算 (11)

4.1.1手部夹持器设计要求 (11)

4.1.2手部夹持器设计计算 (11)

4.1.3端盖螺钉校核 (12)

4.2腕部回转油缸计算 (13)

4.3小臂结构设计 (17)

4.4俯仰缸设计 (20)

4.5大臂回转机构设计 (22)

4.6大臂升降结构设计 (24)

4.7手部驱动油缸油孔尺寸计算 (26)

4.8腕部回转油缸油孔尺寸确定 (26)

4.9大臂回转油缸油孔尺寸确定 (27)

4.10大臂升降油缸油孔尺寸确定 (27)

4.11伸缩臂油缸油孔尺寸确定 (27)

第5章各油缸活塞杆校核 (29)

5.1 手部驱动油缸活塞杆校核 (29)

5.2 腕部回转油缸活塞杆校核 (29)

5.3 伸缩油缸活塞杆校核 (30)

5.4 俯仰油缸活塞杆校核 (30)

5.5 本章小结 (31)

第6章总体三维图 (32)

6.1 总体三维图 (32)

6.2 本章小结 (33)

结论 (34)

致谢 (35)

参考文献 (36)

附录 (38)

第1章绪论

1.1课题背景及研究现状

机器人是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。机器人产品的实用化，既解决了许多单靠人力难以解决的实际问题，又促进了工业自动化的进程。目前，由于机器人的研制和开发涉及多方面的技术，系统结构复杂，开发和研制的成本普遍较高，在某种程度上限制了该项技术的广泛应用，因此，研制经济型、实用化、高可靠性机器人系统具有广泛的社会现实意义和经济价值。

机械手自六十年代以来问世以来，发展非常迅速。目前，第二代产品，微机控制、直流电动机驱动的小型工业机械手已成产品。

美国是最早研制和应用机械手的国家，早在1967年就定型批量生产了UNIMATE4000型前身。1969年美国通用汽车公司自行研制了SAM工业机械手，并用21台机器手组成了点焊轿车车身的自动生产线。70年代，美国克莱斯勒汽车公司的32条冲绳自动线的448台冲床，全部采用了机械手传送工件。

日本机械手工业虽比美国起步晚（六十年代后期），但是发展速度更快，根据统计，1982年日本拥有工业机械手共13000余台，生产厂家近200家。

此外，瑞典、挪威、德国、意大利、俄国等国家也是发展迅速，例如挪威的TRLLFA公司生产的机械手，瑞典的ASEA公司、ELECTROLUX公司和KA VIELDT公司生产的机械手，德国的VOLKSV AGEN公司生产的机械手在欧洲市场，甚至在北美市场都占有很大的比重。

工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁，单调的操作，如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的，有时候还要用行车员工件，生产速度大大延缓，这种情况采用机械手是很有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。更显其优越性，有着广阔的发展前途。

工业机械手的主要应用领域是机械加工过程中的上、下料及搬运、装配、焊接、冲压、树脂成型加工及其热处理、锻压等。

表1-1机械手在各个行业所占比例（%）

1.2 机械手的研究意义及其本身优点

1.2.1 机械手的研究意义

机械人手技术是近30年来发展比较快的一种新技术，机械手是一门新兴的的综合性科学，他设计机械设计制造控制工程计算机传感技术仿真生学，人工智能等领域，工业机械手是实现工业生产自动化的重要设备，它本身是机电一体化的典型产品。

工业机械手能模仿人肢体的一些动作，可以代替人的一些动作，代替人们进行工作，一次机械手自问世以来就受到人们的宠爱而且性能不断完善，各种优良的机械手不断出现操作越来越灵活，在一些方面与人手相比，几乎达到了以假乱真的程度，加之各种技能的应用，使得机器人有了自己的头脑能不受控制而独立的处理一些问题，因此其应用越来越广泛。

1.2.2 机械手本身的优点

搬运机械手是机器人家族中的重要一员，其应用最广泛，在自动化流水线生产中劳动强度最大，工作条件差，热尘烟雾毒气等使得环境恶化，使得人的工作受到了种种限制，此时搬运机械手则能够迎难而上，独树一帜，而且其能不知疲倦的工作，搬运机械手具有许多人没法相比的优点：（1）工作时间持久，不会出现人的疲劳，可以重复不间断的劳动，能持流水线的持续工作。

（2）对环境的适应性强，特别能在多粉业，以燃烧以爆炸放射性等恶劣