毕业设计（论文）-通用液压机械手的设计【四自由度】.docx

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1、在现代的制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，同时中国各大城市的劳动力出现紧张的现象，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用，其发展趋势十分迅猛。它的技术水平和应用程度反映了一个国家现代工业化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，在某些复杂的装配生产中也逐步被采纳。通过对机械设计制造及其自动化专业大学所学知识，对机械手各部分机械结构和功能的了解和分析，设计了此液压传动机械手。本课题重点针对机械手的手部、腕部、臀部等各部分机械结构以及液压系统进行了详细的设计与计算。大致可分为机械手的总

2、体设计、机身结构的设计、机械手手臂结构的设计、机械手腕部的结构设计、手部的结构设计、机械手驱动系统的设计以及液压系统的设计。本设计的机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工机械手，在高温和危险的作业区进行作业，可抓取材料特殊的工件，并保证工件不变形损坏。关键词：手部，腕部，臂部，液压系统ABSTRACTInthemodemlarge-scalemanufacturingindustry,enterprisespaymoreattentionontheautomationdegreeoftheproductionprocessinordertoenhancetheproductionef

3、ficiency,andguaranteetheproductquality,savinginlabor.Atthesametime,withthephenomenonoflaborforceinChina,scitiesappeared,industrialrobot,asanimportantmemberofautomationproductionline,graduallybecomeenterpriseisacceptedandadopted,itsdevelopmenttrendisveryrapidly.Thetechniquelevelandtheapplicationdegre

4、eofindustrialrobotsreflectthenationalleveloftheindustrialautomationtosomeextent,currently,industrialrobotsmainlyundertakethejobofwelding,spraying,transportingandstowingetc.,whichareusuallydonerepeatedlyandtakehighworkstrength,andmostoftheserobotsworkinplaybackway.IntegratetheknowledgeofMachine,discu

5、ssandanalysistheeachpartandfunctionofmanipulator;designakindofcylindercoordinatemanipulatorusedtopackandunloadworkpieceforCNCmachinetools.Inparticular,madethedetaileddesignaboutbase,arm,andenddeviceandthecontrolsystemetc.includingTotaldesign,waist,sconstructiondesign,thearm,sconstructiondesign,thewr

6、ist,sconstructiondesign,theenddevice5sconstructiondesign,andthedrivesystemofmanipulator.Atthesametime,analysisandcomputethehydraulicpressuresystemandcontrolsystem.Thedesignofthemanipulatorcanbecatchandputobjectsinspaceflexibility.Itcanalsoreplaceartificialtooperateathightemperaturesanddangerousareas

7、andcangrabweightlargerartifacts,guaranteeingtheworkpiecedeformationdamage.Keywords：Manipulator,Hand,Wrist,Buttock,Hydraulicsystem第1章绪论1Ll工业机械手概述11. 1.1机械手的应用性2LL2机械手的先进性2L2设计目的3L3设计的内容及要求3第2章机械手方案设计4第3章机械手的机械结构设计63.1手部设计63.L1夹钳式手部设计的基本要求63.L2夹钳式手部的典型结构73L3滑槽杠杆式手部的设计计算73. 2腕部设计103.1.1 腕部的结构形式103.1.2

8、手腕驱动力矩的计算113.3臂部的结构143. 3.1手臂直线运动机构144. 3.2手臂伸缩运动145. 3.3导向装置155.4.4 手臂的升降运动165.4.5 手臂回转运动165.4.6 手臂的设计计算17第4章液压系统的设计226. 1各种驱动系统特点226.4 机械手驱动系统的选择原则226.5 机械手液压系统原理介绍236.6 液压系统简单计算256.7 液压系统的性能验算274.5.1系统压力损失验算274.5.2系统总效率验算284.5.3系统发热升温验算29第5章机械手的使用与维护305.1 液压系统的一般使用与维护315.2 一般技术安全事项31结论32参考文献33致谢3

9、4第1章绪论机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取、移动工件功能的自动化装置。近年来，随着电子技术，特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已经成为高科技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好的实现机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的机械式工作，可以减轻人类的劳动强度，提高生产力。机械手越来越广泛的获得了应用，在机械行业中，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化的数控机床、组合机床上使用更为频繁。把车床设备和机械手组成一个共同的机械加工制造单元，应用于中小批量生产，可以节省庞大的工件运输装置，结构

10、紧凑且实用性较强。目前，我国的工业机器人技术应用的水平和国外相比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，技术还不够成熟，机械手的研究和开发直接关系到我国自动化生产水平的提高。因此，进行机械手的研究和设计是十分有意义。1.1工业机械手概述美国是最早研究机械手的国家。1954年由美国学者戴沃尔提出了关于工业机器人的相关概念，并且申请了专利。此项专利其中说：通过借助伺服技术，控制机器人的关节，然后利用人手，对机器人进行相关动作的示教，机器人完成其相关的动作，这个就是示教再现机器人。当今社会发明的机器人基本上都是采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出了第一台机械手钾接机器人。作为机器人产品

11、最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。工业机械手是近几十年发展起来的，应用于自动化生产的一种高科技设备。工业机械手是工业机器人的一个重要组成部分。它的特点是：可通过编程来完成机械手各种预期的作业任务，在构造和性能上兼备人和机器各自的优点，充分体现了人的智能和适应性。机械手现今有很多的种类，按适用范围可分为专用机械手和通用机械手；按驱动方式可以分为液压式、电动式、机械式机械手；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手主要由手部、运动机构、控制系统三大部分组成。手部是用于抓持工件（或工具

12、）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量和作业要求可以分为多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构是使手部完成转动（摆动）、移动或复合等各种运动来实现规定的动作，来改变被抓持物件的位置和姿势。控制系统是通过对机械手每个自由度电机的控制，来完成机械手特定的动作的。同时接收传感器反馈过来的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机等微控制芯片构成,通过对其编程实现所需要的功能。1.1.1 机械手的应用性1、有利于提高生产过程的自动化程度。应用机械手，可以提高草料的传送、工件的装卸以及机器的装配等自动化程度，因此可以提高劳动生产率，降低生产成本，实现共赢生产机械化和自动化的目

13、的。2、有利于提高改善劳动条件、有效的使事故大大减小。在高温、低温、有放射性、噪声、臭味、以及其它毒性污染的工作空间狭窄等场所中，如果直接用手操作的话，非常的危险。但是如果应用机械手的话，在很大程度上地改善工人的相对劳动条件，也有利于提高生产率。并且在某些动作简单可是重复作业的机械式操作里面，要是用机械手代替人手进行工作，可以大大避免由于操作疲劳等原因造成的相关人身事故。3、有利于减少人力，便于生产有节奏的进行。应用机械手代替人工进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，另外由于机械手可以连续地工作，这是减少人力的另外一个侧面。因此，在目前的自动化机床和综合加工自动化生产线上几乎都设有机械手,以便

14、于减少人力以及更准确地控制生产的节拍，使生产有节奏地进行、112机械手的先进性机械工业发展的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的一个重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展经济战略的重点之一。生产水平和科学技术的不断发展和进步带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为发展的重点。然而在机械工业中，许多加工、装配等生产还是不连续的。如果单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时费力而且效率也低，同时人的劳动强度也会非常大，有时还会出现失误甚至伤害。显然，这严重影响和制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一问题，它不

15、存在重复的偶然失误，也能在一定程度上避免了人身事故。工业机械手在近代，是一项新的技术，而且快速成长，很短的时间里已成为现代机械制造生产体系里面的一个非常重要的一点，这种技术也逐渐发展成为一个新的学科一一机械手工程。机械手涉及到机械学、力学和电器液压技术、传感器技术、自动控制技术、还有计算机技术等诸多学科领域，是一门跨多学科技术。12设计目的毕业设计是学生完成专业教学计划的最后一个重要的实践性教学环节，通过毕业设计可以使学生在综合运用所学的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题进行的一次基本的训练。也对学生即将从事的工作和未来事业的开拓具有一定的意义。其主要目的：锻炼学生综合

16、分析和解决本专业的一般技术问题的能力，巩固和深化学生的基本知识。锻炼学生树立正确的设计思想和设计构思以及创新思维的能力。掌握工程设计的一般程序规范和方法。锻炼学生使用技术资料、国家标准手册、图册工具进行设计计算，进行数据处理,编写技术文件等方面的工作能力。锻炼学生进行研究调查，面向生产，面向实际，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。13设计的内容及要求此次设计主要内容是基于液压系统的机械工业手的设计。主要分三个部分:机械部分、驱动部分、控制部分。本次设计的主要内容是机械部分和驱动部分。对于机械部分，主要是对机械手的手部、腕部、臂部和机身进行设计，通过对各个部分的受力分析，设计出符合参数要求的零部件。对于驱动系统，采用