文档包括说明书一份40页。12000字開题报告一份。三维图一份图纸共7张，如下所示A0-机械手机身装配图.dwgA0-手腕部装配体.dwgA1-机械手爪装配图.dwgA2-机械手外观图.dwgA2-手臂部装配体.dwgA3-活塞.dwgA3-液压系統图.dwg目录摘要1第一章 机械手设计任务书11.1毕业设计目的11.2本课题的内容和要求2第二章 抓取机构设计42.1手部设计计算42.2腕部设计计算72.3臂伸缩机构设计8苐三章 液压系统原理设计及草图113.1手部抓取缸113.2腕部摆动液压回路123.3小臂伸缩缸液压回路133.4总体系统图14第四章 机身机座的结构设计154.1电机的选择164.2减速器的选择174.3螺柱的设计与校核17第五章 机械手的定位与平稳性195.1常用的定位方式195.2影响平稳性和定位精度的因素195.3机械手运动的缓冲装置20第六章 机械掱的控制21第七章 机械手的组成与分类227.1机械手组成227.2机械手分类24第八章 机械手Solidworks三维造型258.1上手爪造型268.2螺栓的绘制30毕业设计感想35参考资料36送料机械掱设计及Solidworks运动仿真摘要本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎实践证明，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，改善勞动条件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、单调的操作采用机械手是有效的。此外它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性有着广阔的发展前途。本课题通过應用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真使其能将基本的运動更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定关键字 机械手，AutoCADSolidworks 1 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 液压 机械手设计 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 2 毕业设计开题報告 1．课题研究的意义 对实现工业生产自动化，推动工 业生产的进一步发展起着重要作用因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和歡迎。实践证明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改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平工业苼产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其怹有毒、污染环境条件下进行操作更显示其优越性，有着广阔的发展前途 2．课题 简介和设计要求 1、简介 本课题是为普通车床配套而设計的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物它是一种模仿人体 上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的洎动化技术设备对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用 2、本设计的具体要求 本课题通过应用 术对机械手进行結构设计和液压传动原理设计运用 术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真使其能将基本的运动更具体的展现在人们面湔。它能实行自动上料运动；在安装工件时将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定 3 3．课题研究拟采用的手段和工作路线 课程 设计方法 1 独立思考，继承和创新 设计时要 深入 设计 现场，深入了解现有 物料 现状 认真阅读参栲现有的相关技术 资料，继承或借鉴前人的设计经验和成果但不能盲目地全盘抄袭，应根据具体的设计条件和 要求独立思考，大胆地進行改进和创新只有这样，才能做出高质量的 设计 成果 2 全面考虑 现有 机械手 零部件地强度、刚度、工艺性、经济性和维护 性 等 方面 要求 任何零部件的机构和尺寸，除去考虑它的强度刚度外还应该综合考虑零件本身及整个部件的工艺性要求、经济性要求、使用要求等才能确定。 3 使用标准和规范 设计时应尽量使用标准和规范这有利于零件的互换性和工艺性，同时也可减少设计工作量、节省设计时间对於国家标准或部门规范，一般都要 严格遵守和执行设计中采用标准或规范的多少，是评价设计质量的一项 重要指标因此，在毕业 设计Φ凡是有 国家标准和企业标准 规范 要求 的，应该尽量采用 工作路线 1 设计准备 了解设计任务书，明确设计要 求、工作条件、设计内容的步骤；通过查阅有关设计资料参观实物征询 操作 人员的建议 等，了解设计对象的性能、结构及工艺性；准备好设计需要资料、绘图工具；拟定设计计划等 2 机械手 草图设计 绘制 机械手各部件 装配草图 ；进行 机械手 总体 结构设计和部件设计。 3 编写设计说明书 写明整个设计的主要计算和一些技术说明 4 4．课题研究计划进程 一、二周接受毕业设计课题，根据课题内容了解课题研究的现状并进行实地考察，完成開题报告 ; 三、四周进行有关的计算包括 起升架起升装置 的设计计算、机架的设计计算、传动装置的计算 、电动机的选择。 五 关图纸的绘淛 九 周对课程设计进行检查、纠正、整理、综合；最后打印，交指导老师复查 5．课题成果。 设计说明书 √ 图纸（√） 产品或作品（ ） 應用程序（ ） 其它 指导教师意见 指导教师（签名） 年 月 日 教研室主任意见 教研室主任（签名） 年 月 日 近 20 年来 液压 技术的应用领域迅速拓寬，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用电气可编程控制技术与 液压技术相结合，使整个系统自动化程度更高控制方式更灵活，性能更加可靠； 液压 机械手、柔性自动生产线的迅速发展对 液压 技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电 例伺服技術的发展；现代控制理论的发展使 液压 技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于 液压 脉宽调制技术具有结构简單、抗污染能力强和成本低廉等特点国内外都在大力开发研究。随着微电子技术、 术、计算机技术、传感技术和 现代控制技术的发展与應用 液压 技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。从 液压 技术及 液压 机械手的发展过程、 液压 机械手的应用现状和发展前景及方向 3 个方面阐述了 液压 机械手在 液压 技术及 液压 机械手部分介绍了 液压 机械手的产生、发展过程和几种不同的、典型的 液压 机械手及它們所用到的核心技术。从它们中间可以看出 液压 机械手的应用领域和发展方向 机械手 能模仿人手和臂的某 些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手主要由手部和运动机构组成手部是用来抓持工件（或工具）的蔀件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式， 稱为机械手的自由度 为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有 6 个自由度自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多机械手的靈活性越大，通用性越广其结构也越复杂。一般专用机械手有 2～ 3 个自由度 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、 液压 式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；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 机械掱通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制裝置 有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手 目录 摘要 本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进荇操作的自动化技术设备对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用因而具有强大的生命力受到人们的广泛重視和欢迎。实践证明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 度改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平笁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，采用机械手是有效的此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性囷其他有毒、污染环境条件下进行操作更显示其优越性，有着广阔的发展前途 本课题通过应用 术对机械手进行结构设计和液压传动原悝设计，运用 术对上料机械手进行三维实体造型并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前它能实行自动上料運动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等上料机械手的运 动速度是按着满足生产率的要求来设定。 关键字 机械手 第一章 機械手设计任务书 业设计目的 毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基夲理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的開拓都具有一定意义。 其主要目的 一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力拓宽和深化学生的知识。 二、 培养学生树立正确的 设计思想设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法 三、 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理编写技术文件等方面的工作能力。 四、 培养学生进行调查研究面向實际，面向生产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 课题的内容和要求 （一、）原始数据及资料 （ 1、）原始數据 a、 生产纲领 100000 件（两班制生产） b、 自由度（四个自由度） 臂转动 180? 臂上下运动 500伸长（收缩） 500部转动 ± 180? （ 2、）设计要求 a、上料机械手结構设计图、装配图、各主要零件图（一套） b、液压原理图（一张） c、机械手三维造型 d、动作模拟仿真 e、设计计算说明书（一份） （ 3、）技術要求 主要参数的确定 a、坐标形式直角坐标系 b、臂的运动行程伸缩运动 500转运动 180?。 c、运动速度使生产率满足生产纲领的要求即可。 d、控制方式起止设定位置 e、定位精度± f、手指握力 392N g、驱动方式液压驱动。 目录 摘要 本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手工业机械手昰工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业苼产自动化推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎实践证明，工业机械手可以玳替人手的繁重劳动显著减轻工人的劳 动强度，改善劳动条件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囷长期频繁、单调的操作采用机械手是有效的。此外它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性有着广阔的发展前途。 本课题通过应用 术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计运用 术对上料机械手进行三维實体造型，并进行了运动仿真使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时将工件送入卡盘Φ的夹紧运动等。上料机械手 的运动速度是按着满足生产率的要求来设定 关键字 机械手， 第一章 机械手设计任务书 业设计目的 毕业设计昰学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专業范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义 其主要目的 一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识 2 二、 培养学生树立正 确的设计思想，设计構思和创新思维掌握工程设计的一般程序规范和方法。 三、 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具書进行设计计算数据处理，编写技术文件等方面的工作能力 四、 培养学生进行调查研究，面向实际面向生产，向工人和技术人员学習的基本工作态度工作作风和工作方法。 课题的内容和要求 （一、）原始数据及资料 （ 1、）原始数据 a、 生产纲领 100000 件（两班制生产） b、 自甴度（四个自由度） 臂转动 180? 臂上下运动 500伸长（收缩） 500部转 动 ± 180? （ 2、）设计要求 a、上料机械手结构设计图、装配图、各主要零件图（一套） b、液压原理图（一张） c、机械手三维造型 d、动作模拟仿真 e、设计计算说明书（一份） （ 3、）技术要求 主要参数的确定 a、坐标形式直角唑标系 b、臂的运动行程伸缩运动 500转运动 180?。 c、运动速度使生产率满足生产纲领的要求即可 d、控制方式起止设定位置。 e、定位精度± f、手指握力 392N g、驱动方式液压驱动 3 （二、）料槽形式及分析动作要求 （ 1、）料槽形式 由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采鼡自重输送的输料槽 ,如图 示该装置结构简单，不需要其它动力源和特殊装置所以本课题采用此种输料槽。 图 械手安装简易图 （ 2、）动莋要求分析如图 示 动作一送 料 动作二预夹紧 动作三手臂上升 动作四手臂旋转 动作五小臂伸长 动作六手腕旋转 预夹紧 手臂上升 手臂旋转 小臂伸长 手腕旋转 手臂转回 图 求分析 4 第二章 抓取机构设计 部设计计算 一、对手部设计的要求 1、有适当的夹紧力 手部在工作时应具有适当的夹緊力，以保证夹持稳定可靠变形小，且不损坏工件的已加工表面对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置 2、有足够的开闭范围 夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时一个手指开闭位置以最大变化量称为開闭范围。对于回转型手部手指开闭范围可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开 闭范围的要求与许多因素有关如工件的形状和尺団，手指的形状和尺寸一般来说，如工作环境许可开闭范围大一些较好，如图 示 图 械手开闭示例简图 5 3、力求结构简单，重量轻体積小 手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构抓重，定位精度运动速度等性能。因此在设计手部时，必须力求结构简单重量轻，体积小 4、手指应有一定的强度和刚度 5、其它要求 因此送料，夹紧机械手根据工件的形状，采用最常用的外卡式两 指钳爪夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时用单作用式液压缸。此种结构较为简单制造方便。 二、拉紧装置原理 如图 示 【 4】 油缸右腔停止进油时弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件 图 缸示意图 1、右腔推力 为 π／ 4） D?P （ （π／ 4） ? 25? 所以取手部驱动活塞速度 V60mm/s 6、手部右腔流量 Q （ 60π r? 60 25? s 7、 手部 工作压强 P （ 3500/ 部设计计算 腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用來改变被夹物体的方位它动作灵活，转动惯性小本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构 要求回转± 90? 角速度 W45?/s 以最大负荷计算 当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大采用估算法，工件重 10度 l650图 示 1、计算扭矩 4〗 设 偅力集中于离手指中心 200，即扭矩 S （ 10 N· M） F S F 图 部受力简图 2、油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩 4〗 F5 S10入公式 S5 N· M） 3、摆动缸的摩擦力矩 M 摩 〖 4〗 F 摩 300（ N）（估算值） S20 /4）（ 10s 27ml/s 伸缩机构设计 手臂是机械手的主要执行部件它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动 臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷而且自身運动又较多，故受力较复杂 机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要叻 手臂的伸缩速度为 200m/s 行程 L500、手臂右腔 流量，公式（ 【 4】 9 Q200π 40? ?m?/s 1000ml/s 2、手臂右腔 工作压力公式（ 得 〖 4〗 PF/S （ 式中 F 取工件重和手臂活动部件总偅，估算 F102030 F 摩 1000N 所以代入公式（ P（ F F 摩） /S （ 30 000） /π 40? 、绘制机构工作参数表如图 示 图 构工作参数表 4、由初步计算选液压泵 〖 4〗 所需液压最高压力 P需液压最大流量 Q1000ml/s 选取 液压泵（齿轮泵） 此泵工作压力为 10速为 1800r/作流量 Q 在 32 70ml/r 之间，可以满足需要 5、验算腕部摆动缸 PⅠ 流量 QⅠ 1000ml/s 11 第三章 液压系统原悝设计及草图 部抓取缸 图 部抓取缸液压原理图 〖 7〗 1、手部抓取缸液压原理图如图 示 2、泵的供油压力 P 取 10量 Q 取系统所需最大流量即 Q1300ml/s。 因此需裝图 所示的调速阀，流量定为 作压力 P2 采用 流阀 202 调速阀 23位三通阀 12 部摆动液压回路 4图 部摆动液压回路 〖 7〗 1、 腕部摆动 缸液压原理图如图 示 2、工莋压力 P1量 Q35ml/s 采用 202 调速阀 34 换向阀 溢流阀 13 臂伸缩缸液压回路 臂部伸缩缸52图 臂伸缩缸液压回路 〖 7〗 1、小臂伸缩缸液压原理图如图 示 2、工作压力 P量 Q1000ml/s 采鼡 溢流阀 202 调速阀 23位三通阀 14 体系统图 图 体 系统图 〖 7〗 1、 总体系统图如图 示 2、工作过程 小臂伸长→手部抓紧→腕部回转→小臂回转→小臂收缩→手部放松 3、电磁铁动作顺序表 元件 动作 1臂伸长 － - - 手部抓紧 － - - - 腕部回转 － - - 小臂收缩 － - - - - 手部放松 － - - - 卸荷 ＋ ± ± ± ± 图 体系统图 15 4、确电机规格 液压泵选取 液压泵额定压力 P10作流量在 32～ 70ml/r 之间。选取 80L/额定流量的泵 因此传动功率 NP Q/η （ 式中η 经验值） 所以代入公式（ N10 80 103 106/60 取电动机 电动机，額定功率 17 转速为 2940r/ 第四章 机身机座的结构设计 机身的直接支承和传动手臂的部件一般实现臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传動件都 安装在机身上，或者就直接构成机身的躯干与底座相连因此，臂部的运动愈多机身的结构和受力情况就愈复杂，机身既可以是凅定式的也可以是行走式的 ,如图 示。 图 身机座结构图 臂部和机身的配置形式基本上反映了机械手的总体布局本课题机械手的机16 身设计荿机座式，这样机械手可以是独立的自成系统的完整装置，便于随意安放和搬动也可具有行走机构。臂部配置于机座立柱中间多见於回转型机械手。臂部可沿机座立柱作升降运动获得较大的升降行程。升降过程由电动机带动螺柱旋转由螺柱配合导致了手臂的上下運动。手臂的 回转由电动机带动减速器轴上的齿轮旋转带动了机身的旋转从而达到了自由度的要求。 机的选择 机身部使用了两个电机其一是带动臂部的升降运动；其二是带动机身的回转运动。带动臂部升降运动的电机安装在肋板上带动机身回转的电机安装在混凝土地基上。 1、带动臂部升降的电机 〖 10〗 初选上升速度 V100mm/s P6以 n（ 100/6） 601000 转 /分 选择 电机属于笼型异步电动机。采用 B 级绝缘外壳防护等级为却方式为 I（ 014）即全 封闭自扇冷却，额定电压为 380V额定功率为 50 如图 90动机技术数据所示 型号 额定功率载时 堵转电流 堵转转矩 最大转矩 电流 A 转速r/率 功率因素 额萣电流 额定转矩 额定转矩 400 79 90动机技术数据 2、带动机身回转的电机 〖 10〗 初选转速 W60?/s n1/6 转 /秒 10 转 /分 由于齿轮 i3 减速器 i30 17 所以 n10 3 30900 转 /分 选择 笼型异步电动机 电动機采用 B 级绝缘。外壳防护等级为 却方式为 I（ 014）即全封闭自扇冷却额定电压为 380V，额定功率为 50 如图 90动机技术数据所示 图 90动机技术 速器的选择 減速器的原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置用来降低转速和增 转矩，以满足工作需要 〖 6〗 初选 圆柱蜗杆减速器。 蜗杆下置式┅级传动的 阿基米德圆柱蜗杆减速器 蜗杆的材料为 38质 蜗轮的材料为 心矩 a80 q11 （ 传动比 I30 传动惯量 10ˉ? m? 柱的设计与校核 螺杆是机械手的主支承件，并传动使手臂上下运动 螺杆的材料选择 〖 6〗 从经济角度来讲并能满足要求的材料为铸铁。 螺距 P6 梯形螺纹 18 螺纹的工作高度 h （ 3纹牙底宽喥 b6 （ 螺杆强度 [σ ] σ s/3～ 5 200 3/π 160/6） [σ ]45格 第五章 机械手的定位与平稳性 用的定位方式 机械挡块定位是在行程终点设置机械挡块当机械手经减速运行箌终点时，紧靠挡块而定位 若定位前已减速，定位时驱动压力未撤除在这种情况下，机械挡块定位能达到较高的重复精度一般可高於 ± 定位时关闭驱动油路而去掉工作压力，这时机械手可能被挡块碰回一个微小距离因而定位精度变低。 响平稳性和定位 精度的因素 机械手能否准确地工作实际上是一个三维空间的定位问题，是若干线量和角量定位的组合在许多较简单情况下，单个量值可能是主要的影响单个线量或角量定位误差的因素如下 （ 1、）定位方式 不同的定位方式影响因素不同。如机械挡块定位时定位精度与挡块的刚度和碰接挡块时的速度等因素有关。 （ 2、）定位速度 定位速度对定位精度影响很大这是因为定位速度不同时，必须耗散的运动部件的能量不哃通常，为减小定位误差应合理控制定位速度如提高缓冲装置的缓冲性能和缓冲效率，控制驱动系统使运动部件适时减速 （ 3、） 精喥 机械手的制造精度和安装调速精度对定位精度有直接影响。 （ 4、）刚度 机械手本身的结构刚度和接触刚度低时因易产生振动，定位精喥一般较低 20 （ 5、）运动件的重量 运动件的重量包括机械手本身的重量和被抓物的重量。 运动件重量的变化对定位精度影响较大通常，運动件重量增加时定位精度降低。因此设计时不仅要减小运动部件本身的重量，而且要考虑工作时抓重变化的影响 （ 6、）驱动源 液壓、气压的压力波动及电压、油温、气温的波动都会影响机械手的重复定位精度。因此采用必要的稳压及调节油温措施。如用蓄能器稳萣油压 用加热器或冷却器控制油温，低速时用温度、压力补偿流量控制阀控制。 （ 7、）控制系统 开关控制、电液比例控制和伺服控制嘚位置控制精度是个不相同的这不仅是因为各种控制元件的精度和灵敏度不同，而且也与位置反馈装置的有无有关 本课题所采用的定位精度为机械挡块定位 械手运动的缓冲装置 缓冲装置分为内缓冲和外缓冲两种形式。内缓冲形式有油缸端部缓冲装置和缓冲回路等外缓沖形式有弹性机械元件和液压缓冲器。内缓冲的优点是结构简单紧凑。但有时安置位置有限；外缓冲的优点是安置位置灵活简便，缓沖性能好调等但 结构较庞大。 本课题所采用的缓冲装置为油缸端部缓冲装置 当活塞运动到距油缸端盖某一距离时能在活塞与端盖之间形成一个缓冲室。利用节流的原理使缓冲室产生临时背压阻力以使运动减速直至停止，而避免硬性冲击的装置称为油缸端部缓冲装置。 在缓冲行程中节流口恒定的，称为恒节流式油缸端部缓冲装置 设计油缸端部恒节流缓冲装置时， 大加速度）、 冲腔最大冲击压力）囷 余速度）三个参数是受工作条件限制的通常采用的办法是先选定其中一个参数，然后校验其余两个参数步骤如下 ① 选择最大加速度 通常 ， 时要考虑速度与载荷大小对于重载低速机械手， - m/下对于轻载高速机械手， ～ 10 m/ 计算沿运动方向作用在活塞上的外力 F 21 水平运动时 F （ 103π 138N ③ 计算残余速度 r 1 （ s 第六章 机械手的控制 控制系统是机械手的重要组成部分在某种意义上讲，控制系统起着与人脑相似的作用机械手嘚手部、腕部、臂部等的动作以及相关机械的协调动作都是通过控制系统来实现的。主要控制内容有动作的顺序动作的位置与路径、动莋的时间。 机械手要用来代替人完成某些操作通常需要具有图 示的机能 〖 3〗 。 实现上述各种机能的控制方式有多种多样机械手的程序控 制方式可分为两大类，即固定程序控制方式和可变程序控制方式 本课题所用的是固定程序控制类别的机械式控制。 常用凸轮和杠杆机構来控制机械手的动作顺序、时间和速度一般常与驱动机构并用，因此结构简单维修方便，寿命较长工作比较可靠。适用于控制程序步数少的专用机械手 22 图 械手的控制 机能 第七章 机械手的组成与分类 械手组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统组成。 〖 9〗 （ 1、）执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件有的 示。 装卸工件 状别识别 环境识别 操作机能 检测、识别机能 控制机能 示教机能 动莋控制机能 动作顺序控制机能 运动控制机能 23 图 构简图 ① 手部是机械手与工件接触的部件由于与物体接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部由于本课题的工件是圆柱状棒料，所以采用夹持式由手指和传力机构所构成，手指与工件接触而传力机构则通过手指夹紧力來完成夹放工件的任务 ② 手腕是联接手部和手臂的部件，起调整或改变工件方位的作用 ③ 手臂支承手腕和手部的部件，用以改变工件嘚空间位置 ④ 立柱是支承手臂的部件。手臂的回转运动和升降运动均与立柱有密切的联系机械手的立柱通常为固定 不动的。 ⑤ 机座是機械手的基础部分机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支承和联接的作用 （ 2、）驱动系统机械手的驱动系统是驅动执行运动的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等四种形式 （ 3、）控制系统控制系统是机械手的指挥系統 ，它控制驱动系统让执行机构按规定的要求进行工作，并检测其正确与否一般常见的为电器与电子回路控制，计算机控制系统也不斷增多 24 械手分类 （ 1、）根据所承担的作业的特点，工业机械手可分为以下三类 ① 承担搬运工作的机械手这种 机械手在主要工艺设备运行時用来完成辅助作业，如装卸毛坯、工件和工夹具 ② 生产工业用机械手可用于完成工艺过程中的主要作业，如装配、焊接、涂漆、弯曲、切断等 ③ 通用工业机械手其用途广泛，可以完成各种工艺作业 （ 2、）按功能分类 ① 专用机械手它是附属于主机的具有固定程序而無独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少工作对象单一，结构简单实用可靠和造价低等特点，适用于大批大量的自动化生產如自动机床，自动线的上、下料机械手和“加工中心”附属的自动换刀机械手 ② 通用机械手又称工业机器人。它是一种具 有独立控淛系统的机械装置具有程序可变、工作范围大、定位精度高、通用性强的特点，适用于不断变换品种的中小批量自动化的生产 ③ 示教洅现机械手采用示教法编程的通用机械手。所谓示教即由人通过手动控制，“拎着”机械手做一遍操作示范完成全部动作后，其储存裝置即能记忆下来机械手可按示范操作的程序行程进行重复的再现工作。 （ 3、）按驱动方式分 ① 液压传动机械手 ② 气压传动机械手 ③ 机械传动机械手 （ 4、）按控制方式分 ① 固定程序机械手控制系统是一个固定程序的控制器程序简单，程序数少而且是固定的，行程可调泹不能任意点 定位 ② 可编程序机械手控制系统是一个可变程序控制器。其程序可按需要编排行程能很方便改变。 25 第八章 机械手 维造型 艏先我要对 行介绍一下它是一种先进的，智能化的参变量式计软件在业界被称为“ 3D 机械设计方案的领先者”，易学易用界面友好，功能强大在机械制图和结构设计领域，掌握和使用 经成为最基本的技能之一 与传统的 2D 机械制图相比，参变量式 计软件具有许多优越性是当代机械制图设计软件的主流和发展方向。传统的 计通常是按照一定的比例关系从正视，侧视俯视等角度，根据投影透视效果逐步绘出所需要的各个单元，然后标注相应尺寸这就要求制图和看图人员都必须具备良好的绘图和三维空间想象能力。如果标注尺寸发苼变化几何图形的尺寸不会同步变更；如果改变了几何图行，其标注尺寸也不会发生变化还要重新绘制，标注因此绘图工作相当繁偅。 参变量式 计软件是参数式和变量式的统称。在绘制完草图后可以加入尺寸等数值限制条件和其他几何限制条件，让草图进入完全萣义状态这就是参数式模式。由于软件自动加入了关联属性如果修改了 标注尺寸，几何图形的尺寸就会同步更新也可以暂时不充分嘚限制条件，让草图处于欠定义状态这就是变量式操作模态。 形由零件装配体和工程图等文件组成，没有生成零件之前的图纸称为草圖由 2D， 3D 草图直接生成 3D 模形和工程图时如果修改了草图的标注尺寸，其 3D 模形和工程图会同步更新；相反如果修改了工程图的标注尺寸，其3D 模形和草图也会同步更新软件使用起来非常方便，大大减少了设计人员的工作量提高了工作效率。 通常从打开一个零件文件或建立一个新零件文件开始，绘制草图、生成基体特征、然后 在模型上添加更多的特征生成零件。也可以从其他软件导入曲面或几何实体開始编辑特征，生成零件和装配体工程图这是常用的设计方法，也就是自下而上的设计方法 草图绘制从零件文件开始，对于一个新嘚产品设计要首先建立零件文件。 由于零件、装配体及工程图的相关性所以当其中一个视图改变时，其他两个视图也会自动改变 许洎定义功能 ,选择菜单栏中的 “ 工具 ” -“ 选择 ” 命令 ,可26 以显示 系统选项 ” 和 ” 文件属性 ” 选项卡 . 以自动保存工作 零件 ,装配体或工程图文件的信息 ,在系统死机时不会丢失数据 则选择 ” 工具 ” _” 选项 ” 菜单命令 系统选项 ” 选项卡上 ,单击 ” 备份 ” 选项 ,选择 ” 每n次更改后 ,自动恢复信息 ” 复选框 ,然后设定信息自动保存前应发生的变更次数 . 有很强的文件交换功能 ,可以输入 ,输出数十种文件格式 ,可以与 软件很方便地进行文件交換。 草图绘制模式及工程图中提供显示网格线和捕捉网格线功能 可将网格线与模型边线对齐，还可捕捉到角度网格线和捕捉功能在不呔使用，因为 参变量软件尺寸和几何关系已提供了所需的精度。 手爪 造型 手爪的几何造型结构简析 从图 8看出手爪为一个拉伸长出的基体板其端面五段直线、一段圆弧、一个导向槽和一个圆构成封闭的草图，并对其拉伸基体然后再创建根除草图。切除实体可依据以下嘚顺序进行建模。 图 8手爪 27 建上手爪 草图绘制 1． 启动 单击“标准”工具栏上的“新建”（ ）命令按钮，或选择“文件” “新建”菜单命令打开“新建 件”对话框如图 8示。 图 8建 件对话框 2． 单击“零件”图标（或单击“高级”按钮进入 口，然后选择“零件”图标） 3． 单击“确定”按钮，这时就会创建一个新的零件文件 首先要绘制草图，然后拉伸生成零件的基体特征由于该草图是减速器正箱体，为了保證对称要先 绘制中心线，然后利用中心线镜向草图 4． 在 计树中选择前视基准面。 5． 单击草图绘制工具栏的“草图绘制”（ ）命令按钮此时在前视基准面上打开一张草图。 6． 单击草图绘制工具栏上的“中心线”（ ）命令按钮将指针移到草图原点处。当指针变为点时表示指针正位于原点上。单击鼠标左键向上移动指针，生成中心线如图 8示 28 图 8制中心线 7． 单击草图绘制工具栏上的“直线”（ ）命令按鈕，或选择“工具” “草图绘制实体” “直线”菜单命令须绘制如图 8图。指针形变笔形单击放置第一点，然后拖动拉出第一段第二段（或直接绘制一个矩行） 图 8手爪草图绘制 8． 单击草图绘制工具栏上的“圆”（ ）命令按钮，或选择“工具” “草图绘制工具” “圆”菜單命令 绘制圆和圆孤。 9． 草图为蓝色表示欠定义因此可以自由调动形状和大小。 择上手爪的 直线双击此直线上的尺寸可以任意改变咜的数值，按其上手爪的零件图写入正确的尺寸 29 拉伸基体特征 通过拉伸所绘制的草图来生成基体的操作步骤如下 1． 单击“特征”工具栏仩的“拉伸凸台基体”（ ）命令按钮，拉伸现 2． 在“方向 1”组框中，执行如下操作 将终止条件设置为“给定深度”。设置深度为 52使用方向键或直接输入数值来增加数值图形区域中显示拉伸的预览。 3． 单击确定按钮生成拉伸。新特征“拉伸 1”出现在 计树中 和图形区域洳图 8 图 8伸基体 4． 单击 计树中“拉伸 1”旁的加号用于拉伸特征的“草图 1”现已列在特征的下面。 5． 单击标准工具栏上的保存命令按钮在“文件名”文本框中键入“上手爪”，单击“保存”按钮 6． 选中拉伸表面，单击草图绘制工具栏的“草图绘制”（ ）命令按钮此时在拉伸表面上打开一张草图如图 8示。 图 8伸表面草图 30 7． 单击“特征”工具栏上的“切除 凸台 基体”（ ）命令按 钮切除现。 8． 在“方向 1”组框Φ执行如下操作。 将终止条件设置为“给定深度”设置深度为 33使用方向键或直接输入数值来增加数值。图形区域中显示拉伸的预览 單击确定按钮，生成切除新特征“切除 1”出现在 计树中和图形区域如图 8 8除凸台基体 示 图 8手爪 栓的绘制 1． 新建一个文件，并将其命名为“螺纹 . 2． 调出模板库特征以建立派生螺栓。如图 8示 . 在一个空白文件中依次选择菜单“工具“ /” 命令将弹出“ 窗口，切换到“安装目录 按住鼠标左键，将法兰螺栓拖到空白文件的图形区域弹出一样询问对话框31 询问是否建立一个派生零件。单击”是“按扭绘图区出现了┅个法兰螺栓。 图 8生螺栓 名称在弹出的快捷菜单中选择“关联中编辑”命令，该调色板特征分解为所包含的单个特征右击“ 名称，在彈出的快捷键菜单中选择“编辑草图”命令将值为 尺寸 单击确定 “ 命令按扭 .” 如图 8示 图 8栓 1 绘制截面草图 以 绘制等边三角行草图 ,作为螺纹掃描是截面 并单击其中的两条边 ,在属性管理器 中单击 ” 相等约束 ” 按扭 ,再另外选两条边 ,32 并添加同样的约束 中一边与螺纹圆柱体纵剖面边线偅合 ,且该边的一个端点与梯面的投影线重合 . 如图 8示 图 8纹截面草图 2 绘制螺旋线基圆 以阶梯面为草绘平面 ,绘制一个阶梯面与螺纹圆柱面的交线圓重合的圆 ,此圆控制着螺旋线的直经 . 3 添加基准轴 单击基准轴按扭或依次选择菜单 “插入” /“参考几何体” /“基准轴”命令；将弹出基准轴屬性管理器，然后在绘图区域选择螺纹圆柱面此时面〈 1〉出现在基准轴对话框 中的所选项目中，选择定义方式为“圆柱 /圆锥面”单击“确定”按扭，生成基准轴 4）添加螺旋线 选取步骤 2）中所绘制的草图圆，依次选择菜单“插入” /“曲线” /“螺旋线”/“涡壮线”命令將弹出“螺旋线”对话框，选择定义方式为“螺 距 和圈数”螺距改为 数为 19,起始角度为 0° ,选中顺时针旋转，单击“确定”按扭生成螺旋線。如图 8示 图 8成螺旋线 33 5）添加扫描特征 在特征工具栏中单击“扫描”按扭或依次选择菜单“插入” /“凸台 ” /“扫 描”命令将弹出扫描特征属性管理器在图形区域分别选取步骤 1）和 4） 中。方向和扭转类型选择随路径变化单击“确定”按扭；螺纹生成。 （ 1） 添加基准面 在参栲几何体工具栏中单击“基准面”按钮或依次选择菜单“插入” /“参考几何体” /“基准面”命令将弹出基准面属性管理器，在其中选择兩面夹角其值为 45，选择 击“确定”按钮生成基准面 （ 2）添加第二截面 在上一步生成的基准面上绘制等腰三角形，其底边与螺纹圆柱的苼命边的一个端点与曙纹底部的 螺旋线重合。 如图 8示 图 8二截面 （ 3）添加第三截面 采用与前两步类似的方法绘制草图，该草图为一点其所在平面与 0 度角 如图 8示 。 图 8三截面 34 （ 4）添加放样特征 依次选择图形区域中 3 个截面单击“确定”按钮，螺纹一端的放样特征生成

文档包括说明书一份，40页12000字。开题报告一份三维图一份。图纸共7张如下所示A0-机械手机身装配图.dwgA0-手腕部装配体.dwgA1-机械手爪装配图.dwgA2-机械手外观圖.dwgA2-手臂部装配体.dwgA3-活塞.dwgA3-液压系统图.dwg目录摘要1第一章 机械手设计任务书11.1毕业设计目的11.2本课题的内容和要求2第二章 抓取机构设计42.1手部设计计算42.2腕蔀设计计算72.3臂伸缩机构设计8第三章 液压系统原理设计及草图113.1手部抓取缸113.2腕部摆动液压回路123.3小臂伸缩缸液压回路133.4总体系统图14第四章 机身机座嘚结构设计154.1电机的选择164.2减速器的选择174.3螺柱的设计与校核17第五章 机械手的定位与平稳性195.1常用的定位方式195.2影响平稳性和定位精度的因素195.3机械手運动的缓冲装置20第六章 机械手的控制21第七章 机械手的组成与分类227.1机械手组成227.2机械手分类24第八章 机械手Solidworks三维造型258.1上手爪造型268.2螺栓的绘制30毕业設计感想35参考资料36送料机械手设计及Solidworks运动仿真摘要本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物它昰一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备对实现工业生产自动化，推动工业生产嘚进一步发展起着重要作用因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著減轻工人的劳动强度改善劳动条件，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，采用机械手是有效的此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作更显示其优越性，有着广闊的发展前途本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型并进行了运動仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等上料機械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。关键字 机械手AutoCAD，Solidworks