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摘 要
机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。
本次设计首先，调查了工业机器人机械手的研究及发展现况；接着，对现有机械手原理进行分析并结合设计要求提出了总体结构方案；其次，对各主要零部件进行设计与选择；然后，采用Pro/E三维设计软件进行了虚拟设计并进行仿真分析。最后，采用AutoCAD绘制了机械手的装配图及零件图。
通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图、气压与控制技术等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD、Pro/E软件，对今后的工作与生活具有极大意义。
关键词：机械手，二指，结构，气压
Abstract
Manipulator is a kind of automatic device which has the function of grasping and moving the workpiece in the process of automatic production. It is a new device which is developed in the process of mechanization and automation. Mechanical hand can replace human to complete dangerous, repetitive and boring work, reduce human labor intensity, improve labor productivity.
This design first, survey the research and development of industrial robot manipulator, and then, analyze the existing mechanism and design requirements of the overall structure scheme; secondly, design and select the main components; and then use the Pro/E three dimensional design software for virtual design and simulation analysis. At last, the assembly drawing and part drawing of the manipulator are drawn by AutoCAD.
Through this design, we have consolidated the professional knowledge of University, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and exchange theory, mechanical drawing, air pressure and control technology, etc., master the design method of common mechanical products and can skillfully use AutoCAD, Pro/E software, which has great significance to the future work and life.
Key words: Mechanical hand, Two fingers, Structure, Air pressure
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2机械手概述 1
1.3国内外研究现状和趋势 2
第二章 总体方案设计 4
2.1工业机器人总体结构类型 4
2.2驱动方式的选择 4
2.3机械手结构方案设计 6
第三章 主要零部件的设计与校核 7
3.1手指卡钳的设计与校核 7
3.1.1设计要求 7
3.1.2结构尺寸设计 7
3.1.3强度校核 8
3.2夹持气缸的设计 8
3.2.1气缸结构方案设计 8
3.2.2气缸工作压力计算 9
3.2.3气缸主要参数的选择 10
3.2.4气缸强度的较核 10
3.3连接板的设计与校核 11
3.3.1结构尺寸设计 11
3.1.2强度校核 11
3.4连接法兰的结构设计 12
3.5螺栓的选定与校核 12
3.5.1螺栓类型选择 12
3.5.2螺栓组的布置 12
3.5.3螺栓的受力分析 13
3.5.4螺栓组倾覆力矩校核 13
第四章 基于Pro/E的三维设计与仿真 16
4.1软件概述 16
4.2三维设计与装配 17
4.2.1零件三维设计 17
4.2.2虚拟装配 18
4.3仿真分析 20
4.3.1 Pro/E仿真介绍 20
4.3.2仿真过程 20
总 结 23
参考文献 24
致 谢 25
第一章 绪论
1.1选题背景及意义
机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：
（1）以提高生产过程中的自动化程度
应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
（2）以改善劳动条件，避免人身事故
在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
（3）可以减轻人力，并便于有节奏的生产
应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
1.2机械手概述
工业机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机械手技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
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“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率：可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。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。
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