压力机模锻出模机械手设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 压力机模锻出模机械手设计  摘要  机械手是近几十年随着现代工业和科学技术的不断发展起来的一种高科技自动化生产设备，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。机器手的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其在机械制造加工领域中的应用和需求越来越突出。本文参阅了大量的国内外期刊杂志，论述了机械手的发展历程、组成和分类，同时对国内外机械手的研究 现状和发展趋势做了一定的了解。另外，本文还对机械手常见驱动方式做了一番分析，并预测其发展趋势。  为了使机械手更有效的使用和促进其进一步发展，本次设计的题目是压力机模锻出模机械手设计。根据现有的机械手，设计结构简单的小型机械手。本文在结构合理紧凑，满足使用性能、减少体积和重量、制造方便的前提下对其机构、工作原理和参数等进行了分析、设计和计算，以保证机械手最终设计的经济性和可靠性。同时也为机械手的发展奠定一定的基础。  关键词 ：机械手、自动化生产、结构设计、经济性  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is up in of a a to In of to  a     is of in of  In a of  of   to do a In  to do of In to of  is of a  of In    to of of  to of  a of   纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985    录  1 绪论  . 1 械手简介  . 1 机械手的组成  . 2 机械手的分类  . 2 械手国内外发展现状及趋势  . 3 国内外机械手发展现状  . 3 机械手的发展趋势  . 5 题研究的主要内容  . 6 2 机械手设计方案  . 7 械手工况要求  . 7 动路线方案比较  . 7 械手自由度  . 8 械手驱动方案比较  . 9 械手执行机构比较  . 100 论  . 11 3 参数设计和校核  . 122 爪机构计算和校核  . 12 手爪机构计算  . 124 手爪机构校核  . 144 臂伸缩结构计算和校核  . 14 手臂伸缩结构计算  . 144 手臂伸缩校核  . 166 臂回转结构计算和校核  . 166 手臂回转结构计算  . 166 手臂回转结构校核  . 19 4 机械结构设计  . 200 爪  . 200 臂伸缩机构  . 200 臂回转机构  . 211 论  . 211 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985  工作原理及缓冲器的作用  . 222 动系统工作原理  . 222 压缓冲器的作用  . 222 6 结论  . 244 参考文献  . 255 致谢  . 277 毕业设计 （ 论文 ） 知识产权声明  . 278 毕业设计 （ 论文 ） 独创性声明  . 279 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论  械手简介  机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。  机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识。其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生产工艺要求，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。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，并投入了大量的物力和财力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛 1。  机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性 2。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机 械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。  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。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。 1962 年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为 万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动； 控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫 械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。这两种出现在六十年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。 1978 年美国 司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种 工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于 1 毫米。联邦德国 司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序 控制 3。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统 柔性制造单元 的重要一环节 4。  械手的组成  一般来说，机械手主要有以下几部分组成：  (1) 手部 (或抓取机构 )包括手指 、传力机构等，主要起抓取和放置物件的作用。  (2) 传送机构（或臂部）包括手腕、手臂等，主要起改变物件方向和位置的作用。  (3) 驱动部分它是前两部分的动力，因此也称动力源，常用的有液压气压电力和机四种驱动形式 5。  (4) 控制部分它是机械手动作的指挥系统，由它来控制动作的顺序（程序）、位置和时间（甚至速度与加速度）等。  (5) 其它部分如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。  械手的分类  机械手从使用范围、运动坐标形式、驱动方式以及臂力大小四个方面的分类分别为：  a. 按使用范围分类：  （ 1）  专用机械手    一般只有固定的程序，而无单独的控制系统。它从属于某种机器或生产线用以自动传送物件或操作某一工具，例如 “毛坯上下料机械手 ”、 “曲拐自动车床机械手 ”、 “油泵凸轮轴自动线机械手 ”等等。这种机械手结构较简单，成本较低，适用于动作比较简单的大批量生产的场合。  （ 2）  通用机械手    指具有可变程序和单独驱动的控制系统，不从属于某种机器，而且能自动完成传送物件或操作某些工其的机械装置。通用机械手按其定位和控制方式的不同，可分为简易型和伺服型两种。简易型只是点位控制，故属于程序控制类型，伺服型可 以是点位控制，也可以是连续轨迹控制，一般属于数字控制类型 6。  b. 按运动坐标型式分类 7：  （ 1）  直角坐标式机械手    臂部可以沿直角坐标轴 X、 Y、 Z 三个方向移动，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 亦即臂部可以前后伸缩 (定为沿 X 方向的移动 )、左右移动 (定为沿 Y 方向的移动 )和上下升降 (定为沿 Z 方向的移动 )。  （ 2）  圆柱坐标式机械手    手臂可以沿直角坐标轴的 X 和 Z 方向移动，又可绕 Z 轴转动 (定为绕 Z 轴转动 )，亦即臂部可以前后伸缩、上下升降和左右转动；  （ 3）  球坐标式机械手    臂部可以沿直角坐标轴 X 方向移动，还可以绕  轴转动 ，亦即手臂可以前后伸缩 (沿 X 方向移动 )、上下摆动 (定为绕 Y 轴摆动 )和左右转动 (仍定为绕 Z 轴转动 )；  （ 4）  多关节式机械手    这种机械手的臂部可分为小臂和大臂。其小臂和大臂的连接 (肘部 )以及大臂和机体的连接 (肩部 )均为关节 (铰链 )式连接，亦即小臂对大臂可绕肘部上下摆动，大臂可绕肩部摆动多角，手臂还可以左右转动。  c. 按驱动方式分类 8：  （ 1）  液压驱动机械手    以压力油进行驱动；  （ 2）  气压驱动机械手    以压缩空气进行驱动；  （ 3）  电力驱动机械手    直接用电动机进行驱动；  （ 4）  机械驱 动机械手    是将主机的动力通过凸轮、连杆、齿轮、间歇机构等传递给机械手的一种驱动方式。  d. 按机械手的臂力大小分类：  （ 1）  微型机械手    臂力小于 1 ；  （ 2）  小型机械手    臂力为 1 10 ；  （ 3）  中型机械手    臂力为 10 30 ；  （ 4）  大型机械手    臂力大于 30 。  械手国内外发展现状及趋势  国内外机械手发展现状 9 由于机械手都需要能快速、准确的抓取工件，因而对机械手提出了更高的要求，即他们必须具有高定位精度、能快速反应、有一定的承载能力、足够的空间和灵活的自由 度以及在任意位置都能自动定位。  传统观点认为，由于气体或液体具有压缩性，因此，在伺服系统中要实现高精度定位比较困难 (尤其在高速情况下，似乎更难想象 )。此外，工作压力较低，抓举力较小。技术作为机器人中的驱动功能已经被工业界广泛接受，对于机器人伺服控制体系的研究起步较晚，但已取得了重要成果，它在工业自动化领域应用正在受到越来越多的广泛关注。  90 年代初，有布鲁塞尔皇家军事学院 授领导的综合技术部开发研制的电子气动机器人 “阿基里斯 ”六脚勘测员，也被称为  “六足动买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 物 ”。 授采 用了世界上著名的德国 产的气动元件、可编程控制器和传感器等，创造了一个在荷马史诗中最健壮最勇敢的希腊英雄 阿基里斯。它能在人不易进入的危险区域、污染或放射性的环境中进行地形侦察。六脚电子机器人的上方安装了一个照相机来探视障碍物，能安全的绕过它，并在行走过程中记录和收集数据。六脚电子气动机器人行走的所有程序由 编程控制器控制， 在六个不同方向控制机器人的运动，s。通常如果有三个脚与地面接触，机器人便能以一种平稳的姿态行走，六脚中的每一个脚都有三个 自由度，一个直线气缸把脚提起、放下，一个摆动马达控制脚伸展、退回，另一个摆动马达则负责围绕脚的轴心作旋转运动。每个气缸都装备了调节速度用的单向节流阀，使机械驱动部件在运动时保持平稳，即在无级调速状态下工作。控制气缸的阀内置在机器人体内，由 编程控制器控制。当接通电源时，气动阀被切换到工作状态位置，当关闭电源时，他们便回到初始位置。此外，操作者能在任何一点上停止机器人的运动，如果机器人的传感器在它的有效范围内检测到障碍物，机器人也会自动停止。  由汉诺威大学材料科学研究院设计的气动攀墙机器人，它 能在两个相互垂直的表面上行走 (包括从地面到墙面或者从墙面到天花板上 )。该机器人轴心的圆周边上装备着等距离 (根据步距设置 )的吸盘和气缸，一组吸盘吸力与另一组吸盘吸力的交替交换，类似脚踏似的运动方式，使机器人产生旋转步进运动。这种攀墙式机器人可被用于工具搬运或执行多种操作，如在核能发电站、高层建筑物气动机械手位置伺服控制系统的研究或船舶上进行清扫、检验和安装工作。机器人用遥控方式进行半自动操作，操作者只需输入运行的目标距离，然后计算机便能自动计算出必要的单步运行。操作者可对机器人进行监控。  从上述实例可见，机器 人己经取得了实质性的进展。就它在三维空间内的任意定位、任意姿态抓取物体或握手而言， “阿基里斯 ”六脚勘测员、攀墙机器人都显示出它们具有足够的自由度来适应工作空间区域。技术发展至今，用直线气缸、旋转马达来解决气动机器人中一般的关节活动和空间自由度己经不成问题了，气缸低速运动平稳性这一点也不成问题了，很多场合使用低速气缸，其速度在5mm/s 的情况下也能平稳运行。因此从根本上改变了传统上的观点 “由压缩性的空气作为介质的气缸运动速度有冲击颤动或低速运行不平稳的缺陷 ”。气缸的运行从低速 5mm/s 到高速 510m/s， 表明了它有一个十分丰富、宽广的速度区域，以适应各种层次的速度等级需要。  技术经历了一个漫长的发展过程，随着气动伺服技术走出实验室，气动技术及气动机械手迎来了崭新的春天。目前在世界上形成了以日本、美国和欧盟气动技术、气动机械手三足鼎立的局面。我国对气动技术和气动机械手的研究与应用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多气动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。随着微电子技术的迅速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用，为研究高性能的气动机械手奠定了坚实的物质技术基 础。由于气动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点 10。  由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工  ，食品和药品的包装、精密仪器和军事上 11。  现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工 艺是焊接的生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。  在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地 吸住，运送到指定目标位置。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的 缸 12。  气动机械手用于对食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装；用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。如酒、油漆灌装气动机械手；自动加盖、安装和拧紧气动机械手，牛奶盒装箱气动机械手等 13。  此外，气动系统、气动机械手被广泛应用于制药与医疗器械上。如：气动自动调节病床， 器人， 科手术机器人等 14。  机械手的发展趋势 15 目前国内机械于主要用于机床加工、 铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 中的一个基本单元。  国外机械手在机械制造行业中应用较多， 发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械数的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。  目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到 3M/S，量产产品达到 6 轴，负载 2产品系统总重已突破 100重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展 16。  题研究的主要内容  机械手是近 30年发展起来的一种典型的、机电一体化的自动化生产工具。在制造工业中，应用工业机器人技术是提高生产过程自动化，改善劳动条件，提高产品质量和生产效率的有效手段之一，也是新技术革命的一个重要内容。机械手是能自动化定位控制并可编程序实现变动的多功能机 器，有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境和各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。其作业的准确性和各种环境下完成作业的能力在国民经济各领域有着广阔的发展前景。  本文设计的机械手其工况和参数内容如下：  运动功能设计：即自由度设计，应尽可能的灵活运动和大的工作空间，分析各关节运动的性质以及排列顺序等。  传动功能设计：机械手操作机是由若干个构件和关节组成的多自由度空间机构，传动功能中驱动器安排和机构要合理。  机械结构设计：满足强度和刚度情况下，要充分考虑机 器人的结构紧凑、重量轻、体积小等特点。同时满足装卸方便，便于维修、调整。  基本参数：横向伸缩距离： 125 最大回转角度： 90  自由度： 2个买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 2  机械手设计方案  械手工况要求  本文设计的机械手操作机是由若干个构件和关节组成的多自由度空间机构，传动功能中驱动器安排和机构要合理。满足强度和刚度情况下，要充分考虑机器人的结构紧凑、重量轻、体积小等特点。同时满足装卸方便，便于维修、调整。基本参数：横向伸缩距离： 125大回转角度： 90、自由度： 2 个。  动路线方案比较 17 常见 的工业机械手根据手臂的动作形态 ,按坐标形式大致可以分为以下  4 种 :直角坐标式，圆柱坐标式，球坐标式，关节式。  (1) 直角坐标型机械手，：手臂的运动系由三个直线运动所组成，即沿直角坐标系的 X 轴的伸缩、沿 Z 轴的升降、沿 Y 轴的横移。它的结构简单，定位精度高，适用于主机位置成行排列的场合。但是它的占地面积大而工作范围小以及灵活性比较差，限制了它的使用范围。  (2) 圆柱坐标型机械手：手臂的运动系由两个直线运动和一个回转所组成，即沿 X 轴的伸缩、沿 Z 轴的升降和绕 Z 轴的回转，它与直角坐标式相比较，占地面积小而活动范围 大，结构简单，并能达到较高的定位精度，因此应用范围比较广泛。由于机械手结构的关系，沿 Z 轴方向移动的最低位置受到限制，故不能抓取地面上物件。  (3) 球坐标型机械手：手臂的运动系由一个直线运动和两个转动所组成，即沿 X 轴的伸缩、绕 Y 轴的俯仰和绕 Z 轴的回转。此机械手具有动作灵活，占地面积小而工作范围大等特点，它适用于沿伸缩方向向外作业的传动形式。但它的结构较复杂，此外，手臂摆角的误差通过手臂会引起手部中心处的误差放大。  (4) 关节型机机械手：手臂的运动类似人的手臂可作几个方向的转动，它由大小两臂和立柱等所组成， 大小两臂之间的联接为肘关节，大臂与立柱之间的联接为肩关节，各关节均由铰链构成以实现转动。它的工作范围大，动作灵活，通用性强，能抓取靠近机座的物件，并能绕过机体和工作主机之间德尔障碍物去抓取物件。但是关节式机械手的定位是由各个关节相互转角来决定的，所以定位精度较差，另外，控制装置和机械结构比其它型式的机械手均复杂。  综合考虑本文选择圆柱坐标型机械手买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 械手自由度  通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。人从手指到肩部共有 27 个自由度。而如将机械手的手臂也制成这样多的自由度，既困难又不必要。从力学的角度 分析，物件在空间只有 6 个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件，传送机构也应具有 6 个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于 6 个的。一般的专用机械手只有 2 4 个自由度，而通用机械手则多数为3 6 个自由度（这里所说的自由度数目，均不包括手指的抓取动作）。  机械手的每一个自由度是由其操作机的独立驱动关节来实现的。所以在应用中，关节和自由度在表达机械手的运动灵活性方面是意义相通的。又由于关节在实际构造上是由回转或移动的轴来完成的，所以又习惯称之为轴。因此，就有了6 自由度、 6 关节或 6 轴机械手的命名方 法。它们都说明这一机械手的操作有 6个独立驱动的关节结构，能在其工作空间中实现抓取物件的任意位置和姿态。  a. 一个自由度  （ 1）  一个直线运动，构成直线。  （ 2）  一个旋转运动，构成曲线。  b. 两个自由度  （ 1）  两个直线运动，构成平面。  （ 2）  一个直线运动加一个在直线运动所在平面内的旋转运动，构成平面。  （ 3）  一个直线运动加一个不在直线运动所在平面内的旋转运动，构成圆柱曲面。  c. 三个自由度  （ 1）  三个直线运动，构成立方体。  （ 2）  两个直线运动和一个旋转运动，构成圆柱体。  （ 3）  一个直线运动 和两个旋转运动构成球体。  （ 4）  三个旋转运动，构成球体。  要达到空间任意一点，原则上需要 3 个运动轴，而把一件工具送到相对于工件的一定位置时又需要 3 个运动轴。因此，一台通用机械手能够达到空间的任意点，并将工具送到相对于工件的任意位置，最低限度需要 6 个运动轴。其中位置自由度 3 个，姿势自由度 3 个。  本次设计的机械手涉及到两个自由度，一个是 X 轴的横向伸缩，另一个是  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 械手驱动方案比较  机械手的驱动方式一般分为四种：液压传动、气压传动、机械传动、电力传动。  (1) 液压传动机械手：以油液的压力 来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温  (2) 气压传动机械手：以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是介质来源极方便、气动动作迅速、结构简单、成本低。由于空气具有可压缩特性，工作速度的稳定性较差，而且气源压力较低，抓重一般在 30 公斤以下，适用于高速、轻裁、高温和粉尘大的环境中进行工作。  (3) 机械传动机械手：由机械传动机构 (如凸轮、连杆、齿轮 和齿条、间歇机构等 )驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠、动作频率高。但是结构较大，动作程序不可变。它常被用于为工作主机的上、下料。  (4) 电力传动机械手：由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。但由于是电机驱动，负载比较小，不适用于载重过大的工作条件。  如前所述，机械手有四种驱动方式，而当中的液压与气压跟机械和电力相比，具有以下优点：  1) 空间布局安装不受严格 的空间限制，能构成其它方法难以组成的复杂驱动系统。  2) 液压与气压驱动传递的运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。  3) 操作控制方便，省力，易于实现自动控制、中远距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。  4) 液压与气压元件属机械工业基础件，标准化、系列化和通用化程度较高，有利于缩短设计、制造和降低制造成本。  基于以上几点，液压与气压驱动在生产中应用最为广泛。液压与气压作为机械手的两种常见驱动方式，其发展也对机械手的应用具有一定的促进作用。液压与气压 都是以流体（液压油液或压缩空气）为工作介质进行能量传递和控制的。气压传动的突出优点是：介质为空气极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 击大，而且起源压力较低，因此，气压机械手抓重一般在 30 公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以一般适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。相比之下，液压一般用于低速，重载和低污染的环境下。  众所周知，液压驱动多年来一直以矿物型液压油为工作介质，然而油压存在着污染环境、易燃烧、浪费能源的 严重问题，一方面有背于当今制造业环保、节能的发展方向，另一方面在一定程度上限制了液压技术的发展和应用。随着科学技术的进步和人类环保、能源危机意识的提高，除了继续使用高水基液作为液压介质外，促使人们重新认识和研究以纯水 (不含任何添加剂的天然水 (含海水和淡水 )作为工作介质的 “绿色 ”液压技术一纯水液压传动技术，并在近 20 年来使其不论在理论上还是在应用研究上，都得到了持续稳定地复苏和发展。  综上考虑机械手驱动结构选择气压传动。  械手执行机构比较  机械手的执行机构设计是用来抓持工件或工具的部件。手部抓持工件 的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一。机械手的执行机构包括手部、手腕、手臂、立柱以及机座，行走机构等。  (1) 手部：即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指和传力机构所构成，手指是与物件直接接触，而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务；吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力吸附物件。  (2) 手腕：是联接手部和手臂的部件，起调整或改变工件的空间位置。  (3) 手臂：机械手的手臂伸缩属于直线运动， 实现此运动常用的有活塞油（气）缸，活塞缸和齿轮齿条机构，丝杠螺母  机构以及活塞缸和连杆机构等，由于活塞气缸的体积小，重量轻，因此在机械手抓取模具这一部分采用气压驱动。机械手手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片式回转缸，齿轮传动机构、链轮传动机构、连杆机构等。  (4) 立柱：是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降 (或俯仰 )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，但因工作需要有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。  (5) 机座：是机械手的基础部分，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。  (6) 行走机构：当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。  在设计时要注意的问题：  1) 末端执行机构应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。  2) 末端执行机构应有一定的开闭范围。其大小不 仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。  3) 应能保证工件在末端执行机构内准确定位。、结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。  综上所述机械手的手部选用夹持式，手臂由伸缩运动和 0回转运动组成，手臂的各种运动由气缸来实现。  论  本次设计的机械手是压力机模锻出模机械手，适用于成批生产模具的自动搬运操作设备。此机械手由手部，手臂，立柱三部分组成，机械手手臂由气缸带动前伸取出模具并收缩，然后在气缸和活塞杆的作用下，立柱回转 90 度到达指定位置后放下模具，然后复 位继续以上重复操作，实现成批模具生产搬运工作。其中驱动方案选择圆柱坐标型机械手。机械手涉及两个自由度： X 轴的横向伸缩和Z 轴的回转运动。机械手的手部选用夹持式，手臂由伸缩运动和 0回转运动组成，手臂的各种运动由气缸来实现。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 3  参数设计和校核  爪机构计算和校核 18 爪机构计算  下图 示为手部结构，其中 1、手指  2、销轴  3、拉杆  4、指座。  图 部结构  在拉杆 3 作用下销轴 2 向上的拉力为 F，并通过销轴中心 O 点，两手指 1的滑槽对销轴的反作用力为1F、2F，其力的方向垂直于滑槽中心线   点，11 A 及 B，  。根据销轴的力平衡条件：   得12 得1 2 11（  销轴对手指的作用力为 1F 。手指握紧工件时所需的力称为握力（即夹紧力），假想握力作用在过手指与工件接触面的对称平面内，并设两力的大小相等，方向相反，以 示。由手指的力矩平衡条件： 1 ( ) 0  得   a2                 （  式中     a手指的回转支点到对称中心线的距离（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点连线间的夹角。  由上式可知，当驱动力 F 一定时， 角增大则握力 角过大会导致拉杆（即活塞）的行程过大，以及手指滑槽尺寸长度增大，使之结构加大，因此，一般取 4030 。这里取角 =30 。