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摘要
本次设计的多功能机械手用于R175型柴油机机体加工自动线上，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为球坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、手臂俯仰、腕部转动和腕部摆动5个自由度；驱动方式为液压驱动，且选用双联叶片泵，系统压力为2.5MPa，电机功率为5.5KW，共有整机回转油缸、手臂俯仰油缸、手臂伸缩油缸、手腕摆动油缸、手腕回转油缸、手爪夹紧油缸6个液压缸；定位采用机械挡块定位，定位精度为0.5～1mm，采用行程控制系统实现点位控制。
关键字： 机械手，球坐标，液压，机械挡块 ，点位控制
R175 diesel engine body processing automatic line in multifunctional manipulator
Abstract
The current design of multifunctional mechanical hand used for R175-type diesel organisms automatic processing line, mainly consist of claw, wrists, arms, body, base and so on. With moving the materials, turnover and transfer spaces, and many other functions, the automatic line with the unified production rhythms and production program completed more moves. With the automatic production line rhythms and the production of complete reunification of the above movements, automatic line is around the machine arrange, the coordinates of the ball coordinates of the form, with huge rotary, extendable arm, arm pitch, hitting and hitting back five moves freedom; Driven approach to hydraulic-driven, and the choice of double leaves pumps, the system pressure to 2.5MPa, 5.5KW electrical power for a total of whole sets of rotation tank, arm tilt cylinders, fuel tanks extendable arm, wrist swing tank, wrist rotation tank, claw clip tank six hydraulic oil tank; positioning a piece of machinery turned positioning, positioning accuracy for 0.5~1mm, using control systems to achieve their point spaces control.
Key words: Mechanical hand, the ball coordinates, hydraulic, mechanical turned pieces, control point spaces
目录
第一章 绪论 6
1.1加工自动线上的多功能机械手研究的目的和意义 6
1.1.1机械手的发展历史 6
1.1.2机械手的研究意义 6
1.2机械手发展的趋势和方向 6
1.2.1重复高精度 6
1.2.2模块化 7
1.2.3机电一体化 7
1.3本章小结 7
第二章 方案设计及主要参数的确定 8
2.1方案设计 8
2.2主要参数的确定 9
第三章 抓取机构的设计 11
3.1抓取机构结构形式的确定 11
3.2夹紧力（握力）的确定 11
3.3夹紧缸驱动力的计算 14
3.4夹钳式抓取机构的定位误差分析 15
3.5夹紧液压缸主要尺寸的确定 16
3.5.1.液压缸内径D的计算 16
3.5.2.活塞杆直径d的计算 17
3.5.3.液压缸壁厚δ的计算 18
3.5.4.液压缸外径D0及长度l的计算 19
3.5.5.液压缸行程S的确定 19
第四章 送放机构的设计 20
4.1概述 20
4.1.1送放运动 20
4.1.2送放范围 20
4.1.3送放图形 20
4.1.4送放运动的自由度 21
4.2液压系统主要参数的确定 22
4.2.1液压缸工作载荷的确定 22
4.2.2液压缸推力的确定 22
4.2.3.液压缸流量的计算 23
4.2.4.液压缸基本尺寸的确定 23
4.3机械手的腕部设计 25
4.3.1.腕部结构形式的确定 25
4.3.2.腕部回转缸驱动力矩的计算 26
4.3.3.腕部回转液压缸尺寸的确定 30
4.3.4.腕部摆动缸驱动力矩的计算 32
4.3.5.腕部摆动液压缸尺寸的确定 34
4.4机械手的手臂和机身的设计 36
4.4.1. 手臂和机身结构形式的确定 36
4.4.2. 手臂驱动力的计算 37
4.5 液压系统元件的选择 42
4.6液压系统回路的分析 43
4.6.1.调压回路 43
4.6.2.缓冲回路 43
4.6.3.调速回路 44
4.6.4.换向回路 44
4.6.5.锁紧回路 44
4.6.6.保压回路 45
第五章 控制系统的设计 46
第六章 不同类型机械手爪优缺点分析 47
第七章 总结与展望 49
7.1总结 49
7.2展望 49
致 谢 50
参考文献 51
第一章 绪论
机械手是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。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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。
1.1加工自动线上的多功能机械手研究的目的和意义
1.1.1机械手的发展历史
机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、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。机械手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装置。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。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。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。
1.1.2机械手的研究意义
中国现在已经进入了工业化快速发展的时代，日新月异的技术发展和科技进步，使人类社会对工业现代化的需求越来越迫切。人们将来只会更加的依赖机械手。人类的求知欲是无穷的，人们在社会发展的同时，将会不得不更多的涉及到人类不方便，或者不被直接允许进入的领域，这就要求机械人代替人类深入到这些领域和地方完成任务。另外，在人类社会进入高速发展的快节奏的同时，人们对工业生产的精度，效率的要求也越来越高，这就要求机械手这种靠程序准确完成动作的机器发挥作用。
1.2机械手发展的趋势和方向
1.2.1重复高精度
精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度足指如果动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机器人定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。
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