工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。主要叙述了机械手的设计计算过程。本文比较全面地讨论了工业机械手的手部和腕部、手臂伸缩机构以及上升和回转机构等主要部件的结构设计。并在最后做了一些液压控制方面的设计，绘制了液压系统图等。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术

关键字：机械手;气动;自由度；

第一章绪论1

1.1机械手的基本概念1

1.2 国内外的发展状况1

1.3机械手特点、研究意义2

1.3.1 机械手的特点2

1.3.2机械手的研究意义2

1.4机械手的组成3

1.4.1机械手的组成3

1.5设计任务介绍及意义3

第二章机械手总体结构的确定4

2.1 机械手的运动自由度4

2.2 工作空间的确定4

2.3额定负载的确定4

2.4机械手结构形式的确定4

2.5运动速度5

2.6 定位精度6

2.7 机械手的技术参数列表6

2.8机械传动系统设计6

第三章手部结构设计8

3.1夹持式手部结构8

3.1.1手指的形状和分类8

3.1.2设计时考虑的几个问题8

3.1.3手部夹紧气缸设计9

第四章手腕结构设计14

4.1 手腕的自由度14

4.2 手腕的驱动力矩的计算14

4.2.2回转气缸的驱动力矩计算16

4.2.3 手腕回转缸的尺寸16

第五章手臂伸缩，升降，尺寸设计与校核17

5.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核17

5.2纵向气缸的设计18

5.3导向装置21

5.4 平衡装置21

第六章总结22

第七章致谢23

参考文献24

第一章绪论

2.7 机械手的技术参数列表

　　　1、抓重：10公斤

　　　2、自由度数：4个自由度

　　　3、座标型式：圆柱座标

　　　4、最大工作半径：1500mm

　　　5、手臂最大中心高：1380mm

　　　6、手臂运动参数：缩行程600mm，伸缩速度500mm/s，升降行程200mm，

　　　升降速度300mm/s，回转范围00 -2400，转速度900/s

　　　7、手腕运动参数：回转范围 00--1800，转速度1800/s

　　　8、手指夹持范围：片料:面积不大于0. 5㎡

　　　9、定位精度：士0. 5mm

　　　10、缓冲方式：液压缓冲器

　　　11、传动方式：气压传动

1.5设计任务介绍及意义

　　　通过课程设计培养学生综合运用所学知识的能力，提高分析和解决问题能的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的意义在于：

　　　(1)培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统（产品）的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。

　　　(2)培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。

　　　(3)培养学生掌握机电产品设计的一般程序方法，进行工程师基本素质的训练。

　　　(4)树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。2.1 机械手的运动自由度

　　　物体上任何一点都与坐标轴的正交集合有关。物体能够对坐标系进行独立运动的数目称为自由度（DOF degree of freedom）。自由度是指描述物体运动所需的独立坐标数，三维空间需要6个自由度。物体所能进行的运动有沿着坐标轴的三个平移自由度和绕坐标轴的三个旋转自由度。

　　　一般固定程序的机械手，动作比较简单，自由度数较少。工业机器人自由度数较多，动作灵活性和通用性较大。一般说来，机器人靠近机座的3个自由度是用来实现手臂末端的空间位置的，再用几个自由度来定出末端执行器的方位；7个以上的自由度是冗余自由度，是用来躲避障碍物的。

　　　自由度的选择也与生产要求有关，若批量大，操作可靠性要求高，运行速度快，周围设备构成比较复杂，工件质量轻时，机械手的自由度数可少；如果要便于产品更换，增加柔性，则机械手的自由度要多一些。

　　　计算机械手的自由度时，末端执行器的夹持器动作是不计入的，因为这个动作不改变工件的位置和姿态。在满足机械手工作要求前提下，为简化机械手的结构和控制，应使自由度数最少。

　　　本设计的通用机械手的结构相对比较简单，自由度选择为四个。分别为大臂回转、大臂升降、小臂回转和小臂伸缩。分别由大臂回转油缸、大臂升降油缸、小臂回转油缸和小臂伸缩油缸控制。

2.2 工作空间的确定

　　　工作空间是指机械手正常工作时，手腕参考点在空间活动的最大范围，依据机械手工作范围和运动轨迹确定。工作空间大小不仅与机器人各杆件尺寸有关，而且也与它的总体构形有关。在工作空间内要考虑杆件自身的干涉，防止与作业环境发生碰撞。此外在工作空间内某些位置，机械手不可能达到预定的速度，甚至不能在某些方向上运动，即所谓工作空间的奇异性。

　　　本机械手的工作空间要求为：手臂伸缩行程范围0~500mm，手臂升降行程范围最大0～300mm，手臂回转行程范围0o~240o。

2.3额定负载的确定

　　　承载能力说明机械手搬运重物的能力，负载大小主要考虑机械手各运动轴上的受力和力矩，末端执行器的重量，抓取工件的重量，以及由运动速度变化而产生的惯性力和惯性力矩。

　　　本设计要求能夹持重量为100N的物体，考虑末端执行器的重量及各运动轴上的受力和力矩，以及考虑足够的安全系数，初步确定设计负载为1500N。

2.4机械手结构形式的确定

　　　本毕业设计是通用机械手，要求有较高的定位精度和较高的耐用度，其结构形式方案一般有以下几种:

连杆式装箱机械手的设计.gif

内容简介：: 西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题目连杆式装箱机械手的设计学生姓名陈凡学号08102080215专业名称机械设计制造及其自动化指导教师姚慧检查时间2011-4-8班级08机电2班毕业设计（论文）进展情况通过对机械手的设计的相关资料的学习，以及对整个设计的了解，现基本完成以下设计工作：1. 对机械手的基本结构，工作原理，应用场所有一定了解。2. 对工业机械手的基本结构（执行机构、驱动机构、控制装置）有所了解及掌握。3. 被加持对象的基本结构和机械手的工作行程有一定的认识。4. 完成手腕、手抓基本结构的设计、计算。下一步设计工作内容连杆式装箱机械手手臂基本结构的设计计算和手腕、手臂、手抓基本结构的校核以及机械手装配图的绘制。指导教师意见1.能够按自身进度要求完成相关设计.2能够与老师保持正常指导关系.综上所述,同意按照设计进度进行后续工作.签字：年月日教研室意见签字：年月日

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