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毕业设计说明书（论文）中文摘要
机械手是一种典型的机电一体化产品，搬运机械手是机械手研究领域的热点。研究搬运机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识，同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。
本文对一种使用在搬运机械手的结构进行设计，并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机械手模型进行力学分析，估算各关节所需转矩和功率，完成电机和减速器的选型。其次从电机和减速器的连接和固定出发，设计关节结构，并对机构中的重要连接件进行强度校核。
关键词： 结构设计，机器臂，关节型机械手，结构分析
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Abstract
The robot is a typical mechatronic products, spray painting robot is a hot research field of the robot. Study on the spray painting robot requires a combination of mechanical, electronic, information theory, artificial intelligence, biology and computer science knowledge, at the same time, its development has promoted the development of these disciplines.
In this paper, a design of arm structure used in the painting robot, and complete the general assembly drawing and part drawing. Requirements for the mechanics analysis of the robot model, estimate required on each joint torque and power, complete motor and reducer selection. Secondly, from the motor and reducer connection and fixation of joint structure, design, and the mechanism of important connections check the strength.
Keywords ：Structure design, Robot arm, Structure analysis
目 录
1 绪论1
1.1 引言1
1.2 搬运机械手研究概况2
1.2.1 国外研究现状2
1.2.2 国内研究现状3
1.4 搬运机械手的总体结构4
1.5 主要内容4
2 总体方案设计5
2.1 机械手工程概述5
2.2 工业机械手总体设计方案论述6
2.3 机械手机械传动原理7
2.4 机械手总体方案设计7
2.5 本章小结9
3 机械手大臂结构设计1
3.1 大臂部结构设计的基本要求1
3.2 大臂部结构设计2
3.3 大臂电机及减速器选型2
3.4 减速器参数的计算3
3.5承载能力的计算7
3.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算7
3.5.2 柔轮疲劳强度的计算7
3.6 轴的计算校核8
3.7 大臂的平衡设计11
3.7.1 弹簧的受力分析11
3.7.2 弹簧的设计计算14
4机械手小臂结构设计18
4.1 腕部设计18
4.2 小臂部结构设计31
4.3 小臂电机及减速器选型31
4.3.1.传动结构形式的选择32
4.3.2.几何参数的计算32
4.4 凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算33
4.4.1柔轮齿面的接触强度的计算34
4.4.2柔轮疲劳强度的计算35
4.5 轴结构尺寸设计36
4.6 轴的受力分析及计算36
4.7 轴承的寿命校核37
5机械手机身结构设计40
5.1 步进电机选择40
5.2 齿轮设计与计算45
5.3 轴的设计与计算52
5.4 轴承的校核60
5.5 键的选择和校核63
5.6 机身结构的设计64
6 控制系统硬件设计65
6.1 控制系统模式的选择65
6.2 控制系统的搭建65
7 控制系统软件设计69
7.1 预期的功能69
7.2 实现方法69
总结与展望73
致 谢74
参 考 文 献75
1 绪论
1.1 引言
机械手是一种典型的机电一体化产品，搬运机械手是机械手研究领域的热点。研究搬运机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识，同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。机械手是搬运机械手的一种。
1959年，世界上诞生了第一台工业机械手，开创了机械手发展的新纪元。随着科学技术的发展，搬运机械手的研究与应用迅猛发展。世界著名机械手专家、日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机械手应当具有的最大特征之一是功能”。其中双足是方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。伟大的发明家爱迪生也曾说过这样一句话：“上帝创造人类，两条腿是最美妙的杰作”。系统具有非常丰富的动力学特性，对的环境要求很低，既能在平地上，也能在非结构性的复杂地面上，对环境有很好的适应性。功能的具备为扩大机械手的应用领域开辟了无限广阔的前景。
研究机械手的原因和目的，主要有以下几个方面：希望研制出机构，使它们能在许多结构和非结构环境中，以代替人进行作业或延伸和扩大人类的活动领域；希望更多得了解和掌握人类得特性，并利用这些特性为人类服务，例如：人造假肢。系统具有丰富的动力学特性，在这方面的研究可以拓宽力学及机械手的研究方向；机械手可以作为一种智能机械手在人工智能中发挥重要的作用。
，搬运机械手的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机械手协会给搬运机械手下的定义：搬运机械手是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对搬运机械手作如下定义：
搬运机械手是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。是可进行自动喷漆或关节其他涂料的工业机械手。
搬运机械手以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。
搬运机械手是在计算机控制下可编程的自动机器。采用搬运机械手是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。机械手的诞生和发展虽只有30多年的历史，但它已应用到国民经济，民事技术等众多的领域，具有广阔的应用和发展前景，显示出强大的生命力[1-2]。
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