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气动翻转机械手部件设计【22张图/14100字】【优秀机械毕业设计论文】

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外文翻译

外文翻译之一个平行夹爪夹持器的合规性效果.doc---(点击预览)

外文翻译基于充气橡胶袋的一个灵活夹具的设计和可行性测试.doc---(点击预览)

Design and feasibility tests of a flexible gripper based on inflatable rubber pockets.pdf---(点击预览)

Compliance effects in a parallel jaw gripper.pdf---(点击预览)

毕业设计ppt

杨永贺毕业论文ppt.ppt---(点击预览)

抓取移动.avi

答辩表格

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A0-总装配图.dwg

A1-夹紧装置.dwg

A3-不带孔齿条.dwg

A3-半联轴器.dwg

A3-固定机座.dwg

A3-固定机架.dwg

A3-固定轴.dwg

A3-固定铁片.dwg

A3-夹紧套.dwg

A3-夹紧装置齿轮.dwg

A3-密封块.dwg

A3-带孔齿条.dwg

A3-推动轴.dwg

A3-气压缸盖.dwg

A3-气缸外壳.dwg

A3-气缸推动轴.dwg

A3-气缸端盖.dwg

A3-联轴器中间.dwg

A3-轴承内端盖.dwg

A3-轴承外端盖.dwg

A3-连接装置.dwg

A3-齿轮2.dwg

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关键词：: 气动翻转机械手部件设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份，48页，14100字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
文献综述一份。
外文翻译一份。
毕业设计ppt一份。

图纸共22张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A1-夹紧装置.dwg
A3-不带孔齿条.dwg
A3-半联轴器.dwg
A3-固定机座.dwg
A3-固定机架.dwg
A3-固定轴.dwg
A3-固定铁片.dwg
A3-夹紧套.dwg
A3-夹紧装置齿轮.dwg
A3-密封块.dwg
A3-带孔齿条.dwg
A3-推动轴.dwg
A3-气压缸盖.dwg
A3-气缸外壳.dwg
A3-气缸推动轴.dwg
A3-气缸端盖.dwg
A3-联轴器中间.dwg
A3-轴承内端盖.dwg
A3-轴承外端盖.dwg
A3-连接装置.dwg
A3-齿轮2.dwg

摘要
气动机械手是以气压为驱动力的机械手。机械手并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，它主要是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。所以气动机械手能够降低劳动强度，提高生产效率。但它的缺点也很明显，因为气体具有很大的可压缩性, 要做到气动机械手精确定位难度很大, 尤其是难以实现任意位置的多点定位；而且可压缩性也带来不能承受过重的负载的限制。传统气动系统只能靠机械定位置的调定位置而实现可靠定位, 并且其运动速度只能靠单向节流阀单一调定, 经常无法满足许多设备的自动控制要求。
本课题经过深刻的研究发现，目前生产线上的气动翻转机械手一个运动进程只能实现一次抓取和翻转功能的，感觉这种机械手效率太低。所以本次设计针对这个缺点，设计出了一种气动翻转机械手，它在一个运动进程能实现两次抓取和翻转，提高了工作效率，加快生产效率。全文由五章构成：
关键词：气动装置；机械手;翻转装置；夹瓶器；

Abstract
Pneumatic manipulator is a robot which is based on Pressure-driven. The robot is the combination of expertise and expertise of an anthropomorphic machine electro-mechanical device, not simply instead of manual labor. It owns both the rapid response to the environment state and the ability of a long continuous operation, high accuracy, and the resistance to harsh environments. It is mainly used to crawl at a fixed program, and carry objects and operate tools automatically. So Pneumatic Manipulator can reduce labor intensity, improve production efficiency. However, its disadvantages are obvious. Pneumatic Manipulator getting the precise positioning is very difficult, especially achieving multi-point positioning to anywhere because of the great compressibility of gas. Also, the compressibility limits a load to be too heavy. Traditional pneumatic system only relies on the set position of the mechanical giving location and reliable positioning and velocity which relies on a single one-way throttle. So it is often unable to meet many requirements of the automatic control equipment.
After a deep study, we found that the pneumatic flip robot on the current production line can only be achieved crawling and flip function once in a movement process whose efficiency is too low. So we design a pneumatic flip robot which can achieve the two crawling and flipping in a motion process. There is no doubt that the pneumatic flip robot can improve work efficiency and speed up the production efficiency.
Key words: pneumatic devices; robot; turning device; clip bottle;

目录
摘要
Abstract
第1章绪论 1
1.1 引言 1
1.2气动机械手的发展 1
1.2.1国外气动机械手状况 1
1.2.2国内气动机械手情况 3
1.3发展趋势 3
1.3.1重复高精度 3
1.3.2模块化 3
1.3.3无给油化 4
1.3.4 机电气一体化 4
1.4 机械手夹持部件结构示意图 4
1.4.1 外夹持型机械手 4
1.4.2 内夹持型机械手 5
1.5国内外气动机械手设计举例 5
1.5.1与模具切割相结合 5
1.5.2 机械手虚拟样机 6
1.5.3 高精度机械手 6
第2章气动翻转机械手总体设计 8
2.1 抓取系统的初步设计 8
2.2 翻转系统的初步设计 8
2.2.1 锥齿轮电机翻转 8
2.2.2 链轮链条气缸翻转 9
2.2.3 翻转方案选择 9
2.3气动翻转机械手的三维建模、装配思路 10
2.3.1各部分零件设计 10

2.3.2 气动翻转机械手的运动学仿真 10
2.3.3 研究思路方案、可行性分析及预期成果 11
第3章气动翻转机械手重要零部件设计校核及其装配 12
3.1气缸的设计和校核 12
3.1.1 夹紧系统气缸设计和校核 12
3.1.2 翻转系统气缸设计和校核 14
3.2齿轮设计和校核 15
3.2.1齿轮参数的选择 15
3.2.2齿轮几何尺寸确定 15
3.2.3齿根弯曲疲劳强度计算 16
3.3齿条的设计和校核 18
3.3.1齿条的设计 18
3.4 固定机架上的轴设计和校核 20
3.4.1求输入轴上的功率、转速和转矩 20
3.4.2求作用在齿轮上的力 20
3.4.3 初步确定轴的最小直径 21
3.4.4轴的结构设计 21
3.4.5精确校核轴的疲劳强度 23
3.5圆锥滚子轴承的设计和校核 25
3.6键连接设计和校核 26
3.6.1输入轴键计算 26
3.6.2中间轴键计算 26
3.6.3输出轴键计算 27
3.7联轴器的设计和校核 27
第4章三维建模和运动仿真 29
4.1 整体装配图 29
4.2夹紧系统装配图 29
4.3气缸推动和翻转系统装配图 30
4.4 气缸推动夹紧装置系统装配图 30
第5章总结与展望 32

5.1总结 32
5.2展望 32
参考文献 33
致谢 35

课题名称气动翻转机械手部件设计
主要任务与
目标
工业机械手是现代生产线设备，机械手可快速准确地完成规定动作，缩短辅助时间，提高生产效率。由于机械手的重要作用，国内外已研制有大量机械手，多数属专用设备，单种机械手只能应用固定场合，对新的应用，须研制新机械手。在借鉴已有机械手的基础上，可对机械手结构和功能加以改进，以适应多种需要。
课题主要设计一套气动翻转机械手部件，功能为将工件移位并实现翻转动作。设计内容包括传动部件的结构设计、传动方式的选择、传动件的结构设计、支撑方式的选择、夹持部件的设计、以及其他结构件的设计。重点解决气动翻转部件的结构设计、传动结构设计和夹持部件的结构设计。
主要任务是：
1）气动翻转机械手部件方案设计；
2）重要零部件分析计算；
3）气动翻转机械手部件结构设计；
目标：
设计一套气动翻转机械手部件，功能为将工件移位并实现翻转动作。方案及结构设计合理，图纸满足生产要求。
主要内容与基本要求
主要设计内容：
1）气动翻转机械手部件方案的确定；
2）工况及受力分析；
3）传动方式选择；
4）重要尺寸计算；
5）部件结构设计；
6）零件结构设计；
7）技术要求的制定。
基本要求：
按照题目内容，完成方案设计，结构设计，装配图和零件图绘制，总计不少于2张零号图纸，方案结构合理。
完成毕业设计要求的各种文档，包括文献综述、开题报告、外文翻译及毕业设计论文等。
按照进度安排，认真按时完成设计任务。

主要参考资料及文献
阅读任务查阅与课题有关的文献（论文、书籍或手册等）不少于10篇（部），写出符合要求的文献综述报告。主要参考文献如下：
[1] 郭瑞洁, 钟康民. 基于铰杆-杠杆串联增力机构的内夹持气动机械手[J]. 液压与气动, 2009, 1:55-56.
[2] 于传浩, 章涤峰. 一种气动机械手夹持机构的设计[J]. 液压气动与密封, 2003, 101(5):22-28.
[3] 吴淑英. 机械手气动手爪的结构分析与选择[J]. 制造技术与机床, 1998, 9:9-11.
[4] 姚二民, 王新杰, 马韬. 一种气动式机械手的设计[J]. 机械设计与制造, 1996, 2:19-20.
[5] 陶湘厅, 袁锐波, 罗璟. 气动机械手的应用现状及发展前景[J]. 机床与液压, 2007, 35(8):226-228.
[6] A. J. G. Nuttall, A. J. Klein Breteler. Compliance effects in a parallel jaw gripper [J]. Mechanism and Machine Theory, 2003, 38(12): 1509-1522.
[7] Ho Choi, Muammer Koc. Design and feasibility tests of a flexible gripper based on inflatable rubber pockets [J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(12-13):1350-1361.

内容简介：: of a is be to by a or be in In a of on 1,3,4, on 8 (2003) 15091522* +31+a it to of a to If to of be in or 3in a , 26287002; in 4 003; 0 003in a In it a of is to by by to of 003 0094 - 211 2003 00943)001005,6 a is 7 a is of of is in to is to be a By of a nd in an of in a A a as to of of a If it is . 8(2003) 1509a 1 a is of is a is to of a It of a an a of be on by it of is to is 1. A a of a of a to be 0to to or to it be up in by or on a is an of a on in an to of 30 of to to or of to be a of 8(2003) 15091522 1511on to be in a to 00 N. by by of a l) by be 2C1 800 is to be of a 2b It to of to be 2a by a to be to as it is It t of so 2. on to a is To 5 mm of a to 0 is of a is 3a 2. 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In 外文翻译毕业设计题目：气动翻转机械手部件设计原文 1： in a 译文 1：一个平行夹爪夹持器的合规性效果原文 2： of a on 译文 2：一个平行夹爪夹持器的合规性效果基于充气橡胶袋的一个灵活机械手的设计和可行性测试作者：籍：美国出处： 2005 年密歇根大学安阿伯工程学院可重构制造系统摘要：在本文中，基于对于不同类型、设计和控制范畴的现有夹具的文献调查，我们展示了一个灵活的夹具设计的可行性测试结果。在报告中我们设计、分析、建立、测试了基于对符合规范的材料（如橡胶）与气动充气相结合使用的灵活性夹具。参数化有限元分析的进行用来调查过程和设计参数如橡胶材料，压力，初始夹头位移和摩擦的影响。基于有限元分析的结果，我们设计和建造了一个简单的，单一的橡胶袋灵活夹具。可行性实验的进行展示且获得了设计的可能性和局限性的整体理解，结果发现，我们可以抓取和放置不同的形状（圆柱形，棱柱形和复杂形状）、不同重量（ 20不同类型（鸡蛋，钢半球，蜡缸等）的对象，而不会失去对对象的控制。两个不同的部分的形状（即，棱柱形或圆柱形）的定位误差范围被发现为 20移）和转）。关键词：机械手设计策略灵活性选择机器人橡胶 1 介绍：机械手是一种应用在机器人上使用手臂末端的工具，在材料被做其他处理的时候，它具有对材料实现抓取、握持、升降、移动和控制的功能。人的手掌在抓取材料方面一直是最常见的、最多功能的、也是最有效和最微妙的形式，但是，在重复周期、重载荷和极端环境下，人类必须发展机械手以代替自己的手。在20 世纪 60 年代现代机器人出现以后，机械手在更多的场合下代替了人手。尽管有由于其可靠性、耐用性和生产效率而带来的初始成本和日常维护费用较高等问题，但是，我们在实践中发现机械手系统在重复抓取和处理材料方面是极其有效的。然而，机械手的成本可能比一个机器人成本还要高 20%，这要取决于机械手的具体应用和部分零件的复杂性了。如果对于制造系统中需要的灵活性有要求，一个合适的机械手的成本甚至可能更高，因为他们需要额外的控制器，传感器和设计需求，以至于到能够处理的不同部分的问题。在 21 世纪全球化的影响下生产制造企业都需要去满足客户不断变化的需求，如产品数量、品种繁多、快速交货等等。灵活的和可重构的制造系统（为对不可预知的和经常变化的市场环境的一种解决方案，已变成一种科学和工业的实践。为了充分实现械手作为很少与最末端产品直接接触的一种工具，必须设计的具有灵活性。在机器人技术应用的初期，大多数机械手被设计为使用于专门的任务，而且形状、尺寸、重量改变的条件下不能进行修改。后来，各种各样灵活性的克服这些缺点的机械手被设计了出来，但除了他们普遍拥有的较高成本是一个障碍外，日常维护和一些材料和应用上的限制也是个问题。尽管机械手的不足有很多，但合适成本的 ” 柔性的机械手设计 ” 作为设想的的一个重要元素，一直是我们寻求的解决灵活的材料处理系统问题的方案。例如，许多工厂的装配作业广泛使用专用夹具和固定装置。这些应用是部分特定的，因此当模式转变时，这些装置必须改变或替换掉。重新设计、制造、安装和拆卸这些机械手和固定装置的成本是很高的（汽车制造商每年个工厂需要大约 1 亿美元的钱，但是，随着更加灵活好用的替代品的开发，这个成本肯定会逐渐降低。在这片论文中，第一部分介绍的是广泛的阅读和讨论不同类型、不同设计的机械手；第二部分讲的是基于规范材料和内部压力（如把气冲入橡胶袋中）的一种机械手设计，这种类型的机械手用弹性夹持元件和同过加压装置来确定活跃自由度的方法，来确定抓取物体的形状；在第三部分中展示了一个参数的有限元分析的结果，它描述了在不同载荷和部分条件下灵活机械手选择的配置性能，以便确定合适的参数设置和材料；最后，在第四部分做了后原型设计和可行性表征测试，用来描述灵活机械手的缺点和优点。 2 对机械手的设计和类型进行的文献调查械手的设计方法人分析比较了机械手与人手抓取系统，并把机械手分成与机器人手臂和控制系统相兼容、安全抓取和握持对象、准确的完成复杂性任务三种类别。许多工厂的机械手的例子和机械手设计指导方针也被描述进去了。人总结了机械手在不同应用环境下设计方案应该如何选择。在他们的研究中，影响机械手如何选择的变量如下：（ a）成分，（ b）任务 ,(c)环境，（ d）机械臂和控制条件。“成分”这个变量包括几何、形状、重量、表面质量和温度，这些因素都需要考虑好。对于可重构系统，他们以形状和大小为标准又把这个变量分成了其他家族。对于“任务”这个变量，除了机械手的类型、不同组成部分的数量、准确性及周期需要考虑外，还有主要的操作处理如抓取、握持、移动和放置都要考虑。在合适的地方设计核实的机械手，必须考虑所有的因素，而且验证性的测试必须要多做。为了减少疲劳效应，人开发了一个用于选择机械手的专家系统。他们建立了一个混合型专家系统，这是采用以规则为基础面向对象的编程方法。械手的分类机械手也可以有他们的目的、大小、载荷、和驱动力来分类。通常情况下，机械手的工作机制和主要特征有驱动力的分类来定义。机械手的驱动力通常有电动、气动、液压，或在某些情况下有真空磁六变流体和形状记忆等。一个平行爪机械手的合规性效应作者：籍：荷兰出处： 2002年荷兰代尔夫特设计学院摘要：本文讨论了平行爪机械手的机械合规性效应。在研究专用机械手设计的一个案例中，分析了两种不同设计元素对兼容特性的影响预加载弹簧的弹性和由摩擦引起的阻力。这种机械手通过操纵半自动旋锁来保护海轮货物集装箱。这种适应性效应能有效的减少偏差和对机械手的过载。关键字：机械合规性扭锁操作预装载弹簧摩擦力 1 介绍：机械手在夹具的帮助下抓取和操作对象。通常把被操作的对象放在一个指定的位置，机器人可以抓取住并将其移动到另一个指定的位置。当开始的抓取位置和最后放置的目的位置是能由外部干扰而移动的沉重刚体时，抓取就会出现困难。如果机械手无法在抓取和释放中适应这种动作，那么这种运动的巨大力量就会被传递到机械手本身，可能导致机械手破坏。因此，机械手应该变成灵活的或者能适应复杂僵硬的环境。通过标准的终端效应或夹具，适应性可以引入到机械手中。这个可以用不同的方法来实现。我们在文献中能发现各种各样的关于机械手合规性的主题，这些都主要集中在对通用夹具和精细操作的控制理论中。在这种环境中适应性被调查用于刚度模型，而且可以引入远程合规中心。这些调查借助特殊的传感器和执行器的可靠力量和可能的位置控制把合规性整合进控制系统。这种形式的电子控制的通用夹持器可以管理许多不同的任务和对象。这是与被设计用于特定任务和对象的有特殊用途的端部执行器相反的，通过利用简单的传感器和与以机械形式的合规性效应相结合的执行器，一种有效的、可靠的、强大的机械手就能产生，这种机械手能够适应运动（以有限制的方式）的握持点。适应这种形式的合规性夹具配置已被证明很难在文献中找到。本文给出了在夹持器的机械合规效应影响下的一个观点。这是一个对夹具设计的案例研究。作为例子，它讨论了两种不同的机械合规模式。这个例子由一个用于操纵半自动旋锁的平行爪机械手配置组成。 2 扭锁机械手的背景机械手被要求能自动连接和从和到集装箱的底部角配件移除半自动旋锁。在左边图 1 所示为一种半自动的扭锁，这种类型的扭锁是一种绑扎设备，用于固定海域航行货柜船舶的甲板。它由一本体，一上部和下部旋转锥和一个用于锥位置手动操作的手柄组成。通过下侧锥体的旋转的解锁，上部锥体可以被插入到右图所示的底部的角铸件。因为它的孔的形状相匹配，所以最上方的领口修正成的孔的角铸件。当锥体旋转回其原始位置时，旋转式锁销被固定在底部的角铸件，手柄是用于手动操作，如果它被拉到该轴旋转时，锥体就连接在一起。为了这种固定过程的自动化和反向操作这种夹具必须被设计成能通过其脖子上的足够的抓力来抓取不同类型的旋锁。当机械手定位在开放式平行爪扭锁时，平行爪也必须打开的足够大来防止和锥体发生碰撞因为它会通过连接线被悬挂在空气中或搁在有气动轮胎的轧制底盘上，所以这种容器能够在由于外部干扰而产生的抓取和释放操作中移动。风就是一个干扰的例子，它能够在集装箱的侧面上产生波动力量，这可能会导致振荡运动。由于大型集装箱（ 30 吨）的可能的运动和结构坚固的扭锁，这种机械手将必须是兼容的，以防止对自身或对机器的其他部件造成破坏。机械合规性有助于解决在集图 1 半自动扭锁和边角集装箱装箱上的移动抓取点的问题，也有助于保持必要的控制系统简单化。因为轴环是不同的扭锁设计中常见的元素，所以它被选择作为与夹具接触的表面。它必须适应标准化的角铸件的孔，所以形状和大小大体相同。尽管孔的宽度的公差只允许被控制在米以内，但在实践中发现，轴环的宽度可以取在 57 毫米和 62 毫米之间。在这 5 毫米的范围内，轴环的尺寸必须对夹具的可靠性操作加以考虑。这是在扭锁操作过程中必须要保证的最小的作用力，可以用于所有轴口的类型。在图 2a 中显示了在抓取过程中由钳口施加的作用力。套环侧上产生的摩擦力必须足够大，以补偿在扭锁上产生的静态和动态的力。在与轴环表面平行的方向上必须进行补偿的总的作用力（小是 200 N，这是通过确定由操作器和静电引力造成的动态力计算出来的。靠着为）的摩擦系数可以计算每个的钳口施加的抓取力，如下图 2b 显示了在打开和闭合位置的夹爪。它显示了在打开的夹具的定位中机械爪必须打开多大的距离。因为圆锥直径大于凸缘的宽度，所以在圆锥体和机械手之间必须有足够的间隙以防止碰撞。为了得到一个间隙为 15 毫米的位移的钳口，机械手必须具有 40 毫米。 3 找到一个合适的夹具配置图 3a 阐述了现有的能够产生一个相当大的夹紧力和大位移的夹持器，它由两个由双作用气缸驱动的平行机械爪组成。连接到气缸的 s 活塞杆是一个双齿条图 2 扭锁抓取力和必要的抓取行程齿轮，它能驱动两个部分扇区的小齿轮。两对对称平行布置闭合联系是直接安装在行星小齿轮上的部分扇区和提供加紧力的。这样的设计只适合应用于就被抓取物体的宽度具有兼容的行为，如果被抓取的对象大于闭合钳口之间的距离，它们将会在全部关闭之前与对象接触，因此在关闭操作的期间，活塞将不会移动到结束位置，它使抓取不同尺寸的物体变成可能。然而，检测闭合位置的机械爪将变得更加困难。这需要一种特殊的检测方法如作用力检测将要求测量闭合位置。如图 3a 所示的机械手结构图中，在图 3b 中机械手可以被给予额外的约束。为了在水平方向能够得到约束，预加载的弹簧已经被添加到机械手中。预载弹簧提供了两个好处，首先，所有需要建立足够的抓力的行程会变短。如果预压被设置为所需的最小的抓取力，那机械手在抓取到对象之后，弹簧几乎不需要一段安全抓取的距离。第二，需要抓取的最小的力在传感器的帮助下能保证，检测到端部位置的气压缸。如果机械爪之间的抓取对象到达气缸闭合行程的末端，那弹簧必须受压，而且抓取力必须至少等于设定的预紧力。图 3 平行机械手合规性配置导教师：李志刚气动翻转机械手部件设计班级： 09机械（ 4）学生：杨永贺学号：背景 :目前生产线上的气动翻转机械手一个运动进程只能实现一次抓取和翻转的功能，效率太低。意义 :本次设计针对这个缺点，设计出了一个运动进程能实现两次抓取和翻转，提高了工作效率，加快生产效率。系统的背景及意义论文的结构和主要内容第一部分：主要设计方案第二部分：计算尺寸与校核第三部分：画出三维并仿真第四部分：画出二维工程图 1:夹取系统设计 2:翻转系统设计 3:装配系统设计夹取系统设计翻转系统设计翻转系统设计装配系统设计大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师李志刚老师，感谢各位系的老师的关心和帮助。最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。致谢浙江理工大学本科毕业设计（论文）任务书杨永贺同学（专业 / 班级：机械设计制造及其自动化 09(4)）现下达毕业设计（论文）课题任务书，望能保质保量地认真按时完成。课题名称气动翻转机械手部件设计主要任务与目标工业机械手是现代生产线设备，机械手可快速准确地完成规定动作，缩短辅助时间，提高生产效率。由于机械手的重要作用，国内外已研制有大量机械手，多数属专用设备，单种机械手只能应用固定场合，对新的应用，须研制新机械手。在借鉴已有机械手的基础上，可对机械手结构和功能加以改进，以适应多种需要。课题主要设计一套气动翻转机械手部件，功能为将工件移位并实现翻转动作。设计内容包括传动部件的结构设计、传动方式的选择、传动件的结构设计、支撑方式的选择、夹持部件的设计、以及其他结构件的设计。重点解决气动翻转部件的结构设计、传动结构设计和夹持部件的结构设计。主要任务是： 1）气动翻转机械手部件方案设计； 2）重要零部件分析计算； 3）气动翻转机械手部件结构设计；目标：设计一套气动翻转机械手部件，功能为将工件移位并实现翻转动作。方案及结构设计合理，图纸满足生产要求。主要内容与基本要求主要设计内容： 1）气动翻转机械手部件方案的确定； 2）工况及受力分析； 3）传动方式选择； 4）重要尺寸计算； 5）部件结构设计； 6）零件结构设计； 7）技术要求的制定。基本要求：按照题目内容，完成方案设计，结构设计，装配图和零件图绘制，总计不少于 2 张零号图纸，方案结构合理。完成毕业设计要求的各种文档，包括文献综述、开题报告、外文翻译及毕业设计论文等。按照进度安排，认真按时完成设计任务。主要参考资料及文献阅读任务查阅与课题有关的文献（论文、书籍或手册等）不少于 10 篇（部），写出符合要求的文献综述报告。主要参考文献如下： 1 郭瑞洁 , 钟康民 . 基于铰杆 J. 液压与气动 , 2009, 1:55 2 于传浩 , 章涤峰 . 一种气动机械手夹持机构的设计 J. 液压气动与密封 , 2003, 101(5):22 3 吴淑英 . 机械手气动手爪的结构分析与选择 J. 制造技术与机床 , 1998, 9:9 4 姚二民 , 王新杰 , 马韬 . 一种气动式机械手的设计 J. 机械设计与制造 , 1996, 2:195 陶湘厅 , 袁锐波 , 罗璟 . 气动机械手的应用现状及发展前景 J. 机床与液压 , 2007, 35(8):226 6 A. J. G. A. J. in a J. 2003, 38(12): 1509 7 of a on J. 2006, 46(121350 外文翻译任务阅读 2 篇以上（ 10000 字符左右）的外文材料，完成 2000 汉字以上的英译汉翻译。英文参考文献如下： 1 A. J. G. A. J. in a J. 2003, 38(12): 1509 2 of a on J. 2006, 46(121350 计划进度：起止时间内容 12 月初 12 月上旬前期资料准备、毕业设计任务书、文献综述、外文翻译布置。 12 月上旬 01 月上旬查阅资料 (包括外文资料 )，撰写文献综述、开题报告及外文资料翻译。 01 月上旬 01 月中旬完成开题报告。开题报告答辩。 01 月下旬 02 月中旬 (寒假 ) 总体方案设计，分析计算，结构设计。 02 月下旬 04 月上旬方案设计，分析计算，结构设计，图纸绘制，撰写说明书。 04 月上旬 04 月中旬毕业设计中期检查完成情况及表格与记录的填写。 04 月中旬 05 月上旬完成图纸绘制，说明书撰写。提交毕业设计（论文）。 05 月上旬 05 月中旬毕业设计（论文）的审阅；评议小组分组审阅。 05 月中旬 05 月下旬毕业设计答辩。实习地点指导教师签名年月日系意见系主任签名：年月日学院盖章主管院长签名：年月日浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告班级 09 机械设计制造及其自动化（ 4）班姓名杨永贺课题名称气动翻转机械手部件设计目录 1 选题的背景与意义景与意义内外研究现状和发展趋势 2 发展趋势复高精度块化给油化 3 研究的基本内容动翻转机械手的结构设计动翻转机械手的三维建模、装配 4 研究方案、可行性分析及预期研究成果究思路方案行性分析 5 研究工作计划参考文献成绩：答辩意见答辩组长签名：年月日系主任审核意见签名：年月日气动翻转机械手设计的设计与分析杨永贺 (机械设计制造及其自动化 09(4)班 1 选题的背景与意义景与意义气动机械手的驱动力为气压，机械手并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，它主要是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。所以气动机械手能够降低劳动强度，提高生产效率。但它的缺点也很明显，因为气体具有很大的可压缩性 , 要做到气动机械手精确定位难度很大 , 尤其是难以实现任意位置的多点定位；而且可压缩性也带来不能承受过重的负载的限制。传统气动系统只能靠机械定位置的调定位置而实现可靠定位 , 并且其运动速度只能靠单向节流阀单一调定 , 经常无法满足许多设备的自动控制要求 1 近 20 年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合 , 使整个系统自动化程度更高 , 控制方式更灵活 , 性能更加可靠 ; 气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展 , 对气动技术提出了更多更高的要求 ;由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点 , 国内外都在大力研发气动机械手 1。目前生产线上的气动翻转机械手一个运动进程只能实现一次抓取和翻转的功能，效率太低。本次设计针对这个缺点，设计出了一个运动进程能实现两次抓取和翻转，提高了工作效率，加快生产效率。内外研究现状和发展趋势外气动机械手状况从各国的行业统计资料来看 , 近 30多年来 , 气动行业发展很快。 20世纪 70年代 , 液压与气动元件的产值比约为 9： 1, 而 30多年后的今天 , 在工业技术发达的欧美、日本等国家 , 该比例已达到 6： 4, 甚至接近 5： 5。 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基里斯六脚勘测员，也被称为六足动物 12。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。六脚电子气动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在六个不同方向控制机器人的运动，最大行走速度 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 13。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 7。国外的设计人员对于机械手的设计理念已经非常成熟。人分析比较了机械手与人手抓取系统，并把机械手分成与机器人手臂和控制系统相兼容、安全抓取和握持对象、准确的完成复杂性任务三种类别。许多工厂的机械手的例子和机械手设计指导方针也被描述进去了。人总结了机械手在不同应用环境下设计方案应该如何选择。在他们的研究中，影响机械手如何选择的变量如下：（ a）成分，（ b）任务 ,(c)环境，（ d）机械臂和控制条件。“成分”这个变量包括几何、形状、重量、表面质量和温度 5，这些因素都需要考虑好。对于可重构系统，他们以形状和大小为标准又把这个变量分成了其他家族。对于“任务”这个变量，除了机械手的类型、不同组成部分的数量、准确性及周期需要考虑外，还有主要的操作处理如抓取、握持、移动和放置都要考虑。在合适的地方设计核实的机械手，必须考虑所有的因素，而且验证性的测试必须要多做。为了减少疲劳效应，人开发了一个用于选择机械手的专家系统。内气动机械手情况我国改革开放以来，气动行业发展很快。 1986 年至 2003 年间，气动元件产值的年第增率达于中国机械工业产值平均年递增率 10 的水平。虽然市场和应用发展迅速，但是我国的气动技术与欧美、日本等国相比，还存在着相当大的差距。我国在气动技术的研究与开发的方面，缺乏先进的仪器与设备，研究开发手段落后，技术力量差，每年问世的新产品数量极其有限。在许多开发与研究领域还是空白，因此必须跟踪国外气动技术的最新发展动向，以减小差距，提高我国气动技术的水平 8。 2 发展趋势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。重复精度是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 15 。随着微电子技术和现代控制技术的发展 , 以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动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。块化有的公司把带有系列导向驱动装置的气动机械手称为简单的传输技术 , 而把模块化拼装的气动机械手称为现代传输技术。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置 , 使机械手运动自如。由于模块化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承 , 使它具有高刚性、高强度及精确的导向精度。优良的定位精度也是新一代气动机械手的一个重要特点。模块化气动机械手使同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能 , 扩大了机械手的应用范围 , 是气动机械手的一个重要的发展方向。智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备 , 特别是紧凑型岛 , 它对分散上的集中控制起了十分重要的作用 , 特别对机械手中的移动模块。给油化为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求 , 不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步 , 新型材料 (如烧结金属石墨材料 ) 的出现 , 构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件 , 不仅节省润滑油、不污染环境 , 而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长 16。电气一体化由 “ 可编程序控制器 - 传感器 - 气动元件 ”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面 ;发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件 , 使气动技术从 “ 开关控制 ” 进入到高精度的 “ 反馈控制 ” ; 省配线的复合集成系统 , 不仅减少配线、配管和元件 , 而且拆装简单 , 大大提高了系统的可靠性。而今 , 电磁阀的线圈功率越来越小 , 而输出功率在增大 , 由接控制线圈变得越来越可能。气动机械手、气动控制越来越离不开而阀岛技术的发展 , 又使气动机械手、气动控制中变得更加得心应手 17 3 研究的基本内容本次毕业设计中主要完成的内容包括：动翻转机械手的结构设计对气动翻转机械手的抓取系统、翻转系统和连接系统进行设计，包括抓取部件、翻转部件及连接部件和气动执行部件。根据气动执行部件来驱动抓取部件中的齿条运动，带动齿轮、齿条一起运动，最终造成两个齿条的相互运动，实现外部的抓取功能。然后通过连接部件实现两根轴在同一条线上的不同方向转动，再通过翻转部件实现两个抓取物件同时翻转的功能。下面是可能方案一：下面是可能方案 2：动翻转机械手的三维建模、装配气动翻转机械手各部分的具体结构设计，利用行装配分析，进一步改进结构设计。分别对各个零件进行建模，再装配分析是否出现尺寸大小不配套还有运动机构卡死等问题，如果有的话必须调整方案或数据。最后通过改进实现最后的装配。装配完后进行投影二维图纸并标注，某些重要的零部件要进行剖视处理。最后得到较好的装配图、二维图纸和三维图纸。动翻转机械手的运动学仿真通过建立的三维模型，进行运动学仿真分析，分抓取系统、气动驱动和连接系统三个阶段进行动力学分析。运动仿真时要看能不能运动的起来，确保气动翻转机械手实现翻转和气动的功能。 4 研究思路方案、可行性分析及预期成果本设计论文拟采用理论分析与三维建模与仿真实验的方法，在前人的基础上，通过三维环境完成气动翻转机械手的设计仿真，并对其进行初步的运动学分析。究思路方案具体思路方案包含以下三个方面：据抓取物件大小与形状对气动翻转机械手进行结构设计包括整体移动系统、气动驱动系统、抓取系统、连接及可翻转系统，基于以上理论可进行对气动翻转机械手机构原理分析。动机械手配目前 ,随着计算机辅助技术的不断发展 ,三维造型软件功能不断完善 ,传统的二维设计正逐渐被三维实体设计所代替。 988年开发的参数化设计系统 ,是一套由设计至生产的机械自动化的三维实体模型 (3计软件 ,它不仅具有强大功能 ,同时还具有功能 ,广泛应用于工业设计、机械设计、模具设计、机构分析、有限元分析、加工制造及关系数据库管理等领域。而且能同时支持针对同一产品进行同步设计 ,具有单一数据库、全相关性、以特征为基础的参数式模型和尺寸参数化等优点。采用三维计的产品 ,是和实物完全相同的数字产品 ,零部件之间的干涉一目了然 ,件能计算零部件之间的干涉和体积 ,把错误消灭在设计阶段 9。运用通过对特征工具的操作 ,避免高级语言的复杂编程 ,所开发设计出来的气动翻转机械手 ,便于研究人员通过对界面特征工具的操作 ,生成气动翻转机械手实体模型，甚至输出所需要的工程图及相关分析数据。这样既可辅助研究人员完成其设计构思、减轻劳动强度、提高效率和精度、改善视觉的立体效果 ,并可有效地缩短研制周期 ,提高设计制造的成功率 ;也为后续的 3 动翻转机械手真分析运动仿真是机构设计的一个重要内容 , 在通过对机构添加运动副、驱动器使其运动起来 ,来实现机构的运动仿真。通过仿真技术可以在进行整体设计和零件设计后 , 对各种零件进行装配后模拟机构的运动 , 从而检查机构的运动是否达到设计的要求 , 可以检查机构运动中各种运动构件之间是否发生干涉，实现机构的设计与运动轨迹校核。同时 , 可直接分析各运动副与构件在某一时刻的位置、运动量以及各运动副之间的相互运动

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