目 录
摘要、关键词…………………………………………………………………………………………1
第1章 绪 论 …...4
1.1国内外机械手综述 4
1.1.1简史 4
1.1.2应用简况 5
1.1.3国内外机械人发展趋势 5
1.2机械手的组成和分类 6
1.2.1机械手的组成 6
1.2.2机械手的分类 7
1.3本课题研究的主要内容及意义 8
1.3.1 课题 七杆二自由度机械手设计内容及基本要求 8
1.3.2重点研究的问题： 9
1.3.3 本次设计的意义 9
第2章 机械手基本参数的确定 10
2.1抓重 10
2.2 转角 10
2.3工作速度 10
2.4定位精度 11
第3章 机械手机械结构的设计计算 12
3.1 机械手机构的分析与设计 12
3.1.1机械手的自由度 12
3.1.2坐标形式 13
3.1.3机械手的机构简图以及部件尺寸 13
3.1.4机械手总体方案的比较 14
3.2 机构杆件的受力校核分析 15
3.2.1支撑杆的受力校核 15
3.2.2导轨滑杆的强度检验 15
3.2.3立柱支撑轴的强度校核 16
3．3机械手手指结构的设计与计算 17
3.3.1概述 17
3.3.2手指的驱动力计算 18
3.3.3手部伸缩的驱动装置 20
3.3.4 手指定位误差的分析 20
3.4机械手手腕结构的设计与计算 20
3.4.1手腕自由度和结构 20
3.4.2手腕的结构 21
3.4.3 手腕驱动力矩的计算 21
3.4.4回转缸的驱动力矩计算 23
3.5手臂结构分析 24
3.5.1大手臂的结构及其工作原理 24
3.5.2大手臂做升降运动时所需的驱动力 26
3.5.3驱动油缸的计算 27
3.5.4缸盖的强度计算 28
3.5.5活塞杆的稳定行验算 29
3.5.6大手臂系统温升的验算 29
3.5.7 设计手臂时注意的问题 30
总结……………………………………………………………………………31
参考文献………………………………………………………………………32
附录一 英文文献翻译 33
附录二 英文翻译原文..……………………………………………………40
平衡臂机械手的设计之平衡臂及机械手爪
摘 要 ：论文模仿机械手的基本功能和设计思路，根据给定的规定动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成了机械手的设计，并绘制必要的零部件图和装配图，其中包括机器装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现、传动方案的设计；主要结构的设
计简图；设计计算与说明；控制油路系统的设计。
工业机械手设计的主要技术关键问题为：夹持机构的夹紧与翻转；行程机构的转向与伸缩；提升机构的提升；控制油路系统的设计。
关键词：工业机械手；手爪；伸缩油缸；转动油缸
Manipulator arm of a balanced design and mechanical gripper arm balance
Summary：The thesis deploys the basic function and the way of design of the automatic hand , according to the given provision of action in proper order, comprehensively using the basic theories, basic knowledge and the related professional knowledge of mechanical design, completing the design of mechanical hand, and drying the diagrams of the necessary spare parts and the assemble diagram, including the consideration and the establishment of the principle;The realization of the principle, powertrains of the project; sketch plan of the structure;calculation of design and the elucidation; design of the the liquid press system.
The mainly key problem of design a mechanical hand is :Clipping the object and revolving;The route of travel organization;the promotion of the organization;the design of the liquid press system.
Keyword:Industrial mechanical hand Hand claw Flexible oil urn recolcing oil urn
第1章 绪 论
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已经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。
机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们认识：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大得改善人工的劳动条件，显著得提高劳动生产效率，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，投入大量的人力物力加以研究和应用。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。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它的特点是具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械，记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子，军事工业，先是通过操作机来完成特顶的作业，后来发展到用无线电寻好操作机械手来进行月球的探测等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专用机械手，主要负数于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为Mechanical Hand，它是为主机服务的，有主机驱动；除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
1.1国内外机械手综述
1.1.1简史
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。她的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。同年，美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatrap机械手，原意是灵活搬运。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工大学联合研制一种叫Unnimation-Viearm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。
到目前为止，日本是工业机械手发展最快，应用最多的国家。
但是，目前的机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是减低成本和提高精度。
第二代机械手设有微型电子计算机控制系统，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（机器人）则能独立地完成工作过程中的任务。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FMS（Flexible Manufacturing System）和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要的一环。
1.1.2应用简况
就国内机械工业，铁路 部门应用机械手的简况，介绍如下：
（一）热加工方面的应用
热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了实现高效率和工作安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更加需要采用机械手操作
（二）冷加工方面
冷加工方面机械手主要采用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联结和重要手段。
（三）拆修装方面
拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。
采用机械手进行装配更是目前研制的重点，国外已研究采用摄象机和里的传感装置和微型计算机联系在一起，能确定零件的方位，达到镶装的目的。
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