基于轮胎夹持机械手设计
30页 7200字数+论文说明书+文献综述+4张CAD图纸【详情如下】
右旋螺帽.DWG
基于轮胎夹持机械手设计论文.doc
手臂板.DWG
文献综述.doc
轮毂夹手装配图.DWG
轴承支架.DWG
摘要
本设计是关于车床的机械手设计，在日常工作生产中机械手的运用是非常广泛的可以说是一种必不可少的科技产品,机械手是一种模仿人手的结构而设计的一种零件,在日常工作中它可以根据人们发送的指令来完成一系列的工作，所以它的灵活度十分的高运用很广泛。与此同时，也说明了工业机械手可以完成人们完成不了或者很危险的工作，比如，工业机械手可以代替人们做一下复杂精密的工作，这不仅可以减少
失误,还可以大大提高了工作的效率,有利于社会更快的发展，与此同时，比如一些很危险的工作，比如在车床上切钢板，如果让人工来操作，那么就会显的很危险，所以这时候让机械手来代替人工那么危险系数会大大的降低，所以机械手的运用必不可少。工业生产的大型工件的运用和操作，此时人工来操作的话会很困难，但是如果编写程序让机械手来操作那么工人只要按一下按钮就可以轻松的操作机械手来完成一系列复杂的工作了。与此同时，对于一些十分严酷的环境，如果人工操作的话会显十分的。更现实的优势,具有广阔的应用前景。流水线车床生产是未来生产行业的一个必然的趋势，如果把机械手运用到这个领域中那么就会大大降低工作时间，大大提高工作效率，所以在目前的这个领域里，对于机械手的开放利用，是一个重大的商机，更是一个大的趋势，因为在目前的生产环境，该产品是必不可少的设备。所以就这点来说，我国要大力发展机械电子方面，这个领域在未来有着不可替代的作用，如果大力发展了这个专业那么我国未来的机械电子行业，各种高科技行业都会有着更有力的发展。另一方面人才是这个领域的核心，所以
要大力培养相关方面的人才才有可能让我国在这个领域里越来越强大。并且通过发展自己的国家研究和开发，使其可成为机械行业的良好发展动力。
对于这个设计来说，手的设计是关键中的关键，人类的手可以完成大量超凡复杂的工作，所以我们所制作的机械手也要这个方面的能力，有着超高的灵活度，那么机械手就可以完成一系列大量的工作，而且还进一步的开发了电子机器人可以执行许多操作。只有本发明，谁是从繁重的劳动中逐渐的工对于人类来说无法完成或者危险的工作，那么机械手是一个很好的代替。让更多的人解放出来了，加入了许多机械电子零件的部分，不仅减少了人力，还大大缩小了工作的时间，对于一个企业来说这个方面的创新不仅可以节约成本还可以提高效率，真是两全其美。我相信大部分的工厂都愿意做这件事情。因为这时不仅节省了时间，同时也降低了企成本。
这个主题的汽车计算机辅助设计技术的应用,机械和液压原理设计的总体方案设计,已经清楚的坐标机械手和自由形式和机械手的技术参数。和设计夹紧机械手手结构,结构手腕、手臂结构。所以它可以执行实际生产自动上料运动,根据满足生产力的需求是机械手的运动速度。
关键词：机械手；手部设计；结构设计；CAD
Abstract
This design is about lathe manipulator design, the application of manipulator in the daily work of production is a very broad is a kind of indispensable technology products, manipulator is a kind of imitating the structure and design of a part of a man's hand, it may, according to people in daily working to send instructions to complete a series of work, so it's very high use of very broad flexibility. At the same time, also explains the industrial robots can do people not be completed or dangerous work, such as industrial robots can replace people to do the sophisticated work, this can not only reduce
Error, can also greatly improve the work efficiency, promotes the development of society and faster, at the same time, such as some very dangerous work, such as on the lathe cutting steel plate, if let artificial operation, then will show is very dangerous, so this time let manipulator to replace the manual so will greatly reduce the risk coefficient, so the use of manipulator is indispensable. Industrial production of the use and operation of large workpieces, the artificial to operation will be very difficult, but if the program let manipulator operation workers just press the button can easily manipulator to complete a series of complex work. At the same time, for some very harsh environment, will show very if manual operation. The advantage of more realistic, has broad application prospects. Production line lathe is an inevitable trend of manufacturing industry future, if the manipulator used in this field would greatly reduce the working time, greatly improve the work efficiency, so in this area so far, for open using manipulator, is one of the major business opportunities, it is a big trend, because in the current production environment, the product is indispensable equipment. So, as such, our country should vigorously develop machinery and electronics, this area has an irreplaceable role in the future, if the developing the professional machinery and electronics industry in our country in the future, the development of various high-tech industry will have a more powerful. On the other hand talent is the core of the field, so
Should vigorously develop relevant talents is likely to make in this field in our country is getting stronger and stronger. And through the development state of their own research and development, make its can be a good development momentum of machinery industry.
For the design, the design of the hand is the key of the key, the human hand can do a lot of unusual complex work, so we made the manipulator also wants the ability, has high flexibility, then manipulator can complete a series of a lot of work, but also further development of the electronic robots can perform many operations. Only the present invention, who is gradually the heavy labor work for human could not be complete or dangerous work, the manipulator is a very good instead. Let more people to liberate, joined the many mechanical parts, electronic components not only reduce the manpower, also greatly reduces the work time, the innovation for an enterprise can not only save costs but also can improve the efficiency, is the best of both worlds. I believe that most of the factories are willing to do it. Because at this moment not only saves time, but also reduce the enterprise cost.
The theme of car the application of the computer-aided design technology, overall design of mechanical and hydraulic principle design and has clear the coordinates of the manipulator and free form and technical parameters of the manipulator. And design the clamping manipulator hand structure, structure of the wrist, arm structure. So it can perform the actual production of automatic feeding movement, according to meet the needs of productivity is the rate of movement of the manipulator.
KeyWords: manipulator; handing structure ; structure design; CAD
目 录
第一章 前言 1
1.1工业机械手的分类 1
1.2轮胎夹持机械手的设计背景 2
1.3轮胎夹持机械手的组成及作用 2
1.3.1组成 2
1.3.2作用 5
1.4毕业设计章节内容 6
第二章 轮胎夹持机械手的传动系统设计 7
2.1轮胎夹持机械手的设计关键技术参数 7
2.2传动方案设计 7
2.2.1原理设计 7
2.2电机的选择 8
2.2.1 电机的功率选择 8
2.2.2电机的品牌及型号确定 11
第三章 轮胎夹持机械手的主体部分结构设计 13
3.1机器人连接部分基座的结构设计结构 13
3.2轮胎夹持机械手手指部分的结构设计 15
3.2.1手指的结构 15
3.2.2手指内部压力传感器的设计 17
第四章 基于solidworks软件进行轮胎夹持机械手的建模及装配 20
4.1 solidworks软件建模与装配概述 20
4.2 运用SolidWorks软件进行零件设计（以伺服滑台的零件中的一个为例） 20
4.3运用SolidWorks软件进行零件装配 23
毕业设计感想 28
致谢 29
参考文献 30
第一章 前言
1.1工业机械手的分类
1.按用途分类
工业机械手按照用途可以分为专用机械手和通用机械手。
2.按控制型式分类
工业机械手按控制型式可以分为点位控制型机械手和连续控制型机械手。
3.工业机械手的基本型式及其运动形式
机械手型式较多，从手臂坐标的型来说，基本有四种基本的型式，分别是:直角坐标式，圆柱坐标式，球坐标式和关节式等。
⑴直角坐标式机械手
这种型式的机械手结构简单、运动直观、便于实现高精度。占据空间位置大，工作范围较小是缺点。
⑵圆柱坐标式机械手
圆柱坐标式机械手又称为回转型机械手，是应用最多的一种型式，它适用于搬运和测量工件。
⑶球坐标式机械手
一个旋转运动、两个旋转运动以及两个旋转运动加一个直线运动，与回转型机械手相比，在占有同样空间位置的情况下，其工作范围扩大了。
⑷关节式机械手
关节式机械手又称屈伸型机械手，是一种适用于靠近机体操作的机械手。它象人手一样有肘，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在夹窄空间工作。关节式机械手的特点有:大臂和小臂的摆动，以及肘关节和肩关节的运动;它具有上肢结构，可实现近似于人手操作的技能
1.2轮胎夹持机械手的设计背景
目前很多企业采取人工搬运，在一些简单重复尤其是比较笨重的操作中，用机械手替代人进行工作，可以避免因为疲劳操作或失误而导致的人身事故。
知名轮胎企业米其林现在仍然有人工搬运轮胎，固特异也是如此，并不能完全采用自动化流程来降低人工消耗。
人工缺点：
⑴生产效率低下，不能及时的搬运成品轮胎，导致轮胎推积。
⑵大型车轮胎重量基本在50kg左右，需要工人有良好的体力，长时间搬运导致工人体力不足，容易造成人身事故。
⑶橡胶轮胎生产过程中，必定产生有毒有害气体，对工人的身体健康造成不可逆的影响。
基于上述缺点，机械自动化流程是必要的，轮胎夹持机械手的应用也会随着发展而普及。
1.3轮胎夹持机械手的组成及作用
1.3.1组成
轮胎夹持机械手系统包括关节机器人、前端夹持器、控制系统，本设计组要根据前端夹持器进行设计。
轮胎前端夹持器的组成动力装置、检测装置、传动装置、执行装置
1.动力装置
机械手按驱动方式分为液压式，气动式，电动式，机械式机械手；按适用范围可以分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹可以分为点为控制和连续轨迹控制机械手等。
（1）电动驱动
①精确度高
②节省能源
③精密控制
④改善环保水平
⑤降低噪音
⑥节约成本
（2）气压驱动
优点
①空气作为介质。
②空气的粘度很小，损失也很小。
③过载保护。
缺点
①由于空气具有可压缩性。
②因为工作压力低（一般为0.31.0MPa），总输出力不宜大于10～40KN。
③噪声较大，在高速排气时要加消声器。
④气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢。
（3）液压驱动
优点
①有很大的力矩惯量比，体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活。
速度、扭矩、功率均可无极调节。
②元件的自润滑性好。
缺点
①液压传动不能得到严格的传动比
②不适宜远距离传动。
③在高温和低温条件下，采用液压传动有一定的困难。
④液压元件制造精度要求高，给使用与维护保养带来一定困难。
⑤发生故障不易检查。
根据工件要求，被加持物体体积较大，重量较重，选择电机驱动机构提供加持力。而液压和气压虽然可以提供较大的动力源，但是没有电机驱动简单、方便。而且电机拆装方便，价格低廉。因此综上所述，动力源选择电机驱动。
2.检测装置
控制系统是通过机械手每个自由度的电机控制，来完成特定动作。同时接受传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
传感器分为内部状态传感器和外部状态传感器
（1） 内部状态传感器分为位置传感器和角度传感器
（2）外部传感器：
①物体识别传感器主要是通过视觉和触觉来感知
②物体探测传感器主要应用在光电开关和超声波
③距离传感器应用在摄像机等领域
④力传感器是本设计主要用到的传感器，能感知工作中力的大小，避免力量过大将工件破坏。
3.传动的类型
（1）链传动工作特点
链传动是由两个具有特殊齿形的链轮和一条挠性的闭合链条所组成的。
（2）齿轮传动
齿轮传动是一种啮合传动
（3）蜗杆传动原理
蜗杆传动主要由两根蜗杆组成
蜗杆传动主要特点：
①速比大
②传动平稳
③有自锁作用
④效率低
本设计采用蜗杆传动，由两个蜗杆带动夹手的移动。
4.执行装置
手部 既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型，手部多为两指。根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘和电磁吸盘。
本设计采用平动型，外抓式。
毕业设计感想
将近一个季度的毕业设计转眼间已经到了扫尾阶段，在这小半年的的设计学习过程中，我取得了前所未有的长足进步，这都要归功于这一阶段帮助过我的老师和同学。
我所选的毕业设计，也就是机械手的设计这个课题，是我以前从来没有涉及过的。我觉得他完全是一个陌生者，但如今经过指导老师的全力帮助以及对参考资料的翻阅和了解，我觉得已经对机械手有了一定层次的了解。
作为工业发展的一个方向，机械自动化它有着广袤的市场前景，他需要广大工程师着力研究。
机械手可以模仿人体上肢所能做出的一些动作，因此要有一定的灵敏度。固对设计的要求比较高。我通过这次毕业设计，大大的加强了我分析和解决问题的能力，扩宽和深化了学习过的知识面，更加熟练掌握了设计的一般程序规范和方法，也培养了我们正确使用国家标准、机身材料、图册等工具书的能力。
毕业设计就是在模拟未来的工作。我通过这次设计，对于即将到来的未来，以及将要从事的工作都充满了信心！
致谢
此论文文章由我尊敬的老师的悉心指导，经历过长时间删改完成的。老师严谨的治学态度和精益求精的工作作风使我收益颇丰。在此课题的研究以及开发的时段，我得到了老师的全力支持和大力帮助，同时为我提供了许多支持佐证还有专业的资料，我也是非常感谢他们对于我的帮助。四年的学习生活即将告于段落，我很感谢父母的资助与培养，也感谢老师和同学的鼓励与帮助。
参考文献
[1]黄清远,机械设计学[M]——机械工业出版社.二零零零年二月
[2]朱龙根黄雨华，机械系统的设计 [M],——机械工业出版社.一九九六年五月
[3]成大先主编,机械设计手册之液压气动[M],——化学业出版社.二零零四年一月
[4]成大先主编,机械设计手册第五版[M]——化学工业出版社.二零零八年四月
[5]《工业机械手图册》编写组,工业机械手图册[M]——机械工业出版社.一九七八年九月
[6]沈阳机床工业公司七?二一大学，工业机械手[M]——辽宁人民出版社.一九七九年二月
[7]田绿竹王新主编,机械制图[M]——冶金工业出版社,二零零七年八月
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